JPS61140889A - 高速増植炉の原子炉構造体 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は高速増殖炉（以下ＦＢＲと略す）の原子炉構造
体に係り、特にルーフスラブの機器貫通部での自然対流
の発生を抑止するのに好適な構造のタンク型ＦＢＲ原子
炉構造体に関するものである。

〔発明の背景〕

第１図は従来のタンク型ＦＢＲ原子炉の縦断面図である
。本原子炉は、原子炉容器１とルーフスラブ２とより構
成された密閉容器内に、炉心３の核反応により放射化さ
れた冷却材を強制循環させるための循環ポンプ４および
放射化された冷却材と２次系冷却材との熱交換を行う中
間熱交換器５とを内包している。

コールドプール６の低温冷却材は、ルーフスラブ２より
吊り下げられた循環ポンプ４に吸い込まれ、加圧されて
高圧プレナム７内に導かれる。その後、炉心３を通り、
高温となってホットプール８に至り、ルーフスラブ２よ
り吊り下げられた中間熱交換器５のホットプール内開口
９より熱交換器５内へ導入され、伝熱管を介して蒸気発
生器（図示せず）を循環する２次系冷却材と熱交換し、
低温となってコールドプール６へ戻る。

このような原子炉においては、ホットプール８に面した
ルーフスラブ２の下面温度は、特別な配慮をしないと、
ホットプール８のナトリウムにより加熱され、ホットプ
ール８の温度が５００℃とすると、３００〜４００℃程
度まで上昇する。

一方、ルーフスラブ２には、制御棒駆動装置、燃料取扱
い装置、回転プラグ、中間熱交換器５゜循環ポンプ４な
どの主要機器が搭載されており。

これらの点検、保守、補修性の観点から人間の接近を考
慮すると、ルーフスラブ２は、約５０℃以下と低温にす
る必要がある。このため、ルーフスラブ２の下面には、
熱遮蔽板１０および不活性ガスによる冷却流路１１が設
けである。

このように、ルーフスラブ２の機器貫通部は、下部が高
温で、上部が低温となり、機器（４，５など）とルーフ
スラブ２とにより形成されるアニユラス部に自然対流が
発生しやすい状態になっている。

従来、ループ型ＦＢＲ原子炉の機器で自然対流の発生が
報告されているのは、機器内に自然液面を有し、かつ、
自然対流により機器の機能が危うくなる循環ポンプにつ
いてであり、実開昭５６−４６９９においては、機器外
胴と外ケーシングとの間に自然対流を防止するヒダを取
り付けるようにしている。しかしながら、このヒダは、
ループ型ＦＢＲ原子炉の機器のように、外胴体と外ケー
シングとのアニユラスギャップを比較的均一にできる構
造のものにおいては有効であるが、タンク型ＦＢＲ原子
炉への適用は、下記の理由により困難と考えられる。

第２図は従来−の機器貫通部の詳細図で、ｍ環ポンプ４
（または中間熱交換器５）のルーフスラブ２の貫通部を
示しである。第２図において、循環ポンプ４（または中
間熱交換器５）は、故障時における引抜きメンテナンス
性の観点および下記に示す組立精度調整のため、ルーフ
スラブ２との固定は、ルーフスラブ２の上面に直接機器
のフランジ１３をボルト締めすることによって行っであ
る。

そしてルーフスラブ１の機器貫通部への機器の取り付け
は、タンク型ＦＢＲ原子炉が外径約２０ｍと大型である
ことから、ルーフスラブ２の据付は後、サイトにおいて
、機器（循環ポンプ４、中間熱交換器５など）を天井ク
レーンで吊り降して、ルーフスラブ２の機器貫通部へ挿
入して行う二このとき、ルーフスラブ２と貫通機器との
相対位置、すなわち、機器貫通部のアニユラスギャップ
を決定する要因は、第１図の隔壁構造物１２の部分にお
ける貫通スリーブと貫通機器とのクリアランスであり（
ルーフスラブ２が低温であるのに対し、隔壁構造物１２
の温度はホットプレナム８の温度と同じ約５００℃と高
くなるため、ルーフスラブ２に取り付けられた機器は、
隔壁構造物１２との相対変位で原子炉内径方向に約１０
０＋ｎｍの熱膨張差を生じる。このため、貫通機器の耐
震上必要な貫通機器下部振れ止めを隔壁構造物１２によ
り直接取ることができない。これを解決するため、隔壁
構造物１２と貫通機器とのクリアランスをできる限り小
さくして、このアニユラス部の冷却材による液体制振効
果によりサポートしているため）、ルーフスラブ２と隔
壁構造物１２の機器貫通部の製作位置ずれ分だけルーフ
スラブ２の機器貫通部と貫通機器とのアニユラスギャッ
プを不均一とする必要が生じる。

したがって、本アニユラス部に自然対流が発売し、第３
図に示すような上昇流と下降流がそれぞれ１パスずつ機
器４（または５）の回りに生じた場合には、第４図に示
すように、機器５に曲がりが生じる。第４図には、シー
ルベローズ１４を有する中間熱交換器５が示しであるが
、この場合は。

シールベローズ１４に過大の変位が作用し、シールベロ
ーズ１４のそせい変形によりシール性能に支障をきたす
恐れがある。また、スーパーフェニックス炉、フェニッ
クス炉（仏間）の中間熱交換器において採用されている
マノメータシール方式においては、マノメータ外径を自
然対流による変形が生じる値の２倍はど大きくする必要
があり、もともとルーフスラブ２の機器貫通部をベロー
ズでシールする場合に比較して大きくする必要があるマ
ノメータシール方式がさらに不利となる。また、循環ポ
ンプ４においては、自然対流による変形のため、軸受部
がかじってしまうという事故が、自然対流が起こるギャ
ップが比較的均一なループ型ＦＢＲ原子炉においても発
生している。

〔発明の目的〕

本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目的とする
ところは、ルーフスラブ機器貫通部での自然対流の発生
を抑止して機器の変形を防止することができる高速増殖
炉の原子炉構造体を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、循環ポンプ、中間熱交換器などの１次
冷却系機器のフランジを炉心および上記１次冷却系機器
を収納する原子炉容器の蓋であるルーフスラブに設けた
機器貫通部の中に埋め込んで取り付けてなる自然対流防
止機構を具備する構成とした点にある。

〔発明の実施例〕

以下本発明を第５図、第６図に示した実施例を用いて詳
細に説明する。

第５図は本発明の原子炉構造体のルーフスラブの機器貫
通部の一実施例を示す縦断面図で、原子炉構造体全体と
しては第１図とほぼ同様で、ここでは説明を省略する。

第５図の第２図と異なるところは、第２図においては、
ルーフスラブ２の上面に循環ポンプ４、中間熱交換器５
等の機器のフランジを直接取り付けであるのに対して、
第５図においては、位置決めフランジ１５を設け、位置
決めフランジ１５の上部フランジ１６をルーフスラブ２
の上面にボルト締めによって固定し、この位置決めフラ
ンジ１５の下部フランジ１７の上面に機器のフランジ１
３をボルト締めによって固定するようにした点にある。

ルーフスラブ２は、搭載機器の保守、補修性の観点から
約５０℃と低温とされることから、通常、炭素鋼が使用
され、また、搭載機器重量を合理的に支持するため、平
板とリブとの溶接によるいわゆるボックスシェル構造と
する場合が多い。このため、溶接後、応力除去のため焼
鈍され、サイトに運搬された後、オーステナイト系ステ
ンレス鋼製の原子炉容器１（第１図参照）と溶接接合さ
れる。この場合、原子炉容器１内には、隔壁構造物１２
や炉心支持構造物が取り付けられる。このようにして組
立てられたものに、ルーフスラブ２を貫通する循環ポン
プ４．中間熱交換器５などの一次冷却系機器が天井クレ
ーンによってルーフスラブ２上に吊り降ろされてルーフ
スラブ２に据え付けられる。ここに、ルーフスラブ２の
機器貫通部は、ルーフスラブ２の強度上および原子炉容
器１の外径を小型化するため、できるだけ小さくする必
要があるが、原子炉容器１内のコールドプール６とホッ
トプール８（第１図参照）とを分離する隔壁構造物１２
の機器貫通口にも貫通機器（循環ポンプ４、中間熱交換
器５）が入る必要がある。

なお、貫通機器は、上部はルーフスラブ２により支持す
るが、下部は、熱膨張差により１００ＩＩＩ１１程度の
相対変位を生ずるので直接支持できないため、隔壁構造
物１２の貫通口と貫通機器との間のアニユラス部を小さ
くして、アニユラス部に生ずる冷却材による制振効果に
期待するようにしている。

このため、ギャップを大きくすることはできない。

以上を総合すれば、ルーフスラブ２の機器貫通部と隔壁
構造物１２の貫通口との中心を合わせる必要があるが、
ルーフスラブ２および隔壁構造物１２の加工上製作公差
が大きくなるので、ルーフスラブ２の機器貫通部と貫通
機器との間にギャップを大きくせざるを得ない。これは
自然対流の大きなパスを助長する。

そこで、上記した本発明の実施例においては、第５図に
示すように、ルーフスラブ２の下部と位置決めフランジ
１５の下部フランジ１７との間にラビリンス１８を設け
、さらに、位置決めフランジ１５のルーフスラブ２の側
壁に対向する側壁に対流防止用ヒダ１９を設けである。

なお、従来、循環ポンプ３、中間熱交換器５等の貫通機
器をルーフスラブ２の上面にフランジ結合としてあるの
は、貫通機器のサポート部での温度分布を滑らかにし、
熱応力の緩和をはかるためである。そのため、上記した
実施例では、位置決めフランジ１５の上部フランジ１６
をルーフスラブ２の上面に固定し、下部フランジ１７に
貫通機器のフランジ１３を結合するようにし、従来と同
様、熱による応力の発生を防止し、かつ、ルーフスラブ
２の機器貫通部と隔壁構造物１２（第１図参照）の貫通
口との位置ずれは、位置決めフランジ１５の下部フラン
ジ１７への貫通機器のフランジ１３の結合状態を変える
ことによって吸収するようにした。

上記した本発明の実施例によれば。

（１）機器貫通部での自然対流が防止され、また。

中間熱交換器５のシール部の小型化および循環ポンプ４
のかじりの防止をはかることができる。

（２）位置決めフランジ１５と貫通機器のフランジ１３
との接合位置をルーフスラブ２の高さ程度下方に移動−
可能であり、メンテナンス時に循環ポンプ４および中間
熱交換器５の引抜き部長さをルーフスラブ４の高さく３
ｍ程度）程度削減でき、それにともない、天井クレーン
のフック下長さを削減できる。

（３）天井クレーン高さの削減により、収納容器の高さ
を削減できる。

（４）メンテナンス時、搬出室の高さをルーフスラブ２
の高さ程度削減できる。

という利点がある。

第６図は本発明の他の実施例を示す第５図に相当する縦
断面図である。第６図においては、ルーフスラブ２の下
部の冷却流路１１をルーフスラブ２の機器貫通部内に突
出させ、この突出部の上面に循環ポンプ４、中間熱交換
器５等の貫通機器のフランジ１３を断熱材２０を間には
さんでボルト締め固定するようにしである。

□　第６図によれば、ルーフスラブ２の温度とポットプ
ール８から上方に伸びた貫通機器の温度との温度差によ
るルーフスラブ２への伝熱を断熱材２０で防止すること
ができ、ルーフスラブ２を低温にできるという新たな効
果がある。

なお、断熱材２０は、断熱性能１機械的強度にすぐれた
セラミックスあるいはハニカム構造断熱材であることが
好ましい。そして、断熱材２０は、ホットプール８の液
面から貫通機器のフランジ１３までの距離が大きく、フ
ランジ１３の温度がそれほど高くならない場合は省略し
てもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ルーフスラブ機
器貫通部での自然対流の発生を抑止することができ、機
器の変形を防止することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のタンク型Ｆ’ＢＲ原子炉の縦断面図、第
２図は従来のルーフスラブ機器貫通部の詳細図、第３図
は自然対流現象説明図、第４図は中央熱交換器の変形の
説明図、第５図は本発明の高速増殖炉の原子炉構造体の
ルーフスラブ機器貫通部の一実施例を示す縦断面図、第
６図は本発明の他の実施例を示す第５図に相当する縦断
面図である。 −１・・・原子炉容器、２・・・ルーフスラブ、３・・
・炉心、４・・・循環ポンプ、５・・・中間熱交換器、
１１・・・冷却流路、１３・・・機器のフランジ、１５
・・・位置決めフランジ、】−６・・・上部フランジ、
１７・・・下部フランジ、２０・・・断熱材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炉心および循環ポンプ、中間熱交換器などの１次冷
   却系機器を収納する原子炉容器と該原子炉容器の蓋であ
   るルーフスラブとより構成された密閉容器よりなる高速
   増殖炉の原子炉構造体において、前記機器のフランジを
   前記ルーフスラブに設けた機器貫通部の中に埋め込んで
   取り付けてなる自然対流防止機構を具備することを特徴
   とする高速増殖炉の原子炉構造体。 ２、前記自然対流防止機構は、前記機器のフランジを前
   記ルーフスラブに設けた機器貫通部に取り付けた上部フ
   ランジと下部フランジとを有する位置決めフランジの下
   部フランジに取り付けた構成としてある特許請求の範囲
   第１項記載の高速増殖炉の原子炉構造体。 ３、前記自然対流防止機構は、前記ルーフスラブに設け
   た機器貫通部の下方の不活性ガスを流す冷却流路を前記
   機器貫通部内に突出させ、前記機器のフランジを前記冷
   却流路の突出部上面に断熱材を介して取り付けた構成と
   してある特許請求の範囲第１項記載の高速増殖炉の原子
   炉構造体。