(57)【要約】【課題】原子炉において、圧力容器内に導入された冷却材を下部プレナムから炉心に対して径方向及び周方向に均一に供給することで熱交換効率の向上を図る。【解決手段】入口ノズル４４及び出口ノズル４５を有する原子炉容器４１内に炉心槽４６を配置し、この炉心槽４６内に炉心５３を配置する一方、下部炉心板４８と原子炉容器４１により下部プレナム５８を区画すると共に、原子炉容器４１と炉心槽４６の側壁によりダウンカマー部５９を区画し、下部炉心板４８に炉心５３と下部プレナム５８とを連通する多数の連通孔６１，６２，６３・・・を形成すると共に、下部炉心板４８の上部に中心部に位置する連通孔６１，６２，６３内を流動する軽水の流動抵抗を変更する多孔板７１を設ける。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉格納容器と、該原子炉格納容器内に収納されている圧力容器と、該圧力容器内に冷却材を供給する冷却材供給配管系とを備え、原子燃料と冷却材との熱交換により蒸気を発生し、発生蒸気により発電タービンを駆動して発電を行う原子炉において、前記原子燃料への冷却材供給用の連通孔の入口、または、出口に冷却材の流動抵抗を変更する流動抵抗変更部材を具えたことを特徴とする原子炉。
【請求項２】
上部に冷却材入口ノズル及び冷却材出口ノズルを有する圧力容器と、該圧力容器内に配置される炉心槽と、該炉心槽内に配置される炉心と、前記炉心槽の下部に連結されて前記炉心を支持する炉心板と、該炉心板と前記圧力容器とにより区画される下部プレナムと、前記圧力容器と前記炉心槽の側壁により区画されて前記冷却材入口ノズルに連通すると共に前記下部プレナムに連通するダウンカマー部とを備える原子炉において、前記炉心板に前記炉心と前記下部プレナムとを連通する多数の連通孔が形成されると共に、前記炉心板の上部または下部に前記連通孔内を流動する冷却材の流動抵抗を変更する流動抵抗変更部材が設けられることを特徴とする原子炉。
【請求項３】
前記流動抵抗変更部材は、前記炉心板の外周部に形成された連通孔の流動抵抗に対して、前記炉心板の中心部に形成された連通孔の流動抵抗を大きく設定することを特徴とする請求項１または２に記載の原子炉。
【請求項４】
前記流動抵抗変更部材として、前記炉心板の中心部に形成された連通孔の入口部または出口部に多孔板が設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の原子炉。
【請求項５】
前記炉心板の中心側に位置する前記連通孔に設けられた前記多孔板の開口率が、前記炉心板の外周側に位置する前記連通孔に設けられた前記多孔板の開口率より低く設定されることを特徴とする請求項４に記載の原子炉。
【請求項６】
前記多孔板は、支持筒を介して前記炉心板の上面または下面に取付けられ、前記炉心板の中心側に位置する前記連通孔に設けられた前記多孔板の高さが、前記炉心板の外周側に位置する前記連通孔に設けられた前記多孔板の高さより低く設定されることを特徴とする請求項４に記載の原子炉。
【請求項７】
前記多孔板は、支持筒を介して前記炉心板の上面または下面に取付けられ、前記支持筒に流路が形成されることを特徴とする請求項４に記載の原子炉。
【請求項８】
前記炉心板の中心側に位置する前記連通孔に設けられた前記多孔板の高さが、前記炉心板の外周側に位置する前記連通孔に設けられた前記多孔板の高さより低く設定されることを特徴とする請求項７に記載の原子炉。
【請求項９】
前記支持筒の流路は、前記炉心板の中心側に形成されることを特徴とする請求項７に記載の原子炉。
【請求項１０】
前記支持筒の内部に多数の流路を有する内筒が設けられることを特徴とする請求項７に記載の原子炉。
【請求項１１】
前記多孔板の開口率を調整可能な開口率調整部材が設けられることを特徴とする請求項４に記載の原子炉。
【請求項１２】
前記流動抵抗変更部材として、前記炉心板の下方を流動する冷却材を前記連通孔に導入するガイド部材が設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の原子炉。
【請求項１３】
前記炉心板の中心側に位置する前記連通孔に設けられた前記ガイド部材の高さが、前記炉心板の外周側位置する前記連通孔に設けられた前記ガイド部材の高さより低く設定されることを特徴とする請求項１２に記載の原子炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に炉心を有する原子炉に関し、特に、炉心の冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）では、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、一次系全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電するものである。
【０００３】
このような加圧水型原子炉では、外部から冷却材を原子炉内に導入し、内部を循環することで炉心を冷却している。即ち、冷却材は、原子炉容器に形成された複数の冷却材入口ノズルから流入し、この原子炉容器と炉心槽との間に形成されたダウンカマー部を下向きに流れ落ちて下部プレナムに至る。そして、この冷却材は、下部プレナムの球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、下部炉心板などを通過した後、炉心に流入する。この炉心に流入した冷却材は、炉心を構成する燃料集合体から発生する熱エネルギを吸収することで、この燃料集合体を冷却する一方、高温となり、上部プレナムまで上昇し、原子炉容器に形成された冷却材出口ノズルを通って排出される。
【０００４】
このような加圧水型原子炉では、下部プレナムに炉心槽を支持するラジアルキーや燃料集合体に検査機器を挿入する炉内計装案内管などの構造物が設けられているため、ダウンカマー部を通して下部プレナムに供給された冷却材が、この構造物に衝突して分散し、炉心に対して径方向及び周方向に対して流量分布ができてしまう。
【０００５】
そのため、下部炉心板の中心部に形成された多数の連通孔にオリフィスプレートを挿入することで、下部炉心板の中心部の連通孔の流動抵抗を大きくし、炉心の径方向に対して均一な流量分布となるように冷却材の流量を調整している。また、下記特許文献１に記載された原子炉の炉内構造のように、下部プレナムに、外周形状が冷却材の主流の流れ方向に非対称形状をなす連接板を設け、剥離渦の発生と助長を抑制し、炉心に冷却材が均一に流れ込むと共に、冷却材の流れの圧力損失を低減し、冷却材の流れを安定させている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−００９９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、下部炉心板の中心部の連通孔にオリフィスプレートを挿入すると、連通孔の流動抵抗が大きくなり、炉心の径方向に対して冷却材の流量分布が均一となるものの、多数の連通孔にオリフィスプレートを挿入することは困難であり、また、連通孔にオリフィスプレートを挿入すると、その部分だけ冷却材の流速が上がり、高速の冷却材が炉心に供給されることで、炉心、即ち、燃料棒が振動して原子炉の運転に支障をきたしてしまうという問題がある。また、特許文献１の原子炉の炉内構造では、複数の冷却材入口ノズルから流入した冷却材が、ダウンカマー部で合流しながら下降し、下部プレナムにて、その内面形状により上向きの上昇流に変換されるとき、連接板により大きな渦の発生が抑制されるものの、この連接板を通過した渦や連接板を基点とした渦が発生しやすくなり、炉心に対して径方向及び周方向に均一な冷却材の流れを形成することが困難となる。
【０００８】
本発明は上述した課題を解決するものであり、圧力容器内に導入された冷却材を下部プレナムから炉心に対して径方向及び周方向に均一に供給することで熱交換効率の向上を図る原子炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための請求項１の発明の原子炉は、原子炉格納容器と、該原子炉格納容器内に収納されている圧力容器と、該圧力容器内に冷却材を供給する冷却材供給配管系とを備え、原子燃料と冷却材との熱交換により蒸気を発生し、発生蒸気により発電タービンを駆動して発電を行う原子炉において、前記原子燃料への冷却材供給用の連通孔の入口、または、出口に冷却材の流動抵抗を変更する流動抵抗変更部材を具えたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項２の発明の原子炉は、上部に冷却材入口ノズル及び冷却材出口ノズルを有する圧力容器と、該圧力容器内に配置される炉心槽と、該炉心槽内に配置される炉心と、前記炉心槽の下部に連結されて前記炉心を支持する炉心板と、該炉心板と前記圧力容器とにより区画される下部プレナムと、前記圧力容器と前記炉心槽の側壁により区画されて前記冷却材入口ノズルに連通すると共に前記下部プレナムに連通するダウンカマー部とを備える原子炉において、前記炉心板に前記炉心と前記下部プレナムとを連通する多数の連通孔が形成されると共に、前記炉心板の上部または下部に前記連通孔内を流動する冷却材の流動抵抗を変更する流動抵抗変更部材が設けられることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３の発明の原子炉では、前記流動抵抗変更部材は、前記炉心板の外周部に形成された連通孔の流動抵抗に対して、前記炉心板の中心部に形成された連通孔の流動抵抗を大きく設定することを特徴としている。要するに、炉心板の外周部の連通孔に比べ、炉心板の中心部の連通孔の流動抵抗を大きくすればよく、その場合、炉心板の外周部の連通孔に前記流動抵抗変更部材を設けずに、炉心板の中心部の連通孔に前記流動抵抗変更部材を設けてもよい。
【００１２】
請求項４の発明の原子炉では、前記流動抵抗変更部材として、前記炉心板の中心部に形成された連通孔の入口部または出口部に多孔板が設けられることを特徴としている。
【００１３】
請求項５の発明の原子炉では、前記炉心板の中心側に位置する前記連通孔に設けられた前記多孔板の開口率が、前記炉心板の外周側に位置する前記連通孔に設けられた前記多孔板の開口率より低く設定されることを特徴としている。
【００１４】
請求項６の発明の原子炉では、前記多孔板は、支持筒を介して前記炉心板の上面または下面に取付けられ、前記炉心板の中心側に位置する前記連通孔に設けられた前記多孔板の高さが、前記炉心板の外周側に位置する前記連通孔に設けられた前記多孔板の高さより低く設定されることを特徴としている。
【００１５】
請求項７の発明の原子炉では、前記多孔板は、支持筒を介して前記炉心板の上面または下面に取付けられ、前記支持筒に流路が形成されることを特徴としている。
【００１６】
請求項８の発明の原子炉では、前記炉心板の中心側に位置する前記連通孔に設けられた前記多孔板の高さが、前記炉心板の外周側に位置する前記連通孔に設けられた前記多孔板の高さより低く設定されることを特徴としている。
【００１７】
請求項９の発明の原子炉では、前記支持筒の流路は、前記炉心板の中心側に形成されることを特徴としている。
【００１８】
請求項１０の発明の原子炉では、前記支持筒の内部に多数の流路を有する内筒が設けられることを特徴としている。
【００１９】
請求項１１の発明の原子炉では、前記多孔板の開口率を調整可能な開口率調整部材が設けられることを特徴としている。
【００２０】
請求項１２の発明の原子炉では、前記流動抵抗変更部材として、前記炉心板の下方を流動する冷却材を前記連通孔に導入するガイド部材が設けられることを特徴としている。
【００２１】
請求項１３の発明の原子炉では、前記炉心板の中心側に位置する前記連通孔に設けられた前記ガイド部材の高さが、前記炉心板の外周側に位置する前記連通孔に設けられた前記ガイド部材の高さより低く設定されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１の発明の原子炉によれば、原子炉格納容器内に圧力容器を収納し、この圧力容器内に冷却材を供給する冷却材供給配管系を設け、原子燃料と冷却材との熱交換により蒸気を発生し、発生蒸気により発電タービンを駆動して発電を行うように構成し、原子燃料への冷却材供給用の連通孔の入口、または、出口に冷却材の流動抵抗を変更する流動抵抗変更部材を設けるので、圧力容器内に導入された冷却材が連通孔から原子燃料に供給されるとき、流動抵抗変更部材により連通孔内を流動する冷却材の流動抵抗が調整されることで、その炉心に供給される冷却材の流量が炉心に対して径方向に均一に調整されることとなり、熱交換効率の向上を図ることができる。
【００２３】
請求項２の発明の原子炉によれば、冷却材入口ノズル及び冷却材出口ノズルを有する圧力容器内に炉心槽を配置し、この炉心槽内に炉心を配置する一方、炉心板と圧力容器により下部プレナムを区画すると共に、圧力容器と炉心槽の側壁によりダウンカマー部を区画し、炉心板に炉心と下部プレナムとを連通する多数の連通孔を形成すると共に、炉心板の上部または下部に連通孔内を流動する冷却材の流動抵抗を変更する流動抵抗変更部材を設けるので、圧力容器内に導入された冷却材が、ダウンカマー部を下降して下部プレナムに至り、この下部プレナムで反転して上昇するとき、この上昇する冷却材の流量分布は、下部プレナムの中心部が高くなるが、流動抵抗変更部材により連通孔内を流動する冷却材の流動抵抗が調整されることで、その炉心に供給される冷却材の流量が炉心に対して径方向に均一に調整されることとなり、熱交換効率の向上を図ることができる。
【００２４】
請求項３の発明の原子炉によれば、流動抵抗変更部材は、炉心板の外周部に形成された連通孔の流動抵抗に対して、炉心板の中心部に形成された連通孔の流動抵抗を大きく設定するので、下部プレナムから炉心に向かって上昇する冷却材の流量分布は中心部が高くなるが、流動抵抗変更部材により中心部の連通孔の流動抵抗が大きくなるように調整されていることから、その炉心に供給される冷却材の流量を径方向で均一に調整することができる。
【００２５】
請求項４の発明の原子炉によれば、流動抵抗変更部材として、炉心板の中心部に形成された連通孔の入口部または出口部に多孔板を設けるので、連通孔に対する多孔板の取付け及び取外しが容易となり、作業性を向上することができる。
【００２６】
請求項５の発明の原子炉によれば、炉心板の中心側に位置する連通孔に設けられた多孔板の開口率を、炉心板の外周側に位置する連通孔に設けられた多孔板の開口率より低く設定するので、簡単な構成で炉心板の中心側に位置する連通孔と外周側に位置する連通孔の流動抵抗を調整することができ、低コスト化を可能とすることができる。
【００２７】
請求項６の発明の原子炉によれば、多孔板が支持筒を介して炉心板の上面または下面に取付けられ、炉心板の中心側に位置する連通孔に設けられた多孔板の高さを、炉心板の外周側に位置する連通孔に設けられた多孔板の高さより低く設定するので、多孔板の高さにより連通孔の流動抵抗を調整することができ、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。
【００２８】
請求項７の発明の原子炉によれば、多孔板が支持筒を介して炉心板の上面または下面に取付けられ、支持筒に流路を形成するので、冷却材が多孔板の孔だけでなく、支持筒の流路を通して連通孔に流入することとなり、冷却材を炉心側に誘導しやすくなり、流動抵抗の調整代を十分に確保することができる。
【００２９】
請求項８の発明の原子炉によれば、炉心板の中心側に位置する連通孔に設けられた多孔板の高さを、炉心板の外周側に位置する連通孔に設けられた多孔板の高さより低く設定するので、多孔板の高さにより連通孔の流動抵抗を調整することができ、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。
【００３０】
請求項９の発明の原子炉によれば、支持筒の流路を炉心板の中心側に形成するので、ダウンカマー部を下降して下部プレナムに至る冷却材は、この下部プレナムで反転して中心部を上昇するため、上昇した冷却材は支持筒の中心側を向いた流路を通して連通孔に流入し、炉心側に誘導しやすくなり、連通孔の流動抵抗を容易に調整することができる。
【００３１】
請求項１０の発明の原子炉によれば、支持筒の内部に多数の流路を有する内筒を設けるので、冷却材は、支持筒の流路と内筒の流路との二段階で流動抵抗が調整されるため、炉心側に誘導しやすくなり、流動抵抗の調整代を十分に確保することができる。
【００３２】
請求項１１の発明の原子炉によれば、多孔板の開口率を調整可能な開口率調整部材を設けるので、下部プレナムでの冷却材の流動分布に応じて開口率調整部材により多孔板の開口率を調整することで、炉心に供給する冷却材の流量を容易に均一に調整することができる。
【００３３】
請求項１２の発明の原子炉によれば、流動抵抗変更部材として、炉心板の下方を流動する冷却材を連通孔に導入するガイド部材を設けるので、ダウンカマー部を下降して下部プレナムに至る冷却材は、この下部プレナムで反転して中心部を上昇するため、上昇した冷却材はガイド部材により連通孔に流入し、炉心側に誘導しやすくなり、連通孔の流動抵抗を容易に調整することができる。
【００３４】
請求項１３の発明の原子炉によれば、炉心板の中心側に位置する連通孔に設けられたガイド部材の高さを、炉心板の外周側に位置する連通孔に設けられたガイド部材の高さより低く設定するので、ガイド部材の高さにより連通孔の流動抵抗を調整することができ、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る原子炉の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００３６】
図１は、本発明の実施例１に係る加圧水型原子炉の内部構造を表す概略構成図、図２は、図１のII−II断面図、図３は、実施例１の下部炉心板の断面図、図４は、実施例１の下部炉心板に固定された多孔板の平面図、図５は、実施例１の加圧水型原子炉を有する原子力発電プラントの概略構成図である。
【００３７】
実施例１の原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。
【００３８】
本実施例の加圧水型原子炉を有する原子力発電プラントにおいて、図５に示すように、原子炉格納容器１１内には、加圧水型原子炉１２及び蒸気発生器１３が格納されており、この加圧水型原子炉１２と蒸気発生器１３とは冷却水配管（冷却材供給配管系）１４，１５を介して連結されており、冷却水配管１４に加圧器１６が設けられ、冷却水配管１５に冷却水ポンプ１５ａが設けられている。この場合、減速材及び一次冷却水として軽水を用い、炉心部における一次冷却水の沸騰を抑制するために、一次冷却系統は加圧器１６により１５０〜１６０気圧程度の高圧状態を維持するように制御している。従って、加圧水型原子炉１２にて、燃料（原子燃料）として低濃縮ウランまたはＭＯＸにより一次冷却水として軽水が加熱され、高温の一次冷却水が加圧器１６により所定の高圧に維持した状態で冷却水配管１４を通して蒸気発生器１３に送られる。この蒸気発生器１３では、高圧高温の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われ、冷やされた一次冷却水は冷却水配管１５を通して加圧水型原子炉１２に戻される。
【００３９】
蒸気発生器１３は、蒸気タービン１７と冷却水配管１８を介して連結されており、この蒸気タービン１７は高圧タービン１９及び低圧タービン２０を有すると共に、発電機２１が接続されている。また、高圧タービン１９と低圧タービン２０との間には、湿分分離加熱器２２が設けられており、冷却水配管１８から分岐した冷却水分岐配管２３が湿分分離加熱器２２に連結される一方、高圧タービン１９と湿分分離加熱器２２は低温再熱管２４により連結され、湿分分離加熱器２２と低圧タービン２０は高温再熱管２５により連結されている。更に、蒸気タービン１７の低圧タービン２０は、復水器２６を有しており、この復水器２６には冷却水（例えば、海水）を給排する取水管２７及び排水管２８が連結されている。そして、この復水器２６は、冷却水配管２９を介して脱気器３０に連結されており、この冷却水配管２９に復水ポンプ３１及び低圧給水加熱器３２が設けられている。また、脱気器３０は、冷却水配管３３を介して蒸気発生器１３に連結されており、この冷却水配管３３には給水ポンプ３４及び高圧給水加熱器３５が設けられている。
【００４０】
従って、蒸気発生器１３にて、高圧高温の一次冷却水と熱交換を行って生成された蒸気は、冷却水配管１８を通して蒸気タービン１７（高圧タービン１９から低圧タービン２０）に送られ、この蒸気により蒸気タービン１７を駆動して発電機２１により発電を行う。このとき、蒸気発生器１３からの蒸気は、高圧タービン１９を駆動した後、湿分分離加熱器２２で蒸気に含まれる湿分が除去されると共に加熱されてから低圧タービン２０を駆動する。そして、蒸気タービン１７を駆動した蒸気は、復水器２６で冷却されて復水となり、低圧給水加熱器３２で、例えば、低圧タービン２０から抽気した低圧蒸気により加熱され、脱気器３０で溶存酸素や不凝結ガス（アンモニアガス）などの不純物が除去された後、高圧給水加熱器３５で、例えば、高圧タービン１９から抽気した高圧蒸気により加熱された後、蒸気発生器１３に戻される。
【００４１】
また、加圧水型原子炉１２において、図１及び図２に示すように、原子炉容器（圧力容器）４１は、その内部に炉内構造物が挿入できるように、原子炉容器本体４２とその上部に装着される原子炉容器蓋４３により構成されており、この原子炉容器本体４２に対して原子炉容器蓋４３が開閉可能となっている。原子炉容器本体４２は、上部が開口して下部が球面状に閉塞された円筒形状をなし、上部に一次冷却水としての軽水（冷却材）を給排する入口ノズル４４及び出口ノズル４５が形成されている。
【００４２】
この入口ノズル４４は、図２に詳細に示すように、４個形成されており、９０°−２７０°中心線に対して所定の角度Ａをもって配置され、且つ、０°−１８０°中心線に対して対称な位置に配置されている。一方、出口ノズル４５は、４個形成されており、０°−１８０°中心線に対して所定の角度Ｂをもって配置され、且つ、９０°−２７０°中心線に対して対称な位置に配置されている。
【００４３】
原子炉容器本体４２内にて、入口ノズル４４及び出口ノズル４５より下方には、円筒形状をなす炉心槽４６が原子炉容器本体４２の内面と所定の隙間をもって配置されており、この炉心槽４６の上部には、円板形状をなして図示しない多数の連通孔が形成された上部炉心板４７が連結され、下部には、同じく円板形状をなして図示しない多数の連通孔が形成された下部炉心板４８が連結されている。そして、原子炉容器本体４２内には、炉心槽４６の上方に位置して円板形状をなす上部炉心支持板４９が固定されており、この上部炉心支持板４９から複数の炉心支持ロッド５０を介して上部炉心板４７、つまり、炉心槽４６が吊下げ支持されている。一方、下部炉心板４８、つまり、炉心槽４６は、原子炉容器本体４２の内面に対して複数のラジアルキー５２により位置決め保持されている。
【００４４】
炉心槽４６と上部炉心板４７と下部炉心板４８により炉心５３が形成されており、この炉心５３には、多数の燃料集合体５４が配置されている。この燃料集合体５４は、図示しないが、多数の燃料棒が支持格子により格子状に束ねられて構成され、上端部に上部ノズルが固定される一方、下端部に下部ノズルが固定されている。そして、この燃料集合体５４は、多数の燃料棒に加えて、制御棒が挿入される制御棒案内管と、炉内計装用検出器が挿入される炉内計装案内管を有している。
【００４５】
そして、上部炉心支持板４９を貫通して多数の制御棒クラスタ案内管５５が支持されており、原子炉容器蓋４３に設けられた図示しない制御棒駆動装置から延出されて制御棒クラスタ駆動軸が、この制御棒クラスタ案内管５５内を通って燃料集合体５４まで延出され、下端部に制御棒が取付けられている。また、上部炉心支持板４９を貫通して多数の炉内計装案内管５６が支持されており、下端部が燃料集合体５４まで延出されている。
【００４６】
従って、制御棒駆動装置により制御棒クラスタ駆動軸を移動して燃料集合体５４に制御棒を挿入することで、炉心５３内での核分裂を制御し、発生した熱エネルギにより原子炉容器４１内に充填された軽水が加熱され、高温の軽水が出口ノズル４５から排出され、上述したように、蒸気発生器１３に送られる。即ち、燃料集合体５４を構成する燃料としてのウランまたはプルトニウムが核分裂することで中性子を放出し、減速材及び一次冷却水としての軽水が、放出された高速中性子の運動エネルギを低下させて熱中性子とし、新たな核分裂を起こしやすくすると共に、発生した熱を奪って冷却する。また、制御棒を燃料集合体５４に挿入することで、炉心５３内で生成される中性子数を調整し、また、原子炉を緊急に停止するときには炉心５３に急速に挿入される。
【００４７】
また、原子炉容器４１内には、炉心５３に対して、その上方に出口ノズル４５に連通する上部プレナム５７が形成されると共に、下方に下部プレナム５８が形成されている。そして、原子炉容器４１と炉心槽４６との間に入口ノズル４４及び下部プレナム５７に連通するダウンカマー部５９が形成されている。即ち、上部プレナム５７は、炉心槽４６と上部炉心支持板４９と上部炉心板４７に区画されることで形成され、出口ノズル４５に連通すると共に、上部炉心板４７に形成された多数の連通孔を介して炉心５３に連通している。下部プレナム５８は、炉心槽４６の底部となる下部炉心板４８と原子炉容器本体４２に区画されることで形成され、下部炉心板４８に形成された多数の連通孔を介して炉心５３に連通している。ダウンカマー部５９は、原子炉容器本体４２と炉心槽４６の側壁に区画されることで形成され、上部が入口ノズル４４に連通する一方、下部が下部プレナム５８に連通している。
【００４８】
従って、軽水は、４つの入口ノズル４４から原子炉容器本体４２内に流入し、ダウンカマー部５９を下向きに流れ落ちて下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、下部炉心板４８を通過した後、炉心５３に流入する。この炉心５３に流入した軽水は、炉心５３を構成する燃料集合体５４から発生する熱エネルギを吸収することで、この燃料集合体５４を冷却する一方、高温となって上部炉心板４７を通過して上部プレナム５７まで上昇し、出口ノズル４５を通って排出される。
【００４９】
そして、本実施例では、図３及び図４に示すように、下部炉心板４８に炉心５３と下部プレナム５８とを連通する多数の連通孔６１，６２，６３・・・が形成されると共に、下部炉心板４８の上部に冷却材供給用の連通孔６１，６２，６３・・・内を流動する軽水の流動抵抗を変更する流動抵抗変更部材として多孔板７１が設けられている。この流動抵抗変更部材は、下部炉心板４８の外周部側に形成された連通孔の流動抵抗に対して、下部炉心板４８の中心部に形成された連通孔の流動抵抗を大きく設定するものであり、具体的には、下部炉心板４８の中心部に形成された連通孔６１，６２，６３の出口部に多孔板７１が設けられている。
【００５０】
この多孔板７１は、円筒形状をなす支持筒７２の軸方向における先端部（図３にて上端部）に固定（溶接、ボルトなど）されており、この支持筒７２の軸方向における基端部（図３にて下端部）が下部炉心板４８の上面であって、連通孔６１，６２，６３の周囲に固定されることで、その出口部を被覆している。なお、この多孔板７１は、メッシュ、パンチングメタルなどにより構成されている。一方、図示しないが、下部炉心板４８の外周部側に形成された連通孔に対しては、この多孔板７１は設けられていない。
【００５１】
従って、図１及び図３に示すように、ダウンカマー部５９を下向きに流れ落ちて下部プレナム５８に至った軽水は、この下部プレナム５８の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、下部炉心板４８を通過して炉心５３に流入する。このとき、下部プレナム５８の内面により上向きに案内されて上昇する軽水は、炉心５３の中心部でその流量が多く、外周部で少なくなってしまう。ところが、本実施例では、下部炉心板４８の中心部に位置する連通孔６１，６２，６３の出口部に多孔板７１が設けられており、外周部の連通孔に対して中心部の連通孔６１，６２，６３の流動抵抗が大きくなっている。そのため、下部プレナム５８の内面により上向きに案内されて上昇する軽水は、中心部の流量が多いものの、多孔板７１により連通孔６１，６２，６３を通過する際に抵抗が発生し、結果として、下部プレナム５８から炉心５３に供給される軽水の流量が、炉心５３の径方向に対して均一に整流されることとなる。
【００５２】
このように実施例１の原子炉によれば、入口ノズル４４及び出口ノズル４５を有する原子炉容器４１内に炉心槽４６を配置し、この炉心槽４６内に炉心５３を配置する一方、下部炉心板４８と原子炉容器４１により下部プレナム５８を区画すると共に、原子炉容器４１と炉心槽４６の側壁によりダウンカマー部５９を区画し、下部炉心板４８に炉心５３と下部プレナム５８とを連通する多数の連通孔６１，６２，６３・・・を形成すると共に、下部炉心板４８の上部に中心部に位置する連通孔６１，６２，６３内を流動する軽水の流動抵抗を変更する多孔板７１を設けている。
【００５３】
従って、入口ノズル４４から原子炉容器４１内に導入された軽水が、ダウンカマー部５９を下降して下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８で反転して上昇し、下部炉心板４８を通過して炉心５３まで上昇するとき、この上昇する軽水の流量分布は、下部プレナム５８の中心部が高くなるが、下部炉心板４８の中心部にある連通孔６１，６２，６３に多孔板７１が設けられているため、この連通孔６１，６２，６３内を流動する軽水の流量が低減されることで、炉心５３に供給される軽水の流量が炉心５３の径方向に対して均一となるように調整されることとなり、熱交換効率の向上を図ることができる。
【００５４】
また、実施例１の原子炉では、流動抵抗変更部材として、下部炉心板４８の中心部に形成された連通孔６１，６２，６３の出口部に多孔板７１を設けている。従って、連通孔６１，６２，６３に対する多孔板７１の取付け及び取外しが容易となり、作業性を向上することができる。
【実施例２】
【００５５】
図６は、本発明の実施例２に係る加圧水型原子炉に設けられた多孔板を表す縦断面図である。なお、本実施例の原子炉における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００５６】
実施例２の原子炉において、図１及び図６に示すように、下部炉心板４８に炉心５３と下部プレナム５８とを連通する多数の連通孔６１，６２，６３・・・が形成されており、連通孔６１側が下部炉心板４８の中心側であり、連通孔６３側が下部炉心板４８の外周部側となっている。そして、下部炉心板４８の上部に連通孔６１，６２，６３・・・内を流動する軽水の流動抵抗を変更する流動抵抗変更部材として多孔板８１，８２，８３・・・が設けられている。この流動抵抗変更部材は、下部炉心板４８の外周部側に形成された連通孔の流動抵抗に対して、下部炉心板４８の中心部に形成された連通孔の流動抵抗を大きく設定するものであり、具体的には、下部炉心板４８の中心部に形成された連通孔６１，６２，６３の出口部に高さの異なる多孔板８１，８２，８３が設けられている。
【００５７】
この多孔板８１，８２，８３は、円筒形状をなす支持筒８４，８５，８６の軸方向における先端部に固定されており、この支持筒８４，８５，８６の軸方向における基端部が下部炉心板４８の上面であって、連通孔６１，６２，６３の周囲に固定されることで、その出口部を被覆している。そして、下部炉心板４８の中心側に形成された連通孔６１の支持筒８４に対して、下部炉心板４８の外周部側に形成された連通孔６３の支持筒８６の長さが長く設定されており、下部炉心板４８の中心側から外周部側に並んだ連通孔６１，６２，６３に対して、下部炉心板４８の上面から多孔板８１，８２，８３までの高さＨ１，Ｈ２，Ｈ３が徐々に高くなっている。
【００５８】
従って、ダウンカマー部５９を下向きに流れ落ちて下部プレナム５８に至った軽水は、この下部プレナム５８の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、下部炉心板４８を通過して炉心５３に流入する。このとき、下部プレナム５８の内面により上向きに案内されて上昇する軽水は、炉心５３の中心部でその流量が多く、外周部で少なくなってしまう。ところが、本実施例では、下部炉心板４８の中心部に位置する連通孔６１，６２，６３の出口部に高さの異なる多孔板８１，８２，８３が設けられており、外周部の連通孔に対して中心部の連通孔６１，６２，６３の流動抵抗が徐々に大きくなっている。そのため、下部プレナム５８の内面により上向きに案内されて上昇する軽水は、中心部の流量が多いものの、多孔板８１，８２，８３により連通孔６１，６２，６３を通過する際に抵抗が発生し、結果として、下部プレナム５８から炉心５３に供給される軽水の流量が、炉心５３の径方向に対して均一に整流されることとなる。
【００５９】
このように実施例２の原子炉によれば、下部炉心板４８に炉心５３と下部プレナム５８とを連通する多数の連通孔６１，６２，６３・・・を形成すると共に、下部炉心板４８の上部の中心部に位置する連通孔６１，６２，６３内を流動する軽水の流動抵抗を変更する高さの異なる多孔板８１，８２，８３を設けている。
【００６０】
従って、入口ノズル４４から原子炉容器４１内に導入された軽水が、ダウンカマー部５９を下降して下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８で反転して上昇し、下部炉心板４８を通過して炉心５３まで上昇するとき、この上昇する軽水の流量分布は、下部プレナム５８の中心部が高くなるが、下部炉心板４８の中心部にある連通孔６１，６２，６３に高さの異なる多孔板８１，８２，８３が設けられているため、この連通孔６１，６２，６３内を流動する軽水の流量が中心側ほど低減されることで、炉心５３に供給される軽水の流量が炉心５３の径方向に対して均一となるように調整されることとなり、熱交換効率の向上を図ることができる。
【００６１】
また、実施例２の原子炉では、下部炉心板４８の中心側に位置する連通孔６１に設けられた多孔板８１の高さを、外周側に位置する連通孔６３に設けられた多孔板８３の高さより低く設定している。従って、多孔板８１，８２，８３の高さにより連通孔６１，６２，６３の流動抵抗を微小に調整することができ、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。
【実施例３】
【００６２】
図７は、本発明の実施例３に係る加圧水型原子炉に設けられた多孔板を表す縦断面図である。なお、本実施例の原子炉における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００６３】
実施例３の原子炉において、図１及び図７に示すように、下部炉心板４８に炉心５３と下部プレナム５８とを連通する多数の連通孔６１，６２，６３・・・が形成されると共に、下部炉心板４８の下部に連通孔６１，６２，６３・・・内を流動する軽水の流動抵抗を変更する流動抵抗変更部材として多孔板７１が設けられている。この流動抵抗変更部材は、下部炉心板４８の外周部側に形成された連通孔の流動抵抗に対して、下部炉心板４８の中心部に形成された連通孔の流動抵抗を大きく設定するものであり、具体的には、下部炉心板４８の中心部に形成された連通孔６１，６２，６３の入口部に多孔板７１が設けられている。
【００６４】
この多孔板７１は、支持筒７２の先端部（図７にて下端部）に固定されており、この支持筒７２の基端部（図７にて上端部）が下部炉心板４８の下面であって、連通孔６１，６２，６３の周囲に固定されることで、その入口部を被覆している。
【００６５】
従って、ダウンカマー部５９を下向きに流れ落ちて下部プレナム５８に至った軽水は、この下部プレナム５８の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、下部炉心板４８を通過して炉心５３に流入する。このとき、下部プレナム５８の内面により上向きに案内されて上昇する軽水は、炉心５３の中心部でその流量が多く、外周部で少なくなってしまう。ところが、本実施例では、下部炉心板４８の中心部に位置する連通孔６１，６２，６３の入口部に多孔板７１が設けられており、外周部の連通孔に対して中心部の連通孔６１，６２，６３の流動抵抗が大きくなっている。そのため、下部プレナム５８の内面により上向きに案内されて上昇する軽水は、中心部の流量が多いものの、多孔板７１により連通孔６１，６２，６３を通過する際に抵抗が発生し、結果として、下部プレナム５８から炉心５３に供給される軽水の流量が、炉心５３の径方向に対して均一に整流されることとなる。
【００６６】
このように実施例３の原子炉によれば、下部炉心板４８に炉心５３と下部プレナム５８とを連通する多数の連通孔６１，６２，６３・・・を形成すると共に、下部炉心板４８の下部の中心部に位置する連通孔６１，６２，６３内を流動する軽水の流動抵抗を変更する多孔板７１を設けている。
【００６７】
従って、入口ノズル４４から原子炉容器４１内に導入された軽水が、ダウンカマー部５９を下降して下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８で反転して上昇し、下部炉心板４８を通過して炉心５３まで上昇するとき、この上昇する軽水の流量分布は、下部プレナム５８の中心部が高くなるが、下部炉心板４８の中心部にある連通孔６１，６２，６３に多孔板７１が設けられているため、この連通孔６１，６２，６３内を流動する軽水の流量が低減されることで、炉心５３に供給される軽水の流量が炉心の径方向に対して均一となるように調整されることとなり、熱交換効率の向上を図ることができる。
【実施例４】
【００６８】
図８は、本発明の実施例４に係る加圧水型原子炉に設けられた多孔板を表す縦断面図である。なお、本実施例の原子炉における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００６９】
実施例４の原子炉において、図１及び図８に示すように、下部炉心板４８に炉心５３と下部プレナム５８とを連通する多数の連通孔６１，６２，６３・・・が形成されており、連通孔６１側が下部炉心板４８の中心側であり、連通孔６３側が下部炉心板４８の外周部側となっている。そして、下部炉心板４８の下部に連通孔６１，６２，６３・・・内を流動する軽水の流動抵抗を変更する流動抵抗変更部材として多孔板８１，８２，８３・・・が設けられている。この流動抵抗変更部材は、下部炉心板４８の外周部側に形成された連通孔の流動抵抗に対して、下部炉心板４８の中心部に形成された連通孔の流動抵抗を大きく設定するものであり、具体的には、下部炉心板４８の中心部に形成された連通孔６１，６２，６３の入口部に高さの異なる多孔板８１，８２，８３が設けられている。
【００７０】
この多孔板８１，８２，８３は、支持筒８４，８５，８６の先端部に固定されており、この支持筒８４，８５，８６の基端部が下部炉心板４８の下面であって、連通孔６１，６２，６３の周囲に固定されることで、その入口部を被覆している。そして、下部炉心板４８の中心側に形成された連通孔６１の支持筒８４に対して、下部炉心板４８の外周部側に形成された連通孔６３の支持筒８６の長さが長く設定されており、下部炉心板４８の中心側から外周部側に並んだ連通孔６１，６２，６３に対して、下部炉心板４８の下面から多孔板８１，８２，８３までの高さＨ１，Ｈ２，Ｈ３が徐々に高くなっている。
【００７１】
従って、ダウンカマー部５９を下向きに流れ落ちて下部プレナム５８に至った軽水は、この下部プレナム５８の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、下部炉心板４８を通過して炉心５３に流入する。このとき、下部プレナム５８の内面により上向きに案内されて上昇する軽水は、炉心５３の中心部でその流量が多く、外周部で少なくなってしまう。ところが、本実施例では、下部炉心板４８の中心部に位置する連通孔６１，６２，６３の入口部に高さの異なる多孔板８１，８２，８３が設けられており、外周部の連通孔に対して中心部の連通孔６１，６２，６３の流動抵抗が徐々に大きくなっている。そのため、下部プレナム５８の内面により上向きに案内されて上昇する軽水は、中心部の流量が多いものの、多孔板８１，８２，８３により連通孔６１，６２，６３を通過する際に抵抗が発生し、結果として、下部プレナム５８から炉心５３に供給される軽水の流量が、炉心５３の径方向に対して均一に整流されることとなる。
【００７２】
このように実施例４の原子炉によれば、下部炉心板４８に炉心５３と下部プレナム５８とを連通する多数の連通孔６１，６２，６３・・・を形成すると共に、下部炉心板４８の下部に中心部に位置する連通孔６１，６２，６３内を流動する軽水の流動抵抗を変更する高さの異なる多孔板８１，８２，８３を設けている。
【００７３】
従って、入口ノズル４４から原子炉容器４１内に導入された軽水が、ダウンカマー部５９を下降して下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８で反転して上昇し、下部炉心板４８を通過して炉心まで上昇するとき、この上昇する軽水の流量分布は、下部プレナム５８の中心部が高くなるが、下部炉心板４８の中心部にある連通孔６１，６２，６３に高さの異なる多孔板８１，８２，８３が設けられているため、この連通孔６１，６２，６３内を流動する軽水の流量が中心側ほど低減されることで、炉心５３に供給される軽水の流量が炉心５３の径方向に対して均一となるように調整されることとなり、熱交換効率の向上を図ることができる。
【００７４】
なお、上述した実施例２，４にて、高さの異なる多孔板８１，８２，８３を設けることで、連通孔６１，６２，６３の流動抵抗を変更したが、多孔板の開口率を変更、つまり、下部炉心板４８の中心側に位置する連通孔６１に設けられた多孔板の開口率を、外周側に位置する連通孔６３に設けられた多孔板８３の開口率より低く設定してもよい。
【実施例５】
【００７５】
図９は、本発明の実施例５に係る加圧水型原子炉に設けられた多孔板を表す縦断面図である。なお、本実施例の原子炉における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００７６】
実施例５の原子炉において、図１及び図９に示すように、下部炉心板４８に炉心５３と下部プレナム５８とを連通する多数の連通孔６１，６２，６３・・・が形成されると共に、下部炉心板４８の下部に連通孔６１，６２，６３・・・内を流動する軽水の流動抵抗を変更する流動抵抗変更部材として多孔板９１が設けられている。この流動抵抗変更部材は、下部炉心板４８の外周部側に形成された連通孔の流動抵抗に対して、下部炉心板４８の中心部に形成された連通孔の流動抵抗を大きく設定するものであり、具体的には、下部炉心板４８の中心部に形成された連通孔６１，６２，６３の入口部に多孔板９１が設けられている。
【００７７】
この多孔板９１は、支持筒９２の先端部に固定されており、この支持筒９２の基端部が下部炉心板４８の下面であって、連通孔６１，６２，６３の周囲に固定されることで、その入口部を被覆している。そして、この支持筒９２に内外を貫通する流路９２ａが形成されている。
【００７８】
従って、ダウンカマー部５９を下向きに流れ落ちて下部プレナム５８に至った軽水は、この下部プレナム５８の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、下部炉心板４８を通過して炉心５３に流入する。このとき、下部プレナム５８の内面により上向きに案内されて上昇する軽水は、炉心５３の中心部でその流量が多く、外周部で少なくなってしまう。ところが、本実施例では、下部炉心板４８の中心部に位置する連通孔６１，６２，６３の入口部に多孔板９１が設けられており、外周部の連通孔に対して中心部の連通孔６１，６２，６３の流動抵抗が大きくなっている。そのため、下部プレナム５８の内面により上向きに案内されて上昇する軽水は、中心部の流量が多いものの、多孔板９１及び支持筒９２により連通孔６１，６２，６３を通過する際に抵抗が発生する。この場合、支持筒９２に流路９２ａが形成されているため、中心側の連通孔６１よりも外周部側の連通孔６３の方が流動抵抗が小さくなり、結果として、下部プレナム５８から炉心５３に供給される軽水の流量が、炉心５３の径方向に対して均一に整流されることとなる。
【００７９】
このように実施例５の原子炉によれば、下部炉心板４８に炉心５３と下部プレナム５８とを連通する多数の連通孔６１，６２，６３・・・を形成し、下部炉心板４８の下部の中心部に位置する連通孔６１，６２，６３内を流動する軽水の流動抵抗を変更する多孔板９１を設けると共に、多孔板９１を支持する支持筒９２に通路９２ａを設けている。
【００８０】
従って、入口ノズル４４から原子炉容器４１内に導入された軽水が、ダウンカマー部５９を下降して下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８で反転して上昇し、下部炉心板４８を通過して炉心５３まで上昇するとき、この上昇する軽水の流量分布は、下部プレナム５８の中心部が高くなるが、下部炉心板４８の中心部にある連通孔６１，６２，６３に多孔板９１及び通路９２ａを有する支持筒９２が設けられているため、この連通孔６１，６２，６３内を流動する軽水の流量が低減されることで、炉心５３に供給される軽水の流量が炉心５３の径方向に対して均一となるように調整されることとなり、熱交換効率の向上を図ることができる。
【００８１】
また、実施例５の原子炉では、多孔板９１が支持筒９２を介して下部炉心板４８の下面に取付けられ、支持筒９２に流路９２ａを形成している。従って、軽水が多孔板９１の孔だけでなく、支持筒９２の流路９２ａを通して連通孔６１，６２，６３に流入することとなり、軽水を炉心５３側に誘導しやすくなり、流動抵抗の調整代を十分に確保することができる。
【実施例６】
【００８２】
図１０は、本発明の実施例６に係る加圧水型原子炉に設けられた多孔板を表す縦断面図である。なお、本実施例の原子炉における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００８３】
実施例６の原子炉において、図１及び図１０に示すように、下部炉心板４８に炉心５３と下部プレナム５８とを連通する多数の連通孔６１，６２，６３・・・が形成されており、連通孔６１側が下部炉心板４８の中心側であり、連通孔６３側が下部炉心板４８の外周部側となっている。そして、下部炉心板４８の下部に連通孔６１，６２，６３・・・内を流動する軽水の流動抵抗を変更する流動抵抗変更部材として多孔板１０１，１０２，１０３・・・が設けられている。この流動抵抗変更部材は、下部炉心板４８の外周部側に形成された連通孔の流動抵抗に対して、下部炉心板４８の中心部に形成された連通孔の流動抵抗を大きく設定するものであり、具体的には、下部炉心板４８の中心部に形成された連通孔６１，６２，６３の入口部に高さの異なる多孔板１０１，１０２，１０３が設けられている。
【００８４】
この多孔板１０１，１０２，１０３は、支持筒１０４，１０５，１０６を介して下部炉心板４８の下面であって、連通孔６１，６２，６３の周囲に固定されて入口部を被覆している。そして、下部炉心板４８の中心側に形成された連通孔６１の支持筒１０４に対して、下部炉心板４８の外周部側に形成された連通孔６３の支持筒１０６の長さが長く設定されている。そして、この支持筒１０４，１０５，１０６には、内外を貫通する流路１０４ａ，１０５ａ，１０６ａが形成されている。
【００８５】
従って、ダウンカマー部５９を下向きに流れ落ちて下部プレナム５８に至った軽水は、この下部プレナム５８の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、下部炉心板４８を通過して炉心５３に流入する。このとき、下部プレナム５８の内面により上向きに案内されて上昇する軽水は、炉心５３の中心部でその流量が多く、外周部で少なくなってしまう。ところが、本実施例では、下部炉心板４８の中心部に位置する連通孔６１，６２，６３の入口部に高さの異なる多孔板１０１，１０２，１０３が設けられており、外周部の連通孔に対して中心部の連通孔６１，６２，６３の流動抵抗が徐々に大きくなっている。そのため、下部プレナム５８の内面により上向きに案内されて上昇する軽水は、中心部の流量が多いものの、多孔板１０１，１０２，１０３及び支持筒１０４，１０５，１０６により連通孔６１，６２，６３を通過する際に抵抗が発生する。この場合、支持筒１０４，１０５，１０６に流路１０４ａ，１０５ａ，１０６ａが形成されているため、中心側の連通孔６１よりも外周部側の連通孔６３の方が流動抵抗が小さくなり、結果として、下部プレナム５８から炉心５３に供給される軽水の流量が、炉心５３の径方向に対して均一に整流されることとなる。
【００８６】
このように実施例６の原子炉によれば、下部炉心板４８に炉心５３と下部プレナム５８とを連通する多数の連通孔６１，６２，６３・・・を形成し、下部炉心板４８の下部に中心部に位置する連通孔６１，６２，６３内を流動する軽水の流動抵抗を変更する高さの異なる多孔板１０１，１０２，１０３を設けると共に、多孔板１０１，１０２，１０３を支持する支持筒１０４，１０５，１０６に流路１０４ａ，１０５ａ，１０６ａを設けている。
【００８７】
従って、入口ノズル４４から原子炉容器４１内に導入された軽水が、ダウンカマー部５９を下降して下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８で反転して上昇し、下部炉心板４８を通過して炉心５３まで上昇するとき、この上昇する軽水の流量分布は、下部プレナム５８の中心部が高くなるが、下部炉心板４８の中心部にある連通孔６１，６２，６３に高さの異なる多孔板１０１，１０２，１０３及び流路１０４ａ，１０５ａ，１０６ａを有する支持筒１０４，１０５，１０６が設けられているため、この連通孔６１，６２，６３内を流動する軽水の流量が中心側ほど低減されることで、炉心５３に供給される軽水の流量が炉心５３の径方向に対して均一となるように調整されることとなり、熱交換効率の向上を図ることができる。
【００８８】
また、実施例６の原子炉では、多孔板１０１，１０２，１０３が支持筒１０４，１０５，１０６を介して下部炉心板４８の下面に取付けられ、支持筒１０１，１０２，１０３に流路１０４ａ，１０５ａ，１０６ａを形成している。従って、軽水が多孔板１０１，１０２，１０３の孔だけでなく、支持筒１０４，１０５，１０６の流路１０４ａ，１０５ａ，１０６ａを通して連通孔６１，６２，６３に流入することとなり、軽水を炉心５３側に誘導しやすくなり、流動抵抗の調整代を十分に確保することができる。
【実施例７】
【００８９】
図１１は、本発明の実施例７に係る加圧水型原子炉に設けられた多孔板を表す縦断面図、図１２は、実施例７の多孔板及び支持筒を表す斜視図である。なお、本実施例の原子炉における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００９０】
実施例７の原子炉において、図１、図１１及び図１２に示すように、下部炉心板４８に炉心５３と下部プレナム５８とを連通する多数の連通孔６１が形成されると共に、下部炉心板４８の下部に連通孔６１内を流動する軽水の流動抵抗を変更する流動抵抗変更部材として多孔板１１１が設けられている。この多孔板１１１は、支持筒１１２を介して下部炉心板４８の下面に連通孔６１の入口部を被覆するように固定されている。そして、この支持筒１１２は、下部炉心板４８の中心側にスリット形状の通路１１２ａが形成されている。
【００９１】
従って、ダウンカマー部５９を下向きに流れ落ちて下部プレナム５８に至った軽水は、この下部プレナム５８の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、下部炉心板４８を通過して炉心５３に流入する。このとき、下部プレナム５８の内面により上向きに案内されて上昇する軽水は、炉心５３の中心部でその流量が多く、外周部で少なくなってしまう。ところが、本実施例では、下部炉心板４８の中心部に位置する連通孔６１の入口部に多孔板１１１が設けられ、支持筒１１２に下部炉心板４８の中心側を向く通路１１２ａが形成されている。そのため、下部プレナム５８の内面により上向きに案内されて上昇する軽水は、中心部の流量が多いものの、多孔板１１１及び支持筒１１２により連通孔６１を通過する際に抵抗が発生し、結果として、下部プレナム５８から炉心５３に供給される軽水の流量が、炉心５３の径方向に対して均一に整流されることとなる。
【００９２】
このように実施例７の原子炉によれば、下部炉心板４８に炉心５３と下部プレナム５８とを連通する多数の連通孔６１を形成し、下部炉心板４８の下部に中心部に位置する連通孔６１内を流動する軽水の流動抵抗を変更する多孔板１１１を設けると共に、多孔板１１１を支持する支持筒１２に下部炉心板４８の中心側を向く通路１１２ａを設けている。
【００９３】
従って、入口ノズル４４から原子炉容器４１内に導入された軽水が、ダウンカマー部５９を下降して下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８で反転して上昇し、下部炉心板４８を通過して炉心５３まで上昇するとき、この上昇する軽水の流量分布は、下部プレナム５８の中心部が高くなるが、下部炉心板４８の中心部にある連通孔６１に多孔板１１１及び通路１１２ａを有する支持筒１１２が設けられているため、この連通孔６１内を流動する軽水の流量が低減されることで、炉心５３に供給される軽水の流量が炉心５３の径方向に対して均一となるように調整されることとなり、熱交換効率の向上を図ることができる。
【００９４】
また、実施例７の原子炉では、多孔板１１１が支持筒１１２を介して下部炉心板４８の下面に取付けられ、支持筒１１２に下部炉心板４８の中心側を向く流路１１２ａを形成している。従って、軽水が多孔板１１１の孔だけでなく、支持筒１１２の流路１１２ａを通して連通孔６１に流入することとなり、軽水を炉心５３側に誘導しやすくなり、流動抵抗の調整代を十分に確保することができる。
【実施例８】
【００９５】
図１３は、本発明の実施例８に係る加圧水型原子炉に設けられた多孔板を表す縦断面図である。なお、本実施例の原子炉における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００９６】
実施例８の原子炉において、図１、図１３に示すように、下部炉心板４８の下部に連通孔６１内を流動する軽水の流動抵抗を変更する流動抵抗変更部材として多孔板１１１が設けられている。この多孔板１１１は、支持筒１１２を介して下部炉心板４８の下面に連通孔６１の入口部を被覆するように固定されており、この支持筒１１２には、下部炉心板４８の中心側を向くスリット形状の通路１１２ａが形成されている。そして、この多孔板１１１及び支持筒１１２の内側には、スペーサ１１４を介して内筒１１５が装着されており、この内筒１１５には、多数の流路１１５ａが形成されている。
【００９７】
従って、下部プレナム５８から上昇する軽水は、中心部の流量が多いものの、多孔板１１１と支持筒１１２と内筒１１５により連通孔６１を通過する際に抵抗が発生し、下部プレナム５８から炉心５３に供給される軽水の流量が、炉心５３の径方向に対して均一に整流されることとなる。
【００９８】
このように実施例８の原子炉によれば、下部炉心板４８に炉心５３と下部プレナム５８とを連通する多数の連通孔６１を形成し、下部炉心板４８の下部に中心部に位置する連通孔６１内を流動する軽水の流動抵抗を変更する多孔板１１１を設け、この多孔板１１１を支持する支持筒１１２に下部炉心板４８の中心側を向く通路１１５ａを設けると共に、多孔板１１１及び支持筒１１２の内側に、多数の流路１１５ａを有する内筒１１５を設けている。
【００９９】
従って、入口ノズル４４から原子炉容器４１内に導入された軽水が、ダウンカマー部５９を下降して下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８で反転して上昇し、下部炉心板４８を通過して炉心５３まで上昇するとき、この上昇する軽水の流量分布は、下部プレナム５８の中心部が高くなるが、下部炉心板４８の中心部にある連通孔６１に多孔板１１１と通路１１５ａを有する支持筒１１２と内筒１１５が設けられているため、この連通孔６１内を流動する軽水の流量が低減されることで、炉心５３に供給される軽水の流量が炉心５３の径方向に対して均一となるように調整されることとなり、熱交換効率の向上を図ることができる。
【０１００】
また、実施例８の原子炉では、多孔板１１１が支持筒１１２を介して下部炉心板４８の下面に取付けられ、その内側に内筒１１５を設けている。従って、軽水が多孔板１１１の孔だけでなく、内筒１１５の通路１１５ａを通して連通孔６１に流入することとなり、二段階で流動抵抗が調整されるため、炉心５３側に誘導しやすくなり、流動抵抗の調整代を十分に確保することができる。
【実施例９】
【０１０１】
図１４は、本発明の実施例９に係る加圧水型原子炉に設けられた多孔板を表す縦断面図である。なお、本実施例の原子炉における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１０２】
実施例９の原子炉において、図１及び図１４に示すように、下部炉心板４８に炉心５３と下部プレナム５８とを連通する多数の連通孔６１，６２・・・が形成され、連通孔６１側が下部炉心板４８の中心側であり、連通孔６２側が下部炉心板４８の外周部側となっている。下部炉心板４８の上部に連通孔６１，６２・・・内を流動する軽水の流動抵抗を変更する流動抵抗変更部材として多孔板１２１，１２２・・・が設けられている。この流動抵抗変更部材は、下部炉心板４８の外周部側に形成された連通孔の流動抵抗に対して、下部炉心板４８の中心部に形成された連通孔の流動抵抗を大きく設定するものであり、具体的には、下部炉心板４８の中心部に形成された連通孔６１，６２の出口部に多孔板１２１，１２２が設けられている。
【０１０３】
この多孔板１２１，１２２は、支持筒１２３，１２４を介して下部炉心板４８の上面における連通孔６１，６２の周囲に固定されることで、その出口部を被覆している。この多孔板１２１，１２２の中央部には調整孔１２１ａ，１２２ａが形成されており、この調整孔１２１ａ，１２２ａに外部から栓部材（開口率調整部材）１２５，１２６が上下に移動自在に嵌合している。この栓部材１２５，１２６は、多孔板１２１，１２２の調整孔１２１ａ，１２２ａへの嵌合量を変更することで、多孔板１２１，１２２の開口率を調整することができる。本実施例では、下部炉心板４８の中心側に位置する多孔板１２１の開口率が、外周側に位置する多孔板１２２の開口率よりも低くなるように、栓部材１２５，１２６の嵌合量を調整してある。
【０１０４】
従って、下部プレナム５８から上昇する軽水は、中心部の流量が多いものの、多孔板１２１，１２２により連通孔６１，６２を通過する際に抵抗が発生し、下部プレナム５８から炉心５３に供給される軽水の流量が、炉心５３の径方向に対して均一に整流されることとなる。
【０１０５】
このように実施例９の原子炉によれば、下部炉心板４８の上部に中心部に位置する連通孔６１，６２内を流動する軽水の流動抵抗を変更する多孔板１２１，１２２を設け、この栓部材１２５，１２６を嵌合することで、その開口率を調整可能としている。
【０１０６】
従って、入口ノズル４４から原子炉容器４１内に導入された軽水が、ダウンカマー部５９を下降して下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８で反転して上昇し、下部炉心板４８を通過して炉心５３まで上昇するとき、この上昇する軽水の流量分布は、下部プレナム５８の中心部が高くなるが、下部炉心板４８の中心部にある連通孔６１，６２に開口率の異なる多孔板１２１，１２２が設けられているため、この連通孔６１，６２内を流動する軽水の流量が中心側ほど低減されることで、炉心５３に供給される軽水の流量が炉心５３の径方向に対して均一となるように調整されることとなり、熱交換効率の向上を図ることができる。
【０１０７】
また、実施例９の原子炉では、栓部材１２５，１２６により多孔板１２１，１２２への嵌合量を変更することで、多孔板１２１，１２２の開口率を調整可能としている。従って、下部プレナム５８での軽水の流動分布に応じて多孔板１２１，１２２の開口率を調整することで、炉心５３に供給する軽水の流量を容易に調整することができる。
【実施例１０】
【０１０８】
図１５は、本発明の実施例１０に係る加圧水型原子炉に設けられた多孔板を表す縦断面図である。なお、本実施例の原子炉における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１０９】
実施例１０の原子炉において、図１及び図１５に示すように、下部炉心板４８の下部に連通孔６１，６２・・・内を流動する軽水の流動抵抗を変更する多孔板１２１，１２２・・・が設けられている。この多孔板１２１，１２２は、支持筒１２３，１２４を介して下部炉心板４８の下面における連通孔６１，６２の周囲に固定されている。この多孔板１２１，１２２の中央部には調整孔１２１ａ，１２２ａが形成され、この調整孔１２１ａ，１２２ａに栓部材１２５，１２６が上下に移動自在に嵌合している。この栓部材１２５，１２６は、円錐台形状をなし、多孔板１２１，１２２の調整孔１２１ａ，１２２ａへの嵌合量を変更することで、多孔板１２１，１２２の開口率を調整することができる。
【０１１０】
従って、下部プレナム５８から上昇する軽水は、中心部の流量が多いものの、多孔板１２１，１２２により連通孔６１，６２を通過する際に抵抗が発生し、下部プレナム５８から炉心５３に供給される軽水の流量が、炉心５３の径方向に対して均一に整流されることとなる。また、下部プレナム５８の軽水は、栓部材１２５，１２６の傾斜面（側面）に案内されて多孔板１２１，１２２から連通孔６１，６２に導入されることとなり、その導入量も調整することができる。
【０１１１】
このように実施例１０の原子炉によれば、下部炉心板４８の上部に中心部に位置する連通孔６１，６２内を流動する軽水の流動抵抗を変更する多孔板１２１，１２２を設け、この栓部材１２５，１２６を嵌合することで、その開口率を調整可能としている。従って、開口率の異なる多孔板１２１，１２２により連通孔６１，６２内を流動する軽水の流量が中心側ほど低減されることで、炉心５３に供給される軽水の流量が炉心５３の径方向に対して均一となるように調整されることとなり、熱交換効率の向上を図ることができる。
【０１１２】
なお、上述した実施例９、１０にて、多孔板１２１，１２２の開口率を調整する栓部材１２５，１２６を剛体または弾性体としたが、多孔体としてもよい。
【実施例１１】
【０１１３】
図１６は、本発明の実施例１１に係る加圧水型原子炉に設けられた多孔板を表す縦断面図、図１７は、実施例１１のガイド部材の平面図である。なお、本実施例の原子炉における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１１４】
実施例１１の原子炉において、図１、図１６及び図１７に示すように、下部炉心板４８に炉心５３と下部プレナム５８とを連通する多数の連通孔・・・６８，６９が形成され、連通孔６８側が下部炉心板４８の中心側であり、連通孔６９側が下部炉心板４８の外周部側となっている。下部炉心板４８の下部には、その外周部側に設けられた連通孔６８，６９内を流動する軽水の流動抵抗を変更する流動抵抗変更部材としてのガイド部材１３１，１３２・・・が設けられている。このガイド部材１３１，１３２は、下部炉心板４８の下面における連通孔６１，６２の周囲に固定されている。この場合、ガイド部材１３１，１３２は、連通孔６１，６２における下部炉心板４８の外周部側に固定され、下部炉心板４８の中心側ほどその高さが低くなるように傾斜している。そして、下部炉心板４８の中心側に形成された連通孔６８のガイド部材１３１に対して、下部炉心板４８の外周部側に形成された連通孔６９のガイド部材１３２の高さが高く設定されている。
【０１１５】
従って、下部プレナム５８から上昇する軽水は、中心部の流量が多く下部炉心板４８の下面に沿って外周部側に流れ、ガイド部材１３１，１３２により導かれて外周部側の連通孔６８，６９に導入されることとなり、下部プレナム５８から炉心５３に供給される軽水の流量が、炉心５３の径方向に対して均一に整流されることとなる。
【０１１６】
このように実施例１１の原子炉によれば、下部炉心板４８の下部に外周部に位置する連通孔６８，６９内に軽水を導入するガイド部材１３１，１３２を設けている。従って、軽水が流れにくい外周部側の連通孔６８，６９に対して、ガイド部材１３１，１３２により積極的に軽水を導入することができ、炉心５３に供給される軽水の流量が炉心５３の径方向に対して均一となるように調整され、熱交換効率の向上を図ることができる。
【０１１７】
なお、上述した各実施例では、流動抵抗変更部材としての多孔板やガイド部材を、下部炉心板４８の中心部の連通孔６１，６２，６３に対して設けたり、外周部側の連通孔６８，６９に対して設けたが、全ての連通孔６１，６２、６３・・・６８，６９に設け、その開口率などを変更することで流動抵抗を変更するようにしてもよい。
【０１１８】
また、上述した各実施例では、燃料集合体５４の下部に設けられている下部炉心板４８の下部又は上部に支持筒を設けたが、要するに、本発明は、燃料集合体５４の連通孔の入口（上流側）に流動抵抗部材を設ければよい。また、燃料集合体５４の連通孔の出口（下流側）に流動抵抗部材を設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、原子炉格納容器と、この原子炉格納容器内に収納されている圧力容器と、圧力容器内に冷却材を供給する冷却材供給配管系とを具え、原子燃料と冷却材との熱交換により蒸気を発生し、発生蒸気により発電タービンを駆動して発電を行う原子炉に適用可能であり、上述した加圧水型炉（ＰＷＲ）に限らず、他の種類の原子炉、例えば沸騰水型炉（ＢＷＲ）にも適用することができる。即ち、本発明に係る原子炉は、炉心板の上部または下部に連通孔内を流動する冷却材の流動抵抗を変更する流動抵抗変更部材が設けることで、冷却材を下部プレナムから炉心に対して径方向及び周方向に均一に供給するものであり、いずれの種類の原子炉にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の実施例１に係る加圧水型原子炉の内部構造を表す概略構成図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】実施例１の下部炉心板の断面図である。
【図４】実施例１の下部炉心板に固定された多孔板の平面図である。
【図５】実施例１の加圧水型原子炉を有する原子力発電プラントの概略構成図である。
【図６】本発明の実施例２に係る加圧水型原子炉に設けられた多孔板を表す縦断面図である。
【図７】本発明の実施例３に係る加圧水型原子炉に設けられた多孔板を表す縦断面図である。
【図８】本発明の実施例４に係る加圧水型原子炉に設けられた多孔板を表す縦断面図である。
【図９】本発明の実施例５に係る加圧水型原子炉に設けられた多孔板を表す縦断面図である。
【図１０】本発明の実施例６に係る加圧水型原子炉に設けられた多孔板を表す縦断面図である。
【図１１】本発明の実施例７に係る加圧水型原子炉に設けられた多孔板を表す縦断面図である。
【図１２】実施例７の多孔板及び支持筒を表す斜視図である。
【図１３】本発明の実施例８に係る加圧水型原子炉に設けられた多孔板を表す縦断面図である。
【図１４】本発明の実施例９に係る加圧水型原子炉に設けられた多孔板を表す縦断面図である。
【図１５】本発明の実施例１０に係る加圧水型原子炉に設けられた多孔板を表す縦断面図である。
【図１６】本発明の実施例１１に係る加圧水型原子炉に設けられた多孔板を表す縦断面図である。
【図１７】実施例１１のガイド部材の平面図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１２  加圧水型原子炉
４１  原子炉容器（圧力容器）
４４  入口ノズル（冷却材入口ノズル）
４５  出口ノズル（冷却材出口ノズル）
４６  炉心槽
４８  下部炉心板
５３  炉心
５６  炉内計装案内管
５７  上部プレナム
５８  下部プレナム
５９  ダウンカマー部
６１，６２，６３・・・６８，６９  連通孔
７１，８１，８２，８３，９１，１０１，１０２，１０３，１１１，１２１，１２２  多孔板（流動抵抗変更部材）
７２，８４，８５，８６，９２，１０４，１０５，１０６，１１２，１２３，１２４  支持筒
１０４ａ，１０５ａ，１０６ａ，１１２ａ  通路
１１５  内筒
１２５，１２６  栓部材（開口率調整部材）
１３１，１３２  ガイド部材（流動抵抗変更部材）
【図１】
2009075001.tif 000003
【図２】
2009075001.tif 000004
【図３】
2009075001.tif 000005
【図４】
2009075001.tif 000006
【図５】
2009075001.tif 000007
【図６】
2009075001.tif 000008
【図７】
2009075001.tif 000009
【図８】
2009075001.tif 000010
【図９】
2009075001.tif 000011
【図１０】
2009075001.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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