JP2017096953A - Passive starting safety device for nuclear reactor based on abnormal reduction of primary flow rate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子炉の分野に関する。本発明は、より詳細には、原子炉の核分裂炉心を冷却するための一次回路の冷却材流量が異常に低下した場合に原子炉内の中性子放射能を中断させるための受動起動安全装置に関する。 The present invention relates to the field of nuclear reactors. More particularly, the present invention relates to a passive start-up safety device for interrupting neutron activity in a nuclear reactor when the coolant flow rate in a primary circuit for cooling a nuclear fission core is abnormally reduced.
本発明の特に有利な、ただし非限定的な利用分野は、高速中性子炉、特に一次回路の冷却材が液体ナトリウムである原子炉の分野である。 A particularly advantageous but non-limiting field of application of the invention is in the field of fast neutron reactors, in particular reactors in which the primary circuit coolant is liquid sodium.
炉心が冷却材により冷却される原子炉、例えばナトリウム冷却高速中性子炉(RNR−Na)においては、反応度の制御は概して、中性子反応を停止することのできる複数の安全装置により確保されている。この原子炉に具備される安全装置の冗長度および技術的差異により、この停止機能の故障確率を極めて低いものとすることができなければならない。 In nuclear reactors where the core is cooled by coolant, such as sodium-cooled fast neutron reactors (RNR-Na), reactivity control is generally ensured by a plurality of safety devices that can stop the neutron reaction. Due to the redundancy and technical differences of the safety equipment provided in this reactor, it must be possible to make the failure probability of this shutdown function extremely low.
これらの安全装置は概して、ニュートロファージ制御棒(barre neutrophage)とも呼ばれる吸収制御棒の核分裂炉心内への落込み(chute)および挿入に基づいている。通常、これらの吸収制御棒は、原子炉内に挿入され、吸収制御棒と共に核分裂材料を格納する集合体(assemblage)の近くに配置された1つの集合体を形成するシース(fourreau)の内部に並進する形で組付けられる。これらの制御棒は、束状に集合された吸収針棒を収容している。 These safety devices are generally based on the chute and insertion of an absorption control rod, also called a neutrophage control rod, into the fission core. Typically, these absorption control rods are inserted into a nuclear reactor and within a four reaule that forms a single assembly located near the assembly containing the fission material with the absorption control rod. It is assembled in a translational form. These control rods accommodate the absorption needle rods assembled in a bundle.
これらの吸収針棒は冷却されなければならない。実際には、照射(irradiation)により、吸収針棒の温度は上昇する傾向をもつ。特に、同位体10Bによる中性子吸収反応は、吸収針棒を概して構成しているB4C中で出力を生成する。ところが、吸収針棒の構成要素の機能性および/または機械的強度を保証するためには、それらの温度を制限しなければならない。このような理由から、吸収針棒を冷却する必要がある。 These absorbent needle bars must be cooled. In practice, the temperature of the absorbent needle bar tends to increase due to irradiation. In particular, the neutron absorption reaction by the isotope 10 B produces an output in B 4 C that generally constitutes the absorbing needle bar. However, in order to ensure the functionality and / or mechanical strength of the components of the absorbent needle bar, their temperature must be limited. For this reason, it is necessary to cool the absorption needle bar.
今日まで、RNR−Naの主要な安全装置は、吸収制御棒の挿入が、外部電気制御によってかまたは電気信号の喪失によって起動されるという意味で、能動的(アクティブ)装置である。次世代のRNR−Naのためには、能動的装置である主要な安全装置が故障した場合に作動する受動的(パッシブ)装置である追加の安全装置を開発することが企図されている。これらの追加の安全装置は、検出手段またはオペレータの介入無く制御棒を落込ませることができなければならない。反対に、起動手段が感応する物理的現象(例えば一次回路内の冷却材の流量の異常な低下または温度の上昇)に基づいて直接制御棒の落込みを起動できなければならない。 To date, the main safety device of RNR-Na is an active device in the sense that the insertion of the absorption control rod is activated by external electrical control or by the loss of an electrical signal. For the next generation of RNR-Na, it is contemplated to develop an additional safety device that is a passive device that operates if the primary safety device that is the active device fails. These additional safety devices must be able to retract the control rods without detection means or operator intervention. Conversely, it must be possible to trigger the control rod drop directly on the basis of a physical phenomenon to which the activation means is sensitive (for example, an abnormal drop in coolant flow rate or temperature increase in the primary circuit).
本発明は、この後者のタイプの安全装置に関する。 The present invention relates to this latter type of safety device.
一次回路内の冷却材の流量の異常な低下の場合に受動的に起動される吸収制御棒の落込みを確保するために、複数の解決法が提案されてきた。 Several solutions have been proposed to ensure the sinking of the absorption control rod that is passively activated in the event of an abnormal drop in the coolant flow rate in the primary circuit.
一次回路は、その冷却材が核分裂炉心により生成された熱を直接排出する回路であるということを再度想起されたい。一次回路は、核分裂材料を格納する集合体と直接接触している。 Recall that the primary circuit is a circuit whose coolant directly exhausts the heat generated by the fission core. The primary circuit is in direct contact with the assembly containing the fission material.
第1の解決法は、仏国特許出願公開第1362783号明細書中に記載されている。この解決法は、吸収制御棒に粘性抗力を及ぼす誘導用管を通した冷却液の循環によって得られる流れによりこの制御棒を持上げることを想定している。冷却液の流れのあらゆる減少によって、制御棒は、流れの無い場合のその停止位置に入るまで誘導用管内を落下することができる。 The first solution is described in French patent application No. 13662783. This solution assumes that the control rod is lifted by the flow obtained by the circulation of the coolant through the induction tube which exerts a viscous drag on the absorption control rod. Any reduction in coolant flow allows the control rod to fall in the guide tube until it enters its stop position when there is no flow.
実際には、「浮沈下」タイプのこの解決法では、制御棒の垂直位置を正確に制御できるようにはならず、制御棒の不適切な運動および付随する反応度の変動に対し予め備えることができるようにはならないことが明らかになっている。 In practice, this “floating” type of solution does not allow for precise control of the vertical position of the control rod, but provides for inadequate control rod movement and concomitant variability in reactivity. It has become clear that this will not be possible.
したがって、この解決法では、あらゆる状況において事故開始因子の発生を無くすることを保証できない。 Therefore, this solution cannot guarantee to eliminate the occurrence of accident initiation factors in all situations.
別の解決法は、露国特許第2069019号に記載されている。この解決法は、吸収制御棒のニュートロファージ部分の外部面とシースの内部面の間の協働による、炉心の上方に具備された浮揚ゾーンを想定している。 Another solution is described in Russian patent 2069019. This solution envisions a flotation zone provided above the core, with cooperation between the outer surface of the neurophage portion of the absorption control rod and the inner surface of the sheath.
実際には、この解決法では、吸収針棒が、集合体を通過する冷却材により充分に冷却されないことが明らかになっている。前述の通り、不充分な冷却は、吸収針棒の構成要素の機能性および/または機械的強度を変質させる可能性がある。 In practice, this solution has shown that the absorbent needle bar is not sufficiently cooled by the coolant passing through the assembly. As mentioned above, inadequate cooling can alter the functionality and / or mechanical strength of the absorbent needle bar components.
その上、この解決法は、比較的堅牢性が低いことが判明している。 Moreover, this solution has been found to be relatively robust.
したがって、既知の解決法の欠点を有していないか、または少なくともそれを制限する解決法を提案することの必要性が存在する。 Therefore, there is a need to propose a solution that does not have the disadvantages of known solutions, or at least limits them.
本発明は、核分裂ゾーンの熱が冷却材に伝達される原子炉用受動起動安全装置において、
・ 長手方向に冷却材が通過するようになっている、作動時にほぼ垂直である、長手方向に沿って延在するシースと;
・ シース内で長手方向に沿って並進運動可能な形で組付けられた可動部であって、少なくとも、
− 主として長手方向に沿って延在し長手方向に冷却材が通過するように構成された、少なくとも1つのニュートロファージ材料を含むニュートロファージ部分、
を含む、可動部と;
を含む集合体を含む装置に関する。
The present invention relates to a passive start-up safety device for a reactor in which heat from a fission zone is transferred to a coolant,
A sheath extending along the longitudinal direction, which is substantially vertical in operation, adapted to pass coolant in the longitudinal direction;
A movable part assembled in a form capable of translational movement along the longitudinal direction in the sheath, at least,
-A neurotrophic portion comprising at least one neurotrophic material configured to extend mainly along the longitudinal direction and through which coolant passes in the longitudinal direction;
Including moving parts;
The present invention relates to an apparatus including an assembly including:
可動部はさらに、ニュートロファージ部分との関係において長手方向にずれて位置する第1の浮揚部分を含み、シースは第2の浮揚部分を含み、
・ 第1および第2の浮揚部分が、いわゆる浮揚構成である、長手方向に直交する横断方向に沿った対面配置になっている場合には、第1および第2の浮揚部分が共に、断面積S1(またはあそびj1)を有する冷却材用通過空間を画定し、この断面積S1は、
− シースを長手方向に通過する冷却材の流量Qfが流量Qdeclenchementを上回る場合には、冷却材が可動部に対し、シース内の可動部の浮揚およびその浮揚構成での垂直方向維持を保証するのに充分な力を加える;
− Qf<Qdeclenchementである場合には、冷却材が可動部に対して、シース内の可動部の浮揚およびその浮揚構成での垂直方向維持を保証するには不充分な力しか加えず、このとき可動部は、いわゆる落込み構成である行程終了位置に達するまでシースに沿って重力により下降するように画定されている、
ような形で第1および第2の浮揚部分は成型(conforme)されており、
・ 第1および第2の浮揚部分が横断方向に沿って対面配置されていない場合には、第1の浮揚部分およびこの第1の浮揚部分に対面するシースの内部壁が共に、S1より大きい断面積S2を有する冷却材用通過空間を画定し、この断面積は、
− 冷却材が、たとえ流量Qf>Qdeclenchementを有する場合でも、可動部に対して、シース内の並進運動により可動部を再上昇させるのには不充分な力しか加えないように画定されている、
ような形で第1および第2の浮揚部分は成型されている。
The movable portion further includes a first levitation portion positioned longitudinally offset relative to the neurophage portion, and the sheath includes a second levitation portion;
When the first and second levitation parts are in a so-called levitation configuration, facing each other along a transverse direction perpendicular to the longitudinal direction, both the first and second levitation parts have a cross-sectional area A coolant passage space having S1 (or play j1) is defined, and this cross-sectional area S1 is
-When the flow rate Q f of the coolant passing through the sheath in the longitudinal direction exceeds the flow rate Q declenchement , the coolant is guaranteed to move the movable portion in the sheath and maintain the vertical direction in the floating configuration with respect to the movable portion. Apply enough force to do;
-If Q f <Q declenchement , the coolant will only exert an insufficient force on the moving part to ensure the floating of the moving part in the sheath and the vertical maintenance in the floating configuration; At this time, the movable part is defined so as to descend by gravity along the sheath until reaching a stroke end position which is a so-called drop-down configuration.
The first and second levitation portions are conformed in such a manner,
If the first and second levitation portions are not facing each other along the transverse direction, both the first levitation portion and the inner wall of the sheath facing the first levitation portion are larger than S1. A coolant passage space having an area S2 is defined, and this cross-sectional area is
The coolant is defined so that it exerts insufficient force on the movable part to re-raise the movable part by translational movement within the sheath, even if it has a flow rate Q f > Q declenchement ; Yes,
In this manner, the first and second floating portions are molded.
こうして、本発明は、原子炉の核分裂ゾーン内へのニュートロファージ材料、典型的には吸収針棒の下降の受動起動の単純かつ有効な解決法をもたらす。 Thus, the present invention provides a simple and effective solution for passive activation of descent of neurotrophic material, typically an absorber needle bar, into a nuclear fission zone.
Qf<Qdeclenchementとなった時点で直ちに、流量はもはや可動部の平衡維持を行うのに充分なものでなくなることから、可動部は自動的に落下する。可動部内に格納されたニュートロファージ材料はこのとき核分裂ゾーン内へ落下して中性子反応を鎮圧する。 Immediately when Q f <Q declenchement , the flow rate is no longer sufficient to maintain the equilibrium of the movable part, so the movable part falls automatically. The neurophage material stored in the movable part then falls into the fission zone and suppresses the neutron reaction.
この起動は、唯一冷却材の流量の低下によって行なわれる。したがって、これは完全に受動的である。主要な安全装置とは異なり、これは、検査−制御装置によって自動式にまたはオペレータによって手動式に活動化される電気的起動系統に依存しない。こうして安全性はさらに強化される。 This activation is only performed by a decrease in the coolant flow rate. This is therefore completely passive. Unlike the main safety device, this does not depend on an electrical activation system activated automatically by the inspection-control device or manually by the operator. Thus, safety is further enhanced.
こうして、例えば検査−制御装置が故障した場合、能動的主要安全装置の制御棒の落込みは起動されない可能性があり、前記制御棒が落下しない可能性がある。これに対し、本発明に係る可動部は、冷却材の流量が起動閾値Qdeclenchement未満に低下した時点で直ちに落下する。 Thus, for example, if the test-control device fails, the control rod drop of the active primary safety device may not be activated and the control rod may not fall. On the other hand, the movable part according to the present invention immediately drops when the flow rate of the coolant is reduced to less than the activation threshold Q declenchement .
その上、本発明に係るシステムは、可動部の垂直方向位置をはるかに正確な形で、しかも流量変動の作用下でさえも、制御することを可能にする。 Moreover, the system according to the invention makes it possible to control the vertical position of the moving part in a much more precise manner and even under the influence of flow fluctuations.
前述の仏国特許出願公開第1362783号明細書のタイプの解決法では、可動部の位置を制御できず、この可動部の不適切な運動および、例えば、ハンドリング状況下(一次流量は非ゼロ)での付随する反応度の変動および出力の変動(制御棒の再上昇を誘発する流量の低下とその後の突然の再上昇の場合)に予め備えることができない。実際、制御棒の垂直方向位置の如何に関わらず、この制御棒とシースの間の通過断面積は同一である。こうして例えば、流量低下の後可動部が落下した場合、その後の起動閾値を超える流量の増大が可動部を核分裂炉心を超えて再上昇させることになり、このため、中性子放射能に対する安全装置の作用は停止する。 In the above-mentioned solution of the type of FR-A-1362783, the position of the moving part cannot be controlled, and improper movement of this moving part, for example under handling conditions (primary flow is non-zero) Cannot be prepared in advance for the accompanying reactivity fluctuations and power fluctuations (in the case of a decrease in flow rate that induces control rod re-elevation and subsequent sudden re-elevation). In fact, regardless of the vertical position of the control rod, the cross-sectional area of passage between the control rod and the sheath is the same. Thus, for example, if the moving part falls after the flow rate drops, the subsequent increase in flow rate that exceeds the activation threshold will cause the moving part to rise again beyond the fission core, and thus the effect of the safety device on neutron activity. Stops.
本発明の枠内では、流量の異常な低下の作用下で可動部が落込んだ場合直ちに、第1の浮揚部分はもはや第2の浮揚部分と対面しておらず、可動部はそのとき、流量が閾値Qdeclenchementを超えて再度上昇した場合でもシースと第1の浮揚部分の間の通過空間が大きすぎて冷却材が可動部上にその再上昇に充分な力を加えることができないため、もはや再上昇できない。 Within the framework of the present invention, the first levitation part is no longer facing the second levitation part as soon as the movable part falls under the action of an abnormal drop in flow rate, and the movable part is then Even when the flow rate rises again exceeding the threshold value Q declenchement , the passage space between the sheath and the first levitation part is too large, and the coolant cannot apply sufficient force on the movable part to re-rise, It can no longer rise again.
その上、本発明は、第1の浮揚部分がニュートロファージ部分との関係において垂直方向にずれた位置にあることを想定し、かつ第2の浮揚部分がQf>Qdeclenchementである場合にニュートロファージ部分に垂直方向に対面しないこと、および浮揚の機能が果たされることを想定することによって、数多くの利点をもたらす。実際、ニュートロファージ部分の浮揚および冷却の機能は、直列に配置されている。実際、浮揚の機能が果たされている場合、冷却材は連続的に、まず対面する2つの浮揚部分によって画定された通過空間をそして次にニュートロファージ部分を通過し、あるいは実施形態によってはその逆に通過する。 Moreover, the present invention assumes that the first levitation part is in a vertically offset position relative to the neurophage part and the second levitation part is Q f > Q declenchement. By assuming that the phage portion does not face vertically and that the function of levitation is performed, a number of advantages are provided. In fact, the functions of levitation and cooling of the Neutrophage part are arranged in series. In fact, when the levitation function is performed, the coolant continuously passes first through the passage space defined by the two levitation portions facing each other and then through the neurophage portion, or in some embodiments Pass in reverse.
こうして、可動部の浮揚は、シースを通過する全ての冷却材により確保される。 Thus, the floating of the movable part is ensured by all the coolant that passes through the sheath.
その上、ニュートロファージ材料の冷却は、ニュートロファージ部分を通って移行しながらシースを通過する冷却材の全てまたは少なくともその大部分によって確保され得る。こうして、典型的には針棒の形をしたニュートロファージ材料の冷却は、制限された冷却材流量でさえ、非常に効果的なものであり得る。典型的には、約19本の吸収針棒の束を冷却するためには、毎秒約2.5〜3kgの液体ナトリウム流量が必要である。6kg/秒という公称ナトリウム流量で、本発明は、可動部を十分に冷却し平衡維持することを可能にする。 Moreover, cooling of the neurotrophic material can be ensured by all or at least a majority of the coolant that passes through the sheath while passing through the portion of the neurotrophic. Thus, the cooling of a neurotrophic material, typically in the form of a needle bar, can be very effective even with a limited coolant flow rate. Typically, a liquid sodium flow rate of about 2.5-3 kg per second is required to cool a bundle of about 19 absorbent needle bars. With a nominal sodium flow rate of 6 kg / sec, the present invention allows the moving parts to be sufficiently cooled and balanced.
露国特許第2069019号中に記載のもののような解決法では、ニュートロファージ制御棒の浮揚機能および冷却機能を果たすために流量を分割する必要がある。その結果、原子炉の構成が同一であれば、集合体内により多くの流量を展開しなければならなくなり、これには次のような2つの著しいデメリットがある。すなわち、原子炉の冷却効率は低減され(炉心の総流量が最適化されていない)、集合体が過冷却されるかぎりにおいて炉心より上の構造の熱的ひび割れのリスクが増大する(隣接する可燃性集合体に比べて温度差が大きい)。 Solutions such as those described in Russian Patent No. 2069019 require splitting the flow rate to perform the levitation and cooling functions of the neurophage control rod. As a result, if the reactor configuration is the same, more flow must be deployed in the assembly, which has two significant disadvantages: That is, the cooling efficiency of the reactor is reduced (total core flow is not optimized) and the risk of thermal cracking of structures above the core increases as long as the assembly is subcooled (adjacent combustible The temperature difference is large compared to the sex assembly).
さらに、本発明によると、浮揚機能は、ニュートロファージ材料を格納する部分とは独立した部分によって果たされ、この浮揚機能は、製作および寸法を高精度で制御できる部分によって果たされ得る。浮揚の精度および信頼性は、これにより改善される。反対に、ニュートロファージ部分が水力的に協働して浮揚機能を生み出している特許文献2タイプの解決法においては、ニュートロファージ部分自体、複数の部品が介入する極めて複雑な部分であることから、この浮揚部分の寸法制御は極めて複雑である。ところが、第1の部分と第2の部分の間のあそびの10分の数ミリメートルの精度不良は、可動部の平衡維持を妨げ、この可動部を落込ませる(原子炉の利用可能性に対する影響)か、または、流量の過渡状態において起動を遅延させる(装置の安全性機能の故障)可能性がある。 Furthermore, according to the present invention, the levitation function is performed by a part that is independent of the part that stores the neurotrophic material, and this levitation function can be performed by a part whose fabrication and dimensions can be controlled with high precision. The accuracy and reliability of levitation is thereby improved. On the other hand, in the solution of the patent document 2 type in which the neutrophage part is hydrodynamically cooperating to generate the levitation function, the neutrophage part itself is a very complicated part in which a plurality of parts intervene, The dimensional control of the floating part is extremely complicated. However, the inaccuracy of several tenths of millimeters of play between the first part and the second part prevents the movable part from being balanced and causes the movable part to drop (impact on reactor availability). Or may delay start-up (failure of the safety function of the device) in flow transients.
任意には、本発明はさらに、以下の特徴のうちの少なくとも1つを有することができる:
− 第1の浮揚部分は、可動部の外部面により担持されている。
− 第2の浮揚部分は、シースの内部面上に位置している;
− シースは、管の内部に後付けされた少なくとも1つのシェルを含み、第2の浮揚部分はシェルにより形成されている;
− 典型的にはシェルである第2の浮揚部分は、ブロックから機械加工される。これにより、例えば第2の浮揚部分を非常に正確に機械加工することによって製造することが可能となる。
− 第1の浮揚部分がブロックから機械加工される。これにより、例えば第1の浮揚部分を非常に正確に機械加工することによって製造することが可能となる。
− 長手方向は、垂直方向である。
− 第2の浮揚部分はシースの長手方向寸法の一部のみにわたり、長手方向に延在している。例えば、エンドトラック(sommier)の上方の、第2の浮揚部分の長さとシースの長さの間の比は、約1/12である。
Optionally, the present invention may further have at least one of the following features:
The first levitation part is carried by the outer surface of the movable part;
The second levitation part is located on the inner surface of the sheath;
The sheath includes at least one shell retrofitted into the interior of the tube and the second levitation portion is formed by the shell;
The second levitation part, typically a shell, is machined from the block. This makes it possible to produce the second levitation part, for example, by machining it very accurately.
-The first levitation part is machined from the block; This makes it possible, for example, to manufacture the first levitation part by machining it very accurately.
The longitudinal direction is the vertical direction;
The second levitation part extends in the longitudinal direction over only a part of the longitudinal dimension of the sheath; For example, the ratio between the length of the second levitation portion and the length of the sheath above the end track is about 1/12.
こうして、浮揚構成は、シース内の可動部の極めて正確な相対的位置についてしか活動化されない。
− ニュートロファージ部分は、長手方向に延在しニュートロファージ材料を含む複数の吸収針棒を封入した1本の管を含んでいる。
− 可動部は、シースを通過する熱流体が推力壁に対し可動部の重量に対抗する一成分を有する推力を加えるような形で成型された推力壁を含んでいる。
− 装置は、冷却材の流量がシース内での可動部の平衡維持を確保できない場合に、可動部が落込み構成を画定する行程終了ストッパと接触するまで重力により落込むような形で構成されている。
Thus, the levitation configuration is only activated for a very precise relative position of the movable part within the sheath.
The neurophage portion comprises a single tube enclosing a plurality of absorbent needle bars extending longitudinally and containing a neurotrophic material.
The movable part includes a thrust wall molded in such a way that the thermal fluid passing through the sheath applies a thrust having one component against the weight of the movable part to the thrust wall;
-The device is configured in such a way that if the coolant flow rate cannot ensure the equilibrium of the moving part within the sheath, it will drop by gravity until the moving part comes into contact with the end-of-stroke stop that defines the dropping configuration. ing.
装置は、落込み構成において、ニュートロファージ部分が横断方向で、それ自体原子炉の核分裂ゾーンに対面するようになっている炉心ゾーンと呼ばれるシースの一ゾーンに対面するような形で、構成されている。
− 第1の浮揚部分は垂直方向でニュートロファージ部分より下に位置している。
The device is configured such that in a down configuration, the neurophage portion faces in a transverse direction and faces one zone of the sheath, called the core zone, which itself is intended to face the nuclear fission zone of the reactor. Yes.
The first levitation part is located below the neurophage part in the vertical direction;
浮揚構成では、第1の浮揚部分は垂直方向で前記炉心ゾーンの下に位置する。換言すると、この浮揚部分は、シース内の冷却材の流れとの関係において、ニュートロファージ部分の上流側に位置する。
− 第2の浮揚部分は、垂直方向で、原子炉の核分裂ゾーンに対面するようになっているシースの前記炉心ゾーンの下に位置する。
In the levitation configuration, the first levitation portion is located below the core zone in the vertical direction. In other words, this levitation part is located upstream of the neurophage part in relation to the coolant flow in the sheath.
The second levitation part is located below the core zone of the sheath in the vertical direction, facing the nuclear fission zone of the reactor.
こうして、第1の浮揚部分は中性子束内に位置していない。その結果、第1の浮揚部分が受ける照射線量は制限されることになる。ところが、中性子束の下に設置された金属材料内においてミクロ的規模で生み出される照射損傷は、寸法的推移、特に照射線量と共に増大する膨張によって、マクロ的規模で現われる。第1の浮揚部分が中性子束内に設置される解決法と比べて、本発明は、したがって、第1の浮揚ゾーンの幾何形状に影響を及ぼさないこと、ひいてはその機能性を保って安全装置をより信頼性の高いものにすることができる。
− 第1の浮揚部分は、浮揚構成と落込み構成の間での可動部の長手方向行程以上の長手方向長さを有する離隔部分によってニュートロファージ部分から分離されて、このニュートロファージ部分から長手方向に離して配置されている。
− 可動部は、第1の浮揚部分を担持するスタッド(pion)を含んでいる。
− スタッドは、浮揚部分として長手方向に作用し、推力壁として横断方向に作用する制御棒の脚部部分である。
− スタッドは、可動部の下端部に位置する。
− スタッドは、冷却材のための推力壁を形成して、可動部の平衡維持を可能にするように成型された下端部を有している。
− 第1の浮揚部分は、スタッドにより担持され長手方向に延在する浮揚壁上に位置する浮揚ゾーンを含む。
− 前記浮揚壁は円筒形である。
− スタッドは、典型的にはグレードEM10のフェライト・マルテンサイト鋼などの材料またはその合金の1つでできた一体構造部品で形成されている。当然のことながら、原子炉の作動条件に応じて、他のグレードの鋼、さらには他の金属(耐火性金属など)を企図することができると考えられる。
− スタッドは、中空である。これは閉鎖された内部体積を画定する。
− 第2の浮揚部分は、シースの内部面により担持または形成されるシェルである。
− シェルの内部面は、円筒形である。
− シェルの内部面とスタッドの浮揚部分の間の距離は、断面積S1およびあそびj1を画定する。
Thus, the first levitation portion is not located in the neutron flux. As a result, the irradiation dose received by the first levitation portion is limited. However, radiation damage generated on a microscopic scale in a metallic material placed under a neutron flux appears on a macroscopic scale due to dimensional transitions, particularly expansion that increases with irradiation dose. Compared to the solution in which the first levitation part is installed in the neutron flux, the present invention therefore does not affect the geometry of the first levitation zone and thus maintains its functionality and the safety device. It can be made more reliable.
The first levitation part is separated from the neutrophage part by a separation part having a longitudinal length equal to or greater than the longitudinal stroke of the movable part between the levitation configuration and the depression configuration; It is arranged away from.
The movable part includes a stud carrying the first floating part;
The stud is the leg part of the control rod acting in the longitudinal direction as a floating part and acting in the transverse direction as a thrust wall.
-The stud is located at the lower end of the movable part.
The stud has a lower end which is shaped to form a thrust wall for the coolant and to allow the movable part to be balanced;
The first levitation part comprises a levitation zone located on a levitation wall carried by the stud and extending longitudinally;
The floating wall is cylindrical.
The stud is typically formed of a monolithic component made of a material such as grade EM10 ferritic martensitic steel or one of its alloys. It will be appreciated that other grades of steel, as well as other metals (such as refractory metals) could be contemplated depending on the operating conditions of the reactor.
The stud is hollow. This defines a closed internal volume.
The second levitation part is a shell carried or formed by the inner surface of the sheath.
-The inner surface of the shell is cylindrical.
The distance between the inner surface of the shell and the floating part of the stud defines a cross-sectional area S1 and a play j1.
一実施形態によると、装置は、単独でまたは組合せの形で考慮される以下の任意の特徴の少なくとも1つを有することができる:
− 離隔部分は、好ましくはニュートロファージ部分と第1の浮揚部分の間の機械的結合を確保する少なくとも1つのタイロッド(tirant)を含む。
− 離隔部分は、可動部、典型的には唯一のタイロッドの中心から可動部の内部壁まで半径方向に延在しかつニュートロファージ部分から第1の浮揚部分まで長手方向に延在する少なくとも2つ、好ましくは少なくとも3つのスチフナ(raidisseur)を含む。
According to one embodiment, the device may have at least one of the following optional features considered alone or in combination:
The separating part preferably comprises at least one tie rod ensuring a mechanical connection between the neurophage part and the first buoyant part.
The separation part is at least two extending radially from the center of the movable part, typically the only tie rod, to the inner wall of the movable part and extending longitudinally from the neurophage part to the first floating part; , Preferably including at least three stiffeners.
横断面図によると、タイロッドおよび場合によってはスチフナが占有する表面積は、ニュートロファージ部分の横断面積の20%未満、好ましくは10%未満、好ましくは5%未満である。 According to the cross-sectional view, the surface area occupied by tie rods and possibly stiffeners is less than 20%, preferably less than 10%, preferably less than 5% of the cross-sectional area of the neurophage portion.
こうして、この制御棒脚部構造は、装置内部での冷却材の通過に有利に作用する。 Thus, this control rod leg structure has an advantageous effect on the passage of coolant inside the device.
タイロッドおよび好ましくは120°で配置された3つのスチフナを伴うこの制御棒脚部構造は、行程全体にわたる機械的誘導;機械的剛性の改善;浮揚ゾーンの不活動化のための水力的堅牢性;平衡維持のために重要である軽量性;低い負荷損失、などの複数の利点を付与する。 This control rod leg structure with tie rods and preferably three stiffeners arranged at 120 ° provides mechanical guidance throughout the stroke; improved mechanical rigidity; hydraulic robustness for deactivation of the levitation zone; It offers several advantages such as lightness, which is important for maintaining balance; low load loss.
離隔部分は、好ましくは浮揚部分とニュートロファージ部分の間の機械的結合を確保する透かし管(tube ajoure)を含む。 The isolated portion preferably includes a tube ajoule that ensures mechanical coupling between the levitation portion and the neurotrophic portion.
好ましくは、透かし管は、主として長手方向に延在する開口部を含み、
− 開口部は、透かし管の周囲全体にわたり分布している、
− 開口部は、離隔部分の長手方向寸法全体にわたり分布している。
Preferably, the watermark tube comprises an opening extending mainly in the longitudinal direction,
The openings are distributed throughout the perimeter of the watermark tube,
The openings are distributed over the entire longitudinal dimension of the remote part.
こうして、この制御棒脚部構造は、装置内部での冷却材の通過に有利に作用する。 Thus, this control rod leg structure has an advantageous effect on the passage of coolant inside the device.
透かし管は、第1の浮揚部分の外部断面積にほぼ等しい寸法の外部断面積を有する。こうして、可動部は、少なくともニュートロファージ部分から第1の浮揚部分まで(第1の浮揚部分を含む)恒常な外部断面積を有する。
− 第1の浮揚部分は垂直方向でニュートロファージ部分の上方に位置している。
The watermark tube has an external cross-sectional area with dimensions approximately equal to the external cross-sectional area of the first levitation portion. Thus, the movable part has a constant external cross-sectional area (including the first levitation part) at least from the neurophage part to the first levitation part.
The first buoyant part is located vertically above the neurophage part.
浮揚構成では、第1の浮揚部分は垂直方向でシースの炉心ゾーンの上方に位置している。 In the levitation configuration, the first levitation portion is positioned vertically above the sheath core zone of the sheath.
この実施形態において、第1の浮揚部分は、第1の浮揚部分が制御棒脚部上に、つまり浮揚構成でのシースの炉心ゾーンの垂直方向下方に位置する場合と比べて、中性子束からさらに遠くにある。その結果、第1の浮揚部分が受ける照射線量は限定され、こうして特にその膨張が回避される。 In this embodiment, the first levitation portion is further separated from the neutron flux as compared to the case where the first levitation portion is located on the control rod leg, ie, vertically below the core zone of the sheath in the levitation configuration. In the distance. As a result, the radiation dose received by the first levitation portion is limited, thus avoiding its expansion in particular.
脚部上またはロッド上への浮揚の位置付けの間の選択は、特に核分裂ゾーンと集合体の上部の間で利用可能な距離に応じて行なわれる。
− 第1の浮揚部分は長手方向で可動部の上端部を形成する制御棒のヘッドと、ニュートロファージ部分の間に位置している。
The choice between the positioning of levitation on the legs or on the rod is made in particular according to the distance available between the fission zone and the top of the assembly.
The first levitation part is located between the head of the control rod, which forms the upper end of the movable part in the longitudinal direction, and the neurophage part.
一実施形態によると、第1の浮揚部分は、ロッドのヘッドとニュートロファージ部分の間で可動部により担持された膨らみで構成されている。膨らみは、可動部の横断面積の増大を形成する。
− 可動部は、可動部の上端部から少なくともニュートロファージ部分まで延在するロッドを含み、第1の浮揚部分は、可動部の上端部とニュートロファージ部分の間でロッドにより担持された膨らみによって形成されている。
− 膨らみは、ロッドの2つの部分の間に配置される。
− 膨らみは、冷却材用の推力表面を形成して可動部の平衡維持を可能にするための下端部を含んでいる。
− 膨らみは、中空であり、冷却材の排出のための通過オリフィスを有する;
− 膨らみは、長手方向に延在する円筒形壁を有し、第2の浮揚部分は、シースの内部面により形成または担持されるシェルを有し、膨らみの円筒形壁の外部面とシェルの内部面の間の空間j1が断面積S1を画定している。
According to one embodiment, the first levitation part is composed of a bulge carried by a movable part between the head of the rod and the neurophage part. The bulge forms an increase in the cross-sectional area of the movable part.
The movable part includes a rod extending from the upper end of the movable part to at least the neurophage part, and the first floating part is formed by a bulge carried by the rod between the upper end part of the movable part and the neurophage part; Has been.
The bulge is placed between the two parts of the rod.
The bulge includes a lower end for forming a thrust surface for the coolant to allow the movable part to remain balanced.
The bulge is hollow and has a passage orifice for the discharge of coolant;
The bulge has a longitudinally extending cylindrical wall, the second levitation portion has a shell formed or carried by the inner surface of the sheath, the outer surface of the bulged cylindrical wall and the shell A space j1 between the inner surfaces defines a cross-sectional area S1.
一実施形態によると、装置は、単独でまたは組合せの形で考慮される以下の任意の特徴の少なくとも1つを有することができる。 According to one embodiment, the device may have at least one of the following optional features considered alone or in combination.
安全装置は、可動部落込みの際の可動部の緩衝装置を含み、この緩衝装置は、
− 可動部により担持され冷却材と接して配置されている第1の部品と;
− シースにより担持され冷却材と接して配置されている第2の部品と;
を含み、第1および第2の部品は、可動部が落込む際にかつ可動部が落込み構成でのその行程終了位置に到達しないうちに、第1の部品が第2の部品の中に進入するような形で成型されており、このとき第1および第2の部品は協働して粘性緩衝体を形成する。
The safety device includes a shock absorber for the movable part when the movable part is dropped.
-A first part carried by the moving part and arranged in contact with the coolant;
A second part carried by the sheath and arranged in contact with the coolant;
The first and second parts are included in the second part when the movable part falls and before the movable part reaches the end position of the stroke in the lowered configuration. The first and second parts cooperate to form a viscous buffer.
一実施形態によると、第1の浮揚部分および第1の部品または第2の浮揚部分および第2の部品は、同じ機構によって担持されている。 According to one embodiment, the first levitation part and the first part or the second levitation part and the second part are carried by the same mechanism.
こうして、シースまたは可動部により担持されている同じ機構は、粘性緩衝体の機能と平衡維持の機能を果たす。 Thus, the same mechanism carried by the sheath or moving part performs the function of a viscous buffer and the function of maintaining balance.
これにより、組付け上の制約の観点から見た多大な利点がもたらされる。その上、これには、特に、大きな寸法上の制約を同一の部品中に集中させるという利点もある。こうして、本発明は、例えば極めて精密な機械加工の対象となるはずの重要な部品の数を削減することができる。 This provides a great advantage in terms of assembly constraints. Moreover, this also has the advantage of concentrating large dimensional constraints in the same part, in particular. Thus, the present invention can reduce the number of important parts that are to be subjected to, for example, extremely precise machining.
重要な部品の数が削減されることにより、受動起動安全装置の信頼性は改善される。 By reducing the number of critical components, the reliability of passive activation safety devices is improved.
その上、その製造コストも削減される。 In addition, the manufacturing cost is also reduced.
有利ではあるものの任意である一実施形態によると、第1の浮揚部分および第1の部品または第2の浮揚部分および第2の部品が、少なくとも部分的に、長手方向で同じレベルに位置付けされている。 According to one embodiment, which is advantageous but optional, the first levitation part and the first part or the second levitation part and the second part are at least partially positioned at the same level in the longitudinal direction. Yes.
任意には、緩衝装置を伴うこの実施形態はさらに、以下の特徴の少なくとも1つを有することができる。 Optionally, this embodiment with a shock absorber may further have at least one of the following features:
第1の浮揚部分および第1の部品または第2の浮揚部分および第2の部品は、少なくとも部分的に、長手方向で同じレベルに位置付けされている。 The first levitation part and the first part or the second levitation part and the second part are at least partially positioned at the same level in the longitudinal direction.
緩衝装置の一実施形態によると、本発明は、単独でまたは組合せの形で考慮される以下の任意の特徴の少なくとも1つを有することができる:
− 第2の浮揚部分および第2の部品は、同じ機構によって担持される。シースは少なくとも1つのシェルを含み、前記機構はシェルによって形成されている。
According to one embodiment of the shock absorber, the present invention may have at least one of the following optional features considered alone or in combination:
The second levitation part and the second part are carried by the same mechanism; The sheath includes at least one shell, and the mechanism is formed by the shell.
この実施形態においては、平衡維持の場合と同じ固定部分の上に緩衝システムが展開される。これには、以下のような複数の利点がある:
− 平衡維持機能が必要とする高さが緩衝機能に必要とされる高さよりも大きい既存の部品を活用することから、可動部の長さおよび行程を修正する必要は無く、したがって、集合体の高さに対する影響は無い。
− 効果的な緩衝のため事実上削減されたその機能的あそびにより誘導ゾーンと同一視される緩衝ゾーンを、他の場所に展開することは無用である。こうして、この実施形態は新しい誘導ゾーンを作り出す必要を無くすることができ、これは、ダッシュポット(dashpot)内の可動部の行程上の阻止、つかえ、およびがたつき(つまり落込みの減速)のリスクに対する挿入(引抜き)の信頼性の観点から見て、有利である。これらの阻止、つかえ、およびがたつきのリスクは、概して、照射下の構造の変形に付随して想定することのできる異なる軸ずれ/不整合に由来する。この実施形態に係る解決法では、こうして、緩衝装置の可動部分のその雌部分内への進入がシェルによって構成される誘導ゾーン内で行なわれることから、この進入の信頼性に有利な効果がもたらされる。
In this embodiment, the buffer system is deployed on the same fixed part as in the case of maintaining balance. This has several advantages:
-It is not necessary to modify the length and stroke of the moving parts, since the existing parts need to be larger than the height required for the buffering function, so that the balance maintenance function needs to be modified. There is no effect on the height.
-It is unnecessary to deploy a buffer zone elsewhere that is equated with the guidance zone due to its functional play that has been effectively reduced for effective buffering. Thus, this embodiment can eliminate the need to create a new induction zone, which can prevent, hold, and rattle (i.e., slow down) a moving part in the dashpot. This is advantageous from the viewpoint of the reliability of insertion (withdrawal) against the risk of These risks of blocking, gripping, and rattling generally stem from different misalignments / misalignments that can be envisaged concomitant with deformation of the structure under irradiation. The solution according to this embodiment thus has an advantageous effect on the reliability of this entry, since the entry of the movable part of the shock absorber into its female part takes place in the induction zone constituted by the shell. It is.
緩衝機能および平衡維持機能が少なくとも部分的にシェルによって果たされているこの実施形態は、以下のような他の有利な特徴を有することができる。
− シェルは、冷却材で満たされたキャビティを含み、キャビティは前記第2の部品を形成している。第1の部品は、前記キャビティ内に進入し、可動部が行程の終了点に達する前にそこから冷却材を駆出(chasser)するように成型された雄部品を形成している。
− シェルは、長手方向で、可動部の下端部とニュートロファージ部分の間、好ましくは可動部の下端部と可動部のヘッドの間に位置する。
− 第1の部品は、シェルのキャビティ内に進入するように成型されている。キャビティは、円形であり、横断方向に1つの環を形成する1つの開口部を有し、この開口部を通って、第1の部品は、可動部が落込み構成でその行程終了位置に達する前に進入する。第1の部品は、前記開口部を通ってキャビティ内に進入するように成型されている1つの自由端部を有する管を形成している。
− 第2の浮揚部分は、シェルの内部面により形成されている。
− キャビティは、シェルの厚み内に形成され、キャビティは底面を有する。第2の浮揚部分は、シェルの内部面によって形成され、長手方向にこのキャビティに少なくとも部分的に対面して配置されている。
This embodiment in which the buffering and balancing functions are at least partially performed by the shell can have other advantageous features as follows.
The shell comprises a cavity filled with coolant, the cavity forming said second part; The first part enters the cavity and forms a male part molded to eject the coolant therefrom before the movable part reaches the end of the stroke.
The shell is located in the longitudinal direction between the lower end of the movable part and the neurophage part, preferably between the lower end of the movable part and the head of the movable part.
The first part is shaped to enter into the cavity of the shell; The cavity is circular and has one opening that forms one ring in the transverse direction, through which the first part reaches its end of travel position with the movable part in a lowered configuration. Enter before. The first part forms a tube having one free end that is shaped to enter the cavity through the opening.
The second levitation part is formed by the inner surface of the shell;
The cavity is formed within the thickness of the shell, the cavity having a bottom surface; The second levitation portion is formed by the inner surface of the shell and is arranged at least partially facing the cavity in the longitudinal direction.
一実施形態によると:
第2の部品は、雌部分を形成し、冷却材を格納するように構成された少なくとも1つのキャビティを有し、第1の部品は、雄部品を形成し、この雄部分は、雌部分の少なくとも1つのキャビティ内に進入し可動部が行程終了点に到達する前にそこから冷却材を駆出するように成型されている。
According to one embodiment:
The second part forms a female part and has at least one cavity configured to contain the coolant, the first part forms a male part, the male part being a female part It is shaped to enter the at least one cavity and eject the coolant from the movable part before reaching the end of the stroke.
第2の部品は、可動部のための行程終了ストッパを形成している。
− 第1の部品は、長手方向で、典型的には脚部である可動部の下端部と、可動部のヘッドの間に位置する。好ましくは、第1の部品は、長手方向で、可動部の下端部とニュートロファージ部分の間に位置する。
− 第2の部品は、キャビティを有する雌部分を形成し、第1の部品は、キャビティ内に進入するように成型された雄部品を形成する。好ましくは、キャビティは、横断面によると、可動部の並進軸を中心とする環を形成し、長手方向でキャビティの上端部に位置する開口部から、キャビティの下端部に位置する底面まで延在する。
− キャビティは、円形であり、横断方向に1つの環を形成する1つの開口部を有し、この開口部を通って、雄部品は、可動部が落込み構成でその行程終了位置に達する前に進入する。好ましくは、雄部品は、キャビティの前記開口部内に進入するように成型された1つの自由端部を有する管を形成している。
− 第1の部品は、キャビティ内に進入するように成型された雄部分を形成する。好ましくは、第1の部品は、キャビティ内に進入するために自由端部になっている1つの端部を有する管を形成する。反対側の端部は、管と可動部の残りの部分の間の結合を形成する。好ましくは、第1の部品は、ニュートロファージ部分の直下に配置されている。
− 第2の部分は、シースの内部面により担持されたシェルにより形成され、第2の浮揚部分は、このシェルの内部面により形成されている。
− キャビティは、シェルの厚み内に形成され、キャビティは底面を有し、第2の浮揚部分はシェルの内部面により形成されている。
− 第2の浮揚部分およびキャビティは、長手方向に少なくとも部分的に対面して、すなわち長手方向で同じレベルに、配置されている。
The second part forms a stroke end stopper for the movable part.
The first part is located in the longitudinal direction between the lower end of the movable part, typically a leg, and the head of the movable part; Preferably, the first part is located in the longitudinal direction between the lower end of the movable part and the neurophage part.
The second part forms a female part having a cavity and the first part forms a male part shaped to enter into the cavity; Preferably, according to the cross section, the cavity forms a ring centered on the translation axis of the movable part, and extends from the opening located at the upper end of the cavity in the longitudinal direction to the bottom located at the lower end of the cavity. To do.
The cavity is circular and has one opening that forms a ring in the transverse direction, through which the male part is moved into the lowered configuration before the end of its stroke is reached in the lowered configuration; Enter. Preferably, the male part forms a tube with one free end shaped to enter into the opening of the cavity.
The first part forms a male part shaped to enter into the cavity; Preferably, the first part forms a tube having one end that is free to enter into the cavity. The opposite end forms a bond between the tube and the rest of the movable part. Preferably, the first part is located directly below the neurotrophic portion.
The second part is formed by a shell carried by the inner surface of the sheath and the second floating part is formed by the inner surface of the shell;
The cavity is formed within the thickness of the shell, the cavity has a bottom surface and the second floating part is formed by the inner surface of the shell.
The second levitation part and the cavity are arranged at least partly in the longitudinal direction, ie at the same level in the longitudinal direction.
緩衝装置の別の実施形態によると、本発明は、単独でまたは組合せた形で考慮される以下の任意の特徴の少なくとも1つを有することができる。 According to another embodiment of the shock absorber, the present invention may have at least one of the following optional features that are considered alone or in combination.
緩衝装置のもう1つの実施形態によると:
− 第1の浮揚部分および第1の部品は同じ機構によって担持されており、この機構は、可動部上でスタッドを形成する。
− スタッドは、第1の浮揚部分と第1の部品を同時に画定する外部面を有する。
According to another embodiment of the shock absorber:
The first levitation part and the first part are carried by the same mechanism, which forms a stud on the movable part;
The stud has an outer surface that simultaneously defines the first floating part and the first part;
シースは、可動部を並進誘導するように構成された少なくとも1つの誘導部分を含む;
− 誘導部分は、可動部の並進軸を中心として半径方向で規則的に分布した少なくとも2つそして好ましくは少なくとも3つの滑り座(patin)を含む;
− 誘導部分は、前記滑り座を担持する滑り座担持リング(bague porte−patins)を含む;
− 誘導部分は、横断方向にニュートロファージ部分に対面するような形でシース内で、好ましくは可動部が浮揚構成にある場合はニュートロファージ部分の下端部に、そして可動部が落込み構成にある場合には上端部に、長手方向で位置付けされている。
The sheath includes at least one guide portion configured to translate the movable portion;
The guiding part comprises at least two and preferably at least three sliding seats regularly distributed in the radial direction about the translation axis of the movable part;
The guiding part comprises a bage porte-patins carrying said sliding seats;
The guiding part is in the sheath such that it faces the Neutrophage part in the transverse direction, preferably at the lower end of the Neutrophage part if the moving part is in a floating configuration, and the moving part is in a recessed configuration In some cases, the upper end is positioned in the longitudinal direction.
こうして、ニュートロファージ部分の外部面と滑り座の間の協働は、全行程にわたりシースの内部で可動部を正確に並進誘導する。 Thus, the cooperation between the outer surface of the neutrophage portion and the sliding seat accurately translates the movable part within the sheath over the entire stroke.
本発明のもう1つの態様は、本発明に係る受動起動安全装置と、可動部の位置付け用グラップル(grappin)を含む装備メカニズムとを含む、受動停止システムに関する。グラップルは、安全装置の可動部を持上げてそれを浮揚位置に位置付けするかまたはそれを落込み位置から浮揚位置に戻すことを可能にする。 Another aspect of the present invention relates to a passive stop system comprising a passive activation safety device according to the present invention and an equipment mechanism including a grapple for positioning a moving part. The grapple makes it possible to lift the moving part of the safety device and position it in the levitation position or return it from the lowered position to the levitation position.
本発明のもう1つの態様は、核分裂ゾーンと、冷却材が内部を循環する一次回路とを備え、本発明の装置を少なくとも1つ含む原子炉に関する。 Another aspect of the invention relates to a nuclear reactor comprising a fission zone and a primary circuit through which a coolant circulates and comprising at least one apparatus of the invention.
この原子炉は、好ましくは高速中性子炉タイプのものである。 This reactor is preferably of the fast neutron reactor type.
添付図面は、一例として示されており、本発明を限定するものではない。これらの図面は単に、本発明の一実施形態を表わし、本発明を容易に理解できるようにするものである。 The accompanying drawings are presented by way of example and are not intended to limit the invention. These drawings merely depict one embodiment of the present invention so that the present invention can be easily understood.
図面は、本発明を容易に理解できるようにするための概略的原理図であり、必ずしも実際的応用と同一の縮尺ではない。詳細には、第1の浮揚部分とシースの内部面またはシェルの内部面との間のあそびは必ずしも現実を表わしていない。 The drawings are schematic views for facilitating the understanding of the present invention, and are not necessarily the same scale as practical applications. Specifically, the play between the first levitation portion and the inner surface of the sheath or the inner surface of the shell does not necessarily represent reality.
核分裂ゾーンの熱が少なくとも冷却材に伝達される原子炉においては、概して複数のタイプの集合体があるということを、予め換起しておきたい。これらの集合体の一部は、核分裂材料を含み、他の集合体は、中性子放射能を制御できるようにするいわゆる制御棒を含んでいる。さらに、他の集合体も企図されており、これらは、原子炉の作動異常の場合に中性子放射能を停止させるかまたは減速させるように構想された受動起動安全装置を形成する。 It should be recalled in advance that there are generally multiple types of aggregates in nuclear reactors where heat from the fission zone is at least transferred to the coolant. Some of these assemblies contain fission materials, and other assemblies contain so-called control rods that allow neutron radioactivity to be controlled. In addition, other assemblies are also contemplated, which form passively activated safety devices that are envisioned to shut down or slow down neutron activity in the event of a reactor malfunction.
ここで、図1〜6を参照しながら、本発明に係る受動起動安全装置の一実施例について詳述する。 Here, an embodiment of the passive activation safety device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
装置は、主として、原子炉の炉心内に挿入されるようになっているシース200を含む。炉心ゾーン240と呼称されるシース200の部分は、長手方向3に直交する横断方向に沿って、原子炉の核分裂ゾーン10に対面して位置付けされるようになっている。シース200は、原子炉の作動の際には固定していることから、この炉心ゾーン240は常に核分裂ゾーン10と対面した状態にとどまる。
The apparatus primarily includes a
シース200は、作動状態で水平に対し傾斜した長手方向3に沿って延在する。典型的には、長手方向3は、各図に例示されている通り、垂直である。
The
シース200は、ハンドリング中の集合体を把持できるように設けられた上端部202から延在し、原子炉のエンドトラック内に集合体を位置付けし、例えば液体ナトリウムなどの冷却材をそこに補給する集合体脚部204まで延在している。
The
シース200は、集合体脚部204内に設けられた補給用スリット205から、上端部レベル202に位置する出口203まで、冷却材が長手方向に通過するようになっている。
In the
好ましくは、シース200は、共通部分では六角形管201によって形成されている外部ケーシングを含む。シース200の長手方向壁は気密である。
Preferably, the
受動起動安全装置は同様に、シース200内で長手方向3に沿って収納され並進運動できるように組付けられた可動部100をも含んでいる。原子力産業において、可動部は、制御棒とも呼ばれている。可動部100は、主として長手方向3に沿って、したがって作動中最も多くの場合、各図に示されている通りの垂直線に沿って延在する。可動部100は、ヘッド101から下端部103まで延在する。可動部は、ヘッド101と下端部103の間に、ニュートロファージ材料を含むニュートロファージ部分130を含む。
The passive activation safety device also includes a
液体金属冷却型高速中性子炉の場合、ニュートロファージ材料は、多少の差こそあれ10Bで富化された(enrichi)炭化ホウ素(B4C)であり得る。代替的には、これはハフニウム系の材料であり得る。高い密度を有し、そのため落込み時間を削減することができるこれらの材料は、照射下で気体を放出せず、したがって膨張を誘発せず、照射下における材料の負の反応度能力は大きく減少しない。代替的には、ニュートロファージ材料は、およそ3300℃の融点を有する、例えばHfB2およびTiB2などの耐火性ホウ化物タイプの吸収材でもあり得る。六ホウ化ユーロピウム(hexaborure d’europium)EuB6を使用することも同様に可能である。Eu2O3の使用を考慮することも企図できる。Eu2O3は照射下で気体生成物を発生しない。これはさらに高い吸収能を有している。 In the case of a liquid metal cooled fast neutron reactor, the neurophage material may be boron carbide (B 4 C) enriched with 10 B to some extent. Alternatively, this can be a hafnium-based material. These materials, which have a high density and therefore can reduce the sagging time, do not release gas under irradiation and thus do not induce expansion, greatly reducing the negative reactivity capability of the material under irradiation do not do. Alternatively, the neurotrophic material can also be a refractory boride type absorbent material, such as HfB 2 and TiB 2 , having a melting point of approximately 3300 ° C. It is likewise possible to use europium hexaboride EuB6. It can also be envisaged to consider the use of Eu 2 O 3 . Eu 2 O 3 does not generate a gas product under irradiation. This has a higher absorption capacity.
加圧水型原子炉の場合、吸収要素に用いられる材料は、例えばハフニウム、Dy11B6、Gd11B6、Sm11B6およびEr11B4、天然HfB2および天然TiB2であり得る。 In the case of a pressurized water reactor, the material used for the absorption element can be, for example, hafnium, Dy 11 B 6 , Gd 11 B 6 , Sm 11 B 6 and Er 11 B 4 , natural HfB 2 and natural TiB 2 .
このニュートロファージ部分130は、典型的には、吸収針棒束131を被包する本体104を含む。針棒131は、主として長手方向3に延在する。ニュートロファージ部分130は、集合体脚部204から出口203まで流れる冷却材が長手方向に通過することにより冷却されるように構成されている。図3bから明らかに分かるように、ニュートロファージ部分130は、吸収針棒131間の機械的結合用要素132を有する、これらの結合用要素132は、ニュートロファージ部分130を通る冷却材の長手方向の流れを一定方向に向かわせてこの部分を冷却することができるようにする通路133を画定している。
The
可動部100のヘッド101は、グラップルタイプの把持装置300と協働して、図7を参照しながら以下で詳述する通り作動開始時点で可動部100をシース200内部で適切な位置に位置付けするように構成されている。
The
可動部100は同様に、第1の浮揚部分110も含んでおり、この第1の浮揚部分の機能は、冷却材の流量が既定の閾値未満に移行した時点で可動部100の落込みの起動を可能にすることにある。この機能について以下で詳述する。
The
可動部100は同様に、落込みの際の可動部100の緩衝を保証するためシース200が担持する第2の部品220と協働するようになっている第1の部品140も含んでいる。これらの第1の部品140および第2の部品220については、以下で詳述する。
The
可動部100の落込みの受動起動メカニズムについてここで説明する。このメカニズムは、冷却材の流量が起動閾値Qdeclenchementと呼称される異常流量閾値未満に低下した場合に、可動部100の重力による落込みを誘発して、可動部100がひとたび落込み、落込み構成と呼称されるその行程終了位置に達した時点で、ニュートロファージ部分130が横断方向で原子炉の核分裂ゾーン10に対面し、したがってシース200の炉心ゾーン240に対面して位置付けされるようにすることができる。
The passive activation mechanism of the drop of the
可動部100が担持する第1の浮揚部分110は、シース200の内壁に対面して位置付けされた外壁を有する。シース200の内壁は、第2の浮揚部分210と呼称されるシース200のゾーンのレベルでその横断面の狭まりを有する。シース200の横断面の狭まりは、その長手方向寸法に応じて制限される。典型的には、この第2の浮揚部分210は、長手方向で好ましくはシース200の長さの1/5未満そして好ましくは1/10未満、そして好ましくは1/15未満にわたり延在している。典型的には、エンドトラックより上の、第2の浮揚部分210の長さとシース200の長さの間の比は、およそ1/12である。
The
第1の浮揚部分110とシース200の内部面の間に画定された空間は、シース200の内部を流れる冷却材のための通過断面積を画定する。したがってこの通過空間は、第1の浮揚部分110が横断方向に第2の浮揚部分210に対面して位置する場合に、縮小される。
The space defined between the
特に有利には、第1の浮揚部分110は、ニュートロファージ部分130との関係において長手方向にずらして位置付けされている。図1〜9および11に例示された実施形態の実施例において、この第1の浮揚部分110は、ニュートロファージ部分130の下に位置する。この実施形態に関係する利点について、以下で説明する。図10に例示された別の実施形態によると、この第1の浮揚部分110は、ニュートロファージ部分130の上方に位置することができる。これらの実施形態の各々において、第1の浮揚部分110は、ニュートロファージ部分130上に位置しておらず、有利には、長手方向3に沿ってこのニュートロファージ部分から離して配置される。
Particularly advantageously, the
第1の浮揚部分110および第2の浮揚部分210は、第1および第2の浮揚部分110、210が、いわゆる浮揚構成である、長手方向3に直交する横断方向に沿った対面配置になっている場合には、第1および第2の浮揚部分110、210が共に冷却材用通過空間を画定するように構成されている。通過空間は断面積S1を有し、この断面積は、あそびj1が可動部100の全周にわたって規則的である場合、このあそびによっても画定され得る。
The
第1および第2の浮揚部分110、210、あるいはむしろそれらの対面する面は、浮揚構成において、この断面積S1(またはこのあそびj1)が、
− シース200を長手方向に通過する冷却材の流量Qfが既定の流量Qdeclenchementを上回る場合には、冷却材が可動部100に対し、シース200内の可動部の浮揚およびその浮揚構成での垂直方向維持を保証するべく可動部100の重量に反対するのに充分な力を加えるような形で画定される;
ように構成されている。
The first and
-If the coolant flow rate Q f passing through the
It is configured as follows.
より厳密には、可動部100は同様に少なくとも1つの推力壁117も含んでおり、この壁の表面は、冷却材の前進方向に直交する突出部に沿って、すなわち横断方向突出部に沿って非ゼロ(non nulle)である。冷却材は、この推力壁117上に、可動部100の見かけ重量に対抗する力を加える。
− Qf<Qdeclenchementである場合には、冷却材は可動部100に対して、シース200内の可動部100の浮揚およびその浮揚構成での垂直方向維持を保証するには不充分な力しか加えない。このとき可動部100は、いわゆる落込み構成である行程終了位置に達するまでシース200に沿って重力により下降する。この位置において、ニュートロファージ部分130は核分裂炉心10に対面しており、したがって、中性子放射能を停止または減速させることができる。
More precisely, the
If Q f <Q declenchement , the coolant has insufficient force to move the moving
第1および第2の浮揚部分110、210、またはむしろそれらの対面する面は同様に、第1および第2の浮揚部分110、210が横断方向に沿って対面配置されていない場合には、第1の浮揚部分110およびこの第1の浮揚部分110に対面するシース200の内部壁が共に、S1より大きい断面積S2(またはj1より大きいあそびj2)を有する冷却材用通過空間を画定するような形で成型されている。この断面積S2またはこのあそびj2は、冷却材が、たとえQdeclenchementよりもはるかに大きい流量Qfを有する場合(原子炉において考慮される基準は公称出力での流量の110%である)でも、可動部100に対して、シース200内の並進運動により可動部100を再上昇させるのには不充分な力しか加えないように画定されている。こうして、流量の異常な落込みの後、吸収制御棒は、グラップル200により意図的にそこから引抜かれる場合を除いて、核分裂ゾーン10から再度退出することができない。
The first and
こうして、本発明は、この非限定的な実施例においては核分裂炉心の下方に位置している第1の浮揚部分110と第2の浮揚部分210の間の協働により展開される水力浮揚ゾーンに基づく解決法を提案する。可動部100がその落込み構成にある場合、水力浮揚ゾーンは活性化されていない。
Thus, the present invention provides a hydraulic levitation zone that is deployed by cooperation between the
本発明は、安全装置を極めて堅牢で、高性能かつ効果的なものにする。実際、この安全装置は特に以下のような利点を有する:
・ 部分的に第1の浮揚部分110により形成される水力協働ゾーンはニュートロファージ部分130の下方に位置することから、水力機能(平衡維持)および熱水力機能(束冷却)は連結されず、直列に配置される。これにより特に、以下のことが可能になる:
○ 針棒束131の冷却可能性および可動部100の平衡維持の良好な制御:
− 実際、集合体に割振られる流量全体が、平衡維持と同時に冷却のためにも使用され得る。その結果、浮揚ゾーンレベルでの直径のあそびが同等である場合、制御棒脚部上の浮揚ゾーンの概念は、ニュートロファージ部分レベルすなわち制御棒本体上に位置する浮揚ゾーンの概念に比べて少ない集合体内の冷却材の流量しか必要としないと考えられる(あるいは、同等の形でより大きい質量を持上げることができる)ことが予期される;
− 挿入段階では、針棒束131の冷却は、その長手方向位置の如何に関わらず同一である;
○ 浮揚ゾーンの構成要素の製造許容誤差に関する柔軟性:(およそ1/10の製造許容誤差で)浮揚ゾーンレベルでおよそ数ミリメートルの半径方向のあそびを遵守することは、第1の浮揚部分110および第2の浮揚部分210が一体で短い部品により形成される場合、容易である。
○ 針棒束131の構想レベルでの一定の自由度:針棒束131の寸法を修正しても、浮揚ゾーン110、210の寸法に影響が及ぼされることはない。このことは、開発状況(プロジェクト内部での作業)においても、原子炉の耐用年数予測にとっても極めて有用であり得る。
○ 計算の観点、ひいては必要となり得るあらゆる実証の観点から見た容易さ;
・ 可動部の落込みまたは装備の際の可動部誘導の機械的問題をうまく制御できる。
The present invention makes the safety device extremely robust, high performance and effective. In fact, this safety device has the following advantages in particular:
-Since the hydraulic cooperation zone formed partly by the
○ Good control of cooling possibility of
-In fact, the entire flow allocated to the aggregate can be used for cooling as well as maintaining equilibrium. As a result, when the diameter play at the buoyancy zone level is equivalent, the concept of the buoyancy zone on the control rod leg is smaller than the concept of the buoyancy zone located on the neurophage partial level, ie the control rod body. Expected to require only the flow of coolant in the body (or can lift a larger mass in an equivalent manner);
In the insertion phase, the cooling of the
O Flexibility with respect to manufacturing tolerances of the components of the levitation zone: complying with a radial play of approximately a few millimeters at the levitation zone level (with a manufacturing tolerance of approximately 1/10) It is easy when the
A certain degree of freedom at the concept level of the needle bar bundle 131: Even if the dimensions of the
O Ease of view from a computational point of view, and thus from any proof of view that might be necessary
• Can control mechanical problems of moving part guidance when moving parts are dropped or equipped.
本発明は、冷却材の通過断面積S1を画定するために、円筒形壁に限定されない。本発明は、その浮揚機能および落込みの起動機能を果たすことのできる他のあらゆる形態にまで拡大される。 The present invention is not limited to cylindrical walls in order to define the passage cross section S1 of the coolant. The present invention extends to any other form capable of performing its levitation function and descent activation function.
極めて有利には、シース200は、六角管201の内部に後付けされるシェル211を含み、このシェル211が、第2の浮揚部分210を形成する。これにより、寸法上の制約を、六角管201上に後付けするこのシェル211に限定することができ、これは、製造の複雑性、ひいてはコストに関して、寸法上の制約が六角管201に限定されている解決法に比べて有利である。シェル211は、例えば、ブロックから機械加工可能であり、このためその寸法を完全に制御することができる。
Most advantageously, the
有利には、図1〜9および11の実施形態に例示されている通り、第1の浮揚部分110は可動部100により担持されるスタッド112により画定されている。スタッド112は、可動部100の下端部103に位置する。スタッド112は、推力壁117の少なくとも一部を形成するように成型された下端部103を有する。例示された実施例では、この推力壁117は、端部103を形成する平担な面および端部103からスタッド112の長手方向壁まで延在する面取り(chanfrein)により形成される。
Advantageously, as illustrated in the embodiments of FIGS. 1-9 and 11, the
以上で記した通り、この推力壁117は、シース200を通過する冷却材がこの壁に、可動部100の重量に対抗する1つの成分を有する推力を加えるような形で成型されている。この推力は、推力壁117の横断方向突出部が占有する表面積、および第1の浮揚部分110の上流側と下流側の間の圧力差に依存している。
As described above, the
可動部100とシース200の間の通過断面を画定するのもこのスタッド112である。例示された実施例では、第1の浮揚部分110は円筒形である。スタッド112は、好ましくは、典型的にはグレードEM10のフェライト−マルテンサイト鋼またはその合金の1つでできた一体構成部品で形成されている。当然のことながら、原子炉の作動条件に応じて他のグレードの鋼、さらには他の金属(例えば耐火性金属)を企図することができると考えられる。
It is this
同様に有利には、スタッド112は、その寸法、特に断面積S1を画定できるようにする寸法をより細かく制御できるような形で、ブロックから機械加工される。
Equally advantageously, the
一実施形態によると、スタッドは中実部品でありうる。 According to one embodiment, the stud may be a solid part.
もう一つの有利な実施形態によると、スタッドは中空であって、こうしてスタッドをより軽量にすることができる。スタッドは、機械加工によって製造されてもされなくてもよい。スタッドの上流側の先端側の凹部を回避したい場合には、下部に栓を追加する。 According to another advantageous embodiment, the stud is hollow, so that it can be made lighter. The stud may or may not be manufactured by machining. If you want to avoid the recessed part on the upstream side of the stud, add a stopper at the bottom.
極めて有利には、図1〜9および11に例示された実施形態によると、第1の浮揚部分110は、垂直方向にニュートロファージ部分130の下方に位置する。こうして、浮揚構成において、スタッド112は核分裂炉心の下にある。このとき、第1の浮揚部分110は、シース200内の冷却材5の流れに対してニュートロファージ部分130の上流側に位置する。
Very advantageously, according to the embodiment illustrated in FIGS. 1-9 and 11, the
第1の浮揚部分110がニュートロファージ部分130の垂直方向上方に位置する一変形実施形態については、図10を参照しながら説明する。
An alternative embodiment in which the
第1の浮揚部分110がニュートロファージ部分130の垂直方向下方に位置している実施形態は、多くの利点を有する。
Embodiments in which the
実際には、第1の浮揚部分110は、中性子束中に位置していない。その結果、第1の浮揚部分110が受ける照射線量は制限される。ところが、中性子束の下に設置された金属材料内で微視的規模で生み出される照射損傷は、巨視的規模では、寸法的推移、特に照射線量と共に増大する膨張の形で現われる。したがって第1の浮揚部分が中性子束内に置かれる解決法と比べて、説明された解決法は、第1の浮揚ゾーンの幾何形状に影響を及ぼさずひいてはその機能性を保つことができ、こうして安全装置はより信頼性の高いものとなる。
In practice, the
平衡維持を誘発するために冷却材により生成される力の決定の一例を、以下で図11を参照しながら詳述する。 An example of the determination of the force generated by the coolant to induce equilibrium maintenance is described in detail below with reference to FIG.
この図11は、シェル211により形成される第2の浮揚部分210を示しており、ここで可動部100のスタッド112が第1の浮揚部分110を画定し、その長手方向壁はシェル211の長手方向壁に面しており、その推力壁117は、冷却材により生成される平衡維持力を受ける。この図では、スタッドの直径D112、およびシェルにより形成される内部流路の直径D211が表現されており、これら2つの直径間のあそびj1も同様に表わされている。同様にこの図には、冷却材の流れの向き5、ならびにシェル211の上流側の圧力P1およびシェル211の下流側の圧力P2も表わされている。長さL211は、その上で第1の浮揚部分110が浮揚構成においてシェル211により画定される第2の浮揚部分210に面している長手方向の寸法である。
FIG. 11 shows a
水力協働ゾーン、および直径D112のスタッドの断面中に発生する負荷損失を介して、平衡維持力は、複数のパラメータに基づいている(長さL112〜211、直径D211、直径あそびj1=D211〜D112)。その上、事実上、可動部100の位置付け用メカニズムのグラップル300を連動解除/離隔した後の可動部の当接プロセスによって必要とされるL112〜211についての余裕が存在する。これら全てが、対応し得る失速(Decrochement)条件の近くで有利に反応し、その信頼性および堅牢性を高める平衡維持の概念を生み出すことになる。
Hydro cooperating zones, and through the load losses that occur during the cross-section of the stud diameter D 112, the equilibrium maintained force is based on a plurality of parameters (length L 112 ~ 211, the diameter D 211, the diameter play j 1 = D 211 ~D 112). Furthermore, there is room for L 112 ~ 211 virtually, is needed by the contact process of the movable part after the disengagement / separation of the
失速とは、たとえ集合体内の流量Qfの値が失速後に起動流量Qdeclenchementの値よりも大きいものにとどまる場合でも、可動部100の落込みを避けられないものにするのに充分な浮揚ゾーンの露出として理解しなければならない。この失速の概念は、システムの不安定さの表われであり、不安定性の原因は、特に幾何学的機械的原因(例えば、シース内の可動部の軸ずれまたは不整合の可能性)、水力的原因(例えば、水力的混乱、振動)、その他(例えばスタッドとシェルの間のあそびの中の不純物の偶発的存在)であり得る。
Stall is a levitation zone sufficient to make the moving
したがって公称流量QNに応じて、かつ可動部100の落込み開始が望まれる閾値Qdeclenchementに応じて、当業者は、第1の浮揚部分110および第2の浮揚部分210の寸法、特にそれらの横断面積および長さを決定することができる。
Accordingly, depending on the nominal flow rate Q N and the threshold value Q declenchement at which the moving
より詳細には、可動部上には、QfがQdeclenchementより大きく第1の浮揚部分110および第2の浮揚部分210が対面している場合の可動部の平衡維持を可能にする推力Fpousseeが加えられる。この推力Fpousseeは、以下のように定義され得る:
Fpoussee=Fresultante des forces de pression+Ffrottement
式中、
− 「Ffrottement」は、水力協働ゾーンレベルでの粘性抗力に由来する摩耗力である。図11の非限定的実施例では、Ffrottementは特に、長さL211、冷却材の粘性およびあそびj1(j1=D211−D112)により左右される。
− 「Fresultante des forces de pression」は、冷却材の圧力が及ぼされる計画表面積(典型的にはスタッド112の推力壁117)およびこの計画表面上に及ぼされた冷却材の圧力P1に左右される。図11の非限定的実施例上で、冷却材の圧力が及ぼされる計画表面積は、直径D112に左右され、圧力はP1として記される。
More specifically, on the movable part, a thrust F poussee that allows the movable part to maintain equilibrium when Q f is larger than Q declenchement and the
F poussee = F resultante des forces de pression + F frottement
Where
-“F frottement ” is the wear force derived from the viscous drag at the hydraulic cooperation zone level. In the non-limiting example of FIG. 11, F frottement depends in particular on length L 211 , coolant viscosity and play j1 (j1 = D 211 −D 112 ).
-"F resultante des forces de pression " depends on the planned surface area (typically the
したがって、Fpousseeは、最低でも、制御棒の見かけの重量、すなわち浮力を差し引いたその重量を平衡化しなければならない。 Therefore, F poussee must at least equilibrate the apparent weight of the control rod, ie its weight minus buoyancy.
一実施形態によると、第1の浮揚部分110は、浮揚構成と落込み構成の間での可動部の長手方向行程以上の長手方向長さを有する離隔部分120によってニュートロファージ部分130から分離されて、このニュートロファージ部分130から長手方向に離して配置されている。こうして、第1の浮揚部分110の位置の如何に関わらず、第1の浮揚部分110が核分裂炉心の高さに位置することが決してないように保証され得、特に第1の浮揚部分110が中性子束内に位置している解決法と比べて第1の浮揚部分110に課せられる照射の削減の観点から見て以上で言及された利点をもたらす。
According to one embodiment, the
離隔部分120は、異なる実施形態にしたがって実施可能である。第1の実施形態は、図1〜9および11を参照しながら例示される。この実施形態によると、スチフナ121を伴うタイロッド122が、ニュートロファージ部分130と第1の浮揚部分110の間の機械的結合を確保する。好ましくは、集合体断面図である図4bに例示される通り、離隔部分120は、可動部100の中心から半径方向に延在しかつ、ニュートロファージ部分130から第1の浮揚部分110まで延在する3つのスチフナ121を含む。1つのタイロッドと3つのスチフナを伴うこの制御棒脚部構造は、制御棒の落込み条件下で水力協働ゾーンを不活性化することができる。この構造は、行程全体にわたる機械的誘導;機械的剛性の改善;平衡維持にとって重要である軽量性;低い負荷損失;複雑な水力寸法決定無し、という利点も提供する。
The
図8および9は、この離隔部分120が透かし管123を含んでいる離隔部分120のもう1つ実施形態を例示する。透かし管123は、長手方向に延在する開口部124を含む。これらの開口部124は、透かし管123全体に沿って分布している。これらの開口部は、離隔部分120の長手方向寸法全体にわたり分布している。こうして、冷却材は、これらの開口部124を通って移行して、ニュートロファージ部分130の内部に、わずかな負荷損失で到達し、このニュートロファージ部分を冷却することができる。
8 and 9 illustrate another embodiment of the
透かし管123を伴うこの実施形態は、タイロッドおよびスチフナを伴う制御棒脚部に関する上述の利点を有する。その代り、この実施形態は、より進んだ水力的および機械的寸法決定を必要とする。
This embodiment with
可動部100のその公称作動位置における装備は、可動部100のヘッド101の把持用グラップル300を含む、通常制御棒メカニズムと呼ばれるメカニズムを介して補助される。本発明の枠内では、可動部100の落込みの唯一受動的な起動を行う上でメカニズムは、唯一装備機能のみを有するものである。
The equipment of the
本発明に係る受動安全装置の作動原理についてここで、図7を参照しながら説明する。 The operating principle of the passive safety device according to the present invention will now be described with reference to FIG.
図7aに例示された落込み位置では、可動部100とシース200の間、より厳密にはそのそれぞれの浮揚部分110、210の間の水力協働ゾーンは、不活性状態にある。
In the retracted position illustrated in FIG. 7a, the hydraulic cooperating zone between the
臨界状態の前、すなわち、原子炉の活動開始の際に、可動部100が装備されるのは、グラップル300を含むその制御棒メカニズムを介してのことである。可動部100の吸収性部分130が核分裂炉心10の上方に位置付けされている場合を、「装備された」と形容する。グラップルはヘッド101を捕え(図7b)、図7cに例示されている通り、その浮揚構成の垂直方向上方に導くまで可動部100を持上げる。
It is through its control rod mechanism that includes the grapple 300 that the moving
上述のステップに際して、冷却材の流量Qfは、以下で言及する放出流量よりも少ない原子炉ハンドリング流量値に維持される。 During the above steps, the coolant flow rate Q f is maintained at a reactor handling flow rate value that is less than the discharge flow rate referred to below.
このとき、可動部100を制御棒メカニズムにより懸垂された状態に維持しながら、冷却材の流量Qfが増大される(図7d)。
At this time, the flow rate Q f of the coolant is increased while maintaining the
図7に例示されている通り、Qdeclenchement≦Qlacher、好ましくはより安全性を高めるためQdeclenchement<Qlacherで、Qfが少なくともQlacherに達した時点で直ちにグラップル300は開き、制御棒メカニズムは可動部100を解放する。Qlacher<QNである。
As illustrated in FIG. 7, Q declenchement ≦ Q lacher , preferably Q declenchement <Q lacher for higher safety, the
好ましくは、可動部100は、グラップル300に懸垂されたその位置において、シース200の第2の浮揚部分210のレベルにその浮揚部分110を有する。流量Qlacherによって生成される平衡維持力は、可動部100の平衡維持を可能にする。
Preferably, the
このとき流量Qfは増大し続けて、その公称値QNに達することができ、Qdeclenchement<Qfであるかぎり、可動部100はこのとき図7eに例示されているその浮揚構成にとどまる。
At this time, the flow rate Q f continues to increase and can reach its nominal value Q N , so long as Q declenchement <Q f , the
その代り、Qf<Qdeclenchementとなった時点で直ちに、流量Qfにより生成される平衡維持力はもはや可動部100の平衡維持を可能にせず、この可動部100は重力により(図7f)、図7gに例示されている通りの行程終了点でのその落込み構成に達するまで落込む。
Instead, as soon as Q f <Q declenchement , the equilibrium maintaining force generated by the flow rate Q f no longer allows the
こうして、一次回路内の流量の異常低下時の保護されていない過渡状態の際に到達する集合体内の適切な流量値を下回る値において、水力協働は停止し、こうして可動部100の落込みの受動起動および核分裂炉心10内の吸収性荷(charge)130の重力による挿入が駆動される。
Thus, hydraulic cooperation stops at a value below the appropriate flow rate value reached in the aggregate during an unprotected transient during an abnormal drop in the flow rate in the primary circuit, and thus the drop of the
図10a、10b、10cを参照すると、第1の浮揚部分110が垂直方向にニュートロファージ部分130の上方に位置している変形実施形態が例示されている。こうして、第1の浮揚部分110は、垂直方向にシース200の炉心ゾーン240の上方、したがって原子炉の核分裂炉心10の上方に位置している。より厳密には、第1の浮揚部分110は、可動部100のヘッド101とニュートロファージ部分130の間に位置する。
With reference to FIGS. 10 a, 10 b, 10 c, an alternative embodiment is illustrated in which the
一実施形態によると、第1の浮揚部分110は、ロッド102により担持されヘッド101とニュートロファージ部分130の間に延在する膨らみ115により形成される。こうして、膨らみ115は、前記ロッド102の2つの区分の間に位置付けされている。図10aに例示される通り、離隔部分120は、第1の浮揚部分110を担持する膨らみ115を、ニュートロファージ部分130から離して維持する。膨らみ115は、冷却材用の推力壁117を形成して可動部100の平衡維持を可能にするようになっている下端部を含む。
According to one embodiment, the
有利には、膨らみ115は中空である。この膨らみは、冷却材用の通過オリフィス116、118を有する。これらのオリフィスのうち、上部孔118は、膨らみ115の上端部レベルに位置し、少なくとも1つの孔116が膨らみ115の下端部に配置されている。膨らみ115は、長手方向に延在する円筒形壁を有する。第2の浮揚部分210の方は、シェル211によって形成される。膨らみ115の円筒形壁の外部面とシェル211の内部面の間の空間は、冷却材の通過断面S1を画定する。
Advantageously, the
有利には、安全装置は、可動部100が行程終了に到着した際にその落込みを緩衝するための可動部100の緩衝メカニズムを含む。
Advantageously, the safety device includes a buffering mechanism of the
緩衝メカニズムは、可動部100により担持され冷却材と接触して配置された第1の部品140と、シース200により担持され同様に冷却材と接触した状態で配置された第2の部品220を含む。
The buffer mechanism includes a
第1の部品140および第2の部品220は、可動部100が落込んで、しかも可動部100が落込み構成でのその行程終了位置に達する前に、第1の部品140が第2の部品220の中に進入するように成型され、このとき、第1の部品140および第2の部品220は、協働して粘性緩衝体を形成する。
The
第2の部品220は、好ましくは、可動部100のための行程終了ストッパを形成する。こうして、可動部100は、シース200の下端部に位置する底面壁206と衝突しない。
The
図1〜6、8および9に例示されている実施形態によると、第1の部品140は、長手方向に、可動部100の下端部103とニュートロファージ部分130、より厳密にはニュートロファージ部分130の下端部の間に位置する。この実施形態において、雌部分を形成する第2の部品220はキャビティ225を有する。キャビティ225は、横断面に沿って、可動部100の並進軸を中心とする環を形成し、キャビティ225の上端部に位置する開口部226から、キャビティ225の下端部を形成する底面227まで長手方向に延在する。
According to the embodiment illustrated in FIGS. 1 to 6, 8 and 9, the
雄部品を形成する第1の部品140は、可動部が落込んでしかもその行程の終了点に達する前に、キャビティ225の中に進入するように成型されている。
The
雄部品は、キャビティ225内に挿入されるように成型された壁を有する管を形成する。管の一端部141は、自由である。管のもう一方の端部は管と可動部の間の機械的結合を確保する。好ましくは、管のこの端部は、ニュートロファージ部分130の下端部の直近に配置されている。この実施形態は、図6bおよび6cに明確に見える。
The male part forms a tube having a wall shaped to be inserted into the
キャビティ225は、可動部100の並進軸にほぼ中心を置き、雄部品はキャビティ225と相補的な寸法を有し、こうして、雄部品と雌部品の相対的挿入の際に、キャビティ225の内部に存在する流体がこのキャビティ外に駆出され、雌部品内への雄部品の挿入に対抗する粘性力を発生させるようになっている。より厳密には、キャビティ225および雄部品の横断方向および長手方向の寸法は、行程終了に到着するまでの可動部100の落込みに対抗する粘性緩衝を生成するような形で選択される。
The
好ましくは、キャビティ225は、それ自体シース200の内部面によって担持されているシェル211によって形成される。同様に好ましくは、第2の浮揚部分210も同様にシェル211により形成されている。
Preferably, the
こうして、唯一の同じ部品、つまりシェル211が、各々以下の充分特定的な機能を果たす2つの壁を担持している:
− 流量が充分である場合、シェル211の一方の壁は、可動部が担持する浮揚部分と協働して、可動部の平衡維持を行う;
− 流量が異常に落込んだ場合、シェル211のもう一方の壁は、可動部が落込んで行程終了に到達した時点で可動部の緩衝を行う。
Thus, the only identical part,
-If the flow rate is sufficient, one wall of the
-If the flow rate drops abnormally, the other wall of the
好ましくは、粘性緩衝をその機能とする第2の部品220および平衡維持をその機能とする第2の浮揚部分210は、少なくとも部分的に長手方向に対面して位置し、すなわち、これらは長手方向で同じレベルに位置している。このことの利点は、特に、大きな寸法上の制約を同一部品の内部に集中させるということにある。このことは、可動部100の平衡維持を可能にするあそびj1およびキャビティ225を明示している図4cおよび5bから分かる。この実施形態によると、こうして、極めて精密な機械加工を行うべき非常に重要な部品の数は削減される。その上、これにより、スペースが大幅に節約できる。
Preferably, the
その上、緩衝および平衡維持の機能を果たすシェル211を伴うこの実施形態は、以下のような利点を有する:
− 平衡維持機能が必要とする高さが緩衝機能により必要とされる高さよりも大きい既存の部品を活用することから、可動部の長さおよび行程を修正する必要が無く、したがって、集合体の高さに対する影響は無い。
− 効果的な緩衝のため事実上削減されたその機能的あそびにより誘導ゾーンと同一視される緩衝ゾーンを、他の場所に展開することは無用である。こうして、この実施形態は、新しい誘導ゾーンを作り出す必要を無くすることができ、これは、ダッシュポット内での可動部の行程上の阻止、つかえ、およびがたつき(ひいては落込みの減速)のリスクに対する挿入(および引抜き)の信頼性の観点から見て、有利である。これらの阻止、つかえ、およびがたつきのリスクは概して、照射下の構造の変形に付随して想定し得る異なる軸ずれ/不整合に由来する。この実施形態に係る解決法では、こうして、緩衝用装置の可動部分のその雌部分内への進入がシェル211で構成される誘導ゾーン内で行なわれることから、この進入の信頼性にとって有利な効果がもたらされる。
Moreover, this embodiment with the
-It is not necessary to modify the length and stroke of the moving parts, since the existing parts need to be higher in height than required by the buffering function, so that the length of the moving part and the stroke need not be modified. There is no effect on the height.
-It is unnecessary to deploy a buffer zone elsewhere that is equated with the guidance zone due to its functional play that has been effectively reduced for effective buffering. Thus, this embodiment can eliminate the need to create a new guidance zone, which is the prevention of movement of the moving part within the dashpot, gripping and rattling (and hence slowing down). This is advantageous from the point of view of reliability of insertion (and withdrawal) against risk. These risks of blocking, gripping, and rattling generally stem from different misalignments / misalignments that can be envisaged associated with deformation of the structure under irradiation. The solution according to this embodiment thus has an advantageous effect on the reliability of this entry, since the entry of the movable part of the shock absorber into its female part takes place in the induction zone constituted by the
例示されていないもう1つの実施形態によると、緩衝機能は、スタッド112とシース200の壁、好ましくは底面壁206の協働によって果たされる。
According to another embodiment not illustrated, the cushioning function is performed by the cooperation of the
こうして、第1の浮揚部分110および第1の部分140は、可動部100のスタッド112の外部面113によって画定される。したがって、この実施形態において、平衡維持と緩衝の2つの機能は、スタッド112であり得る可動部100が担持する同一の機構により果たされる。この底面壁206は、好ましくはシースの内部、例えばその脚部204上に後付けされる。
Thus, the
図1〜6および8〜10の各々に例示されている有利な一実施形態によると、安全装置は、可動部100をシース200の内部でのその並進運動において誘導するように構成された少なくとも1つの誘導部分230を含んでいる。図3bに例示されている通り、誘導用部分230は、可動部100の並進軸を中心として規則的に半径方向に分布する少なくとも2つ、好ましくは3つの滑り座231により形成される少なくとも1つの誘導部分230を含む。図3bでは、滑り座231は120°間隔で分布している。好ましくは、この誘導部分230は、前記滑り座231をその内部面の1つの上で画定する滑り座担持リングにより形成されている。
According to one advantageous embodiment illustrated in each of FIGS. 1 to 6 and 8 to 10, the safety device is at least one configured to guide the
誘導部分230は、可動部100が浮揚構成にある場合、シース200内において長手方向でニュートロファージ部分130のレベルにくるように位置付けされる。こうして、ニュートロファージ部分130の外部面と滑り座231の間の協働により、シース200の内部での可動部100の正確かつ信頼性の高い並進誘導が確保される。
The guiding portion 230 is positioned in the
しかし、この実施形態は限定的ではない。 However, this embodiment is not limiting.
以上の説明を考慮すると、本発明が、冷却材の流量が異常に低下した際に、完全に受動的に吸収制御棒の落込みを可能にするための極めて信頼性の高い確実な解決法を提案していることが明確に分かる。 In view of the above description, the present invention provides an extremely reliable and reliable solution to allow the passive control rod to drop completely passively when the coolant flow rate is abnormally reduced. You can clearly see that you are proposing.
本発明は、上述の実施形態に限定されず、クレームにより網羅されている全ての実施形態に拡張されるものである。 The invention is not limited to the embodiments described above, but extends to all embodiments covered by the claims.
1 装置
3 長手方向
5 冷却材の流れゾーン
10 核分裂ゾーン
100 可動部
101 ヘッド
102 ロッド
103 下端部
104 制御棒本体
110 第1の浮揚部分
112 スタッド
113 外部面
115 膨らみ
116 孔
117 推力壁
118 上部孔
120 離隔部分
121 スチフナ
122 タイロッド
123 透かし管
124 開口部
130 ニュートロファージ部分
131 針棒
132 結合用要素
133 冷却材用通過流路
140 第1の部品
141 管の端部
200 シース
201 六角管
202 上端部
203 出口
204 集合体脚部
206 壁
210 第2の浮揚部分
211 シェル
212 内部壁
220 第2の部品
225 キャビティ
226 開口部
227 キャビティの底面
230 誘導部分
231 滑り座
240 炉心ゾーン
300 グラップル
DESCRIPTION OF
Claims (36)
・ 長手方向に冷却材が通過するようになっている、作動時にほぼ垂直である長手方向(3)に沿って延在するシース(200)と;
・ シース(200)内で長手方向(3)に沿って並進運動可能な形で組付けられ、少なくとも、
− 主として長手方向(3)に沿って延在し長手方向に冷却材が通過するように構成された、少なくとも1つのニュートロファージ材料を含むニュートロファージ部分(130)、
を含む、可動部(100)とを含む集合体を含み、
可動部(100)が、ニュートロファージ部分との関係において長手方向にずれて位置する第1の浮揚部分(110)を含み、シース(200)が第2の浮揚部分(210)を含み、第1および第2の浮揚部分(110、210)は、
・ 第1および第2の浮揚部分(110、210)が、いわゆる浮揚構成である、長手方向(3)に直交する横断方向に沿った対面配置になっている場合には、第1および第2の浮揚部分(110、210)が共に、断面積S1を有する冷却材用通過空間を画定し、この断面積S1は、
− シース(200)を長手方向に通過する冷却材の流量Qfが流量Qdeclenchementを上回る場合には、冷却材が可動部(100)に対し、シース(200)内の可動部の浮揚およびその浮揚構成での維持を保証するのに充分な力を加え;
− Qf<Qdeclenchementである場合には、冷却材が可動部(100)に対して、シース(200)内の可動部(100)の浮揚およびその浮揚構成での維持を保証するには不充分な力しか加えず、このとき可動部(100)は、いわゆる落込み構成である行程終了位置に達するまでシースに沿って重力により下降する;
ように画定されている、
ような形で成型されており、
・ 第1および第2の浮揚部分(110、210)が横断方向に沿って対面配置されていない場合には、第1の浮揚部分(110)およびこの第1の浮揚部分(110)に対面するシース(200)の内部壁(212)が共に、S1より大きい断面積S2を有する冷却材用通過空間を画定し、この断面積S2は、
− 冷却材が、たとえ流量Qf>Qdeclenchementである場合でも、可動部(100)に対して、シース(200)内の並進運動により可動部を再上昇させるのには不充分な力しか加えない、
ように画定されている、
ような形で成型されていること、
を特徴とする、安全装置。 A passive start-up safety device (1) for a nuclear reactor, wherein the nuclear reactor includes a fission zone in which heat is at least partially transferred to the coolant;
A sheath (200) extending along the longitudinal direction (3), which is substantially vertical in operation, with the coolant passing in the longitudinal direction;
Assembled in a sheath (200) so as to be able to translate along the longitudinal direction (3), at least
A neurotrophic portion (130) comprising at least one neurotrophic material, configured to extend mainly along the longitudinal direction (3) and through which coolant passes in the longitudinal direction;
Including an assembly including a movable part (100),
The movable portion (100) includes a first levitation portion (110) located longitudinally offset relative to the neurophage portion, the sheath (200) includes a second levitation portion (210), And the second levitation portion (110, 210) is
If the first and second levitation portions (110, 210) are in a so-called levitation configuration, facing each other along a transverse direction perpendicular to the longitudinal direction (3), the first and second The floating portions (110, 210) together define a coolant passage space having a cross-sectional area S1, which is
-If the flow rate Q f of the coolant passing through the sheath (200) in the longitudinal direction exceeds the flow rate Q declenchement , the coolant floats up the movable portion in the sheath (200) relative to the movable portion (100) and Applying sufficient force to ensure maintenance in a floating configuration;
If Q f <Q declenchement, it is not possible for the coolant to guarantee the floating of the movable part (100) in the sheath (200) and its maintenance in the floating configuration relative to the movable part (100). Only a sufficient force is applied, at which time the movable part (100) descends by gravity along the sheath until reaching the stroke end position, which is a so-called drop configuration;
Is defined as
It is molded in such a form,
If the first and second levitation portions (110, 210) are not facing each other along the transverse direction, they face the first levitation portion (110) and the first levitation portion (110) Both the inner walls (212) of the sheath (200) define a coolant passage space having a cross-sectional area S2 that is larger than S1, and this cross-sectional area S2 is
-Even if the coolant has a flow rate Q f > Q declenchement , it applies only enough force to the movable part (100) to re-raise the movable part by translational movement in the sheath (200). Absent,
Is defined as
Molded in a shape like this,
Features a safety device.
− 可動部(100)により担持され冷却材と接して配置されている第1の部品(140)と;
− シース(200)により担持され冷却材と接して配置されている第2の部品(220)とを含み、
第1および第2の部品は、可動部(100)が落込む際におよび可動部(100)が落込み構成でのその行程終了位置に到達しないうちに、第1の部品(140)が第2の部品(220)内に進入するような形で成型されており、このとき第1(140)および第2(220)の部品は協働して粘性緩衝体を形成することを特徴とする、請求項1〜22のいずれか1つに記載の安全装置。 The movable part (100) includes a shock absorber for the movable part at the time of dropping.
A first part (140) carried by the movable part (100) and arranged in contact with the coolant;
A second part (220) carried by the sheath (200) and arranged in contact with the coolant;
When the movable part (100) is lowered and before the movable part (100) reaches the stroke end position in the lowered configuration, the first part (140) is the first and second parts. The first part (140) and the second part (220) cooperate with each other to form a viscous buffer. The safety device according to any one of claims 1 to 22.
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