JP2845927B2 - 原子炉の制御棒支持装置 - Google Patents

原子炉の制御棒支持装置

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JP2845927B2
JP2845927B2 JP1066231A JP6623189A JP2845927B2 JP 2845927 B2 JP2845927 B2 JP 2845927B2 JP 1066231 A JP1066231 A JP 1066231A JP 6623189 A JP6623189 A JP 6623189A JP 2845927 B2 JP2845927 B2 JP 2845927B2
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子炉の制御棒を支持する装置に関するも
のである。
〔従来の技術〕
原子炉、特に液体金属冷却式高速増殖型原子炉(以
下、単に高速炉という。)では、制御棒駆動装置で原子
炉炉心内に挿入されたり引き出されたりする制御棒が備
わる。
第2図の如く、中性子吸収体2を内蔵した制御棒3は
炉心内で核燃料集合体9と隣接して設けられた下部案内
管1内を上下に移動可能になっている。制御棒駆動装置
の連結管5は上部案内管6に囲われて公知の駆動機構に
より上下に動くことができる。連結管5の下端部には電
磁石8が取り付く。
制御棒3の上部には制御棒連結管3aが取付けられる。
その制御棒連結管3aの上端部には制御棒支持金具である
アーマチュア7が取付けられる。そのアーマチュア7に
は磁束が急激に少なくなるキューリ点温度が600℃〜800
℃の感温材4が内蔵されている。
そして、炉心の核反応を制御する際に、通常時はアー
マチュア7を電磁石8で吸着支持した状態で連結管5を
上下に動かすことで、制御棒3の炉心内への挿入量を変
化させる。そして、炉心から上方へでてくる冷却材が高
温になりすぎると、その高温をアーマチュア7内の感温
材4が受けて電磁石8から感温材4を通る磁束密度を薄
くする。このため、電磁石8からアーマチュア7が下方
へ離れて下部案内管1内を自重降下して炉心内に自動的
に挿入される。
この技術内容は、特開昭56−137271号公報に記載され
ている。
他の公知例としては、特開昭56−158986号公報に示さ
れたものがある。このものは、電磁石とアーマチュアと
の相互の吸着面が球面に加工されている点に前者の公知
例に比べてきわだった差がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
前述したいずれの公知例においても、制御棒や制御棒
連結管に炉心からの冷却材が当たることにより、すくな
からず電磁石とアーマチュアとの吸着面を引き離そうと
する曲げモーメントが発生する。垂直方向の荷重を保持
する力は第3図のように曲げモーメントが発生している
場合28とそうでない場合29とでは大きくことなる。そし
て、曲げモーメントがかからない方が大きな荷重を支持
できるから、制御棒の確実な支持機構として好ましい。
また、後者の公知例によれば、吸着面が球面であるか
ら、制御棒が多少位置ずれや傾斜していても保持作用が
可能であるとする趣旨のことが記載されている。しか
し、電磁石とアーマチュアトとの両者の吸着面を精度よ
く球面加工することは面倒である。
本発明の第1の目的は原子炉の制御棒を確実に支持す
る好適な支持金具を提供することにある。
本発明の第2の目的は、制御棒の切り離しが極力原子
炉の冷却材温度だけに依存するようにすることにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の第1の目的を達成するための第1手段は、磁
石で吸着できる面と、前記面にたいして制御棒を一連化
する前記制御棒の揺動を許容する継手の構成部分とから
なり、前記面を成す構造物は、磁束通路の少なくとも途
中に感温材を備え、前記構造物は外周に集熱フィンを備
えている原子炉の制御棒支持金具において、前記面は鉄
心材で作られており、前記鉄心材の下方に前記感温材を
備え、前記感温材に上下方向の溝を複数形成することに
より前記集熱フィンを構成し、前記各溝の上端が側面に
開口されている原子炉の制御棒支持金具である。
本発明の第2の目的を達成するための第2の手段は、
磁石と、前記磁石に吸着される被吸着体と、前記被吸着
体に揺動自在に連結される制御棒とからなり、前記被吸
着体は、磁束通路の少なくとも途中に感温材を備え、前
記被吸着体は外周に集熱フィンを備えている原子炉の制
御棒支持装置において、前記被吸着体は、被吸着面が鉄
心材で作られており、前記鉄心材の下方に前記感温材を
備え、前記感温材に上下方向の溝を複数形成することに
より集熱フィンが構成され、前記各溝の上端が側面に開
口されている構造を有する事を特徴とした原子炉の制御
棒支持装置である。
〔作用〕
上記第1手段では、制御棒支持金具に継手を介して制
御棒を連結し、磁石で吸着できる面を磁石で吸着保持
し、制御棒を支持すると、制御棒に曲げモーメントが加
わっても、制御棒が継手を中心にして揺動するのみで、
磁石で吸着できる面にまで曲げモーメントが伝わらず、
磁石から磁石で吸着できる面が剥がれ落ちにくい。さら
には、感温材のキューリ点温度に達すると磁束が通りに
くくなって制御棒を支える支持金具が磁石から自動的に
離脱する作用が得られる。さらには、集熱フィンで周囲
の温度に感温材の温度を迅速に近づけることができるか
ら、磁石からの離脱タイミングを正確にすることができ
る。さらには、溝が磁石との吸着面となる上端に達して
いないから、広い吸着面による確実な制御棒の支持作用
が成せる。
上記第2手段では、磁石が被吸着体を吸着保持するか
ら被吸着体に連結された制御棒は支持され、その支持状
態において制御棒に曲げモーメントが加わっても、制御
棒が揺動するのみで、被吸着体にまで曲げモーメントが
伝わらず、磁石から被吸着体が剥がれ落ちにくい。さら
には、感温材のキューリ点温度に達すると磁束が通りに
くくなって制御棒を支える支持金具が磁石から自動的に
離脱する作用が得られる。さらには、集熱フィンで周囲
の温度に感温材の温度を迅速に近づけることができるか
ら、磁石からの離脱タイミングを正確にすることができ
る。その上、集熱フィンの溝が磁石との吸着面となる上
端に達していないから、広い吸着面による確実な制御棒
の支持作用が成せる。
〔実施例〕
本発明を高速炉に適用した場合の各実施例を以下に示
す。
第3図の如く、高速炉の炉心を構成する核燃料集合体
9に隣接する下部案内管1内には中性子吸収体を内蔵し
た制御棒本体3が上下動自在に挿入されている。この下
部案内管9の上部は、他の機器により下部案内管9を取
り扱うために供されるハンドリングヘッド部1aを備えて
いる。
制御棒本体3には、ハンドリングヘッド部1a通過して
いる制御棒連結部材23の下端部が取り付いて制御棒全体
を構成している。
制御棒連結部材23の上端は、制御棒支持金具であるア
ーマチュア7が連結されている。その連結部は次ぎの通
りである。
即ち、第4図の如く、制御棒連結部材23の上端は、T
字型断面の鍔状態に形成され、その鍔部24がアーマチュ
ア7の溝30の中に納め入れられている。そして、その鍔
部24が溝30から抜け出ない程度に溝30の内面と鍔部24と
の間に隙間を有している。
アーマチュア7は、軟鉄からなる鉄心材17とその下方
の感温材4とを一体にして構成されている。アーマチュ
ア7の側面には一点鎖線11に至る深さにて高速炉の冷却
材10が通過する溝が複数条形成されている。この溝は鉄
心材17の上面には達し無いようにされて電磁石8への吸
着面積を広く確保している。感温材4は、ニッケルとコ
バルトと鉄との合金材であり、キューリ点温度を約590
℃に設定してある。
第1図の如く、アーマチュア7を吸着している電磁石
8は電磁コイル16への通でにより電磁化される。電磁石
による磁力線12の通路は、第4図の如く、電磁石8から
外側の鉄心材17を通り、感温材4を通り、中央の鉄心材
17を通って電磁石8に戻る閉回路となる。
電磁石8の上端は制御棒駆動装置の連結管5の下端部
に固定されている。この連結管5は図示されていないが
公知の制御棒駆動機構により上下に操作できる。
核燃料集合体9を通過して加熱された冷却材10が第1
図中の矢印のようにアーマチュア7側に分流してくるよ
うに導入管19が原子炉の中で固定支持されている。導入
管19は核燃料集合体9からの冷却材10を受け入れる管の
途中を連結管5を囲っている中央の管に連通した構成を
備える。以上の第1の実施例では、連結感5を上下に操
作することにより制御棒本体3を下部案内管1内で上下
に操作できる。この操作により、炉心の核反応を制御す
ることが出来る。
核燃料集合体9を通過して高温と成った冷却材10は、
導入管19を通ってアーマチュア7に至る。その後に、冷
却材10は、第4図の如くに、アーマチュア7に溝を加工
することにより形成された複数の集熱フィンに接して流
れる。このため、感温材4は冷却材の温度の変化にたい
して敏感に感応することができる。
なんらかの原因で核燃料棒集合体9からの冷却材10の
温度が所定の温度よりも高温になり、キューリ点温度に
ちかずくと、磁力線12が感温材4で発生しずらくなり、
感温材4の磁束が薄くなってゆく。そのうちに、磁力線
12の閉回路状態が崩れることにより電磁石8の磁石力が
電磁コイル16の通電を遮断せずとも消滅していく。この
ため、アーマチュア7よりか方の重量を支え切れないほ
どに磁石力が低下すると、電磁石8からアーマチュア7
が離脱して制御棒本体3とともに重力降下して核反応を
最大限に抑制する位置にまで自動的に挿入される。
降下した制御棒本体3を引き上げるには、連結管5を
下方へ操作してアーマチュア7を電磁石8に吸着させ、
その吸着状態で連結管5を上方へ操作することにより成
される。
地震及び通常運転時の炉心内冷却材、核燃料集合体9
からの冷却材10の流路変化により、制御棒本体3及び制
御棒連結管23に第5図の如く荷重27がかかると、アーマ
チェア7と制御棒連結管23が固定一体構造の場合には、
第5図に示すように、アーマチュア7の吸着面には、不
均一な曲げモーメント26が発生する。この固定一体構造
の場合第3図に示すように、曲げモーメントがない時の
電磁石の保持力29と比較すると小さくなり、これが冷却
材の温度の所定外の上昇に依存しない制御棒の降下現象
という誤動作の原因となる。
しかし、本実施例では、制御棒連結管23に荷重27が加
わると、溝30と鍔部24との間の隙間に相当する分だけ制
御棒連結管23がアーマチュア7に曲げモーメント26を加
えること無く左右に揺動することが出来る。このため
に、第3図に示す特性曲線29の保持性能が得られて、確
実なる制御棒の支持状態が維持される。
第6図に示した第2の実施例は、第1の実施例を変形
したもので、その変形内容は次ぎのとおりである。
即ち、アーマチュア7に継手の一方として形成された
溝33、及び継手のもう一方として制御棒連結管23の上端
に形成された鍔部24とは、いずれも第6図中に示された
ように全体的にまるみをおびた形状とされ、互いに接触
しあう面は部分球面とされる。他の部分は第1実施例と
同じである。
このようにすると、第1実施例による作用効果に加え
て、継手の構造に求心作用をもたせることが出来るか
ら、制御棒本体3制御棒連結部材23と連結管5との中心
がずれる問題及び継手にかかる制御棒本体3の自重荷重
の不均一の問題を解決することができる。
第7図に示す第3実施例では、第2実施例を変更した
ものであり、その変更内容は次ぎのとおりである。
即ち、電磁石8の下面中央に穴32を形成し、この穴32
に差し込める大きさの突起25をアーマチュア7の上面に
固定して設ける。他の構造は第2実施例と同じである。
このような構成では、第2実施例による作用効果に加
えて、穴32に突起25を挿入させることにより、電磁石8
によるアーマチュア7の吸着時に水平方向の位置ずれを
防止できる。このことは、制御棒本体3を水平方向位置
に狂いを生じること無く懸垂支持する効果に貢献するこ
とが出来る。
このように、本発明の実施例によれば、キュリー点を
利用した電磁石型自己作動型原子炉停止設備において、
地震及び炉心内を流れる冷却材、燃料集合体の出口ナト
リウムの流路の変化により制御棒本体及びアーマチェア
下部の部材にかかる荷重を原因として発生する曲げモー
メントを、アーマチェア吸着面に作用させることを防ぐ
ことができ、定格運転時の保持力を常に一定に保つこと
が可能となり、誤動作が少なく、異常時に確実に作動す
る信頼性の高い原子炉スクラム失敗防止構成を提供する
ことができる。
〔発明の効果〕
請求項1の発明によれば、制御棒に曲げモーメントが
加わっても、制御棒が継手を中心にして揺動するのみ
で、磁石で吸着できる面にまで曲げモーメントが伝わら
ず、且つ集熱フィンを採用して制御棒の自動挿入タイミ
ングを正確になる効果が得られるにも係わらず、広い吸
着面による確実な制御棒の支持作用も成せるから、磁石
から磁石で吸着した面が剥がれ落ちにくい確実な制御棒
の支持状態が維持できるという、制御棒の落下タイミン
グの正確さと制御棒の支持状態の確実な維持という互い
に相反する作用効果を両立させることが出来る制御棒支
持金具を提供できる。
請求項2の発明によれば、制御棒に曲げモーメントが
加わっても、制御棒が継手を中心にして揺動するのみ
で、磁石で吸着できる面にまで曲げモーメントが伝わら
ず、且つ集熱フィンを採用して制御棒の自動挿入タイミ
ングを正確になる効果が得られるにも係わらず、広い吸
着面による確実な制御棒の支持作用も成せるから、磁石
から磁石で吸着した面が剥がれ落ちにくい確実な制御棒
の支持状態が維持できるという、制御棒の落下タイミン
グの正確さと制御棒の支持状態の確実な維持という互い
に相反する作用効果を両立させることが出来る原子炉の
制御棒支持装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例による制御棒支持装置の要
部の縦断面図、第2図は従来の制御棒支持装置の要部の
縦断面図、第3図は制御棒支持装置の制御棒保持力の特
性曲線図、第4図は第1図のアーマチュア近辺の拡大縦
断面図、第5図は従来の本発明者等が考えたアーマチュ
ア近辺の拡大縦断面図、第6図は本発明の第2実施例に
よるアーマチュア近辺の拡大縦断面図、第7図は本発明
の第3実施例によるアーマチュア近辺の拡大縦断面図で
ある。 1……下部案内管、3……制御棒本体、4……感温材、
5……連結管、7……アーマチュア、8……電磁石、9
……核燃料棒集合体、10……冷却材、12……磁力線、17
……鉄心材、19……導入管、23……制御棒連結部材、24
……鍔部、25……突起、30,33……溝、32……穴。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 城土井 崇 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63−289487(JP,A) 特開 昭56−30683(JP,A) 特開 昭61−226689(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G21C 7/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁石で吸着できる面と、前記面にたいして
    制御棒を一連化する前記制御棒の揺動を許容する継手の
    構成部分とからなり、前記面を成す構造物は、磁束通路
    の少なくとも途中に感温材を備え、前記構造物は外周に
    集熱フィンを備えている原子炉の制御棒支持金具におい
    て、前記面は鉄心材で作られており、前記鉄心材の下方
    に前記感温材を備え、前記感温材に上下方向の溝を複数
    形成することにより前記集熱フィンを構成し、前記各溝
    の上端が側面に開口されている原子炉の制御棒支持金
    具。
  2. 【請求項2】磁石と、前記磁石に吸着される被吸着体
    と、前記被吸着体に揺動自在に連結される制御棒とから
    なり、前記被吸着体は、磁束通路の少なくとも途中に感
    温材を備え、前記被吸着体は外周に集熱フィンを備えて
    いる原子炉の制御棒支持装置において、前記被吸着体
    は、被吸着面が鉄心材で作られており、前記鉄心材の下
    方に前記感温材を備え、前記感温材に上下方向の溝を複
    数形成することにより集熱フィンが構成され、前記各溝
    の上端が側面に開口されている構造を有する事を特徴と
    した原子炉の制御棒支持装置。
JP1066231A 1989-03-20 1989-03-20 原子炉の制御棒支持装置 Expired - Lifetime JP2845927B2 (ja)

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JPS61226689A (ja) * 1985-03-30 1986-10-08 株式会社東芝 原子炉停止装置
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