JPH0464038B2 - - Google Patents
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- JPH0464038B2 JPH0464038B2 JP58084274A JP8427483A JPH0464038B2 JP H0464038 B2 JPH0464038 B2 JP H0464038B2 JP 58084274 A JP58084274 A JP 58084274A JP 8427483 A JP8427483 A JP 8427483A JP H0464038 B2 JPH0464038 B2 JP H0464038B2
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- core
- calandria
- reactor
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、原子炉に関し、特に臨界温度及び圧
力の水等の冷却材を原子炉容器内に設けた炉心を
通して循環させる原子炉に関するものである。炉
心は、燃料を有し、原子炉容器の下部領域に配置
されている。また、原子炉は制御棒集合体を備え
ている。制御棒集合体は、制御棒と、制御棒用の
支持体と、多数の制御棒及び他の関連要素用の駆
動軸とを備えている。一般に、炉心は、燃料集合
体と共に、原子炉の下部炉内構造物と呼ばれてい
る。制御棒及び制御棒案内装置は原子炉の上部炉
内構造物と呼ばれている。制御棒は、駆動軸によ
り上部炉内構造物と炉心内の凹部即ち制御棒案内
管との間を可動である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to nuclear reactors, and more particularly to nuclear reactors in which a coolant, such as water, at a critical temperature and pressure is circulated through a reactor core located within a reactor vessel. The reactor core has fuel and is located in the lower region of the reactor vessel. The reactor also includes a control rod assembly. A control rod assembly includes a control rod, a support for the control rod, and a drive shaft for a number of control rods and other associated elements. Generally, the core, together with the fuel assembly, is called the lower internals of a nuclear reactor. Control rods and control rod guides are called the upper internals of a nuclear reactor. The control rods are movable by drive shafts between upper reactor internals and recesses or control rod guide tubes in the reactor core.
制御棒は、スパイダーにより駆動軸にクラスタ
として房状に装着されている。該制御棒には、中
性子に対して大きな吸収断面積を持つ制御棒クラ
スタ(RCC)がある。この制御棒クラスタは、
原子炉出力を低下させたり原子炉を停止させるの
に用いられ、原子炉の燃料サイクル中に、何度も
炉心と案内装置との間を動かされる。また、高吸
収性の制御棒クラスタよりも相当に小さな中性子
吸収断面積のいわゆる灰色制御棒もあり、これ等
は、負荷追従、即ち原子炉の出力を制御もしくは
減速するのに役立つものである。灰色制御棒は、
原子炉の燃料サイクル中、炉心と案内装置との間
を高吸収性の制御棒クラスタよりも相当に多く
(一般には約5600回)も動かされる。更に、水排
除棒クラスタ(WDRC)もあり、これ等の水排
除棒は制御棒クラスタのものと同じ直径である。
水排除棒は、炉心内の水冷却材の量を原子炉の運
動初期に比較的多く保つと共に、その後の原子炉
運転中に同水排除棒を取り除くことにより水冷却
材の量を増大させるのに用いられる。このような
水排除棒クラスタは、一般に燃料サイクルの初め
の60%だけ炉心内にあり、燃料サイクルの残り即
ち40%の期間は、上部炉内構造物内に引き上げら
れている。 The control rods are mounted in clusters on the drive shaft by spiders. The control rods include a control rod cluster (RCC) that has a large absorption cross section for neutrons. This control rod cluster is
It is used to reduce reactor power or shut down the reactor, and is moved between the core and the guide system many times during the reactor's fuel cycle. There are also so-called gray control rods, which have a much smaller neutron absorption cross-section than the highly absorbent control rod clusters, and are useful for load following, ie controlling or slowing down the power of the reactor. The gray control rod is
During the fuel cycle of a nuclear reactor, they are moved between the reactor core and the guide system significantly more times than highly absorbent control rod clusters (typically about 5,600 times). Additionally, there are water rejection rod clusters (WDRC), these water rejection rods having the same diameter as those of the control rod cluster.
The water removal rod is used to maintain a relatively large amount of water coolant in the reactor core during the early stages of reactor operation, and to increase the amount of water coolant by removing the water removal rod during subsequent reactor operation. used for. Such water displacement rod clusters are typically in the core for the first 60% of the fuel cycle and are raised into the upper internals for the remainder or 40% of the fuel cycle.
一般的に、各クラスタの制御棒及び灰色制御棒
は、十字形支持体により支持されると共に、中空
十字形案内装置の内部で可動である。従来、同案
内装置は、冷却材が通つて流れる溝を備えてい
た。水排除棒クラスタはそのようには保護されて
いない。多数のこれ等の水排除棒は、従来、冷却
材を流す穴を有していた矩形或は正方形案内装置
内で可動である。燃料サイクル後期に、水排除棒
クラスタは、穴付きの案内装置内に動かされてそ
こに保持される。全ての案内装置は原子炉の上部
炉内構造物の一部分である。 Generally, the control rods and gray control rods of each cluster are supported by a cruciform support and are movable within a hollow cruciform guide. Traditionally, the same guide devices have included grooves through which the coolant flows. Water exclusion rod clusters are not so protected. A number of these water displacement rods are conventionally movable within a rectangular or square guide device with holes through which coolant flows. Later in the fuel cycle, the water displacement rod cluster is moved into the perforated guide and retained there. All guiding devices are part of the upper internals of the reactor.
冷却材は、炉心を垂直に通つて上部炉内構造物
内に流入する。容器の出口ノズルは、上部炉内構
造物の端部間に設けられていて、冷却材が水平に
流れるようにする。冷却材は、次に、出口ノズル
に通過する際に制御棒集合体を略々横方向に通つ
て流れる。例えば、炉心を通る冷却材の垂直流れ
の速さは約5m/secである。ノズルを通る流れ
の速さは約15m/secで、上部炉内構造物の或る
部分の横方向流れの速さは9〜12m/secにもな
る。このような速さでは、冷却材により、燃料サ
イクルの後期に垂直部材、特に水排除棒クラスタ
が振動する。 Coolant flows vertically through the core and into the upper internals. Vessel outlet nozzles are located between the ends of the upper internals to provide horizontal flow of coolant. The coolant then flows generally laterally through the control rod assembly as it passes to the outlet nozzle. For example, the vertical flow speed of coolant through the core is approximately 5 m/sec. The flow velocity through the nozzle is about 15 m/sec, and the lateral flow velocity in some parts of the upper internals can be as high as 9-12 m/sec. At these speeds, the coolant causes the vertical members, particularly the water displacement rod clusters, to vibrate late in the fuel cycle.
この振動を起こさせる機構は、例えば渦の離
脱、乱流によるバフエツテイング即ち振動流体弾
性相互作用及びキヤビテーシヨン等である。 Mechanisms that cause this vibration include, for example, vortex shedding, turbulent buffetting or vibratory hydroelastic interaction, and cavitation.
これまでに、制御棒を受け入れ案内するための
管を備えたカランドリア構造を炉心の直上に設
け、該カランドリア構造により制御棒を支持する
ことが提案されている。カランドリアにおいて
は、炉心からの冷却水は、比較的高速の横行流と
なつて、カランドリア外の半径方向の出口ノズル
に導かれるが、制御棒は上述の管によつて高速冷
却水から保護されている。 It has been proposed to provide a calandria structure directly above the reactor core with tubes for receiving and guiding the control rods, with the calandria structure supporting the control rods. In the calandria, cooling water from the core is directed in a relatively high-velocity transverse flow to radial exit nozzles outside the calandria, but the control rods are protected from the high-velocity cooling water by the tubes described above. There is.
しかし、このようなカランドリアは、各制御棒
につき一つの多数の管を密接した間隔で設置しな
ければならないので複雑である。管が多数あるた
め半径方向流路面積が制限され、流速が大きくな
り、圧力降下が比較的大きくなる。 However, such calandrias are complex because they require multiple closely spaced tubes, one for each control rod. The large number of tubes limits the radial flow area, resulting in high flow velocities and relatively high pressure drops.
従つて、本発明の目的は、上述のカランドリア
の全ての利点を有し、欠点を無くした原子炉を得
ることである。 The aim of the invention is therefore to obtain a nuclear reactor which has all the advantages of the calandria mentioned above and eliminates the disadvantages.
上述の目的を達成するため、本発明は、容器
と、該容器内に支持フランジで垂下支持された炉
心バレルと、該炉心バレル内に支持された炉心
と、前記容器内に可動に支持され、前記炉心上方
のプレナム内に垂設された制御棒案内装置により
案内される制御棒集合体と、制御棒を前記炉心に
対して出入させるため前記制御棒集合体を支持し
たヨーク部材に接続された駆動軸とを備え、前記
容器は、前記炉心に冷却材を供給するための少な
くとも一つの入口ノズルと、流入冷却材を前記炉
心の内部を通過させた後に前記容器から放出する
ための少なくとも一つの出口ノズルとを有し、更
に、前記炉心の上方で前記容器を横切つて延びる
カランドリアを備え、該カランドリアは、上部支
持板と下部支持板との間に装架された複数の中空
部材を含み、該下部支持板には、前記炉心から軸
方向上向きに流れる冷却材が通過しうる穴が設け
られ、前記カランドリアは、半径方向に開放して
いて前記出口ノズルと連通する原子炉において、
前記カランドリアは、前記炉心よりも上方に充分
に離間して配設されており、前記制御棒集合体を
支持した前記ヨーク部材は、前記カランドリアと
前記炉心との間の空間内で可動であり、前記駆動
軸は、前記中空部材内を通つて延び同中空部材に
よつて案内され、前記中空部材の外表面を横切つ
て前記出口ノズルに流れる冷却材から保護されて
いると共に、該出口ノズルは前記カランドリアよ
りも実質的に下方に配設されていて、該カランド
リアから前記出口ノズルに冷却材を案内するよう
に、前記カランドリアの周囲と前記出口ノズルと
の間に、環状の流路が設けられており、更に、前
記炉心バレルの前記支持フランジは、前記環状の
流路を介して前記カランドリアの内部と開放連通
する前記出口ノズルよりも下方に配設されるが、
前記炉心バレルを囲む環状空間を介して前記容器
の底部にある炉心入口領域と開放連通する前記入
口ノズルよりも上方に配設されている、ことを特
徴とするものである。 To achieve the above object, the present invention provides a vessel, a core barrel suspended within the vessel by a support flange, a reactor core supported within the core barrel, a reactor core movably supported within the vessel, A control rod assembly guided by a control rod guide device vertically installed in a plenum above the reactor core, and connected to a yoke member that supported the control rod assembly in order to move the control rods into and out of the reactor core. a drive shaft, the vessel having at least one inlet nozzle for supplying coolant to the core, and at least one inlet nozzle for discharging incoming coolant from the vessel after passing through the interior of the core. and an outlet nozzle, further comprising a calandria extending across the vessel above the core, the calandria including a plurality of hollow members mounted between an upper support plate and a lower support plate. , the lower support plate is provided with holes through which coolant flowing axially upward from the reactor core can pass, and the calandria are radially open and communicate with the outlet nozzle, in a nuclear reactor,
The calandria is arranged at a sufficient distance above the reactor core, and the yoke member that supported the control rod assembly is movable within a space between the calandria and the reactor core. The drive shaft extends through and is guided by the hollow member and is protected from coolant flowing across an outer surface of the hollow member to the outlet nozzle, the outlet nozzle being an annular flow path disposed substantially below the calandria and between the calandria and the outlet nozzle to guide coolant from the calandria to the outlet nozzle; further, the support flange of the core barrel is disposed below the outlet nozzle that is in open communication with the interior of the calandria via the annular flow path;
It is characterized in that it is disposed above the inlet nozzle that is in open communication with the core inlet area at the bottom of the vessel via an annular space surrounding the core barrel.
このように構成すると、上述の目的を達成する
原子炉を得ることができるだけでなく、炉心バレ
ルが実質的に短くなると共に、炉心バレルの支持
フランジによつて環状の流路と環状空間とが必然
的に分離される。そのため、出口ノズルが炉心バ
レルと容器との間の環状空間を貫いて外部に延出
する必要がなくなるので、特別なシール装置を設
けなくてもよくなり、また、漏れの問題も起きな
い。 With this configuration, it is possible not only to obtain a reactor that achieves the above-mentioned objectives, but also to make the core barrel substantially shorter, and the support flange of the core barrel necessitates an annular flow path and an annular space. separated. This eliminates the need for the outlet nozzle to extend outward through the annular space between the core barrel and the vessel, eliminating the need for special sealing devices and eliminating leakage problems.
次に、第7図に示す本発明の実施例について説
明する前に、第1図〜第6図に示した原子炉構造
の参考例について説明する。 Next, before describing the embodiment of the present invention shown in FIG. 7, reference examples of the nuclear reactor structure shown in FIGS. 1 to 6 will be described.
第1図〜第6図において、原子炉11は、球形
の底部17により底を閉ざされた円筒形胴部15
を有する圧力容器を備えている。該容器は、フラ
ンジ21のところで胴部15にボルト結合された
半球形の頭部19を備えている。胴部15は、そ
の周囲に分散配置された複数の出口ノズル25と
複数の入口ノズル23とを備えている。典型的に
は、4つの出口ノズル25間に対をなして間挿さ
れた4つの入口ノズル23がある。胴部15の下
部領域には炉心27がある。炉心は燃料集合体2
9と制御棒(図示せず)を受け入れるための制御
棒案内管31とを備えている。燃料集合体29及
び制御棒案内管31は、上部炉心板33と下部炉
心板35との間に装架されている。制御棒は、ヨ
ーク部材によりクラスタとして房状に装着されて
おり、中性子吸収断面積の大きな制御棒クラスタ
(RCC)と、中性子吸収断面積の小さな灰色制御
棒クラスタと、水排除棒クラスタ(WDRC)と
を含んでいる。制御棒クラスタは、原子炉の運転
を停止させたり、その熱出力を減少させる作用を
する。灰色制御棒クラスタは、負荷追従制御の作
用をする。水排除棒クラスタは、制御棒クラスタ
或は灰色制御棒クラスタを受け入れない制御棒案
内管内の冷却材を排除する。この排除は、原子炉
の燃料サイクルの早期、一般には燃料サイクルの
初めの約60%の期間中に行う。 1 to 6, the nuclear reactor 11 has a cylindrical body 15 closed at the bottom by a spherical bottom 17.
It is equipped with a pressure vessel having a The container comprises a hemispherical head 19 bolted to the body 15 at a flange 21. The body 15 includes a plurality of outlet nozzles 25 and a plurality of inlet nozzles 23 distributed around the circumference thereof. There are typically four inlet nozzles 23 interposed in pairs between four outlet nozzles 25. In the lower region of the barrel 15 there is a reactor core 27 . The core is fuel assembly 2
9 and a control rod guide tube 31 for receiving a control rod (not shown). The fuel assembly 29 and the control rod guide tube 31 are mounted between an upper core plate 33 and a lower core plate 35. The control rods are mounted in clusters using yoke members, and are divided into a control rod cluster (RCC) with a large neutron absorption cross section, a gray control rod cluster with a small neutron absorption cross section, and a water rejection rod cluster (WDRC). Contains. Control rod clusters function to shut down a nuclear reactor or reduce its thermal output. The gray control rod cluster acts as load following control. The water rejection rod cluster rejects coolant in control rod guide tubes that do not accept control rod clusters or gray control rod clusters. This removal occurs early in the reactor's fuel cycle, typically during about the first 60% of the fuel cycle.
胴部15の上方部内には、上部炉内構造物37
及びカランドリア39が収容されている。上部炉
内構造物37は、制御棒クラスタ及び灰色制御棒
クラスタ用の垂直案内装置41(第3図)と、水
排除棒クラスタ用の垂直案内装置43とを備えて
いる。制御棒クラスタ及び灰色制御棒クラスタ
は、十字形構造体40上に装架され、これ等の制
御棒及び灰色制御棒のための案内装置41は中空
十字形缶である。水排除棒クラスタ用の案内装置
43は、四隅を切つた略矩形或は正方形断面であ
り、正確には8角形缶であると言うこともでき
る。案内装置43の側辺38は、4つの案内装置
41の突出腕により囲まれ、これ等の腕に平行に
延びている。同軸の穴47を有する複数の板45
は、案内装置43に沿つてその内側で垂直方向に
離間している(第3A図)。板45は側辺38を
支持する作用をし、水排除棒クラスタが穴47を
通つて延び同穴47内で案内されている。案内装
置41及び43は、垂直側壁49,51(第1
図)では実質的に無孔であるが、その頂部及び底
部では開放している。案内装置41及び43に小
穴53及び55を設けて冷却材圧力を安定或は平
衡させることもできる。 In the upper part of the body 15, there is an upper reactor internal structure 37.
and calandria 39 are accommodated. The upper reactor internals 37 includes a vertical guide device 41 (FIG. 3) for the control rod cluster and the gray control rod cluster, and a vertical guide device 43 for the water displacement rod cluster. The control rod cluster and the gray control rod cluster are mounted on a cruciform structure 40, and the guide device 41 for these control rods and the gray control rod is a hollow cruciform can. The guide device 43 for the water removal rod cluster has a substantially rectangular or square cross section with the four corners cut off, and more precisely, it can be said to be an octagonal can. The sides 38 of the guide device 43 are surrounded by the projecting arms of the four guide devices 41 and extend parallel to these arms. Multiple plates 45 with coaxial holes 47
are vertically spaced along and inside the guide device 43 (FIG. 3A). The plate 45 serves to support the sides 38 and the water displacement rod cluster extends through and is guided within the hole 47. The guide devices 41 and 43 are connected to vertical side walls 49, 51 (first
(Fig.) is substantially imperforate, but is open at its top and bottom. Small holes 53 and 55 can also be provided in the guide devices 41 and 43 to stabilize or balance the coolant pressure.
カランドリア39(第6図)は、ほぼ水平な下
部支持板54(第4図)とほぼ水平な上部支持板
56(第5図)とを備え、これ等の支持板間に、
ほぼ垂直な中空部材58が支持されている。中空
部材58は典型的には円形断面の管である。これ
等の管は、上部支持板56の皿穴62内に隅肉溶
接60(第6図)により固着され、下部支持板5
4を通つている。中空部材58は、下部支持板5
4との接合部に僅かにテーパが付いている。下部
支持板54は一般に長円形の穴64を持つてい
る。各中空部材58は4つの穴64により囲まれ
ている。また、下部支持板54は、案内装置41
及び43の心合わせをするためのピン穴71を有
している。案内装置の頂部にはピン穴71に入る
ピン(図示せず)が設けられている。 The calandria 39 (FIG. 6) includes a substantially horizontal lower support plate 54 (FIG. 4) and a substantially horizontal upper support plate 56 (FIG. 5).
A generally vertical hollow member 58 is supported. Hollow member 58 is typically a tube of circular cross section. These tubes are fixed in countersinks 62 in the upper support plate 56 by fillet welds 60 (FIG. 6), and are secured to the lower support plate 5 by fillet welds 60 (FIG. 6).
It passes through 4. The hollow member 58 is connected to the lower support plate 5
There is a slight taper at the joint with 4. Lower support plate 54 has a generally oblong hole 64 therein. Each hollow member 58 is surrounded by four holes 64. Further, the lower support plate 54 is connected to the guide device 41
and 43 have pin holes 71 for alignment. The top of the guide device is provided with a pin (not shown) that enters the pin hole 71.
下部及び上部支持板54,56は円形であり、
中空部材58は、これ等の支持板間に形成された
円筒形空間内にほぼ一様に離間して配置されてい
る。これ等の支持板はシエル66(第6図)に囲
まれており、シエル66は、内側バレル57の開
口61(第2図)と同軸状に同開口61から離間
して組み合う開口72を有する下方部分68を持
つている。 The lower and upper support plates 54, 56 are circular;
The hollow members 58 are substantially uniformly spaced apart within the cylindrical space formed between these support plates. These support plates are surrounded by a shell 66 (FIG. 6) having an opening 72 that mates coaxially with and spaced from the opening 61 (FIG. 2) of the inner barrel 57. It has a lower portion 68.
シエル即ち支持円筒74は、上部支持板56か
ら延びると共に、上部円筒部76及びフランジ部
材78を有している。上部円筒部76はその下端
で上部支持板56に溶接され、フランジ部材78
は上部円筒部76の上端に溶接されている。 A shell or support cylinder 74 extends from the upper support plate 56 and has an upper cylindrical portion 76 and a flange member 78 . The upper cylindrical portion 76 is welded to the upper support plate 56 at its lower end and has a flange member 78.
is welded to the upper end of the upper cylindrical portion 76.
上部炉内構造物37及びカランドリア39はバ
レル57(第2図)内に収容されている。バレル
57は、円筒形であつて、頂部の下方に開口61
を有しており、該開口61は、出口ノズル25の
縁及びカランドリアのシエル66の開口72と合
うような形にされている。バレル57は頂部にフ
ランジ65を有し下端に上部炉心板33を支持し
ている。 Upper reactor internals 37 and calandria 39 are housed within barrel 57 (FIG. 2). The barrel 57 is cylindrical and has an opening 61 below the top.
The opening 61 is shaped to mate with the edge of the outlet nozzle 25 and the opening 72 of the calandria shell 66. Barrel 57 has a flange 65 at its top and supports upper core plate 33 at its lower end.
案内装置41及び43は、周辺部近くを除いて
密に装着されている。従つて、炉心27から案内
装置間の空間に流入する冷却材は高速であり、周
辺部に向かつて流れる傾向がある。この冷却材の
圧力は上部炉内構造物37の底部から頂部に向か
つて減少している。密に配置された案内装置41
及び43と上部炉内構造物37の周囲の比較的自
由な空間との間の圧力による冷却材の横方向流れ
を抑制するために、バレル57に沿つて水平フオ
ーマー板67が設けてある。 The guide devices 41 and 43 are tightly mounted except near the periphery. Therefore, the coolant flowing from the core 27 into the space between the guide devices has a high velocity and tends to flow toward the periphery. The pressure of this coolant decreases from the bottom to the top of the upper internals 37. Closely arranged guide devices 41
A horizontal former plate 67 is provided along the barrel 57 to suppress lateral flow of coolant due to pressure between the upper internals 37 and the relatively free space around the upper internals 37 .
炉心27、上部炉内構造物37及びカランドリ
ア39は外側バレル81内に囲まれている。下部
炉心板35はこのバレル81の下端に取り付けら
れている。バレル81の上端にはフランジ85が
ある。バレル81はカランドリアのシエル66に
ある開口61の縁と合う位置及び形で出口ノズル
25と整列した開口を備えている。 Core 27 , upper internals 37 and calandria 39 are enclosed within outer barrel 81 . The lower core plate 35 is attached to the lower end of this barrel 81. At the upper end of the barrel 81 is a flange 85. Barrel 81 has an opening aligned with outlet nozzle 25 in a position and shape that mates with the edge of opening 61 in calandria shell 66.
炉心27、上部炉内構造物37及びカランドリ
ア39はほぼ同軸状に装着されている。上部炉心
板33は、燃料集合体29に係合して同燃料集合
体29を心合わせするピン87(第1図及び第2
図)を備えている。側壁76及びシエル66並び
にバレル57及び81は、互いにほぼ同軸状に装
着され、且つ炉心27、上部炉心構造物37及び
カランドリア39に対してほぼ同軸に装着されて
いる。フランジ85は胴部15の内表面の棚部8
9上に乗つている。バレル57のフランジ65は
フランジ85上にあり、これ等のフランジ間にば
ね(図示せず)が挿入されている。フランジ78
はフランジ65上に乗つている。シエル66、バ
レル57及び81は、開口72及び61の境界9
1及び93が互いに合い、バレル57の開口61
の境界93(第1図)がバレル81の開口の境界
95と合い、バレル81の開口の境界95が出口
ノズル25の内縁97と合うように周方向に配向
されている。バレル81と胴部15との間の環状
空間99は入口ノズル23と炉心27の下端とを
連通させている。入口ノズル23から入つた冷却
材は環状空間99を下方に流れて底部17に入
り、炉心27内を上方に、上部炉内構造物37を
真つすぐ上方に流れてカランドリア39内に入
り、その中でほぼ水平方向に流れて出口ノズル2
5から出る。境界91,93と93,95との間
及び境界95と内縁97との間の接合部は、出口
ノズルに耐圧シールを形成し、冷却材が環状空間
99から直接出口ノズル25に流れる側路が全く
無いか最小限となるようにしてある。 The reactor core 27, upper reactor internals 37, and calandria 39 are mounted substantially coaxially. The upper core plate 33 has a pin 87 (see FIGS. 1 and 2) that engages the fuel assembly 29 to center the fuel assembly 29.
(Figure). Sidewall 76 and shell 66 and barrels 57 and 81 are mounted substantially coaxially to each other and to core 27, upper core structure 37, and calandria 39. The flange 85 is connected to the shelf 8 on the inner surface of the body 15.
It's on top of 9. Flange 65 of barrel 57 rests on flange 85, with a spring (not shown) inserted between the flanges. flange 78
is placed on the flange 65. Shell 66, barrels 57 and 81 border 9 of openings 72 and 61.
1 and 93 meet each other, and the opening 61 of the barrel 57
are circumferentially oriented such that a boundary 93 (FIG. 1) of the opening of the barrel 81 meets an opening boundary 95 of the barrel 81 and an inner edge 97 of the outlet nozzle 25. An annular space 99 between barrel 81 and body 15 communicates inlet nozzle 23 with the lower end of core 27 . The coolant entering from the inlet nozzle 23 flows downward through the annular space 99, enters the bottom 17, flows upward within the core 27, straight upward through the upper reactor internals 37, enters the calandria 39, and enters the calandria 39. The flow flows almost horizontally inside the outlet nozzle 2.
Leave from 5. The junctions between boundaries 91, 93 and 93, 95 and between boundaries 95 and inner edge 97 form pressure-tight seals at the outlet nozzle and provide a bypass for coolant to flow directly from the annular space 99 to the outlet nozzle 25. It is either completely absent or kept to a minimum.
図示のように、出口ノズル25の出口流路は、
上部炉内構造物の直上であり且つカランドリア3
9の中空部材58とほぼ同じレベルであるので、
カランドリアを通過した冷却材は直接出口ノズル
25から流出する。カランドリア39の下部支持
板54は上部炉内構造物37の頂部に隣接して配
置されており、冷却材は、カランドリア内へ案内
装置41及び43の開口を通り、これ等の案内装
置間の空間を通り、また、水平フオーマー板67
と上部炉内構造物の周縁との間の間〓を通つて流
れる。カランドリア39は上部炉内構造物のため
の上部支持体の作用をする。制御棒の駆動軸10
1(第5図)は、カランドリアの中空部材58を
通つていて、出口ノズル25に向かつて半径方向
外方に高速で流れる冷却材から、この中空部材5
8により保護されている。 As shown, the outlet flow path of the outlet nozzle 25 is
Directly above the upper reactor internals and calandria 3
Since it is at almost the same level as the hollow member 58 of No. 9,
The coolant that has passed through the calandria exits directly from the outlet nozzle 25. The lower support plate 54 of the calandria 39 is positioned adjacent to the top of the upper internals 37, and the coolant passes into the calandria through openings in the guide devices 41 and 43 and the space between these guide devices. , and also the horizontal former plate 67
and the periphery of the upper internals. The calandria 39 acts as an upper support for the upper internals. Control rod drive shaft 10
1 (FIG. 5) from the coolant flowing at high speed radially outwardly toward the outlet nozzle 25 through the hollow member 58 of the calandria.
Protected by 8.
カランドリアの下部及び上部支持板54,56
と中空部材58とはステンレス鋼から形成されて
いる。出口ノズル25は代表的には直径約1mで
ある。中空部材58は代表的には外径8.8cm、内
径5.5cm、長さ約125cmである。このような構造の
中空部材58の両端を下部及び上部支持板54,
56により支持すると、13m/secという高速の
横方向冷却材流により生ずる応力は最少限にな
り、中空部材が破損することがなくなる。 Calandria lower and upper support plates 54, 56
and hollow member 58 are made of stainless steel. The outlet nozzle 25 is typically about 1 meter in diameter. Hollow member 58 typically has an outer diameter of 8.8 cm, an inner diameter of 5.5 cm, and a length of approximately 125 cm. Both ends of the hollow member 58 having such a structure are connected to the lower and upper support plates 54,
56, the stress caused by the high velocity lateral coolant flow of 13 m/sec is minimized and the hollow member is not damaged.
次に、第7図に示した本発明の好適な実施例に
ついて説明するが、全図面を通じて同一又は相当
する部分は同一の符号で表されている。 Next, a preferred embodiment of the present invention shown in FIG. 7 will be described, in which the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals throughout the drawings.
本発明によると、出口ノズルはより低い位置に
設けることができ、この場合容器高さが低くな
り、また、カランドリアを通る原子炉冷却材の半
径方向外方の流れは、圧力降下は大きいがより均
一になる。 According to the invention, the outlet nozzle can be located lower, resulting in a lower vessel height, and the radially outward flow of the reactor coolant through the calandria is lower, but with a higher pressure drop. It becomes uniform.
即ち、第7図において、本発明による原子炉
は、前述した原子炉の参考構造例と同様に、容器
15と、該容器15内に支持された炉心27と、
該容器15内に可動に支持され、炉心27上方の
プレナム内に垂設された制御棒案内装置(代表的
に符号41で示す)により案内される制御棒集合
体(図示せず)と、該制御棒集合体を炉心27に
対して出入させるため同制御棒集合体を支持した
ヨーク部材(図示せず)に接続された駆動軸10
1とを備えている。容器15は、炉心27に冷却
材を供給するための少なくとも一つの入口ノズル
23と、流入冷却材を炉心27の内部を通過させ
た後に容器15から放出するための少なくとも一
つの出口ノズル25とを有する。更に、原子炉
は、炉心27の上方で容器15を横切つて延びる
カランドリア39を備え、このカランドリア39
は、上部支持板161と下部支持板181との間
に装架された複数の中空部材58を含み、該下部
支持板181には、炉心27から軸方向上向きに
流れる冷却材が通過しうる穴64が設けられてい
る。また、カランドリア39は、半径方向に開放
していて出口ノズル25と連通する。 That is, in FIG. 7, the nuclear reactor according to the present invention has a container 15, a reactor core 27 supported within the container 15, and
A control rod assembly (not shown) movably supported within the vessel 15 and guided by a control rod guide device (representatively indicated by reference numeral 41) vertically disposed in a plenum above the reactor core 27; A drive shaft 10 connected to a yoke member (not shown) that supported the control rod assembly in order to move the control rod assembly into and out of the reactor core 27.
1. The vessel 15 has at least one inlet nozzle 23 for supplying coolant to the core 27 and at least one outlet nozzle 25 for discharging the incoming coolant from the vessel 15 after passing through the interior of the core 27. have Additionally, the reactor includes a calandria 39 extending across the vessel 15 above the core 27 , the calandria 39 extending across the vessel 15 .
includes a plurality of hollow members 58 mounted between an upper support plate 161 and a lower support plate 181, and the lower support plate 181 has holes through which coolant flowing axially upward from the core 27 can pass. 64 are provided. Further, the calandria 39 is open in the radial direction and communicates with the outlet nozzle 25.
本発明によると、カランドリア39は、炉心2
7よりも上方に充分に離間して配設されており、
制御棒集合体を支持したヨーク部材(図示せず)
は、カランドリア39と炉心27との間の空間内
で可動であり、駆動軸101は、中空部材58内
を通つて延び同中空部材58によつて案内され、
中空部材58の外表面を横切つて出口ノズル25
に流れる冷却材から保護されていると共に、出口
ノズル25はカランドリア39よりも実質的に下
方に配設されていて、該カランドリア39から出
口ノズル35に冷却材を案内するように、カラン
ドリア39の周囲と出口ノズルとの間に、環状流
路160が設けられている。 According to the invention, the calandria 39
It is arranged at a sufficient distance above 7,
Yoke member that supported the control rod assembly (not shown)
is movable in the space between the calandria 39 and the reactor core 27, the drive shaft 101 extends through and is guided by the hollow member 58,
Exit nozzle 25 extends across the outer surface of hollow member 58.
and the outlet nozzle 25 is disposed substantially below the calandria 39 to direct coolant from the calandria 39 to the outlet nozzle 35. An annular flow path 160 is provided between the outlet nozzle and the outlet nozzle.
更に、炉心バレル81の支持フランジ85は、
環状の流路160を介してカランドリア39の内
部と開放連通する出口ノズル25よりも下方に配
設されるが、炉心バレル81を囲む環状空間99
を介して容器15の底部17にある炉心入口領域
と開放連通する入口ノズル23よりも上方に配設
されている。 Furthermore, the support flange 85 of the core barrel 81 is
An annular space 99 surrounding the core barrel 81 is disposed below the outlet nozzle 25 that is in open communication with the inside of the calandria 39 via an annular flow path 160.
It is arranged above an inlet nozzle 23 which is in open communication with the core inlet region in the bottom 17 of the vessel 15 via the inlet nozzle 23 .
カランドリア39は、断面が漏斗状で流路断面
積が半径方向の外方ほど増大しており、流れ方向
が出口ノズル25に向かつて下向きに転向する部
分の冷却材の流速を相当に減少させている。この
構成においても、制御棒及び制御棒駆動軸101
は、半径方向外向きの高速冷却材流から保護され
る。その理由は、上述のような半径方向の流れが
あるカランドリア39内で、制御棒駆動軸101
が保護管即ち中空部材58内に設けられているか
らであり、また、カランドリア39より下方の領
域では、半径方向の流れは無く、制御棒及び制御
棒駆動軸101に振動を生じさせない軸方向の流
れだけがあるためである。 The calandria 39 has a funnel-shaped cross section, and the cross-sectional area of the flow passage increases toward the outer side in the radial direction, and as the flow direction turns toward the outlet nozzle 25, the flow velocity of the coolant is considerably reduced in the downward direction. There is. Also in this configuration, the control rod and the control rod drive shaft 101
are protected from radially outward high velocity coolant flow. The reason is that the control rod drive shaft 101 inside the calandria 39 has a radial flow as described above.
This is because there is no radial flow in the region below the calandria 39, and there is no axial flow that does not cause vibrations in the control rods and the control rod drive shaft 101. This is because there is only a flow.
第7図に示すように、出口ノズル25をカラン
ドリア39よりも下方に設けると、カランドリア
39から半径方向に出た冷却材流は、先ず下方に
転向して環状の流路もしくは空間160内に入
り、その後、半径方向の出口ノズル25に入る。
この構成においては、カランドリア39外への半
径方向の流出流れはより一様になるが、この流れ
は、カランドリア39の外周で下方に転向し、次
に外方に転向して出口ノズル25内に入らねばな
らない。第7図に示すように、カランドリア39
は、上部支持板161及び下部支持板181を備
えている。これ等の支持板161及び181は、
それ等の間にある空間163が流れの方向に拡が
るような形状を有しているので、カランドリア3
9の外周における冷却材流は比較的に低速であ
り、冷却材流が転向する部位での圧力降下は比較
的に僅かに過ぎない。また、第7図から分かるよ
うに、この構成によれば、下部支持板181上に
支持されたカランドリア39は、図示のように原
子炉頭部19内に入つているので、第1図に示し
た構成よりも高さの低い原子炉器を用いることが
できる。 When the outlet nozzle 25 is provided below the calandria 39 as shown in FIG. , then enters the radial outlet nozzle 25.
In this configuration, the radial exit flow out of the calandria 39 is more uniform, but the flow is diverted downwardly at the outer periphery of the calandria 39 and then outwardly into the outlet nozzle 25. I have to go in. As shown in Figure 7, calandria 39
includes an upper support plate 161 and a lower support plate 181. These support plates 161 and 181 are
Since the space 163 between them has a shape that expands in the flow direction, the calandria 3
The coolant flow at the outer periphery of 9 is relatively slow and the pressure drop where the coolant flow is diverted is relatively small. Furthermore, as can be seen from FIG. 7, according to this configuration, the calandria 39 supported on the lower support plate 181 is located inside the reactor head 19 as shown in the figure, so it is not shown in FIG. It is possible to use a reactor vessel with a lower height than in a conventional configuration.
第1図は、原子炉の参考構造例を示す縦断面
図、第2図は、第1図の原子炉のカランドリア及
び上部炉内構造物用バレルの縦断面図、第3図
は、第1図の−線に沿つた上部炉内構造物の
部分平面図、第3A図は、第3図の円A内の部
分拡大図、第4図は、第1図の−線に沿つた
カランドリアの下部支持板の部分平面図、第5図
は、第1図の−線に沿つたカランドリアの上
部支持板の部分平面図、第6図は、カランドリア
の部分縦断面図、第7図は、本発明の実施例によ
る原子炉を示す縦断面図である。
15……容器(胴部)、17……容器の底部、
23……入口ノズル、25……出口ノズル、27
……炉心、39……カランドリア、41……制御
棒案内装置、58……中空部材、64……穴、8
1……炉心バレル、85……支持フランジ、99
……環状空間、101……駆動軸、160……環
状流路、161……上部支持板、181……下部
支持板。
Figure 1 is a vertical cross-sectional view showing a reference structure example of a nuclear reactor, Figure 2 is a vertical cross-sectional view of the calandria and upper reactor internals barrel of the reactor shown in Figure 1, and Figure 3 is a vertical cross-sectional view of the reactor shown in Figure 1. Figure 3A is a partial enlarged view of the upper reactor internals taken along line - in Figure 3. Figure 4 is a partial plan view of the calandria taken along line - in Figure 1. 5 is a partial plan view of the upper support plate of the calandria taken along the line - in FIG. 1; FIG. 6 is a partial longitudinal sectional view of the calandria; FIG. FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view showing a nuclear reactor according to an embodiment of the invention. 15... Container (body), 17... Bottom of the container,
23...Inlet nozzle, 25...Outlet nozzle, 27
... Core, 39 ... Calandria, 41 ... Control rod guide device, 58 ... Hollow member, 64 ... Hole, 8
1...Core barrel, 85...Support flange, 99
... annular space, 101 ... drive shaft, 160 ... annular flow path, 161 ... upper support plate, 181 ... lower support plate.
Claims (1)
5で垂下支持された炉心バレル81と、該炉心バ
レル81内に支持された炉心27と、前記容器1
5内に可動に支持され、前記炉心27上方のプレ
ナム内に垂設された制御棒案内装置により案内さ
れる制御棒集合体と、制御棒を前記炉心27に対
して出入させるため前記制御棒集合体を支持した
ヨーク部材に接続された駆動軸101とを備え、
前記容器15は、前記炉心27に冷却材を供給す
るための少なくとも一つの入口ノズル23と、流
入冷却材を前記炉心27の内部を通過させた後に
前記容器15から放出するための少なくとも一つ
の出口ノズル25とを有し、更に、前記炉心27
の上方で前記容器15を横切つて延びるカランド
リア39を備え、該カランドリア39は、上部支
持板161と下部支持板181との間に装架され
た複数の中空部材58を含み、該下部支持板18
1には、前記炉心27から軸方向上向きに流れる
冷却材が通過しうる穴64が設けられ、前記カラ
ンドリア39は、半径方向に開放していて前記出
口ノズル25と連通する原子炉において、前記カ
ランドリア39は、前記炉心27よりも上方に充
分に離間して配設されており、前記制御棒集合体
を支持した前記ヨーク部材は、前記カランドリア
39と前記炉心27との間の空間内で可動であ
り、前記駆動軸101は、前記中空部材58内を
通つて延び同中空部材58によつて案内され、前
記中空部材58の外表面を横切つて前記出口ノズ
ル25に流れる冷却材から保護されていると共
に、該出口ノズル25は前記カランドリア39よ
りも実質的に下方に配設されていて、該カランド
リア39から前記出口ノズル25に冷却材を案内
するように、前記カランドリア39の周囲と前記
出口ノズル25との間に、環状の流路160が設
けられており、更に、前記炉心バレル81の前記
支持フランジ85は、前記環状の流路160を介
して前記カランドリア39の内部と開放連通する
前記出口ノズル25よりも下方に配設されるが、
前記炉心バレル81を囲む環状空間99を介して
前記容器15の底部17にある炉心入口領域と開
放連通する前記入口ノズル23よりも上方に配設
されている、ことを特徴とする原子炉。1 a container 15 and a support flange 8 within the container 15;
5, the core 27 supported within the core barrel 81, and the vessel 1.
a control rod assembly movably supported within the reactor core 27 and guided by a control rod guide device vertically installed in a plenum above the reactor core 27; and a control rod assembly for moving control rods into and out of the reactor core 27. A drive shaft 101 connected to a yoke member that supported the body,
The vessel 15 has at least one inlet nozzle 23 for supplying coolant to the core 27 and at least one outlet for discharging incoming coolant from the vessel 15 after passing through the interior of the core 27. The nozzle 25 further includes the core 27.
A calandria 39 extends above and across the container 15, the calandria 39 including a plurality of hollow members 58 mounted between an upper support plate 161 and a lower support plate 181; 18
1 is provided with a hole 64 through which the coolant flowing axially upward from the reactor core 27 can pass, and the calandria 39 is radially open and communicates with the outlet nozzle 25. 39 is arranged at a sufficient distance above the reactor core 27, and the yoke member that supported the control rod assembly is movable within the space between the calandria 39 and the reactor core 27. The drive shaft 101 extends through and is guided by the hollow member 58 and is protected from coolant flowing across the outer surface of the hollow member 58 to the outlet nozzle 25. and the outlet nozzle 25 is disposed substantially below the calandria 39 so as to guide coolant from the calandria 39 to the outlet nozzle 25 and around the calandria 39 and the outlet nozzle. An annular passage 160 is provided between the core barrel 81 and the outlet 25, and the support flange 85 of the core barrel 81 is in open communication with the interior of the calandria 39 via the annular passage 160. Although it is arranged below the nozzle 25,
A nuclear reactor, characterized in that the reactor is disposed above the inlet nozzle 23 which is in open communication with the core inlet area in the bottom 17 of the vessel 15 via an annular space 99 surrounding the core barrel 81.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58084274A JPS59212795A (en) | 1983-05-16 | 1983-05-16 | Reactor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58084274A JPS59212795A (en) | 1983-05-16 | 1983-05-16 | Reactor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59212795A JPS59212795A (en) | 1984-12-01 |
| JPH0464038B2 true JPH0464038B2 (en) | 1992-10-13 |
Family
ID=13825871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58084274A Granted JPS59212795A (en) | 1983-05-16 | 1983-05-16 | Reactor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59212795A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61205100U (en) * | 1985-06-14 | 1986-12-24 | ||
| EP2922066B1 (en) * | 2012-11-16 | 2018-06-27 | Hitachi-GE Nuclear Energy, Ltd. | Natural-circulation boiling water reactor and chimney therefor |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH592352A5 (en) * | 1974-03-20 | 1977-10-31 | Commissariat Energie Atomique | |
| JPS59128487A (en) * | 1983-01-13 | 1984-07-24 | 三菱重工業株式会社 | Reactor |
| JPS59218991A (en) * | 1983-01-14 | 1984-12-10 | ウエスチングハウス・エレクトリック・コーポレーション | Reactor structure |
-
1983
- 1983-05-16 JP JP58084274A patent/JPS59212795A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59212795A (en) | 1984-12-01 |
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