JPS61202189A

JPS61202189A - 原子炉

Info

Publication number: JPS61202189A
Application number: JP60042579A
Authority: JP
Inventors: 守彦佐藤
Original assignee: Toshiba Corp; Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
Priority date: 1985-03-06
Filing date: 1985-03-06
Publication date: 1986-09-06

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〕本発明は金属ナトリウム等の液体金属を冷却材どして使
用する原子炉に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に高速増殖炉では冷却材として液体ナトリウム等の
液体金属が用いられており、このような原子炉では炉心
を通過する冷却材が強く放射化される等の理由から一次
冷却材循環ポンプによって一次冷却材を炉心および熱交
換器を介して循環させ、この中間熱交換器で二次冷却材
と熱交換をなし、さらにこの二次冷却材を蒸気発生器等
を介して循環して高圧蒸気を得るように構成されている
。

そして、従来この秤の原子炉は大別してループ形とタン
ク形とに分りられる。ループ形原子炉は第３図に示す如
く構成され、原子炉容器Ａ内に炉心Ｂを収容している。

また原子炉容器Ａ外には一次冷却月循環ボンプＣおよび
中間熱交換器Ｄ　ｈ＜設置され、これらは配管Ｅ・・・
で接続され、一次冷ｕｌ材が循環する閉ループを形成し
たものである。そし−（”、炉心Ｂを通過して加熱され
た高温の一次冷却材は配管Ｆを介して一次冷却材循環ボ
ンプＣに案内され、この循環ポンプＣで圧送される。圧
送された一次冷却材は中間熱交換器１）に案内され、こ
こで二次冷却口ど熱交換し、冷却される。中間熱交換器
りから流出した低湿の一次冷却材は配管Ｅを介して原子
炉容器Ａ内に還流され、再び炉心Ｂに案内される。しか
し、このＪ、うなループ形の原子炉は高温の一次冷却材
を流通さける配管Ｅ・・・が原子炉容器Ａ外で複雑に配
管されるため、全体が人形化し、したがって、原子炉を
収容リ−る原子炉建屋が人形化する不具合があった。

一方、前記タンク形の原子炉は第４図に示す如く構成さ
れ、大形の原子炉容器Ｆ内に炉心Ｇを収容するとともに
この原子炉容器Ｆ内に一次冷却材循環ボンプ１−１およ
び中間熱交換器Ｉをそれぞれ収容し、これらの間を隔壁
Ｊによって区画して一次冷却材の循環流路を構成したも
のである。ぞして、一次冷却月循環ボンプ１−１で圧送
された一次冷却材は炉心Ｇに供給され、この炉心Ｇを通
過して高調となった一次冷却材は中間熱交換器Ｉを通っ
てここで二次冷ｒＡｉ１と熱交換され、その後一次冷却
材循環ポンプＨに戻されるものである。このようなタン
ク形の原子炉は一次冷却材が原子炉容器Ｆ内で循環する
ため、外部に一次冷却材の配管を配設する必要がなく、
原子炉全体が小形化する。しかし、原子炉容器Ｆ内に一
次冷却材循環ボンプＨおよび中間熱交換器■を共に収容
するため、原子炉容器Ｆが極めて大形化するという問題
があった。

このため、輸送の関係等の理由から原子炉容器Ｆは複数
に分割したものを工場で製作した後現場で組み立てねば
ならず、製作が困難であった。また、原子炉容器Ｆ内に
一次冷却材循環ボンプ１」や中間熱交換器■を収容する
ので空間的余裕がなく、これらの機器の保守、補修等が
困難となる問題があった。また、中間熱交換器Ｔは原子
炉容器Ｆ内の炉心Ｇに隣接して設りねばならず、中間熱
交換器■の内部を流れる二次冷却口の放射化を回避する
ための中性子辿蔽祠を炉心Ｇの周囲に設置づる必要があ
り、原子炉容器Ｆ内のｍ造が大型用となる不具合があっ
た。

〔発明の目的〕

本発明は以上の事情に基づいてなされたもので、この目
的は構造が簡単であるとともに原子炉容器が小形化でき
、その製作が容易であり、また保守、補修等が容易で、
二次冷却材の放射化回避が容易な原子炉を得ることにあ
る。

〔発明の概要〕

本発明の原子炉は、原子炉容器内に収納された炉心と、
この炉心の一次冷ｆＪ］月用どじで液体金属を用い、一
次冷却月と二次冷却材との熱交換を行なう中間熱交換器
とを備えた原子炉において、上記原子炉容器内に一次冷
却材循環ポンプを設け、上記中間熱交換器を上記原子炉
容器外に配置するとともに上記炉心から流出して上記原
子炉容器内を通過した一次冷却材を上記中間熱交換器に
導くための一次冷却材出口配管と、上記中間熱交換器か
ら流出した一次冷却材を上記原子炉容器に導くための一
次冷却材入口配管とを設けたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を第１図および第２図に示す一実施例にし
たがって説明する。

図中１は原子炉容器である。この原子炉容器１内には炉
心２が収容され、この炉心２は炉心支持板３に支持され
ている。この炉心２の上方には炉心上部プレナム４が形
成され、また下方には炉心下部プレナム５が形成されて
いる。また、この原子炉容器１の上面開口は遮蔽プラグ
６にＪ：って閉塞され、この遮蔽プラグ６の下面には炉
心２の上面に対向して炉心上部機構７が設けられている
。

上記の炉心２の外周囲には複数、例えば／ｌ基の一次冷
却材循環ボンプ８・・・が環状に配置され、これらの−
水冷却拐循環ボンブ８・・・の下端部は炉心支持板３に
取（−１ｔＪられるとともに炉心２側と連通づる連絡配
管９・・・に接続されている。炉心−Ｌ部ブレナム４に
は一次冷却材出口配管１０・・・の−・端部（流出口）
１１・・・が配置され、冷却材出口配管１０・・・の仙
端部は中間熱交換器１２・・・に接続されている。中間
熱交換器１２・・・には二次冷却材の人［１配管１３・
・・と出目配管１４・・・が設Ｇ）られ、二次冷部材と
の熱交換を経た一水冷ｌＡ材を炉心下部プレナム５に供
給りるための一次冷却材入口配管１５・・・が中間熱交
換器１２・・・から炉心下部プレナム５まで延設されて
いる。原子炉容器１内に配置された一水冷１１４人「１
配管１５・・・の部分はスタンドパイプ１６・・・に内
蔵され、このスタンドパイプ１６・・・は、炉心支持板
３の外周面から原子炉容器１の内面に沿って段ＩＪられ
た水平仕切板１７および水平バッフル板１８にＪζって
形成される中間ブレナム１９を貫通し、スタンドパイプ
１６・・・の下端間］］部は下部ブレナム５内に位置し
ている。また−水冷７ＪＩ　Ｉｆ循環ポンプ８・・・は
スタンドパイプ１６・・・に内蔵されている。

以上のような原子炉において、−水冷却材循環ボンプ８
・・・によって送られた一次冷却材は、連絡配管９・・
・を経て炉心２に流入し、この炉心２を通過して高温と
なった一次冷却材は炉心上部ブレナム４に流出する。そ
してこの高温の一次冷却材は流出口１１・・・から一次
冷却材出口配管１０・・・を流れて中間熱交換器１２・
・・を通過する。このとき、中間熱交換器１２・・・の
二次冷却材の入口配管１３・・・から二次冷却材が流入
され、この二次冷却材は高温の一次冷却材と熱交換され
、出口配管１４・・・から流出する。二次冷却ｌとの熱
交換により低温となった一次冷却材は一次冷却材入口配
管１５・・・を経て炉心下部プレナム５に流出する。そ
してこの低温の一次冷却材は一水冷Ｗ材循環ポンプ８・
・・に戻され、連絡配管９・・・を介して再び炉心２に
供給される。

またこの原子炉において、中間プレナム１９には冷却材
を滞留させることににって、炉心上部ブレナム４と炉心
下部プレナム５との間の過度の熱＝　　７　− 通過を防止できるようになっており、さらに中間熱交換
器１２・・・を経て低温となった一次冷却材はスタンド
パイプ１６・・・内に設けられた一次冷却材入口配管１
５・・・を流動するので炉心上部ブレナム４に滞留する
高温の一次冷却材による加熱が減少される。

〔発明の効果〕以上のように本発明によれば、原子炉容器内に一次冷却
材循環ポンプを設【プ、原子炉容器外に中間熱交換器を
設（）、炉心を通過した高温の一次冷却材がこの中間熱
交換器を通過するように構成し、この中間熱交換器と原
子炉容器とを接続覆る一次冷却材出口配管と一次冷却材
人口配管とを設【Ｊたものである。したがって、原子炉
容器内には一次冷却材循環ポンプだりが収容されるので
、原子炉容器が比較的小形どなり、その製作が容易とな
り、かつ、炉心による中間熱交換器内二水冷７Ｊ’ｌＨ
の放射化が回避でき炉心周囲の遮蔽材が不要ゆえ原子炉
容器内部が軽量化される。

また、原子炉容器外には中間熱交換器のみが設Ｇノられ
ているので、これに接続される配管が短くてずみ、設計
、製作が容易となるとともに配管系の構造が簡単となり
原子炉全体を小形化できる。

また、中間熱交換器は原子炉容器外、−水冷却材循環ポ
ンプは原子炉容器内に設Ｇプられているのでこれらの保
守、補修をなす際に同時に作業をなすことができ、保守
、補修等が容易である等その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る原子炉の一実施例を示す第２図の
Ａ−Ａ線に沿う縦断面図、第２図は第１図のＢ−Ｂ線に
沿う平断面図、第３図は従来のループ形原子炉の縦断面
図、第４図は従来のタンク形原子炉の縦断面図である。１・・・原子炉容器、２・・・炉心、３・・・炉心支持
板、４・・・炉心上部ブレナム、５・・・炉心下部プレ
ナム、８・・・−水冷却材循環ポンプ、９・・・連絡配
管、１０・・・一次冷却材出口配管、１２・・・中間熱
交換器、１５・・・−水冷却材入口配管、１６・・・ス
タンドパイプ、１７・・・水平仕切板、１９・・・中間
プレナム。手続ネ市正書（自発）昭和６１年　６月　５日特許庁長官　　宇　賀　道　部　殿１、事件の表示昭和６０年特許願第４２５７９号２、発明の名称原　　子　　炉３、補正をする者（ばか　７　名）４、代理人〒１０５士！！６、補正の内容（１）明細書の全文を別紙の通り訂正する。（２）願書に添伺した図面中箱２図を別紙の通り訂正す
るとどもに、第５図を新たに加える。明　　　　細　　　　書１、発明の名称　′ 原　　　子　　　炉２、特許請求の範囲１、原子炉容器内に収納された炉心と、この炉心の一次
冷却材用として液体金属を用い、一次冷却材と二次冷却
材との熱交換を行なう中間熱交換器とを備え、上記原子
炉容器内に一次冷却材循環ポンプを設け、上記中間熱交
換器を−り記原子炉容器外に配置するとともに上記炉心
から＠　批Ｌ／　ｔｃ　一次冷却材を上記中間熱交換器
に導くための一次冷却材出口配管と、上記中間熱交換器
から流出した一次冷却材を上記原子炉容器に導くための
一次冷却材入口配管とを設けた原子炉において、前記−
より上記中間熱交換器に導くようにしたことを特徴とす
る原子炉。２、上記炉心の外周面と上記原子炉容器内面とを水平方
向に接続する環状の水平仕切板を設け、この水平仕切板
に上記一次冷却材入口配管の出［１部側と上記−水冷却
材循環ボンブとをそれぞれ貫通させ、上記一次冷却材循
環ポンプと上記炉心とを配管で連通し、−Ｖ記一次冷却
材入口配管から流出した一次冷却材を上記−水冷Ｌ１材
循環ポンプにより吸引して上記炉心に流入させるように
した特許請求の範囲第１項に記載の原子炉。３、発明の詳細な説明〔発明の技術分野〕本発明は金属ナトリウム等の液体金属を冷却材として使
用する原子炉に関する。〔発明の技術的背景とその問題点〕一般に高速増殖炉では冷却材として液体す］〜リウム等
の液体金属が用いられており、このＪ：うな原子炉では
炉心を通過する冷却材が強く放射化される等の理由から
一次冷却材循環ポンプによって一次冷却材を炉心および
中間熱交換器を介して循環させ、この中間熱交換器で二
次冷却材と熱交換させており、熱交換された二次冷却材
を蒸気発生器等に案内して高圧蒸気を得るように構成さ
れている。そして、従来この種の原子炉は大別してループ形とタン
ク形とハイブリッド形とに分【プられる。ループ形原子炉は第３図に示す如く構成され、原子炉容
器Ａ内に炉心Ｂを収容している。また原子炉容器Ａ外に
は一水冷却材循環ボンプＣおよび中間熱交換器りが設置
され、これらは配管Ｅ・・・で接続され、一次冷却材が
循環する閉ループを形成したものである。そして、炉心
Ｂを通過して加熱された高温の一次冷却材は配管Ｅを介
して一水冷却祠循環ボンブＣに案内され、この循環ポン
プＣで圧送される。圧送された一次冷却材は中間熱交換
器りに案内され、ここで二次冷却材と熱交換し、冷却さ
れる。中間熱交換器りから流出した低温の一次冷却材は
配管Ｅを介して原子炉容器Ａ内に還流され、再び炉心Ｂ
に案内される。しかし、このＪ：うなループ形の原子炉
は高温の一次冷却材を流通させる配管Ｅ・・・が原子炉
容器Ａ外で複雑に配管されるため、全体が大形化し、し
たがって、原子炉を収容する原子炉建屋が大形化する不
具合があった。一方、前記タンク形の原子炉は第４図に示す如く構成さ
れ、大形の原子炉容器Ｆ内に炉心Ｇを収容するとともに
この原子炉容器Ｆ内に一次冷却材用環ポンプ１−１およ
び中間熱交換器Ｉをそれぞれ収容し、これらの間を隔壁
Ｊによって区画して一次冷却材の循環流路を構成したも
のである。そして、一次冷却材循環ポンプ］］で圧送さ
れた一次冷却材は炉心Ｇに供給され、この炉心Ｇを通過
して高温となった一次冷却材は中間熱交換器Ｉを通って
ここで二次冷却材と熱交換され、その後−水冷却材循環
ボンプ１−１に戻されるものである。このようなタンク
形の原子炉は一次冷却材が原子炉容器Ｆ内で循環するた
め、外部に一次冷却材の配管を配設する必要がなく、原
子炉全体が小形化する。しかし、原子炉容器Ｆ内に一次冷却材循環ポンプＨおよ
び中間熱交換器Ｉを共に収容するため、原子炉容器Ｆが
極めて大形化するという問題があった。このため、輸送
の関係等の理由から原子炉容器Ｆは複数に分割したもの
を工場で製作した後現場で組み立てねばならず、製作が
困難であった。また、原子炉容器Ｆ内に一水冷即材循環ボンプ１」や中
間熱交換器Ｉを収容するので空間的余裕がなく、これら
の機器の保守、補修等が困難となる問題があった。また
、中間熱交換器Ｉは原子炉容器Ｆ内の炉心Ｇに隣接して
設けねばならず、中間熱交換器Ｉの内部を流れる二次冷
却材の放射化を回避するための中性子遮蔽材を炉心Ｇの
周囲に設置する必要があり、原子炉容器Ｆ内の構造が大
重量どなる不具合があった。また、ハイブリッド形原子炉は第５図に示す如く構成さ
れ、原子炉容器に内に炉心りを収納するとともに、この
原子炉容器に内に炉心出口槽Ｔおよび一水冷却材循環ボ
ンプＭを収納し、原子炉容器に外には中間熱交換器Ｎが
設置される。そして、上記炉心出口槽Ｔから原子炉容器
Ｋを貫通して延びる一水冷却系配管Ｐを中間熱交換器Ｎ
に接続し、また、」−２中間熱交換器Ｎからめ一水冷却
系配管Ｐを一水冷却材循環ボンプＭに接続して一次冷却
材が循環する閉ループを形成したものである。そして、炉心りを通過して加熱された高温の一次冷却材
は原子炉容器に内の炉心出口槽Ｔから原子炉容器Ｋを員
いて延びる一水冷却系配管Ｐを介して中間熱交換器Ｎに
案内され、ここで二次冷却材と熱交換し、冷却される。中間熱交換器Ｎで冷却された低温の一次冷却材は一水冷
却材循環ポンプＭにより配管Ｐを介して原子炉容器に内
に吸込まれ、還流されて、再び炉心りに案内される。しかし、このようなハイブリッド形原子炉は高温の一次
冷却材を流通させる一水冷却系配管Ｐの一部が原子炉容
器に内に配管されるため、原子炉容器に内に配管の引廻
しが必要で複雑な配管構造となり原子炉容器Ｋが大形化
する不具合があった。〔発明の目的〕本発明は以−Ｖの事情に基づいてなされたもので、この
目的は構造が簡単であるとともに原子炉容器が小形化で
き、その製作が容易であり、また保守、補修等が容易で
、二次冷却材の放射化回避が容易な原子炉を得ることに
ある。〔発明の概要〕本発明の原子炉は、原子炉容器内に収納された炉心と、
この炉心の一次冷却材用として液体金属を用い、−水冷
却材と二次冷却材との熱交換を行なう中間熱交換器とを
備え、上記原子炉容器内に一次冷却材用環ポンプを設け
、上記中間熱交換器を上記原子炉容器外に配置するとと
もに上記炉心から流出した一次冷却材を上記中間熱交換
器に導（ための−水冷用材出口配管と、上記中間熱交換
器から流出した一次冷却材を上記原子炉容器に導くため
の一次冷却材入口配管とを設けた原子炉において、前記
−水冷用材出口配管は原子炉容器と中間熱交換器とを接
続し、前記炉心から流出して上記原子炉容器内を通過し
た一次冷却材を上記中間熱交換器に導くようにしたもの
である。〔発明の実施例〕以下、本発明を第１図および第２図に示す一実施例にし
たがって説明する。図中１は原子炉容器である。この原子炉容器１内には炉
心２が収容され、この炉心２は炉心支持板３に支持され
ている。この炉心２の上方には□炉心上部プレナム４が
形成され、また下方には炉心下部プレナム５が形成され
ている。また、この原子炉容器１の上面開口は遮蔽プラ
グ６によって閉塞され、この遮蔽プラグ６の下面には炉
心２の上面に対向して炉心上部機構７が設けられている
。上記炉心２の外周囲には複数、例えば４基の一水冷却材
循環ボンプ８・・・が環状に配置され、これらの−水冷
却材循環ボンプ８・・・の下端部は炉心支持板３に取付
けられるとともに炉心２側と連通ずる連絡配管９・・・
に接続されている。炉心上部プレナム４には一次冷却材
出口配管１０・・・の一端部（流出口）１１・・・が配
置され、冷却材出口配管１０・・・の他端部は中間熱交
換器１２・・・に接続されている。中間熱交換器１２・
・・には二次冷却材の人口配管１３・・・と出口配管１
４・・・が設けられ、二次冷却材との熱交換を経た一次
冷却材を炉心下部プレナム５に供給するための一次冷却
材入口配管１５・・・が中間熱交換器１２・・・から炉
心下部プレナム５まで延設されている。原子炉容器１内
に配置された一次冷却材入口配管１５・・・の部分はス
タンドパイプ１６・・・に内蔵され、このスタンドパイ
プ１６・・・は、炉心支持板３の外周面から原子炉容器
１の内面に沿って設番プられた水平仕切板１７および水
平バッフル板１８によって形成される中間プレナム１９
を貫通し、スタンドパイプ１６・・・の下端開口部は下
部プレナム５内に位置している。また−水冷用材循環ポ
ンプ８・・・はスタンドパイプ１６・・・に内蔵されて
いる。以上のような原子炉において、−水冷用材循環ポンプ８
・・・によって送られた一次冷却材は、連絡配管９・・
・を経て炉心２に流入し、この炉心２を通過して高温ど
なった一次冷却材は炉心上部プレナム４に流出する。そ
してこの高温の一次冷却材は流出口１１・・・から−水
冷用材出口配管１０・・・を流れて中間熱交換器１２・
・・に案内される。この中間熱交換器１２・・・には二
次冷却材の入口配管１３・・・から二次冷却材が流入さ
れ、この二次冷却材は高温の一次冷却材と熱交換され、
出口配管１４・・・がら流出する。二次冷却材との熱交
換により低温となった一次冷却材は一次冷却材入口配管
１５川を経て炉心下部プレナム５に流出する。そしてこ
の低温の一次冷却材は一水冷用材循環ボンプ８・・・に
戻され、連絡配管９・・・を介して再び炉心２に供給さ
れる。またこの原子炉において、中間プレナム１９には冷却材
を滞留させることによって、炉心上部プレナム４と炉心
下部プレナム５との間の過度の熱通過を防止できるよう
になっており、さらに中間熱交換器１２・・・を経て低
温となった一次冷却材はスタンドパイプ１６・・・内に
設（プられた一次冷却材人口配管１５・・・を流動する
ので炉心上部プレナム４に滞留する高温の一次冷却材に
よる加熱が減少される。〔発明の効果〕以上のＪこうに本発明によれば、原子炉容器内に一次冷
却材循環ポンプを設置プ、原子炉容器外に中間熱交換器
を設け、炉心を通過した高温の一次冷却材がこの中間熱
交換器を通過し、−水冷用材入口配管を経て原子炉容器
に導（ように構成したものにおいて、前記中間熱交換器
と原子炉容器とを接続する一次冷却材出口配管を設（〕
たので、原子炉容器内に一次冷却材出口配管等の配管引
用しを必要としない。したがって、原子炉容器内には一
次冷却材循環ポンプだけが収容されるので、原子炉容器
が比較的小形となり、その製作が容易となり、かつ、原
子炉容器内に複雑な一次冷却材の引廻し配管が不要とな
るので原子炉容器内部が軽量化される。４、図面の簡単な説明第１図は本発明に係る原子炉の一実施例を示す第２図の
Ａ−Ａ線に沿う縦断面図、第２図は第１図のＢ−Ｂ線に
沿う平断面図、第３図は従来のループ形原子炉の縦断面
図、第４図は従来のタンク形原子炉の縦断面図、第５図
は従来のハイブリッド形原子炉を示す縦断面図である。１・・・原子炉容器、２・・・炉心、３・・・炉心支持
板、４・・・炉心上部プレナム、５・・・炉心下部プレ
ナム、８・・・−水冷用材循環ボンブ、９・・・連絡配
管、１０・・・−水冷用材出口配管、１２・・・中間熱
交換器、１５・・・−水冷用材入口配管、１６・・・ス
タンドパイプ、１７・・・水平仕切板、１９・・・中間
プレナム。出願人代理人　　　波　多　野　　　久第２図］　　　　　　　　　　　「第５図

Claims

【特許請求の範囲】１、原子炉容器内に収納された炉心と、この炉心の一次
冷却材用として液体金属を用い、一次冷却材と二次冷却
材との熱交換を行なう中間熱交換器とを備えた原子炉に
おいて、上記原子炉容器内に一次冷却材循環ポンプを設
け、上記中間熱交換器を上記原子炉容器外に配置すると
ともに上記炉心から流出して上記原子炉容器内を通過し
た一次冷却材を上記中間熱交換器に導くための一次冷却
材出口配管と、上記中間熱交換器から流出した一次冷却
材を上記原子炉容器に導くための一次冷却材入口配管と
を設けたことを特徴とする原子炉。２、上記炉心の外周面と上記原子炉容器内面とを水平方
向に接続する環状の水平仕切板を設け、この水平仕切板
に上記一次冷却材入口配管の出口部側と上記一次冷却材
循環ポンプとをそれぞれ貫通させ、上記一次冷却材循環
ポンプと上記炉心とを配管で連通し、上記一次冷却材入
口配管から流出した一次冷却材を上記一次冷却材循環ポ
ンプにより吸引して上記炉心に流入させるようにした特
許請求の範囲第１項記載の原子炉。