JPS6195281A

JPS6195281A - 高速増殖炉の上部遮蔽体

Info

Publication number: JPS6195281A
Application number: JP59217112A
Authority: JP
Inventors: 功橋口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-10-16
Filing date: 1984-10-16
Publication date: 1986-05-14

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１Ｎカ野〕本発明は高速増雫炉の上部遮蔽体に係り、特に冷却材か
ら遮蔽体へ至る間における遮熱効果を高めるための改良
に関する。

（発明の技術的背景）第３因はタンク、′！＾速、増殖炉を示すもので・、図
中１は、原子炉容器であ、、る。この原子炉容器１は外
部を保護容器２で包囲、され、上部開口は上部遮蔽体（
ルーフスラブ、）、３．により遮蔽されている。また上
−遮蔽体３の下、部局縁部は円筒状のスカート４を介し
て周囲の鉄筋コンクリート壁５の上部に支持され、上記
原子炉容器１は上部遮蔽体３の下面側に吊下げられて鉄
筋コンクリート壁５により形成されたビットｖ５ａ内に
収容されている。そして原子炉容器１内には炉心６が設
けられるとともに、−次冷却材ボンプ７、−次ナトリウ
ム流入口８ａおよび一次ナトリウム流入口８ｂを有する
中間熱交換８Ｂ、炉心上部機構９および一次冷却材とし
ての液体ナトリウム１０が収容され、液体ナトリウム１
０の液面と上部遮蔽体３との間にはカバーガスが封入さ
れている。なお図中１１は一次冷却材ボンプ７を駆動す
るモータ、１２．１３はそれぞれ中間熱交換器８に接続
された二次冷却材流入管および二次冷却材流入管である
。また図中１４・・・は上記−次冷却ボンプ７の吸入孔
であり、これらの吸入孔１４・・・は外１ｉ１５に囲ま
れている。

さらに図中１６は炉心６を支持する炉心支持体、１７は
炉心６の下方に設けられた高圧プレナム、１８は炉心６
を囲む炉心支持枠である。そして上記−次冷却材ボンプ
７の吐出口と高圧プレナム１７との間は導圧管１９によ
って連通し、上記外筒１５および炉心支持枠１８は原子
炉容器１内の隔１！２０によって支持されている。上部
遮蔽体３には中央に円形の開口部２１が、そしてその周
囲には透孔２２・・・がそれぞれ設けられ、開口部２１
に−は回転プラグ２３が、また各透孔２２・・・には上
記−次冷却材ボンブ７、中間熱交機器８などが、それぞ
れ嵌合支持されている。そして回転プラグ２３には上記
炉心上部機１１９のほか燃料交換器およびこれを駆動す
る燃料交換駆動装置ｆ（いずれも図示せず）が支持され
ており、上記炉心上部機構９には炉心６に対して制御棒
（図示せず）を挿入・引抜操作する制御環部１ｌＩ１１
構（図示せず）が支持されている。なお、上部遮蔽体３
は鋼板製の枠体２４内に、原子炉容器１内より放射され
る゛中性子等の放射線を遮蔽するコンクリート２５を充
填してなる遮蔽本体を主体とするものである。

以上の構成において、前記島圧ブレナム１７内の液体ナ
トリウム１０は炉心６を下方から上方へ流通し、炉心６
における核反応熱により昇温する。　　　　、１．、・
そして炉心６から隔壁２０より上方の上部プレナム内に
流入した液体ナトリウム１０は中間熱交換ａｓｑに流入
口８ａを通して流入し、この内部で原子炉容Ｎ１の外部
を循環ザる竺次冷即材と熱交換したのち、流出０８ｔ）
を通し７１！！ｉ１！２０より下方の下部プレナム内へ
流出する。そして二次冷却材の熱で蒸気を発生させ、そ
の蒸気は発電用タービンの駆動源となる。一方、下部プ
レナム内の液体ナトリウム１０は外筒１５の□下−開ロ
１５ａより一次冷却材ポンプ７に流入してこのポンプ７
で加圧され、導圧管１９を通して再び炉心６下方の高圧
プレナム１７内に送り込まれることになる。

（背景技術の問題点）以上の如く構成され、た高速増殖炉の上部遮蔽体３は、
原子炉容器１やこれを囲１む保護容器２が直接懸架され
、液体ナトリウム１０を炉心６に圧送するための一次冷
却材ボンブ７、中間熱交換器８、回転プラグ２３等の重
量構造物も組込まれている。

上部遮蔽体３はこのような＊ｍｍ造物を支持するために
鉄製の梁をめぐらしたコンクリート構造物になっている
が、液体ナトリウム１０からの輻射熱およびカバーガス
の自然対流により、その下面を高温に曝されるため、そ
の上面と下面との間には著しい濃度差が生じ、これによ
り上部遮蔽体３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、上部遮蔽体３自体に亀裂が生じる
ことも懸念される。

〔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、
その目的は遮蔽体の下面側の温度上昇を抑制し、そめ熱
変形型を防止して小形軽層化を図ることができる高速増
殖炉の上部遮蔽体を提供することにある。

Ｃ発明の概要〕本発明に係る高速増殖炉の上部遮蔽体゛は、原２子炉容
器の上方開口をｒＦＪ！”Ｌ原子炉容器内に収容された
冷却材に□カバーガスを介して上方より対向する゛遮蔽
本体と、この遮蔽本体の下面に接続さ・・れ各側壁部に
呼吸孔を有する複数の断熱ケースと、前・。

記冷却材との共存・性ある金属よりなる複数の金網およ
び薄板を上下方向゛の隙間を゛あけて交互に積層してな
り前記断熱□ケース内に収容された遮熱構造体とを具備
して構成されるものである。

このような構成では、断熱ケースの下部は冷却材からの
輻射熱およびカバーガスの自然対流により高温に加熱さ
れるが、遮熱構造体の上部では、その遮熱作用により温
度上昇が抑制される。このため部遮蔽体の下面の温度上
昇は抑制されることになる。また、断熱ケースのｉ壁に
は呼吸孔が設けられているので、原子炉容器内の圧力が
変動しても断熱ケース内外の圧力は一定に保たれて断熱
ケース自体の損傷は防止されることになる。

（発明の実施例）以下、本発明の一実施例を第１回および第２図を参照し
て説明する。

第１図はタンク型高速増殖炉を示すもので、図中１０１
は原子炉容器である。この原子炉容器１０１は外部を保
護容器１０２で包囲され、上部開口は上部遮蔽体（ルー
フスラブ）１０３により遮蔽されている。また上部遮蔽
体１０３．の下部周縁部は円筒状のスカート１０４を、
介して周囲のコンクリート！ｌ　１（１５の上部に支持
され、上記原子炉容器１０１は上部遮蔽体１０３の下面
側に吊下げられて鉄筋コンクリート壁１０５により形成
されたビット！’１０５ａ内に収容されている。そして
原子炉容器１０１内には炉心１０６が設けられるととも
に、−次冷却材ポンブ１ｏ７、中間熱交換器１０８、炉
心上部機構１０９および一次冷却材としての液体ナトリ
ウム１１０が収容され、液体すトリウム１１０の液面と
上部遮蔽体１０３との間にはカバーガスが封入されてい
る。なお図中１１１は一次冷却材ボンプ１０７を駆動す
るモータ、１１２．１１３はそれぞれ中間熱交換器１０
８に接続された二次冷却材流入管および二次冷却材流出
管である。また図中１１４・・・は上記−次冷却材ボン
ブ１０７の吸込孔であり、これらの吸込孔１１４・・・
は外筒１１５に囲まれている。さらに図中１１６は炉心
１０６を支持する炉心支持体、１１７は炉心１０６の下
方に設けられた高圧プレナム、１１８は炉心１０６を囲
む炉心支持枠である。そ　　　　１して上記−水冷却ポ
ンプ１０７の吐出口と高圧でレナム１１７との間は導圧
管１１９によって達通し、上記外筒１１５および炉心支
持枠１１８は原子炉容器１０１内の隔壁１２０によって
支持されている。また上部遮蔽、体１０３の・中央には
円形の開口部゛１２１が、そしてその周□囲には透孔１
２２・・・がそれぞれ設けられ、開口部１・２１には回
転ブ。

ラグ１２３が、また各透孔１２２・・・には上記−次冷
却ボンブ１０７、中間熱交換器１０８等が、それぞれ嵌
合支持されている。そ１して回転プラグ１２３には上記
炉心上部Ｉ！ｌ楕１０９．のほか燃料交換器およびこれ
を駆動する燃料交換駆動装置（いずれも図示せず）が支
持されており、上記炉心上部機構１０９には炉心１０６
に対して制御棒（図示せず）を挿入・引抜操作する制御
棒駆動機構（図示せず）が支持されている。

第２図は上部遮蔽体１０３の一部断面図であって、この
図に示すように、上部遮蔽体１０３は、鋼板製の枠体１
２４内に、原子炉容器１０１内より放射される中性子等
の放射線を遮蔽するコンクリート１２５を充填してなる
遮蔽本体１２６を主体とするものである。′ａ敲本体１
２６の下部には窒素ガス、空気等の冷却ガスを流通させ
る冷却ガス流路１２７が形成され、さらに遮蔽本体１２
６の下面には周壁に１または複数の呼吸孔１３６を有す
るＷＩ数の断熱ケー゛ス１２Ｂが接続されている。

そして遮蔽本体１２６の下面から各呼吸孔１３６までの
距離ａは、各ケース１２８の周壁の鉛直方向長さの１／
４〜１／３程度に設定されている。

方位置に、四部１３７が設けられ′でいる。なお、上記
庇部１３７は断熱ケース１２８の周壁に滴状上記呼吸孔
１３６より侵入するのを防止するためのものである。ま
た隣接する断熱ケース間の水平る。上記冷却ガス流路１
２７内には仕切！！１２９　　　。

が設けられ、この仕切壁１２９に設けられたオリフィス
１３０より低温の冷却ガスを噴射させることによって遮
蔽本体１２６の下面を冷却するように構成されている。

上記各断熱ケース１２８は側壁を薄く、成板を厚く形成
されているもので、下端を閉塞して上端を遮蔽本体１２
６の底面に接続された支持管１３１にその底板中央部を
貫通され、上記支持管１３１の下部外周に螺合するナツ
ト１３２により支持されている。なお上記ナツト１３２
は、回転防止あため必要に応じて支持管１３１に点溶接
される。

そして、その断熱ケース１２８の内部には下方からの熱
を遮断するための遮熱構造体１３３が収容されている。

この遮熱構造体１３３は、ナトリウムと共存性あるステ
ンレス鋼製の複数の金網１３４とステンレス鋼薄板１３
５とを交互に積層し、約２０〜４０αの厚さに形成され
ているものである。

このような構成であると、断熱ケース１２８は液体ナト
リウム１１０の液面に近いため、この表面からの輻射熱
およびカバーガスの自然対流により加熱され、その熱は
断熱ケース内部に伝えられる。ところが、断熱ケース１
２８内には金網１３４および１板１３５を交互に積層し
てなる遮熱構□ 進体１３３が収容されており、金１１３４では熱の下方
から上方への伝導を防止し、薄板１３５では断熱ケース
１２８内における自然対流を防止するので、この遮熱構
造体１３３の遮熱作用により上部へいくほど塩度上昇が
抑えられる。

ここで、遮熱構造体１３３より遮熱本体１２６への伝導
熱量は次式で表わすことができる。

！ただし、ｑ：遮熱構造体１３３における熱流速（Ｋｃａｌ　／　ｍｈｒ） σ：ステファンボルツマン定数（Ｋｃａｌ　／Ｔｄｈｒ　’に’　）ｎ：金網１３４およ□び薄板１３５の合計枚数ε：輻射
率ＫＳニステンレス鋼の熱伝導度Ａｓ、／Ａ：上部遮蔽体１０３の全断面に占める遮熱構
造体１３”３の水平断面の割合 β：１１熱構造体１３３の厚さくｍ）ｔ：薄板１３５の板厚（／１）Ｔ１　：遮熱構造体１３３の下面の濃度（０Ｋ）Ｔ２：！
！熱構造体１３３の下面の温度（遮蔽本体１２６の下面
の温度）　（Ｋ）上式において、Ａ１．’Ａ＝３％、（１＝０．３ｍ１、　
　　　　（３０℃）、ｎ＝５０として、下方からの伝導
熱量をＩＫｗ・′ｄ以下にすることができ、実践的に一
方、断熱ケース１２８間雫間隙１３９は１５鯛程度と小
さく設定され、しかも断熱ケース１２８の側壁は薄いの
で、断熱ケース１２８間を通して遮蔽本体１２６へ伝導
する熱量は極めて少ない。

したがって、総合的には遮蔽本体１２６へ至る熱量は大
幅に減少することになり、これによって上部遮蔽本体１
０３の小形軽量化が図られる。また、断熱ケース１２８
は複数に分割されているので組立て易い。また断熱ケー
ス１２８は互いに接近しているのでＢ１１１にナトリウ
ムが付着しにクク、滴状に付着したナトリウムは速やか
に流下する。しかも断熱ケース１２８の側壁上部に・は
ケースの内外を同圧にするための呼吸孔１３６を設けで
あるので、原子炉容器１０１内に圧力変動が生じても、
断熱ケース１２８が内外圧力差により損傷をきたすこと
はない。また、断熱ケース１２８には各呼吸孔１３６の
上方位置に庇部１３７が設けられているので、断熱ケー
ス１２８の呼吸孔１３６上方位置°に滴状に付着した液
体ナトリウム１３８が流下する際、ナトリウムが断熱ケ
ース１２８内に侵入することはない。断熱ケース１２８
の側壁面で囲まれる間隙１３９には下方のカバーガス空
間より、自然対流によって熱およびナト、リウム蒸気が
、移動するが、この自然対流は間隙１３９内を上昇した
のち水平方向に移動して下降する。したがって断熱ケー
ス１２８周壁の上部はど多くの熱が伝達され、ナトリウ
ムの凝縮量も多い。そこで、断熱ケース周をの上部に呼
吸孔を設けた場合には、例えば燃料交換時等に多ｍナト
リウムが呼吸孔１３６の周囲に付着して呼吸孔１３６が
閉塞し、断熱ケース１２８内外圧力差が生ずるおそれが
あるが、呼吸孔１３・６を水平方向に複数個設けること
によって、その′ような事態の発生を防止することがで
きる。

また、呼吸孔１３６が上方にあればある程、断熱ケース
１２８の側面に付着したナトリウムが流下する際に断熱
ケース１２８内に侵入する確率も小さくなり、断熱性能
の劣化を防止できる。

一方、呼吸孔１３６があまり上方にあると、ナトリウム
の凝固点（９８℃）以下となり、付着ナトリウムが呼吸
孔１３６の周辺で凝固して呼吸作用を阻害するおそれが
句る。しかしながら上記実施例では、遮蔽本体１２６の
下面から呼吸孔１３６までの距離ａが断熱ケース１２８
の周壁の鉛直方向長さの１．・′４〜１／３程度に設定
されているので、呼吸孔１３６の周辺がナトリウムの凝
固点以上となり、呼吸孔１３６周辺でのナトリウムの凝
固を防止することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、遮蔽本体の下面
側の温度上昇を遮熱構造体によって抑制し、これらの熱
変形を防止することができ、ナトリウムの侵入による断
熱性能の劣化を防止でき、しかも断熱ケースの側壁に設
けられた呼吸孔により断熱ケース内外の圧力差を防止し
て断熱・ケース自体の損傷を防止し、小形かつ軽量な高
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図および第２図は本発明の一実施例を示すもので、
第１、図は高速増殖炉分概略断面因、第２図は上部遮蔽
体の一部断面図・−３図は従来例を示す高速増殖炉の概
略断面図で□ある。１０１・・・原□子１炉容器、１０３−・・上部遮蔽体
、１１０・・・液体ナトリウム（冷□却材）、１２６・
・・遮蔽本体、１２８・・・断熱ケース、１３３・・・
遮熱構造体、１３４・・・金網、１３５・・・薄板、１
３６・・・呼吸孔、１３７・・・庇部。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第２図第３図１フ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）原子炉容器の上方開口を閉塞し原子炉容器内に収
容された冷却材にカバーガスを介して上方より対向する
遮蔽本体と、この遮蔽本体の下面に接続され各側壁部に
呼吸孔を有する複数の断熱ケースと、前記冷却材との共
存性ある金属よりなる金網および薄板を上下方向の隙間
をあけて交互に積層してなり前記断熱ケース内に収容さ
れた遮熱構造体とを具備したことを特徴とする高速増殖
炉の上部遮蔽体。
（２）前記遮熱構造体の金網および薄板を、冷却材とし
ての液体ナトリウムとの共存性あるステンレス鋼にて形
成したことを特徴とする特許請求の範囲（１）項記載の
高速増殖炉の上部遮蔽体。
（３）前記断熱ケースは各呼吸孔の上方位置に庇部を有
することを特徴とする特許請求の範囲（１）項記載の高
速増殖炉の上部遮蔽体。
（４）前記遮蔽本体の下面から呼吸孔までの距離を断熱
ケース側壁の鉛直方向長さの１／４〜１／３としたこと
を特徴とする特許請求の範囲（１）項記載の高速増殖炉
の上部遮蔽体。
（５）前記呼吸孔を水平方向に多数個設けたことを特徴
とする特許請求の範囲（１）項記載の高速増殖炉の上部
遮蔽体。