JP2933438B2 - 原子炉の制御棒集合体垂直誘導装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子炉の制御棒集合体
を誘導するための装置に関するものであり、特に加圧水
型原子炉、これらの中でもサーマルニュートロン（ｔｈ
ｅｒｍａｌ ｎｅｕｔｒｏｎ）およびスペクトラルバリ
エイションレアクター（ｓｐｅｃｔｒａｌ ｖａｒｉａ
ｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｏｒｓ）に用いる場合に特に好適
である誘導装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術およびその課題】近年の加圧水型原子炉に
おいて、反応性は集合体の垂直駆動シャフトにより移動
するラジアルアームスパイダー(radial-arm spider)か
ら吊り下げられた棒の束を各々有する制御棒集合体の手
段により特に制御されるものである。これは、集合体を
原子炉のコアの内部にほぼ完全に挿入される低い位置
と、原子炉の上側内部装置内の位置である高い位置との
間の移動を可能とする。

【０００３】制御棒は、燃料集合体に提供された誘導チ
ューブによりコア内に誘導される。コアの上側で、非常
に長く細いこれらのロッドは、通常以下に示す構成を有
する装置により上側内部装置内に誘導されねばならな
い。まず、チューブ状の覆いであり、これは駆動シャフ
トの通路のための孔と共に形成された閉塞板と、その上
側の部分で提供されるものである。次に、水平板であ
り、これは前記覆いに沿って配置され、スパイダの通過
を可能とし、制御棒を誘導するように形成されている。
さらに、覆いの下側の部分において制御棒の連続誘導の
ための手段である。これは、個々の制御棒を誘導するス
リーブとチューブとを有し、スパイダのアームが通過で
きる十分に広い溝穴を決定し、コアから覆い内に流入す
る冷媒の乱流の作用に対して制御棒を保護するものであ
る。

【０００４】これまでは、水平方向における制御棒上に
加わる圧力の傾斜を最小に減少させることが試みられ
た。これらの圧力の傾斜は、スパイダの通過のための溝
穴の口に対抗して適用され、摩擦による制御棒の摩耗の
原因となるとされている。この安定を得るために、チュ
ーブおよびスリーブが制御棒を誘導する誘導装置におい
て、圧力バランス孔が誘導スリーブの壁に特に設けられ
ている。これらのスリーブは、圧力をバランスするため
の空間を残して取り替えられる（ＦＲ−Ａ−２５４７１
００）。さらに、バランスをとるための開口を提供する
ために、溝穴の口の部分に切り欠きが切り込まれている
（ＦＲ−Ａ−２５１６６９１）。

【０００５】このような修正において、連続的な誘導の
ための手段は、冷媒のための単一の上方への溝の範囲を
定める。圧力および速度の分布の分析によれば、この分
布は、連続誘導領域の下側の部分において、集合体（ク
ラスタ）の中央に向けて制御棒を偏らせる傾向にあり、
このため連続誘導領域の上側の部分を外側に偏らせるも
のである。これは、流れのほとんどが、連続誘導領域か
ら上流の覆いに形成された冷媒の出口開口に向かって偏
向させられるためである。このような動きの相違は、制
御棒の多くの不安定の原因となり、振動源となる。少な
くともある型の原子炉においては、制御棒の振動が、圧
倒的な摩耗原因であることが認められた。特に、分布配
置された板によって誘導が不連続的にのみ行われてい
る、制御棒の、水平板との接触領域において、このこと
が明らかである。さらにまた、半径方向において最も外
側に位置する制御棒は、スリーブ内において、装置の軸
に対して強力に偏向され、振動により摩耗が促進され
る。

【０００６】本発明の目的は、従来のものと比較して改
良された集合体の垂直方向の誘導のための装置を提供す
るところにある。特に、連続的に誘導する領域から不連
続的に誘導する領域への境界で制御棒に加わった力の方
向の逆転を避けるものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、特に制御棒が半径方向内側の列と外側の
列とに分配され、スリーブが内側の列の制御棒を誘導す
るための通路をそれらの間で決定し、かつ、互いに通じ
る周囲の溝から中央の溝を分離し、覆いに形成された冷
媒の出口開口が、連続誘導領域を構成する前記下側の部
分において開口していることを特徴とする装置を提供す
るものである。

【０００８】好ましい実施例において、各スリーブは、
外側の列に属する単一の制御棒のための誘導通路を有
し、周囲の溝と通路を通じるための半径方向外側に向け
られた穴と共に形成される。スリーブ内を誘導されるも
のと異なる他の周囲の列の制御棒は、スリーブの間に位
置するチューブにより誘導され、スパイダの腕の通路の
ための半径方向の溝穴で示される。

【０００９】

【作用】この変更において、中央の溝に入る冷媒は非連
続的な誘導領域および覆いの内部において、水平誘導板
の間に存在するリーク(leaks)までほぼ完全に上方に垂
直に流れる。燃料集合体から放出される流れのほとんど
は、周囲の溝に入り、覆いの下側の部分における開口部
を通じて覆いの外側に向けて脱出する。

【００１０】したがって、中央の溝は、覆いの外側に関
しては加圧状態である。半径方向内側の列の制御棒は、
この加圧状態にさらされ、このため外側への力を受け
る。これにより振動の刺激および上側の部分の水平板上
の不連続的な誘導路との摩耗をさけることができる。こ
の刺激は、特に防ぐことができる。これは、制御棒が板
の間で防護されていない上側の部分の頂部付近の位置で
特に径方向への流れが無いためである。

【００１１】スリーブ内において、これらのスリーブ内
に孔もしくは溝穴が形成されていた場合、外側の列の制
御棒もまた、中央から外側の方向への加圧状態を受け
る。可能な溝穴付けられたチューブにより誘導された制
御棒は、半径方向内側の方向の圧力差を受ける。覆いの
上側の部分において、径方向外側の方向に向かう力はと
ても低く、下側の部分で働く力に対向する方向への作用
によって、損傷を与えるような振動は発生され得ない。

【００１２】覆いにおける冷媒の入口開口とスリーブを
設計をする設計者は、星型の中央溝と周囲の溝との間の
流速の分布を調整することが可能であり、特に通路の壁
に対して制御棒に加わる径方向外側への力を調整するこ
とが可能である。

【００１３】

【実施例】図１に示す原子炉の部分は、現在良く知られ
ている通常の構造を示すものである。したがってこれは
概略的に示したものである。燃料集合体が並列に並べら
れたコアは、カバー１２により閉塞される圧力容器１０
内に収納されている。容器により支持されるシェル１４
は、図示略のノズルを通じて流入される冷媒をコアを支
持する下側の板の下に提供される空間へ流下させるため
の環状の空間を定めている。そして、冷媒はコアを通じ
て上昇し、原子炉の上側の内側に属するコアプレート１
６に形成された通路を通じて流出する。

【００１４】この内側の部分は、さらに支持板１８を有
し、容器により支持され、図示略の安全柱によりコアプ
レートに連結されている。そして、誘導装置２０により
各々は一つの制御棒集合体に支持されるように設計され
る。各集合体は、中性子吸収剤を有する長い制御棒の束
を有する。この束は例えば２４本である。この束は、駆
動シャフトへその頭部か固定されたスパイダーから吊ら
れている。

【００１５】各装置２０は、板１６と１８の間にだいた
い矩形上の断面を有するチューブ上の覆い２４と、支持
板１８の上側にあり、駆動シャフトの通路のための孔と
共に形成され図示略の閉塞板で固定された延長部２５と
を有する。水平導入板２６は、覆い２４に沿って一定の
間隔をおいて分散されている。それらは、覆い２４の切
り欠きにおいてこれらの板の外側突出部の連結により覆
いに固定され、通常溶接されている。

【００１６】図１の実施例においては５枚示されてお
り、覆い２４の上側の部分に位置する板２６は、板が制
御棒を導入し、スパイダの腕のための通過を許容するよ
うに内側の遮断をする。このように制御棒は、板２６の
空間に相当する空間で不連続的に導入される。ここまで
記載された変更は従来から行われていた。

【００１７】板２６は、装置の上側の部分に制御棒の不
連続的な導入を提供する。この上側の部分において、板
の外側の突出部と溝穴（スロット）との間に軸方向に存
在する空間を通じて、冷媒が横側のみから脱出できつよ
うにするために覆いは開口部を有していない。

【００１８】図１に示す実施例においては、連続導入領
域においては装置は一枚のみの水平板２６ａを有する。
この板は、連続導入手段により覆い２４の足部２８に連
結し、そして入れ子状によりおよび／または溶接により
覆いに連結する。

【００１９】この誘導手段は、スリーブ３０と溝穴を有
するチューブ３２とを有し、内側の列に属する８本の制
御棒と径方向外側の列に属する１６本の制御棒を誘導す
るための通路を決定する。なお、この本数に限定される
ものではない。スリーブ３０の各々は、その径方向の軸
から最も遠い位置において、外側の列の制御棒の誘導の
ための通路３４を有し、スパイダの腕の通過のために設
計された径方向溝穴３６により延長される。スリーブ３
０の軸へ最も近い位置は、内側の列の制御棒を誘導する
ための通路３８および４０を相互に決定するものであ
る。図２および図３に示すように、内側の列の制御棒は
矩形の足部に沿って配置されており、各スリーブ３０
は、スリーブの内側の部分の間の空間が星型の中央溝を
構成するように異なる長さの二つの枝別れを有する。こ
れは、誘導通路３８および４０を除いては径方向外側と
連通するものではない。二つの連続するスリーブは、そ
れらの間に三角形形状の周囲の溝４４を形成する。これ
ら全ての周囲の溝は、連通している（図３）。それらの
内部に有する圧力は、覆いの外側での圧力と特に同じで
ある。これは、それらは、覆いの広い開口部４６を通じ
てその外側で連通しているためである。これらの開口
は、概ね矩形形状をなすものである。最も高い位置にあ
るものは、板２６ａのすぐ下のものである。

【００２０】外側の列の燃料棒を導入するためのチュー
ブ３２の各々は、周囲の溝４４の一つの底部で、二つの
近接するスリーブの間に配置される。それは、周囲の溝
とチューブの内側とを連通するいかなる径方向の孔を有
するものではない。一方、孔４６は、集合体（クラス
タ）が誘導装置を塞いでいるときに、マイナスの圧力の
下で制御棒の外側の面に位置するために通路３４の各々
の外側に作られるラインに沿って一定の間隔で配置され
ている。

【００２１】

【発明の効果】本発明は、中央溝が、周囲の溝との関連
で、覆いの外側で加圧下にあるので、軸に最も近い８本
の制御棒が、軸方向外側方向への力を受け、そして外側
に傾く。したがって、それらの振動を防止することが可
能であり、板２６上での摩耗を防止することができる。
スリーブ３０の通路３４内に配置された周囲の制御棒も
また、径方向外側方向の力を受ける。

【００２２】溝穴を有するチューブ３２を塞ぐ制御棒
が、外側の面上に加わる圧力より低い圧力でそれらの内
側に加わる。これは、冷媒が周囲の溝内で速い流速で流
れている事実のためである。これに対し、外側の面が連
続誘導領域の入口で連通する空間の反対にある。このた
め、これらの制御棒は、非連続誘導領域内の流れのため
の径方向の力にもかかわらず、内側の力を受け、力の径
方向の成分はきわめて低い。

【００２３】制御棒の振動に対する刺激を与える危険を
排除するために、連続導入領域の長さは、同じ全高を有
する従来の型の装置における長さと比較して短くするこ
とができる。実際、この領域の高さは、燃料集合体に固
定される衝撃吸収体のストロークまで減少させることが
できる。すなわち、代表的な原子炉においては６００ｍ
ｍである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の集合体誘導装置を示す断面図
である。

【図２】図２は、図１に示すII−II線矢視断面図であ
る。

【図３】図３は、図１に示すIII−III線矢視断面図であ
る。

【符号の説明】

２４ 覆い ２６ 水平誘導板 ４２ 中央の冷媒溝 ４４ 周囲の溝 ４６ 冷媒出口開口

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御棒集合体が二つの相互に同心である
   列に分配される制御棒の束を有し、集合体の垂直駆動シ
   ャフトにより移動するラジアルアームスパイダから吊り
   下げられ、原子炉のコア内にほぼ完全に入る下側の位置
   と、原子炉の上部内側装置内に入る上側の位置との間に
   おいて集合体を移動することが可能であり、 チューブ状の覆い（２４）と、前記覆いに沿って分布配
   置され、スパイダの通過を許容しかつ前記制御棒を誘導
   するように形成された水平誘導板（２６）と、覆いの下
   側の部分において制御棒を連続誘導するための手段であ
   って、前記制御棒を誘導するチューブおよびスリーブを
   有し、スパイダの腕が通過できる十分に広い溝穴を決定
   し、コアから放出され、覆い内に流入し、覆いに形成さ
   れた冷媒出口開口（４６）を通じて放出される冷媒の乱
   流の作用に対して制御棒を防御する制御棒を連続誘導す
   るための手段とを有する原子炉の制御棒集合体の垂直誘
   導装置において、 前記制御棒が、径方向内側の列と外側の列に分配され、 スリーブが、それらの間で内側の列の制御棒のための誘
   導通路を決定し、相互に連通する周囲の溝（４４）から
   中央の冷媒溝（４２）を分離し、覆い（２４）に形成さ
   れた冷媒の出口（４６）が、前記下側の部分で開口して
   いることを特徴とする原子炉の制御棒集合体の垂直誘導
   装置。
2. 【請求項２】 各スリーブ（３０）の外側の部分が外側
   の列のロッドを誘導するための通路（３４）を決定し、
   周囲の溝（４４）と連通するための径方向外側方向の孔
   （４６）と共に形成されていることを特徴とする請求項
   １記載の原子炉の制御棒集合体の垂直誘導装置。