JP2012185080A - 反応度制御設備及び高速炉 - Google Patents

Abstract

【課題】中性子吸収体の懸吊状態における地震発生時にも、中性子吸収体の健全性及び炉停止棒の挿入性を確保して信頼性を向上できること。
【解決手段】炉心１２中央部に設けられたラッパー管３１内に炉停止棒３２が配置されると共に、中性子吸収体３３が炉停止棒の周囲に複数体配置されてなる反応度制御アッセンブリ２９と、スクラム時に内側延長管５３を落下させて、この内側延長管を内包する外側延長管５４の最下端のグリッパ５５に把持された炉停止棒３２を切り離す炉停止棒駆動機構４３と、中性子吸収体３３のハンドリングロッド４１のハンドリングヘッド４２を内側延長軸６０の最下端のグリッパ６６で把持して懸吊し、中性子吸収体を個別に昇降させる複数の中性子吸収体駆動機構４４とを有し、中性子吸収体３３のハンドリングロッド４１の一部が、中性子吸収体の懸吊状態における水平方向の変位を吸収可能な、可撓性を有するワイヤ７０で構成されている。
【選択図】 図８

Description

本発明は、原子炉の反応度を制御する反応度制御設備、及びこの反応度制御設備を具備する高速炉に関する。

従来の高速炉及び反応度制御設備の一例が特許文献１に開示されている。このような高速炉は、原子炉容器内に液体ナトリウムなどの冷却材が収容されると共に、この原子炉容器内に核燃料集合体からなる炉心を備え、この炉心の周囲に反射体が配置されて構成される。反射体が炉心の軸方向に移動することで、炉心の反応度が制御される。

このような反射体制御方式の高速炉では、炉心の中央位置に、炉停止棒とその周囲に設置された複数体の中性子吸収体とを有する反応度制御アッセンブリが配置されている。炉停止棒が、主炉停止機能を果たす反射体に対して後備炉停止系を構成する。また、中性子吸収体は、炉心の初期の余剰反応度を抑制する機能を果たす。

炉停止棒は炉停止棒駆動機構により、また中性子吸収体は中性子吸収体駆動機構により、それぞれ上下方向に駆動される。これらの炉停止棒駆動機構及び中性子吸収体駆動機構が反応度制御アッセンブリ駆動機構を構成し、この反応度制御アッセンブリ駆動機構と前記反応度制御アッセンブリが反応度制御設備を構成する。

特開２００７−２４０５２７号公報

中性子吸収体は、炉心の余剰反応度が低下したときには、この中性子吸収体の上部におけるハンドリングロッドのハンドリングヘッドが中性子吸収体駆動機構により把持されて炉心から引き上げられ、懸吊状態に保持される。

この中性子吸収体の懸吊状態において、地震などの発生により反応度制御アッセンブリ駆動機構と反応度制御アッセンブリとの間に水平方向の相対変位が生じた場合には、中性子吸収体のハンドリングロッドと中性子吸収体駆動機構との間でフレキシビリティが十分でないと、中性子吸収体の健全性が損なわれたり、中性子吸収体のハンドリングロッドに上記相対変位が残留して、炉停止棒駆動機構による炉停止棒の炉心への挿入性が損なわれる恐れがある。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、中性子吸収体の懸吊状態における地震発生時にも、中性子吸収体の健全性及び炉停止棒の挿入性を確保して信頼性を向上できる反応度制御設備及び高速炉を提供することにある。

本発明に係る反応度制御設備は、炉心中央部に設けられたラッパー管内に炉停止棒が配置されると共に、初期の余剰反応度を抑制する中性子吸収体が前記炉停止棒の周囲に複数体配置されてなる反応度制御アッセンブリと、スクラム時に内側延長管を落下させて、この内側延長管を内包する外側延長管の最下端のグリッパに把持された前記炉停止棒を切り離す炉停止棒駆動機構と、前記中性子吸収体のハンドリングロッドのハンドリングヘッドを内側延長軸の最下端のグリッパで把持して懸吊し、前記中性子吸収体を個別に昇降させる複数の中性子吸収体駆動機構とを有し、前記炉停止棒駆動機構及び前記中性子吸収体駆動機構が反応度制御アッセンブリ駆動機構を構成する反応度制御設備であって、前記中性子吸収体の前記ハンドリングロッドの一部が、前記中性子吸収体の懸吊状態における水平方向の変位を吸収可能な変位吸収部材により構成されたことを特徴とするものである。

また、本発明に係る反応度制御設備は、炉心中央部に設けられたラッパー管内に炉停止棒が配置されると共に、初期の余剰反応度を抑制する中性子吸収体が前記炉停止棒の周囲に複数体配置されてなる反応度制御アッセンブリと、スクラム時に内側延長管を落下させて、この内側延長管を内包する外側延長管の最下端のグリッパに把持された前記炉停止棒を切り離す炉停止棒駆動機構と、前記中性子吸収体のハンドリングロッドを駆動軸により懸吊し、前記中性子吸収体を個別に昇降させる複数の中性子吸収体駆動機構とを有し、前記炉停止棒駆動機構及び前記中性子吸収体駆動機構が反応度制御アッセンブリ駆動機構を構成する反応度制御設備であって、前記中性子吸収体駆動機構の前記駆動軸と前記中性子吸収体の前記ハンドリングロッドとの間に、前記中性子吸収体の懸吊状態における水平方向の変位を吸収可能な変位吸収部材が設けられたことを特徴とするものである。

更に、本発明に係る高速炉は、原子炉容器内で冷却材に浸された炉心と、前記原子炉容器内で炉心の外側に配置され、前記炉心の軸方向に移動することで前記炉心の反応度を制御する反射体と、を有する高速炉において、前記発明のいずれかに記載の反応度制御設備が備えられたことを特徴とするものである。

本発明に係る反応度制御設備及び高速炉によれば、反応度制御アッセンブリの中性子吸収体が、反応度制御アッセンブリ駆動機構の中性子吸収体駆動機構に懸吊された状態において地震が発生した場合にも、反応度制御アッセンブリと反応度制御アッセンブリ駆動機構との水平方向の相対変位を、中性子吸収体のハンドリングロッドに設けられた変位吸収部材、または中性子吸収体駆動機構の駆動軸と中性子吸収体のハンドリングロッドとの間に設けられた変位吸収部材がそれぞれ吸収する。この結果、中性子吸収体のハンドリングロッドの折損や曲げ変形状態の残留を防止でき、折損により中性子吸収体が落下して炉出力が低下したり、曲げ変形状態の残留により反応度制御アッセンブリの炉停止棒が炉心に再挿入され難くなることを防止して、反応度制御設備の信頼性を向上させることができる。

本発明に係る反応度制御設備における第１実施形態が装備された高速炉を示す縦断面図。 図１の反応度制御アッセンブリを示す縦断面図。 図１の反応度制御アッセンブリ駆動機構を示す縦断面図。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図。 図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図。 図３のＶＩ部拡大断面図。 図３のＶＩＩ部拡大断面図。 図３の中性子吸収体駆動機構による中性子吸収体の懸吊動作を示し、（Ａ）は懸吊前の断面図、（Ｂ）は懸吊時の断面図。 図８（Ｂ）のＩＸ部拡大断面図。 本発明に係る反応度制御設備における第２実施形態の中性子吸収体駆動機構による中性子吸収体の懸吊動作を示し、（Ａ）は懸吊前の断面図、（Ｂ）は懸吊時の断面図。 図１０（Ｂ）のＸＩ部拡大断面図。 本発明に係る反応度制御設備における第３実施形態の反応度制御アッセンブリ駆動機構を示す縦断面図。 図１２のＸＩＩＩ部拡大断面図。 図１２のＸＩＶ部拡大断面図。

以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき説明する。但し、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。

［Ａ］第１実施形態（図１〜図９）
図１は、本発明に係る反応度制御設備における第１実施形態が装備された高速炉を示す縦断面図である。この図１に示す反射体制御方式の高速炉１０では、原子炉容器１１内に炉心１２が収容されると共に、１次冷却材としての液体ナトリウムが満たされる。従って、炉心１２は１次冷却材に浸されている。炉心１２は、核燃料の燃料集合体（不図示）が配列されて成り、全体として円柱形状に構成される。この炉心１２は、その外側が炉心槽１３に取り囲まれて保護されている。

炉心槽１３の外側に、円柱形状の隔壁１４が、炉心１２及び炉心槽１３を支持する炉心支持板１５から延在して設置されている。この隔壁１４と炉心槽１３との間に、全体として円環形状の反射体１６が配置される。また、隔壁１４と原子炉容器１１との間に、１次冷却材の冷却材流路１７が円環形状に形成され、この冷却材流路１７内に、炉心支持板１５にて支持された中性子遮蔽体１８が配置される。この中性子遮蔽体１８は、炉心１２から反射体１６を透過または迂回して放射する中性子を遮蔽する。また、原子炉容器１１の外側にガードベッセル１９が設けられて、原子炉容器１１が保護される。

原子炉容器１１内においては、中性子遮蔽体１８の上方に円環形状の電磁ポンプ２０が配置され、この電磁ポンプ２０の上方に中間熱交換器２１が設置される。これらの電磁ポンプ２０と中間熱交換器２１は、例えば一体に構成される。電磁ポンプ２０は、原子炉容器１１内の１次冷却材を、実線矢印の如く、冷却材流路１７内において上方から下方へ向かって流動させる。また、中間熱交換器２１のチューブ側とシェル側に、それぞれ１次冷却材と２次冷却材が流れる。

前記反射体１６は、駆動軸２２を介して反射体駆動機構２３により、炉心１２の軸方向、つまり高速炉１０の上下方向に移動可能に駆動される。駆動軸２２は、図示しない継手を介して反射体１６に連結され、原子炉容器１１の上部を閉塞する上部プラグ２４を貫通して原子炉容器１１の上下方向に延在する。また、反射体駆動機構２３は上部プラグ２４に設置される。反射体１６は、高速炉１０の上下方向に移動することで、炉心１２からの中性子の漏洩を調整して、この炉心１２の反応度を制御する。

つまり、反射体１６は、炉心１２から照射される中性子を反射する中性子反射部２５と、この中性子反射部２５の上方に隣接して位置づけられ、１次冷却材よりも中性子反射能力が低い中性子吸収部２６と、を有して構成される。中性子反射部２５が、炉心１２から照射される中性子を反射して、炉心１２の核燃料の燃焼を促進する。この反射体１６の中性子反射部２５は、高速炉１０の運転開始当初、炉心１２に対して下方に位置し、運転期間の経過に伴い上方へ移動して、炉心１２の新しい燃料部分を徐々に燃焼させて、この炉心１２の反応度の低下を補う。また、反射体１６は、スクラム時に瞬時に下降されて炉心１２の核燃料の燃焼を停止させる主炉停止機能を有する。

高速炉１０の運転により、原子炉容器１１内の１次冷却材は炉心１２を冷却しつつ、この炉心１２の核分裂により発生した熱を外部へ取り出す。１次冷却材は、実線矢印に示すように、電磁ポンプ２０によって冷却材流路１７内を下方へ流動し、中性子遮蔽体１８の内部を流れて原子炉容器１１の底部に至る。この１次冷却材は、原子炉容器１１の底部から炉心１２内へ至り、この炉心１２内を上方へ移動して温度が上昇し、中間熱交換器２１のチューブ側に流入する。この中間熱交換器２１内で、１次冷却材は２次冷却材と熱交換を行った後、再び電磁ポンプ２０により冷却材流路１７内を下方へ流動する。

２次冷却材は、入口ノズル２７を経て中間熱交換器２１のシェル側に流入し、この中間熱交換器２０のチューブ側を流れる１次冷却材により加熱された後、出口ノズル２８から外部へ流出し、その熱がタービンなどを用いて動力等に変換される。尚、図１中の符号２９は反応度制御アッセンブリ（図２に詳説）であり、この反応度制御アッセンブリ２９は、上部プラグ２４に設置された反応度制御アッセンブリ駆動機構３０（図３に詳説）により駆動される。これらの反応度制御アッセンブリ２９及び反応度制御アッセンブリ駆動機構３０により反応度制御設備が構成される。

反応度制御アッセンブリ２９は、図２及び図４に示すように、炉心１２の中央部に設けられた６角形状のラッパー管３１内に、円柱形状の炉停止棒３２が中央位置に配置されると共に、扇形状の中性子吸収体３３が炉停止棒３２の周囲に複数体（本実施形態では６体）配置されて構成される。ラッパー管３１は、上端にラッパー管ハンドリングヘッド３４が設けられる。また、ラッパー管３１の内側に、炉停止棒３２の上下動を案内する円筒形状の下部案内管３５が設けられている。

炉停止棒３２の構成要素は、ハフニウムを１本の円柱形状としてステンレス鋼管内に密封状態で挿入したものである。この構成要素の上下が格子板３７で挟まれ、保護管３６内に軸方向に複数設置されて炉停止棒３２が構成される。この炉停止棒３２では、保護管３６の上部にハンドリングロッド３８が設けられ、このハンドリングロッド３８の上端にハンドリングヘッド３９が形成されている。

炉停止棒３２は、高速炉１０の起動時に炉心１２から引き抜かれ、停止時に炉心１２に挿入されて反応度制御を行うと共に、スクラム時には炉心１２に急速に挿入されて、炉心１２を緊急停止させるスクラム機能等を備える。このスクラム機能は、反射体１６の主炉停止機能に対し後備炉停止系を構成する。この炉停止棒３２の上下動作は、後述の炉停止棒駆動機構４３によりなされる。

中性子吸収体３３は、ハフニウム製で外側がステンレス鋼で被覆された中性子吸収部材４０と、この中性子吸収部材４０の上部に立設された円柱形状のハンドリングロッド４１と、このハンドリングロッド４１の上端に形成されたハンドリングヘッド４２と、を有して構成される。中性子吸収部材４０は、炉心１２の初期の反応度を抑制するものであり、ラッパー管３１と下部案内管３５との間に周方向に複数体（例えば６体）配置され、それぞれの断面が扇形状に形成されている。

この中性子吸収体３３は、炉停止棒３２と異なりスクラム機能を有していない。つまり、この中性子吸収体３３は、初期の炉心１２の相対的に大きな余剰反応度を吸収するために、通常は初期から１５年程度の長期間に亘って炉心１２に設けられ、その後、炉心１２の余剰反応度が低下したときに、後述の中性子吸収体駆動機構４４により把持されて炉心１２から引き上げられ懸吊される。

図３に示すように、前記炉停止棒３２を上下動作させる炉停止棒駆動機構４３と、前記中性子吸収体３３を個別に昇降させる複数体（本実施形態では６体）の中性子吸収体駆動機構４４は、前述の反応度制御アッセンブリ駆動機構３０を構成する。

炉停止棒駆動機構４３は、上部プラグ２４の上方に設置される駆動部（駆動モータ４６、ギア機構４７、ツインボールねじ４８、ボールナット４９、保持用マグネット５０、アーマチュア５１等）と、上部プラグ２４の下方で原子炉容器１１内に設置される上部案内管部（上部案内管５２、内側延長管５３、外側延長管５４、グリッパ５５（図６）等）を有して構成される。

ツインボールねじ４８、ボールナット４９、保持用マグネット５０及びアーマチュア５１等は、駆動軸外側ハウジング５６内に収容されている。また、上部案内管５２の内部に内側延長管５３が配置され、この内側延長管５３を内包する外側延長管５４の最下端にグリッパ５５が設けられている。これらの上部案内管５２、内側延長管５３及び外側延長管５４は、保護筒５７内に収容されている。この保護筒５７の最下端に、燃料浮上り防止板５８が設置される。この燃料浮上り防止板５８には、図５にも示すように、１次冷却材の流路孔５９が貫通して形成されている。

駆動モータ４６の駆動によりギア機構４７を経てツインボールねじ４８を回転させ、ボールナット４９により保持用マグネット５０及びアーマチュア５１を介して内側延長管５３及び外側延長管５４を上下動させる。また、外側延長管５４最下端のグリッパ５５による炉停止棒３２の把持、切り離しは、保持用マグネット５０の励磁、非励磁によってなされる。

つまり、図３及び図６に示すように、閉じ状態のグリッパ５５が炉停止棒３２のハンドリングヘッド３９内に挿入されたときに保持用マグネット５０を励磁させると、アーマチュア５１は保持用マグネット５０に磁力により持ち上げられて結合され、これにより内側延長管５３が持ち上げられる。すると、グリッパ５５が拡開して炉停止棒３２のハンドリングヘッド３９を内側から把持する。この状態で駆動モータ４６を駆動させ、ツインボールねじ４８及びボールナット４９を介して保持用マグネット５０及びアーマチュア５１を上昇させると、内側延長管５３及び外側延長管５４が同時に上方へ移動して、外側延長管５４のグリッパ５５に把持された炉停止棒３２が引き上げられる。

また、グリッパ５５による炉停止棒３２の切り離しは、特にスクラム時に実施される。即ち、炉停止棒３２が引き上げられた状態で保持用マグネット５０が非励磁になると、アーマチュア５１が保持用マグネット５０から離反し、内側延長管５３が落下して外側延長管５４に対し下方へ移動する。すると、外側延長管５４最下端のグリッパ５５が縮径して、炉停止棒３２がグリッパ５５から切り離され炉心１２内へ自然落下する。これにより、炉心１２が緊急停止する。

中性子吸収体駆動機構４４は、図３に示すように、複数体（例えば６体）の中性子吸収体３３を個別に昇降させるために、炉停止棒駆動機構４３の近接周囲に、中性子吸収体３３と同じ数だけ等間隔に配置されている。各中性子吸収体駆動機構４４は、駆動軸（内側延長軸６０、外側延長軸６１、カバーガスシール部６２、アイボルト６３、駆動支持用ストッパ６４、バックアップシール６５（図７））と、内側延長軸６０の最下端に設けられた保持部（グリッパ６６（図６））とを有して構成される。

内側延長軸６０及び外側延長軸６１は、内側延長軸６０が外側延長軸６１に内包された二重管構造であり、駆動軸外側ハウジング５６及び保護筒５７内に延在される。これらの内側延長軸６０及び外側延長軸６１は、上端がアイボルト６３に連結されると共に、保護筒５７内でオフセットされて下方に延び、内側延長軸６０の最下端のグリッパ６６が中性子吸収体３３のハンドリングヘッド４２の直上に至る。中性子吸収体駆動機構４４による中性子吸収体３３の非駆動時に、図６に示すように、グリッパ６６は燃料浮上り防止板５８の位置に位置づけられる。

カバーガスシール部６２は、二重のＶパッキンにて構成され、上部プラグ２４に設置されて外側延長軸６１に摺接する。このカバーガスシール部６２は、上部プラグ２４下方のカバーガス空間６７内のカバーガスが駆動軸外側ハウジング５６内に流入することを防止する。また、この駆動軸外側ハウジング５６は、カバーガスが万一駆動軸外側ハウジング５６内に流入した場合に備えて密閉構造に構成される。

更に、バックアップシール６５は、図７に示すように駆動軸外側ハウジング５６に設置され、カバーガスが万一駆動軸外側ハウジング５６内に流入した場合に、このカバーガスが駆動軸外側ハウジング５６外へ流出することを防止する。また、駆動支持用ストッパ６４は、内側延長軸６０及び外側延長軸６１の軸方向の位置を固定するものであり、中性子吸収体３３の引き上げ時には取り外される。

図３、図６及び図７に示すように、中性子吸収体駆動機構４４による中性子吸収体３３の把持は、まず、内側延長軸６０の上端に設置された操作部６８を回転操作して、内側延長軸６０を約５０ｍｍ引き下げ、グリッパ６６を外側延長軸６１の最下端の下方へ移動させて拡開させる。この状態で内側延長軸６０及び外側延長軸６１を下降させ、内側延長軸６０最下端の拡開されたグリッパ６６を中性子吸収体３３のハンドリングロッド４１のハンドリングヘッド４２に位置づける。次に、操作部６８を操作して内側延長軸６０を約５０ｍｍ引き上げてグリッパ６６を閉じ、このグリッパ６６により中性子吸収体３３のハンドリングヘッド４２を外側から把持する。

中性子吸収体駆動機構４４による中性子吸収体３３の引上げ及び懸吊操作は、まず、グリッパ６６により中性子吸収体３３のハンドリングヘッド４２を把持した状態で、駆動支持用ストッパ６４を取り外す。次に、カバーガスシール部６２を保持した状態で例えばクレーン等を手動操作してアイボルト６３を引き上げ、これにより、内側延長軸６０及び外側延長軸６１と共に中性子吸収体３３を引き上げて懸吊する。

ところで、図２、図８及び図９に示すように、中性子吸収体３３のハンドリングロッドの４１は、その一部が変位吸収部材としての可撓性を有する部材、例えばワイヤ７０にて構成されている。このワイヤ７０は、ハンドリングロッド４１よりも直径が細く形成され、具体的には、ワイヤ７０の軸に直交する断面積がハンドリングロッド４１の軸に直交する断面積の８０％以下に設定されている。このワイヤ７０は、中性子吸収体駆動機構４４による中性子吸収体３３の懸吊状態下で、例えば地震などにより反応度制御アッセンブリ２９と反応度制御アッセンブリ駆動機構３０との間に水平方向の相対変位が発生した場合に、この相対変位を吸収する。これにより、上記相対変位によって中性子吸収体３３のハンドリングロッド４１が折損したり、このハンドリングロッド４１が曲げ変形状態で残留することを防止できる。

また、ラッパー管３１の上端に設置されたラッパー管ハンドリングヘッド３４に下降防止機構７１が装着されている。この下降防止機構７１は、内側に傾斜して設けられた複数枚の舌片７２が筒状に配置されてなり、内側に中性子吸収体３３のハンドリングロッド４１が配設される。各舌片７２は、下端部７２Ｂがラッパー管ハンドリングヘッド３４の上面に固着され、上端部７２Ａ側が拡開可能に構成される。下降防止機構７１における舌片７２の上端部７２Ａが中性子吸収体３３のハンドリングヘッド４１における段差部４１Ａに係合することで、懸吊状態の中性子吸収体３３が下降防止機構部７１（即ちラッパー管３１）によって支持されて、その下降が防止される。

以上のように構成されたことから、本実施形態によれば、次の効果（１）〜（３）を奏する。

（１）反応度制御アッセンブリ２９の中性子吸収体３３が、反応度制御アッセンブリ駆動機構３０の中性子吸収体駆動機構４４により懸吊された状態で例えば地震などが発生した場合にも、反応度制御アッセンブリ２９と反応度制御アッセンブリ駆動機構３０との水平方向の変位を、中性子吸収体３３のハンドリングロッド４１に設けられた可撓性を有するワイヤ７０が吸収する。この結果、中性子吸収体３３のハンドリングロッド４１の折損や曲げ変形状態の残留を防止でき、折損により中性子吸収体３３が炉心１２に落下して炉出力が低下したり、曲げ変形状態の残留により炉停止棒駆動機構４３による炉停止棒３２の炉心１２への再挿入が困難になる事態を防止できる。このため、反応度制御アッセンブリ２９における中性子吸収体３３の健全性及び炉停止棒３２の挿入性を確保できるので、反応度制御アッセンブリ２９及び反応度制御アッセンブリ駆動機構３０を有してなる反応度制御設備の信頼性を向上させることができる。

（２）反応度制御アッセンブリ２９は、炉心１２の中央位置に配置されているため、炉心１２の直上では高温の１冷却材が上方へ流れ、反応度制御アッセンブリ２９の直上では炉心１２の直上よりも低い温度の１次冷却体が流れる。このため、反応度制御アッセンブリ２９の中性子吸収体３３におけるハンドリングロッド４１では、このハンドリングロッド４１の外側と内側とをそれぞれ上方へ向かって流れる１次冷却材の温度差によって、このハンドリングロッド４１の外側と内側に温度勾配が発生し、熱応力が生じてしまう。

本実施形態では、中性子吸収体３３のハンドリングロッド４１の一部が直径の細いワイヤ７０にて構成されたので、ハンドリングロッド４１の外側と内側をそれぞれ上方へ流れる１次冷却材に温度差が生じても、ハンドリングロッド４１よりも細いワイヤ７０では、外側と内側とで温度勾配が発生せず、全体として伸縮するので、熱応力の発生を抑制できる。このため、熱応力に起因するワイヤ７０の損傷を防止できるので、中性子吸収体３３の信頼性を向上させることができる。

（３）反応度制御アッセンブリ２９のラッパー管３１のラッパー管ハンドリングヘッド３４には、中性子吸収体駆動機構４４により懸吊状態とされた中性子吸収体３３を支持してその中性子吸収体３３の下降を防止する下降防止機構７１が装着されている。これにより、何らかの事象の発生によって懸吊状態の中性子吸収体３３が落下して反応度制御アッセンブリ２９内に再挿入される事態を防止できる。このため、中性子吸収体３３の再挿入による炉心１２の出力低下を未然に防止できる。

［Ｂ］第２実施形態（図１０、図１１）
図１０は、本発明に係る反応度制御設備における第２実施形態の中性子吸収体駆動機構による中性子吸収体の懸吊動作を示し、（Ａ）が懸吊前の断面図、（Ｂ）が懸吊時の断面図である。この第２実施形態において、前記第１実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

本実施形態における反応度制御設備が前記第１実施形態と異なる点は、反応度制御アッセンブリ２９における中性子吸収体３３のハンドリングロッド４１の一部が、ワイヤ７０に代えて継手構造体７５にて構成された点である。この継手構造体７５は、図１１に示すように、センターロッド７６の両端にボール７７を介してエンドロッド７８が連結されて球面継手構造体として構成される。両エンドロッド７８は中性子吸収体３３のハンドリングロッド４１に結合されている。

従って、この継手構造体７５の存在によって、反応度制御アッセンブリ２９の中性子吸収体３３が反応度制御アッセンブリ駆動機構３０の中性子吸収体駆動機構４４により懸吊された状態において、例えば地震などが発生した場合にも、反応度制御アッセンブリ２９と反応度制御アッセンブリ駆動機構３０との間に生ずる水平方向の相対変位を、中性子吸収体３３のハンドリングロッド４１に設けられた継手構造体７５によって吸収することができる。この結果、本実施形態においても、前記第１実施形態の効果（１）と同様な効果を奏する。更に、本実施形態においても、下降防止機構７１が第１実施形態と同様に設置されているため、前記第１実施形態の効果（３）と同様な効果を奏する。

［Ｃ］第３実施形態（図１２〜図１４）
図１２は、本発明に係る反応度制御設備における第３実施形態の反応度制御アッセンブリ駆動機構を示す縦断面図である。この第３実施形態において、前記第１実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

本実施形態における反応度制御設備が前記第１実施形態と異なる点は、反応度制御アッセンブリ駆動機構３０における中性子吸収体駆動機構４４の内側延長軸６０及び外側延長軸６１（共に図３）に代えて、駆動軸８１とこの駆動軸８１に設けられた可撓性を有するワイヤ８０が用いられ、アイボルト６３及び駆動支持用ストッパ６４に代えて巻上げ機構８２が用いられ、バックアップシール６５（図７）に代えて巻上げ機構シール部８３（図１４）が用いられ、グリッパ６６（図６）を省略して、駆動軸８１と中性子吸収体３３のハンドリングロッド４１とがワイヤ８０により接続されて一体化された点である。

図１２に示すように、ワイヤ８０は、駆動軸８１の上端と巻上げ機構８２とを接続する上側ワイヤ部８０Ａと、駆動軸８１の下端と中性子吸収体３３のハンドリングロッド４１とを接続する下側ワイヤ部８０Ｂとを有してなる。これらのワイヤ部８０Ａ及び８０Ｂは、前記第１実施形態と同様に中性子吸収体３３のハンドリングロッド４１よりも細い径に構成される。駆動軸８１は、上部プラグ２４に設置されたカバーガスシール部６２に摺接され、これによりカバーガス空間６７内のカバーガスが駆動軸外側ハウジング５６内に流入することが防止される。

また、図１３に示すように、下側ワイヤ部８０Ｂが、中性子吸収体３３のハンドリングロッド４１と駆動軸８１の下端に接続されることで、中性子吸収体３３のハンドリングロッド４１が中性子吸収体駆動機構４４の駆動軸８１に一体化される。更に、この下側ワイヤ部８０Ｂは、中性子吸収体３３の懸吊状態において、反応度制御アッセンブリ２９と反応度制御アッセンブリ駆動機構３０との間に生じた水平方向の相対変位を吸収する相対変位吸収部材としても機能する。

上述の中性子吸収体３３の引き上げ操作は、図１４に示すように、巻上げ機構８２のハンドル部８４を手動で回転操作し、これにより、このハンドル部８４に一体化された巻取り軸部８５にワイヤ８０の上側ワイヤ部８０Ａを巻き掛けて、中性子吸収体３３を必要ストロークだけ引き上げることによりなされる。これにより、中性子吸収体３３が懸吊状態に保持される。

このとき、図１２に示すカバーガスシール部６２が機能して、カバーガス空間６７内のカバーガスが駆動軸外側ハウジング５６内に流入することが防止される。ところが、駆動軸８１に付着したナトリウム（１次冷却材）がカバーガスシール部６２に付着し、このカバーガスシール部６２のシール性が万一損なわれた場合に備えて、駆動軸外側ハウジング５６が前述のごとく密閉構造に構成されると共に、巻上げ機構シール部８３（図１４）が設置されている。この巻上げ機構シール部８３は、巻上げ機構８２の巻取り軸部８５に摺接されて、駆動軸外側ハウジング５６内に流入したカバーガスが駆動軸外側ハウジング５６外へ流出することを防止する。

以上のように、本実施形態によれば、中性子吸収体駆動機構４４の駆動軸８１と中性子吸収体３３のハンドリングロッド４１とを接続するワイヤ８０の下側ワイヤ部８０Ｂが、中性子吸収体３３の懸吊状態下で反応度制御アッセンブリ２９と反応度制御アッセンブリ駆動機構３０との間に生じた水平方向の相対変位を吸収可能に構成され、また、ワイヤ部８０Ｂがハンドリングロッド４１よりも細く形成され、更に、中性子吸収体３４のラッパー管ハンドリングヘッド３４に、懸吊状態の中性子吸収体３３を支持する下降防止機構７１が設けられたので、前記第１実施形態の効果（１）〜（３）と同様な効果を奏する。更に、本実施形態では、次の効果（４）及び（５）を奏する。

（４）図１２に示すように、中性子吸収体３３のハンドリングロッド４１が中性子吸収体駆動機構４４の駆動軸８１にワイヤ８０の下側ワイヤ部８０Ｂを用いて接続され、オフセットされた内側延長軸６０及び外側延長軸６１（図３参照）が中性子吸収体駆動機構４４に用いられていない。オフセットされた内側延長軸６０及び外側延長軸６１では、オフセットの上下で重心が同一の鉛直線上にないため、図８（Ｂ）に示すように、中性子吸収体駆動機構４４による中性子吸収体３３の引き上げ時に、この中性子吸収体３３の中性子吸収部材４０が傾斜してラッパー管３１や下部案内管３５に接触する恐れがある。

本実施形態では、中性子吸収体３３のハンドリングロッド４１が、可撓性を有するワイヤ部８０Ｂを用いて中性子吸収体駆動機構４４の駆動軸８１に接続されたので、この中性子吸収体駆動機構４４による中性子吸収体３３の引き上げ時に下側ワイヤ部８０Ｂが直線状になるので、中性子吸収体３３の中性子吸収部材４０がラッパー管３１や下部案内管３５に接触することを確実に防止できる。この結果、中性子吸収体３３の引き上げ性を向上させることができる。

（５）中性子吸収体３３のハンドリングロッド４１がワイヤ８０の下側ワイヤ部８０Ｂを用いて中性子吸収体駆動機構４４の駆動軸８１に一体化されたので、内側延長軸６０、外側延長軸６１及びグリッパ６６を用いて中性子吸収体３３と中性子吸収体駆動機構４４とを連結する場合に比べ、構造を簡素化できる。

以上、本発明を上記実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる。例えば、前記第３実施形態では、中性子吸収体３３のハンドリングロッド４１とワイヤ８０の下側ワイヤ部８０Ｂとの間にグリッパ６６等の着脱機構を配設して、中性子吸収体駆動機構４４と中性子吸収体３３との据付及び取外しの作業性を向上させてもよい。

また、第１〜第３実施形態では、反応度制御アッセンブリ２９及び反応度制御アッセンブリ駆動機構３０を有してなる反応度制御設備は、高速炉１０に適用されるものを述べたが、高速増殖炉またはガス炉などの他の原子炉の炉心反応度を制御するために用いてもよい。

１０ 高速炉
１２ 炉心
１３ 炉心槽
２９ 反応度制御アッセンブリ
３０ 反応度制御アッセンブリ駆動機構
３１ ラッパー管
３２ 炉停止棒
３３ 中性子吸収体
３４ ラッパー管ハンドリングヘッド
４１ ハンドリングロッド
４２ ハンドリングヘッド
４３ 炉停止棒駆動機構
４４ 中性子吸収体駆動機構
５３ 内側延長管
５４ 外側延長管
５５ グリッパ
６０ 内側延長軸
６１ 外側延長軸
６６ グリッパ
７０ ワイヤ
７１ 下降防止機構
７５ 継手構造体
８０ ワイヤ
８０Ａ 上側ワイヤ部
８０Ｂ 下側ワイヤ部
８１ 駆動軸

Claims (7)

1. 炉心中央部に設けられたラッパー管内に炉停止棒が配置されると共に、初期の余剰反応度を抑制する中性子吸収体が前記炉停止棒の周囲に複数体配置されてなる反応度制御アッセンブリと、
   スクラム時に内側延長管を落下させて、この内側延長管を内包する外側延長管の最下端のグリッパに把持された前記炉停止棒を切り離す炉停止棒駆動機構と、
   前記中性子吸収体のハンドリングロッドのハンドリングヘッドを内側延長軸の最下端のグリッパで把持して懸吊し、前記中性子吸収体を個別に昇降させる複数の中性子吸収体駆動機構とを有し、
   前記炉停止棒駆動機構及び前記中性子吸収体駆動機構が反応度制御アッセンブリ駆動機構を構成する反応度制御設備であって、
   前記中性子吸収体の前記ハンドリングロッドの一部が、前記中性子吸収体の懸吊状態における水平方向の変位を吸収可能な変位吸収部材により構成されたことを特徴とする反応度制御設備。
2. 炉心中央部に設けられたラッパー管内に炉停止棒が配置されると共に、初期の余剰反応度を抑制する中性子吸収体が前記炉停止棒の周囲に複数体配置されてなる反応度制御アッセンブリと、
   スクラム時に内側延長管を落下させて、この内側延長管を内包する外側延長管の最下端のグリッパに把持された前記炉停止棒を切り離す炉停止棒駆動機構と、
   前記中性子吸収体のハンドリングロッドを駆動軸により懸吊し、前記中性子吸収体を個別に昇降させる複数の中性子吸収体駆動機構とを有し、
   前記炉停止棒駆動機構及び前記中性子吸収体駆動機構が反応度制御アッセンブリ駆動機構を構成する反応度制御設備であって、
   前記中性子吸収体駆動機構の前記駆動軸と前記中性子吸収体の前記ハンドリングロッドとの間に、前記中性子吸収体の懸吊状態における水平方向の変位を吸収可能な変位吸収部材が設けられたことを特徴とする反応度制御設備。
3. 前記変位吸収部材が、可撓性を有するワイヤであることを特徴とする請求項１または２に記載の反応度制御設備。
4. 前記変位吸収部材が継手構造体であることを特徴とする請求項１に記載の反応度制御設備。
5. 前記中性子吸収体駆動機構の駆動軸と中性子吸収体のハンドリングロッドとが一体化されたことを特徴とする請求項２に記載の反応度制御設備。
6. 前記ラッパー管には、懸吊状態の中性子吸収体を支持してその下降を防止する下降防止機構が設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の反応度制御設備。
7. 原子炉容器内で冷却材に浸された炉心と、
   前記原子炉容器内で炉心の外側に配置され、前記炉心の軸方向に移動することで前記炉心の反応度を制御する反射体と、を有する高速炉において、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の反応度制御設備が備えられたことを特徴とする高速炉。

Images