JP2000088987A - 反射体制御型原子炉 - Google Patents
反射体制御型原子炉Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 炉心の燃焼状態に応じて中性子反射体自体の
長さ（上端位置）を調整することにより、燃焼度分布が
一様になるようにするとともに、外乱反応度への即応性
が高い反射体制御型原子炉を提供。 【解決手段】 冷却材４に浸された原子炉の炉心２と、
前記炉心２の外側に冷却材４に浸されて同心円的に配置
された中性子反射体９′とを有し、前記中性子反射体
９′を上下方向に移動させて炉心２からの中性子漏洩を
調整して炉心２の反応度を制御する反射体制御型原子炉
において、前記中性子反射体９′が流動性を有する中性
子反射材9aを収容した容器9c型で、かつ容器9c内に収容
された流動性を有する中性子反射材9aの有効液位を炉心
２の燃焼初期では低く、炉心の燃焼末期では高く調整で
きる機構を備えていることを特徴とする。
長さ（上端位置）を調整することにより、燃焼度分布が
一様になるようにするとともに、外乱反応度への即応性
が高い反射体制御型原子炉を提供。 【解決手段】 冷却材４に浸された原子炉の炉心２と、
前記炉心２の外側に冷却材４に浸されて同心円的に配置
された中性子反射体９′とを有し、前記中性子反射体
９′を上下方向に移動させて炉心２からの中性子漏洩を
調整して炉心２の反応度を制御する反射体制御型原子炉
において、前記中性子反射体９′が流動性を有する中性
子反射材9aを収容した容器9c型で、かつ容器9c内に収容
された流動性を有する中性子反射材9aの有効液位を炉心
２の燃焼初期では低く、炉心の燃焼末期では高く調整で
きる機構を備えていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、中性子反射体の上
下移動によって炉心の反応度を制御するようにした反射
体制御型原子炉に係り、さらに詳しくは流動性を有する
中性子反射材の液位を変えることにより、中性子反射体
の有する最大反応度の抑制もしくは増大させて、炉心の
反応度寿命を長期化した燃料無交換で、長期期間運転を
行える反射体制御方式の原子炉に関する。
下移動によって炉心の反応度を制御するようにした反射
体制御型原子炉に係り、さらに詳しくは流動性を有する
中性子反射材の液位を変えることにより、中性子反射体
の有する最大反応度の抑制もしくは増大させて、炉心の
反応度寿命を長期化した燃料無交換で、長期期間運転を
行える反射体制御方式の原子炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】反射体制御型原子炉のうち、いわゆる炉
外反射体方式を採用した原子炉は、一般的、図５ないし
図７に要部を断面的に示すような構成を採っている。す
なわち、図５に示すように、原子炉容器１の内部には、
中央部に位置して原子炉の炉心２が、また、前記炉心２
に対して同心円的に中性子遮蔽体３がそれぞれ配置され
ている。そして、これら炉心２および中性子遮蔽体３
は、液体ナトリウムなどの冷却材４中に浸漬される状態
に、原子炉容器１内が冷却材４で満たされている。
外反射体方式を採用した原子炉は、一般的、図５ないし
図７に要部を断面的に示すような構成を採っている。す
なわち、図５に示すように、原子炉容器１の内部には、
中央部に位置して原子炉の炉心２が、また、前記炉心２
に対して同心円的に中性子遮蔽体３がそれぞれ配置され
ている。そして、これら炉心２および中性子遮蔽体３
は、液体ナトリウムなどの冷却材４中に浸漬される状態
に、原子炉容器１内が冷却材４で満たされている。
【０００３】ここで、原子炉の炉心２は、図６に示すよ
うに、たとえば六角形状の18本の燃料集合体５、および
前記燃料集合体５を包囲する炉心バレル６によって構成
されている。なお、前記燃料集合体５は、その中央に炉
心２の反応度制御用で運転時には上方に引き抜かれる中
性子吸収棒用のチャンネル７が配置されている。
うに、たとえば六角形状の18本の燃料集合体５、および
前記燃料集合体５を包囲する炉心バレル６によって構成
されている。なお、前記燃料集合体５は、その中央に炉
心２の反応度制御用で運転時には上方に引き抜かれる中
性子吸収棒用のチャンネル７が配置されている。
【０００４】より具体的に説明すると、燃料集合体５
は、たとえば図７に一部を拡大して示すように、ステン
レススチール製の六角形状のラッパ管11の内部に多数の
燃料ピン12を規則的に配列するとともに、前記ラッパ管
11の上部および下部に中性子遮蔽体13a ，13b を配置す
ることによって構成されている。ここで、燃料ピン12
は、燃料部12a と核分裂により生じるガス成分を封じ込
めるプレナム部12b とを備えた構成を成しおり、また、
この燃料ピン12は、ワイヤラップまたはグリッド（図示
せず）により冷却材４の流入を促進するとともに、下部
端栓部でラッパ管11に結合固定されるように成ってい
る。
は、たとえば図７に一部を拡大して示すように、ステン
レススチール製の六角形状のラッパ管11の内部に多数の
燃料ピン12を規則的に配列するとともに、前記ラッパ管
11の上部および下部に中性子遮蔽体13a ，13b を配置す
ることによって構成されている。ここで、燃料ピン12
は、燃料部12a と核分裂により生じるガス成分を封じ込
めるプレナム部12b とを備えた構成を成しおり、また、
この燃料ピン12は、ワイヤラップまたはグリッド（図示
せず）により冷却材４の流入を促進するとともに、下部
端栓部でラッパ管11に結合固定されるように成ってい
る。
【０００５】上記構成においては、前記隔壁８の内側を
冷却材４が下方から上方向に流れ、その途中で炉心２に
流入して核分裂によって生じた熱を奪って温度上昇（炉
心２を冷却）する。そして、温度上昇した冷却材４は、
図示しない中間熱交換器で、２次系ナトリウムと熱交換
を行う。その後、前記冷却された冷却材４は、中間熱交
換から下方向に流出し、隔壁８の外側を通って炉心２の
下部に回り込み、再び炉心２に流入して、前記熱交換を
繰り返す。
冷却材４が下方から上方向に流れ、その途中で炉心２に
流入して核分裂によって生じた熱を奪って温度上昇（炉
心２を冷却）する。そして、温度上昇した冷却材４は、
図示しない中間熱交換器で、２次系ナトリウムと熱交換
を行う。その後、前記冷却された冷却材４は、中間熱交
換から下方向に流出し、隔壁８の外側を通って炉心２の
下部に回り込み、再び炉心２に流入して、前記熱交換を
繰り返す。
【０００６】なお、前記燃料集合体５は、小径のエント
ランスノズル14を介して炉心支持板15に差し込み固定さ
れるよう構成されているとともに、冷却材入口16と冷却
材出口17とを備えている。また、燃料集合体５のラッパ
管11の一部を欠いた穴空きラッパ管、部分ダクトレスま
たはダクトレス集合体についても本質的には同様の構成
となる。
ランスノズル14を介して炉心支持板15に差し込み固定さ
れるよう構成されているとともに、冷却材入口16と冷却
材出口17とを備えている。また、燃料集合体５のラッパ
管11の一部を欠いた穴空きラッパ管、部分ダクトレスま
たはダクトレス集合体についても本質的には同様の構成
となる。
【０００７】さらに、前記炉心２を構成する炉心バレル
７の外側（外周）には、所定間隔離間して、冷却材４の
流路を成すように隔壁８が同心円的に配置されている。
そして、前記炉心バレル７と隔壁８との間に設けられた
空間（冷却材４の流路を成す）は、原子炉の炉心２運転
時に使用する中性子反射体９の移動領域10を形成してい
る。
７の外側（外周）には、所定間隔離間して、冷却材４の
流路を成すように隔壁８が同心円的に配置されている。
そして、前記炉心バレル７と隔壁８との間に設けられた
空間（冷却材４の流路を成す）は、原子炉の炉心２運転
時に使用する中性子反射体９の移動領域10を形成してい
る。
【０００８】つまり、この中性子反射体９は、駆動棒20
の下端に吊り下げ支持されており、また、この駆動棒20
は原子炉容器１の上端開口部を閉塞する遮蔽プラグ21を
貫いて上方に延び、遮蔽プラグ21の上面に設置された駆
動装置22によって上下に移動するよう構成されている。
そして、前記駆動装置22の駆動に伴って、駆動棒20、ひ
いては中性子反射体９が炉心バレル７と隔壁８との間の
移動領域10内をこれに沿って上下方向に移動するように
っている。
の下端に吊り下げ支持されており、また、この駆動棒20
は原子炉容器１の上端開口部を閉塞する遮蔽プラグ21を
貫いて上方に延び、遮蔽プラグ21の上面に設置された駆
動装置22によって上下に移動するよう構成されている。
そして、前記駆動装置22の駆動に伴って、駆動棒20、ひ
いては中性子反射体９が炉心バレル７と隔壁８との間の
移動領域10内をこれに沿って上下方向に移動するように
っている。
【０００９】なお、冷却材４の液面4aと遮蔽プラグ21と
の間は、カバーガスで満たされたカバーガス空間23であ
る。こうした構成で、駆動装置22を介して中性子反射体
９を上下方向に移動させ、炉心２からの中性子の漏洩を
調整して、この中性子漏洩の調整によって炉心２の反応
度を制御するようなされている。
の間は、カバーガスで満たされたカバーガス空間23であ
る。こうした構成で、駆動装置22を介して中性子反射体
９を上下方向に移動させ、炉心２からの中性子の漏洩を
調整して、この中性子漏洩の調整によって炉心２の反応
度を制御するようなされている。
【００１０】一方、中性子遮蔽体３は、原子炉容器１の
全プラント寿命に亘って、中性子照射量を所定値以下に
制限するためのものであり、前記原子炉容器１と隔壁８
と間に配置された複数の中性子遮蔽棒18によって構成さ
れている。この中性子遮蔽体３の構成としては、ステン
レススチールなどから成る構造体の他に、中性子吸収能
力の大きいポロンを含む B4 C セラミックを収納したピ
ンを配置したり、あるいはハフニウム（Hf）、タンタル
（Ta）などの金属、もしくはそれらの化合物を含むよう
にすることができる。そして、この中性子吸収体３を配
置することにより、中性子反射体９の反応度制御能力を
増大させることができる。なお、図６において、19は原
子炉容器１の周囲を包囲するガードベッセルである。
全プラント寿命に亘って、中性子照射量を所定値以下に
制限するためのものであり、前記原子炉容器１と隔壁８
と間に配置された複数の中性子遮蔽棒18によって構成さ
れている。この中性子遮蔽体３の構成としては、ステン
レススチールなどから成る構造体の他に、中性子吸収能
力の大きいポロンを含む B4 C セラミックを収納したピ
ンを配置したり、あるいはハフニウム（Hf）、タンタル
（Ta）などの金属、もしくはそれらの化合物を含むよう
にすることができる。そして、この中性子吸収体３を配
置することにより、中性子反射体９の反応度制御能力を
増大させることができる。なお、図６において、19は原
子炉容器１の周囲を包囲するガードベッセルである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の反射体移動方式の原子炉の場合、中性子反射体９の
制御能力を高めようとすると、中性子反射体９の有効長
さ（炉心２の高さ部分を覆う反射体９の長さ）を長くす
る必要がある。すなわち、図８に示すように、炉心２に
おける燃料の燃焼が進むにしたがって、燃料集合体５の
有する反応度は負となって低下するが、その分、炉心２
の下部から炉心２の高さを覆うように、中性子反射体９
を上昇させる。この中性子反射体９の上昇（持ち上げ）
によって、中性子反射能力を増大させ、中性子反射体９
の正の反応度を増大させて、炉心２全体としては、常に
反応度を０として（すなわち臨界状態で）、燃焼を続け
る運転を行わなければならない。なお、図８において、
線ａは燃料集合体反応度、線ｂは中性子反射体反応度を
それぞれ示す。
来の反射体移動方式の原子炉の場合、中性子反射体９の
制御能力を高めようとすると、中性子反射体９の有効長
さ（炉心２の高さ部分を覆う反射体９の長さ）を長くす
る必要がある。すなわち、図８に示すように、炉心２に
おける燃料の燃焼が進むにしたがって、燃料集合体５の
有する反応度は負となって低下するが、その分、炉心２
の下部から炉心２の高さを覆うように、中性子反射体９
を上昇させる。この中性子反射体９の上昇（持ち上げ）
によって、中性子反射能力を増大させ、中性子反射体９
の正の反応度を増大させて、炉心２全体としては、常に
反応度を０として（すなわち臨界状態で）、燃焼を続け
る運転を行わなければならない。なお、図８において、
線ａは燃料集合体反応度、線ｂは中性子反射体反応度を
それぞれ示す。
【００１２】この場合、炉心２の運転期間を延ばそうと
すると、中性子反射体９の反応度を大きく、すなわち、
中性子反射体９の全長を長くしなければならない。した
がって、炉心２における燃料の燃焼が進んでない燃焼初
期に、中性子反射体９が誤って炉心２の上部側まで上昇
したときには、大きな反応度が挿入されることになっ
て、安全性が損なわれる恐れがある。
すると、中性子反射体９の反応度を大きく、すなわち、
中性子反射体９の全長を長くしなければならない。した
がって、炉心２における燃料の燃焼が進んでない燃焼初
期に、中性子反射体９が誤って炉心２の上部側まで上昇
したときには、大きな反応度が挿入されることになっ
て、安全性が損なわれる恐れがある。
【００１３】また、図９に示すように、中性子反射体９
が長い程、軸方向出力ピーキング係数が大きくなるた
め、燃焼度が一様にならず、最大燃焼度が大きくなる傾
向があり、燃料健全性が確保されない恐れがある。さら
に、固体を中性子反射体材料に用いた反射体移動方式の
原子炉では、中性子反射体９の駆動機構が大掛かりにな
ることなどから、外乱による微少反応度への即応性が悪
い傾向がある。なお、図９において、曲線ｃは中性子反
射体下端が動かない場合の燃焼度分布、曲線ｄは中性子
反射体下端が軸方向に移動する場合の燃焼度分布をそれ
ぞれ示す。
が長い程、軸方向出力ピーキング係数が大きくなるた
め、燃焼度が一様にならず、最大燃焼度が大きくなる傾
向があり、燃料健全性が確保されない恐れがある。さら
に、固体を中性子反射体材料に用いた反射体移動方式の
原子炉では、中性子反射体９の駆動機構が大掛かりにな
ることなどから、外乱による微少反応度への即応性が悪
い傾向がある。なお、図９において、曲線ｃは中性子反
射体下端が動かない場合の燃焼度分布、曲線ｄは中性子
反射体下端が軸方向に移動する場合の燃焼度分布をそれ
ぞれ示す。
【００１４】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
炉心の燃焼状態に応じて中性子反射体自体の長さ（上端
位置）を調整することにより、過大な反応度挿入事故を
抑制・防止し、燃焼度分布が一様になるようにするとと
もに、外乱反応度への即応性が高い反射体制御型原子炉
を提供することを目的とする。
炉心の燃焼状態に応じて中性子反射体自体の長さ（上端
位置）を調整することにより、過大な反応度挿入事故を
抑制・防止し、燃焼度分布が一様になるようにするとと
もに、外乱反応度への即応性が高い反射体制御型原子炉
を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る反射体制御
方式の原子炉は、上記目的を達成するため、冷却材に浸
された原子炉の炉心外側に配置された中性子反射体を上
下方向に移動させ、炉心からの中性子の漏洩を調整する
ことによって、炉心の反応度を制御する反射体制御型原
子炉において、前記中性子反射体の有効高さを炉心の燃
焼状熊に応じて、容易に、かつ短時間に微調整できるよ
うにしたことを骨子としたものである。すなわち、請求
項１の発明は、冷却材に浸された原子炉の炉心と、前記
炉心の外側に冷却材に浸されて同心円的に配置された中
性子反射体とを有し、前記中性子反射体を上下方向に移
動させて炉心からの中性子漏洩を調整して炉心の反応度
を制御する反射体制御型原子炉において、前記中性子反
射体が流動性を有する中性子反射材を収容した容器型
で、かつ容器内に収容された流動性を有する中性子反射
材の有効液位を炉心の燃焼初期では低く、炉心の燃焼末
期では高く調整できる機構を備えていることを特徴とす
る反射体制御型原子炉である。
方式の原子炉は、上記目的を達成するため、冷却材に浸
された原子炉の炉心外側に配置された中性子反射体を上
下方向に移動させ、炉心からの中性子の漏洩を調整する
ことによって、炉心の反応度を制御する反射体制御型原
子炉において、前記中性子反射体の有効高さを炉心の燃
焼状熊に応じて、容易に、かつ短時間に微調整できるよ
うにしたことを骨子としたものである。すなわち、請求
項１の発明は、冷却材に浸された原子炉の炉心と、前記
炉心の外側に冷却材に浸されて同心円的に配置された中
性子反射体とを有し、前記中性子反射体を上下方向に移
動させて炉心からの中性子漏洩を調整して炉心の反応度
を制御する反射体制御型原子炉において、前記中性子反
射体が流動性を有する中性子反射材を収容した容器型
で、かつ容器内に収容された流動性を有する中性子反射
材の有効液位を炉心の燃焼初期では低く、炉心の燃焼末
期では高く調整できる機構を備えていることを特徴とす
る反射体制御型原子炉である。
【００１６】請求項２の発明は、請求項１記載の反射体
制御型原子炉において、流動性を有する中性子反射材の
有効液位が、一定量の流動性を有する中性子反射材を炉
心下部側から炉心上部側に移動させるサイクルの繰り返
しで、炉心の燃焼初期の有効高さよりも燃焼末期の有効
高さを相対的に高く設定できるようにしたことを特徴と
する。
制御型原子炉において、流動性を有する中性子反射材の
有効液位が、一定量の流動性を有する中性子反射材を炉
心下部側から炉心上部側に移動させるサイクルの繰り返
しで、炉心の燃焼初期の有効高さよりも燃焼末期の有効
高さを相対的に高く設定できるようにしたことを特徴と
する。
【００１７】請求項３の発明は、請求項１もしくは請求
項２記載の反射体制御型原子炉において、流動性を有す
る中性子反射材が流動性金属であることを特徴とする。
項２記載の反射体制御型原子炉において、流動性を有す
る中性子反射材が流動性金属であることを特徴とする。
【００１８】請求項４の発明は、請求項３記載の反射体
制御型原子炉において、流動性金属が液体鉛であること
を特徴とする。
制御型原子炉において、流動性金属が液体鉛であること
を特徴とする。
【００１９】請求項５の発明は、請求項１ないし請求項
４いずれか一記載の反射体制御型原子炉において、流動
性を有する中性子反射材の一部がガスで置換され、かつ
置換ガスが流動性を有する中性子反射材の上端面側をカ
バーしていることを特徴とする。
４いずれか一記載の反射体制御型原子炉において、流動
性を有する中性子反射材の一部がガスで置換され、かつ
置換ガスが流動性を有する中性子反射材の上端面側をカ
バーしていることを特徴とする。
【００２０】請求項６の発明は、請求項１ないし請求項
５いずれか一記載の反射体制御型原子炉において、中性
子反射体の容器が互いに独立に調整・駆動される複数の
容器で形成されていることを特徴とする。
５いずれか一記載の反射体制御型原子炉において、中性
子反射体の容器が互いに独立に調整・駆動される複数の
容器で形成されていることを特徴とする。
【００２１】請求項７の発明は、請求項１ないし請求項
６いずれか一記載の反射体制御型原子炉において、中性
子反射体の容器が２分割型セルで、かつ各セルの有効液
位が容器上部に連接した配管内のガス圧で調整・制御で
きるように成っていることを特徴とする。
６いずれか一記載の反射体制御型原子炉において、中性
子反射体の容器が２分割型セルで、かつ各セルの有効液
位が容器上部に連接した配管内のガス圧で調整・制御で
きるように成っていることを特徴とする。
【００２２】請求項８の発明は、請求項１ないし請求項
６いずれか一記載の反射体制御型原子炉において、中性
子反射体の容器内に収容された流動性を有する中性子反
射材の有効液位が液状中性子反射材内に挿入された液体
排除缶の挿入深さで調整・制御できるようになっている
ことを特徴とする。
６いずれか一記載の反射体制御型原子炉において、中性
子反射体の容器内に収容された流動性を有する中性子反
射材の有効液位が液状中性子反射材内に挿入された液体
排除缶の挿入深さで調整・制御できるようになっている
ことを特徴とする。
【００２３】上記各請求項に係る発明では、炉心におけ
る燃焼状態に応じて、中性子反射材の有効高さがスムー
スに調整・変化される。すなわち、従来のように、燃焼
末期での機能を前提とした中性子反射体の長さ設定に比
べて、中性子反射材の有効高さ（液位）が、流動的な液
面変で行われるために燃焼初期においては、潜在的に有
する反応度を低くできる。そのため、中性子反射材の液
位が上方に異常に上昇した（持ち上げられた）場合で
も、炉心全体の反応度を小さく抑えることができる。一
方、中性子反射体の長さも短いので、炉心の軸方向にお
ける燃料の燃焼が一様に行われる。また、中性子反射材
の有効高さを短時間で変更できるので、結果的に、中性
子反射体の反応度を容易に微調整でき、外乱反応度への
即応性も増加し、運転制御性が向上する。
る燃焼状態に応じて、中性子反射材の有効高さがスムー
スに調整・変化される。すなわち、従来のように、燃焼
末期での機能を前提とした中性子反射体の長さ設定に比
べて、中性子反射材の有効高さ（液位）が、流動的な液
面変で行われるために燃焼初期においては、潜在的に有
する反応度を低くできる。そのため、中性子反射材の液
位が上方に異常に上昇した（持ち上げられた）場合で
も、炉心全体の反応度を小さく抑えることができる。一
方、中性子反射体の長さも短いので、炉心の軸方向にお
ける燃料の燃焼が一様に行われる。また、中性子反射材
の有効高さを短時間で変更できるので、結果的に、中性
子反射体の反応度を容易に微調整でき、外乱反応度への
即応性も増加し、運転制御性が向上する。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、図１，図２，図３および図
４を参照して実施例を説明する。なお、実施例に係る反
射体制御型原子炉は、前記図５ないし図７に図示した構
造と基本的に変わらないので、同一部材は同一符番を付
すとともに、詳細な説明を省略する。図１は第１の実施
例に係る炉心等価直径約50cm、有効長約 200cmの反射体
移動型高速原子炉の要部構成を示す断面図である。図１
において、１は原子炉容器、２は原子炉容器１の内中央
部に位置して配置された原子炉の炉心、３は前記炉心２
に対して同心円的に配置された中性子遮蔽体、４は前記
原子炉容器１内において炉心２および中性子遮蔽体３を
浸漬する状態に満たされた液体ナトリウムなどの冷却材
である。
４を参照して実施例を説明する。なお、実施例に係る反
射体制御型原子炉は、前記図５ないし図７に図示した構
造と基本的に変わらないので、同一部材は同一符番を付
すとともに、詳細な説明を省略する。図１は第１の実施
例に係る炉心等価直径約50cm、有効長約 200cmの反射体
移動型高速原子炉の要部構成を示す断面図である。図１
において、１は原子炉容器、２は原子炉容器１の内中央
部に位置して配置された原子炉の炉心、３は前記炉心２
に対して同心円的に配置された中性子遮蔽体、４は前記
原子炉容器１内において炉心２および中性子遮蔽体３を
浸漬する状態に満たされた液体ナトリウムなどの冷却材
である。
【００２５】ここで、原子炉の炉心２は、前記図６に図
示したように、たとえば六角形状の18本の燃料集合体
５、および前記燃料集合体５を包囲する炉心バレル７に
よって構成されている。また、前記燃料集合体５は、図
７に一部を拡大して示すように、ステンレススチール製
の六角形状のラッパ管11の内部に多数の燃料ピン12を規
則的に配列するとともに、前記ラッパ管11の上部および
下部に中性子遮蔽体13a，13b を配置することによって
構成されている。
示したように、たとえば六角形状の18本の燃料集合体
５、および前記燃料集合体５を包囲する炉心バレル７に
よって構成されている。また、前記燃料集合体５は、図
７に一部を拡大して示すように、ステンレススチール製
の六角形状のラッパ管11の内部に多数の燃料ピン12を規
則的に配列するとともに、前記ラッパ管11の上部および
下部に中性子遮蔽体13a，13b を配置することによって
構成されている。
【００２６】なお、前記燃料ピン12は、燃料部12a と核
分裂により生じるガス成分を封じ込めるプレナム部12b
とを備えた構成を成しおり、また、この燃料ピン12は、
ワイヤラップまたはグリッド（図示せず）により冷却材
４の流入を促進するとともに、下部端栓部でラッパ管11
に結合固定されるようになっている。そして、前記構成
の炉心２に対する冷却材４の熱交換・冷却作用、中性子
遮蔽体３の構成や作用などは、従来の場合と同様なので
説明を省略する。
分裂により生じるガス成分を封じ込めるプレナム部12b
とを備えた構成を成しおり、また、この燃料ピン12は、
ワイヤラップまたはグリッド（図示せず）により冷却材
４の流入を促進するとともに、下部端栓部でラッパ管11
に結合固定されるようになっている。そして、前記構成
の炉心２に対する冷却材４の熱交換・冷却作用、中性子
遮蔽体３の構成や作用などは、従来の場合と同様なので
説明を省略する。
【００２７】この実施例に係る反射体移動型高速原子炉
は、炉心バレル７と隔壁８との間の移動領域10内を、炉
心バレル７の外周面もしくは隔壁８の周面に沿って上下
方向に移動するように配置された中性子反射体９′の構
成と、中性子反射体材の流動的な移動・液面位の変更・
調整手段で特徴付けられる。ここで、中性子反射体９′
は、液状の中性子反射材（たとえば液状鉛）9aおよびカ
バーガス空間9bを封有する高ニッケル製の容器9cで構成
されており、たとえば高さ 170cm、厚さ15mmのリング状
を成している。
は、炉心バレル７と隔壁８との間の移動領域10内を、炉
心バレル７の外周面もしくは隔壁８の周面に沿って上下
方向に移動するように配置された中性子反射体９′の構
成と、中性子反射体材の流動的な移動・液面位の変更・
調整手段で特徴付けられる。ここで、中性子反射体９′
は、液状の中性子反射材（たとえば液状鉛）9aおよびカ
バーガス空間9bを封有する高ニッケル製の容器9cで構成
されており、たとえば高さ 170cm、厚さ15mmのリング状
を成している。
【００２８】そして、前記中性子反射体９′は、駆動装
置22の駆動に伴って、中空の駆動棒20′により上下方向
に移動するように構成されているが、同時に、駆動棒2
0′の中空部 20aを介して反射材滴下装置24から、流動
性を有する中性子反射材9aを容器9c内に滴下・供給でき
る構成と成っている。なお、冷却材４の液面4aと遮蔽プ
ラグ21との間は、カバーガスで満たされたカバーガス空
間23である。
置22の駆動に伴って、中空の駆動棒20′により上下方向
に移動するように構成されているが、同時に、駆動棒2
0′の中空部 20aを介して反射材滴下装置24から、流動
性を有する中性子反射材9aを容器9c内に滴下・供給でき
る構成と成っている。なお、冷却材４の液面4aと遮蔽プ
ラグ21との間は、カバーガスで満たされたカバーガス空
間23である。
【００２９】次に、上記構成の反射体移動型高速原子炉
の作用について説明する。
の作用について説明する。
【００３０】第１の例 炉心２の燃焼初期においては、その状態で丁度臨界にな
る液位まで、反射材滴下装置24から流体中性子反射材9a
が中性子反射体９′中に注入される。また、炉心２の燃
焼に伴って、炉心２の反応度が低下するので、常に、臨
界状態を維持するように流動性を有する中性子反射材9a
を滴下し続け、臨界を保てるようにする。つまり、炉心
２の燃焼は、中性子反射材9aの液位が容器9cの上端に到
達するまで続けられる一方、流動性を有する中性子反射
材9a液位の落下によって炉心２の燃焼が停止される。
る液位まで、反射材滴下装置24から流体中性子反射材9a
が中性子反射体９′中に注入される。また、炉心２の燃
焼に伴って、炉心２の反応度が低下するので、常に、臨
界状態を維持するように流動性を有する中性子反射材9a
を滴下し続け、臨界を保てるようにする。つまり、炉心
２の燃焼は、中性子反射材9aの液位が容器9cの上端に到
達するまで続けられる一方、流動性を有する中性子反射
材9a液位の落下によって炉心２の燃焼が停止される。
【００３１】なお、この実施例において、流動性を有す
る中性子反射材9aとして液体鉛を封入した場合は、中性
子反射能力が他の液体金属などよりも大きいので、炉心
寿命を増大できる。
る中性子反射材9aとして液体鉛を封入した場合は、中性
子反射能力が他の液体金属などよりも大きいので、炉心
寿命を増大できる。
【００３２】第２の例 また、図１に図示した反射体移動型高速原子炉の構成に
おいて、炉心２の燃焼初期に、その状熊で丁度臨界にな
る液位まで中性子反射体９′の流体中性子反射材9aを反
射材滴下装置24から注入する。そして、炉心２の燃焼に
伴って、炉心反応度が低下しても流動性を有する中性子
反射材9aの液位を上げずに、駆動棒20で中性子反射体
９′を上方向に移動させて臨界を保つこともできる。
おいて、炉心２の燃焼初期に、その状熊で丁度臨界にな
る液位まで中性子反射体９′の流体中性子反射材9aを反
射材滴下装置24から注入する。そして、炉心２の燃焼に
伴って、炉心反応度が低下しても流動性を有する中性子
反射材9aの液位を上げずに、駆動棒20で中性子反射体
９′を上方向に移動させて臨界を保つこともできる。
【００３３】さらに、中性子反射体９′が炉心２の上部
に達したら炉心２の下部側に戻し、炉心２の燃焼初期に
は、その状態で丁度臨界になる液位まで、再び反射材滴
下装置24から流動性を有する中性子反射材9aを注入す
る。そして、炉心２の燃焼に伴って、再度、炉心２の反
応度は低下するが、流動性を有する中性子反射材9aの液
位を上げずに、駆動棒20によって、中性子反射体９′を
上方向に移動することで、臨界を保つサイクルが繰り返
えされる。この場合は、上記容器9bに対する中性子反射
材9aの滴下で液位を調整する場合（第１の例）に比べ
て、寿命中の中性子反射体９′の平均有効高さ（長を）
を低く（短く）できるので、燃料の燃焼度軸方向分布を
平坦化できる。
に達したら炉心２の下部側に戻し、炉心２の燃焼初期に
は、その状態で丁度臨界になる液位まで、再び反射材滴
下装置24から流動性を有する中性子反射材9aを注入す
る。そして、炉心２の燃焼に伴って、再度、炉心２の反
応度は低下するが、流動性を有する中性子反射材9aの液
位を上げずに、駆動棒20によって、中性子反射体９′を
上方向に移動することで、臨界を保つサイクルが繰り返
えされる。この場合は、上記容器9bに対する中性子反射
材9aの滴下で液位を調整する場合（第１の例）に比べ
て、寿命中の中性子反射体９′の平均有効高さ（長を）
を低く（短く）できるので、燃料の燃焼度軸方向分布を
平坦化できる。
【００３４】なお、図１に図示した反射体移動型高速原
子炉の構成において、中性子反射体９′の流動性を有す
る中性子反射材9aとして液体金属、上部カバーガス空間
に不活性のカバーガス9bを封入した構成（第３の例）を
採ることもできる。
子炉の構成において、中性子反射体９′の流動性を有す
る中性子反射材9aとして液体金属、上部カバーガス空間
に不活性のカバーガス9bを封入した構成（第３の例）を
採ることもできる。
【００３５】図２は、第４の例に係る反射体移動型高速
原子炉の要部構成を示す上面図である。すなわち、図２
は中性子反射体９′を周方向に４分割９1 ′〜９4 ′
し、それぞれ独立に機能する構成としたものてあり、こ
の構成例の場合は、中性子反射体９1 ′〜９4 ′のうち
いずれか１つの中性子反射体のみが誤って引き上げられ
ても、挿入反応度を小さく抑えることができるという利
点がある。
原子炉の要部構成を示す上面図である。すなわち、図２
は中性子反射体９′を周方向に４分割９1 ′〜９4 ′
し、それぞれ独立に機能する構成としたものてあり、こ
の構成例の場合は、中性子反射体９1 ′〜９4 ′のうち
いずれか１つの中性子反射体のみが誤って引き上げられ
ても、挿入反応度を小さく抑えることができるという利
点がある。
【００３６】図３は、第５の例をに係る反射体移動型高
速原子炉の要部構成を示す断面図である。この実施例の
場合、中性子反射体９′の容器9cが、隔壁9c′で２つの
セルに分割され、一方のカバーガス9bは連結管25を介し
て圧力調整装置26に連結された構成となっている。この
中性子反射体９′の構成では、容器9c内の圧力を制御す
ることができ、この圧力制御によって、中性子反射体
９′の２セルの中性子反射材9a液位を調整・変更でき
る。ここで、内側セル内の中性子反射材9aの反応度は、
外側セル内の中性子反射材9aの反応度より大きいので、
正の外乱反応度が入った場合には圧力を上げ、内側セル
液位を下げることで反応度調整ができる。なお、この構
成例の場合、中性子反射体９′における圧力調整は即応
性が高いので制御性が向上する。
速原子炉の要部構成を示す断面図である。この実施例の
場合、中性子反射体９′の容器9cが、隔壁9c′で２つの
セルに分割され、一方のカバーガス9bは連結管25を介し
て圧力調整装置26に連結された構成となっている。この
中性子反射体９′の構成では、容器9c内の圧力を制御す
ることができ、この圧力制御によって、中性子反射体
９′の２セルの中性子反射材9a液位を調整・変更でき
る。ここで、内側セル内の中性子反射材9aの反応度は、
外側セル内の中性子反射材9aの反応度より大きいので、
正の外乱反応度が入った場合には圧力を上げ、内側セル
液位を下げることで反応度調整ができる。なお、この構
成例の場合、中性子反射体９′における圧力調整は即応
性が高いので制御性が向上する。
【００３７】図４は、第６の例に係る反射体移動型高速
原子炉の要部構成を示す断面図である。この実施例の場
合、中性子反射体９′を成す容器9cに封有した中性子反
射材9a中に液体排除缶9dを配置した構成と成っている。
この中性子反射体９′の構成では、連結棒9eを介して位
置制御装置9fにより液体排除缶9dを制御することがで
き、この液体排除缶9dの浸漬もしくは挿入深さを制御こ
れによって、中性子反射材9aの液位を調整・変更でき
る。ここで、正の外乱反応度が入った場合は、液体排除
缶9dを引き抜き、内側セルの液位を下げることで反応度
調整ができ、また、この引き抜き操作は即応性が高いの
で制御性が向上する。
原子炉の要部構成を示す断面図である。この実施例の場
合、中性子反射体９′を成す容器9cに封有した中性子反
射材9a中に液体排除缶9dを配置した構成と成っている。
この中性子反射体９′の構成では、連結棒9eを介して位
置制御装置9fにより液体排除缶9dを制御することがで
き、この液体排除缶9dの浸漬もしくは挿入深さを制御こ
れによって、中性子反射材9aの液位を調整・変更でき
る。ここで、正の外乱反応度が入った場合は、液体排除
缶9dを引き抜き、内側セルの液位を下げることで反応度
調整ができ、また、この引き抜き操作は即応性が高いの
で制御性が向上する。
【００３８】本発明は上記例示に限定されるものでな
く、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採
ることができる。すなわち、反射体移動型原子炉は、ナ
トリウム冷却小型高速原子炉以外の形式出会ってもよい
し、また、中性子反射体９′の構成、中性子反射材9a液
位の調整・変更も、他の手段・方式で行ってもよい。
く、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採
ることができる。すなわち、反射体移動型原子炉は、ナ
トリウム冷却小型高速原子炉以外の形式出会ってもよい
し、また、中性子反射体９′の構成、中性子反射材9a液
位の調整・変更も、他の手段・方式で行ってもよい。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、炉心寿命の増大が可能
な上に、炉心の燃焼状態に応じて中性子反射体の有効高
さ（長さ）を容易に調整することができる。すなわち、
原子炉の運転操作において、炉心での過大な反応度挿入
事故が容易に抑制されるとともに、炉心の燃焼度分布を
一様に制御し易いので、外乱反応度への即応性の高い反
射体制御型原子炉を提供することができる。
な上に、炉心の燃焼状態に応じて中性子反射体の有効高
さ（長さ）を容易に調整することができる。すなわち、
原子炉の運転操作において、炉心での過大な反応度挿入
事故が容易に抑制されるとともに、炉心の燃焼度分布を
一様に制御し易いので、外乱反応度への即応性の高い反
射体制御型原子炉を提供することができる。
【図１】実施例に係る反射体移動型高速原子炉の要部構
成を示す縦断面図。
成を示す縦断面図。
【図２】実施例に係る反射体移動型高速原子炉が具備す
る他の中性子反射体の要部構成を示す上面図。
る他の中性子反射体の要部構成を示す上面図。
【図３】他の実施例に係る反射体移動型高速原子炉の要
部構成を示す縦断面図。
部構成を示す縦断面図。
【図４】さらに他の実施例に係る反射体移動型高速原子
炉の要部構成を示す縦断面図。
炉の要部構成を示す縦断面図。
【図５】従来の反射体移動型原子炉の要部構成を示す縦
断面図。
断面図。
【図６】従来の反射体移動型原子炉の要部構成を示す横
断面図。
断面図。
【図７】反射体移動型高速原子炉が具備する燃料集合体
の拡大縦断面図。
の拡大縦断面図。
【図８】従来の反射体移動型原子炉の反応度変化を説明
するための模式図。
するための模式図。
【図９】従来の反射体移動型原子炉の燃焼度分布を説明
するための模式図。
するための模式図。
１……原子炉容器 ２……炉心 ３……中性子遮蔽体 ４……冷却材 ５……燃料集合体 ９，９′……中性子反射体 9a……流動性を有する中性子反射材（流体反射材） 9b……カバーガス空間 9c……容器 9c′……容器隔壁 9d……液体排除缶 9e……連結棒 9f……位置制御装置 20……駆動棒 22……駆動装置 24……流体滴下装置 25……連結管 26……圧力制御装置
Claims (8)
- 【請求項１】 冷却材に浸された原子炉の炉心と、前記
炉心の外側に冷却材に浸されて同心円的に配置された中
性子反射体とを有し、前記中性子反射体を上下方向に移
動させて炉心からの中性子漏洩を調整して炉心の反応度
を制御する反射体制御型原子炉において、 前記中性子反射体が流動性を有する中性子反射材を収容
した容器型で、かつ容器内に収容された流動性を有する
中性子反射材の有効液位を炉心の燃焼初期では低く、炉
心の燃焼末期では高く調整できる機構を備えていること
を特徴とする反射体制御型原子炉。 - 【請求項２】 流動性を有する中性子反射材の有効液位
が、一定量の流動性を有する中性子反射材を炉心下部側
から炉心上部側に移動させるサイクルの繰り返しで、炉
心の燃焼初期の有効高さよりも燃焼末期の有効高さを相
対的に高く設定できるようにしたことを特徴とする請求
項１記載の反射体制御型原子炉。 - 【請求項３】 流動性を有する中性子反射材が流動性金
属であることを特徴とする請求項１もしくは請求項２記
載の反射体制御型原子炉。 - 【請求項４】 流動性金属が液体鉛であることを特徴と
する請求項３記載の反射体制御型原子炉。 - 【請求項５】 流動性を有する中性子反射材の一部がガ
スで置換され、かつ置換ガスが流動性を有する中性子反
射体本体の上端面側をカバーしていることを特徴とする
請求項１ないし請求項４いずれか一記載の反射体制御型
原子炉。 - 【請求項６】 中性子反射体の容器が互いに独立に調整
・駆動される複数の容器で形成されていることを特徴と
する請求項１ないし請求項５いずれか一記載の反射体制
御型原子炉。 - 【請求項７】 中性子反射体の容器が２分割型セルで、
かつ各セルの有効液位が容器上部に連接した配管内のガ
ス圧で調整・制御できるように成っていることを特徴と
する請求項１ないし請求項６いずれか一記載の反射体制
御型原子炉。 - 【請求項８】 中性子反射体の容器内に収容された流動
性を有する中性子反射材の有効液位が、流動性を有する
中性子反射材内に挿入された液体排除缶の挿入深さで調
整・制御できるように成っていることを特徴とする請求
項１ないし請求項６いずれか一記載の反射体制御型原子
炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26354298A JP3913371B2 (ja) | 1998-09-17 | 1998-09-17 | 反射体制御型原子炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26354298A JP3913371B2 (ja) | 1998-09-17 | 1998-09-17 | 反射体制御型原子炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000088987A true JP2000088987A (ja) | 2000-03-31 |
| JP3913371B2 JP3913371B2 (ja) | 2007-05-09 |
Family
ID=17390996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26354298A Expired - Fee Related JP3913371B2 (ja) | 1998-09-17 | 1998-09-17 | 反射体制御型原子炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3913371B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005337898A (ja) * | 2004-05-27 | 2005-12-08 | Toshiba Corp | 反射体制御方式の高速炉 |
| JP2009074960A (ja) * | 2007-09-21 | 2009-04-09 | Toshiba Corp | 反射体制御方式の高速炉 |
| RU2524397C1 (ru) * | 2013-04-08 | 2014-07-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Горизонтальный реактор с перемещаемым отражателем нейтронов и способ его эксплуатации |
| JP5967790B1 (ja) * | 2015-04-02 | 2016-08-10 | 株式会社クリア | 熱膨張現象による反射体の熱変形を利用した負荷追随型小型原子力発電システム |
| WO2016157961A1 (ja) * | 2015-04-02 | 2016-10-06 | 株式会社クリア | 熱膨張現象による反射体の熱変形を利用した負荷追随型小型原子力発電システム |
| CN109887619A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-06-14 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于可变反射层的核反应堆控制装置 |
-
1998
- 1998-09-17 JP JP26354298A patent/JP3913371B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005337898A (ja) * | 2004-05-27 | 2005-12-08 | Toshiba Corp | 反射体制御方式の高速炉 |
| JP2009074960A (ja) * | 2007-09-21 | 2009-04-09 | Toshiba Corp | 反射体制御方式の高速炉 |
| RU2524397C1 (ru) * | 2013-04-08 | 2014-07-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Горизонтальный реактор с перемещаемым отражателем нейтронов и способ его эксплуатации |
| JP5967790B1 (ja) * | 2015-04-02 | 2016-08-10 | 株式会社クリア | 熱膨張現象による反射体の熱変形を利用した負荷追随型小型原子力発電システム |
| WO2016157961A1 (ja) * | 2015-04-02 | 2016-10-06 | 株式会社クリア | 熱膨張現象による反射体の熱変形を利用した負荷追随型小型原子力発電システム |
| KR101930615B1 (ko) | 2015-04-02 | 2018-12-18 | 가부시키가이샤 쿠리아 | 열 팽창 현상에 의한 반사체의 열 변형을 이용한 부하 추종형 소형 원자력 발전 시스템 |
| US10522259B2 (en) | 2015-04-02 | 2019-12-31 | Clear Inc. | Nuclear power generation system utilizing thermal expansion in metallic members to move a neutron reflector |
| CN109887619A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-06-14 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于可变反射层的核反应堆控制装置 |
| CN109887619B (zh) * | 2019-03-06 | 2023-07-14 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于可变反射层的核反应堆控制装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3913371B2 (ja) | 2007-05-09 |
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