JP3264633B2

JP3264633B2 - 高速炉

Info

Publication number: JP3264633B2
Application number: JP32171796A
Authority: JP
Inventors: 橋博高
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-12-02
Filing date: 1996-12-02
Publication date: 2002-03-11
Anticipated expiration: 2016-12-02
Also published as: JPH10160880A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速炉に係わり、
特に、炉心外周に設けた反射体によって炉心燃料の燃焼
を制御するようにした高速炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】制御棒に代えて反射体を炉心外周に設
け、この反射体によって炉心燃料の燃焼を制御するよう
にした高速炉が提案されている。この種の高速炉の一例
が特開平６−５９０６９号公報に示されている。図７は
この従来の高速炉の概略構成を示した縦断面図である。

【０００３】図７に示したように、炉心支持板６で支持
された炉心２が原子炉容器１の内部に収納されており、
この炉心２の外周には炉心２と同心状に環状の反射体３
が配置され、この反射体３の外周には中性子遮蔽体４が
同じく同心状に配置されている。

【０００４】また、冷却材（一次ナトリウム）５を図７
中矢印実線で示したように強制循環させる電磁ポンプ７
が設けられており、冷却材５は炉心２によって加熱され
た後に中間熱交換器８に送られる。中間熱交換器８の二
次側には、図中破線矢印で示したように二次ナトリウム
入口１０を介して二次ナトリウムが流入しており、この
二次ナトリウムと冷却材５との間で熱交換が行われ、熱
を受け取った二次ナトリウムは、二次ナトリウム出口１
１から流出して別系統（図示せず）に熱を輸送する。ま
た、原子炉停止中における崩壊熱は、原子炉容器１内に
設けられた崩壊熱除去コイル９によって除去される。

【０００５】炉心２外周に配置された反射体３は、炉心
２から放射された中性子を反射して炉心２側に戻すこと
によって中性子の漏洩を防止し、反射体３に包囲された
部分の炉心２における燃焼を促進する。一方、周囲に反
射体３がない部分の炉心２においては核分裂によって発
生した中性子が炉心２の外へ拡散してしまうので燃焼は
促進されない。

【０００６】そして、この従来の高速炉は反射体３を駆
動するための反射体駆動装置を備えており、この反射体
駆動装置は反射体３を高速で移動させる高速反射体駆動
装置Ａと、反射体３を超微速で徐々に移動させる超微速
反射体駆動装置Ｂとから構成されており、これらの反射
体駆動装置Ａ、Ｂによって反射体３が機械的に駆動され
る。

【０００７】超微速反射体駆動装置Ｂは、下端に反射体
３を保持した長尺で且つ大径の円管１３と、この円管１
３の上端が固着されたボールナット１４と、このボール
ナット１４を昇降自在に収納するケーシング１５と、こ
のケーシング１５の外周に設けたフランジ状の取付台１
６とを備えている。さらに、ボールナット１４のネジ穴
にはボールネジ１７が螺嵌されており、このボールネジ
１７の上端部は、ケーシング１５の上端から垂直方向外
方に回転自在に突出して上部減速機１８に接続されてい
る。さらに、上部減速機１８は、カップリング１９を介
して、駆動モータ２１に連結された下部減速機２０に連
結されている。

【０００８】一方、高速反射体駆動装置Ａは、原子炉容
器１の上端上方に打設された上部スラブ１２上に略等間
隔で周設された複数の油圧シリンダ２２を備えており、
これらの油圧シリンダ２２は油管２３を介して油圧装置
２４に接続されている。また、複数の油圧シリンダ２２
は、超微速反射体駆動装置Ｂの取付台１６を下方から支
持している。

【０００９】そして、原子炉起動時においては、高速反
射体駆動装置Ａの油圧シリンダ２２を駆動して超微速反
射体駆動装置Ｂの取付台１６を例えば１ｍ／日の高速で
上昇させ、円管１３の下端に保持された反射体３を停止
位置から起動位置まで上昇させる。一方、原子炉停止時
においては起動時とは逆に反射体３を起動位置から停止
位置まで高速で降下させる。

【００１０】また、原子炉通常運転中においては、超微
速反射体駆動装置Ｂのボールネジ１７を回転させてボー
ルナット１４を例えば３ｍ／１０年の超微速で上昇さ
せ、円管１３の下端に保持された反射体３を運転開始当
初の起動位置から炉心２の原子燃料の最終燃焼位置まで
徐々に上昇させる。ここで、反射体３の初期の起動位置
から最終燃焼位置までの垂直距離を３ｍ程度に設定すれ
ば、１０年間で炉心２の原子燃料の全体を燃焼させるこ
とによってその間の燃料交換が不要となる。

【００１１】ところが、上述した従来の高速炉では、反
射体３を駆動するために炉外に設置される反射体駆動装
置Ａ、Ｂの構造が複雑であり、製造コストの増加をもた
らすという問題があった。また、反射体３を保持する円
管１３は原子炉容器１の内部及び外部にわたって延びる
部材であり、しかも移動する部材であるため、原子炉内
のカバーガスを密封するために駆動軸シールが必要とな
るが、カバーガスの密封性を高めるためにこの駆動軸シ
ールの排除が強く求められていた。

【００１２】上記課題を解決するための一つの手段が特
開平８−１５４７３号公報に示されている。図８及び図
９はこの公報に記載された高速炉の縦断面図であり、図
８は原子炉停止中の状態を示し、図９は原子炉通常運転
中の状態を示している。

【００１３】図８に示したようにこの高速炉は、炉心２
の外周を取り囲む筒状の炉心バレル３０を備えており、
さらに、炉心バレル３０の外周を取り囲むようにして環
状の反射体３が上下動可能に設けられ、この反射体３は
その下部にダンパー３２を有している。また、反射体３
を取り囲むようにして筒状の隔壁３１が設けられてお
り、この筒状の隔壁３１と炉心バレル３０との間に環状
断面の冷却材流路３６が形成されている。筒状の隔壁３
１は、原子炉の半径方向に配設された支持部材３４を介
して炉心バレル３０を支持している。支持部材３４には
流入孔３５が穿設されており、この流入孔３５を介して
冷却材流路３６内に冷却材５が下方から流入する。隔壁
３１の外側には、この隔壁３１を取り囲むようにして中
性子遮蔽体４が設けられており、この中性子遮蔽体４の
上方には冷却材５を強制循環させる電磁ポンプ７が設け
られている。また、原子炉容器１の外側を覆うようにし
てガードベッセル（図示せず）が設けられている。

【００１４】さらに、この従来の高速炉は、炉心バレル
３０の外壁面３０ａに電磁吸引力によって吸着された反
射体駆動装置４０を備えており、原子炉通常運転中にお
いては図９に示したようにこの反射体駆動装置４０の下
部に反射体３が接触した状態となっている。図１０は反
射体駆動装置４０を含む反射体駆動機構部を示した縦断
面図であり、反射体駆動装置４０は強磁性体からなるヨ
ーク４４にコイル４３を巻装して構成された保持用電磁
石４１を備え、この保持用電磁石４１の電磁吸引力（閉
ループ磁束Ｍ１による吸引力）によって炉心バレル３０
の外壁面３０ａに吸着されている。また、反射体駆動装
置４０は強磁性体からなるヨーク４９にコイル４８を巻
装して構成された連結用電磁石４７を備え、この連結用
電磁石４７の電磁吸引力（閉ループ磁束Ｍ２による吸引
力）によって下部に反射体３を保持している。さらに、
反射体駆動装置４０は非磁性体からなる取付部材４６に
よって保持された電磁反発コイル４２を備えており、ま
た、反射体３の上部にはこの電磁反発コイル４２に対向
するようにして導電板４５が固着されている。

【００１５】そして、上記構成よりなる従来の高速炉の
起動時においては、電磁ポンプ７によって原子炉容器１
内の冷却材５が強制循環され、図９中実線矢印で示した
ように、冷却材５は支持部材３４の流入孔３５を介して
炉心バレル３０と隔壁３１との間に形成された冷却材流
路３６内に上方に向かって流入する。すると、原子炉停
止中には停止位置まで降下していた反射体３は、冷却材
流路３６内に流入した冷却材５の流体圧によって上方に
高速で移動する。上昇した反射体３は、反射体駆動装置
４０の下部に突き当たることによって停止し、さらに、
連結用電磁石４７の電磁吸引力（閉ループ磁束Ｍ２によ
る吸引力）によって反射体駆動装置４０の下部に保持さ
れる。

【００１６】また、原子炉の通常運転中においては、反
射体駆動装置４０の下部に反射体３を保持した状態の下
で電磁反発コイル４２に瞬間的に電流が流される。する
と、反射体駆動装置４０と反射体３の導電板４５との間
で互いに逆向きの電磁反発力が発生し、反射体３の質量
による慣性力に起因して反射体駆動装置４０を上方に付
勢する力が発生する。この上方への付勢力が保持用電磁
石４１と炉心バレル３０との間の静止摩擦力よりも大き
くなるようにすることによって、反射体駆動装置４０を
炉心バレル３０に沿って上昇させることができる。この
ときの反射体駆動装置４０の運動エネルギーは主として
動摩擦力によって次第に失われ、反射体駆動装置４０は
元の位置から僅かに上昇した位置において静止する。

【００１７】一方、反射体３は、電磁反発力によって反
射体駆動装置４０の下部から一瞬だけ切り離されて僅か
に降下し、その後、冷却材５の流体圧及び連結用電磁石
４７の電磁吸引力によって上昇して再び反射体駆動装置
４０の下部に接合される。このとき、反射体駆動装置４
０は元の位置から僅かに上昇しているので、反射体３も
同様に元の位置から僅かに上昇する。そして、電磁反発
コイル４２への通電を繰り返し行うことによって、反射
体駆動装置４０と共に反射体３を運転開始当初の起動位
置から最終燃焼位置まで超微速にて移動させることがで
きる。

【００１８】また、原子炉を停止する際には、電磁ポン
プ７を停止することによって冷却材５の流れが止まり、
冷却材５の流体圧による上方への付勢力がなくなるの
で、連結用電磁石４７の通電を遮断することによって遮
蔽体３は図８に示した停止位置まで降下する。ここで、
反射体３の下部に設けられたダンパー３２によって着地
の際の衝撃力が吸収される。また、一旦停止した原子炉
を再起動する際には、上述したように電磁ポンプ７を駆
動し、冷却材５の流体圧によって反射体３を反射体駆動
装置４の位置まで上昇させる。

【００１９】ここで、原子炉の停止期間中に何らかの原
因によって反射体駆動装置４が上方に移動した場合に
は、原子炉を再起動した際に反射体３が原子炉停止時の
位置よりも高い位置まで上昇してしまう。すると、炉心
２の未燃焼部分において急激な核分裂反応が発生し、原
子炉が暴走してしまう恐れがある。しかしながら、上述
したように反射体駆動装置４は反射体３の慣性力を利用
して上方に駆動されるものであるから、原子炉が停止し
ている状態、すなわち反射体３が切り離された状態にお
いては反射体駆動装置４単体で移動させることは原理的
に不可能である。したがって、原子炉の停止期間中に反
射体駆動装置４が単体で移動することはなく、原子炉再
起動時における反射体駆動装置４の位置は原子炉を停止
した際の位置に等しく、再起動時の原子炉の暴走は確実
に防止される。

【００２０】以上述べたように、この特開平８−１５４
７３号公報に示された高速炉は、電磁反発コイル４２に
よる電磁反発力及び反射体３の慣性力を利用して反射体
駆動装置４と共に反射体３を上昇駆動することによっ
て、反射体３を駆動するための複雑な装置を炉外に設置
する必要がなくなり、しかも、駆動軸シールも不要とな
ってカバーガスの密封性を向上させることが可能であ
る。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
高速炉においては原子炉停止中に反射体駆動装置４０を
移動させることが原理的に不可能であることは既述の通
りであるが、原子炉の実際の運用においては、原子炉の
再起動時に反射体３の位置を僅かながら移動調整する必
要が生じる場合がある。つまり、一旦停止した原子炉を
再起動する際に、原子炉停止時のそのままの位置にある
反射体駆動装置４０まで反射体３が高速で上昇すると、
反射体３が上昇停止した位置に対応する炉心２の部分に
おいて急激に核分裂反応が発生し、炉心２が過熱してし
まう恐れがある。したがって、原子炉の再起動時におい
ては、反射体駆動装置４０を原子炉停止時の位置から予
め僅かに降下させておく必要がある。

【００２２】ところが、上述した従来の高速炉では、原
子炉停止中においては反射体駆動装置４０と反射体３と
が切り離されているため、反射体駆動装置４０を降下さ
せることが全く不可能であった。

【００２３】そこで、本発明の目的は、反射体によって
炉心燃料の燃焼を制御する高速炉であって、原子炉停止
中においても反射体駆動装置の位置調整を行うことがで
きる高速炉を提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明によ
る高速炉は、原子炉容器内に収納された炉心を包囲する
筒状の炉心バレルと、この炉心バレルを包囲し、前記炉
心バレルとの間に環状断面の冷却材流路を形成する筒状
の隔壁と、前記冷却材流路内に上下動可能に設けられた
環状の反射体と、を備え、前記冷却材流路内を上方に向
かって流れる冷却材の流体圧によって前記反射体を上方
に付勢できるようにした高速炉において、前記炉心バレ
ルの外壁面に電磁吸引力によって吸着された反射体駆動
装置と、この反射体駆動装置の上部に上下動可能に設け
られた慣性体と、この慣性体と前記反射体駆動装置との
間に瞬間的な電磁反発力を垂直方向に発生させる電磁反
発コイルと、を備えたことを特徴とする。

【００２５】請求項２記載の高速炉は、前記反射体駆動
装置の上部に前記慣性体の上下動作を案内する案内部材
を固設したことを特徴とする。

【００２６】請求項３記載の高速炉は、前記反射体を前
記反射体駆動装置の下部に電磁吸引力によって結合する
連結用電磁石をさらに有することを特徴とする。

【００２７】請求項４記載の高速炉は、前記反射体は周
方向に連設された複数の反射体構成部材によって全体と
して環状に構成されており、前記複数の反射体構成部材
のそれぞれに対応する複数の前記反射体駆動装置を有す
ることを特徴とする。

【００２８】請求項５記載の高速炉は、前記反射体の下
部にダンパーを設けたことを特徴とする。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明による高速炉の実施
形態について、図１乃至図６を参照して説明する。な
お、本実施形態による高速炉は、図８及び図９に示した
従来の高速炉の反射体駆動機構の部分を変更したものな
ので、図８及び図９に示した従来の高速炉と同一構成要
素には同一符号を付して説明する。

【００３０】図１は、本実施形態による高速炉の概略構
成を示した縦断面図であり、同図に示したようにこの高
速炉は、炉心２の外周を取り囲む筒状の炉心バレル３０
を備えており、さらに、炉心バレル３０の外周を取り囲
むようにして環状の反射体３が上下動可能に設けられ、
この反射体３はその下部にダンパー３２を有している。
図２（ａ）は環状の反射体３を示しており、この反射体
３は図２（ｂ）に示した反射体構成部材３ａを周方向に
複数連設して全体として環状に構成されている。なお、
反射体３は、分割構造ではなく一体構造で環状に構成す
ることもできる。

【００３１】また、反射体３を取り囲むようにして筒状
の隔壁３１が設けられており、この筒状の隔壁３１と炉
心バレル３０との間に環状断面の冷却材流路３６が形成
されている。筒状の隔壁３１は、原子炉の半径方向に配
設された支持部材３４を介して炉心バレル３０を支持し
ている。支持部材３４には流入孔３５が穿設されてお
り、この流入孔３５を介して環状断面の冷却材流路３６
内に冷却材５が下方から流入する。隔壁３１の外側に
は、この隔壁３１を取り囲むようにして中性子遮蔽体４
が設けられており、この中性子遮蔽体４の上方には冷却
材５を強制循環させる電磁ポンプ７が設けられている。
また、原子炉容器１の外側を覆うようにしてガードベッ
セル（図示せず）が設けられている。

【００３２】さらに、この高速炉は、炉心バレル３０の
外壁面３０ａに電磁吸引力によって吸着された複数の反
射体駆動装置５０を備えており、これら複数の反射体駆
動装置５０は、図２（ａ）に示したように複数の反射体
構成部材３ａのそれぞれに対応するようにして周方向に
等間隔で配設されている。そして、原子炉通常運転中に
おいては図１に示したように反射体駆動装置５０の下部
に反射体３が接触した状態であり、一方、原子炉停止中
においては反射体駆動装置５０と反射体３とが切り離さ
れた状態であって、反射体３は停止位置まで降下してい
る（図８参照）。

【００３３】図３は反射体駆動装置５０を含む反射体駆
動機構部を示した縦断面図であり、図４は図３の４−４
断面線に沿った横断面図である。図３及び図４に示した
ように、反射体駆動装置５０は、強磁性体からなるヨー
ク５１にコイル５２を巻装して構成された保持用電磁石
５３を備え、この保持用電磁石５３の電磁吸引力（閉ル
ープ磁束Ｍ１による吸引力）によって炉心バレル３０の
外壁面３０ａに吸着されている。また、反射体駆動装置
５０は、強磁性体からなるヨーク５４にコイル５５を巻
装して構成された連結用電磁石５６を備え、この連結用
電磁石５６の電磁吸引力（閉ループ磁束Ｍ２による吸引
力）によって反射体３を保持している。また、反射体３
の上部にはこの連結用電磁石５６に対向するようにして
継鉄部５７が固着されている。

【００３４】さらに、反射体駆動装置５０の上部には慣
性体５８が上下動可能に配置されている。具体的には、
反射体駆動装置５０の上部には非磁性体よりなる案内部
材５９が固設されており、この案内部材５９の突部５９
ａが慣性体５８の貫通孔５８ａに挿入されて慣性体５８
の上下動作を案内するように構成されている。また、案
内部材５９の基部５９ｂには、慣性体５８と反射体駆動
装置５０との間に瞬間的な電磁反発力を垂直方向に発生
させる電磁反発コイル６０が設けられている。この電磁
反発コイル６０による瞬間的な電磁反発力は、電磁反発
コイル６０に瞬間的に大電流を流すことによって発生さ
せることができるが、具体的には、コンデンサ（図示せ
ず）に充電した電荷を瞬間的に放電する方法などを用い
ることができる。

【００３５】なお、本実施形態においては反射体駆動装
置５０の側に電磁反発コイル６０を配置するようにした
が、この電磁反発コイル６０は慣性体５８の側に配置す
ることもできるし、反射体駆動装置５０及び慣性体５８
の両方に配置することもできる。また、本実施形態にお
いては反射体駆動装置５０の側に連結用電磁石５６を配
置したが、この連結用電磁石５６を反射体３の側に配置
することもできるし、反射体駆動装置５０及び反射体３
の両方に配置することもできる。

【００３６】次に、本実施形態による高速炉の作用につ
いて説明する。保持用電磁石５３のコイル５２は原子炉
通常運転中及び原子炉停止中のいずれの場合においても
常時通電されており、反射体駆動装置５０は保持用電磁
石５３の電磁吸引力（閉ループ磁束Ｍ１による吸引力）
によって炉心バレル３０の外壁面３０ａに常時吸着され
ている。

【００３７】そして、原子炉を起動する際には、電磁ポ
ンプ７によって原子炉容器１内の冷却材５が図１中実線
矢印で示したように強制循環され、冷却材５は支持部材
３４の流入孔３５を介して炉心バレル３０と隔壁３１と
の間に形成された冷却材流路３６内に上方に向かって流
入する。すると、原子炉停止中には停止位置まで降下し
ていた反射体３（図８参照）は、冷却材流路３６内に流
入した冷却材５の流体圧によって上方に高速で移動す
る。流体圧を受けて上昇した反射体３は、反射体駆動装
置５０の下部、具体的には連結用電磁石５６のヨーク５
４の下面に突き当たることによって停止する。ヨーク５
４下面で停止した反射体３は、冷却材５の流体圧によっ
て上方に常時付勢されると共に、連結用電磁石５６のヨ
ーク５４及び反射体３の継鉄部５７を磁路とする閉ルー
プ磁束Ｍ２から生じる電磁吸引力によって反射体駆動装
置５０の下部に保持される。

【００３８】そして、炉心２外周に配置された反射体３
は、炉心２から放射された中性子を反射して炉心２側に
戻すことによって中性子の漏洩を防止し、反射体３に包
囲された部分の炉心２における燃焼を促進する。一方、
周囲に反射体３がない部分の炉心２においては核分裂に
よって発生した中性子が炉心２の外へ拡散してしまうの
で燃焼は促進されない。

【００３９】次に、原子炉の通常運転中において反射体
駆動装置５０及び反射体３を超微速で上昇駆動する際の
作用について図５を参照して説明する。なお、図５は、
反射体駆動装置５０等の構造を簡略化して模式的に示し
ている。

【００４０】図５（ａ）は電磁反発コイル６０に通電す
る前の状態を示しており、反射体駆動装置５０は保持用
電磁石５３（図３参照）の電磁吸引力（閉ループ磁束Ｍ
１による吸引力）によって炉心バレル３０の外壁面３０
ａに固着されており、また、反射体駆動装置５０の下部
には連結用電磁石５６の電磁吸引力（閉ループ磁束Ｍ２
による吸引力）によって反射体３が保持されている。

【００４１】このように反射体３は連結用電磁石５６の
電磁吸引力によって反射体駆動装置５０の下部に保持さ
れているので、冷却材５の流体圧の変動による反射体３
の揺れを大幅に軽減することが可能である。このため、
反射体３の継鉄部５７の上面と連結用電磁石５６のヨー
ク５４の下面との間の空隙のばらつきを小さくすること
ができ、電磁反発コイル６０による電磁反発力の発生効
率を大幅に高めることができる。したがって、反射体駆
動装置５０を上昇駆動する際の駆動効率が向上すると共
に、反射体駆動装置５０の移動時のステップ量の変動が
小さくなり上昇駆動の制御性が大幅に向上する。ただ
し、原子炉の運転中においては常に冷却材５の流体圧に
よって反射体３が上方に付勢されているので、連結用電
磁石５６による吸引力がなくとも反射体３を反射体駆動
装置５０の下部に保持することは可能である。

【００４２】そして、図５（ａ）に示した初期状態にお
いて電磁反発コイル６０に瞬間的な大電流を流すと、図
５（ｂ）に示したように、慣性体５８と反射体駆動装置
５０との間に互いに逆向きの衝撃的な電磁反発力Ｆ_cが
発生する。この電磁反発力Ｆ_cは、慣性体５８を上方に
変位させる向きの力であり、また、反射体駆動装置５０
を下方に変位させる向きの力である。したがって、電磁
反発力Ｆ_cを受けた慣性体５８は、図５（ｃ）に示した
ように上方に変位する。

【００４３】一方、電磁反発力Ｆ_cが反射体駆動装置５
０に加えられると、反射体駆動装置５０の下部には反射
体３が結合されているため、反射体駆動装置５０の下部
が接触状態にある反射体３に衝突する。この衝突によっ
て発生する衝撃力Ｆ_Dは、反射体駆動装置５０を上方に
変位させる向きの力であり、また、反射体３を下方に変
位させる力である。ここで、反射体３の質量は反射体駆
動装置５０の質量に比べて相当に大きいため、反射体駆
動装置５０は衝撃力Ｆ_Dによって跳ね返されて上方に付
勢される共に、反射体３には緩やかな降下運動が発生す
る。

【００４４】そして、衝撃力Ｆ_Dによって反射体駆動装
置５０に加えられる上方への付勢力が反射体駆動装置５
０と炉心バレル３０との間の静止摩擦力よりも大きくな
るようにすることによって、図５（ｄ）に示したように
反射体駆動装置５０を上方に移動させることができる。
反射体駆動装置５０の上昇運動エネルギーは、反射体駆
動装置５０と炉心バレル３０との間の動摩擦力や、反射
体駆動装置５０の重力加速度によって次第に失われ、反
射体駆動装置５０は、図５（ｅ）に示したように、図５
（ａ）に示した初期状態から距離Ｘ１だけ上方に移動し
て停止する。また、反射体３の降下運動エネルギーは、
閉ループ磁束Ｍ２による電磁吸引力や冷却材５による上
向きの流体圧力によって失われ、やがて上昇運動に変化
し、図５（ｅ）に示したように反射体駆動装置５０の下
部に衝突して再び一体化する。また、慣性体５８の上昇
運動エネルギーは、重力加速度によって次第に失われ、
やがて降下運動に変化し、図５（ｅ）に示したように再
び反射体駆動装置５０の上部に戻って一体化する。

【００４５】そして、電磁反発コイル６０への瞬間的な
通電を繰り返し行うことによって、図５（ａ）乃至
（ｅ）に示した動作を繰り返し、反射体駆動装置５０及
び反射体３を原子炉起動位置から最終燃焼位置までステ
ップ状に上昇駆動する。このように本実施形態による高
速炉は、慣性体５８及び反射体３の慣性力を利用するこ
とによって、原子炉通常運転中に反射体駆動装置５０及
び反射体３を超微速にて、例えば３ｍ／１０年の速度に
て上昇駆動するものである。ここで、反射体３の初期の
起動位置から最終燃焼位置までの垂直距離を３ｍ程度に
設定すれば、１０年間で炉心２の原子燃料の全体を燃焼
させることによってその間の燃料交換が不要となる。

【００４６】次に、原子炉を停止する際の作用について
説明する。原子炉を停止する際には、電磁ポンプ７を停
止することによって冷却材５の流れが止まり、冷却材５
の流体圧による上方への付勢力がなくなるので、連結用
電磁石５６の通電を遮断することによって遮蔽体３は停
止位置（図８参照）まで降下する。ここで、本実施形態
による高速炉は、下方から上方に向かって徐々に炉心２
を燃焼させるものであるから、原子炉停止時に反射体３
が降下した場合、反射体３が通過する部分の炉心２は既
に燃焼済みである。したがって、降下する反射体３の通
過に伴って炉心２の核反応が促進されることはない。ま
た、反射体３の下部にはダンパー３２が設けられている
ので、このダンパー３２によって着地の際の衝撃力が吸
収される。

【００４７】次に、原子炉停止中における反射体駆動装
置５０の降下動作について図６を参照して説明する。図
６（ａ）は電磁反発コイル６０に通電する前の初期状態
を示しており、同図に示したように原子炉停止中におい
ては反射体駆動装置５０の下部に反射体３は結合されて
いない。また、反射体駆動装置５０は原子炉停止中にお
いても閉ループ磁束Ｍ１によって炉心バレル３０に吸着
固定されている。

【００４８】図６（ａ）に示した初期状態において電磁
反発コイル６０に瞬間的な大電流を流すと、図６（ｂ）
に示したように、慣性体５８と反射体駆動装置５０との
間に互いに逆向きの衝撃的な電磁反発力Ｆ_cが発生す
る。この電磁反発力Ｆ_cは、慣性体５８を上方に変位さ
せる向きの力であり、また、反射体駆動装置５０を下方
に変位させる向きの力である。ここで、原子炉停止中に
おいては反射体駆動装置５０と反射体３とが切り離され
ているので、電磁反発力Ｆ_cによって下方に付勢された
反射体駆動装置５０が上方に跳ね返されることはない。

【００４９】そして、電磁反発力Ｆ_cによって反射体駆
動装置５０に加えられた下方への付勢力が反射体駆動装
置５０と炉心バレル３０との間の静止摩擦力よりも大き
くなるようにすることによって、図６（ｃ）に示したよ
うに反射体駆動装置５０を下方に移動させることができ
る。反射体駆動装置５０の降下運動エネルギーは、反射
体駆動装置５０と炉心バレル３０との間の動摩擦力によ
って次第に失われ、反射体駆動装置５０は、図６（ｄ）
に示したように、図６（ａ）に示した初期状態から距離
Ｘ２だけ下方に移動して停止する。また、慣性体５８の
上昇運動エネルギーは、重力加速度によって次第に失わ
れ、やがて降下運動に変化し、図６（ｄ）に示したよう
に再び反射体駆動装置５０の上部に戻って一体化する。

【００５０】上述した電磁反発コイル６０への瞬間的な
通電を繰り返し行うことによって、図６（ａ）乃至
（ｄ）に示した動作を繰り返し、反射体駆動装置５０を
原子炉再起動に適した所望の位置までステップ状に降下
させることができる。このように本実施形態による高速
炉は、慣性体５８の慣性力を利用することによって原子
炉停止中に反射体駆動装置５０を微少幅で下降駆動する
ものである。ここで、原子炉停止中においては反射体駆
動装置５０と反射体３とが切り離されているので、反射
体駆動装置５０に対して上向きの力が作用することは原
理的にあり得ず、原子炉停止中に反射体駆動装置５０が
上昇することはない。

【００５１】以上述べたように本実施形態による高速炉
によれば、電磁反発コイル６０の電磁反発力及び慣性体
５８の慣性力を利用して反射体駆動装置５０を駆動する
ようにしたので、原子炉通常運転中において反射体３の
超微速の上昇駆動を達成できるばかりでなく、原子炉停
止中において反射体駆動装置５０を下降駆動して、原子
炉再起動時に必要な反射体駆動装置５０の微小位置調
整、ひいては反射体３の微小位置調整を行うことができ
る。また、反射体３と反射体駆動装置５０とが切り離さ
れた状態においては反射体駆動装置５０単体で上昇駆動
することが原理的に不可能なので、原子炉停止中に反射
体駆動装置５０が上昇することがなく、原子炉再起動時
の原子炉の暴走を確実に防止することができる。さら
に、反射体駆動装置５０の上昇駆動及び下降駆動のいず
れもが１台の電磁反発コイル６０によって行われ、しか
も、上昇駆動時と下降駆動時とで電気的な切換操作を行
う必要もないので、駆動機構の簡素化及び誤作動の防止
を実現して高速炉の安全性を大幅に向上させることがで
きる。

【００５２】また、本実施形態による高速炉は、反射体
３を駆動するための複雑な装置を炉外に設置する必要が
なく、しかも、駆動軸シールも不要となってカバーガス
の密封性を向上させることが可能である。また、原子炉
起動時には冷却材５の流体圧を利用して反射体３を迅速
に所定の起動位置まで上昇させることができるので原子
炉の運転効率を高めることができ、さらに、原子炉停止
時においては、電磁ポンプ７を停止し、反射体駆動装置
５０の連結用電磁石５６への通電を遮断することによっ
て反射体３を高速で降下させて原子炉を停止することが
できるので、原子炉の運転効率及び安全性が大幅に向上
する。

【００５３】さらに、本実施形態による高速炉は、制御
棒に代えて反射体３によって炉心燃料の燃焼を制御する
ようにしたので、制御棒及びその駆動機構が不要とな
り、原子炉の構成を簡単化して原子炉の小型軽量化及び
低コスト化を図ることができる。また、原子炉容器１の
上方に大重量の制御棒駆動装置を設ける必要がないの
で、原子炉の耐震安全性が大幅に向上する。また、この
高速炉は長期間にわたって燃料を交換する必要がないの
で、燃料交換に伴うコストを大幅に軽減することができ
る。

【００５４】

【発明の効果】以上述べたように本発明による高速炉に
よれば、電磁反発コイルの電磁反発力及び慣性体の慣性
力を利用して反射体駆動装置を駆動するようにしたの
で、原子炉通常運転中において反射体の超微速の上昇駆
動を達成できるばかりでなく、原子炉停止中において反
射体駆動装置を下降駆動して、原子炉再起動時に必要な
反射体駆動装置の微小位置調整、ひいては反射体の微小
位置調整を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態による高速炉の概略構成を示
した縦断面図。

【図２】（ａ）は本発明の実施形態による高速炉の反射
体及び反射体駆動装置を示した斜視図。（ｂ）は（ａ）
に示した反射体を構成する反射体構成部材及び反射体駆
動装置を示した斜視図。

【図３】本発明の実施形態による高速炉の反射体駆動機
構部を示した縦断面図。

【図４】図３の４−４断面線に沿った横断面図。

【図５】本発明の実施形態による高速炉の反射体駆動装
置の上昇駆動シーケンスを示した図。

【図６】本発明の実施形態による高速炉の反射体駆動装
置の下降駆動シーケンスを示した図。

【図７】機械的に駆動される反射体を備えた従来の高速
炉を示した縦断面図。

【図８】電磁力を利用して駆動される反射体を備えた従
来の高速炉の停止状態を示した縦断面図。

【図９】電磁力を利用して駆動される反射体を備えた従
来の高速炉の運転状態を示した縦断面図。

【図１０】電磁力を利用して駆動される反射体を備えた
従来の高速炉の反射体駆動機構部を示した縦断面図。

【符号の説明】

１原子炉容器２炉心３反射体３ａ反射体構成部材４中性子遮蔽体５冷却材６炉心支持板７電磁ポンプ３０炉心バレル３０ａ外壁面３１筒状の隔壁３２ダンパー３６冷却材流路５０反射体駆動装置５１、５４ヨーク５２、５５コイル５３保持用電磁石５６連結用電磁石５７継鉄部５８慣性体５９案内部材６０電磁反発コイル

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】原子炉容器内に収納された炉心を包囲する
筒状の炉心バレルと、この炉心バレルを包囲し、前記炉
心バレルとの間に環状断面の冷却材流路を形成する筒状
の隔壁と、前記冷却材流路内に上下動可能に設けられた
環状の反射体と、を備え、前記冷却材流路内を上方に向
かって流れる冷却材の流体圧によって前記反射体を上方
に付勢できるようにした高速炉において、前記炉心バレルの外壁面に電磁吸引力によって吸着され
た反射体駆動装置と、この反射体駆動装置の上部に上下
動可能に設けられた慣性体と、この慣性体と前記反射体
駆動装置との間に瞬間的な電磁反発力を垂直方向に発生
させる電磁反発コイルと、を備えたことを特徴とする高
速炉。
【請求項２】前記反射体駆動装置の上部に前記慣性体の
上下動作を案内する案内部材を固設したことを特徴とす
る請求項１記載の高速炉。
【請求項３】前記反射体を前記反射体駆動装置の下部に
電磁吸引力によって結合する連結用電磁石をさらに有す
ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高速
炉。
【請求項４】前記反射体は周方向に連設された複数の反
射体構成部材によって全体として環状に構成されてお
り、前記複数の反射体構成部材のそれぞれに対応する複数の
前記反射体駆動装置を有することを特徴とする請求項１
乃至請求項３のいずれか一項に記載の高速炉。
【請求項５】前記反射体の下部にダンパーを設けたこと
を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記
載の高速炉。