JPS61108995A - 原子炉容器の耐震支持装置 - 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、液体金属を冷却材とする高速増殖炉おいて原
子炉容器の耐震支持性能を向上させた耐震支持装置の改
良に関する。

〔発明の技術的背景〕

一般に液体ナトリウム等の液体金属を冷却材とする高速
増殖炉は、第６図に示すように構成されている。第６図
はタンク型高速増殖炉の概略構成を示すもので、図中１
は原子炉容器である。この原子炉容器１はその開口縁部
に径方向に突出した上部７ランジ２を有し、この上部フ
ランジ２を原子炉建屋壁４から張出したペデスタル５の
上に載置されたリングガータ３の内周面に係合させて支
持されている。原子炉容器１の上部にはルーフスラブ６
が設置されており、原子炉容器１の開口を閉塞している
。このルーフスラブ６の周方向には複数台の中間熱交換
器７と循環ポンプ８が交互に設置され、それぞれ原子炉
容器１内に挿入されている。また、ルーフスラブ６の中
央部には回転プラグ９が回転自在に嵌め込まれており、
この回転プラグ９には炉心上部機構１０および燃料交換
機１１等、が設けられている。

原子炉容器１内には多数の燃料集合体（図示せず）から
なる炉心１２が収容されている。この炉心１２は炉心支
持構造物１３によって支持されており、炉心支持構造物
１３は円筒状の吊り胴１４を介してルーフスラブ６より
吊下げられている。

そして原子炉容器１内には冷却材としての液体ナトリウ
ム１５が貯溜され、ざらに冷却材液面とルーフスラブ下
面との空間部にはカバーガスとしてのアルゴンガス１６
が封入されている。また、原子炉容器１内は隔壁１７に
より上部のホットブールと下部のコールドブールとに仕
切られ、原子炉容器１の外周は安全容器１８で覆われて
いる。

上記の構成において定常運転中の液体ナトリウム１５は
下部のコールドブールでは通常３５０℃程度であり、循
環ポンプ８により流入孔１９より吸込まれて炉心下方の
高圧ブレナム構造２０へ送込まれ、炉心１２内を下方か
ら上方へと通流する。

そして炉心１２を通過する際、炉心１２の核反応熱によ
り約５００℃程度に昇温して吊り胴内部のホットブール
に流出する。このようにして炉心１２を通過した高温の
液体ナトリウム１５は、吊り胴１４に穿設されたフロー
ホール２１を通って流入孔２２より中間熱交換器７に入
り、２次側の冷却材と熱交換して約３５０℃程度に冷却
された後、出口ノズル２３より再びコールドブールへ戻
る。

〔背景技術の問題点〕

ところで、原子炉容器１は発電容量の大容量化に伴いそ
の容積が大きくなった場合、固有振動数が小さくなり、
その耐震設計が極めて困難になる。

例えば、剛構造であれば耐震設計用水平地震力が１００
１００Ｏであるのに対し、剛構造でなくしかもその固有
振動数が小さい場合にはその値が５０００ないし６００
Ｃ１ａβになり、設計上極めて困難な条件となる。この
ため従来では第７図に示すように原子炉容器１の下部外
周と安全容器１８との間に多数のラジアルキー構造２４
を設け、原子炉容器１の荷重をラジアルキー構造２４を
介して安全容器１８側へ伝えることにより原子炉容器１
の水平方向移動を規制し、固有振動数を高めて原子炉容
器に作用する水平地震力を軽減する方法などがとられて
いる。

第８図および第９図は従来のラジアルキー構造を示すも
ので、図中２５は原子炉容器１の下部外周に設けられた
凸状のラジアルキーである。このラジアルキー２５は安
全容器１８の内周にラジアルキー２５に対応して設けら
れた凹状のラジアルキー受け２６と係合しており、原子
炉容器１に作用する水平地震力を分散化するように構成
されている。また、ラジアルキー２５とラジアルキー受
け２６との間にはスペーサ２７．２７が設けられており
、ラジアルキー２５とラジアルキー受け２６との間隙を
所定のギャップ幅ｑに保っている。

このギャップ幅ｑは原子炉容器１と安全容器１８との温
度差による熱膨張を吸収するためのもので、運転時にお
いてもＯｓ以上とする必要がある。なお、図中２８はス
ペーサ取付用のボルトである。

第４図は運転開始時の原子炉容器と安全容器との温度差
を示したものであり、図中曲線Ｘは原子炉容器１の温度
を、曲線Ｙは安全容器１８の温度をそれぞれ示したもの
である。同図に示すように原子炉容器１と安全容器１８
との温度差ΔＴは最大で約２００℃程度となり、そのと
きの熱膨張によるギャップ幅Ｑの減少量ΔＧは次式より
約０゜６ｍ程度となる。

ΔＧ−−ｊ２αΔＴ −−１５０Ｘ１９Ｘ１０’ｘ２００ −−０．６＃ｌｌｌ＋ ここで、Ｑ−１５０Ｍはラジアルキー２５とラジアルキ
ー受け２６との係合幅２ｌの１／２、α＝１９Ｘ１０’
ａｅ＋／”Ｃは原子炉容器の膨張係数である。

従って、従来のラジアルキー構造ではギャップ幅０の初
期設定値は余裕等を見込んで最低１履程度必要であり、
これを原子炉容器の振止め機能となるバネ定数として表
わした場合は第５図に示す実線りのようなバネ定数とな
る。また、これをさらに耐震解析上考慮できる等価バネ
定数として表わした場合には第５図に示す破線ｉのよう
な等価バネ定数となり、その値を特徴とする特許Ｋｉ　
　＝Ｆ／δ−１００００ｘ１０÷３＝３．　３Ｘ　１　
０’　　Ｋ９／ｌｔｔｍとなる。

このように従来のラジアルキー構造ではラジアルキー２
５とラジアルキー受け２６間のギャップ幅Ｑを最低１ｍ
以上確保する必要があるため、実際に原子炉容器の振止
め機能として効果のある大きな値のバネ定数を得ること
ができないという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は上記の欠点を解決するためになされたもので、
その目的とするところは簡単な構成によりラジアルキー
とラジアルキー受けとのギャップ幅を小さくすることが
でき、原子炉賽器の振止めバネ定数を増加させることの
できる原子炉容器の耐震支持装置を提供することにある
。

〔発明の概要〕

本発明は上記の目的を達成するために、ラジアルキー構
造を構成する凸状のラジアルキーとこのラジアルキーに
係合する凹状のラジアルキー受けとの係合面に所定角度
の勾配をつけたことを特徴とするものである。

（発明の実施例〕 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図および第２図は本発明の一実施例を示す図で、図
中第８図と同一部分には同一符号が付しである。本実施
例ではラジアルキー２５とラジアルキー受け２６との間
には２組のスペーサ３０゜３１が対向して設けられてお
り、それぞれ取付ボルト２８によってラジアルキー２５
の左右側壁部とラジアルキー受け２６の内側壁部に固定
されている。これらスペーサ３０．３１の対向面３０ａ
。

３１ａには所定角度のテーパがつけられており、その勾
配角度は原子炉容器１の外径半径をＲとし、ラジアルキ
ー２５とラジアルキー受け２６との係合幅を２２とする
と、はぼｆｆｉ／Ｒに設定されている。また、上記スペ
ーサ３０．３１間のギャップ幅Ｑは約０．５ａｍ程度に
初期設定されている。

次に本実施例の作用を第３図を参照して説明す　　゛る
。上述したように原子炉容器１は運転時高温となり、安
全容器１８との間に最大２００℃程度の温度差ΔＴが生
じる。この温度差ΔＴにより原子炉容器１と安全容器１
８との間には第３図に示す如く半径方向の熱膨張差ΔＲ
が生じ、このΔＲは次式にて表わされる。

ΔＲ−ＲαΔ丁　　・・・・・・（１）そして、このと
きラジアルキー２５とラジアルキー受け２６との係合面
（スペーサ３０．３１の対向面）は１２／Ｒの勾配角度
を有しているため、ギャップ幅ＱはΔ９だけ補正される
ことになり、この補正量ΔＱは次式にて表わされる。

ΔＱ＝ΔＲβ／Ｒ−ＲαΔＴλ／Ｒ −２αΔ丁　　・・・・・・（２） また、このとき原子炉容器１と安全容器１８との周方向
の熱膨張差によるギャップ幅Ｑの減少率ΔＧは前記した
ように次式にて表わされる。

ΔＧ＝−λαΔＴ　　・・・・・・（３）（２）式およ
び（３）式から明らかなように、原子炉容器１と安全容
器１８との径方向および周方向の熱膨張差によるギャッ
プ量変化Δ９．ΔＧは同程度となるので、ギャップ幅Ｑ
は温度差６丁にかかわらず常に一定に保つことができる
。従って、ギャップ幅ｑの初期設定値を多少の余裕を見
込んで０．５ｍ程度に設定しても、原子炉の起動。

・停止運転時および定常運転時等のあらゆる状態におい
てもギャップ幅Ｑをほぼ０．５ｍ＋に保つことができる
。

第５図に示す実線ｊはギャップ幅Ｑの初期設定値を０．
５ｉｍとした時の原子炉容器の撮止めバネ定数を示し、
破線にはこれを等価バネ定数として置換えたものである
。破線にで示す等価バネ定数ＫＫを計算すると ＫＫ−Ｆ／δ＝１００００ｘ１０３÷２．５−４．　Ｑ
ｘ　１０”　Ｋ９／ｍｔｎ となり、ギャップ幅Ｑ＝１ｍのときの等価バネ定数に！
　＝３．３Ｘ１０’　Ｋ９／ｌｒｍより増加したことが
わかる。

このように本実施例によれば、ラジアルキー２５とラジ
アルキー受け２６との係合面に所定角度の勾配をつけた
ことにより原子炉容器１と安全容器１８の半径方向の熱
膨張差ΔＧに応じてギャップ幅９がΔｑだけ補正される
ので、ギャップ幅Ｑの初期設定値を小さくすることがで
きる。なお、上記実施例では対向面に勾配をつけたスペ
ーサ３０．３１をラジアルキー２５とラジアルキー受け
２６との間に設けて、係合面に勾配をつけるようにした
が、本発明によればラジアルキー２５の左右側面および
ラジアルキー受け２６の内側面に直接テーパをつけても
よい。また、本発明によれば原子炉容器１にラジアルキ
ー受けが、安全容器１８にラジアルキーが設けであるラ
ジアルキー構造のものでも適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ラジアルキーとラ
ジアルキー受けとのギャップ幅を従来より小さくできる
ので、原子炉容器の振止めバネ定数を増加させることが
できる。そして、このバネ定数の増加により原子炉容器
の固有振動数が高くなるので、応答地震力は大幅に低減
されることになり、原子炉の耐震性が向上する。また、
応答地震力の低減により原子炉容器の板厚の薄肉化が図
れる共に、炉内構造物の応答地震力も同時に低減するの
でこれら構造物の耐震構造を合理化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すラジアルキー構造の平
面図、第２図は第１図の■−■線矢視断面図、第３図は
本発明によるラジアルキー構造の作用を説明するための
作用説明図、第４図は原子炉起動運転時における原子炉
容器と安全容器の温度差を示す線図、第５図はラジアル
キー構造のギャップ幅が１Ｍの場合と０．５ｍの場合に
おける原子炉容器の振止めバネ定数を示す線図、第６図
はタンク型高速増殖炉の概略構成を示す縦断面図、第７
図は第６図の■−■線矢視断面図、第８図および第９図
は従来のラジアルキー構造を示す図で、第８図は第７図
の１部を拡大した図、第９図は第８図のＴＸ−ＩＸ線矢
視断面図である。 １・・・原子炉容器、１８・・・安全容器、２４・・・
ラジアルキー構造、２５・・・ラジアルキー、２６・・
・ラジアルキー受け、３０．３１・・・スペーサ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 第５図 ４ｑ−’を噛Ｑ（ｍｍ）　　　　　受忍δ（価）第７図 第８図 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）原子炉容器の下部外周と上記原子炉容器外周を覆
   う安全容器との間に設けられたラジアルキー構造により
   前記原子炉容器の水平方向移動を規制する原子炉容器の
   耐震支持装置において、前記ラジアルキー構造を構成す
   る凸状のラジアルキーとこのラジアルキーに係合する凹
   状のラジアルキー受けとの係合面に所定角度の勾配をつ
   けたことを特徴とする原子炉容器の耐震支持装置。
2. （２）前記係合面の勾配角度は原子炉容器の外径半径を
   Ｒとし、前記ラジアルキーとラジアルキー受けとの係合
   幅を２ｌとすると、ほぼｌ／Ｒであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の原子炉容器の耐震支持装置
   。