(57)【要約】      （修正有）【課題】タンク型原子炉構造におけるプレナム仕切構造の耐震性を向上させる。【解決手段】タンク型原子炉１は、炉心１８を収容する炉心槽１９と、一次冷却材が炉心１８において昇温した高温冷却材と、二次冷却材と、の間で熱交換をすることにより、高温冷却材を低温冷却材に変化させる中間熱交換器２０と、炉心槽１９及び中間熱交換器２０を収容する主容器１１と、主容器１１の内壁を冷却するために低温冷却材を内壁に沿って流すための流路を形成する円環状の炉壁冷却部（炉壁冷却内側仕切板２６及び炉壁冷却外側仕切板２７）と、炉心槽１９と炉壁冷却部との間に設けられており、高温冷却材と低温冷却材とを仕切る水平仕切板２９と、水平仕切板２９の下部に水平仕切板２９と直交する方向に設けられた補強リブ３０と、を有する。【選択図】図１
2018194350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉心を収容する炉心槽と、
一次冷却材が前記炉心において昇温した高温冷却材と、二次冷却材と、の間で熱交換をすることにより、前記高温冷却材を低温冷却材に変化させる中間熱交換器と、
前記炉心槽及び前記中間熱交換器を収容する主容器と、
前記主容器の内壁を冷却するために前記低温冷却材を前記内壁に沿って流すための流路を形成する円環状の炉壁冷却部と、
前記炉心槽と前記炉壁冷却部との間に設けられており、前記高温冷却材と前記低温冷却材とを仕切る水平仕切部と、
前記水平仕切部の下部に前記水平仕切部と直交する方向に設けられた補強部と、
を有するタンク型原子炉構造。
【請求項２】
前記水平仕切部は、前記炉心槽と前記炉壁冷却部との間において鉛直方向よりも水平方向に近い方向に設けられており、前記補強部は鉛直方向に設けられている、
請求項１に記載のタンク型原子炉構造。
【請求項３】
前記水平仕切部は、前記炉心槽の外壁に形成された第１突起部、及び前記炉壁冷却部の前記炉心槽側の面における前記第１突起部よりも高い位置に形成された第２突起部に結合され、水平方向に対して傾斜している、
請求項１又は２に記載のタンク型原子炉構造。
【請求項４】
前記水平仕切部は、複数の平坦な板を結合することにより、前記炉心槽の周囲に円環状に設けられている、
請求項１から３のいずれか一項に記載のタンク型原子炉構造。
【請求項５】
前記水平仕切部の上面において鉛直方向に延伸するように設けられており、前記高温冷却材と前記低温冷却材とを仕切る鉛直仕切部をさらに有する、
請求項１から４のいずれか一項に記載のタンク型原子炉構造。
【請求項６】
前記水平仕切部には、前記炉壁冷却部と前記鉛直仕切部との間の位置に複数の孔が形成されている、
請求項５に記載のタンク型原子炉構造。
【請求項７】
前記水平仕切部の上側に設けられており、前記高温冷却材の熱が前記水平仕切部に伝達される量を低減させる熱抵抗部をさらに有する、
請求項１から６のいずれか一項に記載のタンク型原子炉構造。
【請求項８】
前記熱抵抗部は、水平方向に設けられた複数の積層板を有し、
前記複数の積層板は、所定の空隙を介して鉛直方向に重ねられている、
請求項７に記載のタンク型原子炉構造。
【請求項９】
少なくとも一部の領域が前記補強部に固定された、前記炉壁冷却部に前記低温冷却材を供給するための冷却用配管をさらに有する、
請求項１から８のいずれか一項に記載のタンク型原子炉構造。
【請求項１０】
前記水平仕切部を貫通する機器を包囲する複数のスタンドパイプをさらに有し、
前記補強部は、前記複数のスタンドパイプのうちの少なくともいずれかのスタンドパイプと結合している、
請求項１から９のいずれか一項に記載のタンク型原子炉構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中間熱交換器及びポンプを原子炉容器内に収容するタンク型原子炉の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
中間熱交換器、ポンプ及び一次冷却材（ナトリウム）等の一次系機器を主容器に収容するタンク型の原子炉構造が知られている。タンク型原子炉構造においては、上部プレナムの高温ナトリウムと下部プレナムの低温ナトリウムとを仕切るためのプレナム仕切構造が設けられている（例えば、非特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】SAEZ, M., ROBIN, J.C., RIOU, B., VILLEDIEU, A., DEPREST, D., PRELE, G., “Status of ASTRID nuclear island pre-conceptual design,” Presentations of FR13, ＩＡＥＡ−ＣＮ−１９９−１２７、２０１３年３月４日−７日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図６は、従来のプレナム仕切構造を有するタンク型原子炉１００の内部構造を模式的に示す図である。タンク型原子炉１００は、主容器１０１の内部に、ストロングバック１０２と、ダイヤグリッド１０３と、炉心１０４と、炉心槽１０５と、炉心上部構造１０６と、ポンプ１０７と、中間熱交換器１０８と、プレナム仕切構造１０９と、炉壁冷却内側仕切板１１０と、炉壁冷却外側仕切板１１１と、炉壁冷却用配管１１２とを備える。炉壁冷却内側仕切板１１０、炉壁冷却外側仕切板１１１、及び炉壁冷却用配管１１２は、炉壁を冷却するための炉壁冷却構造を構成する。
【０００５】
タンク型原子炉１００におけるプレナム仕切構造１０９は、ダイヤグリッド１０３の上面から鉛直方向に延伸する円筒状の領域と、円筒状の領域に結合された円錐状の領域と、円錐状の領域から鉛直方向に延伸する円筒状の領域とを有する。プレナム仕切構造１０９は、大口径であるとともに、３０ｍｍから５０ｍｍ程度の比較的薄い肉厚の曲面板の連続体であるので、変形しやすい構造である。また、円錐状の領域に形成された穴に、上部プレナムと下部プレナムとの間の仕切り構造の一部を形成するスタンドパイプが溶接により固定される。さらに、プレナム仕切構造１０９は、下端の口径が最小の位置でダイヤグリッド１０３に取り付けられている。
【０００６】
上記の構成を有するプレナム仕切構造１０９は、比較的柔軟な構造であり、固有振動数が低く（例えば１０Ｈｚ以下）、耐震性が低い。水平免震構造を採用することにより、プレナム仕切構造１０９の水平方向の震動に対する耐性を向上することができたとしても、鉛直方向の震動により生じる応力を小さくすることは困難であった。プレナム仕切構造１０９の肉厚を大きくすることにより耐震性が向上することは期待できるものの、肉厚を大きくするとコストが増加するとともに、本質的な耐震性の向上には結びつかない。そこで、タンク型原子炉構造におけるプレナム仕切構造耐震性を向上させることが求められていた。
【０００７】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、タンク型原子炉構造におけるプレナム仕切構造の耐震性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のタンク型原子炉構造は、炉心を収容する炉心槽と、一次冷却材が前記炉心において昇温した高温冷却材と、二次冷却材と、の間で熱交換をすることにより、前記高温冷却材を低温冷却材に変化させる中間熱交換器と、前記炉心槽及び前記中間熱交換器を収容する主容器と、前記主容器の内壁を冷却するために前記低温冷却材を前記内壁に沿って流すための流路を形成する円環状の炉壁冷却部と、前記炉心槽と前記炉壁冷却部との間に設けられており、前記高温冷却材と前記低温冷却材とを仕切る水平仕切部と、前記水平仕切部の下部に前記水平仕切部と直交する方向に設けられた補強部と、を有する。
【０００９】
前記水平仕切部は、前記炉心槽と前記炉壁冷却部との間において鉛直方向よりも水平方向に近い方向に設けられており、前記補強部は鉛直方向に設けられていてもよい。
また、前記水平仕切部は、前記炉心槽の外壁に形成された第１突起部、及び前記炉壁冷却部の前記炉心槽側の面における前記第１突起部よりも高い位置に形成された第２突起部に結合され、水平方向に対して傾斜していてもよい。さらに、前記水平仕切部は、複数の平坦な板を結合することにより、前記炉心槽の周囲に円環状に設けられていてもよい。
【００１０】
タンク型原子炉構造は、前記水平仕切部の上面において鉛直方向に延伸するように設けられており、前記高温冷却材と前記低温冷却材とを仕切る鉛直仕切部をさらに有してもよい。この場合、前記水平仕切部には、前記炉壁冷却部と前記鉛直仕切部との間の位置に複数の孔が形成されていてもよい。
【００１１】
タンク型原子炉構造は、前記水平仕切部の上側に設けられており、前記高温冷却材の熱が前記水平仕切部に伝達される量を低減させる熱抵抗部をさらに有してもよい。前記熱抵抗部は、水平方向に設けられた複数の積層板を有し、前記複数の積層板は、所定の空隙を介して鉛直方向に重ねられていてもよい。
【００１２】
タンク型原子炉構造は、少なくとも一部の領域が前記補強部に固定された、前記炉壁冷却部に前記低温冷却材を供給するための冷却用配管をさらに有してもよい。
【００１３】
また、タンク型原子炉構造は、前記水平仕切部を貫通する機器を包囲する複数のスタンドパイプをさらに有し、前記補強部は、前記複数のスタンドパイプのうちの少なくともいずれかのスタンドパイプと結合していてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、タンク型原子炉構造におけるプレナム仕切構造の耐震性を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】タンク型原子炉の内部構造を模式的に示す図である。
【図２】一次冷却材としてのナトリウムの流れを示す図である。
【図３】タンク型原子炉を上方から見た図である。
【図４】水平仕切板及び補強リブの周辺部を横から見た図である。
【図５】水平仕切板及び補強リブの周辺部のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】従来のプレナム仕切構造を有するタンク型原子炉の内部構造を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［タンク型原子炉１の構造の概要］
図１は、本実施の形態に係るタンク型原子炉構造を備えるタンク型原子炉１の内部構造を模式的に示す図である。タンク型原子炉１は、高速炉である。図２は、炉心を冷却する一次冷却材としてのナトリウムの流れを示す図である。図２における実線の矢印は、ナトリウムが炉心を通過する主流路を示しており、破線の矢印は、ナトリウムが炉心を通過しない副流路を示している。図３は、タンク型原子炉１を上方から見た図である。以下、図１〜図３を参照しながら、タンク型原子炉１の構造について説明する。
【００１７】
タンク型原子炉１においては、主容器１１の内部に、ルーフスラブ１２と、回転プラグ１３と、炉心上部構造１４と、炉心支持カート１５と、ストロングバック１６と、ダイヤグリッド１７と、炉心１８と、炉心槽１９と、中間熱交換器２０と、スタンドパイプ２１と、シール部材２２と、ポンプ２３と、スタンドパイプ２４と、入口配管２５とが設けられている。
【００１８】
また、タンク型原子炉１は、主容器１１の内壁（以下、炉壁という）を冷却するための炉壁冷却部として、炉壁冷却内側仕切板２６と、炉壁冷却外側仕切板２７と、炉壁冷却用配管２８とを有する。さらに、タンク型原子炉１は、高温ナトリウムが存在する上部プレナムと低温ナトリウムが存在する下部プレナムとを仕切るためのプレナム仕切構造として、水平仕切板２９と、補強リブ３０と、鉛直仕切板３１と、補強リブ３２と、積層板３３とを備える。なお、タンク型原子炉１には、スタンドパイプ２１及びスタンドパイプ２４以外にも、水平仕切板２９を貫通する機器を包囲する不図示のスタンドパイプが設けられていてもよい。
【００１９】
主容器１１は、直径が１５ｍから２０ｍ程度の容器である。
ルーフスラブ１２は、主容器１１の蓋として機能し、上方が建物に固定されている（不図示）。ルーフスラブ１２に主容器１１が結合していることにより、主容器１１が建物に固定される。
【００２０】
回転プラグ１３は、ルーフスラブ１２とともに、主容器１１の蓋として機能する。図３に示すように、回転プラグ１３は、大回転プラグ１３１と小回転プラグ１３２とから構成されている。燃料交換の際には、大回転プラグ１３１及び小回転プラグ１３２を回すことにより、燃料交換機１３３が必要な位置に燃料を移送することができる。
【００２１】
炉心上部構造１４は、小回転プラグ１３２に取り付けられている。炉心上部構造１４には、制御棒駆動機構、温度計、及び燃料破損検出器等の各種計測装置が設けられている。
【００２２】
炉心支持カート１５は、主容器１１の下部に設けられており、ストロングバック１６を支持している。ストロングバック１６の内部には多数の縦ウェブが設けられており、ストロングバック１６は、多数のボックスの集合体となっている。ストロングバック１６が多数のボックスの集合体であることで、ストロングバック１６は高い剛性を有し、重い炉心１８を搭載しても上下方向に大きく変形しない構造となっている。
【００２３】
ダイヤグリッド１７は、ストロングバック１６の上部に取り付けられている。ダイヤグリッド１７は、炉心１８に一次冷却材を流入させるための入口として機能する。また、ダイヤグリッド１７は、炉心燃料集合体等の炉心構成要素群の下端部を差し込むための多数の円筒状の構造体を有している。
【００２４】
炉心１８は、ダイヤグリッド１７の上部に設けられた炉心槽１９に収容されている。炉心槽１９は、炉心構成要素群及び炉心１８を水平方向に支持する構造体である。
【００２５】
中間熱交換器２０は、炉心１８により一次冷却材としてのナトリウムが昇温した高温ナトリウムと、二次冷却材として機能するナトリウムとの間で熱交換をすることにより、高温ナトリウムを低温ナトリウムに変化させる。中間熱交換器２０は、炉心１８よりも上方の上部プレナムに設けられた流入口２０１と、炉心１８よりも下方の下部プレナムに設けられた流出口２０２とを有する。本実施の形態のタンク型原子炉１においては、図３に示すように、４基の中間熱交換器２０が設けられている。
【００２６】
図２の実線の矢印が示すように、ポンプ２３の作用により、炉心１８において約５５０℃まで温度が上昇した高温ナトリウムは流入口２０１に流入する。中間熱交換器２０の内部で高温ナトリウムは熱交換されて、約４００℃にまで温度が低下した低温ナトリウムになる。低温ナトリウムは、流出口２０２から下部プレナムへと流出する。
【００２７】
スタンドパイプ２１は、中間熱交換器２０を包囲する円筒状の部材である。スタンドパイプ２１の内側に中間熱交換器２０が設けられており、スタンドパイプ２１と中間熱交換器２０との間には、上部プレナムと下部プレナムとを分離するためのシール部材２２が設けられている。
【００２８】
ポンプ２３は、ナトリウムを循環させるための動力を発生する。本実施の形態のタンク型原子炉１においては、図３に示すように、中間熱交換器２０が設けられた円周上に、３基のポンプ２３が設けられている。スタンドパイプ２４は、ポンプ２３を包囲する円筒状の部材である。入口配管２５は、ポンプ２３が吸引した低温ナトリウムを、ダイヤグリッド１７を介して炉心１８に流入させるための配管である。なお、図３に示すように、本実施の形態において、中間熱交換器２０及びポンプ２３が設けられた円周上には、崩壊熱除去系熱交換器３４がさらに設けられている。
【００２９】
［炉壁の冷却のための構造］
続いて、主容器１１の液面近傍部における熱応力を抑制するために、過度な温度変化をおさえるための炉壁冷却部について説明する。炉壁冷却部は、主容器１１の過度な温度変化をおさえるために低温ナトリウムを炉壁に沿って流すための流路を形成する円環状の構造を有する。具体的には、タンク型原子炉１は、炉壁冷却部として、炉壁冷却内側仕切板２６と、炉壁冷却外側仕切板２７と、炉壁冷却用配管２８とを有する。炉壁冷却内側仕切板２６は、炉壁の内側に設けられた円筒状の部材である。炉壁冷却外側仕切板２７は、炉壁冷却内側仕切板２６と主容器１１の炉壁との間に設けられた円筒状の部材であり、炉壁冷却内側仕切板２６とともに、２層の円筒構造を構成する。
【００３０】
炉壁冷却用配管２８は、一端がストロングバック１６に接続されており、他端が炉壁冷却外側仕切板２７と炉壁との間に位置している。タンク型原子炉１は、周方向において所定の間隔で配置された複数の炉壁冷却用配管２８を備える。タンク型原子炉１は、例えば２０本の炉壁冷却用配管２８を備える。
【００３１】
図２に示すように、炉壁冷却用配管２８は、ストロングバック１６から流出する低温ナトリウムを炉壁冷却外側仕切板２７の下端まで搬送し、炉壁冷却外側仕切板２７と炉壁との間に低温ナトリウムを放出する。放出された低温ナトリウムは、炉壁冷却外側仕切板２７と炉壁との間の流路に沿って上昇し、炉壁冷却外側仕切板２７の上端部まで達すると、炉壁冷却内側仕切板２６と炉壁冷却外側仕切板２７との間の流路に沿って下降する。このように、低温ナトリウムが炉壁に沿って移動することにより、主容器１１に生じる熱応力を抑制することができる。
【００３２】
なお、本実施の形態の炉壁冷却用配管２８は、少なくとも一部の領域が、後述する補強リブ３０に固定されている。図１及び図２に示す例において、炉壁冷却用配管２８は、ストロングバック１６から鉛直方向に延伸した後に、補強リブ３０に沿って水平方向に炉壁に向かって延伸し、炉壁付近から鉛直方向に延伸している。このように炉壁冷却用配管２８が補強リブ３０に沿って延伸しており、炉壁冷却用配管２８の一部の領域が補強リブ３０に固定されていることにより、炉壁冷却用配管２８の耐震性が向上する。
【００３３】
［プレナム仕切構造の詳細］
続いて、プレナム仕切構造を構成する、水平仕切板２９、補強リブ３０、鉛直仕切板３１、補強リブ３２、及び積層板３３の詳細について説明する。図４及び図５は、プレナム仕切構造の詳細を説明するための図である。図４は、水平仕切板２９及び補強リブ３０の周辺部を横から見た図であり、図５は、水平仕切板２９及び補強リブ３０の周辺部のＡ−Ａ線断面図である。図５においては、スタンドパイプ２１の周辺部を示しているが、スタンドパイプ２４の周辺部も同様の構成となっている。
【００３４】
水平仕切板２９は、炉心槽１９と炉壁冷却部を構成する炉壁冷却内側仕切板２６との間に設けられており、高温ナトリウムと低温ナトリウムとを仕切る機能を有する水平仕切部を構成する円環状の平坦な板である。水平仕切板２９の厚みは、例えば３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。水平仕切板２９は、例えば、複数の板が溶接により接合されることにより形成される。高温ナトリウムは、水平仕切板２９の上方の上部プレナムに収容され、低温ナトリウムは、水平仕切板２９の下方の下部プレナムに収容されることで、互いに混合しない状態が維持される。
【００３５】
水平仕切板２９は、炉心槽１９と炉壁冷却部を構成する炉壁冷却内側仕切板２６との間において、鉛直方向よりも水平方向に近い方向に設けられている。水平仕切板２９は、ほぼ水平な方向に設けられており、例えば水平方向に対して１０度以内の角度で傾斜している。
【００３６】
水平仕切板２９は、炉心槽１９の外壁の外側に形成された第１突起部である突起１９１、及び炉壁冷却内側仕切板２６に形成された第２突起部である突起２６１の上側に固定されている。突起２６１は突起１９１よりも高い位置に形成されており、水平仕切板２９は、炉壁側が高くなるように水平方向に対して傾斜している。水平仕切板２９と突起１９１及び突起２６１とは、ボルトにより結合されている。図５においては、黒丸で示すボルトにより水平仕切板２９を固定する場合の例を示している。
【００３７】
補強リブ３０及び補強リブ３２は、水平仕切板２９の下部において、水平仕切板２９とほぼ直交する方向（すなわち、鉛直方向）に設けられた、水平仕切板２９の鉛直方向の耐震性を向上させるための補強部である。複数の補強リブ３０及び補強リブ３２のうちの少なくとも一部は、複数のスタンドパイプのうちの少なくともいずれかのスタンドパイプと結合している。
【００３８】
補強リブ３０は、上端が水平仕切板２９の下面と接合する板状部材である。一部の補強リブ３０は、鉛直方向の一つの面がスタンドパイプ２１、スタンドパイプ２４又は他のスタンドパイプの外側面に接合している。
【００３９】
補強リブ３２は、周方向に延伸しており、上端が水平仕切板２９に接合し、水平方向の一端が補強リブ３０における、スタンドパイプ２１、スタンドパイプ２４又は他のスタンドパイプに面する側面に接合している。また、一部の補強リブ３２は、上端が水平仕切板２９に接合し、水平方向の一端が補強リブ３０の面に接合し、水平方向の他端がスタンドパイプ２１、スタンドパイプ２４又は他のスタンドパイプの外面に接合している。このように、補強リブ３０及び補強リブ３２が、水平仕切板２９に接合しているとともに、補強リブ３２が補強リブ３０、及びスタンドパイプ２１、スタンドパイプ２４又は他のスタンドパイプに接合していることで、水平仕切板２９の鉛直方向の耐震性、及びスタンドパイプ２１、スタンドパイプ２４又は他のスタンドパイプの水平方向の耐震性を向上させることができる。
【００４０】
鉛直仕切板３１は、炉壁冷却内側仕切板２６の内側、及び水平仕切板２９の上面において鉛直方向に延伸するように設けられた円筒状の仕切板であり、下端が水平仕切板２９に固定されている。鉛直仕切板３１は、ボルト及びナットで水平仕切板２９に固定されている。図５においては、黒丸で示すボルトにより鉛直仕切板３１を固定する場合の例を示している。鉛直仕切板３１は高温ナトリウムと低温ナトリウムとを仕切る機能を有しており、鉛直仕切板３１の内側は上部プレナムとなり、外側は下部プレナムとなる。
【００４１】
図５に示すように、水平仕切板２９は、多数の孔Ｈが形成された多孔部２９１を有している。多孔部２９１は、炉壁冷却内側仕切板２６と鉛直仕切板３１との間の位置に設けられており、下部プレナムで発生するガスを放出するための経路として機能する。下部プレナムで発生したガスは、多孔部２９１に形成された孔Ｈを介して、炉壁冷却内側仕切板２６と鉛直仕切板３１との間のアニュラス部を上昇して液面の上方に放出される。
【００４２】
ガスが多孔部２９１から上方に放出されやすくするために、図４に示すように、水平仕切板２９は、炉壁冷却内側仕切板２６の側が炉心槽１９の側よりも高くなるように傾斜して設けられている。具体的には、水平仕切板２９の炉壁冷却内側仕切板２６の側を固定するための突起２６１は、炉壁冷却内側仕切板２６の炉心槽１９の側の面における、炉心槽１９に形成された突起１９１よりも高い位置に形成されている。このように、水平仕切板２９が傾斜していることにより、ガスが下部プレナムに滞留することを抑制できる。
【００４３】
また、補強リブ３２の上端付近には、補強リブ３２に対して炉心槽１９の側に存在するガスが鉛直仕切板３１の側に流れるように、孔が形成されている。孔の形状は任意であるが、例えば、補強リブ３２には、補強リブ３２が補強リブ３０と交差する位置の左右に、中心角が９０度の扇形状の孔が形成されている。補強リブ３２には、補強リブ３２がスタンドパイプ２１と交差する位置の付近にも扇形状の孔が形成されていてもよい。
【００４４】
なお、炉壁冷却内側仕切板２６と鉛直仕切板３１との間のアニュラス部は、孔Ｈを通じて下部プレナムと連通しており、有意な流れがない状態（以下、スタグナント状態という）になっている。タンク型原子炉１が、このようなスタグナント状態のアニュラス領域を有することにより、鉛直仕切板３１の炉心槽１９の側と炉壁冷却内側仕切板２６の側との温度差を抑制できるので、鉛直仕切板３１に加わる熱応力を小さくすることができる。
【００４５】
続いて、積層板３３の構造及び機能について説明する。積層板３３は、水平仕切板２９の上側に設けられており、高温ナトリウムの熱が水平仕切板２９に伝達される量を低減させる熱抵抗部として機能する。積層板３３は、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼製の薄板を約２０ｍｍの空隙を介して１０枚前後重ねた構造を有する。積層板３３の最上部の板は、流力振動を考慮して２０〜３０ｍｍ程度の肉厚を有する。薄板の厚さの合計は、５０ｍｍ前後である。積層板３３が設けられていることにより、水平仕切板２９、補強リブ３０及び補強リブ３２の鉛直方向における温度差が小さくなるので、水平仕切板２９、補強リブ３０及び補強リブ３２に加わる熱応力を軽減することができる。
【００４６】
なお、積層板３３を水平仕切板２９に取り付ける方法は任意である。例えば、水平仕切板２９にスタッドボルトを所定の間隔（例えば０．５ｍ程度の間隔）を載置し、次に、スペーサ、ステンレスの薄板、スペーサ、ステンレスの薄板・・・の順に載置し、最後にナットで固定するという方法により実現可能である。
【００４７】
［冷却材としてのナトリウムの流れ］
図２を参照しながら、ナトリウムの流れについて説明する。図２における実線の矢印は、ナトリウムの主流路を示している。炉心１８で５５０℃前後に加熱された高温ナトリウムは上部プレナムに入り、上部プレナムから中間熱交換器２０の流入口２０１に入る。中間熱交換器２０において、４００℃前後に温度が低下した低温ナトリウムは、中間熱交換器２０の下部の流出口２０２から下部プレナムへと流出する。
【００４８】
下部プレナムに入った低温ナトリウムはポンプ２３に吸い込まれて、ポンプ２３において昇圧される。その後、低温ナトリウムは、入口配管２５を経てダイヤグリッド１７に入る。ダイヤグリッド１７において、低温ナトリウムは、炉心燃料集合体、ブランケット燃料集合体、制御棒集合体、及び遮へい体等から構成される炉心構成要素に所定の量が流れるように流量が配分される。
【００４９】
ダイヤグリッド１７に入った低温ナトリウムの一部（例えばポンプ流量の５％以下）は、図２における破線の矢印が示す副流路を流れる。具体的には、低温ナトリウムの一部は、ダイヤグリッド１７とストロングバック１６との間に形成された孔（不図示）を介してストロングバック１６に入る。続いて、ストロングバック１６に入った低温ナトリウムは、炉壁冷却用配管２８を経て、主容器１１と炉壁冷却外側仕切板２７との間の隙間（アニュラス）に入り、その隙間を上昇する。隙間を上昇した低温ナトリウムは、隙間の上端でＵターンして炉壁冷却内側仕切板２６と炉壁冷却外側仕切板２７との間の隙間を下降して、下部プレナム内に流出する。流出した低温ナトリウムは上記の主流路を流れる低温ナトリウムと合流して、ポンプ２３に吸い込まれる。
【００５０】
［本実施の形態のタンク型原子炉１による効果］
タンク型原子炉１が上述の構造を有することにより、従来のタンク型原子炉１００に比べてさまざまな有利な効果が生じる。以下、タンク型原子炉１００と比較しながら、各種の効果について説明する。
【００５１】
（１）タンク型原子炉１においては、水平仕切板２９の下部に、径方向の補強リブ３０及び周方向の補強リブ３２が設けられている。その結果、タンク型原子炉１００に比べてプレナム仕切構造の上下方向の剛性を高めることができるので耐震性が向上する。
【００５２】
（２）タンク型原子炉１においては、補強リブ３０及び補強リブ３２が、中間熱交換器２０を包囲するスタンドパイプ２１、ポンプ２３を包囲するスタンドパイプ２４、又は他のスタンドパイプと接合している。その結果、中間熱交換器１０８が、プレナム仕切構造１０９に形成された孔において固定されている構造のタンク型原子炉１００に比べて、スタンドパイプ２１又はスタンドパイプ２４の横揺れを抑制することができる。
【００５３】
（３）タンク型原子炉１においては、水平仕切板２９の上部に積層板３３が設けられている。その結果、水平仕切板２９、補強リブ３０及び補強リブ３２に加わる熱応力を抑制することができるので、プレナム仕切構造の耐久性が向上する。
【００５４】
（４）タンク型原子炉１においては、積層板３３が水平方向に設けられているので、著しい炉心損傷を伴う事故が発生して燃料デブリが上部プレナム内に噴出した場合、落下してくる燃料デブリが積層板３３に広く薄く堆積する。その結果、燃料デブリが炉心槽１０５とプレナム仕切構造１０９との間の狭い領域に堆積する可能性がある図６に示したタンク型原子炉１００に比べて燃料デブリを冷却しやすくなる。
【００５５】
（５）炉壁冷却用配管２８は、上に凸の引回し形状になっていると、ガス溜まりが発生して流れが阻害される状態になり、下に凸の引回し形状になっていると、ナトリウムが残留する状態になってしまう。したがって、炉壁冷却用配管は、ストロングバック１６の出口から炉壁冷却構造の入口まで単調に上昇する引回し形状でなければならない。
【００５６】
タンク型原子炉１００においては、単調に上昇する引回し形状の配管を設けられるルートが限られており、炉壁冷却用配管１１２を支持できない領域が生じざるを得なかった。これに対して、タンク型原子炉１においては、炉壁冷却用配管２８を補強リブ３０の近傍に配置することが可能であり、補強リブ３０で支持することができる。その結果、タンク型原子炉１００に比べて、地震や流力振動に対する炉壁冷却用配管２８の信頼性が大幅に向上する。
【００５７】
（６）タンク型原子炉１においては、水平仕切板２９に多孔部２９１が設けられており、下部プレナムで発生したガスを外部に放出することができる。特に、水平仕切板２９が傾斜していることで、効果的にガスを放出することができる。
【００５８】
（７）タンク型原子炉１００におけるプレナム仕切構造１０９は、ダイヤグリッド１０３の上面から鉛直方向に延伸する円筒状の領域と、円筒状の領域に結合された円錐状の領域と、円錐状の領域から鉛直方向に延伸する円筒状の領域とを有しており、製作工数が多くコスト上昇につながっていた。これに対して、タンク型原子炉１においては、プレナム仕切構造が水平仕切板２９及び鉛直仕切板３１という比較的単純な形状の部材により構成されているので、従来よりも製作性が向上する。
【００５９】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。例えば、上記の説明においては、冷却材としてナトリウムを使用するタンク型原子炉１を例示したが、冷却材として鉛又は鉛ビスマス等の他の冷却材が使用される原子炉においても本発明のタンク型原子炉構造を適用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１  タンク型原子炉
１１  主容器
１２  ルーフスラブ
１３  回転プラグ
１４  炉心上部構造
１５  炉心支持カート
１６  ストロングバック
１７  ダイヤグリッド
１８  炉心
１９  炉心槽
２０  中間熱交換器
２１  スタンドパイプ
２２  シール部材
２３  ポンプ
２４  スタンドパイプ
２５  入口配管
２６  炉壁冷却内側仕切板
２７  炉壁冷却外側仕切板
２８  炉壁冷却用配管
２９  水平仕切板
３０  補強リブ
３１  鉛直仕切板
３２  補強リブ
３３  積層板
３４  崩壊熱除去系熱交換器
１００  タンク型原子炉
１０１  主容器
１０２  ストロングバック
１０３  ダイヤグリッド
１０４  炉心
１０５  炉心槽
１０６  炉心上部構造
１０７  ポンプ
１０８  中間熱交換器
１０９  プレナム仕切構造
１１０  炉壁冷却内側仕切板
１１１  炉壁冷却外側仕切板
１１２  炉壁冷却用配管
１３１  大回転プラグ
１３２  小回転プラグ
１３３  燃料交換機
１９１  突起
２０１  流入口
２０２  流出口
２６１  突起
２９１  多孔部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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