JPS6358291A - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、原子炉容器壁を介して冷７ＪＩ月の余熱を
除去Ｊる高速増殖炉に関する。

（従来の技術） 第３図に示すように、原子炉容器１内には、原子炉容器
１の底部から内槽３が立設される。この内槽３に炉心５
が収容され、さらに冷ｎｊ材としての液体金属が充填さ
れる。また、内槽３内は、隔壁７によって高＋ｊ＋ａ冷
却材領域９と低温冷却材領域１１とに区画される。

内槽３の下部には、低温冷７Ｊ１材領域１１に連通Ｊる
導通孔１３が開口される。したがって、内槽３および原
子炉容器１に囲まれて形成され！ご環状空１７ｉＪ　１
５１．Ｌ　、低温冷７Ｊ１材領域１１内の冷却材で満た
される。この環状空間内の冷ｕｌ材の液面１７は通常一
定の液位に輔持される。また、原子炉容器１の外側には
ガードベッセル１９が設けられ、このガードベッセル１
９の外側に外気が自然循環によって導かれる。

したがって、原子炉非常運転時に高温冷却材領域９内の
冷却材が加熱されて高温になり、熱膨張によって内槽３
の士縁部から１；状空聞１５内へ流れ込むと、環状空間
１５内の冷Ｕｒ材の液面１７が十シ１する。その結果、
流れ込んだ高温の冷ｋｊ材は、導通孔１３を通過して低
温冷７Ｊ１材領域１１内へ至る。ざらに、１；状空１．
！Ｊ　１５内の冷１ＪＩ　４４の液面１７が土？？ケる
結末、？：Ｓ淘冷／Ｊｌ祠のＩに：了炉容；ど；１への
接触面積が増加し、高温冷７Ｊ１材１．１、原−ｆ炉容
器１おＪ、びガードベッセル１９を介し−Ｃ外気にＪ、
り冷７Ｊｌされる。こうして、原子か非常ｕ、’ｉに冷
！Ｊ目イの余熱が除去される。

（発明が解決しようとする問題点） どころが、このＪ：うな冷Ｈ］ＪｒＡの余熱除去は、冷
７ＪＩ月が高）１シとなって、内槽３から流れ出る稈に
膨張しない限り不可能であり、イれ以外のとぎには余熱
を除去することができない。

また、環状空間１５内の冷ＪＪｌ材の液面１７は、通常
運転時に常に一定であるため、原子炉容器１は、環状空
１１′Ｊ１５内の冷ＩＪＩ材に接している部分と、接し
ていないＮ１分とで温度差が大きくなる。そのため、原
子炉容器１に茗しく人きｈ熱応力が’！　！Ｊ’るとい
う欠点がある。この熱応力の増大は、原子炉起動１１．
Ｉあるいは停止）１，１に特にましい。

ざらに、内槽３は、その高さが＾温冷！Ｊｌ材領域≦）
内の冷７ＪＩ　４４液面２０を上回る必°要があるため
、鉛直方向に良く形成しなければならない。その結末、
内１ｆ９３の耐震性が低下し、ひいては？３速増殖炉の
耐震性も低下するという問題点がある。

この発明は上記事実を考慮しでなされたちのであり、冷
ＪＪＩ祠の余熱を原子炉容器を介して随時実行り゛るこ
とができる高速増殖炉を提供することを目的どＪる。

（発明の構成） （問題点を解決り−るための手段） この発明は、原子炉容器内に液体金属が冷ＩＪ１祠とし
て充填され、炉心の上方Ｊ３　Ｊ：び下方がそれぞれ高
温冷７ｊｌ材領域および低温冷７ＪＩ４４領域に区画さ
れ、この高温冷）Ｊｌｌ領領域上方にカバーガス空間が
形成されるとともに、上記原子炉容器の外側へ外気を導
き、この原子炉容器壁を介して上記冷ＩＪＩ材の余熱を
除去する高速増殖炉にＪ３いて、上記原子か容器のカバ
ーガス空間対応位置に取りイ・ＪＵられ、上記原子力ｊ
容器の壁面に沿って前記高温冷７ＪＩ　４４領域まで延
在して設りられた−に１部内槽エレメントと、上記Ｄ：
を子炉容器の底部から上記原子炉容器の壁面に沿って立
設され、前記高温冷却材領域まで延在されるとともに、
上記上部内槽エレメントと重ね合わされ（設置）られた
下部内槽エレメントと、−Ｉｌ記−Ｆ部および下部内槽
エレメントと十ｉ：２１京了炉容：Ｓとに囲まれた環状
空間に連通され、この１１秋空間内へガスを流出入させ
て十記環状空間内の１ｒ力を制御し１！するよう設けら
れた圧力制御手段とをイｉして構成されたものである。

（作用） したがって、この発明に係る高速増殖力］は、圧力制御
手段によって環状空間内の１ｒ力をカバーガス空間内の
圧力とほぼ等しいｆｆノ〕まで減圧し、高温冷ｎ１材領
域の冷却材を、上部および下部内槽エレメントとの小合
部から環状空間内へ導き、１京了炉容＾への冷ｒＪｌ材
の接触面積を増大させて、このＩに１子炉容器壁を介し
て冷ＩＪＩ　＃イの余熱を除去するのである。

（実施例） 以下、この発明の実施例を同曲に基づいて説明する。

第１図はこの発明に係る高速増殖炉の一実施例を示１縦
所面図である。

１１１４子炉珪屋２１の原子炉容器建屋壁２３は原子炉
容器室２５を形成し、この原子炉容器°ｑ２５の内部に
原子炉容器２７が垂設される。原子炉容器２７は、その
内部に液体金属を冷却材として充填し、この冷ＩＪ１４
４に浸ａ５シて炉心２９が設置される。

原子炉容器２７内は、また隔壁３１によって鉛直方向、
上方の高温冷却材領域３３と下方の低温冷却材領域３５
とに二分される。上記炉心２９は、高温冷却材領域３３
側に設置される。

原子炉容器２７の上部開口には遮蔽プラグ３７が説ｔノ
られ、この遮蔽プラグ３７によって原子炉容器２７内が
密閉される。遮蔽プラグ３７には、炉心２９の鉛直上方
に炉心上部機構３９が設置され、この炉心上部機？５ｔ
３９の周囲に冷７ＪＩ材循環ポンプ’１１および中間熱
交換器４３が設置される。

冷７ＪＩ材循環ポンプ４１は、低温冷７１１１月領域３
５内の冷り目Ａをポンプ出口配管／１４を介して炉心２
つへ圧送する。また、中間熱交換器４３は、炉心２９に
よって加熱され高調冷２ＪＪ材領域３３内へ流出した高
（門の冷＃Ｉ　４４を、二法論７ＪＩ祠と熱交換して冷
７ＪＩ　Ｌ、、１１−（温冷７ＪＩ材領域３５内へ導く
。

＾温冷７ＪＩ　４Ａγｊ　ｌｓｌ　３３内の冷却材と遮
蔽プラグ、３７との聞には、カバーガス空間４６が形成
される。

このカバーガス空間４６には、アルゴンガス等の不活性
ガスが封入されている。

一方、原子炉容器２７の外側は、ガードベッセル／１５
により覆われて保護される。ざらに、このガードベッセ
ル４５の外側に外気通路４７が形成される。外気は、自
然循環ににって、原子炉容器社屋壁２３の外部から図示
矢印への如く原子炉容器室２５内へ導かれ、上記外気通
路４７を通った後外気耕出筒４９から原子４井１メ２１
外へ放出される。ガードベッセル４５の外側には断熱材
が配設されていないため、外気は、外気通路４７内を通
過する間に原子炉容器２７Ｊ３Ｊζびガードベッセル／
１５を冷却する。これにより、原子炉容器２７内の冷却
材は除熱可能に構成される。

さて、原子炉容器２７内には、原子炉容器２７の鉛直壁
面に沿って上部内情エレメント５１が設けられる。この
上部内槽エレメント５１の上端部は、原子炉容器２７に
Ｊハノるカバ−ガス空間４６対応位置に固定される。ま
た、上部内槽エレメント５１の下端は、高温冷却材領域
３３の鉛直方向はぼ中央位置に開口して設（プられる。

Ｉに（Ｉ４容器２７の底部には、原子炉容器２７の１１
ｊ　Ｌ壁面に沿って下部内槽エレメント５３が立設され
る。この下部内＋ｆｌ−Ｔレメント５３の上端部は、へ
温冷ｆＪｌ材領域３３の鉛直方向はぼ中央位置まで延在
され、上部内槽Ｉレメンｉ〜５１の下端部に重ね合わさ
れる（第２図参照）。このシ【合部５５は、下部内槽エ
レメント５３の上端を上部内槽エレメント５１の下端が
原子炉容器２７の中心−から覆うようにして構成された
ものである。ざらに、これらの上部おＪ：び下部内槽ニ
レメンｈ５１．５３ニＪ、って内（０５６が構成される
。

内槽５６と原子炉容器２７に囲まれて環状空間テ）７が
形成される。下部内槽エレメント５３の下部には、低温
冷却材領域３５と連通するη通孔５９が開口される。こ
のため、環状空間５７内は、低温冷却材領１ｉ！３５内
の冷却材ににっで満たされる。また、上部内槽エレメン
ト５１の上部は、圧力制御手段としての給排気装置６１
に接続される。

この給＋７１気装！ｉ’（６−１は、環状空間５７内へ
アルゴンガス等の不活性ガスを供給し、Ｊｊｌ気１”る
ものである。環状空間５７内は、この給排気装置６１に
Ｊ：ってカバーガス空間４６内の圧力以上また（」以１
；に制御２＋＋　＋ｉ’ｌ能に設けられる。

次に、作用を説明Ｊる。

通常の原子炉運転１１．’ｉには、給排気！Ａ買６１に
にっＣ１環状空間５７内をカバーガス空間４６内の圧力
以上に加圧する。すると、環状空間５７内の冷Ａｌｌ祠
の液面は最低液面６３に至り、冷ＪＪＩ祠が１６を子か
容Ｚ２７に接触する面積が減少り−る。したがって、冷
Ｊｕｌ材は、原子炉容器２７およびガードベッセル４５
を介して、外気通路４７内を流れる外気により冷却され
ることがなく、最適な温度に維持される。

また、環状空間５７内の液面が最低液面６３にある場合
、重合部５５の重合部間隙６５に冷ＩＪｌ材が１・１人
される。環状空間５７内が高圧に設定されているため、
ｉ！″Ｓ温冷７ＪＩ　Ｕ領域３３内の冷却材は、重合部
間隙６５を通って環状空間５７内へ流入することがない
。

通常運転ＩＩ）に冷７ＪＩ月循環ポンプ４１を停止させ
ると、環状空間５７内の冷７ＪＩ材液面は上界する。

一般に、冷７ＪＩ　４４循環ポンプの運転中に４３いて
、重合部間隙６５内の冷Ｕｌ相液面６７と最低液面６３
との差は、ｒ１温冷ノ」１祠領域３３内の冷ＪＪＩ月の
液面６９△と低温冷ＩＪＩ材領１！！！３５内の冷に１
封液面６９［３（第１図）との液面差りにほぼ等しい。

この液面差りは、冷却材循環ポ′ンブ４１の起動によっ
て冷７ＪＩ　４４が循環するときに生ずる圧力損失に相
当する。したがって、冷却材循環ポンプ４１の停止時、
低温冷却材領域３５の冷１」１封液面６９［３が上背し
て液面６９Ａとほぼ同一となっても、環状空間５７の冷
に１相液面は、精々重合部間隙６５内の冷却材液面６７
までしか上？？シない。

故に、この場合も冷ｆＪｌ材が原子炉容器２７に接触ザ
る面積が少なく、外気の循環にも拘らず、冷／Ｊｌ　４
４　Ｉｔ　ｌＩ３適温度に帷持される。さらに、この場
合も、１）状空間５〕７が給拮気装置６１にＪ、って高
１「に保持されているため、高温冷ＪＪｌ材領域３３内
の冷７ＪＩ　Ｕは、重合部間隙６５を通って環状空間５
７内へ流入りろことがない。

次に、原子炉停止１．１あるいは冷７ＪＩ祠温痘が異常
上界する原子炉非常時には、給排気装量６１によって環
状空間５７内の圧力をカバーガス空間４６内どはぼ等し
い圧力まで減圧り”る。Ｊると、高温冷却材領域３３内
の高温冷ｕ１４４は、重合部間隙６５を通って環状空間
５７内へ流入し、環状空間５７内の液面が上界して最？
３Ｍ面７１に至る。

この液面上テ？の結果、環状空間５７内へ流入した１１
温の冷却材が導通孔５９を通って低温冷７ＪＩ月領１ｆ
ｉ３５内へ流入する循環流路が形成される。また、環状
空間５７内の液面−Ｌ７１′の結果、＾渇の冷却材が原
子炉容器２７に接触り゛る面積が増大する。

イれ故、１α１ｊシの冷却材は、原子炉容器２７および
ガードベラヒル４５の各々の壁を介して外気通路４７を
流れる外気により冷ｕ１され、余熱が除去される。特に
、非常運転時には、環状空間５７内の圧力を１９にカバ
ーガス空間４６内圧力に設定すればＪ、いので、環状空
間５７内を加圧保持する必要がなく、信頼性の高い余熱
除去を実行することがぐきる。

また、余熱除去の場合に限らず、給梼気装買６１を操ｆ
ｆすれば環状空間５７内の冷却材液面を（Ｆ意に調１　
することができる。したがって、原子炉非常時冷却４４
編度が上背する場合に、環状空間５７内の液面を上背さ
けるよう調整ずれば、原子４容Ｊ：　２７の壁の温度を
鉛直下方から上方に向って、徐々に加熱Ｊることができ
る。その結果、原子炉容器２７の鉛直方向温度分布を滑
らかに制御Ｊることがでさ、原子炉容器２７の熱応力を
低減さＵることができる。

原子炉容器が停止して冷却材温度が徐々に低下するとき
には、環状空間５７内の冷却材液面を徐々に下降さｌる
ことによって、同様にＤＪｆ子炉容器２７の熱応力を低
減させることができる。

さらに、内槽５６が鉛直方向に短い上部および下部内槽
−［レメン１〜５１．５３から構成されたことから、内
槽５６のｆＪ４震性を向上さけることがでさ゛、ひいて
は高速増殖炉の耐震性能を向ヒさせることができる。

（究明の効果〕 以上のように、この発明に係る高速増殖炉にＪ：れば、
原子炉容器と、このＩ；（子炉δ蔦の壁面に治っＣ形成
された上部内槽エレメントおにび下部内槽エレメントと
に囲まれて形成された環状空間に１［力制御手段が連通
されたことから、この圧力制御２１１　Ｆ段を操作して
環状空間の内圧をカバーガス空間とほぼ舌しく設定Ｊる
ことにＪ：す、冷７，１１祠の余熱除去を随時実行−づ
”ることができるという効果を秦ηる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの究明に係る高速増殖炉の一実施例を承り”
縦断面図、第２図は第１図の凹部拡大図、第３図は従来
の高速増殖炉を示す縦断面図である。 ２１・・・原子炉ｌｃ屋、２７・・・原子炉δ器、２９
・・・炉心、３３・・・高温冷ＩＪｌ材領域、３５・・
・低濡冷７９祠領域、／１６・・・カバーガス空間、／
１７・・・外気通路、５１・・・上部内槽エレメント、
５３・・・下部内槽ニレメン１−１５５・・・重合部、
５７・・・環状空間、６１・・・給Ｉノ１気装；行。 出願人代理人　　　波　多　野　　　久第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉容器内に液体金属が冷却材として充填され、
   炉心の上方および下方がそれぞれ高温冷却材領域および
   低温冷却材領域に区画され、この高温冷却材領域の上方
   にカバーガス空間が形成されるとともに、上記原子炉容
   器の外側へ外気を導き、この原子炉容器壁を介して上記
   冷却材の余熱を除去する高速増殖炉において、上記原子
   炉容器のカバーガス空間対応位置に取り付けられ、上記
   原子炉容器の壁面に沿って前記高温冷却材領域まで延在
   して設けられた上部内槽エレメントと、上記原子炉容器
   の底部から上記原子炉容器の壁面に沿って立設され、前
   記高温冷却材領域まで延在されるとともに、上記上部内
   槽エレメントと重ね合わされて設けられた下部内槽エレ
   メントと、上記上部および下部内槽エレメントと上記原
   子炉容器とに囲まれた環状空間に連通され、この環状空
   間内へガスを流出入させて上記環状空間内の圧力を制御
   し得るよう設けられた圧力制御手段とを有して構成され
   たことを特徴とする高速増殖炉。 ２、圧力制御手段は、不活性ガスを供給し排出する給排
   気装置である特許請求の範囲第１項記載の高速増殖炉。 ３、圧力制御手段は、上部内槽エレメントに接続された
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の高速増殖炉。