JPS63120286A - 二重タンク型高速増殖炉 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は、高速増殖炉に係り、特に、炉心を二重タンク
で囲むとともに、内外タンクの間に蒸気発生器を設置し
て、中間熱交換器を省略する技術に関するものである。

「従来の技術とその問題点」 一般に高速増殖炉にあっては、炉心の冷却十４として、
金属ナトリウムを溶融状態にｈｐ持した液体ナトリウム
が使用されており、まｆ二、中間熱交換器において、炉
心冷却用液体すトリウムと二次液体ナトリウムとの間で
熱交換を行ない、さらに、蒸気発生器において、二次液
体す（・リウムと水との間で熱交換を行なって、必要な
高温高圧水蒸気を得て、タービン等の蒸気消費系に送る
ように１゜ている。

この場合、液体ナトリウムは、空気あるいは水と急激に
反応する性質があるため、安全性及び取り扱い性を向上
させる等の目的で、炉心冷却用液体ナトリウム（−次液
体ナトリウム）と二次液体ナトリウムとを二重タンクに
収納する計画かなされている。

しかしながら、液体ナトリウムを二重タンクに収納する
場合においてら、−次、二次液体ナトリウムの間に中間
熱交換器を介在させる構造であると、高速増殖炉の構造
が複雑化して大型化する傾向が避けられなくなる。

本発明は、これらの問題点を解決するとともに、中間熱
交換器そのものを省略ケろことを目的と１２でいる。

「問題点を解決するための手段」 高速増殖炉が、二重タンクを構成する外側タンク及び内
側タンク内に液体大トリウムを収納してなるものである
場合、内側タンク内に炉心に液体ナトリウムを送り込む
冷却材循環用ポンプを設けるとともに、前記外側タンク
内に炉心で加熱された液体ナトリウムと熱交換を行なう
蒸気発生器を配設してなり、該蒸気発生器は、挿通水と
前記液体ナトリウムとの熱交換によって水蒸気化させる
ための伝熱管をＮｕ、該伝熱管が、内外管の間に漏洩検
出用流体を介在させた二重構造とされている。また、外
側タンク内に、液体ナトリウムを内側部分と外側部分と
に区画するとともに下部において連通状態とする断熱隔
壁を配設し、蒸気発生器の伝熱管が、断熱隔壁により区
画されている液体ナトリウムと挿通水との熱交換によっ
て水蒸気化させるためＵ字状に折り曲げられて構成され
ているらのである。

「作用」 高速増殖炉の運転時には、冷却材循環用ポンプを作動さ
せることににす、炉心で加熱された液体ナトリウムが、
内側タンクを上昇して外側タンクの中に導かれ、外側タ
ンクの中の蒸気発生器との間で熱交換を行なう。熱交換
によって低温となった液体→−トリウムは、内側タンク
の下部を経由して、冷却材循環用ポンプへ送り込まれ、
再び炉心を経由して循環させられる。

そして、前記蒸気発生器では、液体ナトリウムとの熱交
換によって蒸気を発生するのであるが、このとき液体ナ
トリウムの熱は、伝熱管における外管から内管内の水へ
と伝達することによって蒸気化を行なうようにしている
。

また、内外管の間には、漏洩検出用流体を挿通させてお
いて、該流体の圧力変化、特性変化により伝熱管の漏洩
監視を行なう。

さらに、外側タンク内は、断熱隔壁によって液体ナトリ
ウムを内側部分と外側部分上に区画して液体ナトリウム
に循環性を付与し、液体ナトリウムの循環流をＵ字状伝
熱管の長さ方向に導いて、効率の良い熱交換を行なうよ
うにしている。

「実施例」 以下、本発明における高速増殖炉の一実施例を第１図な
いし第３図に基づいて説明する。

該−実施例において対象としている高速増殖炉は、第１
図に示すように、二重タンクを構成する外側タンク１及
び内側タンク２と、両タンクト２内に収納されている液
体ナトリウム３と、内側タンク２の中心部に設置される
炉心４と、内側タンク２の内側部に例えば４基設けられ
る冷却材循環用ポンプ５と、外側タンクｌの中に設置さ
れて炉心４で加熱された液体ナトリウム３と熱交換を行
なうための蒸気発生器６と、原子炉建屋７と、該原子炉
建屋７に前記両タンクト２、冷却ｔオ循環用ポンプ５等
を吊持状態に設置するだめのルーフスラブ８とからなる
基本構造である。

これらの詳細について説明すると、前記蒸気発生器６は
、二重管構造で、かつ内外方向にＵ字状に折り曲げられ
た状態で吊持されている伝ＭＳ　Ｗ　９を、第２図に示
すように多数本打しているとともに、第１図に示すよう
に、伝熱管９における外側の端部力（給水系１０に接続
され、内側の端部が蒸気消費系（発電用夕・−ビン等）
ｌｌに接続されている。伝熱管９におけるこれらの端部
は、リング状のヘッダ管１２・１３により円周方向に相
互に連通状態とされて、給水の配分及び蒸気の集合がな
されろようになっている。

また、伝熱管９は、第３図に示すように、内管１４と外
管１５との門に、漏洩検出用流体挿通路１６が形成され
て、該漏洩検出用流体挿通路１６が外部の検出流体供給
系１７に接続され、その途中に漏洩検出器１８か設けら
れるものであり、特に、両管１４・１５の間は、緊密な
接触状態とされており、接触箇所の表面の凹凸等に仄づ
く小間隙によって、ヘリウム等の不活性ガスからなる漏
洩検出用流体を挿通させるだめの漏洩検出用流体挿通路
１６が形成されている。

さらに、外側タンクｌの中には、液体ナトリウム３を内
と外とに区画するための円筒状の断熱隔壁１９が、前記
ルーフスラブ８から吊持された状態に配設され、該断熱
隔壁１９の下端は、外側タンクｌの底部と間隔を空けて
、液体すトリウム３を連通状態とさせている。

一方、炉心４の上部には、内側タンク２の中を高温部と
低、Ａｉ部とに、つまり上下に区画するための炉心隔壁
２０が設けられ、両タンクト２の間には、内側タンク２
の」一部と外側タンク１における−１一部の内側とを連
通させるための高温側連結管２１と、内側タンク２の下
部と外側タンクｌのＪ二部における外側とを連通させる
ための低温側連結管２２とが設けられている。

このように構成されている高速増殖炉では、中間熱交換
器と、二次液体すトリウムを循環させるポンプとが省略
されている。

即ち、高速増殖炉の遅転時には、冷却材循環用ポンプ５
を作動させることにより、内側タンク２の底部近傍に位
置している低温状態の液体ナトリウム３を、第１図の矢
印で示ケように、炉心４に送り込み、炉心４で液体ナト
リウム３を加熱して上昇させるとともに、内側タンク２
の」二部の高温側連結管２１に、Ｊこって、高温状態の
液体ナトリウム３を外側タンク１の上部の内側に、矢印
で示すように送り込む。

外側タンク１において、液体ナトリウム３は、断熱隔（
ド１９の内側及び外側を蒸気発生器６の伝熱管９の長さ
方向に沿って、はぼ垂直に下降した後、断熱隔壁１９の
下端と外側タンク１の底部との間を通って、矢印で示す
ようにほぼ垂直に上昇し、これらの下降及び上昇の行程
で伝熱管９と熱交換を行なう。

熱交換によって低温となった液体ナトリウム３は、外側
タンク１の一ト部の低温側連結管２２から、内側タンク
２の下部に送り込まれ、冷却（オ循環用ポンプ５の下部
から吸い込まれて吐出されることにより、再び炉心４に
通り込まれて循環させられる。

そして、前記蒸気発生器６では、液体ナトリウム３との
熱交換によって蒸気を発生させるのであるが、このとき
、液体ナトリウム３の熱は、伝熱管９における外管１５
と内管１４との緊密な接触に依存して、熱伝達を行なう
ため、熱伝達効率を高くして、蒸気化を行なうことがで
きる。

次いで漏洩検出について説明する。液体ナトリウム３が
収納されている内外側タンクト２の圧力は約５　ｋｇ／
　ｃｍ”　、蒸気圧力は１００〜１８０ｋｇ／ａｍ’程
度に設定されるので、伝熱管９における内外管１４・１
５の一方に欠陥部が生じた場合は、漏洩検出用流体挿通
路１６に供給されている検出用流体の圧力との相対差に
よって、検出が可能となる。

例えば、漏洩検出用流体挿通路１６の検出用流体の圧力
設定を５ｋｇ／ｃ＋ｎ”よりも若干高めに設定しておく
と、伝熱管９における内管１４に漏洩が生じたときは、
漏洩検出用流体挿通路１６の内部圧力が低下するので、
漏洩検出器Ｉ８によって圧力低下、流体の方向を検出す
ることにより監視することができ、また、外管１５に漏
洩が生じたときは、漏洩検出用流体挿通路１６の内部圧
力が高くなるので、漏洩検出器１８によって圧力に昇、
流体の方向を検出することにより監視できる。

なお、ヘリウム等の不活性ガスか液体ナトリウム３の中
に漏れる現象が起こると、漏洩した不活性ガスは外側タ
ンクｌの上部空間に導かれることになるが、その途中に
おいて、相互に化学反応を起こすことはなく、また、内
側タンク２の中の炉心４に影響を及ぼさないため、安全
性を損なうことを防止できる。

［他の実施態様］ ここまで説明した一実施例に代えて次のようにすること
もできる。

（ｉ）伝熱管を三重管構造以上とすること。

（ｉｉ）伝熱管における漏洩検出用流体挿通路に挿通さ
せる流体を低融点金属とすること。

（山）３漏洩検出用流体挿通路をルーフスラブの上部で
連通させるとともに、円周方向に任意数のブロックに分
割して管理すること。

（ｉｖ）内外管の間に漏洩検出用流体挿通路を積極的に
形成するために、内外表面に粗面加工、螺旋溝加工等を
行なうこと。

（ｖ）漏洩検出器において、検出用流体の成分、特性の
変化を検出することにより、漏洩検出を行なうこと。

「発明の効果」 以上説明１．たように、本発明における高速増殖炉によ
れば、次のような優れた効果を奏することができる。

■外側タンクの液体ナトリウム中に、蒸気発生器の伝熱
管を挿入するようにしているため、中間熱交換器を省略
して高速増殖炉の著１〜い合理化を図ることができる。

■蒸気発生器における伝熱管を二重管構造とずろことに
より、内外管の間に漏洩検出用流体を挿通させるもので
あるから、液体ナトリウムと水との直接接触反応を防止
して、安全性を向上させることができる。

■内側タンク内に炉心に液体ナトリウムを送り込む冷却
材循環用ポンプを設けて、全体の液体ナトリウムの循環
を行なうようにしているため、二次循環ポンプを省略す
ることができる。

■外側タンク内を断熱隔壁によって内外に区画し、液体
ナトリウムの流れを導き、この流れの中に伝熱管をＵ字
状に折り曲げて配設しているものであるから、態動率を
向上させろことができ、また、液体ナトリウムの温度を
内から外に順次低温とすることを容易に達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における二重タンク型高速増殖炉の一実
施例を示す縦断面図、第２図は第１図の■−■線矢視図
、第３図は第１図に示した二重管型伝、！！’、管の拡
大横断面図である。 ■・・・・・・外側タンク、２・・・・・・内側タンク
、３・・・・・・液体ナトリウム、４・・・・・・炉心
、５・・・・・・冷却材循環用ポンプ、６・・・・・・
蒸気発生器、７・・・・・・原子炉ビット、８・・・・
・・ルーフスラブ、９・・・・・・伝熱管、１０・・・
・・・給水系、１１・・・・・・蒸気消費系、１２・１
３・・・・・・ヘッダ管、１・１・・・・・・内管、１
５・・・・・・外管、１６・・・・・・漏洩検出用流体
挿通路、１７・・・・・・検出流体供給系、１８・・・
・・・漏洩検出器、１９・・・・・・断熱隔壁、２０・
・・・・・炉心隔壁、２１・・・・・・高温側連結管、
２２・・・・・・低温側連結管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ｉ）二重タンクを構成する外側タンク及び内側タンク
   内に液体ナトリウムを収納してなる二重タンク型高速増
   殖炉において、内側タンク内に炉心に液体ナトリウムを
   送り込む冷却材循環用ポンプを設けるとともに、前記外
   側タンク内に炉心で加熱された液体ナトリウムと熱交換
   を行なう蒸気発生器を配設してなり、該蒸気発生器は、
   挿通水を前記液体ナトリウムとの熱交換によって水蒸気
   化させるための伝熱管を有し、該伝熱管が、内外管の間
   に漏洩検出用流体を介在させた二重構造とされているこ
   とを特徴とする二重タンク型高速増殖炉。 （ｉｉ）二重タンクを構成する外側タンク及び内側タン
   ク内に液体ナトリウムを収納してなる二重タンク型高速
   増殖炉において、内側タンク内に炉心に液体ナトリウム
   を送り込む冷却材循環用ポンプを設けるとともに、前記
   外側タンク内に、炉心で加熱された液体ナトリウムと熱
   交換を行なう蒸気発生器と、液体ナトリウムを内側部分
   と外側部分とに区画するとともに下部において連通状態
   とする断熱隔壁とを配設してなり、該蒸気発生器は、断
   熱隔壁により区画されている液体ナトリウムと挿通水と
   の熱交換によって水蒸気化させるＵ字状に折り曲げられ
   ている伝熱管を有し、該伝熱管が、内外管の間に漏洩検
   出用流体を介在させた二重構造とされていることを特徴
   とする二重タンク型高速増殖炉。