JPS60244891A - 高速中性子炉 - Google Patents

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】 本発明は、高速中性子炉に関し、評言すれば。

液体金属で充填された容器内に組み込まれかつ炉心を含
む一次回路ならびにこの液体金属を循環させるための一
次ポンプ、および液体金属によって運ばれた熱をこの熱
を電気に変換するための手段を含む水／蒸気回路内で循
環スる水に伝達するための手段とからなる型の高速中性
子炉に関するものである。

フランスのフェニックスおよびスーパーフェエックス炉
のごとき、この型の現存する原子炉において、−次回路
の液体金属（一般にはナトリウム）によって運ばれる熱
は二次回路と呼ばれる中間回路によって水／蒸気回路の
水に伝達される。二次回路内で循環する液体金属（一般
にナトリウム）は、原子炉容器の外部の蒸気発生器によ
って水／蒸気回路の水に熱を伝達するために、原子炉容
器に組み込まれた熱交換器内に一次液体金属によって運
ばれた熱を除去する。

これらの原子炉において、液体金属の二次回路の存在は
原子炉容器の内部の水／蒸気回路と一次回路のナトリウ
ムの接触の発生のすべての危険を回避するにあることは
明らかである。実際に、水とナトＩＪウムとの接触発生
は激しい反応を生じることが知られている。高速中性子
炉において、かかる接触は蒸気発生器と同じ旨さに生じ
るという危険がある。偶発的なナトリウム−水の反応の
結果として生じる衝撃波が炉心にまで達すること回避す
るために、したがって、原子炉容器の外側に蒸気発生器
を配置するような原理が採られている。

平行して、フランスのフェニックスおよびスーパーフェ
エックス炉のごとき現存する原子炉は。

−次回路全体を原子炉容器の内部に閉じ込めである一体
型の原子炉である。この選択は放射線防護および安全の
ため放射性−次回路を閉じ込めることが常に好ましいと
いう事実を考慮して選ばれる。

これら２つの相反する要請を考慮して、現存する一体構
造の高速中性子炉はしたがって液体金属の中間回路（中
間液体金属回路）を含んでいる。

したがって、それがコストを非常に増大することは明ら
かである。

このため、原子炉容器から一次回路を取り出すことによ
り中間液体金属回路を省略することがすでに考えられて
いる。しかしながら、この解決は。

−次液体金属により導かれる核***生成物の強力な放射
性のため、完全に満足すべきものではなかった。

本発明の目的は、正確には、ナトリウム／水反応がその
レベルで発生することなく原子炉容器の内部に配置され
ることができる新規な型の蒸気発生器の利用により従来
の中間液体金属回路を省略して原子炉容器の内部に一次
回路の組込みを保持する高速中性子炉にある。

このために１本発明によれは、液体金属で充填された容
器内に組み込まれかつ炉心を含む一次回路ならびに液体
金属を循歩させるための手段および液体金属によって運
ばれた熱を水／蒸気回路内で循ｍ−する水に伝達するた
めの手段とからなり。

容器内に置かれかつ水／蒸気回路の水が循環する少なく
とも１つの内方管束および液体金属内に浸っている少な
くとも１つの外方管束を含む少なくとも１つの蒸気発生
器からなり、外方管が弱い力の二次回路に接続される中
性ガスの圧力下で内方管とともに環状空間を画成するた
めに各々内方管を囲繞し、二次回路が環状空間内で中性
ガスを圧力下で循環させかつ熱交換を確実にするための
手段を含んでなる高速中性子炉が提案される。

これらの特徴によれば、実際には５用語の普通の意味に
おいて蒸気発生器よりむしろ液体金属−中性ガス交換器
が原子炉容器の内部に組み込まれる。したがって、安全
の要求は満たされかつかかる原子炉の投資費用は実質的
に減じられる。

本発明の好適な実施例によれば、原子炉容器は蒸気発生
器を密封すべく横断する水平閉止スラブによって閉塞さ
れ、蒸気発生器はスラブの上方にその下方端で開口され
た内方管束を支持する上方管板、水／蒸気回路の蒸気出
口室が上部にありかつその下方端で閉止されかつその底
部で内方管に通じる内方管を囲繞する中間管束を支持す
る中間管板、中性ガス出口室が上部にありかつ中間管を
囲繞する外方管束を支持する下方管板からなり、蒸気発
生器はさらに下方管板と閉止スラブとの間に置かれた中
性ガス入口開口に外方管の底部を接続する中性ガス管を
含んでいる。

かかる構造において、留意すべきことは、すべての管が
対応する管板に互いに独立して吊り下げられかつ下方に
向けて自由に膨張するということである。

同様に、外方管の下方端は中性ガス管に接続されるけれ
ども、外方管の膨張はまた、各中性ガス管が、装置の下
方部に置かれた。十分な長さのかつしたがって大きな膨
張補償能力に減じられた面径の略水平部を好ましくは含
むことによって可能とされる。

本発明によれば、蒸気発生器の普通のエンベロ−プ（ジ
ャケットまたはケーシング）は僅かな厚さの液体金属閉
じ込めフェルールによって置き換えられるために取り払
われること留意する必要がある。非常に簡単な着想のこ
のフェルールは、下方管板の下方に配置されそして密接
に絡み合った内方、中間および外方管束を囲繞する。フ
ェルールは原子炉容器内の液体金属の正規のレベルの上
方に置かれた液体金属入口開口を有しかつその下方端で
液体金属の出口を許容すべく開放されている、したがっ
て、十分な交換高さが原子炉容器の冒さを増すことなく
得られることができる。

さらに、原子炉容器の内部への中間中性ガス流出を含む
蒸気発生器の組込みは一体型原子炉において通常利用さ
れる停止時の原子炉冷却交換器を省略せしめる。実際に
、−次ポンプの停止時のこ゛の原子炉冷却作用は各蒸気
発生器の液体金属−中性ガス交換器部によって達成され
る。

自然対流による液体金属の循環がそこで一次ポンプの停
止の場合にフェルールの内部に確立されることができる
ように、フェルールはさらに、原子炉容器内の正規の液
体金属のレベルの下方に。

常閉窓、−次ポンプの停止時この窓の自動開放を制御す
る手段を有し、正常運転において常閉窓が減じられた量
の一次ナトリウムのみを通過させるように口径が定めら
れる。

好ましくは、蒸気発生器は上方管板、内方管束。

中間管板、蒸気出口室および中間管束からなる取外し可
能な部分を含んでいる。この配置は工場での製作、輸送
、現場での取付けおよび何よりも運転チェック、その後
の、蒸気発生器の主管を構成する垂直外方管の検査また
は修理を容易にする。

蒸気発生器の熱効率を改善するために、各内方管はそれ
らの一端で閉止されかつ熱遮蔽ｙｘ　形成スる流体で充
填された環状区域をそれらの間に画成する２つの同軸壁
を含んでいる。

本発明による第１の変形実施例によれば、上方管板の上
部には水／蒸気回路の水入口室がある。

各内方管の壁間に形成された環状区域はその場合にその
上方端で閉止され、その下方端で開放されかつ停滞して
いる。したがって弱い熱交換の水／蒸気で充填される。

本発明の第２の変形実施例によれば、上方管板は蒸気発
生器の上底を形成し、内方管の内壁は水／蒸気回路の水
入口開口に通じるように上方管板の上方に延在する。各
内方管の壁間に形成された環状区域はその場合にその下
方端で閉止され、その上方端で開放されかつ原子炉スラ
ブの上方にある空気のごとき停滞しているガスで充填さ
れる。

水が対応する中間空間内に上昇する前の各内方管の底部
における水の速度を減じるために、各内方管の内壁の下
方端はこれら容管の外壁の内方端の上方に置かれる。

水／蒸気回路は通常の方法で蒸気タービンを含み、二次
回路は好ましくは蒸気がターピ／の対応部に流入する前
に過熱される蒸気に向けこの回路゛の中性ガスにより運
ばれた熱伝達を保証する過熱器を含んでいる。

変形において、原子炉建物の内部に閉じ込められた中性
ガス二次回路Ｃ二次中性ガス回路）を考えることができ
る。この場合に、主蒸気発生器の外に運び出された熱量
は、例えば、活発な蒸気発生補助のためかつ供給水再加
熱補助のために利用されることができる。

以下に限定しない例として１本発明の好適な実施例を添
付図面に基づき説明する。

第１図に本発明によって実現された高速中性子炉の組み
込まれた一次回路を示￥。

一体型の高速中性子に関してそれ自体公知の方法で、第
１図には本発明による原子炉の一次回路全体が、コンク
リートで充填された閉止スラブ１２によってその上方端
で閉止された。主容器と呼ばれる。垂直軸線の筒状容器
１０の内部に置かれることを示す。主容器１０およびそ
の閉止スラブ１２はコンクリートエンクロージャ１６内
に形成される容器立坑１４内に配置される。公知の方法
で、容器１０の支持はこれを容器立坑１４の底部に置く
か、または第１図に示すごとく、容器を容器立坑の上方
部に垂下することによって行なうことができる。

炉心１８は容器１０の内部でその中央部に置かれかつ液
体ナトＩＪウムによる炉心の供給に使用する支え２０を
含む支持構造によって容器１０の底部に載置する。

容器１０は、一般にはナトリウムによって構成される一
定量の液体金属２２によりレベルＮにまで充填される。

ナトリウム２２の上部には一般にアルゴンによって構成
される中性ガスからなるカバー２４がある８例えば段部
な有する内方容器２６は主容器１０の内部に炉心１８お
よび容器２６の上方に配置されたホットコレクタ２８お
よヒ炉心１８を囲繞する環状コールドコレクタ３０を画
成する。

本発明によれば、一定数の蒸気発生器３２が閉止スラブ
１２を横断しかつ内方容器２６を横切ることにより、主
容器１００周辺部内に突入する。。

炉心１８から出てホットコレクタ２８内に流入される高
温ナトＩＪウムは蒸気発生器３２内を貫通する。該蒸気
発生器３２を横断するとき、コールドコレクタ３０内に
再び流出する前に、水／蒸気回路の水との熱交換により
高温ナトリウムは冷却される。公知の方法で、原子炉は
さらに、コールドコレクタ３０の内部に配置された一定
数の一部ポンプ３４を含んでいる。これらの−次ポンプ
は。

ナトリウムを導管３６によって炉心１８の供給支え２０
内に逆流させるために、蒸気発生器３２によってコレク
タ３０内に送られた比較的低温の一部ナトリウムを吸い
上げる。

とくに第２図に示すごとく、第１図を参照して説明され
た一次回路は３個の一部ポンプ、これらのポンプの各々
を連係している６個の蒸気発生器からなることができる
。しかしながら、この実施は明らかに制限されずかつ異
なる数のポンプおよび蒸気発生器を考えることができる
。

現存する一体型の原子炉におけるように、原子炉容器の
内部に置かれた構成要素の支持、すなわちここでは蒸気
発生器３２およびポンプ３４の支持は閉止スラブ１２へ
のこれらの構成要素の懸架によるかまたは、第１図に略
示されたように、これらの構成要素を容器１０の底部に
載置することによって実現されることができる。

以下に、第３図を参照して蒸気発生器３２の好適な実施
例を説明する。

したがって、第３図には蒸気発生器３２が略垂直形状で
かつスラブ１２に形成された通路３８を横切ることを示
し、その結果交換区域は原子炉容器内に収容されたナト
ＩＪウム２２内にいわゆる直接突入し、そのとき原子炉
の水／蒸気回路へのかつ二次中立ガス回路への蒸気発生
器の接続はスラブ１２の下に置かれた発生器の一部によ
って実現される。

この構成要素のヘッドを構成するスラブ１２の上方に配
置された蒸気発生器の前記部分は、−次ナトリウムと水
／蒸気回路の水との間の熱伝達を確実にする化学的に中
性のガスンヘリウムが構成する考案される例において、
上方から始まって。

水入ロ室４０．蒸気出ロ室４２お′よびヘリウム出口室
４４を含んでいる。この化学的に中性のガスは、しかし
ながら、異なるガスおよび同様にガス混合物にすること
もできる。

水出口室４０は蒸気発生器の上方ドーム４６と上方水平
管板４８との間に形成される。ドーム４６は、後で示さ
れるように、室４０を水／蒸気回路に接続するのに使用
する水入口管５０を有している。

上方管板４８はそれらの下方端で開放されかつ原子炉容
器の内部にまで板４８から下方に向けて自由に延びる真
直ぐな垂直管束５２を支持する。

蒸気出口室４２は、それについては、上方管板４８と水
平中間管板５４との間に、ドーム４６の下方に向って延
びる筒状壁５１の内部に形成される。蒸気出口管５６は
水／蒸気回路と蒸気出口室４２の接続を許容するために
壁５１に設けられる、中間管板５４は、内方管５２とと
もに環状通路６０を画成するように、各内方管５２のま
わりに同軸的に配置される中間管と呼ばれる真直管束ぐ
な垂直管束５８を支持する。

第３図に示すごとく、中間管束５８は、その近傍で内方
管５２に通じる下方端において閉止される。水の１次い
で蒸気の循環はかくして水入口室４０から蒸気出口室４
２まで確立される。しだがつて、室４０に流入した水は
、第・３図に矢印Ｆ１で示すように、環状空間６０を通
って蒸気出口室４２まで上昇する前に、内方管５２の内
部に下降する。

ヘリウム出口室４４同様に壁５１の延長部に配置された
筒状壁６２の内部に形成され、そして中間管板５４と水
平下方管板６４との間に画成される。壁６２に形成され
た出口管６６はヘリウム出口室４４を後述するヘリウム
回路に接続せしめる。

下方管板６４は、中間管５８とともに第２列の環状空間
７０を画成するように、各中間管５８のまわりに同軸的
に配置された第３の真直ぐな垂直管束６８を支持する。

第３図に示すように、外方管６８は、該容管６８の下方
に向けてヘリウムを導くのに使用する減径のヘリウム入
口管７２に接続されるように、中間管５８の僅かに先に
下方に回って延在し、その結果この中性ガスは環状空間
７０を通ってヘリウム回路４４にまで上昇する。

好ましくは原子炉容器の底部を横切る管７２を通してヘ
リウムを導くことを理論的には考えることができるけれ
ども、８３図に示した最も現実化された解決は、主容器
に関連して発生器からの独立を確実にするために、スラ
ブ１２の上方にまで。

厳密な意味で交換束の外に、管７２を上昇するようにし
てなる。

実際上、第３図にしま蒸気発生器がこのため閉止スラブ
１２の上面近傍にまで下方管８ｉ４６から下方に向って
延びる広口の壁７４によって画成された広い区域Ｚ含む
ことが示されている。

一定数のヘリウム人口管７６（Ｗ４６図に示した実施例
では１２本）はこの壁７４に導入されそしてその各々に
一定数の管７２が接続される小さな管板７８！支持する
。これらの管７２は次に真直ぐな垂直部７２ａによって
交換束に沿って下降するために再編成される。この真直
ぐな部分７２ａは外方管６８の下方端の下にまで延びる
。前記部分は管６８の下方端の下に置かれた略水平部分
７２ｂによって外方管６８の下方端に接続される。

この部分７２ｂは外方管６８とヘリウム入口管７２との
間の一定の差動膨張を許容する。蒸気発生器内のヘリウ
ムの循環は第３図に矢印Ｆ２　によって略示される。

したがって１本発明による原子炉に使用される蒸気発生
器３２の交換構造は原子炉容器１０内に収容された液体
ナトリム２２内に突入する簡単な垂直管状セルによって
構成される。この構造において、各管状セルを構成する
管５２．５８および６８は、とくに容管の間のかつ各束
とその外方エンベロープとの間の差動膨張の平面上で互
いに独立している、この特徴は管のかつその構体におけ
る蒸気発生器の機械的信頼度に関して重要である。

ナトリウムと水／蒸気との間でかつこれら２つの流体の
温度間の中間温度で循環するヘリウムのごとき化学的に
中性の中間流体の利用に関連して。

機械的完全性および高信頼度の蒸気発生器ン得ることを
許容する。

さらに、プランジャ管と呼ばれるこの構造は原子炉容器
内部への蒸気発生器の導入を許容する交換高さのため許
容し得る熱効率を得せしめる。したがって、２５ｍ以下
またはそれに等しい内径および１８．５ｍ以下またはそ
れに等しい晶さの主容器内に組み込まれた蒸気発生器を
有する１５００’ＮＭＩｅの原子炉に関して、１５〜１
７ｍの間の熱交換高さおよび約１．７５ｍの束の外径が
各発生器に関して準備される。管の長さは内方管５８が
水蒸気がそれを通って上昇する環状空間６０内に置かれ
たフィンを含むならば減少される、本発明による原子炉
に利用される蒸気発生器の構造をより良く理解するため
にかつ管内の異なる液体の循環が明瞭になるように、第
３図には蒸気発生器の寸法に関連してセルを構成する管
の直径全かなり増して単一の簡単な管状セルが示しであ
る。実際上、明らかなように、第３図に示した型のセル
が多数存在する。これら種々のセルは蒸気発生器のいわ
ゆる交換区域を画成する。

蒸気発生器の種々の管状セルのまわりにナトリウム２２
の流出を導くために、蒸気発生器はまた。

管状セル束を囲繞するフェルール８０夕含み、該フェル
ールは例えば蒸気発生器のヘッドの広口部７４に接続さ
れることができる。このフェルール８０は１例えばアル
ゴン蓋密封装置８２によって。

原子炉の内方容器２６を密封するように横断する。

フェルール８０の内部のホットコレクタ２８に収容され
るナトＩＪウムの流入はそれに形成された入口開口８４
によって行なわれる。好ましくは。

これらの入口開口８４は、蒸気発生器内のナトリウムの
レベルＮ／がそのレベルＮより高いように。

原子炉容器内のナトリウム２２のレベルＮの上方に位置
される。したがって、前述したごとく、原子炉容器の高
さをかなりの値に制限せしめるナトリウムと水／蒸気回
路の水との熱交換長さを著しく増大することができる。

フィン付き蒸気−ヘリウム管の利用は主スラブの最良の
熱防護を保証するために主スラブの真下に蒸気発生器内
のナトリウム入口レベルを維持せしめる。ホットコレク
タ２８から入口開口８４までのナトリウムの循環ハチト
リウム２２内に突入しかつ入口開口８４の上方にまでフ
ェルール８０！囲繞するフランジ８６によって行なわれ
る。

蒸気発生器の下方部分において、コールドコレクタ３０
内のナトリウムの流出はフェルール８０の開口された下
方端によって直接行なわれる。蒸気発生器内のナト９ウ
ムの循環は第３図に矢印Ｆ３によって略示される。

さらに、中間空間７０内のヘリウムの循環は。

−次ボンブ３４（第１図）の停止の場合に、炉心内に消
散された残りの熱を放出せしめることができる。通常利
用される停止時の原子炉の冷却交換器はしたがって省略
されることができる。ナトリウム２２の循環がフェルー
ル８０内に自然対済によって確立することができるため
に、その場合にフェルールに、ナトＩＪウムのレベルＮ
の下方に。

常閉の入口窓８５が設けられる。この窓の開放はポンプ
３４の停止時に自動的に制御される。変形において、正
規の運転条件において減じられた量の一次ナトリウムの
みを通過させる口径が定められた窓を提案することがで
きる。

第３図には原子炉容器１０の底部に直接載置する蒸気発
生器３２の考え得る支持の第１実施例が略示されている
、閉止フェルール１２に荷重ヲかけすぎないようにする
この支持はフェルール８０の下方端に固着されかつ原子
炉容器の底部に直接または間接的に載置するフェルール
または脚部８８によって行なわれる。差動膨張！考慮に
入れるために、蒸気発生器によるスラブ１２の横断レベ
ルの密封はその場合に例えばその端部がそれぞれスラブ
およびフランジ８６に固着されるベローズ装置９０によ
って実現される。

好ましくはかつ同様に第３図に示すごとく、内方および
中間管５２および５８を支持する蒸気発生器の上方部は
一次ナトリウムと直接接触するもののみである外方管６
８の制御および検査をより容易にするために取外し可能
である。このために。

中間管板５４は、壁６２の上方端に形成されたフランジ
９８に載置するフランジ９６を形成するために、壁５２
の先に外方に向って延びる。これら２つのフランジは公
知のすべての型の固着によってかつとくにフランジ９６
および９８の周囲に規則的に割当てられた孔を横切るボ
ルト１００によって密封して互いに固着される。

第４図は水゛入口室４０および蒸気出口室４２゜ならび
にそれらが連係する内方および中間管５２および５８を
含む取外し可能な上方部を除去した後の交換器の外観を
示す＄３図に匹敵し得る図である。第４図には外方管６
８への接近がしたがって完全に自由であることが示しで
ある。

蒸気発生器のこの取外しの可能性はさらに工場での発生
器の製作、その輸送、現場でのその取付けならびに将来
の検査または修理を容易にするという利点を有する。

さらに、各管板の検査は同様にドーム４６および壁５１
および６２にそれぞれ形成された接近開口４１．４３お
よび４５によって可能となる。

水／蒸気回路の水が内方管のまわりに画成された環状空
間６０内に上昇する前に内方管５２を通って下降するこ
とは前に述べた。したがって、それは内方管５２を通過
する比較低温の水と空間６０を通って上昇する蒸気との
間の寄生熱交換を生ずる危険がある。

この寄生熱交換を非常に低減するために、内方管５２は
それらの間に環状区域５２Ｃを画成する２つの同軸壁５
２ａおよび５２ｂを含んでいる、第３図に示した実施例
において、この環状区域はその上方端で管板４８のレベ
ルにおいて閉止されかつその下方端で開放されている。

したがってそれは絶縁が部分的に必要である束の上方部
において、十分な熱絶縁を保証する停滞している水およ
び蒸気で充填される。

第３図に示した好適な実施例において、内方管５２の外
壁５２ｂはその内壁５２ａ’＆越えて下方に向って延び
、それは水がその速度を減じるように管の下方端に達す
るのを許容する。この速度変化は中間管５８の底部に発
生する水の方向変化に有利である。

第５図に示した本発明の他の変形実施例において、内方
管５２は同様に環状区域５２Ｃによって分離される内壁
５２ａと外壁５２ｂ！含んでいる。

しかしながら、この環状区域はこの場合に、同様に外方
管５２ｂの下方端の上方に置かれている内方管５２１Ｌ
の下方端のレベルにおいて閉止される。

これに反して、区域５２Ｃは管板４８のレベルにおいて
上方に向けて開放される。

この場合に、蒸気発生器のドーム４６は省略されかつ隔
壁５１を上方に回って延びかつ原子炉建物内でその上方
端において開放されている筒状フェルール１４６によっ
て置き換えられる。したがって区域５２ｅは大気圧のガ
スによってかつ一般的には蒸気発生器の上方にある空気
によって充填される。フェルール１４６は入口管１５０
がそれに接続される管板１５１を支持する。内方管５２
の内壁５２ａは、管板１５１に接続されるために、上方
管板４８の上方に延び、一定数の壁５２ａが各板に固着
される。

第５図には蒸気発生器がスラブ１２に懸架されている蒸
気発生器の支持の第２変形例を同様に示している。この
場合に、広口の壁７４はその下方端に開口３８のまわり
でスラブ１２に固着されたフランジ９４に載置するフラ
ンジ９２を含んでいる、 実際においてかつ図には示してないが、中間管５８の内
部での内方管５２の心出し、ならびに外方管６８の内部
での中間管５８の心出し！有することが望ましい。この
心出しは公知の適宜な手段によってかつとくに蒸気およ
びヘリウムの上方への流れを許容しかり熱交：ｙ′−を
改善する。少なくとも管の下方部に？いて、該管５２お
よび５８の外部に固着された螺旋装置によって実現され
ることができる、 管４８．５４および６４０寸法付けに関して。

以下の特徴を付与することができる、 上方管板４８は小さな直径の内方管５２によって横断さ
れる。上方管板４８は約２６０℃の入口での供給水の温
度に対応する調整された温度にある。最後に、上方管板
は水／蒸気回路の負荷の損失に対応する運転圧力を受け
る。この上方管板４８の厚さはしたがって調整される、 中間管板５４は系統の通路に関連して適度の寸法である
中間管５８によって横断される。この板は、蒸気出口の
温度に対応する約４５０℃の調整された温度に関して、
ヘリウムと蒸気との間の圧力差に対応する平均運転圧力
を受ける。したがって、中間管板は管板４８より幾らか
厚い。

最後に、下方管板６４は外方管６８の直径が貫通するも
ｆ）である。下方管板６４は中間管板５４の温度および
圧力に近い温度および圧力条件を受げる（約７ＭＰａの
差動圧力およびほぼ５００℃以下のヘリウム出口温度）
。実際に、留意されるべきことは、ヘリウム温度がヘリ
ウム／蒸気熱交換の３メートル近い継続のためナトリウ
ムのレベルと管板６４との間で５０度だけ降下するとい
うことである。この現象は管板６４の行動に非常に有利
である。

本発明による原子炉に利用される蒸気発生器３２が垂直
軸線の略筒状形状を有することはすでに述べた。しかし
ながら、実際には１発生器の管状セル構体に関連してヘ
リウム人口管７２の垂直部分７２ａの設置に問題がある
ことが前述の教示により理解される。第６図に示された
限定はしないが好ましい形状において、この設置は、略
筒状形状のフェルール８０の内部に、相対的に１２０℃
でフェルールの旨さ全体にわたって延びる管７２の３つ
の通路区域８３を設けることによって実現される。略三
角形断面のこれらの区域８３は筒状フェルール８０によ
ってかっＶ形状の断面を有する垂直隔壁８１によって画
成される。より正確には。

各隔壁８１によって断面Ｖ形状の分岐は他の２つの隔壁
８１の隣接する分岐と平行である。

したがって、管状セル束は断面において３つの分岐をも
つ星の形状を呈する。留意すべきことは。

板４８，５４によび６４上でのこの管の分布は寸法付け
に有利であるということである。

好ましくは、フェルール８０の上方部分に再び入る高温
ナトリウムとその下方端に出る低温ナトリウムとの間の
寄生熱交換を回避するために、ヘリウム入口管７２がそ
の内部に置かれる区域８３は原子炉の中性ガス蓋２４の
雰囲気に対応する雰囲気に維持される。この結果は管７
２によって蕃封されるように横断される壁により各区域
８３の下方端ン閉止することによって得られる。さらに
。

これらの区域８３は適宜な断熱装置（図示せず）によっ
てフェルール８０の内部に関連して熱的に絶縁されるこ
とができる、他の解決は下降しているヘリウムを加熱す
ることによりこれらの区域内で減じられた速度でナトリ
ウムをＲ出させることである。

本発明により原子炉容器に組み込まれた蒸気発生器は、
したがって、主容器内で下降するすべての液体が別個に
取られる簡単な管状構造内に収容されるような構造を呈
し、この構造は公知のかつ非常に引き離された条件下で
適度に圧力を加えられ、それは亀裂および偶発的な漏洩
にりながる危険をかなり減少する。さらに、漏洩の検出
は１例えばナトリウムのレベルＮ′の上方で、蒸気発生
器内にありかつ漏洩によってヘリウムに達するかまたは
原子炉の中性ガス蓋内の中性ガス雰囲気を制ａ−ｒるこ
とにより容易に実現されることができる。

さらに、熱伝達のかつナトリウムと水蒸気との間の中間
媒体の作用のほかに、ヘリウムはこれら２つの流体間の
熱吸収器の役割をなし、これは高速中性子炉に関して重
要な点である。

第７図に１本発明による原子炉の水／蒸気およびヘリウ
ム回路全体を限定しない例として略示する。

水／蒸気回路は各蒸気発生器３２の蒸気出口管５６がそ
れによって蒸気タービン１０４の高圧段１０４ａと連通
する蒸気導管１０２を含み、蒸気タービン１０４はさら
に中間圧力段１０４ｂおよび低圧段１０４Ｃを含んでい
る。管路１０５を通って高圧段１０４ａＫ出る蒸包は、
タービンの中間圧力段１０４ｂに向けられる前に、乾燥
器１０６゜蒸気排出による中間圧力の過熱器１０８およ
びヘリウムによる過熱器１１０を横断する。最後に。

蒸気は、凝縮器３５内で凝縮される前に、導管１１２を
通って低圧段１０４Ｃに向けられる。

凝縮水は導管１１６を通って蒸気発生器３２の入口管５
０に戻る。

本発明の興味ある特徴によれは、タービンの中間圧力段
１０４ｂＫＩ人する蒸気によって横断される過熱器１１
０は同時に蒸気発生器３２の中間回路内に循環でるヘリ
ウムの冷却を同時に保証する。このため、第７図には、
ヘリウムの回路が過熱器１１０の入口π蒸気発生器のヘ
リウム出口管６６を接続する導管１１８および蒸気発生
器のヘリウム入口管７６に過熱器１１０の出口を接続す
る戻り導管１２０からなることが示される。ヘリウムの
循環は戻り導管１２０内に配置された送風機１２２によ
って制御される。ヘリウムの処理かつ乾燥装置１２４は
送風機１２２に並列に取り付けられる。

前述した配置の変形例によれは、ヘリウムによって搬送
された熱の他の利用が提案される。これは第８図に示さ
れ１図においては、原子炉建物内に組み込まれかつ供給
水の補助的加熱および活発な蒸気の補助的発生に使用す
る中性ガス回路を特徴としている。この回路は水加熱器
１２６および補助蒸気発生器１２８を含んでいる。

蒸気発生器の中間回路内でのヘリウムの利用はとくに関
心がある。実際に、このガスは化学的に中性でありかつ
ナトリウムとも水とも反応しない、さらに、蒸気発生器
の高い作動温度において一般に使用される鋼と異なる鋼
の使用を必要としない。

最後に、それは熱的かつ熱力学的に良好な特徴ン有する
。とくに、その熱伝導率は空気または炭酸ガスの熱伝導
率より高く、その比熱は液体ナトリウムの比熱より４倍
以上であるが、その比重は１２０〜１５０倍小さい。ヘ
リウムは工業的規模で利用できかつその流れは構造に殆
んど物理的作用を及ぼさない。さらに、蒸気発生器が原
子炉容器内に組み込まれる本発明による特別な場合にお
いて、中性子を吸収しないという利点が存する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による容器に組み込まれた蒸気発生器か
らなる高速中性子炉！略示する断面図。 第２図は第１図の線■−■に沿う断面平面図。 第３図はその理解を容易にするために任意に増大された
尺度で発生器の管状セルの１つを示す第１図および第２
図に示した蒸気発生器の略長手方向げ■面図。 第４図はその取外し可能な蒸気−水部分を除去した後の
蒸、気発生器を示す第３図に匹敵し得る断面図。 第５図は本発明による原子炉に使用できる蒸気発生器の
構造的変形例を示す第３図に匹敵し得る断面図。 第６図は第３図の線Ｖｌ−ＶＩに沿う蒸気発生器の断面
図。 第７図は本発明による原子炉の中性ガス回路および水／
蒸気回路を示す略図。 弗８図は中性ガス回路が原子炉建物内に配置される変形
例を示す第７図に匹敵し得る略図である。 図中、符号１０は原子炉容器、１２は閉止スラブ、１６
は炉心、２２は液体金属、３２は蒸気発生器、３４は熱
伝達手段（−次ポンプ）、４２は蒸気出口室、４４は中
性ガス出口室、４０は水入口室、４８は上方管板、５２
は内方管束、５２ａ＋５２ｂは同軸壁、５２Ｃは環状区
域、５４は中間管板、５８は中間管束、６４は下方管板
、６８は外方管束、７０は環状空間、７２は中性ガス管
。 ７２ａはその垂直部、７２ｂはその水平部、７６は中性
ガス入口開口、８０はフェルール、８１は内方壁、８３
は区域、１０２〜１１６は水／蒸気回路、１０４は蒸気
タービン、１１０は過熱器、１１８．１２０は中性ガス
の二次回路、１２６は水加熱器、１２８は補助蒸気発生
器である。 手続補正書 昭和６０年　６月２０日 特許庁長官　志賀　学　殿 １、　事件の表示 昭和６０年特許願第０９８１３７号 ２、　発明の名称 高速中性子炉 ３、　補正をする者 事件との関係：特許出願人 名　称　コミツサレ・ア・レナジイ・アトミック４、　
代理人 ６、　補正の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１液体金属で充填された容器内に組み込まれかつ炉
   心を含む一次回路ならびに前記液体金属を循環させるた
   めの手段および前記液体金属によって運ばれた熱を水／
   蒸気回路内で循環する水に伝達するための手段とからな
   る高速中性子炉において。 前記容器内に置かれかつ前記水／蒸気回路の水が循環す
   る少なくとも１つの内方管束および前記液体金属内に浸
   っている少なくとも１つの外方管束を含む少なくとも１
   つの蒸気発生器からなり、前記外方管は弱い力の二次回
   路に接続される中性ガスの圧力下で前記内方管とともに
   甲状空間を画成するために各々前記内方管を囲繞し、前
   記二次回路が前記環状空間内で前記中性ガスを圧力下で
   循環させかつ熱交換を確実にするための手段を含むこと
   を特徴とする高速中性子炉。 （２）前記原子炉容器は前記蒸気発生器を密封すべく横
   断する水平閉止スラブによって閉塞され、前記蒸気発生
   器は前記スラブの上方にその下方端で開口された前記内
   方管束を支持する上方管板、前記水／蒸気回路の蒸気出
   口室が上部にありかつその下方端で閉止されかつその底
   部で前記内方管に通じる該内方管を囲繞する中間管束を
   支持する中間管板、中性ガス出口室が上部にありかつ前
   記中間管を囲繞する前記外方管束を支持する下方管板か
   らなり、前記蒸気発生器はさらに、前記下方管板と前記
   閉止スラブとの間に置かれた中性ガス入口開口に前記外
   方管の底部を接続する中性ガス管を含み、該中性ガス管
   は前記外方管の底部の下に差動膨張！補償するのに使用
   する略水平部を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の高速中性子炉。 （３）前記蒸気発生器は前記下方管板の下に、＠接に絡
   み合った前記内方、中間および外方管束を包囲する液体
   金属の閉込めフェルールを含み、該フェルールは前記原
   子炉容器内の液体金属の正規のレベルの上方に置かれた
   液体金属入口開口を有しかつその下方端で液体金属の出
   口を許容するために開口されることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項に記載の高速中性子炉。 （４１前記フエルールはさらに、前記原子炉容器内の液
   体金属の正規のレベルの下に、常閉入口窓。 自然対流により前記フェルールの内部への液体金属の循
   環および前記環状空間内に循環する中性ガスとの熱交換
   によるその冷却を許容するために。 前記入口窓の開放を液体金属循環手段の停止に制御する
   手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第３項に
   記載の高速中性子炉。 （５）前記フェルールは、前記原子炉容器内の液体金属
   の正規のレベルの下に、前記液体金属循環手段の停止に
   、自然対流による前記フェルール内部への液体金属の循
   環および前記環状空間内に循環する中性ガスとの熱交換
   によるその冷却を許容するために口径を定められた開ロ
   ン有することを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載
   の高速中性子炉。 （６）前記フェルールは垂直軸線の回転シリンダからな
   る全体的形状を有しかつその高さ全体に延びかつその中
   に前記中性ガス管の前記垂直部が垂下する少なくとも１
   つの区域を内壁とともに画成することを特徴とする特許
   請求の範囲第２項に記載の高速中性子炉。 （７）前記蒸気発生器は前記上方管板、前記内方管束、
   前記中間管板、前記蒸気出口室および前記中間管束から
   なる取外し可能な部分を含むことを特徴とする特許請求
   の範囲第２項に記載の高速中性子炉。 （８）前記各内方管はそれらの一端で閉止されかつ熱遮
   蔽を形成する静止流体で充填された環状区域をそれらの
   間に画成する２つの同軸壁からなることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項に記載の高速中性子炉。 （９）前記上方管板の上部には前記水／蒸気回路の水入
   口室があることを特徴とする特許請求の範囲第８項に記
   載の高速中性子炉。 （１０前記項状区域はその上方端で閉止され、その下方
   端で開放されかつ停滞している水／蒸気で充填されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲＠９項に記載の高速中性
   子炉。 （ｉｌｌ前記上方管板は前記蒸気発生器の上底を形成し
   、前記内方管の前記内壁は前記水／蒸気回路の前記水入
   口開口に通じるように前記上方管内の上方に延びること
   を特徴とする特許請求の範囲＠９項に記載の高速中性子
   炉。 （社）前記環状区域はその下方端で閉止され、その上方
   端で開放されそして前記原子炉スラブの上に張り出して
   いる停滞ガスで充填されることを特徴とする特許請求の
   範囲第８項に記載の高速中性子炉。 Ｏ前記各内方管の前記内壁の下方端は該容管の外壁の下
   方端の上方に置かれることを特徴とする特許請求の範囲
   第８頂に記載の高速中性子炉。 α４前記水／蒸気回路は蒸気タービンを含み、中性ガス
   二次回路は、前記蒸気が前記タービン内に再流入する前
   に、前記水／蒸気回路の蒸気に向って前記二次回路内で
   循環する中性ガスからの熱伝達！保証する過熱器を含む
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の高速中
   性子炉。 ０９前記中性ガスの中間回路は原子炉建物内に組み込ま
   れそして水加熱器およびこの中性ガスの熱を利用する補
   助蒸気発生器を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の高速中性子炉。