JPS60237395A - 炉壁冷却構造 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は特にＦＢＲ原子炉に採用して好適な炉壁冷却構
造に関する。

〔発明の背景〕

従来のタンク型原子炉の構造を第１図に示す。

原子炉容器量には、原子炉２、原子炉支持構造物３．中
間熱交換器４．循環ポンプ５．炉上部機構６．水平隔壁
７及び垂直隔壁８が内蔵され、ルーフスラブ９でシール
されている。この原子炉容器ｌの外側にはガードベッセ
ル１０が設けられ、原子炉容器ｌから内部流体が流出し
た場合にも原子炉２が露出しないようになっている。

原子炉容器１内の流体の流れを概説する。循環ポンプ５
から流出された高圧の流体は、原子炉２内に入軒同炉２
で高温とされた後に高温プレナム１１に流入する。更に
、高温プレナム１１の流体は中間熱交換器４に流入し二
次側流体、との熱交換によシ低温となって低温プレナム
１２に流入する０この低温プレナム１２の流体が循環ポ
ンプ５によって原子炉容器１内會既述の如く循環する。

前記水平隔壁７は、この高温プレナム１１と低温プレナ
ム１２との間の熱遮蔽機能を有する構造物であり、且つ
また高温プレナム１１からの熱衝撃が炉心支持構造物３
に負荷されるのを防止する役目も有する。

前記垂直隔壁８は、原子炉容器１の温度を低温に保持す
る機能を有する構造物で、第２図にこの炉壁冷却構造を
含む垂直隔壁８部分の構＠を示す。

垂直隔壁８の外側には流路形成板１３が設けられ、垂直
隔壁８と原子炉容器１との間に二つの流路を形成する。

この流路の一方に、低温ブレナム１２から導かれた流体
が上昇し、流路形成板１３の上端で反転して他の流路を
下降する。

この間において、低温プレナム１２から導かれた流体は
本来低温でちるため、高温プレナム１１からの高温の影
響ｒ受けることなく低温ブレナム１２の低温に保持され
る。

この時の原子炉容器１の高さ方向の炉通常運転時の温度
分布は、第２図右側に示す如く炉壁冷却構造内の冷却流
体が接する部分は低温ブレナム１２の温度まで冷却され
るが、流体液面以上では高温ブレナム１１からの輻射及
び構造材のガンマ発熱によって低温ブレナム１２の温度
よシ高温となる。一方更に上部では、ルーフスラブ９に
設けられた冷却構造及びルーフスラブ９に設置された積
層板１４によって、原子炉容器１の温度は常温まで冷却
される。

このような炉壁冷却構造において、原子炉２金停止させ
た場合の高温プレナム１１及び低温ブレナム１２の温度
降下に対して、原子炉容器１液面近傍の温度は降下が遅
れる。

第３図にこのようなプラント停止時の原子炉容器１の壁
の高さ方向の幅度分布？示す。図中、実線が通常運転時
を、破線が運転停止時を夫々示す。

図示よシ明らかな如く、運転停止時の原子炉容器１の温
度は、冷却液面よシ下部では冷却材の温度である低温ブ
レナム１２の温度によく追従して温度低下するのに対し
て、液面よシ上部では、高温プ１／ナム１１からの輻射
及びガンマ発熱による高温部分の温度追従が遅く、冷却
材よシ高温部分として残ってしまう。

従って、原子炉容器１の高さ方向の温度分布は凸形とな
り、高い熱応力を発生する。゛この高い熱応力は起動時
の逆向きのｍ度勾配による応力と逆向きでおるため、大
きな両振シの応力となる、しかも、これらの熱応力は通
常起動及び停止というプラント運転時に必ず必要となる
運転モードで発生するため、この応力低減は非常に重要
な技術的課題である。

第４図は、第２図の炉壁冷却構造において、冷却流体液
面近傍上部の原子炉容器１の温度分布を改善するために
提案された従来構造を示す。

この構造は、冷却流体液面近傍上部に熱遮蔽板１５を設
け、高温プレナム１１からの輻射の影響を防止したもの
で、第２図に示す構造に対し原子炉容器１液面近傍に断
熱構造を設けたものであると言える。

この構造での通常運転時の原子炉容器１の高さ方向の温
度分布は、図中右側に示す如く第２図に比べて液面近傍
での高温部分は削除でき、プラント停止時の高温部を防
止することができると期待される。

然し乍ら、第５図にこの第４図の構造におけるプラント
停止時（破線）及び通常運転時（実線）の原子炉容器ｌ
の温度分布？示す如く、通常運転時には原子炉容器ｌの
液面近傍上部の温度は冷却材温度に比べて確かに高温度
とはならないが、プラント停止時の温度分布は、第３図
と同様に高い凸形となってしまう。この原因は、冷却液
面上部の原子炉容器１の温度が通常運転時には熱遮蔽板
１５の効果によって・高温とはならないが、プラント停
止時には高温プレナム１１の温度が低温となっても、そ
の輻射の効果を防止しきれないため温度降下が遅れるこ
とにある。

つま力、この時発生する熱応力は第２図及び第３図の場
合に比べて大差がないことになる。

〔発明の目的〕

本発明は既述のような諸事情に鑑みてなされたもので、
通常起動及び通常停止というゆっくりとした熱過渡にお
いても原子炉容器液面近傍に発生する熱応力？低減した
炉壁冷却構造を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

即ち、本発明は、炉壁冷却流体の液面を炉通常運転時の
高温プレナム液面以上に設足し、プラントの通常停止時
において、流体に対し温度降下が遅れる原子炉容器の部
分？なくし、原子炉容器の高さ方向の温度分布上に発生
する凸部を大幅に減少させることができる炉壁冷却構造
であるう〔発明の実施例〕 次に、本発明の第一実施例を第６図及び第７図に基づき
説明する。但し、第１図乃至第５図と同一部分について
は同一符号？付し、詳述は省略する。

第６図に示す如く、炉壁冷却構造の冷却流体の液面は、
高温プレナム１１の通常運転時の液面より上部に設定さ
れている。冷却流体は流路形成板１３の内側を上昇し、
凹板１３に越えた後に同板１３の外側を降下し、この時
に原子炉容器１を冷却する。この流路形成板１３ｔ−オ
ーバーフローする高さが高温プレナム１１の液面よシ高
く設定されている訳で、通常運転時の原子炉容器ｌの高
さ一方向の温度分布が、第６図右側に示されている。

この温度分布を第２図右側に示された温度分布と比べる
と、冷却流体液面上部に発生していた原子炉容器１高さ
方向の凸形の温度分布がないことがわかる。

第７図は、本実施例での通常運転時（実線）及びプラン
ト停止時（破線）の原子炉容器１高さ方向の温度分布？
示す。通常運転時の温度分布は、第６図で説明したよう
に冷却材液面上部に高温部がない。一方、プラント停止
時の温度分布は、冷却材液面下部では温度が降下した低
温プレナム１２の温度まで低下している。

さて、冷却材液面より上部では温度降下の遅れる部分が
若干見られるが、第３図に示された従来例に比べて凸形
の温度分布は大幅に縮少している。

従って、プラント停止時に発生する熱応力は大幅に（従
来の約半分）減少する。

このような温度分布の改善は、次のような理由による。

まず、通常運転時には原子炉容器１の温度が、冷却流体
に接する部分では冷却流体の温度である低温プレナム１
２の温度となシ、液面よシ上部では、ルーフスラブ９に
設置された冷却構造及びルーフスラブ９の下部に設置さ
れた積層板１４の温度に直接支配されて高温プレナム１
１からの輻射の温度的影響を受けず、低温プレナム１２
よシ高温の部分が液面上部で凸形のａ度分布となるのを
防止し、プラント停止時の温度降下の遅れを少なくして
いる。

また、プラント停止時においては、従来構造で凸形の温
度分布を示した高温プレナム１１の通常運転時数位置上
部の原子炉容器１まで冷却材液位を上部設定しているた
め、凸形温度分布を削ることになる。更に、原子炉容器
１のよシ上部では、ルーフスラブ９の冷却構造及びルー
フスラブ９下部に設けられた積層板１４によって原子炉
容器ｌが冷却され、この冷却構造と、プラント停止時の
凸形温度分布の発生する位置との関係が単線されること
によって、凸形温度分布の量全減少させることになる。

このように炉壁冷却構造の液面を高温プレナム１１０通
常運転時液面より上部に設け、積層板１４の高さに近づ
けることによって、プラント起動・停止時に原子炉容器
１に発生する熱応力を大幅に低減することができる。

次に、第８図は本発明の第二＊ｍ例を示すもので、第一
実施例とは逆に流路形成板１３の外側を上昇流とし、内
側を下降流とし友ものである。この実施例では、第６図
及び第７図で説明した第一実施例と同じ温度分布？示し
、同様の効果？得ることができる。

次に、第９図及び第１０図は本発明の第三実施例を示す
もので、冷却材の液面は積層板１４の高さにまで上げら
れている。この構造における温度分布は、通常運転時に
温度勾配を急にし、その発生応力を高めるが、プラント
停止時に発生する温度の凸形分布を防止することができ
る。

第１０図は、この時の温度分布を通常運転時について実
線で、プラント停止時について破線で示す。図示から明
らかな如く、凸形温度分布は削減され、発生応力を大幅
に減少させることができる。

尚、第９図に図示した構造においても冷却材流路を流路
形成板１３の内側と外側と全反対に設定し、上昇流によ
る炉壁冷却としても効果は同じである。また、本発明は
タンク型原子炉のみでなく、ループ型原子炉に応用して
同様の効果？得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明に拠れば、高幅ブレナムの液面
よシ冷却流体の液面金高く設定したので１通常起動・停
止時に発生する原子炉容器液面近傍での発生応力音大幅
に低減し、原子炉プラントの最重要機器である原子炉の
信頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子炉容器の全体断面図、第２図は従来の炉壁
冷却構造の断面図、第３図は同従来構造の原子炉容器温
度分布図、第４図は改良された従来の炉壁冷却構造の断
面図、第５図は同従来構造の原子炉容器温度分布図、第
６図は本発明の５第一実施例の断面図、第７図は同実施
例の原子炉容器温度分布図、第８図は本発明の第二実施
例の断面図、第９図は本発明の第三実施例の断面図、第
１Ｏ図は同実施例の原子炉容器温度分布図である。 ｌ・・・原子炉容器、８・・・垂直隔壁、ｌｌ・・・高
温ブレナム、１２・・・低温プレカム、１３・・・流路
形成板、１４・・・積層板。 代理人　弁理士　鵜沼辰之 褐窟（Ｉ翫皮

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、低温プレナムの流体を循環させて原子炉の炉壁冷却
   を行なう炉壁冷却構造において、垂直隔壁によって低温
   プレナムと離隔された高温プレカムの液面より、前記炉
   壁冷却用の流体の液面を高く設定したことを特徴とする
   炉壁冷却構造。 ２　前記高温プレナムの上部を覆う積層板の付近まで前
   記炉壁冷却用の流体の液面を高くしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の炉壁冷却構造。 ３、　前記原子炉がタンク型ＦＢＲ炉容器を用いたもの
   であること全特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の炉壁冷却構造。