JPS60192290A - タンク型高速増殖炉 - 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］ 本発明は熱交換器内での流れで液面の波立ちまたはうず
流が生じてカバーガスを主流に巻き込み炉心が損傷する
ことを防止したタンク型高速増殖炉に関する。

［技術的背景とその問題点］ 一般に高速増殖炉の冷却材には液体金属ナトリウムが使
用され−Ｃいる。その冷却材は燃料集合体を集合しｌ〔
炉心と接触して加熱され、その熱を熱交換器によって二
次冷却材に熱を伝え循環ポンプにより炉心と熱交換器内
を循環させられている。

しかして原子炉容器内は炉心、熱交換器および循環ポン
プが収納された構造となっている。

このような高速増殖炉の熱交換器内部においてナトリウ
ムの流れにＪ：って液面の波立ちやうず流などが生じる
。その波立ちやうず流によってカバーガスを微細な気泡
として主流に巻き込む恐れがある。もしカバーガスを主
流に巻き込んだ場合には、流れに同伴され循環ポンプに
より炉心へと送り込まれる。炉心へ送り込まれた気泡は
炉心を通過する際炉心で加熱され体積を増し、燃料ビン
と冷却材の接触を妨げてしまう。そこでカバーガス、例
えばアルゴンガスでは、冷却材であるすトリウムに比較
して熱伝達率が１／１０００以下と非常に悪いため、ガ
スの通過する部分におい−Ｃ燃料ビンは冷却効率が悪く
なり過熱状態となって燃料ピンの溶融事故を起す可能性
がある。もし燃料ピンの溶融事故が生じた場合、原子炉
の運転を完全に停せざるを得ない重大事故につながる。

従来このガス巻き込み対策が熱交換器内にはほとんど施
されていないため信頼性、および鮭全性に劣る欠点があ
った。

Ｌ本発明の目的］ 本発明は上記欠点を除去するためになされたもの０熱交
換器内での流れにＪこる波立ちまたはうず流を抑制し、
ガス巻き込みを防止できる原子炉の信頼性、健全性を確
保ターることがひきるタンク型高速増殖炉を提供Ｊるこ
とを目的とＪる。

［発明の概要］ すなわち本発明のタンク型高速増殖炉は、液体金属の冷
却材を収納する原子炉容器の上部開口を閉塞するように
して配置されるルーフスラブと、該原子炉容器内に設り
られた炉心を冷ｆＡＩ月の循環で冷却し二次冷却材と熱
交換するための前記ルーフスラブを貫通して配設された
熱交換器を具備し−Ｃなるタンク型高速増殖炉において
、前記熱交換器の外周部に前記ルーフスラブから熱交換
器胴のほぼ中央部の入口窓下方まで垂下された筒状のス
カートと、このスカートの内壁の人口窓上端に位置する
部分にガス巻き込み防止板を設けたことを特徴としてい
る。

この発明によれば熱交換器内での流れによる波立ちやう
ず流を抑制することができるためカバーガスを主流に巻
き込むことを防止し一〇炉心の溶融事故を未然に防ぐこ
とができる。

［発明の実施例］ 以下第１図Ｊ３　Ｊ：び第２図を参照して本発明に係る
タンク型高速炉の一実施例を詳しく説明づる。

第１図は本発明に係る高速増殖炉の一実茄例を示す断面
図である。

図において符号１は原子炉容器つまり一次炉容器２およ
びガードタンクと称する２次炉容器３を収容する炉容器
ピッ１へ室ぐあり、このビット室１はコンクリートで構
築されている。

炉容器２．３の上端はルーフスラブ４によって閉塞され
ＵＪ３す、ルーフスラブ４には大回転シールドプラグ５
および小回転シールドプラグ６が回転可能に挿着されて
いる。

小回転シールドプラグ６には下部に炉心蓋７を有する炉
心上部機＄５８が挿着されている。

炉容器２内のほぼ中心部のやや下方には多数本の燃料集
命体を植設した炉心９が配置しており、この炉心９の下
方には炉心バレル１０が設けられている。

この炉心バレル１０は炉心支持機構１１によって炉容器
２の下部に支えられている。

炉心バレル１０の周縁には隔壁１２が接続され、この隔
壁１２に一次タンク１３か接続され（いる。

−次タンク１３の下部と炉心機構１１の端縁部を結んで
シェル１４が設けられている。

−次タンク１３と炉容器２との間には前記ルーフスラブ
１４上に載置されたポンプ駆動機構たとえばモータ１５
に接続する循環ポンプ１６が配置されＣいる。

この循環ポンプ１６の下端部は配管１７を介し゛Ｃ前記
炉心バレル１０の液体流入孔１８に接続されている。

また−次タンク１３と炉容器２との間には熱交換器１９
がルーフスラブ４を貫通して設りられており、熱交換器
１９の外面を包囲して熱交換器スカート２０がルーフス
ラブ４から垂下され−Ｃ設けられている。

ここで、炉心９の下方領域が］−ルドブール２１となり
、上方領域がボットプール２２となる。

なお図中符号２３は液体す１〜リウムを、２４はカバー
ガス空間を、２５は液体ナトリウム液面を示しＣいる。

ここで熱交換器スカート２０は炉心９を通って加熱され
たナトリウ１１を効率良く熱交換器１９に導入するため
のものであり、加熱されたす１〜リウムが炉容器２の壁
面近傍を流れることを防止する高温のナトリウムと低温
のナトリウム助バウンダリーである。

熱交換器スカート２０の内側に設けられた熱交換器入口
窓２６から高温のナトリウムを熱交換器１９内へ尋びぎ
伝熱管２７によって二次ナトリウムと効率良く熱交換す
る。熱交換して低温となった一次ナトリウムは熱交換器
１９の出口２８へと循環ポンプ１６によって導びかれる
。支持構造物１１は炉心９、シェル１４、熱交換器１９
、循環ポンプハウジング２９および一次タンク１３を支
えるための構造物である。なお、シェル１４は支持構造
物の一部になる。

循環ポンプハウジング２９は熱交換器１９によって熱交
換したナトリウムを効率良く循環ポンプ１６へ導びくた
めのものである。

２次炉容器３は一次炉容器２が破損した場合直接外へ漏
らさないための容器で安全上重要なものである。

しかして、上記構成において、循環ポンプ１６によって
ナトリウムを炉心９に送り込んで炉心９を冷却する。

炉心９で加熱された高温のナトリウムは炉心９の頂部か
ら放出され、炉心蓋７により熱交換器の入口２６の方向
に向けられて熱交換器１９に送り込まれ二次ナトリウム
に熱を伝える。

二次ナトリウムに熱を伝えて冷却された低温のナトリウ
ムは熱交換器１９の出口２８から流出し、循環ポンプ１
６へ戻される。

このような一連の循環によって炉心９の熱は二次すトリ
ウムへと伝熱されるが、実際には炉心９から流出する高
温ナトリウムの循環はかなり複雑な流れ方をする。

第２図は第１図における熱交換器の上部とルーフスラブ
との関係を一部拡大して示した断面図である。

ずなわち熱交換器１９は、上端がプラグ３０により閉塞
された熱交換器１９の胴３１によってルーフスラブ４か
ら垂下されており、中心に二次ナトリウムの下降管３２
と上昇管３３が２重にプラグ３０および管板３４を貫通
して挿着されている。

管板３４には、多数の小径伝熱管２７が図示していない
下部管板とで固定されている。また、上部管板３４上部
の熱交換器胴３１のほぼ中央の全周わたり一次ナトリウ
ムの入口窓２６が設けられている。さらに人口窓２６の
上端に位置する熱交換器胴３１内部には、プラグ３０上
部からＵラド３５により垂下された筒状の入口窓遮断弁
３６が設けられている。この入口窓遮断弁３６は、ロッ
ド３５を介してプラグ３０上部に設番ノられた駆動機構
３７たとえばモータに接続されている。この入口窓遮断
弁３６はもし伝熱管２７に破損を生じた場合、駆動機構
３７を作動させ入口窓２６を遮断して高温の一次ナトリ
ウムの流れを遮断するための安全上欠かぜないものであ
る。さらに前記入口窓連断弁３６の下面には、多数の呼
吸孔３８を備えた第２のガス巻き込み防止板３９ａが固
着されている。また熱交換器胴３１外周全周にわたりル
ーフスラブ４から管板３４の位置まで垂下されたスカー
ト２０が設番ノられ′〔いる。このスカート２０内壁に
は前記入口窓２６の上端に位置しＣ第１のガス巻き込み
防止板３９１−がＶ−ｔにＩＪこ−り固着されている。

この第１のガス巻き込み防止板３９ｂには多数の呼吸口
３８が設けられＣいる。

ここで、炉心９を冷却して高温となったナトリウムは熱
交換器１９のスカート２０の下端２０ａから流入しスカ
ート２０内を上昇Ｊる。そして、ナトリウム液■れは第
１のガス巻き込み防止板３９ｂによりスカート２０上部
のナトリウムの液面２５ａを乱すことがなく、またうず
流の発生を抑制してスムースに熱交換器１９内へ入口窓
２６から流入する。熱交換器１９内に流入したナトリウ
ムは、入口窓遮断弁３６の下面に設【プられた第２のガ
ス巻き込み防止板３９ａにより熱交換器１９内部のナト
リウム液面２５１）の乱れをなくしうず流の発生を抑制
し、スムースに伝熱管２７へと導びかれる。高温の一次
ナトリウムは伝熱管２７内を流れ、伝熱管２７外部を流
れる二次ナトリウムに熱を伝え低温どなつ−Ｃ熱交換器
出口２８から流出する。

［発明の効宋］ 以上説明したように本発明によれば熱交換器のスカート
の内壁面に第１のガス巻き込み防止板を、また熱交換器
胴の内部に第２のガス巻き込み防止板を設ＧＪた事によ
り熱交換器内の流れによる液面の乱れまたはうず流を抑
制する。この抑制によってカバーガスの主流への巻き込
みを防止し−Ｃ炉心の過熱による損傷事故を未然に防ぐ
ことができる。

本発明は前記高速増殖炉以外の型式たとえば原子炉容器
外に熱交換器が配置されＣいるものおいＣ熱交換器内に
液面を＠するものであれば実施可能であり、またガス巻
き込み防止板の特に型状にこだわることなく、たとえば
金網のような物でも充分にその効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るタンク型高速増殖炉の一実施例を
一部断面で示す縦断面図、第２図は第１図にお番プる熱
交換器とルーフスラブとの関係を一部拡大し−Ｃ示り“
縦断面図である。 １・・・・・・・・・・・・原子炉容器２・・・・・・
・・・・・・１次炉容器３・・・・・・・・・・・・２
次炉容器４・・・・・・・・・・・・ルーフスラブ５５
・・・・・・・・・・・・大回転シールドプラグ６・・
・・・・・・・・・・小回転シールドプラグ７・・・・
・・・・・・・・炉心蓋 ８・・・・・・・・・・・・炉心上部機構９・・・・・
・・・・・・・炉　心 １０・・・・・・・・・・・・炉心バレル１１・・・・
・・・・・・・・炉心支持機構１２・・・・・・・・・
・・・隔壁 １３・・・・・・・・・・・・−次タンク１４・・・・
・・・・・・・・シェル １５・・・・・・・・・・・・モータ １６・・・・・・・・・・・・循環ポンプ１７・・・・
・・・・・・・・配　管 １８・・・・・・・・・・・・流入口孔１９・・・・・
・・・・・・・熱交換器２０・・・・・・・・・・・・
スカート２１・・・・・・・・・・・・コールドプール
２２・・・・・・・・・・・・ボットブール２３・・・
・・・・・・・・・液体ナトリウム２４・・・・・・・
・・・・・カバーカ′ス２５・・・・・・・・・・・・
液体ブー　１−リウム液面２６・・・・・・・・・・・
・熱交換器入口窓２７・・・・・・・・・・・・伝熱管 ２８・・・・・・・・・・・・出　口 ２９・・・・・・・・・・・・循環ポンプハウジング３
０・・・・・・・・・・・・プラグ ３１・・・・・・・・・・・・熱交換器胴３２・・・・
・・・・・・・・下降管 ３３・・・・・・・・・・・・上昇管 ３４・・・・・・・・・・・・管　板 ３５・・・・・・・・・・・・ロッド ３６・・・・・・・・・・・・入口窓遮断弁３７・・・
・・・・・・・・・駆動機構３８・・・・・・・・・・
・・呼吸孔 ３９・・・・・・・・・・・・ガス巻き′込み防止板代
理人弁理士　則　近　憲　佑 （ほか１名） 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体金属の冷ｋｊ材を収納する原子炉容器の上部
   開口を閉塞りるようにして配置されるルーフスラブと、
   該原子炉容器内に設けられた炉心を冷却材の循環で冷却
   し二次冷却材と熱交換するための前記ルーフスラブを貝
   通し゛（配設された熱交換器を具備し−Ｃなるタンク型
   高速増殖炉におい−Ｃ１前記熱交換器の外周部に前記ル
   ーフスラブから熱交換器胴のほぼ中央部の人口窓下方ま
   で垂下された筒状のスカートと、このスカートの内壁の
   入口窓上端に位置する部分にガス巻き込み防止板を設番
   ）たことを特徴とするタンク型高速増殖炉。
2. （２）熱交換器の上部遮蔽体から垂下された筒状入口窓
   を遮断する遮断弁の下面には第２のガス巻き込み防止板
   が設ｉノられていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のタンク型高速増殖炉。