JP3432965B2 - 高速炉及び高速炉の炉心保護装置 - Google Patents
高速炉及び高速炉の炉心保護装置Info
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- 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
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高速炉および高速炉の炉
心保護装置の改良に係わり、特にラッパ管内に設置した
炉心保護装置に関するものである。
心保護装置の改良に係わり、特にラッパ管内に設置した
炉心保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来一般に採用されているこの種の高速
炉の炉心保護装置は、何らかの原因で異常が生じた場
合、その異常を検知して原子炉を安全に停止するため
に、制御棒を用いた原子炉停止系が備えられている。こ
のような原子炉停止系は、多重性・多様性をもたせて設
計され、高い信頼性を持たせた設計となっている。
炉の炉心保護装置は、何らかの原因で異常が生じた場
合、その異常を検知して原子炉を安全に停止するため
に、制御棒を用いた原子炉停止系が備えられている。こ
のような原子炉停止系は、多重性・多様性をもたせて設
計され、高い信頼性を持たせた設計となっている。
【０００３】このような高速炉に、さらに、受動的な安
全特性を持たせるために考えられている高速炉の炉心保
護装置は、高速炉に何らかの原因で異常が生じた場合で
も、また、制御棒を用いた原子炉停止系が仮想的に作動
に失敗した場合でも、炉心を保護するために、原子炉固
有の安全特性の助長と受動的な安全機能の拡充の方策と
なっている。
全特性を持たせるために考えられている高速炉の炉心保
護装置は、高速炉に何らかの原因で異常が生じた場合で
も、また、制御棒を用いた原子炉停止系が仮想的に作動
に失敗した場合でも、炉心を保護するために、原子炉固
有の安全特性の助長と受動的な安全機能の拡充の方策と
なっている。
【０００４】特に、米国エネルギー省が開発した原子炉
（小型モジュー炉：ＰＲＩＳＭ）においては、受動的安
全機能を有するガス膨張方式の炉心保護装置（Gas Expa
nsion Module:GEM）を炉心の周辺に設置するようにして
いる。なお、これに関連するものとしては、文献「SLOV
IK G.C. VAN TUYLE G.J. and SANDS S.:"Assesment of
PRISM Response to Loss of Flow Events" Proc.Int.Co
nf.Design and Safetyof Advanced Nuclear Power Plan
ts（ANP'92）Tokyo October 25-29 1992 Atomic Energy
Society of Japan Vol.」が挙げられる。
（小型モジュー炉：ＰＲＩＳＭ）においては、受動的安
全機能を有するガス膨張方式の炉心保護装置（Gas Expa
nsion Module:GEM）を炉心の周辺に設置するようにして
いる。なお、これに関連するものとしては、文献「SLOV
IK G.C. VAN TUYLE G.J. and SANDS S.:"Assesment of
PRISM Response to Loss of Flow Events" Proc.Int.Co
nf.Design and Safetyof Advanced Nuclear Power Plan
ts（ANP'92）Tokyo October 25-29 1992 Atomic Energy
Society of Japan Vol.」が挙げられる。
【０００５】これまで、ナトリウム冷却高速炉用に使用
を検討されてきた炉心保護機構本体の構造および原理に
ついて図８から図１１に示されている。炉心保護機構本
体は、ラッパ管と同様の六角形の外形を有し、かつ図１
０および図１１に示されているように軸方向上部が遮蔽
体５により遮蔽され、すなわち不活性ガス７を溜めてお
くために上部および周囲が閉じられた構造をなしてい
る。
を検討されてきた炉心保護機構本体の構造および原理に
ついて図８から図１１に示されている。炉心保護機構本
体は、ラッパ管と同様の六角形の外形を有し、かつ図１
０および図１１に示されているように軸方向上部が遮蔽
体５により遮蔽され、すなわち不活性ガス７を溜めてお
くために上部および周囲が閉じられた構造をなしてい
る。
【０００６】特に、軸方向下部には入口部の流路を絞っ
たエントランスノズル６が設けられ、このエントランス
ノズル６を介して冷却材であるナトリウム８が軸方向下
部から流出入するように形成されている。
たエントランスノズル６が設けられ、このエントランス
ノズル６を介して冷却材であるナトリウム８が軸方向下
部から流出入するように形成されている。
【０００７】この炉心保護装置では、原子炉零出力時に
おいて、不活性ガス充填領域底面であるナトリウム液位
９は、エントランス６の入口圧力（３ata）と不活性ガ
スとの平衡作用で炉心保護装置の下部側位置に設定され
る。また、原子炉運転時（ポンプ定格運転時）における
ナトリウム液位９は、原子炉零出力時よりエントランス
ノズル６の入口圧力（約８ata）が高いため炉心保護装
置の上部側位置で平衡となる。
おいて、不活性ガス充填領域底面であるナトリウム液位
９は、エントランス６の入口圧力（３ata）と不活性ガ
スとの平衡作用で炉心保護装置の下部側位置に設定され
る。また、原子炉運転時（ポンプ定格運転時）における
ナトリウム液位９は、原子炉零出力時よりエントランス
ノズル６の入口圧力（約８ata）が高いため炉心保護装
置の上部側位置で平衡となる。
【０００８】冷却材であるナトリウム８は中性子に対し
て減速効果と漏れを抑制する反射体効果の機能をもつ
が、径方向ブランケット部３および軸方向ブランケット
部４では中性子漏れ抑制の反射体効果が支配的となり、
特に径方向ブランケット３にある炉心保護装置ではナト
リウム８の装置内部への流入は中性子の漏れを減少させ
るため反応度投入となる。
て減速効果と漏れを抑制する反射体効果の機能をもつ
が、径方向ブランケット部３および軸方向ブランケット
部４では中性子漏れ抑制の反射体効果が支配的となり、
特に径方向ブランケット３にある炉心保護装置ではナト
リウム８の装置内部への流入は中性子の漏れを減少させ
るため反応度投入となる。
【０００９】なお、炉心部２ではナトリウム８が多くな
ると減速効果が支配的となり反応度減少となるため、炉
心部２に配置するときは、炉心保護装置の外径を軸方向
炉心部の高さ領域部分で流路断面積を細くし、軸方向ブ
ランケット部の高さ領域部分で流路断面積を径方向ブラ
ンケット部と同等の流路断面積にして利用する概念が示
されている（「日本原子力学会９３年秋の大会Ｈ４
９」）。
ると減速効果が支配的となり反応度減少となるため、炉
心部２に配置するときは、炉心保護装置の外径を軸方向
炉心部の高さ領域部分で流路断面積を細くし、軸方向ブ
ランケット部の高さ領域部分で流路断面積を径方向ブラ
ンケット部と同等の流路断面積にして利用する概念が示
されている（「日本原子力学会９３年秋の大会Ｈ４
９」）。
【００１０】したがって、炉心保護装置作動による不活
性ガス充填領域底面（ナトリウム液位９）の変化は、図
１０および図１１に示すように中性子の漏れ抑制の反射
体効果の変化としてナトリウム８の液位の上昇または降
下で、炉心に反応度が添加されたり、減少したりする。
性ガス充填領域底面（ナトリウム液位９）の変化は、図
１０および図１１に示すように中性子の漏れ抑制の反射
体効果の変化としてナトリウム８の液位の上昇または降
下で、炉心に反応度が添加されたり、減少したりする。
【００１１】以上のことから、この炉心保護装置は、例
えば原子炉運転時の異常な冷却材流量低下現象に対し、
ポンプ停止によるエントランスノズル部の圧力低下に呼
応して炉心保護装置の不活性ガス７の体積増加の受動的
自己制御性により不活性ガス充填領域底面の液位（ナト
リウム液位９）を低下させ炉心反応度が減少することに
なる。つまり、図１０に示すように原子炉運転時に異常
が起きた場合に備えて反応度が減少するような反応度制
御型の炉心保護装置となっている。
えば原子炉運転時の異常な冷却材流量低下現象に対し、
ポンプ停止によるエントランスノズル部の圧力低下に呼
応して炉心保護装置の不活性ガス７の体積増加の受動的
自己制御性により不活性ガス充填領域底面の液位（ナト
リウム液位９）を低下させ炉心反応度が減少することに
なる。つまり、図１０に示すように原子炉運転時に異常
が起きた場合に備えて反応度が減少するような反応度制
御型の炉心保護装置となっている。
【００１２】なお、これに類似した炉心保護装置の構造
をもつ公知例としては特開昭６４−６８９２号公報が挙
げられるが、このものは軽水を減速材とする原子炉にお
ける反応度制御装置で原子炉運転時（高圧時約７０at
a）と原子炉零出力時（低圧時約１ata）の反応度差を少
なくする効果を有しているのに対し、高速炉の炉心保護
装置は原子炉運転時（高圧時約８ata）と原子炉零出力
時（低圧時約３ata）の反応度差を大きくする効果を有
している。
をもつ公知例としては特開昭６４−６８９２号公報が挙
げられるが、このものは軽水を減速材とする原子炉にお
ける反応度制御装置で原子炉運転時（高圧時約７０at
a）と原子炉零出力時（低圧時約１ata）の反応度差を少
なくする効果を有しているのに対し、高速炉の炉心保護
装置は原子炉運転時（高圧時約８ata）と原子炉零出力
時（低圧時約３ata）の反応度差を大きくする効果を有
している。
【００１３】従来の高速炉の炉心安全性向上方策の炉心
保護機構本体は機械的な動作を用いずにある種の炉心内
反応度異常の事象に対し、受動的に炉心からの中性子ス
トリーミング量を増加させ負の反応度を炉内に挿入する
事ができる。
保護機構本体は機械的な動作を用いずにある種の炉心内
反応度異常の事象に対し、受動的に炉心からの中性子ス
トリーミング量を増加させ負の反応度を炉内に挿入する
事ができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】このように今までにも
種々の高速炉の炉心保護装置が開発され、また一部採用
されているが、原子炉の安全性については今後益々重要
視され、またその信頼性の向上が望まれる傾向にあり、
高速炉のさらなる炉心安全性向上のために受動的な安全
性の機能を有するこの種高速炉の炉心保護装置が望まれ
ていた。
種々の高速炉の炉心保護装置が開発され、また一部採用
されているが、原子炉の安全性については今後益々重要
視され、またその信頼性の向上が望まれる傾向にあり、
高速炉のさらなる炉心安全性向上のために受動的な安全
性の機能を有するこの種高速炉の炉心保護装置が望まれ
ていた。
【００１５】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、炉の特性を低下させることなく、
万が一の冷却材流量喪失事故または仮に出力が異常上昇
しナトリウムの温度が異常上昇するような時でも、受動
的に負の反応度が炉心に投入され、反応度事故から炉心
を保護することができる高速炉の炉心保護装置を提供す
るにある。
目的とするところは、炉の特性を低下させることなく、
万が一の冷却材流量喪失事故または仮に出力が異常上昇
しナトリウムの温度が異常上昇するような時でも、受動
的に負の反応度が炉心に投入され、反応度事故から炉心
を保護することができる高速炉の炉心保護装置を提供す
るにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、ラッ
パ管を備え、このラッパ管内を冷却材が流通するように
形成されている高速炉の炉心保護装置おいて、前記ラッ
パ管の内部に、ラッパ管の内壁と所定の間隔が保てる大
きさの外径を有し、かつ上方部が密閉された密閉筒体を
配置するとともに、この密閉筒体の内部の上方部空間に
ガスを充填し、かつその下方部に冷却材が密閉筒体内に
流出入する開口部を設け、前記密閉筒体内のガスの熱膨
張収縮により炉心反応度制御が行われるように形成し初
期の目的を達成するようにしたものである。
パ管を備え、このラッパ管内を冷却材が流通するように
形成されている高速炉の炉心保護装置おいて、前記ラッ
パ管の内部に、ラッパ管の内壁と所定の間隔が保てる大
きさの外径を有し、かつ上方部が密閉された密閉筒体を
配置するとともに、この密閉筒体の内部の上方部空間に
ガスを充填し、かつその下方部に冷却材が密閉筒体内に
流出入する開口部を設け、前記密閉筒体内のガスの熱膨
張収縮により炉心反応度制御が行われるように形成し初
期の目的を達成するようにしたものである。
【００１７】すなわち、内部にガスが封入された上部密
閉筒型、かつ、下端部は外部の冷却材取り込むためのエ
ントランスノズルに通じた炉心保護機構本体を設ける。
このため炉心保護機構本体は隣接する燃料集合体からの
機械的な力の影響は炉心保護機構を包むラッパ管が受
け、炉心保護装置本体は影響を受けず健全性が保てる。
この炉心保護機構本体内部へ冷却材が流出入する事によ
り炉心反応度投入制御が行なわれるようにしたものであ
る。
閉筒型、かつ、下端部は外部の冷却材取り込むためのエ
ントランスノズルに通じた炉心保護機構本体を設ける。
このため炉心保護機構本体は隣接する燃料集合体からの
機械的な力の影響は炉心保護機構を包むラッパ管が受
け、炉心保護装置本体は影響を受けず健全性が保てる。
この炉心保護機構本体内部へ冷却材が流出入する事によ
り炉心反応度投入制御が行なわれるようにしたものであ
る。
【００１８】また、前記炉心保護機構本体下部に冷却材
流失穴を設け、エントランスノズルから導かれた冷却材
の少量を炉心保護機構本体の外側に流す。これは、炉心
保護機構本体表面の層流層を排除する働きがあり、通常
運転時は炉心保護機構本体表面を冷却し、ポンプ停止時
等の事故事象時は温度上昇を始めたナトリウムの熱を炉
心保護機構本体表面から本体内に導き本体内部温度を上
昇させることで、通常運転時と事故発生時の温度差を大
きくし、事故事象発生時の作動性を向上させるようにし
たものである。
流失穴を設け、エントランスノズルから導かれた冷却材
の少量を炉心保護機構本体の外側に流す。これは、炉心
保護機構本体表面の層流層を排除する働きがあり、通常
運転時は炉心保護機構本体表面を冷却し、ポンプ停止時
等の事故事象時は温度上昇を始めたナトリウムの熱を炉
心保護機構本体表面から本体内に導き本体内部温度を上
昇させることで、通常運転時と事故発生時の温度差を大
きくし、事故事象発生時の作動性を向上させるようにし
たものである。
【００１９】また、前記ラッパ管下部に外部冷却材の取
り込み口を設け、炉心保護機構本体の外側に冷却材を少
量流すことで、炉心保護機構本体の外側の冷却材を撹拌
させる。これにより、通常運転時は炉心保護機構本体表
面を冷却し、ポンプ停止時等の事故事象時は温度上昇を
始めたナトリウムの熱を炉心保護機構本体表面から本体
内に導き本体内部温度を上昇させることで、通常運転時
と事故発生時の温度差を大きくし、事故事象発生時の作
動性を向上する。
り込み口を設け、炉心保護機構本体の外側に冷却材を少
量流すことで、炉心保護機構本体の外側の冷却材を撹拌
させる。これにより、通常運転時は炉心保護機構本体表
面を冷却し、ポンプ停止時等の事故事象時は温度上昇を
始めたナトリウムの熱を炉心保護機構本体表面から本体
内に導き本体内部温度を上昇させることで、通常運転時
と事故発生時の温度差を大きくし、事故事象発生時の作
動性を向上する。
【００２０】また、前記炉心保護装置とともに燃料ピン
を炉心ラッパ管内に設置することで、万が一の事故発生
時に炉心保護装置付近の中性子束上昇時には、一緒に内
蔵された燃料ピンからの発熱量も増加し内包された冷却
材温度が上昇し炉心保護装置本体の温度が上昇、内包す
るガス温度が上昇しガスが膨張し中性子が漏洩すること
で負の反応度を挿入する。
を炉心ラッパ管内に設置することで、万が一の事故発生
時に炉心保護装置付近の中性子束上昇時には、一緒に内
蔵された燃料ピンからの発熱量も増加し内包された冷却
材温度が上昇し炉心保護装置本体の温度が上昇、内包す
るガス温度が上昇しガスが膨張し中性子が漏洩すること
で負の反応度を挿入する。
【００２１】また、前記炉心保護機構本体の内壁または
外壁に突起または板状のものを設け、伝熱面積を大きく
することで、炉心保護機構本体のガスへの熱伝達性を高
め、ガス膨張速度、ガス膨張量を増やし、炉心反応度変
化の効果を大きくしている。また、前記炉心保護機構本
体を内蔵したラッパ管をナトリウムボイド反応度が正の
領域に設置するために、ラッパ管内に設置する炉心保護
機構本体の内径を軸方向炉心中心部の高さ領域を小さく
することで、炉心内の正のボイド反応度領域にガス空間
を作らない構造とすることができる。
外壁に突起または板状のものを設け、伝熱面積を大きく
することで、炉心保護機構本体のガスへの熱伝達性を高
め、ガス膨張速度、ガス膨張量を増やし、炉心反応度変
化の効果を大きくしている。また、前記炉心保護機構本
体を内蔵したラッパ管をナトリウムボイド反応度が正の
領域に設置するために、ラッパ管内に設置する炉心保護
機構本体の内径を軸方向炉心中心部の高さ領域を小さく
することで、炉心内の正のボイド反応度領域にガス空間
を作らない構造とすることができる。
【００２２】
【作用】すなわちこのように形成された炉心保護装置で
あると、原子炉定格運転時は炉心保護装置にポンプ吐出
圧Ｐ１により図１２のように冷却材が燃料上端部レベル
まで流入し、炉心保護装置内のガスは圧縮され体積Ｖ１
になっている。（定格運転時のガスの温度はＴ１とす
る。） 万が一、反応度挿入型の事故等、何らかの異常が発生し
たと想定すると冷却材温度が上昇し、炉心反応度保護装
置の中に封入されたガスへ熱が伝わり、ガスは、温度Ｔ
２へ上昇するとともに、ガス空間の体積Ｖ２へ膨張する
ことで冷却材が炉心保護装置本体より流出する。同時に
拡大したガス領域は図１３で示すように炉心からの中性
子ストリーミングを促し、炉内に負の反応度を挿入する
効果を生じる。このときの状態は以下の式で近似的に示
される。
あると、原子炉定格運転時は炉心保護装置にポンプ吐出
圧Ｐ１により図１２のように冷却材が燃料上端部レベル
まで流入し、炉心保護装置内のガスは圧縮され体積Ｖ１
になっている。（定格運転時のガスの温度はＴ１とす
る。） 万が一、反応度挿入型の事故等、何らかの異常が発生し
たと想定すると冷却材温度が上昇し、炉心反応度保護装
置の中に封入されたガスへ熱が伝わり、ガスは、温度Ｔ
２へ上昇するとともに、ガス空間の体積Ｖ２へ膨張する
ことで冷却材が炉心保護装置本体より流出する。同時に
拡大したガス領域は図１３で示すように炉心からの中性
子ストリーミングを促し、炉内に負の反応度を挿入する
効果を生じる。このときの状態は以下の式で近似的に示
される。
【００２３】
【数１】
Ｐ１Ｖ１／Ｔ１＝Ｐ２Ｖ２／Ｔ２ …（１）
また、万が一、冷却材流量喪失型の事故等の異常が発生
したと想定すると、冷却材流量が低下し、ポンプ吐出圧
がＰ３に低下することで、冷却材が炉心矛装置本体より
流出し、ガス空間の体積が膨張しＶ３となる。また、こ
のときには冷却材温度の上昇が伴うため、炉心反応度保
護装置の中に封入されたガスの温度もＴ３へ上昇するた
め、このガス膨張効果の効果も合わさり、ガス空間の体
積が膨張する。このため、図１３で示すように、炉心か
らの中性子ストリーミングを促し、炉内に負の反応度を
挿入する。このとき膨張した体積をＶ３とすると、この
ときの状態は以下の式で近似的に示される。
したと想定すると、冷却材流量が低下し、ポンプ吐出圧
がＰ３に低下することで、冷却材が炉心矛装置本体より
流出し、ガス空間の体積が膨張しＶ３となる。また、こ
のときには冷却材温度の上昇が伴うため、炉心反応度保
護装置の中に封入されたガスの温度もＴ３へ上昇するた
め、このガス膨張効果の効果も合わさり、ガス空間の体
積が膨張する。このため、図１３で示すように、炉心か
らの中性子ストリーミングを促し、炉内に負の反応度を
挿入する。このとき膨張した体積をＶ３とすると、この
ときの状態は以下の式で近似的に示される。
【００２４】
【数２】
Ｐ１Ｖ１／Ｔ１＝Ｐ３Ｖ３／Ｔ３ …（２）
以上のように、本発明の炉心保護装置であると、万が
一、炉心に関わる事故事象が発生したとしても、事故事
象の停止、または緩和効果を高めることができるのであ
る。
一、炉心に関わる事故事象が発生したとしても、事故事
象の停止、または緩和効果を高めることができるのであ
る。
【００２５】
【実施例】以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細
に説明する。図１から図７にはその炉心保護装置の要部
が断面で示されている。図１の炉心保護装置は、上方部
が密閉された密閉筒体１を備え、この密閉筒体１は特に
次のように形成、かつ配置されている。すなわち、この
密閉筒体１はラッパ管の内部に配置され、その大きさ
は、ラッパ管１０の内壁と所定の間隔ｗを保つ外径に形
成されており、ラッパ管との間に冷却媒体が流通可能に
形成されている。また、密閉筒体１の内部にはガス７が
充填されている。
に説明する。図１から図７にはその炉心保護装置の要部
が断面で示されている。図１の炉心保護装置は、上方部
が密閉された密閉筒体１を備え、この密閉筒体１は特に
次のように形成、かつ配置されている。すなわち、この
密閉筒体１はラッパ管の内部に配置され、その大きさ
は、ラッパ管１０の内壁と所定の間隔ｗを保つ外径に形
成されており、ラッパ管との間に冷却媒体が流通可能に
形成されている。また、密閉筒体１の内部にはガス７が
充填されている。
【００２６】このようにラッパ管１０の内部に保護装置
の密閉筒体１が配置されているため、隣接する燃料集合
体からの機械的な力は外側にあるラッパ管１０が受ける
ことになり、密閉筒体１の厚みを薄くすることが可能
で、炉心保護装置本体をラッパ管内に設置しない従来型
に比べ、冷却材雰囲気温度を炉心保護装置内部のガスに
伝え易い。勿論この場合、密閉筒体１は、伝熱性の良い
材料で薄型形状に形成される。
の密閉筒体１が配置されているため、隣接する燃料集合
体からの機械的な力は外側にあるラッパ管１０が受ける
ことになり、密閉筒体１の厚みを薄くすることが可能
で、炉心保護装置本体をラッパ管内に設置しない従来型
に比べ、冷却材雰囲気温度を炉心保護装置内部のガスに
伝え易い。勿論この場合、密閉筒体１は、伝熱性の良い
材料で薄型形状に形成される。
【００２７】また、密閉筒体１の下部にはエントランス
ノズル６が設けられている。すなわち、開口部が形成さ
れ、その開口部はラッパ管のノズル付近に導かれてい
る。このエントランスノズル６を介して前記密閉筒体１
の内部のナトリウム８が軸方向下部から流出入するよう
に形成されている。
ノズル６が設けられている。すなわち、開口部が形成さ
れ、その開口部はラッパ管のノズル付近に導かれてい
る。このエントランスノズル６を介して前記密閉筒体１
の内部のナトリウム８が軸方向下部から流出入するよう
に形成されている。
【００２８】図２に示された実施例では、ラッパ管と密
閉筒体１の隙間には冷却材が満たされ、下部冷却材流入
穴よりラッパ管外部からの冷却材流入により冷却材温度
はその隣接する燃料集合体の外側温度とほぼ等しくな
る。このため、事故発生後の冷却材の温度上昇に伴い冷
却材から密閉筒体内へ熱が伝わり内部のガスが熱膨張す
る効果により、負の反応度の挿入および反応度挿入速度
を早くすることができる。
閉筒体１の隙間には冷却材が満たされ、下部冷却材流入
穴よりラッパ管外部からの冷却材流入により冷却材温度
はその隣接する燃料集合体の外側温度とほぼ等しくな
る。このため、事故発生後の冷却材の温度上昇に伴い冷
却材から密閉筒体内へ熱が伝わり内部のガスが熱膨張す
る効果により、負の反応度の挿入および反応度挿入速度
を早くすることができる。
【００２９】図３に示された実施例では、ラッパ管と密
閉筒体１の隙間には冷却材が満たされ、下部冷却材流入
穴からエントランスノズルからラッパ管内部へ取り入れ
られた冷却材の一部を流入させることにより少量の冷却
材が流れている。定格運転時にはこの冷却材温度はコー
ルドレグ側の温度に近い冷えたものとなり密閉筒体を冷
やしているために中のガスも収縮している。
閉筒体１の隙間には冷却材が満たされ、下部冷却材流入
穴からエントランスノズルからラッパ管内部へ取り入れ
られた冷却材の一部を流入させることにより少量の冷却
材が流れている。定格運転時にはこの冷却材温度はコー
ルドレグ側の温度に近い冷えたものとなり密閉筒体を冷
やしているために中のガスも収縮している。
【００３０】しかしポンプ停止の事故発生時には、急激
な冷却材温度上昇があり、密閉筒体への熱流入による温
度差を大きくすることができる。このため、事故発生時
の密閉筒体内へ伝える熱量を多くし内部のガスが熱膨張
する効果を高め、負の反応度の挿入および反応度挿入速
度を早くすることができる。
な冷却材温度上昇があり、密閉筒体への熱流入による温
度差を大きくすることができる。このため、事故発生時
の密閉筒体内へ伝える熱量を多くし内部のガスが熱膨張
する効果を高め、負の反応度の挿入および反応度挿入速
度を早くすることができる。
【００３１】図４に示された実施例では、ラッパ管の中
に密閉筒体１と燃料ピン１４を一緒に設置することによ
り、燃料からの熱伝達効果も利用している。また、作動
時の中性子ストリーミング量も、燃料ピンが近くにある
ことから、ストリーミングの中性子束が大きくなり、し
たがって大きな効果を出すことができる。
に密閉筒体１と燃料ピン１４を一緒に設置することによ
り、燃料からの熱伝達効果も利用している。また、作動
時の中性子ストリーミング量も、燃料ピンが近くにある
ことから、ストリーミングの中性子束が大きくなり、し
たがって大きな効果を出すことができる。
【００３２】図５に示される実施例では、炉心保護装置
の内部に熱伝達板を設けることでガスへの伝熱面積を大
きくとることで、より大きな効果を出すことができ、ま
た図６に示された実施例では、炉心保護装置の外部に熱
伝達板を設けることで冷却材の温度を取り入れる伝熱面
積を大きくすることで、作動時の速度、効果を高めるこ
とができる。
の内部に熱伝達板を設けることでガスへの伝熱面積を大
きくとることで、より大きな効果を出すことができ、ま
た図６に示された実施例では、炉心保護装置の外部に熱
伝達板を設けることで冷却材の温度を取り入れる伝熱面
積を大きくすることで、作動時の速度、効果を高めるこ
とができる。
【００３３】図７に示された実施例では、特に炉心中央
付近に配置することを考慮し、ボイド反応度が正になる
領域は、ガス空間の発生を小さく押さえるために細く
し、負の反応度領域を大きくとった構造としたものであ
る。また、炉心中央部付近にガス空間を挿入すること
は、炉特性に影響を与えることになるが、この実施例に
ように、装置の作動体積をラッパ管内の一部と小型化す
る事で、その炉特性への影響を容認できるぐらいの小さ
なものに押さえることができる。
付近に配置することを考慮し、ボイド反応度が正になる
領域は、ガス空間の発生を小さく押さえるために細く
し、負の反応度領域を大きくとった構造としたものであ
る。また、炉心中央部付近にガス空間を挿入すること
は、炉特性に影響を与えることになるが、この実施例に
ように、装置の作動体積をラッパ管内の一部と小型化す
る事で、その炉特性への影響を容認できるぐらいの小さ
なものに押さえることができる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、万が一の異常な反応度挿入や、冷却材流量喪失時な
どの炉心に関わる事故事象が発生したとしても、密閉筒
体内のガスの熱膨張収縮により炉心反応度制御が速やか
に行われ、事故事象の緩和効果を高め、事象を安全に収
束させることのできるこの種の高速炉の炉心保護装置を
得ることができる。
ば、万が一の異常な反応度挿入や、冷却材流量喪失時な
どの炉心に関わる事故事象が発生したとしても、密閉筒
体内のガスの熱膨張収縮により炉心反応度制御が速やか
に行われ、事故事象の緩和効果を高め、事象を安全に収
束させることのできるこの種の高速炉の炉心保護装置を
得ることができる。
【図１】本発明の高速炉の炉心保護装置の一実施例を示
す縦断側面図である。
す縦断側面図である。
【図２】本発明の高速炉の炉心保護装置の他の実施例を
示す縦断側面図である。
示す縦断側面図である。
【図３】本発明の高速炉の炉心保護装置の他の実施例を
示す縦断側面図である。
示す縦断側面図である。
【図４】本発明の高速炉の炉心保護装置の他の実施例を
示す縦断側面図である。
示す縦断側面図である。
【図５】本発明の高速炉の炉心保護装置の他の実施例を
示す縦断側面図である。
示す縦断側面図である。
【図６】本発明の高速炉の炉心保護装置の他の実施例を
示す縦断側面図である。
示す縦断側面図である。
【図７】本発明の高速炉の炉心保護装置の他の実施例を
示す縦断側面図である。
示す縦断側面図である。
【図８】従来の炉心保護装置の原子炉内での配置を示す
横断平面図である。
横断平面図である。
【図９】従来の炉心保護装置の原子炉内での配置を示す
横断平面図である。
横断平面図である。
【図１０】従来の炉心保護装置の作動原理（低圧時）概
念図である。
念図である。
【図１１】従来の炉心保護装置の作動原理（高圧時）概
念図である。
念図である。
【図１２】本発明の炉心保護装置の作動原理概念図であ
る。
る。
【図１３】本発明の炉心保護装置の作動原理概念図であ
る。
る。
１…密閉筒体、２…炉心部、３…径方向ブランケット
部、4…軸方向ブランケット部、５…遮蔽体、６…エン
トランスノズル、７…ガス、８…冷却材、９…ナトリウ
ム液位、１０…ラッパ管、１１…冷却材取り込み口、１
２…冷却材流出穴、１３…熱伝達板、１４…燃料ピン。
部、4…軸方向ブランケット部、５…遮蔽体、６…エン
トランスノズル、７…ガス、８…冷却材、９…ナトリウ
ム液位、１０…ラッパ管、１１…冷却材取り込み口、１
２…冷却材流出穴、１３…熱伝達板、１４…燃料ピン。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−164873（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−140284（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−27888（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−297186（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−211175（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−77592（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G21C 5/00
G21C 3/30
G21C 7/28
G21C 9/00
Claims (8)
- 【請求項１】 ラッパ管を備え、このラッパ管内を冷却
材が流通するように形成されている高速炉の炉心保護装
置おいて、 前記ラッパ管の内部に、ラッパ管の内壁と所定の間隔が
保てる大きさの外径を有し、かつ上方部が密閉された密
閉筒体を配置するとともに、この密閉筒体の内部の上方
部空間にガスを充填し、かつその下方部に冷却材が密閉
筒体内に流出入する開口部を設け、前記密閉筒体内のガ
スの熱膨張収縮により炉心反応度制御が行われるように
形成し、前記密閉筒体の内壁または外壁に、突起または
フィンを設け、冷却材から密閉筒体内ガスへの伝熱面積
を大きく形成したことを特徴とする高速炉の炉心保護装
置。 - 【請求項２】 ラッパ管を備え、このラッパ管内を冷却
材が流通するように形成されている高速炉の炉心保護装
置おいて、 前記ラッパ管の内部に、ラッパ管の内壁と所定の間隔が
保てる大きさの外径を有し、かつ上方部が密閉された密
閉筒体を配置するとともに、この密閉筒体の内部の上方
部空間にガスを充填し、かつその下方部に外部の冷却材
が密閉筒体内に流出入する開口部を設け、前記密閉筒体
内のガスの熱膨張収縮により炉心反応度制御が行われる
ように形成し、前記密閉筒体の内壁または外壁に、突起
またはフィンを設け、冷却材から密閉筒体内ガスへの伝
熱面積を大きく形成したことを特徴とする高速炉の炉心
保護装置。 - 【請求項３】 ラッパ管を備え、このラッパ管内を冷却
材が流通するように形成されている高速炉の炉心保護装
置おいて、 前記ラッパ管の内部に、ラッパ管の内壁と所定の間隔が
保てる大きさの外径を有し、かつ上方部が密閉された密
閉筒体を配置するとともに、この密閉筒体と前記ラッパ
管内壁との間隙に、燃料ピンを配置し、かつ前記密閉筒
体の内部の上方部空間にガスを充填し、かつその下方部
に冷却材が密閉筒体内に流出入する開口部を設け、前記
燃料から発せられる放射線の変動により、密閉筒体内の
ガスの熱膨張収縮により炉心反応度制御が行われるよう
に形成し、前記密閉筒体の内壁または外壁に、突起また
はフィンを設け、冷却材から密閉筒体内ガスへの伝熱面
積を大きく形成したことを特徴とする高速炉の炉心保護
装置。 - 【請求項４】 前記密閉筒体の下方部に、前記ラッパ管
内に連通する冷却材流出小穴を設け、この冷却材流出小
穴を介して前記開口部から導かれた冷却材の一部をラッ
パ管内に流出させるようにしてなる請求項１または３記
載の高速炉の炉心保護装置。 - 【請求項５】 前記密閉筒体の径を、軸方向の高さによ
り変化させ、反応度の挿入特性を変化させるように形成
してなる請求項１、２、３、４のいずれか１項に記載の
高速炉の炉心保護装置。 - 【請求項６】 前記密閉筒体を、軸方向の中央部が細径
となるように形成してなる請求項１、２、３、４のいず
れか１項に記載の高速炉の炉心保護装置。 - 【請求項７】 複数のラッパ管を備え、これらラッパ管
内を冷却材が流通するように形成されている高速炉にお
いて、 前記所定のラッパ管の内部に、ラッパ管の内壁と所定の
間隔が保てる大きさの外径を有し、かつ上方部が密閉さ
れた密閉筒体を配置するとともに、この密閉筒体の内部
の上方部空間にガスを充填し、かつその下方部に冷却材
が密閉筒体内に流出入する開口部を設け、前記密閉筒体
内のガスの熱膨張収縮により炉心反応度制御が行われる
ように形成し、前記密閉筒体の内壁または外壁に、突起
またはフィンを設け、冷却材から密閉筒体内ガスへの伝
熱面積を大きく形成したことを特徴とする高速炉。 - 【請求項８】 複数のラッパ管を備え、これらのラッパ
管内を冷却材が流通するように形成されている高速炉に
おいて、 前記ラッパ管のうち一部のラッパ管の内部に、ラッパ管
の内壁と所定の間隔が保てる大きさの外径を有し、かつ
上方部が密閉された密閉筒体を配置するとともに、この
密閉筒体と前記ラッパ管内壁との間隙に、燃料ピンを配
置し、かつ前記密閉筒体の内部の上方部空間にガスを充
填し、かつその下方部に冷却材が密閉筒体内に流出入す
る開口部を設け、前記燃料から発せられる放射線の変動
により、密閉筒体内のガスの熱膨張収縮にて炉心反応度
制御が行われるように形成し、前記密閉筒体の内壁また
は外壁に、突起またはフィンを設け、冷却材から密閉筒
体内ガスへの伝熱面積を大きく形成したことを特徴とす
る高速炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22993295A JP3432965B2 (ja) | 1995-09-07 | 1995-09-07 | 高速炉及び高速炉の炉心保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22993295A JP3432965B2 (ja) | 1995-09-07 | 1995-09-07 | 高速炉及び高速炉の炉心保護装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0972980A JPH0972980A (ja) | 1997-03-18 |
| JP3432965B2 true JP3432965B2 (ja) | 2003-08-04 |
Family
ID=16899995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22993295A Expired - Fee Related JP3432965B2 (ja) | 1995-09-07 | 1995-09-07 | 高速炉及び高速炉の炉心保護装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3432965B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5106344B2 (ja) * | 2008-10-14 | 2012-12-26 | 株式会社東芝 | 燃料集合体 |
| US9362010B2 (en) * | 2011-12-06 | 2016-06-07 | Terrapower, Llc | Passive reactivity control apparatus |
| JP5967790B1 (ja) * | 2015-04-02 | 2016-08-10 | 株式会社クリア | 熱膨張現象による反射体の熱変形を利用した負荷追随型小型原子力発電システム |
| CA2981574A1 (en) | 2015-04-02 | 2016-10-06 | Clear Inc. | Small load-following nuclear power generation system using heat deformation of reflector caused by thermal expansion phenomenon |
| CN108122621A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-06-05 | 中国原子能科学研究院 | 一种反应堆运行功率负反馈控制系统 |
| CN108173160A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-06-15 | 罗格朗低压电器（无锡）有限公司 | 带气流导向功能的低压开关柜间隔板和低压柜 |
-
1995
- 1995-09-07 JP JP22993295A patent/JP3432965B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0972980A (ja) | 1997-03-18 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |