JPS6095389A - 炉心崩壊熱除去用熱交換装置 - 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」 本発明は液体金属冷却形原子炉の補助冷却設備として原
子炉容器内に設置されＣいる炉心崩壊熱除去用熱交換装
置に関する。

「幹明の技術的背狽」 液体金属冷１．Ｉ′ＩＨに使用しＣいる真珠増殖炉Ｃは
、原子炉の出力運転１？止後の炉心からのｒｆｒｉ壊熱
を除去するためにｉｌＩ：用途ＩＡ設備とし−Ｃ，第１
図に示したＪ：うに、原子炉容器１内に炉内熱交換器２
が設置されている。

すなわち、第１図にＪ３いで、原子炉容器１の上部開口
を閉塞するルーフスラブ３に炉内熱交換器２が貼着され
Ｃいる。ｊ皇子炉容器１の中央部よりやや下方に炉心４
が配置され、炉心４の゛周辺領域５の側面に反射体６が
説けられ、反射体６の外周に内胴７が設【プられ（いる
。炉心４の下方は炉心入口高圧プレナム８が形成され、
この炉心入口高圧プレナム８には高Ｂ−プレナムヘッダ
ー９が形成され、この高圧プレナム８には高圧プレナム
ヘッダー９が接続され、この高圧プレナムヘッダー９に
は一次系ナトリウム入口配管１０が接続されている。ま
た、ルーフスラブ３と炉心４との間には炉心上部（幾構
１１が吊着され、原子炉容器１と内胴７との間から一次
系ナトリウム出口配管１２が導出されている。

一方、炉内熱交換器２には二次冷却系人口ｄ５よび出口
配管１３．１４が接続されこの出口配管１３は空気冷却
器１５の蛇管１６の入１コ側に接続されている。また、
入口５ｉ！管１４は空気冷却器１５の蛇管１６の出口側
に接続されている。空気冷却器１５の上下のダクト内に
はダンパ′１７．１８が設けられており、上方のダクｈ
　１９は排気側で下方のグクｔ〜２０は給気側ひある。

なお図中′Ｒ号２１は遮蔽コンクリ−１〜で、２２は格
納容器をそれぞれ部分的に示しＣいる。

ここで原子炉容器１どその上部ブレナムに挿入設置され
た炉内熱交換器と発熱源である炉心４との間を自然循環
の流路パスとして結ぶ中性子遮蔽体等からなる炉心周辺
領域５と炉心に液体金属ナトリウム等の液体金属を流入
させるｌＣめの炉心入口高圧ブレナム８とから一次冷却
系統が形成され、また炉内熱交換器２の二次側冷却材を
空気によって冷却する空気冷７；ＩＩ器１５に尋くため
の配管１３．１４と空気冷Ｗ器１５とから二次冷ムＯ系
統が形成される。ざらに空気冷ｕＪＩ器１５に空気を導
入ｉＪ３　Ｊ：び排出するためのダク１〜１９．２０と
空気を遮［θｉまたは送用おＪ：ひ凪１１１調節するた
めのタンパ１７．１８とから送風系統が形成され’Ｃ８
３す、全部系統其自然循環によって冷却材を流動さゼ、
除熱を行なう方式になっＣいる。

上記系統構成とし−（、！ｌ’ｂに特長的どなっている
原子炉容器１内の自然循環流路の４〜成は、炉内熱交換
器２の一次側出口を・流出した液体金属が力ｊ心周辺領
域５を逆流ザることに依存しＣ形成されるものである。

この炉心周辺領域りは中性子遮蔽体等から（ｊり成され
る流路であっ−Ｃ，原子炉の通常運転状態にＪ５いては
炉心４の領域に比して１桁以上小さい流量の冷却材が供
給され、上Ｒする領域であり、正流方向つまり上屏流に
対するする圧力損失が比較的大きい領１ｉｆｆｌｒある
。このため、逆流方向つまり下降流に対する圧力損失を
なるべく正流方向に比し、小さくすることにより、補助
冷却設備運転時における本炉心周辺流域の逆流パスを含
む炉内循環流路の圧力損失を低減する工夫を凝らしてい
るものの、この炉心周辺領域５の逆流パスの圧力損失が
炉内循環流路全体の圧力損失の過半を占めている。

［背景技術の問題点］ しかしながら、従来におりる補助冷却設備の熱交換器は
、崩壊熱レベルが高いときには安全上の機能要求により
助熱能力が設定されており、炉心出入口温度差が大ぎく
とも十分自然循環流量がとれればＪζいとされている。

崩壊熱レベルが低くなって後に６いて、燃料交換やプラ
ント内の機器の保守・補修を行なうため、原子炉冷却材
の温度を十分低く抑えるという運用上の機能要求を満足
させようとすると、炉心出入口の温度差を小さくして自
然循環流路をとる必要がある。

すなわち、自然循環による流量は、自然循環に関わる流
路の圧力損失と、自然循環ヘッドとの均衡によりもたら
されるが、自然循環ヘッドは幾何学的に決まる寸法の他
は温度差に依存している。

このため、上記の運用上の機能要求を満たブには、特に
炉心周辺領域の圧力損失を大幅、に削減する必要があっ
た。

実際は原子炉冷却材の炉心出口）黒度を保守・補修に必
要なたり低くし、かつ炉心人口ｉＦａ　Ｂｔがナトリウ
ム等液体金属の凝固に至らない程度とするためには崩壊
熱レベルを十分低くさせる必要があり、原子炉停止後、
保守・？ｌｉｉ修に移行するノ〔めには撞め“Ｃ長期間
を必要としＣいた。

また、全系統が自然循環であることにより、特に原子炉
冷却材にナトリウムを使用する揚台には、ｎ）ｊ壊熱レ
ベルが低くなった際にも、局所的にＬ！Ｊ、ナｌ−リウ
ムの凝固を生じさせないための運用を図る必要がある。

しかしながら、自然循環で最も制御し勤い炉心入口温度
が最も凝固点に近接し易く、その制御性に課題を有して
いた。

［発明の目的］ 本発明はかかる従来の事情に対処しでなされたもので、
液体金属冷ｊｉｌ］形高速増殖炉の補助冷却設備どしで
使用される炉内熱交換器において、崩壊熱が比較的高い
場合は自然循環を十分利用し、ハ”１ｊ壊熱が比較的低
くなった場合には強制循環を中心としで冷却（オを循環
ざぜて炉心を冷却して崩壊熱を除去するととしに、冷Ｄ
Ｉ　４Ｊの湯冷ｆ、ＩＩによる凝固を回避できる炉心崩
壊熱除去用熱交換装置を提供することにある。

まｌこ、原子炉二次冷）、１系以降の崩壊熱除去システ
ムを簡素化を始めプラントメンテナンス時のための冷却
系を削減づることが可能であり、もってコスト上のメリ
ットが大きい熱交換装置を提供することにある。ざらに
り−へＣの１］“１ｊ壊熱除去運転モードに対応する運
用が可能でサンパクト化できる熱交換装置を提供するこ
とにある。

［発明の概要］ すなわち本発明は、原子炉苔器内の炉内構造物側を支持
する仕切板を、その下部が貫通して設置されｌ〔炉内熱
交換器と、この炉内熱交換器の吊り胴の底部に接続され
た一次冷却材出口窓ど、この出口管に接続された電磁ポ
ンプｄ３よひ逆止弁の下流側に接続された高圧プレナム
ヘッダーと、この高圧プレナムヘッダーに連通管を介し
−Ｃ接続した前記炉内構造物側の下部に位６７−１−る
炉心高圧プレナムと、この炉心冒圧プレナムの」一方に
設けられた炉心と、前記炉内熱交換器の下部側面に６９
（〕られた−次冷却材流出花と、この−次冷ｆｉｌｌ材
流出孔を間開する流路切換弁と、この流路切換弁の弁箱
を支持する前記仕切板にｌｊｐけられた一次冷却材の流
路口とからなることを特徴と覆る炉心崩壊熱除去用熱交
換装置である。

［発明の実施例］ 以下第２図を参照しながら本発明に係る熱交換装置ａの
一実施例をｒ＋ＩＬ、　＜説明する。なお第２図Ｃは第
１図と同一部分を同一符号で示し、また本発明の要部の
み示し、しかも原子炉容器の左半分が対称的Ｃ゛あるた
め省１ｌ１３シである。

第２図において、原子炉容器′１内に炉心４を包囲する
炉内構造物側２３が仕切板２１によって支持され−Ｃい
る。この仕切板２４には貫通孔２５が設けられており、
この貫通孔２５内に下部が挿入された炉内熱交換器２が
図示してないルーフスラブに貼着されＣいる。炉内熱交
換器２は吊りｌ１ｌｉ　２６内に遮蔽体２７が設（プら
れ、上下部の管板２８．２９に多数本の伝熱管３０が支
持されている。また吊り胴２６内の中心部に沿って加工
管３１が設けられ、下部管板２９には下部鏡板３２が設
けられ“Ｃいる。なお図中符号３３は吊り胴２６の側面
Ｃ１かつ上部管板２８の近傍に設【プられた一次冷却材
出口窓で、３４は下部管板２つの近傍に１．Ω【プられ
た一次冷却材出口窓ひある。また吊り胴２６の底部には
一次冷却材出口窓３５が接続されており、この出口管３
５の下方に電磁弁３６が接続され、ざらに電磁弁３６の
下流側には配管３７、逆止弁３８および管継手３９か順
次接続されＣいる。

管継手３９は高圧プレナムヘッダー９に接続され、高圧
プレナムヘッダー９は連通管４０によって炉内構造物側
２３の高圧プレナム８に連通している。

さらに第３図に拡大して示したように、吊り胴２６の下
部には下部１１ε根３２の側面と対向した位置に一次冷
ムＯ々Δの流出孔４１が設けられている。

この流出孔４１を開閉Ｊる流路切換弁としＣの弁体４２
が弁棒４３にＪ、っＣ吊り下げられ′Ｃいる。

弁体４２は弁箱４４によってその側面が包囲され、弁箱
４Ａの上端仕切板２／Ｉに固定されている。

そして、第４図に示したように、弁体４２は弁棒／１３
に止め金４５を介して接続され、弁棒４３は駆動軸カイ
ト４６を介して炉内熱交換器２のフランジ４７を貫通し
Ｃ同転伝達！１ｉｌ１１４８に接続される。回転伝ｊヱ
’Ｔｌ１ｌ　４８　ｉ、、、ｌ両車４９を介して駆動モ
ータ５０に接続している。駆動Ｐ−夕５ｏはモータザボ
ート５１に固定されＣいる。なｄ５第４図中？Ｖ＠５２
は二次入口配管ｃ′、５３は二次出口配管をそれぞれ示
している。

ここで、流路切換５（の作動原理を説明りる。まず弁体
４２を吊りトげた３木の弁棒４３を上下作動させて流出
孔４１を間開Ｊる。弁体４２を上り向に移動させると流
出孔／１１が閉となる。なお通常運転時は弁体４２を下
方に固定して流出几４１を開にしている。弁棒４３の上
下駆動力は駆動モータ５０による回転力によって行なう
。また同心の凸ねじと凹レンズ゛ねじとを組合せる等に
よって回転力を上下移動に変換ぎせ−Ｃ弁棒４３に上下
運動を生じさせる。なｄ３第２図において、炉内熱交換
器２の二次冷却系統は第１図で示したように、第２図系
配管１３．１４によって空気冷却器１５に接続されＣい
る。

次に上記実施例による作用を以下に説明する。

原子炉停止後短期間で比較的崩壊熱レベルが高い揚台に
おいては、補助冷却設備の起動指令により空気冷却器１
５のダンパ１７．１８が開とされ、全系統の自然循環に
よる崩壊熱除去運転が開始覆る。

原子炉容器１内にあつ−Ｃは、炉心４で加熱され軽くな
ったナトリウム等液体金属が上界し、力〕内熱交換器−
次冷却材入口窓３３に達する。炉内熱交換器２内で二次
冷却材により冷ム［ｊされ重くなったす１〜リウム等液
体金属が下降し、炉内熱交換器−次冷却材流出孔４１に
至り、原子炉上部プレナムの比較的下部に排出される。

そしＣ矢印で示したように、原子炉」一部ブレナムに排
出された比較的低温のナトリウム賀液体金属は炉心周辺
領域５を下降し、炉心人［ｊ畠圧ブレプム８に至り、再
び炉心４に吸引される。

一部、原子炉浮止後Ｉぐ期間を経て、崩壊熱レベルが低
くなった場合にｉｌ）いＣは、炉内銅）交換器２の一次
冷却材流出孔４１に設けた流路切換弁の弁体／１．２を
閉とし、電磁ポンプ３６を起動することにより、炉内熱
交換器２の一次冷却拐を吸引し、配′ｉ′ｇ３７、逆止
弁３ε３　Ｊｙよぴ管継手３９を経Ｃ炉心入口高圧プレ
ナムヘッグ−９に挿入−りる。この操作により一次冷ム
１］拐は自然循環から強制循環に切換えられ、安定した
＃ｊｒｊ　昂制御か実施でさるようになり、炉心出入り
１」温Ｙα差を小ざく抑えることが可能になる。

［発明の効果１ 以上説明したＪ：うに本発明によれば、−１・記に述べ
る効果がある。

（１）崩壊熱レベルが高く補助冷入０設備どして安全上
の除熱１幾能が要求される場合、基本的に全系統自然循
環方式で、除熱機能確保のため、新たに作動を必要とさ
れる（戊器は空気冷却器廻りのダンパ類のみであり、極
めて信頼性の高い崩壊熱除去系の熱交換装置である。

（２）崩壊熱レベルが低く補助冷却設備を運用し、保守
・補修等に必要な原子炉冷却拐ｄＩａ度を保つ（幾能が
要求される場合、電磁ポンプによる強制循環により自然
循環のみに頼る場合に比較し、より早期から冷却材淘葭
を低くし、かつ炉心出入口温度差を小さく保つことが可
能となる他、流量制御Ｊ３よびＩＡ”２制御に安定性が
ｊ四人する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の炉心崩壊熱除去用熱交換装置を説明する
ための一部系統図で示ず縦断面図、９１２図は本発明に
係る炉心崩壊熱除去用熱交換装置の一実施例を右半分の
み示す縦断面図、第３図は第２図における熱交換器の下
部周辺を拡大して示す縦断面図、第４図は第３図の流路
遮断弁とその駆動装置を示す斜視図である。 １・・・・・・・・・・・・原子炉容器２・・・・・・
・・・・・・ソ、）１内熱交換器３・・・・・・・・・
・・・ルーフスラブ４・・・・・・・・・・・・炉　心 ５・・・・・・・・・・・・炉心周辺領域６　・・・　
・・・　・・・　・・・　反　１！Ｊ（小７・・・・・
・・・・・・・内　１１０８・・・・・・・・・・・・
炉心人口高圧ブレナム９・・・・・・・・・・・・１へ
圧プレナムヘッダー１０・・・・・・・・・・・・入［
１配管１１・・・・・・・・・・・・炉心上部（幾イ＾
１１２・・・・・・・・・・・・出口配管１３．１４・
・・二次系配管 １５・・・・・・・・・・・・空気冷７．ＩＩ器１６・
・・・・・・・・・・・蛇　１゛ユ・１７．１８・・・
タンパ １９．２０・・・ダク１〜 ２１・・・・・・・・・・・・ｉ！ＡＡ　ｉｆｌ＆　：
、、ｌンクリート２２・・・・・・・・・・・・格納容
器２３・・・・・・・・・・・・炉内構造物ｆｌｌ’ｄ
２４・・・・・・・・・・・・仕切板 ２５・・・・・・・・・・・・貫通孔 ２６・・・・・・・・・・・・吊りＩ’１１２７・・・
・・・・・・・・・遮蔽体 ２８・・・・・・・・・・・・上部管板２９・・・・・
・・・・・・・下部管板３０・・・・・・・・・、・・
・伝熱管３１・・・・・・・・・・・・下降管 ３２・・・・・・・・・・・・下部ｆｌＪｔ板３３・・
・・・・・・・・・・−次冷ムＩＪ材入ロ窓３４・・・
・・・・・・・・・−次冷却材出口窓３５・・・・・・
・・・・・・出口管 ３６・・・・・・・・・・・・電磁弁 ３７・・・・・・・・・・・・配　管 ３８・・・・・・・・・・・・逆止弁 ３８・・・・・・・・・・・・管躬零手４０・・・・・
・・・・・・・連通管 ４１・・・・・・・・・・・・流出孔 ４２・・・・・・・・・・・・弁　体 ４３・・・・・・・・・・・・弁　棒 ４５・・・・・・・・・・・・止め金 ４６・・・・・・・・・・・・駆動り仙カイト４７・・
・・・・・・・・・・ｊランジ４８・・・・・・・・・
・・・回転伝ｊヱ軸４９・・・・・・・・・・・・爾　
ｑ′ｉ５０・・・・・・・・・・・・駆動モータ５１・
・・・・・・・・・・・モータ゛リポ−１〜５２・・・
・・・・・・・・・二次入口配管５３・・・・・・・・
・・・＜−イッ（出「１配管代理人弁理士　須　山　佐
　− 第２図 第３圃

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）原子炉容器内の炉内構造物語を支持する仕切板を
   、その下部が貫通して設置された炉内熱交換器と、この
   炉内熱交換器の吊り胴の底部に接続された一次冷ｋｊ材
   出口管と、この出口管に接続された電磁ポンプおよび逆
   止弁の下流側に接続された高圧プレナムヘッダーと、こ
   の高圧プレナムヘッダーに連通管を介して接続した前記
   炉内購造物胴の下部に位置する炉心高圧プレナムと、こ
   の炉心高圧プレナムの上方に設けられた炉心と、前記炉
   内熱交換器の下部側面に設けられた一次冷却拐流出孔と
   、この−次冷却材流出孔を開閉する流路切換弁と、この
   流路切換弁の弁箱を支持する前記仕切板に設けられた一
   次冷却材の流路口とからなることを特徴とする炉心崩壊
   熱除去用熱交換装置。