JP3720949B2 - 液体金属冷却型原子炉の冷却設備 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉建屋内に設置されている液体金属冷却型原子炉の冷却設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体金属冷却型高速増殖炉プラントでは一般に冷却材として液体金属、例えば液体ナトリウムが使用される。以下、本明細書では、液体金属をナトリウムの例で説明するが、ナトリウムに限定するものではない。図12により従来の液体金属冷却型原子炉としての高速増殖炉の冷却系設備を説明する。高速増殖炉において、原子炉容器の炉心（図示せず）で加熱された１次ナトリウムは、１次系配管１内を流れ、中間熱交換器２に入り２次ナトリウムと熱交換される。
【０００３】
高温となった２次ナトリウムは、ホットレグ配管３内を流れ蒸気発生器４内に流入し、蒸気発生器４において水と熱交換を行う。低温となった２次ナトリウムは、ミドルレグ配管５を経て２次主循環ポンプ６に入り、そこで昇圧された後、コールドレグ配管７を経て再び中間熱交換器２に送られる。
【０００４】
一方、蒸気発生器４に接続した給水配管８から流入した水は、蒸気発生器４内で２次ナトリウムとの熱交換し、蒸気となって主蒸気配管９に流入し、図示しないタービン設備に送られる。
【０００５】
これらの機器とは別の補助系設備として、２次ナトリウム受入初期段階で混入する不純物およびプラント運転時に蒸気発生器４内の伝熱管を介して混入する水素等の不純物を取り除くためにコールドトラップ11を使用する。そこで、ミドルレグ配管５から分岐して純化系配管10，10を接続し、この純化系配管10，10をコールドトラップ11にする循環系路を設けている。
【０００６】
また、これらの冷却系システムを構成する機器の補修時など、２次ナトリウムのドレンが必要となった場合にドレンが可能なよう各機器からのドレン配管12および２次ナトリウムを貯溜するダンプタンク13が設置されている。
【０００７】
蒸気発生器４において、蒸気発生器４内の伝熱管から水リークが発生すると、２次ナトリウムと反応し、熱の発生とともに急激な圧力上昇が生じる。この圧力上昇を緩和するために、蒸気発生器４には放出系配管14が設置され、この放出系配管14はダンプタンク13に接続されている。
【０００８】
放出系配管14は、通常時はラプチャーディスク15により仕切られているが、水リーク時には上昇した圧力によりラプチャーディスク15が破裂し、圧力がダンプタンク13に開放されることにより過大な圧力の発生を防止している。ナトリウムと水の反応生成物は、放出系配管14を経由してダンプタンク13に流入した後、図示しないサイクロンセパレータへ移送される。なお、図中符号16は格納容器で、格納容器壁を部分的に示している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の冷却系システムでは、２次主配管（ホットレグ配管３，ミドルレグ配管５，コールドレグ配管７）は、蒸気発生器４と２次主循環ポンプ６が別置きの独立機器となっているため、中間熱交換器２とこれら２つの機器を結ぶ必要があることおよび、２次主配管の熱膨張をエルボの曲げ変形で吸収するため長大な配管系となっており、これらを収納するための原子炉建屋体積が大規模なものとなっていた。
【００１０】
また、コールドトラップ11，ダンプタンク13，放出系配管14などの補助系設備を結ぶ配管系の引回しに対しても広いスペースが必要であった。このように液体金属（ナトリウム）を内包する配管系が長大であるため、液体金属漏洩対策として、漏洩した液体金属を受け止めるための鋼製のライナなどの設備が広範囲に亘って必要であり、物量の増加を招いていた。
【００１１】
さらに、ダンプタンク13内に充填ドレンのためのドレン配管12やガス抜き用配管、および蒸気発生器４内の伝熱管からの水リークを検出するための水リーク検出用分岐管等の多数の枝管を必要とし、これら構造不連続部からの潜在的な漏洩の可能性が高くなる課題がある。
【００１２】
上述したように、従来技術による高速増殖炉の冷却系システムでは、独立した機器を直線的に配管で接合した場合、配管に生じる熱応力が過大となり成立しないことから、配管を引回すことにより熱膨張を吸収する構造としていた。このため、配管長さが長大となるとともにこれを収納する原子炉建屋自体も大きくなり、機器および建屋物量の増加に繋がっていた。
【００１３】
また、液体金属配管の長大化に伴い、これに付属する枝管等の構造不連続部が増え、潜在的な液体金属漏洩の可能性が増加し、さらに、液体金属漏洩対策設備の物量が増加する課題がある。
【００１４】
本発明は、上記各課題を解決するためになされたもので、冷却系設備の合体化により配管長の短縮化および原子炉建屋のコンパクト化を図るとともに、枝管等の構造不連続部の削減と液体金属機器を集中的に配置し、これらをエンクロージャで囲うことにより、液体金属漏洩対策を強化することで、プラントコストの低減および信頼性の向上を図ることができる液体金属冷却型原子炉の冷却設備を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、原子炉建屋内に配設した中間熱交換器と蒸気発生器とを配管接続してなる液体金属冷却型原子炉の冷却設備において、前記蒸気発生器は、上下両端部が上鏡板および下鏡板により閉塞され内部に液体金属が通流する本体胴と、この本体胴内に配設された伝熱管と、前記本体胴に設けられ前記伝熱管の管束に接続した給水管板および蒸気管板を固定する給水管台および蒸気管台と、前記伝熱管の管束内に設けられた内筒と、この内筒内に設置された電磁ポンプと、前記本体胴に設けた液体金属入口ノズルと、前記上鏡板に突設されて内部に不活性ガスを保持し前記電磁ポンプの吐出側空間を包囲するエンクロージャと、前記電磁ポンプに接続され前記エンクロージャ内に設けられたポンプ出口ノズルと、このポンプ出口ノズルに接続されて前記エンクロージャ内に設けられ計装用ウェルを設けてなる連絡管と、この連絡管に接続された液体金属出口ノズルとを具備したことを特徴とする。
【００２６】
請求項２の発明は、原子炉建屋内に配設した中間熱交換器と蒸気発生器とを配管接続してなる液体金属冷却型原子炉の冷却設備において、前記蒸気発生器は上下両端部が上鏡板および下鏡板により閉塞され内部に液体金属が通流する本体胴と、この本体胴内に配置された伝熱管と、前記本体胴に設けられ前記伝熱管の管束に接続した給水管板および蒸気管板を固定する給水管台および蒸気管台と、前記下鏡板を貫通して前記本体胴内に挿入された上昇管と、前記本体胴内に設置された電磁ポンプと、前記上昇管の外側に前記液体金属の流路を有して同心円状に設けられた下降管とからなり、前記上昇管および下降管の下部を挿着し前記蒸気発生器の下方にデッキを介して配置されたダンプタンクを有することを特徴とする。
【００２７】
請求項３の発明は、前記ダンプタンク内にコールドトラップを配置してなることを特徴とする。
請求項４の発明は、前記伝熱管は内管と外管とからなる同心円状二重伝熱管でヘリカルコイル状に形成されてなり、前記内管と外管の間に組網線を充填してなることを特徴とする。
【００２８】
請求項５の発明は、前記下降管と前記上昇管とを分離し、それぞれ前記下鏡板を貫通してを独立に設置してなることを特徴とする。
請求項６の発明は、前記下降管と前記上昇管にそれぞれ止弁を設置してなることを特徴とする。
【００２９】
本発明の請求項１によれば、電磁ポンプ内蔵蒸気発生器の上部空間内に枝管類や計装用ウェルを配置することにより、当該部からの液体金属漏洩が生じた場合、漏洩液体金属を系外に出すことなく事故の終息が可能であるとともに、これら付随する液体金属漏洩対策設備を削減できる。
【００３７】
請求項２，３，５および６によれば、蒸気発生器の下部に設けられた下降管は蒸気発生器下部に配置されたダンプタンクと接続され、これによって、充填ドレンに必要な配管・弁類を削除できる。また、コールドトラップをダンプタンク内に設置することにより、２次液体金属の純化に必要な配管・弁類の大幅削減が可能となる。
【００３８】
請求項２および４によれば、二重伝熱管を採用することにより、内管あるいは外管が破損しても、その破損を検出し、内管および外管の両方の伝熱管が破損することを防止し、伝熱管破損事故をなくすことができ、プラントの信頼性の向上を図ることができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
図１（ａ），（ｂ）により本発明に係る液体金属冷却型原子炉の冷却設備の第１の実施の形態を説明する。
この第１の実施の形態は本発明の請求項１に対応するもので、従来例と異なる点は図12に示した蒸気発生器４を改良したことにあり、図１（ａ）は本実施の形態の蒸気発生器17を一部側面で示す縦断面図で、同図（ｂ）は（ａ）をＡ−Ａ矢視方向から見た上面図である。
【００４０】
すなわち、第１の実施の形態における蒸気発生器17は上下端部が上鏡板18および下鏡板19で閉塞された本体胴20と、この本体胴20内に配設されたヘリカルコイル状に巻回された多数本の伝熱管21と、これらの伝熱管がヘリカルコイル状に巻回され層状に配置されて構成した伝熱管束22と、この伝熱管束22の両端部にそれぞれ接続する蒸気管板23および給水管板24と、この蒸気管板23および給水管板24を固定し、本体胴20の上下側面に設けられた蒸気管台25および給水管台26と、伝熱管束22内に設けられた内筒27と、この内筒27の上部に設けられたセンターリターン型電磁ポンプ28と、本体胴20の上部側面に接続した液体金属入口ノズル29と、電磁ポンプ28の吐出側に接続したポンプ出口ノズル30と、このポンプ出口ノズル30に連絡管31を介して接続された液体金属出口ノズル32を具備している。
【００４１】
液体金属入口ノズル29に対向した本体胴20内には環状堰33が設けられており、この堰33の上方の液体ナトリウム金属（以下、液体金属と記す）液体金属34の上面は上部プレナム35となっている。電磁ポンプ28はポンプケーシング36内に配置され、ポンプケーシング36の外側は上鏡板18から上方に突設したエンクロージャ37で気密に包囲されている。
【００４２】
ポンプケーシング36の上端には支持フランジ38が設けられ、支持フランジ38に平板39が設けられてエンクロージャ37内は気密に閉塞され、不活性ガスを封入することにより不活性ガス雰囲気となっている。電磁ポンプ28は吊り下げられた状態で平板39と円周方向にボルト（図示せず）で結合されている。
【００４３】
本体胴20はその胴部に設けられたスカート40により架台（図示せず）に支持される。内筒27は本体胴20内の中心位置に軸線に沿って配置される。堰33は液体金属入口ノズル29から上部プレナム35内に流入した液体金属34を流量配分するためのものである。
【００４４】
本実施の形態によれば、給水管台26と蒸気管台25を本体胴20の上下部側面に設け、液体金属入口ノズル29を本体胴20の上部側面に設け、液体金属出口ノズル32を本体胴20の上鏡板18の上方に配置することにより蒸気発生器17の全高を低減することができる。
【００４５】
また、電磁ポンプ28を内筒27および平板39を介して支持フランジ38とボルトで接続すること、およびポンプ出口ノズル30と連絡管31を嵌め合い構造により接続することにより電磁ポンプ28の保守、点検、修理の際に本体胴20から容易に引き抜くことができるので、メンテナンス作業が容易となる。
【００４６】
次に、図２により図１に示した上記発生器 17 の細部を説明する。図２は図１におけるエンクロージャ37内を透視的に拡大して示す斜視図である。
【００４７】
すなわち、エンクロージャ37内にはポンプ出口ノズル30と、このポンプノズル30に接続した連絡管31が配置されており、エンクロージャ37内は例えば窒素ガス等の不活性ガスが封入されて不活性ガス雰囲気41となっている。連絡管31には止め弁42を有するガス抜き管43が接続され、このガス抜き管43には分岐管44の一端が接続され、この分岐管44の他端は伝熱管水リーク検出系45に接続している。
【００４８】
伝熱管水リーク検出系45と連絡管31との間に戻り管46が接続しており、連絡管31には計装用ウェル47が設けられている。分岐管44は水リーク検出系45に液体金属を導くためのもので、戻り管46は水リーク検出系45からの液体金属を連絡管31に戻すためものである。
【００４９】
本実施の形態によればガス抜き管43，分岐管44および計装用ウェル47等の潜在的にリークの可能性の高い構造不連結部をエンクロージャ37で包囲することにより、液体金属の漏洩に対しても漏洩液体金属を系外に漏らすことなく漏洩事由を終息できる。
【００５０】
次に図３により蒸気発生器と他の機器との接続について説明する。図３は図12における中間熱交換器２と本実施の形態における蒸気発生器17とを接続する短尺コールドレグ配管48と短尺ホットレグ配管49との配置関係を示している。
【００５１】
蒸気発生器17はリングガーダ50上に支持スカート40を介して設置されている。高温の１次液体金属は、中間熱交換器２により２次液体金属と熱交換され、高温となった２次液体金属は短尺ホットレグ配管49内を流れ、蒸気発生器17内に流入し、蒸気発生器17において水と熱交換を行う。蒸気発生器17は図１に示したように電磁ポンプ28を内蔵している。
【００５２】
水との熱交換により低温となった２次液体金属は、蒸気発生器17に内蔵した電磁ポンプ28により昇圧され、短尺コールドレグ配管48を経由して再び中間熱交換器２に送られる。水側は、蒸気発生器17の下部足部に接続した給水管台26から流入し、伝熱管（図示せず）内を流れることで２次液体金属と熱交換を行い、蒸気となって蒸気管台25を経てタービン設備（図示せず）へと送られる。
【００５３】
電磁ポンプは蒸気発生器17に内蔵されていることから、図12に示したミドルレグ配管５は削除されている。また、短尺ホットレグ配管49および短尺コールドレグ配管48は中間熱交換器２と蒸気発生器17を直線的に結ぶとともに、中間熱交換器２側から見て蒸気発生器17側が上り勾配となるようにしている。また、短尺ホットレグ配管49および短尺コールドレグ配管48には予熱のためのヒータは設けられていない。
【００５４】
本実施の形態によれば、短尺コールドレグ配管48の蒸気発生器17の出口部が最頂部となるため、充填ドレンに際してのガス抜き管を当該部に１カ所のみ設置しておけばよく、これによりガス抜き管の削減が可能となる。また、配管系が簡素であり、配管長が短いことから、ヒータを布設しなくても、中間熱交換器２および蒸気発生器17に布設したヒータで配管部の予熱が可能である。
【００５５】
次に、図４により本発明に係る液体金属冷却型原子炉の冷却設備の第２の実施の形態を説明する。図４中、図３および図12と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。
【００５６】
本実施の形態が第１の実施の形態および従来例と異なる点は蒸気発生器17の直下にダンプタンク13とコールドトラップ11を近接配置したことにある。
すなわち、蒸気発生器17の下鏡板19の中央部を貫通して直管型短尺放出系配管51の上端部を接続し、この放出系配管51の下端部をダンプタンク13内に挿着してなり、放出系配管51の下部外側面とダンプタンク13との間にベローズ52を取り付けて気密にシールしている。放出系配管51にはラプチャディスク15が設けられている。
【００５７】
ラプチャディスク15より上方の放出系配管51の上部側面から分岐しダンプタンク13に接続する短尺ドレン配管53が設けられている。短尺ドレン配管53には止め弁54とベローズ55が設けられ、ベローズ55は短尺ドレン配管53とダンプタンク13との間を接続している。
【００５８】
下鏡板19とコールドトラップ11との間には２本の短尺純化系配管56が設けられており、短尺純化系配管56には開閉弁57，58が接続され、また短尺純化系配管56とコールドトラップ11との間にはベローズ59が介在されている。
【００５９】
本実施の形態によれば、蒸気発生器17の下部には、冷却系の補助設備である２次液体金属を収容するダンプタンク13とコールドトラップ11が蒸気発生器17の下方に近接して配置されている。蒸気発生器17の下鏡板19からは、蒸気発生器17内の伝熱管（図示せず）破損時の水リークが生じた場合のために、放出系配管51がダンプタンク13まで引き回されており、通常時はラプチャディスク15により蒸気発生器17とダンプタンク13とは隔離されている。放出系配管51とダンプタンク13とはベローズ52で取り合っており、蒸気発生器17が水平移動する際の相対変位を吸収できる構造となっている。
【００６０】
さらに、放出系配管51の他に、短尺ドレン配管53が放出系配管51から分岐され、また、短尺純化系配管56が蒸気発生器17の下部から直接引き回されているが、ダンプタンク13およびコールドトラップ11とは、各々ベローズ55，59で取り合っており、蒸気発生器17が水平移動する際の相対変位を吸収できる構造となっている。
【００６１】
しかして、補助系設備を蒸気発生器17の近接して配置することで、補助系の液体金属配管長さを低減することができることから、配管物量の削減とともに、ライナ等の液体金属漏洩対策設備も削減でき、プラントのコストダウンおよび液体金属漏洩の可能性を低減するといったプラントの信頼性向上につながる効果がある。
【００６２】
次に図５（ａ），（ｂ）により、第１および第２の実施の形態における蒸気発生器17内の伝熱管21の構造について説明する。
【００６３】
図５（ａ）は第１の例の伝熱管21ａを示し、図５（ｂ）は第２の例の伝熱管21ｂを示している。第１の例の伝熱管21ａは、内管60および外管61により二重の耐圧バウンダリーを有しており、両管60，61の隙間には伝熱管21ａと同材質からなる組網線を用いた多孔質金属層62が充填されている。また、隙間には不活性ガスとして熱伝導率の高いヘリウムガスが封入されている。
【００６４】
図５（ｂ）に示す第２の例の伝熱管21ｂは、内管60および外管61により二重の耐圧バウンダリーを有しており、外管61の内側にはリーク検出用の半円状溝63が周方向に４カ所設けられている。両管60，61の界面64はプレストレスで密着されており、隙間には不活性ガスとして熱伝導率の高いヘリウムガスが封入されている。
【００６５】
しかして、本伝熱管21ａ, 21ｂによれば、内管60または外管61が破損しても、その破損を早期に検出し、内管60および外管61の両方の伝熱管が破損することを防止し、両伝熱管破損による液体金属−水反応事故をなくすことができ、プラントの信頼性向上を図ることができる。
【００６６】
次に、図６により本発明の液体金属冷却型原子炉の冷却設備の第３の実施の形態を説明する。図６は図４と対応しているので、図６中図４と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。
【００６７】
図６において図４と異なる点は横型のダンプタンク13の代りに縦型のダンプタンク64を設け、このダンプタンク64をダンプタンク保護容器65で包囲するとともにコールドトラップ11をコールドトラップ保護容器66で包囲し、ダンプタンク保護容器65とコールドトラップ保護容器66を大型収納構造物67内に収納したことにある。また、大型収納構造物67の上端開口部に上部デッキ68を設け、上部デッキ68とリングガーダ50との間にシール構造物69を設けたことにある。その他短尺純化系配管56の一方を直管型短尺放出系配管51に接続している。
【００６８】
本実施の形態においては補助系機器である２次液体金属を充填する縦型のダンプタンク64と、２次液体金属を精製するコールドトラップ11を大型収納構造物67内に設置されており、収納構造物67上の上部デッキ68から吊り下げられている。ダンプタンク収納構造物67は蒸気発生器17のほぼ真下に置かれている。蒸気発生器17を支持しているリングガーダ50と収納構造物67との間には、シール構造物69が設けられ、内外の雰囲気が遮断されている。
【００６９】
また、蒸気発生器17とダンプタンク64およびコールドトラップ11を結ぶ配管は、収納構造物67内で引き回されている。また、コールドトラップ11は 500℃まで昇温可能なヒータが外部に布設され、さらに、コールドトラップ11内のカバーガスは真空引き装置（図示せず）に接続されている。
【００７０】
本実施の形態によれば、ダンプタンク64，コールドトラップ11および液体金属配管の集中配置を図ったことで、機器および配管から液体金属漏洩が生じた場合は、漏洩液体金属はダンプタンク保護容器65および大型収納構造物67内で受け止められ、漏洩液体金属を系外に出すことなく漏洩事由の終息が可能であるとともに、これらに付随する液体金属漏洩対策設備を削減できる。また、プラント運転中でもコールドトラップの再生運転が可能となり、交換用のコールドトラップや交換作業等の削除が可能となる。
【００７１】
次に図７により本実施の形態の上記以外の構成を説明する。
本実施の形態は図６に示した大型収納構造物67内の底部70に複数の堰板71を立設し、かつ大型収納構造物67に漏洩液体金属の貯溜ポット72を設け、この貯溜ポット72内から上部デッキ68を貫通して連通管73を設け、大型収納構造物67内に不活性ガス供給配管74を設け、この不活性ガス供給配管74を不活性ガス供給装置75に接続したことにある。
【００７２】
しかして、大型収納構造物67内には漏洩液体金属を移送するための連通管73と漏洩液体金属を貯溜するための貯溜ポット72が設置されている。また、大型収納構造物67の底部には、貯溜ポット72から溢れた漏洩液体金属が大型収納構造物67の底部70全体に広がらないように堰板71を複数配置している。また、大型収納構造物67内に貯溜された漏洩液体金属の燃焼を抑制するため大型収納構造物67には、例えばＣＯ₂ 等の不活性ガス注入装置75が接続されている。
【００７３】
以上のような構成により大型収納構造物67内に貯溜ポット72を設けたことで、漏洩規模が小さい場合には連通管73で移送された漏洩液体金属を一旦貯溜ポット72で溜め、大型収納構造物67内での液体金属の燃焼を防止することができる。また、漏洩規模が大きい場合には、大型収納構造物67の底部70に設けた堰板71により、貯溜ポット72を溢れた漏洩液体金属が収納構造物67の底部70に広がり、底部70全体での液体金属の燃焼を防止できる。さらに、液体金属漏洩時にはＣＯ₂ 等の不活性ガスを注入し、収納構造物67内での窒息消火が可能である。
【００７４】
次に図８により本発明の第４の実施の形態を説明する。
本実施の形態は、図６に示した左側の中間熱交換器２を図示していないが、実際には設置されている。本実施の形態が第３の実施の形態と異なる点は蒸気発生器17の下鏡板19を除く全周囲を包囲して上端部からスカート40の上部までにわたる長尺エンクロージャ76を設けるとともに長尺エンクロージャ76の下部から上部デッキ68を貫通して大型収納構造物67内にまで達する長さの連通管を設けたことにある。その他の部分は図６と同様である。
【００７５】
すなわち本実施の形態は蒸気発生器17の外側には長尺エンクロージャ76が設けられており、その下端は蒸気発生器17を支持するスカート40に接続され、封止されている。また、スカート40と長尺エンクロージャ76との接続部には、蒸気発生器17の本体胴20が破損した場合の漏洩液体金属を大型収納構造物67に移送するための連通管が設置されている。
【００７６】
本実施の形態によれば、蒸気発生器17の本体胴20が破損した場合でも、漏洩液体金属を系外に流出させることなく、大型収納構造物67内に貯溜でき、液体金属漏洩事由が生じた場合にはその影響を最小限に抑えることができる。
【００７７】
次に図９（ａ），（ｂ）により図１（ａ）に示した電磁ポンプ28のコイル77と可変周波数電源装置78との接続例を説明する。
【００７８】
図９（ａ），（ｂ）においては電磁ポンプ28を液体金属の吐出方向を通常運転時の方向と、逆方向の運転も行うことができるようにしたもので、可変周波数電源装置78は母線79と接続している。
【００７９】
通常運転時、電磁ポンプ28は図９（ａ）に示すように、電磁ポンプコイル77側のＵ相80，Ｖ相81，Ｗ相82が１つとなり、これが４極からなる構成で、母線79から可変周波数電源78側のＵ相83，Ｖ相84，Ｗ相85と１対１で接続され給電されている。また、電磁ポンプ28は図９（ｂ）に示すように、例えば運転制御室からのスイッチ（図示せず）により、Ｕ相80，Ｖ相81が、可変周波数電源78のＶ相84およびＵ相83と接続を入れ替えることにより、電磁ポンプ28からの吐出流量の方向を変えることが可能な構成としている。
【００８０】
本実施の形態によれば、電磁ポンプ28本体側と可変周波数電源装置78側のコイル配線を運転形態に応じて変更することにより、電磁ポンプ28の吐出方向を逆転させることが可能となり、コールドレグ配管破損時の液体金属の急速ドレンおよび早期のサイホンブレイクが可能となる。
【００８１】
次に図10により本発明の液体金属冷却型原子炉の冷却設備の第５の実施の形態を説明する。本実施の形態は蒸気発生器17の下鏡板19を貫通して下降管83と上昇管84を同心円状の二重管として下鏡板19に取付け、下降管83および上昇管84の下端を縦型のダンプタンク64内の底面近傍に達するまで設けたことにある。下降管83の外面とダンプタンク64との間にはシールベローズ85が設けられて気密にシールされている。
【００８２】
ダンプタンク64内にはコールドトラップ11がコールドトラップ保護容器66を介して設けられている。コールドトラップ11の下部には短小純化系配管86が設けられ、短小純化系配管86の先端はダンプタンク64内の底部近傍に開口している。
【００８３】
ダンプタンク64はダンプタンク保護容器65内に収納されており、ダンプタンク保護容器65の外側には大型収納構造物67が設けられており、ダンプタンク64はダンプタンク保護容器65と、大型収納構造物67とにより二重に保護されている。
【００８４】
蒸気発生器17の下部には、冷却系の補助設備であるダンプタンク64と蒸気発生器17の下鏡板19に接続された下降管83とが接続されている。蒸気発生器17内の伝熱管21（図１参照）で熱交換されたコールド液体金属は、下降管83を経て２次ナトリウムダンプタンク64内に開放される。
【００８５】
その後、下降管83内に同心円状に配置された上昇管84を経て、図１に示した内筒27に流入し、電磁ポンプ28により昇圧された後、図３に示すようにコールドレグ配管48を経由して中間熱交換器２に戻される。ダンプタンク64には、コールドトラップ11が内蔵されており、ダンプタンク64内の液体金属はコールドトラップ11により精製される。
【００８６】
しかして、本実施の形態によれば、ダンプタンク64を蒸気発生器17と接合して合体化したことにより、充填ドレンに必要な配管・弁類を削除できる。また、コールドトラップ11をダンプタンク64に内蔵したことにより、液体金属純化用の配管・弁類の削除が可能となる。さらに、これら配管・弁類の削除とともに、ライナ等の液体金属の漏洩対策設備も削減でき、プラントのコストダウンおよび液体金属漏洩の可能性を低減するといったプラントの信頼性向上につながる。
【００８７】
次に図11により本発明の液体金属冷却型原子炉の冷却設備の第６の実施の形態を説明する。すなわち、本実施の形態は第５の実施の形態における同心円状の下降管83と上昇管84を分割して細径下降管87と細径上昇管88を下鏡板19を貫通して下鏡板19に取付けたことにある。その他の部分は第５の実施の形態と同様である。なお、下降管87と上昇管88はそれぞれ開閉弁89が設けられダンプタンク64との間にはシールベローズ90が設けられている。
【００８８】
蒸気発生器17の下部には、冷却系の補助設備であるダンプタンク64と蒸気発生器17の下端に接続された下降管87とが接続されている。蒸気発生器17内の伝熱管（図示せず）で熱交換されたコールド液体金属は、下降管87を経てダンプタンク67内に開放された後、下降管87とは独立に設置された上昇管88を経て、この上昇管88は図１に示した内筒27と接合されることにより、電磁ポンプ28（図１参照）により昇圧された後、図３に示すようにコールドレグ配管48を経由して中間熱交換器２に戻される。
【００８９】
本実施の形態によれば、第５の実施の形態で説明した作用効果の他、細径上昇管88を独立に設け、さらにそれぞれの配管に弁を設置したことにより蒸気発生器17および２次主配管との物理的分離が可能となり、電磁ポンプや蒸気発生器等の保守・補修作業が容易となる。
【００９０】
【発明の効果】
本発明によれば、２次主配管の長さが大幅に短縮され、配管物量および建屋物量の低減が可能となる。また、液体金属漏洩対策設備の合理化が図れるとともに、液体金属漏洩の可能性を大幅に低減でき、プラントの安全性および信頼性向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係る液体金属冷却型原子炉の冷却設備の第１の実施の形態を一部側面で示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視方向から見た上面図。
【図２】図１におけるエンクロージャ部を拡大して透視的に示す斜視図。
【図３】図１における蒸気発生器と中間熱交換器とを接続する配管接続状態を説明するための装置配置図。
【図４】本発明に係る液体金属冷却型原子炉の冷却設備の第２の実施の形態を示す装置配置図。
【図５】（ａ）は図１または図４における二重伝熱管の第１の例を示す横断面図、（ｂ）は同じく第２の例を示す横断面図。
【図６】本発明に係る液体金属冷却型原子炉の冷却設備の第３の実施の形態を示す装置配置図。
【図７】図６における収納構造物とその内部を概略的に示す縦断面図。
【図８】本発明に係る液体金属冷却型原子炉の冷却設備の第４の実施の形態を示す装置配置図。
【図９】（ａ）は図８における電磁ポンプコイルと可変周波数電源との接続例を示す結線図、（ｂ）は（ａ）における他の例を示す結線図。
【図１０】本発明に係る液体金属冷却型原子炉の冷却設備の第５の実施の形態を示す装置配置図。
【図１１】本発明に係る液体金属冷却型原子炉の冷却設備の第６の実施の形態を示す装置配置図。
【図１２】従来の液体金属冷却型原子炉の冷却設備を示す装置配置図。
【符号の説明】
１…１次系配管、２…中間熱交換器、３…ホットレグ配管、４…蒸気発生器、５…ミドルレグ配管、６…２次主循環ポンプ、７…コールドレグ配管、８…給水配管、９…主蒸気配管、10…純化系配管、11…コールドトラップ、12…ドレン配管、13…ダンプタンク、14…放出系配管、15…ラプチャディスク、16…格納容器、17…蒸気発生器（本発明）、18…上鏡板、19…下鏡板、20…本体胴、21…伝熱管、22…伝熱管束、23…蒸気管板、24…給水管板、25…蒸気管台、26…給水管台、27…内筒、28…電磁ポンプ、29…液体金属入口ノズル、30…ポンプ出口ノズル、31…連絡管、32…液体金属出口ノズル、33…堰、34…液体金属、35…上部プレナム、36…ポンプケーシング、37…エンクロージャ、38…支持フランジ、39…平板、40…スカート、41…不活性ガス雰囲気、42…止め弁、43…ガス抜き管、44…分岐管、45…伝熱管水リーク検出系、46…戻り管、47…計装用ウェル、48…短尺コールドレグ配管、49…短尺ホットレグ配管、50…リングガーダ、51…直管型短尺放出系配管、52…ベローズ、53…短尺ドレン配管、54…止め弁、55…ベローズ、56…短尺純化系配管、57，58…開閉弁、59…ベローズ、60…内管、61…外管、62…多孔質金属層、63…半円状溝、64…縦型のダンプタンク、65…ダンプタンク保護容器、66…コールドトラップ保護容器、67…大型収納構造物、68…上部デッキ、69…シール構造物、70…底部、71…堰板、72…貯溜ポット、73…連通管、74…不活性ガス供給配管、75…不活性ガス供給装置、76…長尺エンクロージャ、77…電磁ポンプコイル、78…可変周波数電源装置、79…母線、80…Ｕ相、81…Ｖ相、82…Ｗ相、83…下降管、84…上昇管、85…シールベローズ、86…短小純化系配管、87…細径下降管、88…細径上昇管、89…開閉弁、90…シールベローズ。

Claims (6)

1. 原子炉建屋内に配設した中間熱交換器と蒸気発生器とを配管接続してなる液体金属冷却型原子炉の冷却設備において、前記蒸気発生器は、上下両端部が上鏡板および下鏡板により閉塞され内部に液体金属が通流する本体胴と、この本体胴内に配設された伝熱管と、前記本体胴に設けられ前記伝熱管の管束に接続した給水管板および蒸気管板を固定する給水管台および蒸気管台と、前記伝熱管の管束内に設けられた内筒と、この内筒内に設置された電磁ポンプと、前記本体胴に設けた液体金属入口ノズルと、前記上鏡板に突設されて内部に不活性ガスを保持し前記電磁ポンプの吐出側空間を包囲するエンクロージャと、前記電磁ポンプに接続され前記エンクロージャ内に設けられたポンプ出口ノズルと、このポンプ出口ノズルに接続されて前記エンクロージャ内に設けられ計装用ウェルを設けてなる連絡管と、この連絡管に接続された液体金属出口ノズルとを具備したことを特徴とする液体金属冷却型原子炉の冷却設備。
2. 原子炉建屋内に配設した中間熱交換器と蒸気発生器とを配管接続してなる液体金属冷却型原子炉の冷却設備において、前記蒸気発生器は上下両端部が上鏡板および下鏡板により閉塞され内部に液体金属が通流する本体胴と、この本体胴内に配置された伝熱管と、前記本体胴に設けられ前記伝熱管の管束に接続した給水管板および蒸気管板を固定する給水管台および蒸気管台と、前記下鏡板を貫通して前記本体胴内に挿入された上昇管と、前記本体胴内に設置された電磁ポンプと、前記上昇管の外側に前記液体金属の流路を有して同心円状に設けられた下降管とからなり、前記上昇管および下降管の下部を挿着し前記蒸気発生器の下方にデッキを介して配置されたダンプタンクを有することを特徴とする液体金属冷却型原子炉の冷却設備。
3. 前記ダンプタンク内にコールドトラップを配置してなることを特徴とする請求項２記載の液体金属冷却型原子炉の冷却設備。
4. 前記伝熱管は内管と外管とからなる同心円状二重伝熱管でヘリカルコイル状に形成されてなり、前記内管と外管の間に組網線を充填してなることを特徴とする請求項２記載の液体金属冷却型原子炉の冷却設備。
5. 前記下降管と前記上昇管とを分離し、それぞれ前記下鏡板を貫通して独立に設置してなることを特徴とする請求項２記載の液体金属冷却型原子炉の冷却設備。
6. 前記下降管と前記上昇管にそれぞれ止弁を設置してなることを特徴とする請求項５記載の液体金属冷却型原子炉の冷却設備。

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