JPS6067886A - ガス冷却型原子炉内構造物の酸化防止装置 - 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】 本発明は例えはヘリウムガス冷却型原子炉などの炉内黒
鉛構造物，燃料等の酸化防止装置に関するＯ 〔従来技術とその問題点〕 ヘリウムガス冷却型原子炉において炉内構造物や燃料に
は黒鉛材料が用いられている。一方炉内に供給される冷
却材のヘリウムガス中に含まれるＨ２Ｏ，　０２等は黒
鉛拐料の酸化腐蝕を促進させる作用があるため従来から
活性炭やモレキュラシーブ等からなる冷却材純化系設備
を冷却材供給配管系に配し、炉内へ供給するヘリウムガ
ス中に含まれるＨ２Ｏ，　０２等の酸化性不純物を除去
することが行なわれている。

しかしこの冷却材純化系設備は通常運転時の供給冷却材
ガス中の酸化性不純物の除去を目的に設計されているた
め、例えば一次冷却系配管の破断事故時に見られる急激
にかつ多量の空気あるいは空気とヘリウムガスとの混合
ガスの侵入に対して、その中の０２　、　Ｈ２Ｏ等の十
分な除去能力は備えられていない。特に重大事故として
想定される減圧事故時の侵入ガス体は、前記冷却材純化
系設備を経由しないで直接炉内へ侵入するので、炉内の
黒鉛材料部分は激しい酸化腐蝕をうける可能性がある。

この状況を添付の第１図によって説明する。

第１図はヘリウムガス冷却型原子炉の概要を示す縦断面
図で符号１１は一次冷却ガス供給配管の破断部を示し、
その破断部１１から侵入するガス体の流れが矢印１２で
示され、その他の矢印は冷却材ヘリウムガスの炉内の流
れを示している。従って破断口１１から侵入する空気あ
るいはヘリウムガスと空気との混合ガスは、その中に含
まれる０２やＨ２Ｏが除去されず、比較的高い濃度の状
態で矢印１２から炉内に入９炉内を環流することとなる
ので炉内が高温状態であることも加って侵入ガス体中の
０２．　Ｈ２Ｏの作用が促進され圧力容器１０内部のプ
レナムボスト１３のような炉内構造物や燃料１４を酸化
腐蝕するのである。一方炉内の温度は、後備冷却系パネ
ル１５によって下げられるが一般に炉内構造物の熱容量
が大きいため、冷却に長時間を要するのでこの間炉内構
造物等を構成する黒鉛材料の酸化が進行するのである。

通常運転時にはヘリウムガスは炉心を下方に向って流れ
、ここで加熱され高温プレナム１６に達する。高温プレ
ナム１６内のヘリウムガス温度は約１０００℃であシ、
炉床部１７の上部も約１０００℃となる。一方、炉床＠
１７の下部は通常運転中は４００℃となシ、これを断熱
するため、炉床部１７の材料としては黒鉛化の進んでい
ない熱伝導率の小さい炭素材料を用いる事がある。一般
に炭素材料は黒鉛に比して結晶構造が不完全であり、か
つ、不純物の除去が国難であるのでこれらの不完全性に
起因する酸化反応の活性点の数が多く、空気との反応速
度は黒鉛の１０〜１００倍に達する。

腐蝕された炭素材料は強度が低下し、このため炉心荷重
を支持で＠々くなると炉心全体が崩壊するおそれがあシ
、安全上極めて問題が大きい。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述の欠点を除去し、ガス冷却型原子
炉の炉内構造物を構成する黒鉛や炭素材料が、−次冷却
系配管の破断事故時の急激かつ多量の空気侵入に対して
も、酸化が抑制される炉内構造物の酸化防止装置を提供
することにある。

〔発明の要点〕

本発明はガス冷却型原子炉の圧力容器の外部に備えたハ
ロゲン化合物を収容した容器と、この容器と炉内構造物
との連通管および操作弁とを設けるととにより、炉内の
黒鉛や炭素材料にハロゲン化合物を散布するようにした
ものである。

〔発明の実施例〕

第２図は本発明による酸化防止設備の配置の１例を示し
た説明図である。−次冷却ガス供給配管が破断し、矢印
１２の方向に空気を含むガスが侵入してきた場合、通常
運転中は閉じられているバルブ２２は自動的、もしくは
手動にょシ開とな見高圧ガス容器２３に貯蔵されていた
Ｃ１２ガスが配管２１を通して高温グレナムエ６へ導入
される。

Ｃ１２ガスは侵入してきた空気と混合されながら、空気
の流れに沿って炉心を上昇する。Ｃ１２は炉内構造物の
黒鉛、炭素材料と接触すると、これらの材料の酸化反応
における活性点に吸着し、黒鉛と酸素との反応を抑制す
る。第３図は７ｏｏ℃における空気中塩素濃度と黒鉛酸
化速度の関係を示したものである。第３図かられかるよ
うに空気中の塩素濃度がエチとなると酸化速度は、塩素
を含まない場合の約１．／４となシ、顕著な抑制効果が
認められる。

黒鉛や炭素材料の酸化反応を抑制するために導入される
ハロゲン化合物は、上記のＣ１２ガスの他に、Ｂｒ２．
　ＣＣｌ４　、　ＰＯＣｌ３等カア）、それツレ効果的
であるが、Ｃノ２が最も大きな効果を持っ０これらハロ
ゲン化合物を導入する場所としては、黒鉛や炭素材料か
らなる構造部材を選択すればよいが高温プレナム内が最
も効果的である。又、例えば第４図に示すように配管２
１．パルプ２２．高圧容器２３を配設して炉床部１７へ
導入してもよく、この場合には炉床部１７の炭素材料を
優先的に防蝕するので状況によってはさらによい結果が
期待できる。この際配管２１の一端は、必ずしも炉内構
造物の内部に固定することなく、その表面近傍に配置し
て、Ｃ４２などのハロゲンガスを散布してもよい。

〔発明の効果〕

以上実施例に説明したごとく、原子炉内への空気の侵入
など重大事故に際しても、本発明の装置を用いて、炉内
にＣ１２などを散布することにより、このハロゲン化合
物が黒鉛または炭素羽刺からなる炉内構造物の酸化反応
における活性点に吸着して、実質的にその６ｉ点を減ら
すことになるから、酸化反応は抑制され、炉内の構造物
を健全に保つことが可能である。

Ｃｊｈをはじめハロゲン化合物は鉄鋼材料には腐蝕性が
強く、損傷を与えるが、一般に空気侵入等の重大事故を
起した原子炉は、炉内の放射性物質による汚染のため再
使用は不可能であり、炉内構造物の崩壊による破局的な
事態を防止する事が最優先に実施されねばならないので
本発明によるハロゲン化合物炉内への導入は十分有効に
その機能を果たすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はヘリウムガス冷却型原子炉の構造と、１次冷却
材回路破断時の空気侵入の様子を示した説明図、第２図
は本発明の酸化防止装置と、そのガス導入口を高温プレ
ナムに配した場合の説明図。 第３図はＣＡ’２ガスによる黒−鉛一空気反応抑制効果
を示す線図、第４図は本発明の酸化防止装置のガス導入
口を炉床部内に配した場合の説明図である。 １０・・・・・・圧力容器、１１・・・・・・１次冷却
材回路破断部、１２・・・・・・ガス流れ方向、１３・
・・・・・プレナムポスト、１４・・・・・・燃料、１
５・・・・・・高温プレナム、１６・・・・・・炉床部
、２１・・・・・・配管、２２・・・・・・バルブ、２
３・・・・・・高圧容器。 才１図 才２図 才３図 ○　０５　１．０　１．５ 堪十凛洩（’／。） 才４図−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）圧力容器の外部に設けられ、ノ・ロゲン化合物を収
   容した容器と、酸化防止すべき黒鉛または炭素材料力・
   らなる炉内構造物内または表面近傍に開口し、前記ハロ
   ゲン化合物を収容した容器に連通ずる管と、該連通管の
   途中に設けられた操作弁とからなることを特徴とするガ
   ス冷却型原子炉内構造物の酸化防止装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、炉内構
   造物が炉床部であることを特徴とするガス冷却型原子炉
   内構造物の酸化防止装置。