JP2000019283A - 高速炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射体の質量による制約を緩和し、反射体駆
動装置の小型化を図り得る高速炉を提供する。 【解決手段】 原子炉容器１内に収納された炉心２を包
囲する筒状の炉心バレル３０と、この炉心バレル３０を
包囲し、炉心バレル３０との間に環状水平断面の冷却材
流路３６を形成する筒状の隔壁３１と、冷却材流路３６
内に上下動可能に設けられた環状の反射体３と、この反
射体３を駆動するための反射体駆動装置５０と、を備え
る。反射体駆動装置５０は、炉心バレル３０の外壁面３
０ａに電磁吸引力によって吸着された駆動装置本体４１
と、反射体３の上部にバネ要素５２を介して上下動自在
に設けられた導電性部材４５と、駆動装置本体４１と導
電性部材４５との間に瞬間的な電磁反発力Ｆを発生させ
るための電磁反発コイル４２と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速炉に係わり、
特に、炉心外周に設けた反射体によって炉心燃料の燃焼
を制御するようにした高速炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】制御棒に代えて反射体を炉心外周に設
け、この反射体によって炉心燃料の燃焼を制御するよう
にした高速炉が提案されている。この種の高速炉の一例
が特開平６−５９０６９号公報に示されている。図４は
この従来の高速炉の概略構成を示した縦断面図である。

【０００３】図４に示したように、炉心支持板６で支持
された炉心２が原子炉容器１の内部に収納されており、
この炉心２の外周には炉心２と同心状に環状の反射体３
が配置され、この反射体３の外周には中性子遮蔽体４が
同じく同心状に配置されている。

【０００４】また、冷却材５（一次ナトリウム）を図４
中矢印実線で示したように強制循環させる電磁ポンプ７
が設けられており、冷却材５は炉心２によって加熱され
た後に中間熱交換器８に送られる。中間熱交換器８の二
次側には、図中破線矢印で示したように二次ナトリウム
入口１０を介して二次ナトリウムが流入しており、この
二次ナトリウムと冷却材５との間で熱交換が行われ、熱
を受け取った二次ナトリウムは、二次ナトリウム出口１
１から流出して別系統（図示せず）に熱を輸送する。ま
た、原子炉停止中における崩壊熱は、原子炉容器１内に
設けられた崩壊熱除去コイル９によって除去される。

【０００５】炉心２外周に配置された反射体３は、炉心
２から放射された中性子を反射して炉心２側に戻すこと
によって中性子の漏洩を防止し、反射体３に包囲された
部分の炉心２における燃焼を促進する。一方、周囲に反
射体３がない部分の炉心２においては核分裂によって発
生した中性子が炉心２の外へ拡散してしまうので燃焼は
促進されない。

【０００６】そして、この従来の高速炉は反射体３を駆
動するための反射体駆動装置を備えており、この反射体
駆動装置は反射体３を高速で移動させる高速反射体駆動
装置Ａと、反射体３を超微速で徐々に移動させる超微速
反射体駆動装置Ｂとから構成されており、これらの反射
体駆動装置Ａ、Ｂによって反射体３が機械的に駆動され
る。

【０００７】超微速反射体駆動装置Ｂは、下端に反射体
３を保持した長尺で且つ大径の円管１３と、この円管１
３の上端が固着されたボールナット１４と、このボール
ナット１４を昇降自在に収納するケーシング１５と、こ
のケーシング１５の外周に設けたフランジ状の取付台１
６とを備えている。さらに、ボールナット１４のネジ穴
にはボールネジ１７が螺嵌されており、このボールネジ
１７の上端部は、ケーシング１５の上端から垂直方向外
方に回転自在に突出して上部減速機１８に接続されてい
る。さらに、上部減速機１８は、カップリング１９を介
して、駆動モータ２１に連結された下部減速機２０に連
結されている。

【０００８】一方、高速反射体駆動装置Ａは、原子炉容
器１の上端上方に打設された上部スラブ１２上に略等間
隔で周設された複数の油圧シリンダ２２を備えており、
これらの油圧シリンダ２２は油管２３を介して油圧装置
２４に接続されている。また、複数の油圧シリンダ２２
は、超微速反射体駆動装置Ｂの取付台１６を下方から支
持している。

【０００９】そして、原子炉起動時においては、高速反
射体駆動装置Ａの油圧シリンダ２２を駆動して超微速反
射体駆動装置Ｂの取付台１６を例えば１ｍ／日の高速で
上昇させ、円管１３の下端に保持された反射体３を停止
位置から起動位置まで上昇させる。一方、原子炉停止時
においては起動時とは逆に反射体３を起動位置から停止
位置まで高速で降下させる。

【００１０】また、原子炉運転中においては、超微速反
射体駆動装置Ｂのボールネジ１７を回転させてボールナ
ット１４を例えば３ｍ／１０年の超微速で上昇させ、円
管１３の下端に保持された反射体３を運転開始当初の起
動位置から炉心２の原子燃料の最終燃焼位置まで徐々に
上昇させる。ここで、反射体３の初期の起動位置から最
終燃焼位置までの垂直距離を３ｍ程度に設定すれば、１
０年間で炉心２の原子燃料の全体を燃焼させることによ
ってその間の燃料交換が不要となる。

【００１１】ところが、上述した従来の高速炉では、反
射体３を駆動するために炉外に設置される反射体駆動装
置Ａ、Ｂの構造が複雑であり、製造コストの増加をもた
らすという問題があった。また、反射体３を保持する円
管１３は原子炉容器１の内部及び外部にわたって延びる
部材であり、しかも移動する部材であるため、原子炉内
のカバーガスを密封するために駆動軸シールが必要とな
るが、カバーガスの密封性を高めるためにこの駆動軸シ
ールの排除が強く求められていた。

【００１２】上記課題を解決するための一つの手段が特
開平８−１５４７３号公報に示されている。図５及び図
６はこの公報に記載された高速炉の縦断面図であり、図
５は原子炉停止中の状態を示し、図６は原子炉運転中の
状態を示している。

【００１３】図５に示したようにこの高速炉は、炉心２
の外周を取り囲む筒状の炉心バレル３０を備えており、
さらに、炉心バレル３０の外周を取り囲むようにして環
状の反射体３が上下動可能に設けられ、この反射体３は
その下部にダンパー３２を有している。また、反射体３
を取り囲むようにして筒状の隔壁３１が設けられてお
り、この筒状の隔壁３１と炉心バレル３０との間に環状
水平断面の冷却材流路３６が形成されている。筒状の隔
壁３１は、原子炉の半径方向に配設された支持部材３４
を介して炉心バレル３０を支持している。

【００１４】支持部材３４には流入孔３５が穿設されて
おり、この流入孔３５を介して冷却材流路３６内に冷却
材５が下方から流入する。隔壁３１の外側には、この隔
壁３１を取り囲むようにして中性子遮蔽体４が設けられ
ており、この中性子遮蔽体４の上方には冷却材５を強制
循環させる電磁ポンプ７が設けられている。また、原子
炉容器１の外側を覆うようにしてガードベッセル（図示
せず）が設けられている。

【００１５】また、従来の高速炉は反射体駆動装置４０
を備えており、図７は、反射体駆動装置４０を簡略化し
て示すと共にその動作を説明するための図である。図７
に示したように反射体駆動装置４０は、炉心バレル３０
の外壁面３０ａに閉ループ磁束Ｍ１による電磁吸引力に
よって吸着された駆動装置本体４１を有する。原子炉運
転中においては、図６に示したようにこの駆動装置本体
４１の下部に反射体３が接触した状態となっている。

【００１６】そして、上記構成よりなる従来の高速炉の
起動時においては、電磁ポンプ７によって原子炉容器１
内の冷却材５が強制循環され、図６中実線矢印で示した
ように、冷却材５は支持部材３４の流入孔３５を介して
炉心バレル３０と隔壁３１との間に形成された冷却材流
路３６内に上方に向かって流入する。すると、原子炉停
止中には停止位置まで降下していた反射体３は、冷却材
流路３６内に流入した冷却材５の流体圧によって上方に
高速で移動する。上昇した反射体３は、駆動装置本体４
１の下部に突き当たることによって停止し、さらに、反
射体結合機構（図示せず）で発生させた閉ループ磁束Ｍ
２（図７参照）による吸引力によって駆動装置本体４１
の下部に保持される。

【００１７】また、原子炉を停止させる場合には、流体
圧を与える電磁ポンプ７を停止させることによって反射
体３を降下させ、原子炉を停止させる位置に反射体３を
高速移動させるようにしている。ここで、反射体３を原
子炉運転位置に保持するという観点から言えば、前記の
如く反射体３を駆動装置本体４１に電磁吸着することに
よって、原子炉通常運転時の燃焼状態における流体圧を
小さくでき、電磁ポンプ７の負荷を軽減することができ
る。

【００１８】さらに、反射体結合機構の閉ループ磁束Ｍ
２による電磁吸引力を停止することによって、電磁ポン
プ７を運転させた状態で反射体３を降下させることがで
きるようにすれば、電磁ポンプ７の停止による原子炉停
止方法に加えてもう一つの原子炉停止方法を確保するこ
とができるので、原子炉の安全性をさらに高めることが
できる。

【００１９】次に、反射体駆動装置４０の動作について
図７を参照して説明する。図７（ａ）に示したように駆
動装置本体４１の下部に反射体３を保持した状態の下で
電磁反発コイル４２に瞬間的に電流を印加する。ここ
で、電磁反発コイル４２に瞬間的に電流を印加する手段
としては、コンデンサに充電した電荷を瞬間的に放電す
る方法等を用いることができる。

【００２０】前記の如く反射体３と駆動装置本体４１と
を反射体結合機構の閉ループ磁束Ｍ２による電磁吸引力
で結合することによって、流体圧の変動による反射体３
の上下方向の揺れを大幅に軽減し、電磁反発コイル４２
によって反射体３と駆動装置本体４１との間に発生する
電磁反発力Ｆの発生効率を大幅に高めるようにしてい
る。

【００２１】電磁反発コイル４２に瞬間的に電流が流さ
れると、図７（ｂ）に示したように駆動装置本体４１と
反射体３の導電性部材４５との間で互いに逆向きの電磁
反発力Ｆが発生し、反射体３の質量による慣性力に起因
して駆動装置本体４１を上方に付勢する力が発生する。

【００２２】なお、電磁反発コイル４２に瞬間的な大電
流を印加すると導電性部材４５に渦電流が誘導される
が、電磁反発力Ｆは電磁反発コイル４２の印加電流と導
電性部材４５の渦電流との磁気的な作用によって発生す
るものである。

【００２３】電磁反発力Ｆによる上方への付勢力が駆動
装置本体４１と炉心バレル３０の外壁面３０ａとの間の
静止摩擦力及び重力加速度よりも大きくなるようにする
ことによって、図７（ｃ）に示したように駆動装置本体
４１を炉心バレル３０に沿って上動させることができ
る。このときの駆動装置本体４１の運動エネルギーは主
として動摩擦力によって次第に失われ、駆動装置本体４
１は、図７（ｄ）に示したように元の位置から僅かに上
昇した位置において静止する。

【００２４】一方、反射体３は、電磁反発力Ｆによって
駆動装置本体４１の下部から一瞬だけ切り離されて僅か
に降下し、その後、冷却材５の流体圧及び閉ループ磁束
Ｍ２の電磁吸引力によって上昇して、図７（ｄ）に示し
たように再び駆動装置本体４１の下部に接合される。こ
のとき、駆動装置本体４１は元の位置からステップ量Ｘ
３だけ上昇しているので、反射体３も同様に元の位置か
らステップ量Ｘ３だけ上昇する。

【００２５】そして、電磁反発コイル４２への通電を繰
り返し行うことによって、駆動装置本体４１と共に反射
体３を運転開始当初の起動位置から最終燃焼位置まで超
微速にて移動させることができる。

【００２６】また、原子炉を停止する際には、電磁ポン
プ７を停止することによって冷却材５の流れを止めて、
冷却材５の流体圧による上方への付勢力をなくし、閉ル
ープ磁束Ｍ２を切ることによって反射体３を図５に示し
た停止位置まで降下させる。ここで、反射体３の下部に
設けられたダンパー３２によって着地の際の衝撃力が吸
収される。また、一旦停止した原子炉を再起動する際に
は、上述したように電磁ポンプ７を駆動し、冷却材５の
流体圧によって反射体３を駆動装置本体４１の位置まで
上昇させる。

【００２７】ここで、原子炉の停止期間中に何らかの原
因によって駆動装置本体４１が上方に移動した場合に
は、原子炉を再起動した際に反射体３が原子炉停止時の
位置よりも高い位置まで上昇してしまう。すると、炉心
２の未燃焼部分において急激な核分裂反応が発生し、原
子炉が暴走してしまう恐れがある。

【００２８】しかしながら、上述したように駆動装置本
体４１は反射体３の慣性力を利用して上方に駆動される
ものであるから、原子炉が停止している状態、すなわち
反射体３が切り離された状態においては駆動装置本体４
１単体で移動させることは原理的に不可能である。した
がって、原子炉の停止期間中に駆動装置本体４１が単体
で移動することはなく、原子炉再起動時における駆動装
置本体４１の位置は原子炉を停止した際の位置に等し
く、再起動時の原子炉の暴走は確実に防止される。

【００２９】以上述べたように、この特開平８−１５４
７３号公報に示された高速炉は、電磁反発コイル４２に
よる電磁反発力及び反射体３の慣性力を利用して駆動装
置本体４１と共に反射体３を上昇駆動することによっ
て、反射体３を駆動するための複雑な装置を炉外に設置
する必要がなくなり、しかも、駆動軸シールも不要とな
ってカバーガスの密封性を向上させることが可能であ
る。

【００３０】また、原子炉の起動を迅速に行うことがで
きるので、原子炉の運転効率を高めることができ、一
方、原子炉を迅速に停止できるので、原子炉の安全性を
高めることができる。

【００３１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の高速炉の反射体３は一体あたりの質量が数百ｋｇ以
上で、これを駆動するための反射体駆動装置４０が必然
的に大きくなってしまう。そこで、反射体駆動装置を原
子炉内にコンパクトに配置するために、さらに小型化が
可能な反射体駆動装置が強く求められていた。

【００３２】ここで、従来の高速炉において、質量が大
きい反射体３を駆動しようとすると反射体駆動装置４０
が必然的に大型化してしまう理由は以下の通りである。

【００３３】反射体駆動装置４０には、反射体３を吸引
支持するための閉ループ磁束Ｍ２（図７参照）を発生さ
せる反射体結合機構（図示せず）が設けられている。と
ころが、この反射体結合機構による電磁吸引力は電磁反
発力Ｆによる駆動装置本体４１の上昇移動を妨げる制動
力となってしまう。

【００３４】その結果、質量が大きい反射体３を駆動す
る場合は反射体３の下降動作変位が小さくなるために、
反射体結合機構による反射体吸着力の制動力が強く働い
て駆動装置本体４１の上昇ステップ量が小さくなる。一
方、反射体結合機構による反射体吸着力を小さくすると
駆動装置本体４１の上昇ステップ量は大きくなるが、反
射体３の許容負荷が小さくなるので、反射体３が落下す
る危険性が増大する。また、所望の上昇ステップ量を得
るために、従来の反射体駆動装置４０では電磁反発コイ
ル４２を大型化して電磁反発力Ｆを大きくした設計を行
うことになるが、この方法では電磁反発力Ｆが大きくな
った分だけ反射体３の動作変位も大きくなるので、反射
体３の落下防止の観点から反射体結合機構による反射体
吸着力もさらに大きくする必要がある。

【００３５】上述した理由により、従来の高速炉の反射
体駆動装置４０ではその小型化が難しく、反射体３の質
量に応じて反射体駆動装置４０が大型化することを避け
られない。

【００３６】そこで、本発明は、反射体の質量による制
約を緩和し、反射体駆動装置の小型化を図り得る高速炉
を提供することを目的とする。

【００３７】

【課題を解決するための手段】本発明による高速炉は、
原子炉容器内に収納された炉心を包囲する筒状の炉心バ
レルと、この炉心バレルを包囲し、前記炉心バレルとの
間に環状断面の冷却材流路を形成する筒状の隔壁と、前
記冷却材流路内に上下動可能に設けられた環状の反射体
と、この反射体を駆動するための反射体駆動装置と、を
備え、前記反射体駆動装置は、前記炉心バレルの外壁面
に電磁吸引力によって吸着された駆動装置本体と、前記
反射体の上部にバネ要素を介して上下動自在に設けられ
た導電性部材と、前記駆動装置本体と前記導電性部材と
の間に瞬間的な電磁反発力を発生させるための電磁反発
コイルと、を備えたことを特徴とする。

【００３８】また、好ましくは、前記反射体駆動装置
は、前記反射体の上部に前記バネ要素によって上下動自
在に連結された可動板部材をさらに有し、前記導電性部
材は前記可動板部材の上面に埋設されており、前記可動
板部材の上面の縁部は前記駆動装置本体の下面に電磁吸
引力によって吸着されている。

【００３９】また、好ましくは、前記反射体の上部に
は、前記駆動装置本体の下面に電磁吸引力によって吸着
される吸着面と、前記吸着面よりも下方に位置し、前記
バネ要素の下端を支持するバネ支持面と、が形成されて
おり、前記導電性部材は前記バネ要素の上端によって支
持されている。

【００４０】また、好ましくは、前記導電性部材を収納
し得る大きさの凹部が前記反射体の上端に形成されてお
り、前記吸着面は前記反射体上面の縁部であり、前記バ
ネ支持面は前記凹部の底面である。

【００４１】

【発明の実施の形態】第１実施形態 以下、本発明の第１実施形態による高速炉について図１
及び図２を参照して説明する。なお、本実施形態による
高速炉は、図５及び図６に示した従来の高速炉の反射体
駆動装置の部分を改良したものなので、以下では、図５
及び図６に示した従来の高速炉と異なる部分についての
み説明し、共通する部分については説明を省略する。

【００４２】図１は、本実施形態による高速炉の反射体
駆動装置部の構成を簡略化して示すと共に反射体駆動装
置の動作を説明するための図であり、本実施形態による
高速炉においては、図１に示した反射体駆動装置５０に
よって反射体３を超微速で駆動することができる。

【００４３】図１において符号５０は反射体駆動装置を
示し、この反射体駆動装置５０は、電磁保持機構（図示
せず）により生成される閉ループ磁束Ｍ１によって発生
する電磁吸引力によって炉心バレル３０の外壁面に吸着
された駆動装置本体４１を備えている。

【００４４】反射体３は、複数のブロックによって全体
として環状に構成されており、各反射体３に対して反射
体駆動装置５０が設けられている。

【００４５】反射体３の上部には、バネ要素５２によっ
て可動板部材５３が上下動自在に連結されており、この
可動板部材５３の上面には導電性部材４５が面一に埋設
されている。バネ要素５２は低剛性のバネ部材によって
構成されている。

【００４６】可動板部材５３の上面の縁部５４は、反射
体結合機構（図示せず）により生成される閉ループ磁束
Ｍ２によって発生する電磁吸引力によって駆動装置本体
４１の下面に吸着されている。

【００４７】さらに、駆動装置本体４１の下面には、可
動板部材５３に対向するようにして電磁反発コイル４２
が面一に埋設されており、この電磁反発コイル４２は、
駆動装置本体４１と導電性部材４５との間に瞬間的な電
磁反発力Ｆ（図１（ｂ）参照）を垂直方向に発生させる
ことができる。

【００４８】次に、原子炉の通常運転中において反射体
駆動装置５０によって反射体３を超微速で上昇駆動する
際の作用について図１を参照して説明する。

【００４９】図１（ａ）は、電磁反発コイル４２に通電
する前の初期状態を示しており、この初期状態において
は、閉ループ磁束Ｍ２による電磁吸引力によって可動板
部材５３が駆動装置本体４１の下面に吸着されている。
また、可動板部材５３の下方には、バネ要素５２によっ
て反射体３が吊り下げられて、支持されている。

【００５０】図１（ａ）に示した状態において電磁反発
コイル４２に瞬間的な大電流を印加すると、図１（ｂ）
に示したように、駆動装置本体４１と導電性部材４５と
の間に互いに逆向きの衝撃的な電磁反発力Ｆが発生す
る。

【００５１】この電磁反発力Ｆは、導電性部材４５及び
可動板部材５３の慣性力によって駆動装置本体４１を上
方に変位させると同時に、導電性部材４５及び可動板部
材５３を下方に変位させる力となる。電磁反発力Ｆの作
用時間は極めて短いので、電磁反発力Ｆの発生後に上方
に動き出した駆動装置本体４１は、炉心バレル３０との
間の摩擦抵抗や重力加速度によって僅かに上昇移動した
位置で停止する。

【００５２】一方、導電性部材４５及び可動板部材５３
は、図１（ｃ）に示したように電磁反発力Ｆの発生後に
一旦下降移動を行うが、閉ループ磁束Ｍ２の電磁吸引力
やバネ要素５２の復元力によって次第に上昇運動に転
じ、図１（ｄ）に示したようにステップ量Ｘ１だけ上昇
した駆動装置本体４１と再び衝突して一体化する。

【００５３】ここで、反射体３は、可動板部材５３の下
降移動変位に応じてバネ要素５２の復元力を受け、この
復元力によって上下方向に振動する。しかしながら、反
射体３の質量は可動板部材５３の質量に比べて十分に大
きいので、反射体３の振動周期は、図１（ｂ）から図１
（ｄ）に示した可動板部材５３の動作周期に比べて長い
ものとなる。したがって、反射体３の振動運動が駆動装
置本体４１の上昇移動動作に及ぼす影響を小さくするこ
とができる。

【００５４】その結果、図７に示した従来の反射体駆動
装置に比べて、反射体３の許容負荷を大きくすることが
できると共に、反射体３の構造特性の影響を小さくでき
るので、駆動装置本体４１の移動特性を考慮することな
く、反射体３の構造設計を独立に行うことができる。

【００５５】また、本実施形態においては、質量の小さ
い可動板部材５３及び導電性部材４５に電磁反発力Ｆを
作用させているので、可動板部材５３の下降動作変位は
大きい。そして、反射体結合機構による反射体吸着力は
駆動装置本体４１と可動板部材５３との間の間隙の二乗
で減少するため、駆動装置本体４１の上昇ステップ移動
を妨げる制動力は小さくなり、図７に示した従来の反射
体駆動装置４０に比べて大きな上昇ステップ量を得るこ
とができ、ひいては、反射体駆動装置５０の小型化を実
現することができる。

【００５６】さらに、本実施形態においては、質量が大
きい反射体３に電磁反発力Ｆを直接作用させないので、
電磁反発力Ｆによる反射体３の動作変位は小さい。した
がって、反射体３の動作変位によって反射体３が落下す
る危険性は、図７に示した従来の反射体駆動装置４０に
比べて低く、その分だけ反射体結合機構の反射体吸着力
を小さくできるので、反射体駆動装置５０をさらに小型
化できる。

【００５７】図２は、本実施形態の高速炉の反射体駆動
装置５０及び従来の高速炉の反射体駆動装置４０（図７
参照）のそれぞれの移動特性を示す実験結果の一例を示
したグラフであり、このグラフの横軸は経過時間を示
し、縦軸は反射体３の移動距離を示している。

【００５８】図２中のプロット線３８は図７に示した従
来の高速炉の反射体駆動装置４０を用いた場合の実験結
果を示しており、この実験においては、質量２ｋｇの模
擬反射体が使用された。

【００５９】一方、プロット線４８は本実施形態による
高速炉の反射体駆動装置５０を用いた場合の実験結果を
示しており、この実験においては、質量２ｋｇの模擬反
射体、及び質量０．５ｋｇの可動板部材５３が使用され
た。また、バネ要素５２はバネ定数が３０００Ｎ／ｍの
圧縮バネで構成されている。

【００６０】なお、従来の反射体駆動装置４０及び本実
施形態の反射体駆動装置５０のそれぞれの実験条件は、
反射体駆動装置の構成についての上記相違点以外はすべ
て同一とした。

【００６１】そして、従来の反射体駆動装置４０（図７
参照）を用いた場合には、プロット線３８を見ると分か
るように、質量２ｋｇの模擬反射体が許容質量を超えた
ために上昇移動できず、下降移動状態になっている。つ
まり、本実験においては、模擬反射体の質量が許容質量
を超えているために、電磁反発力Ｆによって一旦は上昇
移動した駆動装置本体４１が、閉ループ磁束Ｍ２による
吸引力を介して、下降移動した模擬反射体によって引っ
張られて逆に下降移動している。

【００６２】このような駆動装置本体４１の下降移動を
上昇移動に転じるためには、駆動装置本体４１の質量が
結果的に大きくなってしまう。すなわち、従来の反射体
駆動装置４０においては、反射体３の質量を大きくする
と必然的に駆動装置本体４１の質量を大きくする必要が
あり、結局、反射体駆動装置４０の大型化がもたらされ
てしまう。

【００６３】これに対して、本実施形態における反射体
駆動装置５０を用いた場合には、模擬反射体及び可動板
部材５３の質量の合計が２．５ｋｇと、従来の反射体駆
動装置４０の場合の単体の模擬反射体の質量（２．０ｋ
ｇ）に比べて大きいにも係わらず、プロット線４８から
分かるように安定した上昇ステップ移動が確認された。

【００６４】図２に示した基礎的な実験結果から明らか
なように、本実施形態による高速炉の反射体駆動装置５
０は、従来の高速炉の反射体駆動装置４０に比べてその
許容負荷が大きく、より一層の小型化設計が可能であ
る。

【００６５】以上述べたように本実施形態による高速炉
によれば、反射体３の上部にバネ要素５２を介して上下
動自在に導電性部材４５及び可動板部材５３を設け、駆
動装置本体４１と導電性部材４５との間に電磁反発コイ
ル４２によって瞬間的な電磁反発力を垂直方向に発生さ
せることによって駆動装置本体４１及び反射体３を上昇
駆動するようにしたので、質量が大きい反射体３の慣性
力を利用して駆動する従来の高速炉に比べて、反射体３
の許容負荷を大きくできると共に、反射体駆動装置５０
の小型化を図ることができる。

【００６６】第２実施形態 次に、本発明の第２実施形態による高速炉について図３
を参照して説明する。なお、上述した第１実施形態と同
一構成要素には同一符号を付して詳細な説明は省略す
る。

【００６７】図３は、本実施形態による高速炉の反射体
駆動装置部の構成を簡略化して示すと共に反射体駆動装
置の動作を説明するための図であり、本実施形態による
高速炉においては、図３に示した反射体駆動装置６０に
よって反射体３を超微速で駆動することができる。

【００６８】図３に示したように本実施形態による高速
炉においては、反射体３の上端に、導電性部材４５を収
納し得る大きさの凹部５５が形成されている。この凹部
５５の底面は、バネ要素５６の下端を支持するバネ支持
面５７を構成している。バネ要素５６の上端は導電性部
材４５の下面を支持している。ここで、バネ要素５６
は、上記第１実施形態におけるバネ要素５２よりも低剛
性のバネ部材で構成されている。

【００６９】また、反射体３の上面の縁部は、駆動装置
本体６０の下面に電磁吸引力によって吸着される吸着面
５８を構成している。すなわち、反射体結合機構（図示
せず）の閉ループ磁束Ｍ２は、吸着面５８を通って反射
体３と駆動装置本体４１とを貫く閉ループを構成してお
り、反射体３は駆動装置本体４１によって直接支持され
ている。

【００７０】したがって、バネ要素５６で反射体３の大
きな質量を支持する必要がなく、このため、バネ要素５
６のバネ設計を独立で容易に行うことができる。

【００７１】そして、本実施形態のように駆動装置本体
４１によって反射体３を直接支持するようにした場合、
駆動装置本体４１の上昇移動に対する反射体吸着力から
の制動力が大きくなり、その結果、駆動装置本体４１及
び反射体３の上昇ステップ量Ｘ２は小さくなる。

【００７２】しかしながら、電磁反発力Ｆによる反射体
３への下向きの加速度入力は小さくなるので、反射体３
が落下する危険性が減少し、原子炉の動作信頼性を高め
ることができる。

【００７３】一方、上述した第１実施形態における反射
体駆動装置５０の場合、図１に示したように、反射体結
合機構（図示せず）の閉ループ磁束Ｍ２が、反射体３で
はなく可動板部材５３を通って閉ループを構成してお
り、質量が大きい反射体３をバネ要素５２で支持してい
るので、バネ要素５２の低剛性設計は容易ではない。

【００７４】このため、第１実施形態における反射体駆
動装置５０の場合には、バネ要素５２の剛性は比較的大
きいものとなり、その結果、電磁反発力Ｆによる反射体
３に対する下向きの加速度入力が大きくなる。したがっ
て、電磁反発力Ｆによって引き起こされた反射体３の振
動運動が、駆動装置本体４１の上昇移動動作に少なから
ず影響を与え、駆動装置本体４１及び反射体３の移動特
性を低下させる場合が考えられる。

【００７５】以上述べたように本実施形態による高速炉
によれば、上記第１実施形態と同様に反射体３の許容負
荷を大きくできると共に反射体駆動装置６０の小型化を
図ることができ、さらに、電磁反発力Ｆによる反射体３
への下向きの加速度入力は小さくなるので、反射体３が
落下する危険性が減少し、原子炉の動作信頼性を高める
ことができる。

【００７６】なお、実設計において第１実施形態及び第
２実施形態のいずれのタイプを選択するかは、設計に要
求される駆動装置本体４１及び反射体３の寸法と質量、
移動ステップ量Ｘ１、Ｘ２等の設計上の諸条件を考慮し
て決定される。

【００７７】

【発明の効果】以上述べたように本発明による高速炉に
よれば、反射体の上部にバネ要素を介して上下動自在に
導電性部材を設け、駆動装置本体と導電性部材との間に
電磁反発コイルによって瞬間的な電磁反発力を発生させ
ることによって駆動装置本体及び反射体を上昇駆動する
ようにしたので、質量が大きい反射体の慣性力を利用し
て駆動する従来の高速炉に比べて、反射体の許容負荷を
大きくできると共に、反射体駆動装置の小型化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による高速炉の反射体駆
動装置部の構成を簡略化して示すと共に反射体駆動装置
の動作を説明するための図。

【図２】本発明の第１実施形態による高速炉の反射体駆
動装置及び従来の高速炉の反射体駆動装置のそれぞれの
移動特性の実験結果の一例を示したグラフ。

【図３】本発明の第２実施形態による高速炉の反射体駆
動装置部の構成を簡略化して示すと共に反射体駆動装置
の動作を説明するための図。

【図４】機械的に駆動される反射体を備えた従来の高速
炉を示した縦断面図。

【図５】電磁力を利用して駆動される反射体を備えた従
来の高速炉の停止状態を示した縦断面図。

【図６】電磁力を利用して駆動される反射体を備えた従
来の高速炉の運転状態を示した縦断面図。

【図７】電磁力を利用した従来の反射体駆動装置部の構
成を簡略化して示すと共に反射体駆動装置の動作を説明
するための図。

【符号の説明】

１ 原子炉容器 ２ 炉心 ３ 反射体 ３０ 炉心バレル ３０ａ 炉心バレルの外壁面 ３１ 筒状の隔壁 ３６ 冷却材流路 ４１ 駆動装置本体 ４２ 電磁反発コイル ４５ 導電性部材 ５０、６０ 反射体駆動装置 ５２、５６ バネ要素 ５３ 可動板部材 ５５ 凹部 ５７ バネ支持面 ５８ 吸着面 Ｆ 電磁反発力 Ｍ１、Ｍ２ 閉ループ磁束

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原子炉容器内に収納された炉心を包囲する
   筒状の炉心バレルと、この炉心バレルを包囲し、前記炉
   心バレルとの間に環状断面の冷却材流路を形成する筒状
   の隔壁と、前記冷却材流路内に上下動可能に設けられた
   環状の反射体と、この反射体を駆動するための反射体駆
   動装置と、を備え、 前記反射体駆動装置は、前記炉心バレルの外壁面に電磁
   吸引力によって吸着された駆動装置本体と、前記反射体
   の上部にバネ要素を介して上下動自在に設けられた導電
   性部材と、前記駆動装置本体と前記導電性部材との間に
   瞬間的な電磁反発力を発生させるための電磁反発コイル
   と、を備えたことを特徴とする高速炉。
2. 【請求項２】前記反射体駆動装置は、前記反射体の上部
   に前記バネ要素によって上下動自在に連結された可動板
   部材をさらに有し、前記導電性部材は前記可動板部材の
   上面に埋設されており、前記可動板部材の上面の縁部は
   前記駆動装置本体の下面に電磁吸引力によって吸着され
   ていることを特徴とする請求項１記載の高速炉。
3. 【請求項３】前記反射体の上部には、前記駆動装置本体
   の下面に電磁吸引力によって吸着される吸着面と、前記
   吸着面よりも下方に位置し、前記バネ要素の下端を支持
   するバネ支持面と、が形成されており、前記導電性部材
   は前記バネ要素の上端によって支持されているとを特徴
   とする請求項１記載の高速炉。
4. 【請求項４】前記導電性部材を収納し得る大きさの凹部
   が前記反射体の上端に形成されており、前記吸着面は前
   記反射体上面の縁部であり、前記バネ支持面は前記凹部
   の底面であることを特徴とする請求項３記載の高速炉。