JPS62142294A - 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〕 本発明は液体金属すＩ−リウム等を冷却材として用いる
タンク型高速増殖炉に係り、特に、耐震性に優れたタン
ク型高速増殖炉に関する。

〔発明の技術向背Ｌｌとその問題点〕

この種のタンク型高速増殖炉は原子炉容器の１０部がル
ーフスラブで覆われて閉塞される一方、原子炉容器内は
水平方向の隔壁で仕切られ、Ｆ方のホラプールと下方の
コールドブールに区画される。

上記ルーフスラブには長尺円筒状のシェルアンドデユー
プ型中間熱交換器と一次主循環ボンブとが交互に複数間
隔をおいて吊設され、中間熱交換器により一次冷却材と
二次冷却材の熱交換が原子炉容器内で行なわれる。

中間熱交換器は一次冷却材を循環させる外胴と、この外
１４の軸心部に同心的に配置され二次冷却材を循環させ
る二重筒＠造の内側管および外側管とをｆｉ６えている
。中間熱交換器の下端部は原子炉容器の隔壁に形成され
た上下方向の貞通孔を員いて挿入され、外胴が隔壁のｖ
ｊ通花の周縁に設【−ｊられたスタンドバイブにシール
保持される。

イして、第３図に部分的に示したように、中間熱交換器
１はルーフスラブ２に吊設され、中間熱交換器１の外胴
３の上部には人口窓３ａが設けられ、この入口窓３ａを
介してボットブール４　ｈｌ　Ｉう一次冷却材が中間熱
交換器１内に流入するＪ（うになっている。中間熱交換
器１の外ＩＨ３の外周部には、）【１−スカー１へ５が
同心円状に配設され、フロースカー１−５はルーフスラ
ブに吊設支持される。

しかして、タンク型高速増殖炉の炉心で加熱された一次
冷ｍ材はボッ１〜ブール４からフロースカート５の下端
を軽で外１１３とフ［コースカート５のアニユラス部５
ａを通り、入口窓３ａから中間熱交換８５ｉ１内に流入
される。流入した一次冷Ｊｕｌ材は、外胴３内の一次冷
ｈ１材入口プレナム６から伝熱管７内に案内され、この
伝熱管７内を通る間に二次冷却材と熱交換される。二次
冷ｕｌ材と熱交換して低温となった冷却材は流下してコ
ールドブール（図示せず）に流出され、このコールドブ
ールから一次主循環ボンブのポンプ作用で炉心に案内さ
れる。

符号８ａは二次冷７ＪＩ　ｌ１ｆｌを下降される内側管
としての下降管であり、この下酵管８ａは外側管として
の上昇管８ｂで覆われ、二重筒構造とされる。

一次冷ｕｌ材の自由液面は符号ａで示される。

ところで、中間熱交換器１は原子炉容器内に設【ノられ
る長尺、大型の熱交換器であることから、原子炉容器の
寸法を決定する上で、−法主循環ボンブとならび大きな
影響をもつ機器である。中間熱交換器１の径は原子炉容
器の径に、艮ざはその深さに重大な影響を及ぼしている
。

桟国は地震国であり、高い耐震性がタンク型高速ｊｔ’
！殖炉のは物や原子炉容器に要求される。この場合にら
、ゑ子炉８ｈは可能な限り底を浅くして巧尺化すること
が望ましく、これに比例して中間熱交換器１も短尺であ
ることが望ましく、タンク型高速増殖炉を実用化する上
で必須の条件となる。

しかしながら、中間熱交換器の一次冷部材入口プレナム
６は、伝熱管７に流入する一次冷却材の偏流を抑える目
的で一次冷ｕｊ材入口窓３ａと伝熱管束部間隔をある程
度寸法保持する必要がある。

また、原子炉容器１内の冷却材は一度低下により体積収
縮し、液面を低下させるため、一次冷ｎ１材入口窓３ａ
から液面ａまでの間隔すかなり必殻である。今までは伝
熱管束部の軸方向寸法を短尺化することで、この要求に
対応ザるのが実情であった。

しかしながら、伝熱管束部を短尺化すると、特に管外を
流れる二次冷ＩＩＩ材に偏流が生じやすくなり、熱交換
器としての熱交換性能の低■、また−流に伴って生じる
伝熱管の相互温度差により、伝熱管の座屈等が生じる恐
れがあり、構造的な信１イ１性の低下も生じてくる。

〔発明の目的〕

本発明は上述した事情を化１！ヨしてなされたもので、
外用の上下管板間に設（）られる伝熱管の管束部の短尺
化をｊｕりとなく、中間熱交換器の）、（１尺化を図る
ことができ、ひいては、原子炉容器の浅底化を可能とし
て、コス１−の低減と耐震性の向上を図ることができる
タンク型高速増殖炉を提供づることを目的とする、。

〔発明の概要〕

本発明は原子炉容器の上端部をルーフスラブで覆設し、
このルーフスラブに一次冷／４１材と二次冷用材を熱交
換させる中間熱交換器を設け、この中間熱交換器の外用
下部を１−側のホットブールと下側のコールドブールど
に仕切る隔壁で支持したタンク型高速増殖炉に４３いて
、前記中間熱交Ｖｊ！器の外用内に上下方向に間隔をお
いて収容された上下管板に複数の伝熱管が設けられると
ともに、前記−Ｆ管板の上方に一次冷ｆ、１１材入ロ窓
を備え一次冷？Ｊｌ材で満された一次冷用材入口プレナ
ムが形成されたことを特徴とするタンク型高速増殖炉で
ある。

本発明にｊ３いては、一次冷用材入口プレナム内に一次
冷却材の自由液面を形成しないようにして、一次冷用材
入口プレナムのスペースの有効利用を図り、上記一次冷
用材入口プレナムやこれに通じる一次冷却月入口窓を上
方にシフトさせることが可能どなり、総体的に中間熱交
換器の短尺化を図り得るようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図および第２図を参照し
て説明する。

まず、タンク型高速増殖炉の全体を第１図によって説明
づる。

Ｄｉｉ子炉容器１０は安全のため内側の主容器１０ａと
ガードベラヒル１０ｂとの２重構造とされて１３つ、円
筒状のキャごティウオール１１内に吊下げ支持されてい
る。この原子炉容器１０およびキ１！ごティウオール１
１はルーフスラブ１２により閉塞されている。

そして、主音６１　Ｏａ内の下部には炉心支持体１４を
介してプレナム部１５および炉心１６が順次積層されて
いる。この炉心１６の上部にはルーフスラブ１２に炉心
上部機構１７が設けられている。また、炉心１６のちょ
うど上端部位置にＪ３いて、主音Ｚ１０ａ内を上方のホ
ットブール１８と下方のコールドブール１９とに区画す
る隔壁２０が設けられている。隔壁２０は上側隔壁２０
　ａ　４３よび下側隔壁２０ｂから構成される。

また、ルーフスラブ１２からは主容器１０ａ内の一次冷
却材２３を循環させる複数の一次主循環ポンブ２４が複
数個周方向に等間隔に吊下げられている。これらの各−
法主循環ポンブ２４の外側を包囲りるポンプスタンドパ
イプとしての薄肉円筒体２５が隔壁２０を上下に４通し
て設けられている。また、各−法主循環ボンブ２４の下
端からは炉内配管２６が導出され、その先端がプレナム
部１５に接続されている。

ざらに、ルーフスラブ１２からは一次冷却材と二次冷却
材との熱交換を行なう少数の中間熱交換器２８が周方向
に等間隔に主容器１０ａ内に吊下げられており、その下
端部は隔壁２０を貝通してコールドブール１９内に達し
ている。

中間熱交換器２８は第２図に示Ｊように、長尺な円筒状
の外胴３０を有し、外Ｉｌｌ　３０の上端部に形成した
フランジ３０ａをルーフスラブ１２に支承されて吊下げ
支持される。外１５１（の下部３０ｂは比較的径が大き
く、はぼルーフスラブ１２の領域で（よ円筒状であるが
、その下側で下方に向って細径どなるようにテーバした
小径化部分３０Ｇであり、この小（￥他部分３０Ｃでノ
ロースカー１−３１と分岐される。−に２外Ｉ６１３０
は上側隔壁２０ａおＪ：び下側隔壁２０ｂを貫通し、コ
ールドブール１９内に延び、このコールドブール１９内
に出口ノズル３０ｄをもって間口している。また外１胴
のテーバ部３０Ｃには、一次冷ｕＩ材入口窓３２が設（
プられ、この人ｌ」窓３２にホットブール１８内の一次
冷却材２３がアニユラス部３３を介して案内されるＪ：
うになっている。アニユラス部３３は中間熱交換器２８
の外１シ１とフロースカート３１との間に形成される。

また、中間熱交換器２８の外用３０内には上下方向に間
隔を４３いてＥ管板３４Ｊ３よびＦ管板３５が水平方向
に収容され、外用３０内を区画している。下管板３４の
上部は一次冷Ｍｌ材入口プレナム３３６として画成され
、この下管板３４と下管板３５との間に多数の伝熱管３
７が設（フられ、伝熱管束となっている。下管板３５の
下方は一次冷７ＪＩ月出ロプレナム３８として形成され
、この出口プレナム３８はコールドブール１９内に開口
している１゜コールドブール１９とホラ１−ブール１８
とに区画する隔壁２０の」二側隔壁２０　ａにはマノメ
ータシール４０が形成され、このマノメータシール４０
で中間熱交換器２８の下部をシールし、ホットブール１
８とコールドブール１９とを仕切っている。

一方、外１胴３０の中心部には軸線に沿って内側管とし
ての下降管４１が挿入され、この下降管４１の下側でか
つ下管板３５の上側には二次冷ＮＩ８人ロ窓４２が設け
られている。上管板の上側では、下降管４１を覆う上昇
管４３が設ＧＪられて、二手管構造に構成される。上昇
管４３は上管板３４に接続して設けられ、下降管４１と
上背管４３はルーフスラブ１２の上側において配管接続
部４４ａ。

４４ｔ）を形成している。第１図において自矢印△で示
したものは一次席部材２３の流れを、また黒矢印Ｂで示
したものは二次冷ＪＪＩ材の流れをそれぞれ示すもので
ある。また、一次席ＩＪＩ材入ｌ」プレナム３６の上端
部はドーム型プレナム壁４６にＪ：って外胴３０と上ｎ
管４３との間で密ｒｆＩされており、かつアルゴンガス
等の不活性ガスの流出入配管４７が一次席用材入口プレ
ナム３６内に延びて、ルーフスラブ１２の外部から入口
プレナム３６内にアルゴン等の不活性ガスを給Ｊ、ＩＩ
できるようになっている。

また、ルーフスラブ１２の下面と一次席ＩＪＨ１２３の
上面との空間には、不活性ガスからなるカバーガス４８
が充填されている。

次に、タンク型高速増殖炉の作用を説明する。

まず、液体す１−リウム等の液体金属からなる一次席２
４１材２３　ｉ、ｔ、炉心１６を上方に向って通過する
間に核反応による熱エネルギを受けて加熱されて高温と
なり、炉心上部機構１７の窓孔を通してボットブール１
８内へ流入する。そして、−水冷用材２３は中間熱交換
器２８へ上部から流入し、二次冷却材としての液体金属
へ熱エネルギを伝達し、自らは温度時下してコールドブ
ール１９内へ流下する。

一方、コールドブール１９内の一次席ｆＪＪ材２３は、
薄肉円筒体２５内を上野して一次主循環ボンブ２４によ
り昇圧され、炉内配管２６を通ってプレナムｆ？１５へ
戻され、続いて炉心に案内される。

その際、−水冷用材と二次冷却材とを熱交換ザる中間熱
交［２８は次のような熱交換作用を行なう。

炉心で昇温された一次冷却材２３はホットブール１Ｂか
らフロースカート３１と外１１１３０との間、つフニニ
ラ：、■Ｅ　二＝ａＩＡ−二、一次席用材人ロゴε二二
・ら−Ｘ、゛、￥＝ｊ打入ロプレナム３６へ流入する。

一次席！ＪＩＵ２３は、その後上管板３４から伝熱管３
７内へ流入し、伝熱管外を流れる二次冷却材と熱交換し
、低温となって下管板３５や一次席用材出ロプレナム３
８を杼て、コールドブール１９へ流出する。

一方、二次冷却材は配管接続部／Ｉ／１ａｈ１１う、下
降管４１、二次冷ＩＪＩ材出ロ窓４２を経て伝熱管３７
の１７ｉ１間を通る。伝熱管管束部を通る間に一次席Ｊ
ＪＩ材１５と熱交換して高温となり、上背管４３と下降
管４１との間のアニユラス部を上背し、配管接続部４４
ｂを経て、蒸気発生器（図示Ｖず）へ輸送される。

次に第１図に示す中間熱交換Ｚ２８の一次席？ＪＪ材入
口プレナム２１について従来例を示す第３図と比較して
説明する。

第３図は第１図に示された中間熱交Ｎ！器の一次席ｆＪ
Ｉ材入口プレナム３６に対応りる部分を示す部分断面図
であり、各部Ｈの名称および作用は第１図を例として上
記に示した実施例と同様である。

ここで第３図と第１図の差異は、従来の中間熱交換器１
の外ＩＨ３内部の一次席ｊＩＩ材入ロプレナム６部に一
次冷却材の自由液面ａが形成されていることである。液
面ａが形成された場合、一次席ＩＪＩ材入口窓３ａのレ
ベルは、液面ａの変動が生じてし露出しない高さとづる
必要がある。液面ａの変動が生じる要因としては、通常
運転時のホラ１ヘプール内の一次席ｌＪＩ材の流？）Ｊ
に伴う波立ら、地震時のスロッシング、起動、停止に伴
う一次席２，１１祠の温度変化による膨Ｉｌｌ；、収縮
等がある。これらにより、液面ａ　＋を約１ｍ程度変化
し、その最低液位Ｊ：すＦ側に一次冷却材２３窓３ａ、
下管板等を設けな【プればならず、２した伝熱管７に流
入する一次席７ＪＩ材の偏流を防ぐためには、−水冷Ｗ
材入口窓３ａと上管板との間隔を数１００ｍａから１１
ｒＬ程度説（プなければならず、総じて一水冷ｎ１材入
口プレナム６を大型化し、上管板のレベルをｒげる傾向
があった。

これに対して第１図に承り中間熱交換器によると、−水
冷用材入ロプレナム３６の上側はプレナム壁４６により
開基されているため、−水冷用材が液面を形成せず、液
面の変動を考慮する必要はなくなる。これに加えて、中
間熱交換器２８の外側の液面はカバーガス４８により加
圧されているため、−水冷ＬＪ材入口窓３２および上管
板３４のレベルを上げることが可能となる。

すなわち本実施例によれば、中間熱交換器２Ｂを短尺化
することが可能となる。

一方、−水冷用材入口プレナム３６を密閉構造としたこ
とにより、中間熱交換器内へ一水冷７４１材を充填する
際の一水冷用材入口プレナム３６内のガス扱きが問題と
なる。しかし、この中間熱交換器２８は一水冷却祠入口
プレナム３６の上部にアルゴンガス等の不活性ガス流出
入配管を設けることによって対処している。プなわら、
初期の一水冷Ｕｌ材充填時には、ガス流出入配管４７か
らガスを吸引することににす、−水冷用材人ロブレノム
３６からカバーガスを除去し、無液面とした後にガス流
出入配管４７をバルブ（図示せず）等にＪ、り鴻所りる
ことにする。

（発明の効宋〕 以上に述べたように本発明に係るタンク型高速増殖炉は
中間熱交換器を短尺化することができ、このため原子炉
容器の短尺化が可能となり、コスト低減および耐震性の
向上を図ることができる等の効宋がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るタンク型高速増殖炉の一実施例を
示す縦断面図、第２図は第１図の要部を示す断面図、第
３図は第２図に示した一水冷ｕ１４１人口プレナム部に
対応する部分の従来例を示ず部分断面図である。 １０・・・原子炉容器、１０ａ・・・主音ム、１０ｂ・
・・ガードベッセル、１１・・・キャビティウオール、
１２・・・ルーフスラブ、１４・・・炉心支持体、１５
・・・プレナム部、１６・・・炉心、１７・・・炉心上
部機ｔｉ４．１８・・・ホン１〜プール、１つ・・・コ
ールドブール、２０・・・隔壁、２０ａ・・・上側隔壁
、２０ｂ・・・下側隔壁、２３・・・−水冷用材、２４
・・・−法主循環ボンブ、２６・・・炉内配管、２８・
・・中間熱交換器、３０・・・外胴、３０ａ・・・フラ
ンジ、３０ｂ・・・外胴上部、３０ｃ・・・テーパ部、
３０ｄ・・・出口ノズル、３１・・・フロースカー１−
１３２・・・−欠除用材入口窓、３４・・・上管板、３
５・・・下管板、３６・・・−水冷用材人ロプレナム、
３７・・・伝熱管、２８・・・一次席７Ｊ１材出口プレ
ナム、４０・・・マノメータシール、４１・・・下降管
、４２・・・二次冷ＪＪＩ祠入ロ窓、４３・・・上界管
、４６・・・プレナム壁、４７・・・ガス流出入配管。 出願人代理人　　　波　多　野　　　欠品　ｌ　図 Ｌ　２　図 第　３　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉容器の上端部をルーフスラブで覆設し、この
   ルーフスラブに一次冷却材と二次冷却材を熱交換させる
   中間熱交換器を設け、この中間熱交換器の外胴下部を上
   側のホットプールと下側のコールドプールとに仕切る隔
   壁で支持したタンク型高速増殖炉において、前記中間熱
   交換器の外胴内に上下方向に間隔をおいて収容された上
   下管板に複数の伝熱管が設けられるとともに、前記上管
   板の上方に一次冷却材入口窓を備え一次冷却材で満され
   た一次冷却材入口プレナムが形成されたことを特徴とす
   るタンク型高速増殖炉。 ２、一次冷却材入口プレナムは、頂部がプレナム壁で仕
   切られて密閉された特許請求の範囲第１項に記載のタン
   ク型高速増殖炉。 ３、一次冷却材入口プレナムにはアルゴンガス等の不活
   性ガスの流出入配管が設けられた特許請求の範囲第１項
   に記載のタンク型高速増殖炉。 ４、流出入配管はルーフスラブの上方から中間熱交換器
   の密閉された一次冷却材入口プレナム内に入り、この入
   口プレナムの頂部付近で開口している特許請求の範囲第
   ３項に記載のタンク型高速増殖炉。 ５、一次冷却材入口プレナムに対応する外胴の外周には
   フロースカートが設けられ、上記一次冷却材入口プレナ
   ムは一次冷却材窓からフロースカートの内側に形成され
   るアニュラス部を介してホットプールに連通された特許
   請求の範囲第１項に記載のタンク型高速増殖炉。