JP4511340B2 - ペブルベッド型の高温・ガス冷却式反応炉を利用する原子力プラントにおいて球形要素の動きを制御する方法、球形要素の動きを調整するための調整装置および原子力プラント - Google Patents

Description

本発明は、ペブルベッド型の高温・ガス冷却式反応炉を利用する原子力プラントにおいて、球形要素の動きを制御する方法及び球形要素の動きを調整するための装置に関する。

ある場所から別の場所への要素の動きを注意深く制御することが望ましい状況の一例として、ぺブルベッド型の高温・ガス冷却式反応炉を使用した原子力プラントがある。ぺブルベッドの反応炉は、球形の燃料要素と球形の減速材とを使用しており、反応炉内を通るか或いはプラントの周囲をめぐる球形要素の動きを注意深く制御することが非常に重要である。

本発明の一つの側面によれば、ペブルベッド型の高温・ガス冷却式反応炉を利用する原子力プラントにおいて、該プラントで使用する球形要素の動きを制御する方法であって、前記球形要素を、下方に向けられた供給経路内に供給する工程と、前記供給経路内の供給ヘッドを回転させて、前記供給経路から導出する供給通路を通る前記球形要素の動きを調整する工程と、前記球形要素が前記供給経路から前記供給通路内に進入する速度を調整手段によって調整する工程とを含み、前記供給ヘッドは、該ヘッドの径方向外縁から内方側に向かうにつれて高さが徐々に高くなるテーパー状の上面を有していて、そのテーパ状上面には、該上面の径方向外側領域において前記供給通路の上端が開口しており、前記調整手段は、前記供給経路の周面に設けられて前記供給ヘッドの前記上面の前記径方向外側領域を上方より覆う環状肩部を有し、前記肩部の下縁部には、下方側及び前記供給経路の内方側に開口していて該供給経路から前記球形要素を受け入れ可能な、少なくとも一つの凹部が設けられ、前記凹部は、前記供給通路の前記上端が前記肩部の該凹部に一致するときに限り、該凹部から前記供給通路への前記球形要素の進入を可能とすることを特徴とする、ペブルベッド型の高温・ガス冷却式反応炉を利用する原子力プラントにおいて球形要素の動きを制御する方法が提供される。

この方法は、球形要素を、該要素が包含される容器から供給経路内に供給することを含んでもよい。よって、この方法は、該要素を包含する容器からの球形要素の取り出しに特によく適している。

この方法は、球形要素が供給通路内に進入する速度を調整することを含んでもよい。

球形要素が供給通路内に進入する速度を調整する際には、供給ヘッドの１以上の所定位置においてのみ、球形要素が供給通路内に進入できるようにしてもよい。

本発明の他の側面によれば、ペブルベッド型の高温・ガス冷却式反応炉を利用する原子力プラントにおいて、該プラントで使用する球形要素の或る場所から別の場所への動きを調整するための調整装置であって、前記球形要素をその内部に受け入れることができる下方に延びた供給経路を画成する供給経路画成手段と、前記供給経路から導出する少なくとも１つの供給通路と、前記供給経路内で回転するよう設けられて、前記球形要素の前記供給経路から前記供給通路への流れを調整する供給ヘッドと、前記球形要素が前記供給通路内を通過する速度を調整するよう構成された調整手段とを備え、前記供給ヘッドは、該ヘッドの径方向外縁から内方側に向かうにつれて高さが徐々に高くなるテーパー状の上面を有していて、そのテーパ状上面には、該上面の径方向外側領域において前記供給通路の上端が開口しており、前記調整手段は、前記供給経路の周面に設けられて前記供給ヘッドの前記上面の前記径方向外側領域を上方より覆う環状肩部を有し、前記肩部の下縁部には、下方側及び前記供給経路の内方側に開口していて該供給経路から前記球形要素を受け入れ可能な、少なくとも一つの凹部が設けられ、前記凹部は、前記供給通路の前記上端が前記肩部の該凹部に一致するときに限り、該凹部から前記供給通路への前記球形要素の進入を可能とすることを特徴とする、ペブルベッド型の高温・ガス冷却式反応炉を利用する原子力プラントにおいて球形要素の動きを調整するための調整装置が提供される。

この発明は、特に球形要素を包含する容器からの該要素の取り出しに適用してもよく、その場合供給通路は球形要素を包含する容器の排出口から通常下方に向かって延びる。

供給通路は、球形要素が１列になってその内部を通れる寸法になっていてもよい。

本発明の一実施例においては、供給通路が供給ヘッド内から上方に開口する上端を備えてもよい。

上記の構成においては、球形要素が供給通路に進入して通過するのは一度に１個としてもよく、これにより容器からの該要素の排出に対してある程度の制御ができる。しかしながら、球形要素が排出される速度は、排出がより密になるように調整するのが望ましいであろう。

調整手段は、供給通路の上端を覆うとともに、供給ヘッドと共に回転する供給通路内への球形要素の進入を抑制する非連続的バリアを備えており、このバリアは、供給ヘッドの径方向外縁領域の上面に隣接する位置にある周方向肩部によって形成され、該肩部は、球形要素を受け入れることができる径方向内方側且つ下方に向かって開口する少なくとも１つの凹部を有する。よって、重力の影響下で、球形要素はこの凹部に進入することになる。供給ヘッドが回転するにつれて、供給通路の上端が凹部と位置合わせされる度に、球形要素はこの凹部に進入するのである。好ましくは、周方向に間隔をあけた複数の凹部が肩部に設けられる。よって、供給ヘッド１回転当りに排出される球形要素は、凹部の数と一致することになる。

本発明の他の実施例においては、供給通路が、供給経路内に向けて上方に開口する上端部と、該上端部から角度をなしてオフセットする下端部と、上端部と下端部との間に延びる中間部とを有する。

この中間部は、供給ヘッドの径方向外面に隣接してその周方向の少なくとも一部にわたって延びてもよい。よって、下端部は、供給ヘッドの回転方向において角度をなすように、上端部からオフセットしてもよい。

周方向に間隔をあけた複数の供給通路を設けてもよい。

本発明は、上記の型式の調整装置を少なくとも１つ設けた、球形要素取り扱い装置を備えるペブルベッド型の高温ガス冷却式反応炉を利用する原子力プラントに適用範囲が及ぶ。

ぺブルベッド型の高温・ガス冷却式反応炉においては、球形要素として球形の燃料要素と球形の減速材とを使用しており、反応炉内、或いはプラントの周囲をめぐる球形要素の動きを注意深く制御することが非常に重要であるところ、本発明の調整手段によれば、制御された球形要素の排出が可能となり、しかもブリッジに因る詰まりの形成を抑制可能である。さらに本発明の調整手段によれば、球形要素への損傷の危険性を減らす方法での球形要素の排出を可能にし、しかも調整手段の相対的な単純さにより作動が確実になる。

次に、添付の図面を参照して、本発明を参考例及び実施例により説明する。

図１において、符号１０は、参考例に係る調整装置の全体を指す。

調整装置１０は、とりわけ球形燃料及び／又は球形減速材である球形要素１２を、球形要素１２を包含する容器１４から取り出すことが意図される。容器１４は、下方に向けられて容器１４の底から開口する排出口１６を備える。容器１４の底は、容器１４に包含された球形要素１２を排出口１６に向けて供給するよう、排出口１６に向かって下方に傾いている。

調整装置１０は、容器１４の排出口１６から下方に延びる円筒形チューブ部材１８を備える。供給ヘッド２０が、円筒形チューブ部材１８に対して回転できるように、円筒形チューブ部材１８に設けられる。供給ヘッド２０の寸法は、供給ヘッド２０とチューブ部材１８の内面との間の間隙に球形要素１２が進入できない程小さくなっている。

供給ヘッド２０は、円形円筒状中央部２４と、全体的に円錐状の上部２６と、チューブ状ステム２８とを備える。上部２６及びステム２８は、中央部２４の両側に設けられる。ステム２８は、通常駆動シャフトとして機能する。

上部２６は、その中心から下方外側に向かって勾配が付けられた上面、すなわち冠部３０を有する。

供給通路３２は、供給ヘッド２０内を下方に延びる。より具体的には、供給通路３２は、その径方向外縁部において、冠部３０内から開口する上端３２．１を有する。当初、供給通路３２は、その上端３２．１から垂直方向下方に延び、その後供給ヘッド２０の中心に向かって径方向内側下方に延びてから、ステムすなわち駆動シャフト２８内を下方に延びる。駆動機構（非図示）は、通常駆動自在に駆動シャフト２８に接続され、これによりシャフト、従って供給ヘッド２０が軸２２を中心に回転可能となる。

上記の参考例においては、チューブ部材１８が供給経路３４を画成する。

使用においては、球形要素１２が、重力の影響下、排出口１６内を通り供給経路３４を下って、供給ヘッド２０の上部に蓄積される。加えて、冠部３０の傾斜により、球形要素１２は、径方向外側下方への移動を促される。供給ヘッド２０が軸２２を中心に回転するにつれ、球形要素は、冠部３０の径方向外縁部に沿って円形の一列に配列される。球形要素１２が供給通路３２の上端３２．１まで並びながら、球形要素１２は、重力の影響下、供給通路３２内に落ち込んで行く。このようにして、球形要素の排出が制御される。しかし、球形要素が一連づつ排出される可能性があるので、球形要素が排出される速度を排出がより密になるよう制御することが望ましいであろう。

よって、別段に表示しない限り類似の部分については同一の符号が用いられる本発明の実施例においては、図２及び図３に示すように、チューブ状の挿入物４０が本発明の肩部として部材１８内に設けられる。

通常、挿入物４０の肉厚は、球形要素１２の直径よりわずかに大きくなっている。下方側および供給経路３４の内方側に向けて開口する複数の凹部４２が、挿入物４０の下縁部に設けられる。凹部４２は、周方向に延びるランド部４４によって分離される。各凹部４２の寸法は、通常そこに一個の球形要素１２が受け入れられるように設定されている。

よって、本発明のこの実施例の使用においては、各球形要素１２は、重力の影響下、それぞれ凹部４２内に進入するよう下方への移動を促される。供給通路３２の上端３２．１がランド部４４の１つと位置合わせされると、供給経路３４は実質的に閉鎖されて、球形要素１２の供給経路３４への進入が阻止される。しかし、上端３２．１が凹部４２の１つと位置合わせされると、凹部４２内に位置する球形要素１２は供給経路３４内に落ち込み、通常の方法で所望の位置から排出することができる。このように、供給ヘッド２０の１回転毎に排出される球形要素の数は、排出が密になるように制御することができる。

当然ながら、調整装置の構成要素の寸法を変えることは可能である。しかし、本発明者等は、供給経路３４が、調整装置において使用が意図される球形要素の直径の少なくとも６倍の内径を通常有すべきと考える。

本発明者等は、本発明による調整装置が、制御された球形要素の排出を可能にすると考える。加えて本発明者等は、調整装置が、ブリッジ建設の結果による詰まりの形成を抑制するであろうと考える。更に、該装置においては、例えば供給通路３２の上端３２．１がランド部４４の１つと位置合わせされたところで供給ヘッドを停止することにより、球形物の取り出しを中断できるであろう。また、調整装置は、球形要素への損傷の危険性を減らす方法での球形要素の排出を可能にするであろう。加えて、本発明者等は、該装置の相対的な単純さにより作動が確実になると考える。

次に図４〜図７を参照して別の参考例について説明する。そこでは、符号５０がこの参考例に係る調整装置の部分を全体的に指し、別段に表示しない限り類似の部分については同一の符号が用いられる。

この参考例において、供給通路３２は駆動シャフト２８内に延在しない。従って、駆動シャフトは必ずしも中空である必要はないが、その可能性は除外されない。

更に、チューブ部材１８は、全体を符号５２で示すように、肉厚が次第に増していく部分を有する。この肉厚は、チューブ部材１８の径方向内面の部分１８．１が内側下方に向かって傾いて行くに従い、下方に向かって増加する。

供給通路３２は、表面１８．１から上方に開口する上端部５４を有する。供給通路３２は更に、下方に傾き上端部５４から角度をなして離れていく下端部５６と、上端部５４及び下端部５６の間に延びる中間部５８とを更に有する。上端部５４及び中間部５８は、チューブ部材１８の凹部と供給ヘッド２０の表面によって画成される。

供給経路３４の寸法は、球形要素１２が供給通路３２内に一度に１個進入して通るように選択される。

使用においては、供給ヘッド２０は、矢印６０の方向に回転する。これにより、球形要素１２がチューブ部材１８内にて攪拌され、供給通路３２の上端部５４内に並んで進入することになる。球形要素１２は重力の影響下で下方に動き、供給通路３２の中間部５８内に進入し、ヘッド２０の回転の結果これに沿って運ばれる。球形要素１２は次に、供給通路３２の下端部５６に位置合わせされ、重力の影響下そこを通って排出される。

次に、図８を参照する。そこでは、符号７０が本発明による更に他の調整装置の部分を全体的に指し、また、別段に表示しない限り同様の部分については同一の符号が用いられる。

装置７０と装置５０との主な違いは、装置５０には単一の供給通路３２が設けられるのに対し、装置７０の場合には、角度的に間隔をあけた２本の供給通路３２が設けられことである。当然ながら、供給通路の本数は何本でもよい。

キャビティ８０（図５）は供給ヘッド２０の下方に設けられ、装置の作動に影響を与えることなくその中に粉塵や磨耗による生成物を受け入れることができる。

本発明者等は、駆動シャフト２８内を通る供給通路を設けることなく、駆動構成を簡素化できると考える。このことは更に、メンテナンス要員や操作要員への放射能被曝の危険を低減することにもつながる。また本発明者等は、図４〜図８に示す装置により、球形要素１２への損傷の危険性が更に低減されるであろうと考える。

参考例に係る調整装置の断面模式図である。 図１に対応する、本発明の実施例に係る調整装置の断面模式図である。 図２の線III −III における側面図である。 図１と図２に対応する、別の参考例に係る調整装置の断面模式図である。 図４を９０度回転させた、図４の装置の断面図である。 図４と図５の装置の平面図である。 図４〜図６の装置の、三次元破断図である。 図６に対応する、更に別の参考例に係る調整装置の平面図である。

１０・・・調整装置
１２・・・球形要素
１４・・・容器
１６・・・排出口
１８・・・チューブ部材
２０・・・供給ヘッド
２２・・・回転軸
３０・・・冠部
３２・・・供給通路
３４・・・供給経路
４０・・・肩部としての挿入物
４２・・・凹部
４４・・・ランド部
５４・・・上端部
５６・・・下端部
５８・・・中間部

Claims (11)

1. ペブルベッド型の高温・ガス冷却式反応炉を利用する原子力プラントにおいて、該プラントで使用する球形要素の動きを制御する方法であって、
   前記球形要素を、下方に向けられた供給経路内に供給する工程と、
   前記供給経路内の供給ヘッドを回転させて、前記供給経路から導出する供給通路を通る前記球形要素の動きを調整する工程と、
   前記球形要素が前記供給経路から前記供給通路内に進入する速度を調整手段によって調整する工程とを含み、
   前記供給ヘッドは、該ヘッドの径方向外縁から内方側に向かうにつれて高さが徐々に高くなるテーパー状の上面を有していて、そのテーパ状上面には、該上面の径方向外側領域において前記供給通路の上端が開口しており、
   前記調整手段は、前記供給経路の周面に設けられて前記供給ヘッドの前記上面の前記径方向外側領域を上方より覆う環状肩部を有し、
   前記肩部の下縁部には、下方側及び前記供給経路の内方側に開口していて該供給経路から前記球形要素を受け入れ可能な、少なくとも一つの凹部が設けられ、
   前記凹部は、前記供給通路の前記上端が前記肩部の該凹部に一致するときに限り、該凹部から前記供給通路への前記球形要素の進入を可能とすることを特徴とする、ペブルベッド型の高温・ガス冷却式反応炉を利用する原子力プラントにおいて球形要素の動きを制御する方法。
2. 前記球形要素を、該要素が包含される容器から前記供給経路内に供給することを含む、請求項１に記載の方法。
3. ペブルベッド型の高温・ガス冷却式反応炉を利用する原子力プラントにおいて、該プラントで使用する球形要素の或る場所から別の場所への動きを調整するための調整装置であって、
   前記球形要素をその内部に受け入れることができる下方に延びた供給経路を画成する供給経路画成手段と、
   前記供給経路から導出する少なくとも１つの供給通路と、
   前記供給経路内で回転するよう設けられて、前記球形要素の前記供給経路から前記供給通路への流れを調整する供給ヘッドと、
   前記球形要素が前記供給通路内を通過する速度を調整するよう構成された調整手段とを備え、
   前記供給ヘッドは、該ヘッドの径方向外縁から内方側に向かうにつれて高さが徐々に高くなるテーパー状の上面を有していて、そのテーパ状上面には、該上面の径方向外側領域において前記供給通路の上端が開口しており、
   前記調整手段は、前記供給経路の周面に設けられて前記供給ヘッドの前記上面の前記径方向外側領域を上方より覆う環状肩部を有し、
   前記肩部の下縁部には、下方側及び前記供給経路の内方側に開口していて該供給経路から前記球形要素を受け入れ可能な、少なくとも一つの凹部が設けられ、
   前記凹部は、前記供給通路の前記上端が前記肩部の該凹部に一致するときに限り、該凹部から前記供給通路への前記球形要素の進入を可能とすることを特徴とする、ペブルベッド型の高温・ガス冷却式反応炉を利用する原子力プラントにおいて球形要素の動きを調整するための調整装置。
4. 前記球形要素を包含する容器の排出口から、前記供給経路が下方に向かって延びることを特徴とする、請求項３に記載の調整装置。
5. 前記供給通路が、前記球形要素が１列になってその内部を通れる寸法になっていることを特徴とする、請求項３又は４に記載の調整装置。
6. 周方向に間隔をあけた複数の凹部が前記肩部に設けられることを特徴とする、請求項４に記載の調整装置。
7. 前記供給通路が、前記供給経路内に向けて上方に開口する上端部と、該上端部から角度をなしてオフセットする下端部と、前記上端部と前記下端部との間に延びる中間部とを有することを特徴とする、請求項３〜５のいずれかに記載の調整装置。
8. 前記下端部が、前記供給ヘッドの回転方向において角度をなすように、前記上端部からオフセットすることを特徴とする、請求項７に記載の調整装置。
9. 前記中間部が、前記供給ヘッドの径方向外面に隣接してその周方向の少なくとも一部にわたって延びることを特徴とする、請求項８に記載の調整装置。
10. 周方向に間隔をあけた複数の供給通路が設けられていることを特徴とする、請求項７〜９のいずれかに記載の調整装置。
11. 請求項３〜１０のいずれかに記載の調整装置を少なくとも１つ設けた球形要素取り扱い装置を備える、ペブルベッド型の高温ガス冷却式反応炉を利用する原子力プラント。

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