JP2703428B2 - 小型高速炉 - Google Patents
小型高速炉Info
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- JP2703428B2 JP2703428B2 JP3218674A JP21867491A JP2703428B2 JP 2703428 B2 JP2703428 B2 JP 2703428B2 JP 3218674 A JP3218674 A JP 3218674A JP 21867491 A JP21867491 A JP 21867491A JP 2703428 B2 JP2703428 B2 JP 2703428B2
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- reactivity
- control
- core
- reactor vessel
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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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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、小型高速炉に係り、特
に原子炉容器内部から炉出力制御や燃料交換のための駆
動部を排除した簡素な構成の小型高速炉に関する。
に原子炉容器内部から炉出力制御や燃料交換のための駆
動部を排除した簡素な構成の小型高速炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、原子炉においては設計にあたり
補修の観点から構造の簡素化が考慮され、原子炉容器内
部に制御棒や燃料交換機等の駆動部を有する機器を設置
しないようにすることが望ましい。
補修の観点から構造の簡素化が考慮され、原子炉容器内
部に制御棒や燃料交換機等の駆動部を有する機器を設置
しないようにすることが望ましい。
【０００３】この種の小型高速炉として図５に示すよう
に、構造を簡素化した小型高速炉１が知られている。図
５は熱出力１２５ＭＷの小型高速炉１を概念的に示した
図である。
に、構造を簡素化した小型高速炉１が知られている。図
５は熱出力１２５ＭＷの小型高速炉１を概念的に示した
図である。
【０００４】小型高速炉１は、原子炉容器２と、この原
子炉容器２の外側に昇降可能に設けられたほぼスリーブ
状の制御用反射体３とを有して構成される。
子炉容器２の外側に昇降可能に設けられたほぼスリーブ
状の制御用反射体３とを有して構成される。
【０００５】原子炉容器２は、上部に開口部を有する筒
状体で構成される。原子炉容器２の内部には、核燃料が
装荷されて炉心４を構成するとともに液体金属ナトリウ
ム等の冷却材５が充填され炉心４が浸漬される。原子炉
容器２の開口部には、遮蔽プラグ６が着脱可能に設けら
れ、原子炉容器２の内部を密封する。
状体で構成される。原子炉容器２の内部には、核燃料が
装荷されて炉心４を構成するとともに液体金属ナトリウ
ム等の冷却材５が充填され炉心４が浸漬される。原子炉
容器２の開口部には、遮蔽プラグ６が着脱可能に設けら
れ、原子炉容器２の内部を密封する。
【０００６】制御用反射体３は、原子炉容器２の外側に
配置され、駆動機構７により昇降駆動される。制御用反
射体３は、原子炉容器２の外周を上下方向に移動するこ
とにより炉心４から発生する中性子の漏洩を制御し、核
燃料の燃焼反応度を制御する。
配置され、駆動機構７により昇降駆動される。制御用反
射体３は、原子炉容器２の外周を上下方向に移動するこ
とにより炉心４から発生する中性子の漏洩を制御し、核
燃料の燃焼反応度を制御する。
【０００７】また、原子炉容器２内には、炉心４の熱を
冷却材５を介して取り出す中間熱交換器８が設けられ、
この中間熱交換器８の下方には電磁ポンプ９が設けら
れ、これら中間熱交換器８および電磁ポンプ９の内周側
には、隔壁１１が設置されている。
冷却材５を介して取り出す中間熱交換器８が設けられ、
この中間熱交換器８の下方には電磁ポンプ９が設けら
れ、これら中間熱交換器８および電磁ポンプ９の内周側
には、隔壁１１が設置されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】小型高速炉１は、炉自
体が水没或いは冠水する可能性のある場所で用いられる
ことも予想される。ところが、小型高速炉１は構成上簡
素な構造を有するため、炉心４の核燃料のプルトニウム
富化度は、制御用反射体３の反応度制御能力に応じて決
定される。このため上記核燃料の富化度は、例えば約２
３％に設定され、制御用反射体３の反応度制御能力は、
核燃料に対して約１０％Δｋ〜２０％Δｋ程度に設定さ
れる。
体が水没或いは冠水する可能性のある場所で用いられる
ことも予想される。ところが、小型高速炉１は構成上簡
素な構造を有するため、炉心４の核燃料のプルトニウム
富化度は、制御用反射体３の反応度制御能力に応じて決
定される。このため上記核燃料の富化度は、例えば約２
３％に設定され、制御用反射体３の反応度制御能力は、
核燃料に対して約１０％Δｋ〜２０％Δｋ程度に設定さ
れる。
【０００９】一方、小型高速炉１が水没し、原子炉容器
２の周囲がすべて水で満たされると仮定した場合、水に
よる反応度印加量（水の反応度価値）は約８％Δｋであ
る。
２の周囲がすべて水で満たされると仮定した場合、水に
よる反応度印加量（水の反応度価値）は約８％Δｋであ
る。
【００１０】従って、例えば、制御用反射体３の反応度
制御能力が上記核燃料に対して約１５％Δｋに設定され
ていると、小型高速炉１の水没時、小型高速炉１の未臨
界性を保持するのに必要な反射体制御能力として、制御
用反射体３の反応度制御能力である約１５％Δｋから水
の反応度価値である約８％Δｋを差し引くと、小型高速
炉１の本来の運転制御（燃焼補償、温度補償、炉停止余
裕等）に使用できる反応度制御能力は約７％Δｋとなっ
てしまう。
制御能力が上記核燃料に対して約１５％Δｋに設定され
ていると、小型高速炉１の水没時、小型高速炉１の未臨
界性を保持するのに必要な反射体制御能力として、制御
用反射体３の反応度制御能力である約１５％Δｋから水
の反応度価値である約８％Δｋを差し引くと、小型高速
炉１の本来の運転制御（燃焼補償、温度補償、炉停止余
裕等）に使用できる反応度制御能力は約７％Δｋとなっ
てしまう。
【００１１】このように、異常事象として小型高速炉１
が水没する可能性を否定できない場合、小型高速炉１の
制御可能な燃焼反応度は、制御用反射体３が制御可能な
反応度と、水没時の小型高速炉１の周囲の水の反応度と
の差であり、制御可能な燃焼反応度がわずかなものとな
ってしまう。
が水没する可能性を否定できない場合、小型高速炉１の
制御可能な燃焼反応度は、制御用反射体３が制御可能な
反応度と、水没時の小型高速炉１の周囲の水の反応度と
の差であり、制御可能な燃焼反応度がわずかなものとな
ってしまう。
【００１２】このため、水没の可能性を考慮すると、小
型高速炉１の反応度寿命を長くとることができないとい
う問題がある。
型高速炉１の反応度寿命を長くとることができないとい
う問題がある。
【００１３】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、簡素な構成で、小型高速炉の制御可能な燃焼
反応度を増大させ、水没時の未臨界性の確保と核燃料の
反応度寿命の長期化、及び保守の簡素化を図ることがで
きるとともに、緊急時の炉停止操作を確実に行い信頼性
の向上を図ることができる小型高速炉を提供することを
目的とする。
たもので、簡素な構成で、小型高速炉の制御可能な燃焼
反応度を増大させ、水没時の未臨界性の確保と核燃料の
反応度寿命の長期化、及び保守の簡素化を図ることがで
きるとともに、緊急時の炉停止操作を確実に行い信頼性
の向上を図ることができる小型高速炉を提供することを
目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る小型高速炉
は、上述した課題を解決するために、核燃料を内部に装
荷した炉心に冷却材を充填し、上下部の少なくともいず
れか一方を遮蔽プラグで閉塞した原子炉容器と、この原
子炉容器を収容可能に昇降自在で前記核燃料の燃焼反応
度を制御する反射装置と、前記原子炉容器の上下方向の
少なくともいずれか一方から炉心を貫通して設けられた
貫通管と、この貫通管に挿脱可能に出し入れされ炉出力
を制御する制御棒とを備え、この制御棒は、前記原子炉
容器外部が水没した場合に前記炉心に印加される反応度
価値を上回る反応度価値を有しているようにしたもので
ある。
は、上述した課題を解決するために、核燃料を内部に装
荷した炉心に冷却材を充填し、上下部の少なくともいず
れか一方を遮蔽プラグで閉塞した原子炉容器と、この原
子炉容器を収容可能に昇降自在で前記核燃料の燃焼反応
度を制御する反射装置と、前記原子炉容器の上下方向の
少なくともいずれか一方から炉心を貫通して設けられた
貫通管と、この貫通管に挿脱可能に出し入れされ炉出力
を制御する制御棒とを備え、この制御棒は、前記原子炉
容器外部が水没した場合に前記炉心に印加される反応度
価値を上回る反応度価値を有しているようにしたもので
ある。
【００１５】
【作用】本発明に係る小型高速炉は、原子炉容器の内部
に核燃料を装荷した炉心を収容し、冷却材を充填して遮
蔽プラグで閉塞し、反射装置が原子炉容器を収容可能に
昇降して核燃料の燃焼反応度を制御し、貫通管が原子炉
容器に上下方向の少なくともいずれか一方から炉心を貫
通して設けられ、この貫通管に制御棒を挿脱可能に出し
入れして炉出力を制御することにより、制御可能な燃焼
反応度を増大させることができるので、万一小型高速炉
が水没しても水没時の未臨界性を確保することができ
る。また、制御可能な燃焼反応度が増大するのに応じて
核燃料を反応度寿命の長い核燃料を用いることができ
る。
に核燃料を装荷した炉心を収容し、冷却材を充填して遮
蔽プラグで閉塞し、反射装置が原子炉容器を収容可能に
昇降して核燃料の燃焼反応度を制御し、貫通管が原子炉
容器に上下方向の少なくともいずれか一方から炉心を貫
通して設けられ、この貫通管に制御棒を挿脱可能に出し
入れして炉出力を制御することにより、制御可能な燃焼
反応度を増大させることができるので、万一小型高速炉
が水没しても水没時の未臨界性を確保することができ
る。また、制御可能な燃焼反応度が増大するのに応じて
核燃料を反応度寿命の長い核燃料を用いることができ
る。
【００１６】
【実施例】以下、本発明に係る小型高速炉の第１の実施
例について添付図面を参照して説明する。
例について添付図面を参照して説明する。
【００１７】図１は、本発明の第１の実施例に係る小型
高速炉を示す概念図、図２は、図１の小型高速炉の断面
を示す縦断面図である。なお、図５と対応する箇所には
同一の符号を付して説明する。
高速炉を示す概念図、図２は、図１の小型高速炉の断面
を示す縦断面図である。なお、図５と対応する箇所には
同一の符号を付して説明する。
【００１８】小型高速炉１０は、図１に示すように、例
えば熱出力１２５ＭＷの小型炉である。小型高速炉１０
は、原子炉容器１２と、この原子炉容器１２を収容可能
に上下動する反射装置１３とを有して構成される。
えば熱出力１２５ＭＷの小型炉である。小型高速炉１０
は、原子炉容器１２と、この原子炉容器１２を収容可能
に上下動する反射装置１３とを有して構成される。
【００１９】原子炉容器１２は、上部に開口部１２Ａを
有する有底円筒体で構成され、上側に筒部１２Ｂが、下
側に底部１２Ｃがそれぞれ形成される。原子炉容器１２
の内部には、核燃料が装荷されて炉心１４を構成すると
ともに液体金属ナトリウム等の冷却材５が充填され炉心
１４が浸漬される。
有する有底円筒体で構成され、上側に筒部１２Ｂが、下
側に底部１２Ｃがそれぞれ形成される。原子炉容器１２
の内部には、核燃料が装荷されて炉心１４を構成すると
ともに液体金属ナトリウム等の冷却材５が充填され炉心
１４が浸漬される。
【００２０】炉心１４は、等価直径約９２cm、高さ３０
０cmの大きさを有し、核燃料はプルトニウム富化度が約
２３％の金属燃料で構成される。炉心１４は、炉心支持
板１４Ａにより支持される。炉心支持板１４Ａは、外周
側に複数の流通孔１４Ｂが、内周側に複数の炉心連通孔
１４Ｃがそれぞれ設けられる。
０cmの大きさを有し、核燃料はプルトニウム富化度が約
２３％の金属燃料で構成される。炉心１４は、炉心支持
板１４Ａにより支持される。炉心支持板１４Ａは、外周
側に複数の流通孔１４Ｂが、内周側に複数の炉心連通孔
１４Ｃがそれぞれ設けられる。
【００２１】原子炉容器１２の開口部１２Ａには、遮蔽
プラグ１６が着脱可能に設けられ、原子炉容器１２の内
部を密封する。
プラグ１６が着脱可能に設けられ、原子炉容器１２の内
部を密封する。
【００２２】反射装置１３は、制御用反射体３と、この
制御用反射体３を昇降駆動させる駆動機構７とにより構
成される。
制御用反射体３を昇降駆動させる駆動機構７とにより構
成される。
【００２３】制御用反射体３は、ほぼ中空円筒状に形成
され原子炉容器１２の外部に設けられる。制御用反射体
３は、内径が原子炉容器１２の外径より大径に形成さ
れ、駆動機構７により原子炉容器１２の下方から原子炉
容器１２の外周に沿って上下動可能に制御される。制御
用反射体３は、原子炉容器１２の外周を上下動すること
により炉心１４の燃焼反応度を制御する。
され原子炉容器１２の外部に設けられる。制御用反射体
３は、内径が原子炉容器１２の外径より大径に形成さ
れ、駆動機構７により原子炉容器１２の下方から原子炉
容器１２の外周に沿って上下動可能に制御される。制御
用反射体３は、原子炉容器１２の外周を上下動すること
により炉心１４の燃焼反応度を制御する。
【００２４】原子炉容器１２には、円環状の中間熱交換
器８が設けられ、炉心１４の熱を冷却材５を介して取り
出すようになっている。また、中間熱交換器８の下方に
は、円環状の電磁ポンプ９が設けられ、この電磁ポンプ
９は中間熱交換器８により熱交換された冷却材５を原子
炉容器１２の下方に導き、冷却材５を循環させる。
器８が設けられ、炉心１４の熱を冷却材５を介して取り
出すようになっている。また、中間熱交換器８の下方に
は、円環状の電磁ポンプ９が設けられ、この電磁ポンプ
９は中間熱交換器８により熱交換された冷却材５を原子
炉容器１２の下方に導き、冷却材５を循環させる。
【００２５】中間熱交換器８と電磁ポンプ９との内周側
には、隔壁１１が炉心支持板１４Ａから延設され、隔壁
１１の内部には炉心１４が収容される。隔壁１１は、原
子炉容器１２の筒部１２Ｂを炉心１４が収容される高温
側と、中間熱交換器８および電磁ポンプ９とが配置され
る低温側とに画成する。
には、隔壁１１が炉心支持板１４Ａから延設され、隔壁
１１の内部には炉心１４が収容される。隔壁１１は、原
子炉容器１２の筒部１２Ｂを炉心１４が収容される高温
側と、中間熱交換器８および電磁ポンプ９とが配置され
る低温側とに画成する。
【００２６】ところで、原子炉容器１２の軸心部には、
貫通管としての内管２０が設けられる。内管２０は、原
子炉容器１２上部の遮蔽プラグ１６から炉心１４を貫通
し、炉心支持板１４Ａに達して上下方向に延設される。
内管２０の直径は例えば約２０cmに設定される。
貫通管としての内管２０が設けられる。内管２０は、原
子炉容器１２上部の遮蔽プラグ１６から炉心１４を貫通
し、炉心支持板１４Ａに達して上下方向に延設される。
内管２０の直径は例えば約２０cmに設定される。
【００２７】内管２０には、制御棒２１が原子炉容器１
２の上方から挿脱可能に出し入れされる。制御棒２１
は、10Ｂを濃縮した炭化硼素（Ｂ4 Ｃ）からなり、反応
度制御能力を約１０％Δｋに設定している。制御棒２１
の上端はベローズ２３を介して制御棒駆動機構２２に連
結される。制御棒駆動機構２２は、遮蔽プラグ１６上に
設けられたハウジング２４内に収容され、制御棒２１を
内管２０内で上下方向に変位可能に駆動制御する。制御
棒２１は、制御棒駆動機構２２により内管２０内を上下
方向に変位し、炉心１４を貫通する炉心部内管２０Ａ内
で出し入れされることにより、炉心１４での核燃料の燃
焼反応度を制御する。
２の上方から挿脱可能に出し入れされる。制御棒２１
は、10Ｂを濃縮した炭化硼素（Ｂ4 Ｃ）からなり、反応
度制御能力を約１０％Δｋに設定している。制御棒２１
の上端はベローズ２３を介して制御棒駆動機構２２に連
結される。制御棒駆動機構２２は、遮蔽プラグ１６上に
設けられたハウジング２４内に収容され、制御棒２１を
内管２０内で上下方向に変位可能に駆動制御する。制御
棒２１は、制御棒駆動機構２２により内管２０内を上下
方向に変位し、炉心１４を貫通する炉心部内管２０Ａ内
で出し入れされることにより、炉心１４での核燃料の燃
焼反応度を制御する。
【００２８】次に、小型高速炉１０の作用について説明
する。
する。
【００２９】小型高速炉１０は、駆動機構７により制御
用反射体３を上下動させて原子炉容器１２の外周を所望
の開度で覆い炉心１４に装荷された核燃料の燃焼反応度
を制御する。
用反射体３を上下動させて原子炉容器１２の外周を所望
の開度で覆い炉心１４に装荷された核燃料の燃焼反応度
を制御する。
【００３０】冷却材５は、炉心１４で高温化されると、
隔壁１１内を上昇して中間熱交換器８の内部に導入され
て熱交換される。中間熱交換器８にて熱交換された冷却
材５は、電磁ポンプ９により下方へ吐出され、流通孔１
４Ｂから原子炉容器１２の底部１２Ｃへ導入され、炉心
連通孔１４Ｃを介して再び炉心１４に導かれ、原子炉容
器１２の内部を循環する。
隔壁１１内を上昇して中間熱交換器８の内部に導入され
て熱交換される。中間熱交換器８にて熱交換された冷却
材５は、電磁ポンプ９により下方へ吐出され、流通孔１
４Ｂから原子炉容器１２の底部１２Ｃへ導入され、炉心
連通孔１４Ｃを介して再び炉心１４に導かれ、原子炉容
器１２の内部を循環する。
【００３１】ところで、万一の異常事象に因り小型高速
炉１０が水没し、原子炉容器１２の周囲がすべて水で満
たされた場合、水による反応度印加量（水の反応度価
値）は約８％Δｋである。このため、例えば、制御用反
射体３の反応度制御能力が核燃料に対して約１５％Δｋ
に設定されていると、小型高速炉１０の水没時、小型高
速炉１０の未臨界性を保持するのに必要な反射体制御能
力として、制御用反射体３の反応度制御能力である約１
５％Δｋから水の反応度価値である約８％Δｋを差し引
くと、小型高速炉１０を制御用反射体３のみの使用によ
る運転制御（燃焼補償、温度補償、炉停止余裕等）に使
用できる反応度制御能力は約７％Δｋとなる。
炉１０が水没し、原子炉容器１２の周囲がすべて水で満
たされた場合、水による反応度印加量（水の反応度価
値）は約８％Δｋである。このため、例えば、制御用反
射体３の反応度制御能力が核燃料に対して約１５％Δｋ
に設定されていると、小型高速炉１０の水没時、小型高
速炉１０の未臨界性を保持するのに必要な反射体制御能
力として、制御用反射体３の反応度制御能力である約１
５％Δｋから水の反応度価値である約８％Δｋを差し引
くと、小型高速炉１０を制御用反射体３のみの使用によ
る運転制御（燃焼補償、温度補償、炉停止余裕等）に使
用できる反応度制御能力は約７％Δｋとなる。
【００３２】そこで、このような小型高速炉１０の水没
時に、制御棒駆動機構２２により制御棒２１を炉心部内
管２０Ａ内に挿入すると、制御棒２１は１０％Δｋの反
応度制御能力を有しているため、水没時の水の反応度価
値である約８％Δｋを上回る。従って、小型高速炉１０
の水没時、制御棒２１と制御用反射体３との制御能力を
合わせると、小型高速炉１０の運転制御に使用できる反
応度は約１７％Δｋと増大し、小型高速炉１０の未臨界
性を充分確保することができる。このため、制御可能な
燃焼反応度が増大するのに応じて核燃料を反応度寿命の
長い核燃料を用いることができる。
時に、制御棒駆動機構２２により制御棒２１を炉心部内
管２０Ａ内に挿入すると、制御棒２１は１０％Δｋの反
応度制御能力を有しているため、水没時の水の反応度価
値である約８％Δｋを上回る。従って、小型高速炉１０
の水没時、制御棒２１と制御用反射体３との制御能力を
合わせると、小型高速炉１０の運転制御に使用できる反
応度は約１７％Δｋと増大し、小型高速炉１０の未臨界
性を充分確保することができる。このため、制御可能な
燃焼反応度が増大するのに応じて核燃料を反応度寿命の
長い核燃料を用いることができる。
【００３３】一方、小型高速炉１０が水没する恐れのな
い場所で用いられる際には、制御棒２１と制御用反射体
３とを併用することができるため、炉心１４の核燃料の
核分裂性物質の富化度（濃縮度）を高め、その分の余剰
反応度を制御棒２１で制御することにより、長期間の燃
焼による反応度の減少を補償することができるので、核
燃料の反応度寿命を大幅に延ばすことができる。例え
ば、５万ＫＷｅクラスの規模を有する小型高速炉の場
合、併用により約１０年延ばすことが可能で、結果とし
て反応度寿命は約２０年となる。
い場所で用いられる際には、制御棒２１と制御用反射体
３とを併用することができるため、炉心１４の核燃料の
核分裂性物質の富化度（濃縮度）を高め、その分の余剰
反応度を制御棒２１で制御することにより、長期間の燃
焼による反応度の減少を補償することができるので、核
燃料の反応度寿命を大幅に延ばすことができる。例え
ば、５万ＫＷｅクラスの規模を有する小型高速炉の場
合、併用により約１０年延ばすことが可能で、結果とし
て反応度寿命は約２０年となる。
【００３４】さらに、制御棒２１は、原子炉容器１２の
外部から内管２０内に挿入されるため、制御棒２１、制
御棒駆動機構２２、ベローズ２３の保守、点検、修理等
のメンテナンス作業の際、遮蔽プラグ１６を開く必要が
なく、反応度寿命の長い核燃料を装荷すると、原子炉容
器１２の内部のメンテナンスが長期間に亘り不要とな
る。
外部から内管２０内に挿入されるため、制御棒２１、制
御棒駆動機構２２、ベローズ２３の保守、点検、修理等
のメンテナンス作業の際、遮蔽プラグ１６を開く必要が
なく、反応度寿命の長い核燃料を装荷すると、原子炉容
器１２の内部のメンテナンスが長期間に亘り不要とな
る。
【００３５】次に、本発明に係る小型高速炉の第２の実
施例について図３を参照して説明する。なお、図１、図
２および図５と対応する箇所には同一の符号を付し、そ
の説明は省略する。
施例について図３を参照して説明する。なお、図１、図
２および図５と対応する箇所には同一の符号を付し、そ
の説明は省略する。
【００３６】小型高速炉３０は、図３に示すように、原
子炉容器３２と、この原子炉容器３２を収容可能に上下
動する反射装置１３とを有して構成される。原子炉容器
３２は、下部に開口部３２Ａを有する有底円筒状体で構
成される。炉心１４は、炉心支持板１４Ａにより支持さ
れる。
子炉容器３２と、この原子炉容器３２を収容可能に上下
動する反射装置１３とを有して構成される。原子炉容器
３２は、下部に開口部３２Ａを有する有底円筒状体で構
成される。炉心１４は、炉心支持板１４Ａにより支持さ
れる。
【００３７】原子炉容器３２の開口部３２Ａには、遮蔽
プラグ３３が着脱可能に設けられ、原子炉容器３２の内
部を密封する。
プラグ３３が着脱可能に設けられ、原子炉容器３２の内
部を密封する。
【００３８】反射装置１３は、制御用反射体３と、この
制御用反射体３を昇降駆動させる駆動機構７とにより構
成される。
制御用反射体３を昇降駆動させる駆動機構７とにより構
成される。
【００３９】ところで、原子炉容器３２の軸心部には、
貫通管としての内管３１が設けられる。内管３１は、原
子炉容器３２の遮蔽プラグ３３から炉心支持板１４Ａお
よび炉心１４を貫通して上下方向に延設される。
貫通管としての内管３１が設けられる。内管３１は、原
子炉容器３２の遮蔽プラグ３３から炉心支持板１４Ａお
よび炉心１４を貫通して上下方向に延設される。
【００４０】内管３１には、制御棒２１が原子炉容器３
２の下方から挿脱可能に出し入れされる。制御棒２１
は、10Ｂを濃縮した炭化硼素（Ｂ4 Ｃ）からなり、反応
度制御能力を約１０％Δｋに設定している。制御棒２１
の下端はベローズ２３を介して制御棒駆動機構２２に連
結される。制御棒駆動機構２２およびベローズ２３は、
遮蔽プラグ３３の下方に設けられたハウジング２４内に
収容される。制御棒駆動機構２２は、制御棒２１を内管
３１内で上下方向に変位可能に駆動制御する。制御棒２
１は、制御棒駆動機構２２により内管３１内を上下方向
に変位し、炉心１４を貫通する炉心部内管３１Ａ内で出
し入れされることにより、炉心１４の核燃料の燃焼反応
度を制御するようになっている。
２の下方から挿脱可能に出し入れされる。制御棒２１
は、10Ｂを濃縮した炭化硼素（Ｂ4 Ｃ）からなり、反応
度制御能力を約１０％Δｋに設定している。制御棒２１
の下端はベローズ２３を介して制御棒駆動機構２２に連
結される。制御棒駆動機構２２およびベローズ２３は、
遮蔽プラグ３３の下方に設けられたハウジング２４内に
収容される。制御棒駆動機構２２は、制御棒２１を内管
３１内で上下方向に変位可能に駆動制御する。制御棒２
１は、制御棒駆動機構２２により内管３１内を上下方向
に変位し、炉心１４を貫通する炉心部内管３１Ａ内で出
し入れされることにより、炉心１４の核燃料の燃焼反応
度を制御するようになっている。
【００４１】このため、第２の実施例に係る小型高速炉
３０は、上記第１の実施例に係る小型高速炉１０が、原
子炉容器１２の上方から制御棒２１を出し入れするのに
対して、原子炉容器３２の下方から制御棒２１を出し入
れするようになっている。
３０は、上記第１の実施例に係る小型高速炉１０が、原
子炉容器１２の上方から制御棒２１を出し入れするのに
対して、原子炉容器３２の下方から制御棒２１を出し入
れするようになっている。
【００４２】次に、小型高速炉の第２の実施例の作用に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００４３】小型高速炉３０は、駆動機構７により制御
用反射体３を上下動させて原子炉容器３２の外周を所望
の開度で覆い炉心１４の核燃料の燃焼反応度を制御す
る。
用反射体３を上下動させて原子炉容器３２の外周を所望
の開度で覆い炉心１４の核燃料の燃焼反応度を制御す
る。
【００４４】万一の異常事象に因り小型高速炉３０が水
没し、原子炉容器３２の周囲がすべて水で満たされた場
合、水による反応度印加量は約８％Δｋである。このた
め、例えば、制御用反射体３の反応度制御能力が核燃料
に対して約１５％Δｋに設定されていると、小型高速炉
３０の水没時、小型高速炉３０を制御用反射体３のみの
使用による運転制御（燃焼補償、温度補償、炉停止余裕
等）に使用できる反応度制御能力は約７％Δｋとなる。
没し、原子炉容器３２の周囲がすべて水で満たされた場
合、水による反応度印加量は約８％Δｋである。このた
め、例えば、制御用反射体３の反応度制御能力が核燃料
に対して約１５％Δｋに設定されていると、小型高速炉
３０の水没時、小型高速炉３０を制御用反射体３のみの
使用による運転制御（燃焼補償、温度補償、炉停止余裕
等）に使用できる反応度制御能力は約７％Δｋとなる。
【００４５】そこで、このような小型高速炉３０の水没
時に、制御棒駆動機構２２により制御棒２１を炉心部内
管３１Ａ内に挿入すると、制御棒２１は１０％Δｋの反
応度制御能力を有しているため、水没時の水の反応度価
値である約８％Δｋを上回る。従って、小型高速炉３０
の水没時、制御棒２１と制御用反射体３との制御能力を
合わせると、小型高速炉３０の運転制御に使用できる反
応度は約１７％Δｋと増大し、小型高速炉３０の未臨界
性を充分確保することができる。このため、制御可能な
燃焼反応度が増大するのに応じて、核燃料を反応度寿命
の長い核燃料を用いることができる。
時に、制御棒駆動機構２２により制御棒２１を炉心部内
管３１Ａ内に挿入すると、制御棒２１は１０％Δｋの反
応度制御能力を有しているため、水没時の水の反応度価
値である約８％Δｋを上回る。従って、小型高速炉３０
の水没時、制御棒２１と制御用反射体３との制御能力を
合わせると、小型高速炉３０の運転制御に使用できる反
応度は約１７％Δｋと増大し、小型高速炉３０の未臨界
性を充分確保することができる。このため、制御可能な
燃焼反応度が増大するのに応じて、核燃料を反応度寿命
の長い核燃料を用いることができる。
【００４６】一方、小型高速炉３０が水没する恐れのな
い場所で用いられる際には、制御棒２１と制御用反射体
３とを併用することができるため、核燃料の核分裂性物
質の富化度（濃縮度）を高め、その分の余剰反応度を制
御棒２１で制御することにより、長期間の燃焼による反
応度の減少を補償することができるので、核燃料の反応
度寿命を大幅に延ばすことができる。
い場所で用いられる際には、制御棒２１と制御用反射体
３とを併用することができるため、核燃料の核分裂性物
質の富化度（濃縮度）を高め、その分の余剰反応度を制
御棒２１で制御することにより、長期間の燃焼による反
応度の減少を補償することができるので、核燃料の反応
度寿命を大幅に延ばすことができる。
【００４７】さらに、制御棒２１は、原子炉容器３２の
下部から内管３１内に挿入されるため、制御棒２１、制
御棒駆動機構２２、ベローズ２３の保守、点検、修理等
のメンテナンス作業の際、遮蔽プラグ３３を開く必要が
なく、遮蔽プラグ３３から独立してメンテナンス作業を
行うことができる。また、反応度寿命の長い核燃料を炉
心１４に装荷すると、原子炉容器３２の内部のメンテナ
ンスが長期間に亘り不要となる。
下部から内管３１内に挿入されるため、制御棒２１、制
御棒駆動機構２２、ベローズ２３の保守、点検、修理等
のメンテナンス作業の際、遮蔽プラグ３３を開く必要が
なく、遮蔽プラグ３３から独立してメンテナンス作業を
行うことができる。また、反応度寿命の長い核燃料を炉
心１４に装荷すると、原子炉容器３２の内部のメンテナ
ンスが長期間に亘り不要となる。
【００４８】次に、本発明の小型高速炉の第３の実施例
について図４を参照して説明する。なお、図１ないし図
３および図５と対応する箇所には同一の符号を付し、そ
の説明は省略する。
について図４を参照して説明する。なお、図１ないし図
３および図５と対応する箇所には同一の符号を付し、そ
の説明は省略する。
【００４９】小型高速炉４０は、図４に示すように、原
子炉容器４２と、この原子炉容器４２を収容可能に上下
動する反射装置１３とを有して構成される。原子炉容器
４２は、上下部にそれぞれ開口部４２Ａ、４２Ｂを有す
る中空円筒状体で構成される。炉心１４は、炉心支持板
１４Ａにより支持される。
子炉容器４２と、この原子炉容器４２を収容可能に上下
動する反射装置１３とを有して構成される。原子炉容器
４２は、上下部にそれぞれ開口部４２Ａ、４２Ｂを有す
る中空円筒状体で構成される。炉心１４は、炉心支持板
１４Ａにより支持される。
【００５０】原子炉容器４２の開口部４２Ａ、４２Ｂに
は、遮蔽プラグ１６，３３がそれぞれ着脱可能に設けら
れ、原子炉容器４２の内部を密封する。
は、遮蔽プラグ１６，３３がそれぞれ着脱可能に設けら
れ、原子炉容器４２の内部を密封する。
【００５１】原子炉容器４２の内部上方には、中間熱交
換器８が設けられ、炉心１４の熱を冷却材５を介して取
り出すようになっている。また、炉心支持板１４Ａの下
方には、電磁ポンプ９が設けられ、この電磁ポンプ９は
中間熱交換器８により熱交換された冷却材５を原子炉容
器１２の下方に導き、冷却材５を循環させる。
換器８が設けられ、炉心１４の熱を冷却材５を介して取
り出すようになっている。また、炉心支持板１４Ａの下
方には、電磁ポンプ９が設けられ、この電磁ポンプ９は
中間熱交換器８により熱交換された冷却材５を原子炉容
器１２の下方に導き、冷却材５を循環させる。
【００５２】ところで、小型高速炉４０は、図４に示す
ように、貫通管としての内管４１が原子炉容器４２の軸
心部を貫通して設けられる。内管４１は、原子炉容器４
２上部の遮蔽プラグ１６から炉心１４および炉心支持板
１４Ａを貫通し、さらに遮蔽プラグ３３を貫通して上下
方向に延設される。
ように、貫通管としての内管４１が原子炉容器４２の軸
心部を貫通して設けられる。内管４１は、原子炉容器４
２上部の遮蔽プラグ１６から炉心１４および炉心支持板
１４Ａを貫通し、さらに遮蔽プラグ３３を貫通して上下
方向に延設される。
【００５３】内管４１には、制御棒２１Ａ，２１Ｂが原
子炉容器４２の上方および下方の両方向から挿脱可能に
出し入れされる。制御棒２１Ａ，２１Ｂは、10Ｂを濃縮
した炭化硼素（Ｂ4 Ｃ）からなり、反応度制御能力を約
１０％Δｋに設定している。上下の各制御棒２１Ａ，２
１Ｂはそれぞれ駆動側端部がベローズ２３Ａ、２３Ｂを
介して制御棒駆動機構２２Ａ、２２Ｂにそれぞれ連結さ
れる。制御棒駆動機構２２Ａ，２２Ｂおよびベローズ２
３Ａ，２３Ｂはそれぞれ、ハウジング２４Ａ，２４Ｂ内
に収容される。ハウジング２４Ａ，２４Ｂは、遮蔽プラ
グ１６の上部および遮蔽プラグ３３の下部にそれぞれ設
けられる。
子炉容器４２の上方および下方の両方向から挿脱可能に
出し入れされる。制御棒２１Ａ，２１Ｂは、10Ｂを濃縮
した炭化硼素（Ｂ4 Ｃ）からなり、反応度制御能力を約
１０％Δｋに設定している。上下の各制御棒２１Ａ，２
１Ｂはそれぞれ駆動側端部がベローズ２３Ａ、２３Ｂを
介して制御棒駆動機構２２Ａ、２２Ｂにそれぞれ連結さ
れる。制御棒駆動機構２２Ａ，２２Ｂおよびベローズ２
３Ａ，２３Ｂはそれぞれ、ハウジング２４Ａ，２４Ｂ内
に収容される。ハウジング２４Ａ，２４Ｂは、遮蔽プラ
グ１６の上部および遮蔽プラグ３３の下部にそれぞれ設
けられる。
【００５４】各制御棒駆動機構２２Ａ，２２Ｂは、制御
棒２１Ａ，２１Ｂを内管４１内で上下方向に変位可能に
駆動制御する。制御棒２１Ａ，２１Ｂは、制御棒駆動機
構２２Ａ，２２Ｂにより内管４１内を上下方向に変位
し、炉心１４を貫通する炉心部内管４１Ａ内で出し入れ
されることにより、炉心１４の核燃料の燃焼反応度を制
御する。
棒２１Ａ，２１Ｂを内管４１内で上下方向に変位可能に
駆動制御する。制御棒２１Ａ，２１Ｂは、制御棒駆動機
構２２Ａ，２２Ｂにより内管４１内を上下方向に変位
し、炉心１４を貫通する炉心部内管４１Ａ内で出し入れ
されることにより、炉心１４の核燃料の燃焼反応度を制
御する。
【００５５】このため、第３の実施例に係る小型高速炉
４０は、上記第１および第２の実施例に係る小型高速炉
１０、３０が、原子炉容器１２、３２の上方或いは下方
のいずれか一方から制御棒２１を出し入れするのに対し
て、原子炉容器４２の上下両方向から制御棒２１を出し
入れするようになっている。
４０は、上記第１および第２の実施例に係る小型高速炉
１０、３０が、原子炉容器１２、３２の上方或いは下方
のいずれか一方から制御棒２１を出し入れするのに対し
て、原子炉容器４２の上下両方向から制御棒２１を出し
入れするようになっている。
【００５６】次に、小型高速炉の第３の実施例の作用に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００５７】小型高速炉４０は、駆動機構７により制御
用反射体３を上下動させて原子炉容器４２の外周を所望
の開度で覆い炉心１４の核燃料の燃焼反応度を制御す
る。
用反射体３を上下動させて原子炉容器４２の外周を所望
の開度で覆い炉心１４の核燃料の燃焼反応度を制御す
る。
【００５８】万一の異常事象に因り小型高速炉４０が水
没し、原子炉容器４２の周囲がすべて水で満たされた場
合、上記第１および第２の実施例と同様に、制御用反射
体３の反応度制御能力が炉心１４の核燃料に対して約１
５％Δｋに設定されていると、小型高速炉４０の水没
時、小型高速炉４０を制御用反射体３のみの使用による
運転制御（燃焼補償、温度補償、炉停止余裕等）に使用
できる反応度制御能力は約７％Δｋとなる。
没し、原子炉容器４２の周囲がすべて水で満たされた場
合、上記第１および第２の実施例と同様に、制御用反射
体３の反応度制御能力が炉心１４の核燃料に対して約１
５％Δｋに設定されていると、小型高速炉４０の水没
時、小型高速炉４０を制御用反射体３のみの使用による
運転制御（燃焼補償、温度補償、炉停止余裕等）に使用
できる反応度制御能力は約７％Δｋとなる。
【００５９】そこで、このような小型高速炉４０の水没
時に、制御棒駆動機構２２Ａ，２２Ｂにより制御棒２１
Ａ，２１Ｂを炉心部内管４１Ａ内に挿入すると、制御棒
２１Ａ，２１Ｂは１０％Δｋの反応度制御能力を有して
いるため、水没時の水の反応度価値である約８％Δｋを
上回る。従って、小型高速炉４０の水没時、制御棒２１
Ａ，２１Ｂと制御用反射体３との制御能力を合わせる
と、小型高速炉４０の運転制御に使用できる反応度は約
１７％Δｋと増大し、小型高速炉４０の未臨界性を充分
確保することができる。このため、制御可能な燃焼反応
度が増大するのに応じて、核燃料を反応度寿命の長い核
燃料を用いることができる。
時に、制御棒駆動機構２２Ａ，２２Ｂにより制御棒２１
Ａ，２１Ｂを炉心部内管４１Ａ内に挿入すると、制御棒
２１Ａ，２１Ｂは１０％Δｋの反応度制御能力を有して
いるため、水没時の水の反応度価値である約８％Δｋを
上回る。従って、小型高速炉４０の水没時、制御棒２１
Ａ，２１Ｂと制御用反射体３との制御能力を合わせる
と、小型高速炉４０の運転制御に使用できる反応度は約
１７％Δｋと増大し、小型高速炉４０の未臨界性を充分
確保することができる。このため、制御可能な燃焼反応
度が増大するのに応じて、核燃料を反応度寿命の長い核
燃料を用いることができる。
【００６０】さらに、各制御棒２１Ａ，２１Ｂを独立し
て駆動すると、炉心１４に対してきめ細かい出力制御を
行うことができる。
て駆動すると、炉心１４に対してきめ細かい出力制御を
行うことができる。
【００６１】一方、小型高速炉４０が水没する恐れのな
い場所で用いられる際には、制御棒２１Ａ，２１Ｂと制
御用反射体３とを併用することができるため、核燃料の
核分裂性物質の富化度（濃縮度）を高め、その分の余剰
反応度を制御棒２１Ａ，２１Ｂで制御することにより、
長期間の燃焼による反応度の減少を補償することができ
るので、核燃料の反応度寿命を大幅に延ばすことができ
る。
い場所で用いられる際には、制御棒２１Ａ，２１Ｂと制
御用反射体３とを併用することができるため、核燃料の
核分裂性物質の富化度（濃縮度）を高め、その分の余剰
反応度を制御棒２１Ａ，２１Ｂで制御することにより、
長期間の燃焼による反応度の減少を補償することができ
るので、核燃料の反応度寿命を大幅に延ばすことができ
る。
【００６２】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明に係る小型
高速炉は、核燃料を内部に装荷した炉心に冷却材を充填
し、上下部の少なくともいずれか一方を遮蔽プラグで閉
塞した原子炉容器と、この原子炉容器を収容可能に昇降
自在で核燃料の燃焼反応度を制御する反射装置と、原子
炉容器の上下方向の少なくともいずれか一方から炉心を
貫通して設けられた貫通管と、この貫通管に挿脱可能に
出し入れされ炉出力を制御する制御棒とを備え、この制
御棒は、原子炉容器外部が水没した場合に炉心に印加さ
れる反応度価値を上回る反応度価値を有していることに
より、簡素な構成で、万一小型高速炉が水没した際でも
未臨界性を充分確保することができるので、炉停止操作
を確実に行うことができ、安全性の向上を図ることがで
きるとともに保守の簡素化を図ることができる。
高速炉は、核燃料を内部に装荷した炉心に冷却材を充填
し、上下部の少なくともいずれか一方を遮蔽プラグで閉
塞した原子炉容器と、この原子炉容器を収容可能に昇降
自在で核燃料の燃焼反応度を制御する反射装置と、原子
炉容器の上下方向の少なくともいずれか一方から炉心を
貫通して設けられた貫通管と、この貫通管に挿脱可能に
出し入れされ炉出力を制御する制御棒とを備え、この制
御棒は、原子炉容器外部が水没した場合に炉心に印加さ
れる反応度価値を上回る反応度価値を有していることに
より、簡素な構成で、万一小型高速炉が水没した際でも
未臨界性を充分確保することができるので、炉停止操作
を確実に行うことができ、安全性の向上を図ることがで
きるとともに保守の簡素化を図ることができる。
【００６３】また、小型高速炉が水没する恐れのない場
所で用いられる際には、小型高速炉の制御可能な燃焼反
応度を増大させ、核燃料の反応度寿命を長期化して経済
効率の向上を図ることができる。
所で用いられる際には、小型高速炉の制御可能な燃焼反
応度を増大させ、核燃料の反応度寿命を長期化して経済
効率の向上を図ることができる。
【図１】本発明の第１の実施例に係る小型高速炉を示す
概念図。
概念図。
【図２】図１の縦断面図。
【図３】本発明の第２の実施例に係る小型高速炉を示す
概念図。
概念図。
【図４】本発明の第３の実施例に係る小型高速炉を示す
概念図。
概念図。
【図５】従来の小型高速炉を示す概念図。
１、１０、３０、４０ 小型高速炉 ２、１２、３２、４２ 原子炉容器 ４、１４ 炉心 ５ 冷却材 ６、１６、３３ 遮蔽プラグ １３ 反射装置 ２０、３１、４１ 貫通管 ２１、２１Ａ，２１Ｂ 制御棒 ２２、２２Ａ，２２Ｂ 制御棒駆動機構
フロントページの続き (72)発明者 宮木 和美 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝 総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−144782（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−45591（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−222861（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−54594（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】 核燃料を内部に装荷した炉心に冷却材を
充填し、上下部の少なくともいずれか一方を遮蔽プラグ
で閉塞した原子炉容器と、この原子炉容器を収容可能に
昇降自在で前記核燃料の燃焼反応度を制御する反射装置
と、前記原子炉容器の上下方向の少なくともいずれか一
方から炉心を貫通して設けられた貫通管と、この貫通管
に挿脱可能に出し入れされ炉出力を制御する制御棒とを
備え、この制御棒は、前記原子炉容器外部が水没した場
合に前記炉心に印加される反応度価値を上回る反応度価
値を有していることを特徴とする小型高速炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3218674A JP2703428B2 (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 小型高速炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3218674A JP2703428B2 (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 小型高速炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0552979A JPH0552979A (ja) | 1993-03-02 |
| JP2703428B2 true JP2703428B2 (ja) | 1998-01-26 |
Family
ID=16723646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3218674A Expired - Lifetime JP2703428B2 (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 小型高速炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2703428B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5900033A (en) * | 1996-10-03 | 1999-05-04 | Eastman Kodak Company | Apparatus and method for improved optical glass GOB preform production |
| US8571167B2 (en) * | 2009-06-01 | 2013-10-29 | Advanced Reactor Concepts LLC | Particulate metal fuels used in power generation, recycling systems, and small modular reactors |
| JP6001457B2 (ja) | 2010-02-22 | 2016-10-05 | アドバンスト・リアクター・コンセプツ・エルエルシー | 長い燃料交換間隔を有する小型の高速中性子スペクトル原子力発電所の高速中性子スペクトル原子炉システム、原子力を提供する方法、及び、炉心の締め付けのためのシステム |
| JP5838511B2 (ja) * | 2014-03-25 | 2016-01-06 | 株式会社 シー・アール・ワイ | 原子炉 |
| CA3194118A1 (en) | 2014-04-14 | 2015-10-22 | Advanced Reactor Concepts LLC | Ceramic nuclear fuel dispersed in a metallic alloy matrix |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5845591A (ja) * | 1981-09-14 | 1983-03-16 | 株式会社東芝 | 原子炉の停止装置 |
| JPS5854594U (ja) * | 1981-10-09 | 1983-04-13 | 株式会社日立製作所 | 制御棒駆動装置 |
| JPH02222861A (ja) * | 1989-01-19 | 1990-09-05 | Toshiba Corp | 高速増殖炉 |
-
1991
- 1991-08-29 JP JP3218674A patent/JP2703428B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0552979A (ja) | 1993-03-02 |
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Legal Events
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