原子炉容器
【課題】スロッシング（液面揺動）の振動による壁冷構造の自励振動を低減する原子炉容器を提供する。
【解決手段】原子炉容器は、原子炉容器の外筒と、外筒の内側に配置される構造体であり、構造体と外筒との間隙にある冷却材が原子炉容器の内側へオーバーフローして乗り越える外側壁冷ライナと、外側壁冷ライナとの間でオーバーフローした冷却材を間隙に戻すための戻り流路を形成する内側壁冷ライナと、 オーバーフローした冷却材の一部、又は外側壁冷ライナと内側壁冷ライナとの間隙の冷却材の一部に接し、かつ外筒の周方向に複数配列された自励振動防止部材と、を含み、自励振動防止部材の配列が外筒の周方向に不規則な配列を含む。
【解決手段】原子炉容器は、原子炉容器の外筒と、外筒の内側に配置される構造体であり、構造体と外筒との間隙にある冷却材が原子炉容器の内側へオーバーフローして乗り越える外側壁冷ライナと、外側壁冷ライナとの間でオーバーフローした冷却材を間隙に戻すための戻り流路を形成する内側壁冷ライナと、 オーバーフローした冷却材の一部、又は外側壁冷ライナと内側壁冷ライナとの間隙の冷却材の一部に接し、かつ外筒の周方向に複数配列された自励振動防止部材と、を含み、自励振動防止部材の配列が外筒の周方向に不規則な配列を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントの原子炉では、原子炉容器の外筒と該外筒内の内筒との間に壁冷構造を設けて多重円筒構造を形成し、それらによって構成されるアニュラス内には冷却用の液体ナトリウムが流れている構造を採用することがある。例えば特許文献１には、壁冷構造の上部に前縁が液体ナトリウムの下流自由表面の上部に位置する突起を設けた自励振動防止の壁冷構造が記載されている。また、この突起により下流プレナムの液体ナトリウムのスロッシング（液面揺動）に対して越流が効果的にエネルギーを与えることができなくなり、また、壁冷構造の剛性が増加し固有値が大きくなるため、自励振動を抑制する効果を有することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録第２５９０２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スロッシング（液面揺動）の振動は、周期的な振動を含むことから、さらなるスロッシングの振動による壁冷構造の自励振動を防止する必要があった。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、スロッシングの振動による壁冷構造の自励振動を低減する原子炉容器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】
【０００６】
上述の目的を達成するために原子炉容器は、原子炉容器の外筒と、前記外筒の内側に配置される構造体であり、前記構造体と前記外筒との間隙にある冷却材が前記原子炉容器の内側へオーバーフローして乗り越える外側壁冷ライナと、前記外側壁冷ライナとの間でオーバーフローした前記冷却材を前記間隙に戻すための戻り流路を形成する内側壁冷ライナと、 オーバーフローした前記冷却材の一部、又は前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナとの間隙の前記冷却材の一部に接し、かつ前記外筒の周方向に複数配列された自励振動防止部材と、を含み、前記自励振動防止部材の配列が前記外筒の周方向に不規則な配列を含むことを特徴とする。
【０００７】
これにより、外側壁冷ライナと内側壁冷ライナとの間の間隙における冷却材の液面へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量が周方向で不均等となり、スロッシングの振動が発生しても周期的な変動となるおそれが低減される。あるいは、冷却材の落下エネルギーは減衰され、スロッシングが抑制される。このため壁冷構造である外側壁冷ライナ又は内側壁冷ライナの周期的な自励振動が低減される。
【０００８】
本発明の望ましい態様として、前記自励振動防止部材に、オーバーフローした前記冷却材の一部が衝突することが好ましい。これにより、オーバーフローした冷却材の流れを変更できる。このため、流れが変更された冷却材は、衝突せずに落下する冷却材との間に落下量の時間差を生み出すことになる。また、自励振動防止部材が傘となり、外側壁冷ライナと内側壁冷ライナとの間の間隙に降り注ぐ冷却材の滴下分布量が周方向で不均等となる。その結果、スロッシングは、周期的な変動となりにくく、外側壁冷ライナ又は内側壁冷ライナが周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。
【０００９】
本発明の望ましい態様として、前記自励振動防止部材は、前記冷却材がオーバーフローする側における前記外側壁冷ライナの端部の一部に形成された複数の凸部であり、前記凸部間からオーバーフローした前記冷却材が前記原子炉容器の内側へ落下することが好ましい。これにより、外側壁冷ライナと内側壁冷ライナとの間の間隙に降り注ぐ冷却材の滴下分布量が周方向で不均等となる。その結果、スロッシングは、周期的な変動となりにくく、外側壁冷ライナ又は内側壁冷ライナが周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。
【００１０】
本発明の望ましい態様として、前記自励振動防止部材は、前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナとの間隙における前記冷却材の液面近傍に配置された貫通孔を有する部材であることが好ましい。これにより、外側壁冷ライナと内側壁冷ライナとの間の間隙の上下変動の一部は、貫通孔を有する部材の貫通孔を冷却材が通過することで減衰する。その結果、スロッシングは、周期的な変動となりにくく、外側壁冷ライナ又は内側壁冷ライナが周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。
【００１１】
本発明の望ましい態様として、前記自励振動防止部材は、前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナとの間隙における前記冷却材の液面を覆う貫通孔を有する部材であることが好ましい。これにより、オーバーフローした冷却材の一部が一度、貫通孔を有する部材に衝突し、冷却材を一部貫通孔に通過させる。これにより、冷却材の落下エネルギーは減衰され、スロッシングが抑制される。また、冷却材の液面の上下変動の一部は、貫通孔を冷却材が通過することで減衰する。このため、よりスロッシングが抑制される。
【００１２】
本発明の望ましい態様として、前記自励振動防止部材は、前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナの間で径方向へ延び、かつ前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナとの間隙における前記冷却材の液面の一部を遮る板部材であることが好ましい。これにより、外側壁冷ライナと内側壁冷ライナとの間の間隙で発生するスロッシングの遮蔽具合を周方向又は径方向で不均等とすることができる。その結果、スロッシングは、周期的な変動となりにくく、外側壁冷ライナ又は内側壁冷ライナが周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。
【００１３】
上述の目的を達成するために原子炉容器は、原子炉容器の外筒と、前記外筒の内側に配置される構造体であり、前記構造体と前記外筒との間隙にある冷却材の液面が前記原子炉容器の内側へオーバーフローして乗り越える外側壁冷ライナと、前記外側壁冷ライナとの間でオーバーフローした前記冷却材を前記間隙に戻すための戻り流路を形成する内側壁冷ライナと、を含み、前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナとの間隙における前記冷却材の液面の少なくとも一部を遮る自励振動防止部材を有することを特徴とする。
【００１４】
これにより、外側壁冷ライナと内側壁冷ライナとの間の間隙における冷却材の液面で発生するスロッシングの遮蔽をし、スロッシングのエネルギーを減衰できる。その結果、外側壁冷ライナ又は内側壁冷ライナが周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、スロッシングの振動による壁冷構造の自励振動を低減する原子炉容器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、原子力プラントの原子炉容器を模式的に示す説明図である。
【図２】図２は、実施形態１の自励振動防止部材の構成を示す斜視図である。
【図３】図３は、図２の平面図である。
【図４】図４は、実施形態２の自励振動防止部材の構成を示す斜視図である。
【図５】図５は、図４の平面図である。
【図６】図６は、実施形態３の自励振動防止部材の構成を示す斜視図である。
【図７】図７は、図６の平面図である。
【図８】図８は、実施形態３の自励振動防止部材の構成を示す斜視図である。
【図９】図９は、図８の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００１８】
（実施形態１）
図１は、原子力プラントの原子炉容器を模式的に示す説明図である。原子力プラントには、例えば、液体ナトリウム等の液体金属で原子炉炉心を冷却する高速炉型原子炉がある。高速炉型原子炉は、液体ナトリウム−水反応による影響を回避するために、１次ナトリウム系と２次ナトリウム系とを設けており、この２系統間の熱交換を行なう中間熱交換器を有する。２次ナトリウムの熱は蒸気発生器において水に伝えられて蒸気を発生させる。そして、この蒸気が蒸気タービンに供給されることにより、蒸気タービンが駆動されて発電機に動力が供給される。
【００１９】
図１に示す原子力プラントの原子炉容器は、高速炉型原子炉の原子炉容器である。原子炉容器１は、中心軸Ｏを中心に円筒形である。図１では、原子炉容器１は、中心軸Ｏを対称軸としているので、一部を省略した部分断面図で示してある。図１に示す原子炉容器１は、炉心構造物１１と、外筒１３と、内側壁冷ライナ１９と、外側壁冷ライナ１７と、下部プレナム２１と、下部中間プレナム２３と、外側アニュラス２５と、内側アニュラス２７と、上部中間プレナム３１と、上部プレナム３３と、入口フローホール４１、出口フローホール４２、冷却材流路Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７とを含んでいる。
【００２０】
炉心構造物１１は、燃料棒を含み、燃料棒にはＰｕ−Ｕ混合酸化物等のペレットが含まれる。原子炉を運転することで、炉心構造物１１内のＰｕを増殖することができる。外筒１３は、略円筒形状をしており、内部に炉心構造物１１を保持できる。
【００２１】
外側壁冷ライナ１７は、外筒１３の内周に所定間隔を有して形成される円筒形状である。これにより、外側壁冷ライナ１７は、液体ナトリウム等の液体金属である冷却材を外筒１３との環状の間隙である外側アニュラス２５で保持できる。内側壁冷ライナ１９は、外側壁冷ライナ１７の内周に所定間隔を有して形成される円筒形状である。内側壁冷ライナ１９は、冷却材を外側壁冷ライナ１７との環状の間隙である内側アニュラス２７で保持できる。これにより、内側アニュラス２７は、冷却材の戻り流路となる。なお、内側壁冷ライナ１９と、外側壁冷ライナ１７との間の内側アニュラス２７には、冷却材の流れを整流する整流板が挿入されてもよい。また、外側壁冷ライナ１７又は内側壁冷ライナ１９は、壁冷構造となる。
【００２２】
下部プレナム２１と、下部中間プレナム２３と、上部中間プレナム３１と、上部プレナム３３とは、原子炉容器１内で冷却材を炉心構造物１１周囲へ流通させる空間である。炉心構造物１１は、下部プレナム２１と上部プレナム３３とに上下に挟み込むように配置されている。中間熱交換器から供給された冷却材は、下部プレナム２１に供給されている。また、上部プレナム３３の冷却材は、中間熱交換器へ供給されている。下部中間プレナム２３と、上部中間プレナム３１とは、下部プレナム２１から上部プレナム３３への冷却材の流路の中間に設けられた空間であり、冷却材の流路に応じて省略可能である。入口フローホール４１は、下部中間プレナム２３と、外側アニュラス２５とを繋ぐ孔である。出口フローホール４２は、内側アニュラス２７と、上部中間プレナム３１とを繋ぐ孔である。
【００２３】
次に、図１に示す原子炉容器１の冷却材の流路について説明する。冷却材流路Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７は、原子炉容器１内の冷却材を循環させる流路系である。冷却材流路Ｆ１は、下部プレナム２１から下部中間プレナム２３へ冷却材を搬送する流路である。冷却材流路Ｆ２は、下部中間プレナム２３から入口フローホール４１を介して外側アニュラス２５へ冷却材を搬送する流路である。冷却材流路Ｆ３は、外側アニュラス２５内の冷却材を液面方向へ搬送する流路である。冷却材流路Ｆ４は、外側アニュラス２５内の冷却材の液面が原子炉容器１の内側へオーバーフローして、冷却材が外側壁冷ライナ１７を乗り越える冷却材のオーバーフロー流路（越流）である。冷却材流路Ｆ５は、内側アニュラス２７内の冷却材が内側アニュラス２７内の液面から遠ざかる方向へ冷却材を搬送する流路である。冷却材流路Ｆ６は内側アニュラス２７から出口フローホール４２を介して上部中間プレナム３１へ冷却材を搬送する流路である。冷却材流路Ｆ７は、上部中間プレナム３１から上部プレナム３３へ冷却材を搬送する流路である。原子炉容器１は、冷却材を循環させる流路系を有することにより、炉心構造物１１により加熱された冷却材を原子炉容器１内で循環させることができる。これにより、原子炉容器１内での熱分布が調整され、原子炉容器１に生じる熱応力が緩和される。
【００２４】
図２は、実施形態１の自励振動防止部材の構成を示す斜視図である。図３は、図２の平面図である。図２に示すように、外側壁冷ライナ１７は、内側アニュラス２７側の壁面に自励振動防止部材５１、５２、５３を有している。
【００２５】
自励振動防止部材５１、５２、５３は、平板状である。自励振動防止部材５１、５２、５３は、図３に示す原子炉容器１の外筒１３の周方向と平行な周方向Ｃに、間隔をあけて配置されている。自励振動防止部材５１、５２、５３の周方向Ｃの幅は、それぞれ幅ｗ１、ｗ２、ｗ３である。自励振動防止部材５１と自励振動防止部材５２の間隔は、間隔ｔ１である。自励振動防止部材５２と自励振動防止部材５３の間隔は、間隔ｔ２である。
【００２６】
図２に示す冷却材流路Ｆ４は、上述したように、外側アニュラス２５内の冷却材の液面が原子炉容器１の内側へオーバーフローして、冷却材が外側壁冷ライナ１７を乗り越える冷却材のオーバーフロー流路（越流）である。本実施形態の自励振動防止部材５１、５２、５３には、外側壁冷ライナ１７を乗り越え、落下する冷却材の一部が衝突する。これにより、冷却材の流れは、図２に示す冷却材流路Ｆ１１のように、自励振動防止部材５１、５２、５３に沿って変更され、自励振動防止部材５１、５２、５３に衝突せずに落下する冷却材との間に落下量の時間差を生み出すことになる。また、自励振動防止部材５１、５２、５３が傘となり、内側アニュラス２７へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量が内側アニュラス２７の周方向Ｃで不均等となる。
【００２７】
内側アニュラス２７へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量を周方向Ｃに沿って不均等とするために、自励振動防止部材５１、５２、５３の配列は、原子炉容器１の外筒１３の周方向Ｃに不規則な配列を含むことが好ましい。図３に示すように、自励振動防止部材５１、５２、５３は、幅ｗ１、ｗ２、ｗ３が同じ場合、間隔ｔ１、ｔ２が異なるように配置される。自励振動防止部材５１、５２、５３は、原子炉容器１の外筒１３の周方向Ｃに不等間隔で配置される。又は、自励振動防止部材５１、５２、５３は、間隔ｔ１、ｔ２が同じ場合、幅ｗ１、ｗ２、ｗ３が異なるように配置される。自励振動防止部材５１、５２、５３は、原子炉容器１の外筒１３の周方向Ｃに不等幅で配置される。あるいは、自励振動防止部材５１、５２、５３は、幅ｗ１、ｗ２、ｗ３及び、間隔ｔ１、ｔ２がそれぞれ異なるように配置されていてもよい。なお、図２及び図３に例示した自励振動防止部材の配列は、原子炉容器１の外筒１３の周方向Ｃの全周のいずれかに不規則な配列を含んでいればよい。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態の原子炉容器は、原子炉容器１の外筒１３と、外筒１３の内側に配置される構造体であり、前記構造体と外筒１３との間隙にある外側アニュラス２５内の冷却材の液面が原子炉容器１の内側へオーバーフローして乗り越える外側壁冷ライナ１７と、外側壁冷ライナ１７との間でオーバーフローした前記冷却材を前記間隙である内側アニュラス２７に戻すための戻り流路を形成する内側壁冷ライナ１９と、オーバーフローした冷却材の一部に接し、かつ外筒１３の周方向Ｃに複数配列された外側壁冷ライナ１７の自励振動防止部材５１、５２、５３と、を含み、自励振動防止部材５１、５２、５３の配列が原子炉容器１の外筒１３の周方向Ｃに不規則な配列を含んでいる。
【００２９】
液体ナトリウム等の冷却材の液面のスロッシング（液面揺動）は、冷却材流路Ｆ４及び冷却材流路Ｆ１１により発生する。ここで、内側アニュラス２７へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量が内側アニュラス２７の周方向Ｃで不均等なため、スロッシングは、周期的な変動となりにくく、外側壁冷ライナ１７又は内側壁冷ライナ１９が周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。
【００３０】
自励振動防止部材５１、５２、５３には、落下するオーバーフローした冷却材の一部が衝突する。これにより、自励振動防止部材５１、５２、５３が傘となり、内側アニュラス２７へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量が内側アニュラス２７の周方向Ｃで不均等となる。例えば、自励振動防止部材５１、５２、５３を複数の貫通孔を有する多孔質板で形成すると、自励振動防止部材５１、５２、５３へ衝突した冷却材の一部が自励振動防止部材５１、５２、５３を通過し、内側アニュラス２７へ滴下できる。これにより、内側アニュラス２７へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量が内側アニュラス２７の周方向Ｃで不均等となる。なお、貫通孔は、冷却材の自由落下方向に平行に形成されていることが好ましい。
【００３１】
（実施形態２）
図４は、実施形態２の自励振動防止部材の構成を示す斜視図である。図５は、図４の平面図である。本実施形態に係る原子炉容器２は、自励振動防止部材が外側壁冷ライナの冷却材液面側の端部の一部に形成された複数の凸部であり、この凸部間からオーバーフローした冷却材が原子炉容器の内側へ落下することに特徴がある。次の説明においては、実施形態１で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００３２】
図４に示すように、外側壁冷ライナ１７は、冷却材がオーバーフローする端部を凹凸形状とし、外側壁冷ライナ１７のオーバーフローする端部に形成された切り欠き６１、６２、６３、６４を有している。切り欠き６１は、凸部６５と、凸部６６とに挟まれた空間である。切り欠き６２は、凸部６６と、凸部６７とに挟まれた空間である。切り欠き６３は、凸部６７と、凸部６８とに挟まれた空間である。切り欠き６４は、凸部６８と、凸部６９とに挟まれた空間である。
【００３３】
切り欠き６１、６２、６３、６４は、凸部６５、６６、６７、６８、６９の頂部に対して低いため、外側アニュラス２５内の冷却材の液面に近くなる。このため、外側アニュラス２５内の冷却材が切り欠き６１、６２、６３、６４を凸部６５、６６、６７、６８、６９より優先して越え、内側アニュラス２７へ冷却材が落下する。切り欠き６１、６２、６３、６４は、図５に示す原子炉容器２の外筒１３の周方向と平行な周方向Ｃに、間隔をあけて配置されている。切り欠き６１の周方向Ｃの幅は、幅ｗ１１である。切り欠き６２の周方向Ｃの幅は、幅ｗ１２である。切り欠き６３の周方向Ｃの幅は、幅ｗ１３である。切り欠き６４の周方向Ｃの幅は、幅ｗ１４である。切り欠き６１と切り欠き６２の間隔である凸部６６の幅は、幅ｔ１１である。切り欠き６２と切り欠き６３の間隔である凸部６７の幅は、幅ｔ１２である。切り欠き６３と切り欠き６４の間隔である凸部６８の幅は、幅ｔ１３である。
【００３４】
図４に示す冷却材流路Ｆ４は、上述したように、外側アニュラス２５内の冷却材の液面が原子炉容器２の内側へ自励振動防止部材である凸部６５、６６、６７、６８、６９の間である切り欠き６１、６２、６３、６４をオーバーフローして、冷却材が外側壁冷ライナ１７を乗り越える冷却材のオーバーフロー流路（越流）である。これにより、冷却材の流れは、自励振動防止部材である凸部６５、６６、６７、６８、６９の配置に沿って変更され、落下する冷却材との間に落下量の時間差を生み出すことになる。また、自励振動防止部材である凸部間の切り欠き６１、６２、６３、６４に優先してオーバーフローすることとなり、内側アニュラス２７へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量が内側アニュラス２７の周方向Ｃで不均等となる。
【００３５】
内側アニュラス２７へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量を周方向Ｃに沿って不均等とするために、自励振動防止部材である凸部６５、６６、６７、６８、６９の配列は、原子炉容器２の外筒１３の周方向Ｃに不規則な配列を含んでいることが好ましい。凸部６６、６７、６８は、切り欠きの幅ｗ１１、ｗ１２、ｗ１３、ｗ１４がそれぞれ同じ場合、凸部の幅ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３がそれぞれ異なるように配置される。又は、凸部６６、６７、６８は、凸部の幅ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３がそれぞれ同じ場合、切り欠きの幅ｗ１１、ｗ１２、ｗ１３、ｗ１４がそれぞれ異なるように配置される。あるいは、凸部６６、６７、６８は、切り欠きの幅ｗ１１、ｗ１２、ｗ１３、ｗ１４及び、凸部の幅ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３がそれぞれ異なるように配置されていてもよい。凸部６５、６９についても同様である。なお、図４及び図５に例示した自励振動防止部材の配列は、原子炉容器２の外筒１３の周方向Ｃの全周のいずれかに不規則な配列を含んでいればよい。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態の原子炉容器は、原子炉容器２の外筒１３と、外筒１３の内側に配置される構造体であり、前記構造体と外筒１３との間隙にある外側アニュラス２５内の冷却材の液面が原子炉容器２の内側へオーバーフローして乗り越える外側壁冷ライナ１７と、外側壁冷ライナ１７との間でオーバーフローした前記冷却材を前記間隙である内側アニュラス２７に戻すための戻り流路を形成する内側壁冷ライナ１９と、オーバーフローした冷却材の一部に切り欠き６１、６２、６３、６４で接し、かつ外筒１３の周方向Ｃに複数配列された自励振動防止部材である凸部６５、６６、６７、６８、６９と、を含み、自励振動防止部材である凸部６５、６６、６７、６８、６９の配列が原子炉容器２の外筒１３の周方向Ｃに不規則な配列を含んでいる。
【００３７】
液体ナトリウム等の冷却材の液面のスロッシングは、冷却材流路Ｆ４により発生する。内側アニュラス２７へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量が内側アニュラス２７の周方向Ｃで不均等なため、スロッシングは、周期的な変動となりにくく、外側壁冷ライナ１７又は内側壁冷ライナ１９が周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。
【００３８】
自励振動防止部材は、外側壁冷ライナ１７の冷却材液面側の端部の一部に形成された複数の凸部６５、６６、６７、６８、６９であり、凸部間である切り欠き６１、６２、６３、６４からオーバーフローした冷却材が原子炉容器２の内側へ落下する。これにより、内側アニュラス２７へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量が内側アニュラス２７の周方向Ｃで不均等となる。
【００３９】
（実施形態３）
図６は、実施形態３の自励振動防止部材の構成を示す斜視図である。図７は、図６の平面図である。本実施形態に係る原子炉容器３は、自励振動防止部材が外側壁冷ライナと内側壁冷ライナとの間隙における冷却材の液面近傍に配置した複数の貫通孔を有する部材であることに特徴がある。次の説明においては、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００４０】
図６及び図７に示すように、自励振動防止部材である多孔板７１、７２、７３は、外側壁冷ライナ１７からオーバーフローする冷却材の一部を通過可能としている。多孔板７１、７２、７３は、複数の貫通孔を有する部材である。励振動防止部材である多孔板７１、７２、７３は、外側壁冷ライナ１７と内側壁冷ライナと１９の間隙における冷却材の液面よりも下に埋没されている。冷却材の液面の上下変動の一部は、多孔板７１、７２、７３の貫通孔を冷却材が通過することで減衰する。このためスロッシングが抑制される。多孔板７１、７２、７３は、本実施形態では板状部材であるが、球状でも円筒状でも良い。貫通孔は、スロッシングがない場合の冷却材の液面に垂直（冷却材の自由落下方向と平行）に形成されることがこのましい。これにより、冷却材が通過しやすくなる。
【００４１】
本実施形態の原子炉容器は、原子炉容器３の外筒１３と、外筒１３の内側に配置される構造体であり、前記構造体と外筒１３との間隙にある冷却材の液面が原子炉容器３の内側へオーバーフローして乗り越える外側壁冷ライナ１７と、外側壁冷ライナ１７との間でオーバーフローした前記冷却材を前記間隙に戻すための戻り流路を形成する内側壁冷ライナ１９とを含み、自励振動防止部材である貫通孔を有する部材であって、多孔板７１、７２、７３の貫通孔内部へ冷却材を含むように配置することが好ましい。これにより、冷却材を貫通孔内で上下させる。これにより、液面の上下振動のエネルギーは減衰され、スロッシングが抑制される。
【００４２】
自励振動防止部材である多孔板７１、７２、７３は、図７に示す原子炉容器３の外筒１３の周方向と平行な周方向Ｃに、間隔をあけて配置されている。多孔板７１の周方向Ｃの幅は、幅ｗ２１である。多孔板７２の周方向Ｃの幅は、幅ｗ２２である。多孔板７１と多孔板７２の間隔は、間隔ｔ２１である。多孔板７２と多孔板７３の間隔は、間隔ｔ２２である。間隔ｔ２１と間隔ｔ２２はそれぞれ異ならせることが好ましい。原子炉容器３の径方向を径方向Ｄとすると、多孔板７１の径方向Ｄの長さは、幅ｄ１である。多孔板７２の径方向Ｄの長さは、幅ｄ２である。幅ｄ２は、径方向Ｄの外側壁冷ライナ１７から内側壁冷ライナ１９迄の長さ（距離）と等しい。これにより、多孔板７２は、径方向Ｄのスロッシングを抑制することができる。多孔板７１の径方向Ｄの長さと多孔板７２の径方向Ｄの長さとが異なることにより、スロッシングを不規則とすることができる。なお、多孔板７１、７２、７３は、分割せず、内側アニュラス２７と同じ又は相似形の円環状の板部材であってもよい。
【００４３】
図６に示す冷却材流路Ｆ４は、上述したように、外側アニュラス２５内の冷却材の液面が原子炉容器３の内側へオーバーフローして冷却材が外側壁冷ライナ１７を乗り越える冷却材のオーバーフロー流路（越流）である。これにより、冷却材の流れは、自励振動防止部材である多孔板７１、７２、７３へ滴下することになる。多孔板７１、７２、７３は、貫通孔を有する部材で形成されているので、冷却材を貫通孔に一部通過させる。これにより、液面の上下振動のエネルギーは減衰され、スロッシングが抑制される。
【００４４】
また、多孔板７１、７２、７３は、周方向Ｃ又は径方向Ｄに不規則に配列されることにより、内側アニュラス２７へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量が内側アニュラス２７の周方向Ｃ又は径方向Ｄで不均等となる。多孔板７１、７２は、幅ｗ２１、ｗ２２がそれぞれ同じ場合、間隔ｔ２１、ｔ２２がそれぞれ異なるように配置される。また、多孔板７１、７２は、間隔ｔ２１、ｔ２２がそれぞれ同じ場合、幅ｗ２１、ｗ２２がそれぞれ異なるように配置される。あるいは、多孔板７１、７２は、幅ｗ２１、ｗ２２及び、間隔ｔ２１、ｔ２２がそれぞれ異なるように配置されていてもよい。これは、多孔板７３についても同様である。なお、図６及び図７に例示した自励振動防止部材の配列は、原子炉容器３の外筒１３の周方向Ｃの全周のいずれかに不規則な配列を含んでいればよい。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の原子炉容器は、原子炉容器３の外筒１３と、外筒１３の内側に配置される構造体であり、前記構造体と外筒１３との間隙にある外側アニュラス２５内の冷却材の液面が原子炉容器３の内側へオーバーフローして乗り越える外側壁冷ライナ１７と、外側壁冷ライナ１７との間でオーバーフローした前記冷却材を前記間隙である内側アニュラス２７に戻すための戻り流路を形成する内側壁冷ライナ１９と、外側壁冷ライナ１７と内側壁冷ライナ１９との間隙で戻り流路を形成する冷却材の一部に接し、かつかつ前記外筒の周方向Ｃに複数配列された自励振動防止部材である貫通孔を有する部材（多孔板７１、７２、７３）と、を含み、通孔部材（多孔板７１、７２、７３）の配列が外筒１３の周方向Ｃに不規則な配列を含んでいる。
【００４６】
液体ナトリウム等の冷却材の液面のスロッシングは、冷却材流路Ｆ４により発生する。ここで、内側アニュラス２７へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量が内側アニュラス２７の周方向Ｃで不均等なため、スロッシングは、周期的な変動となりにくく、外側壁冷ライナ１７又は内側壁冷ライナ１９が周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。
【００４７】
自励振動防止部材である多孔板７１、７２、７３は、外側壁冷ライナ１７との間で戻り流路を形成する内側アニュラス２７の冷却材の液面近傍に配置した貫通孔を有する部材である。また、内側アニュラス２７へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量が内側アニュラス２７の周方向Ｃで不均等となる。
【００４８】
自励振動防止部材である多孔板７２は、外側壁冷ライナ１７と内側壁冷ライナと１９の間隙の内側アニュラス２７の冷却材の液面近傍に配置した貫通孔を有する部材であり、径方向Ｄの長さが内側アニュラス２７の長さと等しいことが好ましい。これにより、径方向Ｄのスロッシングは、周期的な変動となりにくく、外側壁冷ライナ１７又は内側壁冷ライナ１９が周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。
【００４９】
自励振動防止部材である多孔板７１、７２、７３は、外側壁冷ライナ１７と内側壁冷ライナと１９の間隙における冷却材の液面を覆うようにしてもよい。これにより、オーバーフローした冷却材の一部が一度、多孔板７１、７２、７３に衝突し、冷却材を一部通過させる。これにより、冷却材の落下エネルギーは減衰され、スロッシングが抑制される。また、冷却材の液面の上下変動の一部は、多孔板７１、７２、７３の貫通孔を冷却材が通過することで減衰する。このため、よりスロッシングが抑制される。
【００５０】
本実施形態の原子炉容器は、原子炉容器３の外筒１３と、外筒１３の内側に配置される構造体であり、前記構造体と外筒１３との間隙にある冷却材の液面が原子炉容器３の内側へオーバーフローして乗り越える外側壁冷ライナ１７と、外側壁冷ライナ１７との間でオーバーフローした前記冷却材を前記間隙に戻すための戻り流路を形成する内側壁冷ライナ１９とを含み、外側壁冷ライナ１７と内側壁冷ライナ１９との間隙における冷却材の液面の少なくとも一部を遮る自励振動防止部材である多孔板７１、７２、７３としてもよい。
【００５１】
径方向Ｄに発生するスロッシングは、旋回モードと呼ばれる。この旋回モードの発生は、自励振動防止部材である多孔板７１、７２、７３のいずれかにより、低減できる。その結果、旋回モードに起因する外側壁冷ライナ１７又は内側壁冷ライナ１９の振動が低減される。貫通孔を有する部材で冷却材の液面が遮られることで、内側アニュラス２７の径方向Ｄに発生するスロッシングのエネルギーを減衰できる。その結果、外側壁冷ライナ１７又は内側壁冷ライナ１９が周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。また、冷却材の液面の上下変動の一部は、多孔板７１、７２、７３の貫通孔を冷却材が通過することで減衰する。このため、よりスロッシングが抑制される。
【００５２】
（実施形態４）
図８は、実施形態３の自励振動防止部材の構成を示す斜視図である。図９は、図８の平面図である。本実施形態に係る原子炉容器４は、自励振動防止部材が外側壁冷ライナと内側壁冷ライナの間で径方向へ延び、前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナとの間隙における冷却材の液面の一部を遮る板部材であることに特徴がある。次の説明においては、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００５３】
図８及び図９に示すように、自励振動防止部材であるスロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６は、外側壁冷ライナ１７と内側壁冷ライナ１９の間で径方向Ｄへ延び、外側壁冷ライナ１７と内側壁冷ライナ１９との間隙である内側アニュラス２７における冷却材の液面の一部を遮る板部材である。
【００５４】
スロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６は、図９に示す原子炉容器４の外筒１３の周方向と平行な周方向Ｃに、間隔をあけて配置されている。スロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６の径方向Ｄの長さは、それぞれ長さｄ３１、ｄ３２、ｄ３３、ｄ３４、ｄ３５、ｄ３６である。スロッシング遮蔽板８１とスロッシング遮蔽板８２の間隔は、間隔ｔ３１である。スロッシング遮蔽板８２とスロッシング遮蔽板８３の間隔は、間隔ｔ３２である。スロッシング遮蔽板８３とスロッシング遮蔽板８４の間隔は、間隔ｔ３３である。スロッシング遮蔽板８４とスロッシング遮蔽板８５の間隔は、間隔ｔ３４である。スロッシング遮蔽板８５とスロッシング遮蔽板８６の間隔は、間隔ｔ３５である。間隔ｔ３１、ｔ３２、ｔ３３、ｔ３４、ｔ３５はそれぞれ異ならせることが好ましい。長さｄ３６は、径方向Ｄの外側壁冷ライナ１７から内側壁冷ライナ１９迄の距離と等しい。これにより、スロッシング遮蔽板８６は、径方向Ｄのスロッシングを抑制することができる。また、スロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６の径方向Ｄの長さが異なることにより、スロッシングを不規則とすることができる。スロッシング遮蔽板８１、８３、８４、８６は、外側壁冷ライナ１７と固定されている。スロッシング遮蔽板８２、８５、８６は、内側壁冷ライナ１９と固定されている。これにより、外側壁冷ライナ１７と内側壁冷ライナ１９との間隙である内側アニュラス２７における冷却材の液面の一部を遮る位置を異ならせることができる。なお、図８及び図９に例示した自励振動防止部材は原子炉容器４の外筒１３の周方向Ｃの全周のいずれかに不規則な配列を含んでいればよい。
【００５５】
図８に示す冷却材流路Ｆ４は、上述したように、外側アニュラス２５内の冷却材の液面が原子炉容器４の内側へオーバーフローして、冷却材が外側壁冷ライナ１７を乗り越える冷却材のオーバーフロー流路（越流）である。これにより、スロッシングが側アニュラス２７における冷却材の液面で発生しても、自励振動防止部材であるスロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６のいずれかにより、液面の一部が遮られる。このため、スロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６により、スロッシングが遮蔽される。これにより、スロッシングは抑制される。径方向Ｄに発生するスロッシングは、旋回モードと呼ばれる。この旋回モードの発生は、自励振動防止部材であるスロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６のいずれかにより、低減できる。その結果、旋回モードに起因する外側壁冷ライナ１７又は内側壁冷ライナ１９の振動が低減される。
【００５６】
また、スロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６は、周方向Ｃ又は径方向Ｄに不規則に配列されることにより、内側アニュラス２７で発生するスロッシングの遮蔽具合が内側アニュラス２７の周方向Ｃ又は径方向Ｄで不均等となる。スロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６は、長さｄ３１、ｄ３２、ｄ３３、ｄ３４、ｄ３５、ｄ３６がそれぞれ同じ場合、間隔ｔ３１、ｔ３２、ｔ３３、ｔ３４、ｔ３５がそれぞれ異なるように配置される。又は、スロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６は、間隔ｔ３１、ｔ３２、ｔ３３、ｔ３４、ｔ３５がそれぞれ同じ場合、長さｄ３１、ｄ３２、ｄ３３、ｄ３４、ｄ３５、ｄ３６がそれぞれ異なるように配置される。あるいは、スロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６は、長さｄ３１、ｄ３２、ｄ３３、ｄ３４、ｄ３５、ｄ３６及び、間隔ｔ３１、ｔ３２、ｔ３３、ｔ３４、ｔ３５がそれぞれ異なるように配置されていてもよい。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態の原子炉容器は、原子炉容器４の外筒１３と、外筒１３の内側に配置される構造体であり、前記構造体と外筒１３との間隙にある外側アニュラス２５内の冷却材の液面が原子炉容器４の内側へオーバーフローして乗り越える外側壁冷ライナ１７と、外側壁冷ライナ１７との間でオーバーフローした前記冷却材を間隙である内側アニュラス２７に戻すための戻り流路を形成する内側壁冷ライナ１９と、外側壁冷ライナ１７と内側壁冷ライナ１９との間隙で戻り流路を形成する冷却材の一部に接し、かつ外筒１３の周方向Ｃに複数配列された自励振動防止部材であるスロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６と、を含み、スロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６の配列が原子炉容器４の外筒１３の周方向Ｃに不規則な配列を含んでいる。
【００５８】
液体ナトリウム等の冷却材の液面のスロッシングは、冷却材流路Ｆ４により発生する。ここで、内側アニュラス２７で発生するスロッシングの遮蔽具合が内側アニュラス２７の周方向Ｃ又は径方向Ｄで不均等となる。このため、スロッシングは、周期的な変動となりにくく、外側壁冷ライナ１７又は内側壁冷ライナ１９が周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。
【００５９】
自励振動防止部材であるスロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６は、外側壁冷ライナ１７と内側壁冷ライナ１９の間で径方向Ｄへ延び、外側壁冷ライナ１７と内側壁冷ライナ１９との間隙における冷却材の液面の一部を遮る板部材である。これにより、内側アニュラス２７で発生するスロッシングの遮蔽具合が内側アニュラス２７の周方向Ｃ又は径方向Ｄで不均等とすることができる。
【００６０】
自励振動防止部材は、スロッシング遮蔽板８６であり、径方向Ｄの長さが内側アニュラス２７の長さと等しいことが好ましい。これにより、径方向Ｄのスロッシングは、周期的な変動となりにくく、外側壁冷ライナ１７又は内側壁冷ライナ１９が周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。
【００６１】
本実施形態の原子炉容器４は、原子炉容器の外筒１３と、外筒１３との間隙にある冷却材の液面が原子炉容器４の内側へオーバーフローして乗り越える外側壁冷ライナ１７と、オーバーフローした冷却材が外側壁冷ライナ１７との間で戻り流路を形成する内側壁冷ライナ１９とを含み、外側壁冷ライナ１７と内側壁冷ライナ１９との間隙における冷却材の液面の少なくとも一部を遮る自励振動防止部材であるスロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６のいずれかを有する。
【００６２】
内側アニュラス２７で発生するスロッシングの遮蔽をし、スロッシングのエネルギーを減衰できる。その結果、外側壁冷ライナ１７又は内側壁冷ライナ１９が周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。
【００６３】
上述した実施形態１、２、３、４における自励振動防止部材は、いずれかを組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１、２、３、４ 原子炉容器
１１ 炉心構造物
１３ 外筒
１７ 外側壁冷ライナ
１９ 内側壁冷ライナ
２１ 下部プレナム
２３ 下部中間プレナム
２５ 外側アニュラス
２７ 内側アニュラス
３１ 上部中間プレナム
３３ 上部プレナム
４１ 入口フローホール
４２ 出口フローホール
５１、５２、５３ 自励振動防止部材
６５、６６、６７、６８、６９ 凸部（自励振動防止部材）
７１、７２、７３ 多孔板（自励振動防止部材）
８１、８２、８３、８４、８５、８６ スロッシング遮蔽板（自励振動防止部材）
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７、Ｆ１１ 冷却材流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントの原子炉では、原子炉容器の外筒と該外筒内の内筒との間に壁冷構造を設けて多重円筒構造を形成し、それらによって構成されるアニュラス内には冷却用の液体ナトリウムが流れている構造を採用することがある。例えば特許文献１には、壁冷構造の上部に前縁が液体ナトリウムの下流自由表面の上部に位置する突起を設けた自励振動防止の壁冷構造が記載されている。また、この突起により下流プレナムの液体ナトリウムのスロッシング（液面揺動）に対して越流が効果的にエネルギーを与えることができなくなり、また、壁冷構造の剛性が増加し固有値が大きくなるため、自励振動を抑制する効果を有することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録第２５９０２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スロッシング（液面揺動）の振動は、周期的な振動を含むことから、さらなるスロッシングの振動による壁冷構造の自励振動を防止する必要があった。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、スロッシングの振動による壁冷構造の自励振動を低減する原子炉容器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】
【０００６】
上述の目的を達成するために原子炉容器は、原子炉容器の外筒と、前記外筒の内側に配置される構造体であり、前記構造体と前記外筒との間隙にある冷却材が前記原子炉容器の内側へオーバーフローして乗り越える外側壁冷ライナと、前記外側壁冷ライナとの間でオーバーフローした前記冷却材を前記間隙に戻すための戻り流路を形成する内側壁冷ライナと、 オーバーフローした前記冷却材の一部、又は前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナとの間隙の前記冷却材の一部に接し、かつ前記外筒の周方向に複数配列された自励振動防止部材と、を含み、前記自励振動防止部材の配列が前記外筒の周方向に不規則な配列を含むことを特徴とする。
【０００７】
これにより、外側壁冷ライナと内側壁冷ライナとの間の間隙における冷却材の液面へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量が周方向で不均等となり、スロッシングの振動が発生しても周期的な変動となるおそれが低減される。あるいは、冷却材の落下エネルギーは減衰され、スロッシングが抑制される。このため壁冷構造である外側壁冷ライナ又は内側壁冷ライナの周期的な自励振動が低減される。
【０００８】
本発明の望ましい態様として、前記自励振動防止部材に、オーバーフローした前記冷却材の一部が衝突することが好ましい。これにより、オーバーフローした冷却材の流れを変更できる。このため、流れが変更された冷却材は、衝突せずに落下する冷却材との間に落下量の時間差を生み出すことになる。また、自励振動防止部材が傘となり、外側壁冷ライナと内側壁冷ライナとの間の間隙に降り注ぐ冷却材の滴下分布量が周方向で不均等となる。その結果、スロッシングは、周期的な変動となりにくく、外側壁冷ライナ又は内側壁冷ライナが周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。
【０００９】
本発明の望ましい態様として、前記自励振動防止部材は、前記冷却材がオーバーフローする側における前記外側壁冷ライナの端部の一部に形成された複数の凸部であり、前記凸部間からオーバーフローした前記冷却材が前記原子炉容器の内側へ落下することが好ましい。これにより、外側壁冷ライナと内側壁冷ライナとの間の間隙に降り注ぐ冷却材の滴下分布量が周方向で不均等となる。その結果、スロッシングは、周期的な変動となりにくく、外側壁冷ライナ又は内側壁冷ライナが周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。
【００１０】
本発明の望ましい態様として、前記自励振動防止部材は、前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナとの間隙における前記冷却材の液面近傍に配置された貫通孔を有する部材であることが好ましい。これにより、外側壁冷ライナと内側壁冷ライナとの間の間隙の上下変動の一部は、貫通孔を有する部材の貫通孔を冷却材が通過することで減衰する。その結果、スロッシングは、周期的な変動となりにくく、外側壁冷ライナ又は内側壁冷ライナが周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。
【００１１】
本発明の望ましい態様として、前記自励振動防止部材は、前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナとの間隙における前記冷却材の液面を覆う貫通孔を有する部材であることが好ましい。これにより、オーバーフローした冷却材の一部が一度、貫通孔を有する部材に衝突し、冷却材を一部貫通孔に通過させる。これにより、冷却材の落下エネルギーは減衰され、スロッシングが抑制される。また、冷却材の液面の上下変動の一部は、貫通孔を冷却材が通過することで減衰する。このため、よりスロッシングが抑制される。
【００１２】
本発明の望ましい態様として、前記自励振動防止部材は、前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナの間で径方向へ延び、かつ前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナとの間隙における前記冷却材の液面の一部を遮る板部材であることが好ましい。これにより、外側壁冷ライナと内側壁冷ライナとの間の間隙で発生するスロッシングの遮蔽具合を周方向又は径方向で不均等とすることができる。その結果、スロッシングは、周期的な変動となりにくく、外側壁冷ライナ又は内側壁冷ライナが周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。
【００１３】
上述の目的を達成するために原子炉容器は、原子炉容器の外筒と、前記外筒の内側に配置される構造体であり、前記構造体と前記外筒との間隙にある冷却材の液面が前記原子炉容器の内側へオーバーフローして乗り越える外側壁冷ライナと、前記外側壁冷ライナとの間でオーバーフローした前記冷却材を前記間隙に戻すための戻り流路を形成する内側壁冷ライナと、を含み、前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナとの間隙における前記冷却材の液面の少なくとも一部を遮る自励振動防止部材を有することを特徴とする。
【００１４】
これにより、外側壁冷ライナと内側壁冷ライナとの間の間隙における冷却材の液面で発生するスロッシングの遮蔽をし、スロッシングのエネルギーを減衰できる。その結果、外側壁冷ライナ又は内側壁冷ライナが周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、スロッシングの振動による壁冷構造の自励振動を低減する原子炉容器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、原子力プラントの原子炉容器を模式的に示す説明図である。
【図２】図２は、実施形態１の自励振動防止部材の構成を示す斜視図である。
【図３】図３は、図２の平面図である。
【図４】図４は、実施形態２の自励振動防止部材の構成を示す斜視図である。
【図５】図５は、図４の平面図である。
【図６】図６は、実施形態３の自励振動防止部材の構成を示す斜視図である。
【図７】図７は、図６の平面図である。
【図８】図８は、実施形態３の自励振動防止部材の構成を示す斜視図である。
【図９】図９は、図８の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００１８】
（実施形態１）
図１は、原子力プラントの原子炉容器を模式的に示す説明図である。原子力プラントには、例えば、液体ナトリウム等の液体金属で原子炉炉心を冷却する高速炉型原子炉がある。高速炉型原子炉は、液体ナトリウム−水反応による影響を回避するために、１次ナトリウム系と２次ナトリウム系とを設けており、この２系統間の熱交換を行なう中間熱交換器を有する。２次ナトリウムの熱は蒸気発生器において水に伝えられて蒸気を発生させる。そして、この蒸気が蒸気タービンに供給されることにより、蒸気タービンが駆動されて発電機に動力が供給される。
【００１９】
図１に示す原子力プラントの原子炉容器は、高速炉型原子炉の原子炉容器である。原子炉容器１は、中心軸Ｏを中心に円筒形である。図１では、原子炉容器１は、中心軸Ｏを対称軸としているので、一部を省略した部分断面図で示してある。図１に示す原子炉容器１は、炉心構造物１１と、外筒１３と、内側壁冷ライナ１９と、外側壁冷ライナ１７と、下部プレナム２１と、下部中間プレナム２３と、外側アニュラス２５と、内側アニュラス２７と、上部中間プレナム３１と、上部プレナム３３と、入口フローホール４１、出口フローホール４２、冷却材流路Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７とを含んでいる。
【００２０】
炉心構造物１１は、燃料棒を含み、燃料棒にはＰｕ−Ｕ混合酸化物等のペレットが含まれる。原子炉を運転することで、炉心構造物１１内のＰｕを増殖することができる。外筒１３は、略円筒形状をしており、内部に炉心構造物１１を保持できる。
【００２１】
外側壁冷ライナ１７は、外筒１３の内周に所定間隔を有して形成される円筒形状である。これにより、外側壁冷ライナ１７は、液体ナトリウム等の液体金属である冷却材を外筒１３との環状の間隙である外側アニュラス２５で保持できる。内側壁冷ライナ１９は、外側壁冷ライナ１７の内周に所定間隔を有して形成される円筒形状である。内側壁冷ライナ１９は、冷却材を外側壁冷ライナ１７との環状の間隙である内側アニュラス２７で保持できる。これにより、内側アニュラス２７は、冷却材の戻り流路となる。なお、内側壁冷ライナ１９と、外側壁冷ライナ１７との間の内側アニュラス２７には、冷却材の流れを整流する整流板が挿入されてもよい。また、外側壁冷ライナ１７又は内側壁冷ライナ１９は、壁冷構造となる。
【００２２】
下部プレナム２１と、下部中間プレナム２３と、上部中間プレナム３１と、上部プレナム３３とは、原子炉容器１内で冷却材を炉心構造物１１周囲へ流通させる空間である。炉心構造物１１は、下部プレナム２１と上部プレナム３３とに上下に挟み込むように配置されている。中間熱交換器から供給された冷却材は、下部プレナム２１に供給されている。また、上部プレナム３３の冷却材は、中間熱交換器へ供給されている。下部中間プレナム２３と、上部中間プレナム３１とは、下部プレナム２１から上部プレナム３３への冷却材の流路の中間に設けられた空間であり、冷却材の流路に応じて省略可能である。入口フローホール４１は、下部中間プレナム２３と、外側アニュラス２５とを繋ぐ孔である。出口フローホール４２は、内側アニュラス２７と、上部中間プレナム３１とを繋ぐ孔である。
【００２３】
次に、図１に示す原子炉容器１の冷却材の流路について説明する。冷却材流路Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７は、原子炉容器１内の冷却材を循環させる流路系である。冷却材流路Ｆ１は、下部プレナム２１から下部中間プレナム２３へ冷却材を搬送する流路である。冷却材流路Ｆ２は、下部中間プレナム２３から入口フローホール４１を介して外側アニュラス２５へ冷却材を搬送する流路である。冷却材流路Ｆ３は、外側アニュラス２５内の冷却材を液面方向へ搬送する流路である。冷却材流路Ｆ４は、外側アニュラス２５内の冷却材の液面が原子炉容器１の内側へオーバーフローして、冷却材が外側壁冷ライナ１７を乗り越える冷却材のオーバーフロー流路（越流）である。冷却材流路Ｆ５は、内側アニュラス２７内の冷却材が内側アニュラス２７内の液面から遠ざかる方向へ冷却材を搬送する流路である。冷却材流路Ｆ６は内側アニュラス２７から出口フローホール４２を介して上部中間プレナム３１へ冷却材を搬送する流路である。冷却材流路Ｆ７は、上部中間プレナム３１から上部プレナム３３へ冷却材を搬送する流路である。原子炉容器１は、冷却材を循環させる流路系を有することにより、炉心構造物１１により加熱された冷却材を原子炉容器１内で循環させることができる。これにより、原子炉容器１内での熱分布が調整され、原子炉容器１に生じる熱応力が緩和される。
【００２４】
図２は、実施形態１の自励振動防止部材の構成を示す斜視図である。図３は、図２の平面図である。図２に示すように、外側壁冷ライナ１７は、内側アニュラス２７側の壁面に自励振動防止部材５１、５２、５３を有している。
【００２５】
自励振動防止部材５１、５２、５３は、平板状である。自励振動防止部材５１、５２、５３は、図３に示す原子炉容器１の外筒１３の周方向と平行な周方向Ｃに、間隔をあけて配置されている。自励振動防止部材５１、５２、５３の周方向Ｃの幅は、それぞれ幅ｗ１、ｗ２、ｗ３である。自励振動防止部材５１と自励振動防止部材５２の間隔は、間隔ｔ１である。自励振動防止部材５２と自励振動防止部材５３の間隔は、間隔ｔ２である。
【００２６】
図２に示す冷却材流路Ｆ４は、上述したように、外側アニュラス２５内の冷却材の液面が原子炉容器１の内側へオーバーフローして、冷却材が外側壁冷ライナ１７を乗り越える冷却材のオーバーフロー流路（越流）である。本実施形態の自励振動防止部材５１、５２、５３には、外側壁冷ライナ１７を乗り越え、落下する冷却材の一部が衝突する。これにより、冷却材の流れは、図２に示す冷却材流路Ｆ１１のように、自励振動防止部材５１、５２、５３に沿って変更され、自励振動防止部材５１、５２、５３に衝突せずに落下する冷却材との間に落下量の時間差を生み出すことになる。また、自励振動防止部材５１、５２、５３が傘となり、内側アニュラス２７へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量が内側アニュラス２７の周方向Ｃで不均等となる。
【００２７】
内側アニュラス２７へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量を周方向Ｃに沿って不均等とするために、自励振動防止部材５１、５２、５３の配列は、原子炉容器１の外筒１３の周方向Ｃに不規則な配列を含むことが好ましい。図３に示すように、自励振動防止部材５１、５２、５３は、幅ｗ１、ｗ２、ｗ３が同じ場合、間隔ｔ１、ｔ２が異なるように配置される。自励振動防止部材５１、５２、５３は、原子炉容器１の外筒１３の周方向Ｃに不等間隔で配置される。又は、自励振動防止部材５１、５２、５３は、間隔ｔ１、ｔ２が同じ場合、幅ｗ１、ｗ２、ｗ３が異なるように配置される。自励振動防止部材５１、５２、５３は、原子炉容器１の外筒１３の周方向Ｃに不等幅で配置される。あるいは、自励振動防止部材５１、５２、５３は、幅ｗ１、ｗ２、ｗ３及び、間隔ｔ１、ｔ２がそれぞれ異なるように配置されていてもよい。なお、図２及び図３に例示した自励振動防止部材の配列は、原子炉容器１の外筒１３の周方向Ｃの全周のいずれかに不規則な配列を含んでいればよい。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態の原子炉容器は、原子炉容器１の外筒１３と、外筒１３の内側に配置される構造体であり、前記構造体と外筒１３との間隙にある外側アニュラス２５内の冷却材の液面が原子炉容器１の内側へオーバーフローして乗り越える外側壁冷ライナ１７と、外側壁冷ライナ１７との間でオーバーフローした前記冷却材を前記間隙である内側アニュラス２７に戻すための戻り流路を形成する内側壁冷ライナ１９と、オーバーフローした冷却材の一部に接し、かつ外筒１３の周方向Ｃに複数配列された外側壁冷ライナ１７の自励振動防止部材５１、５２、５３と、を含み、自励振動防止部材５１、５２、５３の配列が原子炉容器１の外筒１３の周方向Ｃに不規則な配列を含んでいる。
【００２９】
液体ナトリウム等の冷却材の液面のスロッシング（液面揺動）は、冷却材流路Ｆ４及び冷却材流路Ｆ１１により発生する。ここで、内側アニュラス２７へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量が内側アニュラス２７の周方向Ｃで不均等なため、スロッシングは、周期的な変動となりにくく、外側壁冷ライナ１７又は内側壁冷ライナ１９が周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。
【００３０】
自励振動防止部材５１、５２、５３には、落下するオーバーフローした冷却材の一部が衝突する。これにより、自励振動防止部材５１、５２、５３が傘となり、内側アニュラス２７へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量が内側アニュラス２７の周方向Ｃで不均等となる。例えば、自励振動防止部材５１、５２、５３を複数の貫通孔を有する多孔質板で形成すると、自励振動防止部材５１、５２、５３へ衝突した冷却材の一部が自励振動防止部材５１、５２、５３を通過し、内側アニュラス２７へ滴下できる。これにより、内側アニュラス２７へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量が内側アニュラス２７の周方向Ｃで不均等となる。なお、貫通孔は、冷却材の自由落下方向に平行に形成されていることが好ましい。
【００３１】
（実施形態２）
図４は、実施形態２の自励振動防止部材の構成を示す斜視図である。図５は、図４の平面図である。本実施形態に係る原子炉容器２は、自励振動防止部材が外側壁冷ライナの冷却材液面側の端部の一部に形成された複数の凸部であり、この凸部間からオーバーフローした冷却材が原子炉容器の内側へ落下することに特徴がある。次の説明においては、実施形態１で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００３２】
図４に示すように、外側壁冷ライナ１７は、冷却材がオーバーフローする端部を凹凸形状とし、外側壁冷ライナ１７のオーバーフローする端部に形成された切り欠き６１、６２、６３、６４を有している。切り欠き６１は、凸部６５と、凸部６６とに挟まれた空間である。切り欠き６２は、凸部６６と、凸部６７とに挟まれた空間である。切り欠き６３は、凸部６７と、凸部６８とに挟まれた空間である。切り欠き６４は、凸部６８と、凸部６９とに挟まれた空間である。
【００３３】
切り欠き６１、６２、６３、６４は、凸部６５、６６、６７、６８、６９の頂部に対して低いため、外側アニュラス２５内の冷却材の液面に近くなる。このため、外側アニュラス２５内の冷却材が切り欠き６１、６２、６３、６４を凸部６５、６６、６７、６８、６９より優先して越え、内側アニュラス２７へ冷却材が落下する。切り欠き６１、６２、６３、６４は、図５に示す原子炉容器２の外筒１３の周方向と平行な周方向Ｃに、間隔をあけて配置されている。切り欠き６１の周方向Ｃの幅は、幅ｗ１１である。切り欠き６２の周方向Ｃの幅は、幅ｗ１２である。切り欠き６３の周方向Ｃの幅は、幅ｗ１３である。切り欠き６４の周方向Ｃの幅は、幅ｗ１４である。切り欠き６１と切り欠き６２の間隔である凸部６６の幅は、幅ｔ１１である。切り欠き６２と切り欠き６３の間隔である凸部６７の幅は、幅ｔ１２である。切り欠き６３と切り欠き６４の間隔である凸部６８の幅は、幅ｔ１３である。
【００３４】
図４に示す冷却材流路Ｆ４は、上述したように、外側アニュラス２５内の冷却材の液面が原子炉容器２の内側へ自励振動防止部材である凸部６５、６６、６７、６８、６９の間である切り欠き６１、６２、６３、６４をオーバーフローして、冷却材が外側壁冷ライナ１７を乗り越える冷却材のオーバーフロー流路（越流）である。これにより、冷却材の流れは、自励振動防止部材である凸部６５、６６、６７、６８、６９の配置に沿って変更され、落下する冷却材との間に落下量の時間差を生み出すことになる。また、自励振動防止部材である凸部間の切り欠き６１、６２、６３、６４に優先してオーバーフローすることとなり、内側アニュラス２７へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量が内側アニュラス２７の周方向Ｃで不均等となる。
【００３５】
内側アニュラス２７へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量を周方向Ｃに沿って不均等とするために、自励振動防止部材である凸部６５、６６、６７、６８、６９の配列は、原子炉容器２の外筒１３の周方向Ｃに不規則な配列を含んでいることが好ましい。凸部６６、６７、６８は、切り欠きの幅ｗ１１、ｗ１２、ｗ１３、ｗ１４がそれぞれ同じ場合、凸部の幅ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３がそれぞれ異なるように配置される。又は、凸部６６、６７、６８は、凸部の幅ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３がそれぞれ同じ場合、切り欠きの幅ｗ１１、ｗ１２、ｗ１３、ｗ１４がそれぞれ異なるように配置される。あるいは、凸部６６、６７、６８は、切り欠きの幅ｗ１１、ｗ１２、ｗ１３、ｗ１４及び、凸部の幅ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３がそれぞれ異なるように配置されていてもよい。凸部６５、６９についても同様である。なお、図４及び図５に例示した自励振動防止部材の配列は、原子炉容器２の外筒１３の周方向Ｃの全周のいずれかに不規則な配列を含んでいればよい。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態の原子炉容器は、原子炉容器２の外筒１３と、外筒１３の内側に配置される構造体であり、前記構造体と外筒１３との間隙にある外側アニュラス２５内の冷却材の液面が原子炉容器２の内側へオーバーフローして乗り越える外側壁冷ライナ１７と、外側壁冷ライナ１７との間でオーバーフローした前記冷却材を前記間隙である内側アニュラス２７に戻すための戻り流路を形成する内側壁冷ライナ１９と、オーバーフローした冷却材の一部に切り欠き６１、６２、６３、６４で接し、かつ外筒１３の周方向Ｃに複数配列された自励振動防止部材である凸部６５、６６、６７、６８、６９と、を含み、自励振動防止部材である凸部６５、６６、６７、６８、６９の配列が原子炉容器２の外筒１３の周方向Ｃに不規則な配列を含んでいる。
【００３７】
液体ナトリウム等の冷却材の液面のスロッシングは、冷却材流路Ｆ４により発生する。内側アニュラス２７へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量が内側アニュラス２７の周方向Ｃで不均等なため、スロッシングは、周期的な変動となりにくく、外側壁冷ライナ１７又は内側壁冷ライナ１９が周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。
【００３８】
自励振動防止部材は、外側壁冷ライナ１７の冷却材液面側の端部の一部に形成された複数の凸部６５、６６、６７、６８、６９であり、凸部間である切り欠き６１、６２、６３、６４からオーバーフローした冷却材が原子炉容器２の内側へ落下する。これにより、内側アニュラス２７へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量が内側アニュラス２７の周方向Ｃで不均等となる。
【００３９】
（実施形態３）
図６は、実施形態３の自励振動防止部材の構成を示す斜視図である。図７は、図６の平面図である。本実施形態に係る原子炉容器３は、自励振動防止部材が外側壁冷ライナと内側壁冷ライナとの間隙における冷却材の液面近傍に配置した複数の貫通孔を有する部材であることに特徴がある。次の説明においては、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００４０】
図６及び図７に示すように、自励振動防止部材である多孔板７１、７２、７３は、外側壁冷ライナ１７からオーバーフローする冷却材の一部を通過可能としている。多孔板７１、７２、７３は、複数の貫通孔を有する部材である。励振動防止部材である多孔板７１、７２、７３は、外側壁冷ライナ１７と内側壁冷ライナと１９の間隙における冷却材の液面よりも下に埋没されている。冷却材の液面の上下変動の一部は、多孔板７１、７２、７３の貫通孔を冷却材が通過することで減衰する。このためスロッシングが抑制される。多孔板７１、７２、７３は、本実施形態では板状部材であるが、球状でも円筒状でも良い。貫通孔は、スロッシングがない場合の冷却材の液面に垂直（冷却材の自由落下方向と平行）に形成されることがこのましい。これにより、冷却材が通過しやすくなる。
【００４１】
本実施形態の原子炉容器は、原子炉容器３の外筒１３と、外筒１３の内側に配置される構造体であり、前記構造体と外筒１３との間隙にある冷却材の液面が原子炉容器３の内側へオーバーフローして乗り越える外側壁冷ライナ１７と、外側壁冷ライナ１７との間でオーバーフローした前記冷却材を前記間隙に戻すための戻り流路を形成する内側壁冷ライナ１９とを含み、自励振動防止部材である貫通孔を有する部材であって、多孔板７１、７２、７３の貫通孔内部へ冷却材を含むように配置することが好ましい。これにより、冷却材を貫通孔内で上下させる。これにより、液面の上下振動のエネルギーは減衰され、スロッシングが抑制される。
【００４２】
自励振動防止部材である多孔板７１、７２、７３は、図７に示す原子炉容器３の外筒１３の周方向と平行な周方向Ｃに、間隔をあけて配置されている。多孔板７１の周方向Ｃの幅は、幅ｗ２１である。多孔板７２の周方向Ｃの幅は、幅ｗ２２である。多孔板７１と多孔板７２の間隔は、間隔ｔ２１である。多孔板７２と多孔板７３の間隔は、間隔ｔ２２である。間隔ｔ２１と間隔ｔ２２はそれぞれ異ならせることが好ましい。原子炉容器３の径方向を径方向Ｄとすると、多孔板７１の径方向Ｄの長さは、幅ｄ１である。多孔板７２の径方向Ｄの長さは、幅ｄ２である。幅ｄ２は、径方向Ｄの外側壁冷ライナ１７から内側壁冷ライナ１９迄の長さ（距離）と等しい。これにより、多孔板７２は、径方向Ｄのスロッシングを抑制することができる。多孔板７１の径方向Ｄの長さと多孔板７２の径方向Ｄの長さとが異なることにより、スロッシングを不規則とすることができる。なお、多孔板７１、７２、７３は、分割せず、内側アニュラス２７と同じ又は相似形の円環状の板部材であってもよい。
【００４３】
図６に示す冷却材流路Ｆ４は、上述したように、外側アニュラス２５内の冷却材の液面が原子炉容器３の内側へオーバーフローして冷却材が外側壁冷ライナ１７を乗り越える冷却材のオーバーフロー流路（越流）である。これにより、冷却材の流れは、自励振動防止部材である多孔板７１、７２、７３へ滴下することになる。多孔板７１、７２、７３は、貫通孔を有する部材で形成されているので、冷却材を貫通孔に一部通過させる。これにより、液面の上下振動のエネルギーは減衰され、スロッシングが抑制される。
【００４４】
また、多孔板７１、７２、７３は、周方向Ｃ又は径方向Ｄに不規則に配列されることにより、内側アニュラス２７へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量が内側アニュラス２７の周方向Ｃ又は径方向Ｄで不均等となる。多孔板７１、７２は、幅ｗ２１、ｗ２２がそれぞれ同じ場合、間隔ｔ２１、ｔ２２がそれぞれ異なるように配置される。また、多孔板７１、７２は、間隔ｔ２１、ｔ２２がそれぞれ同じ場合、幅ｗ２１、ｗ２２がそれぞれ異なるように配置される。あるいは、多孔板７１、７２は、幅ｗ２１、ｗ２２及び、間隔ｔ２１、ｔ２２がそれぞれ異なるように配置されていてもよい。これは、多孔板７３についても同様である。なお、図６及び図７に例示した自励振動防止部材の配列は、原子炉容器３の外筒１３の周方向Ｃの全周のいずれかに不規則な配列を含んでいればよい。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の原子炉容器は、原子炉容器３の外筒１３と、外筒１３の内側に配置される構造体であり、前記構造体と外筒１３との間隙にある外側アニュラス２５内の冷却材の液面が原子炉容器３の内側へオーバーフローして乗り越える外側壁冷ライナ１７と、外側壁冷ライナ１７との間でオーバーフローした前記冷却材を前記間隙である内側アニュラス２７に戻すための戻り流路を形成する内側壁冷ライナ１９と、外側壁冷ライナ１７と内側壁冷ライナ１９との間隙で戻り流路を形成する冷却材の一部に接し、かつかつ前記外筒の周方向Ｃに複数配列された自励振動防止部材である貫通孔を有する部材（多孔板７１、７２、７３）と、を含み、通孔部材（多孔板７１、７２、７３）の配列が外筒１３の周方向Ｃに不規則な配列を含んでいる。
【００４６】
液体ナトリウム等の冷却材の液面のスロッシングは、冷却材流路Ｆ４により発生する。ここで、内側アニュラス２７へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量が内側アニュラス２７の周方向Ｃで不均等なため、スロッシングは、周期的な変動となりにくく、外側壁冷ライナ１７又は内側壁冷ライナ１９が周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。
【００４７】
自励振動防止部材である多孔板７１、７２、７３は、外側壁冷ライナ１７との間で戻り流路を形成する内側アニュラス２７の冷却材の液面近傍に配置した貫通孔を有する部材である。また、内側アニュラス２７へ降り注ぐ冷却材の滴下分布量が内側アニュラス２７の周方向Ｃで不均等となる。
【００４８】
自励振動防止部材である多孔板７２は、外側壁冷ライナ１７と内側壁冷ライナと１９の間隙の内側アニュラス２７の冷却材の液面近傍に配置した貫通孔を有する部材であり、径方向Ｄの長さが内側アニュラス２７の長さと等しいことが好ましい。これにより、径方向Ｄのスロッシングは、周期的な変動となりにくく、外側壁冷ライナ１７又は内側壁冷ライナ１９が周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。
【００４９】
自励振動防止部材である多孔板７１、７２、７３は、外側壁冷ライナ１７と内側壁冷ライナと１９の間隙における冷却材の液面を覆うようにしてもよい。これにより、オーバーフローした冷却材の一部が一度、多孔板７１、７２、７３に衝突し、冷却材を一部通過させる。これにより、冷却材の落下エネルギーは減衰され、スロッシングが抑制される。また、冷却材の液面の上下変動の一部は、多孔板７１、７２、７３の貫通孔を冷却材が通過することで減衰する。このため、よりスロッシングが抑制される。
【００５０】
本実施形態の原子炉容器は、原子炉容器３の外筒１３と、外筒１３の内側に配置される構造体であり、前記構造体と外筒１３との間隙にある冷却材の液面が原子炉容器３の内側へオーバーフローして乗り越える外側壁冷ライナ１７と、外側壁冷ライナ１７との間でオーバーフローした前記冷却材を前記間隙に戻すための戻り流路を形成する内側壁冷ライナ１９とを含み、外側壁冷ライナ１７と内側壁冷ライナ１９との間隙における冷却材の液面の少なくとも一部を遮る自励振動防止部材である多孔板７１、７２、７３としてもよい。
【００５１】
径方向Ｄに発生するスロッシングは、旋回モードと呼ばれる。この旋回モードの発生は、自励振動防止部材である多孔板７１、７２、７３のいずれかにより、低減できる。その結果、旋回モードに起因する外側壁冷ライナ１７又は内側壁冷ライナ１９の振動が低減される。貫通孔を有する部材で冷却材の液面が遮られることで、内側アニュラス２７の径方向Ｄに発生するスロッシングのエネルギーを減衰できる。その結果、外側壁冷ライナ１７又は内側壁冷ライナ１９が周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。また、冷却材の液面の上下変動の一部は、多孔板７１、７２、７３の貫通孔を冷却材が通過することで減衰する。このため、よりスロッシングが抑制される。
【００５２】
（実施形態４）
図８は、実施形態３の自励振動防止部材の構成を示す斜視図である。図９は、図８の平面図である。本実施形態に係る原子炉容器４は、自励振動防止部材が外側壁冷ライナと内側壁冷ライナの間で径方向へ延び、前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナとの間隙における冷却材の液面の一部を遮る板部材であることに特徴がある。次の説明においては、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００５３】
図８及び図９に示すように、自励振動防止部材であるスロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６は、外側壁冷ライナ１７と内側壁冷ライナ１９の間で径方向Ｄへ延び、外側壁冷ライナ１７と内側壁冷ライナ１９との間隙である内側アニュラス２７における冷却材の液面の一部を遮る板部材である。
【００５４】
スロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６は、図９に示す原子炉容器４の外筒１３の周方向と平行な周方向Ｃに、間隔をあけて配置されている。スロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６の径方向Ｄの長さは、それぞれ長さｄ３１、ｄ３２、ｄ３３、ｄ３４、ｄ３５、ｄ３６である。スロッシング遮蔽板８１とスロッシング遮蔽板８２の間隔は、間隔ｔ３１である。スロッシング遮蔽板８２とスロッシング遮蔽板８３の間隔は、間隔ｔ３２である。スロッシング遮蔽板８３とスロッシング遮蔽板８４の間隔は、間隔ｔ３３である。スロッシング遮蔽板８４とスロッシング遮蔽板８５の間隔は、間隔ｔ３４である。スロッシング遮蔽板８５とスロッシング遮蔽板８６の間隔は、間隔ｔ３５である。間隔ｔ３１、ｔ３２、ｔ３３、ｔ３４、ｔ３５はそれぞれ異ならせることが好ましい。長さｄ３６は、径方向Ｄの外側壁冷ライナ１７から内側壁冷ライナ１９迄の距離と等しい。これにより、スロッシング遮蔽板８６は、径方向Ｄのスロッシングを抑制することができる。また、スロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６の径方向Ｄの長さが異なることにより、スロッシングを不規則とすることができる。スロッシング遮蔽板８１、８３、８４、８６は、外側壁冷ライナ１７と固定されている。スロッシング遮蔽板８２、８５、８６は、内側壁冷ライナ１９と固定されている。これにより、外側壁冷ライナ１７と内側壁冷ライナ１９との間隙である内側アニュラス２７における冷却材の液面の一部を遮る位置を異ならせることができる。なお、図８及び図９に例示した自励振動防止部材は原子炉容器４の外筒１３の周方向Ｃの全周のいずれかに不規則な配列を含んでいればよい。
【００５５】
図８に示す冷却材流路Ｆ４は、上述したように、外側アニュラス２５内の冷却材の液面が原子炉容器４の内側へオーバーフローして、冷却材が外側壁冷ライナ１７を乗り越える冷却材のオーバーフロー流路（越流）である。これにより、スロッシングが側アニュラス２７における冷却材の液面で発生しても、自励振動防止部材であるスロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６のいずれかにより、液面の一部が遮られる。このため、スロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６により、スロッシングが遮蔽される。これにより、スロッシングは抑制される。径方向Ｄに発生するスロッシングは、旋回モードと呼ばれる。この旋回モードの発生は、自励振動防止部材であるスロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６のいずれかにより、低減できる。その結果、旋回モードに起因する外側壁冷ライナ１７又は内側壁冷ライナ１９の振動が低減される。
【００５６】
また、スロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６は、周方向Ｃ又は径方向Ｄに不規則に配列されることにより、内側アニュラス２７で発生するスロッシングの遮蔽具合が内側アニュラス２７の周方向Ｃ又は径方向Ｄで不均等となる。スロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６は、長さｄ３１、ｄ３２、ｄ３３、ｄ３４、ｄ３５、ｄ３６がそれぞれ同じ場合、間隔ｔ３１、ｔ３２、ｔ３３、ｔ３４、ｔ３５がそれぞれ異なるように配置される。又は、スロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６は、間隔ｔ３１、ｔ３２、ｔ３３、ｔ３４、ｔ３５がそれぞれ同じ場合、長さｄ３１、ｄ３２、ｄ３３、ｄ３４、ｄ３５、ｄ３６がそれぞれ異なるように配置される。あるいは、スロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６は、長さｄ３１、ｄ３２、ｄ３３、ｄ３４、ｄ３５、ｄ３６及び、間隔ｔ３１、ｔ３２、ｔ３３、ｔ３４、ｔ３５がそれぞれ異なるように配置されていてもよい。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態の原子炉容器は、原子炉容器４の外筒１３と、外筒１３の内側に配置される構造体であり、前記構造体と外筒１３との間隙にある外側アニュラス２５内の冷却材の液面が原子炉容器４の内側へオーバーフローして乗り越える外側壁冷ライナ１７と、外側壁冷ライナ１７との間でオーバーフローした前記冷却材を間隙である内側アニュラス２７に戻すための戻り流路を形成する内側壁冷ライナ１９と、外側壁冷ライナ１７と内側壁冷ライナ１９との間隙で戻り流路を形成する冷却材の一部に接し、かつ外筒１３の周方向Ｃに複数配列された自励振動防止部材であるスロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６と、を含み、スロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６の配列が原子炉容器４の外筒１３の周方向Ｃに不規則な配列を含んでいる。
【００５８】
液体ナトリウム等の冷却材の液面のスロッシングは、冷却材流路Ｆ４により発生する。ここで、内側アニュラス２７で発生するスロッシングの遮蔽具合が内側アニュラス２７の周方向Ｃ又は径方向Ｄで不均等となる。このため、スロッシングは、周期的な変動となりにくく、外側壁冷ライナ１７又は内側壁冷ライナ１９が周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。
【００５９】
自励振動防止部材であるスロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６は、外側壁冷ライナ１７と内側壁冷ライナ１９の間で径方向Ｄへ延び、外側壁冷ライナ１７と内側壁冷ライナ１９との間隙における冷却材の液面の一部を遮る板部材である。これにより、内側アニュラス２７で発生するスロッシングの遮蔽具合が内側アニュラス２７の周方向Ｃ又は径方向Ｄで不均等とすることができる。
【００６０】
自励振動防止部材は、スロッシング遮蔽板８６であり、径方向Ｄの長さが内側アニュラス２７の長さと等しいことが好ましい。これにより、径方向Ｄのスロッシングは、周期的な変動となりにくく、外側壁冷ライナ１７又は内側壁冷ライナ１９が周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。
【００６１】
本実施形態の原子炉容器４は、原子炉容器の外筒１３と、外筒１３との間隙にある冷却材の液面が原子炉容器４の内側へオーバーフローして乗り越える外側壁冷ライナ１７と、オーバーフローした冷却材が外側壁冷ライナ１７との間で戻り流路を形成する内側壁冷ライナ１９とを含み、外側壁冷ライナ１７と内側壁冷ライナ１９との間隙における冷却材の液面の少なくとも一部を遮る自励振動防止部材であるスロッシング遮蔽板８１、８２、８３、８４、８５、８６のいずれかを有する。
【００６２】
内側アニュラス２７で発生するスロッシングの遮蔽をし、スロッシングのエネルギーを減衰できる。その結果、外側壁冷ライナ１７又は内側壁冷ライナ１９が周期的な自励振動を起こすおそれを低減できる。
【００６３】
上述した実施形態１、２、３、４における自励振動防止部材は、いずれかを組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１、２、３、４ 原子炉容器
１１ 炉心構造物
１３ 外筒
１７ 外側壁冷ライナ
１９ 内側壁冷ライナ
２１ 下部プレナム
２３ 下部中間プレナム
２５ 外側アニュラス
２７ 内側アニュラス
３１ 上部中間プレナム
３３ 上部プレナム
４１ 入口フローホール
４２ 出口フローホール
５１、５２、５３ 自励振動防止部材
６５、６６、６７、６８、６９ 凸部（自励振動防止部材）
７１、７２、７３ 多孔板（自励振動防止部材）
８１、８２、８３、８４、８５、８６ スロッシング遮蔽板（自励振動防止部材）
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７、Ｆ１１ 冷却材流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉容器の外筒と、
前記外筒の内側に配置される構造体であり、前記構造体と前記外筒との間隙にある冷却材が前記原子炉容器の内側へオーバーフローして乗り越える外側壁冷ライナと、
前記外側壁冷ライナとの間でオーバーフローした前記冷却材を前記間隙に戻すための戻り流路を形成する内側壁冷ライナと、
オーバーフローした前記冷却材の一部、又は前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナとの間隙の前記冷却材の一部に接し、かつ前記外筒の周方向に複数配列された自励振動防止部材と、を含み、
前記自励振動防止部材の配列が前記外筒の周方向に不規則な配列を含むことを特徴とする原子炉容器。
【請求項２】
前記自励振動防止部材に、オーバーフローした前記冷却材の一部が衝突する請求項１に記載の原子炉容器。
【請求項３】
前記自励振動防止部材は、前記冷却材がオーバーフローする側における前記外側壁冷ライナの端部の一部に形成された複数の凸部であり、前記凸部間からオーバーフローした前記冷却材が前記原子炉容器の内側へ落下する請求項１に記載の原子炉容器。
【請求項４】
前記自励振動防止部材は、前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナとの間隙における前記冷却材の液面近傍に配置された貫通孔を有する部材である請求項１に記載の原子炉容器。
【請求項５】
前記自励振動防止部材は、前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナとの間隙における前記冷却材の液面を覆う貫通孔を有する部材である請求項１に記載の原子炉容器。
【請求項６】
前記自励振動防止部材は、前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナの間で径方向へ延び、かつ前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナとの間隙における前記冷却材の液面の一部を遮る板部材である請求項１に記載の原子炉容器。
【請求項７】
原子炉容器の外筒と、
前記外筒の内側に配置される構造体であり、前記構造体と前記外筒との間隙にある冷却材の液面が前記原子炉容器の内側へオーバーフローして乗り越える外側壁冷ライナと、
前記外側壁冷ライナとの間でオーバーフローした前記冷却材を前記間隙に戻すための戻り流路を形成する内側壁冷ライナと、を含み、
前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナとの間隙における前記冷却材の液面の少なくとも一部を遮る自励振動防止部材を有することを特徴とする原子炉容器。
【請求項１】
原子炉容器の外筒と、
前記外筒の内側に配置される構造体であり、前記構造体と前記外筒との間隙にある冷却材が前記原子炉容器の内側へオーバーフローして乗り越える外側壁冷ライナと、
前記外側壁冷ライナとの間でオーバーフローした前記冷却材を前記間隙に戻すための戻り流路を形成する内側壁冷ライナと、
オーバーフローした前記冷却材の一部、又は前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナとの間隙の前記冷却材の一部に接し、かつ前記外筒の周方向に複数配列された自励振動防止部材と、を含み、
前記自励振動防止部材の配列が前記外筒の周方向に不規則な配列を含むことを特徴とする原子炉容器。
【請求項２】
前記自励振動防止部材に、オーバーフローした前記冷却材の一部が衝突する請求項１に記載の原子炉容器。
【請求項３】
前記自励振動防止部材は、前記冷却材がオーバーフローする側における前記外側壁冷ライナの端部の一部に形成された複数の凸部であり、前記凸部間からオーバーフローした前記冷却材が前記原子炉容器の内側へ落下する請求項１に記載の原子炉容器。
【請求項４】
前記自励振動防止部材は、前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナとの間隙における前記冷却材の液面近傍に配置された貫通孔を有する部材である請求項１に記載の原子炉容器。
【請求項５】
前記自励振動防止部材は、前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナとの間隙における前記冷却材の液面を覆う貫通孔を有する部材である請求項１に記載の原子炉容器。
【請求項６】
前記自励振動防止部材は、前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナの間で径方向へ延び、かつ前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナとの間隙における前記冷却材の液面の一部を遮る板部材である請求項１に記載の原子炉容器。
【請求項７】
原子炉容器の外筒と、
前記外筒の内側に配置される構造体であり、前記構造体と前記外筒との間隙にある冷却材の液面が前記原子炉容器の内側へオーバーフローして乗り越える外側壁冷ライナと、
前記外側壁冷ライナとの間でオーバーフローした前記冷却材を前記間隙に戻すための戻り流路を形成する内側壁冷ライナと、を含み、
前記外側壁冷ライナと前記内側壁冷ライナとの間隙における前記冷却材の液面の少なくとも一部を遮る自励振動防止部材を有することを特徴とする原子炉容器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１６３４１４（Ｐ２０１２−１６３４１４Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３１９４（Ｐ２０１１−２３１９４）
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
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