JP3626844B2 - 原子炉用半径方向中性子反射体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉の内部構造に関し、特に炉心を半径方向に取り囲んで設けられる中性子反射体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
新しい形式の軽水冷却型原子炉では図５及び図６に示すような中性子反射体の使用が提案されている。図を参照してその中性子反射体１０の構造を概説すると、最下段中性子反射部材１，複数の中段中性子反射部材３及び最上段中性子反射部材５が順次積み上げられて構成されている。これらの中性子反射部材１，３，５は、特に図５に明らかなようにほぼ環状の形状をなし、図示しない原子炉炉心の周側面を取り囲む開口を内部に形成し、外側は２点鎖線で示す炉心槽に囲まれている。
これらの中性子反射部材１，３，５の積重組み立ての容易化を図るため、これらの外周面には鉛直方向に整列するキー溝が等円周間隔で削成されていて、これに位置決めキー７が嵌合されている。特に図６に明らかなように、その下端及び上端がボルト９，１１により最下段中性子反射部材１及び最上段中性子反射部材５にそれぞれ固定される。そして、炉心槽の中に設置されるときは、下部炉心板１３に固定され、上方に突出した下部位置決めピン１５に中性子反射体１のピン穴が嵌合して中性子反射体１０の適切な位置決めが確保される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した従来構造の中性子反射体１０は、一体板物構造の機械加工品として形成された中性子反射部材１，３，５を使用しているので、相当の重量物になり取り扱いが不便である。更に厚物構造であるので、原子炉運転時の過度の温度上昇を避けるため、多数の冷却材流路穴１ａ，３ａ，５ａを形成する必要があるが、その形成には高精度の機械加工を要し、全体として製作コストが高いという問題がある。
従って、本発明の課題は、組み立て時等の取り扱い性が良く、機械加工も容易で製作コストの小さい原子炉用半径方向中性子反射体を提供するにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
如上の課題を解決するため、本発明によれば、炉心槽の内部に支持され並置された多数の燃料集合体から形成される炉心とその炉心槽との間に設けられる原子炉用半径方向中性子反射体は、炉心の前記燃料集合体外側面に近接対向する複数の鉛直板から形成されたバッフル板、そのバッフル板と前記炉心槽の内面との間に鉛直方向に間隔をおいてほぼ水平に延びると共に冷却材貫流口を備える、前記バッフル板の外側に配設される複数のバッフル取付板、及びこのバッフル取付板の間において前記バッフル板の外面を覆い、半径方向に間隔を開けて周囲に冷却材が流れるようにした複層構造の中性子反射板を有して構成される。複層構造の前記中性子反射板はスペーサを介して重ね合わされていて、位置決めピンを介して前記バッフル取付板に位置決めされるのが好適であり、中性子反射板の上端面と隣接するバッフル取付板の下面との間に熱膨張吸収用隙間を形成し、原子炉運転時の各部材の熱膨張差を吸収するのが又好適である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
先ず図１を参照するに、本発明による中性子反射体２０は、全体としては内部に後述の原子炉炉心を受け入れる空間を持つ概して円筒形の構造体である。原子炉炉心を構成する図示しない燃料集合体の外側面に狭い間隔で接近するバッフル板３０の水平断面は、直交する水平２軸に対して対称であるから、その１象限の構造について説明すると、広い鉛直板３１の端部に狭い幅の鉛直板３３，３５，３７が階段状の構造で接続され、全体として矩形筒のようにバッフル板３０が構成されている。
【０００６】
このようなバッフル板３０を後述する炉心槽の内面に取付けるバッフル取付板４０は、鉛直方向に間隔をおいてバッフル板３０の外側に複数個配設されている。即ちその内面はバッフル板３０を構成する鉛直板３１，３３，３５，３７の外面に固定され、外周面は炉心槽の内面に合わせて円形に形成されている。図示の実施形態においては、バッフル取付板４０は、９個使用されているが、これは限定的ではなく、適宜全体的なバランス、使用条件などを考慮して増減できるものと理解すべきである。又、バッフル取付板４０は、１枚の板からなる一体構造部材ではなく、複数の水平な円弧板４１，４３から形成されるがその数や形状をどうするかも、具体的な使用条件を考慮して設定される。尚、水平な円弧板４１，４３には、後述するように原子炉冷却材が通る流路穴が穿設されている。
【０００７】
バッフル取付板４０の間には、図２及び図３を参照して説明するように、バッフル板３０の外面を覆う形で複数の中性子反射板５１が設けられている。図２及び図３を参照するに、バッフル取付板４０の円弧板４１には、複数の流路穴４１ａが分布して穿設され、バッフル板３０の鉛直板３１に炉心側から挿通された締結ボルト４５により鉛直板３１に固定されている。この締結ボルト４５は所定のピッチで複数設けられている。前述の流路穴４１ａの径及び数は、原子炉運転時に所定の冷却材流量及び分布が得られるように設定されている。
【０００８】
同様な固定ボルト５３が、特に図２に示されるように、鉛直板３１に炉心側から挿通されて外側に延出している。そして、その固定ボルト５３が中性子反射板５１並びに中性子反射板５１間及び鉛直板３１と中性子反射板５１との間のスペーサ５５に挿通され、先端に螺合した丸ナット５７によって締結されている。このような中性子反射板５１は円周方向に複数に分割されていると共に、他の鉛直板３３，３５，３７の部分ではその幅に見合った幅の別の中性子反射板が同様の態様で取り付けられている。
更に、中性子反射板５１は特に図３に示されるように上端及び下端に位置決めピン５１ａが形成されていて、これは円弧板４１のピン穴４１ｂに嵌合され、適切に位置決めされているが、中性子反射板５１の上端面と円弧板４１の下面との間には、若干の隙間が組み立て時に形成され、運転時の熱膨張差を吸収できるようになっている。
【０００９】
以上説明したような中性子反射体２０は、図４に示すような加圧水型原子炉６０にその一部として組み込まれて使用される。加圧水型原子炉６０の構造を概説すれば、原子炉容器６１は図示しない冷却材配管に連絡する入口ノズル６３及び出口ノズル６５を有し、更に下部は半球殻状に形成されて鏡板６７となっている。原子炉容器６１内には、円筒形の炉心槽６９が垂下支持され、下方に多孔の下部炉心支持板７１と下部炉心板７３が設けられている。その下部炉心板７３の上に多数の燃料集合体７５（１体のみ示す。）が並べられて炉心８０を形成する。この炉心８０を取り囲んで本発明による中性子反射体２０が設置される。
一方、原子炉容器６１の上部は上蓋７７で閉じられ、これには多数の制御棒駆動機構７９が林設されている。この制御棒駆動機構７９は、１体のみ示す制御棒クラスタ８１をそれぞれ鉛直方向に駆動して炉心８０の燃料集合体７５に挿脱し、これにより炉心８０内の核反応を制御するものである。炉心槽６９内の上部には、制御棒クラスタ８１を案内する制御棒クラスタ案内管８３や上部炉心板、上部炉心支持板などを含む上部炉心構造体８５が設けられる。
【００１０】
以上のような加圧水型原子炉６０において、原子炉運転時には図示しない冷却材ポンプにより駆動された原子炉冷却材が矢印に示すように、入口ノズル６３を通って原子炉容器６１内に入り、環状下降流路即ちダウンカマー部８７を下向きに流れて下部プレナム８９に至る。冷却材はここで反転した後、炉心８０内を上向きに流れ、その際核反応熱を吸収して昇温しつつ上部プレナム８９に至り、ここで横方向に向きを変えて流れ、出口ノズル６５から図示しない蒸気発生器に向かう。前述のように冷却材の主流は炉心８０内を流れるが、冷却材の一部は下部炉心板７３を通って中性子反射体２０のバッフル板３０と炉心槽６９との間に流れ込む。そして、バッフル取付板４０の円弧板４１等の流路穴４１ａを通り上昇していくが、バッフル取付板４０の間では、中性子反射板５１の外面に沿ってこれから熱を奪い、所定の温度以下に保持する。炉心８０内の核分裂反応は、冷却材中に含まれる硼素や挿脱される制御棒クラスタ８１の制御棒により中性子を適度に吸収することにより制御されるが、炉心８０から半径方向に飛び出した中性子は、中性子反射板５１により反射され、炉心８０内の中性子密度は適切に保持される。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、バッフル板の外側に配設された複層の中性子反射板により中性子が反射されるので、その周囲を間断無く流れる冷却材に適切に冷却される上に、中性子反射板は相対的に薄い板材で形成されているから取り扱いが至便であると共に小さい冷却材流路を中性子反射板に加工する必要が無いので製作コストを低く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る中性子反射体の全体斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う部分立断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ −ＩＩＩ 線に沿う部分立断面図である。
【図４】前記実施形態の使用状況を示す加圧水型原子炉の立断面図である。
【図５】従来の中性子反射体の全体斜視図である。
【図６】図５の中性子反射体の立断面図である。
【符号の説明】
２０ 中性子反射体
３０ バッフル板
３１，３３，３５，３７ 鉛直板
４０ バッフル取付板
４１，４３ 円弧板
４１ａ 流路穴
４１ｂ ピン穴
４５ 取付ボルト
５１ 中性子反射板
５３ 固定ボルト
５５ スペーサ
５７ 丸ナット
６９ 炉心槽
７５ 燃料集合体
８０ 炉心

Claims (3)

1. 炉心槽の内部に支持され並置された多数の燃料集合体から形成される炉心と前記炉心槽との間に設けられる中性子反射体であって、
   前記炉心の前記燃料集合体外側面に近接対向する複数の鉛直板から形成されたバッフル板、
   同バッフル板と前記炉心槽の内面との間に鉛直方向に間隔をおいてほぼ水平に延びると共に冷却材貫流口を備える、前記バッフル板の外側に配設される複数のバッフル取付板、及び
   前記バッフル取付板の間において前記バッフル板の外面を覆い、半径方向に間隔を開けて周囲に冷却材が流れるようにした複層構造の中性子反射板
   を有してなる原子炉用半径方向中性子反射体。
2. 前記中性子反射板は位置決めピンを介して前記バッフル取付板に位置決めされていることを特徴とする請求項１記載の原子炉用半径方向中性子反射体。
3. 前記中性子反射板の上端面と隣接するバッフル取付板の下面との間に熱膨張吸収用隙間を形成していることを特徴とする請求項１記載の原子炉用半径方向中性子反射体。

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