JPS62245193A - 炉心組立体格納構成体 - 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】 本発明は、大略、原子炉からの炉心組立体の格納技術に
関するものである。更に詳細には１本発明はループ又は
プール型の液体金属冷却型原子炉からの炉心組立体の格
納技術に関するものである。

プール型原子炉においては、炉心及び例えば中間熱交換
器やポンプ等の種々の補助機器は全て液体金属冷却剤の
プール中に浸漬されており、且つ密封した容器内に収容
されている。これと対照的に、ループ型原子炉において
は、炉心のみが液体ナトリウム内に収容されており、ポ
ンプや熱交換器はナトリウムや炉心を収容する容器の外
部に位置されている。

全部ではないにしても、発電用の原子力発電装置は、使
用済みの核燃料組立体をその場所に一時的に格納する為
の構成を有している。この様な一時的な格納をする為の
理由は、使用済みの燃料組立体が永久的な廃棄場所又は
燃料再処理個所へ輸送する為に収納缶内に入れることを
可能とする温度及び放射レベルへ減衰させることを可能
とする為である。水冷却型原子炉においては、燃料組立
体は典型的に水の大型プール内に浸漬される。一般的に
、ポンプ及び熱交換器が所要に応じて水を冷却する為に
設けられている。

この様な格納システム乃至は構成体は、水冷却型原子炉
の場合には満足のいくものかもしれないが、液体金属冷
却型原子炉に使用する場合には幾つかの欠点を発生する
。明らかに、この燃料組立体はアルカリ金属残留物を持
つものであり、この様なナトリウムを含有するもの及び
ナトリウムは水に対して極めて反応性が高く、従って水
を冷却用の媒体として使用することは不可能である。更
に、格納プール内の冷却剤としてナトリウムを使用する
場合には、温度制御の問題は実質的に複雑化される。特
に、内部に熱発生する炉心組立体が存在しないか又は数
個しか存在しない場合には。

ナトリウム又は液体金属の温度をその溶融点以上に維持
する手段をも設けねばならない、逆に、液体金属のプー
ルが１例えば、使用済み燃料要素で容量一杯に充填され
ると、それらが発生する熱を散逸させる為の何等かの手
段を設けることが必要となることがある。更に、多くの
場合に、内部に収容される炉心組立体の数が変化するこ
とから発生する格納容器における体積の差を補償する為
にサージタンクを設けることが必要となる場合もある。

更に、高度に反応性のある高温液体金属は、例えば、水
よりも閉じ込め及び循環が一層困難である。炉心組立体
の格納用の液体金属のプールを使用する別の欠点は、必
要とされるナトリウムの在庫が大きいということである
。更に別の欠点としては、一般的な停電の場合に格納シ
ステムの安全な動作を維持する為に補助的な電源を必要
とすることである。

本発明は１以上の点に鑑みなされたものであって、上述
した如き従来技術の欠点を解消し、液体金属の大型プー
ルを必要とすることのない炉心組立体格納構成体を提供
することである。本発明の別の目的とするところは、炉
心組立体を安全な温度に維持する為の補助機器の必要性
を最小とした炉心組立体格納構成体を提供することであ
る。本発明の更に別の目的とするところは、炉心組立体
を安全な温度に維持する為に自然対流の流れを利用する
炉心組立体格納構成体を提供することである。本発明の
更に別の目的とするところは、外部電力源の必要性無し
に炉心組立体を安全に格納することの可能な炉心組立体
格納構成体を提供することである。

本発明は、液体金属冷却型原子炉からの炉心組立体用の
格納構成体における改良を提供している。

本発明は、特に、プール型の原子炉に適用可能なもので
あって、その場合炉心組立体を収容する炉心筒のみなら
ず、例えば熱交換器及びポンプを包含する補助機器の幾
つかをも全て閉じ込め容器内に収納した液体金属のプー
ル内に浸漬させている。

典型的に、液体金属はナトリウム、ポタシウム。

又はその共晶混合物である。一般的に、炉心組立体格納
構成体は閉じ込め容器に隣接して位置される。

本発明の格納構成体は、実質的に平担な水平な頂部及び
底部プレーブ部材とそれらの間に延在する実質的に垂直
な下部部材とを持った包囲されたハウジングを有してい
る。ハウジング内に位置されて１通常、頂部及び底部プ
レート部材を相互接続する実質的に垂直な複数個の支持
部材が設けられている。本発明の重要な点は、前記頂部
プレートから下方向へ延在する複数個のシンブル部材を
設けた点である。各々のシンブル部材は下端部を閉塞し
ており且つ上端部を開放としている。シンブル部材は、
その中に格納される炉心組立体の長さ及び直径よりも大
きな長さ及び直径を持っている。

インレットダクト及び排気ダクトがハウジングを介して
空気を通過させる為に設けられている。

本発明の独特の利点は、シンブル内の炉心組立体によっ
て発生される熱が対流によって本構成体を介して及び排
気スタックを上方向へと流れる空気の流れを、ファン、
ポンプ、熱交換器等の補助的な駆動装置を設けることの
必要性無しに、維持することが可能であるということで
ある。燃料移送セル及び燃料処理用セルは、原子炉及び
炉心部品ポット内の液体金属を保護する為の不活性環境
を与えている。燃料移送セルの底部におけるシンブルは
、シンブル外側の冷却用空気からセル不活性ガスを離隔
させている。

以下、添付の図面を参考に、本発明の具体的実施の態様
に付いて詳細に説明する。

第１図を参照すると、液体金属冷却型原子炉袋ｆ！！１
０の一部が示されており、それは本発明の炉心組立体格
納構成体１２、燃料移送セル１４．原子炉組立体１６を
有している。原子炉組立体は、とりわけ、閉じ込め容器
１８を有しており、その中には、炉心筒２０が位置され
ている。炉心筒２０内には複数個の炉心組立体が位置さ
れており。

それらは燃料組立体、ブランケット組立体、及び周期的
に取りだすことが要求される制御棒を有している。閉じ
込め容器１８には、更に、大容量乃至はプールの形態の
アルカリ金属冷却剤２２が収納されている。典型的に、
アルカリ金属冷却剤は、ナトリウム、ポタシウム、又は
その混合物を含有している。安全性の為に、原子炉組立
体１６は。

典型的に、閉じ込め容器１８を取り囲む保護容器２４を
有している。

炉心組立体（及び、後に詳述する炉心部品ポット）が軌
道上に乗ったバケツ及び燃料移送セル１４へ上方向へ延
在する移送ダクト２８を介して、原子炉組立体１６へ導
入され且つそこから取りだされる。

燃料移送セル１４は、延長可能な揺動アーム３０を有し
ており、該アーム３０には駆動手段３２が設けられてい
る。揺動アーム３０はその上端部が回動自在に装着され
ており、且つその角度運動はリニアアクチュエータ３４
と案内軌道３６によって与えられる。燃料移送セル１４
から下方向へ延在して第２軌道及び移送ダクト３８が設
けられており、それは炉心組立体格納構成体１２内へ延
在している。

軌道及び移送ダクト３８の低端部の直下に位置されて、
移動バケツ用燃料位置決め用セル４０が設けられている
。炉心組立体格納構成体１２には。

燃料位置決め用セル４０と炉心組立体格納構成体４６と
の間を炉心組立体を移送する為に５矢印４４で示した如
く両方に水平方向軸において移動可能なオーバーヘッド
燃料取扱装置４２が具備されている。格納構成体４６は
、夫々、頂部及び底部プレート部材４８及び５０を有し
ている。頂部及び底部プレート部材４８及び５０の間の
空間は、構成体４６の周囲の周りに延在する垂直壁部材
５２によって取り囲まれている。通常、頂部及び底部プ
レート部材４８及び５０の中間に、複数個の垂直に延在
する支持部材５３が設けられる。格納構成体４６には又
炉心組立体を受は取り且つ格納する為に複数個のシンブ
ル（はめ輸又は継ぎ輪）５４が設けられている。

第１図及び第２図を参照すると、格納構成体を介して且
つ排気スタックを上方向へ冷却用空気を通流させる為に
、格納構成体４６はそのｌ側部にインレットダクト５６
が設けられており且つ反対側部には排気ダクト５８が設
けられている。典型的に、構成体４６は更に、廃棄又は
再処理個所へ輸送される為に待機する缶にいれられた炉
心組立体用の一連の格納位置６０が設けられている。

第３図及び第４図を参照すると、シンブル組立体５４の
詳細を示しである。特に、シンブル組立体５４はその下
端部を閉塞しその上端部をプレート部材４８に隣接させ
た実質的に円筒状の中空物体を有している。第３図に示
した好適実施例に従い、シンブル５４は炉心部品ポット
６２を自由に受納するのに十分な直径を持っている。典
型的に、シンブル５４の内径は、炉心部品ポット６２の
外径よりも約０．５インチ（１，２７ｃｍ）の程度大き
い。シンブル５４の長さ乃至は深さは、その中に炉心部
品ポットの全てを実質的に収納するのに十分であれば、
臨界的なものではない。炉心部品ポット６２の閉じ込め
空間内に位置されて、炉心組立体６４が示されており、
それは燃料組立体、ブランケット組立体、又は制御棒で
ある。炉心組立体６４はアルカリ金属６６内に完全に浸
漬されている。典型的に、アルカリ金属は、ナトリウム
、ボタシウム、又はその混合物である。格納の間。

存在する炉心組立体の数及び発生される熱の量に依存し
て、アルカリ金属は液体か又は固体である。

本発明の特に利点としては、アルカリ金属が固化する温
度であると、炉心組立体を取り除くか又は不活性とさせ
る為に加熱用の炉心部品ポットを取り出すことが必要で
あるに過ぎない。

特に好適な実施例に従って、上部プレート部材４８の底
部表面下側に絶縁性物質層６８を設ける。

更に、シンブル５４の底部に隣接して且つ底部プレート
５０の上表面に取付けて、地震等の場合の横方向の支持
を与え且つシンブル部材５４の位置及び配向を容易とす
る為にフランジ部材７０等の支持手段が設けられる。更
に、別の好適な実施例においては、シンブル５４の内部
の底部には、炉心部品ポット６２をシンブル内に位置さ
せる場合に、衝撃を吸収する為に弾力性のあるクッショ
ン手段７２が設けられる。典型的に、クッション手段７
２は、約１１インチの高さで、変形可能なハネカム構造
の衝撃吸収性物質を有しており、それはシンブル内にお
いて着脱自在であり交換可能である。

炉心部品ポットから漏れるナトリウム蒸気が格納構成体
１２の内部又はシンブル部材５４の内部へ侵入すること
を防止することが望ましい、従って、通常、ナトリウム
蒸気の外部への漏れを防止する為にプラグ又はキャップ
７４及び７６が設けられる。明らかに、キャップ７６の
みを使用することも可能であり、又その両方７４及び７
６を一体的なユニットとして結合することも可能である
。

格納構成体４６を使用する場合、最も高温の炉心組立体
及び炉心部品ポットをインレットダクトに隣接して位置
させることが望ましい、冷却組立体が排気ダクトに隣接
して位置されているので。

空気はインレットダクトの個所が最も冷たいからである
。従って、実際上、使用済みの燃料組立体はインレット
ダクトに隣接させて位置させ、制御棒を排気ダクトに隣
接して位置させ、且つブランケット組立体はその間に位
置させる。更に、インレットから排気へのシンブルの隣
接する列は好適には互い違いとさせ、第４図に示した如
く、構成体４６を介して通過する空気は、シンブルの周
りの蛇行経路に従って流れねばならず、その場合には、
シンブルのより大きな表面が冷却効果に露呈されること
となる。更に、成る場合には、炉心部品ポット６２の外
部表面及びシンブル５４の内部表面に、ポットからシン
ブルへ熱エネルギの伝達を向上させるコーディングを設
けることが望ましい場合がある。この様なコーティング
の典型例は。

ブラッククロム鍍金である。一方、表面をわざと粗くし
て熱エネルギの伝達を向上させることも可能である。

シンブル５４の周りの冷却用空気の流れを維持する為に
何等補助的な駆動源を必要とすることがないことは本発
明の特に有利な点であるが、空気の流れを誘起させる何
等かの手段を設けることが有利な場合もある。例えば、
格納構成体４６に最初に炉心組立体がロードされる場合
、所望の空気の流れを発生させる為の十分な熱が発生さ
れない場合が成る。従って、後に対流によって維持され
ることとなる空気の流れを開始させる為の何等かの手段
を持っていることが有利な場合もある。この様な手段の
典型例は、排気ダクト内にバーナーを設けることか、又
はファンをインレット又は排気ダクトのいずれかに使用
することも可能である。

以上１本発明の具体的実施の態様に付いて詳細に説明し
たが、本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきもの
では無く、本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに種
々の変形が可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づいて構成された炉心組立体の格納
用の構成体を示したプール型の液体金属冷却型原子炉の
一部破断概略斜視図、第２図は本発明の燃料格納構成体
の概略部分平面図、第３図は本発明の炉心組立体格納シ
ンブルの概略図、第４図はシンブル間の空気の流れを示
した格納用シンブルの部分的なアレイの概略斜視図、で
ある。 （符号の説明） １０：液体金属冷却型原子炉 １２：炉心組立体格納構成体 １４：燃料移送セル １６：原子炉組立体 １８：閉じ込め容器 ２０；炉心筒 ２２：アルカリ金属冷却剤 ４６：格納構成体 ４８．５０：頂部及び底部プレート部材５３：支持部材 ５４ニシンブル 特許出願人　　　　ロックウェル　インターナショナル
　コーポレーショ ン ；髪

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液体金属冷却型原子炉において、炉心筒及び炉心組
   立体移送装置を具有する何等かの補助機器が閉じ込め容
   器内の液体金属内のプール内に全て浸漬されており、前
   記原子炉は前記炉心筒からの炉心組立体を格納する為の
   隣接する構成体を有しており、該炉心組立体格納構成体
   が、取り囲まれたハウジングであって実質的に平担な水
   平の頂部プレートと底部プレートとそれらの間に延在す
   る実質的な垂直な壁部材とを有するハウジング、前記頂
   部プレートと底部プレートとの相互接続する実質的に垂
   直な複数個の支持部材、前記頂部プレートを貫通して延
   在しており前記炉心組立体のものよりも大きな内部長さ
   及び直径を持った複数個のシンブル部材、一端部で前記
   ハウジングの内部と流体連結しており且つ他端部で大気
   源と流体連結しているインレットダクト、前記ハウジン
   グの対向する壁と流体連結しており且つ他端部が大気と
   流体連結している排気ダクト、を有しており、高温の炉
   心組立体が前記シンブル内に位置されると、発生される
   熱が対流によって空気を前記インレットダクトを介して
   前記シンブルの周りを且つ前記排気ダクトを通って流動
   させて前記シンブル内に収納されている前記炉心組立体
   を補助的に駆動させる冷却装置の必要性無しに安全な温
   度に維持することを特徴とする構成体。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記シンブルの各
   々の下端部は前記底部プレートへ接続されていることを
   特徴とする構成体。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記頂部プレート
   の底部表面に隣接する絶縁層を有することを特徴とする
   構成体。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記ハウジングを
   介して空気の流れを開始させる手段を有することを特徴
   とする構成体。 ５、特許請求の範囲第１項において、前記排気ダクトは
   、実質的に垂直上方向に延在する部分で終端することを
   特徴とする構成体。 ６、特許請求の範囲第１項において、前記複数個のシン
   ブル部材の各々は炉心部品のポット部材を収容するのに
   十分な直径及び長さを持っており、前記ポット部材は液
   体金属内に浸漬された炉心組立体を収容するのに十分な
   長さ及び直径を持っていることを特徴とする構成体。 ７、特許請求の範囲第１項において、前記シンブル部材
   は隣接した列に配設してあり、前記列の各々は互いにオ
   フセットされておりその間に空気の蛇行流れを容易に発
   生させることを特徴とする構成体。 ８、特許請求の範囲第１項において、前記炉心組立体は
   燃料組立体、ブランケット組立体、及び制御棒から構成
   されるグループから選択されるものであることを特徴と
   する構成体。 ９、特許請求の範囲第８項において、前記燃料組立体は
   前記インレットダクトに隣接して位置させており、前記
   制御棒は前記排気ダクトに隣接して位置させており、前
   記ブランケット組立体は前記燃料組立体と制御棒との間
   に位置させてあることを特徴とする構成体。