JP2004093143A - Nuclear steam supply cassette and method for handling it - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、原子力蒸気供給カセットを組み合わせて所望の出力の原子炉を構成するパッケージ型原子炉に用いられる原子力蒸気供給カセット及びその取り扱い方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
地理的な事情により、他の電力供給源を有する電力系統網に繋げることができず、独立した電力供給源が必要な離島や奥地等の地域では、その地域に必要な小規模な電力を、コンパクトな設備で供給する電力供給システムが求められている。
また、従来このような地域では、ディーゼル発電やガスタービン発電などが利用されてきたが、発電に必要な燃料の搬送が容易でコストのかからない核燃料を利用する原子力発電が着目されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の原子力発電プラントは、大規模な設備を用いて大出力発電を効率よく行うものが一般的である。例えば従来の原子力発電プラントに用いられる原子炉容器は、直径4m前後におよび、高さも10mを越えるものが一般的である。また、原子力発電の出力も、巨大なものが多く、小型炉でさえ300MWt(電気出力約100MWe)以上であり、この出力を1つの原子炉で得るためには、炉心及び圧力容器は大規模化してしまう。
このような大規模な原子炉では、原子炉を設置する現地での据付け作業量が増大し、離島や奥地といった地域では苛酷な気象条件下での困難な作業も多く、これらの地域の大規模な発展の阻害要因となっている。
また、原子炉を設計するにあたっては、まず原子炉の目標出力を定めて、この目標出力に応じて、炉心に装荷する燃料体数を設定し、炉心構成を決め、それを内蔵する原子炉圧力容器、炉内構造物の寸法を決定する。このように、炉出力に応じた各種機器を個別に設計するのでは標準化が図りづらい面がある。
核燃料は単位熱エネルギーあたりの重量は著しく小さいため、上述したように、搬送は容易であるが安全な搬送には十分留意する必要がある。
【0004】
この発明はこのような課題を解決するためになされたもので、電力系統網に繋がらない非ネットワーク電源として利用され、比較的小出力の原子炉に用いられ且つ安全に搬送できる原子力蒸気供給カセット及びその取り扱い方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る原子力蒸気供給カセットは、圧力管と、この圧力管の内部に、燃料集合体からなる炉心及び蒸気発生器とを備えた原子力蒸気供給カセットであって、炉心は圧力管の底面側に開口してくぼんだ内壁面を備え、圧力管は炉心の内壁面に対向すると共に、圧力管の底面側に開口してくぼんだ凹部を形成する隔壁部を備え、この隔壁部を挟んで炉心の内壁面に対向するように、制御棒または減速棒が、圧力管の外部から凹部に挿入され得ることを特徴とするものである。
また、炉心の周囲には、反射体が設けられてもよく、遮蔽体が設けられてもよい。
原子力蒸気供給カセットは、凹部に制御棒が挿入され且つ圧力管の内部が乾燥した状態で搬送されるのが好ましい。
原子力蒸気供給カセットは、原子炉内に複数配置され、それぞれの原子力蒸気供給カセットの交換時期を変えることにより、原子炉の出力変動を調整することもできる。
【0006】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
この発明の実施の形態に係る原子力蒸気供給カセットの断面図を図1及び2に示す。また、この原子力蒸気供給カセットを用いたパッケージ型原子炉の断面図を図3及び4に示す。
原子力蒸気供給カセット1は、圧力管2、その内壁の中央から上方にかけて円周状に配置された蒸気発生器3、蒸気発生器3の下方に設けられた燃料集合体であるカセット内炉心4、反射体5、遮蔽体6及びシュラウド7とを備えている。
【0007】
圧力管2は、上下端を閉じた、例えば直径約1.5m程度、長さ数メートルの細長円筒管であってステンレス鋼等の金属材料からなる圧力管ライナ2aと、その外周面に炭素繊維を巻いて強度を補強した強化繊維層2bとを備えている。圧力管2とカセット内炉心4との間には、圧力管2内部に封入された1次冷却材8が下方に向かって流れるダウンカマー部9が形成されている。また、カセット内炉心4の上方には、1次冷却材8の流路を画するシュラウド7が設けられている。さらに、シュラウド7の上方にはカセット内炉心4によって加熱された1次冷却材8が上昇するライザー10が形成され、1次冷却材8が圧力管2内を白抜き矢印方向に循環するように構成されている。
【0008】
また、カセット内炉心4の径方向外側には、カセット内炉心4を囲むように反射体5が設けられている。反射体5は、カセット内炉心4から漏れ出る中性子を反射してカセット内炉心4に戻し、より少ない燃料で原子炉の運転を維持する。
反射体5のさらに外側には、各カセット内炉心4から放射される中性子及びガンマ線を外部に対して遮蔽する遮蔽体6が設けられている。
【0009】
一方、カセット内炉心4は、図1及び2に示されるように、円筒形状であり、上下に貫通した円筒状の内壁面13が形成されている。
この内壁面13に対向するように、圧力管2は隔壁部12を備えている。隔壁部12は、底面側2cから細長円筒状に延びて、くぼんだ凹部14を形成する。凹部14には制御棒32が挿入されるように構成され、圧力管2の隔壁部12を挟んで、制御棒32とカセット内炉心4の内壁面13とが対向するように配置される。
なお、カセット内炉心4は、制御棒32が挿入されることで未臨界を維持する炉心構成となっている。
【0010】
次に、このように構成された原子力蒸気供給カセット1を複数組み合わせて構成されるパッケージ型原子炉30の構造を、図3及び4に示す。
図3に示されるように、タンク31内には、複数の原子力蒸気供給カセット1が配置されている。原子力蒸気供給カセット1の凹部14には制御棒32が挿入されている。制御棒32は、下方に向かって延びて、タンク31の底面31aを貫通して制御棒駆動装置33に接続されている。
制御棒駆動装置33は、制御棒32を上下に進退させることにより原子炉の出力を制御する。また、原子力蒸気供給カセット1の上方には、途中に開閉弁37を備えた2次冷却材管が配置され、図示しないタービン及びポンプに接続されている。この2次冷却材管は、蒸気発生器3の2次冷却材33の供給排出経路として給水ライン34及び蒸気ライン35を構成する。
【0011】
次に、原子力蒸気供給カセット1をパッケージ型原子炉30に装着するまでの搬送方法について説明する。
原子力蒸気供給カセット1は、凹部14に制御棒32が挿入され且つ内部に1次冷却材8が封入されていない乾燥した状態で、原子炉が設置される現地まで搬送される。搬送中、内部を乾燥した状態に維持しているので、原子力蒸気供給カセット1は未臨界状態で確実に維持して安全に搬送できる。さらに制御棒32がカセット内炉心4に挿入されているので、原子力蒸気供給カセット1は制御棒32により反応が抑制され未臨界状態を確実に確保でき、安全に搬送できる。すなわち、内部を乾燥した状態にし且つ制御棒32を挿入することにより、原子力蒸気供給カセット1の未臨界状態を維持するための2重の処置が施されている。
その後、原子力蒸気供給カセット1は現地で原子炉内に据え付けた後、1次冷却材8が注入され、制御棒32の引き抜き操作が行われる。
【0012】
次に、この発明の実施の形態に係る原子力蒸気供給カセット1を用いたパッケージ型原子炉の動作を図3に基づいて説明する。
パッケージ型原子炉30のそれぞれの原子力蒸気供給カセット1内の1次冷却材8はカセット内炉心4の反応熱により温められ、シュラウド7及びライザー10を上昇して、蒸気発生器3において2次冷却材33との間で熱交換が行われる。冷却された1次冷却材8はダウンカマー部9を下降し、再びカセット内炉心4において加熱される。
蒸気発生器3において1次冷却材8から熱を奪い加熱されて蒸気となった2次冷却材33は、蒸気ライン35を介してタービンに導かれ、その後、ポンプを介して給水ライン34から蒸気発生器3に戻される。
タービンに導かれ蒸気はタービンを回転させ、タービンによって駆動される発電機により発電が行われる。
【0013】
このように、それぞれの原子力蒸気供給カセット1から、2次冷却材33が蒸気となってタービンに供給され発電に供され、原子力蒸気供給カセット1の数に応じて所望の発電量を得ることができる。
ここで、原子力蒸気供給カセット1が配置される数は、原子炉での必要な出力に応じて適宜選択することができる。したがって、原子炉内に収容される原子力蒸気供給カセット1の数に応じて所望の出力を有するパッケージ型原子炉30を構成することができる。
【0014】
このパッケージ型原子炉30が長期間運転され、それぞれの原子力蒸気供給カセット1内での燃焼が進みカセット内炉心4の燃料が少なくなり、原子炉30の出力が徐々に低下した場合、それぞれの原子力蒸気供給カセット1を新しいものに交換するのではなく、出力が低下した原子力蒸気供給カセット1のみを交換することが可能である。また、それぞれの原子力蒸気供給カセット1の交換時期をずらすことにより、原子炉30全体の出力変動幅を容易に調整することができる。
【0015】
実施の形態2.
実施の形態1においては、原子力蒸気供給カセット1の圧力管2の凹部14には、制御棒32を挿入するように構成されたが、制御棒32の代わりに減速棒を挿入するようにしてもよい。
この場合、カセット内炉心4の燃料は、減速棒が挿入されない限り未臨界状態を維持するように構成され、原子力蒸気供給カセット1は、減速棒が挿入されず且つ内部に1次冷却材8が封入されていない乾燥した状態で、原子炉が設置される現地まで搬送される。
その後、現地で原子炉内に原子力蒸気供給カセット1を据え付けた後、減速棒を挿入することにより、中性子が減速して初めて臨界が達成される。
したがって、このような原子力蒸気供給カセットの構成にすることによっても、現地まで安全に原子力蒸気供給カセットを搬送することができる。
【0016】
実施の形態3.
図5に、発明の実施の形態2に係る原子力蒸気供給カセットのカセット内炉心41の断面を示す。この実施の形態に係る原子力蒸気供給カセットの構成は、図2に示した実施の形態1のカセット内炉心4において、一つの凹部14の代わりに、凹部14と略同一形状の3つの凹部43を円周上に設け、各凹部43に制御棒42が挿入可能なようにしたものである。また、各制御棒42は一端で制御棒クラスタ44によって互いに接合され、この制御棒クラスタ44を介して図1と同様に制御棒駆動装置33に接続される。
なお、各制御棒42の代わりに、実施の形態2で用いられた減速棒を用いてもよい。
【0017】
以上説明してきた本発明は、上記に限定されるものではなく、適宜改変して実施することができる。
図1に示す圧力管2の隔壁部12は、圧力管2と一体成形するものには限定されず、圧力管2の底面2cに貫通穴を設け、上端が閉じ下端が開口した細長円筒管の下端と貫通穴とを溶接して、圧力管2と別体で形成してもよい。
図1に示すカセット内炉心4の内壁面13は、カセット内炉心4の上部まで貫通した円筒面に限定されず、底面2c側に開口してくぼんでいればよい。すなわち、カセット内炉心4の上部まで開口している必要はない。
ない。
図1に示す原子力蒸気供給カセット1のシュラウド7の上部に、気水分離器を設けてもよい。これにより、蒸気発生器3における1次冷却材8の熱交換効率を高めることができる。
【0018】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、圧力管と、この圧力管の内部に、燃料集合体からなる炉心及び蒸気発生器とを備えた原子力蒸気供給カセットであって、炉心は圧力管の底面側に開口してくぼんだ内壁面を備え、圧力管は炉心の内壁面に対向すると共に、圧力管の底面側に開口してくぼんだ凹部を形成する隔壁部を備え、この隔壁部を挟んで炉心の内壁面に対向するように、制御棒また減速棒が圧力管の外部から凹部に挿入され得るように構成したので、電力系統網に繋がらない非ネットワーク電源として利用され、比較的小出力の原子炉に用いることができ且つ安全に搬送できる原子力蒸気供給カセットを提供することができる。
また、この発明によれば、原子力蒸気供給カセットは、凹部に制御棒が挿入され且つ圧力管の内部が乾燥した状態で搬送されるので、原子炉の設置場所まで安全に搬送できる。
さらに、この発明によれば、原子力蒸気供給カセットは、原子炉内に複数配置され、それぞれの原子力蒸気供給カセットの交換時期を変えることにより、原子炉の出力変動を調整するので、原子炉全体の出力変動幅を容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態1に係る原子力蒸気供給カセットの構造を示す立断面図である。
【図2】図1の原子力蒸気供給カセットのカセット内炉心周辺の平面断面図である。
【図3】実施形態1に係る原子力蒸気供給カセットを用いたパッケージ型原子炉の構造を示す立断面図である。
【図4】図3のパッケージ型原子炉の平面断面図である。
【図5】この発明の実施形態3に係る原子力蒸気供給カセットに用いられるカセット内炉心周辺の平面断面図である。構造を示す立断面図である。
【符号の説明】
1…原子力蒸気供給カセット、2…圧力管、3…蒸気発生器、4,41…カセット内炉心、5…反射体、6…遮蔽体、12…隔壁部、13…内壁部、14,43…凹部、30…パッケージ型原子炉、32,42…制御棒。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a nuclear-powered steam supply cassette used in a packaged nuclear reactor that constitutes a reactor having a desired output by combining a nuclear-powered steam supply cassette and a method of handling the same.
[0002]
[Prior art]
Due to geographical circumstances, it is not possible to connect to a power grid with another power supply, and in areas such as remote islands and outbacks where an independent power supply is required, There is a demand for a power supply system that supplies power using compact equipment.
Conventionally, diesel power generation, gas turbine power generation, and the like have been used in such an area, but attention has been focused on nuclear power generation that uses nuclear fuel that can easily transport fuel required for power generation and that does not cost much.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, conventional nuclear power plants generally perform high-output power generation efficiently using large-scale facilities. For example, a reactor vessel used in a conventional nuclear power plant generally has a diameter of about 4 m and a height of more than 10 m. Also, the output of nuclear power generation is often huge, and even a small reactor has a power of 300 MWt or more (electrical output of about 100 MWe) or more. Would.
In such a large-scale reactor, the amount of installation work on the site where the reactor is to be installed increases, and in areas such as remote islands and outlying areas, there are many difficult operations under severe weather conditions. It is a factor that hinders development.
In designing a reactor, first, the target power of the reactor is set, the number of fuel bodies to be loaded in the core is set according to the target power, the core configuration is determined, and the reactor pressure in which it is built is determined. Determine the dimensions of the container and the furnace internals. As described above, there is a face that it is difficult to standardize if various devices are individually designed according to the furnace power.
Since nuclear fuel has a remarkably small weight per unit heat energy, as described above, transport is easy, but careful attention must be paid to safe transport.
[0004]
The present invention has been made in order to solve such problems, and is used as a non-network power supply not connected to a power system network, is used in a relatively low-power reactor, and can be safely transported. The purpose is to provide a handling method.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
A nuclear-vapor-steam supply cassette according to the present invention is a nuclear-vapor-steam supply cassette including a pressure tube, a core made of a fuel assembly, and a steam generator inside the pressure tube, wherein the core is on the bottom side of the pressure tube. The pressure tube is opposed to the inner wall surface of the core, and has a partition wall opening to the bottom surface side of the pressure tube to form a concave recess. The control rod or the speed reduction rod can be inserted into the recess from outside the pressure tube so as to face the inner wall surface of the pressure pipe.
Further, a reflector may be provided around the core, and a shield may be provided.
It is preferable that the nuclear steam supply cassette is transported in a state where the control rod is inserted into the concave portion and the inside of the pressure tube is dry.
A plurality of the nuclear steam supply cassettes are arranged in the nuclear reactor, and the power fluctuation of the nuclear reactor can be adjusted by changing the replacement time of each nuclear steam supply cassette.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 are sectional views of a nuclear steam supply cassette according to an embodiment of the present invention. 3 and 4 are cross-sectional views of a packaged nuclear reactor using the nuclear steam supply cassette.
The nuclear-powered
[0007]
The
[0008]
A
Further outside the
[0009]
On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 2, the
The
The in-
[0010]
Next, FIGS. 3 and 4 show a structure of a packaged
As shown in FIG. 3, a plurality of nuclear
The control
[0011]
Next, a method of transporting the nuclear
The nuclear
After that, the nuclear
[0012]
Next, the operation of the packaged nuclear reactor using the nuclear
The
In the
The steam guided to the turbine rotates the turbine, and power is generated by a generator driven by the turbine.
[0013]
In this way, from each nuclear
Here, the number of the disposed nuclear
[0014]
When the packaged
[0015]
In the first embodiment, the
In this case, the fuel in the
After that, the nuclear
Therefore, even with such a configuration of the nuclear steam supply cassette, the nuclear steam supply cassette can be safely transported to the site.
[0016]
FIG. 5 shows a cross section of the core 41 in the cassette of the nuclear steam supply cassette according to
Note that, instead of each
[0017]
The present invention described above is not limited to the above, and can be implemented with appropriate modifications.
The
The
Absent.
A steam separator may be provided above the
[0018]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is provided a nuclear steam supply cassette including a pressure pipe, a core made of a fuel assembly, and a steam generator inside the pressure pipe. The pressure tube is provided with a concave inner wall surface opened to the bottom surface side, and the pressure tube is opposed to the inner wall surface of the reactor core, and is provided with a partition wall portion opened to the bottom surface side of the pressure tube to form a concave concave portion. The control rods and reduction rods can be inserted into the recesses from the outside of the pressure pipe so as to face the inner wall surface of the core. It is possible to provide a nuclear steam supply cassette which can be used in a nuclear reactor and can be safely transported.
Further, according to the present invention, since the control rod is inserted into the recess and the inside of the pressure tube is transported in a dry state, the nuclear steam supply cassette can be transported safely to the installation location of the nuclear reactor.
Further, according to the present invention, a plurality of nuclear steam supply cassettes are arranged in the reactor, and the power fluctuation of the reactor is adjusted by changing the replacement time of each nuclear steam supply cassette, so that the entire nuclear reactor is controlled. The output fluctuation width can be easily adjusted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a vertical sectional view showing a structure of a nuclear steam supply cassette according to
FIG. 2 is a plan cross-sectional view around the core in the cassette of the nuclear steam supply cassette of FIG. 1;
FIG. 3 is an elevational sectional view showing the structure of a packaged nuclear reactor using the nuclear steam supply cassette according to the first embodiment.
FIG. 4 is a plan sectional view of the packaged nuclear reactor of FIG. 3;
FIG. 5 is a plan cross-sectional view around a core in a cassette used for a nuclear steam supply cassette according to
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
この圧力管の内部に、燃料集合体からなる炉心及び蒸気発生器とを備えた原子力蒸気供給カセットであって、
前記炉心は、前記圧力管の底面側に開口してくぼんだ内壁面を備え、
前記圧力管は、前記炉心の前記内壁面に対向すると共に、前記圧力管の底面側に開口してくぼんだ凹部を形成する隔壁部を備え、
この隔壁部を挟んで前記炉心の前記内壁面に対向するように、制御棒または減速棒が、前記圧力管の外部から前記凹部に挿入され得ることを特徴とする原子力蒸気供給カセット。A pressure tube,
A nuclear steam supply cassette including a core and a steam generator made of a fuel assembly inside the pressure tube,
The core includes an inner wall surface that is open and concave on the bottom side of the pressure tube,
The pressure tube includes a partition wall portion facing the inner wall surface of the core and forming a concave portion that is open to the bottom surface side of the pressure tube,
A nuclear power steam supply cassette, wherein a control rod or a reduction rod can be inserted into the recess from outside the pressure tube so as to face the inner wall surface of the core with the partition wall interposed therebetween.
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