JP2006047062A - Irradiation test reactor and fuel assembly for it - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、照射試験炉および照射試験炉用燃料集合体に関し、各インパイルループ内に相互に同一の中性子あるいはガンマ線照射条件の照射場が形成されると共に、各インパイルループ内に配置されたループ用被照射体に対して独立した温度、圧力、雰囲気媒体での環境下ならびに同一の中性子あるいはガンマ線照射条件下にて試験を行い得る照射試験炉および照射試験炉用燃料集合体に関する。 The present invention relates to an irradiation test reactor and a fuel assembly for an irradiation test reactor. Irradiation fields having the same neutron or gamma irradiation conditions are formed in each in-pile loop, and are arranged in each in-pile loop. The present invention relates to an irradiation test furnace and an irradiation test furnace fuel assembly that can be tested under an environment of independent temperature, pressure, and atmospheric medium, and under the same neutron or gamma irradiation conditions.
原子炉をはじめとする原子力設備では、その建造にあたり原子炉を構成する構造材や原子炉の燃料について照射試験が行われる。かかる照射試験は、所定の照射場を形成可能な照射試験炉にて実施される。従来の照射試験炉としては、日本原子力研究所のJMTR(Japan Materials Testing Reactor )が知られている(非特許文献1参照)。 In nuclear power facilities such as nuclear reactors, an irradiation test is performed on the structural materials constituting the nuclear reactor and the fuel for the nuclear reactor. Such an irradiation test is performed in an irradiation test furnace capable of forming a predetermined irradiation field. As a conventional irradiation test reactor, JMTR (Japan Materials Testing Reactor) of the Japan Atomic Energy Research Institute is known (see Non-Patent Document 1).
従来の照射試験炉では、インパイルループ(in-pile loop)が原子炉容器の炉心槽内に挿入され、このインパイルループを取り囲むように複数の燃料集合体が炉心槽内に配列されて、炉心が構成されていた。かかる従来の照射試験炉では、インパイルループ内を高温高圧の雰囲気媒体(水やガス等の冷却材)が流通することにより、このインパイルループを介して雰囲気媒体が炉心内に導かれる。これにより、簡易かつ安価な構成にて実際の原子炉に近い照射環境が模擬される。 In a conventional irradiation test reactor, an in-pile loop is inserted into a reactor vessel core, and a plurality of fuel assemblies are arranged in the reactor core so as to surround the in-pile loop. The core was configured. In such a conventional irradiation test furnace, a high-temperature and high-pressure atmosphere medium (coolant such as water or gas) circulates in the inpile loop, so that the atmosphere medium is guided into the core through the inpile loop. Thereby, an irradiation environment close to an actual nuclear reactor is simulated with a simple and inexpensive configuration.
ここで、従来の照射試験炉では、原子炉容器内には複数のインパイルループが配置されている場合があるが、炉心内には単1本のインパイルループのみが配置されており、この単1本のインパイルループに対して燃料集合体が環状に配列されていた。 Here, in a conventional irradiation test reactor, a plurality of in-pile loops may be arranged in the reactor vessel, but only one in-pile loop is arranged in the reactor core. The fuel assemblies were arranged in an annular shape with respect to a single impile loop.
また、従来の照射試験炉では、薄肉板状の燃料板が積層されて燃料集合体が構成されていた。そして、かかる燃料集合体が配列されて炉心が構成され、その周囲にキャプセル挿入管が配置されていた。被照射体(挿入管用被照射体)は、キャプセルに収容されてキャプセル挿入管に配置され、この位置にて照射が行われていた。 Further, in the conventional irradiation test furnace, a fuel assembly is configured by laminating thin plate-like fuel plates. Such fuel assemblies are arranged to constitute a core, and a capsule insertion tube is disposed around the core. The irradiated body (irradiated body for insertion tube) was accommodated in the capsule and placed in the capsule insertion tube, and irradiation was performed at this position.
この発明は、各インパイルループ内に相互に同一の中性子あるいはガンマ線照射条件の照射場が形成されると共に、各インパイルループ内に配置されたループ用被照射体に対して独立した温度、圧力、雰囲気媒体での環境下ならびに同一の中性子あるいはガンマ線照射条件下にて試験を行い得る照射試験炉および照射試験炉用燃料集合体を提供することを目的とする。 In the present invention, an irradiation field having the same neutron or gamma irradiation condition is formed in each in pile loop, and independent temperature and pressure are applied to the loop irradiation object arranged in each in pile loop. Another object of the present invention is to provide an irradiation test furnace and a fuel assembly for the irradiation test furnace that can perform tests under the environment in an atmospheric medium and under the same neutron or gamma irradiation conditions.
上記目的を達成するため、この発明にかかる照射試験炉は、原子炉容器と、前記原子炉容器内に収容されると共に炉心が構成される炉心槽と、前記炉心槽内に挿入されて設置されると共に前記炉心に雰囲気媒体を導くインパイルループとを含み、前記炉心に配置された被照射体に対して照射を行い得る照射試験炉において、前記炉心槽内には複数の前記インパイルループが配置されると共に前記インパイルループの周囲に燃料集合体が配列され、且つ、燃料集合体の配列が各インパイルループから見て同一となるように前記炉心槽が構成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an irradiation test reactor according to the present invention is installed in a reactor vessel, a reactor core vessel that is housed in the reactor vessel and constitutes a reactor core, and is inserted into the reactor vessel. And an in-pile loop that guides the atmosphere medium to the core, and in an irradiation test reactor capable of irradiating an irradiated object arranged in the core, a plurality of the in-pile loops are provided in the core tank. The core tank is configured so that the fuel assemblies are arranged around the in-pile loop, and the arrangement of the fuel assemblies is the same as viewed from each in-pile loop. To do.
この照射試験炉では、燃料集合体の配列が各インパイルループから見て同一となるように炉心槽が構成されているので、各インパイルループ内には相互に同一の中性子あるいはガンマ線照射条件の照射場が形成される。したがって、各インパイルループ内に相互に同一の中性子あるいはガンマ線照射条件の照射場が形成されると共に、各インパイルループ内に配置されたループ用被照射体に対して独立した温度、圧力、雰囲気媒体での環境下ならびに同一の中性子あるいはガンマ線照射条件下にて試験を行い得る利点がある。 In this irradiation test reactor, the core tank is configured so that the arrangement of the fuel assemblies is the same as seen from each in-pile loop. Therefore, in each in-pile loop, the same neutron or gamma-ray irradiation conditions are mutually applied. An irradiation field is formed. Therefore, an irradiation field having the same neutron or gamma irradiation condition is formed in each impile loop, and the temperature, pressure, and atmosphere independent of the loop irradiation object disposed in each impile loop. There is an advantage that the test can be performed under the environment in the medium and under the same neutron or gamma irradiation conditions.
また、この発明にかかる照射試験炉は、前記炉心槽が略円筒形状を有すると共に、前記インパイルループおよび燃料集合体から成る配列が全体として略円形となるように、前記炉心槽が構成されている。 Further, in the irradiation test reactor according to the present invention, the core tank is configured so that the core tank has a substantially cylindrical shape, and the array including the impile loop and the fuel assembly is substantially circular as a whole. Yes.
また、この照射試験炉では、炉心槽が略円筒形状を有しており、また、インパイルループおよび燃料集合体から成る配列が全体として略円形となるように炉心槽が構成される。かかる構成では、インパイルループおよび燃料集合体の配置にあたり、炉心槽内の配置スペースのロスを低減できるので、照射試験炉の構成を小型化できる利点がある。 Further, in this irradiation test furnace, the core tank has a substantially cylindrical shape, and the core tank is configured so that the array of the impile loop and the fuel assembly is substantially circular as a whole. Such a configuration has an advantage that the configuration of the irradiation test reactor can be downsized because the arrangement space loss in the reactor core tank can be reduced when the impile loop and the fuel assembly are arranged.
また、この発明にかかる照射試験炉は、複数の燃料集合体を環状に配列できると共に配列された燃料集合体によって1本の前記インパイルループが囲まれるように、炉心槽が構成されている。 Further, in the irradiation test reactor according to the present invention, the core tank is configured such that a plurality of fuel assemblies can be arranged in a ring shape and one of the impile loops is surrounded by the arranged fuel assemblies.
また、この照射試験炉1では、燃料集合体の配列状態にて、複数の燃料集合体が1本のインパイルループを囲むように環状に配列される。かかる構成では、燃料集合体が環状に配列されるので、インパイルループ内のループ用被照射体に対して、その周囲から中性子あるいはガンマ線照射が行われる。これにより、効率的な照射を実現できる利点がある。 In the irradiation test furnace 1, a plurality of fuel assemblies are arranged in an annular shape so as to surround one impile loop in the fuel assembly arrangement state. In such a configuration, since the fuel assemblies are arranged in an annular shape, neutrons or gamma rays are irradiated from around the irradiated object for the loop in the in-pile loop. Thereby, there exists an advantage which can implement | achieve efficient irradiation.
また、この発明にかかる照射試験炉は、断面六角形状を有する燃料集合体が配列可能であると共に6体の燃料集合体がその六角形の辺を相互に隣接させることにより環状に配列可能であり、且つ、かかる燃料集合体から成る環に前記インパイルループが挿入されるように、前記炉心槽が構成されている。 Further, in the irradiation test furnace according to the present invention, fuel assemblies having a hexagonal cross section can be arranged, and six fuel assemblies can be arranged in an annular shape by adjoining the sides of the hexagons. And the said core tank is comprised so that the said impile loop may be inserted in the ring which consists of this fuel assembly.
また、この照射試験炉では、燃料集合体の配列状態にて、断面六角形状を有する燃料集合体が配列され、且つ、6体の燃料集合体がその六角形の辺を相互に隣接させることにより環状に配列されると共に、これらの燃料集合体から成る環にインパイルループが挿入される。かかる構成では、小径の燃料集合体を多数用いてインパイルループを囲む構成と比較して、1本あたりのインパイルループを囲む燃料集合体の数が少ない。これにより、炉心槽内に燃料棒が密に配列されると共に、少ない数の燃料集合体により炉心が構成されるので、炉心の構成が簡素化される利点がある。なお、この照射試験炉では、以下のような燃料集合体が採用されることが好ましい(以下、同じ)。すなわち、燃料集合体は、複数の燃料棒を束ねて構成される。また、燃料棒は、例えば、濃縮度20%未満の低濃縮ウランの二酸化物を燃料物質として構成される。また、各燃料棒は、隣接する三本が平面視にて正三角形を構成するように配列され(三角配列)、全体として六角格子構造となるように束ねられて配列される。 Further, in this irradiation test reactor, fuel assemblies having a hexagonal cross section are arranged in the arrangement state of the fuel assemblies, and the six fuel assemblies have their hexagonal sides adjacent to each other. An in-pile loop is inserted into a ring composed of these fuel assemblies. In such a configuration, the number of fuel assemblies surrounding one impile loop is small as compared to a configuration in which a large number of small-diameter fuel assemblies are used to surround the impile loop. As a result, the fuel rods are densely arranged in the core tank, and the core is constituted by a small number of fuel assemblies. Therefore, there is an advantage that the configuration of the core is simplified. In this irradiation test furnace, the following fuel assembly is preferably employed (hereinafter the same). That is, the fuel assembly is configured by bundling a plurality of fuel rods. Further, the fuel rod is composed of, for example, low enriched uranium dioxide having a concentration of less than 20% as a fuel material. In addition, each fuel rod is arranged so that three adjacent rods form an equilateral triangle in a plan view (triangular arrangement), and are bundled and arranged so as to form a hexagonal lattice structure as a whole.
また、この発明にかかる照射試験炉は、前記6体の燃料集合体から成る環が、その一部を構成する燃料集合体を隣接する環との間で共有しつつ連続的に複数配列可能であり、且つ、これらの環に対してそれぞれ前記インパイルループが配置されるように、前記炉心槽が構成されている。 Further, in the irradiation test reactor according to the present invention, the ring composed of the six fuel assemblies can be continuously arranged in plural while sharing a fuel assembly constituting a part thereof with an adjacent ring. In addition, the core tank is configured such that the impile loops are respectively arranged with respect to these rings.
また、この照射試験炉では、燃料集合体の配列状態にて、上記の6体の燃料集合体から成る環が、その一部を構成する燃料集合体を隣接する環との間で共有しつつ連続的に複数配列され、且つ、これらの環に対してそれぞれインパイルループが配置される。かかる構成では、燃料集合体から成る環が別個独立に複数配列される構成と比較して、より少ない数の燃料集合体により複数のインパイルループが囲まれる。これにより、炉心槽内に燃料集合体が密に配列されると共に、かかる配列が少ない数の燃料集合体により構成されるので、炉心の構成が簡素化される利点がある。 Further, in this irradiation test reactor, in the fuel assembly arrangement state, the ring composed of the six fuel assemblies described above shares the fuel assembly constituting a part thereof with the adjacent ring. A plurality of them are continuously arranged, and an impile loop is arranged for each of these rings. In such a configuration, a plurality of impile loops are surrounded by a smaller number of fuel assemblies as compared to a configuration in which a plurality of rings each composed of fuel assemblies are arranged separately and independently. As a result, the fuel assemblies are densely arranged in the core tank, and such an arrangement is constituted by a small number of fuel assemblies. Therefore, there is an advantage that the configuration of the core is simplified.
また、この発明にかかる照射試験炉は、前記炉心槽に配列される燃料集合体は、濃縮度20%未満の低濃縮ウランの二酸化物から成る複数の燃料棒が全体として六角格子構造となるように束ねられて構成されており、且つ、その中心軸上に集合体用被照射体の挿入孔が形成されている。 In the irradiation test reactor according to the present invention, the fuel assemblies arranged in the reactor core tank have a hexagonal lattice structure as a whole of a plurality of fuel rods made of low enriched uranium dioxide having an enrichment of less than 20%. In addition, an insertion hole for the irradiated object for the assembly is formed on the central axis thereof.
この照射試験炉では、炉心槽に配列される燃料集合体には、その中心軸上に挿入孔(キャプセル挿入孔)が形成されている。かかる構成では、挿入孔内に均一かつ良質な高密度の中性子あるいはガンマ線照射場が形成される。これにより、挿入孔内に配置された集合体用被照射体に対して効率的な照射試験を行えると共に良質な試験結果を得られる利点がある。 In this irradiation test reactor, an insertion hole (capsule insertion hole) is formed on the central axis of the fuel assembly arranged in the core tank. In such a configuration, a uniform and high-quality high-density neutron or gamma irradiation field is formed in the insertion hole. Thus, there is an advantage that an efficient irradiation test can be performed on the assembly irradiation object arranged in the insertion hole and a high-quality test result can be obtained.
また、この発明にかかる照射試験炉用燃料集合体は、濃縮度20%未満の低濃縮ウランの二酸化物から成る複数の燃料棒が全体として六角格子構造となるように束ねられて構成されており、且つ、その中心軸上に集合体用被照射体の挿入孔が形成されていることを特徴とする。 The fuel assembly for an irradiation test reactor according to the present invention is configured by bundling a plurality of fuel rods made of low enriched uranium dioxide having an enrichment of less than 20% so as to form a hexagonal lattice structure as a whole. And the insertion hole of the to-be-illuminated object for aggregate | assembly is formed on the central axis, It is characterized by the above-mentioned.
また、この照射試験炉用燃料集合体では、その中心軸上に挿入孔(キャプセル挿入孔)が形成されているので、使用時にて、挿入孔内に均一かつ良質な高密度の放射線照射場が形成される。これにより、挿入孔内に配置された集合体用被照射体に対して効率的な照射試験を行えると共に良質な試験結果を得られる利点がある。 In addition, in this fuel assembly for an irradiation test reactor, an insertion hole (capsule insertion hole) is formed on the central axis thereof, so that a uniform, high-quality and high-density radiation irradiation field can be formed in the insertion hole during use. It is formed. Thus, there is an advantage that an efficient irradiation test can be performed on the assembly irradiation object arranged in the insertion hole and a high-quality test result can be obtained.
この発明にかかる照射試験炉によれば、燃料集合体の配列が各インパイルループから見て同一となるように炉心槽が構成されているので、各インパイルループ内には相互に同一の中性子あるいはガンマ線照射条件の照射場が形成され、各インパイルループ内に配置されたループ用被照射体に対して独立した温度、圧力、雰囲気媒体での環境下で同一の中性子あるいはガンマ線照射条件下にて試験を行い得る利点がある。 According to the irradiation test reactor according to the present invention, since the core tank is configured such that the arrangement of the fuel assemblies is the same as viewed from each in-pile loop, the same neutron is mutually contained in each in-pile loop. Alternatively, an irradiation field of gamma ray irradiation conditions is formed, and the same neutron or gamma ray irradiation conditions are used in an environment with independent temperature, pressure, and atmospheric medium for the loop irradiation object arranged in each impile loop. There is an advantage that can be tested.
また、この発明にかかる照射試験炉用燃料集合体では、その中心軸上に挿入孔が形成されているので、使用時にて、挿入孔内に均一かつ良質な高密度の中性子あるいはガンマ線照射場が形成され、挿入孔内に配置された集合体用被照射体に対して効率的な照射試験を行えると共に良質な試験結果を得られる利点がある。 Further, in the fuel assembly for an irradiation test reactor according to the present invention, since the insertion hole is formed on the central axis, a uniform and high-quality high-density neutron or gamma irradiation field is formed in the insertion hole at the time of use. There is an advantage that an effective irradiation test can be performed on the formed object to be irradiated, which is formed and arranged in the insertion hole, and a high-quality test result can be obtained.
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施例の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的同一のものが含まれる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements of the embodiments described below include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same.
[照射試験炉]
図1は、この発明の実施例にかかる照射試験炉を示す縦断面図である。図2〜図4は、図1に記載した照射試験炉を示すA視断面図(図2)、B視断面図(図3)およびC視断面図(図4)である。図5は、図1に記載した照射試験炉のインパイルループの構成を示す説明図である。図6および図7は、図1に記載した照射試験炉に用いられる燃料集合体を示す斜視図(図6)および断面斜視図(図7)である。図8は、図1に記載した照射試験炉の炉心構成を示す説明図である。図9は、図8に記載した炉心構成の変形例を示す説明図である。
[Irradiation test furnace]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an irradiation test furnace according to an embodiment of the present invention. 2 to 4 are an A sectional view (FIG. 2), a B sectional view (FIG. 3), and a C sectional view (FIG. 4) showing the irradiation test furnace shown in FIG. FIG. 5 is an explanatory view showing the configuration of the in-pile loop of the irradiation test furnace shown in FIG. 6 and 7 are a perspective view (FIG. 6) and a cross-sectional perspective view (FIG. 7) showing a fuel assembly used in the irradiation test furnace shown in FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram showing the core configuration of the irradiation test reactor shown in FIG. FIG. 9 is an explanatory view showing a modification of the core configuration shown in FIG.
この照射試験炉1は、材料や燃料を対象とした照射試験を実施できる試験炉である。例えば、この照射試験炉1は、原子炉の構造材や燃料の被照射体Tに高密度の中性子束で中性子を照射することにより、原子力プラントの開発に必要な照射試験データを取得できる。また、この照射試験炉1は、かかる用途のみならず、製造業あるいは医療等に用いられる放射性同位元素の製造、中性子やガンマ線の利用による学術研究支援などの複数の利用分野を有する。この点において、この照射試験炉1は、従来の照射試験炉と比較して利用性および汎用性の点で特に優れている。 The irradiation test furnace 1 is a test furnace capable of performing an irradiation test on materials and fuels. For example, the irradiation test reactor 1 can acquire irradiation test data necessary for the development of a nuclear power plant by irradiating the structural material of the nuclear reactor and the irradiated object T of the fuel with neutrons with a high density of neutron flux. The irradiation test furnace 1 has not only such applications but also a plurality of application fields such as production of radioisotopes used in the manufacturing industry or medical care, and academic research support using neutrons and gamma rays. In this respect, the irradiation test furnace 1 is particularly excellent in terms of usability and versatility as compared with the conventional irradiation test furnace.
この照射試験炉1は、原子炉容器2と、炉心槽3、インパイルループ(in-pile loop)4とを含み構成される(図1参照)。かかるインパイルループ4を有する照射試験炉1では、インパイルループ4内を高温高圧の雰囲気媒体(水やガス等の冷却材)が流通することにより、このインパイルループ4を介して雰囲気媒体が炉心32内に導かれ、高密度中性子束の照射場が炉心32内に部分的に形成される。これにより、簡易かつ安価な構成にて実際の原子炉に近い照射環境が模擬される。
The irradiation test reactor 1 includes a
原子炉容器2は、容器本体21および容器蓋22から成る(図1参照)。容器本体21は、ドーム型の底部23を有する略円筒形状の容器であり、その長手方向を垂直に立てつつ支持脚26により側面を支持されて設置されている。また、容器本体21の側部には、冷却水を流通させるための容器配管24、25が接続されている。容器本体21内では、一方の容器配管24から冷却水が供給されると共に他方の容器配管25から冷却水が排出されることにより、稼働時にて常に冷却水が流通している。容器蓋22は、略ドーム形状を有し、容器本体21の開口部に着脱可能に設置される。この容器蓋22が取付られることにより、原子炉容器2が密閉状態に保持される。また、この容器蓋22は、照射試験炉1を構成する他の構成要素(例えば、インパイルループ4、ループ配管41,42など)に対して無干渉かつ独立して構成されている。したがって、この容器蓋22は、他の構成要素を取り外すことなく、それ単体のみで容器本体21に対して着脱できる。なお、容器蓋22は、例えば、ボルト結合により容器本体21に対して固定される。
The
炉心槽3は、その底部を下部炉心板31に支持されて、原子炉容器2内に収容して設置されている(図1参照)。炉心槽3内には、複数の燃料集合体10が長手方向を垂直に立てて収容され、所定の配列構造によって配列されている。そして、これらの燃料集合体10群にインパイルループ4が挿通されて炉心32が構成されている(図2、図3および図8参照)。なお、この照射試験炉1では、六角格子構造を有する棒状の燃料集合体10が用いられる(図6参照)。また、炉心槽3は、その外周を原子炉容器2内の冷却水が流通するように構成されており、この冷却水により照射試験炉1の稼働時にて周囲の冷却が行われる。
The bottom of the
インパイルループ4は、長尺の筒状部材から成り、その長手方向を垂直に立てて原子炉容器2内に設置される(図1〜図4参照)。このインパイルループ4は、炉心槽3内に挿入されて炉心32を挿通しており、その底部にて下部炉心板31に固定されているこれにより、インパイルループ4は、水平方向の断面視にて、燃料集合体10により周囲を囲まれるように配置されている(図2および図3参照)。また、この照射試験炉1では、3本のインパイルループ4が相互に独立して設置されている。そして、これらの3本のインパイルループ4が水平方向の断面視にて三角形の各頂点を構成するように、原子炉容器2内に点対称に配列されている(図2〜図4参照)。また、これらのインパイルループ4は、原子炉容器2内に完全に収容されており、その上方開口部が原子炉容器2内に位置している。また、インパイルループ4の上方開口部には、ループ蓋44が着脱可能に取り付けられており、このループ蓋44によってインパイルループ4内が密閉されている。
The
また、各インパイルループ4の上方側部および底部には、ループ配管41、42が接続されている(図5参照)。インパイルループ4内には、これらのループ配管41、42を介して高温高圧の雰囲気媒体が供給されて流通する。ここで、上方側部のループ配管41は、インパイルループ4との接続位置から水平方向に延出しており、原子炉容器2の側面から外部に引き出されて切換弁43を介して雰囲気媒体の供給源(図示省略)に接続されている。一方、底部のループ配管42は、下部炉心板31を貫通して原子炉容器2内の底部でUターンし、炉心槽3の側面と原子炉容器2の内壁面との隙間を通って上方に延出している。そして、底部のループ配管42は、上方側部のループ配管41の近傍にて水平方向に屈折し、原子炉容器2の側面から外部に引き出されて切換弁43および雰囲気媒体の供給源に接続されている。
Further,
また、このインパイルループ4では、その内部での雰囲気媒体の流れ方向が外部の切換弁43により切り替えられる。具体的には、切換弁43を用いて雰囲気媒体の流れ方向を変更することにより、(1)雰囲気媒体がインパイルループ4内を上方から下方に流れる構成、あるいは、(2)下方から上方に流れる構成とすることができる。前者では、(1)雰囲気媒体が上方側部のループ配管41からインパイルループ4内に入って底部のループ配管42から出る構成となり、後者では、(2)雰囲気媒体が底部のループ配管42からインパイルループ4内に入って上方側部のループ配管41から出る構成となる。なお、切換弁43には、当業者自明の範囲内にて公知のものが採用される。
In the
[炉心構成]
ここで、この照射試験炉1では、炉心32が以下のように構成されている。すなわち、この照射試験炉1では、水平方向の断面視にて、6体の燃料集合体10が六角形の辺(六角格子の側面)を接合させて成る環を構成するように(中心に1体分の隙間が空くように)配列されている(図8参照)。そして、合計15体の燃料集合体10が連続的に配列されることにより、6体の燃料集合体10から成る3つの環が三角形を成すように点対称に形成される。また、これらの3つの環は、その一部の燃料集合体10を隣接する環との間で共有している。そして、これらの3つの環にそれぞれインパイルループ4が挿通されて配置される。これにより、水平方向の断面視にて、3つのインパイルループ4が正三角形の頂点を構成するように点対称(120度対称ないしは3分の1対称)に配置されると共に、各インパイルループ4の周囲が各6体の燃料集合体によって隙間なく囲まれるように構成される。
[Core configuration]
Here, in this irradiation test reactor 1, the
この照射試験炉1では、まず、被照射体Tがインパイルループ4内に配置される。以下、インパイルループ4内に配置される被照射体Tをループ用被照射体TRと呼ぶ。ループ用被照射体TRは、ループ蓋44を取り外してインパイルループ4内に上方から挿入される。照射試験炉1の稼働時(照射試験時)には、高温高圧の雰囲気媒体が外部の供給源からループ配管41、42を介してインパイルループ4内に供給されて流通する。インパイルループ4周辺の燃料集合体10にて核分裂反応が生じており、高密度中性子束の照射場が炉心32内に部分的に形成される。これにより、ループ用被照射体TRに対して照射が行われる。なお、稼働時には、容器配管24を介して原子炉容器2内に供給された冷却水により、炉心32が冷却される。
In the irradiation test furnace 1, first, the irradiated object T is placed in the in-
[効果]
この照射試験炉1では、炉心槽3内における燃料集合体10の配列位置が、水平方向の断面視にて、各インパイルループ4から見て同一となるように構成されている(図3および図8参照)。具体的には、3本のインパイルループ4が設置されると共に、これらのインパイルループ4および燃料集合体10から成る配列(炉心構造)が点対称(120度対称ないしは3分の1対称)となるように構成されている。したがって、各インパイルループ4内には相互に同一の中性子あるいはガンマ線照射条件の照射場が形成される。これにより、各インパイルループ4内に配置されたループ用被照射体TRに対して独立した温度、圧力、雰囲気媒体での環境下で同一の中性子あるいはガンマ線照射条件下にて試験を行い得る利点がある。
[effect]
The irradiation test reactor 1 is configured such that the arrangement positions of the
また、この照射試験炉1では、炉心槽3(原子炉容器2)が略円筒形状を有しており、また、インパイルループ4および燃料集合体10から成る配列が全体として略円形となるように構成されている(図1〜図4および図8参照)。かかる構成では、インパイルループ4および燃料集合体10の配置にあたり、炉心槽3内の配置スペースのロスを低減できるので、照射試験炉1の構成を小型化できる利点がある。
Further, in this irradiation test reactor 1, the reactor core 3 (reactor vessel 2) has a substantially cylindrical shape, and the array composed of the
また、この照射試験炉1では、各インパイルループ4が複数の燃料集合体10によって周囲を囲まれるように、炉心槽が構成されている(図3および図8参照)。かかる構成では、燃料集合体10が環状に配列されているので、インパイルループ4内のループ用被照射体TRに対して、その周囲から中性子あるいはガンマ線の照射が行われる。これにより、効率的な中性子あるいはガンマ線の照射を実現できる利点がある。
Further, in the irradiation test furnace 1, the core tank is configured such that each
また、この照射試験炉1では、断面六角形状(六角格子構造)を有する燃料集合体10が採用されると共に、水平方向の断面視にて、6体の燃料集合体10がその六角形の辺を相互に隣接させることにより環状に配列されており、且つ、これらの燃料集合体10から成る環にインパイルループ4が挿入されている(図6および図8参照)。かかる構成では、小径の燃料集合体を多数用いてインパイルループ4を囲む構成と比較して、1本のインパイルループ4を囲む燃料集合体10の数が少ない。これにより、インパイルループ4の周囲に燃料棒101を密に配列できると共に、かかる配列を少ない数の燃料集合体10により構成できるので、炉心32の構成が簡素化される利点がある。また、これにより、インパイルループ4および燃料集合体10の配置にあたり、炉心槽3内の配置スペースのロスを低減できるので、照射試験炉1を小型化できる利点がある。
Further, in this irradiation test furnace 1, a
また、この照射試験炉1では、さらに、上記の6体の燃料集合体10から成る環が、その一部を構成する燃料集合体10を隣接する環との間で共有しつつ連続的に複数配列され、且つ、これらの環に対してそれぞれインパイルループ4が配置されている(図8参照)。かかる構成では、燃料集合体10から成る環が別個独立に複数配列される構成と比較して、より少ない数の燃料集合体10により複数のインパイルループ4が囲まれる。これにより、炉心槽3内に燃料棒101が密に配列されると共に、少ない数の燃料集合体10により炉心が構成されるので、炉心32の構成が簡素化される利点がある。また、インパイルループ4および燃料集合体10の配置にあたり、炉心槽3内の配置スペースのロスを低減できるので、照射試験炉1の構成を小型化できる利点がある。
Further, in the irradiation test reactor 1, the ring composed of the six
[炉心構成の変形例]
なお、この照射試験炉1では、上記のような断面六角形の燃料集合体10が15本用いられ、且つ、これらの燃料集合体10により3本のインパイルループ4が囲まれて、炉心32が構成される(図8参照)。これにより、インパイルループ4および燃料集合体10が効率的に配置されるので、炉心32の構成が簡素化される利点がある。しかし、これに限らず、燃料集合体10は断面六角形(六角格子構造)でなくとも良く、また、燃料集合体10の配列構造は特に限定されない。
[Modification of core configuration]
In the irradiation test reactor 1, 15
例えば、上記のような断面六角形の燃料集合体10が30体(中心に燃料集合体10が配置される構成では31体)用いられ、且つ、これらの燃料集合体10により6体のインパイルループ4が囲まれて炉心32が構成されても良い(図9参照)。かかる配列構造は、6体の燃料集合体10により1本のインパイルループ4が囲まれ、且つ、かかるインパイルループ4および燃料集合体10の配列が環状に連続的に配列されることにより構成される。また、かかる配列構造では、各インパイルループ4を囲む燃料集合体10の環が、隣接するインパイルループ4間にて、その構成要素である一部の燃料集合体10を共有する構成となる。かかる構成によっても、インパイルループ4および燃料集合体10が効率的に配置されて炉心32の構成が簡素化される利点がある。なお、一般の照射試験炉1では、余りに多数の燃料集合体10が配列されると稼働時における発熱量が膨大となる。このため、通常の照射試験炉1では、上記したような、3本のインパイルループ4が15体の燃料集合体10により囲まれて成る炉心構成が、必要かつ十分な構成であり好ましい。
For example, 30
[燃料集合体]
また、この照射試験炉1では、以下のような燃料集合体10が採用されることが好ましい。すなわち、燃料集合体10は、複数の燃料棒101を束ねて構成される。燃料棒101は、例えば、濃縮度20%未満の低濃縮ウランの二酸化物を燃料物質として構成される(図7参照)。各燃料棒101は、隣接する三本が平面視にて正三角形を構成するように配列され(三角配列)、全体として六角格子構造となるように束ねられて配列される。そして、束ねられた燃料集合体10は、その六角格子の各側辺がタイロッド102により構成され、また、その両端部が固定金具103により留められる。
[Fuel assembly]
In the irradiation test furnace 1, it is preferable to employ the following
また、燃料集合体10の中心には、キャプセル挿入孔104が形成される。このキャプセル挿入孔104内には、被照射体Tが配置可能である。以下、かかるキャプセル挿入孔104(燃料集合体10)内に配置される被照射体Tを集合体用被照射体TSと呼ぶ。なお、キャプセル挿入孔104は、その開口部が固定金具103上に開くように構成されている(図6参照)。したがって、キャプセル挿入孔104内には、燃料集合体10を分解することなく照射キャプセルを挿入できる。また、燃料集合体10は、燃料棒101に代えて、部分的に所々に制御棒案内シンブル105が配置されている。
A
この照射試験炉1では、集合体用被照射体TSが照射キャプセル(図示省略)という容器に入れられ、この照射キャプセルが燃料集合体10のキャプセル挿入孔104に挿入される。そして、燃料集合体10は、照射キャプセルが挿入されたまま炉心32に配置される。そして、照射試験炉1の稼働により、集合体用被照射体TSに照射が行われる。なお、集合体用被照射体TSは、通常、燃料交換のサイクル毎に被照射体の試験期間(照射期間)が設定され、燃料交換時にて燃料集合体10と共に炉心32から取り出される。
In the irradiation test furnace 1, the assembly irradiated object TS is placed in a container called an irradiation capsule (not shown), and the irradiation capsule is inserted into the
この照射試験炉1では、燃料集合体10内(燃料集合体10の中心軸)にキャプセル挿入孔104が形成されているので、キャプセル挿入孔104内に均一かつ良質な高密度の照射場が形成される。これにより、照射試験を効率的に行えると共に良質な試験結果を得られる利点がある。
In the irradiation test furnace 1, since the
また、この照射試験炉1では、すべての燃料集合体10内にキャプセル挿入孔104が形成されており、したがって、すべての燃料集合体10に対して集合体用被照射体TSが配置可能である。これにより、複数の被照射体に対して照射試験を同時に実施できるので、照射試験をより効率的に行える利点がある。
Further, in this irradiation test furnace 1, the capsule insertion holes 104 are formed in all the
また、この照射試験炉1では、従来の照射試験炉のキャプセル挿入管と比較して、キャプセル挿入孔104が大口径を有するので、中性子計装モニターや熱電対を具備した照射キャプセルを配置できる利点がある。
Moreover, in this irradiation test furnace 1, since the
[付加事項]
また、この照射試験炉1では、従来の照射試験炉(非特許文献1参照)と比較して、インパイルループ4が長尺構造を有するので、より長尺のループ用被照射体TRに対して照射試験を行い得る利点がある。また、かかる長尺のインパイルループ4によって、均一な中性子束を軸方向に広範囲にて取得できる炉心32が構成される。これにより、照射試験を効率的に行えると共に良質な試験結果を得られる利点がある。
[Additional items]
Moreover, in this irradiation test furnace 1, since the
また、この照射試験炉1では、従来の照射試験炉(非特許文献1参照)と比較して、インパイルループ4が大口径を有するので、より大型のループ用被照射体TRに対して照射試験を行い得る利点がある。また、かかる大口径のインパイルループ4では、多様な形状のループ用被照射体TRに対して照射試験を行い得る利点がある。
Moreover, in this irradiation test furnace 1, compared with the conventional irradiation test furnace (refer nonpatent literature 1), since the
この照射試験炉1では、複数(3本)のインパイルループ4が相互に独立して設置されているので、各インパイルループ4にそれぞれループ用被照射体TRを配置できる。これにより、同時かつ個別条件下にて、インパイルループ4毎に独立した照射試験を実施できる利点がある。
In this irradiation test furnace 1, a plurality (three) of the in-
また、JMTR(非特許文献1参照)では、照射場の最高温度および最高圧力が沸騰水型原子炉向けに構成されているため、加圧水型発電用原子炉向けの照射試験を実施できないという課題がある。この点において、この照射試験炉1では、インパイルループ4の採用により高温高圧条件下での照射試験を実施できるので、沸騰水型原子炉および加圧水型発電用原子炉の双方を対象とした照射試験を実施できる利点がある。なお、沸騰水型原子炉は、軽水を原子炉冷却材および原子炉減速材として使用し、この軽水を炉心で沸騰させて直接蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機に導いて発電を行う原子炉をいう。また、加圧水型発電用原子炉は、軽水を原子炉冷却材および原子炉減速材として使用し、この軽水を炉心全体に渡って沸騰しない高温高圧水とし(原子炉系:一次冷却系)、この高温高圧水を蒸気発生器(一次系)に送って熱交換させて蒸気を発生させ(蒸気系:二次冷却系)、この蒸気をタービン発電機に送って発電を行う原子炉をいう。
Further, in JMTR (see Non-Patent Document 1), since the maximum temperature and the maximum pressure of the irradiation field are configured for a boiling water reactor, there is a problem that an irradiation test for a pressurized water reactor cannot be performed. is there. In this respect, since the irradiation test reactor 1 can perform an irradiation test under high temperature and high pressure conditions by adopting the in-
また、この照射試験炉1では、インパイルループ4のループ配管41、42と、雰囲気媒体の供給源との間に切換弁43が設置されており、この切換弁43によってインパイルループ4内における雰囲気媒体の流れ方向が切り替え可能である(図5参照)。これにより、用途に応じた好適な照射環境を実現できるので、試験データを高品質化できる利点がある。具体的には、液体冷却型原子炉を対象とした照射試験では、実原子炉の冷却条件を模擬するには雰囲気媒体がインパイルループ4内を下方から上方に流れる構成が好ましく、気体冷却型原子炉を対象とした照射試験では、高速で流れる冷却気体による浮き上がりあるいは振動等を簡単な構成で抑制できるようにするために、雰囲気媒体がインパイルループ4内を上方から下方に流れる構成が好ましい。
In the irradiation test furnace 1, a switching
以上のように、本発明にかかる照射試験炉および照射試験炉用燃料集合体は、各インパイルループ内に相互に同一の中性子あるいはガンマ線照射条件の照射場が形成されると共に、各インパイルループ内に配置されたループ用被照射体に対して独立した温度、圧力、雰囲気媒体での環境下ならびに同一の中性子あるいはガンマ線照射条件下にて試験を行い得る点で有用である。 As described above, the irradiation test reactor and the fuel assembly for the irradiation test reactor according to the present invention have the irradiation fields of the same neutron or gamma irradiation conditions formed in each in-pile loop, and each in-pile loop. It is useful in that the test can be performed on the irradiation object for the loop arranged in the environment under an independent temperature, pressure, atmosphere medium environment and the same neutron or gamma irradiation conditions.
1 照射試験炉
2 原子炉容器
21 容器本体
22 容器蓋
23 底部
24 容器配管
25 容器配管
26 支持脚
3 炉心槽
31 下部炉心板
32 炉心
4 インパイルループ
41,42 ループ配管
43 切換弁
44 ループ蓋
10 燃料集合体
101 燃料棒
102 タイロッド
103 固定金具
104 キャプセル挿入孔
105 制御棒案内シンブル
T 被照射体
TR ループ用被照射体
TS 集合体用被照射体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
前記炉心槽内には複数の前記インパイルループが配置されると共に前記インパイルループの周囲に燃料集合体が配列され、且つ、燃料集合体の配列が各インパイルループから見て同一となるように前記炉心槽が構成されていることを特徴とする照射試験炉。 A reactor vessel, a reactor core vessel that is housed in the reactor vessel and that constitutes a reactor core, and an inpile loop that is inserted into the reactor vessel and that guides an atmosphere medium to the reactor core, In an irradiation test reactor capable of irradiating the irradiated object arranged in the core,
A plurality of the impile loops are arranged in the core tank, fuel assemblies are arranged around the inpile loops, and the arrangement of the fuel assemblies is the same as viewed from the respective inpile loops. An irradiation test reactor characterized in that the core tank is configured as follows.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004227218A JP2006047062A (en) | 2004-08-03 | 2004-08-03 | Irradiation test reactor and fuel assembly for it |
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---|---|---|---|---|
CN109585047A (en) * | 2018-11-12 | 2019-04-05 | 中核核电运行管理有限公司 | A kind of domestic nuclear fuel assembly enters heap Irradiation Test method |
CN112530623A (en) * | 2020-11-13 | 2021-03-19 | 岭东核电有限公司 | Irradiation examination piece and irradiation device |
-
2004
- 2004-08-03 JP JP2004227218A patent/JP2006047062A/en not_active Withdrawn
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CN109585047B (en) * | 2018-11-12 | 2022-05-20 | 中核核电运行管理有限公司 | In-pile irradiation testing method for domestic nuclear fuel assembly |
CN112530623A (en) * | 2020-11-13 | 2021-03-19 | 岭东核电有限公司 | Irradiation examination piece and irradiation device |
CN112530623B (en) * | 2020-11-13 | 2022-05-03 | 岭东核电有限公司 | Irradiation examination piece and irradiation device |
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