JP2010243291A - Fast reactor - Google Patents

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憲 治 五十嵐
Masatoshi Kawashima
島 正 俊 川
Akihiro Hara
昭 浩 原
Mitsuaki Yamaoka
岡 光 明 山
Yasushi Tsuboi
井 靖 坪
Yasuyuki Moriki
木 保 幸 森
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fast reactor which prevents neutrons moderated by a moderator of a neutron detector from leaking into an air flow channel in a decay heat removal system and activating cooling air. <P>SOLUTION: In the fast reactor which includes the decay heat removal system for air-cooling a reactor vessel 1 and the neutron detector 30 placed outside the reactor vessel 1 and where a neutron moderator 31 is placed around the neutron detector 30, a thermal neutron absorber 32 is juxtaposed outside the neutron moderator 31. The thermal neutron absorber 32 is placed in a section opposite to the air flow channel 19 and the thickness of the absorber is changed according to its relative positions to a core 2. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、原子炉容器を空気で冷却する崩壊熱除去系と、炉心外に設けた中性子検出器とを備える高速炉に関し、より詳しくは、中性子検出器に並設されている中性子減速材によって減速された中性子が崩壊熱除去系の空気流路に漏れ出して冷却用の空気が放射化されることを防止する技術に関する。   The present invention relates to a fast reactor including a decay heat removal system for cooling a reactor vessel with air and a neutron detector provided outside the core, and more specifically, by a neutron moderator arranged in parallel with the neutron detector. The present invention relates to a technique for preventing slowed neutrons from leaking into an air flow path of a decay heat removal system and activating cooling air.

従来の高速炉として、原子炉容器内の液体金属冷却材に浸された炉心の外側に中性子反射体を配置し、この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方式の高速炉が知られている（例えば、特許文献１参照）。この高速炉において、自然通風冷却型の崩壊除去装置を用いる技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。また、原子炉から発生する中性子を原子炉外で計測する中性子計測装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。
このように、従来の高速炉においては、運転を停止した後にも発生する崩壊熱を除去するために崩壊熱除去系が設置されている。この崩壊熱除去系のうち、原子炉容器の外壁を空気によって直接冷却する方式はRVACS(Reactor Vessel Auxiliary Cooling System)と呼ばれている。 As a conventional fast reactor, a neutron reflector is placed outside the core immersed in the liquid metal coolant in the reactor vessel, and this neutron reflector is moved vertically to adjust neutron leakage from the core. A reflector-controlled fast reactor that controls the reactivity of the reactor core is known (for example, see Patent Document 1). In this fast reactor, a technique using a natural ventilation cooling type collapse removing device is known (for example, see Patent Document 2). Moreover, a neutron measurement apparatus that measures neutrons generated from a nuclear reactor outside the nuclear reactor is known (see, for example, Patent Document 3).
Thus, in the conventional fast reactor, the decay heat removal system is installed in order to remove decay heat generated even after the operation is stopped. In this decay heat removal system, the method of directly cooling the outer wall of the reactor vessel with air is called RVACS (Reactor Vessel Auxiliary Cooling System).

上述したRVACSを備える高速炉の構造について、図１１および図１２を参照して概説すると、原子炉容器１の中央部に設置された炉心２は、炉心バレル３によって囲まれた多数の多数の燃料集合体と、その中央部に装架された中性子吸収用チャンネルとから成っている。また、炉心バレル３の外側に所定の隙間を有して配設された隔壁４の内側には、中性子反射体５と、この中性子反射体５を上下方向に駆動する中性子反射体駆動装置６が設置されている。さらに炉心２、炉心バレル３、隔壁４、中性子反射体５、中性子遮蔽体７を支持している支持構造物８は、図示されない多数の冷却材流通孔が設けられているとともに、その下方は下部プレナム９となっている。   The structure of the fast reactor provided with the RVACS described above will be outlined with reference to FIGS. 11 and 12. The core 2 installed in the center of the reactor vessel 1 has a large number of fuels surrounded by the core barrel 3. It consists of an assembly and a neutron absorption channel mounted in the center. A neutron reflector 5 and a neutron reflector drive device 6 that drives the neutron reflector 5 in the vertical direction are disposed inside the partition wall 4 disposed with a predetermined gap outside the core barrel 3. is set up. Further, the support structure 8 supporting the core 2, the core barrel 3, the partition wall 4, the neutron reflector 5, and the neutron shield 7 is provided with a number of coolant circulation holes (not shown), and below that is a lower part. Plenum 9

隔壁４と原子炉容器１との間に配設された中性子遮蔽体７の上方には、中間熱交換器１０と電磁ポンプ１１が上下に設けられている。そして、中間熱交換器１０には二次側冷却材通流配管１２が取り付けられている。   An intermediate heat exchanger 10 and an electromagnetic pump 11 are provided above and below the neutron shield 7 disposed between the partition wall 4 and the reactor vessel 1. A secondary side coolant flow pipe 12 is attached to the intermediate heat exchanger 10.

原子炉容器１は、その上端開口部が遮蔽プラグ１３によって閉塞されており、かつ液体ナトリウム等の液体金属の冷却材１４で満たされている。また、冷却材１４と遮蔽プラグ１３との間は上部プレナム１５となっており、不活性ガスが封入されている。   The reactor vessel 1 is closed at its upper end opening by a shielding plug 13 and filled with a liquid metal coolant 14 such as liquid sodium. In addition, an upper plenum 15 is provided between the coolant 14 and the shielding plug 13, and an inert gas is sealed therein.

冷却材１４は原子炉容器１の内部を矢印で示すように循環して炉心２に流入し、燃料集合体１６によって加熱されて上方に流出する。加熱された冷却材１４は、中間熱交換器１０において２次側冷却材通流配管１２の内部を流れる２次冷却材との熱交換によって冷却される。冷却された２次冷却材１４は電磁ポンプ１１によって昇圧され、中性子遮蔽体７および支持構造物８を通過して下部プレナム９に到達し、再び炉心２の内側に流入する。   The coolant 14 circulates in the reactor vessel 1 as indicated by an arrow and flows into the core 2, is heated by the fuel assembly 16, and flows upward. The heated coolant 14 is cooled by heat exchange with the secondary coolant flowing in the secondary coolant flow pipe 12 in the intermediate heat exchanger 10. The cooled secondary coolant 14 is pressurized by the electromagnetic pump 11, passes through the neutron shield 7 and the support structure 8, reaches the lower plenum 9, and flows into the core 2 again.

さらに、原子炉容器１を囲んでいる安全容器１７とその周囲のコンクリート壁１８との間の隙間は空気流路１９となっており、この空気流路１９を流れる空気によって安全容器１７および原子炉容器１を冷却する崩壊熱除去系が構成されている。   Further, a clearance between the safety vessel 17 surrounding the reactor vessel 1 and the surrounding concrete wall 18 is an air flow path 19, and the safety vessel 17 and the nuclear reactor are separated by the air flowing through the air flow channel 19. A decay heat removal system for cooling the container 1 is configured.

また、コンクリート壁１８に挿入されて上下方向に延びる案内管２１には、原子炉容器１から漏れ出す中性子を検出して炉心２の熱出力レベルを監視するための中性子検出器２２が収納されている。炉心２の熱出力レベルは、炉心温度の計測や冷却材１４の流量計測といったプロセス計装によっても測定できるが、出力変動に対する時間遅れが大きいため、炉心２の熱出力レベルに対して時間応答性が高くて熱出力に直接比例する中性子束を監視することにより炉心２の熱出力レベルを監視することが好ましい。このとき、高速炉では、中性子の平均自由行程が長く、炉心２の内側における中性子束分布が軽水炉に比べて比較的平坦である。また、冷却材１４の温度が高いこともあり、炉心２の内部での中性子束計測は行わず、RVACSの空気流路１９の外側にあるコンクリート壁１８内に設置されるのが一般的である。なお、熱出力監視のために一般的に使用される中性子検出器２２としては、比例計数管(PC)や核分裂計数管、核分裂電離箱(FC)、γ線補償型電離箱(CIC)などがある。   The guide tube 21 inserted in the concrete wall 18 and extending in the vertical direction houses a neutron detector 22 for detecting neutrons leaking from the reactor vessel 1 and monitoring the heat output level of the core 2. Yes. Although the thermal output level of the core 2 can be measured by process instrumentation such as measurement of the core temperature and the flow rate of the coolant 14, the time responsiveness to the thermal output level of the core 2 is large because of a large time delay with respect to the output fluctuation. It is preferable to monitor the thermal power level of the core 2 by monitoring a neutron flux that is high and directly proportional to the thermal power. At this time, in the fast reactor, the mean free path of neutrons is long, and the neutron flux distribution inside the core 2 is relatively flat compared to the light water reactor. Further, since the temperature of the coolant 14 is high, the neutron flux measurement inside the core 2 is not performed, and it is generally installed in the concrete wall 18 outside the RVACS air flow path 19. . As the neutron detector 22 generally used for monitoring the thermal output, a proportional counter (PC), a fission counter, a fission ionization chamber (FC), a γ-ray-compensated ionization chamber (CIC), etc. is there.

特開２００１−２３５５７４号公報JP 2001-235574 A 特開平４−２６９２号公報JP-A-4-2692 特開昭５９−１７０７９３号公報JP 59-170793 A

ところで、RVACSは原子炉容器１の外壁を空気によって直接冷却するものであるため、原子炉容器１から漏れ出る中性子による空気の放射化に配慮する必要がある。この空気の放射化は、主に空気中に含まれる40Arの反応が主な反応であり、その反応断面積は低エネルギーの中性子ほど大きい。そのため、原子炉容器１の内側にB4Cなどの熱中性子吸収物質を配置し、原子炉容器１から漏れ出る低エネルギーの中性子を出来る限り低減する工夫を払う必要がある。 By the way, since RVACS directly cools the outer wall of the reactor vessel 1 with air, it is necessary to consider the activation of air by neutrons leaking from the reactor vessel 1. Activation of the air is predominantly the reaction is the main reaction of 40 Ar contained in the air, the reaction cross-sectional area is large enough neutrons low energy. Therefore, it is necessary to arrange a thermal neutron absorbing material such as B 4 C inside the reactor vessel 1 and to devise measures to reduce the low energy neutrons leaking from the reactor vessel 1 as much as possible.

また、中性子検出器２２に使用する反応物質である10Bや235Uの反応断面積は中性子のエネルギーが低いほど大きいため、低エネルギーの中性子に対して高い感度を有する。そのため、高速炉の出力を監視するために炉心外に設置する中性子検出器は、その感度を上げるために検出器の周囲を中性子減速物質で取り囲む構造とすることが一般的である。 In addition, since the reaction cross section of 10 B or 235 U, which is a reactant used in the neutron detector 22, is larger as the neutron energy is lower, it has higher sensitivity to low energy neutrons. Therefore, a neutron detector installed outside the core in order to monitor the output of the fast reactor is generally structured to surround the detector with a neutron moderating material in order to increase its sensitivity.

しかしながら、RVACSを有する原子炉の外側に中性子減速材を伴った中性子検出器を設置すると、中性子減速材によって減速された熱中性子の一部がRVACS側に漏れ出し、これによってRVACS内の空気が放射化することが問題となる。   However, when a neutron detector with a neutron moderator is installed outside the reactor with RVACS, some of the thermal neutrons decelerated by the neutron moderator leak to the RVACS side, and this causes the air inside the RVACS to radiate. It becomes a problem to become.

そこで本発明の目的は、上述した従来技術が有する問題点を解消し、RVACSを備えた高速炉において、炉外に設置した中性子検出器の感度を高めるためにその周囲に減速材を配設した場合においても、減速材によって減速された中性子がRVACS側に漏れ出して冷却用の空気を放射化させることがない高速炉を提供することにある。   Therefore, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and in the fast reactor equipped with RVACS, a moderator is arranged around the neutron detector installed outside the reactor. Even in such a case, it is an object of the present invention to provide a fast reactor in which neutrons decelerated by the moderator leak into the RVACS side and do not activate cooling air.

上記の課題を解決するための本発明の高速炉においては、原子炉容器を空気で冷却する崩壊熱除去系と前記原子炉容器の外側に設けた中性子検出器とを備え、前記中性子検出器の周囲に中性子減速材が配設されている高速炉において、前記中性子減速材の外側に熱中性子吸収材を並設したことを特徴とする。
すなわち、炉心から漏れ出した中性子が中性子減速材において減速されて散乱しても、中性子減速材の外側に並設された熱中性子吸収材によって熱中性子を吸収することができるから、崩壊熱除去系の空気流路の側に熱中性子が漏れ出して冷却用空気を放射化させることを防止できる。 In the fast reactor of the present invention for solving the above-mentioned problems, the reactor includes a decay heat removal system for cooling the reactor vessel with air, and a neutron detector provided outside the reactor vessel. In a fast reactor in which a neutron moderator is arranged around, a thermal neutron absorber is provided outside the neutron moderator.
That is, even if neutrons leaking from the core are decelerated and scattered by the neutron moderator, thermal neutrons can be absorbed by the thermal neutron absorber arranged outside the neutron moderator, so the decay heat removal system It is possible to prevent thermal neutrons from leaking out to the air flow path side and activating the cooling air.

本発明によれば、RVACSを備えた高速炉において、炉外に設置した中性子検出器の感度を高めるためにその周囲に減速材を配設した場合においても、減速材によって減速された中性子がRVACS側に漏れ出して冷却用の空気を放射化させることがない高速炉を提供することができる。   According to the present invention, in a fast reactor equipped with RVACS, even when a moderator is arranged around the neutron detector installed outside the reactor, the neutrons decelerated by the moderator are RVACS. It is possible to provide a fast reactor that does not leak to the side and activate cooling air.

以下、図１乃至図１０を参照し、本発明に係る高速炉の各実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、前述した従来技術を含めて同一の部分には同一の符号を用いて重複した説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the fast reactor according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 10. In the following description, the same reference numerals are used for the same parts including the above-described prior art, and a duplicate description is omitted.

第１実施形態
まず最初に図１〜図３を参照し、第１実施形態の高速炉について説明する。 First Embodiment First, a fast reactor according to a first embodiment will be described with reference to FIGS.

図１および図２に示した本第１実施形態の高速炉１００は、図１１および図１２に示した従来の高速炉に対し中性子検出器３０の部分の構造が異なっているが、それ以外の部分の構造は同一である。そこで、中性子検出器３０の部分の構造について以下に説明する。   The fast reactor 100 of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is different from the conventional fast reactor shown in FIGS. 11 and 12 in the structure of the neutron detector 30. The structure of the parts is the same. Therefore, the structure of the neutron detector 30 will be described below.

図３に示したように、中性子検出器３０は、コンクリート壁１８に挿入されて上下方向に延びる案内管２１の内部に収納された検出器本体３１と、この検出器本体３１を囲むように案内管２１の周囲に配設された中性子減速材３２と、この中性子減速材３２の外側に並設された熱中性子除去フィルタ（熱中性子吸収材）３３を有している。   As shown in FIG. 3, the neutron detector 30 is guided so as to surround the detector main body 31 that is inserted into the concrete wall 18 and accommodated in a guide tube 21 that extends in the vertical direction. A neutron moderator 32 disposed around the tube 21 and a thermal neutron removal filter (thermal neutron absorber) 33 arranged in parallel outside the neutron moderator 32 are provided.

検出器本体３１は比例計数管や核分裂計数管若しくはγ線補償型電離箱といった中性子検出器であり、１０Ｂや２３５Ｕなどの材料によって構成され、熱中性子に対して高い感度を有している。 The detector body 31 is a neutron detector such as a proportional counter, a fission counter, or a γ-ray-compensated ionization chamber, and is made of a material such as 10 B or 235 U and has high sensitivity to thermal neutrons. .

中性子減速材３２は、高速炉１００の炉心１から漏れ出してくる高速中性子および中速中性子を減速して熱中性子化するもので、例えばポリエチレン等の材料から構成することができる。   The neutron moderator 32 decelerates fast neutrons and medium speed neutrons leaking from the core 1 of the fast reactor 100 to form thermal neutrons, and can be made of a material such as polyethylene.

熱中性子除去フィルタ３３は、中性子減速材３２によって減速されて崩壊熱除去系の空気流路１９の方向に散乱された熱中性子を吸収、除去する機能を持ち、例えば10Ｂ、Ｈｆ、Ｃｄ等の材料から構成することができる。
また、この熱中性子除去フィルタ３３は、中性子減速材３２の外側で案内管２１の周方向に延びる部分のうち、崩壊熱除去系の空気流路１９に対向する部分に並設されている。 The thermal neutron removal filter 33 has a function of absorbing and removing thermal neutrons that are decelerated by the neutron moderator 32 and scattered in the direction of the air flow path 19 of the decay heat removal system, such as 10 B, Hf, and Cd. It can consist of materials.
The thermal neutron removal filter 33 is arranged in parallel with a portion of the portion extending in the circumferential direction of the guide tube 21 outside the neutron moderator 32 and facing the air flow path 19 of the decay heat removal system.

すなわち、本第１実施形態の高速炉１００においては、中性子減速材３２の外側に熱中性子除去フィルタ３３を配設したことにより、中性子減速材３２で減速・散乱された熱中性子が崩壊熱除去系の空気流路１９の側に漏れ出すことを防止できる。
したがって、空気流路１９の内部の空気が熱中性子によって放射化されることを防止できる。
特に、本第１実施形態においては、中性子減速材３２の外側で案内管２１の周方向に延びる部分のうち、崩壊熱除去系の空気流路１９に対向する部分に集中させて熱中性子除去フィルタ３３を並設したので、中性子検出器３０をコンパクトにかつ効率よく構成することができる。 That is, in the fast reactor 100 of the first embodiment, the thermal neutron removal filter 33 is disposed outside the neutron moderator 32, so that the thermal neutrons decelerated and scattered by the neutron moderator 32 are decay heat removal systems. It is possible to prevent leakage to the air flow path 19 side.
Therefore, it is possible to prevent the air inside the air flow path 19 from being activated by thermal neutrons.
In particular, in the first embodiment, the thermal neutron removal filter is concentrated on the portion of the portion extending in the circumferential direction of the guide tube 21 outside the neutron moderator 32 and facing the air flow path 19 of the decay heat removal system. Since 33 are arranged in parallel, the neutron detector 30 can be configured compactly and efficiently.

第２実施形態
次に図４および図５を参照し、第２実施形態の高速炉について説明する。 Second Embodiment Next, a fast reactor according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

図４に示した第２実施形態の高速炉２００における中性子検出器４０は、上述した第１実施形態の中性子検出器３０に対し、熱中性子除去フィルタの形状を変更したものである。
具体的に説明すると、中性子減速材３２に並設された熱中性子除去フィルタ４１は、案内管２１の周囲に配設された水平断面で矩形状の中性子減速材３２の外側の部分のうち、崩壊熱除去系の空気流路１９に対向する側面に並設された部分４１ａと、原子炉容器１の周方向における両側面にそれぞれ並設された部分４１ｂ，４１ｃとを有しており、その水平断面形状が略コ字形に構成されている。 The neutron detector 40 in the fast reactor 200 of the second embodiment shown in FIG. 4 is obtained by changing the shape of the thermal neutron removal filter with respect to the neutron detector 30 of the first embodiment described above.
More specifically, the thermal neutron removal filter 41 arranged in parallel with the neutron moderator 32 collapses among the outer portions of the rectangular neutron moderator 32 having a horizontal cross section disposed around the guide tube 21. It has the part 41a arranged in parallel with the side surface which opposes the air flow path 19 of a heat removal system, and the parts 41b and 41c arranged in parallel in the both sides | surfaces in the circumferential direction of the reactor vessel 1, respectively. The cross-sectional shape is substantially U-shaped.

すなわち、本第２実施形態の高速炉２００においては、中性子減速材３２の外側の部分のうち、崩壊熱除去系の空気流路１９に対向する部分ばかりでなく、この部分に対して原子炉容器１の周方向に隣接する部分にも熱中性子除去フィルタ４１を並設したので、中性子減速材３２で減速・散乱された熱中性子が崩壊熱除去系の空気流路１９の側に漏れ出すことをより効果的に防止することができる。   That is, in the fast reactor 200 of the second embodiment, not only the portion of the outer portion of the neutron moderator 32 that faces the air flow path 19 of the decay heat removal system but also the reactor vessel for this portion. Since the thermal neutron removal filter 41 is also provided in parallel in a portion adjacent to the circumferential direction of 1, the thermal neutron decelerated and scattered by the neutron moderator 32 leaks out to the air channel 19 side of the decay heat removal system. It can prevent more effectively.

なお、図５に示した変形例の高速炉２１０における中性子検出器５０のように、案内管２１の周囲に配設された水平断面で円筒状の中性子減速材５１の外側の部分のうち、崩壊熱除去系の空気流路１９に対向する側の半周にわたって、水平断面形状がＣ字形の熱中性子除去フィルタ５２を並設することによっても、同様の効果を得ることができる。
特に、このような構造の中性子検出器５０においては、熱中性子除去フィルタ５１を中性子減速材５１に近づけることができるから、中性子検出器５０の周囲の構造をより単純化することができる。 In addition, like the neutron detector 50 in the fast reactor 210 of the modification shown in FIG. 5, the collapse of the outer portion of the cylindrical neutron moderator 51 having a horizontal cross section disposed around the guide tube 21. A similar effect can be obtained by arranging the thermal neutron removal filter 52 having a C-shaped horizontal cross section in parallel over the half circumference on the side facing the air flow path 19 of the heat removal system.
In particular, in the neutron detector 50 having such a structure, since the thermal neutron removal filter 51 can be brought close to the neutron moderator 51, the structure around the neutron detector 50 can be further simplified.

第３実施形態
次に図６を参照し、第３実施形態の高速炉について説明する。 Third Embodiment Next, a fast reactor according to a third embodiment will be described with reference to FIG.

図６に示した第３実施形態の高速炉３００における中性子検出器６０は、上述した第２実施形態の中性子検出器４０に対し、熱中性子除去フィルタの形状をさらに変更したものである。
具体的に説明すると、中性子減速材３２に並設された熱中性子除去フィルタ６１は、案内管２１の周囲に配設された水平断面で矩形状の中性子減速材３２の外側の部分のうち、崩壊熱除去系の空気流路１９に対向する側面に並設された部分６１ａと、原子炉容器１の周方向（左右方向）の両側面にそれぞれ並設された部分６１ｂ，６１ｃに加えて、案内管２１の軸線方向（上下方向）において中性子減速材３２に隣接する部分６１ｄ，６１ｅをさらに備えている。 The neutron detector 60 in the fast reactor 300 of the third embodiment shown in FIG. 6 is obtained by further changing the shape of the thermal neutron removal filter with respect to the neutron detector 40 of the second embodiment described above.
More specifically, the thermal neutron removal filter 61 arranged in parallel with the neutron moderator 32 collapses among the outer portions of the rectangular neutron moderator 32 having a horizontal cross section disposed around the guide tube 21. In addition to the part 61a arranged side by side on the side facing the air flow path 19 of the heat removal system and the parts 61b and 61c arranged side by side on both sides in the circumferential direction (left and right direction) of the reactor vessel 1, Further provided are portions 61 d and 61 e adjacent to the neutron moderator 32 in the axial direction (vertical direction) of the tube 21.

すなわち、本第３実施形態の高速炉３００においては、中性子減速材３２の外側の部分のうち崩壊熱除去系の空気流路１９に対向する部分ばかりでなく、この部分に対して左右方向に隣接する部分および上下方向に隣接する部分にも熱中性子除去フィルタ６１を並設したので、中性子減速材３２で減速・散乱された熱中性子が崩壊熱除去系の空気流路１９の側に漏れ出すことをより一層効果的に防止することができる。   That is, in the fast reactor 300 of the third embodiment, not only the portion facing the air flow path 19 of the decay heat removal system in the outer portion of the neutron moderator 32 but also adjacent to this portion in the left-right direction. Since the thermal neutron removal filter 61 is also provided in parallel with the portion that is adjacent to the vertical direction, the thermal neutrons decelerated and scattered by the neutron moderator 32 leak to the air channel 19 side of the decay heat removal system. Can be more effectively prevented.

第４実施形態
次に図７〜図９を参照し、第４実施形態の高速炉について説明する。 Fourth Embodiment Next, a fast reactor according to a fourth embodiment will be described with reference to FIGS.

図７に示したように、本第４実施形態の高速炉４００における中性子検出器７０は、コンクリート壁１８に挿入されて上下方向に延びる案内管２１の内部に収納された検出器本体７１と、この検出器本体７１を囲むように案内管２１の周囲に配設された中性子減速材７２と、この中性子減速材７２の外側のうち崩壊熱除去系の空気流路１９に対向する部分に並設された熱中性子除去フィルタ７３とを有している。   As shown in FIG. 7, the neutron detector 70 in the fast reactor 400 of the fourth embodiment includes a detector main body 71 inserted into the concrete wall 18 and housed in the guide tube 21 extending in the vertical direction, A neutron moderator 72 disposed around the guide tube 21 so as to surround the detector main body 71 and a portion of the outer side of the neutron moderator 72 facing the air flow path 19 of the decay heat removal system. The thermal neutron removal filter 73 is provided.

この熱中性子除去フィルタ７３は、図８に拡大して示したように、崩壊熱除去系の空気流路１９に向かう方向の厚みが炉心２に対する上下方向の相対位置に合わせて変化するように構成され、炉心２から漏れ出してくる中性子束のフラックスレベルが高い中心部分ほど厚く、フラックスレベルが相対的に低い両端部にいくほど薄い構造となっている。
具体的には、熱中性子除去フィルタ７３のうち上下方向の中央部分７３ａが最も厚く、この中央部分７３ａに対して上下方向に隣接する部分７３ｂが厚く、上下方向の両端部分７３ｃが最も薄くなっている。 The thermal neutron removal filter 73 is configured such that the thickness in the direction toward the air flow path 19 of the decay heat removal system changes in accordance with the relative position in the vertical direction with respect to the core 2 as shown in FIG. The center portion where the flux level of the neutron flux leaking from the core 2 is high is thicker, and the structure is thinner toward the both ends where the flux level is relatively low.
Specifically, in the thermal neutron removal filter 73, the central portion 73a in the vertical direction is the thickest, the portion 73b adjacent to the central portion 73a in the vertical direction is thick, and both end portions 73c in the vertical direction are the thinnest. Yes.

すなわち、本第４実施形態の高速炉４００では、中性子検出器７０のうち、炉心２から漏れ出してくる中性子量が少ない上下方向の両端部においては、漏れ出してきた中性子の吸収量を抑制して中性子検出器７０の感度を確保することができる。
同時に、炉心２から漏れ出してくる中性子量が多い上下方向の中央部においては、中性子減速材７２によって減速・散乱された熱中性子を効果的に除去し、崩壊熱除去系の空気流路１９の側に漏れ出すことを確実に防止することができる。 That is, in the fast reactor 400 of the fourth embodiment, in the neutron detector 70, the absorption amount of the leaked neutron is suppressed at both ends in the vertical direction where the amount of neutron leaking from the core 2 is small. Thus, the sensitivity of the neutron detector 70 can be ensured.
At the same time, thermal neutrons decelerated and scattered by the neutron moderator 72 are effectively removed at the central portion in the vertical direction where the amount of neutrons leaking from the core 2 is large, and the air flow path 19 of the decay heat removal system It is possible to reliably prevent leakage to the side.

なお、図９に示した変形例の高速炉４１０における中性子検出器７５のように、図８に示した熱中性子除去フィルタ７３に対し、中性子減速材７２をそれぞれ上下方向に覆う部分７３ｄ，７３ｅをさらに追加することもできる。   In addition, like the neutron detector 75 in the fast reactor 410 of the modification shown in FIG. 9, the portions 73d and 73e that cover the neutron moderator 72 in the vertical direction are respectively provided to the thermal neutron removal filter 73 shown in FIG. You can add more.

第５実施形態
次に図１０を参照し、第５実施形態の高速炉について説明する。 Fifth Embodiment Next, a fast reactor according to a fifth embodiment will be described with reference to FIG.

図１０に示した第５実施形態の高速炉５００における中性子検出器８０は、コンクリート壁１８に挿入されて上下方向に延びる案内管２１の内部に収納された検出器本体８１と、この検出器本体８１を囲むように案内管２１の周囲に配設された中性子減速材８２と、この中性子減速材８２の外側の部分のうち崩壊熱除去系の空気流路１９に対向する部分に並設された熱中性子除去フィルタ８３を有している。   The neutron detector 80 in the fast reactor 500 of the fifth embodiment shown in FIG. 10 includes a detector main body 81 that is inserted into the concrete wall 18 and accommodated in the guide tube 21 that extends in the vertical direction, and the detector main body. A neutron moderator 82 disposed around the guide tube 21 so as to surround 81 and a portion of the outer portion of the neutron moderator 82 facing the air flow path 19 of the decay heat removal system. A thermal neutron removal filter 83 is provided.

そして、この熱中性子除去フィルタ８３の上下方向の範囲は、炉心２に設けられている燃料集合体１６の上下方向の全体をカバーできるように設定されており、かつ崩壊熱除去系の空気流路１９に向かう方向の厚みが連続的に変化して、炉心２から漏れ出してくる中性子束のフラックスレベルが高い中心部分ほど厚く、フラックスレベルが相対的に低い両端部にいくほど薄くなるように構成されている。   The vertical range of the thermal neutron removal filter 83 is set so as to cover the entire vertical direction of the fuel assembly 16 provided in the core 2, and the air flow path of the decay heat removal system. The thickness of the neutron flux leaking from the core 2 is continuously changed in thickness in the direction toward 19 so that the central portion where the flux level of the neutron flux is high is thicker and the thickness is thinner toward the both ends where the flux level is relatively low. Has been.

すなわち、本第５実施形態の高速炉５００においても、中性子検出器８０のうち、炉心２から漏れ出してくる中性子量が少ない上下方向の両端部においては、漏れ出してきた中性子の吸収量を抑制して中性子検出器８０の感度を確保することができる。
同時に、炉心２から漏れ出してくる中性子量が多い上下方向の中央部においては、中性子減速材７２によって減速・散乱された熱中性子を効果的に除去し、崩壊熱除去系の空気流路１９の側に漏れ出すことを確実に防止することができる。
さらに、熱中性子除去フィルタ８３は、炉心２の燃料集合体１６の上下方向の全体をカバーするような範囲で連続的に変化する構成となっているので、中性子検出器８０によって上下方向の広い範囲をスキャンすることが可能になる。 That is, also in the fast reactor 500 of the fifth embodiment, the absorption amount of the leaked neutron is suppressed at both ends of the neutron detector 80 in the vertical direction where the amount of neutron leaking from the core 2 is small. Thus, the sensitivity of the neutron detector 80 can be ensured.
At the same time, thermal neutrons decelerated and scattered by the neutron moderator 72 are effectively removed at the central portion in the vertical direction where the amount of neutrons leaking from the core 2 is large, and the air flow path 19 of the decay heat removal system It is possible to reliably prevent leakage to the side.
Further, since the thermal neutron removal filter 83 is configured to continuously change in a range that covers the entire vertical direction of the fuel assembly 16 of the core 2, the neutron detector 80 allows a wide range in the vertical direction. Can be scanned.

以上、本発明に係る高速炉の各実施形態について詳しく説明したが、本発明は上述した実施形態によって限定されるものではなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、上述した各実施形態においては、いずれも案内管２１が上下方向（鉛直方向）に延びるように配設されているが、炉心２に対して傾斜して延びる場合や水平に延びる場合においても本発明を適用できることは言うまでもない。 As mentioned above, although each embodiment of the fast reactor concerning this invention was described in detail, it cannot be overemphasized that this invention is not limited by embodiment mentioned above and a various change is possible.
For example, in each of the above-described embodiments, the guide tube 21 is disposed so as to extend in the vertical direction (vertical direction). Needless to say, the present invention can be applied.

第１実施形態の高速炉を示す全体断面図。The whole sectional view showing the fast reactor of a 1st embodiment. 図１に示した高速炉の水平断面図。The horizontal sectional view of the fast reactor shown in FIG. 図１に示した中性子検出器を拡大して示す（ａ）縦断面図および（ｂ）水平断面図。The (a) longitudinal cross-sectional view and (b) horizontal sectional view which expand and show the neutron detector shown in FIG. 第２実施形態の高速炉における中性子検出器を示す水平断面図。The horizontal sectional view which shows the neutron detector in the fast reactor of 2nd Embodiment. 図４に示した中性子検出器の変形例を示す水平断面図。The horizontal sectional view which shows the modification of the neutron detector shown in FIG. 第３実施形態の高速炉における中性子検出器を示す（ａ）縦断面図および（ｂ）水平断面図。The (a) longitudinal cross-sectional view and (b) horizontal sectional view which show the neutron detector in the fast reactor of 3rd Embodiment. 第４実施形態の高速炉を示す要部縦断面図。The principal part longitudinal cross-sectional view which shows the fast reactor of 4th Embodiment. 図７に示した中性子検出器を拡大して示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which expands and shows the neutron detector shown in FIG. 図８に示した中性子検出器の変形例を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows the modification of the neutron detector shown in FIG. 第５実施形態の高速炉を示す要部縦断面図。The principal part longitudinal cross-sectional view which shows the fast reactor of 5th Embodiment. 従来の高速炉を示す全体断面図。The whole sectional view showing the conventional fast reactor. 図１１に示した高速炉の水平断面図。The horizontal sectional view of the fast reactor shown in FIG.

１ 原子炉容器、２ 炉心、３ 炉心バレル、４ 隔壁、５ 中性子反射体、６ 中性子反射体駆動装置、７ 中性子遮蔽体、８ 支持構造物、９ 下部プレナム、１０ 中間熱交換器、１１ 電磁ポンプ、１２ ２次側冷却材通流配管、１３ 遮蔽プラグ、１４ 冷却材、１５ 上部プレナム、１６ 燃料集合体、１７ 安全容器、１８ コンクリート壁、１９ 空気流路、２１ 案内管、２２ 中性子検出器、３０，４０，５０，６０，７０，８０ 中性子検出器、３１，４１，５１，６１，７１，８１ 検出器本体、３２，４２，５２，６２，７２，８２ 中性子減速材、３３，４３，５３，６３，７３，８３ 熱中性子除去フィルタ（熱中性子吸収材）、１００ 第１実施形態の高速炉、２００ 第２実施形態の高速炉、３００ 第３実施形態の高速炉、４００ 第４実施形態の高速炉
５００ 第５実施形態の高速炉 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reactor vessel, 2 Core, 3 Core barrel, 4 Bulkhead, 5 Neutron reflector, 6 Neutron reflector drive device, 7 Neutron shield, 8 Support structure, 9 Lower plenum, 10 Intermediate heat exchanger, 11 Electromagnetic pump , 12 Secondary coolant flow piping, 13 Shield plug, 14 Coolant, 15 Upper plenum, 16 Fuel assembly, 17 Safety container, 18 Concrete wall, 19 Air flow path, 21 Guide tube, 22 Neutron detector, 30, 40, 50, 60, 70, 80 Neutron detector, 31, 41, 51, 61, 71, 81 Detector body, 32, 42, 52, 62, 72, 82 Neutron moderator, 33, 43, 53 , 63, 73, 83 Thermal neutron removal filter (thermal neutron absorber), 100 Fast reactor of the first embodiment, 200 Fast reactor of the second embodiment, 300 Fast reactor of the third embodiment, 400 Fourth embodiment Fast reactor 500 fast reactor according to a fifth embodiment of the

Claims (8)

原子炉容器を空気で冷却する崩壊熱除去系と前記原子炉容器の外側に設けた中性子検出器とを備え、前記中性子検出器の周囲に中性子減速材が配設されている高速炉において、前記中性子減速材の外側に熱中性子吸収材を並設したことを特徴とする高速炉。   In a fast reactor comprising a decay heat removal system for cooling the reactor vessel with air and a neutron detector provided outside the reactor vessel, and a neutron moderator disposed around the neutron detector, A fast reactor characterized in that a thermal neutron absorber is arranged outside the neutron moderator. 前記中性子減速材は、前記中性子検出器を収納した案内管の周囲に配設され、
前記熱中性子吸収材は、前記案内管の周方向のうち、前記崩壊熱除去系における冷却用空気の流路と対向する部分に並設されていることを特徴とする請求項１に記載の高速炉。 The neutron moderator is disposed around a guide tube containing the neutron detector,
2. The high speed according to claim 1, wherein the thermal neutron absorber is arranged in parallel with a portion of the circumferential direction of the guide tube facing a cooling air flow path in the decay heat removal system. Furnace. 前記中性子減速材は、前記中性子検出器を収納した案内管の周囲に配設され、
前記熱中性子吸収材は、前記案内管の軸線方向において前記中性子減速材に並設されていることを特徴とする請求項１に記載の高速炉。 The neutron moderator is disposed around a guide tube containing the neutron detector,
The fast reactor according to claim 1, wherein the thermal neutron absorber is arranged in parallel with the neutron moderator in the axial direction of the guide tube. 前記中性子減速材は、前記中性子検出器を収納した案内管の周囲に配設され、
前記熱中性子吸収材は、前記案内管の周方向のうち前記崩壊熱除去系における冷却用空気の流路と対向する部分と、前記案内管の軸線方向において前記中性子減速材に隣接する部分と、に並設されていることを特徴とする請求項１に記載の高速炉。 The neutron moderator is disposed around a guide tube containing the neutron detector,
The thermal neutron absorber is a portion of the circumferential direction of the guide tube facing the cooling air flow path in the decay heat removal system, a portion adjacent to the neutron moderator in the axial direction of the guide tube, The fast reactor according to claim 1, wherein the fast reactors are arranged in parallel. 前記熱中性子吸収材は、前記崩壊熱除去系における冷却用空気の流路に向かう方向の厚みが炉心に対する相対位置に合わせて変化するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の高速炉。   The said thermal neutron absorber is comprised so that the thickness of the direction toward the flow path of the cooling air in the said decay heat removal system may change according to the relative position with respect to a core. Fast reactor. 前記熱中性子吸収材は、前記崩壊熱除去系における冷却用空気の流路に向かう方向の厚みが炉心に対する相対位置に合わせて変化するように構成され、かつ前記案内管の軸線方向において前記中性子減速材と隣接する部分に並設されていることを特徴とする請求項１に記載の高速炉。   The thermal neutron absorber is configured such that the thickness in the direction toward the cooling air flow path in the decay heat removal system changes in accordance with the relative position with respect to the core, and the neutron moderator in the axial direction of the guide tube The fast reactor according to claim 1, wherein the fast reactor is juxtaposed in a portion adjacent to the material. 前記熱中性子吸収材は、前記案内管の周方向のうち前記崩壊熱除去系における冷却用空気の流路と対向する部分に並設され、かつ前記流路に向かう方向の厚みが炉心に対する相対位置に合わせて変化するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の高速炉。   The thermal neutron absorber is arranged in parallel with a portion of the circumferential direction of the guide tube facing the cooling air flow path in the decay heat removal system, and the thickness in the direction toward the flow path is a relative position with respect to the core The fast reactor according to claim 1, wherein the fast reactor is configured to change in accordance with 前記熱中性子吸収材は、前記案内管の周方向のうち前記崩壊熱除去系における冷却用空気の流路と対向する部分と前記案内管の軸線方向において前記中性子減速材に隣接する部分とに並設され、かつ前記流路に向かう方向の厚みが炉心に対する相対位置に合わせて変化するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の高速炉。   The thermal neutron absorber is arranged in parallel with a portion of the circumferential direction of the guide tube facing the cooling air flow path in the decay heat removal system and a portion adjacent to the neutron moderator in the axial direction of the guide tube. 2. The fast reactor according to claim 1, wherein the fast reactor is configured so that a thickness in a direction toward the flow path changes in accordance with a relative position with respect to the core.
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