JPS6150274B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体金属冷却高速中性子増殖炉に関す
る。

液体金属冷却高速中性子増殖炉では、燃料アセ
ンブリ、そしてしばしば照射ずみ燃料および新し
い燃料用の燃料貯蔵部が、収容容器の中のダイヤ
グリツドで支持され、ダイヤグリツドは、燃料ア
センブリ全体に冷却材を分配するためのプレナム
として役立つ。燃料アセンブリの重量（数百ト
ン）のため、プレナムの中にウエブの如き補強構
造を設けることが必要であるが、かかる補強構造
は、ダイヤグリツドの製造を一層複雑にするばか
りか、プレナムの中に複合応力を生じさせ、裂傷
を引き起こしその結果冷却材を損失させる。かか
る非常事態に対する保護として、二重囲い構造の
プレナムを作ることが提案され、それによつて万
一第１囲いが破損した場合、第２囲い（必ずしも
漏れないものである必要はない）が、原子炉の規
則正しい運転停止を行なうのに十分長く圧力を収
容する。二重囲い構造は一層複雑なものになり、
それ故本発明の目的は、簡易な構造のダイヤグリ
ツドを有する改良形液体金属冷却高速中性子増殖
炉を提供し、それによつて複合応力による破損の
危険を減少させ、同時に裂傷した第１囲いからの
漏れの量を減少させるための二次囲いを提供する
ことにある。

本発明に依れば、液体金属冷却高速中性子増殖
炉は、ダイヤグリツドで支持され且つ収容容器内
の液体金属冷却材のプールの中に沈められた燃料
アセンブリを有し、前記ダイヤグリツドは、流体
圧力を収容するための短い直立の一般的に円筒形
のプレナムと、プレナムが上に設けられる荷重支
持用下方シエルと、プレナムをゆるく取りまく燃
料貯蔵キヤリヤとの組合わせから成り、この組合
わせ体は下方シエルの周囲フランジのところで支
持される。プレナムの機能は主に、流体圧力を収
容して燃料アセンブリ全体に冷却材は分配するこ
とであり、一方下方シエルの機能は燃料アセンブ
リの荷重を支持することであり、荷重のプレナム
を通して伝達され、下方シエルの周囲フランジに
よつて燃料アセンブリの収容容器で支持される。
燃料貯蔵キヤリヤは、燃料貯蔵部の荷重を下方シ
エルの周囲フランジを介して収容容器へ伝達し、
荷重が燃料貯蔵キヤリヤからプレナムへ全く伝達
されないようにプレナムから隔離される。下方シ
エルおよび燃料貯蔵キヤリヤはそれぞれ、プレナ
ムの下側および周囲のために二次囲いを提供し、
一方プレナムの上面に隣接して設けられた燃料ア
センブリは、プレナムの上側に対し二次囲いを提
供する。万一プレナムに裂傷が生じた場合、下方
シエルおよび燃料貯蔵キヤリヤは必ずしも漏れな
いものではないけれども、プレナムからの冷却材
の漏れは十分抑制され、燃料アセンブリが過熱さ
れる前に原子炉の運転停止を規制通りに行なうこ
とができる。かくて二次囲いはダイヤグリツドに
固有のものであり、ダイヤグリツドは安全性を失
する。

例として添付の図面を参照して、本発明を具体
化する液体金属冷却高速中性子増殖炉の構造を説
明する。

第１図は、主容器３の中の液体ナトリウム冷却
材のプール２の中に沈められた燃料アセンブリ１
を有している液体金属冷却高速中性子増殖炉を示
している。主容器は格納室４の屋根から吊り下げ
られ、複数の冷却材ポンプ５および熱交換器６
（それぞれ１つのみ図示）が設けられている。ダ
イヤグリツド７で支持された燃料アセンブリは、
炉心タンク８の中に熱交換器とともに収容され、
一方冷却材はダイヤグリツドへ放出するポンプ５
は、炉心タンクの外側に配置されている。炉心即
ち燃料プレナム１は、接近して並んだ配列でダイ
ヤグリツドから直立している複数のサブアセンブ
リを有し、周囲の制限を提供する炉心拘束バレル
９によつて囲まれている。制御棒１０および計装
１１が格納室の屋根を貫通し、６つの垂直な立ち
管１３を備えたリング形主管１２が、冷却材をポ
ンプ５からダイヤグリツド７へ放出する。第２図
に１４で示されたサブアセンブリはそれぞれ、中
央燃料部分１５と、下端位置決め部分１６と、中
性子遮蔽上端部分１７とを有している。燃料部分
は、横断面が六角形の管状ラツパー１９で包囲さ
れた一束の細長い燃料ピン１８を有している。ピ
ンは、ラツパー内で下端がグリツド２０によつて
支持され、ピンの長さの中間は、ハチの巣形のセ
ル状グリツド２１によつて支えられている。下端
位置決め部分１６は、ダイヤグリツド７と関連し
たソケツトの中へ差込まれるように構成されたス
パイク２２を有し、一方中性子遮蔽上端部分１７
は、持ち上げヘツド２４を備えた厚い鋼管２３か
ら構成されている。

第３図および第４図に示されているように、ダ
イヤグリツド７は、流体圧力を収容するためのプ
レナム２５と、荷重支持用下方シエル２６と、燃
料貯蔵キヤリヤ２７とから構成される三要素構造
のものである。構成要素２５，２６，２７の組合
わせは、第３図に破線で示されている支持台２９
に衝合する下方シエルの周囲フランジ２８で支え
られている。プレナムは、平らな上面３０および
平らな下面３１を有する短い円筒形状のものであ
り、これらの平らな上下面３０，３１は、以下に
説明される側開口３３を有する管状部材３２によ
つて互いに連結されている。立ち管１３はプレナ
ムの平らな下面３１を密封的に貫通し、側穴３４
を通してプレナムの中へ放出する。プレナムの平
らな下面３１は補強リング３５を有し、このリン
グ３５はフランジ３６を支持し且つ環状スピゴツ
ト３７を構成する。

下方シエル２６は、そのリムが支持フランジ２
８を支えるリング３８によつて補強された逆円錐
形状のものである。リング３８は、プレナムの平
らな下面３１の周囲に形成されたスピゴツト３７
と補足し合うソケツト３９を構成する。立ち管１
３は、補強リング４１を有する穴４０を通して下
方シエルを貫通する。補強リングはそれぞれフラ
ンジ４２を有し、プレナムの平らな下面３１は、
一連のジヤツキねじ４３およびスラストリング４
４を介して前記フランジ４２から支持されてい
る。

燃料貯蔵キヤリヤ２７は、多量量の照射された
燃料および新しい燃料を支持するための上方フラ
ンジあるいはプラツトホーム４５、および下方フ
ランジ４６を備えた円筒形状のものである。補強
リング３５，３６およびフランジ４６は、ボルト
４７によつて互いに締め合わせられている。

燃料サブアセンブリ１４は群をなして配列さ
れ、各群はキヤリヤ４８によつて支持されてい
る。キヤリヤ４８は、スパイク２２が差込まれる
ソケツト４９を提供し、立ち管１３を合致するキ
ヤリヤを除けば各キヤリヤは、プレナムの管状支
持部材３２を貫通するバレル５０を有している。
バレル５０は、端が下方シエル上の衝合パツド５
２に衝合するテイル５１を有し、そのため群をな
した燃料サブアセンブリおよびキヤリヤの荷重
は、下方シエルによつて支持される。バレル５０
は、いかなる荷重も実質的にプレナムに伝わらな
いようにプレナムの管状部材３２の中にゆるく嵌
つていて、上下対をなした膨張密封リング５３，
５４によつて管状部材３２に対し密封される。バ
レル５０は、冷却材を流すため、管状部材３２の
側開口３３と合致する側開口５５を有し、バレル
５０のボアは、関連の群の各燃料サブアセンブリ
に冷却材を導くマニホルド５６と連通する。立ち
管１３と合致するキヤリヤ４８はそれぞれ、関連
の立ち管の端カバー１３ｂのソケツト１３ａの中
へ差込まれるスパイク４８ａを有し、冷却材は、
カバー１３ｂおよびスパイク４８ａを通つて延び
るダクト４８ｂを介して、関連のキヤリヤによつ
て支えられたサブアセンブリに供給される。

各キヤリヤ４８の中央ソケツト４９は、大体燃
料サブアセンブリと同一の形状および大きさの制
御棒アセンブリ５７を収容する。中央キヤリヤの
テイル５１ａは管状であつて、上向きに作動され
る運転停止制御棒が燃料アセンブリに近づけるよ
うに、下方シエルに直接連結されている。

原子炉の運転に当り、液体金属冷却材は、ポン
プ５によつてプール２からリング形主管１２およ
び立ち管１３を経てプレナム２５へ流される。冷
却材は穴３４を通つてプレナム２５に流入し、プ
レナム２５から管状部材３２の側開口３３および
バレル５０の側開口５５を通つて流れ、それから
各燃料サブアセンブリ１４に、即ちスパイク２２
を経て熱交換状態で燃料ピン１８の束および中性
子遮蔽部分１７に流れる。それから冷却材は、炉
心タンク８から熱交換器６を通り二次液体金属冷
却材と熱交換し、それからプール２へ戻る。

三要素ダイヤグリツド構造は、プレナムにおけ
る複合応力が大いに回避されるように、ダイヤグ
リツドの主機能を分離する。プレナム２５は流体
圧力を収容するためにのみに必要とされ、通常燃
料アセンブリの荷重は、強固な円錐形下方シエル
２６によつて直接支持され、燃料貯蔵部の荷重
は、燃料貯蔵キヤリヤ２７を介してダイヤグリツ
ド支持台２９へ直接伝えられる。プレナムの上面
における冷却材圧力と下方シエル内における冷却
材圧力が実質的に等しいので、キヤリヤ４８のた
めの抑えつけ装置は必要ではなく、燃料サブアセ
ンブリおよびキヤリヤの重量で十分である。下方
シエルの補強リング３８は、下方シエルの周辺に
おける局部曲げ応力を減少させ、そして補強リン
グ３８の中にしまりばめされているプレナムの補
強リング３５によつて、一層補強される。プレナ
ム２５および下方シエル２６は互いに支持し合
い、流体圧力によるプレナムの膨張は、炉心の重
量による円錐形下方シエルの半径方向収縮によつ
て逆らわれる。立ち管１３が穴４０を介して下方
シエルを貫通しているため、下方シエルは熱膨
張、および流れが引き起す振動によつて引起され
る管の負荷から隔離される。穴４０による下方シ
エルの弱点は、補強リング４１によつて補なわ
れ、そして下方シエルが組立ての間両方の側から
近づくことができるため、十分な溶接を行うこと
ができ且つ十分検査することができる。

他の利点は、固有の二次囲い装置をなす三要素
構造にある。プレナム２５には一般的に死荷重応
力がないから、圧力による裂傷が起こることはな
い。しかしながら万一プレナムの周囲あるいは下
面に裂傷が生じた場合、周囲および下面を効果的
に覆う燃料貯蔵キヤリヤ２７および下方シエル２
６が、プレナムからの圧力の急速な損失を防ぐ、
即ち漏れの流出を減少させ、それによつて、燃料
アセンブリが冷却材不足になる前に、原子炉の規
則正しい運転停止に十分な時間を提供する。プレ
ナムの上面の裂傷は燃料アセンブリそれ自体によ
つておおわれ、制限された流出漏れは燃料アセン
ブリに有用な冷却効果をを提供する。正常な使用
中プレナムの主要機能は流体圧力を収容すること
であるけれども、万一荷重支持用下方シエルが破
損した場合、修理を行うことができるまで、ダイ
ヤグリツドが燃料アセンブリの荷重を支持するこ
とができるように設計されている。

第１図に示されたものと全体的に類似した液体
金属冷却高速中性子増殖炉の変形構造では、燃料
アセンブリは自由に直立しており、この場合に
は、第１図に示した最初の原子炉構造の炉心制限
バレル９は省略される。自由直立燃料アセンブリ
を備えたかかる原子炉において、各群の燃料サブ
アセンブリは、群の内方へ中央燃料サブアセンブ
リあるいは制御棒アセンブリに寄りかかるように
配置される。それ故燃料サブアセンブリのための
キヤリヤは、回動を阻止するため抑えつける必要
があり、キヤリヤ抑えつけ装置を備えたダイヤグ
リツドの構造を第５図および第６図に示してい
る。

ダイヤグリツド７は、第３図および第４図に示
されたものと全体的に類似の三要素構造から成つ
ているが、キヤリヤ４８は円錐形密封面５８を有
し、この密封面５８は、管状タイ部材３２の端に
形成された補足し合うシート（座）５９に位置し
ている。キヤリヤのバレル５０は管状部材３２内
で終つており、管状部材３２それ自体は下方シエ
ルの衝合パツド５２へ下向きに延びている。キヤ
リヤ４８は、下方シエル外面に衝合するヘツド６
１およびナツト６１ａを備えた弾性ボルト６０に
よつて、座５９へ下向きに引張られる。各ヘツド
６１は、２つの平行なローラ６１ｂを介して下方
シエルの外面に衝合し、そして１対の平らな面を
有し、従つてボルトを90゜廻すことによつて、ボ
ルトのヘツドはローラの間を通りボルトを上向き
に引き取ることができる。燃料サブアセンブリお
よびキヤリヤ４８の荷重を、管状部材３２および
衝合パツド５２によつて構成される支柱を通して
下方シエルに直接伝えることができるため、管状
部材および衝合パツドの衝合面のための調節装置
６２を有することが必要である。調節装置は第６
図に非常に詳細に示されている。衝合パツド５２
は下方シエルから直立する管から構成され、上端
にねじ山付スリーブ６３を収容し、スリーブ６３
は合くぎ６４によつて衝合パツドに固定されてい
る。補足し合うおすねじ山６６を備えたジヤツキ
管６５は、上端に球面６７を有し、この球面６７
は、プレナムの管状部材３２に摺動自在に衝合す
る補足し合う球面部材６８と係合する。部材６８
はスリーブ６９によつて摺動自在に保持され、補
足し合う球面９７，６８の着席は、ジヤツキ管６
５を調節することによつて達成される。横方向へ
摺動する部材６８の配置により、管状部材３２あ
るいは衝合パツド５２にせん断応力を引起すこと
なく座面の整列が確実になる。それ故この変形構
造では、立ち管と合致する燃料サブアセンブリお
よびキヤリヤの荷重は、前述の第１の態様のよう
にねじジヤツキ４３によつて下方シエルに伝達さ
れるかわりに、立ち管および支持構造部によつて
直接支えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、原子炉の概略的断面図、第２図は、
燃料サブアセンブリの拡大側面図、第３図は、第
２図の縮尺より小さな縮尺で描かれたアセンブリ
支持用ダイヤグリツドの断面図、第４図は、第３
図に示されたダイヤグリツドの半平面図、第５図
は、他の構造の原子炉のための燃料アセンブリ支
持用ダイヤグリツドの断面図、第６図は、第５図
に示された細部を示す断片的断面図である。 １……燃料アセンブリ、２……プール、７……
ダイヤグリツド、１４……燃料サブアセンブリ、
２５……プレナム、２６……荷重支持用下方シエ
ル、２７……燃料貯蔵キヤリヤ、２８……周囲フ
ランジ、３２……管状部材、３７……スピーゴツ
ト、３９……ソケツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体金属冷却材のプールを収容する容器と、
   冷却材の前記プールの中に沈められた燃料アセン
   ブリと、 燃料アセンブリ支持ダイヤグリツドとを有し、
   前記ダイヤグリツドが、 流体圧力を収容するための短い直立の一般的に
   円筒形のプレナムと、 プレナムが上に設けられる荷重支持用下方シエ
   ルと、 プレナムをゆるく取りまく燃料貯蔵キヤリヤと
   からなり、プレナム、下方シエルおよび燃料貯蔵
   キヤリヤの組合わせが、下方シエルの周囲フラン
   ジのところで支持されていることを特徴とする液
   体金属冷却高速中性子増殖炉。 ２ 下方シエルが一般的に逆円錐形のものであ
   る、特許請求の範囲第１項記載の液体金属冷却高
   速中性子増殖炉。 ３ プレナムが、下方シエルの周囲フランジのソ
   ケツトに係合する周囲スピゴツトをを有すること
   を特徴とする、特許請求の範囲第２項記載の液体
   金属冷却高速中性子増殖炉。 ４ 燃料アセンブリが燃料サブアセンブリのため
   のキヤリヤを有し、前記キヤリヤは、下端が荷重
   支持用下方シエルと衝合するように、プレナムを
   通つて密封可能に延びることを特徴とする、特許
   請求の範囲第３項記載の液体金属冷却高速中性子
   増殖炉。 ５ プレナムが、荷重支持用下方シエルに衝合す
   るように下向きに延びる複数の管状部材によつて
   密封可能に貫通され、燃料アセンブリは管状部材
   の上端に支えられることを特徴とする、特許請求
   の範囲第３項記載の液体金属冷却高速中性子増殖
   炉。 ６ 燃料アセンブリが燃料サブアセンブリのため
   のキヤリヤを有し、前記キヤリヤは、下方シエル
   の下側から上向きに延びるボルトによつて、管状
   部材と係合状態に保持されることを特徴とする、
   特許請求の範囲第５項記載の液体金属冷却高速中
   性子増殖炉。