JPS633291A - 高速増殖炉プラントにおける二次冷却系削除型冷却系 - 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、高速増殖炉プラントにおいて、二次冷却系を
ｉＵ除し、冷却材によって原子炉容器と蒸気発生器とを
直接連絡して熱交換するようにした冷却系に関する。

（従来技術） 高速増殖炉の冷却系は、液体す）　＋７ウムを冷却材と
して原子炉容器から熱を取り出すようにしており、従来
の高速増殖炉プラントの液体ナトリウム冷却系は、−次
冷却系と二次冷ノＪ系の二冷却系統から溝成されていた
。

以下に従来の高速増殖炉プラントの冷却系を第５図を参
照して説明する。

図を参照して、原子炉容器１内と中間熱交換器２開を８
！Ｌ本ナトリウムなどの一次冷却材を循環させる系統が
一次冷却系Ａである。又、中間熱交換器２と蒸気発生器
３開を液体す）　＋７ウムなどの二次冷却材を循環させ
る系統が二次冷却系Ｂである。

原子炉容器１内から高温の一次冷却材が一犬冷却系Ａの
往蓄路４を介して中間熱交換器２に送られる。中間熱交
換器２では、二次冷却系Ｂの二次冷却材が一次冷却系Ａ
から受熱し、他方−次冷却系では放熱して温度が低下し
た一次冷却材が復管路５を介して原子炉容器１に戻され
る。中間熱交換器２において受熱した二次冷却材は、二
次冷却系Ｂの管路を介して蒸気発生器３に送られる。蒸
気発生器３では、雪路７を介して送られてきた水が二次
冷却系Ｂがら受熱し、蒸発して蒸気となる。この蒸気は
、図示しない発電用タービンへ送られる。

このように従来の冷却系は、原子炉容器１　ｈ−ら冷却
材を出す一次冷却系Ａと蒸気発生器３の間に二次冷却系
Ｂを介在させている。

二次冷却系Ｂが設けられている理由は、次のとおりであ
る。

蒸気発生器３において伝熱管８がなんらかの原因により
破損すると冷却材のナトリウムと水とが反応して水素が
発生する。この水素は気泡となって冷却材中に混入し、
もし、この水素気泡が原子炉容器１内の炉心９に流入す
ると炉心９での核反応が過剰に促進され原子炉の安定し
た運転が保てなくなったり、燃料が局所的に破損する可
能性がある。二次冷却系Ｂが介在していると、伝熱管８
が破損しても水素気泡は二次冷却系Ｂの管路を循環する
だけであり、−次冷却系Ａを介して原子炉容器１内に水
素気泡が侵入することはない。

（発明が解決しようとする問題、α） しかし、冷却系において二次冷却系が介在していると、
熱効率が犠牲となり、プラントも復流で、大形のもめと
なる。

高速増殖炉の熱効率を向上させ、プラントを小形化し、
建設コストを低減させるためには二次冷却系を削除した
冷却系とする必要があるが、二次冷却系を削除した冷却
系を実現するには、蒸気発生器の伝熱管が破損しても冷
却系の管路を介して水素気泡を含んだ冷却材が原子炉容
器内に流入することを防止する手段が設けられることが
前提条件となる。

本発明の目的は、蒸気発生器の伝熱管が破損シテも水素
気泡が原子炉容器内に入ることを防止できる高速増殖炉
の二次冷却系削除型冷却系を提供することにある。

（本発明の構成） 上記目的を達成するために本発明は次のように構成され
ている。

原子炉容器から冷却材を蒸発器に送る往管路と前記蒸発
器から冷却材を前記原子炉容器に戻す復管路から成る二
次冷却系を削除した冷却管路と、 該冷却管路に設けられたポンプと、 前記復管路に設けられ、側面部の内壁が略円箭状である
旋回胴と、該旋回胴の側面部の略接線方向に設けられ、
前記復管路に接続された入口管と、前記旋回胴の上面部
の略中火に設けられた気液出口管と、前記旋回胴に設け
られ、前記復管路に接続された出口管と、を有する気液
分離装置と、 前記気液分離装置の前記気液出口管と冷却材タンクとを
連絡する連絡管路と、 を（萌えて本発明は構成されている。

（実施例） 以下に、本発明の一実施例を第１図ないし第４図を参照
して説明する。

第１図を参照して、原子炉容器１内には、炉心９が液体
ナトリウムなどの冷却材の中に浸漬されて配置されてい
る。高温となった冷却材を原子炉容：（；１から蒸気発
生器３に送る往管路４が設けられ、蒸気発生器３で熱交
換された後の冷却材を原子炉容器１に戻す復管路５が設
けられている。復管路５には、冷却材を循環させるポン
プ１０が設けられている。

蒸気発生器３に水を送る管路７が設けられ、誼管路７内
を流れる水は蒸気発生器３内の伝熱管８で高温の冷却材
から受熱し、蒸発して蒸気となり、さらに過熱されて図
示しない発電用り−ビ“しなどの負荷側に送られる。

このように原子炉容器１内の冷却材を直接蒸気発生器３
に送り熱交換を行う冷却系を二次冷却系削除型の冷却系
というものとする。

伝熱管８がなんらかの原因で破損すると水とナト１，１
ウムが反応して水素が発生し、該水素が気泡となって冷
却材中に混入する。この水素気泡が復管路５を介して原
子炉容器１内に入り、炉心９に流入すると、炉心９での
核反応が過剰に促進され、原子炉の安定した運転が保て
なくなったり、燃料が局所的に破損する可能性がある。

そこで、水素気泡が原子炉容器１内に入ることを防止す
る気液分離装置が必要となる。本発明では、この気液分
離装置を次のように構成している。

本実施例では、復管路５において、ポンプ１０と原子炉
容器１の間に気液分ｉ装に１１が設けられているが、蒸
気発生器３とポンプ１０との間でもよい。気液分離装置
１１は、旋回Ｐ１２と旋回胴１２に設けられた入口管１
３、気液″出口ｇ１４、出口管１５とから構成されてい
る。

旋回胴１２の側面部１６の内壁１７は、略円筒状になっ
ている。入口管１３は、旋回胴１２の側面ｇｊｓ１Ｇの
略接線方向に設けられ、且つ復管路５に接続されている
。気液出口管１４は、旋回胴１２の上面部１８の略中央
に設けられており、オーバー７０−タンクなどの冷却材
タンク１つに連絡する連絡管路２０に接続されている。

出口管１５は、旋回胴１６の側面部１６の略接線方向に
設けられ、復管路５の前記入口管］３との接ｒ：部より
も下流側に接続されている。

入口管１３が旋回胴１２の側面部１６の略接線力向に設
けられ、且つ旋回胴１２の側面部１６の内壁１７が略円
筒状に形成されているため、入口管１３から流入した冷
却材は旋回胴１２の側面部１６の内壁１７に沿って旋回
し、渦が形成される。流入した冷却材に水素気泡が含ま
れている場合には、遠心分離効果により比重の小さい水
素気泡が渦の中心部に集まり、比重の大きい冷却材が渦
の外側に集まる。集まった水素気泡どうしは合体し、や
がて大きな気泡に成長する。旋回胴１２の上面部１８に
開口する気液出口管１４は、成長した水素気泡を冷却材
と共に排出する出口である。−方、旋回胴１２の側面部
１Ｇの下部に開口する出口管１５は、水素気泡の除去さ
れた冷却材の出口となっている。

出口管１５は、旋回胴１６の側面部１６の略接線方向に
設けられているｒこめ、旋回する冷却材が遠心力により
流出し易く、且つ流出する冷却材が水素気泡を巻き込ん
で一緒に流出するおそれもない。

水素気泡が小さいと、気泡自体に作用する浮力による上
昇が暖やかとなり、気泡自体が冷却材中に滞留してなか
なか上昇しない。このため、気泡が小さいと水素気泡の
分離が困難となるが、上述のように遠心分離効果を利用
し微少な水素気泡を中心に集会させて合体成長させるこ
とによ０高い分離効果を得ることができる。

旋回胴１２内には冷却材の自由液面がないので、旋回胴
１２内には常に冷却材が充満した状想となっている。こ
のため、なんらかの原因で冷却材のレベルが低下して、
水素気泡を巻き込んで冷却材が流出するということがな
く、従って信傾性が高い。

旋回胴１２において水素気泡と冷却材が分離され、水素
気泡は連絡管路２０を介して冷却材タンク１つ内に流入
し、−力冷却材は復管路５を介して原子炉容器１内に流
入する。

冷却材から分離した水素気泡混じりの冷却材を流入させ
る冷却材タンク１つは、本実施例ではオーバー７ｏ−タ
ンクとなっているが、グンプタンクその他のタンクでも
よい。原子炉容器１内で冷却材が所定レベルを越えると
、冷却材はオーバーフロー管路２１を介して冷却しＩタ
ンク１つ内に流入する。冷却材タンク１つで貯治された
後、冷却材は、必要に応じて戻し管２２を介して電磁ポ
ンプ２３により原子炉容器１に戻される。

上述のように構成された本実施例は、次のように作用す
る。

原子炉容器１から高温の冷却材が往管路４を介して蒸気
発生器３に送られ、蒸気発生器３で熱交換された後の冷
却材は復管路５に入る。復管路５ではポンプ１０を経て
、旋回胴１２の出口管１５から復管路５を介して原子炉
容器１に送られる。この冷却材の循環は、ポンプ１０に
より行なわれる。

今、蒸気発生器３内で伝熱管８がなんらかの原因で破損
すると水とナトリウムが反応して水素気泡が発生し、こ
の水素気泡が復管路５に入り込む。

入口管１３から流入した冷却材は旋回胴１２の側面部１
６の内壁１７に沿って旋回し、渦が形成される。ここで
遠心分離効果により、比重の小さい水素気泡は渦の中心
部に集まり、比ｍの大きい冷却材は渦の外側に集まる。

集まった水素気泡どうしは、合体し大きな気泡に成長し
、成長した水素気泡は浮力により上昇し、冷却材と混合
した状悠で気液出口１ｉ７１４から流出し、連絡管路２
０を介して冷却材タン２１９に送られる。

一方、水素気泡の分離された冷却材は出口管１５から流
出し、復管路５を介して原子炉容器１に送られる。

こうして旋回胴１２において水素気泡と冷却材が分離さ
れ、水素気泡を含まない冷却材のみが原子炉容器１に送
られる。分離された水素気泡は、冷却材と共に冷却材タ
ンク内に送られ、そこで−時蓄えられて完全に水素を分
離してから、該分離された水素をバルブ２４を開放して
大気中に放出させる。又、分離管２０を介して水素気泡
とともに冷却材タンク１９内に送られた少量の冷却材は
戻し管２２を介して原子炉容器１に送られて再び使用さ
れる。

次に、上の実施例に係る気液分離装置１１とは別の実施
例を挙げる。

第３図に示すものでは、入口管１３の旋回胴１２との接
続部に絞り１３Ａが設けられている。

この紋り１３Ａは通過する流体の流速を速めるノズルで
あり、冷却材の流入速度を増加させ、これによって旋回
胴１２内での旋回流の流速を速めんとするものである。

旋回流の流速が速くなると、遠心力が強くなり、気液分
離効果が大きくなる。

：ｊＳ４図に示すものでは、旋回胴１２の上面部１８が
円錐状に形成されており、水素気泡が集まりやすいもの
となっている。

（発明の効果） 本発明は、高速増殖炉プラントの冷却系が二次冷却系を
削除したものとなっており、該冷却系の復管路には、側
面部の内壁が略円筒状である旋回胴と、該旋回胴の側面
部の略接線方向に設けられた入口管と、前記旋回胴の上
面部の略中央に設けられ冷却材タンクまで延びる連絡管
路に接続されているｈＡ液出口管と、前記旋回胴に設け
られた出口管とを有する気液分離装置とを備えている。

従って、本発明では次の効果を奏する。

蒸気発生器の伝熱管が破損し、これによって発生しｒこ
水素気泡が冷却系の復ご路に入っても気液分離装置によ
り水素気泡が冷却材から除去されるので炉心に水素気泡
侵入することが防止できる。又、水素気泡と冷却材を分
離するのに遠心分離効果を利用しているので、単なる浮
力によっては分離困難な微少水素気泡でも、合体成長さ
せて効率よく分離できる。更に、旋回胴１２内には冷却
材の自由液面がないので、なんらかの原因で冷却材のレ
ベルが低下し、流出する冷却材が水素気泡を巻き込むと
いうことがなく、信頼性が高い。

このように、本発明に係る気液分離装置は高い水素気泡
除去効果を有するので、高速増殖炉プラントにおいて二
次系削除をしても冷却系の安全性は保たれ、二次系が介
在している場合に比較し、熱効率が向上し、プラントも
簡単で、小形化でき、建設コストも低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る系統図である。 、　　第２図は、第１図の気液分離装置を示す−部破断
斜視図である。 第３図は、本発明の気液分離装置の池の変形例を示す正
面図である。 第４図は、更に池の気液分離装置の変形列を示す正面図
である。 第５図は、従来技術の系統図である。 １：原子切言器　４：往管路　５：復管路１０：ポンプ
　１１：気液分離装置 １２：ｉ回、調　１３：入口管　１４：気液出口管１５
：出口管　１６：側面部　１７：内壁１８：上面部　１
９：冷却材タンク ２０：連絡管路 代理人　弁理士　辻　三部（ほか１名）第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 原子炉容器から冷却材を直接蒸気発生器に送る二次冷却
   系削除型冷却系において、 原子炉容器から冷却材を蒸気発生器に送る往管路と、前
   記蒸気発生器から冷却材を前記原子炉容器に戻す復管路
   とから成る冷却管路と、該冷却管路に設けられたポンプ
   と、 前記復管路に設けられ、側面部の内壁が略円筒状である
   旋回胴と、該旋回胴の側面部の略接線方向に設けられ、
   前記復管路に接続された入口管と、前記旋回胴の上面部
   の略中央に設けられた気液出口管と、前記旋回胴に設け
   られ、前記復管路に接続された出口管と、を有する気液
   分離装置と、 前記気液分離装置の前記気液出口管と冷却材タンクとを
   連絡する連絡管路と、 を備えて成ることを特徴とする高速増殖炉プラントにお
   ける二次冷却系削除型冷却系。