JP2865525B2 - 高速炉用燃料集合体 - Google Patents
高速炉用燃料集合体Info
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
-
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Landscapes
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はナトリウム冷却型高速炉
用の燃料集合体に係わり、特に炉心上部にナトリウムプ
レナムを有し、原子炉停止機能を持たせるようにした高
速炉用燃料集合体に関するものである。
用の燃料集合体に係わり、特に炉心上部にナトリウムプ
レナムを有し、原子炉停止機能を持たせるようにした高
速炉用燃料集合体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、高速増殖炉においては、原子炉の
起動、停止および出力の制御は制御棒で行っている。制
御棒には調整棒と後備炉停止棒があり、通常の起動、停
止および出力制御は調整棒で行い、緊急停止時には調整
棒からなる系統と後備炉停止棒からなる系統の緊急炉停
止系を同時に働かせて中性子吸収体を炉心燃料領域に挿
入して原子炉を停止させるようにしている。
起動、停止および出力の制御は制御棒で行っている。制
御棒には調整棒と後備炉停止棒があり、通常の起動、停
止および出力制御は調整棒で行い、緊急停止時には調整
棒からなる系統と後備炉停止棒からなる系統の緊急炉停
止系を同時に働かせて中性子吸収体を炉心燃料領域に挿
入して原子炉を停止させるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の高速
増殖炉の原子炉停止系は、独立２系統のスクラム機能を
有する制御棒から構成されているが、これらは基本的に
中性子束、冷却材温度等の検出端からの電気信号によっ
て作動する能動的な機構である。しかし、安全性の評価
においては、これらの機構が作動しないような極めて発
生頻度の低い、設計基準外の事象における炉心崩壊事象
に対する評価も行っておく必要がある。
増殖炉の原子炉停止系は、独立２系統のスクラム機能を
有する制御棒から構成されているが、これらは基本的に
中性子束、冷却材温度等の検出端からの電気信号によっ
て作動する能動的な機構である。しかし、安全性の評価
においては、これらの機構が作動しないような極めて発
生頻度の低い、設計基準外の事象における炉心崩壊事象
に対する評価も行っておく必要がある。
【０００４】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、スクラム機能を有する制御棒が作動しないような設
計基準外の事象であっても安全に原子炉を停止させるこ
とができ、しかも構造が簡単で低コスト化を図ることが
できる高速炉用燃料集合体を提供することを目的とす
る。
で、スクラム機能を有する制御棒が作動しないような設
計基準外の事象であっても安全に原子炉を停止させるこ
とができ、しかも構造が簡単で低コスト化を図ることが
できる高速炉用燃料集合体を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、ラッパ管内に
炉心燃料を充填して上部および下部を遮蔽し、ナトリウ
ム液体を下部から流入させ、上部より流出させるように
した高速炉用燃料集合体において、炭化ホウ素からなる
上部遮蔽体を炉心上部ナトリウムプレナム部の上方に低
融点金属デラッチ機構で保持し、冷却材温度上昇に伴う
低融点金属溶融により、デラッチ機構による上部遮蔽体
保持を解除し、上部遮蔽体が炉心直上に落下するように
したことを特徴とする。また、本発明の低融点金属デラ
ッチ機構は、下側が開口した有底容器と、容器開口端に
一端が接続されたベローズと、ベローズ他端に接続され
たプレートとで形成された密閉空間内に低融点金属体を
有底容器の突起部に当接させ、該空間内に空隙を残して
熱伝導媒体を満たすとともに、ラッパ管に回転可能に取
り付けられ、先端部で上部遮蔽体を支持するノッチの回
転モーメントにより、低融点金属体を上方へ押圧するよ
うに構成したことを特徴とする。
炉心燃料を充填して上部および下部を遮蔽し、ナトリウ
ム液体を下部から流入させ、上部より流出させるように
した高速炉用燃料集合体において、炭化ホウ素からなる
上部遮蔽体を炉心上部ナトリウムプレナム部の上方に低
融点金属デラッチ機構で保持し、冷却材温度上昇に伴う
低融点金属溶融により、デラッチ機構による上部遮蔽体
保持を解除し、上部遮蔽体が炉心直上に落下するように
したことを特徴とする。また、本発明の低融点金属デラ
ッチ機構は、下側が開口した有底容器と、容器開口端に
一端が接続されたベローズと、ベローズ他端に接続され
たプレートとで形成された密閉空間内に低融点金属体を
有底容器の突起部に当接させ、該空間内に空隙を残して
熱伝導媒体を満たすとともに、ラッパ管に回転可能に取
り付けられ、先端部で上部遮蔽体を支持するノッチの回
転モーメントにより、低融点金属体を上方へ押圧するよ
うに構成したことを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明は、炉心上部にナトリウムプレナムを有
する燃料集合体に適用するものであり、冷却材温度が通
常温度から大きく上昇した時に、集合体上部に設けられ
ている炭化ホウ素製の軸方向遮蔽体が下方へ落下する構
造としたものであり、制御棒が作動せず、冷却材温度が
通常時よりも１００℃以上も上昇するような場合には、
自動的に原子炉を停止することができる。また、軸方向
遮蔽体は、燃料集合体内部に設置され、自重で落下する
ので信頼度が高く、高速炉の炉心崩壊事象を安全性評価
の対象外とすることができる。
する燃料集合体に適用するものであり、冷却材温度が通
常温度から大きく上昇した時に、集合体上部に設けられ
ている炭化ホウ素製の軸方向遮蔽体が下方へ落下する構
造としたものであり、制御棒が作動せず、冷却材温度が
通常時よりも１００℃以上も上昇するような場合には、
自動的に原子炉を停止することができる。また、軸方向
遮蔽体は、燃料集合体内部に設置され、自重で落下する
ので信頼度が高く、高速炉の炉心崩壊事象を安全性評価
の対象外とすることができる。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の燃料集合体の一実施例を説明
する図、図２はデラッチ機構を説明する図である。図
中、１０はラッパ管、１１は上部遮蔽体、１２は下部遮
蔽体、１３は炉心燃料部、１４は上部端栓部、１５は下
軸ブランケット部、１６は核分裂生成物（ＦＰ）ガスプ
レナム部、１７はナトリウムプレナム部、２０はデラッ
チ機構である。図１（ａ）に示すように、断面六角形状
のラッパ管１０の中央部は炉心燃料部１３となってい
て、上下に炭化ホウ素（Ｂ4 Ｃ）製の遮蔽体１１、１２
を設けて中性子が上下方向に漏れないようにしている。
炉心燃料部１３は、その上端を上部端栓部１４で密封
し、下端には新たにプルトニウムを生成する下軸ブラン
ケット部１５を設け、下軸ブランケット部１５の下方は
ＦＰガスプレナム部１６を形成してこれらが一体構造と
してラッパ管内に納められている。また、本発明では上
部遮蔽体１１と炉心燃料部１３との間にナトリウムプレ
ナム部１７を設け、上部遮蔽体１１は、図１（ｂ）の拡
大図に示すように、ラッパ管１０の上端部に取付けられ
た溶融金属デラッチ機構２０により落下しないように保
持されている。また、ラッパ管１１内には下端より冷却
材であるナトリウム液体が流入し、上端より流出するよ
うになっている。
する図、図２はデラッチ機構を説明する図である。図
中、１０はラッパ管、１１は上部遮蔽体、１２は下部遮
蔽体、１３は炉心燃料部、１４は上部端栓部、１５は下
軸ブランケット部、１６は核分裂生成物（ＦＰ）ガスプ
レナム部、１７はナトリウムプレナム部、２０はデラッ
チ機構である。図１（ａ）に示すように、断面六角形状
のラッパ管１０の中央部は炉心燃料部１３となってい
て、上下に炭化ホウ素（Ｂ4 Ｃ）製の遮蔽体１１、１２
を設けて中性子が上下方向に漏れないようにしている。
炉心燃料部１３は、その上端を上部端栓部１４で密封
し、下端には新たにプルトニウムを生成する下軸ブラン
ケット部１５を設け、下軸ブランケット部１５の下方は
ＦＰガスプレナム部１６を形成してこれらが一体構造と
してラッパ管内に納められている。また、本発明では上
部遮蔽体１１と炉心燃料部１３との間にナトリウムプレ
ナム部１７を設け、上部遮蔽体１１は、図１（ｂ）の拡
大図に示すように、ラッパ管１０の上端部に取付けられ
た溶融金属デラッチ機構２０により落下しないように保
持されている。また、ラッパ管１１内には下端より冷却
材であるナトリウム液体が流入し、上端より流出するよ
うになっている。
【０００８】デラッチ機構２０は、図２に示すような構
成である。すなわち、ステンレス材等からなる有底の円
筒容器２１を倒立状態にし、容器底面から開口端に延び
る突起部２２の先端面にはアルミニウム（融点約６６０
℃）等の低融点金属体２６を接触状態にしておく。もち
ろん、両者を一体化して接合するようにしてもよい。さ
らに、低融点金属体２６の下面を覆うステンレス製のプ
レート２５の端部と円筒容器開口側端部間にベロース２
４を設けて円筒容器２１、ベローズ２４、プレート２５
で密閉空間を形成し、この空間内にナトリウム等の熱伝
導媒体２７を円筒容器内は空隙２３となる程度に入れ
る。ラッパ管に固定された回転軸２９に回転可能に取り
付けられたノッチ２８の先端は上部遮蔽体１１を保持し
ており、そのためノッチ先端には上部遮蔽体による荷重
がかかってノッチ２８には反時計方向のモーメントが働
き、プレート２５を低融点金属体２６の下面に押しつけ
ている。
成である。すなわち、ステンレス材等からなる有底の円
筒容器２１を倒立状態にし、容器底面から開口端に延び
る突起部２２の先端面にはアルミニウム（融点約６６０
℃）等の低融点金属体２６を接触状態にしておく。もち
ろん、両者を一体化して接合するようにしてもよい。さ
らに、低融点金属体２６の下面を覆うステンレス製のプ
レート２５の端部と円筒容器開口側端部間にベロース２
４を設けて円筒容器２１、ベローズ２４、プレート２５
で密閉空間を形成し、この空間内にナトリウム等の熱伝
導媒体２７を円筒容器内は空隙２３となる程度に入れ
る。ラッパ管に固定された回転軸２９に回転可能に取り
付けられたノッチ２８の先端は上部遮蔽体１１を保持し
ており、そのためノッチ先端には上部遮蔽体による荷重
がかかってノッチ２８には反時計方向のモーメントが働
き、プレート２５を低融点金属体２６の下面に押しつけ
ている。
【０００９】通常の状態ではデラッチ機構は図２（ａ）
に示す状態にあり、ノッチ２８に伝えられる遮蔽体荷重
は、低融点金属体２６の下面で受け止められている。し
かし、何らかの原因で燃料集合体の出口（ラッパ管上
端）の冷却材温度が低融点金属体の融点を越えると、低
融点金属は溶融し、同時にノッチ２８から加えられる荷
重によって熱伝導媒体、溶融した金属が円筒容器の空隙
内に流入してノッチ２８は反時計方向に回転する（図２
（ｂ））。このノッチの回転により上部遮蔽体の保持が
解除されて上部遮蔽体がナトリウムプレナム部１７を通
して炉心燃料部の直上へ落下する。この落下した遮蔽体
により中性子が吸収され、原子炉は自動的に停止させら
れる。
に示す状態にあり、ノッチ２８に伝えられる遮蔽体荷重
は、低融点金属体２６の下面で受け止められている。し
かし、何らかの原因で燃料集合体の出口（ラッパ管上
端）の冷却材温度が低融点金属体の融点を越えると、低
融点金属は溶融し、同時にノッチ２８から加えられる荷
重によって熱伝導媒体、溶融した金属が円筒容器の空隙
内に流入してノッチ２８は反時計方向に回転する（図２
（ｂ））。このノッチの回転により上部遮蔽体の保持が
解除されて上部遮蔽体がナトリウムプレナム部１７を通
して炉心燃料部の直上へ落下する。この落下した遮蔽体
により中性子が吸収され、原子炉は自動的に停止させら
れる。
【００１０】
【発明の効果】本発明の燃料集合体を全炉心燃料集合体
に用いた場合、１００万ｋＷｅクラスの炉心についての
検討結果によると、上部のＢ4 Ｃ遮蔽体の全数落下によ
り、Ｋを通常運転時の実効増倍率、Ｋ´をＢ4 Ｃ遮蔽体
落下後の実効増倍率、ΔＫ＝Ｋ−Ｋ´としたとき、−１
％ΔＫ／ＫＫ´（約−２．５＄（１＄は即発臨界に至る
ような反応度））程度の負の反応度が挿入される。この
負の反応度は、炉心を安定に冷却するために十分な出力
低下を引き起こすので、制御棒によるスクラム失敗を仮
定した冷却材流量喪失事象でも炉心は崩壊に至ることな
く安全に停止する。また、この燃料集合体のコスト増加
要因は、溶融金属デラッチ機構のみであり、構造が単純
であることから、コスト増加も僅かで済ませることがで
きる。
に用いた場合、１００万ｋＷｅクラスの炉心についての
検討結果によると、上部のＢ4 Ｃ遮蔽体の全数落下によ
り、Ｋを通常運転時の実効増倍率、Ｋ´をＢ4 Ｃ遮蔽体
落下後の実効増倍率、ΔＫ＝Ｋ−Ｋ´としたとき、−１
％ΔＫ／ＫＫ´（約−２．５＄（１＄は即発臨界に至る
ような反応度））程度の負の反応度が挿入される。この
負の反応度は、炉心を安定に冷却するために十分な出力
低下を引き起こすので、制御棒によるスクラム失敗を仮
定した冷却材流量喪失事象でも炉心は崩壊に至ることな
く安全に停止する。また、この燃料集合体のコスト増加
要因は、溶融金属デラッチ機構のみであり、構造が単純
であることから、コスト増加も僅かで済ませることがで
きる。
【図１】 本発明の燃料集合体の一実施例を説明する図
である。
である。
【図２】 デラッチ機構を説明する図である。
１０…ラッパ管、１１…上部遮蔽体、１２…下部遮蔽
体、１３…炉心燃料部、１４…上部端栓部、１５…下軸
ブランケット部、１６…ＦＰガスプレナム部、１７…ナ
トリウムプレナム部、２０…デラッチ機構、２１…円筒
容器、２２…突起部、２３…空隙、２４…ベローズ、２
５…プレート、２６…低融点金属体、２７…熱伝導媒
体、２８…ノッチ、２９…回転軸。
体、１３…炉心燃料部、１４…上部端栓部、１５…下軸
ブランケット部、１６…ＦＰガスプレナム部、１７…ナ
トリウムプレナム部、２０…デラッチ機構、２１…円筒
容器、２２…突起部、２３…空隙、２４…ベローズ、２
５…プレート、２６…低融点金属体、２７…熱伝導媒
体、２８…ノッチ、２９…回転軸。
Claims (2)
- 【請求項１】 ラッパ管内に炉心燃料を充填して上部お
よび下部を遮蔽し、ナトリウム液体を下部から流入さ
せ、上部より流出させるようにした高速炉用燃料集合体
において、炭化ホウ素からなる上部遮蔽体を炉心上部ナ
トリウムプレナム部の上方に低融点金属デラッチ機構で
保持し、冷却材温度上昇に伴う低融点金属溶融により、
デラッチ機構による上部遮蔽体保持を解除し、上部遮蔽
体が炉心直上に落下するようにしたことを特徴とする高
速炉用燃料集合体。 - 【請求項２】 請求項１記載の燃料集合体において、低
融点金属デラッチ機構は、下側が開口した有底容器と、
容器開口端に一端が接続されたベローズと、ベローズ他
端に接続されたプレートとで形成された密閉空間内に低
融点金属体を有底容器の突起部に当接させ、該空間内に
空隙を残して熱伝導媒体を満たすとともに、ラッパ管に
回転可能に取り付けられ、先端部で上部遮蔽体を支持す
るノッチの回転モーメントにより、低融点金属体を上方
へ押圧するように構成したことを特徴とする高速炉用燃
料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5182908A JP2865525B2 (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 高速炉用燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5182908A JP2865525B2 (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 高速炉用燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0735886A JPH0735886A (ja) | 1995-02-07 |
| JP2865525B2 true JP2865525B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=16126490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5182908A Expired - Fee Related JP2865525B2 (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 高速炉用燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2865525B2 (ja) |
-
1993
- 1993-07-23 JP JP5182908A patent/JP2865525B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0735886A (ja) | 1995-02-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |