JPS6145990A

JPS6145990A - ガス冷却高温原子炉

Info

Publication number: JPS6145990A
Application number: JP60166044A
Authority: JP
Inventors: クラウス・エルター; ユルゲン・ラウテンベルク; ヨーゼフ・シエーニンク; ビルフリート・シユトラツケ
Original assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Current assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Priority date: 1984-08-01
Filing date: 1985-07-29
Publication date: 1986-03-06
Also published as: US4778646A; DE3428340A1

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】〔産業上の利用分野〕この発明はブレストレストコンクリート圧力容器（以下
ＰＣＰＶと記す）の、ライナによって被覆された空洞の
中に設けられ、球形燃料（以下単に燃料と記す）を供給
されて動作するガス冷却高温原子炉であって；燃料の堆
積をすべての方向から凹む反射体と、底部遮蔽体と上記
空洞の底部ライナとの間に形成された下部空間と、燃料
供給装置なと、燃料排用具☆ｌを備え；上記反射体の底
部をなす恥部反射体に接して高温ガス集結室が設けられ
、該高温ガス集結室の下方は上記高温原子炉の基部を形
成するグラファイトれんかによって区切られるように形
成され、上記燃料排出装置は、上記底部反射体と、上記
基部を通して延出′Ｃるセラミック製の少くとも１個の
燃料排出管と上記基部の下部に配置された金属製の燃料
排出管を具備するガス冷却高温原子炉に関する。

〔従来の技術〕

上記形式の高温原子炉は西独国の特許出願公開明細書Ｄ
ｇ−Ｏ８３０３０５３，０に開示されている。この壜台
燃料は連続的に供給され、燃焼後炉心から排出される。

原子炉の下方部分に於てガスは非常に高温度となる。こ
のような高温度のために、底部反射体、基部及び炉心構
造の内部に配置された燃料排出装置の部分を形成する材
料には高温に対して強い材料のみが用いら九る。このよ
うな材料としてセラミック材料およびグラファイトが考
えられるが、このような材料は大きな引張り応力や曲げ
応力に耐えることができず、底部の熱遮蔽体の外側に配
置され、分ｍ装置及びこれに接続された屑除去装置を介
してセラミック製の燃料排出装置に縮合される部分は、
高い強度を有オる金属材料で製造される。なおこの場合
には、高い中性子浦が存在するので、構成飼料はオース
テナイト状態モあるのが好ましい。

又従来から知られている技術に、西独国の特許出願公開
明細書ＤＢ−０８３１２１３７９に記載された燃料排出
管があ丸該燃料排出管はアーー７−管で被覆された貫通
管の中にｐｃｐｖの底部を通して導入される。燃料排出
管を上記アーマ−被覆された貫通孔の中に正しく組込み
、又後にレベル合わせを行なうことを可能とするために
、該燃料排出管は、その上端に於て特別のφりかけ手段
によって、圧力容器の底から延出している熱膨張を補償
することができる。

成部分の熱膨張による移動を補償する技術を開示してい
る。ここに開示された技術は、ピストンリング方式によ
る摺動可能な方式によって結合され、高温度及び高圧力
を受ける２部材の移動の補償に関するものであ。

〔この発明が解決するべき問題点〕

上述の従来技術に対して本発明がとりあげた問題点け、
−前記〔産業上の利用分野〕に記載した高温原子炉に於
て、金属製の燃料排出管の密封、特に金属製の燃料排出
管とセラミック製の燃料排出管との接続個所の密封を、
内圧及び外圧、特に結合部材の温度変化による相対的運
動発生時にも確実に維持させることであり、更に原子炉
の点検時に金属製の燃料排出管を取外して他のものと容
易に交換すること、及び燃料排出管の容易な点検を可能
とすることであり、本発明の目的は上記問題点を解決し
たガス冷却原子炉を提供することである。

〔問題を解決する手段〕

上記問題を解決するために、この発明のガス冷却高温原
子炉に於ては、金属製の燃料排出管は、圧力容器の底部
に設けられたライナによって被覆された貫通孔の中に周
知の方法で同軸に配置され；上記燃料排出管は相互に可
能に結合された管体から構成され；上ｉ己金属裂の燃料
排出管に対して上記下部空間を突き抜けて延出し底部遮
蔽体に固着された補償管が設けられるとともに、該補償
管に上端にはセラミック製の燃料排出管に接続され、下
端は金属製の燃料排出管に接続され；更に上記補償管と
該保償管に接続された金属製の燃料排出管は周知の摺動
可能な結合部を形成するように製造されている。

〔実施例〕

次に球形燃料客用いる本発明のガス冷却高温原子炉の実
施例を説明する。第１図に示すブレストレストコンクリ
ート圧力容器、すなわちｐｃｐｖｚは空洞２を有し、該
空洞の中には高温原子炉３及び熱交換器及びプロア（図
示せず）が設けられている。高温原子炉３の炉心４は球
形燃料（以下単に燃料と記す）５の堆積を有し、６００
乃至１２００ＭＷｅの出力を発生する。上記燃料５の堆
積の中には、上から下に向けて冷却ガスとして用いられ
るヘリウムが流され、空洞２には金属ライナ６が被覆さ
れている。

炉心４の全周は、すべてグラファイトれんがで作られた
、天井反射体７、円筒状の側部反射体８及び底部反射体
９からなる反射体によって囲まれている。底部反射体９
は反射作用の外に同時に炉心を支える働きをなすそれぞ
れ４個のセラミック製及び金［９の燃料排出管で形成さ
れている。底部反射体９／／ｉ上部支柱ＩＩを介して基
部１２に支持され、基体１２と底部反射体９との間には
高温ガス集結室１３が形成される。

上記高温ガス集結室１３には、はぼ水平に延び上記熱交
挨器に達する高温ガス管１４が接続され、上記空洞２の
上部領域には低温ガス管１５が接続されている。該低温
ガス管１５は、低温に冷却されて密度を晶められたヘリ
ウムを高温原子炉３に送シ戻す。

上記ＰＣＰＶＩの上部及び天井反射体７には、炉心４の
制御及び停止を行々う吸収棒を挿入する複数個の通路１
６及び燃料供給路１７が設けられている。

高温原子炉３の全円は天井遮蔽体１８、側方゛遮蔽体１
９及び底部遮蔽体２０から成る熱遮蔽体に取囲まれてい
る。底部遮蔽体２０は下部支柱２１を介してＰＣＰＶの
底部忙支持され、該底部遮蔽体２０と空洞２の咲部ライ
ナ６ａとの間には下部空間２４が形成される。側方遮蔽
体１９け、側部反射体８と金・属ライナ６との間に形成
され、冷却された環流ガスが低温ガス管Ｉ５から炉心４
に戻る流路をなす環状空間２２の中に設けられている。

上記環状空間２２の中には、側部反射体８を支持する構
造体２３が設けられている。上記側部反射体８は内部に
多数の燃料すなわち球形燃料を取囲み、炉心４から発生
したパワーをライナ６、従ってＰＣＰＶ７に導く。

第２，３及び４図は、４部分から形成された燃料排出装
置１０の一部を示す。装置１０の上記４部分のそれぞれ
は、セラミック製の燃料排出管２５及び金属製の燃料排
出管２６を用いて形成される。

セラミック製の燃料排出管２５の上部は底部反射体９の
上部に形成された漏斗状部に接続され、下方に該底部反
射体９と高温ガス集結室１３を通り、基部１２に達する
（第１図）。

金属製の燃料排出管２６は、貫通孔２７の中に於て、Ｐ
ＣＰＶＩの底部を通って延出する。該責通孔２７は金属
ライナ２Ｂに被覆され、１通孔２７の中には燃料排出管
２６が軸方向に移動自在に装置されている。上記ライナ
２Ｂには熱絶縁物２９が取付けられ、該ライナの下部は
外側に拡大するフランジ３０が形成されている。

該フランジ３０には取付ねじ３２を用いて、閉鎖蓋３ノ
が取付けられ、ライナ２８の上端は空洞２の妊部ライナ
６ａＫ溶着されている。

金属製の燃料排出管２６はフランジ結合３３によって連
結される３１１１の管体２６　ａ　、　２６　ｂ　＋２
６ｃ　　から成る。このような構造をとることにより、
燃料排出管２６の組立て及び交換は容易となる。

上記管体のうち最も下端に連結される管体２６ｃ　　は
、下方に向かって段階的に拡大され、該拡大部には容器
閉鎖部３４が結合される構造を有し、取付ねじ３５を用
いてライナ２Ｂのフランジ３０に固定される。容器閉鎖
部３４の一部には、板体３６が設けられ、該板体３６は
最下端の管体２６Ｃ用のストッパとして用いられ・油燃
料のための分離装置（図示せず）として作用をなしてい
る。上記分離ｇ置の駆動装置３１は第２図及び第４図に
示されている。西独間特許Ｐ　３０・０４９０５．３　
の中には、分離装置用の駆動装置の例が開示されている
。

容器閉鎖部３４、特にフランジ結合の部分には多くの点
検用開口（図示せず）が設けられ、該開口を介してライ
ナ２８と燃料排出管２６間の環状空間３８に対する操作
すなわちアクセスが可能となる。たとえば上記開口を通
してカメラを環状空間３８に挿入し、少い費用で、燃料
排出管２６の外壁及び熱絶縁物２９の表面の点検を行な
うことができる。

セラミック製の燃料排出管２５（該排出管２５は底部遮
蔽体に固定されている）と、金属製の燃料排出管２６（
この排出管２６は、ＰＣＰＶｚの底部に固定されている
）間の熱膨張による相対移動の補償、及び金属製の燃料
排出管２６のライナ２８との垂直方向の相対的移動の補
償を行なうために、燃料排出管２５及び２６間に金属製
の補償管３９が使用される。補償管３９ｉｄフランジ結
合４０を介して、底部遮蔽体２０に同定され、該管３９
上端はセラミック製の燃料排出管２５内に挿入される。

又該補イ、ｄ管３９の下端部は摺動可能な結合部４１を
介して、金属製の燃料排出＠：　２６に接続されている
。

摺動可能な結合部４１は、第３図に示すようにピストン
リングの動作方法に従って動作スる。

金属製の燃料排出管２６最上部を表す管体２６ａには円
錐形に拡大される管部４２が設けられ、該管部４２けピ
ストンリング把持部として形成され、内部に多くのピス
トンリング４３を収容する。このとき第３図に示すよう
にピストンリング４３はｚｓｉｌずつ重なった状態で管
部４２の中に設けた溝内に収容される。又ピストンリン
グ４３は上記のように多くのセグメントからな沙、それ
ぞれの該セグメンｈｕコイルばね４４の作用により半径
方向に、補償管３９の下端に設けられ、管部Ｉ２との間
に軸方向に相互摺動可能な部分、すなわち摺動管４５に
押しつけられる。ピストンリング４３を支持する固定部
材４６はボルトによって組立てられる多くの部分から構
成される。

万一補償管３９が破損したとき、燃料が炉心からＦ部空
間２４中及び環状空間３８に逸出するのを防止するため
に、補償管３９の周囲に、同軸に配置された第２の管が
設けられており、該第２の管（図示せず）は燃料要素を
集める集結管として動作する。

燃料排出管２６の管体２６ａ　　と２６ｂ　　の周囲に
は、等しい間隔をへだてて弾性的に形成された支持体４
８が取付けられ、該支持部４８により燃料排出管２６け
ライナ２Ｂに支持される。

管体２６ａ　　及び２６ｂ　　をそれぞれ支持する支持
部４８は６個であり、該６個の支持部４Ｂは管体に３藺
ずつ同レベルにかつ上下方向に揃う位置に取付けられて
いる。上記支持部４８が配置される位置に対応するライ
ナ２８の位置では該ライナ２Ｂに設けられた熱絶縁物２
９が上下方向に除去され、代り一に垂直に延びるガイド
レール４９が取付けられる。

ガイドレール４９の上には、燃料排出管２６が弾性を有
する支持部４８を介してほぼ中心位置に支持され、上下
方向に案内される。支持部４８は更に、万一コンクリー
トのずれやライナ２Ｂの移動が生じた場・合ｖｒも、燃
料排出管２６０組込みや分解を可能とするとともに、地
震の際に印加される加速反に基づく力を緩和することが
できる。

上記弾性を有する支持部４８は、内部に並列に接続され
た多くのコイルばねな収容するケース５０と、ローラ５
Ｉと、該回転ローラ用軸受を具備する。このような支持
部は西独国の特許″願公開明細書ＤＢ−０８２４４９４
２９に開示されている。

〔発明の効果〕

上述のガス冷却高温原子炉によれば、セラミック製及び
金属製の燃料排出装置の間に、摺動可能な結合部を介し
て補償管を配置したので、次のような効果を得ることが
できる。すなわち底部遮蔽体の中に配置された燃料排出
管の開口が圧力容器の底部に配置された燃料排出管の開
口に対して、原子炉運転時に底部遮蔽体が加熱されるこ
とに基づいて生ずる水平方向の動きが保償されることで
あり、又金属製の燃料排出管を多くの管に分割可能であり、又
補償管を圧力容器底部の中に於て外管す々わち貫通孔の
ライナの中で移動できるので、損傷した金属製の燃料排
出管を、必暢に応じて炉心を空にした後下方に取り出す
ことができることである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の高温原子炉の垂直断面の極めて簡単
に表現した断面図、第２図は第１図の燃料排出装置の一
部δ拡大断面図、第３図はｖＫ２図の燃料排出装置の上
方部分の更に拡大した断面図、第４図は第２図の燃料排
出装置の下方部分の第３図と同じ割合で拡大表示した図
である。２０・・・底部遮蔽体、２４・・・炉心支持部壁間、２
５・・・セラミック製の燃料排出管、２６・・・金属製
の燃料排出管、２６ａ、２６ｂ、２６Ｃ・・・管体、２
７・・・貫通孔、２　Ｂ’・・・ライナ、２９・・・熱
絶縁物、３１・・・閉鎖蓋、３２・・・取付ねじ、３４
・・・容器閉鎖部、３５・・・取付ねじ、３８・・環状
空間、３９・・・補償管、４１・・・結合部、４２・・
・管部、４５・・・摺動管、４Ｂ・・・支持体、４９・
・・ガイドレール。出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦Ｆｌ（３，１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ブレストレストコンクリート圧力容器の、ライナ
によって被覆された空洞の中に設けられ、球形燃料（以
下燃料と記す）を供給されて動作するガス冷却高温原子
炉であって；燃料の堆積をすべての方向から囲む反射体
と、底部遮蔽体と、上記底部遮蔽体と上記空洞の底部ラ
イナとの間に形成された下部空間と、燃料供給装置と、
燃料排出装置を備え；上記反射体の底部をなす底部反射
体に接して高温ガス集結室が設けられ、該高温ガス集結
室の下方は上記高温原子炉の基部を形成するグラファイ
トれんがによって区切られるように形成され、上記燃料
排出装置は、上記底部反射体と、上記基部を通して延出
するセラミック製の少くとも１個の燃料排出管と上記基
部の下部に配置された金属製の燃料排出管を具備するガ
ス冷却高温原子炉に於て；上記金属製の燃料排出管（２６）は、圧力容器（１）の
底部に設けられライナによって被覆された貫通孔（２７
）の中に周知の方法で同軸に配置されていること；上記燃料排出管（２６）は相互に取外し可能に結合され
た管体（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）から構成されている
こと；上記金属製の燃料排出管（２６）に対して、上記下部空
間（２４）を突き抜けて延出し底部遮蔽体（２０）に固
着された補償管（３９）が設けられ、該補償管（３８）
の上端はセラミック製の燃料排出管（２５）に接続され
、下端は金属製の燃料排出管（２６）に接続されている
こと；及び上記補償管（３９）と該補償管に接続された金属製の燃
料排出管（２６）は周知の摺動可能な結合部（４１）を
形成すること、を特徴とするガス冷却高温原子炉。
（２）上記結合部（４１）はピストンリング（４３）を
用いた封止部で形成され、各燃料排出管（２６）の最上
部の管体（２６ａ）には、ピストンリング保持体を形成
する管部（４２）が設けられ、ピストンリング（４３）
は、補償管（３９）の摺動管（４５）をめぐって封止作
用を行なうこと、を特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載のガス冷
却高温原子炉。
（３）上記燃料排出管（２６）のそれぞれは、該排出管
（２６）の周囲に等間隔をへだてて取付けられ、種々の
高さに上下に並んで取付けられた弾性を有する支持体（
４８）を介して、容器１の貫通孔（２７）のライナ（２
８）に支持されること、を特徴とする特許請求の範囲第
（１）項又は第（２）項に記載のガス冷却高温原子炉。
（４）上記種々の高さのそれぞれに、３個の上記支持部
（４８）が配置され、該支持部はそれぞれ管体（２６ａ
、２６ｂ、２６ｃ）のマントルに取付けられていること
、を特徴とする特許請求の範囲第（３）項に記載のガス冷
却高温原子炉。
（５）上記貫通孔（２７）のライナ（２８）にほぼ垂直
に延びるガイドレール（４９）が上記支持部（４８）と
対向する位置に設けられ、該ガイドレール（４９）の上
に上記支持部（４８）が係合すること、を特徴とする特
許請求の範囲第（３）項又は第（４）項に記載のガス冷
却高温原子炉。
（６）上記貫通孔（２７）のライナ（２８）は、上記垂
直に延びるガイドレール（４９）が配置される部分以外
は、熱絶縁物（２９）によって被覆されていること、を特徴とする特許請求の範囲第（５）項に記載のガス冷
却高温原子炉。
（７）上記補償管（３９）をめぐって、該補償管（３９
）とほぼ同軸に配置された集結管を具備すること、を特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載のガス冷
却高温原子炉。
（８）燃料排出管（２６）のそれぞれの最下部に配置さ
れた管体（２６ｃ）は、段階的に拡大され、該拡大部は
燃料用の分離装置を取付ける空間として用いられている
こと、を特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載の　ガス
冷却高温原子炉。
（９）金属製の各燃料排出管（２６）の最下部に接続さ
れた管体（２６ｃ）の下端は、容器閉鎖部（３４）が設
けられ、該容器閉鎖部（３４）は取付けねじ（３５）を
用いて、貫通孔（２７）のライナ（２８）に取付けられ
ていること、を特徴とする特許請求の範囲第（１）項又は第（８）項
に記載のガス冷却高温原子炉。
（１０）上記貫通孔（２７）のライナ（２８）は、取付
ねじ（３２）によってライナ（２８）に取付けられた閉
鎖蓋（３１）によって閉鎖されていること、を特徴とする特許請求の範囲第（１）項又は第（９）項
に記載のガス冷却高温原子炉。
（１１）上記容器閉鎖部（３４）の中には、燃料排出管
（２６）と貫通孔用のライナ（２８）との間の環状空間
（３８）に通ずる多くの固定用の孔が設けられているこ
と、を特徴とする特許請求の範囲第（９）項に記載のガス冷
却高温原子炉。