JPS62163994A - 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］ 本発明は構成の簡略化および物量の低減を図らんとする
高速増殖炉（以下ＦＢＲという）に関する。

［発明の技術的背景とその問題点１ 一般にＦＢＲにおいて構成の簡略化および物量の低減を
図らんとする場合には、一次冷却系（通常液体金属ナト
リウム）と蒸気発生器（以下Ｓ・Ｇという）との間に介
在する二次冷却系（これも通常は液体金属ナトリウム）
を削除することが必要になる。例えば大型ＦＢＲとして
実現されている仏画のスーパーフェニックス炉の場合に
は、核分裂生成物により汚染されることが懸念される一
次冷却系の液体金属ナトリウムは、ノズルのないタンク
内に収容されており、その安全性の向上が図られている
が、一次冷却系にて発生した熱は二次冷却系を介してＳ
−Ｇに伝達されているのが実状である。したがってプラ
ント建設費をとつみても例えば軽水炉に比べると、略２
倍程度のものを必要としている。

したがってプラント建設費を低減させ構成の簡略化およ
び物量の低減を図るためには、上記二次冷却系の削除、
例えば二次冷却系およびＳ−Ｇを全てタンク内に収容す
るといったことが必要となり、その実現が要求されてい
た。

［発明の目的］ 本発明は以上の点に基づいてなされたものでその目的と
するどろは、二次冷却系および蒸気発生器をタンク内に
収容した構成の実現を可能とし、それによって構成の簡
略化および物量の低減を図り得る高速増殖炉を提供する
ことにある。

［発明の概要］ すなわち本発明による高速増殖炉は、冷却材および炉心
を収容する一次タンクと、この一次タンクを収容する二
次タンクと、上記一次タンクおよび二次タンクの上部開
口を閉塞するルーフスラブと、上記一次タンクおよび二
次タンクとの間のアニユラス空間内に配置され一次タン
クに形成されたフローホールを介して二次タンク内に流
入する昇温した冷却材を導入して給水系と熱交換させて
蒸気を発生させる蒸気発生器と、上記一次タンク内であ
って炉心の外周位置に配置され上記蒸気発生器にて冷却
された冷却材を吸引・加圧して炉心の下方に供給する循
環ポンプと、上記炉心の上方であって一次タンクの内周
側に配置された直接炉心冷却用熱交換器とを具備したこ
とを特徴とするものである。

つまり従来の原子炉容器に該当する一次タンクの外周に
二次タンクを設置し、両タンクの間に蒸気発生器を設置
し、一次タンクに形成されたフローホールを介して一次
タンク側から二次タンク側の蒸気発生器への冷却材の流
動を可能とする構成であり、それによって従来の二次冷
却系を削除するものである。

［発明の実施例］ 以下第１図乃至第４図を参照して本発明の一実施例を説
明する。第１図は本発明を適用したタンク型高速増殖炉
の構成を示す断面図であり、図中符号１は一次タンクを
示すとともに、符号２は二次タンクを示す。上記一次タ
ンク１は二次タンク２内に収容されており、また両タン
ク１および２は共にルーフスラブ３に支持されている。

上記一次タンク１内には冷却材（液体金属ナトリウム）
４および炉心５が収容されている。上記炉心５は炉心支
持構造物６を介して一次タンク１の底部に支持されてい
る。また炉心５は複数の燃料集合体６および図示しない
制御棒等から構成されている。

炉心５の上方には炉心上部構造７が前記ルーフスラブ３
を貫通して設置されている。この炉心上部構造７には例
えば上記制御棒を制御する制御棒駆動ｇ１構等が設置さ
れている。上記炉心５の外周位置であって一次タンク１
内には複数本（本実施例では４本）のポンプスタンドバ
イブ８が一次タンク１の底部より立設されている。そし
てこのポンプスタンドパイプ８内には循環ポンプ（本実
施例では電磁ポンプを採用している）９が設置されてい
る。この循環ポンプ９には吸込口１０が形成されており
、また下端には吐出管１１が接続されている。この吐出
管１１は前記炉心５の下方に形成された高圧ブレナム１
２内に連通している。尚高圧ブレナム１２の下方には低
圧ブレナム１３が形成されている。

一方前記一次タンク１と二次タンク２との間にはアニユ
ラス空間１４が形成されており、このアニユラス空間１
４は隔壁１５により上下に分割されている。このアニユ
ラス空間１４内にはＳ−０１６が上記隔壁１５を貫通し
、かつ前記ルーフスラブ３に支持されて設置されている
。すなわち冷却材４は一次タンク１内にて炉心５を上方
に向って流通しその際炉心５の核反応熱により昇温する
。

昇温した冷却材４は一次タンク１に形成されたフローホ
ール１７を介してアニユラス空間１４内に流入し、流入
孔１８を介してＳ−０１６内に流入する。流入した冷却
材４はＳ−０１６内を流下する際上昇してくる給水と熱
交換して冷却される。

一方給水は加熱されて蒸気となり、（図示しない）ター
ビン系に移送される。そして冷却された冷却材２は流出
孔２０を介して５−Ｇｌ６からアニュラス空間１４内に
流出し、一次タンク１に形成された開口２１を介して一
次タンク１内に流入するそして吸込ホール１０を介して
循環ポンプ９に吸引・加圧されて吐出管１１を介して高
圧ブレナム１２内に吐出される。以下このサイクルをく
りかえす。

次に５−Ｇｌ６の構成をさらに詳細に説明する５−Ｇｌ
６は第２図にも示すように８台設置されており、夫々２
台ずつが水蒸気管２４を介して連通している。そして上
記２台の内一方の　Ｓ−０１６には給水管２５が接続さ
れており、他方のＳ・Ｇ１６には過熱蒸気吐出管２６が
接続されている。そしてこの場合には一方の５−Ｇｌ６
が蒸気発生用であり、他方の５−Ｇｌ６が加熱用である
。

つまり給水管２５を介して一方の５−Ｇｌ６に供給され
た給水は、そこで加熱されて水蒸気となり、水蒸気管２
４を介して他方の５−Ｇｌ６に移送される。そこでさら
に加熱されて過熱蒸気となり、過熱蒸気吐出管２６を介
して図示しないタービン系に移送されることになる。ま
た５−Ｇｌ６、例えば一方のＳ−０１６の内部は第３図
および第４゜　図に示すような構成となっている。まず
前記給水管２５を介して供給された給水は中央下降管２
７を介して下部ヘッダ２８内に流入しそこで反転して二
重壁伝熱管２９内を上昇し、そこで加熱されて水蒸気と
なり、上部ヘッダ３ｏ内に流入する。

、　そして前記水蒸気管２４内に流入して他方のＳ・Ｇ
１６に移送される。また５−Ｇｌ６の冷却材２との接触
部は図にも示すように二重壁構造となっている。そして
この二重壁間には流体（例えばガス、ナトリウムあるい
はＮａＫ）３２が封入されている。図中符号３３および
３４は流体３２を封入する為の流入ノズルであり、また
流出ノズルである。尚前記二重壁伝熱管２９の二重壁間
にも同様に流体３２が封入されている。

ざらに前記一次タンク１の内周側であって炉心５の上方
位置には、直接炉心冷却用熱交換器４１がルーフスラブ
３に支持されて周方向等間隔に複数台設置されている。

この熱交換器４１は主に原子炉停止時の崩壊熱除去を目
的として設置されたもので、少なくとも一台の熱交換器
の流入孔４１ａは前記フローホール１７の下端より下に
位置している。すなわち原子炉停止時炉心５で昇温した
冷却材４はフローホール１７を介して流出する前に上記
流入孔４１ａを介して熱交換器４１内に流入し、そこで
冷却される。冷却された冷却材４は流出孔４１ｂを介し
て炉心５の外周位置の遮蔽体部４２内に流出し、そこを
逆流して高圧ブレナム１２内に流入する。このサイクル
で崩壊熱を除去するものである。

以上の構成を基にその作用を説明する。まず冷却材４は
炉心５を上方に向って流通し、その際炉心５の核反応熱
により昇温する。昇温した冷却材４は炉心５の上方に流
出し、一次タンク１に形成されたフローホール１７を介
してアニユラス空間１４内に流入し、ざらに流入孔１８
を介してＳ・Ｇ１６内に流入する。５−Ｇｌ６内に流入
した冷却材４は５−Ｇｌ６内を上昇する給水と熱交換し
て冷却され流出孔２０を介してアニユラス空間１４内に
流出する。ざらに開口２１を介して一次タンク１内に流
入し、さらに吸込ホール１０を介してポンプ９に吸引さ
れる。そこで加圧されて吐出管１１を介して高圧ブレナ
ム１２内に吐出される。冷却材４はこのサイクルで循環
する。一方加熱された給水は水蒸気となり、水蒸気管２
４を介して他方のＳ−０１６内に移送され、そこで循環
する冷却材４と再度熱交換して過熱蒸気となる。

この過熱蒸気は過熱蒸気吐出管２６を介してタービン系
に移送される。

次に原子炉が停止してポンプ９が停止した状態での崩壊
熱除去作用について説明する。かかる崩壊熱除去は直接
炉心冷却系熱交換器４１により行なわれる。すなわち炉
心５の崩壊熱により加熱された冷却材４はその自然循環
力により流入口４１ａを介して熱交換器４１内に流入し
、冷却された後流出口４１ｂを介して炉心５の外周位置
の遮蔽体部４２を逆流して高圧ブレナム１２内に流入す
る。以下のこのサイクルで崩壊熱の除去がなされる。そ
の際前ｊホしたように少なくとも１台の熱交換器の流入
孔４１ａはフローホール１７の下端より下に位置してお
り、液面はフローホール１７の下端より下がることはな
いので、冷却材４は熱交換器４１内に確実に流入し効果
的に崩壊熱除去がなされる。

以上本実施例によると以下のような効果を奏することが
できる。

（１）まず従来の原子炉容器に相当する一次タンク１を
二次タンク２内に収容し、かつ両タンク１および２との
間に５−Ｇｌ６を設置し、フローホール１７を介して冷
却材４の流動を可能とし、二次冷却系を削除した構成と
しているので、構成が大幅に簡略化されるとともに物量
が大幅に低減され、コストの低減を図る上で極めて効果
的である。

例えば１００万Ｋｗ級の原子炉を実現すると、直径約１
６ｍの範囲からの蒸気発生が可能となる。

（２）Ｓ−Ｇ１６において、伝熱管２９はもとより冷却
材４との接触部は二重壁構造となっているので、水ある
いは蒸気と冷却材４との反応、それによる二次災害を確
実に防止することができ、安全性の向上を図ることがで
きる。

〈３）また一次タンク１に形成されたフローホール１７
を介して冷却材４が流動することにより一次タンク１お
よび二次タンク２とが連絡する構成であるので、万一冷
却材４のリークが発生しても上記フローホール１７の下
端より下に液面が下がることはなく、よって炉心５が露
出するようなこともない。そして熱交換器４１により崩
壊熱の除去ができるので、安全性の高い高速増殖炉を提
供することができる。

尚本発明は前記一実施例に限定されるものではなく、例
えばＳ−Ｇは夫々一台で過熱蒸気を発生し得るものでも
よく、又循環ポンプについても電磁ポンプに限定される
ものではない等種々の変形例が考えられる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明による高速増殖炉によると、
所望の機能を維持した状態で二次冷却系を削除すること
ができ、構成の簡略化を図ることができるとともに、物
量の低減を図ることができ、コストの低減を図る上で極
めて効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実施例を示す図で、第１
図はタンク型高速増殖炉の縦断面図、第２図はタンク型
高速増殖炉の平面図、第３図は蒸−気発生器の内部構造
を示す断面図、第４図は第３図のｒＶ−ＩＶ断面図であ
る。 １・・・一次タンク、２・・・二次タンク、３・・・ル
ーフスラブ、４・・・冷却材、５・・・炉心、９・・・
循環ポンプ、１４・・・アニユラス空間、１６・・・蒸
気発生器、１７・・・フローホール、４１・・・直接炉
心冷部用熱交換器。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 醜１　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷却材および炉心を収容する一次タンクと、この
   一次タンクを収容する二次タンクと、上記一次タンクお
   よび二次タンクの上部開口を閉塞するルーフスラブと、
   上記一次タンクおよび二次タンクとの間のアニュラス空
   間内に配置され一次タンクに形成されたフローホールを
   介して二次タンク内に流入する昇温した冷却材を導入し
   て給水系と熱交換させて蒸気を発生させる蒸気発生器と
   、上記一次タンク内であって炉心の外周位置に配置され
   上記蒸気発生器にて冷却された冷却材を吸引・加圧して
   炉心の下方に供給する循環ポンプと、上記炉心の上方で
   あって一次タンクの内周側に配置された直接炉心冷却用
   熱交換器とを具備したことを特徴とする高速増殖炉。
2. （２）上記蒸気発生器の伝熱管および他の冷却材接触部
   は二重壁構造となっ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。