JPS62277594A - 原子力発電システム - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はタンク型高速炉の原子力発電システムに係り、
とりわけ耐放射性および耐町燃性にずぐれ安全でかつ建
設コストの低下を図ることができる原子力発電システム
に関する。

（従来の技術） 従来、タンク型高速炉の原子力発電システムとして第４
図に示すものが知られている。

第４図において、タンク１の内部には核分裂性物質の核
材料からなる炉心で、−次ボンブ３および中間熱交換器
５４が設けられ、このタンク１内で金属ナトリウムの一
次冷却材が矢印Ｌ２方向へ循環している。また中間熱交
換器５４には蒸気発生器５７および二次ポンプ５６が順
次配管５５によって接続され、この内部を同じく金属ナ
トリウムの二次冷却材が循環している。炉心で温められ
た一次冷ＥＪｌ材の熱は中間熱交換器５４で二次冷ｒＪ
Ｉ材へ伝達される。

さらにまた蒸気発生器５７には、タービン９、復水器１
１および給水ポンプ１２が配管８によって順次接続され
、蒸気発生ｉ！Ｓ５７で二次冷加水の熱により発生した
水蒸気が、タービン９を回転させて発電１１０で発電す
るよう構成されている。

上記−次冷却材および二次冷却材として用いられている
金属ナトリウムは、１気圧において沸点が８２０°と高
く、このためタンク１内の圧力を低くすることができ、
従ってタンク１の肉厚を小さくすることができる。また
金属ナトリウムは一次冷却材として用いた場合、核分裂
で発生した高速の中性子を減速させる作用が小さいので
、核分裂を有効に行なわせ核燃料を経済的に燃焼させる
ことができる。また金属ナトリウムを二次冷却材として
用いた場合、金属ナトリウムは低圧で伝熱特性が良好と
なるという利点がある。

しかしながら、二次冷却水に用いられている金属ナトリ
ウムが、中間熱交換器５４を通過する間に、炉心２から
一次冷却材にもれ出てきた中性子を吸収して放射化して
しまうことがある。このように二次冷却材の金属ナトリ
ウムが放射化するとγ線を放出するようになるので、二
次冷却材の流れる配管５５の回りにはγ線を管理するた
めの遮へい設備が必要となっている。

また、金属ナトリウムは酸素と激しく反応するので、金
属ナトリウムが配管５５から漏洩して火災が発生する場
合があり、この場合を考慮して配管５５囲りの雰囲気は
窒素等の不活性雰囲気とする必要がある。

さらにまた、金属ナトリウムは水と激しく反応する。し
かるに、蒸気発生器５７において細管の薄壁を介して金
属ナトリウムと水とは隣接しているので、万一細管に穴
があいた場合、金属ナトリウムと水とが反応して発熱し
、水の水素がｉｓしてこの水素が酸素と爆発的に反応す
る危険性がある。蒸気発生器５７にはこの爆発による破
壊を防止するために破壊防止板を設けているが、この破
壊防止板はあくまでも緩衝作用のみをもつものであり、
爆発そのものを防止することはできない。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように、従来の原子力発電システムにおいては二
次冷却材として用いられている金属ナトリウムが、中性
子を吸収して放射化したり水や酸素と激しく反応する場
合を考慮して、二次冷却材の配管まわりに遮へい設備を
設けたり、火災や爆発の危険性を防止するための対策が
必要となる。

また、このような遮へい設備が、火災・爆発を防止する
対策を行なうためには、それだけ建設コストが増加する
という問題がある。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、
耐放射性および耐可燃性にすぐれ安全でかつ建設コスト
の低下を図ることができる原子力発電システムを提供す
ることを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、タンク内に設けられた中間熱交換器によって
このタンク内を流れる一次冷却材と熱交換する二次冷却
材を、前記タンク外に′Ｌｇ環させて構成したタンク型
高速炉の原子力発電システムであって、前記二次冷却材
としてヘリウムまたは四酸化二窒素のうちいずれか一方
を用いたことを特徴としている。

（作　用） 本発明によれば二次冷却材として放射性のないヘリウム
または四酸化二窒素のうちいずれか一方を用いたので、
二次冷却材が流れる配管量りに敢（ト）線遮へい設備を
設ける必要はない。また、ヘリウムや四酸化二窒素は酸
素、水、金属ナトリウム等と接触しても爆発的に反応す
ることはないので、爆発性を考慮した防爆装置を設ける
必要はない。

（実施例） 以下図面を参照して本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明による原子力発電システムの一実施例を
示す概略系統図である。

第１図において、タンク１の内部には核分裂性物質の核
燃料からなる炉心２、−次ボンブ３および中間熱交換器
４が設けられ、このタンク１内で一次冷却材としての金
属ナトリウムが−次ボンブ３によって矢印Ｌ１方向へ循
環している。また中間熱交換器４にはタンク１の外部に
蒸気発生器７および送風機６が順次配管５によって接続
され、この循環サイクルの内部を二次冷却材としてのヘ
リウムが送風機６によって循環している。炉心で温めら
れた一次冷却材の熱は中間熱交換器４で二次冷却材へ伝
達される。

さらにまた蒸気発生器７には、タービン９、復水器１１
および給水ポンプ１２が配管８によって順次接続され、
この循環サイクルの内部を水が循環している。蒸気発生
器７によって二次冷却材の熱で発生した水蒸気はタービ
ン９を回転させ、発電機１０を発電するよう構成されて
いる。

次に第２図および第３図に中間熱交換器４および蒸気発
生器７の詳細を説明する。

第２図は、中間熱交換器４の断面図である。ヘリウムは
配管５の中を通って下部ブレナム２２に入り、多数のチ
ューブ２１の中を上に流れ、上部ブレナム２３の中で合
流して配管５から出てゆく。

チューブ２１はスペーサ２４により間を保たれている。

−次冷却材の金属す１〜リウムは円筒２０の上部の穴２
０ａより入り下部の穴２０ｂから出てゆく。

この場合−次冷却材の金属ナトリウムは１０気圧となっ
ているが、二次冷却材のヘリウムは熱交換を高めるため
に一次冷却材の金属ナトリウムより高圧の１５気圧とし
チューブ２１内を通している。このチューブ２１内には
放射化しないヘリウムが流れるので、このチューブ２１
を放射線遮へい体とすることにより、従来炉心２まわり
に設けられていたｔｌｉＤＩ線遮へい体を削除または軽
減することができる。またチューブ２１の容量に対しタ
ンク１の容量は、はるかに大きいので、チューブ２１が
破れてもタンク１の破損をおこすことはない。

次に、図３には蒸気発生器７の断面を示す。ヘリウムは
配管５の中を通って蒸気発生器の中に入ってくる。一方
、下から配管８を通って入ってきた水は、下部水溜３１
に入り、下部水溜３１から出る多数のチューブ３２の中
を上に上る。水はへリウムから熱を得て蒸気になり、上
部蒸気溜３２で合流して水蒸気となって、配管８から出
てゆく。

蒸気は７０気圧以上であり、ヘリウムの１５気圧よりも
高圧なのでチューブの中を通す。即ち蒸気発生器７の外
商は低圧のヘリウムに対して耐えるようになっていれば
よいので製作費が安くなる。

以上説明したように、本実施例によれば、二次冷却材と
して用いられるヘリウムは中性子をほとんど吸収しない
ので、中性子を吸収することによる放射化の心配はない
。従って、二次冷ｒＪＩ材の流れる配管５の囲りに放射
Ｉ２遮へい設備を設ける必要はない。

また、ヘリウムは不活性気体であるので、酸素、水、金
属ナトリウムと接触しても反応せず、万一ヘリウムが配
管５の外部へ漏洩しても火災や爆発の危険性はない。従
って火災や爆発を考慮した防爆設備等を設ける必要はな
い。

なお、上記実施例では、二次冷却材としてヘリウムを用
いた例を示したが、これに限らず四酸化二窒素（Ｎ２０
４）を用いてもよい。四酸化二窒素は１７０℃以下では
液体であるが、それ以上の高温では気体となり、気化熱
は４４０ｃａｌ／ｇの熱を奪うので熱容量が大きく、ま
た熱伝達率もよい。従って四酸化二窒素を二次冷却材と
して用いた場合、中間熱交換器４および蒸気発生器７の
形状を小さくすることができ、建設コストも少なくてす
む。また、四酸化二窒素は金属ナトリウムまたは水と反
応するが、爆発的な反応ではないので安全性は確保され
る。

また、第１図に示すように二次冷却材の熱によって蒸気
発生器７で水蒸気を発生させて、この水蒸気でタービン
を回転さけた例を示したが、二次冷却材で直接ガスター
ビンを回転させて発雷してもよい。この場合の二次冷ｒ
ＪＩ材はヘリウムまたは四酸化二窒素のいずれでもよい
が、ヘリウムおよび四酸化二窒素はいずれも放射化しな
いので、ガスタービンの詰機器が放射化して脆化するこ
とはない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば二次冷却材として
放射性のないヘリウムまたは四酸化二窒素のうちいずれ
か一方を用いたので、二次冷却材が流れる配管四りに放
射線速へい設面を設ける必要はない。また、ヘリウムや
四酸化二窒素は酸素、水、金属ナトリウム等と接触して
も爆発的に反応することはないので、爆発性を考慮した
防爆装置を設ける必要はない。

従って本発明による原子力発電システムは安全なシステ
ムとなり、かつ建設コストの低下を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明による原子力発電システムの
一実施例を示す図であり、第１図はその概略系統図、第
２図は中間熱交換器を示す断面図、第３図は蒸気発生器
を示す断面図、第４図は従来の原子力発電システムを示
す概略系統図である。 １・・・タンク、２・・・炉心、３・・・−次ボンブ、
４・・・中間熱交換器、６・・・二次ポンプ、７・・・
蒸気発生器、９・・・タービン、１０・・・発電機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、タンク内に設けられた中間熱交換器によつてこのタ
   ンク内を流れる一次冷却材と熱交換する二次冷却材を、
   前記タンク外に循環させて構成したタンク型高速炉の原
   子力発電システムにおいて、前記二次冷却材としてヘリ
   ウムまたは四酸化二窒素のうちいずれか一方を用いたこ
   とを特徴とする原子力発電システム。 ２、二次冷却材を蒸気発生器に通し、この蒸気発生器に
   よつて発生させた蒸気でタービンを回転させて構成した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の原子力発
   電システム。 ３、二次冷却材によつて直接タービンを回転せて構成し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の原子力
   発電システム。