JPS62293193A - 高速増殖炉の冷却材貯蔵容器 - 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 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高速増殖炉の冷却材貯蔵容器に係り、特に、
耐展性に優れ、冷却材中の泡を分離するのに好適であり
、かつ、温度成層化現象を防止するのに好適な高速増殖
炉の冷却材貯蔵容器に関する。

〔従来の技術〕

従来の高速増殖炉の冷却材貯蔵容器を第２図に示す。

従来の装置は第２図に記載のように、容器１内に入口側
配管２を通じて冷却材５が流入し、必要に応じて出口側
配管３を通じて冷却材５を汲み上げる冷却材貯蔵容器で
あり、地震時に内部配管の振動を抑制するために下部サ
ポート７を設ける。

しかし、入力する冷却材５に含まれる気泡の影響につい
ては考慮されていなかった。

さらに、原子炉トリップ時等に流入する冷却材温度が急
激に下がった場合、低温の冷却材は容器１内の下層部に
溜まり、上層部に高温の冷却材が残るという温度成層化
現象が生じるが、この点については考慮されていなかっ
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、冷却材貯蔵容器内に入口側配管２を通
って流入する冷却材中に含まれている気泡の影響につい
て考慮されておらず、出口側配管３により冷却材５を汲
み上げる際に、これらの気泡を多量に巻き込むと、冷却
材の輸送性能は著しく低下するという問題があった。

特に、液体金属を冷却材とする高速増殖炉では小口径配
管に対して電磁ポンプを採用する場合があり、電磁ポン
プ内がガスで満たされた場合には液体金属を押す力が消
失するため、流れが中断してしまうという問題があった
。

また、上記従来技術は、冷却材貯蔵容器内に入口側配管
２を通って流入する冷却材温度が急激に下がった場合、
温度成層化現象が生じる点について考慮されておらず、
容器１の接液部に大きな熱応力を発生するという問題が
あった。

特に、高速増殖炉における高温の冷却材貯蔵容器では、
原子炉トリップ等の熱過度時には容器１の胴と支持構造
物４の接合部のような構造不連続部では、かなり大きな
熱応力が発生しているため、温度成層化現象が生じるこ
とによって発生する熱応力がそれに加算されると冷却材
貯蔵容器の健全な設計が困難になる。

本発明の第一の目的は、入口側配管の端部周辺に流路構
成板６を設置することにより、流入する冷却材に含まれ
る気泡が、出口側配管３の開口部から、配管内に混入す
ることを阻止し配管内の冷却材の流れを良好にすること
にある。

本発明の第二の目的は、流路構成板６の効果により、低
温の冷却材が流入した場合に起こり易い温度成層化現象
を防止し、容器１の接液部に発生する熱応力を低減すこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、高速増殖炉等の冷却材貯蔵容器内の入口側
配管２の端部の周囲に流路構成板６を設置することによ
り達成される。

〔作用〕

高速増殖炉等の冷却材貯蔵容器内の入口側配管２の周囲
に設置した流路構成板６は、容器１内に流入する冷却材
の流れを上昇流とするように動作する。それによって、
冷却材が容器１内を上昇、または、下降する過程で気泡
は十分に分離されるようになるので、従来例のように出
口側配管３の開口部周辺に多量の気泡が流れ込んで汲み
上げ時に気泡を巻き込むことがない。

また、同時に、冷却材が容器１内を上昇するので、低温
の冷却材が流入した場合でも温度成層化現象が発生する
ことはなく、容器１の接液部に発生する応力を低減する
。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

高速増殖炉等の冷却材貯蔵容器は、支持構造物４により
支持される容器１であり、入口側配管２及び出口側配管
３が設けられている。入口側の内部配管の端部の周囲に
は流路構成板６を設置した。

入口側配管２より容器１内に冷却材５が流入し、必要に
応じて、出口側配管３から冷却材５を汲み上げる。従来
例と同様に容器１の内部配管は下部サポート７により支
持されており、地震時の振動は抑制される。

本実施例によれば、冷却材貯蔵容器内の入口側配管２の
周囲設置した流路構成板６により、容器１内に流入する
冷却材５の流れを上昇流とするので、容器１内を冷却材
５が上昇、または、下降する過程で冷却材Ｓ中の気泡は
十分に分離され、出口側配管３から汲み上げ時に気泡を
巻き込むことを防止する効果がある。

ここで、気泡の分離機構について簡単に説明する。

冷却材貯蔵容器内に流入する冷却材に含まわる気泡は、
流路構成板６の効果によって液相とともに上昇する。そ
の際、気泡の多くは液面まで達して気液分離される。液
相は、その後、反転して下降流となるが、この時、分離
されなかった気泡は液相とともに下降する。この下降の
過程で、それまでに分離されなかった気泡は、浮力によ
り再厚上するので、さらに気液分離が進む。

液相中を気泡が上昇する際、気泡形状を球形と考えると
、静水中の終端浮上速度は流体の粘性を無視すると、以
下のように示される。

ここで ｖＴ：終端浮上速度 ｄ８：気泡直径 ｇ　：重力加速度 Ｒｅ：レイノルズ数 従って、液相の平均下降流速ＷＱよりも気泡の終端浮上
速度Ｖｔが大きい場合、気泡は上昇し、液面まで到達し
気液分離される。

液相の平均下降流速ｗｎが、流路構成板６の上端からの
噴出流の初速度Ｖｏを超えないとすると、冷却材貯蔵容
器内に流入する冷却材流量が一定の場合には、内部配管
と流路構成板６で形成する流路断面積の最小値Ｓ＋ａｉ
ｎを以下のように定めることができる。

Ｓ＋ｍ１ｎ＝Ｑ／Ｖｔ ここで Ｓ＋＋＋ｉｎ：流路断面積の最小値 Ｑ　　：流量 なお、気泡巻き込み防止と温度成層化現象防止の効果を
同時に満足できない場合には、設計上、優先度の高い効
果の方を優先する。

また、本実施例によれば、冷却材貯蔵容器内の入口側配
管２の周囲に設置した流路構成板６により、容器１内の
冷却材５の流れを上昇流とするので、流入する冷却材温
度が急激に低下した場合でも、容器１内の冷却材５を強
制的に流動させて、温度成層化現象が生じることを防止
する効果がある。　これにより、容器１の接液部で発生
する熱応力が低減される。

ここで、流路構成板６の効果により上昇する冷却材５は
低温であるため、容器１内に貯蔵されていた冷却材より
も比重量が大きい、従って、流路構成板６の上端での噴
出流の初速度Ｖｏは十分に大きくなければ、低温冷却材
の上昇流は、液面まで到達せず、温度成層化現象を防す
る効果は小さくなる。

噴出流の初速度ｖｏ、及び、流路断面積の最大値Ｓ　ｗ
ａｘを以下の式により設定する。

Ｓ　ｗａｘ　＝　Ｑ　／　Ｖ　。

ここで ■ｏ：初速初 速上：低温の冷却材の比重量 γＨ：高温の冷却材の比重量 ｇ　二重力加速度 Ｈ：流路構成板上端から液面までの高さＱ　：流量 Ｓｍａｘ：流路断面積の最大値 以上の検討により、入口側の内部配管と流路構成板６と
より成る流路断面積の最大値と最小値を設定することが
できる。これにより、出口側配管３の汲み上げ時に気泡
の巻き込みを防止するとともに、温度成層化現像を防止
するのに最適な高速増殖炉等の冷却材貯蔵容器が得られ
る。

第３図に本発明の変形例１を示す。

例えば、常時、高温に保持されている高速増殖炉等の冷
却材貯蔵容器で冷却材温度Ｔｃが第３図に示すように急
激に低下した場合、底板８に過大な熱応力が発生しない
ように、しやへい板９を設置したものである。

入口側配管２を通じて流入した冷却材５は、第３図に矢
印で示すような流れを示す。これにより第１図に示す実
施例と同様、気泡の巻き込み防止及び温度成層化現象の
防止の効果を示す。しやへい板９の設置は、これらの効
果を損うものではない。

また、流路構成板６の下部にドレン穴を設けた。

これは、冷却材貯蔵容器内の冷却材５をドレンする必要
が生じた際、流路構成板６の内部に冷却材５を残留させ
ないためのものである。

特に、液体金属を冷却材とする高速増殖炉では、放射化
された冷却材が容器内に残留していると、メンテナンス
時等に接近性が悪く、問題となるので、本変形例の効果
は大きい。

第４図に本発明の変形例２を示す。

流路構成板６の内部に入口側配管２を支持するための振
れ止め１０を設けた。第２図に示した従来例では下部サ
ポート７により内部配管を支持していたが、本変形例２
の場合の方が、入口側配管２のサポート点のスパンが短
くなるため、耐層上、有利である。これにより内部配管
の構造の信頼性が向上する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、高速原型炉等の冷却材貯蔵容器に流入
する冷却材の流れを上昇流とすることができるので、汲
み上げ時の気泡の巻き込み防止及び、温度成層化現象が
なくなる。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入口側配管と出口側配管と容器より成る高速増殖炉
   の冷却材貯蔵容器において、 前記入口側配管の端部周辺に流路構成板を設けたことを
   特徴とする高速増殖炉の冷却材貯蔵容器。