JPH02222861A

JPH02222861A - 高速増殖炉

Info

Publication number: JPH02222861A
Application number: JP1008625A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Iida; 飯田　式彦
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-01-19
Filing date: 1989-01-19
Publication date: 1990-09-05

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は例えば液体金属ナトリウム（以下、ナトリウム
と記す）を冷却材として使用する高速増殖炉に関する。

（従来の技術〉従来のタンク型高速増殖炉の原子炉構造及び１次冷却系
を第６図について説明する。同図に示すようにガードベ
ッセル１に囲まれた原子炉容器２内に炉心３が収納され
ており、その炉心３の上部に炉心上部機構４および回転
プラグ５が配設されている。炉心上部機構４内には炉心
３を制御するための制御棒６と、炉心３の温度を測定す
るための集合体出口温度計７が設置されている。炉心３
は炉心支持構造物８によって原子炉容器２から支持され
ている。冷却材であるナトリウムは炉心３を流出し、中
間熱交換器１次人口９に流入し、中間熱交換器１火山口
１（＞から流出する。中間熱交換器では２次ナトリウム
が２次人口１１から流入し、下降管１２を下降し、下降
管窓１３から流出し、ざらに２火山口１４から流出し、
この間で１次ナトリウムと熱交換を行なう。中間熱交換
器１次出口１０から流出したナトリウムはポンプ１５で
吸込まれ炉内配管１６を通り、高圧プレナム１７に流入
し、炉心３にもどる。また、従来タンク型原子炉では炉
心３を構成する燃料を、１年に１回交換する必要がおり
、このために燃料交換用のキャスク１８が設置されてい
る。

（発明が解決しようとする課題）従来の高速増殖炉の原子炉構造及び１次冷却系は上述し
たように構成されているので、安全でかつ安定した運転
が可能である。しかしながら、近年、高速増殖炉の一層
の安全性向上と単純化、メンテナンスフリー化が求めら
れている。

このため、次の点で改善すべき課題がある。

（１）原子炉容器を小型化し、原子炉容器の信頼性を向
上させる。

（２）制御棒及び１次ポンプなどの駆動部をナトリウム
中に設置させないでよりいっそうの信頼性向上を図る。

（３）炉心燃料の交換期間を延長し、燃料交換に関する
メンテナンス作業を大幅に削減する。

（４）ループ型原子炉については、１次系に設置する蒸
気発生器で生じるナトリウムと水との反応を削除する。

（５）原子炉出力規模を小ざくして固有の安全性を向上
させる。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、タ
ンク型原子炉においては寿命中燃料交換を行なわない原
子炉構造を有する高速増殖炉を提供することにある。ま
たループ型原子炉においては１次系に設置する熱交換器
をナトリウムとガスによる熱交換器とし、ナトリウムと
水の反応を削除する冷却系を有する高速増殖炉を提供す
ることにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記課題を解決するために本発明に係る高速増殖炉はタ
ンク型原子炉においては原子炉容器とガードベッセル内
に炉心と中間熱交換器を備え、ガードベッセルの外側、
中間熱交換器の側部に電磁ポンプを備え、ガードベッセ
ルの外側および炉心側部に上下動が可能なベリリウムな
どの反射体を備えたことを特徴とする。またループ型原
子炉においては原子炉容器とガードベッセル内に炉心を
備え、容器の外側および炉心の側部に上下動が可能なベ
リリウムの反射体を備え、原子炉容器から流出したナト
リウムは熱交換性能を向上したナトリウム・ガス熱交換
器に流入し、熱交換器を流出したナトリウムは配管外側
に設置した電磁ポンプによって原子炉に流入することを
特徴とする。

（作　用）本発明に係る高速増殖炉によれば、原子炉容器の直径は
５〜１０万ＫＷｅの出力規模で１ｍ〜１．５面であり、
容器の信頼性は大幅に向上する。また、ナトリウム中に
、制御棒および１次ポンプのような駆動部を備えていな
いため作動機器の信頼性は大幅に向上する。また、炉心
燃料はベリリウムなどの反射体を順次動かしベリリウム
などの反射体がある部分でのみ燃焼が促進し、それ以外
は燃焼が抑制され、ゆっくりと反射体を動かすことによ
ってプラントの寿命中、燃料交換を不要とし、メンテナ
ンス性を大幅に向上させる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す立断面図である。

なお図中、第６図と同一部分には同一符号で示し、重複
する部分の説明を省略する。

第１図に示すように、ガードベッセル１で囲まれた原子
炉容器２の内部に炉心２０．流量混合装置２１、中間熱
交換器２２および炉心２０と中間熱交換器２２を原子炉
容器上部構造２３から吊り下げるための吊り胴２４が設
置されている。原子炉容器２の外部にはベリリウムなど
の反射体２５とその駆動機構２６および電磁ポンプ２７
が設置されている。原子炉容器上部構造２３にはカバー
ガス２８の制御系２９が設置されている。１次ナトリウ
ムは炉心２０を流出して中間熱交換器１火入口３０から
中間熱交換器２２内に流入し、中間熱交換器１次出口３
１から流出する。

中間熱交換器２２では２次ナトリウムが２次入口１１か
ら流入し、中間熱交換器２２を下降した後に、窓３２か
ら中央上昇管３３に流入して、この中央上昇管３３内を
上昇し、２洗出口１４から流出する２次ナトリウムと１
次ナトリウムが熱交換する。中間熱交換器１洗出口３１
から流出したナトリウムはアニユラス３４を下降し、流
量混合装置２１を通り、炉心２０に流入する。ベリリウ
ムなどの反射体２５は運転開始時に炉心２０の下方に設
置し、下方に配置された炉心燃料を燃焼させる。その後
、徐々に駆動機構２６を用いて上方に駆動させることに
よって上方に設置されている炉心燃料も燃焼する。

しかして、本実施例によれば原子炉容器２は従来の原子
炉容器に比較して著しく小型化され、原子炉容器の信頼
性は向上する。また炉心の制御と、１次ナトリウムの駆
動を容器の外部から行なうため、駆動部の信頼性は向上
する。ざらに、炉心２０は徐々に燃焼が進行するため、
運転中燃料交換は不要であり、メンテナンス性が大きく
向上する。

次に第２図を参照しながら本発明の第２の実施例を説明
する。

この第２の実施例が第１図に示した第１の中間熱交換器
２２の１次および２次ナトリ１クム流路パスを変更し、
１次ナトリウムを一度上昇させ、熱交換しながら下降さ
せるバスとしたことである。なお、第２図中第１図と同
一部分には同一符号で示し重複する部分の説明を省略す
る。すなわち、第２図において、炉心２０から流出した
１次ナトリウムは上昇管４１を通して、中間熱交換器２
２内を上昇する。１次ナトリウムは上昇後、１次ナトリ
ウム窓４２から流出して中間熱交換器２２内を下降し、
１訳出口４３から流出する。２次ナトリウムは２次人口
１１から流入し、入口プレナム４４を経て伝熱管４５内
を通り、出口プレナム４６に流入し、２次ナトリウム出
口１４から流出する。

この第２の実施例も第１の実施例と同様に原子炉容器２
のコンパクト化を図ることができる。また本実施例では
１次側のナトリウムが熱交換器内で２次ナトリウムと熱
交換し、冷却されたものが重力方向に落下するため、自
然な流路バスが形成される。

第３図はループ型原子炉に適用した本発明の第３の実施
例を示している。第３図において、原子炉容器２の内部
に炉心２０．炉内配管５０．出口配管５１が設置されて
いる。原子炉容器２の外部には上記実施例と同様にベリ
リウムなどの反射体２５とその駆動部２６が設置されて
いる。原子炉容器２はナトリウム・ガス熱交換器５３と
配管５４を介して接続されている。配管５４はヘッダー
５５に接続され、ヘッダー５５には配管５６が接続され
、配管５６とナトリウム・ガス熱交換器５３が接続され
ている。ナトリウム・ガス熱交換器５３の下方には、配
管５７が接続され、配管５７は炉内配管５０と接合部５
２により連結される。ナトリウム・ガス熱交換器５３内
にはガス下降管５８とガス出口５９が設置されている。

第４図および第５図にはナトリウム・ガス熱交換器５３
の伝熱部分を拡大して一部側面の断面図で示している。

伝熱管６０内をナトリウムが下降し、伝熱管６０の外側
をガスが上昇する。伝熱管６０の外側には金属粒子６１
が充填されている。第５図の平面図から明らかなように
伝熱管６０ａは隣接する伝熱管６０ｂと板６２で接続さ
れている。このように、ガスへの伝熱性能は著しく向上
され、熱交換器のコンパクト化が達成される。

本実施例では原子炉容器は上記第１の実施例よりもさら
にコンパクト化される。ナトリウム・ガス熱交換器では
例え伝熱管６０の漏洩が生じたとしても、従来の蒸気発
生器のようにす（〜リウムと水との反応はなく、安全性
向上は著しい。

［発明の効果］本発明によれば、次のような効果を奏する。

（１）炉心の制御を原子炉容器外から行なうため、炉心
上部に中間熱交換器を配することができる。この結果、
原子炉容器は著しくコンパクト化され、原子炉容器の信
頼性が向上する。

（２）ナトリウム中に駆動部がないため、プラントの運
転性は向上する。またメンテナンス性に優れる。

（３）炉心はベリリウムなどの反射体を上玉に駆動させ
てゆっくりと燃焼させるため、プラント運転中、燃料交
換は不要でおり、メンテナンス性が著しく向上する。

（４）ループ型原子炉に適用した場合にはナトリウムと
水との反応がなく、安全性が著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明に係る高速増殖炉
のそれぞれの実施例を示す立面図、第３図は本発明をル
ープ型原子炉へ適用した例を示す系統図、第４図および
第５図は第２図における熱交換器伝熱部を拡大して示す
断面図、第６図は従来の高速増殖炉を示す立面図である
。２・・・原子炉容器２Ｇ・・・炉心２１・・・流量混合装置２２・・・中間熱交換器２３・・・原子炉上部構造２４・・・吊り胴２６・・・反射体駆動機構２７・・・電磁ポンプ２８・・・カバーガス２９・・・制御系３０・・・１火入口３１・・・１次出口３２・・・窓３３・・・中央上昇管３４・・・アニユラス４１・・・上昇管４２・・・１次ナトリウム窓４３・・・１次出口４４・・・入口プレナム４５・・・伝熱管４６・・・出口プレナム５０・・・炉内配管５１・・・出口配管５２・・・接合部５３・・・中間熱交換器５４・・・配管５５・・・ヘッダー５６、５７・・・配管５８・・・下降管６０・・・伝熱管６１・・・金属粉子６２・・・板（８７３３）代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ほか　
１名）＄　１第閃 ↑ ↑ ↑ ↑ 茶図第乙図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）原子炉容器と、この原子炉容器の外側から反射体
を上下に駆動させることによつて制御される炉心と、こ
の炉心の上方に配設した中間熱交換器とを備え、前記炉
心および中間熱交換器は前記原子炉容器上部構造から吊
胴によつて支持され、前記吊胴の外側にアニュラス部が
設けられてなることを特徴とする高速増殖炉。
（２）原子炉容器と、この原子炉容器の外側から反射体
を上下に駆動させることによって制御される炉心と、前
記原子炉容器の外側に熱交換器とを備え、前記熱交換器
は伝熱管内に冷却材が流れ該伝熱管外に金属粒子が充填
され、前記各々の伝熱管と伝熱管を板で連結してなるこ
とを特徴とする高速増殖炉。