JPS6157889A - 高速増殖炉の上部遮蔽体 - 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、冷却材として液体ナトリウム等を使用する高
速増殖炉の上部遮蔽体に関する。

〔発明の技術的背理とその問題点〕

液体金属冷却型高速増殖炉の蓋であるルーフスラブには
原子炉容器やそれを同心的に取囲む安全容器が直接懸架
され、また冷却材例えば液体ナトリウムを炉心に圧送す
る一次冷却材循環ポンプ、中間熱交換器、大、小回転プ
ラグ等の重量構造物が取付【プられている。このような
重量構造物を支持するために十分な強度が得られるよう
、ルーフスラブは通常鉄製の梁をめぐらした筺体内に］
ンクリ−１・を充填して構成されているが、炉内が高温
であるためルーフスラブの上面と下面との間には著しい
温度差が生じ、これによりルーフスラブが熱変形し、搭
載構造物が傾斜して炉内の構造物と干渉したり、更には
ルーフスラブ自体に亀裂が生じたりするおそれがある。

このような事態を回避するために、ルーフスラブ内の下
部には冷ＩＪｌガス注入空間を設けてこの空間内に冷却
ガスを循環させるとともに、最下部には断熱１，１を積
層して下方の熱が上方へ伝達しにくい構造にしている。

また、ルーフスラブは偏心位置に円形孔を何し、この円
形孔に大回転プラグを回転自在に装着している。さらに
大回転プラグはその偏心位置に円形孔を有し、その円形
孔に小回転プラグを回転自在に装着している。そして最
も内側に位置している小回転プラグには制御棒駆動機構
や燃料交換装買等を内蔵した炉心上部機構が支持されて
おり、大。

小回転プラグを適宜回転させて前記炉心上部機構を炉心
上の所望の位置に移動させることを可能にしている。

ところで、ルーフスラブおよび大、小回転プラグよりな
る上部遮蔽体の最も重要な機能は、原子炉容器の上方開
口を遮蔽することによって放射線を遮蔽することであり
、内部に充填したコンクリ−１へ層が断熱機能とともに
放射線遮蔽機能をも果たしている。

このようなことから、ルーフスラブおよび大。

小回転プラグは軸方向の構造を同一構造としている。こ
のため大、小回転プラグともルーフスラブと同様に高さ
寸法が大きいものとなっており、炉心から小回転プラグ
の上面に搭載される制御棒駆動機構、燃料交換装置等の
据付は面までの軸方向距離が長くなっている。ところが
制御棒駆動機構から炉心までの距離が長くなればなるほ
ど、制御棒駆動＋１横による制御棒の炉心への挿入操作
性は悪くなり、この対策が望まれる。

一方、ルーフスラブは多数の重囲構造物を支持しなけれ
ばならないので、十分な強度すなわち剛性をもたせなけ
ればならない。これに対して大。

小回転プラグ、特に小回転プラグの場合はさほど大きな
負荷が加わらないので、専ら放射線遮蔽機能に重点を向
き、厚さ１法を極力小さくしたいところであるが、ルー
フスラブと回転プラグとを機能水煮で個々に設ｉｔする
と両者の温度分布が不均一になってしまい、このため水
平方向に高調部にり低温部への特異な熱のパスが生じ、
場合にＪ：つては軸方向（−ト下方向）の温度分布が互
いに逆になって局部的に大きな熱応力を生じさｌてし；
１、つたり、熱変形や亀裂が生じたりづるおぞれ１）あ
った。

（発明の目的〕 本発明はこのような事情にもとづいてなされたもので、
その目的は、ルーフスラブと回転プラグとの間の熱伝達
を遮断することにより、両者間に不均一な温度分布が発
生しても局部的に大きな熱応力を生じさせることなく、
ルーフスラブと大。

小回転プラグとを個々の機能に重点を置いて設計するこ
とを可能にした高速増殖炉の上部遮蔽体を提供すること
にある。

〔発明の概要〕

以上の目的達成のため、本発明は、冷却材および炉心を
収容した原子炉容器の上部開口をルーフスラブで閉塞し
、このルーフスラブの偏心位置に設置ノられだ円形孔に
大回転プラグを回転自在に装着し、さらにこの大回転プ
ラグの偏心位置に設けられた円形孔に小回転プラグを回
転自在に装着してこの小回転プラグの偏心位置にて炉心
上部機構を支持し、前記大、小回転プラグを適宜回転さ
せて上記炉心上部機構を炉心上の所望の位置に移動させ
ることを可能とした高速増殖炉の上部遮蔽体において、
前記ルーフスラブの内周壁と、前記大回転プラグの外周
壁に断熱層をそれぞれの内側より取着したことを特徴と
している。

このようにルーフスラブの内周壁と、大回転プラグの外
周壁にそれぞれ断熱層を内側より取着することにより、
ルーフスラブと大回転プラグとの間における熱の伝達を
少なくすることができる。

〔発明の実施例〕

以下、第１図に示す本発明の第１実施例を説明する。

第１図はタンク型高速増殖炉の概略構成を示すもので、
鉄筋コンクリート壁１によりビット室２が形成され、鉄
筋］ンクリーｌ−壁１の内側に設置Ｊられた支持段部１
ａ上には、円筒状のスカ−１゛・３を介してルーフスラ
ブ４が載置されている。：ｆ、シてこのルーフスラブ４
の下面には原子炉容器５どこれを同心的に取囲む安全容
器６とがでれぞ１１直接懸架されている。−に２安全容
器６は万一、原子炉容器５に亀裂が生じ内部の冷ｆ１１
祠Ｊ′なわら液体ナトリウム７が漏洩した場合でも外部
への流出どいった最悪事態を回避できるようにするため
のものである。上記ルーフスラブ４の偏心位置には円形
孔４ａが設けられこの円形孔４ａには大回転プラグ８が
回転自在に装着されている。また大回転プラグ８の偏心
位置には円形孔８ａが設けられこの円形孔８ａには小回
転プラグ９が回転自在に装着されている。そしてこの小
回転プラグ９のほぼ中心部には、制御棒駆動機構および
燃料交換装置等を内蔵する炉心上部機構１０が支持され
ている。

また前記ルーフスラブ４には、−次冷却材循環ボンブ１
１および中間熱交換器１２がそれぞれ複数ずつ円周方向
に所定の間隔をあけて嵌挿支持されている。

前記−次冷却材循環ポンプ１１は液体ナトリウム７を原
子炉容器５内の炉心１３下方に圧送するためのもので、
圧送された液体ナトリウム７は炉心１３を上方向へ通過
する際に核反応熱により加熱されて高温プレナム１４に
流出し、この高温プレナム１４中に位置する一次ナトリ
ウム人口１５を通して中間熱交換器１２に流入する。中
間熱交換器１２はこの一次側の冷却材である高温の液体
す１〜リウム７の熱を二次冷却材としての液体ナトリウ
ムに与え、この二次冷却材としての液体ナトリウムの熱
は図示しない蒸気発生器に伝えられ、タービン系により
電気エネルギに変換される。

また、原子炉容器５内の液体ナトリウム７は中間熱交換
器１２で二次冷却材との熱交換を行なったのち、低温プ
レナム１６に流出し、−次冷却材ボンプ１１内にその人
口１７より流入し、再び炉心１３の下方へ圧送されて以
後この循環を繰返す。

ところで、ルーフスラブ４および大、小回転プラグ８．
９は高温プレナム１４からの熱と、イの上方に充填され
たカバーガスすなわちアルゴン等の不活性ガス１８から
の熱により下面側をＩＩｎ熱される。ところが、ルーフ
スラブ４および犬、小回転プラグ８，９は、上、下面間
に著しい温度差が生じると、これが熱変形や亀裂を発生
さけるハｉ囚となるので、このような事態を回避するた
め第２図の如くルーフスラブ４および大、小回転プラグ
８のそれぞれの内部には冷却ガス注入空間１９゜２０．
２１がそれぞれ設けられ、されにこれらルーフスラブ４
および大、小回転プラグ８．９内の最下部には断熱材を
積層した断熱材収容空間２２゜２３．２４がそれぞれ設
けられている。

すなわちルーフスラブ４内には断熱効果（約１　、２　
Ｋｃａｌ　ｍｈ）と放射線遮蔽効果とを合せもつコンク
リート層２５が軸方内約１４００ｍに亙って設けられて
おり、その下方には軸方向約８００麿に亙って前記冷却
ガス注入空間１９が設けられ、さらにルーフスラブ４内
の最下部には軸方内約３００＃に亙って前記断熱材収容
空間２２が設けられている。上記冷却ガス注入空間１９
は内底部に冷却ガス噴出ダクト２６を配置し、このダク
ト２６より下向きに冷却ガスを噴出させて特に冷却ガス
注入空間底板部を冷却するように構成されているｂので
あり、これによって冷却ガス注入空間底板部は約１００
℃以下に冷却される。そしてこの冷１，０ガス注入空間
１９の内部は冷却ガス噴出ダクト２６の上方が大きく開
いているので、保守点検等のために作業員が立入ること
もできる。

一方、大、車両回転プラグ８，９内にもそれぞれコンク
リート層２７．２８がルーフスラブ４内のコンクリート
層２５と同一厚さで設けられており、その下方には軸方
内約４００ｍ＋に亙って前記冷却ガス注入空間２０．２
１が設けられ、さらに各回転プラグ８．９内の最下部に
は軸方内約７００ｔｔａに亙ってそれぞれ前記断熱材収
容空間２３゜２４が設けられている。なお、上記冷却ガ
ス注入空間２０．２１もルーフスラブ４内の冷却ガス注
入空間１９と同様に、内底部に冷却ガス噴出ダクト３０
．３１を配置し、これらのダクト３０゜３１より下向き
に冷却ガスを噴出さけて特に冷７ＪＩガス注入空間底板
部を冷却するように構成されでいるものである。

また、大回転プラグ８の−に面は、ルーフスラブ４の床
レベルと同一面上にあって、ルーフスラＪ４も大回転プ
ラグ８もそれぞれのコンクリ−１・層上面より上方に軸
方内約１０００ｍに亙って補強用空間部３２．３３が設
けられ、いわゆるボックスシェル構造となっているが、
小回転プラグ９内にはこのような空間部が設けられてお
らず、したがって小回転プラグ９の上面はルーフスラブ
４の床レベルおよび大回転プラグ９の上面より約１００
０＃落込んで、その分だけ小回転プラグ９の厚さ寸法は
薄くなっている。なお、ルーフスラブ４と大回転プラグ
８との間、および大回転プラグ８と小回転プラグ９との
間には大、小回転プラグ８゜９の回転が阻害されない程
度の隙間、例えば３０、　　　　　＃程度の隙間が設け
られている。

また第３図に示すように、前記ルーフスラブ４の冷却ガ
ス注入空間１９内には、その内周壁に沿つてセラミック
ス材よりなる断熱層３４が取着されており、前記大回転
プラグ８の断熱材収容空間２３内にも、上記断熱層３４
とほぼ同一高さ位置に、その外周壁に沿ってやはりセラ
ミックス材より４Ｔる断熱層３５が取着されている。

以上のように、ルーフスラブ４の内周壁と、大回転プラ
グ８の外周壁に断熱層３４．３５をそれぞれの内側より
取着したことにより、ルーフスラブ４と大回転プラグ８
との間における熱伝達が極度に抑えられ、勿論、ルーフ
スラブ４から小回転プラグ９への熱伝達も効果的に抑え
られる。このため、ルーフスラブ４と大回転プラグ８の
温度分布に差異が生じても、それによってルーフスラブ
４と大回転プラグ８との間で特異な熱のパスが生じたり
、局部的に大きな熱応力を生じさせてしまうことはない
。したがって、ルーフスラブ４については液体ナトリウ
ムが収容された原子炉容器、安全容器、−次冷却材循環
ポンプ、中間熱交換器、大、小回転プラグ等の重量構造
物を支持するために補強用空間部３２を形成し、軸方向
寸法を太きくして強度を重視した構造とし、回転プラグ
、特に小回転プラグ９については強度的にはさほど問題
はないので断熱性に重点をおき、その結果、厚さ寸法を
小さくすることができる。そしてこのように小回転プラ
グ９の厚さ寸法を小さくすることにより、このプラグに
搭載される制御棒駆動機構、燃料交換装置等の据付は面
位置を低くでき、炉心からこの据付は面までの軸方向距
離を短くして制御棒駆動機構による制御棒の挿入操作性
を改善することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

たとえばルーフスラブ４および大回転プラグ９内に取着
される断熱層を第４図のようなハニカム構造体よりなる
断熱層３６．３７としてもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の上部遮蔽体によれば、ル
ーフスラブと回転プラグとの間での熱の伝達がそれぞれ
に設けられた断熱層によって遮断されるため、ルーフス
ラブは多くの重量構造物を支持するための強度を優先し
て軸方向の寸法を確保し、小回転プラグは強度をさほど
問題とせず断熱性を優先して軸方向の寸法を短縮すると
いったそれぞれの特徴を生かした機能水煮の設計ができ
、その結果、制御棒の挿入操作性のよい高速増殖炉の上
部遮蔽体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す高速増殖炉の縦断面図
、第２図は同実施例の上部遮蔽体を示す縦断面図、第３
図は第２図の■゛′部を示す拡大断面図、第４図は他の
実施例を示す第３図相当部分の拡大断面図である。 ４・・・ルーフスラブ、５・・・原子炉容器、７・・・
液体ナトリウム（冷却材）、８・・・大回転プラグ、９
・・・小回転プラグ、１０・・・炉心上部機構、１３・
・・炉心、３４．３５，３６．３７・・・断熱層。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ３図 ４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷却材および炉心を収容した原子炉容器の上部開
   口をルーフスラブで閉塞し、このルーフスラブの偏心位
   置に設けられた円形孔に大回転プラグを回転自在に装着
   し、さらにこの大回転プラグの偏心位置に設けられた円
   形孔に小回転プラグを回転自在に装着してこの小回転プ
   ラグの偏心位置にて炉心上部機構を支持し、前記大、小
   回転プラグを適宜回転させて上記炉心上部機構を炉心上
   の所望の位置に移動させることを可能とした高速増殖炉
   の上部遮蔽体において、前記ルーフスラブの内周壁と、
   前記大回転プラグの外周壁に断熱層をそれぞれの内側よ
   り取着したことを特徴とする高速増殖炉の上部遮蔽体。
2. （２）前記断熱層はセラミックス材よりなることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の高速増殖炉の上部遮
   蔽体。
3. （３）前記断熱層はハニカム構造体にて構成されている
   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
   炉の上部遮蔽体。
4. （４）前記ルーフスラブ内の断熱層は冷却ガス注入空間
   内に設置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の上部遮蔽体。