JPS60201282A - 液体金属冷却高速増殖炉 - 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】 く技術分類・分野〉 開示技術は、原子ノノプラントの液体金属冷却型の高速
増殖炉の冷却材循環機構部の構造技術分野に属づる。

〈鼎旨の解説〉 而し（、この出願の発明は、一次格納容器内に原子炉容
器がガードベッセルを介して設けられ、該原子炉容器に
設けられた炉心が中間熱交換器等に対し主循環ポンプを
介して接続されて液体金属ナトリウム等の冷却材を循環
流過ざぜるようにされ、又、炉心はこれらの装置を介し
て間接的に蒸気発生器に接続されている液体金属冷却高
速増殖炉に関する発明であり、特に、上記一次格納容器
内の原子炉容器外側にガードベッセルが一つ設けられ、
該原子炉容器とカードベッセルとの間隙に一次冷却系の
主要機器とそれらの合体ユニットの単体、或は、アセン
ブリイが介設ざれ、更には、該間隙に不測にして流出す
る冷却材が実質的に充満するように間隙充填体が介設さ
れている液体金属冷却高速増殖炉に係る発明である。

く従来技術〉 周知の如く、エネルギー問題は近時極めて重要になって
きており、石炭や石油の化学エネルギーについてその開
発が要望されてきており、その一つに原子力エネルギー
の有効利用が大きなテーマとなってきいる。

このうち、高効率に運転される原子力プラントの一つに
高速増殖炉があるが、伝熱特性や炉の構造材料とのハ存
性が良好で炉心の冷却に適しており、所定の温度範囲で
は液体で高温の蒸気が得られ易く効率的に電気を起こし
易い等の種々のメリットから、例えば、液体金属ナトリ
ウム等の液体金属を冷却材に用いている液体金属冷却高
速増殖炉（、　Ｌ　Ｍ　Ｆ　Ｂ　Ｒ　）等の高速増殖炉
が急速に開発実用化されるようになってきている。

而し−（、ｉｉＡ液体金属冷却高速増殖炉は、現状では
その型式は一次系機器の原子炉容器に対する配置の方式
によって次のループ型、タンク型、ハイブリット型の三
種に大別されるようになってきている。

第−のループ型は、第１図に示す様に、遮蔽コンクリー
ト壁１の内部に設けられた一次格納容器２の内部に炉心
１１を収納した原子炉容器３と一次主循環ボンプ４と中
間熱交換器５とは各々異なるガードベッセル６、７、８
内に収納されており、それらの各機器はループにより接
続されて液体金属ナトリウム等の冷却材を循環し、一次
格納容器２外の二次冷却系９に接続されて蒸気発生器１
０にて高温高圧の蒸気を発生するようにされている。

而して、該第１図に示すループ型の態様を模式的に示す
と第２図の様に現わすことが出来る。

そこで、該第２図に示すループ型の態様と同様に、模式
的に第２のタンク型の態様を第３図に示りと、コンクリ
ート製の原子炉建屋１′内部の一次格納容器２′の内部
に於いて一次主循環ボンプ４、中間熱交換器５は炉心１
１を収納した原子炉容器３内に設Ｃノられて各機器間に
はループを介さず直接冷却材を循環ずるようにされてい
る。

又、ハイブリット型は上記二つのタイプの中間であって
炉心と一次主循環ポンプを一つの容器に収納して設け、
これらと分離して設けた中間熱交換器とはループを介し
て接続するか、又は、中間熱交換器と一次主循環ポンプ
とを一つの容器の中に収納して設け、これと原子炉容器
とをループで接続するようにされたタイプである。

〈従来技術の問題点〉 これらの三つの方式は、各々一長一短があり、例えば、
ループ型では原子炉は容器が中間熱交換器や一次主循環
ボンブと分離されているために小型となって耐震設計上
極めて有利であるというメリッ１〜もあり、又、各機器
が分離されているために該各機器に対づ−る接近性が良
く、保守点検整備改造等がし易いという良さもあり、一
般には情報蓄積が多くメンテナンスや新規改造がし易い
利点がある。

さりながら、一方ではループの長さは長くなり、曲折部
も多くなり、その構造が複雑でこれらを収納覆る一次系
格納容器が大型となる不具合もある。

而して、第二のタンク型においては一次系主循環ポンプ
、及び、中間熱交換器がＩＪλ子炉容器内に設置され”
Ｃいるため一次格納容器が小型となり、−次系配管の漏
洩や破断の心配等がなく、又、冷却材のインベントりが
大ぎく熱慣性が大である利点がある。

しかし、原子炉容器が大型化し１４ｔｉＷ設Ｋｌに自由
度がイれほどないという難点もある。

又、−次系が冷却材中に浸積されているために、−次系
配管への流用語側機器等の設置が困ツａであるという不
都合さもあった。

又、第三番目のハイブリット型は上述ループ型に対して
ループの長さも短く、又、タンク型よりも原子炉容器が
小さくなるメリットはあるが、ループ型とタンク型の両
者の欠点をも共に有するという不具合がある。

したがって、従来の技術を踏まえた液体金属冷却高速増
殖炉は今後の発展において軽済竹から見たメリッ］−は
勿論のこと、原子炉容器、又は、−次冷却系の各機器配
管等の簡素化が強く望まれている。

〈発明の目的〉 この出願の発明の目的は上述従来技術に基づく開発実用
化されてきている様々な型式の高速増殖炉の問題点を解
決すべき技術的課題どし、原子炉容器の構造を在来タイ
プのループ型の高速増殖炉のそれと同程度に小型化、簡
素化し、又、−次格納容器の径をタンク型高速増殖炉の
それと同程度に小型化し、冷却材の液体金属のインベン
トリをループ型、又は、ハイブリット型よりも更に低減
づることが出来るような利点を充分に取り入れることが
出来るようにしてエネルギー産業における原子力利用分
野に益する優れた液体金属冷却高速増殖炉を提供１／υ
とづるものである。

〈発明の構成〉 この出願の発明の構成は、前述問題点を解決するために
、原子カブランｌ−の一次格納容器内の原子炉容器のガ
ードベッセルと該原子炉容器との間隙に一次冷１１系の
主要機器、即ち、中間熱交換器、主循環ポンプ、蒸気発
生器等の機器、或は、それらの合体ユニツ１〜のいづれ
かが介設セットされ、該原子炉容器内の液体金属冷却材
は主循環ポンプを介して１皇子炉容器内の炉心と中間熱
交換器、又は、蒸気発生器との１１ｎに循環されて該炉
心を冷却し、加熱が温された冷却材は中間熱交換器を介
しく、又は、介さずして蒸気発生器にて所定の蒸気を発
生Ｊるようにし”たものであり、更には、上記ｌｔ＋を
子炉容器とカードベツレルとの間に不測にして炉容器と
の間隙に介設された単数、又は、複数のリング状体等任
意形状の間隙充填体により、原子炉容器内の冷ＮＪＵ液
位の低下を最小限におさえると共に、原子炉容器の直径
をループ型の高速増殖炉と同程度にコンパクトにし、−
次格納容器の直径をタンク型の高速増殖炉と同様に小型
化し、冷２ｉ１１材の液体金属のインベントリをループ
型、又は、ハイブリット型よりも低減するようにした技
術的手段を講じたものである。

〈実施例−構成〉 次に、この考案の実施例を図面に基づいて説明すれば以
下の通りである。尚、第１〜３図と同一態様部分は同一
符号を用いて説明するものとする。

第４〜６図に示す実施例において（第６図態様は第５図
態様の模式図どして現わしたものである。

）、図示態様は液体金属冷却高速増殖炉であり、図示し
なｔ）−次格納容器内部に設けられた生体遮蔽壁１２は
その内部にビットｖ１３を有しており、該遮蔽壁１２の
上部のフランジ部にはルーフスラブ１４ｉｆ　ＮＯけら
れて−それ（一体的にガードベッセル１５が干向き突状
に設けられており、又、該ルーフスラブ１４には一体的
に遮蔽プラグ１６が内設されＣいる。

而しで、上記遮蔽プラグ１６からは原子炉容器１７か下
段されており、その内部には下側にコールドプレナム１
８を介して炉心１９が設けられ、その上部のボットブレ
ナム２０におむくで炉心上部（幾構２１が設りられて上
記遮蔽プラグ１６に吊下されている。

そして、第５．６図に示す様に、上記ガードベッセル１
５と原子炉容器１７との間に形成されている間隙２２に
対しては上記ルーフスラブ１４に中間熱交換器２３．２
３・・・が下延して介設されており、図示しない蒸気発
生器に接続する二次系冷却材出口配管２４ど図示しない
二次の主循環ポンプに接続する二次系冷ＪＪＩ材入ロ配
管２５とが接続され、又、ベローズ２Ｇを介しＣ入口配
管２７が接続されて原子炉容器１７内を下延して上記コ
ールドプレナム１８内に臨まされている。

又、上記ガードベッセル１５と原子炉容器１７の間隙２
２の間には主循環ポンプ２９．２９・・・が上記ルーフ
スラブ１４に上述中間熱交換器２３同様に吊下されて介
設されており、ベローズ２６を介して出口配管３０が原
子炉容器１７内を下降して１１〜ツトプレナム２０にそ
の下端を臨ませて開口している。

尚、第４図に示ず様に、上記原子炉容器１７とカードベ
ッセル１５との間隙２２においては二基の中間熱交換器
２３．２３に対して一基の一次主循環ボンブ２９がクロ
スオーバー配管３１．３１を介して接続されて１ループ
とされ、４ループが介設されている。

又、３２は冷却材であり、液体金属す１−リウムであり
、上記原子炉容器１７内に所定レベルまぐ充満されてお
り、その上部には、例えば、アルゴンガス等のカバーガ
ス３３が密封されており、又、該１皇子炉容器１７とガ
ードベッセル１５との間の間隙２２には、例えば、アル
ゴンガス、又は、窒素ガス等の不活性ガス３４が密封さ
れている。

尚、原子炉容器１７の内部に対しては安全上の要求に応
じて直接炉心冷却系熱交換器３５が設けられ、万一、−
次冷却系の除熱機構が失われた場合に炉心の除熱を図る
ようにされ、一方、原子炉容器１７とガードベッセル１
５との間隙２２には同じく安全上の要求に応じて後備炉
心冷却系熱交換器３６が設けられて、同様に万一、−次
冷却系、及び、上記炉心冷ＩＪｌ系の除熱機構が共に失
われた場合にガードベッセル１５が冷却材を保持してい
る状態で炉心の除熱が可能であるようにされている。

而して、３７は間隙２２の実質的な容積を減少させてカ
ードベッセル１５内への冷却材漏出量を最小限におさえ
るための間隙充填体としてのリング状体ひあり、上記原
子炉容器１７とガードベッセル１５との間隙２２中に介
設されて、万一、不測にして該原子炉容器１１や一次主
循環ボンブ２９や中間熱交換器２３から冷Ｎ１月３２が
漏出した場合にこれを該ガードヘラセル１５内に保持し
、且つ、炉心１９に対して所定の冷）」１月液位を確保
することにより炉心１９に対して該原子炉容器１７の外
面から、即ち、該原子炉容器１７どガードベッセル１５
の間隙２２からこれを除熱り−ることか出来るようにし
たものである。

したがって、該冷却材３２が不測にして原子炉容器１７
と刀−ドベッセル１５間に漏出した場合に、該間隙充填
体３７は浮き上がらないように該原子炉容器１７、或は
、ガードベッセル１５等に適宜に固定されているか、或
は、ルーフスラブ１４上から支持されているか、又は、
冷却材の比重よりも大きな比重にされておれば良い。

〈実施例−作用〉 上述の構成において、原子炉が運転に供されると液体金
属ナトリウム等の液体金属冷ｆＪ］月３２は出口配管３
０からホットレグ配置の一次主循環ポンプ２９に入り、
クロスオーバー配管３１．３１を介し、中間熱交換器２
３に入る。

そして、該冷却材３２は、二次系冷却祠へロ配管２５か
ら流入して、二次系冷却材出口配管２４から流出循環す
る図示しない二次系冷却材と該中間熱交換器２３内で熱
交換され、史に、人口配管２７を介してコールドプレナ
ム１８に入り炉心１９を冷却し、循環するようにされる
。

而して、原子炉運転中不測にして原子炉容器１７、主循
環ポンプ２９、或は、中間熱交換器２３から冷却材３２
が漏出して原子炉容器１１とガードベッセル１５の間隙
２２に流出するような事故が発生した場合には、該間隙
に介設されている間隙充填体３７のリング状体３７によ
り流出冷ＩＪｊ材３２は炉心１９に対して所定の冷ｆＪ
Ｉ材液位を確保することが出来、原子炉容器１７の外面
、即し、該間隙２２から炉心１９を充分に冷１ＪＩ−Ｊ
るように作用される。

又、同時に、直接炉心冷却系熱交換器３５を稼動させて
炉心に対する除熱作用を行い、更には、後備炉心冷ＪＪ
Ｊ系熱交換器３６をも作動μさＣ炉心の除熱を行うこと
が出来る。

次に、上述実施例同様に原子炉容器１７とガードベッセ
ル１５との間の間隙２２に一次系の主要機器を介設させ
た実施例について第７〜１３図に示す態様で説明づるど
第７図に示す実施例においては上記間隙２２に一次主循
環ポンプ２９を介設するど共に、熱気発生器１０を介設
し、クロスオーバー配管により接続させた態様であり、
したがって、当該実施例においては二次冷却系を削除し
た態様である。

又、第８図に示り゛実施例においては、上記間隙２２Ｌ
、ｌ−次主循」１責ポンプ２０を介没し、これにループ
を介して中間熱交換器２３を生体遮蔽壁１２を介してそ
の外側に設けた態様である。

次に、第９図に示す実施例は、該間隙２２に一次系の主
循環ポンプ２９のみを介設し、二次冷７Ｊ１系はＹｊす
除して蒸気発生器１０を生体遮蔽壁１２の外側に設けて
ループ接続した態様であり、水系を原子炉容器ピット室
１３に引き回さないようにしたために、二次冷却系を削
除した態様の中では、最も実施し易いタイプとし１＝も
のである。

又、第１０図に示す実施例においては、間隙２２に中間
熱交換器２３のみを介設し、−法主循環ポンプ２９は生
体遮蔽壁１２の外側に設置した態様であって、稼働率向
上、及び、ガードベッセル直径縮少の観点からして中間
熱交換器２３は比較的容量が小さくケーシング直径の小
さなものを各ループ旬に多数設けることが出来る態様で
あって、これにより、万一任意の中間熱交換器２３が故
障した場合にはそれのみを離隔することにより、原子炉
の出ツノをあまり下げないで次回の定期点検まで運転を
続行りることが出来る実効上好ましい態様である。

次に、第１１図に示す実施例においては、間隙２２に蒸
気発生器１０のみを介設し、二次冷却系（まＦｌｌｊ除
して一次主循環ボンブ２９を生体遮蔽壁１２の外側に設
置した態様である。

第１２図に示す実施例は、間隙２２に一次主％！ｉ環ポ
ンプと中間熱交換器の合体ユニット（合体ユニッＩ・は
周公知のもの）３８を介設した態様である。

第１３図に示す実施例は、該間隙２２に一次系の主循環
ポンプと蒸気発生器の合体ユニット（合体ユニットは周
公知のもの）３９を介設して二次冷却系を削除した態様
である。

そして、上述第７〜１３図に示す実施例においては、前
述第４〜６図に示す実施例の場合と同様に、原子炉容器
１７とガードベッセル１５との間の間務１２２に単数、
又は、複数の間隙充填体３７を介設さμることが出来、
該間隙充填体３７は任意形状であっＣよく、例えば、前
述同様にリング状体であっても良いが、第１４図に示す
様に、球状の間隙充填体３７′でｂ良く、或は、第１５
図に示す様に、多も（の粒状の■−１隙充唄体３７’　
、３７’・・・でも良（＼が、これらは、前述した如く
、漏出する冷却材により浮上しないように原子炉容器等
に固定するか、或は、漏出づる冷ｕ１月の止車よりも人
さくて浮び上らないものが良い。

尚、この発明の実施態様は上述実施例に限るものでない
ことは勿論であり、例えば、原子炉容器どガードベッセ
ルとの間の間隙に介設Ｊる一次主循環ポンプはホットレ
グ配置でも良いが、コールドレグ配置でも良く、又、ガ
ードベッセルについてはライナー貼りのコンクリートキ
ャビィティをガードベッセルの代用にする等種々の態様
が採用可能である。

又、第４図の実施例においては一基の一次主循環ポンプ
と二基の中間熱交換器を接続してなる一次冷ね１系ルー
プを４ループ採用した場合の例について示したが、−次
冷却系ループに接続Ｊべき一次主循環ポンプと中間熱交
換器の基数、及び、−次冷却系のループ数はこれに限定
される。ものでない。

そして、この発明の効果について、１．ＯＯＯＭＷＣ体
級のＬＭＦＢＲに適用した場合のデータを次表に示す。

尚、表においてＯ印は優れている場合であり、Ｘ印は劣
っている場合である。

〈発明の効果〉 以上、この出願の発明によれば、基本的に在来のタンク
型の原子炉よりもその構造が簡素であり、又、ループ型
原子炉の蓄積データが多く利用出来る優れた効果が奏さ
れる。

したがって、原子炉容器の直径をループ型の高速増殖炉
の場合と同程度にコンパクトにすることが出来、又、タ
ンク型の高速増殖炉のそれよりも著しく小さく出来、又
、−次系冷却系のインベントリはタンク型の場合より茗
しく小さいのは勿論、ループ型よりも一次冷却系配管長
が短縮されるのでループ型高速増殖炉の場合よりも更に
小さくＪることが出来るという優れた効果が奏される。

そして、ガードベッセルの直径がタンク型のそれと同等
にコンパクト化づることが出来、そのため、その内部に
タンク型高速増殖炉と同様に主冷却系の機器が配置され
、よって、格納容器直径は在来のタンク型の場合と同様
にコンパクト化することが出来る効果がある。

そして、内部構造は従来のタンク型高速増殖炉の場合に
おける隔壁の如き構造物が不要であるｌζめに、炉内構
造はループ型の高速増殖炉の場合と同様に簡素に出来、
メンテナンスがし易く製造時に低コスト化を図ることが
出来るという効果−ｂ奏される。

そして、原子炉容器のガードベッセルと一次系機器のカ
ードベッセルとが共用することが出来るようにされるた
めに、その部分だけガードベッセルが少なくなり、これ
に伴って液体金属冷却材の漏洩が保護されるという利点
−ｂある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術に基づくループ型の高速増殖炉の概略
機構説明図、第２図は第１同役式図、第３図は同じ〈従
来技術に基づくタンク型高速増殖炉の第２図相当模式図
、第４図以下はこの出願の発明の詳細な説明図であり、
第３図は半断面平面図、第５図は第４図ｖ−■縦断面図
、第６図は第５同役式図、第７．８．９．１０．１１．
１２．１３図は第６図相当他の実施例の模式図、第１４
図は間隙充填体の伯の実施例の側面図、第１５図は第１
４図相当別の実施例の側面図である。 １２・・・牛体遮蔽壁、　１５・・・ガードベッセル、
１７・・・原子炉容器、　３２・・・冷却材、　１９・
・・炉心、２３・・・中間熱交換器、　２９・・・−法
主循環ポンプ、１０・・・蒸気発生器、　２２・・・間
隙、２３．２９・・・−次冷却系の機器、 ３８・・・−法主循環ポンプと中間熱交換器の合体ユニ
ット、 ３９・・・−法主循環ポンプと蒸気発生器の合体ユニッ
ト、 ３７．３７’　、３７’・・・間隙充填体第６図 １５ 第８図 ？？　ｌ？ 第７図 第９図 ２ど　１ど ＩＱ 第１２図 第１３図 ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）−次格納容器内にガードベッセルを介して原子炉
   容器が設けられ、該原子炉容器内の炉心が主循環ポンプ
   を介して蒸気発生器に間接的に接続されている液体金属
   冷却高速増殖炉において、上記原子炉容器とそのガード
   ベッセルとの間隙に一次冷却系の主要機器とそれらの合
   体ユニットのいづれかが介設されていることを特徴と覆
   る液体金属冷ｆＪＩ高速増殖炉。 （２）上記間隙に介設された主要機器が相互に接続され
   た一次主循環ポンプと中間熱交換器であることを特徴ど
   づる上記特許請求の範囲第１項記載の液体金属冷却高速
   増殖炉。 （３）上記ｕ！Ｉ隙に介設された主要機器が相互に接続
   された一次主循環ボンブと蒸気発生器であることを’Ｒ
   ｒ徴どりる。Ｆ記特ム〕１１＾求の範囲第１項記載の故
   体金属玲ＩＪＩ高速増幀炉。 （４）上記間隙に介設された主要機器が一次主循環ポン
   プであることを特徴とする特許 範囲第１項記載の液体金属冷却高速増殖炉。 （５）上記間隙に介設された主要機器が中間熱交換器で
   あることを特徴とする上記特許請求の範囲第１項記載の
   液体金属冷却高速増殖炉。 （６》上記間隙に介設された主要機器が一次主循環ポン
   プと中間熱交換器の合体ユニットにされていることを特
   徴とする上記特許請求の範囲第１項記載の液体金属冷却
   高速増殖炉。 （７）上記間隙に介設された主要Ｉ幾器が蒸気発生器で
   あることを特徴とする上記特許請求の範囲第１項記載の
   液体金属冷却高速増殖炉。 （８）上記間隙に介設された主要機器か一次主循環ポン
   プと蒸気発生器の合体ユニットであることを特徴とする
   上記特許請求の範囲第１項記載の液体金属冷却高速増殖
   炉。 （９）一次格納容器内にガートベッセルを介しＣ原子炉
   容器が設（ノられ、該原子炉容器内の炉心か主循環ポン
   プを介して蒸気発生器にｕ１１接的にＩｅ　＆；Ｉされ
   ている液体金属冷却高速増殖炉において、上記原子炉容
   器とそのガードベッセルとの間隙に一次冷却系の主要機
   器とそれらの合体ユニットのいづれかが介設され、而し
   て該間隙に間隙充填体が介設されていることを特徴とす
   る液体金属冷却高速増殖炉。 （１０）上記間隙充填体がリング状体にされていること
   を特徴とする特許 載の液体金属冷却高速増殖炉。 （１１）上記間隙充填体が球体にされていることを特徴
   と覆る上記特許請求の範［Ｉ１１第９項記載の液体金属
   冷ＪＪ１高速増殖炉。