JPS6350792A - 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」 本発明はタンク型の高速増殖炉に係わり、特にホットブ
レナム壁面での熱応力を緩和した高速増殖炉に関する。

「従来の技術」 高速増殖炉は天然のウランの効率的な活用を図ることが
できるものとして注目されている。高速増殖炉は、一般
にループ型とタンク型の２種類のタイプに分けることが
できる。

第４図は従来提案されたタンク型の高速増殖炉を示した
ものである。この高速増殖炉で一次冷却材を収容した原
子炉容器１は、その上部開口をルーフスラブ２で閉塞さ
れている。原子炉容器１内に配置された炉心３は、複数
の燃料集合体および制御棒（共に図示せず）等から構成
されており、炉心支持構造体４によって支持されている
。この炉心支持構造体４は、ルーフスラブ２の下面側に
取り付けられた円筒状の炉心吊り下げ機構（炉心吊り胴
）５に支持されている。原子炉容器１内には、この他、
（ｉ）炉心３の水平方向の振れを防止するための炉心振
れ止め構造体６、（１１）例え、ばナトリウムから成る
一次系冷却材を強制循環させるための冷却材循環ポンプ
７、（ｉｉｉ　）−次系冷却材と二次系冷却材との熱交
換を行わせる中間熱交換器８、ならびに（ｉｖ　）炉心
上部機構９等が配置されており、これらは共にルーフス
ラブ２に支持されている。

さて、この原子炉容器１内の一次冷却材１１１とルーフ
スラブ２との間の空間には、アルゴンガス等のカバーガ
スが封入されている。また前記した炉心吊り下げ機構５
には、この一次冷却材１１の液面よりも下の位置に、流
通口（フローホール）１２が配置されており、一次冷却
材１１がこの部分を通過できるようになっている。

すなわち、原子炉容器１の内部は、炉心３を通過する前
の低温の冷却材を収容するためのコールドプール１４と
、炉心３で加熱された高温の冷却材を収容するホットプ
ール１５とに区画されており、また炉心３の下方には、
高圧プレナム１６が形成されている。コールドプール１
４内の低温の冷却材は、循環ポンプ７に送り込まれ、加
圧されて高圧ブレナム１６内に導かれる。そして炉心３
を上方へ通過する際に核反応熱で加熱され、炉心吊り下
げ機構５の内側より流通口１２を通ってホットプール１
５内に到達する。この後、冷却材は中間熱交換器８内に
流入して、ここで二次冷却材との熱交換を行う。熱交換
によって冷却された冷却材は、コールドブール１４に戻
る。一次冷却材１１のこのような循環によって熱エネル
ギが二次冷却材に伝達されていく。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで原子炉の運転中、このような高速増殖炉の原子
炉容器１内では、ホットプール１５内の冷却材の温度は
通常５００〜５５０°Ｃにも到達する。そこでこのよう
な温度変化からルーフスラブ２０強度を維持するためと
、その上面側を常に常温近（に維持する必要から、ルー
フスラブ２を冷却する手段が設けられている。

一方、一次冷却材１１の温度は抜出力の変化に応じて変
動する。そこで原子炉の起動や停止時のように炉心出力
が変動する際に、一次冷却材１１の温度は急激に変動す
ることになる。この結果として、一次冷却材１１と接触
する原子炉の構造材はこの温度変化に追従して急激な温
度変化を生じ、強い熱応力を受けることになる。例えば
原子炉の構造体がステンレススチールで構成されている
場合には、例えば１０メ一トル程度の長さの構造体が温
度の最大変化幅に対して１０センチメートル程度の伸縮
を生じさせ、かなりの熱応力を発生させることになった
。

そこで、従来からこの熱応力を緩和するための対策が採
られていた。すなち、従来では特に強い熱応力の発生す
る可能性がある液面近傍部にナトリウムを収容したパケ
ット（ナトリウムパケット）を取り付けて一次冷却材１
１の液面付近の温度勾配を緩やかにすると共に、原子炉
の起動および停止時の出力変動に強い制限を加え、一次
冷却材１１の急激な温度変化自体を避けるようにしてい
た。

ところが、このように原子炉の起動や停止時の出力変動
を制限すると、起動や停止に要する時間が長くなってし
まい、原子炉の効率的な運転を行うことができない。

そこで本発明の目的は、一次冷却材の急激な温度変化が
生じても原子炉構造材に与える熱応力を緩和させ、原子
炉の起動および停止に要する時間の短縮を図ることので
きる高速増殖炉を提供することにある。

「問題点を解決するための手段」 本発明では、一次冷却材と接触する原子炉構造材のうち
、この一次冷却材によって高温に晒される部位の一部ま
たは全部にセラミックス板を配置する。セラミックス板
としては、例えばポーラス状セラミックスを内蔵した板
を使用することが有効である。ポーラス状セラミックス
に含まれる気泡には、一次冷却材としてのナトリウムと
不活性の窒素ガスや不活性ガスを封入しておくことが好
ましい。

このようなセラミックス板は優れた断熱性があり、高温
での熱伝導率が小さいので一次冷却材の温度が急激に変
動しても、原子炉構造材に対する熱応力の緩和を図るこ
とができる。

「実施例」 以下実施例につき本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例における高速増殖炉の要部を
表わしたものである。第４図と同一部分には同一の符号
を付しており、これらの説明を適宜省略する。

さて、この高速増殖炉では、例えば次のように熱遮蔽板
を配置している。

（１）炉心３の直上に位置するかん板２１の下面に配置
された熱遮蔽板２２゜ ここでがん板２１とは、図示しない整流管を支持するた
めの板状部材である。

（１１）炉心上部機構９の下端に設置された熱遮蔽板２
３の表面に配置された熱遮蔽板２４゜（ｉｉｉ　）炉心
上部機構９の側面に配置された熱遮蔽板２５゜ （ｉｖ　）炉心吊り下げ機構５の内側および外側の壁面
に配置された熱遮蔽板２６゜ （ｖ）原子炉容器１のホットプール１５内の内側壁面に
配置された熱遮蔽板２７゜ （ｖｉ　）循環ポンプ７のホットブール１５内の外壁面
に配置された熱遮蔽板２８゜ （ｖｉ　）中間熱交換器８のホットブール１５内の外壁
面に配置された熱遮蔽板２９゜ これらの部位の原子炉構造材は共に高温の一次冷却材１
１に晒される。そこでこれらの部位に本発明の熱遮蔽板
２５〜２９を設置する。

第２図はこの実施例で使用されている熱遮蔽板の構造と
それらの取り付は状態の一例を表わしたものである。熱
遮蔽板２５〜２９は、例えば厚さ５センチメートルの板
状のセラミックス板３１を箱状に接合し、窒素ガスを気
泡内に封入した厚さ１５〜２０センチメートルのポーラ
ス状のセラミックス板３２をその内部に配置した構造と
なっている。これらのセラミックス板３１，３２は断熱
性があり、かつ高温で熱電導率の小さいＡｌ２Ｏ５やＺ
ｒＯ２等が好ましい。ポーラス状のセラミックス板３２
は、気泡の存在により特に断熱性に優れている。従って
、全体の厚さを３０センチメートル以下にしても、原子
炉構造材３３への熱応力を大幅に軽減することができる
。また実施例のセラミックス板３２は窒素ガスを封入し
ているので、外側のセラミックス板３１から何らかの原
因でナトリウムが浸入してきても安定して熱遮蔽を行う
ことができる。

熱遮蔽板２５〜２９は、ステンレススチール製の支持棒
３４によって原子炉構造材３３に取りつけられている。

支持棒３４は、その一番車の棒３４ａがセラミックス板
３１に直接固定されており、これよりも下側に配置され
た棒３４ｂ等はセラミックス板３１に上下方向に刻まれ
た溝（図示せず）に摺動自在に差し込まれている。これ
は、原子炉構造材３３が伸縮してもこれがセラミックス
板３１に上下方向の力を与えないようにするためである
。

以上のような構成の高速増殖炉で、一次冷却材１１は高
圧ブレナム１６から炉心３を通る際に高温に加熱される
。そして、炉心３の直上に位置するかん板２１の整流管
（図示せず）を通って炉心上部機構９の下端に設置され
ている熱遮蔽板２３で反射されて、炉心吊り下げ機構５
の流通口１２を通過する。ここでがん板２１の前面（お
よび必要により後面）には熱遮蔽板２２が配置されてお
り、熱遮蔽板２３の前面にも本発明の熱遮蔽板２４が配
置されている。また炉心上部機構９の側面等にも熱遮蔽
板２５等が配置されている。従って一次冷却材１１に急
激な温度変動が生じても、これが緩和されて原子炉構造
材３３に到達することになる。

なお、この実施例でがん板２１等の所定の原子炉構造材
３３に対しては、その耐久性等を考慮して本発明の熱遮
蔽板の取り付けを省略することが可能である。

「変形例」 第３図は高速増殖炉の熱遮蔽板の変形例を表わしたもの
である。この変形例の熱遮蔽板３６では、セラミックス
板の上板３１ａおよび底板３１ｂが共に原子炉構造材３
３の表面に殆ど接触する程度まで突き出ている。またこ
の熱遮蔽板３６ではステンレススチール製の支持棒３７
がいずれも熱遮蔽板３６を上下動自在に支持しており、
熱遮蔽板３６の下端は原子炉構造材３３の水平面と自重
で接触している。このため、この変形例の高速増殖炉で
は熱遮蔽板３６の上端が一時冷却材の液面よりも下方に
存在する場合であっても、熱遮蔽板３６の上方や下方か
ら原子炉構造材３３の表面近傍に対して、温度変化の生
じた一次冷却材が急激に流入するような事態が回避され
、熱応力の軽減に役立つ。また、原子炉構造材３３に対
する熱遮蔽板３６の取り付けも簡単となる。

なお、熱遮蔽板は気泡の存在するセラミックス板とこれ
が存在しないセラミックス板とを組み合わせて構成する
必要はなく、一つのセラミックス板の内部に気泡を生じ
させたものを使用してもよいことは当然である。また高
速増殖炉の大きさ等によってはポーラス状のセラミック
ス板を用いる必要はなく、通常のセラミックス板を熱遮
蔽板として用いることも十分可能である。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によればセラミックス板で
原子炉構造材の要所を覆ったので、単に原子炉の起動お
よび停止時間の短縮を図ることができるのみならず、原
子炉の突発的な温度上昇等に対しても構造材に負担をか
けることがなくなり、原子炉の健全性を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における高速増殖炉の要部を
示す断面図、第２図は熱遮蔽板を原子炉構造材に取りつ
けた状態を示す断面図、第３図は熱遮蔽板の一変形例を
示す断面図、第４図は従来の高速増殖炉の要部を示す断
面図である。 １・・・・・・原子炉容器、 ３・・・・・・炉心、 １１・・・・・・一次冷却材、 ２５〜２９．３６・・・・・・熱遮蔽板、３１・・・・
・・セラミックス板、 ３２・・・・・・ポーラス状のセラミックス板、３３・
・・・・・原子炉構造材、 ３４．３７・・・・・・支持棒。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一次冷却材と接触する原子炉構造材のうち、この一
   次冷却材によって高温に晒される部位の一部または全部
   にセラミックス板を配置したことを特徴とする高速増殖
   炉。 ２、セラミックス板は、ポーラス状セラミックスを内蔵
   した板であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の高速増殖炉。 ３、ポーラス状セラミックスには窒素または不活性ガス
   が封入されていることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載の高速増殖炉。