JPS60238787A - タンク型高速増殖炉用ル−フスラブの冷却装置 - 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］ 本発明はタンク型高速増殖炉用ルーフスラブの冷却装置
に関する。

［発明の技術的背狽］ タンク型高速増殖炉のルーフスラブは、−次系ナトリウ
ムを内包する主容器あるいは炉内の構造物をはじめとし
て、−次冷却設備である中間熱交換器、主循環ポンプ、
回転プラグを搭載、支持するとともに炉内からの熱およ
び放射線に対する遮Ｗ＆機能およびカバーガス、バウン
ダリ機能を併せ持つ重要な構造物である。

一般に、タンク型原子炉構造は、第５図に示すように構
成される。

すなわち、原子炉容器１は安全のため内側の主容器１ａ
と外側のガードベッセル１ｂとの２重構造とされており
、円筒状のキャビティウオール２内に吊り下げ支持され
ている。この原子炉容器１およびキャどティウオール２
はルーフスラブ３により閉塞されている。

そして、主容器１ａ内の下部には、炉心支持体４を介し
てブレナム部５および炉心６が順に積層されている。こ
の炉心６の上部には、炉心上部機構７が設けられている
。また、炉心６の上端部位置において、主容器１ａ内を
上方のホットブール９と下方のコールドプール１０に区
画する隔壁８が設けられＣいる。

また、ルーフスラブ３からは主容器１ａ内の一次主冷却
材１５を循環させる複数の一次主循環ボンプ１１が周方
向等間隔にして主容器１ａ内に吊されている。これらの
各−法主循環ポンプ１１の外側を包囲する薄肉円筒体１
２が隔壁８を上下に貫通するようにしＣ設けられている
。また、各−法主循環ポンプ１１の下端からは炉内配管
１３が導出され、その先端がブレナム部５に接続され°
Ｃいる。

また、ルーフスラブ３からは一法論却月と二次冷却材と
の熱交換を行なう複数の中間熱交換器１４が周方向等間
隔にして主容器１内に吊されており、その下端部は隔壁
８を貫通してコールドブール１０内に達している。この
ルーフスラブ３は、内部の空洞部へ主容器１外に設置し
たガス供給配管１８により冷却ガスを循環供給すること
により加熱防止されている。また、ルーフスラブ３の下
面と一次冷却材１５の上面との空間には不活性ガスから
なるカバーガスが充填され°Ｃいる。

以上のように構成されたタンク型高速増殖炉は次のよう
に作動する。

まず、液体ナトリウヶ等の液体金属からなる一次冷却材
１５は、炉心６を上方に向がって通過する間に、核反応
による熱エネルギーを受けて加熱されて高温となり、炉
心上部ｍ構７の窓孔を通してホットブール９内へ流入す
る。

そして、−法論ｆＪＪｌｌＪ１５は中間熱交換器１４へ
上部より流入し、二次冷却材としての液体金属へ熱エネ
ルギーを伝達し、水からは冷やされてコールドプール１
０内へ流下する。

一方、コールドプール１ｏ内の一次冷却材１５は、薄肉
円筒体１２内を上昇し、−次循環ボンプ１１により昇圧
され、炉内配管１３を通ってプレ、ナム部５へ戻される
。

次にルーフスラブ３の冷却装置につい−Ｃ第２図および
第３図によってさらに説明する。

第６図は従来のタンク型ルーフスラブ冷却装置の…ｉ而
面て゛ある。ルーフスラブ３は熱遮ｉｉ＆層３ａと、そ
の上に設置され、ルーフスラブの骨組を形成する下板３
ｂと、冷却空間３ｃおよび放射線遮蔽材３ｄ並びに上部
空間３ｅおよび一ト板３ｂが順次積層配置されたものか
らなっている。

さらに上板３ｆは支持構造体１６を介してルーフスラブ
３に加わる？Ｗ１をキャビティウオール２に伝え（いる
。ルーフスラブ３の冷却空間３ｃ内には冷却管１７が仲
人され、この冷却管１７は炉外の供給配管１８から放射
線遮蔽材３ｄより下方の冷却空間３Ｃ内に複数個設阿さ
れている。冷却管１７の噴出ノズル口１つから下方に冷
却カスが吹句けられ、他のノズル口２１がら戻り配管２
２を通る冷却系統に放出される。このように冷却設備に
より下板３１■が冷却され、ルーフスラブ３の熱荷重を
除荷し−Ｃいる。

第７図はルーフスラブの冷却系の概略を線図的に示した
ものであって、ルーフスラ１３の冷却空間３Ｃへ冷却ガ
スを流入する供給配管１８は戻り配管２２とで循環回路
の冷却系統を形成り、でおり、この冷却系統には信頼性
確保のためにバイパス配管２３とともにブロア２０が２
台１１Ａ列的に設置されている。

［背景技術の問題点Ｊ しかしながら、ルーフスラブは高温す［・リウム冷却材
の上にカバーガスを介して置かれるため熱負荷が大きく
、その構造機能を雑持するために熱負荷を除去する冷却
設備を設りなければならない。

従来、冷却設備として、窒素ガスあるいは空気をジェッ
ト状に冷却対象箇所に吹付は熱を除去する方法、あるい
は冷却対象箇所に冷媒を通したコイルを配設し、冷媒の
強制循環にＪこり冷却する方式が採用されＣいる。

しかしながら、この方式は、強制的な対流による除熱法
であるため、ポンプ、）１ン等の故障あるいはこれらの
機器を作動させでいる電源が喪失すると冷却が困難とな
り、ルーフスラブに大きな熱荷重が加わり、ルーフスラ
ブの機能を喪失することが懸念されている。

また、第７図に示した冷却手段では、強制循環をファン
１０により行なり−Ｃいるため、ファン１０が何らかの
原因により故障づ゛るどルーフスラブの冷却が不可能ど
なり、ナトリウム内面１１、カバーガス空間１２から上
方へ伝達される熱は除去されずルーフスラブに大きな熱
変形を生じさせ、構造の健全性を損うことになる。

このＪ：うに従来のルーフスラブの冷却手段では、強制
循環方式を採用しでいるため、ルーフスラブの冷却に失
敗覆る可能性があり、タンク型炉の構造健全性に著しい
影響を与えることが懸念される。

［発明の目的］ 本発明はルーフスラブの冷却を強制循環ツノ式によらず
、ルーフスラブ内のガス自然透照現象を利用し、加熱さ
れたガスをルーフスラブとルーフスラブ上方の雰囲気と
を連通ずるビー１〜パイプによって除熱し、ルーフスラ
ブ内の閉回路により冷ム１］を行イ１い、冷却が失敗づ
る可能性をなくずことができるようにしたタンク型高速
増殖炉用ルーフスラブの冷却装置を提供リ−ることにあ
る。

［発明の概要］ すなわち本発明のタンク型高速増殖炉用ルーフスラブの
冷却装置は、高速増Ｗｉ炉用炉容器の」一端開口を閉塞
するための熱遮蔽層層、ルーフスラブ下級、冷却空間、
放射線遮蔽層およびルーフスラブ上板が順次積層配置さ
れて構成したルーフスラブに上部が前記ルーフスラブ上
様から上方の雰囲気に、下部が電気冷却空間に配置する
ようにして複数のヒートパイプ群を挿着づるどともに前
記放射線遮蔽材層に非直線状の貫通孔を設けたことを特
徴とする。

本発明によれば、固有の安全性が向上し、軸方向の温度
差が緩和され、原子炉の冷部系統が削除される効果があ
る。

［発明の実施例］ 以下第１図ないし第４図を参照しながら本発明に係るタ
ンク型高速増殖炉用ルーフスラブの冷却装置の一実施例
を説明する。

第１図におい−Ｃ第６図ど同一部分を、回−符号で示し
て説明する。

ターなわら、ルーフスラブは主容器１ａＪ３よびガード
ベッセル１ｂからなる原子炉容器１の１端間口を閉塞す
るためにルーフスラブ３が設りられ−（いる。ルーフス
ラブ３は下方から上方に向けて熱遮蔽層３ａ、下板３ｂ
、冷ｆＪＪ空間３ｃ、放射線遮蔽材３ｄ、土部空間３ｅ
および上板ｔ３　ｆが順次積層配置されて構成されてい
る。このルーフスラブ３は支持構造体１６を介してキレ
ビティウＡ−ルを閉塞しでいる。ルーフスラブには９に
板３　ｆ　Ｊ３よび放射線遮蔽材３ｄを貫通して冷却空
間３ｃに遂づる投数のヒートバイブ８Ｙ２４が挿むされ
ている。

このヒートパイプ群２４は、第２図にルーフスラブ３上
面を概略的に一部断面で示したように、ルーフスラブ３
にほぼ等間隔に配列され−Ｃいる。

ヒートパイプ群２４はヒートパイプ２５を６本１組に束
ねたも−のであり、ヒートバイブ２５は一般に市販され
Ｃいる高温よう構造体と同様のｉ＞のである。

また、放射線遮蔽材３ｄには、第１図に示したように、
階段状の非直線状孔２６が形成され、冷却空間３Ｃと上
部空間３ｅとが連通（〕−Ｃいる。ルーフスラブ３の熱
負荷は通常逆転時に約１５０ｋＶ程度であり、ルーフス
ラブ３の除熱をヒートパイプ２５で行なうためには、少
数本のヒートバイブプ２５が必要である。

一般にヒートパイプは、直径約３０能、長ざ４．５ｍで
、１本あたり約５　ｋＷの除熱能力を有しＣいる。従っ
て、１５０ｋＷの除熱を行なうためには３０本のヒート
バイブが必要であり、これを小数木組にした群を分散し
てルーフスラブ３に設置することになる。

この設■状態を、例えば第２図に上面のみを概略的に示
づ。

次にヒートパイプ群と放ＧＦＩ線遮蔽材３ｄ中の孔２６
との関係につい−Ｃ第３図を参照しイｒがら説明づ−る
。

放射線遮蔽材３ｄに貫通孔２ｂを設（ブることによって
ルーフスラブ３仝体の冷却はスムーズに行ねれるが、こ
の孔２６が直線状であると中性子の遮蔽には不十分であ
る。そのため孔２６は中性子の直進を防ぐために非直線
状に形成することが必要になる。

しかして、上記構成に係るルーフスラブの冷却装置にお
いＣは、原子炉容器１内の一法論即材から放出されＩＬ
Ｔ熱は熱遮蔽材３ｄによっである程度断熱され、冷却空
間３Ｃの雰囲気ガスを加熱づめ。

加熱されたガスの一部は非直線状孔２６から」、力へ流
れるが、その他のガスはヒートパイプ群２４によって冷
却される。孔２６を流れＵ−を昇したガスは遮蔽材３ｄ
の上部のヒートパイプ群２で冷却される。また、遮蔽材
３ｄ中に蓄積された熱も遮蔽材３ｄを貫通するヒートパ
イプ群２４によっＣ除熱される。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のタンク型高速増殖炉用ルー
フスラブの冷却装置によれば、ヒートバイブにリルーフ
スラブの冷却を実施りることにより、ファン等の動的機
器の故障によるルーフスラブの冷却失敗を完全に排除し
、また、ルーフスラブを軸方向にわｔｃり比較的均一に
冷却し、軸方向温度落差を緩和し、構造の健全性を増加
させ、ざらに従来の冷却設備を削除することによる大幅
なロストダウンを見込むことができる。

すなわら、従来の冷却装置では、第６図および第７図に
示したにうに、外部から強制的にブロア２０を回し、空
気よＩｃは窒素ガス等の冷却ガスをルーフスラブ３の下
板３ｈに吹付りて下板３ｂを冷却している。この場合、
何んらかの原因でブロア２０が停止するとルーフスラブ
の３の冷却ができず、ルーフスラブ３の健全性を損うこ
とに４ｒる。

これに対して本発明によるとルーフスラブの冷却装置は
、ルーフスラブ３内のガスの自然対流によって行われる
ため、他の外的駆動源を持つ必要がなく、静的機器（ル
ーフスラブ下板、ビー１〜パイプ）と固有の物理現象の
みで冷１．Ｉ′ｌが可能となる。

このように固有の物理現象（自然対流）を利用しで冷却
することにより固有の安全性が増加する。

従来の冷却装置では、下板のみを強制的に冷却すること
ｅルーフスラブの冷却を行４丁っているために、ルーフ
スラブの軸方向温度分布は、第４図破線で示したように
急激な空間分布（ジ１連続ｆ１）を持つようになる。

これをヒートバイブ２５を用い自然対流で除熱した場合
には、温度分布の勾配を滑かにするよう対流が生じるの
で、軸方向の分イ１１は、第４図実線で示したように連
続的になり、構造上有利どなる。

【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用ルーフスラ
ブの冷却装置の一実施例の要部を示寸縦断面図、第２図
は第１図のルーフスラブ部分を縮少して示す平面図、第
３図は第２図の概略的粗断面図、第４図は本発明と従来
例にａ３けるルーフスラブの厚さ方向と温度との関係を
比較して示す特性図、第５図は従来の高速増殖炉を一部
側面で示す縦断面図、第６図は第５図のルーフスラブ周
辺を部分的に拡大して示す縦断面図、第７図は第６図に
おけるルーフスラブの冷却装置を示す系統図である。 １・・・・・・・・・・・・原子炉容器１ａ・・・・・
・・・・主容器 １ｂ・・・・・・・・・ガードベッセル２・・・・・・
・・・・・・キャビティウオール３・・・・・・・・・
・・・ルーフスラブ４・・・・・・・・・・・・炉心支
持体５・・・・・・・・・・・・プレナム部６・・・・
・・・・・・・・炉　心 ７・・・・・・・・・・・・炉心上部感構８・・・・・
・・・・・・・隔　壁 ９・・・・・・・・・・・・ホットブール１０・・・・
・・・・・・・・コールドブール１１・・・・・・・・
・・・・−法主循環ポンブ１２・・・・・・・・・・・
・薄肉円筒体１３・・・・・・・・・・・・炉内配管１
４・・・・・・・・・・・・中間熱交換器１５・・・・
・・・・・・・・−法論短材１６・・・・・・・・・・
・・支持構造体１７・・・・・・・・・・・・冷却管 １８・・・・・・・・・・・・供給配管１つ、２１・・
・ノズル口 ２０・・・・・・・・・・・・ブロア ２２・・・・・・・・・・・・戻り配管２３・・・・・
・・・・・・・バイパス配管２４・・・・・・・・・・
・・ヒートバイブ群２５・・・・・・・・・・・・ヒー
トバイブ２６・・・・・・・・・・・・非直線状孔代理
人弁理士　須　１１１　佐　− 第１図 第２図 第４図 第５図 第６図 口 ｉ： 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高速増殖炉用炉容器の上端開口を閉塞するための
   熱遮蔽層下板、冷却空間、放射線遮蔽材層および上板が
   順次積盾配置されて構成したルーフスラブに上部が前記
   上板から上方の雰囲気に、下部が電気冷却空間に配置す
   るように複数のヒートバイブ群を挿着するとともに前記
   放射線遮蔽材層に非直線状の貫通孔を設けたことを特徴
   とするタンク型高速増殖炉用ルーフスラブの冷却装「。
2. （２）ヒートパイプ群は複数のヒートパイプ単体が筒状
   体内にほぼ等間隔に挿入されて束ねられ、そのヒートバ
   イブ群はルーフスラブにほぼ等間隔に配置されているこ
   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
   速増殖炉用ルーフスラブの冷却装置。