JPS61262683A - タンク型高速増殖炉 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、タンク型高速増殖炉において、原子炉容器あ
るいは吊胴などに、原子炉運転状態変化時に発生する熱
応力を低減する機構に関するものである。

（発明の技術的背景〕 第４図を参照して従来の機構を説明する。図中１は、原
子炉容器を示す。この原子炉容器１内には冷却材２が収
容されている。上記原子炉容器１の上部開口を閉塞する
ようにルーフスラブ３が設けられている。このルーフス
ラブ３と上記冷却材２の液面１７の間は、カバーガス空
間４となっている。原子炉容器１の中には、複数の燃料
集合体（図示せず）および制御棒（図示せず）などから
構成されている炉心５が設置されて、いる。この炉心５
は、炉心支持機構６に収容支持され、さらに炉心支持機
構６は、吊ｆｌｉ！７によって上記ルーフスラブ３から
吊り下げられ、原子炉容器１の中心に支持固定されてい
る。上記炉心上方には、炉心上部機構７が上記ルーフス
ラブ３を貫通し、かつルーフスラブ３に支持されて設け
られている。上記炉心支持機構６と原子炉容器１の間に
は隔壁１０が設けられており、この隔壁１０は、原子炉
容器１内を上下に２分し、上方を上部プレナム３１、下
方を下部プレナム３２とし、熱的境界および圧力境界を
形成している。上記吊胴７と原子炉容器１との間には、
中間熱交換器１１および循環ポンプ１２が、上記ルーフ
スラブ３および隔壁１０を貫通し、ルーフスラブ３に支
持されて、設けられている。

通って吊１１７の外に流出し、中間熱交換器１１を通過
して熱交換を行う。中間熱交換器１１から流出した低温
の冷却材２は下部プレナム３２から循環ポンプ１２によ
って、炉心支持機構６の下部に圧入され再び炉心５で加
熱されるという経路をたどる。したがって通常運転時に
は、上部プレナム３１にある冷却材２は高温になってお
り（一般に５００℃前侵）、通常運転状態から停止状態
に運転状態が変化する時などにおいては、上部プレナム
３１にある冷却材２の温度は急激に下がる。この時カバ
ーガス４の温度は冷却材２の温度に比べてゆっくりと下
降おいて大きな温度差が生じる。このとき、原子炉容器
１および吊１ｉｉ７の材料が熱伝導率の大きい材質（例
えば銅など）であれば、前記温度差も熱伝導によってな
めらかになるが、一般に、冷却材として金属ナトリウム
などを使用する関係から、原子炉容器１および吊Ｊ１７
などの構造物は耐腐食性はあるが、熱伝導率が非常に小
さい（銅の１／１０）ステンレス鋼材を使用しており、
原子炉容器１および吊胴７に大きな温度差を生じる。し
たがって結果的にこの温度差に起因する大きい温度勾配
により、発生する熱応力を安全限度以下に押える何んら
かの対策が必要となる。

第４図において１３で示す冷却材パケットは、上記対策
の１例である。この第４図の例は、吊ｆｉ７に対して行
われている状態を示す（原子炉容器１についても同様で
ある）。冷却パケット１３としては、図に示すように吊
胴７などの部材に冷却材を貯留する容器を取り付ける。

（この例では上方から見下すと２重円環となる。）取り
付ける位置は冷却材パケット１３中間付近が冷却材液面
付近にくるようにする。（第４図では冷却材液面１７と
冷却材パケット液面１８がほぼ一致しているが、これは
定常運転時を示しており、原子炉停止中には冷却材液面
１７のレベルは下がり上記の条件の位置にくる。）この
ような冷却材パケットを設置すると冷却材の熱伝導（対
流成分による熱伝達も含む）によってあたかも吊胴７の
熱伝導率が大きくなったかのような効果を与える。その
結果、吊胴７の温度分布がなめらかになり熱応力も低減
する。

〔背景技術の問題点〕

第５図の（ロ）、　（０，（Ｃ）、ゆによって背景技術
の問題点を説明する。第５図に）は、第４図に°示した
例について、冷却材パケット１３および液面１７付近の
詳細図である。前述のように、原子炉運転状態から原子
炉停止状態に移行する時に、冷却材液面１７が下降した
場合に、冷却材パケット１３を設置することによって吊
胴７の熱応力が低減できる。しかしながら、冷却材パケ
ット１３の中に貯留しである冷却材の液面１８より上方
にある吊１１１７部材はいまだカバーガス４中にありこ
の部分と冷却材パケット１３液中にある部分との間で前
述と全く同様の理由で温度差が生じ、大きな熱応力が発
生する。第５図０は、このような条件下の吊胴における
等価熱伝導率分布を示す。１９で示すように、冷却材液
面付近を示す。このとき第５図（Ｃ）で示すように、冷
却材温度が定常運転時の温度分布２０から２１．２２゜
２３、２４の順に低下するとそれに伴って、カバーガス
空間４中の吊胴部分に１１大きな温度勾配が生じる。そ
の結果として生じる熱応力分布（絶対値）を第５図１に
示す。第５図１に示すように定常運報時の応力分布２Ｏ
Ａから２１Ａ、　２２Ａ、　２３Ａ、　２４Ａのように
大きく変化する。この各応力分布の極大値は、第５図（
Ｃ）の温度分布で最も温度勾配が急な点に対応している
。したがって、この熱応力を低減するような対策が必要
となる。

従来考えられている対策は次のようなものがある。

（υ冷却材パケットをざらに上方まで延長する方法。■
銅やアルミニウム、ヒートパイプなどの熱の良導体を吊
胴７のカバーガス空間４に露出している部分に貼り付け
る方法。■吊１ｊＩ７のカバーガス空間４に露出してい
る部分に、上方が密閉され下方が冷却材中に開放しであ
る容器を貼り付け、内部のガスを真空ポンプで吸引して
やることによって冷却材を吸い上げて、冷却材パケット
と同様の効果を与える方法。

などである。

しかしながら、これらの方法は、いずれも問題点がある
。すなわち、上記０）は確実な方法であるが冷却材パケ
ットに冷却材を注入するための配管・ポンプなど、新た
な機器を必要とする。（従来の冷却材パケットはバケツ
ｌ〜上面が第４図あるいは第５図（２）で示すように通
常定格運転時の冷却材液面より上方にわずかに突出して
いるだけであるので、冷却材をその分だけオーバーフロ
ーしてやるだけで容易に、注入することができる。）上
記■は、上記ωのように新たな機器は必要とせずコスト
的にも有利であるが、熱の良導体と吊胴部材との間に接
触熱抵抗が存在すると、その機能が著しく低下するし、
逆に接触熱抵抗がないように強固に密着させると、新た
な熱応力の発生原因となる。上記■は、上記■、■と同
様の欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は、前記問題点を考慮してなされたもので、原子
炉運転状態変化時において、原子炉容器および吊胴に発
生する熱応力を低減することをその目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、上部に開口を有Ｊる原子炉容器と、開口を閉
塞するように設けられたルーフスラブと、原子炉容器内
に設けられた炉心と、炉心を収容支持する炉心支持機構
と、炉心支持機構をルーフスラブから吊り下げ、炉心を
原子炉容器中心に支持する吊胴と、原子炉容器内に液面
を形成して収容された液体金属冷却材と、その液面の上
方を覆うカバーガスとを置端するタンク型高速増殖炉に
おいて、吊胴および原子炉容器の少なくとも一方の液面
との接触部には多孔質物質から成る保護材が付設されて
いることを特徴とするものであって、この保護材によっ
て原子炉容器および吊胴の液面付近の温度勾配が緩和さ
れる。

〔発明の実施例〕

第１図で全体の構成を説明する。図中１は、原子炉容器
を示す。この原子炉容器１内には冷却材２が収容されて
いる。上記原子炉容器１の上部開口を閉塞するようにル
ーフスラブ３が設けられている。このルーフスラブ３と
上記冷却材２の液面１７の間は、カバーガス空間４とな
っている。原子炉容器１の中には、複数の燃料集合体（
図示せず）および制御棒（図示せず）などから構成され
ている炉心５が設置されている。この炉心５は、炉心支
持機構６に収容支持され、ざらに炉心支持機構６は、吊
ＷＡ７によって上記ルーフスラブ３から吊り下げられ、
原子炉容器１の中心に支持固定され機構７が上記ルーフ
スラブ３を貫通し、かつルーフスラブ３に支持されて設
けられている。上記炉心支持機構６と原子炉容器１の間
には隔壁１０が設けられており、この隔壁１０は、原子
炉容器１内を上下に２分し、上方を上部プレナム３１、
下方を下部プレナム３２とし、熱的境界および圧力境界
を形成している。上記吊胴７と原子炉容器１との間には
、中間熱交換器１１および循環ポンプ１２が上記ル冷却
材２は炉心５で熱を受け、高温になった冷却材２はフロ
ーホール９を通って吊ＷＡ７の外に流出し、中間熱交換
器１１を通過して熱交換を行う。中間熱交換器１１から
流出した低温の冷却材２は下部プレナム３２から循環ポ
ンプ１２によって、炉心支持機構６の下部に圧入され再
び炉心５で加熱されるという経路をたどる。１４は吊胴
保護材であるが、第２図で引き続き説明する。吊胴保護
材１４は多孔質物質で作られている。多孔質物質として
は、焼結金属、金属メツシュ、フオームメタル、金属フ
ェルト、あるいはセラミックなどが使用できる。

この吊胴保護材１４の下端は、冷却材パケット１３中の
冷部材２に、その一部を浸すような位置にあり、また上
端は毛細管現像で多孔質物質中を浸透しつつ上昇してい
く冷却材がとどきうる高い位置にあるように設置する。

また上記吊胴保護材１４は、吊胴７に不要な応力を発生
しないように接しているのみで機械的に強固に固定して
ない。

、第３図（２）は第２図と同様に本発明の提案する熱応
力低減機構の詳細である。前述のように、吊胴７のカバ
ーガス空間４に露出した部分に吊胴保護材１４が貼り付
けてあり、下端が冷却材パケット１３内の冷却材に浸さ
れていると、毛細質現象によって冷却材が上昇し、多孔
質物質でできた吊胴保護材１４の内部の空隙は冷却材で
満される。その結果吊胴１４のカバーガス空間４に露出
している部分の等価熱伝導率の分布は、高さ方向に対し
て第３図０の２５で示すようになめらかな分布になる。

このように、吊胴７のカバーガス空間４に露出している
部分の等価熱伝導率が第４図υの２５で示すようになめ
らかな分布になるため、原子炉運転状態が定格定常運転
から停止状態へと移行して第３図（Ｃ）で示すように、
冷却材温度が変化した時にも、上記吊胴７のカバーガス
空間４へ露出した部分からの熱伝導による熱移動がすみ
やかに行われ、温度分布は第３図（Ｃ）に示すようにな
めらかな分布を保つことができる。その結果として、第
３図１に示すように上記吊胴部材の熱応力は過大な値を
とることなく変化する。

上記実施例の冷却材パケット１３は、吊胴保護材１４の
下部が常に冷却材に浸っているようにするものであるが
、吊胴保護材１４の下端高さを十分に低くしておけば冷
却材パケット１３は不要である。

また、上記実施例は、吊胴保護材１４によって吊胴７の
熱応力を緩和するものであるが、同様の保護材を原子炉
容器１の液面１７接触部に付設することにより、原子炉
容器１の熱応力を緩和することができる。

（発明の効果〕 本発明の熱応力低減機構によれば、原子炉運転状態変化
時において、原子炉容器または吊胴に発生する熱応力を
低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるタンク型高速増殖炉の実施例を示
す全体縦断面図、第２図は第１図に示す実施例の、熱応
力低減機構の詳細を示す部分縦断面図、第３図は第１図
に示した実施例の効果を示す説明図、第４図は従来のタ
ンク型高速増殖炉を示す全体縦断面図、第５図は従来の
タンク型高速増殖炉の特性を示す説明図である。 １・・・原子炉容器 ２・・・冷却材 ３・・・ルーフスラブ ４・・・カバーガス空間 ５・・・炉心 ６・・・炉心支持機構 ７・・・吊胴 ８・・・炉心上部機構 ９・・・フローホール １０・・・隔壁 １１・・・中間熱交換器 １２・・・循環ポンプ １４・・・吊胴保護材 １１・・・液面 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 （ばか１名） 第１図 第２１！Ｉ （α）　　　　　　　　　　　　　（、ｂ）　　　　　
　　　　　　　（ｃ）　　　　　　　　　　　　（ｄ）
第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）上部に開口を有する原子炉容器と、上記開口を閉
   塞するように設けられたルーフスラブと、上記原子炉容
   器内に設けられた炉心と、この炉心を収容支持する炉心
   支持機構と、この炉心支持機構を上記ルーフスラブから
   吊り下げ、上記炉心を原子炉容器中心に支持する吊胴と
   、上記ルーフスラブを貫通して設けられた制御棒駆動機
   構と、上記原子炉容器および炉心支持機構に接続された
   隔壁と、上記ルーフスラブに垂設された中間熱交換器お
   よび循環ポンプと、上記原子炉容器内に液面を形成して
   収容された液体金属冷却材と、その液面の上方を覆うカ
   バーガスとを具備するタンク型高速増殖炉において、上
   記吊胴および原子炉容器の少なくとも一方の上記液面と
   の接触部には多孔質物質から成る保護材が付設されてい
   ることを特徴とするタンク型高速増殖炉。
2. （２）上記保護材は、上方に向かって厚さが減少するよ
   うな形状であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のタンク型高速増殖炉。