JPS60165586A - 原子炉 - 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、炉心が原子炉容器内の流体としての冷却材中
に吊下げ支持されてなる原子炉の改良に関する。

〔発明の技術的背景〕

原子炉、たとえば高速増殖炉は、一般に、冷却材として
液体金属ナトリウムで代表される液体金属を用い、かつ
軽水炉型原子炉に比較して高い温度で運転される。この
ような高速増殖炉にあっては、原子炉運転開始時や停止
時に、原子炉主容器、炉心機材、配管等が熱応力で損傷
されるのを防止するため、通常、これら構成部材の肉厚
を薄くする方式が採用されている。

ところで、高速増殖炉は大きくわけて、ループ型とタン
ク型にわけられる。ループ型の場合には、原子炉内で熱
せられた冷却材を薄肉の配管（１次系）を通し、別室に
ある熱交換器室まで循環させ、再び原子炉内に戻すとい
う方式をとっている。ところがこのようなループ型の原
子炉にあっては、原子炉内の冷却材そのものが、配管を
通じて広い範囲にわたり、建屋内に循環するため、特に
、大規模容量の原子炉では、建設コスト及び安全上から
も見直すべき点がある。

そこで、このような問題を解決するために、可能な限り
配管類を無くすようにした原子炉、すなわち、具体的に
は一次冷却材と二次冷却材とを熱交換させる一次熱交換
器や冷却材循環ボンゾを原子炉主容器内に設置するよう
にした、いわゆるタンク型原子炉構造が考えられている
。

このタンク型原子炉は、たとえば第１図に示すように、
原子炉主容器１の図中上方開口部をルーフスラブ２で閉
塞し、内部に炉心３、炉心上部機構４、−次熱交換器５
、冷却材循環ポンプ６および冷却材７を収容して構成さ
れている。

上記ルーフスラブ２には、炉心支持部材８が吊下げられ
ている。この炉心支持部材８の図中下端部は、原子炉主
容器１の側壁内面中央部に固定された環状体からなるコ
ニカルザ、１？−ト９の中心孔に嵌合されておυ、上記
炉心支持部材８の下端部が水平方向に移動するのを防止
している。炉心３は、この炉心支持部材８の図中下端部
に収容されており、炉心上部機構４は、上記炉心支持部
材８の上方に回転自在に設けられた回転グラブ１０に支
持されている。なお、原子炉主容器１は、リングガータ
１１を介して原子炉室１２に吊下げられており、原子炉
主容器Ｉの外側にはこの原子炉主容器１を覆うように安
全容器１３が設けられている。

このようなタンク型原子炉構造を採用することによって
、−次熱交換系、冷却相循環系の配管を削除することが
できる。

〔背量技術の問題点〕

しかしながら、このようなタンク型原子炉構造を採用し
た原子炉であっても次のようなことが予想される。すな
わち、炉心支持部材８は、熱応力上の面から比較的薄肉
に形成され、かつ大型化に伴なう大きな熱膨張量を吸収
するために、ルーフスラブ２に支持されて原子炉主容器
１内に吊り下げられた片持梁構造となっている。

そして、重量物である炉心３は炉心支持部材８の下端部
で支持されている。したがって、外部からの衝撃入力ま
たは振動入力が加わった場合、原子炉主容器１の振動や
冷却材７の振５１ノＨと相俟って、炉心支持部材８が垂
直水平方向に複雑な変形モードを呈し、その変形による
局部的応力あるいは、応答加速度の増大で炉心支持部材
８や炉心３の一部が損傷を受ける可能性がある。

そこで、従来の原子炉は、前述した如く、炉心支持部材
８の下端部をコニカルサポート９によって水平方向に支
持する構造となっているが、地震時等には、原子炉主客
器１と炉心３とが互いに連成し合い、複雑な動きを呈す
る虞れがある。さらに、このように炉心部と原子炉主容
器ｌとを支持部材で機械的に接続する場合には、特に支
持部材の上下方向の熱膨張を吸収するため、炉心支持部
＠８の下線部外周と、この下端部外周に嵌合されたコニ
カルサポート９とを上下方向に移動可能な如く接続する
必侠がある。

さらＫ、地震は、水平動のみならず、上下Ｗｌが存在す
るので、このような構造では、上下方向の拘束がルーフ
スラブ以外にないために、炉心支持部材８および炉心３
は上下方向に大きく振動する可能性がある。この時、炉
心支持部材８とコニカルサｙｌｅ　−）　９との間に相
対変位が生じる。

このように、炉心部が水平動と上下動の複雑な達成挙動
を示すと炉全体の健全性に大きな影響を与えかねない。

〔発明の目的〕

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであシ
、その目的とするところは、全体の複雑化を招くことな
しに、地震発生時等における炉心部の振動が他に与える
影響を少なくし、また、揚動を速やかに減衰させること
ができ、もって地震時等における炉全体の健全性の向上
を図ることができる原子炉を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、冷却材として液体金属を用いるとともに炉心
部が原子炉容器内の上記冷却材中に吊下げ支持されてな
る原子炉において、上記炉心部の側壁の外側に上記側壁
との間に筒状の流体ギヤラグを設けて補助筒体を配設す
るとともに、上記流体ギャップの両端部位置に流体力学
的抵抗体を設け、前記補助筒体を固定部材で前記原子炉
容器に固定したことを特徴としている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、原子炉に振動入力が印加され、炉心部
が原子炉主容器に対して相対運動を起こした場合、すな
わち、原子炉主容器に固定された筒体と炉心部との間に
相対変位が生じた場合、流体ギャップ内の冷却材が周方
向の流動と軸方向の流動とを生ずる。この場合、流体ギ
ャップの両端部には流体力学的な抵抗体が設けであるの
で、冷却材の軸方向の流動は大きな抵抗を受け、流体ギ
ャップ間により大きな圧力差が発生する。したがって炉
心部は、この圧力差を相殺する向きの力、つｔｂ流体反
力を受けて、振動の振幅が抑制される。

また、振動入力によって発生する炉心部の振動エネルギ
ーは、上述の如く流体ギャップ内を流動する冷却材の流
動摩擦によって消散される。

つまり、流体ギャップの両端部に抵抗体を設けているの
で、ギャップ内の冷却材が緩衝劇として効果的に作用し
、炉心部の振動を速やかに抑制することが可能となる。

これに加え、炉心部の側壁外面は、流体ギャップ内の冷
却材を介して原子炉主容器に連結されているので、炉心
部と原子炉主容器とを機械的に結合させた場合に較べて
、比較的ゆるやかな結合関係にある。したがって、達成
振動によって予想される複雑な変形モードの発生を防止
することができる。これに加え、本発明によれば、水平
方向のみならず、垂直方向へも効果的な割振作用を呈す
るので、結局、地震時等における炉全体の健全性を向上
させることができる。

また、本発明では、炉心部と補助筒体とが非接触状態で
配置されているので、炉心部の熱変形に対しても、ギヤ
ツブ分だけの十分な余裕を持っている。しかも、この場
合には、炉心部を補助筒体で覆うという至って簡単な構
成のみで上述の効果を呈することができる。したかって
、全体の複雑化を招くようなこともない。

〔発明の実施例〕

以下、第２図を参照し、本発明の一実施例について説明
する。なお、第２図において第１図と同一部分には同一
符号を付し、重複する部分の説明は省くことにする。

Ｍ２図において第１図と異なる点は、炉心支持部材８の
炉心収容部に非接触状態で炉心振れ止め用の補助筒体１
６を外装した点である。すなわち、炉心支持部材８は、
たとえは薄肉の有底円筒体からなシ、内部下方に炉心３
を設置し得る構造となっている。補助筒体ノロは、この
炉心支持部材８の炉心収容部分の側面を外側から非接触
で覆うように同軸配置され、内面に沿って筒状の流体ギ
ャッ７″Ｊ７を形成するとともに１円錐状の環状体から
なる支持板１９を介して原子炉主客器ｌに支持されてい
る。なお、補助筒体１６には、側面に孔２０が設けられ
、この孔２０に炉心３と循環ポンプ６とを連通するパイ
プ２１を非接触で貫通させるようにしている。

しかして、上記筒状の流体ギャップ１７の両端部には、
以下に述べる流体力学的な抵抗体２３および２４が設け
られている。すなわち、流体ギヤ、ｆ１７の図中上側に
設けられた上部抵抗体２３は、炉心支持部材８の中間部
に突設された鍔部およびこの鍔部の中間位置から図中下
方へ向けて延出させた突周壁からなる支持部材側上部抵
抗部材２５と、この抵抗部材２５に所定ギャップを介し
て嵌合するように補助筒体１６の図中、上端部を外側へ
延出させ、さらに軸方向に延出させた筒体側下部抵抗部
材２６とで構成されている。一方、下部抵抗体２４は、
炉心支持部材８の図中下部端縁部を下方に延出させた支
持部材側上部抵抗部材２７と、この抵抗部材２７に所定
ギャップを介して嵌合するように補助筒体１６の図中下
端部を径方向内側に延出させ、さらに軸方向に折シ返し
た形状の筒体側下部抵抗部材２８とで構成されている。

しかして、このように構成された本実施例に係る原子炉
において、いま水平方向の＠重入力が加えられ、原子炉
主容器１に対して水平方向の振動が炉心３に生起された
とする。この場合には、炉心３を支持する炉心支持部＠
８の炉心収容部は補助筒体１６に対して径方向の変位を
生じる。これによって、流体ギャップ１７では、冷却材
の周方向の流動と軸方向の流動とを生じるが、流体ギャ
ップ１７０図中上下端には抵抗体２３および２４が設け
られているので、冷却材の軸方向の流動が大幅に阻止さ
れ、これに起因して、流体ギャップ１７の内部において
抵抗体が設置されない場合に比べ、より大きな圧力差が
生ずる。この結果、炉心３は、この圧力差を相殺する向
きの力を受けて振動の振幅が抑制される。

また、上記原子炉の振動入力によって生ずる炉心３の振
動エネルギーは流体ギャップ内を流動する冷却材の流動
摩擦、特に抵抗体２３および２４を通過する流体の流動
摩擦などによって速やかに吸収される。

一方、炉心３が原子炉主容器１に対して垂直方向に振動
した場合には、流体ギャッｆ１７の冷却材は主として軸
方向に流動する。そして、この場合には、抵抗体２３お
よび２４によって、水平方向振動と同様に大きな流動摩
擦が生じて、上述と同様、炉心３の振動は速やかに抑制
される。

このように、本実施例によれば、炉心支持部材８の炉心
収容部に流体ギャップ１７を介して補助筒体１６を外装
し、炉心支持部材８および補助筒体１６の一部分に抵抗
部材を設けるのみの極めて簡単な構造であるにも拘らず
、炉心３の冷却に使用される冷却材を緩衝材として有効
に利用して、地震時等における炉心部の振動を抑制する
ことができ、しかも、その制振効果はいずれの方向に対
しても非常に高いものとなる。

そして、この場合には、炉心支持部材８と補助筒体１６
とは非接触状態であシ、しかも、補助筒体１６を支持す
る支持板１９は環状に形成され、補助筒体１６、支持板
１９および炉心支持部＠８の熱膨張による変形が全て同
一の傾向を示すように構成しているので、熱膨張による
過大な応力が、これらの部材に作用することもない。し
たがって、炉心３はルーフスラブ２に常に安定支持され
、原子炉の安全性を極めて高いものとすることができる
。

また、上記の如く炉心支持部材８と補助筒体１６とは非
接触状態の関係にあるので、炉心部と原子炉主容器とが
直接荷重を受けず、ゆるやかな結合状態となっている。

このため、衝撃入力に起因した複雑な変形モードの発生
を防止することができる。

存お、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく
、たとえば上部抵抗体２３の形状については、第３図（
８）〜（ｄ）　Ｋ示すように構成してもよい。また、下
部抵抗体２４の形状についても、第４図（、）〜（ｄ）
に示す如く構成してもよい。

これらにおいて、第３図（ｄ）および第４図（ｄ）に示
すような、多段重ね構造の抵抗体を用いれば、最も効果
的な炉心の制振効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のタンク型原子炉を示す概略的な縦断面図
、第２図は本発明の一実施例に係るタンク型原子炉を示
す概略的な縦断面図、第３図（、）乃至（ｄ）は上部抵
抗体の変形例をそれぞれ示す部分断面図、第４図（、）
乃至（ｄ）は下部抵抗体の変形例をそれぞれ示す部分断
面図である。 １・・・原子炉主容器、２・・・ルーフスラブ、３・・
・炉心、４・・・炉心上部機構、５・・・−次熱交換器
、６・・・冷却材循環ポンプ、訃・・冷却材、８・・・
炉心１３・・・安全容器、１６・・・補助筒体、１７−
・・流体ギヤソゲ、１９・・・支持板、２３・・・上部
抵抗体、２４・・・下部抵抗体、２５・・・支持部材側
上部抵抗部材、２６・・・筒体側上部抵抗部材、２７・
・・支持部材側下部抵抗部材、２８川筒体側下部抵抗部
拐。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図 第３図 （ａ）（ｂ） （Ｃ）　（ｄ） 第４図 （ａ）　（ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炉心部が原子炉容器内の流体としての冷却材中に吊下げ
   支持されてなる原子炉において、上記炉心部の側壁の外
   側に上記側壁との間に筒状の流体ギヤラグを設けて配設
   された補助筒体と、この補助筒体を前記原子炉容器に固
   定する部材と、前記流体ギャップの両端部位置に設けら
   れた流体力学的抵抗体とを具備してなることを特徴とす
   る原子炉。