JPS6111698A - 原子炉 - 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】 本発明はタンク型及びループ型高速増殖炉の原子炉容器
部分の改良に関するものである。

従来のタンク型高速増殖炉の原子炉容器部分を第５．６
図により説明すると、原子炉が炉容器（１）とその中の
炉心（２）と炉心構造物（３）と上部構造物（４）とポ
ンプ（１４）と中間熱交換器（１５）と断熱壁（１６）
と遮蔽プラグ（５）と上部プレナム（１０）と下部プレ
ナム（１３）等とによシ構成されている。上部プレナム
←０）内には、炉心（２）を冷却する１次冷却材（ナト
リウム）（８）が貯留されて、自由液面をもつプールが
形成されている。なお液面よシも上の空間はアルゴン・
ガス（９）が充填されている。同第５．６図は、主冷却
系が４ループの例を示しておシ、ポンプα４の４基と中
間熱交換器（１５）の６基とが同心円上に配置されてい
る。

前記中間熱交換器（１５）は、いわゆる管胴型式の熱交
換器であって、上部に設けた複数の吸込孔（Ｌ］）から
１次冷却材を吸込み、内部（１次系冷却材を多数の管内
に通す型式と１次系冷却材を管外に通す型式とがあるが
、以降は前者によシ説明する）を分流する。第５．６図
の例では、中間熱交換器（１５）の胴の周方向に複数の
吸込孔（１１）を設けて、１次冷却材を中間熱交換器（
１５）に吸込んでいる。

以上の原子炉において問題になるのは、過渡運転時であ
る。例えば原子炉の緊急停止、あるいは冷却材ポンプの
フローコーストダウンのように冷却材流量が定格時の１
０％以下に移行する過渡運転時である。このときに、は
、炉心（２）の出口から小流量で、比較的低温の１次冷
却材が低流速で流出する。この低温の１次冷却材は、上
部プレナム（１０）内に大量に残っている高温の１次冷
却材中へ貫入することができず、密度差によシ下方（プ
レナム底部）を澱むように流れる。このため、上部プレ
ナム（１０）内には、上下方向に高・低温液の分離した
成層現象が生じる。この高・低温液の界面は、初めはプ
レナム（１０）下部にできるが、時間の経過と共に炉心
（２）からの冷液積算流出量が増大して、徐々に上昇す
る。この界面が中間熱交換器（１５）の吸込孔（１１）
に達する迄に中間熱交換器（１５）が吸込むのは、高温
液であるが、界面が吸込孔（１１）の高さ位置を越える
と、低温液を吸込むようになる。

なお上述の界面は、実際には多少の巾を持ったものであ
って、高・低温の中間温度域（第７図参照）がある、従
って界面が中間熱交換器（１５）の吸込孔（１１）を通
過する際に、中間熱交換器（１５）が吸込んだ液の平均
温度は急変せずに成る程度過渡的なものになる。第８図
は、時間軸に対して中間熱交換器（１５）の吸込平均温
度の変化を示しているが、同第８図中、実線が上述の状
況を表わしている。すなわち、時間ｔｉのときに界面の
上縁が吸込孔αυの下端に達し、それ迄は高温液温度θ
ｈ＝中間熱交換器（１５）の吸込平均温度θであったが
、その後、θが徐々に下降し、時間ｔｏのときには、界
面の下縁が吸込孔（１１）の上端に達し、θが低温液の
温度θＣにほぼ近づく。この間の時間ｔ　ｓ　１　＝　
ｔ　ｏ　−ｔ　ｉは、炉心（２）からの流量及び界面の
巾などに応じて決まるが、いずれにしても第８図の例で
は、ｔ、？１が短時間でｓｂ、この間の温度勾配ｄθ／
ｄ　ｔが大で、中間熱交換器（１５）の管板部等に厳し
い熱応力を与えることになる。　゛ 本発明は前記の問題点に対処するもので、炉心を内部に
支持する炉容器と、同炉容器の上部開口を閉じた遮蔽プ
ラグと、同遮蔽プラグに垂下支持された熱交換器及び循
環ポンプと、同炉容器の内部を上下に２分する断熱壁と
を有する原子炉において、前記炉容器の上方の上部プレ
ナムに開口した熱交換器の吸込孔を取シ囲んで緩衝用を
配置するとともに同緩衝胴に多数の細孔を分散状態に穿
設したことを特徴とする原子炉に係シ、その目的とする
処は、中間熱交換器の熱応力を大巾に低減できる改良さ
れた原子炉を供す、る点にある。

次に本発明の原子炉を第１．２図に示す一実施例によシ
説明すると、図示を省略したが、原子炉容器（１）、炉
心（２）、炉内構造物（３）、炉心上部構造物（４）、
遮蔽プラグ（５）、入口ノズル（６）、出口ノズル（７
）、冷却材（８）、カバー・ガス（９）、上部プレナム
（１０）、下部プレナム（１３）、循環ポンプ（１４）
、断熱壁（１６）については前記と同様に構成されてい
る。また第１．２図の（１１）が中間熱交換器（１５）
の吸込孔、αηが緩衝用（吸込側）、（１８）が開口部
、（１９）が細孔で、緩衝用（１７）が中間熱交換器（
１５）の吸込口（１１）の外側に中間熱交換器（１５）
と同心状に配置され、この緩衝用（１７）に細孔（小口
径の貫通孔）　（１９）が胴の周方向及び長手方向に分
布するように穿設されている。同第１．２図の例では、
周方向に８列、長手方向にル段の細孔（１９）が分布し
ている。

次に前記原子炉の作用を説明する。緩衝用（１７）の下
端は、環状の開口部（１８）になっているので、１次冷
却材の大部分はここから吸込まれ、環状路を経てＩＨＸ
中間熱交換器（１５）の吸込孔（１１）に至る。この流
れを第２図ではＧによシ表わしている。

一方、緩衝用（１７）の各細孔（１９）からも１次冷却
材が吸込まれる。これらの各段ごとに吸込流量ｆ１゜！
１２．・・・・・・！ｉｒＬ　で表わしている。ケース
１、すなわち、実線で示した界面下縁（なおｈ：高温液
層。

Ｃ；低温液層、７７Ｌ：界面（層））が緩衝用（１７）
の下端を通過した直後には、低温液Ｇ、混合温度液１１
、高温液！１２＋！Ｉ３＋・・・・・・＋！Ｉルが中間
熱交換器α５）に吸込まれる。従って中間熱交換器（１
５）の吸込孔（１１）における平均吸込温度θは、上記
の各流量と各温度のと一ドパランスで決まる温度になる
。次に、ケース２として第２図に破線で示した位置に界
面が達した場合を説明する。このときには、低温液Ｇ＋
！１１＋！１２＋！ｉ３、混合液ｙ４、高温液ｇ５−４
−１６＋・・・・・・＋ｇルが吸込まれるが、この場合
は、ケースｌにくらべて中間熱交換器（１５）の平均吸
込温度θｇ１〜ｇ３の分だけ低下する。このように界面
が上昇するにつれて平均吸込温度θは、比較的高温から
低温へ徐々に下降することになる。この状況を第８図に
破線で示している。すなわち、時間ｔｉのときには、界
面の上縁が緩衝用（１７）の下端に達して平均吸込温度
θが下り始め、その後、界面が上昇につれて高・低温液
の吸込割合が変って、θがかなシ緩やかに下降を続ける
。そして、界面が第４段の細孔（１９）を越えると初め
てθ＝θＣに達する。以上によシ第８図のように緩いｄ
θ＝ｄｔ勾配をもつ熱過渡特性が得られることになる。

なお前記第１．２図の実施例では、緩衝用（１７）の細
孔（１９）を円孔にしているが、スリット状のものでも
同様の作用を得られる。ただし、細孔（１９）の個々の
大きさを極力小さくして、数を多くする方が、環状路で
の温度混合をよくする上で好ましい。また、稍小口径で
同型式の緩衝用を内部に設けた二重の緩衝用にしてもよ
い。また第３図のように緩衝用（１７）の横断面形状を
Ｕ字状にして、片側から吸込むようにしてもよい。

本発明は前記のように炉心を内部に支持する炉容器と、
同炉容器の上部開口を閉じた遮蔽プラグと、同遮蔽プラ
グに垂下支持された熱交換器及び循環ポンプと、同炉容
器の内部を上下に２５分する。

断熱壁とを有する原子炉において、前記炉容器の上方の
上部プレナムに開口した熱交換器の吸込孔を取シ囲んで
緩衝用を配置するとともに同緩衝胴に多数の細孔を分散
状態に穿設しておシ、１次冷却材を緩衝用の下端開口部
から吸い込むと同時に緩衝用に分散状態に設けた多数の
細孔からも吸込むので、中間熱交換器の吸込平均温度の
変化を緩やかにできて、中間熱交換器の熱応力を大巾に
低減できる効果がある。

以上本発明を実施例について説明しだが、勿論本発明は
このような実施例にだけ局限されるものではなく、本発
明の精神を逸脱しない範囲内で種々の設計の改変を施し
うるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原子炉の一実施例の要部を示す横断平
面図、第２図はその縦断側面図、第３図は他の実施例を
示す横断平面図、第４図はその縦断側面図、第５図は従
来の原子炉の平面図、第６図はその縦断側面図、第７図
は上部プレナム内での１次冷却材の中間温度域を示す説
明図、第８図は本発明及び従来の原子炉の吸込平均温度
を示す説明図である。 （１）・・・炉容器、（２）・・・炉心、（５）・・・
遮蔽プラグ、（１０）・・・上部プレナム、（１４）・
・・循環ポンプ、（１６）・・・断熱壁、（１７）・・
・緩衝用、（１９）・・・細孔。 復代理人　弁理士開本重文 外３名 第５図 第８図 囲間ｔ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炉心を内部に支持する炉容器と、同炉容器の上部開口を
   閉じた遮蔽プラグと、同遮蔽プラグに垂下支持された熱
   交換器及び循環ポンプと、同炉容器の内部を上下に２分
   する断熱壁とを有する原子炉において、前記炉容器の上
   方の上部プレナムに開口した熱交換器の吸込孔を取り囲
   んで緩衝胴を配置するとともに同緩衝胴に多数の細孔を
   分散状態に穿設したことを特徴とする原子炉。