JPS61195391A - 高速増殖炉 - 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】 ［発明の技術的分野］ 本発明は炉心を吊持する吊胴および吊胴内外の構造物の
熱応力を緩和し、冷却材液面でのガス巻き込みを防止し
た液体金属冷却形の高速増殖炉に関する。

［発明の技術的背景］ 液体金属冷却形の高速増殖炉は原子炉容器内に炉心を収
容するとともにこの原子炉容器内に液体ナトリウム等の
冷却材を収容し、この冷却材を炉心内を流して循環し、
炉心で発生した熱を取り出すように構成している。また
この原子炉容器の上端開口を蓋たとえばルーフスラブで
閉塞しており、このルーフスラブには制御棒駆動機構が
取付けられている。この制御棒駆動機構によって制御棒
を上方から炉心内に挿入し、または引抜を行い、炉心の
出力制御を行っている。

ところで、地震等が発生して原子炉容器が上下に振動し
た場合、炉心とルーフスラブが別モードで振動する可能
性がある。これを防止するために第４図に示すような原
子炉が提案されている。この第４図に従い原子炉容器内
での冷却材の流れを説明する。すなわちｒ：ｆ号１は原
子炉容器で、この原子炉１内のほぼ中央部よりやや下方
には炉心２が収容されている。またこの原子炉容器１の
上端開口はルーフスラブ３によって閉塞されている。

上記炉心２の周囲は遮蔽体４によって囲まれており、こ
の遮蔽体４および炉心２は炉心支持構造物５で支持され
ている。

上記ルーフスラブ３の下面からは円筒状の吊胴６が突設
されており、この吊胴６の下端は上記炉心支持構造物５
が連結されている。炉心２および遮蔽体４等はこの吊胴
６によってルーフスラブ３から吊持されている。この吊
胴６の周壁面には冷却材流通用のフローホール７が設け
られている。

また、上記吊胴６の外周と原子炉容器１の内周の間には
複数基の中間熱交換器８および循環ポンプ９が設けられ
ている。また、原子炉容器１内は隔壁１０によって上部
ブレナム１１と下部ブレナム１２に区画されている。な
お、原子炉容器１およびその内部に収容されている機器
、冷却材１３の１聞はルーフスラブ３を介して原子炉建
屋１４で支持さ−れている。

下部ブレナム１２内の冷却材１３は循環ポンプ９によっ
て炉心２の下部に送られ、この炉心２内を上方に通過す
ることによって加熱され高温となり、高温となった冷却
材は吊胴６のフローホール７を通って上部ブレナム１１
に流れ出す。

そして、上部ブレナム内の高温の冷却材１３は中間熱交
換器８に流入して二次冷却材と熱交換されて低温となり
、低温となった冷却材１３はこの中間熱交換器８から下
部ブレナム１２に流れる。

以下同様にして冷却材１３は炉心２から中間熱交換器８
の経路を循環する。このような原子炉は炉心２が吊胴６
によってルーフスラブ３から吊持されているため、上部
ブレナム１１内の冷却材１３の流れの大部分は炉心上部
機構１５の下部を経て放射状に、またフローホール７に
沿って上方に向って流れる。

［背景技術の問題点］ 前記構造の原子炉においてたとえば電源喪失事故などが
生じて原子炉の緊急停止（手動トリップ）がおこった場
合は制御棒が急速に落下することにより炉心の出力はき
わめて短時間で低下して炉心の温度が下降する。それに
も拘らず循環ポンプ９の慣性により定格の１０％以下の
流量を比較的長時間炉心２内に送り込む。この現象につ
いて第５図（ａ）から（ｄ）を用いて説明する。なお、
第５図は原子炉容器１と吊ｒｆ４６および炉心２を右半
分のみ概略的断面で示している。すなわち原子炉トリッ
プ時に炉心２から流出する冷却材は周囲流体に比べて２
００℃以上も低い温度である。そのため冷却材は密度差
により逆浮力効果が卓越し、流動の慣性力を上回って上
向運動量が打消され吊ＷＡ６の内側の上部ブレナムの底
から順次たまるようになる（第５図（ａ）〕。したがっ
て高温の冷却材１３は上に押し上げられ下方の低温冷却
材１３′　とは混合しないで高温冷却材１３と低温冷却
材１３′の層化界面には急峻な温度勾配をなす（第５図
（ｂ）〕。また層化界面の上昇位置がフローホール７の
下端に達するまでは低温冷却材１３′が吊胴６の外側に
流出しないので吊Ｗ４６の内外の板厚方向に大きな温度
差がつき過大な熱応ノｊを生じる原因となる。その後、
低温冷却材１３′が７０−ホール７から流出し順次底か
らたまっていき〔第５図（Ｃ）〕、しだいに吊胴６の内
外の層化界面の位置は同じになる〔第５図（ｄ）〕。し
たがって第５図の（ｂ）および（Ｃ）の状態が長時間に
及ぶほど吊胴６に加わる熱応力も大きくなる。

一方、定格運転時において炉心２から流出した冷却材は
かなりの高流速でフローホール７を通過するためまっす
ぐ上方へ向い液面でのガス巻き込みが激しくなる。

以上２つの問題点を解決するにはフローホール７の位置
を下げることが考えられるが、単に下げるだけでは上部
ブレナムの上方での循環が悪くなるなど新たな欠点が生
じる。

［発明の目的］ 本発明は上記欠点を除去するためになされたもので本発
明の第１の目的は定格時に液面近傍でのガス巻き込みを
防止し、原子炉トリップ時に内外の温度差を緩和する吊
胴を有する高速増殖炉を提供することにある。

本発明の第２の目的は座屈強度上も十分耐えうる吊胴を
有する高速増殖炉を提供することにある。

［発明の概要］ 炉心を収容した原子炉容器と、この原子炉容器の上端を
閉塞するルーフスラブと、このルーフスラブの下面から
下方向に突設され上記炉心を吊持する吊胴と、この吊胴
の側面にフローホールを備えた液体金属冷却形高速増殖
炉において、従来の吊胴の表面積は３０００ｍ２であり
、６６ｍ２のフローホール１２個が等間隔であけられて
いたが、本発明は吊胴の表面積に対して、座屈強度を保
ち最高開孔面積を有するフローホールを等間隔で設置す
るものである。また各々のフローホール間には外側へわ
ん曲した小突起が形成されている。

本発明によれば座屈強度が増加する分だけフローホール
の開孔率を大きくすることができるのでフローボールの
下端位置を従来より下げることより原子炉トリップ時な
どに低温の冷却材が早くフローホールを越え流出してい
くため内外の温度差が比較的早く緩和され吊胴に加わる
熱応力を低下する効果がある。一方、定格運転時には本
発明ではフローホールの開孔率が大きくなっていること
によりフローホールを通過する冷却材の流速が低下し液
面での巻き込みを防止する効果がある。

［発明の実施例コ 以下第１図および第２図を参照しながら本発明に係る高
速増殖炉の一実施例を説明する。

なお第１図は高速増殖炉内の吊胴フローホール周辺を拡
大して示す斜視図で、第２図はフローホールの中心にお
ける横断面図を示している。第１図および第２図とも同
一部分については同一符号で示し、重複する部分の説明
を省略する。

すなわち第１図において吊胴１には中央部分に複数個の
フローホール７が設けられており、このフローホール７
間の構造物リガメント部６′にわん曲した円形状の突起
１９が形成されている。この突起１９はフローホール７
の円孔縁に向かうに従いしだいに減衰しており、ある程
度離れると突起１９はなくなり吊胴半径１６と同じ曲率
をもつように形成されている。第２図から明らかなよう
にフローホール７間のリガメント部６′はγ０の価の曲
率半径１７の突出をもち横断面では花びら状になってい
る。

ところで、地震が発生した場合、フローホールの応力場
には、引張り、面内曲げ、および座屈などの変形モード
が生じ、特にフローホールの円孔縁などに応力集中が生
じる。また孔が隣合って多数個並んでいることによる互
いの干渉もあり、フローホール部は変形モードに対し構
造物の健全性を損う恐れがある。そこで一般に円曲板の
座屈を考えた場合、曲率半径が小さいほど断面２次モー
メントを増すことができ、座屈許容応力は大きくなる。

したがって本発明では吊胴フローホールの構造健全性を
増すためにリガメント部の曲率半径を小さくしその強化
弁に見合うだけフローホールの開孔率を大きくしようと
するものである。

ところでフローホールの開孔率を大きくするためには第
３図に示すような種々の形状が考えられる。第３図（ａ
）のフローホール７ａは従来と同じ位置で横幅を広げた
例を、（ｂ）のフローホール７ｂは従来と同じ幅でフロ
ーホール下端部を下げた例を、（Ｃ）のフローホール７
ｃは上下を長くし幅を狭くした例をそれぞれ示している
。

［発明の効果］ 上述の如く本発明は吊胴に設けられたフローホールのリ
ガメント部の曲率半径を小さくするために吊胴外側に向
って突起を設は座屈強度を増したものである。これによ
りフローホールの開孔率を増しフローホール下端を下げ
たためトリップ時の内外温度差が早く緩和し、吊胴本体
を熱衝撃および熱変形から保護する効果がある。またフ
ローボール開孔率を大きくすることによりフローホール
を通過する冷却材の流速が下がり液面を乱すガス巻き込
みを抑制する効果がある。

なお本発明は上記実施例に限定されるものではなくフロ
ーホールの個数、大きさ、配列状態などは孔数と孔径の
割合から任意に選択することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る高速増殖炉の一実施例における吊
胴を拡大して示す斜視図、第２図は第１図のフローホー
ル中心部の横断面図、第３図（ａ）〜（Ｃ）は本発明に
係る吊胴の各個をそれぞれ示す側面図、第４図は従来の
高速増殖炉を一部概略的に示す断面図、第５図（ａ）〜
（ｄ）は従来の高速増殖炉の冷却材の流動状態をそれぞ
れ拡大して示す部分断面図である。 １・・・原子炉容器　　　　　２・・・炉心３・・・ル
ーフスラブ　　　　４・・・遮蔽体５・・・炉心支持構
造物　　　６・・・吊胴６′・・・吊胴リガメント部　
　７・・・フローホール８・・・中間熱交換器　　　　
９・・・循環ポンプ１０・・・隔壁　　　　　　　１１
・・・上部プレナム１２・・・下部ブレナム　　　１３
・・・冷却材１４・・・原子炉建屋　　　　１５・・・
炉心上部機構１６・・・吊胴半径　　　　　１７・・・
曲率半径１８・・・吊胴板厚

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉心を収容した原子炉容器と、この原子炉容器の
   上端を閉塞するルーフスラブと、このルーフスラブの下
   面から下方向に突出され上記炉心を吊持する吊胴と、こ
   の吊胴の側面にフローホールを設けた液体金属冷却形高
   速増殖炉において、前記吊胴に設けた複数個のフローホ
   ール切り欠き部間のリガメント部を突出してこのリガメ
   ント部の曲率半径を吊胴半径に比べて小さくし、かつ座
   屈強度を増しフローホールの開孔率を大きく形成したこ
   とを特徴とする高速増殖炉。
2. （２）リガメント部は径方向には曲率半径が小さくなる
   ようになめらかに突出し、軸方向にもフローホールのな
   い吊胴一般部までなだらかに減衰して形成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の高速増殖炉
   。