炉内構造物及び原子炉
【課題】冷却材の局所的な流量低下を防止し、燃料集合体の流量分布の安定性及び均一化を図った炉内構造物を提供する。
【解決手段】軸を鉛直方向として設置された原子炉圧力容器１と燃料集合体２との間に設けられた炉心槽３と、炉心槽３の下側に設置され、原子炉圧力容器１の入口ノズル４から流入する一次冷却材１２の燃料集合体２への流量配分を調整する流入孔１４ａが複数形成された多孔部材１４と、炉心槽３の径方向を位置決めする位置決め部材１５と、を備える炉内構造物であって、多孔部材１４に対して位置決め部材１５を一次冷却材１２の流れの下流側に配置した。
【解決手段】軸を鉛直方向として設置された原子炉圧力容器１と燃料集合体２との間に設けられた炉心槽３と、炉心槽３の下側に設置され、原子炉圧力容器１の入口ノズル４から流入する一次冷却材１２の燃料集合体２への流量配分を調整する流入孔１４ａが複数形成された多孔部材１４と、炉心槽３の径方向を位置決めする位置決め部材１５と、を備える炉内構造物であって、多孔部材１４に対して位置決め部材１５を一次冷却材１２の流れの下流側に配置した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、炉内構造物及びこの炉内構造物を備えた原子炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
加圧水型原子炉においては、原子炉に導かれた一次冷却材が、原子炉の燃料集合体の熱エネルギーによって加熱され、蒸気発生器へと導かれる。この蒸気発生器では、燃料集合体の熱エネルギーにより加熱された一次冷却材と二次冷却材とが熱交換される。この二次冷却材が沸騰して蒸気が発生する。この蒸気は、タービンへと導かれて発電を行う。
【０００３】
図１３は従来の加圧水型原子炉を示す立断面構成図である。
【０００４】
図１３に示すように、従来の加圧水型原子炉は、主として原子炉圧力容器１と、この原子炉圧力容器１内に設置された燃料集合体２と、この燃料集合体２を囲む炉心槽３と、一次冷却材１２が流入する入口ノズル４と、燃料集合体２の熱エネルギーにより加熱された一次冷却材１２が流出する出口ノズル５とを備えている。
【０００５】
燃料集合体２は、下部炉心支持板８によって支持されている。原子炉圧力容器１と炉心槽３との間には、環状流路のダウンカマ６が形成される。このダウンカマ６には、原子炉圧力容器１に対して炉心槽３の下部を径方向に位置決めするラジアルサポート９が設置されている。また、下部炉心支持板８には、その垂直下方に筒形状の多孔リング１０が吊り下げられるように設置されている。この多孔リング１０には、多数の流入孔が形成されている。これらの流入孔は、燃料集合体２から構成される炉心への一次冷却材１２の流量配分を調整するために用いられる。ラジアルサポート９は、多孔リング１０の近傍であって、多孔リング１０に対して一次冷却材１２の流れの上流側に配置されている。
【０００６】
次に、一次冷却材１２の流れを図１３に基づいて説明する。
【０００７】
一次冷却材１２は、原子炉圧力容器１の周方向に複数設置された入口ノズル４から原子炉圧力容器１内に流入した後、環状流路のダウンカマ６を下降する。この下降する一次冷却材１２は、多孔リング１０の胴部に形成された流入孔を通過して燃料集合体２の下部に形成される下部プレナム７で合流して流れの方向を上向きに反転する。
【０００８】
そして、一次冷却材１２は、下部炉心支持板８内を通過して、炉心槽３内の燃料集合体２を上昇する。この燃料集合体２により加熱された一次冷却材１２は、燃料集合体２の上方で合流して混合され、出口ノズル５から流出し、蒸気発生器（図示せず）へと導かれる。
【０００９】
次いで、一次冷却材１２は、上記蒸気発生器内の二次冷却水と熱交換され、この二次冷却水が沸騰することによって発生した蒸気は図示しないタービンへと導かれる。一方、熱を奪われた一次冷却水は、図示しない冷却材循環ポンプによって入口ノズル４から再び原子炉圧力容器１内に戻される。
【００１０】
このような加圧水型原子炉では、通常運転時において一次冷却材１２の流量及び圧力が不均一になると、燃料集合体２に対する冷却効果が不均一となる。そのため、燃料集合体２に均等に分布した一次冷却材１２を与えることが重要となる。
【００１１】
そこで、燃料集合体２に流入する一次冷却材１２を周方向に均一化するため、特許文献１に記載された技術では、図１３に示すようにダウンカマ６から下部プレナム７内へ流入する環状境界部に筒状の多孔リング１０を下部炉心支持板８から垂直下方に吊り下げるように設置している。
【００１２】
また、ダウンカマ６を下降する一次冷却材１２は、ラジアルサポート９を通過するものの、このとき剥離渦が発生する。この剥離渦が助長されることによって、燃料集合体２に流入する一次冷却材１２の流量が不安定となり、また不均一な流量分布となる。これを解決するため、特許文献２に記載された技術では、ラジアルサポート９を流線形に形成し、渦発生抑制部材１１を設置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平８−６２３７２号公報
【特許文献２】特許第４２０２２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、新型の原子炉では、計装導管が下部プレナムを貫通するのではなく、下部プレナム以外の場所で原子炉圧力容器から取り出されており、下部プレナムの構造が簡素化されている。また、新型の原子炉では、原子炉圧力容器を小型化するため、下部プレナムの体積が従来と比べて小さくなっている。このような原子炉では、下部プレナムにおける一次冷却材の流速分布が均一化されにくく、燃料集合体への流量配分が不均一になりやすいという問題がある。
【００１５】
また、上述した従来技術では、ダウンカマ６に設置されたラジアルサポート９が多孔リング１０の近傍であって、多孔リング１０に対して一次冷却材１２の流れの上流側に設置されているため、流れの剥離の影響も受け、燃料集合体２への流量が局所的に低下する問題がある。さらに、下部プレナム７では、一次冷却材１２の流れの向きが９０度変えられるため、特に燃料集合体２の外周部では一次冷却材１２が流れにくく、流量が低下しやすいという問題がある。
【００１６】
一方で、入口ノズル４は、原子炉圧力容器１の周方向に例えば４本設置した場合、概ね９０度の位相間隔で等配設置され、スパージャなどを介さず、ダウンカマ６の空間に直接開口している。そのため、従来では、各入口ノズル４からダウンカマ６に流入する一次冷却材１２の広がり流れの、ダウンカマ６の周方向における下降流速分布は時間的に変化しやすいという問題がある。
【００１７】
すなわち、従来の構成では、図１４に示すように４箇所の入口ノズル４の開口部から入りダウンカマ６を下降する一次冷却材１２は、各入口ノズル４間の中央部付近の周方向断面を対称面として、対称面付近で流速が速く、入口ノズル４の開口の下方で流速が遅い流速分布となる。その流速分布は、多孔リング１０の部位まで維持され、多孔リング１０から下部プレナム７への流入量の周方向分布に影響を与える。なお、図１４は、原子炉圧力容器１内から見た一次冷却材１２の流れを示すダウンカマ周方向展開図である。また、図１４では、一次冷却材１２の流速分布の変化を横向きの太い矢印で示している。
【００１８】
さらに、従来の構成では、図１４に示すように面対称な流れとなっているため、入口ノズル４の流量の摂動により流動パターンが不安定になりやすい。その結果、一次冷却材１２は、ダウンカマ６の周方向における流速分布に変化が生じる可能性がある。この流速分布の変化が、多孔リング１０で均一化することができない場合、各燃料集合体２に供給される一次冷却材１２の流量が時間的に変化し、安定した冷却が行われない可能性があった。
【００１９】
本発明は、冷却材の局所的な流量低下を防止し、燃料集合体の流量分布の安定性及び均一化を図った炉内構造物及び原子炉の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係る炉内構造物は、軸を鉛直方向として設置された原子炉圧力容器と燃料集合体との間に設けられた炉心槽と、前記炉心槽の下側に設置され、前記原子炉圧力容器の入口ノズルから流入する冷却材の前記燃料集合体への流量配分を調整する流入孔が複数形成された多孔部材と、前記炉心槽の径方向を位置決めする位置決め部材と、を備える炉内構造物であって、前記多孔部材に対して前記位置決め部材を前記冷却材の流れの下流側に配置したことを特徴とする。
【００２１】
本発明の実施形態に係る原子炉は、冷却材の入口ノズルが設けられ、軸を鉛直方向として設置された原子炉圧力容器と、前記原子炉圧力容器内に設置された燃料集合体と、前記原子炉圧力容器と前記燃料集合体との間に設けられた炉内構造物とを備える原子炉において、前記炉内構造物は、前記燃料集合体を囲むように設けられた炉心槽と、前記炉心槽の下側に設置され、前記原子炉圧力容器の入口ノズルから流入する冷却材の前記燃料集合体への流量配分を調整する流入孔が複数形成された多孔部材と、前記炉心槽の径方向を位置決めする位置決め部材と、を有し、前記多孔部材に対して前記位置決め部材を前記冷却材の流れの下流側に配置したことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る炉内構造物の第１実施形態を示す立断面構成図である。
【図２】図１の炉内構造物を示す部分拡大立断面図である。
【図３】第１実施形態の炉内構造物の変形例を示す部分拡大立断面図である。
【図４】本発明に係る炉内構造物の第２実施形態を示す立断面構成図である。
【図５】図４の炉内構造物を示す部分拡大立断面図である。
【図６】第２実施形態の炉内構造物の変形例を示す部分拡大立断面図である。
【図７】本発明に係る炉内構造物の第３実施形態を示す立断面構成図である。
【図８】図７の原子炉の入口ノズル高さで示す水平断面図である。
【図９】第３実施形態における一次冷却材の流れを示すダウンカマ周方向展開立面図である。
【図１０】第３実施形態の変形例における一次冷却材の流れを示すダウンカマ周方向展開立面図である。
【図１１】本発明に係る炉内構造物の第４実施形態を示す部分拡大立断面図である。
【図１２】第４実施形態の炉内構造物の変形例を示す部分拡大立断面図である。
【図１３】従来の加圧水型原子炉の炉内構造物を示す立断面構成図である。
【図１４】従来の炉内構造物における一次冷却材の流れを示すダウンカマ周方向展開立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明に係る炉内構造物の各実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２４】
なお、以下の各実施形態及び各変形例は、原子炉に加圧水型原子炉を適用した場合について説明する。また、以下の各実施形態及び各変形例では、従来の構成と同一又は対応する部分に同一の符号を付して説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
（構 成）
図１は本発明に係る炉内構造物の第１実施形態を示す立断面構成図である。図２は図１の炉内構造物を示す部分拡大断面図である。
【００２６】
本実施形態の加圧水型原子炉は、図１に示すように、軸を鉛直方向として設置された原子炉圧力容器１と、この原子炉圧力容器１内に設置された燃料集合体２と、この燃料集合体２と原子炉圧力容器１との間に設けられた炉心槽３と、原子炉圧力容器１内に一次冷却材１２を流入させる入口ノズル４と、燃料集合体２の熱エネルギーにより加熱された一次冷却材１２を原子炉圧力容器１から流出させる出口ノズル５とを備えている。入口ノズル４は、原子炉圧力容器１の周方向に概ね等間隔に複数配置され、環状流路であるダウンカマ６の空間に直接開口している。
【００２７】
また、本実施形態の加圧水型原子炉は、燃料集合体２を支持する下部炉心支持板１３と、この下部炉心支持板１３の下側に設置され直円筒形状に形成された多孔部材としての多孔リング１４と、この多孔リング１４の下側に設置されて炉心槽３の水平方向の位置決めを行う位置決め部材としてのラジアルサポート１５とを備えている。
【００２８】
多孔リング１４の直円筒形状の胴部には、燃料集合体２で構成される炉心への一次冷却材１２の流量配分を調整するための多数の円形の流入孔１４ａが形成されている。下部炉心支持板１３は、炉心槽３の下部に固定されている。多孔リング１４は、その上端が下部炉心支持板１３に固定されている。炉心槽３は、下部炉心支持板１３及び多孔リング１４を介してラジアルサポート１５によって径方向に位置決めされる。それぞれ各部の固定方法には、例えばボルトの締結又は溶接等による方法がある。
【００２９】
ラジアルサポート１５は、多孔リング１４に対して一次冷却材１２の流れの下流側に配置されている。また、ラジアルサポート１５は、図２に示すように上端が多孔リング１４に固定され、かつ下端が原子炉圧力容器１の下部内面に固定されたサポート座１６と、多孔リング１４の下部内面に周方向に沿って複数個設置されたサドル１７と、このサドル１７とサポート座１６との間に嵌め合う形態で設置されたサポートキー１８とから構成されている。
【００３０】
サポート座１６は、円筒形状に形成され、その上部外周面と多孔リング１４の下部内周面とで環状隙間が形成される。この環状隙間にサドル１７及びサポートキー１８が配置されている。サポート座１６は、多孔リング１４及び下部炉心支持板１３を介して炉心槽３を支持して位置決め可能に構成されている。
【００３１】
（作用及び効果）
次に、上記のように構成された第１実施形態の作用を説明する。
【００３２】
一次冷却材１２は、図１及び図２に示すように、入口ノズル４から原子炉圧力容器１内に流入した後、環状流路のダウンカマ６を下降する。この下降する一次冷却材１２は、多孔リング１４の円筒形状の胴部に形成された流入孔１４ａを通過して燃料集合体２の下部に形成される下部プレナム７で合流して流れの方向を上向きに反転する。そして、一次冷却材１２は、下部炉心支持板１３内を通過して、炉心槽３内の燃料集合体２を上昇する。
【００３３】
ここで、本実施形態は、ラジアルサポート１５が多孔リング１４の下部に配置されている。すなわち、ラジアルサポート１５は、多孔リング１４に対して一次冷却材１２の流れの下流側に配置されているので、一次冷却材１２がダウンカマ６を下降して多孔リング１４内に流入するときには円滑な流れとなる。
【００３４】
また、本実施形態では、炉心槽３に下部炉心支持板１３が固定され、この下部炉心支持板１３に多孔リング１４が固定されて一体化しているので、多孔リング１４の下部にラジアルサポート１５を設置し、このラジアルサポート１５により炉心槽３を径方向に支持するとともに、位置決めが可能となる。
【００３５】
このように本実施形態によれば、ラジアルサポート１５を多孔リング１４に対して一次冷却材１２の流れの下流側に配置したことにより、多孔リング１４内へ流入する一次冷却材１２の直上流部での障害物による流れの剥離がなくなる。その結果、燃料集合体２に流入する一次冷却材１２の周方向の局所流量が低下することがなくなり、燃料集合体２の流量分布の均一化を促進することができる。
【００３６】
（第１実施形態の変形例）
図３は第１実施形態の炉内構造物の変形例を示す部分拡大断面図である。図３はラジアルサポート１５の変形例を示している。なお、以下の実施形態及び変形例において互いに同一の部分には、同一の符号を付して説明する。
【００３７】
図３に示すように、変形例のラジアルサポート１５は、一部が原子炉圧力容器１の下部内面に固定されピン穴が形成されたサポート座１９と、多孔リング１４の下面の周方向に沿って間隔をあけて複数個設置されたサポートピン２０とで構成されている。
【００３８】
サポートピン２０は、多孔リング１４の下面にねじ込まれるか、あるいは溶接により固定される。また、サポートピン２０は、サポート座１９に形成されたピン穴に嵌合されることで位置決めされる。一方、サポート座１９は、円筒形状に形成され、その外面と多孔リング１４の内面とで環状隙間が形成される。
【００３９】
この変形例によれば、ラジアルサポート１５は、一部が原子炉圧力容器１の下部内面に固定されたサポート座１９と、多孔リング１４の下面の周方向に沿って間隔をあけて複数個設置されたサポートピン２０とを備え、このサポートピン２０は、サポート座１９に形成されたピン穴に嵌合されることにより、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００４０】
（第２実施形態）
（構 成）
図４は本発明に係る炉内構造物の第２実施形態を示す立断面構成図である。図５は図４の炉内構造物を示す部分拡大断面図である。
【００４１】
なお、前記第１実施形態及びその変形例と同一又は対応する部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００４２】
図４に示すように、本実施形態は、下部炉心支持板１３の下側に設置される多孔リング２２が傾斜円筒形状に形成されている。この多孔リング２２の傾斜円筒形状の胴部は、下側にいくに従って縮径するテーパ状に形成されている。また、多孔リング２２は、燃料集合体２で構成される炉心への一次冷却材１２の流量配分を調整するための多数の円形の流入孔２２ａが形成されている。
【００４３】
（作用及び効果）
次に、上記のように構成された第２実施形態の作用を説明する。
【００４４】
一次冷却材１２は、図４及び図５に示すように、入口ノズル４から原子炉圧力容器１内に流入した後、環状流路のダウンカマ６を下降する。この下降する一次冷却材１２は、多孔リング２２の傾斜円筒形状の胴部に形成された流入孔２２ａを通過して燃料集合体２の下部に形成される下部プレナム７で合流して流れの方向を上向きに反転する。そして、一次冷却材１２は、下部炉心支持板１３内を通過して、炉心槽３内の燃料集合体２を上昇する。
【００４５】
ここで、本実施形態は、前記第１実施形態と同様にラジアルサポート１５が多孔リング１４に対して一次冷却材１２の流れの下流側に配置されているので、一次冷却材１２がダウンカマ６を下降して多孔リング２２内に流入するときには円滑な流れとなる。
【００４６】
また、本実施形態では、多孔リング２２の胴部が傾斜円筒状に形成され、その傾斜方向は下側が縮径しているので、ダウンカマ６の下流部の流路面積が広くなり、流動圧力損失が少なくなる。なお、多孔リング２２の胴部の傾斜角度は、一次冷却材１２が多孔リング２２内へ円滑に流入し、かつ流動圧力損失が少なくなるような角度に設定される。
【００４７】
このように本実施形態によれば、前記第１実施形態の効果に加え、多孔リング２２の胴部を下側にいくに従って縮径するテーパ状に形成したことにより、ダウンカマ６の下流部の流路面積が広くなるので、流動圧力損失を低減することができる。
【００４８】
（第２実施形態の変形例）
図６は第２実施形態の炉内構造物の変形例を示す部分拡大断面図である。
【００４９】
図６に示すように、本変形例は、前記第１実施形態の変形例と比べて多孔リング２２の胴部を下側にいくに従って縮径するテーパ状に形成した以外は、前記第１実施形態と同様の構成及び作用であるので、その説明を省略する。図６に示すラジアルサポート１５の変形例を適用することができる。
【００５０】
（第３実施形態）
（構 成）
図７は本発明に係る炉内構造物の第３実施形態を示す立断面構成図である。図８は図７の原子炉の入口ノズル高さで示す水平断面図である。図９は第３実施形態における一次冷却材の流れを示すダウンカマ周方向展開図である。
【００５１】
図７及び図８に示すように、本実施形態は、前記第１実施形態の構成に加え、４つの各入口ノズル４の開口部近傍にそれぞれ平板状の整流板としての仕切板３０が配置されている。これらの仕切板３０は、図８に示すように幅方向が水平断面において各入口ノズル４のダウンカマ６への延長線近傍に沿う方向であって、各入口ノズル４のダウンカマ６側の開口部に対してそれぞれ同一の側に配置されている。
【００５２】
また、各仕切板３０は、図７に示すように長さ方向がダウンカマ６の上面から各入口ノズル４のダウンカマ６側の開口部下端を越える部位まで鉛直方向に延びるように配置されている。
【００５３】
（作用及び効果）
次に、上記のように構成された第３実施形態の作用を説明する。
【００５４】
図８に示すように、各入口ノズル４から流入した一次冷却材１２は、各入口ノズル４のダウンカマ６側の開口部から全周方向に広がろうとする流れを各仕切板３０によって規制される。
【００５５】
具体的には、各仕切板３０及びダウンカマ６空間の天井に衝突した一次冷却材１２は、流れの向きを変えて、図８のようにダウンカマ６空間の上方から見て反時計回りに周方向流速成分を得る。そして、一次冷却材１２は、ダウンカマ６の環状流路を旋回しながら下降する。次いで、多孔リング１０では、その旋回成分のために周方向の流速分布が均一化される。
【００５６】
また、このように一次冷却材１２が旋回流となることで、図９に示すように各入口ノズル４から流入した一次冷却材１２の流線が各入口ノズル４間の垂直面に対し対称で均衡する形態をとらないため、ダウンカマ６での流動が安定し、時間的な流動様式の変化が生じにくくなる。
【００５７】
このように本実施形態によれば、各入口ノズル４の開口部近傍にそれぞれ平板状の仕切板３０を配置し、これらの仕切板３０は、長さ方向がダウンカマ６の上面から各入口ノズル４のダウンカマ６側の開口部下端を越える部位まで鉛直方向に延びるように配置したことにより、仕切板３０とダウンカマ６の上面とでダウンカマ６の下降流を旋回流とすることで、ダウンカマ６での流動パターンの安定化を図るとともに、多孔リング１４での流量均一化を図ることが可能となる。その結果、多孔リング１４から下部炉心支持板１３への流量の供給が安定し、燃料集合体２の流量分布の安定化及び周方向の均一化を促進することができる。
【００５８】
なお、本実施形態は、多孔リング１４を前記第１実施形態のように形成した場合について説明したが、これに限らず前記第２実施形態のように形成した場合でも適用可能である。
【００５９】
（第３実施形態の変形例）
図１０は第３実施形態の変形例における一次冷却材の流れを示すダウンカマ周方向展開図である。
【００６０】
図１０に示すように、本変形例の各仕切板３０は、鉛直に対して一次冷却材１２の旋回方向にθだけ傾けて設置している。すなわち、各仕切板３０は、ダウンカマ６の鉛直方向に対して各入口ノズル４側に傾斜して設置されている。
【００６１】
このように変形例によれば、各仕切板３０をダウンカマ６の鉛直方向に対して一次冷却材１２の旋回方向にθだけ傾けたことにより、一次冷却材１２に一段と強い旋回成分を与えることができるので、多孔リング１４から下部プレナム７に流入する一次冷却材１２の周方向分布を効果的に均一化することができる。
【００６２】
なお、この変形例でも、多孔リング１４を前記第１、第２実施形態の変形例と同様に形成した場合についても適用可能である。
【００６３】
（第４実施形態）
（構 成）
図１１は本発明に係る炉内構造物の第４実施形態を示す部分拡大断面図である。なお、第４実施形態は、前記第１実施形態に示される多孔リング１４の他の例を示すものである。
【００６４】
図１１に示すように、本実施形態の多孔リング１４は、前記第１実施形態の多孔リング１４と同様に、胴部が直円筒形状に形成されている。この多孔リング１４の直円筒形状の胴部には、燃料集合体２で構成される炉心への一次冷却材１２の流量配分を調整するための多数の円形の流入孔１４ａが形成されている。
【００６５】
ところで、本実施形態の多孔リング１４の流入孔１４ａは、それぞれ周方向に均等に配置され、高さ方向に複数段（本実施形態では３段）形成されている。そして、その高さ方向における上位段の流入孔１４Ａは、図１１に示すようにダウンカマ６側から下部プレナム７側に向かって斜め上向きに形成されている。
【００６６】
（作用及び効果）
次に、上記のように構成された第４実施形態の作用を説明する。
【００６７】
ダウンカマ６を流下した一次冷却材１２の流れは、多孔リング１４で向きが変えられて炉心に供給されるものの、多孔リング１４の流入孔１４ａの部分で流路断面積が小さくなるため、流速が速くなって炉心下部に噴出する。
【００６８】
一般的に、多孔リング１４の上段部の流入孔から流入する一次冷却材１２は、炉心の外周部に供給され、下段部の流入孔から流入する一次冷却材１２は、炉心中央部分に供給される傾向にある。そして、上位段の流入孔から流入する一次冷却材１２は、その流入孔を通って水平方向に直進するため、最外周の炉心に一次冷却材１２が供給されにくいという問題があった。
【００６９】
しかしながら、本実施形態においては、多孔リング１４の上位段の流入孔１４Ａに流入する一次冷却材１２の流れは、開口部の断面に沿ってダウンカマ６側から下部プレナム７側に向かって上向きに流れが変えられるため、より炉心の外周部に一次冷却材１２が供給されやすくなる。
【００７０】
このように本実施形態によれば、高さ方向複数段に炉心流量の配分を調整するための流入孔１４を有し、その高さ方向上位段の流入孔１４Ａがダウンカマ６側から下部プレナム７側に向かって斜め上向きに形成されていることにより、流れにくい炉心外周部にも一次冷却材１２が供給されやすくなり、燃料集合体２の流量分布の均一化を一段と促進することができる。
【００７１】
（第４実施形態の変形例）
図１２は第４実施形態の炉内構造物の変形例を示す部分拡大断面図である。
【００７２】
図１２に示すように、本変形例は、多孔リング２２の胴部を前記第２実施形態と同様に傾斜円筒形状に形成するとともに、高さ方向における上位段の流入孔２２Ａの向きが前記第４実施形態と同様にダウンカマ６側から下部プレナム７側に向かって斜め上向きに形成されている。
【００７３】
このように構成したことにより、本変形例によれば、前記第２実施形態と前記第４実施形態を合わせた作用及び効果が得られる。
【００７４】
なお、前記第４実施形態及びその変形例では、多孔リング１４の上位段の流入孔１４Ａだけをダウンカマ６側から下部プレナム７側に向かって斜め上向きに形成したが、これに限らず多孔リング１４の中位段、下位段の少なくとも一方の流入孔もダウンカマ６側から下部プレナム７側に向かって斜め上向きに形成するようにしてもよい。
【００７５】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７６】
１…原子炉圧力容器、２…燃料集合体、３…炉心槽、４…入口ノズル、５…出口ノズル、６…ダウンカマ、７…下部プレナム、８…下部炉心支持板、９…ラジアルサポート、１０…多孔リング、１２…一次冷却材、１３…下部炉心支持板、１４…多孔リング（多孔部材）、１４ａ…流入孔、１４Ａ…上位段の流入孔、１５…ラジアルサポート（位置決め部材）、１６…サポート座、１７…サドル、１８…サポートキー、１９…サポート座、２０…サポートピン、２２…多孔リング、２２ａ…流入孔、２２Ａ…上位段の流入孔、３０…仕切板（整流板）
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、炉内構造物及びこの炉内構造物を備えた原子炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
加圧水型原子炉においては、原子炉に導かれた一次冷却材が、原子炉の燃料集合体の熱エネルギーによって加熱され、蒸気発生器へと導かれる。この蒸気発生器では、燃料集合体の熱エネルギーにより加熱された一次冷却材と二次冷却材とが熱交換される。この二次冷却材が沸騰して蒸気が発生する。この蒸気は、タービンへと導かれて発電を行う。
【０００３】
図１３は従来の加圧水型原子炉を示す立断面構成図である。
【０００４】
図１３に示すように、従来の加圧水型原子炉は、主として原子炉圧力容器１と、この原子炉圧力容器１内に設置された燃料集合体２と、この燃料集合体２を囲む炉心槽３と、一次冷却材１２が流入する入口ノズル４と、燃料集合体２の熱エネルギーにより加熱された一次冷却材１２が流出する出口ノズル５とを備えている。
【０００５】
燃料集合体２は、下部炉心支持板８によって支持されている。原子炉圧力容器１と炉心槽３との間には、環状流路のダウンカマ６が形成される。このダウンカマ６には、原子炉圧力容器１に対して炉心槽３の下部を径方向に位置決めするラジアルサポート９が設置されている。また、下部炉心支持板８には、その垂直下方に筒形状の多孔リング１０が吊り下げられるように設置されている。この多孔リング１０には、多数の流入孔が形成されている。これらの流入孔は、燃料集合体２から構成される炉心への一次冷却材１２の流量配分を調整するために用いられる。ラジアルサポート９は、多孔リング１０の近傍であって、多孔リング１０に対して一次冷却材１２の流れの上流側に配置されている。
【０００６】
次に、一次冷却材１２の流れを図１３に基づいて説明する。
【０００７】
一次冷却材１２は、原子炉圧力容器１の周方向に複数設置された入口ノズル４から原子炉圧力容器１内に流入した後、環状流路のダウンカマ６を下降する。この下降する一次冷却材１２は、多孔リング１０の胴部に形成された流入孔を通過して燃料集合体２の下部に形成される下部プレナム７で合流して流れの方向を上向きに反転する。
【０００８】
そして、一次冷却材１２は、下部炉心支持板８内を通過して、炉心槽３内の燃料集合体２を上昇する。この燃料集合体２により加熱された一次冷却材１２は、燃料集合体２の上方で合流して混合され、出口ノズル５から流出し、蒸気発生器（図示せず）へと導かれる。
【０００９】
次いで、一次冷却材１２は、上記蒸気発生器内の二次冷却水と熱交換され、この二次冷却水が沸騰することによって発生した蒸気は図示しないタービンへと導かれる。一方、熱を奪われた一次冷却水は、図示しない冷却材循環ポンプによって入口ノズル４から再び原子炉圧力容器１内に戻される。
【００１０】
このような加圧水型原子炉では、通常運転時において一次冷却材１２の流量及び圧力が不均一になると、燃料集合体２に対する冷却効果が不均一となる。そのため、燃料集合体２に均等に分布した一次冷却材１２を与えることが重要となる。
【００１１】
そこで、燃料集合体２に流入する一次冷却材１２を周方向に均一化するため、特許文献１に記載された技術では、図１３に示すようにダウンカマ６から下部プレナム７内へ流入する環状境界部に筒状の多孔リング１０を下部炉心支持板８から垂直下方に吊り下げるように設置している。
【００１２】
また、ダウンカマ６を下降する一次冷却材１２は、ラジアルサポート９を通過するものの、このとき剥離渦が発生する。この剥離渦が助長されることによって、燃料集合体２に流入する一次冷却材１２の流量が不安定となり、また不均一な流量分布となる。これを解決するため、特許文献２に記載された技術では、ラジアルサポート９を流線形に形成し、渦発生抑制部材１１を設置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平８−６２３７２号公報
【特許文献２】特許第４２０２２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、新型の原子炉では、計装導管が下部プレナムを貫通するのではなく、下部プレナム以外の場所で原子炉圧力容器から取り出されており、下部プレナムの構造が簡素化されている。また、新型の原子炉では、原子炉圧力容器を小型化するため、下部プレナムの体積が従来と比べて小さくなっている。このような原子炉では、下部プレナムにおける一次冷却材の流速分布が均一化されにくく、燃料集合体への流量配分が不均一になりやすいという問題がある。
【００１５】
また、上述した従来技術では、ダウンカマ６に設置されたラジアルサポート９が多孔リング１０の近傍であって、多孔リング１０に対して一次冷却材１２の流れの上流側に設置されているため、流れの剥離の影響も受け、燃料集合体２への流量が局所的に低下する問題がある。さらに、下部プレナム７では、一次冷却材１２の流れの向きが９０度変えられるため、特に燃料集合体２の外周部では一次冷却材１２が流れにくく、流量が低下しやすいという問題がある。
【００１６】
一方で、入口ノズル４は、原子炉圧力容器１の周方向に例えば４本設置した場合、概ね９０度の位相間隔で等配設置され、スパージャなどを介さず、ダウンカマ６の空間に直接開口している。そのため、従来では、各入口ノズル４からダウンカマ６に流入する一次冷却材１２の広がり流れの、ダウンカマ６の周方向における下降流速分布は時間的に変化しやすいという問題がある。
【００１７】
すなわち、従来の構成では、図１４に示すように４箇所の入口ノズル４の開口部から入りダウンカマ６を下降する一次冷却材１２は、各入口ノズル４間の中央部付近の周方向断面を対称面として、対称面付近で流速が速く、入口ノズル４の開口の下方で流速が遅い流速分布となる。その流速分布は、多孔リング１０の部位まで維持され、多孔リング１０から下部プレナム７への流入量の周方向分布に影響を与える。なお、図１４は、原子炉圧力容器１内から見た一次冷却材１２の流れを示すダウンカマ周方向展開図である。また、図１４では、一次冷却材１２の流速分布の変化を横向きの太い矢印で示している。
【００１８】
さらに、従来の構成では、図１４に示すように面対称な流れとなっているため、入口ノズル４の流量の摂動により流動パターンが不安定になりやすい。その結果、一次冷却材１２は、ダウンカマ６の周方向における流速分布に変化が生じる可能性がある。この流速分布の変化が、多孔リング１０で均一化することができない場合、各燃料集合体２に供給される一次冷却材１２の流量が時間的に変化し、安定した冷却が行われない可能性があった。
【００１９】
本発明は、冷却材の局所的な流量低下を防止し、燃料集合体の流量分布の安定性及び均一化を図った炉内構造物及び原子炉の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係る炉内構造物は、軸を鉛直方向として設置された原子炉圧力容器と燃料集合体との間に設けられた炉心槽と、前記炉心槽の下側に設置され、前記原子炉圧力容器の入口ノズルから流入する冷却材の前記燃料集合体への流量配分を調整する流入孔が複数形成された多孔部材と、前記炉心槽の径方向を位置決めする位置決め部材と、を備える炉内構造物であって、前記多孔部材に対して前記位置決め部材を前記冷却材の流れの下流側に配置したことを特徴とする。
【００２１】
本発明の実施形態に係る原子炉は、冷却材の入口ノズルが設けられ、軸を鉛直方向として設置された原子炉圧力容器と、前記原子炉圧力容器内に設置された燃料集合体と、前記原子炉圧力容器と前記燃料集合体との間に設けられた炉内構造物とを備える原子炉において、前記炉内構造物は、前記燃料集合体を囲むように設けられた炉心槽と、前記炉心槽の下側に設置され、前記原子炉圧力容器の入口ノズルから流入する冷却材の前記燃料集合体への流量配分を調整する流入孔が複数形成された多孔部材と、前記炉心槽の径方向を位置決めする位置決め部材と、を有し、前記多孔部材に対して前記位置決め部材を前記冷却材の流れの下流側に配置したことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る炉内構造物の第１実施形態を示す立断面構成図である。
【図２】図１の炉内構造物を示す部分拡大立断面図である。
【図３】第１実施形態の炉内構造物の変形例を示す部分拡大立断面図である。
【図４】本発明に係る炉内構造物の第２実施形態を示す立断面構成図である。
【図５】図４の炉内構造物を示す部分拡大立断面図である。
【図６】第２実施形態の炉内構造物の変形例を示す部分拡大立断面図である。
【図７】本発明に係る炉内構造物の第３実施形態を示す立断面構成図である。
【図８】図７の原子炉の入口ノズル高さで示す水平断面図である。
【図９】第３実施形態における一次冷却材の流れを示すダウンカマ周方向展開立面図である。
【図１０】第３実施形態の変形例における一次冷却材の流れを示すダウンカマ周方向展開立面図である。
【図１１】本発明に係る炉内構造物の第４実施形態を示す部分拡大立断面図である。
【図１２】第４実施形態の炉内構造物の変形例を示す部分拡大立断面図である。
【図１３】従来の加圧水型原子炉の炉内構造物を示す立断面構成図である。
【図１４】従来の炉内構造物における一次冷却材の流れを示すダウンカマ周方向展開立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明に係る炉内構造物の各実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２４】
なお、以下の各実施形態及び各変形例は、原子炉に加圧水型原子炉を適用した場合について説明する。また、以下の各実施形態及び各変形例では、従来の構成と同一又は対応する部分に同一の符号を付して説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
（構 成）
図１は本発明に係る炉内構造物の第１実施形態を示す立断面構成図である。図２は図１の炉内構造物を示す部分拡大断面図である。
【００２６】
本実施形態の加圧水型原子炉は、図１に示すように、軸を鉛直方向として設置された原子炉圧力容器１と、この原子炉圧力容器１内に設置された燃料集合体２と、この燃料集合体２と原子炉圧力容器１との間に設けられた炉心槽３と、原子炉圧力容器１内に一次冷却材１２を流入させる入口ノズル４と、燃料集合体２の熱エネルギーにより加熱された一次冷却材１２を原子炉圧力容器１から流出させる出口ノズル５とを備えている。入口ノズル４は、原子炉圧力容器１の周方向に概ね等間隔に複数配置され、環状流路であるダウンカマ６の空間に直接開口している。
【００２７】
また、本実施形態の加圧水型原子炉は、燃料集合体２を支持する下部炉心支持板１３と、この下部炉心支持板１３の下側に設置され直円筒形状に形成された多孔部材としての多孔リング１４と、この多孔リング１４の下側に設置されて炉心槽３の水平方向の位置決めを行う位置決め部材としてのラジアルサポート１５とを備えている。
【００２８】
多孔リング１４の直円筒形状の胴部には、燃料集合体２で構成される炉心への一次冷却材１２の流量配分を調整するための多数の円形の流入孔１４ａが形成されている。下部炉心支持板１３は、炉心槽３の下部に固定されている。多孔リング１４は、その上端が下部炉心支持板１３に固定されている。炉心槽３は、下部炉心支持板１３及び多孔リング１４を介してラジアルサポート１５によって径方向に位置決めされる。それぞれ各部の固定方法には、例えばボルトの締結又は溶接等による方法がある。
【００２９】
ラジアルサポート１５は、多孔リング１４に対して一次冷却材１２の流れの下流側に配置されている。また、ラジアルサポート１５は、図２に示すように上端が多孔リング１４に固定され、かつ下端が原子炉圧力容器１の下部内面に固定されたサポート座１６と、多孔リング１４の下部内面に周方向に沿って複数個設置されたサドル１７と、このサドル１７とサポート座１６との間に嵌め合う形態で設置されたサポートキー１８とから構成されている。
【００３０】
サポート座１６は、円筒形状に形成され、その上部外周面と多孔リング１４の下部内周面とで環状隙間が形成される。この環状隙間にサドル１７及びサポートキー１８が配置されている。サポート座１６は、多孔リング１４及び下部炉心支持板１３を介して炉心槽３を支持して位置決め可能に構成されている。
【００３１】
（作用及び効果）
次に、上記のように構成された第１実施形態の作用を説明する。
【００３２】
一次冷却材１２は、図１及び図２に示すように、入口ノズル４から原子炉圧力容器１内に流入した後、環状流路のダウンカマ６を下降する。この下降する一次冷却材１２は、多孔リング１４の円筒形状の胴部に形成された流入孔１４ａを通過して燃料集合体２の下部に形成される下部プレナム７で合流して流れの方向を上向きに反転する。そして、一次冷却材１２は、下部炉心支持板１３内を通過して、炉心槽３内の燃料集合体２を上昇する。
【００３３】
ここで、本実施形態は、ラジアルサポート１５が多孔リング１４の下部に配置されている。すなわち、ラジアルサポート１５は、多孔リング１４に対して一次冷却材１２の流れの下流側に配置されているので、一次冷却材１２がダウンカマ６を下降して多孔リング１４内に流入するときには円滑な流れとなる。
【００３４】
また、本実施形態では、炉心槽３に下部炉心支持板１３が固定され、この下部炉心支持板１３に多孔リング１４が固定されて一体化しているので、多孔リング１４の下部にラジアルサポート１５を設置し、このラジアルサポート１５により炉心槽３を径方向に支持するとともに、位置決めが可能となる。
【００３５】
このように本実施形態によれば、ラジアルサポート１５を多孔リング１４に対して一次冷却材１２の流れの下流側に配置したことにより、多孔リング１４内へ流入する一次冷却材１２の直上流部での障害物による流れの剥離がなくなる。その結果、燃料集合体２に流入する一次冷却材１２の周方向の局所流量が低下することがなくなり、燃料集合体２の流量分布の均一化を促進することができる。
【００３６】
（第１実施形態の変形例）
図３は第１実施形態の炉内構造物の変形例を示す部分拡大断面図である。図３はラジアルサポート１５の変形例を示している。なお、以下の実施形態及び変形例において互いに同一の部分には、同一の符号を付して説明する。
【００３７】
図３に示すように、変形例のラジアルサポート１５は、一部が原子炉圧力容器１の下部内面に固定されピン穴が形成されたサポート座１９と、多孔リング１４の下面の周方向に沿って間隔をあけて複数個設置されたサポートピン２０とで構成されている。
【００３８】
サポートピン２０は、多孔リング１４の下面にねじ込まれるか、あるいは溶接により固定される。また、サポートピン２０は、サポート座１９に形成されたピン穴に嵌合されることで位置決めされる。一方、サポート座１９は、円筒形状に形成され、その外面と多孔リング１４の内面とで環状隙間が形成される。
【００３９】
この変形例によれば、ラジアルサポート１５は、一部が原子炉圧力容器１の下部内面に固定されたサポート座１９と、多孔リング１４の下面の周方向に沿って間隔をあけて複数個設置されたサポートピン２０とを備え、このサポートピン２０は、サポート座１９に形成されたピン穴に嵌合されることにより、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００４０】
（第２実施形態）
（構 成）
図４は本発明に係る炉内構造物の第２実施形態を示す立断面構成図である。図５は図４の炉内構造物を示す部分拡大断面図である。
【００４１】
なお、前記第１実施形態及びその変形例と同一又は対応する部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００４２】
図４に示すように、本実施形態は、下部炉心支持板１３の下側に設置される多孔リング２２が傾斜円筒形状に形成されている。この多孔リング２２の傾斜円筒形状の胴部は、下側にいくに従って縮径するテーパ状に形成されている。また、多孔リング２２は、燃料集合体２で構成される炉心への一次冷却材１２の流量配分を調整するための多数の円形の流入孔２２ａが形成されている。
【００４３】
（作用及び効果）
次に、上記のように構成された第２実施形態の作用を説明する。
【００４４】
一次冷却材１２は、図４及び図５に示すように、入口ノズル４から原子炉圧力容器１内に流入した後、環状流路のダウンカマ６を下降する。この下降する一次冷却材１２は、多孔リング２２の傾斜円筒形状の胴部に形成された流入孔２２ａを通過して燃料集合体２の下部に形成される下部プレナム７で合流して流れの方向を上向きに反転する。そして、一次冷却材１２は、下部炉心支持板１３内を通過して、炉心槽３内の燃料集合体２を上昇する。
【００４５】
ここで、本実施形態は、前記第１実施形態と同様にラジアルサポート１５が多孔リング１４に対して一次冷却材１２の流れの下流側に配置されているので、一次冷却材１２がダウンカマ６を下降して多孔リング２２内に流入するときには円滑な流れとなる。
【００４６】
また、本実施形態では、多孔リング２２の胴部が傾斜円筒状に形成され、その傾斜方向は下側が縮径しているので、ダウンカマ６の下流部の流路面積が広くなり、流動圧力損失が少なくなる。なお、多孔リング２２の胴部の傾斜角度は、一次冷却材１２が多孔リング２２内へ円滑に流入し、かつ流動圧力損失が少なくなるような角度に設定される。
【００４７】
このように本実施形態によれば、前記第１実施形態の効果に加え、多孔リング２２の胴部を下側にいくに従って縮径するテーパ状に形成したことにより、ダウンカマ６の下流部の流路面積が広くなるので、流動圧力損失を低減することができる。
【００４８】
（第２実施形態の変形例）
図６は第２実施形態の炉内構造物の変形例を示す部分拡大断面図である。
【００４９】
図６に示すように、本変形例は、前記第１実施形態の変形例と比べて多孔リング２２の胴部を下側にいくに従って縮径するテーパ状に形成した以外は、前記第１実施形態と同様の構成及び作用であるので、その説明を省略する。図６に示すラジアルサポート１５の変形例を適用することができる。
【００５０】
（第３実施形態）
（構 成）
図７は本発明に係る炉内構造物の第３実施形態を示す立断面構成図である。図８は図７の原子炉の入口ノズル高さで示す水平断面図である。図９は第３実施形態における一次冷却材の流れを示すダウンカマ周方向展開図である。
【００５１】
図７及び図８に示すように、本実施形態は、前記第１実施形態の構成に加え、４つの各入口ノズル４の開口部近傍にそれぞれ平板状の整流板としての仕切板３０が配置されている。これらの仕切板３０は、図８に示すように幅方向が水平断面において各入口ノズル４のダウンカマ６への延長線近傍に沿う方向であって、各入口ノズル４のダウンカマ６側の開口部に対してそれぞれ同一の側に配置されている。
【００５２】
また、各仕切板３０は、図７に示すように長さ方向がダウンカマ６の上面から各入口ノズル４のダウンカマ６側の開口部下端を越える部位まで鉛直方向に延びるように配置されている。
【００５３】
（作用及び効果）
次に、上記のように構成された第３実施形態の作用を説明する。
【００５４】
図８に示すように、各入口ノズル４から流入した一次冷却材１２は、各入口ノズル４のダウンカマ６側の開口部から全周方向に広がろうとする流れを各仕切板３０によって規制される。
【００５５】
具体的には、各仕切板３０及びダウンカマ６空間の天井に衝突した一次冷却材１２は、流れの向きを変えて、図８のようにダウンカマ６空間の上方から見て反時計回りに周方向流速成分を得る。そして、一次冷却材１２は、ダウンカマ６の環状流路を旋回しながら下降する。次いで、多孔リング１０では、その旋回成分のために周方向の流速分布が均一化される。
【００５６】
また、このように一次冷却材１２が旋回流となることで、図９に示すように各入口ノズル４から流入した一次冷却材１２の流線が各入口ノズル４間の垂直面に対し対称で均衡する形態をとらないため、ダウンカマ６での流動が安定し、時間的な流動様式の変化が生じにくくなる。
【００５７】
このように本実施形態によれば、各入口ノズル４の開口部近傍にそれぞれ平板状の仕切板３０を配置し、これらの仕切板３０は、長さ方向がダウンカマ６の上面から各入口ノズル４のダウンカマ６側の開口部下端を越える部位まで鉛直方向に延びるように配置したことにより、仕切板３０とダウンカマ６の上面とでダウンカマ６の下降流を旋回流とすることで、ダウンカマ６での流動パターンの安定化を図るとともに、多孔リング１４での流量均一化を図ることが可能となる。その結果、多孔リング１４から下部炉心支持板１３への流量の供給が安定し、燃料集合体２の流量分布の安定化及び周方向の均一化を促進することができる。
【００５８】
なお、本実施形態は、多孔リング１４を前記第１実施形態のように形成した場合について説明したが、これに限らず前記第２実施形態のように形成した場合でも適用可能である。
【００５９】
（第３実施形態の変形例）
図１０は第３実施形態の変形例における一次冷却材の流れを示すダウンカマ周方向展開図である。
【００６０】
図１０に示すように、本変形例の各仕切板３０は、鉛直に対して一次冷却材１２の旋回方向にθだけ傾けて設置している。すなわち、各仕切板３０は、ダウンカマ６の鉛直方向に対して各入口ノズル４側に傾斜して設置されている。
【００６１】
このように変形例によれば、各仕切板３０をダウンカマ６の鉛直方向に対して一次冷却材１２の旋回方向にθだけ傾けたことにより、一次冷却材１２に一段と強い旋回成分を与えることができるので、多孔リング１４から下部プレナム７に流入する一次冷却材１２の周方向分布を効果的に均一化することができる。
【００６２】
なお、この変形例でも、多孔リング１４を前記第１、第２実施形態の変形例と同様に形成した場合についても適用可能である。
【００６３】
（第４実施形態）
（構 成）
図１１は本発明に係る炉内構造物の第４実施形態を示す部分拡大断面図である。なお、第４実施形態は、前記第１実施形態に示される多孔リング１４の他の例を示すものである。
【００６４】
図１１に示すように、本実施形態の多孔リング１４は、前記第１実施形態の多孔リング１４と同様に、胴部が直円筒形状に形成されている。この多孔リング１４の直円筒形状の胴部には、燃料集合体２で構成される炉心への一次冷却材１２の流量配分を調整するための多数の円形の流入孔１４ａが形成されている。
【００６５】
ところで、本実施形態の多孔リング１４の流入孔１４ａは、それぞれ周方向に均等に配置され、高さ方向に複数段（本実施形態では３段）形成されている。そして、その高さ方向における上位段の流入孔１４Ａは、図１１に示すようにダウンカマ６側から下部プレナム７側に向かって斜め上向きに形成されている。
【００６６】
（作用及び効果）
次に、上記のように構成された第４実施形態の作用を説明する。
【００６７】
ダウンカマ６を流下した一次冷却材１２の流れは、多孔リング１４で向きが変えられて炉心に供給されるものの、多孔リング１４の流入孔１４ａの部分で流路断面積が小さくなるため、流速が速くなって炉心下部に噴出する。
【００６８】
一般的に、多孔リング１４の上段部の流入孔から流入する一次冷却材１２は、炉心の外周部に供給され、下段部の流入孔から流入する一次冷却材１２は、炉心中央部分に供給される傾向にある。そして、上位段の流入孔から流入する一次冷却材１２は、その流入孔を通って水平方向に直進するため、最外周の炉心に一次冷却材１２が供給されにくいという問題があった。
【００６９】
しかしながら、本実施形態においては、多孔リング１４の上位段の流入孔１４Ａに流入する一次冷却材１２の流れは、開口部の断面に沿ってダウンカマ６側から下部プレナム７側に向かって上向きに流れが変えられるため、より炉心の外周部に一次冷却材１２が供給されやすくなる。
【００７０】
このように本実施形態によれば、高さ方向複数段に炉心流量の配分を調整するための流入孔１４を有し、その高さ方向上位段の流入孔１４Ａがダウンカマ６側から下部プレナム７側に向かって斜め上向きに形成されていることにより、流れにくい炉心外周部にも一次冷却材１２が供給されやすくなり、燃料集合体２の流量分布の均一化を一段と促進することができる。
【００７１】
（第４実施形態の変形例）
図１２は第４実施形態の炉内構造物の変形例を示す部分拡大断面図である。
【００７２】
図１２に示すように、本変形例は、多孔リング２２の胴部を前記第２実施形態と同様に傾斜円筒形状に形成するとともに、高さ方向における上位段の流入孔２２Ａの向きが前記第４実施形態と同様にダウンカマ６側から下部プレナム７側に向かって斜め上向きに形成されている。
【００７３】
このように構成したことにより、本変形例によれば、前記第２実施形態と前記第４実施形態を合わせた作用及び効果が得られる。
【００７４】
なお、前記第４実施形態及びその変形例では、多孔リング１４の上位段の流入孔１４Ａだけをダウンカマ６側から下部プレナム７側に向かって斜め上向きに形成したが、これに限らず多孔リング１４の中位段、下位段の少なくとも一方の流入孔もダウンカマ６側から下部プレナム７側に向かって斜め上向きに形成するようにしてもよい。
【００７５】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７６】
１…原子炉圧力容器、２…燃料集合体、３…炉心槽、４…入口ノズル、５…出口ノズル、６…ダウンカマ、７…下部プレナム、８…下部炉心支持板、９…ラジアルサポート、１０…多孔リング、１２…一次冷却材、１３…下部炉心支持板、１４…多孔リング（多孔部材）、１４ａ…流入孔、１４Ａ…上位段の流入孔、１５…ラジアルサポート（位置決め部材）、１６…サポート座、１７…サドル、１８…サポートキー、１９…サポート座、２０…サポートピン、２２…多孔リング、２２ａ…流入孔、２２Ａ…上位段の流入孔、３０…仕切板（整流板）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸を鉛直方向として設置された原子炉圧力容器と燃料集合体との間に設けられた炉心槽と、
前記炉心槽の下側に設置され、前記原子炉圧力容器の入口ノズルから流入する冷却材の前記燃料集合体への流量配分を調整する流入孔が複数形成された多孔部材と、
前記炉心槽の径方向を位置決めする位置決め部材と、を備える炉内構造物であって、
前記多孔部材に対して前記位置決め部材を前記冷却材の流れの下流側に配置したことを特徴とする炉内構造物。
【請求項２】
前記多孔部材は、円筒状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の炉内構造物。
【請求項３】
前記多孔部材は、下方に縮径する傾斜円筒状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の炉内構造物。
【請求項４】
前記位置決め部材は、上端が前記多孔部材に固定されるとともに、下端が前記原子炉圧力容器に固定されたサポート座と、前記多孔部材の下部内面に周方向に複数設置されたサドルと、このサドルと前記サポート座との間に設置されたサポートキーと、を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の炉内構造物。
【請求項５】
前記位置決め部材は、一部が前記原子炉圧力容器に固定されピン穴が形成されたサポート座と、前記多孔部材の下部の周方向に複数設置されたサポートピンとを備え、前記サポートピンを前記サポート座のピン穴に嵌合可能としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の炉内構造物。
【請求項６】
前記原子炉圧力容器と前記炉心槽との間に形成される環状流路に開口する複数の開口部に前記入口ノズルが複数配置され、
前記複数の開口部近傍のそれぞれに前記環状流路に流入する冷却材を旋回流とする整流板が配置されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の炉内構造物。
【請求項７】
前記整流板は、前記環状流路の径方向に対し傾斜して設置されたことを特徴とする請求項６に記載の炉内構造物。
【請求項８】
前記多孔部材は、周方向に等間隔で、高さ方向に複数段に流入孔が形成され、その高さ方向上位段の流入孔が前記環状流路側から前記燃料集合体の下部に形成される下部プレナム側に向かって斜め上向きに設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の炉内構造物。
【請求項９】
冷却材の入口ノズルが設けられ、軸を鉛直方向として設置された原子炉圧力容器と、
前記原子炉圧力容器内に設置された燃料集合体と、
前記原子炉圧力容器と前記燃料集合体との間に設けられた炉内構造物とを備える原子炉において、
前記炉内構造物は、
前記燃料集合体を囲むように設けられた炉心槽と、
前記炉心槽の下側に設置され、前記原子炉圧力容器の入口ノズルから流入する冷却材の前記燃料集合体への流量配分を調整する流入孔が複数形成された多孔部材と、
前記炉心槽の径方向を位置決めする位置決め部材と、を有し、
前記多孔部材に対して前記位置決め部材を前記冷却材の流れの下流側に配置したことを特徴とする原子炉。
【請求項１】
軸を鉛直方向として設置された原子炉圧力容器と燃料集合体との間に設けられた炉心槽と、
前記炉心槽の下側に設置され、前記原子炉圧力容器の入口ノズルから流入する冷却材の前記燃料集合体への流量配分を調整する流入孔が複数形成された多孔部材と、
前記炉心槽の径方向を位置決めする位置決め部材と、を備える炉内構造物であって、
前記多孔部材に対して前記位置決め部材を前記冷却材の流れの下流側に配置したことを特徴とする炉内構造物。
【請求項２】
前記多孔部材は、円筒状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の炉内構造物。
【請求項３】
前記多孔部材は、下方に縮径する傾斜円筒状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の炉内構造物。
【請求項４】
前記位置決め部材は、上端が前記多孔部材に固定されるとともに、下端が前記原子炉圧力容器に固定されたサポート座と、前記多孔部材の下部内面に周方向に複数設置されたサドルと、このサドルと前記サポート座との間に設置されたサポートキーと、を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の炉内構造物。
【請求項５】
前記位置決め部材は、一部が前記原子炉圧力容器に固定されピン穴が形成されたサポート座と、前記多孔部材の下部の周方向に複数設置されたサポートピンとを備え、前記サポートピンを前記サポート座のピン穴に嵌合可能としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の炉内構造物。
【請求項６】
前記原子炉圧力容器と前記炉心槽との間に形成される環状流路に開口する複数の開口部に前記入口ノズルが複数配置され、
前記複数の開口部近傍のそれぞれに前記環状流路に流入する冷却材を旋回流とする整流板が配置されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の炉内構造物。
【請求項７】
前記整流板は、前記環状流路の径方向に対し傾斜して設置されたことを特徴とする請求項６に記載の炉内構造物。
【請求項８】
前記多孔部材は、周方向に等間隔で、高さ方向に複数段に流入孔が形成され、その高さ方向上位段の流入孔が前記環状流路側から前記燃料集合体の下部に形成される下部プレナム側に向かって斜め上向きに設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の炉内構造物。
【請求項９】
冷却材の入口ノズルが設けられ、軸を鉛直方向として設置された原子炉圧力容器と、
前記原子炉圧力容器内に設置された燃料集合体と、
前記原子炉圧力容器と前記燃料集合体との間に設けられた炉内構造物とを備える原子炉において、
前記炉内構造物は、
前記燃料集合体を囲むように設けられた炉心槽と、
前記炉心槽の下側に設置され、前記原子炉圧力容器の入口ノズルから流入する冷却材の前記燃料集合体への流量配分を調整する流入孔が複数形成された多孔部材と、
前記炉心槽の径方向を位置決めする位置決め部材と、を有し、
前記多孔部材に対して前記位置決め部材を前記冷却材の流れの下流側に配置したことを特徴とする原子炉。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２５１９７７（Ｐ２０１２−２５１９７７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２７１６４（Ｐ２０１１−１２７１６４）
【出願日】平成２３年６月７日（２０１１．６．７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月７日（２０１１．６．７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
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