JPS61181992A - 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、上部カランドリアを持つ改良型原子炉に関し
、特に原子炉の圧力容器の上部開口を密閉するディープ
・ビーム・ヘッド（ｄｅｅｐ　ｂｅａｍ　ｈｅａｄ）ま
たは上蓋に関する。

原子炉においては、炉心部が圧力容器の内部に支持され
、通常は臨界温度及び圧力状態の水である冷却材が炉心
部を通って上方に流れ圧力容器から出ることにより電力
を発生する。冷却材の流れは炉心部を上方に流れ、次い
で横方向に向きを変えて出口に至る。原子炉には、更に
、炉心部への挿入／引抜きにより炉心部の制御を行う制
御棒集合体と水排除棒集合体とがある。

圧力容器の上部でカランドリア構造体を使用する提案が
なされているが、提案されたカランドリアは上部支持板
、下部支持板、及びこれらの支持板の間に位置する一連
の中空部材より成る。この構成では、制御棒駆動機構が
中空部材を介して作動し、冷却材は下部支持板の開口を
通ってカランドリアに入り中空部材の周囲を横方向に流
れて出口ノズルに向かい、制御棒は中空部材の壁部の遮
蔽によって保護される。

このようなシステムは「原子炉」という名称でルシアノ
・ベロネジ（Ｌｕｃｉａｎｏ　Ｖｅｒｏｎｅｓｉ）外に
よって１９８３年４月２９日付けで出願され本願の出願
人に譲渡された米国特許出願第４９０．０９９号に記載
されており、この先行米国特許出願の明細書を参考文献
としてここに引用する。上記の米国出願の明細書に記載
の改良型原子炉においては、複数の制御棒を支持するヨ
ーク部材がカランドリアと炉心部の間の空間内で穆勤で
きる構成になっている。しかしながら、上記のシステム
には、圧力容器を覆うドーム形の上蓋またはカバーが用
いられるため、カランドリアとドーム形上蓋の間に利用
されない空間が存在する。カランドリアとドーム形上蓋
との間にある大きな未使用空間は、幾つかの技術的な難
点を生じる。

本発明の主要な目的は、上記の欠点を克服した圧力容器
の上部構造を持つ原子炉を提供することである。

上記の目的に鑑み、本発明は、耐圧外壁を持つ圧力容器
と、圧力容器の内部に支持された炉心部と、圧力容器内
部に移動自在に支持された駆動軸を持つ制御棒と、炉心
部の上方にあり制御棒を案内する案内手段と、制御棒を
炉心部に挿入しまた引抜くための駆動軸機構と、案内手
段の上方に支持されていて、上部水平支持板、下部水平
支持板、及びこれらの支持板の間に支持され駆動軸を受
け入れる複数の中空部材を有するカランドリアと、圧力
容器から冷却材を排出するための少なくとも一つの出口
ノズルとから成り、流入した冷却材が炉心部を通り案内
手段の周囲を通って上向きに流れてカランドリアに流入
し、カランドリア内を中空部材の周囲を通って横方向に
流れて出口ノズルから流れ出る構成の原子炉であって、
カランドリアの上部水平支持板が圧力容器の耐圧外壁上
に配設されて上部間口を密閉する密閉板を形成しており
、水平支持板上に補強フレームが配設され密閉板が補強
フレームに当接しており、補強フレームが、密閉板の上
方周縁部に隣接して配設され圧力容器に固定されたリン
グ形フランジと、前記密閉板を横切って延びリング形フ
ランジに固定された複数の離間した補強部材と、補強部
材の間をそれと交差して延びてそれらの補強部材に固定
された複数の横材とから成ることを特徴とする原子炉を
提供せんとするものである。

好ましくは、リング形フランジも密封板に固定されてい
て、リング形フランジと密封板とカランドリアとを一体
のユニットとして圧力容器から取り外して、原子炉の上
部炉内構造物にアクセスできる構造にする。

例示のみを目的とし本発明を限定するものではない添付
図面に示す好ましい実施例についての以下の説明から、
本発明は容易に明瞭になるものと考える。

第１図において、原子炉１はほぼ円筒形の圧力容器３を
有し、圧力容器３は耐圧外壁５より成り、耐圧外壁の底
部は半球形の底部壁７によって閉鎖されている。容器の
上部開口はフランジ付きのドーム形上蓋９によって閉鎖
され、ドーム形上蓋９はボルト等により耐圧外壁５の上
縁部１１に固定され、好ましくは壁５の周りに設けられ
たみぞ１３に着座している。耐圧外壁５の周縁部には複
数の人口ノズル１５ｉび複数の出口ノズル１７が設けら
れており、その数は通常各４個である。

炉心部１９は圧力容器３の下部に支持されていて、炉心
そう２１によって底部壁７から離して支持されており、
炉心そう２１のフランジ２３が耐圧外壁５の内側表面に
設けた張り出し部２５に乗っている。炉心部には列状の
燃料集合体２７及び制御棒（図示せず）を受け入れるシ
ンプル２９とがあり、これらは下部炉心板３１と上部炉
心板３３の間に取り付けられている。周知のように、制
御棒は中性子吸収断面積の大きなまたは小さな制御棒の
クラスタ及び水排除棒のクラスタを含み、原子炉の熱出
力の減少等の原子炉の制御、及び原子炉の停止を行う。

容器３の上部には、上部炉内構造物３５及びカランドリ
ア３７が配設されている。上部炉内構造物３５は、制御
棒を案内する案内管３９と、水排除棒を案内する案内管
４１とを有する。カランドリア３７は、下部水平支持板
４３と、上部水平支持板４５と、これらの支持板の間に
あるほぼ鉛直向きの中空部材４７の列とから成る。断面
がほぼ円形の中空部材４７は、溶接により、上部水平支
持板４５に固定され、下部中空支持板４３を貫通してい
る。上部及び下部水平支持板４５及び４３はほぼ円形で
あって、中空部材４７は上部及び下部水平支持板の間に
ほぼ等間隔で並んでいる。プレート４３及び４５は胴４
９に取囲まれている。胴４９は内そう５１の内部に位置
し、内そうの内部に上部炉内構造物３５が収納されてお
り、内そっけ炉心そう２１のフランジ２３の上に乗った
フランジ５３によって支持されている。胴４９の上縁部
にもフランジ５５があり、このフランジ５５は内そう５
１のフランジ５３の上に乗っている。朋４９には開口部
５７があり、この開口部５７は内そう５１の開口部５９
と連通し、間口部５９は炉心そう２１の開口部６１と連
通し、開口部６１は出口ノズル１７と連通している。

内そう５１が上部炉心板３３を支持していて、内そう５
１に沿って水平板６３が配設されている。

炉心部１９、上部炉内構造物３５及びカランドリア３７
は圧力容器の内部にほぼ同軸に取り付けられ、内そう５
１及び炉心そう２１も圧力容器３の内部にほぼ同軸に取
り付けられている。炉心そう２１と耐圧外壁５との間の
環状空間６５により、入口ノズル１５と炉心部１９の下
端部とが連通ずる。駆動軸６７が制御棒から延びてドー
ム形上蓋を貫通するアダプタ６９を通り、カランドリア
３７の中空部材４７を貫通する。駆動軸装置７１を壁部
７３とふたによって形成される閉鎖体（図示せず）の内
部に収納することができ、壁部７３はドーム形上蓋９の
外端部７５に溶接されている。冷却材は、入口ノズル１
５から入り、環状空間６５を下向きに流れて底部壁７に
至り、次いで炉心部１９及び上部炉内構造物３５内を上
向きに流れてカランドリア３７に入り、カランドリアを
横方向に流れて出口ノズル１７から出る。Ｗ４４９の開
口部５７と内そう５１の開口部５９と炉心そう２１の開
口部６１とは接合され、出口ノズル１７のところで圧密
の封止部を形成しているので、環状空間６５から直接に
出口ノズル１７に流れるバイパス流はほとんど存在しな
い。

上述の構成では、ドーム形上蓋９の内部に使用されない
空間７７が存在し、この空間にカランドリア３７から幾
らかの冷却材が流入する。この空間７７が存在するため
に長い駆動軸が必要になり、この駆動軸は通常は２片の
部材より成る組立体である。空間７７に幾分かの冷却材
が流れるから、駆動軸を保護するための最上の手段とし
てシュラウドが使用される。空間７７に冷却材が流入す
るため、空間が存在しない場合よりも、多量の冷却材を
使用しなければならない。

第２図及び第３図に、本発明による改良型ディープ・ビ
ーム上蓋８１を示す。カランドリア３７は、改良型原子
炉８２の圧力容器３の上部に配設されている。原子炉８
２は、入口ノズル１５及び出口ノズル１７の上方の区域
を除くと、上述の原子炉１の構成要素と同じもの、即ち
炉心部（図示せず）の上方の制御棒案内管３９と水排除
棒案内管４１と水平板６３とを持つ上部炉内構造物３５
を有し、上記の構成要素は全て炉心そう２１及び内そう
５１の内部に支持されている。

カランドリア３７は、下部水平支持板４３と、上部水平
支持板４５と、中空部材４７と、外胴４９とを有する。

上部支持板４５は、図示したように、密封板８３であり
、外周縁部８５が耐圧外壁５の上縁部１１上に置かれて
圧力容器４の上部開口を密閉している。密閉板８３の上
方周縁部の周りには、リング８７を持つ補強フレームが
配設され、リング部材８７の孔部９１及び密封板８３の
孔部９３を貫通して耐圧外壁５に固定されたボルト８９
等の手段により耐圧外壁５に固定され、ナツト９５によ
り、リング部材８７がボルト８９を介して耐圧外壁５に
固定される。

補強フレームは、密封板８３の上部に配設された複数の
離間した補強部材９７を有し、補強部材９７は密封板を
横切って延び、溶接部９９等によってリング形フランジ
８７に固定されている。密封板８３の上部に密封板８３
を横切って延びる複数の横材１０１があり、溶接部１０
３等により補強部材９７に固定され、複数の横材１０１
の端部は溶接部１０５によりリング形フランジ８７に固
定されている。

図示したように、補強部材９７及び横材１０１は、端部
よりも中央部分が盛り上がった構造のため、強度が更に
高められている。補強部材９７と横断部材１０１の数は
厚さ及び高さに応じて変わるが、第４図に示すように　
　゛、密封板８３を横切って駆動軸装置の各列の間に配
置してもよく、駆動軸装置に対して一つ置きに配置して
もよく、更に数を減らした配置にすることもできる。こ
れらの補強部材及び横材の数は特定の原子炉設計で要求
される密封部材の耐圧性が充分に満たされるように決定
する。−例を示すと、約１５．２ｃｍ（６インチ）の密
封板を使用し、高さ約３０．５乃至３８．１ｃｍ（１２
乃至１５インチ）、厚さ、約５．１ｃｍ（２インチ）の
補強部材及び横材を使用した場合には、駆動装置の一つ
置きに配置すればよい。

駆動軸装置を遮蔽する閉鎖体を設けることができ、閉鎖
体は鉛直壁部１０７を有し、鉛直壁部１０７は溶接部１
０９によってリング部材８７に固定される。密封板８３
の下面の凹部１１３に嵌合された頭部を持つボルト１１
１のごとき固定手段を用いて、リング部材８７と密封板
８３とを一体に固定する。補強部材９７及び横材１０１
は互いに固定されかつリング形フランジ８７にも固定さ
れているが、密封板８３には固定されていないから、ボ
ルト１１１を取り外せばカランドリア３７を密封板８３
から容易に取り外すことができる。圧力容器の壁５の上
縁部１１と密封板８３のフランジ８５との間には０リン
グ１１５が配設されていて、壁５とプレート８３のフラ
ンジ８５との間を密封している。溶接部１１７により駆
動装置が密封板８３に封止されて、漏れを防止している
。

密封板８３と上部水平支持板４５とを一体のユニットに
することにより、多くの利点が得られる。従来技術のカ
ランドリアとドーム形上蓋との間の空間をなくすことに
より、２片の部材から成る駆動装置に代えて、短い一体
構造の駆動軸が使用できる。また、上部に空間が存在し
該空間に冷却材が流れる場合には必要であった駆動軸を
保護するシュラウドが不要になる。中空部材を持つカラ
ンドリアの上部支持板と駆動装置の耐圧ハウジングとが
一体であるから、位置合わせの問題も減少・する。短い
集合体を使用できるので、長い駆動軸装置を用いた場合
に駆動軸駆動時に起こる座屈の心配もなくなる。ドーム
形上蓋の除去により同一長さの駆動装置ハウジングが使
用できる構造になり、寸法が小さくなる。また、従来型
カランドリアの上部水平支持板とドーム形上蓋の間に存
在したカランドリア上方の一次冷却材が入る空間がなく
なるので、原子炉内の一次冷却水の容積が減少する。

本発明の構成によれば、原子炉の保守及び解体の面で改
善がなされる。カランドリアは密封板８３を貫通するボ
ルト１１１によってリング形部材８７に固定されている
から、カランドリアを容器の上蓋と共に取り外して、原
子炉の上部炉内構造物３５を露出させ、保守または点検
を行うことができる。また、長さの短い駆動軸を使用で
きるので、上部炉内構造物を貯蔵するために使用するピ
ットも小さくできる。

カランドリアと従来技術のドーム形上蓋との間に存在し
た空間をなくすことにより、圧力容器３の長さを減少さ
せ、圧力容器の強度を高め、必要な機械加工の量を減ら
すことができる。また、原子炉を収納するために、小さ
な格納容器を用いることが可能となり、また高さが低い
ため低い格納容器及びクレーンの使用が可能となる。加
えて、原子炉の全長が短くなり、閉鎖体の鉛直壁１０７
または炉内構造物の上蓋・パッケージ・シュラウドを直
接にリング形部材８７に溶接できるので、耐震性が向上
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術の原子炉の長手方向断面図である。 第２図は、本発明による原子炉の上部を示す第１図と同
様な長手方向断面図であり、ディープ・ビーム上蓋が図
示されている。 第３図は、原子炉の出口ノズル付近における第２図の原
子炉及びディープ・ビーム上蓋の拡大断面図である。 ３・・・・・・圧力容器 ５・・・・・・耐圧外壁 １７・・・・出口ノズル １９・・・・炉心部 ３７・・・・カランドリア ３９．４１・・・・案内管 ４３・・・・下部水平支持板 ４５・・・・上部水平支持板 ４７・・・・中空部材 ６７・・・・駆動軸 ８２・・・・原子炉 ８３・・・・密封板 ８７・・・・リング形フランジ ９７・・・・補強部材 １０１・・横材 手　　　続　　　補　　　正　　　書　（方　式）昭和
６１年３月５日 ＃゛’ｒｉｔ’Ｆ庁長官　宇賀道部　殿　　　　　　　
　　　　　　　　　　、：；・１　事件の表示　　　昭
和６０年特許願第２７４８９０号２、発明の名称　　　
原子炉 ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　　　アメリカ合衆国、ペンシルベニア州、ピ
ッツバーグ。 ディトウェイ・センター（番地ナシ） 名　称（７１１１ウェスチングハウス・エレクトリック
・コーポレーション（ばか５名） 代表者　　　　チェスター・エイ・サドロウ国　籍　　
　　アメリカ合衆国 ４代理人 住所　　〒１００ 東京都千代田区丸の内二丁目４番１号 丸の内ビルディング　４Ｆａ ７　補正の対象　　　明細書の図面の簡単な説明８　補
正の内容　　　明細書第１８頁、４行「拡大断面図であ
る。」の後に改行して「第４図は、本発明によるディー
プ・ビーム・ヘットの断面を示す平面図である。」を挿
入する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、耐圧外壁を持つ圧力容器と、圧力容器の内部に支持
   された炉心部と、圧力容器内部に移動自在に支持された
   駆動軸を持つ制御棒と、炉心部の上方にあり制御棒を案
   内する案内手段と、制御棒を炉心部に挿入しまた引抜く
   ための駆動軸機構と、案内手段の上方に支持されていて
   、上部水平支持板、下部水平支持板、及びこれらの支持
   板の間に支持され駆動軸を受け入れる複数の中空部材を
   有するカランドリアと、圧力容器から冷却材を排出する
   ための少なくとも一つの出口ノズルとから成り、流入し
   た冷却材が炉心部を通り案内手段の周囲を通って上向き
   に流れてカランドリアに流入し、カランドリア内を中空
   部材の周囲を通って横方向に流れて出口ノズルから流れ
   出る構成の原子炉であって、カランドリアの上部水平支
   持板が圧力容器の耐圧外壁上に配設されて上部開口を密
   閉する密閉板を形成しており、水平支持板上に補強フレ
   ームが配設され密閉板が補強フレームに当接しており、
   補強フレームが、密閉板の上方周縁部に隣接して配設さ
   れ圧力容器に固定されたリング形フランジと、前記密閉
   板を横切って延びリング形フランジに固定された複数の
   離間した補強部材と、補強部材の間をそれと交差して延
   びてそれらの補強部材に固定された複数の横材とから成
   ることを特徴とする原子炉。 ２、複数の横材の少なくとも一部分がリング形フランジ
   に接続されてい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。 ３、カランドリアの中空部材の密閉板との間の個所に溶
   接が行なわれて、中空部材の周囲の隙間が密閉封止され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の
   原子炉。 ４、密閉板及び密閉板と一体構造のカランドリアがリン
   グ形フランジに固定されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項乃至第３項の何れかに記載の原子炉。 ５、補強フレームの補強部材及び横材が盛り上がった中
   央部分を持つことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
   至第４項の何れかに記載の原子炉。 ６、カランドリアの中空部材が上部水平支持板を貫通し
   て補強フレームの開口部から上方に突出し、その中空部
   材に制御棒駆動機構が直接接続されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項乃至第５項の何れかに記載の
   原子炉。 ７、リング形フランジの上方に閉鎖体が配設され、その
   閉鎖体はリング形フランジに固着された鉛直壁部を持つ
   こを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第６項の何れ
   かに記載の原子炉。