JPS6314916B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高速増殖炉のような液体金属冷却型
原子炉の炉容器と炉上部遮蔽プラグ（固定プラグ
または回転プラグ）との間、固定プラグと回転プ
ラグとの間、大回転プラグと小回転プラグとの間
などに形成される狭い円筒状の間隙部（以下、
「アニユラス間隙部」という）を垂直間隙部と水
平間隙部との組合せからなるように構成して、該
アニユラス間隙部内のカバーガスの対流による悪
影響を低減する技術に関するものである。

高速増殖炉では、例えば第１図に示したよう
に、原子炉容器１の中には自由液面を有するナト
リウム２が充填されている。ナトリウムは、空気
および水分との間で高い化学反応性をもつから、
その反応防止のためにこのナトリウム自由液面は
アルゴンガスなどの不活性ガスからなるカバーガ
スで覆われており、原子炉容器上部は、この不活
性カバーガスをシールするとともに、原子炉運転
のために必要となる燃料交換機等の搭載のため
に、遮蔽プラグ３（回転プラグや固定プラグ等）
で蓋がされている。このような原子炉容器上部の
構造においては、原子炉容器１と遮蔽プラグ３と
の間や遮蔽プラグ３を構成する回転プラグと固定
プラグとの間などにアニユラス間隙が形成され
る。

ところで、原子炉運転時は、原子炉容器１内の
ナトリウム２は高温となるが遮蔽プラグ３の上端
部は冷却されるため、アニユラス間隙の上下方向
に大きな温度差が生じ、この温度差のためにアニ
ユラス間隙内には強いカバーガス自然循環流が生
じる。第１図に示されているように、この自然循
環流は、アニユラス間隙内ではその周方向に拡が
る非軸対称流となるため、周方向に壁温分布を生
じさせ、原子炉容器１、遮蔽プラグ３の熱湾曲の
原因となる。また、この非軸対称流は、カバーガ
ス相にナトリウム自由液面からのナトリウム蒸発
によつて生成されたナトリウムミストを前記アニ
ユラス間隙の上部低温壁に輸送し付着させる駆動
力ともなり、このために、間隙上部にナトリウム
ミスト付着堆積部分が形成され、回転プラグの回
転動作を阻害する原因ともなる。

このようなカバーガス自然循環流を防ぐには、
アニユラス間隙部内に充填物や邪魔板を取付ける
などの対策を施せばよいが、それらの方法だと、
特に回転プラグと固定プラグとの間隙部では、充
填物や邪魔板が回転プラグの回転動作を阻害する
こととなるため現実的ではない。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点
を解消し、実施が容易で回転部材の動作を阻害す
ることもなく、前記の非軸対称カバーガス自然循
環流生成による障害を効果的に抑制しうるような
機構を提供することにある。

このような目的を達成するため、本発明によれ
ば、原子炉容器のカバーガス相に形成されるアニ
ユラス間隙部において、その軸方向に水平間隙部
を介在させてアニユラス間隙を上部垂直間隙部と
下部間隙部とに分割し、従来構造では該間隙の垂
直方向全域に拡がつていたカバーガス自然循環流
を垂直方向上下に分割して循環流の大きさを小さ
くするよう構成されている。これにより循環流に
よつて生じる周方向の機器壁温分布を低減させる
ことができる。また、水平間〓部にナトリウムが
液状になつて滞留するとその部分が一種の液封状
態となり、上部垂直間〓部と下部垂直間〓部のカ
バーガスがそれぞれ独立の小さい循環流となるた
め、カバーガスの大きい循環流は確実に阻止でき
る。

しかしながら原子炉のカバーガス圧力が急激に
上昇した時などは、水平間〓部に滞留した液体ナ
トリウムが吹き上げられて低温の上部垂直間〓部
壁に付着して凝固する結果、回転プラグのごとき
回転部材の動作が阻止される危険がある。そのた
め本発明においては、水平間〓部の天井部分に上
下の垂直間〓部と連通する複数の通気用の溝を形
成してある。これによつて、カバーガス圧力が急
変した場合でも、水平間〓部に滞留した液体ナト
リウムを吹き上げることなく、通気用溝から圧力
を逃してやることができる。

更に本発明の好ましい実施例においては、水平
間〓部を周囲壁温が約120〜約200℃の位置に設置
する。これによつて、ナトリウムミストがカバー
ガスの自然循環流によつて輸送されてきた場合で
も水平間隙部よりも下方のアニユラス間隙は壁面
に付着したナトリウムミストの凝固温度以上に保
たれるため、付着ナトリウムミストが堆積、固着
することなく液体として流下する。なお、周囲壁
が約120℃〜約200℃になるのは、通常遮蔽プラグ
のほぼ中央部付近である。

以下、図面に基づき本発明について更に詳しく
説明する。第２図は本発明の一実施例を示す説明
図である。原子炉容器１は、上部カバーガス空間
の位置にて上方が外側方に一段膨出した形状をな
し、固定プラグ４もそれに対応した段付外形構造
となつている。また、固定プラグ４内に遊嵌する
回転プラグ５も、それらの内周面、外周面が同様
の形状に設計される。各機器をこのような構造と
することによつて、原子炉容器１と固定プラグ４
との間、固定プラグ４と回転プラグ５との間のそ
れぞれのアニユラス間隙には、水平間隙部６が形
成され、該水平間隙部６によつてアニユラス間隙
は上部間隙７と下部間隙８とに区分される。水平
間隙部６は、上部間隙７内と下部間隙８内のそれ
ぞれのカバーガス自然循環流をできるだけ独立な
流れとさせるため、その高さを５〜10mm程度と低
くし、水平距離も100〜200mm程度に長くする。ア
ニユラス間隙部をこのような形状にした場合に予
測されるカバーガスの動きは、第３図に示すよう
になる。また、この水平間隙部６にナトリウムミ
ストが液状になつて滞留すると、それによつて上
部間隙７と下部間隙８のカバーガスがそれぞれ分
離され、上記２個所のカバーガス自然循環流はそ
れぞれ独立の流れとなる。

しかし、原子炉のカバーガス圧力が急激に上昇
した時などは、この水平間隙部６の液体ナトリウ
ムが吹き上げられてより低温部に付着する危険が
ある。これを避けるため、第２図の拡大部分にて
示されているように、水平間隙部６の天井部分
に、その周方向数個所から十数個所に通気用の溝
１０を設けておけば、この通気用の溝１０によつ
てカバーガス圧力の急変に対処することができ
る。溝１０の断面形状は、図示されているような
半円形でもよいし、角形あるいはＶ字形等であつ
てもよい。

本発明において、垂直間隙部と組合せる水平間
隙部の数は、対流制御の目的のためには多い方が
好ましいが、あまり多いと部材の構造が複雑にな
りすぎて好ましくないので、せいぜい１個所か２
個所とするのが現実的である。

本発明によれば、上記のように、アニユラス間
隙部に１個所以上の水平間隙部を設けるととも
に、この水平間〓部の天井部分に複数の通気用溝
を形成するだけで、遮蔽プラグの熱湾曲を防止で
き、かつ回転プラグの回転を阻害するナトリウム
の間隙部での固着を防止でき、さらにはカバーガ
ス圧力の急変にも対処することができるなど、す
ぐれた効果を発揮しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の原子炉でのカバーガス自然対流
を示す模式図、第２図は本発明の一実施例の説明
図、第３図は本発明を適用した原子炉でのカバー
ガス自然対流を示す模式図である。 １……原子炉容器、２……ナトリウム、３……
遮蔽プラグ、４……固定プラグ、５……回転プラ
グ、６……水平間隙部、７……上部間隙、８……
下部間隙、１０……通気用の溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 原子炉容器と炉上部遮蔽プラグとの間、また
   は遮蔽プラグ間に形成される間〓部を、水平間〓
   部を介在させることによつて上部垂直間〓部と下
   部垂直間〓部とに分割し、前記水平間〓部の天井
   部分に上下の垂直間〓部と連通する複数の通気用
   の溝を形成したことを特徴とする液体金属冷却型
   原子炉における遮蔽プラグ間〓部のカバーガス対
   流制御機構。