[go: up one dir, main page]

JP2718855B2 - Nuclear fuel channel and its own safe water cooled tube reactor - Google Patents

Nuclear fuel channel and its own safe water cooled tube reactor

Info

Publication number
JP2718855B2
JP2718855B2 JP4153717A JP15371792A JP2718855B2 JP 2718855 B2 JP2718855 B2 JP 2718855B2 JP 4153717 A JP4153717 A JP 4153717A JP 15371792 A JP15371792 A JP 15371792A JP 2718855 B2 JP2718855 B2 JP 2718855B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nuclear fuel
reactor
moderator
coolant
fuel channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP4153717A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH05281380A (en
Inventor
舜 興 張
源 弼 白
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Original Assignee
Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST filed Critical Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Publication of JPH05281380A publication Critical patent/JPH05281380A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2718855B2 publication Critical patent/JP2718855B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は核分裂を利用する原子炉
に関し、特に、原子力発電所、地域暖房用原子炉、熱併
合発電用原子炉および研究用原子炉に利用でき得る核燃
料チャンネルおよびこれを利用した固有安全水冷却チュ
ーブ原子炉に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nuclear fission reactor, and more particularly, to a nuclear fuel channel and a nuclear fuel channel which can be used in a nuclear power plant, a district heating reactor, a combined heat reactor and a research reactor. It relates to the intrinsically safe water cooled tube reactor used.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的に、原子炉はウランやプルトニウ
ム等の核分裂を制御可能な状態で行って、発生するエネ
ルギーを利用できるようにした装置であり、その利用分
野は原子力発電所、原子力船、地地域暖房用原子炉およ
び研究用原子炉等がある。原子炉の種類には水冷却炉
(Water-Cooled Reactor)、気体冷却炉(Gas-Cooled R
eactor)、液体金属冷却炉(Liquid Metal-Cooled Reac
tor)があり、この中で技術的に最も開発されており、ま
た、現在の世界の原子力発電の主流をなしているのは水
冷却炉である。水冷却炉は核分裂が引き起こされる核燃
料を冷却する冷却材(Coolant)として水を使用し、加圧
軽水炉(Pressurized Water Reactor)、加圧重水炉(Pr
essurized Heavy Water Reactor)、沸騰水炉(Boiling
Water Reactor)等に区分される。
2. Description of the Related Art In general, a nuclear reactor is a device that can control the fission of uranium and plutonium in a controllable state and can use the generated energy. , A district heating reactor and a research reactor. Reactor types include a water-cooled reactor (Water-Cooled Reactor) and a gas-cooled reactor (Gas-Cooled R).
eactor), Liquid Metal-Cooled Reac
Water-cooled reactors are among the most technologically developed of these, and are currently the mainstream of nuclear power in the world. Water-cooled reactors use water as a coolant (Coolant) to cool nuclear fuel that causes fission, and can be used as a pressurized water reactor (Pressurized Water Reactor) or pressurized heavy water reactor (Pr
essurized Heavy Water Reactor, Boiling Water Reactor
Water Reactor).

【0003】火力と水力等とは異なり原子炉では核分裂
が起こると放射性物質等が生成されるので安全性のい問
題が重要である。正常稼動中では、原子炉から作業者あ
るいは隣接地域が受ける放射線量は非常に少ないので健
康に害を及ぼさない。しかし、予期しない重大な事故が
発生し、これに十分な対応措置が取られない場合には、
人間および環境に深刻な被害を及ぼす。したがって、各
々の原子炉型は放射性物質の外部漏出事故の可能性を極
小化し、万一の場合に漏出事故が起こってもその被害を
最小化することができるように設計されなければならな
い。
[0003] Unlike nuclear power, thermal power, etc., nuclear fission in a nuclear reactor generates radioactive materials and the like, so safety issues are important. During normal operation, workers or nearby areas receive very little radiation from the reactor, so it does not harm health. However, if an unexpected and serious accident occurs and sufficient action is not taken,
Causes serious damage to humans and the environment. Therefore, each reactor type must be designed to minimize the possibility of external leakage of radioactive material and to minimize the damage in the event of a leakage accident.

【0004】原子炉は諸種の保護安全装置を備えていて
放射性物質の外部漏出を起こし得る事故が発生するとか
その予兆が見られる場合は原子炉が自動的に停止され
る。しかし、原子炉では核分裂生成物等の放射能崩壊に
よる熱(残熱または崩壊熱)が継続して発生されるので
これを効率的に冷却しないと炉心が熔融される重大事故
に発展することができる。したがって水冷却型原子炉で
は非常炉心冷却装置(Emergency Core Cooling System,
ECCS)が備えられ、正常的な冷却系統が作動しない場合
には、非常冷却水を炉心に供給して崩壊熱を除去する。
[0004] The nuclear reactor is equipped with various kinds of protective safety devices, and the reactor is automatically shut down in the event of an accident that may cause the external leakage of radioactive materials or when a sign thereof is observed. However, in a nuclear reactor, heat (residual heat or decay heat) due to radioactive decay of fission products and the like is continuously generated, and if this is not cooled efficiently, a serious accident may occur in which the core melts. it can. Therefore, in water-cooled reactors, the Emergency Core Cooling System,
If the normal cooling system does not operate, emergency cooling water is supplied to the core to remove decay heat.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】既存の原子力発電所は
他の発電手段(石炭または石油火力発電所)と比較する
と、人間および環境に与える危険度がより小さいものと
評価されている。しかし、一般大衆の原子力安全性に対
する危惧心は益々増大しており、全世界の原子力界では
安全性を革新的に向上させるべき必要性があるという概
念が広く形成されている。この概念を基に開発されてい
るのが新型安全炉である。新型安全炉の特徴は原子炉の
安全装置を作動させるためポンプとかバルブ等の被駆動
機器(駆動力を必要とする機器)に主に依存する既存原
子炉とは異なり、重力とか自然循環等の自然原理(被動
安全性)を主に利用するとの点である。新型安全炉は既
存の原子炉の安全性をはるかに向上させるものとして評
価されている。
Existing nuclear power plants are rated as having a lower risk to humans and the environment when compared to other means of power generation (coal or oil-fired power plants). However, the public's concern about nuclear safety is increasing, and the concept of the need for innovative improvements in nuclear safety in the world's nuclear community is widespread. The new safety reactor has been developed based on this concept. The features of the new safety reactor are different from existing reactors, which mainly rely on driven equipment (equipment that requires driving force) such as pumps and valves to operate the safety equipment of the reactor. It is said that the principle of nature (driven safety) is mainly used. The new safety reactors have been evaluated as significantly improving the safety of existing reactors.

【0006】新型安全炉の中でも既に立証された技術を
最大に活用することができる回路型水冷却炉(Loop-typ
e Water-Cooled Reactor)に開発努力が集中されてい
る。ここに属する原子炉等は系を単純化させながらも安
全性を大きく向上させ得るものとして予想されている
が、非常炉心冷却水の効率的な炉心注入のためには被駆
動機器を使用する減圧系(Depressurization System)を
必要とする。したがって、絶対的な安全性により一層近
づけるためには、非常炉心冷却装置自体が必要でない原
子炉の開発が要求される。
A circuit-type water-cooled reactor (Loop-typ) that can make the most of the technology that has already been proven among the new safety reactors
e Water-Cooled Reactor). It is expected that the reactors belonging to this system can greatly improve safety while simplifying the system.However, for efficient core injection of emergency core cooling water, depressurization using driven equipment is required. Requires a system (Depressurization System). Therefore, in order to make the safety closer to the absolute safety, it is necessary to develop a reactor that does not require the emergency core cooling device itself.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は減速材と冷却材
とを分離し、チューブ形態の核燃料チャンネルが大容量
の減速材に浸漬されるようにすることにより正常運転中
には冷却材が核分裂エネルギーを取り除き、冷却材喪失
事故とか冷却材による正常的な冷却が不可能である場合
には減速材に崩壊熱が伝達されて核燃料チャンネル温度
の過度の上昇が発生しないように構成した核燃料チャン
ネルおよびこれらを利用した固有安全水冷却型チューブ
原子炉を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention separates the moderator and the coolant so that the nuclear fuel channel in the form of a tube is immersed in a large volume moderator so that the coolant is maintained during normal operation. A nuclear fuel channel configured to remove fission energy and prevent the decay heat from being transferred to the moderator to cause an excessive rise in the temperature of the nuclear fuel channel if a coolant loss accident or normal cooling by the coolant is not possible. And a unique safety water-cooled tube reactor utilizing the same.

【0008】[0008]

【作用】本発明は独特な設計のチューブ形炉心を採択し
たことで、金属核燃料マトリックスまたはジルカロイマ
トリックスは正常運転および事故時の熱伝導体の役割だ
けでなく冷却材喪失事故の直後に崩壊熱の吸収体として
の役割を果たすようにし、減速材は正常運転中にはポン
プによる強制循環によって冷却されるが、事故時の崩壊
熱は格納容器(Containment)内の原子炉上部に位置する
減速材タンクとの自然循環と減速材タンク安全バルブの
開放によって格納容器中の大気(Containment Atmosphe
re)に伝達されて格納容器で被動冷却される。また、本
発明の固有安全水冷却型チューブ原子炉によれば、別途
に非常炉心冷却装置を設ける必要がなく、事故後の崩壊
熱の除去のため被駆動機器を使用せず、熱伝導、熱輻
射、自然循環、圧力等の被動的安全性に全面的に依存す
る固有的に安全な炉を得ることができる。
The present invention adopts a uniquely designed tubular core, which allows the metal nuclear fuel matrix or Zircaloy matrix not only to function as a heat conductor during normal operation and accidents, but also to reduce decay heat immediately after a coolant loss accident. It functions as an absorber, and the moderator is cooled by forced circulation by a pump during normal operation, but the decay heat at the time of the accident is transferred to the moderator tank located at the top of the reactor in the containment vessel (Containment). The atmosphere in the containment vessel (Containment Atmosphe) by natural circulation of air and opening of the moderator tank safety valve
re) and is driven and cooled by the containment vessel. Further, according to the intrinsically safe water-cooled tube reactor of the present invention, there is no need to provide a separate emergency core cooling device, no driven equipment is used to remove decay heat after an accident, and heat conduction and heat are eliminated. An inherently safe furnace can be obtained which depends entirely on the driven safety, such as radiation, natural circulation, pressure and the like.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明を添付の図面を参考に詳細に説
明する。図1、図2および図3は本発明による核燃料チ
ャンネルの断面図であり、本発明の原子炉(Inherently
Safe and Simple Tube Reactor,ISSTER)の要部の核燃
料チャンネル、即ち、金属核燃料マトリックスを使用す
る核燃料チャンネル(図1)とジルカロイマトリックス
を使用する核燃料チャンネル(図2および図3)の断面
を示している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. 1, 2 and 3 are cross-sectional views of a nuclear fuel channel according to the present invention.
2 shows a cross section of a nuclear fuel channel using a metal nuclear fuel matrix (FIG. 1) and a nuclear fuel channel using a Zircaloy matrix (FIGS. 2 and 3), which are main parts of Safe and Simple Tube Reactor (ISSTER). .

【0010】図1に示された金属核燃料マトリックスを
使用する核燃料チャンネル1の場合、ジルコニウム合金
で作られる長い円形管の核燃料チャンネルチューブ2内
に数ミリメータの間隙をなして核燃料マトリックス4が
組み込まれている。ここで、金属核燃料マトリックス4
は、金属ウラン、金属プルトニウム、金属トリウム等を
長さの短い概略円柱状の成形したものを、核燃料チャン
ネルチューブ2内に複数積み重ねたものからなる。核燃
料チャンネルチューブ2と金属核燃料マトリックス4の
間の間隙3にはヘリウム(He)気体等を充填させる。
金属核燃料マトリックス4には冷却材孔5が分布して形
成され、ジルカロイからなる冷却材孔チューブ6が金属
燃料と冷却材との直接触を防止している。中心に位置す
る孔5Aには可燃性毒物質とか炉心計測装置を挿入する
ことができる。
In the case of a nuclear fuel channel 1 using a metal nuclear fuel matrix shown in FIG. 1, a nuclear fuel matrix 4 is incorporated with a gap of several millimeters in a nuclear fuel channel tube 2 of a long circular tube made of a zirconium alloy. I have. Here, the metal nuclear fuel matrix 4
Is formed by stacking a plurality of short-length, substantially columnar shaped pieces of metal uranium, metal plutonium, metal thorium, etc. in the nuclear fuel channel tube 2. The space 3 between the nuclear fuel channel tube 2 and the metal nuclear fuel matrix 4 is filled with helium (He) gas or the like.
Coolant holes 5 are formed in the metal nuclear fuel matrix 4 in a distributed manner, and a coolant hole tube 6 made of Zircaloy prevents direct contact between the metal fuel and the coolant. A burnable poison or a core measuring device can be inserted into the hole 5A located at the center.

【0011】図2および3に示されたジルカロイマトリ
ックスを利用する核燃料チャンネル10および20の場
合は減速材が核燃料チャンネル10の外側にだけ位置す
る円柱形(図2)と内側と外側の両側に位置する環状形
(図3)の二つの類型に大きく区分することができる。
まず、円柱形のジルカロイ(Zircaloy)核燃料
マトリックス14は、核燃料とジルカロイの合金を一体
成形したものであり、数個の孔11A,11B,11C
を有し、一部の孔11Aには核燃料(2酸化ウラン)を
入れ、残りの孔11B(冷却材孔)には冷却材(Coo
lant)が流れるように構成したものである。必要に
よっては炉心内計測装置(In−Core Instr
umentation)または可燃性毒物質(Burn
able Poison)を挿入するための孔11Cを
核燃料マトリックス14の中心部に置くことができる。
この時、核燃料チャンネルチューブ12と核燃料マトリ
ックス14間に形成される間隙13にもヘリウム(H
e)気体等が充填される。
In the case of the nuclear fuel channels 10 and 20 utilizing the Zircaloy matrix shown in FIGS. 2 and 3, the moderator is located only on the outside of the nuclear fuel channel 10 (FIG. 2) and on both the inner and outer sides. It can be roughly classified into two types of annular shapes (FIG. 3).
First, a cylindrical Zircaloy nuclear fuel matrix 14 is formed by integrally molding an alloy of nuclear fuel and Zircaloy, and has several holes 11A, 11B, 11C.
Nuclear fuel (uranium dioxide) is put in some holes 11A, and coolant (Cool) is put in the remaining holes 11B (coolant holes).
(Lant) flows. If necessary, an in-core measuring device (In-Core Instrument)
mentation) or a burnable poison (Burn)
A hole 11 </ b> C for inserting an Able Poison can be placed in the center of the nuclear fuel matrix 14.
At this time, the gap 13 formed between the nuclear fuel channel tube 12 and the nuclear fuel matrix 14 also contains helium (H
e) Gas or the like is filled.

【0012】図3に示された環状管形核燃料チャンネル
20の構成を説明すると、環状管形核燃料チャンネル2
0は、核燃料とジルカロイの合金を概略円筒状に一体成
形したジルカロイ核燃料マトリックス24に、複数の孔
25および26を設けて一部の孔25には核燃料(2酸
化ウラン)を入れ、残余の孔26には冷却材(Cool
ant)が流れるように構成し、さらにこのジルカロイ
核燃料マトリックス24の内側に内側核燃料チューブ2
2A、外側に外側核燃料チューブ22Bを同心円状に配
設し、ジルカロイ核燃料マトリックス24と内・外側核
燃料チューブ22A,22Bとの間の間隙23にヘリウ
ム(He)気体等を充填したものである。このような環
状管形核燃料チャンネル20は減速材が内側核燃料チュ
ーブ22Aの内部と外側核燃料チューブ22Bの外側に
位置するようになる(図4で詳細に後述する)。
The structure of the annular tubular nuclear fuel channel 20 shown in FIG.
Numeral 0 denotes a zircaloy nuclear fuel matrix 24 in which an alloy of nuclear fuel and zircaloy is integrally formed into a substantially cylindrical shape. A plurality of holes 25 and 26 are provided. Nuclear fuel (uranium dioxide) is put in some holes 25, and the remaining holes are provided. Coolant (Cool) 26
ant) flows, and further, the inner nuclear fuel tube 2 is provided inside the Zircaloy nuclear fuel matrix 24.
2A, an outer nuclear fuel tube 22B is disposed concentrically on the outer side, and a gap 23 between the Zircaloy nuclear fuel matrix 24 and the inner and outer nuclear fuel tubes 22A, 22B is filled with helium (He) gas or the like. In such an annular nuclear fuel channel 20, the moderator is located inside the inner nuclear fuel tube 22A and outside the outer nuclear fuel tube 22B (described later in detail in FIG. 4).

【0013】核燃料チャンネル1,10または20等は
図4に示されたように大きな円筒形の原子炉容器40内
に配列され、冷却材より圧力が低い減速材41に浸漬さ
れる。ここで、核燃料チャンネル1,10または20の
数は原子炉の出力によって変わる。核燃料チャンネル
1,10または20の配列は正方形配列(Square
Array)が基本であるが、場合によっては他の配列
も可能である。原子炉容器40の下部と上部には各々減
速材入口ノズル42と出口ノズル43が位置する。ここ
で、冷却材と減速材として3通りの組合せ(DO冷却
材−DO減速材、HO冷却材−DO減速材、H
O冷却材−HO減速材)が可能である。原子炉の物理
特性上から減速材としてはDOを使用することが望ま
しいものと判断される。重水の使用を増加する程反応度
フィードバックがよく核燃料の濃縮度を低め得る長所が
ある反面、重水処理のための補助系が追加されねばなら
ない。
The nuclear fuel channels 1, 10 or 20 are arranged in a large cylindrical reactor vessel 40 as shown in FIG. 4, and are immersed in a moderator 41 having a lower pressure than the coolant. Here, the number of the nuclear fuel channels 1, 10 or 20 varies depending on the power of the nuclear reactor. The arrangement of the nuclear fuel channels 1, 10 or 20 is a square arrangement (Square).
Array), but other arrangements are possible in some cases. A moderator inlet nozzle 42 and an outlet nozzle 43 are located at a lower portion and an upper portion of the reactor vessel 40, respectively. Here, the combination of the three ways as moderator and coolant (D 2 O coolant -D 2 O moderator, H 2 O coolant -D 2 O moderator, H 2
O coolant -H 2 O moderator) is possible. From the physical characteristics of the nuclear reactor, it is determined that it is desirable to use D 2 O as the moderator. As the use of heavy water is increased, the reactivity feedback is better and the enrichment of nuclear fuel can be reduced, but an auxiliary system for heavy water treatment must be added.

【0014】本発明の原子炉を利用する原子力発電所の
核蒸気供給系(Nuclear Steam Supply System,NSSS)構
成図を図5に示した。即ち、1基の原子炉50と1基の
加圧器51、出力によって数が変わり得る冷却材回路で
核蒸気供給系が成り立つ。各冷却材回路は蒸気発生器5
2、冷却材ポンプ53および配管(高温管および低温
管)54で構成される。そして減速材の循環のための回
路55が原子炉50とその上部の減速材タンク56(格
納容器内に位置)との間に配設される。ここで、原子炉
50は水平に位置(水平に置かれた円筒形原子炉容器4
0内に核燃料チャンネル等1,10,20を水平に配
列)することもでき、垂直に位置(垂直に立てられた円
筒形原子炉容器40内に核燃料チャンネル等1,10,
20を垂直に立てて配列)することもできる。
FIG. 5 shows a configuration diagram of a nuclear steam supply system (NSSS) of a nuclear power plant utilizing the nuclear reactor of the present invention. That is, a nuclear steam supply system is realized by one nuclear reactor 50, one pressurizer 51, and a coolant circuit whose number can be changed depending on the output. Each coolant circuit is a steam generator 5
2. It is composed of a coolant pump 53 and piping (high-temperature pipe and low-temperature pipe) 54. A circuit 55 for circulating the moderator is disposed between the reactor 50 and a moderator tank 56 (located in the containment) above the reactor 50. Here, the reactor 50 is located horizontally (the cylindrical reactor vessel 4 placed horizontally).
0, nuclear fuel channels and the like 1, 10 and 20 can be arranged horizontally, and the nuclear fuel channels and the like 1, 10, and 20 can be arranged in a vertical position (a vertically-standing cylindrical reactor vessel 40).
20 can be arranged vertically).

【0015】本発明の原子炉で正常運転時に核分裂によ
って核燃料内で発生するエネルギーの大部分は熱伝導に
よって冷却材に伝達される。冷却材は蒸気発生器52で
水蒸気を発生し、この水蒸気がタービンを回し電気が生
産される。このためには冷却材が高い圧力にならねばな
らないが既存の加圧重水炉とか加圧軽水炉のような10
0気圧ないし155気圧が適当である。原子炉内での冷
却材圧力境界は金属核燃料マトリックスを使用する核燃
料チャンネル1(図1)の場合冷却材孔チューブ6(図
1)であり、ジルカロイマトリックスを使用する核燃料
チャンネル10,20の場合はジルカロイ核燃料マトリ
ックス14,24自体であるが、この亀裂とか破損に備
えて核燃料チャンネルチューブ12,22A,22Bも
冷却材圧力に対して設計される。この場合、一部のチャ
ンネル1,10,20で核燃料マトリックス4,14,
24の局部的な破損が生じたとしても原子炉停止なしに
継続運転することができる。反面、減速材の圧力は大気
圧またはこれよりやや高い低圧で維持する。
Most of the energy generated in nuclear fuel by nuclear fission during normal operation of the nuclear reactor of the present invention is transferred to the coolant by heat conduction. The coolant produces steam in the steam generator 52, which turns the turbine to produce electricity. For this purpose, the coolant must be at a high pressure. However, as in the case of existing pressurized heavy water reactors or pressurized light water reactors,
0 to 155 atm is suitable. The coolant pressure boundary in the reactor is the coolant bore tube 6 (FIG. 1) for the nuclear fuel channel 1 (FIG. 1) using a metal nuclear fuel matrix, and for the nuclear fuel channels 10, 20 using a Zircaloy matrix. The Zircaloy nuclear fuel matrices 14, 24 themselves, but the nuclear fuel channel tubes 12, 22A, 22B are also designed for coolant pressure in preparation for these cracks or breaks. In this case, the nuclear fuel matrices 4, 14,
Even if 24 local damages occur, the operation can be continued without stopping the reactor. On the other hand, the pressure of the moderator is maintained at atmospheric pressure or a slightly higher pressure.

【0016】正常運転時の核分裂エネルギーの大部分は
冷却材によって冷却されるが、中性子が発生する大部分
のエネルギーとガンマ線エネルギーの相当の部分は減速
材に伝達される。各核燃料マトリックス4,14,24
とチャンネルチューブ2,12,22A,22B間の間
隙(Gap)3,13,23を通じても熱が減速材に伝達さ
れ得るが、その量は非常に少なく維持される。結果的
に、全体の核分裂エネルギーの約5%が減速材に伝達さ
れるが、これを適切に冷却させなければ沸騰(Boiling)
が起こり中性子に対する減速能力が急激に低下される。
Most of the fission energy during normal operation is cooled by the coolant, but most of the neutron-generated energy and a significant portion of the gamma-ray energy is transferred to the moderator. Each nuclear fuel matrix 4, 14, 24
Heat can also be transferred to the moderator through the gaps (Gap) 3, 13, 23 between the channel tubes 2, 12, 22A, 22B, but the amount is kept very small. As a result, about 5% of the total fission energy is transferred to the moderator, which can be boiled unless it is properly cooled.
Occurs, and the neutron moderating ability is rapidly reduced.

【0017】したがって、本発明では独特な減速材循環
回路を採択することによって減速材タンク56にある低
温の減速材が原子炉の下部に注入され原子炉内で加熱さ
れて後、更に減速材タンク56に昇って直接混じるよう
になした。このような減速材の循環は減速材循環ポンプ
57によって維持され、原子炉内での減速材沸騰を防止
する。減速材タンク56内の減速材は別途の回路によっ
て減速材冷却熱交換器59で機器冷却水入口60から流
入され、機器冷却水出口61から流出される機器冷却水
によって冷却されるが、この点は既存のCANDU(Ca
nadian Deuterium Uranium)原子炉に於けると同一であ
る。
Therefore, the present invention adopts a unique moderator circulation circuit, whereby the low-temperature moderator in the moderator tank 56 is injected into the lower part of the reactor, heated in the reactor, and then further cooled in the moderator tank. Ascended to 56 and mixed directly. Such moderator circulation is maintained by a moderator circulation pump 57 to prevent moderator boiling in the reactor. The moderator in the moderator tank 56 flows into the moderator cooling heat exchanger 59 through the device cooling water inlet 60 by a separate circuit, and is cooled by the device cooling water flowing out from the device cooling water outlet 61. Is the existing CANDU (Ca
nadian Deuterium Uranium).

【0018】原子炉は何れの理由でも出力とか冷却材流
量が変わる過度状態とか冷却材が喪失される事故を受け
ることがある。この中で安全性の観点からもっとも極端
な事故は冷却材による冷却が全く不可能になる状態であ
る。したがって、本発明では冷却材が完全に喪失される
事故時でも特別な被駆動機器の作動なしに崩壊熱の冷却
がなされる設計を考案し、何れの場合でも重大事故が生
じないようにした。
For any reason, the reactor may be subject to transient conditions, such as changes in power or coolant flow, or loss of coolant. Among them, the most extreme accident from the viewpoint of safety is a state in which cooling with a coolant is completely impossible. Therefore, in the present invention, a design in which decay heat is cooled without the operation of a special driven device even in the event of an accident in which the coolant is completely lost has been devised so that no serious accident will occur in any case.

【0019】冷却材の完全喪失事故時のISSTERの
対応は次のとおりである。まず、冷却材喪失事故が起こ
ると制御棒の挿入とか冷却材の非反応度係数(Negative
Reactivity Coefficient)によって原子炉が停止され、
原子炉出力が直ちに崩壊熱水準に低くなる。しかし、冷
却材による冷却がなされないので核燃料マトリックス
4,14,24の温度が漸次に上昇しながら減速材に伝
達される熱量が漸次増加する。ここで、核燃料で生成さ
れる崩壊熱は、金属核燃料マトリックス4(図1)また
はジルカロイ核燃料マトリックス14,24(図2およ
び図3)への熱伝導、核燃料マトリックス4,14,2
4とチャンネルチューブ2,12,22A,22Bの間
の熱輻射および熱伝導(He等充填気体による)、チャ
ンネルチューブ2,12,22A,22Bへの熱伝導、
チャンネルチューブ2,12,22A,22Bと減速材
間の対流熱伝達または沸騰熱伝達の順序で減速材に伝達
される。核燃料マトリックス4,14,24の温度は生
成される崩壊熱が減速材に伝達される熱量と平衡をなす
まで上昇し、その以後には崩壊熱の減少によって徐々に
下降するようになる。本発明の原子炉は核燃料マトリッ
クス4,14,24の温度が何れの所でも許容値を超過
しないように設計されている。
The response of ISSTER in the event of a complete loss of coolant is as follows. First, when a coolant loss accident occurs, control rod insertion or coolant non-reactivity coefficient (Negative
Reactivity Coefficient) shuts down the reactor,
Reactor power immediately drops to decay heat level. However, since the cooling by the coolant is not performed, the amount of heat transferred to the moderator gradually increases while the temperature of the nuclear fuel matrix 4, 14, 24 gradually increases. Here, the decay heat generated in the nuclear fuel is transferred to the metal nuclear fuel matrix 4 (FIG. 1) or the Zircaloy nuclear fuel matrices 14, 24 (FIGS. 2 and 3), and the nuclear fuel matrices 4, 14, 2
4, heat radiation and heat conduction between the channel tubes 2, 12, 22A and 22B (by a filling gas such as He), heat conduction to the channel tubes 2, 12, 22A and 22B,
The heat is transferred to the moderator in the order of convective heat transfer or boiling heat transfer between the channel tubes 2, 12, 22A, 22B and the moderator. The temperature of the nuclear fuel matrix 4, 14, 24 rises until the generated decay heat is in equilibrium with the amount of heat transferred to the moderator, after which it gradually falls due to the decrease in decay heat. The reactor according to the invention is designed in such a way that the temperature of the nuclear fuel matrix 4, 14, 24 does not exceed the tolerances anywhere.

【0020】冷却材喪失事故時に減速材循環ポンプ57
が正常的に作動し減速材冷却熱交換器59を通じた冷却
が正常的になされる場合、正常運転時の減速材冷却と同
様に段状強制対流熱伝達によって減速材に伝達された崩
壊熱が冷却される。しかし、本発明では全てのポンプ5
3が作動を中止しても減速材の自然循環等によって崩壊
熱が安全に除去される。作動原理を次に説明する。
In the event of a coolant loss accident, the moderator circulation pump 57
Operates normally and the cooling through the moderator cooling heat exchanger 59 is performed normally, the decay heat transmitted to the moderator by the stepwise forced convection heat transfer is performed similarly to the moderator cooling in the normal operation. Cooled. However, in the present invention, all pumps 5
Even if the operation is stopped, the decay heat is safely removed by natural circulation of the moderator. The operation principle will be described below.

【0021】減速材循環ポンプ57が停止すると、減速
材循環容量が減少し、したがって、核燃料チャンネルチ
ューブ2,12,22A,22Bの壁面では核沸騰(Nu
cleate Boiling)が起こる。したがって原子炉上部へ抜
き出す減速材は蒸気と液体が混合された水蒸気であり、
この水蒸気は減速材タンク56でより低い温度の水と混
合されながら凝縮する。減速材出口43側と入口42側
の密度差は直ちに減速材循環回路55に2相の自然循環
(Two-Phase Natural Circulation)流動を形成する。時
間が経つのにしたがって崩壊熱は継続して減速材に伝達
されるが減速材冷却はなされないので減速材タンク56
の水は飽和状態(Saturated State)に達する。この時点
以降は原子炉の減速材の入口ノズル42には飽和状態の
水が入り込み、出口ノズル43には飽和状態の水‐蒸気
の混相流が出る自然循環が持続され、核燃料チャンネル
チューブ2,12,22A,22Bの壁面では減速材の
飽和沸騰が崩壊熱を除去する。
When the moderator circulating pump 57 stops, the moderator circulating capacity decreases, and therefore, nucleate boiling (Nu) occurs on the wall surfaces of the nuclear fuel channel tubes 2, 12, 22A and 22B.
cleate Boiling) occurs. Therefore, the moderator extracted to the upper part of the reactor is steam in which steam and liquid are mixed,
This water vapor condenses in the moderator tank 56 while being mixed with lower temperature water. The density difference between the moderator outlet 43 side and the inlet 42 side immediately forms a two-phase natural circulation (Two-Phase Natural Circulation) flow in the moderator circulation circuit 55. As time passes, the decay heat is continuously transmitted to the moderator, but the moderator cooling is not performed.
Of water reaches a saturated state. After this point, saturated water enters the moderator inlet nozzle 42 of the reactor, and the outlet nozzle 43 maintains a natural circulation of saturated water-steam multiphase flow, and the nuclear fuel channel tubes 2, 12. , 22A and 22B, the saturated boiling of the moderator removes the decay heat.

【0022】減速材が、一応、飽和状態に達して後、崩
壊熱によって継続して生成される蒸気は減速材系の圧力
を増加させる。したがって、減速材タンク56上部に安
全バルブ58等を設け、減速材圧力が一定の制限値に至
ると自然に開放され、水蒸気を格納容器内の大気(Cont
ainment Atmosphere)に放出するように設計した。これ
で崩壊熱が格納容器の大気に伝達され、格納容器の大気
は格納容器の被動冷却系によって冷却される。したがっ
て減速材タンク56の容量を崩壊熱が気化させ得る水の
量を基にして十分に大きく決定すると、1週間または3
日以上被駆動機器の作動とか運転員の介入なしに原子炉
は安全に冷却される。その以後には適当な経路で冷却水
を減速材タンク56に供給すると原子炉を安全に維持す
るための他の追加措置は必要としない。
After the moderator reaches a saturated state, the steam continuously generated by the decay heat increases the pressure in the moderator system. Therefore, a safety valve 58 or the like is provided at the upper part of the moderator tank 56, and when the moderator pressure reaches a certain limit value, it is naturally released, and water vapor is released from the atmosphere (Cont.
ainment Atmosphere). Thus, the decay heat is transmitted to the atmosphere of the containment vessel, and the atmosphere of the containment vessel is cooled by the driven cooling system of the containment vessel. Therefore, if the capacity of the moderator tank 56 is determined to be sufficiently large based on the amount of water that the decay heat can vaporize, one week or three weeks
The reactor will be safely cooled without the operation of driven equipment or operator intervention for more than a day. Thereafter, supplying cooling water to the moderator tank 56 through an appropriate route requires no additional measures to keep the reactor safe.

【0023】本発明では冷却材と減速材を分離し、マト
リックス形状の核燃料チャンネルと独特な減速材システ
ムを採択することによって冷却材喪失事故に対する絶対
的な安全性を確保する。なお、冷却材と減速材の分離は
冷却材と減速材の同時喪失を防止し、減速材圧力を大気
圧水準に維持することができるようにする。低い減速材
システムの圧力は減速材側に挿入される制御棒装置の信
頼度を向上させ、その他の補助システムの設計を容易に
させる。核燃料チャンネル1,10,20での金属核燃
料またはジルカロイマトリックスは正常運転時に核分裂
エネルギーを冷却材に伝達する熱伝導体である。冷却材
喪失事故の場合、原子炉停止直後には崩壊熱を蓄積する
熱吸収体の役割をなし、その次には減速材への崩壊熱伝
達を促進させる熱伝導体の役割を行うことで核燃料チャ
ンネルの過度の温度上昇を防止する。そして、原子炉上
部の減速材タンク56と係わる減速材循環回路55およ
び減速材タンク56上部の安全バルブ58は事故後の崩
壊熱を格納容器の大気に直接伝達して格納容器の被動冷
却系によって冷却されるようにより、非常用の炉心冷却
装置を用いることなく、炉心の安全な冷却を可能にす
る。
The present invention ensures absolute safety against a loss of coolant accident by separating coolant and moderator, employing a matrix-shaped nuclear fuel channel and a unique moderator system. Separation of the coolant and the moderator prevents simultaneous loss of the coolant and the moderator, so that the moderator pressure can be maintained at the atmospheric pressure level. The low moderator system pressure increases the reliability of the control rod device inserted on the moderator side and facilitates the design of other auxiliary systems. The metal nuclear fuel or zircaloy matrix in the nuclear fuel channels 1, 10, 20 is a thermal conductor that transfers fission energy to the coolant during normal operation. In the case of a loss of coolant accident, the reactor functions as a heat absorber that accumulates decay heat immediately after the reactor shuts down, and then acts as a heat conductor that promotes the decay heat transfer to the moderator, resulting in nuclear fuel. Prevents excessive channel temperature rise. The moderator circulation circuit 55 associated with the moderator tank 56 at the upper part of the reactor and the safety valve 58 at the upper part of the moderator tank 56 directly transmit the decay heat after the accident to the atmosphere of the containment vessel, and are operated by the driven cooling system of the containment vessel. Cooling allows safe cooling of the core without using an emergency core cooling device.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明の固有安全水冷却チューブ原子炉
は従来の水冷却型原子炉で最も重要な設計となる“非常
用炉心冷却装置”を必要としない固有の安全性を有す
る。また、事故後の原子炉の安全性を熱伝導、熱輻射、
自然対流、圧力等被動的な自然原理にのみ依存して非常
時の冷却操作の失敗の可能性を除去できることにより、
従来の原子炉あるいは現在研究中の新型安全炉と比較す
ると、原子炉の安全性を大いに向上させることができ
る。
The inherently safe water-cooled tube reactor of the present invention has an inherent safety that does not require an "emergency core cooling device" which is the most important design of a conventional water-cooled reactor. In addition, the safety of the reactor after the accident was determined by heat conduction, heat radiation,
By eliminating the possibility of failure of the cooling operation in an emergency only by relying on passive natural principles such as natural convection and pressure,
Compared to conventional reactors or new safety reactors currently under study, the safety of the reactor can be greatly improved.

【0025】また、本発明の固有安全水冷却チューブ原
子炉では非常用炉心冷却装置が省略されることによって
原子炉システムが大幅に単純化される。システムの単純
化は、経済性向上に直結する。更に、原子炉および減速
材システム以外の設計は従来の軽水炉の設計技術をその
まま利用することによって早期の実用化が期待され、発
電所建設のための必要な立証実験が現在提案されている
新型安全炉等よりも一層簡単である。すなわち、本発明
の原子炉によれば、単一核燃料チャンネルに対する熱除
去能力と冷却材循環回路の適正作動の如何のみが重要な
立証対象項目になる。そして、実用化段階では多様な選
択および適用が可能になるが、すなわち、冷却材と減速
材の材質変化を初めとして諸種類の原子炉システムの設
計が可能であり、原子力発電所、地域暖房用原子炉、熱
併合発電用原子炉、研究用原子炉等諸用途への適用が可
能である。
Also, in the intrinsically safe water-cooled tube reactor of the present invention, the elimination of the emergency core cooling device greatly simplifies the reactor system. The simplification of the system directly leads to the improvement of economy. In addition, the design of reactors other than the reactor and moderator system is expected to be commercialized as soon as possible by using the design technology of conventional light water reactors as it is. It is simpler than a furnace or the like. That is, according to the nuclear reactor of the present invention, only the heat removal capability for a single nuclear fuel channel and the proper operation of the coolant circulation circuit are important verification items. In the practical application stage, various selections and applications are possible, that is, various types of reactor systems can be designed, including material changes of coolant and moderator, and nuclear power plants and district heating systems can be designed. It can be applied to various applications such as reactors, combined heat and power reactors, and research reactors.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による核燃料チャンネルの断面図。FIG. 1 is a sectional view of a nuclear fuel channel according to the present invention.

【図2】本発明による核燃料チャンネルの断面図。FIG. 2 is a sectional view of a nuclear fuel channel according to the present invention.

【図3】本発明による核燃料チャンネルの断面図。FIG. 3 is a sectional view of a nuclear fuel channel according to the present invention.

【図4】原子炉容器内の核燃料チャンネル配列例示図。FIG. 4 is a view showing an example of a nuclear fuel channel arrangement in a reactor vessel.

【図5】本発明の原子炉を利用した原子力発電所の核蒸
気供給システム図。
FIG. 5 is a diagram of a nuclear steam supply system of a nuclear power plant using the nuclear reactor of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 核燃料チャンネル 2 核燃料チャンネルチューブ 3 間隙 4 金属核燃料マトリックス 5 冷却材孔 10 核燃料チャンネル 11B 冷却材孔 12 核燃料チャンネルチューブ 13 間隙 14 ジルカロイ核燃料マトリックス 20 核燃料チャンネル 22A 内側核燃料チャンネルチューブ 22B 外側核燃料チャンネルチューブ 23 間隙 24 ジルカロイ核燃料マトリックス 26 冷却材孔 40 原子炉容器 50 原子炉 51 加圧器 52 蒸気発生器 56 減速材タンク 58 安全バルブ 59 減速材冷却熱交換器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nuclear fuel channel 2 Nuclear fuel channel tube 3 Gap 4 Metal nuclear fuel matrix 5 Coolant hole 10 Nuclear fuel channel 11B Coolant hole 12 Nuclear fuel channel tube 13 Gap 14 Zircaloy nuclear fuel matrix 20 Nuclear fuel channel 22A Inner nuclear fuel channel tube 22B Outer nuclear fuel channel tube 23 Gap 24 Zircaloy nuclear fuel matrix 26 coolant holes 40 reactor vessel 50 reactor 51 pressurizer 52 steam generator 56 moderator tank 58 safety valve 59 moderator cooling heat exchanger

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−52098(JP,A) 特開 昭47−28872(JP,A) 特開 昭50−89790(JP,A) 実開 昭63−55195(JP,U) 「新版原子力ハンドブック」第1版 (1989−3−30)株式会社オーム社 P.377 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-52098 (JP, A) JP-A-47-28872 (JP, A) JP-A-50-89790 (JP, A) 55195 (JP, U) "New Edition Nuclear Handbook" 1st Edition (1989-3-30) Ohmsha Co., Ltd. 377

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ジルコニウム合金の円筒形管からなる核燃
料チャンネルチューブ(2)内に上記核燃料チャンネル
チューブ(2)と所定の間隙(3)を維持する円柱形金
属核燃料マトリックス(4)を位置させ、上記金属核燃
料マトリックス(4)内に多数の冷却材用の孔(5およ
び5A)を形成して冷却材が流れるように構成したこと
を特徴とする核燃料チャンネル。
A cylindrical metal nuclear fuel matrix (4) for maintaining a predetermined gap (3) with said nuclear fuel channel tube (2) in a nuclear fuel channel tube (2) comprising a cylindrical tube of a zirconium alloy, A nuclear fuel channel characterized in that a number of coolant holes (5 and 5A) are formed in the metal nuclear fuel matrix (4) to allow coolant to flow.
【請求項2】上記多数の冷却材孔(5)中の上記金属核
燃料マトリックス(4)の中心部に形成された孔(5
A)内には可燃性毒物質および炉心計測装置を挿入した
ことを特徴とする請求項1記載の核燃料チャンネル。
2. A hole (5) formed in the center of said metal nuclear fuel matrix (4) in said plurality of coolant holes (5).
2. The nuclear fuel channel according to claim 1, wherein a burnable poison and a core measuring device are inserted in A).
【請求項3】上記間隙(3)内にはヘリウム(He)気
体を充填させたことを特徴とする請求項1記載の核燃料
チャンネル。
3. The nuclear fuel channel according to claim 1, wherein the gap is filled with a helium (He) gas.
【請求項4】ジルコニウム合金の円筒形管に形成された
核燃料チャンネルチューブ(12)内に上記核燃料チャ
ンネルチューブ(12)と所定の間隙(13)を維持す
るジルカロイ核燃料マトリックス(14)を位置させ、
上記ジルカロイ核燃料マトリックス(14)には多数の
孔(11A,11Bおよび11C)を形成して一部の孔
(11A)には核燃料を入れ、一部孔(11B)は冷却
材孔として利用するようにしたことを特徴とする核燃料
チャンネル。
4. A zircaloy nuclear fuel matrix (14) for maintaining a predetermined gap (13) with said nuclear fuel channel tube (12) in a nuclear fuel channel tube (12) formed in a zirconium alloy cylindrical tube,
A large number of holes (11A, 11B and 11C) are formed in the Zircaloy nuclear fuel matrix (14), nuclear fuel is put in some holes (11A), and some holes (11B) are used as coolant holes. Nuclear fuel channel characterized by the following.
【請求項5】上記多数の孔(11A,11Bおよび11
C)中の中心部に位置する孔(11C)には可燃性毒物
質あるいは炉心計測装置を挿入するようにしたことを特
徴とする請求項4記載の核燃料チャンネル。
5. The multiple holes (11A, 11B and 11B).
The nuclear fuel channel according to claim 4, characterized in that a burnable poison or a core measuring device is inserted into the hole (11C) located at the center in (C).
【請求項6】同心円状に配置された内側核燃料チャンネ
ルチューブ(22A)と外側核燃料チャンネルチューブ
(22B)で区分して両核燃料チャンネルチューブ(2
2A,22B)間の空間にジルカロイ核燃料マトリック
ス(24)を位置させ、上記両核燃料チャンネルチュー
ブ(22A,22B)と上記核燃料マトリックス(2
4)との間に所定の間隙(23)を維持させ、上記ジル
カロイ核燃料マトリックス(24)には多数の孔(2
5,26)を形成して一部の孔(25)には核燃料を入
れ、残余の冷却材孔(26)には冷却材が流れるように
構成したことを特徴とする請求項4記載の核燃料チャン
ネル。
6. A nuclear fuel channel tube (2) divided into an inner nuclear fuel channel tube (22A) and an outer nuclear fuel channel tube (22B) arranged concentrically.
2A, 22B), a Zircaloy nuclear fuel matrix (24) is located in the space between the two nuclear fuel channel tubes (22A, 22B) and the nuclear fuel matrix (2).
4), a predetermined gap (23) is maintained, and a large number of holes (2) are formed in the Zircaloy nuclear fuel matrix (24).
5. Nuclear fuel according to claim 4, characterized in that nuclear fuel is introduced into some of the holes (25) so that the coolant flows through the remaining coolant holes (26). Channel.
【請求項7】上記各間隙(13または23)内にヘリウ
ム(He)気体を充填させたことを特徴とする請求項4
あるいは請求項6のいずれかに記載の核燃料チャンネ
ル。
7. The helium (He) gas is filled in each of the gaps (13 or 23).
Alternatively, a nuclear fuel channel according to any of the preceding claims.
【請求項8】多数の核燃料チャンネルが冷却材より圧力
が低い減速材に浸漬された状態で原子炉容器(40)内
に配列されている原子炉(50)と、 上記原子炉(50)上部に設けられ、減速材循環ポンプ
(57)を有する減速材循環回路(55)によって上記
原子炉(50)内の原子炉容器(40)と連通して上記
原子炉(50)内の減速材を循環するように構成され、
圧力によって自然的に開閉される少くとも一つの安全バ
ルブ(58)を備えられた減速材タンク(56)と、 上記減速材タンク(56)と連通され、冷却水入口およ
び出口(60および61)から冷却水を流入および流出
させて冷却水で減速材を冷却する減速材冷却熱交換器
(59)と、 原子炉冷却材ポンプ(53)を有する冷却材配管(5
4)を通じて上記原子炉(50)に連結され、上記原子
炉(50)で発生されたエネルギーで水蒸気を発生させ
る少なくとも一つの蒸気発生器(52)と、 上記蒸気発生器(52)の1つと連結された高温配管に
接続され上記蒸気発生器(52)に流入される冷却材を
加圧する加圧器(51)とで構成された固有安全水冷却
チューブ原子炉であって、 上記核燃料チャンネルは、ジルコニウム合金円筒形管か
らなる核燃料チャンネルチューブ(2)内に上記核燃料
チャンネルチューブ(2)と所定の間隙(3)を維持す
る円柱形の金属核燃料マトリックス(4)を配設し、上
記金属核燃料マトリックス(4)に多数の円形の冷却材
用の孔(5および5A)を形成して冷却材が流れるよう
に構成したことを特徴とする固有安全水冷却チューブ原
子炉。
8. A reactor (50) having a number of nuclear fuel channels arranged in a reactor vessel (40) immersed in a moderator having a lower pressure than a coolant, and an upper part of the reactor (50). The moderator in the reactor (50) communicates with the reactor vessel (40) in the reactor (50) by a moderator circulation circuit (55) having a moderator circulation pump (57). Configured to circulate,
A moderator tank (56) provided with at least one safety valve (58) that opens and closes naturally by pressure; and a coolant inlet and outlet (60 and 61) communicating with the moderator tank (56). Moderator cooling heat exchanger (59) for inflowing and outflowing cooling water from the reactor and cooling the moderator with the cooling water, and a coolant pipe (5) having a reactor coolant pump (53).
4) at least one steam generator (52) connected to the reactor (50) through energy generated by the reactor (50), and one of the steam generators (52); A pressurizer (51) connected to a connected high-temperature pipe and pressurizing a coolant flowing into the steam generator (52), wherein the nuclear fuel channel comprises: A cylindrical metal nuclear fuel matrix (4) for maintaining a predetermined gap (3) with the nuclear fuel channel tube (2) is disposed in a nuclear fuel channel tube (2) composed of a zirconium alloy cylindrical tube, (4) A plurality of circular coolant holes (5 and 5A) are formed so as to allow the coolant to flow therethrough. The furnace.
【請求項9】多数の核燃料チャンネルが冷却材より圧力
が低い減速材に浸漬された状態で原子炉容器(40)内
に配列されている原子炉(50)と、 上記原子炉(50)上部に設けられ、減速材循環ポンプ
(57)を有する減速材循環回路(55)によって上記
原子炉(50)内の原子炉容器(40)と連通して上記
原子炉(50)内の減速材を循環するように構成され、
圧力によって自然的に開閉される少くとも一つの安全バ
ルブ(58)を備えられた減速材タンク(56)と、 上記減速材タンク(56)と連通され、冷却水入口およ
び出口(60および61)から冷却水を流入および流出
させて冷却水で減速材を冷却する減速材冷却熱交換器
(59)と、 原子炉冷却材ポンプ(53)を有する冷却材配管(5
4)を通じて上記原子炉(50)に連結され、上記原子
炉(50)で発生されたエネルギーで水蒸気を発生させ
る少なくとも一つの蒸気発生器(52)と、 上記蒸気発生器(52)の1つと連結された高温配管に
接続され上記蒸気発生器(52)に流入される冷却材を
加圧する加圧器(51)とで構成された固有安全水冷却
チューブ原子炉であって、 上記核燃料チャンネルは、ジルコニウム合金円筒形から
なる核燃料チャンネルチューブ(12)内に上記核燃料
チャンネルチューブ(12)と所定の間隙(13)を維
持するジルカロイ核燃料マトリックス(14)を位置さ
せ、上記ジルカロイ核燃料マトリックス(14)内には
多数の孔(11A,11Bおよび11C)を形成し、一
部孔(11A)には核燃料を入れ、一部孔(11B)は
冷却材孔として利用するようにしたことを特徴とする固
有安全水冷却チューブ原子炉。
9. A reactor (50) having a number of nuclear fuel channels arranged in a reactor vessel (40) immersed in a moderator having a lower pressure than a coolant, and an upper portion of the reactor (50). The moderator in the reactor (50) communicates with the reactor vessel (40) in the reactor (50) by a moderator circulation circuit (55) having a moderator circulation pump (57). Configured to circulate,
A moderator tank (56) provided with at least one safety valve (58) that opens and closes naturally by pressure; and a coolant inlet and outlet (60 and 61) communicating with the moderator tank (56). Moderator cooling heat exchanger (59) for inflowing and outflowing cooling water from the reactor and cooling the moderator with the cooling water, and a coolant pipe (5) having a reactor coolant pump (53).
4) at least one steam generator (52) connected to the reactor (50) through energy generated by the reactor (50), and one of the steam generators (52); A pressurizer (51) connected to a connected high-temperature pipe and pressurizing a coolant flowing into the steam generator (52), wherein the nuclear fuel channel comprises: A zircaloy nuclear fuel matrix (14) for maintaining a predetermined gap (13) with the nuclear fuel channel tube (12) is positioned in a nuclear fuel channel tube (12) made of a zirconium alloy cylindrical shape. Forms a number of holes (11A, 11B and 11C), a portion of holes (11A) is filled with nuclear fuel, and a portion of holes (11B) is Specific safety water cooling tube reactor, characterized in that so as to use as a 却材 hole.
【請求項10】多数の核燃料チャンネルが冷却材より圧
力が低い減速材に浸漬された状態で原子炉容器(40)
内に配列されている原子炉(50)と、 上記原子炉(50)上部に設けられ、減速材循環ポンプ
(57)を有する減速材循環回路(55)によって上記
原子炉(50)内の原子炉容器(40)と連通して上記
原子炉(50)内の減速材を循環するように構成され、
圧力によって自然的に開閉される少くとも一つの安全バ
ルブ(58)を備えられた減速材タンク(56)と、 上記減速材タンク(56)と連通され、冷却水入口およ
び出口(60および61)から冷却水を流入および流出
させて冷却水で減速材を冷却する減速材冷却熱交換器
(59)と、 原子炉冷却材ポンプ(53)を有する冷却材配管(5
4)を通じて上記原子炉(50)に連結され、上記原子
炉(50)で発生されたエネルギーで水蒸気を発生させ
る少なくとも一つの蒸気発生器(52)と、 上記蒸気発生器(52)の1つと連結された高温配管に
接続され上記蒸気発生器(52)に流入される冷却材を
加圧する加圧器(51)とで構成された固有安全水冷却
チューブ原子炉であって、 上記核燃料チャンネルは、同心円状に配置された内側核
燃料チャンネルチューブ(22A)と外側核燃料チャン
ネルチューブ(22B)で区分して両核燃料チャンネル
チューブ(22A,22B)間の空間にジルカロイ核燃
料マトリックス(24)を位置させ、上記両核燃料チャ
ンネルチューブ(22A,22B)と上記核燃料マトリ
ックス(24)との間に所定の間隙(23)を維持さ
せ、 上記ジルカロイ核燃料マトリックス(24)には多数の
孔(25,26)を形成して一部の孔(25)には核燃
料を入れ、残余の孔(26)には冷却材が流れるように
構成したことを特徴とする固有安全水冷却チューブ原子
炉。
10. A reactor vessel (40) with a number of nuclear fuel channels immersed in a moderator having a lower pressure than a coolant.
And a moderator circulation circuit (55) provided above the reactor (50) and having a moderator circulation pump (57). And configured to circulate the moderator in the reactor (50) in communication with the reactor vessel (40);
A moderator tank (56) provided with at least one safety valve (58) that opens and closes naturally by pressure; and a coolant inlet and outlet (60 and 61) communicating with the moderator tank (56). Moderator cooling heat exchanger (59) for inflowing and outflowing cooling water from the reactor and cooling the moderator with the cooling water, and a coolant pipe (5) having a reactor coolant pump (53).
4) at least one steam generator (52) connected to the reactor (50) through energy generated by the reactor (50), and one of the steam generators (52); A pressurizer (51) connected to a connected high-temperature pipe and pressurizing a coolant flowing into the steam generator (52), wherein the nuclear fuel channel comprises: The inner nuclear fuel channel tube (22A) and the outer nuclear fuel channel tube (22B) are arranged concentrically, and the Zircaloy nuclear fuel matrix (24) is located in the space between the two nuclear fuel channel tubes (22A, 22B). A predetermined gap (23) is maintained between the nuclear fuel channel tubes (22A, 22B) and the nuclear fuel matrix (24). A large number of holes (25, 26) are formed in the Zircaloy nuclear fuel matrix (24), nuclear fuel is put into some of the holes (25), and coolant flows through the remaining holes (26). An inherently safe water-cooled tube reactor.
JP4153717A 1992-02-11 1992-06-12 Nuclear fuel channel and its own safe water cooled tube reactor Expired - Fee Related JP2718855B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019920001933A KR940008250B1 (en) 1992-02-11 1992-02-11 Nuclear fuel channel and natural safety water cooled type tube reactor using this
KR1992-1933 1992-02-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05281380A JPH05281380A (en) 1993-10-29
JP2718855B2 true JP2718855B2 (en) 1998-02-25

Family

ID=19328785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4153717A Expired - Fee Related JP2718855B2 (en) 1992-02-11 1992-06-12 Nuclear fuel channel and its own safe water cooled tube reactor

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2718855B2 (en)
KR (1) KR940008250B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101535480B1 (en) * 2014-07-03 2015-07-09 한국원자력연구원 Plate type nuclear fuel assembly and nuclear power plant having the same
US11437156B2 (en) * 2018-06-21 2022-09-06 Bwxt Nuclear Energy, Inc. Universal inverted reactor

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5089790A (en) * 1973-12-14 1975-07-18
JPS6352098A (en) * 1986-08-22 1988-03-05 株式会社日立製作所 pressure tube reactor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
「新版原子力ハンドブック」第1版(1989−3−30)株式会社オーム社 P.377

Also Published As

Publication number Publication date
KR940008250B1 (en) 1994-09-09
JPH05281380A (en) 1993-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Carelli et al. The design and safety features of the IRIS reactor
KR100972344B1 (en) Compact Pressurized Water Reactor
Yetisir et al. Development and integration of Canadian SCWR concept with counter-flow fuel assembly
Adamov et al. The next generation of fast reactors
US6259760B1 (en) Unitary, transportable, assembled nuclear steam supply system with life time fuel supply and method of operating same
EP0538407A1 (en) Nuclear reactor with bi-level core
JP7673090B2 (en) Reactor Control Device
US3296085A (en) Calandria core for sodium graphite reactor
US5442668A (en) Passive pressure tube light water cooled and moderated reactor
EP0071326B1 (en) Nuclear power plant
EP0167069B1 (en) Gas displacement spectral shift reactor
US3475272A (en) Gas-cooled fast reactor
JP2718855B2 (en) Nuclear fuel channel and its own safe water cooled tube reactor
KR20190124537A (en) Nuclear Fuel Element for Solid Core And Small Modular Nuclear Reactor with a Solid Core
Forsberg A process inherent ultimate safety boiling water reactor
US4563327A (en) Liquid uranium alloy-helium fission reactor
Toshinsky et al. Safety aspects of SVBR-75/100 reactor
US4415525A (en) Heterogeneous gas core reactor
Pon Candu-Blw-250
RU2833667C2 (en) Integrated fast neutron nuclear reactor which includes protective device designed to minimize consequences of accidents with core melting
US3703437A (en) Means for supporting fissile material in a nuclear reactor
US20240170168A1 (en) Solid-state fluid thermal bonded heat pipe micro-reactor
Forsberg Passive emergency cooling systems for boiling water reactors (PECOS-BWR)
Murao et al. A Concept of Passive Safety, Pressurized Water Reactor System with Inherent Matching Nature of Core Heat Generation and Heat Removal
Pal Singh et al. Inherent safety concepts in nuclear power reactors

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees