JPS63201401A - 高速増殖炉 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、二次冷却系を省略した高速増殖炉の冷却系に
関する。

〔従来の技術〕

本発明に最も近い従来例として、特開昭５７−４７１０
１号に記載の装置例を第４図に示す、第４図は周知の液
体金属を冷却材として使用する高速増殖炉であって、原
子炉容器１内の炉心７には燃料棒等が装荷されており、
上記原子炉容器１には一次冷却系が設けられている。又
、この−次冷却系は、二重伝熱管４を内蔵した少なくと
も２基以上の蒸気発生器３と一部主循環ボンプ６と逆止
弁色９が直列に含まれている。又、上記各蒸気発生器３
には、給水管１６及び主蒸気管１７が設けられており、
この給水管１６の管路上には給水ポンプ５０．給水加熱
器５１．主開閉弁５２及び開閉弁５３が設けられている
。又上記主蒸気管１７の管路上には開閉弁４５，５６及
びタービン１８が設置されており、上記蒸気発生器３で
生成した蒸気は主蒸気管１７を通してタービン１８を回
転するようになっている。さらに又、蒸気発生器３の位
置する上記給水管１６及び主蒸気管１７との間には各バ
イパス弁５７．５８を備えたバイパス流路４８，４９が
設けられており、この両バイパス流路４８．４９との接
合流路部には各弁５４゜５５を備えた各枝管４６．４７
が蒸気発生器３へ連結して設けられている。一方、上述
した各蒸気発生器３内には、Ｕ字形をなす二重伝熱管４
の外管と内管の間に液体金属を二次冷却材として充填し
、しかも上記二重伝熱管４の外管の一部に安全弁として
のラブチャディスク９を有する膨張ボット４４を設けた
構成となっている。

この従来例では゛、一方の蒸気発生器３が何等かの原因
により、故障を生じても、各バイパス流路４８．４９の
各バイパス弁５７，５８及び弁５４゜５５を適当に開閉
操作することにより、連続して熱交換を行うことができ
るようにするとともに、二次冷却系や中間熱交換器を省
略し、装置全体を小型に構成できるようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の技術では、次のような問題点がある。

（Ａ）、蒸気発生器内において、伝熱管を介してナトリ
ウムと水あるいは蒸気が流通している。従つて、何等か
の原因で伝熱管に亀裂や損傷が生じた場合には、高温・
高圧の水あるいは蒸気がナトリウム中に噴出してナトリ
ウム・水反応が発生し、ＮａＯＨ，Ｎａ５Ｏ等の反応生
成物及び水素ガスが生成されると共に蒸気発生器内に圧
力上昇が発生する。第４図に示す従来例においては、発
生した圧力を膨張ポット４４に設けたラブチャディスク
９によって放出するようになっているが、放出される水
素ガス及び反応生成物の扱いや処理の点について十分配
慮されていなかった。

（Ｂ）、二重伝熱管の内管及び外管の両方が損傷した場
合には、ラブチャディスクを通して放射性物質を含んだ
一部ナトリウム及び炉容器カバーガスが放出され、公衆
被曝が生じる可能性があるが、その防止及び抑制に対し
て十分配慮されていなかった。

（Ｃ）、伝熱管が損傷して、蒸気発生器内においてナト
リウム・水反応が発生した場合には、事故の抑制及び早
期終息のため水あるいは蒸気の緊急ブロー等が要求され
るが、これらに対して十分に配慮されていなかった。

このように、二次系削除型高速増殖炉においては、蒸気
発生器内において一部ナトリウムと水あるいは蒸気が流
通しているため、法熱管の損傷が生じて大規模なナトリ
ウム・水反応が発生した場合には１反応生成物及び大量
の水素ガス等が成虫され、これらを放出しない場合には
原子炉カバーガス等の圧力が数ａｔｇに上昇することが
考えられる。しかし、数ａｔ１Ｌに耐えるルーフデック
の設計は非常に困難である。従って、大規模なナトリウ
ム・水反応が生じた場合に、発生した反応生成物及び水
素ガス等を一次冷却系外に放出する必要があるが、これ
らは放射性物質を含んでいるため、従来の二次系を有す
る高速増殖炉と同様に水素ガスを大気に燃焼放出する等
の方法は、公衆被曝上問題がある。

又、ナトリウム・水反応の抑制及び早期の事故終息のた
め、水あるいは蒸気の緊急ブロー等を行う必要があるが
、伝熱管の破損口を通して水あるいは蒸気中に放射性物
質が侵入し、ブロー水あるいは蒸気に随伴して放射性物
質が外部に放出される恐れがあるので今以上に安全性を
向上することが好ましい。

本発明の目的は、より安全性の高い二次系削除型高速増
殖炉を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、原子炉容器と、前記原子炉容器内で加熱され
た冷却材と水との間で熱交換を行なう蒸気発生器とを備
えた高速増殖炉において、前記蒸気発生器と不活性ガス
雰囲気の領域との間を気体と液体とのセパレータを介し
て連通した構成、又は、原子炉容器と、前記原子炉容器
内で加熱された冷却材と水との間で熱交換を行なう蒸気
発生器とを備えた高速増殖炉において、前記蒸気発生器
の給水管路と蒸気管路との少なくとも一方に連通されて
おり、ブロー弁とブロー配管とを直列に接続したブロー
系統と、前記ブロー系統の吐出流体を導入する凝縮装置
とを備えた構成、又は、原子炉容器と、前記原子炉容器
内で加熱された冷却材と水との間で熱交換を行なう蒸気
発生器とを備えた高速増殖炉において、前記蒸気発生器
の給水管路と蒸気管路との少なくとも一方に連通されて
おり、ブロー弁とブロー配管とを直列に接続したブロー
系統及び圧力計とを備えたことを特徴とした構成を備え
ている。

〔作用〕

ナトリウム・水反応によって発生した反応生成物をセパ
レータで気体（水素ガス等）と液体又は固体に分離し、
気体を窒素、等の不活性ガス雰囲気に放出する。他の発
明では緊急ブロー水あるいは蒸気を凝縮して放射性物質
の拡散を極力防ぐ、ブローする水あるいは蒸気の内圧を
圧力計で検出し、検出圧が一次冷却系内圧より低くなる
前にブローを停止することで、ブロー先への一次冷却系
からの放射性物質の移行を防ぐ。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第１図は、本発明の二次系削除型高速増殖炉であって、
−次冷却系は原子炉容器１．ホットレグ配管２．二重伝
熱管４を内蔵した蒸気発生器３゜コールドレグ配管５及
び−法主循環ポンプ６によってループが構成されている
。又原子炉容器１内には炉心７が設けられ、原子炉カバ
ーガス４１の上部のルーフデック４２に一部主循環ポン
プ６が設置されている。さらにホットレグ配管２及びコ
ールドレグ配管５には、弁３２及び弁３３と原子炉カバ
ーガス４１と連通する配管３４と配管３５から成るサイ
ホンブレーク設備が設けられている。

一方、蒸気発生器３には給水管１６及び主蒸気管１７が
連結されており、この給水管１６の管路上には給水ポン
プ５０．給水加熱器５１．格納施設隔離弁２０及び弁２
５が設けられている。又上記主蒸気管１７の管路上には
弁２６．格納施設隔離弁１９及びタービン１８が設置さ
れている。さらに又、格納施設３１内の上記給水管１６
には、グロー弁２３を備えたブロー配管２１が２系列並
列に設けられており、上記主蒸気管１７には、ブロー弁
２４を備えたブロー配管２２が設けられている。又、蒸
気発生器３と上記のブロー配管２１゜２２及びブロー弁
２３，２４を設置する部屋とはナトリウム・水仕切板４
３によって分離されており、ブロー配管２１．２２及び
ブロー弁２３゜２４を設置する部屋には、ベント管２７
及びプール水を含むサプレッションプール２８が設けら
れている。さらにサプレッションプール２８の上部空間
はベント管２９によって格納施設３１内の床上空気雰囲
気３０に連結されている。

一方１．上述した蒸気発生器３の上部には、弁８゜ラブ
チャディスク９，１２．サイクロンセパレータ１１を内
蔵した収納容器１０及び逆止弁１３から構成されるナト
リウム・水反応放出系が設けられており、その先端は一
部冷却系室窒素雰囲気１５に開放されている。さらにこ
の窒素雰囲気１５には、水素ガス処理設備１４が設置さ
れている。又蒸気発生器３の下部には、ドレン管３９及
びドレン弁４０から成る緊急ドレン設備が設けられ、ダ
ンプタンク３８と連結されている。さらにダンプタンク
３８のガス？Ｉ”、Ｉｌと上述した収納容器１０の間に
は連通管３６が設置されており、この管路上には弁３７
が設けられている。

しかして、上記−次冷却系の一部主循環ポンブ６を駆動
することにより、−次ナトリウムは炉心７に供給され、
ここで昇温されて原子炉容器１から出た二次ナトリウム
は、ホットレグ配管２を通って上記の蒸気発生器３に送
られて熱交換した後。

コールドレグ配管５を通って再び炉心７へ送られるよう
になっている。又給水ポンプ５０によって給水管１６を
通って上述の蒸気発生器３に送られた水は、蒸気発生器
３内で一次ナトリウムと熱交換して蒸気となり、この蒸
気は主蒸気管１７を通してタービン１８に移送され、こ
れを回転するようになっている。一方、蒸気発生器３内
においては、−次ナトリウムと水あるいは蒸気が二重伝
熱管４を介して流通しているため、この二重伝熱管４が
破損して水あるいは蒸気が一次ナトリウム中に流出する
と、ナトリウム・水反応が発生し、蒸気発生器３内の圧
力が上昇する。

しかしながら、第１図に示す実施例によれば、蒸気発生
器３内の圧力が上昇すると、ラブチャディスク９が破壊
しナトリウム・水反応によって発生した反応生成物等が
収納容器１ｏへ導入され、ここでサイクロンセパレータ
１１によって水素ガス等の気体とＮ　ａ　ＯＨ、Ｎ　ａ
　ｚ　Ｏ等の液体又は固体に分離される。さらに水素ガ
ス等の気体及びサイクロンセパレータ１１を通過した一
部の反応生成物は、収納容器１０内の圧力が上昇してラ
ブチャディスク１２が破壊すると、逆止弁１３を通って
一部冷却系室窒素雰囲気１５に放出され、ルーフデック
４２に加わる圧力が低く抑制される効果がある。又放出
された気体及び反応生成物中に含まれる放射性物質が一
次冷却系窒素雰囲気１５に格納され、公衆被曝を抑制で
きる効果があるとともに、水素ガス爆発防止の効果があ
る。一方、ラブチャディスク９の破壊信号により、−法
主循環ポンブ６が停止されるとともに弁３２及び弁３３
が開かれて、サイホンブレークが行なわれることにより
、蒸気発生器３からホットレグ配管２及びコールドレグ
配管５を通って炉心７への反応生成物の移行が抑制され
る。又、ドレン弁４ｏを開きドレン管３９を通して蒸気
発生器３内のナトリウム及び反応生成物をダンプタンク
３８にドレンすることによって、蒸気発生器３内におけ
るナトリウム・水反応の抑制と事故の早期終息化を図る
と共に、炉心への反応生成物の移行も抑制できる効果が
ある。

一方、格納施設隔離弁１９及び２０を隔離した後、格納
施設３１内において給水管１６及び主蒸気管１７から分
岐するブロー配管２１及び２２に設けられたブロー弁２
３及び２４を開いて、格納施設３１内に水あるいは蒸気
をブローすることにより、これらの中に放射性物質が混
入していたとしても、それを格納施設３１内に格納でき
るため大気中への放出による公畿被曝を抑制できる効果
がある。又合せて二重伝熱管４から一次ナトリウム中に
リークする水あるいは蒸気の量を適切に抑制できる。さ
らに、ブローが終了した時点で弁２５及び２６が閉じら
れて、ブロー弁２３あるいはブロー弁２４を通しての一
次ナトリウムの流出あるいは逆に空気の一次ナトリウム
側への侵入が防止できる効果がある。又放出された水あ
るいは蒸気は、ナトリウム・水仕切板４３によってナト
リウム及び反応生成物と分離されており、これらとの反
応が防止できるようになっている。一方、ブローされた
水あるいは蒸気は、ベント管２７を通してサプレッショ
ンプール２８へ導かれ凝縮された後、ベント管２９を通
って格納施設内空気雰囲気３０へ逃がされるようになっ
ており、ブローされた水あるいは蒸気による内圧上昇は
十分低く抑制される効果がある。さらに給水管１６又は
主蒸気管１７が格納施設３１内において破損した場合に
おいても、上記と同様にしてサプレッションブール２８
で放出された水あるいは蒸気が凝縮され、格納施設３１
内の圧力上昇は十分低く抑制される。なお第２図は、ベ
ント管２７の構造例であり、Ｔ字型の形状をしており、
水あるいは蒸気放出用の小孔６３を多数有していて、凝
縮が十分促進されるよう考慮されている。なお、この形
状は十字型であっても、又単なる配管であってもよい。

一方、第３図は本発明の別の実施例であり、べント管２
７．サプレッションプール２８．ナトリウム・水仙切板
４３．弁２５，２６を削除し、弁２５．２６の代りに格
納施設隔離弁６０．６１を設置して、ブロー配管２１及
び２２とブロー弁２３及び２４を格納施設３１の外側に
設けた構成となっている。

本実施例では、蒸気発生器３内においてナトリウム・水
反応が発生した場合に、ブロー配管２１及び２２に設け
られたブロー弁２３及び２４を開くことにより、水ある
いは蒸気を格納施設外にブローすることにより、水ある
いは蒸気による格納施設３１の内圧上昇を生じさせるこ
となく、ナトリウム・水反応を抑制できる効果がある。

一方、給水管１６及び主蒸気管１７に設けられた圧力計
６２により、水あるいは蒸気の圧力低下を検出し。

−次ナトリウム側の圧力より低くなる前に格納施設隔離
弁６ｏ及び６．１を閉じることにより、放射性物質の水
あるいは蒸気中への侵入及びブロー弁２３及び２４から
の大気中への放出を極力防止でき、公衆被曝を抑制でき
る効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、二次冷却系を省略して、装置全体の小
型化及び安全性の向上を図った二次系削除型高速増殖炉
を提供できる上に、蒸気発生器におけるナトリウム・水
反応事故時の放射性物質の放出を極力抑制できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例としての二次系削除型高速増
殖炉の系統図、第２図は第１図中Ａ部詳細図、第３図は
本発明の別の実施例による二次系削除型高速増殖炉の系
統図、第４図は従来の二次系削除型高速増殖炉の系統図
である。 ３・・・蒸気発生器、４・・・二重伝熱管、９．１２・
・・ラブチャディスク、１０・・・収納容器、１１・・
・サイクロンセパレータ、１３・・・逆止弁、１４・・
・水素処理設備、１５・・・−次冷却系室窒素雰囲気、
１６・・・給水管、１７・・・主蒸気管、１９，２０，
６０，６１・・・格納施設隔離弁、２１．２２・・・ブ
ロー配管。 ２３．２４・・・ブロー弁、２５．２６・・・弁、２７
゜２９・・・ベント管、２８・・・サプレッションプー
ル、３０・・・床上空気雰囲気、３１・・・格納施設、
３６・・・連通管、３８・・・ダンプタンク、４１・・
・原子炉カバーガス、４２・・・ルーフデック、４３・
・・ナトリウム・水仙切板、６２・・・圧力計、６３・
・・水あるいは蒸第４−６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉容器と、前記原子炉容器内で加熱された冷却
   材と水との間で熱交換を行なう蒸気発生器とを備えた高
   速増殖炉において、前記蒸気発生器と不活性ガス雰囲気
   の領域との間を気体と液体とのセパレータを介して連通
   したことを特徴とした高速増殖炉。 ２、特許請求の範囲の第１項において、前記蒸気発生器
   の給水管路と蒸気管路との少なくとも一方に連通されて
   おり、ブロー弁とブロー配管とを直列に接続したブロー
   系統と、前記ブロー系統の吐出流体を導入する凝縮装置
   とを備えたことを特徴とした高速増殖炉。 ３、特許請求の範囲の第１項において、前記蒸気発生器
   の給水管路と蒸気管路との少なくとも一方に連通されて
   おり、ブロー弁とブロー配管とを直列に接続したブロー
   系統及び圧力計とを備えたことを特徴とした高速増殖炉
   。 ４、原子炉容器と、前記原子炉容器内で加熱された冷却
   材と水との間で熱交換を行なう蒸気発生器とを備えた高
   速増殖炉において、前記蒸気発生器の給水管路と蒸気管
   路との少なくとも一方に連通されており、ブロー弁とブ
   ロー配管とを直列に接続したブロー系統と、前記ブロー
   系統の吐出流体を導入する凝縮装置とを備えたことを特
   徴とした高速増殖炉。 ５、原子炉容器と、前記原子炉容器内で加熱された冷却
   材と水との間で熱交換を行なう蒸気発生器とを備えた高
   速増殖炉において、前記蒸気発生器の給水管路と蒸気管
   路との少なくとも一方に連通されており、ブロー弁とブ
   ロー配管とを直列に接続したブロー系統及び圧力計とを
   備えたことを特徴とした高速増殖炉。