JP2012042368A

JP2012042368A - 反射体制御原子炉および反射体

Info

Publication number: JP2012042368A
Application number: JP2010184638A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Wakamatsu; 光夫若松; Hideo Komita; 秀雄小見田; Daigo Kikko; 大悟橘高; Junko Matsuda; 淳子松田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2012-03-01

Abstract

【課題】反射体制御原子炉の反射体の径方向の温度分布を均一化する。
【解決手段】反射体制御原子炉は、炉心を囲む筒状のコアバレル１３と、コアバレル１３を囲む環状の反射体領域３０を形成するように反射体領域３０を囲む筒状の隔壁１６と、反射体領域３０内を上下移動可能な反射体３２と、隔壁１６を囲む中性子遮へい体と、を有する。反射体３２は、中性子反射部１４と、中性子反射部１４の上に取り付けられたキャビティ下部支持板と、キャビティ下部支持板の上に取り付けられた中空筒状のキャビティ部３９と、を備える。反射体領域３０内でのキャビティ下部支持板の周辺の流路面積が、コアバレル１３寄りの位置に比べて隔壁１６寄りの位置で大きくなるように偏って分布している。
【選択図】図１

Description

本発明は、炉心の外側に配置された反射体を上下に移動することによって出力を制御する反射体制御原子炉、および、かかる反射体制御原子炉で使用されるための反射体に関する。

炉心の外側に配置された反射体を微少な速度で上下に移動させて燃料を燃焼させるナトリウム冷却の商用小型原子炉（４Ｓ（Super-Safe, Small and Simple）炉）が開発されている。この原子炉は、高い安全性を有し、長期間（目標３０年間）燃料無交換で運転ができる。受動的安全性の確保が容易な金属燃料炉心に微小速度で移動する反射体を採用することにより、高い安全性の確保（負またはゼロボイド反応度炉心など）と長い炉心寿命の実現が可能になる。

一般に、反射体制御原子炉においては、反射体を炉心外周で上下に制御して中性子のストリーミング効果で炉心出力制御を行う（特許文献１）。

反射体制御原子炉（４Ｓ炉）は先行炉にない隔壁で区切られた二重容器である。特に自然循環時に、コアバレルと隔壁の間にある環状の反射体領域では炉心側からの熱移行があり、また、中性子照射により反射体の炉心側の発熱が大きい。さらに、遮へい体の外側の炉容器のさらに外側には空気冷却の原子炉容器補助冷却システム（ＲＶＡＣＳ；Reactor Vessel Auxiliary Cooling System）があるため外側では温度が低い。

反射体領域では、複数の反射体が上下に移動制御される。各反射体は、中性子反射部と、その上部に取り付けられたキャビティ部とが一体となっている。

この反射体領域には下部から低温冷却材が流される。反射体領域内の半径方向の温度の分布によって反射体領域内の対流が起こる。つまり、反射体の半径方向内側（炉心側）の温度が高く、外側（隔壁側）の温度が低くなり、内側に温度上昇による上昇流が発達し、外側では上昇流が弱められ、場合によっては下降流ができることもある。

特開２００８−３０９７８０号公報

反射体の中性子反射部やキャビティ部の径方向に温度分布ができると、熱応力が発生して構造物の熱変形等の不具合が生じることがありうる。これは反射体制御原子炉の構造健全性を低下させる要因ともなりうる。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、反射体制御原子炉の中性子反射部またはキャビティ部の径方向の温度分布を均一化することにより、構造物の熱変形や熱応力を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る反射体制御原子炉の一つの態様は、炉心と、前記炉心の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状のコアバレルと、前記コアバレルの水平方向の周囲を取り囲む環状の反射体領域を形成するようにその反射体領域の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状の隔壁と、前記反射体領域内を上下移動可能に配置された反射体と、前記隔壁の水平方向の周囲を取り囲んで配置された中性子遮へい体と、前記炉心、コアバレル、隔壁、反射体および中性子遮へい体を収容する原子炉容器と、を有し、１次冷却材が、前記炉心内および反射体領域内を上方に向かって流れ、前記隔壁の外面と前記原子炉容器の内面との間を下方に向かって流れるように構成された反射体制御原子炉であって、前記反射体は、中性子を反射する中性子反射部と、前記中性子反射部の上に取り付けられて水平に広がるキャビティ下部支持板と、前記キャビティ下部支持板の上に取り付けられて密閉された中空筒状のキャビティ部と、を備え、前記反射体領域内での前記キャビティ下部支持板の周辺の流路面積が、前記コアバレル寄りの位置に比べて前記隔壁寄りの位置で大きくなるように偏って分布していること、を特徴とする。

本発明に係る反射体制御原子炉の他の一つの態様は、炉心と、前記炉心の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状のコアバレルと、前記コアバレルの水平方向の周囲を取り囲む環状の反射体領域を形成するようにその反射体領域の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状の隔壁と、前記反射体領域内を上下移動可能に配置された反射体と、前記隔壁の水平方向の周囲を取り囲んで配置された中性子遮へい体と、前記炉心、コアバレル、隔壁、反射体および中性子遮へい体を収容する原子炉容器と、を有し、１次冷却材が、前記炉心内および反射体領域内を上方に向かって流れ、前記隔壁の外面と前記原子炉容器の内面との間を下方に向かって流れるように構成された反射体制御原子炉であって、前記反射体は、中性子を反射する中性子反射部と、前記中性子反射部の上に取り付けられて水平に広がるキャビティ下部支持板と、前記キャビティ下部支持板の上に取り付けられて密閉された中空筒状のキャビティ部と、を備え、前記反射体領域内で、前記中性子反射部の周囲で前記隔壁寄りの位置に流動抵抗体が配置されていること、を特徴とする。

本発明に係る反射体制御原子炉の他の一つの態様は、炉心と、前記炉心の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状のコアバレルと、前記コアバレルの水平方向の周囲を取り囲む環状の反射体領域を形成するようにその反射体領域の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状の隔壁と、前記反射体領域内を上下移動可能に配置された反射体と、前記隔壁の水平方向の周囲を取り囲んで配置された中性子遮へい体と、前記炉心、コアバレル、隔壁、反射体および中性子遮へい体を収容する原子炉容器と、を有し、１次冷却材が、前記炉心内および反射体領域内を上方に向かって流れ、前記隔壁の外面と前記原子炉容器の内面との間を下方に向かって流れるように構成された反射体制御原子炉であって、前記反射体は、中性子を反射する中性子反射部と、前記中性子反射部の上に取り付けられて水平に広がるキャビティ下部支持板と、前記キャビティ下部支持板の上に取り付けられて密閉された中空筒状のキャビティ部と、前記キャビティ部の周辺で水平方向に広がる対流抑制板と、を備えること、を特徴とする。

本発明に係る反射体制御原子炉の他の一つの態様は、炉心と、前記炉心の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状のコアバレルと、前記コアバレルの水平方向の周囲を取り囲む環状の反射体領域を形成するようにその反射体領域の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状の隔壁と、前記反射体領域内を上下移動可能に配置された反射体と、前記隔壁の水平方向の周囲を取り囲んで配置された中性子遮へい体と、前記炉心、コアバレル、隔壁、反射体および中性子遮へい体を収容する原子炉容器と、を有し、１次冷却材が、前記炉心内および反射体領域内を上方に向かって流れ、前記隔壁の外面と前記原子炉容器の内面との間を下方に向かって流れるように構成された反射体制御原子炉であって、前記反射体は、中性子を反射する中性子反射部と、前記中性子反射部の上に取り付けられて水平に広がるキャビティ下部支持板と、前記キャビティ下部支持板の上に取り付けられて密閉された中空筒状のキャビティ部と、前記中性子反射部の下部に取り付けられて水平方向に広がる反射体下部支持板と、を備え、前記反射体下部支持板と前記隔壁コアバレルとの間の間隙が、前記反射体下部支持板と前記隔壁の間の間隙よりも大きいこと、を特徴とする。

本発明に係る反射体制御原子炉の他の一つの態様は、炉心と、前記炉心の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状のコアバレルと、前記コアバレルの水平方向の周囲を取り囲む環状の反射体領域を形成するようにその反射体領域の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状の隔壁と、前記反射体領域内を上下移動可能に配置された反射体と、前記隔壁の水平方向の周囲を取り囲んで配置された中性子遮へい体と、前記反射体領域の下端部に配置されて１次冷却材を前記反射体領域内に導入する反射体領域入口部材と、前記炉心、コアバレル、隔壁、反射体、中性子遮へい体および反射体領域入口部材を収容する原子炉容器と、を有し、１次冷却材が、前記炉心内および反射体領域内を上方に向かって流れ、前記隔壁の外面と前記原子炉容器の内面との間を下方に向かって流れるように構成された反射体制御原子炉であって、前記反射体は、中性子を反射する中性子反射部と、前記中性子反射部の上に取り付けられて水平に広がるキャビティ下部支持板と、前記キャビティ下部支持板の上に取り付けられて密閉された中空筒状のキャビティ部と、を備え、前記反射体領域入口部材は、前記反射体領域へ流入する１次冷却材の流路の面積が、前記隔壁寄りの位置に比べて前記コアバレル寄りの位置で大きくなるように偏って分布するように形成されていること、を特徴とする。

本発明に係る反射体制御原子炉の他の一つの態様は、炉心と、前記炉心の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状のコアバレルと、前記コアバレルの水平方向の周囲を取り囲む環状の反射体領域を形成するようにその反射体領域の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状の隔壁と、前記反射体領域内を上下移動可能に配置された反射体と、前記隔壁の水平方向の周囲を取り囲んで配置された中性子遮へい体と、前記炉心、コアバレル、隔壁、反射体および中性子遮へい体を収容する原子炉容器と、を有し、１次冷却材が、前記炉心内および反射体領域内を上方に向かって流れ、前記隔壁の外面と前記原子炉容器の内面との間を下方に向かって流れるように構成された反射体制御原子炉であって、前記反射体は、中性子を反射する中性子反射部と、前記中性子反射部の上に取り付けられて水平に広がるキャビティ下部支持板と、前記キャビティ下部支持板の上に取り付けられて密閉された中空筒状のキャビティ部と、前記キャビティ部の周辺で１次冷却材の上向きの流れを斜めに逸らせて水平方向の流れを促進する逸らせ部材と、を備えること、を特徴とする。

本発明に係る反射体の一つの態様は、炉心と炉心の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状のコアバレルと、前記コアバレルの水平方向の周囲を取り囲む環状の反射体領域を形成するようにその反射体領域の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状の隔壁と、前記隔壁の水平方向の周囲を取り囲んで配置された中性子遮へい体と、前記炉心、コアバレル、隔壁、反射体および中性子遮へい体を収容する原子炉容器と、を有する反射体制御原子炉の前記反射体領域内を上下移動可能に配置される反射体であって、中性子を反射する中性子反射部と、前記中性子反射部の上に取り付けられて水平に広がるキャビティ下部支持板と、前記キャビティ下部支持板の上に取り付けられて密閉された中空筒状のキャビティ部と、を備え、前記反射体領域内での前記キャビティ下部支持板の周辺の流路面積が、前記コアバレル寄りの位置に比べて前記隔壁寄りの位置で大きくなるように偏って分布していること、を特徴とする。

この本発明によれば、反射体の中性子反射部やキャビティ部の径方向の温度分布を均一化でき、それによって、熱変形や熱応力を抑制でき、それにより、反射体制御原子炉の構造健全性を向上できる。

本発明に係る反射体制御原子炉の第１の実施形態の模式的立断面図である。第１の実施形態における反射体領域付近を示す立断面図である。図２のIII−III線矢視方向平断面図である。第１の実施形態における一つの反射体を示す斜視図である。第１の実施形態におけるキャビティ部の下部周辺の半径方向温度分布を従来技術の場合と比較して示すグラフである。本発明に係る反射体制御原子炉の第２の実施形態における反射体領域付近を示す立断面図である。図６のVII−VII線矢視方向平断面図である。本発明に係る反射体制御原子炉の第３の実施形態における反射体領域付近を示す立断面図である。本発明に係る反射体制御原子炉の第４の実施形態における反射体領域付近を示す立断面図である。図９のＸ−Ｘ線矢視方向平断面図である。本発明に係る反射体制御原子炉の第５の実施形態における反射体領域付近を示す立断面図である。図１１のXII−XII線矢視方向平断面図である。第５の実施形態における中性子反射部の上部周辺の半径方向温度分布を従来技術の場合と比較して示すグラフである。本発明に係る反射体制御原子炉の第６の実施形態における反射体領域付近を示す立断面図である。図１４のXV−XV線矢視方向平断面図である。本発明に係る反射体制御原子炉の第７の実施形態における反射体領域付近を示す立断面図である。図１６のXVII−XVII線矢視方向平断面図である。本発明に係る反射体制御原子炉の第８の実施形態における反射体領域付近を示す立断面図である。図１８のXIX−XIX線矢視方向平断面図である。本発明に係る反射体制御原子炉の第９の実施形態における反射体領域付近を示す立断面図である。図２０のXXI−XXI線矢視方向平断面図である。図２０の反射体の側面図である。

以下、本発明に係る反射体制御原子炉の実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明に係る反射体制御原子炉の第１の実施形態の模式的立断面図である。図２は、第１の実施形態における反射体領域付近を示す立断面図である。図３は図２のIII−III線矢視方向平断面図である。図４は、第１の実施形態における一つの反射体を示す斜視図である。

この反射体制御原子炉では、軸を鉛直方向とする円筒状の原子炉容器１１内に１次冷却材（たとえば液体ナトリウム）が満たされ、その内部中央に炉心１２が配置されて高速炉として構成されている。炉心１２は、鉛直方向に延びる複数の燃料集合体（図示せず）を備えている。炉心１２は原子炉容器１１と同軸に配置された円筒状のコアバレル１３内に収容されている。

コアバレル１３の水平方向外側に環状の反射体領域３０が形成され、反射体領域３０の外側を囲むように、原子炉容器１１と同軸円筒状の隔壁１６が配置されている。

反射体領域３０は、コアバレル１３と隔壁１６とを放射状に接続する放射状分割壁３１によって、周方向に、たとえば、円周角６０度ずつで６個に分割されている。放射状分割壁３１によって分割された反射体領域３０のそれぞれに、反射体３２が配置され、反射体駆動機構１５によって各反射体３２が上下に移動制御される。反射体領域３０および反射体３２などの詳細については後述する。

隔壁１６の外面と原子炉容器１１の内面とにはさまれた外側環状空間１７内の上部には中間熱交換器１８が配置され、その下方に電磁ポンプ１９が配置され、さらにその下方で炉心１２を水平方向に囲む位置に中性子遮へい体２０が配置されている。中間熱交換器１８には、図示しない２次冷却材が原子炉容器１１の外側から導入されて、原子炉容器１１内の１次冷却材の熱が２次冷却材に伝達されるようになっている。

コアバレル１３および隔壁１６の上端および下端はともに開放されていて、それらの上端には上部プレナム２１が形成され、同様に、それらの下端の下方には下部プレナム２２が形成されている。

原子炉容器１１内の１次冷却材は、電磁ポンプ１９の駆動力と炉心１２での発熱による自然対流によって、炉心１２内および反射体領域３０内を上昇し、外側環状空間１７内を下降するように循環する。ただし、反射体領域３０内での上昇流の流速は、炉心１２内での上昇流の流速に比べるときわめて小さい。

すなわち、下部プレナム２２内の１次冷却材のほとんどは炉心１２の下端から流入して加熱されながら炉心１２内を上昇して上部プレナム２１に達する。また、下部プレナム２２内の１次冷却材の一部は、反射体領域３０内に流入して反射体３２を冷却しながら上昇し、上部プレナム２１に達する。

つぎに、上部プレナム２１内の１次冷却材は、外側環状空間１７内を下降する。すなわち、はじめに、中間熱交換器１８を通過して２次冷却材に熱を伝達し、つぎに、電磁ポンプ１９で加圧されて下方に駆動される。その後、中性子遮へい体２０の間を通って中性子遮へい体２０を冷却し、下部プレナム２２に達する。図１に示すように、原子炉容器１１の外側には空気冷却の原子炉容器補助冷却システム（ＲＶＡＣＳ）２６が配置され、原子炉容器１１を外側から冷却している。なお、図示は省略するが、炉心１２の上方に炉上部機構が配置され、炉心１２内に制御棒を挿入できる。

反射体領域３０の下端部には、コアバレル１３と隔壁１６と２枚の放射状分割壁３１に接するように反射体領域入口部材３５が配置され、同様に、反射体領域３０の上端部には、反射体領域出口部材３６が配置されている。反射体領域入口部材３５および反射体領域出口部材３６それぞれには開口部が設けられ、１次冷却材が、反射体領域入口部材３５から反射体領域３０内に流入し、反射体領域出口部材３６から流出するように構成されている。

反射体駆動機構１５から下方に延びた反射体駆動棒３７が反射体領域出口部材３６を貫通して、反射体駆動棒３７の下端に反射体３２が取り付けられている。

反射体３２は、下部に設けられた中性子反射部１４と、中性子反射部１４の上に取り付けられたキャビティ下部支持板３８と、キャビティ下部支持板３８の上に取り付けられたキャビティ部３９と、キャビティ部３９の上に取り付けられたキャビティ上部支持板４０とを有する。反射体駆動棒３７はキャビティ上部支持板４０に取り付けられている。

図４に示すように、中性子反射部１４は、水平に広がる複数枚の平板を積層して構成され、鉛直方向に貫通する複数の歪み防止孔４１が形成されている。この歪み防止孔４１内を１次冷却材が上向きに通り抜けることにより中性子反射部１４を構成する各平板を冷却してその熱歪みを抑制することができる。中性子反射部１４の上部および下部には外側に向かって突出する複数の突起４８が設けられており、突起４８がコアバレル１３、隔壁１６および２枚の放射状分割壁３１と接することにより、反射体領域３０内で反射体３２の水平方向の位置決めがなされるようになっている。

キャビティ部３９は、鉛直方向に互いに平行に延びる２列の中空の円筒容器からなり、各列について３本の円筒容器が上下に積み重ねられている。ただし、図２では、図の簡単化のために、キャビティ部３９を、上下方向に連続した１本の筒のように示している。各円筒容器にはガスが封入されている。キャビティ上部支持板４０とキャビティ下部支持板３８とを連結し、さらに中性子反射部１４を連結するように、キャビティ部３９に沿って複数のスタッドボルト４２が鉛直方向に、互いに平行に延びている。

キャビティ下部支持板３８は、水平に広がる平板状であって、コアバレル１３、隔壁１６および２枚の放射状分割壁３１との間に間隙ができるように配置されている。また、キャビティ下部支持板３８とその下部に配置された中性子反射部１４の上端との間で水平方向の流路が形成されている。

この実施形態では、キャビティ下部支持板３８には、上下方向に貫通する複数のキャビティ下部支持板流路孔４３が形成されている。キャビティ下部支持板流路孔４３は、コアバレル１３と隔壁１６の中央位置を境として、コアバレル１３寄り（半径方向内側）の位置に比べて隔壁１６寄り（半径方向外側）の位置に大きな面積が偏在するように配置されている。この面積の偏在は、個々のキャビティ下部支持板流路孔４３の大きさを変えることによって実現してもよいし、同じ大きさのキャビティ下部支持板流路孔４３の個数の分布を調整して実現しても、また、個々の大きさと個数の組み合わせで実現してもよい。また、図示の例ではキャビティ下部支持板流路孔４３は円形であるが、多角形その他の形状であってもよい。

この実施形態によれば、反射体領域入口部材３５の開口部から反射体領域３０内に流入した１次冷却材は、中性子反射部１４の周囲および歪み防止孔４１内を上向きに通って中性子反射部１４を冷却する。１次冷却材はその後、キャビティ下部支持板３８の周囲およびキャビティ下部支持板流路孔４３を通り、さらにキャビティ部３９の周囲を上昇しながらキャビティ部３９を冷却する。１次冷却材はその後、キャビティ上部支持板４０の周囲を通って上昇し、反射体領域出口部材３６の開口部を上向きに通って反射体領域３０の外へ流出する。

上述のように、この実施形態では、キャビティ下部支持板流路孔４３が、コアバレル１３寄りの位置に比べて隔壁１６寄りの位置に大きな面積で偏在するように配置されている。そのため、１次冷却材がキャビティ下部支持板３８の周辺を通って上方に流れる際に、隔壁１６寄りの位置をより多くの１次冷却材が流れることになる。

すなわち、中性子反射部１４の温度上昇に誘起される高温の１次冷却材の上昇流が中性子反射部１４の内部およびその周囲を流れた後にキャビティ下部支持板３８の下面に衝突し、隔壁１６に向かうように（半径方向外側に）向きを変える。これにより、中性子反射部１４のコアバレル１３寄りで高温になった１次冷却材がキャビティ部３９の下部の周辺の隔壁１６寄りの位置に供給される。それにより、キャビティ部３９での半径方向の温度の均一化を図ることができる。

図５は、第１の実施形態におけるキャビティ部の下部周辺の半径方向温度分布を従来技術の場合と比較して示すグラフである。従来技術によれば、実線４５に示すように、半径方向内側の方が半径方向外側に比べて温度が高く、半径方向の温度差が大きかったが、この実施形態によれば、破線４６に示すように、半径方向の温度差が小さくなる。

この実施形態によれば、特にキャビティ部の下部での半径方向の温度が均一化され、キャビティ部の熱応力が抑制され、構造的健全性を保つことができる。

［第２の実施形態］
図６は本発明に係る反射体制御原子炉の第２の実施形態における反射体領域付近を示す立断面図である。図７は図６のVII−VII線矢視方向平断面図である。

この実施形態では、第１の実施形態に比べて、キャビティ下部支持板３８の形状および半径方向取り付け位置が異なる。すなわち、この実施形態では、キャビティ下部支持板３８とコアバレル１３との間の間隙Ｌ１が、キャビティ下部支持板３８と隔壁１６との間の間隙Ｌ２よりも小さい。なお、この実施形態では、キャビティ下部支持板３８にキャビティ下部支持板流路孔４３（図３）が設けられていない。

この実施形態では、キャビティ下部支持板３８とコアバレル１３との間の間隙Ｌ１が、キャビティ下部支持板３８と隔壁１６との間の間隙Ｌ２よりも小さいことから、キャビティ下部支持板３８の周辺の１次冷却材流路面積が、隔壁１６寄り（半径方向外側に）に比べてコアバレル１３寄り（半径方向内側に）の位置に偏在していることになる。

したがって第１の実施形態と同様に、１次冷却材がキャビティ下部支持板３８の周辺を通って上方に流れる際に、隔壁１６寄りの位置をより多くの１次冷却材が流れることになる。これにより、キャビティ部３９での半径方向の温度の均一化を図ることができる。

［第３の実施形態］
図８は、本発明に係る反射体制御原子炉の第３の実施形態における反射体領域付近を示す立断面図である。

この実施形態では、中性子反射部１４の隔壁１６寄り（半径方向外側）の位置に、隔壁１６に向かって下降する下向きフィン（流動抵抗体）５０が取り付けられている。下向きフィン５０は、上下に互いに間隔をあけて複数個が取り付けられていることが好ましい。

キャビティ下部支持板３８の構成は第１の実施形態とほぼ同様であるが、キャビティ下部支持板流路孔４３（図３）は設けられていないものとする。その他の構成は第１の実施形態と同様である。

この実施形態によれば、反射体領域３０内の中性子反射部１４の半径方向外側の位置（隔壁１６寄りの位置）に下向きフィン５０が取り付けられているので、反射体領域３０内の中性子反射部１４の周辺の１次冷却材の流れが、上方に向かいつつ半径方向内側に逸らされ、半径方向内側の流速が相対的に速くなる。その結果、発熱の大きい半径方向内側に多くの１次冷却材が供給され、中性子反射部１４の上部における半径方向の温度分布が平坦化される。

なお、変形例として、下向きフィン５０に代えて他の流動抵抗体を中性子反射部１４の隔壁１６寄りの位置に配置すれば、反射体領域３０内の中性子反射部１４の半径方向外側の位置の上向きの流れが抑制されるので、半径方向内側の流速が相対的に速くなり、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

［第４の実施形態］
図９は本発明に係る反射体制御原子炉の第４の実施形態における反射体領域付近を示す立断面図である。図１０は図９のＸ−Ｘ線矢視方向平断面図である。

この実施形態では、キャビティ部３９の外側で水平に広がる複数の対流抑制板５２が、互いに鉛直方向の間隔をあけて配置されている。対流抑制板５２とコアバレル１３との間、および、対流抑制板５２と隔壁１６との間にはそれぞれ、水平方向の間隙が設けられている。

この実施形態によれば、キャビティ部３９の周りの反射材領域３０の空間が対流抑制板５２によって複数個の小空間にある程度分割されており、キャビティ部３９の周りに発生する自然対流は、対流抑制板５２によって分割されたそれぞれの小空間ごとの自然対流が生じることになる。これにより、キャビティ部３９の周りの半径方向の温度差が小さくなり、温度が均一化される。

［第５の実施形態］
図１１は本発明に係る反射体制御原子炉の第５の実施形態における反射体領域付近を示す立断面図である。図１２は図１１のXII−XII線矢視方向平断面図である。

この実施形態では、中性子反射部１４の下端部に反射体下部支持板５３が取り付けられている。反射体下部支持板５３は水平に広がる平板状である。反射体下部支持板５３とコアバレル１３との間の間隙Ｌ３は、反射体下部支持板５３と隔壁１６との間の間隙Ｌ４よりも大きい。したがって、反射体下部支持板５３とコアバレル１３との間の流路の方が反射体下部支持板５３と隔壁１６との間の流路よりも大きくて、１次冷却材が流れやすい構成になっている。

この実施形態によれば、反射体領域入口部材３５の開口部を通って反射体領域３０に流入した１次冷却材は、反射体下部支持板５３と隔壁１６との間の流路よりも反射体下部支持板５３とコアバレル１３との間の流路の方により多く流れる。その結果、中性子反射部１４の周辺で、発熱量の比較的多いコアバレル１３寄りの部分に多くの１次冷却材が流れる。

図１３は、第５の実施形態における中性子反射部１４の上部周辺の半径方向温度分布を、従来技術の場合と比較して示すグラフである。従来技術によれば、実線６０に示すように、半径方向内側の方が半径方向外側に比べて温度が高く、半径方向の温度差が大きかったが、この実施形態によれば、破線６１に示すように、半径方向の温度差が小さくなる。

［第６の実施形態］
図１４は本発明に係る反射体制御原子炉の第６の実施形態における反射体領域付近を示す立断面図である。図１５は図１４のXV−XV線矢視方向平断面図である。

この実施形態では、反射体領域入口部材３５の開口部が丸孔オリフィス５４であって、この丸孔オリフィス５４が、コアバレル１３と隔壁１６の中央よりもコアバレル１３寄り（半径方向内側寄り）の位置に設けられている。

この実施形態によれば、反射体領域３０に流入する１次冷却材は、コアバレル１３寄りの丸孔オリフィス５４を通って上昇を始めるので、中性子反射部１４のコアバレル１３寄りの部分に多くの１次冷却材が流れる。その結果、第５の実施形態と同様に、中性子反射部１４での発熱量が比較的多いコアバレル１３寄りの部分の冷却が促進され、半径方向の温度分布が均一化される。

［第７の実施形態］
図１６は本発明に係る反射体制御原子炉の第７の実施形態における反射体領域付近を示す立断面図である。図１７は図１６のXVII−XVII線矢視方向平断面図である。

この実施形態は第６の実施形態の変形である。反射体領域入口部材３５の開口部がコアバレル１３に沿って周方向に延びるスリット５５であって、このスリット５５が、コアバレル１３と隔壁１６の中央よりもコアバレル１３寄り（半径方向内側寄り）の位置に設けられている。その他の構成は第６の実施形態と同様である。

この実施形態によれば、反射体領域３０に流入する１次冷却材は、コアバレル１３寄りのスリット５５を通って上昇を始めるので、中性子反射部１４のコアバレル１３寄りの部分に多くの１次冷却材が流れる。その結果、第６の実施形態と同様に、中性子反射部１４での発熱量が比較的多いコアバレル１３寄りの部分の冷却が促進され、半径方向の温度分布が均一化される。

［第８の実施形態］
図１８は本発明に係る反射体制御原子炉の第８の実施形態における反射体領域付近を示す立断面図である。図１９は図１８のXIX−XIX線矢視方向平断面図である。

この実施形態では、２本の筒状のキャビティ部３９のそれぞれの外周に沿って、螺旋状部材（逸らせ部材）５６が取り付けられている。螺旋状部材５６とコアバレル１３の間、および、螺旋状部材５６と隔壁１６との間は、間隙が設けられてもよいが、間隙が設けられずに互いに接していてもよい。

螺旋状部材５６は、たとえば、横断面が水平方向に長い長方形の板状である。しかし、螺旋状部材５６の横断面形状は円または楕円であってもよい。

図示の例では螺旋状部材５６は各キャビティ部３９について１条（１枚の連続した板）であるが、複数条としてもよい。

この実施形態によれば、キャビティ部３９の周りを上方に向かって流れる１次冷却材が、斜めに逸らせられ、螺旋状部材５６によって旋回することになり、これによって、水平方向の流れが促進される。これにより、キャビティ部３９の１次冷却材の水平方向の流れが促進され、半径方向の温度が均一化される。

［第９の実施形態］
図２０は本発明に係る反射体制御原子炉の第９の実施形態における反射体領域付近を示す立断面図である。図２１は図２０のXXI−XXI線矢視方向平断面図である。図２２は図２０の反射体の側面図である。

この実施形態では、２本の筒状のキャビティ部３９の外周に、複数の傾斜板（逸らせ部材）５７が取り付けられている。複数の傾斜板５７は互いに平行に互いに所定の間隔をあけて配置されている。傾斜板５７とコアバレル１３の間、および、傾斜板５７と隔壁１６との間は、間隙が設けられている。

この実施形態によれば、キャビティ部３９の周りを上方に向かって流れる１次冷却材が、傾斜板５７によって斜めに逸らせられ、水平方向の流れが促進される。これにより、第８の実施形態と同様に、キャビティ部３９の１次冷却材の水平方向の流れが促進され、半径方向の温度が均一化される。

［他の実施形態］
以上説明した実施形態は単なる例示であって、本発明はこれらに限定されるものではない。

また、複数の実施形態の特徴を組み合わせることもできる。

１１原子炉容器
１２炉心
１３コアバレル
１４中性子反射部
１５反射体駆動機構
１６隔壁
１７外側環状空間
１８中間熱交換器
１９電磁ポンプ
２０中性子遮へい体
２１上部プレナム
２２下部プレナム
２６原子炉容器補助冷却システム（ＲＶＡＣＳ）
３０反射体領域
３１放射状分割壁
３２反射体
３５反射体領域入口部材
３６反射体領域出口部材
３７反射体駆動棒
３８キャビティ下部支持板
３９キャビティ部
４０キャビティ上部支持板
４１歪み防止孔
４２スタッドボルト
４３キャビティ下部支持板流路孔
４８突起
５０下向きフィン（流動抵抗体）
５２対流抑制板
５３反射体下部支持板
５４丸孔オリフィス
５５スリット
５６螺旋状部材（逸らせ部材）
５７傾斜板（逸らせ部材）

Claims

炉心と、
前記炉心の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状のコアバレルと、
前記コアバレルの水平方向の周囲を取り囲む環状の反射体領域を形成するようにその反射体領域の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状の隔壁と、
前記反射体領域内を上下移動可能に配置された反射体と、
前記隔壁の水平方向の周囲を取り囲んで配置された中性子遮へい体と、
前記炉心、コアバレル、隔壁、反射体および中性子遮へい体を収容する原子炉容器と、
を有し、
１次冷却材が、前記炉心内および反射体領域内を上方に向かって流れ、前記隔壁の外面と前記原子炉容器の内面との間を下方に向かって流れるように構成された反射体制御原子炉であって、
前記反射体は、
中性子を反射する中性子反射部と、
前記中性子反射部の上に取り付けられて水平に広がるキャビティ下部支持板と、
前記キャビティ下部支持板の上に取り付けられて密閉された中空筒状のキャビティ部と、
を備え、
前記反射体領域内での前記キャビティ下部支持板の周辺の流路面積が、前記コアバレル寄りの位置に比べて前記隔壁寄りの位置で大きくなるように偏って分布していること、
を特徴とする反射体制御原子炉。
前記キャビティ下部支持板に複数のキャビティ下部支持板流路孔が形成され、前記キャビティ下部支持板流路孔の流路面積が、前記コアバレル寄りの位置に比べて前記隔壁寄りの位置に大きくなるように偏って分布していること、
を特徴とする請求項１に記載の反射体制御原子炉。
前記キャビティ下部支持板と前記隔壁との間の間隙が、前記キャビティ下部支持板と前記コアバレルの間の間隙よりも大きいこと、
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射体制御原子炉。
炉心と、
前記炉心の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状のコアバレルと、
前記コアバレルの水平方向の周囲を取り囲む環状の反射体領域を形成するようにその反射体領域の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状の隔壁と、
前記反射体領域内を上下移動可能に配置された反射体と、
前記隔壁の水平方向の周囲を取り囲んで配置された中性子遮へい体と、
前記炉心、コアバレル、隔壁、反射体および中性子遮へい体を収容する原子炉容器と、
を有し、
１次冷却材が、前記炉心内および反射体領域内を上方に向かって流れ、前記隔壁の外面と前記原子炉容器の内面との間を下方に向かって流れるように構成された反射体制御原子炉であって、
前記反射体は、
中性子を反射する中性子反射部と、
前記中性子反射部の上に取り付けられて水平に広がるキャビティ下部支持板と、
前記キャビティ下部支持板の上に取り付けられて密閉された中空筒状のキャビティ部と、
を備え、
前記反射体領域内で、前記中性子反射部の周囲で前記隔壁寄りの位置に流動抵抗体が配置されていること、
を特徴とする反射体制御原子炉。
前記流動抵抗体は、前記中性子反射部の前記隔壁寄りの位置に取り付けられて前記隔壁に向かって下降するように傾斜している下向きフィンを含むこと、を特徴とする請求項４に記載の反射体制御原子炉。
炉心と、
前記炉心の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状のコアバレルと、
前記コアバレルの水平方向の周囲を取り囲む環状の反射体領域を形成するようにその反射体領域の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状の隔壁と、
前記反射体領域内を上下移動可能に配置された反射体と、
前記隔壁の水平方向の周囲を取り囲んで配置された中性子遮へい体と、
前記炉心、コアバレル、隔壁、反射体および中性子遮へい体を収容する原子炉容器と、
を有し、
１次冷却材が、前記炉心内および反射体領域内を上方に向かって流れ、前記隔壁の外面と前記原子炉容器の内面との間を下方に向かって流れるように構成された反射体制御原子炉であって、
前記反射体は、
中性子を反射する中性子反射部と、
前記中性子反射部の上に取り付けられて水平に広がるキャビティ下部支持板と、
前記キャビティ下部支持板の上に取り付けられて密閉された中空筒状のキャビティ部と、
前記キャビティ部の周辺で水平方向に広がる対流抑制板と、
を備えること、を特徴とする反射体制御原子炉。
炉心と、
前記炉心の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状のコアバレルと、
前記コアバレルの水平方向の周囲を取り囲む環状の反射体領域を形成するようにその反射体領域の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状の隔壁と、
前記反射体領域内を上下移動可能に配置された反射体と、
前記隔壁の水平方向の周囲を取り囲んで配置された中性子遮へい体と、
前記炉心、コアバレル、隔壁、反射体および中性子遮へい体を収容する原子炉容器と、
を有し、
１次冷却材が、前記炉心内および反射体領域内を上方に向かって流れ、前記隔壁の外面と前記原子炉容器の内面との間を下方に向かって流れるように構成された反射体制御原子炉であって、
前記反射体は、
中性子を反射する中性子反射部と、
前記中性子反射部の上に取り付けられて水平に広がるキャビティ下部支持板と、
前記キャビティ下部支持板の上に取り付けられて密閉された中空筒状のキャビティ部と、
前記中性子反射部の下部に取り付けられて水平方向に広がる反射体下部支持板と、
を備え、
前記反射体下部支持板と前記隔壁コアバレルとの間の間隙が、前記反射体下部支持板と前記隔壁の間の間隙よりも大きいこと、を特徴とする反射体制御原子炉。
炉心と、
前記炉心の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状のコアバレルと、
前記コアバレルの水平方向の周囲を取り囲む環状の反射体領域を形成するようにその反射体領域の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状の隔壁と、
前記反射体領域内を上下移動可能に配置された反射体と、
前記隔壁の水平方向の周囲を取り囲んで配置された中性子遮へい体と、
前記反射体領域の下端部に配置されて１次冷却材を前記反射体領域内に導入する反射体領域入口部材と、
前記炉心、コアバレル、隔壁、反射体、中性子遮へい体および反射体領域入口部材を収容する原子炉容器と、
を有し、
１次冷却材が、前記炉心内および反射体領域内を上方に向かって流れ、前記隔壁の外面と前記原子炉容器の内面との間を下方に向かって流れるように構成された反射体制御原子炉であって、
前記反射体は、
中性子を反射する中性子反射部と、
前記中性子反射部の上に取り付けられて水平に広がるキャビティ下部支持板と、
前記キャビティ下部支持板の上に取り付けられて密閉された中空筒状のキャビティ部と、
を備え、
前記反射体領域入口部材は、前記反射体領域へ流入する１次冷却材の流路の面積が、前記隔壁寄りの位置に比べて前記コアバレル寄りの位置で大きくなるように偏って分布するように形成されていること、
を特徴とする反射体制御原子炉。
前記反射体領域入口部材には、前記隔壁よりも前記コアバレル寄りの位置に丸孔が形成されていること、を特徴とする請求項８に記載の反射体制御原子炉。
前記反射体領域入口部材には、前記隔壁よりも前記コアバレル寄りの位置で前記コアバレルの周方向に延びるスリットが形成されていること、を特徴とする請求項８に記載の反射体制御原子炉。
炉心と、
前記炉心の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状のコアバレルと、
前記コアバレルの水平方向の周囲を取り囲む環状の反射体領域を形成するようにその反射体領域の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状の隔壁と、
前記反射体領域内を上下移動可能に配置された反射体と、
前記隔壁の水平方向の周囲を取り囲んで配置された中性子遮へい体と、
前記炉心、コアバレル、隔壁、反射体および中性子遮へい体を収容する原子炉容器と、
を有し、
１次冷却材が、前記炉心内および反射体領域内を上方に向かって流れ、前記隔壁の外面と前記原子炉容器の内面との間を下方に向かって流れるように構成された反射体制御原子炉であって、
前記反射体は、
中性子を反射する中性子反射部と、
前記中性子反射部の上に取り付けられて水平に広がるキャビティ下部支持板と、
前記キャビティ下部支持板の上に取り付けられて密閉された中空筒状のキャビティ部と、
前記キャビティ部の周辺で１次冷却材の上向きの流れを斜めに逸らせて水平方向の流れを促進する逸らせ部材と、
を備えること、を特徴とする反射体制御原子炉。
前記逸らせ部材は、前記キャビティ部の外周に沿って螺旋状に巻かれた螺旋部材を含むこと、を特徴とする請求項１１に記載の反射体制御原子炉。
前記螺旋部材は、その横断面形状が水平方向に扁平に延びた板状であること、を特徴とする請求項１２に記載の反射体制御原子炉。
前記逸らせ部材は、水平に対して傾斜した傾斜板を含むこと、を特徴とする請求項１１に記載の反射体制御原子炉。
炉心と炉心の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状のコアバレルと、
前記コアバレルの水平方向の周囲を取り囲む環状の反射体領域を形成するようにその反射体領域の水平方向の周囲を取り囲んで配置された筒状の隔壁と、
前記隔壁の水平方向の周囲を取り囲んで配置された中性子遮へい体と、
前記炉心、コアバレル、隔壁、反射体および中性子遮へい体を収容する原子炉容器と、
を有する反射体制御原子炉の前記反射体領域内を上下移動可能に配置される反射体であって、
中性子を反射する中性子反射部と、
前記中性子反射部の上に取り付けられて水平に広がるキャビティ下部支持板と、
前記キャビティ下部支持板の上に取り付けられて密閉された中空筒状のキャビティ部と、
を備え、
前記反射体領域内での前記キャビティ下部支持板の周辺の流路面積が、前記コアバレル寄りの位置に比べて前記隔壁寄りの位置で大きくなるように偏って分布していること、
を特徴とする反射体。