JPS60158388A - 高速増殖炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、特に複数ループの冷却系から流入する冷却材
を集めてその冷却材温度差を混合する横プレナムを有す
る高速増殖炉に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 液体金属冷却の高速増殖炉は、軽水形原子炉と一比較し
て比熱出力が高く、冷却材に熱伝達特性が良好な液体金
属冷却材として、一般に金属ナトリウムが用いられてい
る。そして高速増殖炉の概略構造は、炉容器内に燃料集
合体要素とこれを保持するための炉心支持構造物が炉容
器のはソ中央部に据付けられ、その炉容器の上部開口は
、炉心上部機構を担持する遮蔽プラグで密閉して構成さ
れている。

また炉心支持構造物の周辺には、複数の冷却材循環ルー
プから流入する冷却材を集めて混合、整流する横ブレナ
ムが設けられており、この横プレナム内の冷却材は、炉
心支持構造物を通して燃料年合体に供給される。炉容器
内は、燃料集合体要素を境として、上部プレナムと下部
プレナムとに分かれており、上部プレナムまでナトリウ
ム冷却材を充填し、その上面の冷却材液面と遮蔽プラグ
との間をカバーガスで祷った組成になっている。

さらに炉容器には、炉容器外に設けられた冷却系ループ
と接続されるため、炉容器を貫通して横ブレナムに＋ｉ
Ｉ・続された入口配管と上部プレナムに接続された出口
配管とが設けられている。横プレナム内には、冷却材の
混合を目的としてＬ形ノズルが各入口配管毎に設けられ
ている。

冷却材としては、熱伝達特性が良好な液体金族、一般に
ナトリウムが使用されており、炉容器外の循環ポンプに
より入口配管からＬ形ノズルを介して横プレナム内に流
入し、この冷却材は横ブレナムと炉心支持構造物との仕
切壁に設けたオリフィス孔を通って炉心支持構造物内に
流入し、各燃料集合体要素毎にあらかじめ定められた冷
却材流量に配分され、燃料集合体要素の発熱を冷却する
。

各燃料集合体要素を冷却後に上部プレナムに流出した冷
却材は、出口配管より原子炉容器外に流出して熱交換器
で冷却され、循環余ンブで再び入口配管から炉容器内の
横プレナム内に流入する。

第６図は従来の炉容器１内における炉心支持構造物３お
よび横ブレナム６の概略構造を平面的に示している０前
ト「ニジた冷却材は、入口配管１２からＬ形ノズル１４
を介して横ブレナム６に入り、炉心支持構造物３のオリ
フィス孔Ｉ５を通って炉心支持構造物３内に流入するこ
とになる。この冷却材系は複数ループが設けられており
、複数ループ間の温度差のある冷却材を横プレナム６内
において熱混合するため、仲１プレナム６の入口配管１
２の出口にはＬ形ノズル１４が開口部を周方向に向けて
設けられている。Ｌ形ノズル１４より横ブレナム６に流
出する冷却材は、第６図の矢示Ｙｌに示すように流出時
の慣性力によって周方向に流れる旋回成分を持っている
が、その後に渦状に中央部に向う流れとなって炉心支持
構造物３のオリフィス孔１５に流入する。

横プレナム６内において、各冷却ループから流入する冷
却材をよく混合させるためには、横プレナム内の容曾を
活用し、冷却材の滞溜時間を長くしてこの間に混合を促
進させることが望ましい。

しかし、第６図に流れＹｌの概要を示すように各冷却ル
ープ間の冷却材が十分混合することなく、炉心支持構造
物のオリフィス孔１５より炉心構造物３内に流入するこ
とになる。

このように高速炉においては、複雑人構造の炉心支持構
造物内での冷却材の温度分布により生じる熱応力の緩和
あるいは燃料集合体の出口温度の均一化による高速炉運
転の効率化の点から燃料集合体人口すガわち炉心支持構
造物内での温度分布の減少などのため横プレナム６内で
の複数の冷却ループ間の温度差を混合により同一にする
ことが望壕れる。また冷却材の急激な温度変化による熱
応力の発生の緩和という点からも既存の冷却材との混合
あるいは複数ループ間の冷却材の混合などが必要である
。

一般に高速炉は、３０年程度の長期間に渡る耐用年数が
要求されることもあり、高速炉の運転をより高めるため
、あるいは効率的な運転の実施という面から、横プレナ
ム６内での複数の冷却ループの冷却材相互の混合、ある
いはプレナムに既存する冷却材との混合などで冷却材の
十分な混合が必要である。

［発明の目的］ 本発明の目的は、横プレナム内での冷却材間の混合を促
進させ、より健全性を島めて高率的な運転を実施できる
高速増殖炉を提供するにある。

［発明の概要］ 本発明；二よる高速増殖炉は、特に複数ループの冷却系
から流入する冷却材を集める横ブレナムにおいて、横プ
レナム内に流入してくる各ループの冷却材の混合を促進
させるためのフローガイドを設けたことを特徴とするも
のである。

［発明の実施例］ 以下本発明を図面に示す実施例について説明する。まず
第１図において、本発明による高速増殖炉は、炉容器１
内に燃料集合体要素２とこれを保持するための炉心支持
構造物３が炉容器１のホソ中央部に据えつけられ、その
炉容器１の上部開口は炉心上部機構５を担持する遮蔽プ
ラグ４で密閉して構成されている。その燃料集合要素２
は、炉心燃料集合体、ブランケット燃料集合体、制御棒
および取付体などから構成されている。

また炉心支持構造物３の周辺には、炉心支持構造物３に
複数の冷却材循環ループから流入する冷却材を集めて混
合、整流する横プレナム６が設けられている。炉容器１
内は、燃料集合要素２を境として上部ブレナム７と下部
ブレナム８とに分かれており、上部プレナム７の上ｇ’
ｐｔでナトリウム冷却材９を充填し、その上面の冷却材
液面りと遮蔽プラグ４との間をカバーガス１０で情って
いる。

また炉容器１外に設けられた冷却系ループから入口配管
１２を通して冷却材が横ブレナム６内に流入し、上部プ
レナム７の冷却材が出口配管１３がら外部の冷却系ルー
プに流出する。入口配管１２の横プレナム６の部分には
、冷却材を周方向に導いて混合させるためにＬ形ノズル
１４が設けられている。

さて本発明においては、第２図に示すように横プレナム
６内における炉心支持構造物３の周ゎりでそのオリフィ
ス孔１５の照返に複数のフローガイド１６を間隔をあけ
て配置したことを特徴とするものである。このフローガ
イド１６のない従来の横プレナム６では、第６図に示す
ように入口配管１２がらＬ形ノズル１４を通って流入し
た冷却拐は、Ｌ形ノズル１４からの流出時の慣性力によ
り流出直後は横ブレナム内の矢示Ｙｌの周方向に流れよ
うとする旋回成分が比較的強い流れとして生じるが、次
第に渦状に中央部に向けて流れ方向を変えて炉心支持構
造物のオリフィス孔１５がらその内部に流入する。この
流れに対して本発明によるフローガイド１６は、矢示ｙ
ｔｏに示すように大きく周方向に偏向させて従来より長
時間にわたって横プレナム６内における旋回流を持続さ
せてがらオリフィス孔１５から炉心支持構造物３内に流
入すること（二なる。

以上のように構成された本発明の高速増殖炉においては
、冷却材９として熱伝達特性の良好な液体金属、一般に
す）　ＩＪウムが使用されており、炉容器１外の循環ポ
ンプにより入口配管１２がＬ形ノズル１４を介して横プ
レナム６内に流入した冷却材は、第２図におけるフロー
ガイド１６により矢示ＹＩＯの周方向に偏向させられて
流れる。したがって冷却材は、横プレナム６内を長時間
にわたって旋回流を持続させて流れるから、滞溜時間を
長くしてこの間に冷却ループ相互間の混合および横プレ
ナム６内の冷却材容量を十分に活用し、既存の周辺冷却
材との混合などを促進させ、炉心支持構造物に流入する
冷却材温度の均一化、急激な温度変化の緩和がはかられ
る。

そして横プレナム６内で各冷却ループの冷却材がよく混
合されたのち、複数個のオリフィス孔１５を通って炉心
支持構造物３内に流入し、各燃料集合体要素２毎にあら
かじめ定められた冷却材流量に配分さね１、燃料集合体
要素２０発熱を冷却する。

各燃料集合体要素２を冷却後（二上部ブレナ４７に流出
した冷却材は、出口配管１３より原子炉容器１外に流出
して熱交抄器で冷却され、循環ポンプて再び入口配管１
２から炉容器内の横プレナム６に流入する。

以上のよう書二本実施例においては、横プレナム６内に
７０−ガイド１６を設けることにより、横プレナム６内
において冷却材相互の混合を促進させ、炉心支持構造物
３の流入する冷却材の温度分布あるいは急激な温度変化
にょる熱応力を緩和し、炉心支持構造物の健全性をより
高めるとともに、冷却材温度の均一化にょる高速増殖炉
の運転効率を高めることができる。

第３図に示す他の実施例においては、横プレナム６内で
の冷却材の混合をより促進させるため、フローガイド１
６の形状、配置を改良したものである。横プレナム６内
のＬ形ノズルＩ４よ０住方向のや＼内側（二配ｆ＆する
複数のフローガイド１６を彎曲形状にし、また７０−ガ
イド１６の流れに対して下流側に相当する部分を径方向
の外側に傾むけて配［？、たものである。すなわちフロ
ーガイド１６は、Ｌ形ノズル１４を流出して渦状になっ
て炉心支持構遺物３に向おうとする流れに対し、逆向き
に傾斜させて配置している。このようなフローガイド１
６を配置することにより、冷却材がフローガイド１６に
より第２図の実施例の場合よりも大きく外側に偏向する
割合が強くなり、このため横プレナム６内になる滞溜時
間が長くなり、より一層の混合の促進が期待される。

次に第４図および第５図に示す他の実施例では、冷却材
の混合を促進するうえでプレナム容量を大きくすること
が効果的である。このため横プレナム６の容量を増加さ
せるため、炉容器１内の横プレナム６の上部の空間を利
用したものである。入口配管１２よりＬ形ノズル１４を
通って横プレナム６に流入した冷却材は、渦状に傾斜し
ながら下降し、比較的短い距離で炉心支持構造物３内に
流入する。

このためプレナム６の空間を有用に活用することなく短
時間で横プレナム６内を通過してしまうため、複数ルー
プ間の冷却材の混合はもとより周辺冷却材ともあまり混
合することはない。

このため、第４図および第５図に示すごとく高さ方向に
層状にフローガイド１６を配置し、Ｌ形ノズル１４から
炉心支持構造物３に向う流れを周方向に偏向して高さ方
向に長い横プレナム６内を第４図、第５図の矢示Ｙ２０
に示すように螺線状に旋回しながら炉心支持構造物３の
オリフィス孔１５に向う流れとし、冷却材の横ブレナム
６内での滞溜時間を長くしてこの間に冷却ループ相互間
の混合および横プレナム６内存の冷却材との混合々どを
促進させ、炉心支持構造物３に流入する冷却材温度の均
一化、急激な温度変化の緩和をはかる。特にプレナム容
量が増加するため、急激な温度変化の緩和が期待される
。

［発明の効果コ 以上のように本発明においては、炉心支持構造物の周囲
に横プレナムを設け、複数の冷却ループを集めて炉心支
持構造物に冷却材を供給する形式の高速炉において、横
プレナム内にフローガイドを設けることにより、横プレ
ナム内における冷却材の混合を促進し、炉心支持構造物
の冷却材の温度分布あるいは急激な温度変化などによる
熱応力をＵ和し、高速炉の健全性をより高めるとともに
、冷却材温度の均一化による高速炉の運転効率を高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による高速増殖炉の一実施例を示す縦断
面図、第２図は第１図ＩＴ−ＩＩ線に沿う炉心支持構造
物部の断面図、第３図は本発明の他の実施例を示す炉心
支持構造物部の断面図、第４図および第５図はきらに本
発明の他の実施例を示す炉心支持構造物部の断面図およ
び１部欠截して示す側面図、第６図は従来の高速増殖炉
の炉心支持構造物部を示す断面図である。 １・・・炉容器　２・・・燃料集合体要素３・・・炉心
支持構造物　４・・・遮蔽プラグ５・・・炉心上部機構
　６・・・横プレナム７・・・上部プレナム　８・・・
下部プレナム９・・・ナトリウム冷却材　１２・・・入
口配管１３・・・出口配管　１４・・・Ｌ形ノズル１５
・・・オリフィス孔　１６・・・フローガイドＹｌｏ、
Ｙ２０・・・冷却材流れ 第　４　図 第　５　図 第　６　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）炉心支持構造物に流入する冷却材をその周囲に設
   けｆｃ横プレナム内に集めてから炉心支持構造物のオリ
   フィス孔から流入させる冷却材循環ループにおいて、そ
   の横プレナム内に冷却材入口配管から流出した冷却材を
   周方向（：導くフローガイドを設けたことを特徴とする
   高速増殖炉（２）　フローガイドはオリスイス孔を有す
   る炉心支持構造物の隔壁に沿うて間隔をおいて複数個配
   置したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の高
   速増殖炉 （８）各々のフローガイドは冷却材流れの下流側が径方
   向の外側に傾けて配置したことを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の高速増殖炉（４）　フローガイドは横
   ブレナム内の高さ方向に間隔をおいて層状に配置したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の高速増殖炉 （５）冷却材は＋Ｎｎルーズの冷却系からそれぞれの入
   口配管を通して横プレナムに流入することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項ないし第４項記載の高速増殖炉