JPH024877B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は液体ナトリウム冷却型原子炉の熱担送
即ち冷却材二次回路に関する。

［従来の技術とその問題点］ 高速中性子原子炉では現在の技術段階では熱担
送体即ち冷却材として液体ナトリウムを使用す
る。この液体ナトリウムは一般的に２つの継続的
な熱担送回路集合体即ち冷却回路の中に置かれ
る。その第１の回路、いわゆる一次回路において
ナトリウムは、炉心の燃料要素で作られる熱を抽
き出し、そしてこの熱を中間熱交換器と称される
熱交換器へ担送する。この中間熱交換器において
一次回路のナトリウムは冷却され、そして第２の
回路集合体の中のナトリウムへ熱を与える。この
第２回路は一次回路から全体的に独立しており、
そして二次回路と称される。中間熱交換器から出
た二次回路内の高温ナトリウムは熱を別の熱交換
器へ選ぶ。この交換器は蒸気発生器であつて、こ
こでナトリウムはその熱を加圧された水に与え
る。これによつて作られた蒸気が最終的にタービ
ン発電機へ送られる。

普通二次回路は複数個の並列に装架される独立
した亜回路または二次ループに分割される。これ
らループは、例えば３個または４個であるが、そ
れが運ぶパワーおよび全体的な構成に関してはみ
な同じである。なにか起つた場合には１つのルー
プを停め、そして他のものは平常稼動を行わせて
おくことができる。この場合発電所の出力は故障
したループのパワー分だけ低くなる。

このような原子炉で二次回路を採用する目的
は、放射能のある一次ナトリウムを全く安全に隔
離し、蒸気発生器の熱交換面に漏洩が生じた場
合、その影響から一次回路を防護することにあ
る。

実際そのような事故が起ると高圧の水または蒸
気がナトリウムと接触するようになる。これによ
つて生じる化学反応は非常な発熱を伴ない、そし
て危険で腐食性の強い反応生成物（苛性ソーダ、
水素）を作る。従つてそのようなナトリウム−水
反応によつて生じる可能性のあるシヨツク（機械
的衝撃、苛性ソーダの汚染）から炉心、すなわち
一次回路を防護しなければならない。

第１図は高速中性子炉の二次冷却ループの一般
的な構造を示す。同図には、一次冷却回路を備え
る原子炉容器２が示されている。この容器の中
に、図面の実施例では２基の中間熱交換器４が収
容され、これら交換器の送出部は導管８と８′に
よつて蒸気発生器６に接続している。蒸気発生器
６はこれの上部分にアルゴン・ポケツト６ａを備
え、これはナトリウムの自由レベルＮを画定す
る。先に述べたように蒸気発生器６内で二次ナト
リウムと水の間の熱交換が行われる。発生器６の
送出部はポンプ１２の送入部に接続し、そしてこ
のポンプの送出部は導管１４と１４′を介してそ
れぞれの中間熱交換器４の送入部に結合されてい
る。

液体ナトリウムの特性からして、そのポンプは
特別の構造が必要である。特にポンプ駆動軸１２
ａが貫通するパツキング１６はナトリウムと直接
接触せず、このナトリウムとパツキングの間に置
かれる中性ガス（一般的にアルゴン）と接するよ
うにされる。このためにはポンプ体部内に、アル
ゴン・ポケツトを載せた自由液面Ｎ１を設けなけ
ればならない。垂直駆動軸１２ａはその自由液面
とアルゴン・ポケツトを通過してからパツキング
１６に接する。さらにナトリウム・レベルＮ１が
不測にパツキングのところまで高くなることがな
いような構成を備える必要がある。これは従来の
方式ではポンプをいわゆる膨張槽１８内に設置す
ることによつて行われている。この膨張槽は十分
な大きさをもつており、二次ループ内のナトリウ
ムの体積が熱膨張によつて増大してもこの増分を
吸収し、従つてナトリウム液がパツキングを浸漬
することはない。また槽１８を回路の最高地点に
設置することにより槽１８内の液がループの他の
部分へ注ぎ出るようにし、この注出効果によつ
て、アルゴンがその防護ポケツトから漏れた場合
でも、パツキングの浸漬が生じないようにされ
る。さらにナトリウムが外部へ漏出するような不
測の事故が起つた場合、そのナトリウムが高圧ジ
エツトで噴射しないようにするため、二次ループ
内の最高圧力を抑える工夫がなされている。この
ために従来の膨張槽１８は、アルゴン・ポケツト
の圧力を許容最低値に調節するよう構成されてい
る。この許容圧力は、どんな漏洩事故があつても
二次ループへの空気の導入を惹起させないための
小さな過大圧力分だけ増圧された大気圧に等しい
圧力である。

この調節を行うため、ナトリウム補給管２０が
槽１８に接続している。管２０は循環ポンプ１９
とナトリウム浄化システム２１を備える。さらに
溢流管２２が槽１８から出る。さらにまたアルゴ
ン供給管２３がアルゴン圧力を適当な値に調節す
る。管２０はその源をナトリウム貯蔵槽２４に発
する。この槽２４はまた、蒸気発生器６で漏洩が
生じた場合、そのナトリウム−水反応によつて作
られる生成物の回収を行う。槽２４内には、管２
６で導入されるアルゴンのような不活性ガスによ
つて自由レベルＮ２が維持される。

既に言及したように、この型式の原子炉では、
蒸気発生器で漏洩が生じ、そこでナトリウムと水
の間の激しい反応が行われる危険があり得る。ま
た一次回路を全体的に防護するということは、実
際的には、一次回路と二次回路の間の唯一の可能
な接触点である中間熱交換器を最大限に防護する
ということに他ならない。

上記危険を避けるため下記のような幾つかの構
成が採られている。

(a) 蒸気発生器の上流側と下流側にアンチシヨツ
ク槽、すなわち、二次ループと直接接続し且つ
アルゴン・ポケツトを載せた自由液面を備える
槽を設置すること。ナトリウム−水反応が起つ
たとき蒸気発生器から出てくる圧力液は、中間
熱交換器４に達する前に、それらアンチシヨツ
ク槽の中で非常に緩和される。

(b) 蒸気発生器自体またはこれの近傍に、シヨツ
クによつて破れる大きな直径の破裂ダイアフラ
ムを設け、これの破裂孔を通して二次ループ内
の圧力を外部の方へ解放できるようにするこ
と。実際には、水素と空気中の酸素との反応に
よる継続的な爆発を避け、またナトリウムと苛
性ソーダによる環境汚染を避けるため、ダイア
フラムの下流側にさらに、既述の回収槽２４が
管３０によつて接続される。この回収槽は液状
およびガス状生成物の分離器として働く。槽２
４は場合によつて、さらに効果的な第２分離器
３２（例えばサイクロン分離器）を接続され、
ここから放出ダクト３４を通じてガス生成物だ
けが大気へ放出される。それらガス生成物は、
なお幾分かの苛性ソーダのエアゾルを含んでい
るが、水素、アルゴン、水蒸気である。

このシステムを簡単にし、そのコストを下げ
るために行われる現在の改良は、ポンプ膨張槽
１８に下流側アンチシヨツク槽の機能をもたせ
ることである。上流側アンチシヨツク槽に関す
る改良はこれを蒸生発生器頂部６ａと合体する
ことである。さらに別の改良として、回収槽２
４に、二次ループの停止とドレンが行われる際
そのナトリウム貯蔵槽としての機能を付与する
ことがある。そのためには明らかに、ループと
槽２４の間に、破裂ダイアフラムを備える管の
他に、大きな直径の弁を備えたドレン用の第２
の配管を敷設する必要がある。（二次ループの
いずれかの個所で外部へ抜けるナトリウムの漏
洩が生じた場合、そのループのドレンを迅速に
行わなければならないから、弁は大直径のもの
でなければならない。） 上記配管は具体的には、槽２４と管８，８′
を結合するドレン弁V₁とV₂を備える管３６、
および槽２４と管１０を結合するトレン弁V₃
を備える管３８で構成される。

上記の改良点を含む、そのように構成された
システムは、それでもなおコストの高い構成を
備え、改良の余地を残しているのである。例え
ば破裂ダイアフラム２８である。これらダイア
フラムのセツテイング（破裂圧力）を経時変化
（老化、クリープ、疲労）しないようにするの
は実際上難しい。従つて例えば２、３年ごとに
交換しなければならない。これは複雑な着脱自
在マウンテイングを必要とする他に、ナトリウ
ムの漏洩を惹起し易くする。さらに地震の際そ
のシヨツクによつて二次ループ全部の全てのダ
イアフラムが一度に破裂することも考えられ
る。この場合原子炉のパワー、特に残留パワー
を放出する正常な回路が失われることになる。
この結果は重大な事故につながる。そこでその
ような危険を乗りこえるため、残留パワーを放
出させるための、二次ループから独立した過大
な装置を備えなければならない。

第２図はそのような事態に対処するための、
従来技術による緊急冷却システムを示す。

このシステムは実質的に、蒸気発生器６と並
列して装架される増補熱交換器Ｅで構成され
る。この交換器Ｅは管８ａ，８′ａ，１０ａに
よつて管８，８′，１０と接続される。管１０
ａは混合器Ｍを介して管１０とつながれる。そ
のようにして二次ナトリウムの主流から分流が
作られる。

熱交換器Ｅの二次側は送風機E′aを備えた空
気ダクトE′である。

主管８，８′および１０に、非常に大きな直
径の弁S₁，S₂および異なる温度のナトリウム流
の混合器Ｍを備えなければならない。これら装
置は高価であり、また故障と事故の潜在的源泉
である。このことは特に、現在の技術レベルで
はなお完全な信頼性を期待できない混合器Ｍに
ついていえる。安全のために普通その緊急熱交
換器への供給は回路のポンプで行われるが、熱
サイホンまたは自然対流によつて行うこともで
きる。この場合、熱交換器Ｅは中間熱交換器よ
り相当高いレベルのところに置かなければなら
ない。

さらに、ナトリウム−水反応による継続的シ
ヨツクの伝播の理論的計算の示すところでは、
ダイアフラムを備え且つ２つのアルゴン・ポケ
ツトで包まれる蒸気発生器６をもつた二次ルー
プで構成される液体システムは、最良の条件の
場合でも、相当な過大圧力が中間熱交換器へ伝
達するのを必ずしも規制できない。また反応生
成物によりループが中間熱交換器まで汚染され
るのを防ぐことも容易にはできない。それを簡
略に要領よく説明すると次のようになる。漏洩
が生じると蒸気発生器内に作られる最初の過大
圧力が２つのアンチシヨツク槽の間のナトリウ
ムに大きな振幅と長さをもつた振動を惹起す
る。従つてダイアフラムの個所の圧力は連続的
に増大していくのではなく、変動し、そしてそ
の圧力の第１のピークはダイアフラムを破るの
に十分な振幅と長さを持つこともある。

しかし第２のピーク、そしておそらくそれに
続くピークがダイアフラムを破るのに十分なも
のになろう。この間にも漏洩は連続して行われ
圧力エネルギーを二次ループ内に蓄積する。こ
うしてダイアフラムが破裂するまでには圧力エ
ネルギーはさらに高くなるから、このエネルギ
ーを放出してシステムの圧力を下げるために
は、さらに長い時間が必要になる。そうした諸
現象が一緒になつて、中間熱交換器のレベルに
おける応力を大きくし、そして回路をさらに汚
染させる傾向が強まる。

(c) 前にも述べたごとく二次ループの迅速なドレ
ンを行うためには特別な配管と高価な大径弁が
必要である。また２つの高地点（ポンプと発生
器６の頂部）および２つの低地点（交換器４と
発生器６の底部）があるため、例えそれが不利
であつても、少なくとも２つの要所にドレン装
置を備えなければならない。第１図に示される
ように例えば並列の２つの交換器４があると、
これらに給排液する管は２倍になる。その各管
にドレン管と弁を備えなければならない。（し
かも多くの場合、１個所の弁自体が二重にされ
る。）このようなドレン装置の価格の点からも
なお改良の必要がある。また回路の作動中ドレ
ン弁に漏洩が生じてループの緩漫なドレンが生
じることもある。そこで二次ループの作動を中
断させないために、貯蔵槽２４内に漏洩した分
のナトリウムを回復するための小型のポンプ１
９を備えなければならない。このポンプ１９は
またそれ自体別の問題を提示する。すなわち主
ポンプ１２のパツキングの浸漬を防ぐためにレ
ベル調節装置を備えなければならない。この調
節は、慎重を期して、溢流管２２によるナトリ
ウムの貯蔵槽への復帰によつて確実にされる。
いずれにしてもドレン弁の漏洩が過剰になれば
ループの作動を停止しなければならない。

回復ポンプ１９はしかし別の用途にも役立
つ。例えばポンプ１９は、ループが一旦停止さ
れた後、貯蔵槽のナトリウムを再びループに充
填する。ポンプ１９はまた、ナトリウム浄化お
よび純度制御（低温トラツプ、閉塞表示）シス
テム２１への供給を行う。上記充填に際して間
違つた操作により圧力が不適当になつた場合、
２つのアンチシヨツク槽間の注出効果によつて
ポンプ・パツキングの浸漬が防止される。この
パツキング浸漬を避けるため前記レベル調節装
置と溢流管を備える他に、発生器頂部（または
上流側アンチシヨツク槽）とポンプが正確に同
一水平面内に設置される。またその安全性をさ
らに確実にするため、それら２つのアルゴン・
ポケツトがレベルおよび圧力均衡管２５で連結
される。これらの装置はコスト高を招き、事故
の原因になるのは明らかであるから、ここにも
なお改善の余地が残される。

(d) アンチシヨツク槽の効果を十分たらしめるた
めにはその容量を相当大きくする必要がある。
また稼動の遷移時にナトリウム液面が過度に変
動しないようにするため膨張槽１８は大きな容
量を備えなければならない。パツキングの浸漬
を避けるためナトリウムの熱膨張を吸収しなけ
ればならないことは既に述べた通りである。ま
た例えば原子炉の緊急停止時のナトリウムの熱
収縮も吸収しなければならない。そのような場
合のナトリウムの急激な冷却とこれに伴なう収
縮はポンプの吸入口を乾上らせ（浸漬の逆）、
その機能を停止させるに至ることもある。この
場合、回復ポンプでは収縮した体積分のナトリ
ウムを補償することはできない。そこで膨張槽
はその補償を行うに十分なナトリウム槽を備え
なければならない。この槽は、さらにその中で
ポンプのパツキング１６を浸漬しないように構
成しなければならないから、非常に重く且つ高
価な大型の槽になる。

第３図は、第１図の回路における二次冷却回
路のより具体的な構造を示す。第３図に原子力
装置の基床４０と原子炉の隔離囲いを構成する
壁４２が示されている。また原子炉容器２のプ
ラグ４４も図示されている。さらに膨張槽をも
つたポンプ１２の支持ブロツク１２ｓ、蒸気発
生器６の支持ブロツク６ｓおよび貯蔵−回収槽
２４の支持部材２４ｓが示されている。

これまで説明してきたような概念によつて二次
ループを設置した場合、次のような２つの理由か
ら非常に大きな占有空間が必要になる。

(a) ループのドレンを最も確実な方式として重力
で行うようにするため、主管の最低地点を貯蔵
槽より可成り高いところに設定しなければなら
ない。実際にはドレン弁、ドレン管、および温
度変化に対応するためそれら管に備えられるベ
ローズがそのような場所に設置される。従つて
二次ループと貯蔵槽は全体的にその支持のため
のコストが高くなり、背丈も大きくなるので建
造物全体が大型になる。

(b) また主管８，８′，１０自体も膨張を補正す
るためのベローズその他の特別な装置を備えな
ければならない。ベローズに関していえば、２
つの装置の間（さらに正確には２つの固定点の
間）に設けられる高温管の長さは、それら固定
間の距離の3/2の積に比例する（それはまた管
径の平方根に比例する）。そこで第３図に見ら
れるように、３つの固定点間を三角形ABCの
３辺に従つて結ぶ。先に挙げた設置条件の全て
はその三角形の３辺の長さを小さくする可能性
を少なくするものである。すなわちBCを小さ
くすれば、これと共にABとACを小さくする
のは難しい（アルゴン・ポケツトのレベルの一
致、蒸気発生器支持は下の方がよいこと、重力
ドレンの必要性……）。この結果、第３図に示
すように配管の長さは大きくなる。さらに多数
の大型熱補正装置を備えなければならない。

またポンプ１２が劣悪な液吸入条件に置かれ
ることが分かる。ポンプのNPSH（有効の吸込
ヘツド）係数は低くなる。キヤビテーシヨンを
起さないために、ポンプ回転速度を低くしなけ
ればならないが、このため大きな直径のロータ
と低速モータを使わなければならない。ポンプ
の値段は直径の自乗に比例して高くなるから、
それだけ全体のコストも高くなる。

さらにモータ・ポンプと膨張槽で構成される
組立体の重量が大きくなる。これは装置の高い
ところに設置されるから、地面から高くなるほ
ど大きい地震のシヨツクに耐えるためには、そ
の支持を特に大型にしなければならない。そう
した諸条件を考えると、多くの高速中性子炉の
建設企画において、モータ・ポンプ、膨張槽お
よびその支持構造の組立体のコストが原子力ボ
イラー全体のコストの大きな部分を占めるのは
驚くに当たらない。

結論的にいうと、ここに説明してきた従来技術
の二次ループの建設と開発コストは、そのような
ループの通常的な条件に関連するいくつかのフア
クタによつて悪影響を受けているということにな
る。

要するに主な欠点は以下のごとくである。

−ポンプが高所に置かれる。NPSHが悪くなる。
回転が遅い。従つてポンプは重く高価になる。

−普通ポンプを組込まれる膨張槽が重く大型にな
る。

−高所に設置されるそれら２つの組立体の支持構
造のコストが高くなる（特に地震に対処して）。

−配管を３つの地点間で相互に結合しなければな
らず、そしてそれら地点間を近づける自由度が
小さいので、管長が大きくなる。

−ナトリウム−水反応に対する防護が、安全（不
測の破裂の場合の原子炉の残留パワーの放出）
と保守（定期的交換）の点検を要する高価な破
裂ダイアフラムだけで行われる。このダイアフ
ラムは完全ではない（ナトリウムの振動）。

−直径が大きく、高価で、また事故の潜在的原因
（弁の漏洩）になるドレン弁と管を使う。

−上記のような諸機能を行うための種々な管（液
充填、溢流、レベル均衡等……）を備える。

−それら諸フアクタによつて、ループのナトリウ
ムの体積、従つて少なくとも２つ（膨張と貯
蔵）のナトリウム槽の寸法が大きくなる。

−従つて建造物内の装置の全体的占有空間（床面
積、高さ）が大きくなる。

−従つてまた配管と槽の予加熱電気装置および制
御操作装置に対し全体的に悪影響が及ぶ。

［発明が解決しようとする課題］ そこで本発明の目的は、液体金属（ナトリウ
ム）または同様な液体金属の塩の混合液で冷却さ
れる高速中性子原子炉の二次冷却ループにおい
て、上記のような諸欠点を改良するか、あるいは
少なくとも可成り小さくすることにある。特に本
発明の目的とする二次ループはその設置空間を著
しく小さくできる。このループは二次ポンプをよ
りよい条件で稼働させる。このループはまた、ナ
トリウムと水の爆発的反応の場合の安全ダイアフ
ラムを省略できるか、あるいは少なくとも、その
反応の生成物を排出する回路を備えて二次回路の
中間熱交換器を保護することにより、ダイアフラ
ムの役割りを低くできる。

［課題を解決するための手段］ これらの目的、またこの後に述べられるような
その他の目的を達するために、本発明によれば、
液体金属冷却型原子炉の二次冷却材回路であつ
て、該原子炉の容器の中に設けられる少なくとも
１つの中間熱交換器、該容器の外部に設けられ該
二次回路内を循環する二次液体金属と水−蒸気の
間の熱交換を行う蒸気発生器、該液体金属を循環
させるためのポンプ、および該液体金属の貯蔵お
よび該蒸気発生器内で液体金属−水反応が生じた
場合に作られる生成物の回収を行う槽を備え、該
液体金属は該槽内で１つの最低レベルを占める二
次回路において、該槽が原子力設備の最低個所の
ところに設置されること、該蒸気発生器の液体金
属送出管の下端部が該槽内へ直接延ばされるこ
と、該槽内の液体金属の上側に該二次回路内の液
体金属の圧力と釣衡する圧力の不活性ガスのカバ
ーが維持され、これによつて該槽にさらに、該液
体金属の温度が変動した場合の膨張槽および該蒸
気発生器の下流側アンチシヨツク槽の機能が与え
られること、および該ポンプが該槽に取り付けら
れ、該ポンプはロータを備え、このロータが該最
低レベルの上方に設置され、また該ポンプの送入
管は該槽内の該液体金属内に延び、該ポンプの送
出管は中間熱交換器と接続されていることを特徴
とする回路が提供される。

［作用］ これから分かるように、ダイアフラムは必ずし
も必要とせず、ナトリウム−水反応生成物の回収
が直接行われ、そして貯蔵槽はまた蒸気発生器の
下流側アンチシヨツク槽として働くので、二次ル
ープ内の大容積槽がなくなる。

［実施例］ 本発明の一実施例によれば循環ポンプは自由レ
ベル型であり、該槽内に設置され、その送入部は
槽の液体金属内に直接漬かり、送出部は中間熱交
換器に直接つなげられる。

しかし特にポンプが意企的または不測に停止す
る場合に問題が生じる。さらに具体的には、ポン
プが停まつた場合、ナトリウムの上部を覆うガス
がナトリウム回路へ入つていくことの問題であ
る。短かい軸のポンプが使用される。すなわちポ
ンプのロータまたはホイールが槽内のナトリウム
の最低レベルの上方に位置するという事実から、
ポンプが貯蔵槽内にある場合でもその問題は残
る。

この問題をさらによく理解できるようにするた
め、第３′図に自由レベル型機械ポンプを示す。

この図は実質的に、そのようなポンプで生ずる
ナトリウムの種々な型式の機能漏洩を示す。

図面で見られるように支持管１２０が貯蔵槽２
４′の壁を貫通し、そしてカバー１２２で閉じら
れている。このカバーはポンプ軸１２″ａの緘封
パツキング（図示されず）を備えている。管１２
０はポンプ渦室１２６を支持し、この渦室は、第
１図の導管１４，１４′と接続する吐出口１２８
を備える。ポンプ１２はまた軸方向ナトリウム吸
入口１３０を備え、この吸入口は、槽２４′内の
最低ナトリウム・レベルの下に漬かる吸入管１３
０′につながつている。軸１２″ａの下端部にポン
プのロータ１３２がある。このロータの周囲にポ
ンプ体部１３６に固定のデイフユーザ１３４が備
えてある。ポンプ軸１２″ａは１３８で示される
静液圧軸受によつて体部１３６に支持される。軸
受１３８の近くに、これに給液する室１４０があ
る。またその軸受から流出する液の一部が流入す
る室１４０′がある。（他の液部分は、ロータの上
部フランジの孔を通つてポンプ吸入口の方へ向か
う。）調節されたセグメントまたはラビリンスを
備えるシール１４２が体部１３６と吸入管１３
０′の間、および体部１３６と支持管１２０の間
の半緘封を行う。この半緘封装置はポンプの体部
１３６と支持管１２０の間の漏洩F₁を制限して、
ポンプ体部１３６、ロータ１３２および軸１２″
ａで成る組立体を全体的に上方へ取外すのを容易
にする。別の緘封リングまたはラビリンス型シー
ルがポンプ体部１３６とロータ１３２の間に設け
られる。その漏洩は矢印F₂で示される。さらに
矢印F₃で示される漏洩は静液圧軸受１３８に補
給されるものである。

さらにポンプ体部の支持管１２０は、これの内
部と外部の間でアルゴン圧力を均衡させる開口１
４６を備える。これら開口は槽２４′内のナトリ
ウムの最高レベルN₃より上方につけられる。さ
らにまた場合によつて管１２０の内外間でナトリ
ウムのレベルを均衡させる開口１４８が設けられ
る。これら第２開口は好適にナトリウムの最高レ
ベルN₃の下方に設けられる。

これで分かるように、貯蔵槽の高さを勘考して
ポンプの軸を十分長くし、ポンプ・ロータが最低
ナトリウム・レベルの下になる場合には機能漏洩
は何等特別の支障をきたさない。これと反対に、
本発明の場合がそうであるが、ポンプ軸が可及的
に短かくされ（ロータが最下レベルの上になる）、
そしてポンプが不測に停められるか、あるいは所
定速度より遅くされると、機能漏洩はナトリウム
の射出を止め、逆にアルゴンをポンプ体部の中
に、次いでこの体部からループ自体の方へ流すよ
うになる。停止状態が続くとポンプの液がなくな
り、そして徐々にではあるがループから液が抜け
ていく。この機械ポンプが槽の外側にある場合で
も同じである。

この欠点は原子力設備の正常稼衝に影響せず、
ただポンプの不測の停止のような事故の際に余分
な問題を生じるだけで、無視してしまうことも可
能である。しかしそのような欠点は普通の回路に
はない改善の余地を残す。さらに設備の安全性に
関して何等かの危険がある。特に高速中性子原子
炉の企画において一般的である、原子炉の残留パ
ワーの放出に二次ループを利用する全ての情況に
関して、そのことがいえる。

二次回路の基本的原理を変更せずにそれを改良
する最も単純な方法として、本発明によれば、ア
ルゴン回路が大きくされる。ポンプが停まつた後
アルゴンの泡がループ内に入り、重力作用によつ
て蒸気発生器のアルゴンポケツトへ上昇し、こう
して二次回路のナトリウムが次第に抜けていく
と、発生器のアルゴン・ポケツトのレベル制御装
置が相等量のアルゴンを貯蔵槽へ送るよう指令
し、こうしてその槽から出ていく流量が常に補正
される。この方法の欠点は、そのようなシステム
内のアルゴンの亘常的な循環が悪い結果をもたら
すことである。実際、多くの液体ナトリウム回路
とこれに付随されるアルゴン回路の開発の経験が
示すところによると、ナトリウムの蒸気とエアゾ
ルを含む高温アルゴンの移動は可及的に避けねば
ならない。というのはそのようなガスが通される
管や装置に狭搾や閉塞がしばしば生じるからであ
る。従つてアルゴンの移動はできるだけ少なくす
るというのが当該技術における規範になつてい
る。

従来のこの問題の解決は、ポンプの軸を長くす
ること、すなわち、貯蔵槽の丈を高くすることに
はなるが、ポンプのロータを貯蔵槽内のナトリウ
ムの最低レベルの下に設置することであつた。こ
の場合前記のような問題は取上げられない。その
ような構造にされたポンプは、通常の二次回路で
問題になるようなことは起らない。しかしそのよ
うな解決では、NPSH係数が大きいということ
から得られる利点が、普通より非常に長いポンプ
軸によるコスト高、またポンプを沈めるために槽
内に大量のナトリウムを維持しなければならない
ことによるコスト高によつて帳消しになる。従つ
てそのような解決法は本発明の採るところではな
い。

好適には、本発明を更に改良すれば、貯蔵槽内
に設置される短軸ポンプあるいは貯蔵槽外部の自
由レベル・ポンプの停止時の乾上りが、回路をそ
れほど複雑にせずに解決される。

この改良によれば、二次回路に液体金属が充満
している場合その液体金属が貯蔵槽内で低レベル
を占め、二次回路が空になる場合高いレベルを占
めるごとき二次回路において、ポンプのロータが
該低レベルと高レベルの間の中間レベルにおいて
その軸の端部に取付けられること、ポンプの吸入
管が該低レベルの下側に開口すること、および、
液体金属が該低レベルを占めていて該ポンプが停
止した場合そのポンプの吐出管内の液体金属中を
ガスが上昇通過するのを防止するための防護装置
を該ポンプが備えることを特徴とする。

その第１実施例によれば、該防護装置は、該吐
出管がエルボウ状に曲げられることによつて作ら
れ、そしてその下地点が貯蔵槽内の該低レベルの
下にされる。

第２実施例によれば、それ自身のポンプを備え
て液体金属を循環させる、好適には浄化用の、付
属回路を備え、該（浄化付属）回路の送入部が貯
蔵槽の低レベルの下に開口しているごとき二次回
路において、該付属回路の送出部が該ロータの上
方でポンプ体部に接続し、該ポンプが停止したと
き該浄化回路の流量が該ポンプの機能漏洩量より
高くなることによつて防護装置が構成されること
を特徴とする。

いうまでもなく、それら２つの防護方式を組合
せることもできる。

改良の他の実施例によれば、ガス泡の導入を避
けるためのシステムを構成するものとして、該ポ
ンプ送出口を中間熱交換器につなげる吐出管が高
地点を備え、該管の該高地点と該ポンプ送出口の
間の部分が傾斜部を備え、この傾斜によつてガス
泡は重力作用で該高地点へ上昇し、該高地点はガ
ス泡を逃がす開口を備え、また該システムは該槽
内に相等量のガスを送りこむ装置を備え、これに
よつて該圧力が維持される。

いうまでもなく、該防護装置は先に述べられた
ものと組合せることができる。

本発明は本発明の好適な実施例を示す添付図面
を参照する以下の説明からより明瞭に理解されよ
う。

第４ａ図は本発明による二次ループを概略的に
示す。この図で見られるように原子炉の容器２に
中間熱交換器４が備えられている。これら交換器
に蒸気発生器６が管８と８′によつて接続される。
第１図の場合と同様に蒸気発生器６はこれの上部
分の中にアルゴン・ポケツト６ａを備える。また
貯蔵槽２４′もあるが、これは形が変えられてい
る。管１０に対応する管１０′は循環ポンプ１
２′を熱交換器４の送入部に結合する。従来技術
を示す第１図の構成に対して本発明によれば、蒸
気発生器６の送出管６ｂが直接槽２４′に開口し、
そしてポンプ１２′（この場合自由レベル型）が
その槽２４′の中に装架される。すなわちポンプ
１２′は設備の中の１つの低い地点に設置される。
さらに回路２０′はナトリウムの一部分を取上げ
て浄化する。この回路２０′は実質的に周知の浄
化装置５０と普通電磁型の回復ポンプ５２で構成
される。

しかして第４ａ図は、貯蔵（ループの停止時）、
膨張（全ての稼働時）、下流側アンチシヨツク、
およびナトリウム−水反応が生じた際にできる生
成物の回収の諸機能をもつ大きな槽２４′内で低
地点据付けられる自由液面ポンプ１２′を備えた
二次ループを示す。このような低地点に置かれる
１つの槽によつて、従来のシステムにあつた複数
個の槽が省かれる。ポンプ１２′はその１つの槽
からナトリウムを吸上げて熱交換器４へ送る。こ
れら交換器から出たナトリウムは蒸気発生器６の
上部分に入る。この上部分にはアルゴン・ポケツ
ト６ａが備えられる。発生器６に入つたナトリウ
ムはその中にある管束を流下して発生器から出、
そして管６ｂを通つて単一の貯蔵−膨張−回収槽
２４′へ戻る。管６ｂは、ドレンを迅速に行うた
め、特にナトリウム−水反応が起つた場合の苛性
ソーダに汚染されたナトリウムのドレンを迅速に
行うためと、そしてシステムの高さを小さくする
ために、可及的に短かく、そして可及的に垂直に
される。ポンプと槽の壁の間および蒸気発生器と
槽の間の管の膨張を補正するため、それぞれの当
該個所に膨張補正器２４′ａを設置できる。ナト
リウム取扱いに適する理由からそれら補正器は普
通金属ベローズにされる。本発明の二次ループの
構造によれば、それら緘封装置はアルゴン内に設
けられて、ナトリウムとは接触しないため、それ
らがナトリウムと接触する場合に普通生じる欠陥
は全て回避される。それらは全く安全且つ確実で
ある。もし破損することがあつてもナトリウムが
外へ洩れることはない。貯蔵槽２４′は生じ得る
最高温度において、 (1) ポンプのパツキング１２′ａの浸漬、および (2) 膨張補正器２４′ａ（これが備えられる場合）
の浸漬 を回避するに十分なアルゴン．ポケツトを自由液
面N₃の上方に維持して、ループの全部のナトリ
ウムを収納できる寸法にされている。

システムが操作するためには、槽２４′内のア
ルゴンの圧力が、ループ内の全ての配管および蒸
気発生器内に含まれているナトリウムの高さを補
償するものでなければならない。従つてナトリウ
ムの流量が零の場合、貯蔵槽２４′内のアルゴン
の絶対圧力は、その槽内の自由液面を基準にした
ループ内のナトリウムの高さの対応する圧力だけ
高くされた蒸気発生器のポケツト６ａ内の圧力
（この圧力は既に述べたように大気圧より少し高
いものにされる）に等しい。従来のその種の発生
器の設計の多くの経験からして、そのナトリウム
の高さは約30ｍまたはこれ以下とされる。この高
さの圧力は適当なものであり、フランスにおいて
その種の回路に適用されている圧力の装置の規格
にも合致する。ポンプが作動すると蒸気発生器を
通過するナトリウムの圧力損失（例えば、１バー
ル）によつて、槽内のアルゴンの圧力は、ループ
に液が充満し且つ停止しているときよりも低くな
る。それでもその圧力は、ポンプの送入口または
吸入口に例えば２〜３絶対バールの高いNPSH
係数を作るように十分高圧に維持される。その値
は、ポンプが高い個所に置かれる第１図のような
従来のシステムで得られるものより可成り高い。
（因みに従来システムでは、例えば１〜1.3バー
ル。）実質的な利得がポンプの回転速度について、
従つてそのコストについて得られる。

第４ｂ図と第４ｃ図は蒸気発生器６の変化形実
施例を示す。第４ｂ図の蒸気発生器６′では、ア
ルゴンのポケツト６′ａが蒸気発生器の外側ケー
シングから切離され、そして管６′ｂによつてそ
の入口部に接続される。その他の部分は第４ａ図
のものと同じである。第４ｃ図の蒸気発生器６″
はモジユール型である。この型式も切離されたア
ルゴン・ポケツト６″ａを備えるが、そのいわば
熱交換器は複数個の平行に装架されるモジユール
６ｄで構成される。それらモジユールの全ての送
入口が管６′ｂを介してアルゴン・ポケツト６″ａ
と結合され、そして送出口は管６ｂと結合され
る。その他の全体的な構成は先のものと同じであ
る。

第５ａ図ないし第５ｄ図は蒸気発生器あるいは
これの１つの熱交換モジユール内の二次ナトリウ
ムの循環のいろいろな態様を示す。第５ａ図の構
造は既に第４ｂ図に示されているものである。す
なわち二次ナトリウムの送入管が蒸気発生器の外
側ケーシングの上部分に備えられ、そしてそのナ
トリウムは、熱交換器の断面の全体に備えられ
る、ハツチング部分５４で示される水の通る熱交
換管の集合体を上方から下方へと流通する。そこ
で冷却されたナトリウムは管６ｂに送出される。
第５ｂ図の場合、蒸気発生器の外側ケーシング
は、送入管８と結合した中心ダクト５６を備え
る。偏向板５８が二次ナトリウムを、水が循環す
る熱交換器を備えた還状空所５４′の方へ向かわ
せる。ナトリウムの送出は管６ｂで行われる。こ
うして二次ナトリウムは上から下へと循環する。

第５ｃ図の実施例においてナトリウムは熱交換
器の外側ケーシングの下部分へ流入する。ナトリ
ウムは先ずその外側ケーシングとバツフル６２の
間に形成される環状空所６０に入る。バツフル６
２の内部に熱交換管集合体５４″が備えられてい
る。偏向板６４がナトリウムの循環を、熱交換管
束５４″の上部へ向かわせる。冷却した二次ナト
リウムの送出は管６ｂから行われる。

第５ｄ図において、高温二次ナトリウムは管８
と８′を通つて蒸気発生器の下部分に入る。この
実施例では中心に送出ダクト６６があり、これの
周囲に熱交換管束５４が設けられており、ナト
リウムは先ずそれら熱交換水管の間を通過し、そ
れから偏向板６８によつてダクト６６の方へ流さ
れる。このダクトは送出管６ｂと結合している。

第４ａ図の蒸気発生器６は第５ａ図ないし第５
ｄ図のどの蒸気発生器ででも代えることができ
る。同様に第５ａ図−第５ｄ図の実施例と第４ｂ
図および第４ｃ図の実施例の任意の組合せも可能
である。

第６図は、二次ループ内に組込まれるいろいろ
な槽の中のナトリウムのレベルを調節または制卸
するアルゴンの、さらに一般的に不活性ガスの回
路を示す。先ず同図で見られるように急速減圧管
７０が槽２４′を分離器３２につなげている。管
７０は大きな直径を有し、そして貯蔵槽２４′の
方へ傾斜している。温度はそれが分離器３２へ開
口することによつて調節される。管７０は急速減
圧弁V₄を備え、この弁は、槽２４′内の圧力が所
定値を超えると自動的または操作によつて開かれ
る。７２は予備または緊急用急速減圧管で、同様
に大きな直径と槽２４′の方への傾斜を備えてい
る。温度は破裂ダイアフラムM₁で調節される。
管７４は蒸気発生器のポケツト６ａと槽２４′の
間でアルゴン圧力を均衡させる管である。この管
７４は大きな直径と、凝縮物を復帰させるための
槽２４′の方への一定の傾斜を備えている。温度
は常に約150℃に調節される。また予備減圧管７
２は、ループの正常作動時には開き位置に固定さ
れており、ダイアフラムM₁が破れたとき、その
後で回路内に空気が入るのを防ぐため閉じられる
弁V₅を備えてもよい。管７２に設けられる緊急
破裂ダイアフラムM₁は、管７０の弁V₄の自動開
き圧力より高い破裂圧力を有する。貯蔵槽と蒸気
発生器のポケツト６ａ間の圧力釣衡弁V₆は、弁
V₄が開かれ、貯蔵槽内の圧力がアルゴン・ポケ
ツト６ａ内の圧力に近くなると、自動的に操作さ
れる。

アルゴン・ポケツト６ａの上部分に、三路弁
V₇を介してアルゴン送給管７６が接続される。
弁V₇の操作（自動的または他動的）によつてア
ルゴン・ポケツト６ａ内の圧力が調節される。貯
蔵槽２４′へのアルゴン送給管７８に備えられた
弁V₈はアルゴン・ポケツト６ａ内のナトリウム
のレベルを調節する。弁V₉は分離器３２へ送給
されるアルゴン量を調節してその槽３２内のアル
ゴン圧力を調整する。弁V₁₀は分離槽３２内に捕
集される多少とも酸化したナトリウムを排出する
のに用いられる。排出ダクト（煙突）３４に備え
られる弁Ｓは流通断面積が大きく、そして減圧度
は小さい（例えば、0.05ないし0.1相対バール）。
ポケツト６ａ内にこれの中のナトリウムのレベル
の検知器C₁が備えられ、送信線７９を介して弁
V₈を制卸する。またポケツト６ａ内のアルゴン
圧力検知器C₂は送信線８０によつて弁V₇を制卸
する。

以上いろいろなアルゴン回路は下記のごとき操
作を行う。

(1) 貯蔵槽２４′のナトリウムによる二次ループ
の充填。弁V₆が閉じられ、蒸気発生器６の上
部の圧力が例えば1.1バールに調整される。弁
V₈を通して貯蔵槽に圧力が加えられる。これ
によつてナトリウムはループ内へ上昇せられ
る。検知器C₁によつて検知されるレベルが蒸
気発生器６内の所期値に達すると弁V₈が作動
されて、その発生器内のレベルを維持する。弁
V₇はポケツト６ａ内の圧力が例えば1.1バール
になるまで開かれている。

(2) ポンプ１２′の始動と、その全負荷または部
分負荷稼動。ポンプが始動（この型のポンプは
種々な理由から可変速モータで駆動されるた
め、一般的に徐々に速度を上げていく始動）さ
れると直ぐに、蒸気発生器内のレベルは変化し
始める。このレベルが規定値になると弁V₈を
操作して、平常稼動において貯蔵槽内の圧力が
蒸気発生器における圧力損失に対応する値だけ
減圧されるようにする。

(3) 通常ドレン。ポンプが停止されてレベル調節
が止められ、弁V₆が徐々に開かれる。貯蔵槽
と蒸気発生器のポケツト６ａが均衡し、従つて
ループ内のナトリウムのレベルは下がつてい
き、そのナトリウムは貯蔵槽へ戻り、この貯蔵
槽内のアルゴンがナトリウムに代つて高部分へ
入つていく。弁V₇によるアルゴン放出によつ
て、ドレンの終了時にはあらゆるところの圧力
が例えば1.1バール、その他任意の値になるよ
う調節される。

(4) 急速ドレン（例えばループにおけるナトリウ
ムの漏洩のため）。２つの弁V₄とV₆がいつぱい
に開かれる。弁V₄を通して貯蔵槽の急速減圧
が行われ、弁V₆を通して設備内の全ての圧力
が迅速に均衡する。これは貯蔵槽２４′内への
ナトリウムの迅速なドレンを可能にする。

(5) ナトリウム−水反応。蒸気発生器内で作られ
た水素はその中のナトリウムを両方へ押しや
る。発生器のアルゴン・ポケツトがそのアンチ
シヨツク機能に従つて圧縮される。貯蔵槽内の
アルゴン・ポケツトも圧縮される。しかし貯蔵
槽２４′は容量が大きいため、その圧力変化は
遅い。水素は蒸気発生器の漏洩部より下にある
ナトリウムを全て押出す。この時点から蒸気発
生器の水蒸気と水素は貯蔵槽へ直接流入する。
流入開始後は衝撃的な圧力上昇は無いが、連続
するナトリウム−水反応により貯蔵槽内にナト
リウムと水蒸気と水素が流入し続け、システム
のガス圧力は次第に上昇していく。この圧力上
昇は下記のような方式が段階的または同時に行
われることによつて防止される。

(a) 漏洩の特殊な検出器（音響測定、ポケツト
６ａまたは槽２４′内のナトリウムまたはア
ルゴンの中に含まれる水素の測定）がアラー
ムを作動し、また非常に迅速に弁V₄を開い
てシステムの圧力を抜く。またそれら検出器
は適当な弁によつて水蒸気回路を減圧し、そ
して周知のプロセスに従つて水の流入と蒸気
の流出に対し、蒸気発生器を隔離する。

(b) 圧力、レベル、流量検知器がその表示と関
連してアラームを作動し、同じ操作を行う。

(c) 貯蔵槽内の圧力が所定値に達すると、弁
V₄を自動的に開かせる（これは弁V₄が安全
弁の機能をもつということである）。

(d) 最終的安全装置として貯蔵槽２４′のアル
ゴンに対する破裂ダイアフラムM₁が備えら
れる。前記のいづれの装置も作動しなかつた
場合、ダイアフラムM₁が破れて圧力を逃が
す。例えば錠止によつて通常開かれている弁
V₅は事故の後、空気の流入を防ぐため閉じ
られる。

第６図のアルゴン回路は１つの実例に過ぎな
い。同じ操作を行うより簡単あるいはより複雑な
他の構成がいろいろ考えられよう。また全体とし
て例えばアルゴン貯蔵装置、あるいはアルゴンの
消費を少なくするためのアルゴン再循環システム
に相当する装置についても示されていないが、そ
のような装置は本発明のループの直接的な特徴と
関係しない。

第４ｄ図は、第４ａ図に図式的に示した本発明
の二次ループのより具体的な設置態様を示す。第
４ｄ図は第３図と同じ尺度の図面であるが、これ
から明らかなように、本発明によれば従来の回路
に較べ、その占有空間を著しく縮小できる。

さらにドレン・システムは、中間熱交換器とポ
ンプの間の連結管の高部分に設けられ、そしてア
ルゴン・ポケツト６ａに簡単に結合される放出管
２５′しか備えないため、非常に簡略化される。
好適にはそれら管は多少の傾斜（約３−５％）が
付けられ、そしてその傾斜は適当に指向される。
第４ｄ図でさらに見られるように、それら傾斜の
向きは中間熱交換器のほとんど全てのドレンをサ
イホン作用によつて行えるように選ばれる。これ
は従来技術ではできなかつたことである。

第８図は蒸気発生器の支持が変更された回路の
変化形実施例を示す。発生器のケーシングが支持
管６″Ｓによつて延ばされ、これは槽２４′の上壁
に溶接される。これによつて膨張スリーブ２４′
ａを節約できる。

いうまでもなく、本発明から外れることなく、
これまで挙げてきた二次ループのいろいろな部分
に関するさまざまな変化形を組合わすことができ
よう。

第７ａ図と第７ｂ図は緊急または予備冷却回路
の２つの実施例を示す。先に述べたごとく二次ル
ープ内にはそのような回路を備えるのが普通であ
る。

第７ａ図において予備熱交換器は、例えば、第
２図のそれと同じ空気ダクトE′と共同する熱交換
コイルE″で形成される。このコイルの入口また
は送入部は、小径弁W₁，W′₁をそれぞれ備える
小径管１１０，１１０′によつて管８，８′と結合
される。コイルE″の送出部は小径弁W₂を備える
管１１２で構成される。管１１２の下端部は貯蔵
槽２４′のナトリウムの中に開口する。管１１０，
１１０′が回路の高地点を構成することは認めら
れよう。またこの予備回路の諸要素は下記の位置
条件をもつ。

−交換器E″の上流管１１０，１１０′は、蒸気発
生器へのナトリウム送入主管８，８′の接続点
より低い（例えば数メートル）い地点でそれら
主管８，８′に結合される。従つて交換器E″の
管１１０，１１０′を乾上らせることなく、発
生器内のナトリウムの自由レベルを下げること
によつて、主管８，８′の口を乾らせることが
できる。

−交換器の送出管１１２は上流管１１０，１１
０′より低いかまたは同じ高さの地点で蒸気発
生器の下流側に接続される。第７ａ図に示され
る特に好適な構成では、送出管１１２の出口が
貯蔵槽２４′の中で、ポンプ１２′の吸入管の上
流側の非常に乱流の激しい区域内に設定され
る。従つてその管に混合器を備える必要がなく
なり、貯蔵槽自体をそれの代用にすることがで
きる。

−予備交換器E″は上記上流管と下流管の間の任
意のレベルに設置される。しかしその交換器内
に熱サイホンを作るのなら、中間熱交換器４よ
り十分高いレベルのところに設置しなければな
らない。

このシステムは下記のように操作する。

蒸気発生器が働らくと弁W₁とW₂は閉じられ
る。予備熱交換器E″の回路はアルゴンを入れて
停められ、そしていつでもナトリウムを充填で
き、そしてそのときナトリウムの凝固による閉塞
を起さないように予加熱される。この注意は、弁
W₁とW₂に僅かな漏洩が生じた場合、予備熱交換
器に入つたナトリウムを液状に維持するためにも
必要である。発生器６が停められると（水と蒸気
は例えば窒素のような中性ガスで置換される）、
弁W₁とW₂を開けて回路の装入（充填）が行われ
る。この場合、次の２つの方式が使われよう。

(a) 蒸気発生器６と平行な方式。回路のポンプ１
２′の吐出量は大きいから、その一部分が発生
器６に入り（冷却されない）、他の部分は予備
交換器E″に平行して入り、ここで冷却される。
その復帰点における流量と乱流は大きいので、
その点において違う温度の２つのナトリウム流
はよく混合する。

(b) 熱サイホン方式。この場合、回路のポンプ１
２′は停まる。熱サイホンの全ての流れを予備
交換器へ通すため、例えば弁V₇（第６図）を使
つてアルゴンを発生器のポケツトの中へ送り、
このポケツト内の自由レベルN₅が発生器のナ
トリウム送入管８と８′の入口を乾上らせるま
でにする（もちろん予備熱交換器E″の回路の
上流管１１０，１１０′は該レベルの下方にあ
る）。そこでナトリウムは発生器に入らず、熱
サイホンの全てが予備交換器へ送られる。

第７ｂ図は予備回路の第２実施例を示す。これ
の第７ａ図との唯一の相違点は、予備交換器
E″が予備回路の高地点を構成することである。
そこで１つの逃し口が必要である。これは好適に
は膨張槽１１４で構成され、これの自由レベル
N₆は管１１６を通してアルゴンを供給すること
により行われる。

第７ｂ図のシステムは前記２つの態様に従つて
操作する。相違点は充填操作とアルゴン回路の作
動である。

(a) 充填。発生器のアルゴン・ポケツト６ａのレ
ベルと圧力の調節を止めたあと、予備交換器回
路の小型槽１１４のそれら調節が管１１６を通
して行われる。不可欠ではないが安全装置にな
る弁W₁とW₂を開くことにより、カウンタ圧力
によつて該回路の充填が自動的に行われる。小
型槽１１４のレベルN₆は貯蔵槽２４′内のアル
ゴン圧力を表示する。小型槽１１４のアルゴン
圧力は例えば1.1バールに調節される。

(b) 主回路のポンプ１２′が始動したときの作動。
先の調節は、ポンプ吐出量の変動による圧力損
失の変動を補償する。

発生器６の主管８と８′の口の乾上りを避け
るため、発生器のポケツト６ａに対するアルゴ
ン供給または逃がし弁V₇（従つて圧力は自由）
によつてナトリウムのレベルが調節される。

(c) 熱サイホンによる作動。最終充填相から、発
生器６のポケツト６ａにアルゴンを送給してレ
ベルN₆を下げ、主管８，８′の口を乾上らせね
ばならない。そこで前記と同じ作動が行われ
る。第７ａ図の場合と同じく、発生器のアルゴ
ン・ポケツト６ａのレベルが不測に上昇して予
備交換器のバイパスを作るのを避けるよう、そ
のレベルを調節するのは有効であろう。またそ
のレベルが下がつて予備交換器E″の上流管を
乾上らせるのも防止しなければならない。この
ためには、発生器ポケツト内のレベルの検知器
を使つたり、あるいは発生器ポケツト６ａの圧
力調節の別の規定値を設ける、すなわち２つの
ポケツト６ａと１１４の間のナトリウムの高差
に対応する圧力だけ高くされた小型槽１１４の
アルゴン・ポケツトの圧力（例えば1.1バール）
に等しい規定値を設けることのような初歩的調
節で十分である。

第７ｂ図のシステムは第７ａ図のそれより複雑
であるが、蒸気発生器が中間熱交換器４のレベル
より下に設置されても、熱サイホン作動を行うと
いう長所をもつている。この場合予備熱交換器
E″が作動すると、貯蔵槽２４′内の静圧力は発生
器だけが動いている場合より高くなる。それはナ
トリウムが発生器６の頭部より高いところまで上
げられるからである。この圧力上昇は例えば１な
いし２バールであるが、発生器の操作にはナトリ
ウム−水反応を考慮した安全値が見込まれている
から、全く危険はない。実際、予備交換器E″の
作動に必要な１ないし２バールの超過圧力は、ナ
トリウム−水反応に対して設けられる安全値に達
するが、この場合蒸気発生器は窒素を入れられ、
従つて全ての水と蒸気が抜かれるので危険はな
い。

予備回路の作動（操作）を熱サイホン式で行わ
ない場合には、第７ａ図のシステムが、ループと
貯蔵槽の間にナトリウム弁W₁とW₂を必ず備えな
ければならないが、より好適である。

しかしそれら弁W₁とW₂が多少洩れても、レベ
ルと圧力の調節がナトリウムのその損失を補正す
るであろう。

第９図は二次ループのナトリウム回路、より正
確には吐出管１０′内のアルゴンの上昇をなくす
るための本発明の実施例を示す。この図面におい
て見られるように、蒸気発生器６の下部分に送出
管６ｂが結合し、この管は貯蔵槽２４′の底部に
おいて、その槽内の液体ナトリウムの最も低くな
つたときのレベルN₂の下に開口している。

またポンプ１２′の送入または吸込み管１３
０′が槽２４′のナトリウムの最低レベルN₂の下
に漬けられているのが分かる。ポンプ１２′はロ
ータ１３２およびナトリウム送出または吐出ノズ
ル１２８を備える。この第１実施例において、ポ
ンプの送出管１０′とノズル１２８の間にエルボ
ウ管部分１５０が挿入される。このエルボウ管は
その低地点１５０ａが貯蔵槽２４′内の液体金属
の最低レベルN₂の下になるように設置される。

ポンプ吐出管は槽の方へのエルボウを成すから
機能漏洩F₁，F₂またはF₃は遅かれ早かれポンプ
の液を抜くが、アルゴンの調節を過大にしなくと
も該レベルは送出管の下降ブランチ内で確保さ
れ、従つてループ内のナトリウムは保持される。
このような構成においてポンプが完全に液抜きさ
れるため、ポンプの再始動は慎重に行わなくては
ならない。その１つの方法は急速なドレンを開始
することである。これによつて、ポンプ、下降管
部分、およびポンプ吸入管内に入つているアルゴ
ンは貯蔵槽２４′の方へ追いやられる。そこでポ
ンプを低速で始動すればループの空所の充填（高
地点の開口部から）、再び機能するレベル、圧力
の調節が行われ、ループの補填が自動的に行われ
る。

第１０図は本発明の他の実施例を示す。第８図
と同じ要素が備えられる。すなわちポンプ１２′
は、レベルN₂の下に漬かる送入管１３０′、短か
い軸１２″ａをもつたロータ１３２、および静液
圧軸受の下流の液体金属槽１４０′を備える。こ
の実施例によれば、例えば浄化に使用される付属
回路２０′の端部２０′ａがポンプに、さらに正確
にいえばポンプの体部の支持管内に形成される槽
１４０′に結合される。付属回路２０′はもちろん
汲上げ用の他端部を備え、この他端部２０′ｂは
貯蔵槽２４′内の低レベルN₂の下に開口してい
る。回路２０′はさらに、これが浄化回路の場合、
浄化装置５０、そして好適には連続作動する電磁
型ポンプ５２を備える。こうして貯蔵槽２４′の
下部分の液体ナトリウムは連続的に汲上げられ、
そしてポンプ１２′の上部分へ送給される。従つ
てナトリウムの復帰は、静液圧軸受の上部レベル
の上方、より一般的にはポンプの高圧部分と貯蔵
槽のアルゴン雰意気をむすぶ全ての漏洩F₁，F₂，
F₃のレベルの上方のポンプ体部へと行われる。

ポンプ１２′の通常作動時に、機能漏洩と、付
属回路２０′（この回路が浄化用の場合それに要
する流れを作るための一般的に電磁型である小型
ポンプ５２を、その回路自体が備えることは先に
述べた通りである）によつて供給されるナトリウ
ムが加わる。上部ポンプ体部は、ポンプ支持管に
備えられた溢流孔１４８に達するまで、ナトリウ
ムを充填される。

ポンプが停止すると、浄化回路で供給されるナ
トリウムの一部は機能漏洩通過セクシヨンを通つ
て吸入される。その他の部分は通常通り溢流孔か
ら出ていく。これはもちろん浄化回路で供給され
る量が機能漏洩で吸入されるものより高いという
条件でである。このような条件は、現在一般に採
用されている浄化用流量が例えば毎秒数10リツト
ルであることから、容易に理解されよう。実際、
機能間隙を通して吸込まれる量は、数メートルの
落差（機能漏洩部と貯蔵槽の自由液面間の高さの
差）での全ての機能漏洩の重力作用に等しい、通
過セクシヨンを通る重力作用によつて作られる流
量に対応する。この流量は例えば毎秒当り数リツ
トルないし数10リツトルといつた適当な値に保た
れる。前に述べた方式によつて機能漏洩部の上方
にナトリウムの貯蔵部分が作られた。この貯蔵部
分がある限り漏洩はナトリウムを吸入し、従つて
アルゴン泡がポンプ内へ、そしてここから回路内
へ入ることは防止される。従つてポンプの液抜き
と回路からの逐次的なドレンが防止される。この
ような事故は主ポンプ１２′と浄化ポンプ５２の
不測の停止が同時に起らなければ生じないもので
あるから、全く例外的である。しかしそのような
事故が起つても必ずしもループの液抜きとドレン
は生じない。実際に、例えば主ポンプ１２′が停
止しているときに浄化ポンプ５２がある限られた
時間停められるか、または停まつた場合、ループ
のドレンが始まるであろう。このドレンは緩つく
りしたものになろうし、そして、アルゴン回路が
ポンプを通つて漏洩する量を正確に補償すること
がなくとも、前記プロセスに従つて蒸気発生器６
のアルゴン・ポケツト６ａのナトリウム・レベル
の調節が介在することによつて、一層遅くされよ
う。そのような作動が非常に例外的であるという
ことで、ここに述べてきたような例外的な技術が
認められるのである。しかしそのような作動をあ
り得るものとし、そして、浄化ポンプが稼動する
ときの普通の条件を設定できるものとして、二次
回路と主ポンプ１２′は想定しなければならない。
すなわちポンプに入るアルゴン泡は常に重力作用
で上方へ抜けることができなければならない。こ
のためにはポンプと吐出管１０′の内部構造に、
適当に指向された十分な傾斜をつければよい。実
際このようでないと、特に回路が前記第１変化形
（第９図）に従つて構成されていると、ポンプの
液抜きの後、機能漏洩の吸入チヤージはなくされ
る。すなわち、浄化ポンプ５２が再び吐出し、こ
れによつて機能漏洩オリフイスの上方に再びナト
リウムの貯蔵部分を作る場合、その貯蔵部分のチ
ヤージはポンプとこれの下方にあるアルゴン・ポ
ケツトを無くすには不十分であろう。ポンプを再
始動するためには、第１実施例（第９図）のよう
なプロセスが必要になろう。この第１、あるいは
第２の改良変化形、またはそれら２つの組合せ
（この最後の場合については、ここに指摘してき
たような欠点が伴なう）を用いる場合、最初充満
している貯蔵槽から最初空のループを充填する操
作を同様なプロセスに従つて容易に行うことがで
きる。実際には既述したように、槽が充満してい
るときポンプは全体的に浸漬され、従つて第１改
良形の場合におけるように始動する。というのは
その場合、ポンプが構成する高地点は機能漏洩部
を通つて、貯蔵槽のアルゴンの方へ排放されるか
らである。第２改良形の場合この排放（パージ）
は恒久的である。というのは、ポンプの内部構造
と吐出管に傾斜が備えられ、そしてこれら傾斜に
よりアルゴン泡は重力作用でループの高地点（蒸
気発生器６のアルゴン・ポケツト６ａ）の方へ上
昇できるからである。

このような条件においてポンプは全く安全に始
動される。その回転速度の調節が実質的に零の吐
出量においてなされ、ポンプは、機能漏洩部のレ
ベルと、ループが充填されるとき槽のナトリウム
の自由液面が達するレベルの間の高差より少し大
きい高さの吐出を行う。そこでこれまで述べられ
た方法に従つて、貯蔵槽の圧力を徐々に上げるこ
とによつて、カウンタ圧力によりループ内のナト
リウムが上げられる。この操作においてポンプの
回転は維持されており、従つて機能漏洩部の上流
側（すなわちポンプの下側）に軽い超過圧力を供
給する。その漏洩は従つて、設備の正常稼働時と
同じく、ある量のナトリウムを貯蔵槽のアルゴン
雰囲気の方へ送る。従つてアルゴンはポンプへ入
らない。

いうまでもなく、不活性ガス導入に対する二次
回路防護のそれら２つの態様は組合せることがで
きる。

始動プロセスは、それだけで、あるいは第１の
ものと組合せて用いられる第２の改良実施例で適
用できないことは理解されよう。そこで浄化ポン
プが予め駆動されなければならない。これによつ
て機能漏洩部の上方のナトリウム、貯蔵部分が充
填の間常に供給され、そしてその一部が機能漏洩
部を通して吸入されることによつてアルゴンの導
入は完全に避けられるのである。

防護装置の実施例としては更に、ポンプの戻り
管が高地点を備え、戻り管がポンプの吐出口と該
高地点との間に配置され重力によるガス泡の排出
と高地点への到達を可能にする充分な傾斜と適当
な方向を有しても良い。通気装置がそのガスの排
気を可能にする。しかし槽内に所望の圧力を維持
する為、相等量のガスが槽内に戻される。勿論、
ポンプが槽内に取り付けられ戻り管が槽の上壁を
貫通する場合もこの装置は使用可能であり、前記
の実施例と組み合わせても良い。

結論的にいうと本発明を更に改良した実施例の
目的は、冷却二次回路のコストを下げ、その信頼
性、安全性、および開発の容易さを向上すること
の可能性をさらに高めるべく、可及的に短かい軸
を有する主ポンプの不測の停止時に、そのポンプ
が液抜きされ、そしてループのドレンが行われる
のを避けることにある。この目的のために本発明
を更に改良した実施例に於いては、ポンプの吐出
管の特殊な配置、あるいは主ポンプとは別個のポ
ンプ（例えば電磁ポンプ）によつて吸入される浄
化装置から送られるナトリウムの返送管の適切な
組込が行われる。このような実施態様において、
さらにポンプの液体金属の機能漏洩の流量を少な
くする努力が払われる。

本発明を更に改良した実施例による残留パワー
放出回路または予備（緊急）回路の本質的な長所
は下記のごとくである。従来のものに対し本発明
を更に改良した実施例の回路では、主管に備えら
れる大径の弁、および、従来のシステムでは主管
内に温度の異なる２つのナトリウム流ができたた
め必要であつた混合器を省略できる。

これまでの説明から理解されるように、本発明
の目的とする二次ループは、従来の二次ループの
諸欠点のいくつかを決定的に解決する多くの長所
を備えている。その他の場合においても本発明に
よるループは現況を著しく改良する。本発明のル
ープによつて提示されるいろいろな長所を以下に
要約して列挙する。

−本発明のループは現在の型式の自由液面式ポン
プを全く安全に低地点に、従つて良好な
NPSH係数条件で設置できる。このことはよ
り高い回転数、より小径のロータ、より軽い駆
動、従つてより安価なモーターポンプ組立体を
可能にする。

−このループは、これに要する機能槽の数を少く
できる。蒸気発生器がアルゴン・ポケツトを備
えていれば、あとは１つの、貯蔵、膨張、アン
チシヨツク槽、および汚染ナトリウム回収の機
能をもつ槽だけである。

−このループは、回路の重い要素（貯蔵槽とポン
プ）を低地点に設置できる。このことはその支
持に好適であり、特に地震に対する強度を高く
できる。

−このループは大径管（主管）の長さを短縮でき
る。

−このループは、ドレン弁と管、レベル釣衡回
路、溢流管等のような副次装置を簡略化でき、
そのあるものは省略できる。

−このループは、経費の掛かる保守（定期的点
検）と安全性に多大な影響を及ぼす事故（ナト
リウムの漏洩と発火、パワーの正常放出回路の
損失）原因になる高価なナトリウム破裂ダイア
フラムの役割を著しく少なくするが、それを無
くすることができる。

−このループはナトリウム−水反応に容易に対処
し得る。

−それら全ての理由から、このループはシステム
をよりコンパクトに、しかし高く、従つて最終
的により簡単で、また据付けコストを安いもの
にできる。

−それら全ての理由からこのループは、ナトリウ
ム収容量をより少なくでき、これは貯蔵槽、さ
らに一般的に予熱装置、断熱装置、支持装置、
接近用ブリツジの寸法に好ましく作用する。

−そしてそれら全ての理由が合わさつて、このル
ープはそれらシステムに付属する制御装置を小
型にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、液体ナトリウムで冷却
される原子炉の従来技術による二次ループを示
す。第４ａ図は本発明による二次ループの簡略図
で、その主要素を示す。第４ｂ図と第４ｃ図は上
流側アンチシヨツク槽の変化形実施例を示す。第
４ｄ図は二次ループの具体的な設置態様を示す。
第５ａ図ないし第５ｄ図は蒸気発生器のさまざま
た実施例を示す。第６図はナトリウム・レベル調
節用アルゴン回路を示す図面である。第７ａ図と
第７ｂ図は冷却二次ループの予備冷却回路の２つ
の実施例を示す。 第８図は、蒸気発生器が貯蔵槽上に直接支持さ
れる変化形実施例を示す二次ループの部分図であ
る。第９図は機械ポンプの取付け部の垂直断面図
で、ガス泡が上昇するのを防止する防護装置の第
１実施例を示す。第１０図はガス泡上昇に対する
防護装置の第２実施例を示す。 第１図−２……原子炉容器、４……中間熱交換
器、６……蒸気発生器、６ａ……アルゴン・ポケ
ツト、８，１０……二次ナトリウム管、１２……
ポンプ、１６……パツキング、１８……膨張槽、
１９……浄化回路ポンプ、２１……浄化システ
ム、２４……貯蔵槽、２８……破裂ダイアフラ
ム、３２……分離器、第３′図−１２０……支持
管、１２６……渦室、１２８……吐出口、１３０
……吸入口、１３２……ポンプ・ロータ、１３４
……デイフユーザ、１３６……体部、１３８……
軸受、１４０……供給室、１４２，１４４……シ
ール、第４図−６ｂ……蒸気発生器ナトリウム送
出管、５０……浄化装置、５２……浄化回路ポン
プ、第６図−５４′……熱交換管集合体、５６，
６６……中心ダクト、５８，６４，６８……偏向
板、６０……環状空所、６２……バツフル、第７
図−７０……減圧管、７２……予備減圧管、７
６，７８……アルゴン供給管、７９，８０……送
信線、C₁……レベル検知器、C₂……圧力検知器、
第９図−E″……予備冷却コイル、１１０……送
入管、１１２……送出管、１１４……膨張槽、１
１６……アルゴン送給管、第９図−１５０……エ
ルボウ部分、１５０ａ……低地点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体金属冷却型原子炉の二次冷却材回路であ
   つて、該原子炉の容器の中に設けられる少なくと
   も１つの中間熱交換器、該容器の外部に設けられ
   該二次回路内を循環する二次液体金属と水−蒸気
   の間の熱交換を行う蒸気発生器、該液体金属を循
   環させるためのポンプ、および該液体金属の貯蔵
   および該蒸気発生器内で液体金属−水反応が生じ
   た場合に作られる生成物の回収を行う槽を備え、
   該液体金属は該槽内で１つの最低レベルを占める
   二次回路において、該槽が原子力設備の最低個所
   のところに設置されること、該蒸気発生器の液体
   金属送出管の下端部が該槽内へ直接延ばされるこ
   と、該槽内の液体金属の上側に該二次回路内の液
   体金属の圧力と釣衡する圧力の不活性ガスのカバ
   ーが維持され、これによつて該槽にさらに、該液
   体金属の温度が変動した場合の膨張槽および該蒸
   気発生器の下流側アンチシヨツク槽の機能が与え
   られること、および該ポンプが該槽に取り付けら
   れ、該ポンプはロータを備え、このロータが該最
   低レベルの上方に設置され、また該ポンプの送入
   管は該槽内の該液体金属内に延び、該ポンプの送
   出管は中間熱交換器と接続されている、ことを特
   徴とする回路。 ２ 特許請求の範囲第１項の回路において、該循
   環ポンプが自由レベル型であること、および該ポ
   ンプが該槽内に設置され、該ポンプの送入管が該
   槽内の液体金属の中へ直接延ばされ、該ポンプの
   送出管が該中間熱交換器に直接接続されることを
   特徴とする回路。 ３ 特許請求の範囲第１項の回路において、該蒸
   気発生器が、これのケーシング上部分で熱交換管
   束の上方に、不活性ガスを射出し、二次液体金属
   の自由レベルを決定するようにその圧力を調節す
   るための装置を備え、これによつて該ケーシング
   上部部分が該蒸気発生器の上流側アンチシヨツク
   槽を構成することを特徴とする回路。 ４ 特許請求の範囲第１項の回路において、該蒸
   気発生器が、これのケーシングの上方に設けられ
   且つこのケーシングと管によつて接続される容器
   を備え、この容器は、これの中の液体金属の自由
   レベルを調節するため圧力不活性ガスを射出する
   装置を備え、該容器が該蒸気発生器の上流側アン
   チシヨツク槽を構成することを特徴とする回路。 ５ 特許請求の範囲第１項ないし第４項のうちの
   いずれか１項の回路において、該蒸気発生器が、
   該貯蔵槽から上方に伸びる支持管（6″S）によつ
   て支持され、該蒸気発生器の送出管が該支持管の
   内部にあることを特徴とする回路。 ６ 特許請求の範囲第２項の二次冷却材回路にお
   いて、該二次回路が液体金属を充填されていると
   き該液体金属は該槽内の低レベルを占め、該二次
   回路が空のとき高レベルを占めること、該ポンプ
   のロータが該低レベルと高レベルの中間のレベル
   においてポンプ軸の端部に取付けられること、該
   ポンプの吸入管が該低レベルの下方に開口するこ
   と、および、液体金属が該低レベルを占めている
   とき該ポンプが意企的または不測に停止した場
   合、該ポンプの吐出管内の液体金属中をガスが上
   昇して該ポンプが液抜きされる危険を避けるため
   該ガス上昇を防ぐための防護装置を該ポンプが備
   え、該防護装置が、該吐出管がエルボウ形にさ
   れ、そして該貯蔵槽内で該低レベルの下方に設定
   される低地点を備えること、を特徴とする回路。 ７ 特許請求の範囲第２項の二次冷却材回路にお
   いて、該二次回路が液体金属を充填されていると
   き該液体金属は該槽内の低レベルを占め、該二次
   回路が空のとき高レベルを占めること、該ポンプ
   のロータが該低レベルと高レベルの中間のレベル
   においてポンプ軸の端部に取付けられること、該
   ポンプの吸入管が該低レベルの下方に開口するこ
   と、および、液体金属が該低レベルを占めている
   とき該ポンプが意企的または不測に停止した場
   合、該ポンプの吐出管内の液体金属中をガスが上
   昇して該ポンプが液抜きされる危険を避けるため
   該ガス上昇を防ぐための防護装置を該ポンプが備
   えること、それ自身の付属回路用ポンプをもつた
   付属回路が備えられ、この回路内に液体金属が循
   環し、該回路の送入管が該貯蔵槽内の該低レベル
   の下方に開口されること、および該防護装置が、
   該付属回路の送出管が該二次回路のポンプのロー
   タの上方で該二次回路のポンプ体部に接続され該
   付属回路の吐出量が、該二次回路のポンプ停止時
   の該二次回路のポンプの機能漏洩のために通路を
   通じて流れ出る流量より大きいか等しくされるこ
   とによつて構成されることを特徴とする回路。 ８ 特許請求の範囲第６項の回路において、更
   に、それ自身の付属回路用ポンプをもつた付属回
   路が備えられ、この回路内に液体金属が循環し、
   該回路の送入管が該貯蔵槽内の該低レベルの下方
   に開口されること、および該防護装置が、該付属
   回路の送出管が該二次回路のポンプのロータの上
   方で該二次回路のポンプ体部に接続され該付属回
   路の吐出量が、該二次回路のポンプ停止時の該二
   次回路のポンプの機能漏洩のために通路を通じて
   流れ出る流量より大きいか等しくされることによ
   つて構成されることを特徴とする回路。 ９ 特許請求の範囲第６項と第７項の何れか１項
   による回路において、該ポンプの送出部を該中間
   熱交換器に接続する該吐出管が高地点を備え、該
   ポンプ送出部と該高地点の間の該管の部分が、該
   ポンプ内へ入る可能性のあるガス泡を該高地点の
   方へ上昇させて逃がすに十分な傾斜と適切な指向
   性を備えること、該高地点が該ガス泡を放出する
   通気装置を備えること、および該圧力を維持する
   ため該槽内へ相等量のガスを導入する装置が備え
   られることを特徴とする回路。