JP3121694B2 - 中性子吸収棒駆動機構 - Google Patents
中性子吸収棒駆動機構Info
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- JP3121694B2 JP3121694B2 JP04324402A JP32440292A JP3121694B2 JP 3121694 B2 JP3121694 B2 JP 3121694B2 JP 04324402 A JP04324402 A JP 04324402A JP 32440292 A JP32440292 A JP 32440292A JP 3121694 B2 JP3121694 B2 JP 3121694B2
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- neutron absorbing
- electromagnet
- absorbing rod
- neutron
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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
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、冷却材温度が所定温度
に上昇するまでは、中性子吸収棒が電磁石により中性子
吸収棒保持棒に吸着されないように構成し、これによ
り、温度補償反応度の大きい温度領域において、中性子
吸収棒が誤って炉心から引き抜かれないようにした安全
性の高い中性子吸収棒駆動機構に関する。
に上昇するまでは、中性子吸収棒が電磁石により中性子
吸収棒保持棒に吸着されないように構成し、これによ
り、温度補償反応度の大きい温度領域において、中性子
吸収棒が誤って炉心から引き抜かれないようにした安全
性の高い中性子吸収棒駆動機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の原子炉の一例が図４に示されてい
る。核燃料集合体（図示略）で構成された炉心１は、炉
心バレル２により周囲から被覆して保護されており、こ
れの外側には、炉心１の反応を制御する反射体３が炉心
１を囲うように設けられている。この反射体３は、上方
の反射体駆動軸４によって上下方向に駆動されるように
構成されており、反射体３の外側周囲には、隔壁５が設
けられており、この隔壁５の外側周囲に遮蔽体６が設け
られている。この隔壁５は、上方に延びており、この部
位の隔壁５の外側には、電磁ポンプ７及び中間熱交換器
８が上方から吊持されており、この電磁ポンプ７と隔壁
５との間がシールベローズ９によってシールされてい
る。中間熱交換器８の上方には、崩壊熱除去コイル１０
が設けられており、崩壊熱の静的直接除去システム(PRA
CS) として作動する。これらの全てが原子炉容器１１内
に収納されており、この原子炉容器１１はガードベッセ
ル１２内に収納されている。
る。核燃料集合体（図示略）で構成された炉心１は、炉
心バレル２により周囲から被覆して保護されており、こ
れの外側には、炉心１の反応を制御する反射体３が炉心
１を囲うように設けられている。この反射体３は、上方
の反射体駆動軸４によって上下方向に駆動されるように
構成されており、反射体３の外側周囲には、隔壁５が設
けられており、この隔壁５の外側周囲に遮蔽体６が設け
られている。この隔壁５は、上方に延びており、この部
位の隔壁５の外側には、電磁ポンプ７及び中間熱交換器
８が上方から吊持されており、この電磁ポンプ７と隔壁
５との間がシールベローズ９によってシールされてい
る。中間熱交換器８の上方には、崩壊熱除去コイル１０
が設けられており、崩壊熱の静的直接除去システム(PRA
CS) として作動する。これらの全てが原子炉容器１１内
に収納されており、この原子炉容器１１はガードベッセ
ル１２内に収納されている。
【０００３】また、この原子炉は約２０ｍの縦長である
ため、電磁ポンプ７が止まった場合でも大きな自然循環
流量が得られると共に、崩壊熱を原子炉容器１１からガ
ーベッセル１２に輻射で伝熱し、さらにガーベッセル１
２の外側は空気（矢印１３）が自然通風で流れるように
しているため、直接外に熱を伝えて除去する原子炉自然
放熱システム(RVACS) として作動する。この原子炉は、
原子炉容器の寿命（３０年）中の中性子照射量が１０23
ｎｖｔ（Ｅ＞０．１ＭｅＶ）を超え、従来のステンレス
鋼の使用限界を超えるため、材料は高クロム鋼に限定さ
れる。
ため、電磁ポンプ７が止まった場合でも大きな自然循環
流量が得られると共に、崩壊熱を原子炉容器１１からガ
ーベッセル１２に輻射で伝熱し、さらにガーベッセル１
２の外側は空気（矢印１３）が自然通風で流れるように
しているため、直接外に熱を伝えて除去する原子炉自然
放熱システム(RVACS) として作動する。この原子炉は、
原子炉容器の寿命（３０年）中の中性子照射量が１０23
ｎｖｔ（Ｅ＞０．１ＭｅＶ）を超え、従来のステンレス
鋼の使用限界を超えるため、材料は高クロム鋼に限定さ
れる。
【０００４】この原子炉は、炉心を囲った反射体３を徐
々に移動することにより、燃焼していない炉心１を少し
ずつ燃焼させ１０年以上の長期間燃料を燃焼し続けるこ
とができる。また、燃料交換は、炉心１の上方に位置す
る電磁ポンプ７および中間熱交換器８を外して行うこと
ができる。
々に移動することにより、燃焼していない炉心１を少し
ずつ燃焼させ１０年以上の長期間燃料を燃焼し続けるこ
とができる。また、燃料交換は、炉心１の上方に位置す
る電磁ポンプ７および中間熱交換器８を外して行うこと
ができる。
【０００５】原子炉冷却材は、図４に実線の矢印で示す
ように、炉心１を冷却し加熱された後（〜５００℃）、
炉心１の上方の電磁ポンプ７で駆動され、中間熱交換器
８で２次冷却材（図示略）と熱交換し、再び炉心１に導
かれる。さらに、原子炉を停止させる際には、炉心１の
上部に設けられている中性子吸収棒２０を中性子吸収棒
保持棒２１から外して落下させるか、または、反射体３
を降下させる方法があるが、両炉停止系が不作動の場合
にも、負の温度係数による固有の停止特性により原子炉
を停止させることができる。
ように、炉心１を冷却し加熱された後（〜５００℃）、
炉心１の上方の電磁ポンプ７で駆動され、中間熱交換器
８で２次冷却材（図示略）と熱交換し、再び炉心１に導
かれる。さらに、原子炉を停止させる際には、炉心１の
上部に設けられている中性子吸収棒２０を中性子吸収棒
保持棒２１から外して落下させるか、または、反射体３
を降下させる方法があるが、両炉停止系が不作動の場合
にも、負の温度係数による固有の停止特性により原子炉
を停止させることができる。
【０００６】次に、この中性子吸収棒２０および中性子
吸収棒保持棒２１について説明する。図５は、図４のＥ
−Ｅ線に沿う断面図であり、図６は、図４のＦ−Ｆ線に
沿う断面図である。図４及び図５に示すように、中性子
吸収棒保持棒２１は、上部プラグ１５により吊持され、
中心を垂直方向に延ばされ、炉心上部に位置している。
なお、図４には、隔壁５の内側に反射体駆動軸４が設け
られている様子が示されている。
吸収棒保持棒２１について説明する。図５は、図４のＥ
−Ｅ線に沿う断面図であり、図６は、図４のＦ−Ｆ線に
沿う断面図である。図４及び図５に示すように、中性子
吸収棒保持棒２１は、上部プラグ１５により吊持され、
中心を垂直方向に延ばされ、炉心上部に位置している。
なお、図４には、隔壁５の内側に反射体駆動軸４が設け
られている様子が示されている。
【０００７】図４及び図６に示すように、中性子吸収棒
２０は、上側が中性子吸収棒保持棒２１に連結され、中
心を垂直方向に延ばされ、炉心１の中心に挿入可能に構
成されている。図６は、原子炉停止時に、中性子吸収棒
２０が中心に挿入された状態を示している。なお、図６
には、炉心バレル２が隔壁５を介してリブ１４により支
持され、反射体３はリブ１４と干渉しないように周方向
に分割され、遮蔽体６は複数の柱状集合体で構成されそ
の間隙を冷却材が下降し自身の発熱の除熱を容易にして
いる様子が示されている。
２０は、上側が中性子吸収棒保持棒２１に連結され、中
心を垂直方向に延ばされ、炉心１の中心に挿入可能に構
成されている。図６は、原子炉停止時に、中性子吸収棒
２０が中心に挿入された状態を示している。なお、図６
には、炉心バレル２が隔壁５を介してリブ１４により支
持され、反射体３はリブ１４と干渉しないように周方向
に分割され、遮蔽体６は複数の柱状集合体で構成されそ
の間隙を冷却材が下降し自身の発熱の除熱を容易にして
いる様子が示されている。
【０００８】さらに、図７には、中性子吸収棒保持棒２
１と中性子吸収棒２０との間の着脱構造が示されてい
る。中性子吸収棒保持棒２１の下端には、コイル２２と
鉄心２３とからなる電磁石２４が設けられており、この
電磁石２４が中性子吸収棒２０を吸着するように構成さ
れている。図７は、この吸着状態を示している。この電
磁石２４が中性子吸収棒２０を吸着していない場合に
は、中性子吸収棒２０は炉心１内に挿入保持され、電磁
石２４が中性子吸収棒２０を吸着している場合には、中
性子吸収棒２０は炉心１から引き抜くことができるよう
に構成されている。さらに、中性子吸収棒保持棒２１の
中には、電磁石位置決め用のガイド２５が延ばされてい
る。この中性子吸収棒保持棒２１と、ガイド２５とは、
同じ材質で形成されているため、電磁石２４の下端から
ガイド２５の先端までの距離は、冷却材温度に拘りな
く、常時一定となっている。
１と中性子吸収棒２０との間の着脱構造が示されてい
る。中性子吸収棒保持棒２１の下端には、コイル２２と
鉄心２３とからなる電磁石２４が設けられており、この
電磁石２４が中性子吸収棒２０を吸着するように構成さ
れている。図７は、この吸着状態を示している。この電
磁石２４が中性子吸収棒２０を吸着していない場合に
は、中性子吸収棒２０は炉心１内に挿入保持され、電磁
石２４が中性子吸収棒２０を吸着している場合には、中
性子吸収棒２０は炉心１から引き抜くことができるよう
に構成されている。さらに、中性子吸収棒保持棒２１の
中には、電磁石位置決め用のガイド２５が延ばされてい
る。この中性子吸収棒保持棒２１と、ガイド２５とは、
同じ材質で形成されているため、電磁石２４の下端から
ガイド２５の先端までの距離は、冷却材温度に拘りな
く、常時一定となっている。
【０００９】上述した炉心１は、Ｎａの密度係数に負の
特性を持たせているため、起動時の温度補償反応度が大
きい。そのため、起動開始の温度に対する挿入反応度は
以下の通りとなる。
特性を持たせているため、起動時の温度補償反応度が大
きい。そのため、起動開始の温度に対する挿入反応度は
以下の通りとなる。
【００１０】 （ａ）低温停止時（２００℃と仮定） 反応度＞１＄ （ｂ）３００℃ 反応度＞１＄ （ｃ）３５０℃ 反応度＜１＄ 従って、起動時には、１次系全体を３５０℃以上まで昇
温しておく必要がある。
温しておく必要がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、中性子吸収
棒２０が炉停止の際に作動し炉心１内に挿入されている
場合、原子炉起動時には、中性子吸収棒２０は引き抜か
れる。しかし、冷却材温度が３５０℃に予熱されるまで
に、中性子吸収棒２０が誤って引き抜かれた場合、上述
したように温度補償反応度が大きいため、１＄以上の大
きな正の反応度が投入される。その結果、冷却材温度が
上昇し、反応度事故に至る可能性がある。したがって、
冷却材温度が３５０℃に上昇するまでは、中性子吸収棒
２０は、炉心１から引き抜かれないように構成されてい
る必要がある。すなわち、中性子吸収棒２０は電磁石２
４によって中性子吸収棒保持棒２１に吸着されないよう
に構成されている必要がある。本発明の目的は、上述し
た課題を解決するためになされたものであって、冷却材
温度が所定温度（３５０℃）に上昇するまでは、中性子
吸収棒が電磁石により中性子吸収棒保持棒に吸着されな
いように構成し、これにより、温度補償反応度の大きい
温度領域において、中性子吸収棒が誤って炉心から引き
抜かれないようにした安全性の高い中性子吸収棒駆動機
構を提供することにある。
棒２０が炉停止の際に作動し炉心１内に挿入されている
場合、原子炉起動時には、中性子吸収棒２０は引き抜か
れる。しかし、冷却材温度が３５０℃に予熱されるまで
に、中性子吸収棒２０が誤って引き抜かれた場合、上述
したように温度補償反応度が大きいため、１＄以上の大
きな正の反応度が投入される。その結果、冷却材温度が
上昇し、反応度事故に至る可能性がある。したがって、
冷却材温度が３５０℃に上昇するまでは、中性子吸収棒
２０は、炉心１から引き抜かれないように構成されてい
る必要がある。すなわち、中性子吸収棒２０は電磁石２
４によって中性子吸収棒保持棒２１に吸着されないよう
に構成されている必要がある。本発明の目的は、上述し
た課題を解決するためになされたものであって、冷却材
温度が所定温度（３５０℃）に上昇するまでは、中性子
吸収棒が電磁石により中性子吸収棒保持棒に吸着されな
いように構成し、これにより、温度補償反応度の大きい
温度領域において、中性子吸収棒が誤って炉心から引き
抜かれないようにした安全性の高い中性子吸収棒駆動機
構を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、中性子吸収棒と、これの上方に位置され
中性子吸収棒を保持するための中性子吸収棒保持棒と、
この中性子吸収棒保持棒の下端に取付けられた電磁石
と、中性子吸収棒保持棒および電磁石内を通挿され且つ
下端が電磁石の下端より突出して中性子吸収棒の上端の
窪みに当接し得るガイドとを備え、中性子吸収棒の炉心
からの引抜き時には、電磁石が中性子吸収棒の上端に吸
着する一方、中性子吸収棒の炉心への挿入時には、電磁
石が中性子吸収棒を吸着せずこれを切り離す中性子吸収
棒駆動機構において、原子炉起動時に冷却材が所定温度
に到達した場合には、低温停止時に比べて、電磁石の下
端とガイドの下端との距離が小さくなるように、中性子
吸収棒保持棒の熱膨脹係数がガイドのそれよりも大きく
されていることを特徴としている。
め、本発明は、中性子吸収棒と、これの上方に位置され
中性子吸収棒を保持するための中性子吸収棒保持棒と、
この中性子吸収棒保持棒の下端に取付けられた電磁石
と、中性子吸収棒保持棒および電磁石内を通挿され且つ
下端が電磁石の下端より突出して中性子吸収棒の上端の
窪みに当接し得るガイドとを備え、中性子吸収棒の炉心
からの引抜き時には、電磁石が中性子吸収棒の上端に吸
着する一方、中性子吸収棒の炉心への挿入時には、電磁
石が中性子吸収棒を吸着せずこれを切り離す中性子吸収
棒駆動機構において、原子炉起動時に冷却材が所定温度
に到達した場合には、低温停止時に比べて、電磁石の下
端とガイドの下端との距離が小さくなるように、中性子
吸収棒保持棒の熱膨脹係数がガイドのそれよりも大きく
されていることを特徴としている。
【００１３】
【作用】このように、本発明では、原子炉起動時に冷却
材が所定温度に到達した場合には、低温停止時に比べ
て、電磁石の下端とガイドの下端との距離が小さくなる
ように、中性子吸収棒保持棒の熱膨脹係数がガイドのそ
れよりも大きく構成されている。そのため、先ず、低温
停止時には、電磁石の下端とガイドの下端との距離が大
きく、電磁石の下端と中性子吸収棒の上端との距離も大
きくされている。そのため、低温停止時には、電磁石
は、中性子吸収棒を吸着することがない。従って、低温
停止時に、中性子吸収棒保持棒が誤って上方に移動され
たとしても、中性子吸収棒が炉心から引き抜かれること
はない。一方、原子炉起動時に冷却材が所定温度に上昇
した場合には、電磁石の下端とガイドの下端との距離が
低温停止時に比べて小さくされている。そのため、電磁
石の下端と中性子吸収棒の上端との距離も小さくされて
おり、電磁石は、中性子吸収棒の上端を吸着することが
できる。従って、原子炉起動時のこのような場合には、
中性子吸収棒は電磁石により吸着されて中性子吸収棒保
持棒によって炉心から引き抜かれる。従って、冷却材温
度が所定温度に上昇するまでは、中性子吸収棒が電磁石
により中性子吸収棒保持棒に吸着されず、温度補償反応
度の大きい温度領域において、中性子吸収棒が誤って炉
心から引き抜かれることがなく、安全性が高くなる。し
かも、本発明は、このような安全補償の動作を機械的な
動作によらず、構造物本来の特性（熱膨脹）を利用して
いるため、信頼性が一層高い。
材が所定温度に到達した場合には、低温停止時に比べ
て、電磁石の下端とガイドの下端との距離が小さくなる
ように、中性子吸収棒保持棒の熱膨脹係数がガイドのそ
れよりも大きく構成されている。そのため、先ず、低温
停止時には、電磁石の下端とガイドの下端との距離が大
きく、電磁石の下端と中性子吸収棒の上端との距離も大
きくされている。そのため、低温停止時には、電磁石
は、中性子吸収棒を吸着することがない。従って、低温
停止時に、中性子吸収棒保持棒が誤って上方に移動され
たとしても、中性子吸収棒が炉心から引き抜かれること
はない。一方、原子炉起動時に冷却材が所定温度に上昇
した場合には、電磁石の下端とガイドの下端との距離が
低温停止時に比べて小さくされている。そのため、電磁
石の下端と中性子吸収棒の上端との距離も小さくされて
おり、電磁石は、中性子吸収棒の上端を吸着することが
できる。従って、原子炉起動時のこのような場合には、
中性子吸収棒は電磁石により吸着されて中性子吸収棒保
持棒によって炉心から引き抜かれる。従って、冷却材温
度が所定温度に上昇するまでは、中性子吸収棒が電磁石
により中性子吸収棒保持棒に吸着されず、温度補償反応
度の大きい温度領域において、中性子吸収棒が誤って炉
心から引き抜かれることがなく、安全性が高くなる。し
かも、本発明は、このような安全補償の動作を機械的な
動作によらず、構造物本来の特性（熱膨脹）を利用して
いるため、信頼性が一層高い。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例による中性子吸収棒
駆動機構について図面を参照して説明する。図１は、本
発明の一実施例による中性子吸収棒駆動機構の断面図で
あって、原子炉起動時に冷却材が所定温度に上昇した場
合に電磁石が中性子吸収棒を吸着した状態の図である。
図２は、同様の断面図であって、冷却材が所定温度に上
昇した場合に電磁石が中性子吸収棒を吸着する直前の状
態の図である。図３は、同様の断面図であって、低温停
止時における状態の図である。本実施例では、炉心に挿
入される中性子吸収棒３０の上方に、中性子吸収棒保持
棒３１が位置されている。この中性子吸収棒保持棒３１
の下端に、コイル３２及び鉄心３３からなる電磁石３４
が取付けられている。これら中性子吸収棒保持棒３１及
び電磁石３４内を通挿するようにして、これらを位置決
めするためのガイド３５が設けられている。このガイド
３５の下端は、断面鋭角状に形成されており、中性子吸
収棒３０の上面の窪みに当接されるように構成されてい
る。
駆動機構について図面を参照して説明する。図１は、本
発明の一実施例による中性子吸収棒駆動機構の断面図で
あって、原子炉起動時に冷却材が所定温度に上昇した場
合に電磁石が中性子吸収棒を吸着した状態の図である。
図２は、同様の断面図であって、冷却材が所定温度に上
昇した場合に電磁石が中性子吸収棒を吸着する直前の状
態の図である。図３は、同様の断面図であって、低温停
止時における状態の図である。本実施例では、炉心に挿
入される中性子吸収棒３０の上方に、中性子吸収棒保持
棒３１が位置されている。この中性子吸収棒保持棒３１
の下端に、コイル３２及び鉄心３３からなる電磁石３４
が取付けられている。これら中性子吸収棒保持棒３１及
び電磁石３４内を通挿するようにして、これらを位置決
めするためのガイド３５が設けられている。このガイド
３５の下端は、断面鋭角状に形成されており、中性子吸
収棒３０の上面の窪みに当接されるように構成されてい
る。
【００１５】本実施例では、原子炉起動時に冷却材が３
５０℃に到達した場合には、低温停止時（２００℃）に
比べて、電磁石３４の下端とガイド３５の下端との距離
が小さくなるように、中性子吸収棒保持棒３１の熱膨脹
係数がガイド３５のそれよりも大きく構成されている。
熱膨脹係数の違いは、中性子吸収棒保持棒３１とガイド
３５との材質を変えることにより構成されている。一例
としては、中性子吸収棒保持棒３１は、ステンレス製で
あり、ガイド３５は、Md.9Cr-1Mo製である。このような
構成により、低温停止時（２００℃）から冷却材温度が
３５０℃になるまでは、中性子吸収棒３０が電磁石３４
に吸着されず、冷却材温度が３５０℃に到達した場合に
は、中性子吸収棒３０が電磁石３４に吸着するようにさ
れている。以下、具体的に順次説明する。
５０℃に到達した場合には、低温停止時（２００℃）に
比べて、電磁石３４の下端とガイド３５の下端との距離
が小さくなるように、中性子吸収棒保持棒３１の熱膨脹
係数がガイド３５のそれよりも大きく構成されている。
熱膨脹係数の違いは、中性子吸収棒保持棒３１とガイド
３５との材質を変えることにより構成されている。一例
としては、中性子吸収棒保持棒３１は、ステンレス製で
あり、ガイド３５は、Md.9Cr-1Mo製である。このような
構成により、低温停止時（２００℃）から冷却材温度が
３５０℃になるまでは、中性子吸収棒３０が電磁石３４
に吸着されず、冷却材温度が３５０℃に到達した場合に
は、中性子吸収棒３０が電磁石３４に吸着するようにさ
れている。以下、具体的に順次説明する。
【００１６】すなわち、電磁石３４の吸着限界幅をα(m
m)とし、ある温度における電磁石３４下端からガイド３
５下端までの距離をＸ(mm)とし、中性子吸収棒３０の上
端の窪みの高さをｈ(mm)とすると、下記（１）式の条件
を満足する場合には、中性子吸着棒３０が電磁石３４に
より吸着されることはない。 Ｘ−ｈ＞α …(1) 一方、冷却材温度が３５０℃に到達した場合には、中性
子吸収棒３０が電磁石３４に吸着されるため、電磁石３
４下端からガイド３５下端までの距離Ｘ1 は、図２に示
すように、下記（２）式を満足するようにされている。 Ｘ1 ＝ｈ＋α …(2) 低温停止時（２００℃）における電磁石３４下端からガ
イド３５下端までの距離をＸ0 とし、冷却材温度が２０
０℃から３５０℃まで上昇する間に、電磁石３４下端か
らガイド３５下端までの距離がＸ0 (mm)からＸ1 (mm)に
変化したとすると、中性子吸収棒保持棒３１とガイド３
５との熱膨脹の差ｄ(mm)は、下記（３）式となる。 ｄ＝Ｘ0 −Ｘ1 …(3) 従って、図３に示すように、低温停止時（２００℃）に
おける電磁石３４下端からガイド３５下端までの距離を
Ｘ0 は、下記（４）式となる。 Ｘ0 ＝Ｘ1 ＋ｄ＝ｈ＋α＋ｄ …(4) このように構成されているため、低温停止時（２００
℃）から冷却材温度が３５０℃になるまでは、図３に示
されるように、中性子吸収棒３０が電磁石３４に吸着さ
れない。一方、冷却材温度が３５０℃に到達した場合に
は、図２に示すように、電磁石３４下端と中性子吸着棒
３０の上面との間隔が吸着限界幅α(mm)となるため、吸
着可能となり、冷却材温度が３５０℃以上になったと
き、図１に示すように、電磁石３４が中性子吸着棒３０
を吸着する。
m)とし、ある温度における電磁石３４下端からガイド３
５下端までの距離をＸ(mm)とし、中性子吸収棒３０の上
端の窪みの高さをｈ(mm)とすると、下記（１）式の条件
を満足する場合には、中性子吸着棒３０が電磁石３４に
より吸着されることはない。 Ｘ−ｈ＞α …(1) 一方、冷却材温度が３５０℃に到達した場合には、中性
子吸収棒３０が電磁石３４に吸着されるため、電磁石３
４下端からガイド３５下端までの距離Ｘ1 は、図２に示
すように、下記（２）式を満足するようにされている。 Ｘ1 ＝ｈ＋α …(2) 低温停止時（２００℃）における電磁石３４下端からガ
イド３５下端までの距離をＸ0 とし、冷却材温度が２０
０℃から３５０℃まで上昇する間に、電磁石３４下端か
らガイド３５下端までの距離がＸ0 (mm)からＸ1 (mm)に
変化したとすると、中性子吸収棒保持棒３１とガイド３
５との熱膨脹の差ｄ(mm)は、下記（３）式となる。 ｄ＝Ｘ0 −Ｘ1 …(3) 従って、図３に示すように、低温停止時（２００℃）に
おける電磁石３４下端からガイド３５下端までの距離を
Ｘ0 は、下記（４）式となる。 Ｘ0 ＝Ｘ1 ＋ｄ＝ｈ＋α＋ｄ …(4) このように構成されているため、低温停止時（２００
℃）から冷却材温度が３５０℃になるまでは、図３に示
されるように、中性子吸収棒３０が電磁石３４に吸着さ
れない。一方、冷却材温度が３５０℃に到達した場合に
は、図２に示すように、電磁石３４下端と中性子吸着棒
３０の上面との間隔が吸着限界幅α(mm)となるため、吸
着可能となり、冷却材温度が３５０℃以上になったと
き、図１に示すように、電磁石３４が中性子吸着棒３０
を吸着する。
【００１７】次に具体的な数値を用いて説明する。ステ
ンレス製である中性子吸収棒保持棒３１の熱膨脹係数
は、１８×１０-6mm/mm ℃（３５０℃）であり、Md.9Cr
-1Mo製であるガイド３５の熱膨脹係数は、１２×１０-6
mm/mm ℃（３５０℃）である。中性子吸収棒保持棒３１
等は、縦長である原子炉容器では、約１０ｍであるた
め、冷却材温度が２００℃から３５０℃まで上昇した場
合、熱膨脹量による差ｄ(mm)は、下記（５）式となる。 ｄ＝（１８−１２）×１０-6（mm／mm℃） ×（３５０−２００）（℃）×１００００(mm) ＝９(mm) …(5) 従って、冷却材温度が２００℃（低温停止時）の場合
に、電磁石３４下端からガイド３５先端までの距離Ｘ0
は、（５）式より、下記（６）式のように設定すること
ができる。 Ｘ0 ＝ｈ＋α＋ｄ＝ｈ＋α＋９(mm) …(6) このように、本実施例では、低温停止時において、電磁
石３４の下端と中性子吸収棒３０の上端との距離が、中
性子吸収棒保持棒３１とガイド３５との熱膨脹による差
に、電磁石３４の吸着限界幅α(mm)を加えた距離に設定
されている。そのため、低温停止時には、電磁石３４
は、中性子吸収棒３０を吸着することがない。そのた
め、低温停止時に、中性子吸収棒保持棒３１が誤って上
方に移動されたとしても、中性子吸収棒３０が炉心から
引き抜かれることはない。従って、温度補償反応度の大
きい温度領域において、中性子吸収棒が誤って炉心から
引き抜かれることがなく、安全性が高くなる。しかも、
このような安全補償の動作を機械的な動作によらず、構
造物本来の特性（熱膨脹）を利用しているため、信頼性
が一層高い。なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れず、種々変形可能である。特に、中性子吸収棒保持棒
とガイドとの材質は、上記のものに限定されない。例え
ば、ガイド３５の材質をフェライト鋼にしてもよい。フ
ェライト鋼の熱膨脹係数は、１１×１０-6mm/mm ℃（３
５０℃）であり、Md.9Cr-1Moとほぼ同様の値であるた
め、上記と同じ効果が期待できる。
ンレス製である中性子吸収棒保持棒３１の熱膨脹係数
は、１８×１０-6mm/mm ℃（３５０℃）であり、Md.9Cr
-1Mo製であるガイド３５の熱膨脹係数は、１２×１０-6
mm/mm ℃（３５０℃）である。中性子吸収棒保持棒３１
等は、縦長である原子炉容器では、約１０ｍであるた
め、冷却材温度が２００℃から３５０℃まで上昇した場
合、熱膨脹量による差ｄ(mm)は、下記（５）式となる。 ｄ＝（１８−１２）×１０-6（mm／mm℃） ×（３５０−２００）（℃）×１００００(mm) ＝９(mm) …(5) 従って、冷却材温度が２００℃（低温停止時）の場合
に、電磁石３４下端からガイド３５先端までの距離Ｘ0
は、（５）式より、下記（６）式のように設定すること
ができる。 Ｘ0 ＝ｈ＋α＋ｄ＝ｈ＋α＋９(mm) …(6) このように、本実施例では、低温停止時において、電磁
石３４の下端と中性子吸収棒３０の上端との距離が、中
性子吸収棒保持棒３１とガイド３５との熱膨脹による差
に、電磁石３４の吸着限界幅α(mm)を加えた距離に設定
されている。そのため、低温停止時には、電磁石３４
は、中性子吸収棒３０を吸着することがない。そのた
め、低温停止時に、中性子吸収棒保持棒３１が誤って上
方に移動されたとしても、中性子吸収棒３０が炉心から
引き抜かれることはない。従って、温度補償反応度の大
きい温度領域において、中性子吸収棒が誤って炉心から
引き抜かれることがなく、安全性が高くなる。しかも、
このような安全補償の動作を機械的な動作によらず、構
造物本来の特性（熱膨脹）を利用しているため、信頼性
が一層高い。なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れず、種々変形可能である。特に、中性子吸収棒保持棒
とガイドとの材質は、上記のものに限定されない。例え
ば、ガイド３５の材質をフェライト鋼にしてもよい。フ
ェライト鋼の熱膨脹係数は、１１×１０-6mm/mm ℃（３
５０℃）であり、Md.9Cr-1Moとほぼ同様の値であるた
め、上記と同じ効果が期待できる。
【００１８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明では、機械的
な動作によらず、構造物本来の特性（熱膨脹）を利用し
て、冷却材温度が３５０℃に到達するまでは、中性子吸
着棒が電磁石に吸着しないシステムを構築することがで
きる。これにより、温度補償反応度の大きい温度領域に
おいて、中性子吸収棒が誤って炉心から引き抜かれるこ
とがないため、安全性、信頼性の高い中性子吸着棒駆動
機構を提供できる。
な動作によらず、構造物本来の特性（熱膨脹）を利用し
て、冷却材温度が３５０℃に到達するまでは、中性子吸
着棒が電磁石に吸着しないシステムを構築することがで
きる。これにより、温度補償反応度の大きい温度領域に
おいて、中性子吸収棒が誤って炉心から引き抜かれるこ
とがないため、安全性、信頼性の高い中性子吸着棒駆動
機構を提供できる。
【図１】本発明の一実施例による中性子吸収棒駆動機構
の断面図であって、原子炉起動時に冷却材が所定温度に
上昇した場合に電磁石が中性子吸収棒を吸着した状態の
図。
の断面図であって、原子炉起動時に冷却材が所定温度に
上昇した場合に電磁石が中性子吸収棒を吸着した状態の
図。
【図２】本発明の一実施例による中性子吸収棒駆動機構
の断面図であって、冷却材が所定温度に上昇した場合に
電磁石が中性子吸収棒を吸着する直前の状態の図。
の断面図であって、冷却材が所定温度に上昇した場合に
電磁石が中性子吸収棒を吸着する直前の状態の図。
【図３】本発明の一実施例による中性子吸収棒駆動機構
の断面図であって、低温停止時における状態の図。
の断面図であって、低温停止時における状態の図。
【図４】従来の原子炉の縦断面図。
【図５】図４のＥ−Ｅ線に沿う断面図。
【図６】図４のＦ−Ｆ線に沿う断面図。
【図７】従来の中性子吸収棒駆動機構の断面図。
３０ 中性子吸収棒 ３１ 中性子吸収棒保持棒 ３４ 電磁石 ３５ ガイド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笠 井 重 夫 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株式会社東芝 横浜事業所内 (56)参考文献 特開 平３−289593（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−221699（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−176987（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G21C 9/02 G21C 7/14 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】中性子吸収棒と、これの上方に位置され中
性子吸収棒を保持するための中性子吸収棒保持棒と、こ
の中性子吸収棒保持棒の下端に取付けられた電磁石と、
中性子吸収棒保持棒および電磁石内を通挿され且つ下端
が電磁石の下端より突出して中性子吸収棒の上端の窪み
に当接し得るガイドとを備え、中性子吸収棒の炉心から
の引抜き時には、電磁石が中性子吸収棒の上端に吸着す
る一方、中性子吸収棒の炉心への挿入時には、電磁石が
中性子吸収棒を吸着せずこれを切り離す中性子吸収棒駆
動機構において、 原子炉起動時に冷却材が所定温度に到達した場合には、
低温停止時に比べて、電磁石の下端とガイドの下端との
距離が小さくなるように、中性子吸収棒保持棒の熱膨脹
係数がガイドのそれよりも大きくされていることを特徴
とする中性子吸収棒駆動機構。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04324402A JP3121694B2 (ja) | 1992-12-03 | 1992-12-03 | 中性子吸収棒駆動機構 |
| US08/097,833 US5420897A (en) | 1992-07-30 | 1993-07-29 | Fast reactor having reflector control system |
| FR9309410A FR2697104B1 (fr) | 1992-07-30 | 1993-07-30 | Réacteur rapide équipé d'un système de commande pour réflecteur. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04324402A JP3121694B2 (ja) | 1992-12-03 | 1992-12-03 | 中性子吸収棒駆動機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06174881A JPH06174881A (ja) | 1994-06-24 |
| JP3121694B2 true JP3121694B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=18165400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04324402A Expired - Lifetime JP3121694B2 (ja) | 1992-07-30 | 1992-12-03 | 中性子吸収棒駆動機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3121694B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8169145B2 (en) | 2005-08-02 | 2012-05-01 | Epcos Ag | Spark-discharge gap for power system protection device |
-
1992
- 1992-12-03 JP JP04324402A patent/JP3121694B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8169145B2 (en) | 2005-08-02 | 2012-05-01 | Epcos Ag | Spark-discharge gap for power system protection device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06174881A (ja) | 1994-06-24 |
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