JPS63122993A - 原子炉 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は原子炉、特に液体金属冷却材を使用した高速増
殖炉に係る。

（従来の技術） 液体金属を冷却材とする原子炉では、熱効率を向上させ
るために炉心に配列された燃料集合体を流出する冷却材
の出口温度は、５００℃〜６００℃に達するようにしで
ある。

而して、この種の原子炉においては第７図に示すように
、炉容器１の上部プレナム２には炉内計装に必要な炉心
上部機構３と、炉容器内周面との間に環状の間隙４を形
成する内１￥ｌｉ５とが設けられている。また、炉容器
底部には入口ノズル６が設けられ、軸方向中間部には出
口ノズル７が設けられている。さらに、下部プレナム８
には炉心構造物９．制御棒１０、炉心燃料集合体１１、
ブランケット燃料集合体１２、反射体１３が設けられて
いる。なお、図中１４は炉容器上端開口に設けた回転プ
ラグ、１５は内筒５の腹部に設けたフローホール、１６
はカバーガス、［７は冷却材をそれぞれ示している。

原子炉の定格運転中は、入口ノズル６から炉容器１の下
部プレナム内に流入した冷却材は、炉心燃料集合体１１
、ブランケット撫料集合体１２を通り、炉心上部機構３
の下面でほぼ直角にその流動方向を変更し、内筒５に衝
突して再び上向きに流れる。上向きに流れた冷却材は内
筒５上部でＵターンして流れの向きを下向きとし、内筒
５の外周面と炉容器１の内周面との間隙４内を下向きに
流れ、内筒５のフローホール１５を経て出口ノズル７か
ら流出して行く。

（発明が解決しようとする問題点） 上記構成の原子炉においては、上部プレナム２内にある
液体金属に対し、液面上方にあるカバーガス１６熱伝導
が著しく低く、炉心上部機構３は急な温度勾配の温度分
布を示すこととなる。第８図は炉心上部機構３の温度分
布を示している。この図において、縦軸は上部機構３上
の位置を、横軸は温度を現し、縦軸上のａ、ｂ、ｃは第
７図における位［ａ（冷却材１７内）、位Ｗｂ　（冷却
材１７液面）、位！ｉｃ（カバーガス１６内）をそれぞ
れ示す。

原子炉の定常運転時には炉心の発熱分を冷却材で移送す
るために、冷却材の温度は前記のように５００℃〜６０
０℃になるのに対し、カバーガス１６はたかだか３００
℃程度であるから、両者間の温度差が大きく筑８図に見
られるような急な温度勾配の温度分布となる。

この急激な温度勾配により、炉心上部機構３または炉容
器１の液面近傍の構造物に過度の熱応力、熱変形が生じ
最悪の場合にはそれ等にクラックを発生し、構造物の健
全性を損うおそれがある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の原子炉は、液体金属を冷却材とした高速増殖方
式のものにおいて、炉容器内に設置されたｊ炉心上部機
構を同心的に包囲し下端が炉容器内の冷却材中に開口し
、上端が炉容器外で閉鎖している筒体を設け、この筒体
内を炉容器上部プレナム内のカバーガスより低圧にする
低圧引き管を設けたことを特徴とする。

（作用） 本発明の原子炉においては、前記筒体内の低圧により筒
体内に上昇した冷却材に、炉心上部機構と上部プレナム
内冷却材の温度差により自然対流が発生し、この自然対
流が温度差を緩和するため。

炉心上部機構に急激な温度勾配が生じることはない。

（実施例） 第７図と同一部分には同一符号を付した第１図は本発明
の第１の実施例の縦断面図、第２図はその炉心上部機構
壁面の温度分布を示す線図、第３図はその要部を拡大し
て示す縦断面図である。以下、これ等の図により前記実
施例を説明するが、第７図において明らかな部分につい
ては必要がある場合を除き省略する。第１図において、
上部構造物３と同心的にこれを包囲する筒体２０が設け
られている。筒体２０の開放された下端は上部構造物３
の下端より僅かに上方に位置し、閉鎖された上端は回転
プラグ１４上面の僅かに上方に位置している。前記筒体
２０の冷却材液面より若干下方の位置および下端近傍に
は、円周方向に分布して複数筒の連通口２１．２２が設
けられている。

また、筒体２０の上端には低圧引き管２３が接続され、
筒体２０内は筒体２０内の冷却材液面は上部プレナム２
内のそれよりも高い位置に保持されている。つまり、第
３図に示す液面差りは、上部プレナム２内の圧力を Ｐｉ、筒体２０内の圧力をＰ２、冷却材１７の比重をγ
として、 ｈ＝ｐニーＰ２ となる。

上記のように、筒体２０内の液面を上部プレナム２内の
それより高く保持しである。而して、筒体２０のプレナ
ム２内の液面に接する位置ｂ’部の冷却材温度が上昇し
、温度が上昇した冷却材は上方の０１部の方に流れるの
で、筒体２０の連通口２１より上方においてｂ′→Ｃ′
→Ｃ−）１）と矢符で示すように自然対流が生じる。ま
た、ａ、ａ’の高さでは、炉心上部機構３壁面の温度が
上部プレナム２内の冷却材温度より低いため、筒体２０
内の連通口２１下方には、炉心上部機構３の周面に沿っ
て下方に向かう流れが生じ、これに伴って連通口２１か
ら上部プレナム２内の冷却材が流れ込み、それ等は下方
の連通口２２から流出する。

これによって、筒体２０内の冷却材の温度は炉心上部機
構３の周面温度と、Ｉ−、部プレナム２内の冷却材温度
との中間に保持される。

上記のように本発明の原子炉においては、炉心上部機構
３は筒体２０を介して上部プレナム２内の冷却材と接し
ているから、上部プレナム２内の冷却材液面近傍の急激
な温度勾配が炉心上部機構に直接伝達されることはない
。また、筒体２０内の連通口２１上部には冷却材の自然
対流が形成されるため、この自然対流が促進される分だ
け炉心上部機構３のプレナム２内液面近傍に対応する部
位すの温度勾配は緩和される。第２図は第８図と同様に
して前記実施例の温度分布を示している。

第１図、第７図と同一部分には同一符号を付した第４図
は本発明の第２の実施例の縦断面図、第５図はその炉心
上部機構壁面の温度分布を示す線図、第６図はその要部
を拡大して示す縦断面図である。第４図において、筒体
２０には連通口は設けられておらず、筒体２０内が低圧
引きされているのみである。この低圧引きにより前記第
１の実施例と同様に、筒体２ｏ内の冷却材液面が上部プ
レナム２内のそれよりも高く保持されている。上記の構
成において、炉心上部機構３の表面温度が上部プレナム
２内の冷却材温度より低いと、筑６図に矢符で示すよう
に自然対流が生じる。この自然対流は炉心上部機構の周
面のほぼ全域にわたってなされるため、炉心上部機構３
の周面、特に上部プレナム内の液面に対応する部位の温
度勾配は緩和される。第５図は第２図と同様にして前記
実施例の温度分布を示している。

本発明の原子炉においては、原子炉定常運転時の炉心上
部機構の表面保護は勿論、炉心発熱量がステップ上に変
化する温度過渡時にあっても、筒体２０内の冷却材が温
度緩和剤として作用し、炉心上部機構３の壁面を急激な
熱変化から保護することができる。

また１本発明は上記実施例のみに限定されない。

例えば、前記と同様にして炉容器壁面の保護を図ること
かできる。

［発明の効果］ 上記から明らかなように本発明の原子炉においては、炉
心上部機構壁面にカバーガスと冷却材の温度差がそのま
ま伝達されることはなく、炉心上部機構を同心的に包囲
する筒体内の冷却材の自然対流により温度差が緩和され
るから、炉心上部機構壁面の温度勾配は緩和され、健全
性を維持することができる。

また、炉心上部機構は上部プレナム内の冷却材から筒体
内の冷却材により隔てられているので。

熱過渡時等、炉心出力が急激に変化した場合にも、時間
的に急激な温度変化（熱過渡）による熱応力、熱変形を
生じるおそれはなく、健全性を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の縦断面図、第２図はそ
の温度分布を示す線図、第３図はその要部を拡大して示
す縦断面図、第４図は本発明の第２の実施例の縦断面図
、第５図はその温度分布を示す線図、第６図はその要部
を拡大して示す縦断面図、第７図は従来の原子炉の縦断
面図、第８図はその温度分布を示す線図である。 １・・・・・・炉容器　　　　２・・・・・・上部プレ
ナム３・・・・・・炉心上部機構　４・・・・・・間隙
５・・・・・・内筒　　　　　６・・・・・・入口ノズ
ル７・・・・・・出口ノズル　　８・・・・・・下部プ
レナム９・・・・・・炉心構造物　１０・・・・・・制
御棒１１・・・・・・炉心燃料集合体 １２・・・・・・ブランケット燃料想合体１３・・・・
・・反射体　　　１４・・・・・・回転プラグ１５・・
・・・・フローホール １６・・・・・・カバーガス　２０・・・・・・筒体２
１・・・・・・連通口　　　２２・・・・・・連通口２
３・・・・・・低圧引き管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体金属を冷却材とした高速増殖方式の原子炉に
   おいて、炉容器内に設置された炉心上部機構を同心的に
   包囲し下端が炉容器内の冷却材中に開口し、上端が炉容
   器外で閉鎖している筒体を設け、この筒体内を炉容器上
   部プレナム内のカバーガスより低圧にする低圧引き管を
   設けたことを特徴とする原子炉。
2. （２）前記筒体には、上部プレナム内冷却材液面より下
   方に位置する連通口および下端近傍に位置する連通口を
   設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の原
   子炉。