JP2003028975A - 原子炉 - Google Patents

原子炉

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JP2003028975A
JP2003028975A JP2001209939A JP2001209939A JP2003028975A JP 2003028975 A JP2003028975 A JP 2003028975A JP 2001209939 A JP2001209939 A JP 2001209939A JP 2001209939 A JP2001209939 A JP 2001209939A JP 2003028975 A JP2003028975 A JP 2003028975A
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coolant
heat transfer
transfer tube
reactor
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JP2001209939A
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Sadao Hattori
禎男 服部
Masaki Uotani
正樹 魚谷
Nobuyuki Ueda
伸幸 植田
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Central Research Institute of Electric Power Industry
Original Assignee
Central Research Institute of Electric Power Industry
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00—Reactor types
    • G21C1/32—Integral reactors, i.e. reactors wherein parts functionally associated with the reactor but not essential to the reaction, e.g. heat exchangers, are disposed inside the enclosure with the core
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/02—Arrangements or disposition of passages in which heat is transferred to the coolant; Coolant flow control devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却系を簡素化する。 【解決手段】 炉心１を収容する原子炉容器２と、原子
炉容器２内に溜められ炉心１によって加熱されて対流す
る第１の冷却材３と、原子炉容器２内に配置されて第１
の冷却材３と接触する第１の伝熱管４と、原子炉容器２
外から第１の伝熱管４に供給され第１の冷却材３を冷却
して原子炉容器２外に導かれる第２の冷却材５を備えて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉に関する。
更に詳述すると、本発明は、冷却系が少なくもと一次系
と二次系とに分かれている原子炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】放射線によって汚染されていない水蒸気
でタービンを回転させて発電を行う間接サイクルの原子
炉では、一次冷却系と二次冷却系の間に蒸気発生器や熱
交換器を設けている。
【０００３】例えば、ループ型の高速増殖炉では、炉心
を冷却して加熱された一次ナトリウム系（一次冷却系）
の熱を中間熱交換器によって二次ナトリウム系（二次冷
却系）に伝達し、さらに二次ナトリウム系の熱を蒸発器
及び過熱器によって水・蒸気系に伝達している。また、
原子炉容器を大きくして一次ナトリウム系のポンプと中
間熱交換器を原子炉容器内に納めたタンク型の高速増殖
炉でも、同様に、一次ナトリウム系の熱を中間熱交換器
によって二次ナトリウム系に伝達し、さらに二次ナトリ
ウム系の熱を蒸気発生器によって水・蒸気系に伝達して
いる。
【０００４】さらに、高速増殖炉以外の原子炉において
も、例えば加圧水形軽水炉では、炉心を冷却して加熱さ
れた一次冷却水の熱を蒸気発生器によって水・蒸気系に
伝達している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
間接サイクルの原子炉では、別々の部屋に収容されそれ
ぞれ配管で繋がれた蒸気発生器や熱交換器によって各冷
却系間の熱伝達を行うので、冷却系全体が複雑で大きな
ものになってしまう。特に、発電を目的とした高速増殖
炉等では一次冷却系が多数のループから構成されてお
り、更にそのループの一つひとつに二次冷却系のループ
が複数接続されていることから、配管類、ポンプ類、熱
交換器や蒸気発生器等の数が多くなり、冷却系の複雑化
や大型化が著しい。このため、原子炉の製造コストが莫
大なものになると共に、その保守管理にも多くの人員と
監視設備を要し多大な費用がかかる。
【０００６】なお、タンク型の高速増殖炉は、ループ型
の高速増殖炉に比べて冷却系の配管類等が削減されてお
り、これによってループ型の高速増殖炉よりも冷却系の
簡素化や小型化がやや図られている。しかしながら、中
間熱交換器や蒸気発生器は依然として必要であり、冷却
系の簡素化や小型化は十分とは言えず、冷却系の更なる
簡素化や小型化が要請されている。
【０００７】本発明は、冷却系を簡素化し小型化に適し
た原子炉を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに請求項１記載の原子炉は、炉心を収容する原子炉容
器と、原子炉容器内に溜められ炉心によって加熱されて
対流する第１の冷却材と、原子炉容器内に配置されて第
１の冷却材と接触する第１の伝熱管と、原子炉容器外か
ら第１の伝熱管に供給され第１の冷却材を冷却して原子
炉容器外に導かれる第２の冷却材を備えるものである。
【０００９】したがって、炉心は第１の冷却材によって
冷却され、第１の冷却材は第１の伝熱管内を流れる第２
の冷却材によって冷却される。即ち、第１の冷却材は原
子炉容器内で対流し、炉心の熱を第１の伝熱管を介して
第２の冷却材に伝える。第１の伝熱管内を流れながら加
熱された第２の冷却材は原子炉容器外へと導かれるの
で、炉心の熱が原子炉容器の外に取り出される。
【００１０】また、請求項２記載の原子炉は、請求項１
記載の原子炉において、原子炉容器は二重容器の内側容
器であり、第１の冷却材は一次冷却材であり、第２の冷
却材は二重容器の外側容器と内側容器の間に溜められた
二次冷却材であり、外側容器と内側容器の間に配置され
て二次冷却材と接触する第２の伝熱管と、二重容器外か
ら第２の伝熱管に供給され二次冷却材を冷却して二重容
器外に導かれる水・蒸気系の流体を備えるものである。
【００１１】したがって、一次冷却材は二重容器の内側
容器内で対流し、炉心の熱を第１の伝熱管を介して二次
冷却材に伝達する。そして、二次冷却材の熱は第２の伝
熱管を介して水・蒸気系の流体に伝えられる。水・蒸気
系の流体は液体の状態で第２の伝熱管内に流入し、二次
冷却材から熱を受け取ることで気体になり、二重容器外
の例えば発電用タービンへと供給される。
【００１２】また、請求項３記載の原子炉は、一次冷却
材及び二次冷却材は導体であり、第１の伝熱管を二重容
器の径方向に貫通する磁束を発生させる磁束発生手段を
備え、第１の伝熱管内の二次冷却材の流れによって発生
した起電力で一次冷却材の対流を促進する力を発生させ
るものである。
【００１３】一次冷却材及び二次冷却材は導体である。
例えば、第１の伝熱管内を二次冷却材が下から上に向け
て流れると、フレミングの右手の法則により、導体であ
る二次冷却材の運動方向及び磁束の方向に直角な方向、
即ち二重容器の周方向の起電力が発生する。この起電力
によって内側容器内の一次冷却材に電流が生じる。磁束
発生手段の磁界は第１の伝熱管の周囲の一次冷却材中に
も生じており、フレミングの左手の法則により、磁界の
向き及び一次冷却材中の電流の向きに直角な方向、即ち
下方向の力が発生する。つまり、第１の伝熱管の周囲の
一次冷却材に下向きの力が作用する。第１の伝熱管の周
囲では一次冷却材は第１の伝熱管内を流れる二次冷却材
によって冷却され下向きに対流するので、この対流の方
向と同じ向きの力が一次冷却材に作用することになる。
一次冷却材及び二次冷却材である導体として、例えば液
体金属の使用が可能である。
【００１４】さらに、請求項４記載の発明は、請求項１
記載の原子炉において、第１の冷却材は一次冷却材であ
り、第２の冷却材は原子炉容器外から第１の伝熱管に供
給され一次冷却材を冷却して原子炉容器外に導かれる水
・蒸気系の流体である。
【００１５】したがって、一次冷却材は原子炉容器内で
対流し、炉心の熱を第１の伝熱管を介して水・蒸気系の
流体に伝達する。水・蒸気系の流体は液体の状態で第１
の伝熱管内に流入し、一次冷却材から熱を受け取ること
で気体になり、原子炉容器外の例えば発電用タービンへ
と循環する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１７】図１に、本発明を適用した原子炉の第１の
実施形態を示す。原子炉は、炉心１を収容する原子炉容
器２と、原子炉容器２内に溜められ炉心１によって加熱
されて対流する第１の冷却材３と、原子炉容器２内に配
置されて第１の冷却材３と接触する第１の伝熱管４と、
原子炉容器２外から第１の伝熱管４に供給され第１の冷
却材３を冷却して原子炉容器２外に導かれる第２の冷却
材５を備えている。原子炉容器２は二重容器６の内側容
器（以下、本実施形態において内側容器２という）であ
り、第１の冷却材３は一次冷却材（以下、一次冷却材３
という）であり、第２の冷却材５は二重容器６の外側容
器７と内側容器２の間に溜められた二次冷却材（以下、
本実施形態において二次冷却材５という）であり、外側
容器７と内側容器２の間に配置されて二次冷却材５と接
触する第２の伝熱管８と、二重容器６外から第２の伝熱
管８に供給され二次冷却材５を冷却して二重容器６外に
導かれる水・蒸気系の流体９を備えている。即ち、この
原子炉の冷却系は、一次冷却系、二次冷却系、水・蒸気
系より構成されている。
【００１８】一次冷却系の一次冷却材３及び二次冷却系
の二次冷却材５は、例えば導体である。本実施形態では
導体として、例えば液体金属を用いている。そして、導
体として、例えば液体ナトリウムを用いている。ただ
し、一次冷却材３及び二次冷却材５としては液体ナトリ
ウムに限るものではなく、例えば液体の鉛−ビスマス合
金、液体カリウム等の液体金属でも良い。
【００１９】第１の伝熱管４は、一次冷却材３の中、好
ましくは内側容器２の内壁面の近傍、例えば炉心１を囲
む遮蔽体１０の外側に配置されている。第１の伝熱管４
は上部ヘッダー２０と下部ヘッダー２１とで互いに連結
された多数本の管から成り、例えば内側容器２と同心円
状に並べられている。第１の伝熱管４の上部ヘッダー２
０は内側容器２の外に開口し外側容器７と内側容器２と
の間の空間と連通されている。また、第１の伝熱管４の
下部ヘッダー２１は内側容器２の外周面に取り付けられ
た環状体１１に接続され、この環状体１１の下向きの開
口部を通じて内側容器２と外側容器７との間の空間即ち
二次冷却材５の流路と連通させられている。環状体１１
の底面には入口が形成されている。
【００２０】第２の伝熱管８は、例えばコイル形状を成
している。本実施形態では、第２の伝熱管８を二重に設
けている。第２の伝熱管８には、外側容器７の外の水・
蒸気系が接続されている。即ち、水・蒸気系の流体９
は、ポンプ１２→給水管１３→第２の伝熱管８→蒸気管
１４→発電用タービン１５→復水器１６→ポンプ１２へ
と循環する。
【００２１】この原子炉は、第１の伝熱管４を二重容器
６の径方向に貫通する磁束を発生させる磁束発生手段１
７を備え、第１の伝熱管４内の二次冷却材５の流れによ
って発生した起電力で一次冷却材３の対流を促進する力
を発生させている。磁束発生手段１７は、例えば図２に
示すように、一対の円筒状の永久磁石１７ａ，１７ｂよ
り構成されている。永久磁石１７ａ，１７ｂは第１の伝
熱管４を挟んでその内側と外側に配置されている。具体
的には、内側の永久磁石１７ａは遮蔽体１０の外周面に
取り付けられ、外側の永久磁石１７ｂは内側容器２の外
周面に取り付けられている。円筒状の永久磁石１７ａ，
１７ｂの内側はＮ極、外側はＳ極に着磁されている。因
みに、図２のＮ，Ｓの文字は、永久磁石１７ａ，１７ｂ
の磁極を示している。一対の永久磁石１７ａ，１７ｂに
よって第１の伝熱管４を貫通し、二重容器６の径方向外
側から内側に向かう磁束Φが発生する。尚、本実施形態
では、外側の円筒状の永久磁石１７ｂは原子炉容器内の
スペースを狭くしないために内側容器２の外周面に取り
付けているが、内側容器２の内周面に取り付けて一対の
永久磁石１７ａ，１７ｂを第１の伝熱管４を挟んで直に
対向させるように配置しても良い。この場合には、永久
磁石１７ａ，１７ｂ間に一次冷却材３が下向きに流れる
に十分なスペースを確保しておくことが望まれる。
【００２２】第１の伝熱管４内を二次冷却材５である液
体ナトリウムが自然対流により下から上に向けて流れる
と、フレミングの右手の法則により、導体である二次冷
却材５の運動方向及び磁束Φの方向に直角な方向、即ち
図２において矢印Ｉで示す周方向の起電力が発生する。
液体ナトリウムは導体であり、発生した起電力によって
一次冷却材３中に矢印Ｉ方向の電流が発生する。
【００２３】一方、磁束発生手段１７が形成する磁束Φ
は第１の伝熱管４の周囲の一次冷却材３中にも生じてお
り、フレミングの左手の法則により、磁界の向き及び一
次冷却材３中の電流の向きに直角な方向、即ち下方向の
力Ｆが発生する。第１の伝熱管４の周囲では、後述する
ように、一次冷却材３は冷却されて下向きに対流するの
で、この対流の方向と同じ方向の力Ｆが一次冷却材３に
作用し、一次冷却材３の流れが加速される。
【００２４】一次冷却系の一次冷却材３は、炉心１を冷
却することで加熱され、第１の伝熱管４内を流れる二次
冷却材５を加熱することで冷却される。このため、一次
冷却材３は内側容器２内で対流し、炉心１の熱を第１の
伝熱管４を介して第２の冷却材５に伝える。
【００２５】二次冷却系の二次冷却材５は、第１の伝熱
管４内で一次冷却材３によって加熱され、第２の伝熱管
８内を流れる水・蒸気系の流体９を加熱することで冷却
される。このため、二次冷却材５は対流によって第１の
伝熱管４内を上昇し、内側容器２と外側容器７の間を下
降する。即ち、二次冷却材５は、環状体１１→第１の伝
熱管４→内側容器２と外側容器７の間→環状体１１へと
循環し、一次冷却材３から受け取った熱を第２の伝熱管
８を介して水・蒸気系の流体９に伝える。
【００２６】水・蒸気系の流体９は、水の状態で第２の
伝熱管８内に流入し、第２の伝熱管８を介して二次冷却
材５から熱を受け取ることで蒸気になり、発電用タービ
ン１５に供給される。そして、発電用タービン１５を駆
動した後、復水器１６によって水の状態に戻され、ポン
プ１２によって第２の伝熱管８内に送り込まれる。
【００２７】このように、一次冷却材３から二次冷却材
５への熱伝達を内側容器２内に配置した第１の伝熱管４
を介して行っている。また、二次冷却材５から水・蒸気
系の流体９への熱伝達を内側容器２と外側容器７の間に
配置した第２の伝熱管８によって行っている。したがっ
て、この原子炉では、従来の原子炉で必要であった中間
熱交換器や蒸気発生器を用いなくても熱伝達を行うこと
が出来る。尚、内側容器２の壁面を介しても直接二次冷
却材５へ熱伝達が行われる。
【００２８】また、この原子炉では、中間熱交換器や蒸
気発生器を用いていないことに加え、一次冷却系と二次
冷却系を二重容器６内に納めているので、一次冷却系や
二次冷却系の配管類を大幅に削減することができる。こ
のため、冷却系が簡素化され、小型化される。即ち、原
子炉を小型化することができると共に、製造コストを下
げることができる。また、冷却系を簡素化できることか
ら、原子炉の保守管理が簡単になり、そのためのコスト
も下げることができる。さらに、小型の原子炉を安く製
造することができるので、原子炉の分散型電源としての
利用を促進することもできる。
【００２９】伝熱管による熱伝達は、技術の蓄積があり
即ち、伝熱管による熱伝達は信頼性の高い技術であり、
高度の安全性が要求される原子炉での使用に適してい
る。
【００３０】この原子炉は小型原子炉、例えば電気出力
が５０００ｋＷ級の小型原子炉、１００００ｋＷ級の小
型原子炉等への適用に非常に適している。この程度の電
気出力の小型原子炉は炉心１の発熱量が比較的小さく、
一次冷却材３及び二次冷却材５の自然対流による循環で
炉心１を十分に冷却することができ、また、伝熱管４，
８による熱伝達も十分可能である。ただし、設計を適切
に行うことで大型の原子炉への適用も可能である。
【００３１】ところで、ナトリウムは水と激しく反応す
ることが知られている。本実施形態の原子炉では、二次
冷却材５として液体ナトリウムを使用し、この液体ナト
リウム中に水・蒸気系の第２の伝熱管８を配置してい
る。
【００３２】仮に、第２の伝熱管８の一部が破損し、第
２の伝熱管８内の水が液体ナトリウムと反応した場合を
想定する。本実施形態の原子炉では、炉心１は内側容器
２内に収容され、この内側容器２内には一次冷却材３が
溜められている。これに対し、外側容器７の外には冷却
材は溜められていない。即ち、内側容器２内と外側容器
７外を比べると、内側容器２内はいわば密であって剛性
が大きく、外側容器７の外はいわば疎であって剛性が小
さい。したがって、第２の伝熱管８から水が漏れて液体
ナトリウムと激しく反応したとしても、その衝撃は剛性
の小さい外側容器７の方向に伝わることになり、炉心１
を収容する内側容器２を破損させることはない。
【００３３】また、第２の伝熱管８が破損したとして
も、第２の伝熱管８内の水の全てが一度にナトリウムと
反応するのではなく、水とナトリウムの反応は分散して
行われる。即ち、第２の伝熱管８に亀裂が発生すること
で漏れた水がナトリウムと反応し、その衝撃により亀裂
を進行させ又は新たな亀裂を発生させ、これにより漏れ
た水がナトリウムと反応してその衝撃により亀裂を更に
進行させ又は新たな亀裂を発生させることになる。即
ち、比較的小さな衝撃が繰り返し発生することになる。
このため、一度に大きな衝撃が発生することはなく、し
かもその衝撃は外側容器７の方向に伝わるので、内側容
器２を破損させることはない。つまり、本実施形態の原
子炉は、液体ナトリウムと水とが接触する可能性はある
ものの、炉心１は構造的に安全である。
【００３４】次に、図３に基づいて本発明を適用した原
子炉の第２の実施形態を説明する。なお、図１に示す原
子炉の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し
てある。
【００３５】この原子炉の冷却系は、一次冷却系と水・
蒸気系より構成されている。即ち、原子炉は、炉心１を
収容する原子炉容器２と、原子炉容器２内に溜められ炉
心１によって加熱されて対流する第１の冷却材３と、原
子炉容器２内に配置されて第１の冷却材３と接触する第
１の伝熱管４と、原子炉容器２外から第１の伝熱管４に
供給され第１の冷却材３を冷却して原子炉容器２外に導
かれる第２の冷却材５を備えている。第１の冷却材３は
一次冷却材であり、第２の冷却材５は原子炉容器２外か
ら第１の伝熱管４に供給され一次冷却材３を冷却して原
子炉容器２外に導かれる水・蒸気系の流体（以下、本実
施形態において流体５という）である。
【００３６】一次冷却材３は、例えば液体金属であり、
本実施形態では液体の鉛−ビスマス合金を用いている。
ただし、液体の鉛−ビスマス合金に限るものではなく、
例えば液体カリウム等の液体金属でも良く、軽水、重水
等の液体でも良い。さらには、ヘリウムガスや炭酸ガス
等の気体でも良い。
【００３７】第１の伝熱管４は、一次冷却材３の中、好
ましくは内側容器２の内壁面の近傍、例えば炉心１を囲
む遮蔽体１０の外側に配置されている。第１の伝熱管４
は上部ヘッダー２０と下部ヘッダー２１とで互いに連結
された多数本の管から成り、例えば内側容器２と同心円
状に並べられている。第１の伝熱管４の上部ヘッダー２
０は内側容器２の外周面に取り付けられた上側環状体１
８に接続され、第１の伝熱管４内の流路と上側環状体１
８内の流路を連通させている。また、第１の伝熱管４の
下部ヘッダー２１は内側容器２の外周面に取り付けられ
た下側環状体１９に接続され、第１の伝熱管４内の流路
と下側環状体１９内の流路を連通させている。上側環状
体１８は、水・蒸気系の蒸気管１４に接続されている。
また、下側環状体１９は、水・蒸気系の給水管１３に接
続されている。
【００３８】一次冷却系の一次冷却材３は、炉心１を冷
却することで加熱され、第１の伝熱管４内を流れる水・
蒸気系の流体５を加熱することで冷却される。このた
め、一次冷却材３は原子炉容器２内で対流し、炉心１の
熱を第１の伝熱管４を介して水・蒸気系の流体５に伝え
る。
【００３９】水・蒸気系の流体５は、水の状態で第１の
伝熱管４内に流入し、第１の伝熱管４を介して一次冷却
材３から熱を受け取ることで蒸気になり、発電用タービ
ン１５に供給される。そして、発電用タービン１５を駆
動した後、復水器１６によって水の状態に戻され、ポン
プ１２によって第１の伝熱管４内に送り込まれる。
【００４０】このように、一次冷却材３から水・蒸気系
の流体５への熱伝達を原子炉容器２内に配置した第１の
伝熱管４によって行っている。したがって、この原子炉
では、従来の原子炉で必要であった蒸気発生器を用いな
くても熱伝達を行い蒸気を発生させることが出来る。
【００４１】また、この原子炉では、蒸気発生器を用い
ていないことに加え、一次冷却系を原子炉容器２内に納
めているので、一次冷却系の配管類を大幅に削減するこ
とができる。このため、冷却系が簡素化され、小型化さ
れる。即ち、原子炉を小型化することができると共に、
製造コストを下げることができる。また、冷却系を簡素
化できることから、原子炉の保守管理が簡単になり、そ
のためのコストも下げることができる。さらに、小型の
原子炉を安く製造することができるので、原子炉の分散
型電源としての利用を促進することもできる。
【００４２】伝熱管による熱伝達は、例えば水管ボイラ
等で使用されていることから技術の蓄積がある。即ち、
伝熱管による熱伝達は信頼性の高い技術であり、高度の
安全性が要求される原子炉での使用に適している。
【００４３】この原子炉は小型原子炉、例えば電気出力
が５０００ｋＷ級の小型原子炉、１００００ｋＷ級の小
型原子炉等への適用に非常に適している。この程度の電
気出力の小型原子炉は炉心１の発熱量が比較的小さく、
一次冷却材３の自然対流による循環で炉心１を十分に冷
却することができ、また、伝熱管４による熱伝達も十分
可能である。ただし、設計を適切に行うことで大型の原
子炉への適用も可能である。
【００４４】なお、上述の形態は本発明の好適な形態の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、上述の説明では、第１の伝熱管４を内側容
器２（図１の実施形態）又は原子炉容器２（図３の実施
形態）と同心円状に配置するようにしていたが、このよ
うな第１の伝熱管４の配置に限るものではない。図示し
ていないが、例えば千鳥状に配置することも可能であ
る。
【００４５】また、図１の原子炉では、二次冷却材５を
自然対流によって循環させていたが、例えば環状体１１
部分にポンプを設けて二次冷却材５を強制的に循環させ
るようにしても良い。ポンプによって二次冷却材５を循
環させることで、二次冷却材５の流量が増加し、一次冷
却材３から水・蒸気系への熱伝達を更に良好に行うこと
が出来る。また、二次冷却材５の流量が増加すること
で、磁束発生手段１７が形成する一次冷却材３の対流を
促進する力Ｆが増大し、一次冷却材３の流量も増加して
一次冷却系から二次冷却系への熱伝達を良好に行うこと
が出来る。
【００４６】また、図１の原子炉の磁束発生手段１７を
一対の円筒状の永久磁石１７ａ，１７ｂによって構成し
ていたが、第１の伝熱管４を二重容器６の径方向に貫通
する磁束を発生させることが可能なものであれば、一対
の円筒状の永久磁石１７ａ，１７ｂに限るものではな
い。要は、第１の伝熱管４の中を上昇する二次冷却材５
と周りを下降する一次冷却材３とに鎖交する放射状の磁
束を発生させる手段であれば実施可能である。
【００４７】また、図１の原子炉における一次冷却材３
及び二次冷却材５としては、液体金属のような導体に限
られず、導体以外の軽水、重水等の液体でも良く、さら
には、ヘリウムガスや炭酸ガス等の気体でも良い。この
場合、一次冷却材３と二次冷却材５との間には磁気的な
関連を持たせられないので、磁束発生手段１７を省略し
た構造とされる。
【００４８】さらに、図１の原子炉では第２の伝熱管８
をコイル状にしていたが、これに限るものではないこと
は勿論である。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の原子
炉では、炉心を収容する原子炉容器と、原子炉容器内に
溜められ炉心によって加熱されて対流する第１の冷却材
と、原子炉容器内に配置されて第１の冷却材と接触する
第１の伝熱管と、原子炉容器外から第１の伝熱管に供給
され第１の冷却材を冷却して原子炉容器外に導かれる第
２の冷却材を備えているので、第１の伝熱管を介して第
１の冷却材の熱を第２の冷却材に伝えることができる。
第１の伝熱管として使用される管材はコンパクトであ
る。また、第１の伝熱管は原子炉容器内に配置されてお
り、第１の冷却材は原子炉容器内に溜められている。こ
のように原子炉容器周辺に一次冷却系と二次冷却系を集
めた構造のため、冷却系を簡素化することができ、小型
化することができる。即ち、原子炉を小型化することが
できると共に、製造コストを下げることができる。ま
た、冷却系を簡素化できることから、監視対象を少なく
でき、原子炉の保守管理が人的にも設備的にも簡単にな
り、そのためのコストを下げることができる。さらに、
小型の原子炉を安く製造することができるので、原子炉
の分散型電源としての利用を促進することもできる。
【００５０】また、請求項２記載の原子炉では、請求項
１記載の原子炉において、原子炉容器は二重容器の内側
容器であり、第１の冷却材は一次冷却材であり、第２の
冷却材は二重容器の外側容器と内側容器の間に溜められ
た二次冷却材であり、外側容器と内側容器の間に配置さ
れて二次冷却材と接触する第２の伝熱管と、二重容器外
から第２の伝熱管に供給され二次冷却材を冷却して二重
容器外に導かれる水・蒸気系の流体を備えているので、
第１の伝熱管を介して一次冷却材の熱を二次冷却材に伝
えることができ、第２の伝熱管を介して二次冷却材の熱
を水・蒸気系の流体に伝えることができる。第１及び第
２の伝熱管として使用される管材はコンパクトである。
また、第１及び第２の伝熱管は二重容器内に配置されて
おり、一次冷却材及び二次冷却材は二重容器内に溜めら
れている。これらのため、冷却系を簡素化することがで
き、小型化することができる。即ち、冷却系が一次冷却
系、二次冷却系、水・蒸気系の３系統からなる原子炉を
小型化することができると共に、製造コストを下げるこ
とができる。また、冷却系を簡素化できることから、原
子炉の保守管理が簡単になり、そのためのコストも下げ
ることができる。さらに、小型の原子炉を安く製造する
ことができるので、原子炉の分散型電源としての利用を
促進することもできる。
【００５１】また、請求項３記載の原子炉では、請求項
２記載の原子炉において、一次冷却材及び二次冷却材は
導体であり、第１の伝熱管を二重容器の径方向に貫通す
る磁束を発生させる磁束発生手段を備え、第１の伝熱管
内の二次冷却材の流れによって発生した起電力で一次冷
却材の対流を促進する力を発生させるので、二次冷却材
の流れを利用して一次冷却材の流量を増やし、炉心の冷
却能力を向上させることができる。
【００５２】さらに、請求項４記載の発明では、請求項
１記載の原子炉において、第１の冷却材は一次冷却材で
あり、第２の冷却材は原子炉容器外から第１の伝熱管に
供給され一次冷却材を冷却して原子炉容器外に導かれる
水・蒸気系の流体であるので、第１の伝熱管を介して一
次冷却材の熱を水・蒸気系の流体に伝えることができ
る。第１の伝熱管として使用される管材はコンパクトで
ある。また、第１の伝熱管は原子炉容器内に配置されて
おり、一次冷却材は原子炉容器内に溜められている。こ
れらのため、冷却系を簡素化することができ、小型化す
ることができる。即ち、冷却系が一次冷却系と水・蒸気
系の２系統からなる原子炉を小型化することができると
共に、製造コストを下げることができる。また、冷却系
を簡素化できることから、原子炉の保守管理が簡単にな
り、そのためのコストも下げることができる。さらに、
小型の原子炉を安く製造することができるので、原子炉
の分散型電源としての利用を促進することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した原子炉の実施形態の一例を概
念的に示す概略構成図である。
【図２】同原子炉の磁束発生手段を示す断面図である。
【図３】本発明を適用した原子炉の他の実施形態を概念
的に示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ 炉心 ２ 原子炉容器 ３ 第１の冷却材 ４ 第１の伝熱管 ５ 第２の冷却材 ６ 二重容器 ８ 第２の伝熱管 １７ 磁束発生手段 Ｆ 一次冷却材の対流を促進する力
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植田 伸幸 東京都狛江市岩戸北２−11−１ 財団法人 電力中央研究所 狛江研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 炉心を収容する原子炉容器と、前記原子
    炉容器内に溜められ前記炉心によって加熱されて対流す
    る第１の冷却材と、前記原子炉容器内に配置されて前記
    第１の冷却材と接触する第１の伝熱管と、前記原子炉容
    器外から前記第１の伝熱管に供給され前記第１の冷却材
    を冷却して前記原子炉容器外に導かれる第２の冷却材を
    備えることを特徴とする原子炉。
  2. 【請求項２】 前記原子炉容器は二重容器の内側容器で
    あり、前記第１の冷却材は一次冷却材であり、前記第２
    の冷却材は前記二重容器の外側容器と内側容器の間に溜
    められた二次冷却材であり、前記外側容器と内側容器の
    間に配置されて前記二次冷却材と接触する第２の伝熱管
    と、前記二重容器外から前記第２の伝熱管に供給され前
    記二次冷却材を冷却して前記二重容器外に導かれる水・
    蒸気系の流体を備えることを特徴とする請求項１記載の
    原子炉。
  3. 【請求項３】 前記一次冷却材及び二次冷却材は導体で
    あり、前記第１の伝熱管を前記二重容器の径方向に貫通
    する磁束を発生させる磁束発生手段を備え、前記第１の
    伝熱管内の前記二次冷却材の流れによって発生した起電
    力で前記一次冷却材の対流を促進する力を発生させるこ
    とを特徴とする請求項２記載の原子炉。
  4. 【請求項４】 前記第１の冷却材は一次冷却材であり、
    前記第２の冷却材は前記原子炉容器外から前記第１の伝
    熱管に供給され前記一次冷却材を冷却して前記原子炉容
    器外に導かれる水・蒸気系の流体であることを特徴とす
    る請求項１記載の原子炉。
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