JPS6057557B2 - 原子炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉に関し、特に選択した原子炉機器の断
熱および予熱設備を備えた原子炉に関するものである。

原子炉、例えば液体金属冷却原子炉に於ては、−ＩＬ
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しなければならない。熱絶縁は、原子炉に発生する熱出
力の浪費を最少限とし、コンクリートおよび鋼製支持構
造等の近接した構造体の加熱を抑制し、かつ原子炉停止
中に機器を液体金属の融点より高い温度に保てるように
するために必要である。現状では、機器に直接接する断
熱装置が設けられている。例えば、２枚のステンレス鋼
板の間に収められた断熱材を鋼バンドで機器囲りに取付
けるのである。機器を冷却材融点より高い温度に保つた
めに、断熱材と機器表面との間の普通約２．５ｃｍ（ｌ
ｉｎ）の深さの環状部に、抵抗加熱体あるいはヒート・
トレーシングが設けられている。支持構造体の加熱を抑
制するために、熱絶縁された機器を囲むコンクリート・
セル構造を通して冷却された窒素雰囲気を循環させるの
が普通である。同様の予熱および冷却設備が、米国特許
第３１５５５９５号に記載されている。

これらの現在の方式は必要な機能を適切に果すもので
あるが、欠点が無いわけではない。

とりわけ、原子力施設に課せられる厳格な規則および産
業安全を指向した検査の必要性のために、周期的運転時
検査が行なわれる。この検査には近ずき得る原子炉機器
の外表面を定期的に目視検査することが含まれている。
現在使用されている近接設置断熱方式では、このような
検査をするのが極めて困難で時間の掛ることである、近
接設置断熱装置があるために或る種の機器が検査できぬ
ことは将来受容れられなくなるであろう。更に、現在の
方式はコストも高い。

断熱機器を一様に加熱して予熱期間中の熱応力を最少限
にするために必要な電気加熱体は多数になる。更に、こ
の加熱体を附勢し制御するための配線、貫通装置、接合
箱、開閉器等々を含む大量の電気回路が必要である。更
にまた、機器の加熱を調整するために多数の自動温度制
御装置および熱電対が必要である。更に、加熱体が焼切
れあるいは保守が必要になつた場合には、加熱体に近付
くことが容易でない。

又、接続補助機器も熱絶縁され別個に加熱されるのが普
通であり、設備が更に複雑になつている。従つて本発明
の目的は、上述の欠点を解消した熱絶縁および予熱設備
を備えた原子炉を提供することである。

この目的のために、本発明は、原子炉に発生する熱を除
去するように原子炉を通して液体冷却材を循環させる原
子炉冷却回路機器を有する原子炉に於て、上記冷却回路
機器の少なくとも幾つかが、これら冷却回路機器の検査
を容易にする程度に充分に上記冷却回路機器から離して
上記冷却回路機器を囲む断熱区画室内に設けられ、上記
冷却回路機器が実質的に一様に加熱できるように上記断
熱区画室内に加熱装置が設けられ、かつ上記断熱区画室
の外表面に冷却装置が設けられたことを特徴とする原子
炉に在る。

安全性向上のために、区画室内の雰囲気を窒素、アルゴ
ン、ヘリウム等の原子炉冷却材に対して不活性の気体と
するのが望ましい。

原子炉運転中、区画室壁内側温度は能動的に制御する必
要はない。

区画室内部全体の雰囲気は、囲まれた機器の発生する熱
により定められる温度となる。従つて温度分布は比較的
一様である。区画室外部の構造、例えばコンクリートあ
るいは鋼製壁は、断熱壁および区画室壁と構造壁との間
の冷却流体循環により許容できる低い温度に保たれる。
原子炉停止時には、加熱体装置を附勢して内部区画室雰
囲気を冷却材の融点より高い温度に保つことができる。

更に、原子炉機器を初めに冷却材で満す場合、加熱装置
を附勢して機器を低温状態から冷却材融点以上の温度に
予熱することができる。この予熱は、断熱区画室即ち囲
い内の全ての機器について比較的一様に分布される。区
画室壁の少なくとも幾つかを選択された機器から充分に
離間させれば、近接設置断熱設備を取外す必要無しに、
機器の遠隔あるいは人手による検査、保守および修理が
容易に行い得る。

次に添附図面に示す実施例に沿つて本発明を説明する。

図に於て、液体金属冷却高速中性子原子炉の一次ループ
の選択された機器、即ちホツトレグ隔離弁１０、一次ポ
ンプ１２、熱交換器１４、流量計１６、逆止弁１−８、
コールドレグ隔離弁２０、接続配管２２および配管支持
体２４が示されている。運転中、流体ナトリウム等の原
子炉冷却材が炉心を収容した図示してない原子炉容器か
ら配管２２を通つてポンプ１２に流れ、次に熱交換器１
４に流れる。ここでエネルギーは直接あるいは間接に、
蒸気サイクル等の出力発生装置に伝達される。各々熱交
換器およびポンプを有する普通複数の一次ループが、炉
心を収容する共通の原子炉容器に接続されている。図示
の機器を囲んでいるのは流体密の断熱壁３０である。

断熱壁３０は自己支持型構造でも、機器を囲むセル壁４
０に支持された構造でも良い。望ましくは、断熱壁は冷
却材に対して化学的共存性の良いものであつて、万一の
機器の漏れあるいは破壊時の化学的攻撃を避けるように
してある。これは、例えば、断熱区画室３０の一部とし
てステンレス鋼等の金属内殼３２および金属外殻３４を
設けることにより行なわれる。この望ましい構成に於て
は、外殼３４だけが流体密であれば良い。断熱区画室は
、内部の機器から離間しており、この距離は機器の全部
あるいは所定の重要な部分の遠隔検査あるいは人手によ
る目視検査が可能となるのに充分な距離である。

従つて断熱区画室は機器囲りの断熱室としても説明でき
る。従つて断熱壁３０には、シールされた作業員出入口
（図示してない）およびシールされた貫通装置３６ある
いはこれらのいずれかを設け、テレビジョン３８、ペリ
スコープおよび化学的試料監視装置等の装置をサンプリ
ングし、目視できるようにすることができる。断熱シー
ル貫通装置を電気リード線および支持構造体の通路とし
ても用い得る。断熱区画室３０は、コンクリート製セル
壁４０により囲まれ、このセル壁４０により機器および
断熱区画室３０を構造的に支持できる。コンクリート製
のセル壁４０の構造的一体性を維持するためには、約６
０℃（約１４０′Ｆ）以下の温度に保たねばならない。
図には、気体密金属外殼３４を持つことができ、かつセ
ル壁４０からセパレータ４６により離間させられた断熱
壁３０とセル壁４０との間に設けられた環状冷却導管４
２が示してある。冷却流体かこの冷却導管４２内を循環
する。安全向上のため、冷却流体は窒素、アルゴンある
いはヘリウム等の、冷却導管および冷却材に対して不活
性の気体であるのが望ましい。窒素は比較的安く容易に
入手できるので望ましい。冷却導管４２は入口４８およ
び出口５０により熱伝達装置（図示してない）に連通し
ている。冷却材と同一のあるいは冷却材と化学的な共存
性のある冷却液体を冷却導管４２内に循環させることも
できる。断熱区画室内即ち隔壁内の雰囲気も、例えば窒
素等の、冷却材および囲まれた機器に対して不活性の気
体であるのが望ましい。通常運転時にはこれを循環させ
る必要はない。しかしながら、冷却材漏れ検出のためこ
れを監視できる。断熱区画室３０内には又、公知の方法
により外部作動装置に接続された電気抵抗加熱体５２等
の内部雰囲気を加熱する加熱装置が設けてある。断熱区
画室外部の熱源として、燃焼式加熱体を用い、内部雰囲
気を閉回路により外部熱源に循環させることもでき．る
。抵抗加熱体５２等の加熱装置は冷却材で充填する前に
断熱区画室内の選択された機器を予熱するのに使用てき
る。

加熱されるのは機器を囲む雰囲気であるので、予熱は実
質的に一様に機器に分布．され、局所的予熱法で起こり
得る熱応力を最少限にする。更に、液体金属冷却原子炉
に於ては、一様に予熱できることあるいは選択された機
器を高温に保ち得ることは極めて好都合である。例えば
、液体ナトリウム冷却原子炉に於ては、ナトリウム冷却
材を保守、修理あるいは燃料作業中に冷却材融点（約部
゜Ｃ１約２０８゜Ｆ）より高い温度に維持できる。以上
から明らかな如く、原子炉機器を熱絶縁して、原子炉の
発生する熱の浪費を最少限とし、コンクリートおよび鋼
製支持構造の加熱を抑制し、原子炉停止中冷却材を融点
より高温に保ち、原子゜炉機器を一様に予熱し、更に遠
隔あるいは人手による検査および保守を容易にする断熱
および予熱設備を有する原子炉がここに開示された。

主な検査あるいは保守作業に伴なつて、原子炉機器から
冷却材を排出し、機器を周囲温度にまて冷却し、かつ区
画室内雰囲気を不活性気体から空気に変えることが普通
必要である。こうして断熱装置を除去せず手を届かせる
ことができる。区画室内に万一冷却材の漏れの疑いがあ
る場合、セル内に始めは空気を入れぬのが望ましい。こ
の場合、不活性気体の充填された区画室内に立入るため
に内蔵型呼吸装置が用いられる。上述の説明から多くの
変更および付加が可能であろう。

例えば、区画室内即ち障壁内に設けられ，な選択された
機器を変えることができ、また炉心を収容する炉容器内
に入れることもできる。又、障壁の形も、保守および検
査に必要な充分な間隔が障壁と機器との間に形成される
限り可変である。又、この設備を原子炉補助機器に応用
することもできる。更に、区画室雰囲気を冷却熱交換装
置を通して循環させることにより、この設備を原子炉施
設機器から崩壊熱を除去するのに用い得る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による原子炉を示す概略部分平面断面図てあ
る。 １２，１４，１６，１８・・・冷却回路機器、３０，３
２，３４・・・断熱区画室、４２・・・冷却装置、５２
・・・加熱装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉に発生する熱を除去するように原子炉を通し
   て液体冷却材を循環させる原子炉冷却回路機器を有する
   原子炉に於て、上記冷却回路機器の少なくとも幾つかが
   、これら冷却回路機器の検査を容易にする程度に充分に
   上記冷却回路機器から離間して上記冷却回路機器を囲む
   断熱区画室内に設けられ、上記冷却回路機器が実質的に
   一様に加熱できるように上記断熱区画室内に加熱装置が
   設けられ、かつ上記断熱区画室の外表面に冷却装置が設
   けられたことを特徴とする原子炉。 ２ 上記断熱区画室が、上記冷却材および上記断熱区画
   室の内表面に対して不活性の気体で満たされた特許請求
   の範囲第１項記載の原子炉。 ３ 上記冷却装置が、上記断熱区画室壁を囲む導管装置
   を備え、上記導管装置内の冷却流体が、上記断熱区画室
   内の上記冷却材に対して不活性の流体である特許請求の
   範囲第１項あるいは第２項記載の原子炉。