JPS627517B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えば液体金属を冷却材とする高速増
殖炉の炉容器上部開口部に設置されるしやへいプ
ラグの改良に関するものである。

しやへいプラグは燃料交換時に回転する部分
（以下回転プラグと称す）と、回転プラグ等を支
持し常に静止している部分（以下固定プラグと称
す）とから構成されており、回転プラグの個数に
より一重回転プラグ・二重回転プラグ・三重回転
プラグ方式があるが、本発明はどの方式について
も成立するので、一重回転プラグ方式の例で説明
する。しやへいプラグには炉心上部機構・燃料交
換機・炉内検査装置等の種々の機器が搭載されて
いるが、搭載面における水平度の維持は、制御棒
駆動機構のスクラム機能や、燃料交換機の燃料交
換機能に関係する為に非常に重要な機能となつて
いる。さらにしやへいプラグは炉心、冷却材及び
原子炉カバーガス（一般にアルゴンガスなので、
以下ではアルゴンガスとしておく）を炉外雰囲気
と隔離する部材なので、高い健全性、信頼性が要
求される。しかるに固定プラグにおいては、しや
へいプラグの中でも最大口径であること、回転プ
ラグ用穴が偏心位置に明けられていること、その
他種々の搭載機器用の穴が多数明けられているこ
と、等により構造が大規模かつ複雑になることに
加えて、冷却材近傍の高温領域からしやへいプラ
グ上面に於ける常温にまでの軸方向温度勾配や、
各部温度分布等による熱変形・熱応力緩和策が重
要な課題となつている。

又、固定プラグの大きさは、電気出力300MW
（メガワツト）程度の原子炉では直径が約10ｍ厚
さが約３ｍ、重量約600トンにも達するので、製
作工場からプラント建設地までの輸送及びサイト
での据付組立を容易にすることは重要な課題であ
る。

本発明は上記点に鑑みてなされたもので、第１
の目的は固定プラグの搭載機器に対する強度部材
としての上板の熱変形・熱応力緩和及び、固定プ
ラグしやへい層の熱応力緩和にあり、第２の目的
は、製作工場からプラント建設地までの輸送時及
び現地組立時の単体重量・単体体積の軽減・縮小
化にある。

以下一実施例の図面を参照して本発明を詳細に
説明する。図面において、炉容器１内には炉心２
が設置され、冷却材３（一般的には液体ナトリウ
ム）が自由液面を有するように充たされている。
炉容器１は炉容器上フランジ４においてペデスタ
ル５で支持されている。炉容器上フランジ４に
は、放射線しやへい及び熱しやへい用の固定プラ
グしやへい体６がフランジ及び胴により吊り下げ
られている。回転プラグ１０や燃料取扱系装置
（図示せず）、炉内検査装置（図示せず）等を搭載
している固定プラグ上板８は、炉容器１と同軸に
ペデスタル５上に設置されているソールプレート
７上に、ゴムパツキンや金属リング等のシール
部材１１を介して気密設置される。なお上記搭載
機器の全重量は上記固定プラグ上板８によつて支
えられており、固定プラグ上板８は搭載機器側機
能に必要な程度以下のたわみとなるように剛性を
もたせておく。従つて上板の構造は、極厚の鍛鋼
製か、２枚の鋼板間をリブで溶接構成する構造と
する。固定プラグ上板８の直下には内部を窒素ガ
ス等の流体を冷却材とした冷却層９を設置する。
冷却層９としやへい体６との間には必要なだけの
間隔を明け、その間には炉内カバーガスを充満さ
せておく。

次に以上に説明したしやへいプラグの作用につ
いて説明する。一般の高速増殖炉では冷却材３の
自由液面付近の温度は500℃前後の高温であり、
しやへいプラグ上面では作業員の接近性や電気品
の保護等の為に50℃前後になるようにしやへいプ
ラグ内部に熱しやへい効果を持たせてある。この
為に図面に示すような熱しやへい層６と冷却層９
を設けてある。

そこで、炉容器上フランジ４は、冷却材からの
伝導伝熱により比較的高温に保持される。これに
は、炉容器のナトリウム液面より上方の軸方向温
度勾配を余り大きくすることは熱応力が厳しくな
り望ましくないので、強制的に冷却することがで
きないことも一要因となつている。一方、しやへ
い層６下面への冷却材からの輻射伝熱やカバーガ
スからの対流熱伝達等による入熱は、しやへい層
６の内部を上方へ伝熱されるが、しやへい層６と
冷却層９との間には適当な間隔のアルゴンガスが
充満した水平ギヤツプが存在するので、水平ギヤ
ツプ部での温度降下が大きく、しやへい層６の軸
方向温度勾配は、水平ギヤツプが存在しない場合
に比較して小さくなる。同じく、水平ギヤツプ部
の存在により、しやへい層６を吊下げるフランジ
及び胴に関しても、軸方向温度勾配は小さくな
る。従つて、しやへい層６を吊下げている強度部
材である胴の熱応力が緩和される効果がある。ま
た下方からの伝熱は冷却層９で大部分吸収される
ので、冷却層９と固定プラグ上板８の温度はほぼ
常温一定にすることができる。これにより固定プ
ラグ上板８の熱変形・熱応力を極力小さくするこ
とができる。又、しやへい層６は比較的高温領域
となるため、やはり比較的高温領域の炉容器上フ
ランジ４と接合されていても両部材間に著しい熱
変位の差がなく、さらに冷却層９等の低温部材と
の間には何の拘束も無いので、大きな熱応力の発
生が防止できる。

以上説明したように本発明のしやへいプラグに
よれば、固定プラグ上板の熱変形が防止できるの
で、搭載機器据付面の水平度維持が容易にでき、
それにより制御棒駆動機構のスクラム性能向上や
燃料交換機の燃料交換機能向上に寄与できる。さ
らに固定プラグ上板や、しやへい層等の熱応力の
低減ができるので、健全性・信頼性の高いしやへ
いプラグを提供できる。又、固定プラグ上板と冷
却層との一体物と、しやへい層の一体物との２体
に分割したことにより電気出力300MW程度の原
子炉においては、従来直径約10ｍ、高さ約３ｍ、
重量約600トンの超大物機器が、単体で高さ約1.5
ｍ、重量約300トンに軽減することができる。こ
の為、製作工場からプラント建設地までの輸送及
び現地組立が著しく容易になり、安全性、経済性
の向上に著しく寄与する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例によるしやへいプラグ
を採用した原子炉構造の概略断面図である。 ６……固定プラグしやへい層、８……固定プラ
グ上板、９……冷却層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 支持構造上に設置されたソールプレートに搭
   載される固定プラグ上板と、この上板内の下部に
   設けられる冷却層と、この冷却層の下部に設けら
   れ原子炉容器フランジにその上部を支持された放
   射線しやへい機能と熱しやへい機能を有する固定
   プラグしやへい層と、この固定プラグしやへい層
   と前記固定プラグ上板間に形成される炉内カバー
   ガス充満領域とからなるしやへいプラグ。