JP3435220B2 - 原子炉停止装置 - Google Patents
原子炉停止装置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
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Description
殖炉の原子炉停止装置、あるいは原子炉制御装置に関す
る。
増殖炉を示す。この炉は複数の燃料要素12を収容して
いる炉心13を含んでいる。
制御棒駆動機構20によって炉心13に対して昇降させ
られる一連の制御棒15によって調整される。
体は一次容器17内に入れられている。
ナトリウムである。
る液体金属冷却材18の流れによって冷却される。
より流入し、次で液体金属冷却材18は炉心13を通っ
て上方に流れ、炉心13では核分裂反応によって発生し
た熱が液体金属冷却材18に伝えられる。
ために、炉内の温度上昇事故発生等を電気的に感知する
センサーを有し、制御棒駆動機構が作動し、制御棒15
が炉心13に出入する構造となっている。
検出するシステムの場合図5のごとく事故発生から制御
棒が挿入されるまでに、検出遅れ時間が生じることにな
る。図4のような従来型の原子炉構造でも、原子炉停止
系の信頼性は充分高くなるように配慮されているが、さ
らに原子炉停止系の信頼性を向上させるために、従来形
式と異なった方式の原子炉停止機構を併用して用いるこ
とは非常に有効である。
制御要素との連結部に温度感知合金を組み込んだ磁気回
路を設け、その吸引力により制御要素を吊り下げる方式
が考案されている。
示される方式である。
分けられた2重円柱状であり、その間の隙間19に温度
感知合金5が環状にして挿入され、ピンによってアーマ
チュア9に固定されている。
1を形成する電磁石8の鉄心材よりも低いキュリー点で
あり、かつ原子炉の通常運転温度500℃〜550℃よ
りも高い温度例えば700℃前後とされている。
御要素を保持するため高いキュリー点を有しかつ磁束密
度を高くとることのできるものとされている。
心直径をほぼ等しく形成されており、その高さすなわち
軸方向長さは側面の表面積が鉄心4の磁路断面積より十
分大きい値となるようにされている。
よれば、図6に示すように、事故発生に直接反応して原
子炉停止動作を行うため、より高い信頼性が確保され
る。
離し温度までの間の保持力の温度に対する変化特性が、
ほぼ温度感知合金の温度特性に依存していたため、本従
来例を実施する場合、要求特性に適合した合金が存在し
なければならない点で、温度感知合金の開発にコストと
時間がかかる点が課題であった。
の温度変化に対する応答性を確保するためには保持力の
温度特性が温度感知合金の飽和磁化の温度特性に依存し
ているため、保持力の要求条件に適合した温度感知合金
をその都度開発或いは選定する必要があった。
る変化特性が急しゅんな磁気回路を提供すること、又、
保持力の温度変化に対する変化特性が温度感知合金の特
性のみに依存するものではなく、温度感知合金の特性を
利用しつつも、保持力の温度変化に対する変化特性を任
意に設定できることを目的とする。
リッジを装着することにより、要求条件を満足させ、あ
るいは温度感知合金自体の飽和磁化の温度変化特性が多
少ゆるやかでも、誤落下防止温度以下での保持力を確保
しつつ、誤落下防止温度から切離し温度までの間の保持
力を急激に減少させることができ、設計余裕を向上させ
ることが可能となる。
体の保持力の温度変化が大きくなり、温度感知合金の設
計裕度が広がり、現実的な設計が可能となると同時に温
度感知合金の選定幅が広がる。
し、例えば、冷却材が沸騰しない要求は図8のごとくな
る。
材沸騰時間T1に対し、制御要素の挿入遅れ時間△Tを
考慮した時間T2までに温度感知合金が反応しなければ
ならない。
がθ1であるのに対し、若干の温度応答遅れがあるため
θ1よりやや低い温度のθ2である。
す。
想定される冷却材温度、つまり誤落下防止温度θ0 で
は、吊り下げる制御棒の重量に余裕を取って設定された
必要保持力以上の保持力が必要である。
が上昇すると、温度感知合金の磁気抵抗が増加して電磁
石の吸着力は温度上昇に伴って低下する。
来ケースのAに比べ、保持力の温度変化率が比較的急激
な本発明Bのケースは誤落下防止温度θ0 での保持力
と、切離し温度θ2 での保持力の変化率が大きくとれ磁
路設計の裕度が広がる、或いは温度感知合金の選定範囲
が広がる。
説明する。
下動される駆動延長軸1の下端に、磁性材料で作られた
マグネット鉄心4と、コイル2で構成された電磁石8が
取付けられている。
端には鉄心材6と、温度感知合金5で構成されたアマチ
ュア9が取りつけられている。
外側に取付けられているため構造物の外側を流れる冷却
材に直接接触し、冷却材の温度変化により早く応答でき
る。またアマチュア9の外側には冷却材の温度変化によ
り速く応答できるよう、フィン構造を設ける場合もあ
る。
を示す。
ップ21より大きく、通常運転時の温度に余裕を取った
誤落下防止温度θ0 において、磁気ブリッジ7を通る磁
路の磁気抵抗は温度感知合金5を含むアマチュア7側の
磁気抵抗より大きいので、誤落下防止温度以下では、磁
路は図1のごとく形成される。
される磁気回路中の磁路11の磁気抵抗は、鉄心材6と
温度感知合金5等の各々の磁気抵抗の合計である。
に比例する力でアマチュア9以下を吊り下げることがで
きる。
炉心の温度が上昇した場合の磁路を図2に示す。
達すると、アマチュア5を通る磁路の磁気抵抗が増加し
て大きくなり、比較的温度変化に対する磁気抵抗の変化
率の小さい磁気ブリッジ7を通る磁路の磁気抵抗の方が
比較して小さくなる。
形成される。
小さくなり、従って磁束の2乗に比例して電磁石の保持
力が減少し、制御要素を保持できなくなり、制御要素を
落下し原子炉を停止する。
を示したものである。
次式で示される。
抗 Rgは、ギャップ21の磁気抵抗 Rcは、電磁石8部の磁気抵抗 Rbは、磁気ブリッジ7および磁気ブリッジのギャップ
22の磁気抵抗である。
〔AT〕、Φgは、ギャップ21部の磁束量〔Wb〕、
Φbは、磁気ブリッジ7および磁気ブリッジのギャップ
22の磁束量〔Wb〕、Φoは、電磁石8部の磁束量
〔Wb〕である。
gは(2)式で表される。
うちRmは他に比べて温度とともに変化する割合が大き
い。
は変化するが、ここで長さ,断面積,材質等を調整し各
部の磁気抵抗Rc,Rm,Rg,Rbを適切に設定する
ことによって、温度が同一でも、ギャップ部の磁束量を
任意に設定することができる。
下防止温度では磁路が図1となる。この時一般に磁気抵
抗のオーダは、
式となる。
はΦgo/Φgだけ大きくなる。
防止温度まで磁路であり、(6)式によって示される磁
気抵抗を有する。
磁路を示すものであり、(12)式によって示される様
に、磁気ブリッジ7があるためアマチュア9側の磁気抵
抗が大きいため、磁束はほとんど磁気ブリッジ側に集中
する。
のギャップ部の磁束Φgは磁気ブリッジを設けないとき
のギャップ部の磁束Φgoより(12)式で示す割合分
小さくなる。
に磁束の比の2乗の割合で急激に小さくでき、磁路設計
の裕度が広がると共に温度感知合金の選定範囲も広が
る。
の変形例である。
部に設けた図1の変形例である。この場合新たに磁気ブ
リッジとして部品を追加する事なしに磁気特性の温度変
化を急激に出来る効果がある。
示す。
プ21を通過しないので切離し温度での保持力は急激に
小さくできる。
質とした図1の変形例である。
−1Mo或いは、9Cr−1Mo等の比較的高温強度の
高い材料を用い、比較的高い強度が要求されない磁気ブ
リッジには、磁気抵抗の特性上比較的優れる純鉄或いは
コバルト,コバルト合金等を設置する。
度での磁気抵抗は
激にする装置を提供することが可能となる。
としたことを特徴とする図1の変形例である。
することで、アマチュア9部での鉄心材6と温度感知合
金との接合部がなくなり製作性が大幅に向上する。
等を設け冷却材の温度変化に対し短時間で応答できるよ
う工夫することは、図1と同様である。
し、温度が低い場合はアマチュア側を主要な磁路が通
り、温度が高い場合は磁気ブリッジ側を主要な磁路が通
るので、ギャップの磁束量を温度感知合金の磁気抵抗の
温度変化以上の変化率で変化させることができる。
路断面積,材質を調節することにより任意に設定できる
原子炉停止装置が提供できるので、何らかの原因で冷却
材温度が上昇するという事象に対して自発的にかつ迅速
かつ確実に原子炉を停止することができる。
磁路を記入した電磁石部の縦断面図である。
る磁路を記入した電磁石部の縦断面図である。
念図である。
る。
程図である。
温度の上昇による時間経過特性を示したグラフ図であ
る。
したグラフ図である。
ルケースの一部に設けた図1の変形例による電磁石部の
縦断面図である。
材と異なる材質とした図1の変形例による電磁石部の縦
断面図である。
材と同一とした例による電磁石部の縦断面図である。
鉄心、5…温度感知合金、6…鉄心材、7…磁気ブリッ
ジ、8…電磁石、9…アマチュア、10…連結軸、11
…磁路、12…燃料要素、13…炉心、14…炉心上部
構造、15…制御棒、16…容器、17…一次容器、1
8…冷却材、19…隙間、20…制御棒駆動構造、21
…ギャップ、22…磁気ブリッジのギャップ。
Claims (4)
- 【請求項1】中性子吸収材を収容した制御要素を制御棒
駆動機構に連結し、原子炉の出力レベルを上記中性子吸
収材によって低下させる原子炉設備で、上記制御要素と
制御棒駆動機構の連結部に電磁石で発生させた磁気を利
用し且つアマチュアに装置した温度感知合金を通る磁気
回路を設け、その吸引力により上記制御要素をアマチュ
アを介して吊り下げる原子炉出力制御装置において、前
記電磁石の鉄心内に前記アマチュア側に面して設けられ
たギャップを有し、前記ギャップ内に部分的に前記ギャ
ップを狭めるように装着した磁性材で構成された磁気ブ
リッジを前記電磁石で発生させた磁気の通る磁気回路の
一部に装置し、前記制御要素の誤落下防止温度では前記
磁気ブリッジを通る磁気回路の磁気抵抗が前記アマチュ
ア側の前記温度感知合金を通る磁気回路の磁気抵抗より
大きく、且つ前記温度感知合金の温度がキュリー点に達
すると前記アマチュアの前記温度感知合金を通る磁気回
路の磁気抵抗が前記磁気ブリッジを通る磁気回路の磁気
抵抗よりも大きくなるように前記磁性材の特性を定めて
あることを特徴とする原子炉停止装置。 - 【請求項2】請求項1において、前記磁気ブリッジが電
磁石コイルのコイルケースの一部に設けられてあること
を特徴とする原子炉停止装置。 - 【請求項3】請求項1において、前記磁気ブリッジが電
磁石の鉄心の材料とは異なる材質を用いた事を特徴とす
る原子炉停止装置。 - 【請求項4】請求項1において、前記温度感知合金がア
マチュアに装置されていて前記アマチュアの鉄心材と同
一の材質であることを特徴とする原子炉停止装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18440494A JP3435220B2 (ja) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | 原子炉停止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18440494A JP3435220B2 (ja) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | 原子炉停止装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0850189A JPH0850189A (ja) | 1996-02-20 |
JP3435220B2 true JP3435220B2 (ja) | 2003-08-11 |
Family
ID=16152581
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18440494A Expired - Lifetime JP3435220B2 (ja) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | 原子炉停止装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3435220B2 (ja) |
-
1994
- 1994-08-05 JP JP18440494A patent/JP3435220B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0850189A (ja) | 1996-02-20 |
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