JP2540172B2 - 沸騰水型原子炉 - Google Patents
沸騰水型原子炉Info
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- JP2540172B2 JP2540172B2 JP62277825A JP27782587A JP2540172B2 JP 2540172 B2 JP2540172 B2 JP 2540172B2 JP 62277825 A JP62277825 A JP 62277825A JP 27782587 A JP27782587 A JP 27782587A JP 2540172 B2 JP2540172 B2 JP 2540172B2
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- reactor
- reactor pressure
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は沸騰水型原子炉（BWR）に係り、特に制御棒
駆動に関連した改良に係る。
駆動に関連した改良に係る。
［従来の技術］ 従来一般のBWRでは、制御棒を炉心下部から炉心に挿
入するようになっており、炉心下部には通常運転時に炉
心から引き抜かれた制御棒を格納する制御棒格納領域を
有し、制御棒格納領域は原子炉圧力容器内下部に設けら
れている。制御棒は、通常運転には微調整制御棒駆動モ
ータによって上下せしめられ、原子炉緊急停止時には水
圧駆動装置（HCU,Hydraulic Control Unit）で炉心内に
挿入される。
入するようになっており、炉心下部には通常運転時に炉
心から引き抜かれた制御棒を格納する制御棒格納領域を
有し、制御棒格納領域は原子炉圧力容器内下部に設けら
れている。制御棒は、通常運転には微調整制御棒駆動モ
ータによって上下せしめられ、原子炉緊急停止時には水
圧駆動装置（HCU,Hydraulic Control Unit）で炉心内に
挿入される。
他方、特開昭57−127872号公報記載のBWRでは、制御
棒格納領域を炉心上部に設け、制御棒を炉心上部から炉
心に挿入するようになっており、制御棒駆動軸が原子炉
圧力容器の上部から挿入されている。
棒格納領域を炉心上部に設け、制御棒を炉心上部から炉
心に挿入するようになっており、制御棒駆動軸が原子炉
圧力容器の上部から挿入されている。
また特開昭58−55882号公報の記載のものは、原子炉
圧力容器の上部に仕切円筒を設け、その内側に制御棒駆
動系を、またその外側に蒸気乾燥器および気水分離器を
設置し、この制御棒駆動系により炉心に上部から制御棒
を挿入するようになっている。
圧力容器の上部に仕切円筒を設け、その内側に制御棒駆
動系を、またその外側に蒸気乾燥器および気水分離器を
設置し、この制御棒駆動系により炉心に上部から制御棒
を挿入するようになっている。
［発明が解決しようとする問題点］ 前記の従来一般のBWRでは、通常運転時に炉心から引
抜かれた制御棒の格納領域を炉心下部に設けているの
で、炉心下部に炉心の有効高さと同等の縦方向空間が必
要となり、このため原子炉圧力容器を縦方向に長くしな
ければならず、またHCU等の複雑で且つ大きい設備を必
要とし、また、原子炉の安全評価上、制御棒落下事故を
反応度投入事象（反応度が急に加わる事象）として想定
しなければならない。
抜かれた制御棒の格納領域を炉心下部に設けているの
で、炉心下部に炉心の有効高さと同等の縦方向空間が必
要となり、このため原子炉圧力容器を縦方向に長くしな
ければならず、またHCU等の複雑で且つ大きい設備を必
要とし、また、原子炉の安全評価上、制御棒落下事故を
反応度投入事象（反応度が急に加わる事象）として想定
しなければならない。
他方、前記の特開昭57−127872号公報記載のBWRで
は、制御棒駆動軸を蒸気乾燥器および気水分離器と干渉
しないように配慮しなければならない。
は、制御棒駆動軸を蒸気乾燥器および気水分離器と干渉
しないように配慮しなければならない。
また前記の特開昭58−55882号公報記載のものは、炉
心からの蒸気の所要流路面積を確保するためには原子炉
圧力容器の径を大きくしなければならない。
心からの蒸気の所要流路面積を確保するためには原子炉
圧力容器の径を大きくしなければならない。
本発明の目的は、原子炉圧力容器を小型化すると共
に、HCU等の複雑かつ大きな設備を不要にして制御棒駆
動系を簡素化し、また制御棒落下事故を反応度挿入事象
として想定しなくてもよい固有の安全性を有する制御棒
駆動系とした沸騰水型原子炉を提供することにある。
に、HCU等の複雑かつ大きな設備を不要にして制御棒駆
動系を簡素化し、また制御棒落下事故を反応度挿入事象
として想定しなくてもよい固有の安全性を有する制御棒
駆動系とした沸騰水型原子炉を提供することにある。
［問題点を解決するための手段］ 本発明の沸騰水型原子炉は、原子炉圧力容器と、原子
炉圧力容器内の底壁に隣接して設置された炉心と、炉心
に対して上部から挿入されもしくは上部へ引抜かれるよ
うにした制御棒と、原子炉圧力容器内で炉心の上部にあ
る制御棒格納領域と、常時は制御棒を炉心と制御棒格納
領域とを含む範囲において上下に移動させるようにし、
原子炉緊急停止時には、制御棒を重力で落下させるよう
に制御棒に駆動連結された制御棒駆動装置と、を備えた
沸騰水型原子炉において、前記制御棒駆動装置は、上部
および下部がそれぞれ制御棒格納領域上端に架設の制御
棒保持フレームおよび原子炉圧力容器下壁に回転自在
に、しかし上下方向には移動不可能に支持され、原子炉
圧力容器の下壁および炉心を貫き、かつ制御棒の中心孔
に挿通されて前記制御棒格納領域の上端まで延びている
制御棒駆動用ねじ軸と、制御棒の中心孔内に配設され、
常時は制御棒駆動用ねじ軸に螺合するナットとして機能
して制御棒を支持するとともに、原子炉緊急停止時には
ナットとしての機能を失って制御棒を重力で落下させる
ように構成された制御棒支持体と、原子炉圧力容器外の
下部近傍に配設され、制御棒駆動用ねじ軸の最下端部に
回転駆動連結された駆動用モータと、を備えたことを特
徴としている。
炉圧力容器内の底壁に隣接して設置された炉心と、炉心
に対して上部から挿入されもしくは上部へ引抜かれるよ
うにした制御棒と、原子炉圧力容器内で炉心の上部にあ
る制御棒格納領域と、常時は制御棒を炉心と制御棒格納
領域とを含む範囲において上下に移動させるようにし、
原子炉緊急停止時には、制御棒を重力で落下させるよう
に制御棒に駆動連結された制御棒駆動装置と、を備えた
沸騰水型原子炉において、前記制御棒駆動装置は、上部
および下部がそれぞれ制御棒格納領域上端に架設の制御
棒保持フレームおよび原子炉圧力容器下壁に回転自在
に、しかし上下方向には移動不可能に支持され、原子炉
圧力容器の下壁および炉心を貫き、かつ制御棒の中心孔
に挿通されて前記制御棒格納領域の上端まで延びている
制御棒駆動用ねじ軸と、制御棒の中心孔内に配設され、
常時は制御棒駆動用ねじ軸に螺合するナットとして機能
して制御棒を支持するとともに、原子炉緊急停止時には
ナットとしての機能を失って制御棒を重力で落下させる
ように構成された制御棒支持体と、原子炉圧力容器外の
下部近傍に配設され、制御棒駆動用ねじ軸の最下端部に
回転駆動連結された駆動用モータと、を備えたことを特
徴としている。
［作用］ 原子炉の通常の出力運転時には、原子炉圧力容器外の
下部に設置した制御棒駆動装置により制御棒駆動軸を駆
動することにより制御棒を押し上げて炉心の上部の制御
棒格納領域に位置させ、また原子炉の通常の停止を行う
ときには、蒸気の制御棒駆動装置および制御棒駆動軸に
よって制御棒を炉心内に降ろす。
下部に設置した制御棒駆動装置により制御棒駆動軸を駆
動することにより制御棒を押し上げて炉心の上部の制御
棒格納領域に位置させ、また原子炉の通常の停止を行う
ときには、蒸気の制御棒駆動装置および制御棒駆動軸に
よって制御棒を炉心内に降ろす。
原子炉緊急停止時には、制御棒駆動軸から制御棒支持
体を切り離し、重力により制御棒を炉心内に落下させ
る。
体を切り離し、重力により制御棒を炉心内に落下させ
る。
［実施例］ 本発明の実施例を第１図〜第４図により説明する。原
子炉圧力容器１内の下部にて原子炉圧力容器１の下鏡
１′の直上近傍に炉心２が設置されている。炉心２の上
面全体を包囲する中空筒体状のチムニー10が圧力容器１
内で上方に延びており、チムニー10の上端部には蒸気乾
燥器11が圧力容器１内の上部に設けられている。６は制
御棒（これは断面十字形のものである）であり、複数本
あるが、図では１本だけ示してある。炉心２の上部のチ
ムニー10内の領域９は、通常運転時に炉心から上方に引
き抜かれた制御棒６を格納する制御棒格納領域である。
この制御棒格納領域９の上端と蒸気乾燥器11との間のチ
ムニー10内の領域８は単に空洞になっている。制御棒格
納領域９の上端には、第２図に示すように、制御棒保持
フレーム７が架設してあり、このフレーム７には、断面
十字形の制御棒６の中心を遊貫している制御棒駆動軸４
の上端が回転自在に支持されている。制御棒６の中心を
遊貫している制御棒駆動軸４は炉心２および圧力容器１
の下鏡１′を貫通し（下鏡１′の貫通部はシールされて
いる）、その下端部には制御棒駆動装置である制御棒駆
動モータ３が接続されている。制御棒駆動軸４は圧力容
器１に対して回転自在に、しかし上下方向には移動不可
能に支持されている。
子炉圧力容器１内の下部にて原子炉圧力容器１の下鏡
１′の直上近傍に炉心２が設置されている。炉心２の上
面全体を包囲する中空筒体状のチムニー10が圧力容器１
内で上方に延びており、チムニー10の上端部には蒸気乾
燥器11が圧力容器１内の上部に設けられている。６は制
御棒（これは断面十字形のものである）であり、複数本
あるが、図では１本だけ示してある。炉心２の上部のチ
ムニー10内の領域９は、通常運転時に炉心から上方に引
き抜かれた制御棒６を格納する制御棒格納領域である。
この制御棒格納領域９の上端と蒸気乾燥器11との間のチ
ムニー10内の領域８は単に空洞になっている。制御棒格
納領域９の上端には、第２図に示すように、制御棒保持
フレーム７が架設してあり、このフレーム７には、断面
十字形の制御棒６の中心を遊貫している制御棒駆動軸４
の上端が回転自在に支持されている。制御棒６の中心を
遊貫している制御棒駆動軸４は炉心２および圧力容器１
の下鏡１′を貫通し（下鏡１′の貫通部はシールされて
いる）、その下端部には制御棒駆動装置である制御棒駆
動モータ３が接続されている。制御棒駆動軸４は圧力容
器１に対して回転自在に、しかし上下方向には移動不可
能に支持されている。
制御棒駆動軸４にはねじが切ってあり、制御棒６は、
この制御棒駆動軸４に螺合した制御棒支持体５で支持さ
れている。制御棒支持体５は、第３図のように、三枚の
プレート51,52,53で構成されており、上部プレート51と
下部プレート52との間に中間プレート53が挟まれてい
る。中間プレート53は、第４図のように、ねじの切られ
た二つのＣ形片を押しばね54で結合したものである。通
常時は、上部プレート51と下部プレート52は励磁手段
（不図示）による磁化によって磁力で互に密着されてお
り、この状態では、それらの間に挟まれた中間プレート
は制御棒駆動軸４と螺合したナットとして機能するの
で、制御棒駆動軸４をモータ３で回転させることによっ
て制御棒支持体５、従って、それに支持されている制御
棒６は上下方向に移動する。しかし、上記の励磁手段の
励磁を解除すると、下部プレート52は上部プレート51か
ら下方に離れ、中間プレート53はばね54の力で広がり、
このため、制御棒駆動軸４と螺合するナットとしての機
能を失い、制御棒支持体５およびそれに支持されている
制御棒６は重力の作用で落下する。
この制御棒駆動軸４に螺合した制御棒支持体５で支持さ
れている。制御棒支持体５は、第３図のように、三枚の
プレート51,52,53で構成されており、上部プレート51と
下部プレート52との間に中間プレート53が挟まれてい
る。中間プレート53は、第４図のように、ねじの切られ
た二つのＣ形片を押しばね54で結合したものである。通
常時は、上部プレート51と下部プレート52は励磁手段
（不図示）による磁化によって磁力で互に密着されてお
り、この状態では、それらの間に挟まれた中間プレート
は制御棒駆動軸４と螺合したナットとして機能するの
で、制御棒駆動軸４をモータ３で回転させることによっ
て制御棒支持体５、従って、それに支持されている制御
棒６は上下方向に移動する。しかし、上記の励磁手段の
励磁を解除すると、下部プレート52は上部プレート51か
ら下方に離れ、中間プレート53はばね54の力で広がり、
このため、制御棒駆動軸４と螺合するナットとしての機
能を失い、制御棒支持体５およびそれに支持されている
制御棒６は重力の作用で落下する。
断面十字形の制御棒６は炉心２の隣接する四つの燃料
集合体の間に挿入されるようになっており、また、制御
棒格納領域９内に引き抜かれたときでも制御棒６の下端
が燃料集合体の間に僅かに入っている状態とされる。第
２図は制御棒格納領域９に制御棒６が引き上げられた状
態を示している。
集合体の間に挿入されるようになっており、また、制御
棒格納領域９内に引き抜かれたときでも制御棒６の下端
が燃料集合体の間に僅かに入っている状態とされる。第
２図は制御棒格納領域９に制御棒６が引き上げられた状
態を示している。
以下、動作について説明する。
通常の運転を開始する以前、つまり原子炉停止状態に
おいては制御棒６は炉心２の中に挿入されている。運転
を開始する時は制御棒駆動モータ３を起動し、制御棒駆
動軸４を制御棒支持体５が上昇する方向に回転させる。
この制御棒駆動軸４の回転によって、制御棒支持体５は
上昇し、この支持体５に支えられている制御棒６が上昇
する。そして制御棒６を炉心２の上部の制御棒格納領域
９内に格納した時点で制御棒駆動モータ３を停止する。
そして、通常運転中は、必要に応じ、制御棒駆動モータ
を回転させて原子炉の反応度の調整を行う。
おいては制御棒６は炉心２の中に挿入されている。運転
を開始する時は制御棒駆動モータ３を起動し、制御棒駆
動軸４を制御棒支持体５が上昇する方向に回転させる。
この制御棒駆動軸４の回転によって、制御棒支持体５は
上昇し、この支持体５に支えられている制御棒６が上昇
する。そして制御棒６を炉心２の上部の制御棒格納領域
９内に格納した時点で制御棒駆動モータ３を停止する。
そして、通常運転中は、必要に応じ、制御棒駆動モータ
を回転させて原子炉の反応度の調整を行う。
通常時の原子炉の停止を行う場合には、前記駆動モー
タ３を制御棒支持体５が下降する回転で起動する。この
モータ３の回転により制御棒駆動軸４が回転し、これに
より制御棒支持体５が下降して、それに支持された制御
棒６が炉心内に挿入され、炉心内の核分裂を抑制し、原
子炉を停止させる。
タ３を制御棒支持体５が下降する回転で起動する。この
モータ３の回転により制御棒駆動軸４が回転し、これに
より制御棒支持体５が下降して、それに支持された制御
棒６が炉心内に挿入され、炉心内の核分裂を抑制し、原
子炉を停止させる。
原子炉を緊急に停止する場合は、制御棒支持体５の励
磁手段の励磁を解く信号を制御棒支持体５に送る。この
信号を受けると下部プレート52は上部プレート51から下
方に離れ、中間プレート53がばね54の力によって広が
り、制御棒駆動軸４と中間プレート53との螺合が開放さ
れ、従って制御棒支持体５、および該支持体５によって
支えられている制御棒６は重力の作用によって下方に落
下し、制御棒６が炉心内に挿入されて、炉心内の核分裂
を抑制し、原子炉は停止する。上記のような重力を利用
したスクラムの方法をとることにより、固有安全性を獲
得することができ、反応度投入事象として制御棒落下事
故を考慮する必要がなくなる。
磁手段の励磁を解く信号を制御棒支持体５に送る。この
信号を受けると下部プレート52は上部プレート51から下
方に離れ、中間プレート53がばね54の力によって広が
り、制御棒駆動軸４と中間プレート53との螺合が開放さ
れ、従って制御棒支持体５、および該支持体５によって
支えられている制御棒６は重力の作用によって下方に落
下し、制御棒６が炉心内に挿入されて、炉心内の核分裂
を抑制し、原子炉は停止する。上記のような重力を利用
したスクラムの方法をとることにより、固有安全性を獲
得することができ、反応度投入事象として制御棒落下事
故を考慮する必要がなくなる。
なお、本実施例の原子炉においては、制御棒格納領域
９の上端と蒸気乾燥器11との間のチムニー10内の領域８
を空洞にしたことによって、炉心で発生する気液二相流
の流炉面積を原子炉圧力容器の必要最小限の直径で確保
することができる。
９の上端と蒸気乾燥器11との間のチムニー10内の領域８
を空洞にしたことによって、炉心で発生する気液二相流
の流炉面積を原子炉圧力容器の必要最小限の直径で確保
することができる。
［発明の効果］ 本発明によれば、原子炉運転中の制御棒の格納場所を
炉心上部に設け、炉心を原子炉圧力容器の下端近傍に設
け、制御棒の駆動を原子炉圧力容器の下部外部から従来
のHCU等の複雑で大がかりな設備でなく簡便な設備で行
うようにしたので、原子炉圧力容器及び下壁周辺設備を
小型化することができる。また、スクラム時には炉心上
部から重力によって制御棒を炉心内に挿入するので、ス
クラム時に用いる従来のHCU等の複雑で大がかりな設備
を設ける必要がなくなり制御棒支持体の励磁を解くだけ
で良く、さらに制御棒落下事故が反応度投入事象とはな
らないので固有安全性が確保される。
炉心上部に設け、炉心を原子炉圧力容器の下端近傍に設
け、制御棒の駆動を原子炉圧力容器の下部外部から従来
のHCU等の複雑で大がかりな設備でなく簡便な設備で行
うようにしたので、原子炉圧力容器及び下壁周辺設備を
小型化することができる。また、スクラム時には炉心上
部から重力によって制御棒を炉心内に挿入するので、ス
クラム時に用いる従来のHCU等の複雑で大がかりな設備
を設ける必要がなくなり制御棒支持体の励磁を解くだけ
で良く、さらに制御棒落下事故が反応度投入事象とはな
らないので固有安全性が確保される。
以上のように、本発明によれば、経済性および安全性
に優れた原子炉を提供することが可能となる。
に優れた原子炉を提供することが可能となる。
第１図は本発明の実施例による原子炉の構成を示す図、
第２図は制御棒保持フレーム、制御棒駆動軸、制御棒お
よび炉心上面を示す斜視図、第３図は制御棒支持体の断
面図、第４図は制御棒支持体の中間プレートの斜視図で
ある。 １……原子炉圧力容器、 ２……炉心、 21……炉心上面、 22……燃料集合体（の上端）、 ３……制御棒駆動モータ、 ４……制御棒駆動軸、 ５……制御棒支持体、 51……上部プレート、 52……下部プレート、 53……中間プレート、 ６……制御棒、 ７……制御棒保持フレーム、 ９……制御棒格納領域、 10……チムニー、 11……蒸気乾燥器。
第２図は制御棒保持フレーム、制御棒駆動軸、制御棒お
よび炉心上面を示す斜視図、第３図は制御棒支持体の断
面図、第４図は制御棒支持体の中間プレートの斜視図で
ある。 １……原子炉圧力容器、 ２……炉心、 21……炉心上面、 22……燃料集合体（の上端）、 ３……制御棒駆動モータ、 ４……制御棒駆動軸、 ５……制御棒支持体、 51……上部プレート、 52……下部プレート、 53……中間プレート、 ６……制御棒、 ７……制御棒保持フレーム、 ９……制御棒格納領域、 10……チムニー、 11……蒸気乾燥器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富永 研司 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭58−35493（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】原子炉圧力容器と、原子炉圧力容器内の底
壁に隣接して設置された炉心と、炉心に対して上部から
挿入されもしくは上部へ引抜かれるようにした制御棒
と、原子炉圧力容器内で炉心の上部にある制御棒格納領
域と、常時は制御棒を炉心と制御棒格納領域とを含む範
囲において上下に移動させるようにし、原子炉緊急停止
時には、制御棒を重力で落下させるように制御棒に駆動
連結された制御棒駆動装置と、を備えた沸騰水型原子炉
において、 前記制御棒駆動装置は、上部および下部がそれぞれ制御
棒格納領域上端に架設の制御棒保持フレームおよび原子
炉圧力容器下壁に回転自在に、しかし上下方向には移動
不可能に支持され、原子炉圧力容器の下壁および炉心を
貫き、かつ制御棒の中心孔に挿通されて前記制御棒格納
領域の上端まで延びている制御棒駆動用ねじ軸と、制御
棒の中心孔内に配設され、常時は制御棒駆動用ねじ軸に
螺合するナットとして機能して制御棒を支持するととも
に、原子炉緊急停止時にはナットとしての機能を失って
制御棒を重力で落下させるように構成された制御棒支持
体と、原子炉圧力容器外の下部近傍に配設され、制御棒
駆動用ねじ軸の最下端部に回転駆動連結された駆動用モ
ータと、を備えたことを特徴とする沸騰水型原子炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62277825A JP2540172B2 (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 沸騰水型原子炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62277825A JP2540172B2 (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 沸騰水型原子炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01119794A JPH01119794A (ja) | 1989-05-11 |
| JP2540172B2 true JP2540172B2 (ja) | 1996-10-02 |
Family
ID=17588787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62277825A Expired - Fee Related JP2540172B2 (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 沸騰水型原子炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2540172B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5835493A (ja) * | 1981-08-27 | 1983-03-02 | 株式会社東芝 | 制御棒駆動機構 |
-
1987
- 1987-11-02 JP JP62277825A patent/JP2540172B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01119794A (ja) | 1989-05-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |