JPS62187289A - 原子炉の免震装置 - 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］ 本光明は地震の際に高速増殖炉等の原子炉に作用する上
下方向の地震動を低減する原子炉の免震ｉ置に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 原子炉、たとえばタンク形高速増殖炉は一般に第４図（
ａ）および第４図（ｂ）に示す如く構成されている。す
なわち、図中の１は主容器であって、この主容器１の上
面はルーフスラブ８によって閉塞されており、このルー
フスラブ８の縁部は原子炉建屋に形成された原子炉室７
の側壁上部に支持されている。そして、この主容器１は
このルーフスラブ８から吊下支持されている。そして、
この主容器１内にはナトリウム等の液体金属からなる冷
却材３が収容されている。そして、この主容器１内には
炉心２、炉心上部機構４、熱交換器５、循環ポンプ６等
が収容されている。

ところで、このような高速増殖炉では、運転時の冷却材
３の温度が高く、起動、停止時等に主容器１や炉内構造
物に大ぎな熱応力が発生する。このため、これら主客Ｂ
１ヤ内構造部材の肉厚を薄くして熱応力を軽減するよう
に設計しなければならない。しかし、このように肉厚を
薄くすると剛性が小さくなるので、固有振動数が小さく
なる。

また、外部から地ｍ等の振動が作用した場合、揺れやす
くなり、これらの変形Ｉが大きくなる可能性がある。ま
た、上記の主客器１や炉内機器等はすべて上記のルーフ
スラブ８に吊下げ支持されているので、これらの機器を
含むルーフスラブ系の上下方向の固有１Ｉｉ２！ｉｌｌ
数は比較的小さく、また主容器の肉厚が薄いので、この
原子炉全体として上下方向の固有振ａ数も小さくなる。

このような原子炉が設置されている原子力発電所の付近
での大ｍＭｉな地震を想定した場合には、この地震によ
る揺れは水平方向の揺れよりも上下方向の揺れが大きく
なると予想される。したがって、この地震の上下方向の
揺れの申越振動数成分が上記の原子炉の固有振動数に一
致するとルーフスラブ８の曲げ変形によってこの原子炉
全体が大きく上下に振動したり、また主容器１やその他
の構造物が大きく撮動することが予想される。また、こ
の主容器１内には太閤の冷却材３が収容されているので
、この冷却材との連成振動によって攪雑な振動が発生す
ることも予想される。このため、この原子炉の各部構造
に過大な応力が発生する可能性がある。

このような地震の発生時に予想される原子炉各部構造の
過大な応力を軽減するため、この原子炉全体をスプリン
グ等によって支持し、この原子炉に作用する地震の振動
を低減することが検討された。しかし、この原子炉の型
出はきわめて大きく、また地震の卓越搬動数成分は比較
的小さいのでこの振動を吸収するためには上記のスプリ
ングのはね定数を小さくして、原子炉全体としての固有
振動数を地震動の卓越振動数より小さくする必要がある
。よって、このスプリングはばね定数を小さく、かつ大
きな荷重を支持するように設計しなければならず、この
スプリングはきわめて長大なものにならざるを得ない。

このため、このようなスプリングによる原子炉の支持装
置はきわめて大規模でコスト高となり、実用化には困難
が伴う。

［発明の目的］ 本発明は以上の事情に基づいてなされたもので、原子炉
全体を原子炉建屋に対して上下方向に移動自在に支持し
、地震の発生時にこの原子炉に伝達される上下方向の振
動を小さくし、この原子炉の各部にＩＹ用する地震荷重
を軽減することができ、さらに構造が簡叩でコストが低
い原子炉の免霞装置を提供することにある。

［発明のＩＲ要］ 本発明は、原子炉建屋に浮体収容室を形成し、この浮体
収容室内に液体を収容し、この液体に原子炉浮体を浮遊
させ、この原子炉浮体に原子炉を支持させたものである
。そして、この原子炉浮体は案内機構によって水平方向
の移動は規制されるとともに上下方向に移動自在に案内
させ、またこの原子炉浮体の外周面と浮体収容室の内周
面との間には流動抵抗機構を設け、地震発生時にこの原
子炉浮体と浮体収容室とが相対的に上下に振動した場合
にこの外周面と内周面との間の間隙内を上下に流動する
液体に流動抵抗を与えるように構成されている。

したがって、この原子炉浮体は浮体収容室内の液体に対
して浮き沈みしてこの浮体収容室に対して上下方向に移
動することができ、しかもこの場合の浮体全体の上下方
向の固有振動数は上下地震の卓越振動数に対して十分に
小さくなり、この地震の振動数との共振が避けられ、こ
の原子炉浮体に伝達される振動を大幅に減少できる。ま
た、この原子炉浮体が上下に浮き沈みすることによって
この原子炉浮体の外周面と浮体収容室の内周面との間の
間隙内を液体が上下に流動するが、この流“動する液体
には流動抵抗機構によって流動抵抗が与えられ、この振
動を減衰させることができる。

よって、原子炉に伝わる地震の振動が大幅に低減され、
この原子炉の各部に作用する地震ｖＩ重を軽減すること
ができる。また、この免Ｒ装置は浮体収容室内の液体中
に原子炉浮体を浮遊させただけの簡単な構造であり、建
造のコストも低い。

［発明の実施例］ 以下、図を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図（ａ）および第１図（ｂ）には本発明の第１実藻
例を示す。図中の１は主容器であって、この主容器１内
には炉心２が収容され、またナトリウム等の液体金属か
らなる一次冷却材３が収容されている。そして、この主
容器１の上面開口にはルーフスラブ８が取付けられ、こ
の主容器１を閉塞している。また、この主容器１内には
炉心上部闘？Ｍ４、中間熱交換器５および循環ポンプ６
等が収容されている。また、この主容器１の外側にはこ
れを囲んで安全容器９が設けられている。

また、上記のような原子炉を収容する原子炉に１屋内に
は浮体収容室１０が形成されている。この浮体収容室１
０は円筒状をなし、その内部には水等の浮遊用の液体１
２が貯溜されている。なお、この浮体収容室１０の内面
にはライニング等が被覆され、液密構造となっている。

そして、この浮体収容室１０内には原子炉浮体１１が収
容され、この原子炉浮体１１は上記の液体１２に浮遊し
ている。この原子炉浮体１１は有底円筒状をなし、その
外面にはうイニング等が被覆され、この原子炉浮体１１
内に液体１２が進入しないような液密ｖ４造に形成され
ている。そして、この原子炉浮体１１内には上述した原
子炉が収容されている。この原子炉のルーフスラブ８の
縁部はこの原子炉浮体１１の上縁部に支持され、また上
記の安全容器９はこの原子炉浮体１１の上縁部に直接支
持されている。

そして、この原子炉浮体１１の側壁１８の外周面と上記
の浮体収容室１０の内周面との間の間隙Ａ内には案内機
構１３が設けられている。この案内機構１３は、上記の
原子炉浮体１１の外周面に突設された複数のキー１４と
、上記浮体収容室１０の内周面にこれらキー１４にそれ
ぞれ対応して突設された複数のキー受１５とから構成さ
れている。上記のキー１４は径方向外側に向けて突設さ
れ、また上記のキー受１５はこれらキー１４が連動自在
に嵌合する溝を有し、これらの溝は上下方向に沿って形
成されている。したがって、これらキー１４およびキー
受１５によって上記の原子炉浮体１１は水平方向には移
動しないように規制され、また上下方向には自由に移動
するように案内されている。また、これらキー１４の先
端とキー受１５の溝の底面との間には隙間が形成され、
上記の原子炉浮体１１が熱膨張、熱収縮してその径が変
化した場合には、これらキー１４がキー受１５の溝内を
径方向に摺動し、この原子炉浮体１１の熱変形を許容す
るように構成されている。

また、この原子炉浮体１１と浮体収容室１０との間の間
１１１＋Ａ内には流動抵抗機構が設けられている。この
流動抵抗機構は環状の抵抗体１６から構成されており、
この抵抗体１６の外周面は上記の浮体収容室１０の内周
面に取付けられ、またこの抵抗体１６の内周面と原子炉
浮体１１の外周面との間にはわずかな間隙が形成されて
いる。そして、この抵抗体１６には複数のオリフィス１
７が形成され、この間隙Ａ内を液体１２が上下に流動す
る際にこれらのオリフィス１７を通過し、所定の流動抵
抗が与えられるように構成されている。

また、上記の原子炉浮体１１の底壁２０と浮体収容室１
０の底面とには互いに対向した複数対の緩衝体１９が取
付Ｇノられている。これらの緩衝体１９はゴムブロック
、皿ばね、コイルスプリング、輪ばね等の金硯ばねその
池の弾性部材で構成され、上記の原子炉浮体１１が過度
に下降した場合にこれら緩衝体１９が互いに当接し、！
ｌ［ｉ作用をなすように構成されている。

また、この原子炉浮体１１と浮体収容室１０の上縁部間
には複数の蓋体２１が設けられ、この原子炉浮体１１と
浮体収容室１０との間の間隙Ａの上部を閉塞している。

なお、これらの蓋体２１は回動自在に設けられ、この原
子炉浮体１１の上下動を妨げないように構成されている
。

次に、この実施例の作用を説明する。上記の原子炉浮体
１１は浮体収容ｖ１０内の液体１２に浮遊しているので
、この液体１２に対して浮き沈みすることによって上下
に移動できる。そして、この原子炉浮体１１が沈むと浮
力が増し、また浮上ると浮力が減少するので、この原子
炉浮体１１が上下に移動した場合にはこの浮力の変化に
よって復元力が作用する。したがって、この原子炉浮体
１１が浮き沈みして上下に撮動した場合の固有ｌ辰動数
ωｏ１は次の式によって与えられる。

ω０１　＝　　（πｒ２　ρＱ）／ｍ ここで、ｒは上記原子炉浮体１１の外半径、ρは液体１
２の密度、ｍは原子炉浮体１１およびその上に設けられ
た原子炉全体の＠出、ｑは屯力加′ａ度、πは円周率で
ある。そして、この実施例の場合、実際の原子炉設備で
は、たとえばｍ＝１５，０ＯＯｔ／ａ、ｒ＝１５ｍ程度
になり、また上記の液体１２に水を使用すると、ρ−１
，０（ｔ／ｍ３　・Ｑ）となり、この場合の固有振ｗＪ
数ω０１は （／ＪＯ１−０，６８０ｒａ’ｄ／秒＝０．１１Ｈ２と
なる。一方、地震の際の上下撮動の主要成分の振ｌＩＪ
数は約１！」ｚより大きい。したがって、本発明のもの
は、原子炉浮体１１が上下振動する場合の振動数が地震
の上下撮動の振動１！ｌ領域から十分に離れているので
共振せず、地震の際の上下振動を吸収し、この原子炉浮
体１１に伝達される振動を大幅に低下させることができ
る。

また、第２図に示す如く、この原子炉浮体１１が下降す
ると原子炉浮体１１の底壁２０と浮体収容’１１０の底
面との間の液体１２が排除されて矢印２３で示すように
流れこの液体は原子炉浮体１１の外周面と浮体収容Ｗ　
１０の内周面との間の間隙Ａ内を上方に流動する。そし
て、この流体は上記流動抵抗機構のオリフィス１７を通
過して流動するので、所定の流動抵抗が与えられる。ま
た、この原子炉浮体１１が上昇すると液体は上記とは逆
の方向に流動し、同様に流動抵抗が与えられる。

したがって、流動抵抗による振動エネルギの吸収がおこ
なわれ、この原子炉浮体１１の上下ｉ勅がさらに低減さ
れる。

また第３図（ａ）および第３図（ｂ）には本発明の第２
実施例を示す。この第２実施例のものは、原子炉浮体１
１の底壁２０と浮体収容ｆｆ１０の底面との間にコイル
スプリング等の複数の弾性部材２２を介在させ、この原
子炉浮体１１が上下に変位した場合の復元力を調整し、
その固有振動数を調整可能にしたものである。すなわち
、この第２実施例のものは、上記の弾性部材２２全体の
ばね定数をＫとした場合、この原子炉浮体１１の上下方
向の撮動の固有振動数ωｏ２は、 ωｏ２＝　（πｒ２．ＯＱ＋Ｋ）／ｍ である。したがって、これら弾性部材２全体のばね定数
Ｋを適宜設定することによって、固有振動数を任意に設
定でき、この固有振動数を地震の上下振動の卓越振動数
成分から十分に離すことができる。この第２実施例のも
のは、他の条件を満足するように上記の原子炉浮体１１
の形状、重速を設計した場合にその固有振動数が地震の
上下振動の卓越振動数成分に近接してしまうような場合
に好適するものである。なお、この第２実施例は上記の
点以外は前記第１実施例と同様の構成で、第３図（ａ）
、第３図（１））中筒１実施例と対応する部分には同符
号を付してその説明を省略する。

また、前記の第１実施例のものにおいても、原子炉浮体
１１の寸法、原子炉浮体１１およびその上に設置される
原子炉含めた全体の重量、浮体収容ｆｆ１ｏ内に貯溜さ
れる液体１２の比重等を適宜設定することによって、こ
の固有１ｌｉ２ｉｌｌ数を任意の値に設定することがで
きる。

なお、本発明は上記の実施例には限定されない。

たとえば、上記浮体収容！内に収容される液体は水に限
定されず、その他シリコン系の流体、水銀等の液体を使
用することができる。また、上記の原子炉浮体の形状は
円筒状には限定されず、多角形面状、その他の形状でも
よく、またこの原子炉浮体の断面積を上下方向にわたっ
て変化させてもよい。

また、本発明は高速増殖炉に限らず、沸騰水形原子炉、
加圧水彩原子炉、高温ガス炉その他の原子炉の免震ｉ置
として適用できる。

［発明の効果］ 本発明は原子炉を設置した原子炉浮体を浮体収容室内の
液体に浮遊させたので、地震の振動を吸収して原子炉に
伝達される撮動を大幅に低減できる。また、このものは
構造が簡単であり、建造のコストも低い等、その効果は
大である。

【図面の簡単な説明】 第１図（ａ）ないし第２図は本発明の第１実施例を示し
、第１図（ａ）は平面図、第１図（ｂ）は縦断面図、第
２図は作動を説明する縦断面図である。また、第３図（
ａ）は本発明の第２実施］Ａの平面図、第３図（ｂ）は
同縦断面図である。また、第４図（，１１）は従来例の
平面図、第４図（ｂ）は同縦断面図である。 １・・・主容器、２・・・炉心、８・・・ルーフスラブ
、１０・・・浮体収容室、１１・・・原子炉浮体、１２
・・・流体、１３・・・案内機構、１６・・・抵抗体、
２２・・・弾性部材。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 （ｂ） 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原子炉建屋に形成され液体を収容する浮体収容室と、こ
   の浮体収容室内に収容され上記の液体に浮遊した原子炉
   浮体と、この原子炉浮体に据付けられた原子炉と、上記
   原子炉浮体の水平方向の移動を規制するとともにこの原
   子炉浮体を上下方向に移動自在に案内する案内機構と、
   上記原子炉浮体の外周面と上記浮体収容室の内周面との
   間に設けられ上記原子炉浮体が上下方向に移動しこの外
   周面と内周面との間の間隙内を上記液体が上下に流動し
   た場合にこの液体に流動抵抗を与える流動抵抗機構とを
   具備したことを特徴とする原子炉の免震装置。