JP7200153B2 - Molten fuel outflow tube of fast reactor and fast reactor - Google Patents

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Description

本発明は、高速炉の溶融燃料流出管及び高速炉に関する。 The present invention relates to a molten fuel outflow tube for a fast reactor and a fast reactor.

高速炉の炉心には、燃料集合体及び制御棒が配置されており、制御棒は制御棒案内管に収容されている。高速炉において、炉心の損傷が発生するおそれがある。炉心が損傷した場合には、燃料集合体の溶融燃料の再臨界を防止する観点から、溶融燃料を制御棒案内管を経由してデブリコアキャッチャーに流出させることが提案されている(例えば、下記の特許文献1を参照)。 Fuel assemblies and control rods are arranged in the core of a fast reactor, and the control rods are housed in control rod guide tubes. Core damage may occur in fast reactors. From the viewpoint of preventing re-criticality of the molten fuel in the fuel assemblies when the core is damaged, it has been proposed to let the molten fuel flow out to the debris core catcher via the control rod guide tube (for example, see below (see Patent Document 1).

特開2016-125837号公報JP 2016-125837 A

上記の特許文献1では、制御棒案内管の周壁を溶融して侵入した溶融燃料が、制御棒案内管内のダッシュポットを溶断することで、溶融燃料を流出させる流出路が形成される。しかし、ダッシュポットの溶断位置が周壁の溶融位置から離れているため、溶融燃料がダッシュポットに至る前に、他の部材及び冷却材等に接して熱が奪われることで溶融燃料の温度が低下してしまう。溶融燃料の温度が低下した場合には、ダッシュポットが溶融燃料によって適切に溶断されず、溶融燃料が流出されないおそれがある。 In Patent Literature 1, the melted fuel that melts and enters the peripheral wall of the control rod guide tube melts the dashpot in the control rod guide tube, thereby forming an outflow passage for the melted fuel to flow out. However, since the fusion point of the dashpot is far from the melting point of the peripheral wall, the temperature of the molten fuel drops as the heat is absorbed by contact with other members and coolant before the molten fuel reaches the dashpot. Resulting in. If the temperature of the molten fuel drops, the dashpot may not be properly fused by the molten fuel and the molten fuel may not flow out.

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、高速炉の溶融燃料を適切に流出させることを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to properly flow out molten fuel from a fast reactor.

本発明の第1の態様においては、高速炉の炉心に設けられた高速炉の溶融燃料流出管であって、内部領域に冷却材が満たされており、前記炉心の発熱領域に隣接する筒部と、前記筒部の軸方向の下端側に形成された下開口部と、前記内部領域に前記下端側から上端側に亘って設けられ、流入した冷却材が流れる流路部と、を備え、前記筒部は、前記発熱領域の溶融燃料の熱により溶断可能であり、前記内部領域及び前記下開口部は、前記筒部の溶断によって前記筒部内に流入した前記溶融燃料を流出させる流出路になる、高速炉の溶融燃料流出管を提供する。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a molten fuel outflow pipe for a fast reactor provided in a core of a fast reactor, wherein an inner region is filled with a coolant, and a cylindrical portion adjacent to a heat generating region of the core. and a lower opening formed at the lower end side of the cylindrical portion in the axial direction, and a flow path portion provided in the inner region from the lower end side to the upper end side and through which the inflow coolant flows, The cylindrical portion can be melted by the heat of the molten fuel in the heat generating region, and the inner region and the lower opening serve as an outflow passage for the molten fuel that has flowed into the cylindrical portion due to the melted fuel in the cylindrical portion. To provide a molten fuel outflow tube for a fast reactor.

また、前記筒部は、前記高速炉の制御棒を収容し、前記流路部は、前記制御棒の周囲に位置していることとしてもよい。 Further, the cylindrical portion may accommodate control rods of the fast reactor, and the flow path portion may be positioned around the control rods.

また、前記流路部は、前記内部領域に周方向において所定間隔離れて複数設けられていることとしてもよい。 Further, the flow path part may be provided in plurality at predetermined intervals in the circumferential direction in the inner region.

また、前記流路部は、前記筒部の内壁面から離間して位置していることとしてもよい。 Further, the flow path portion may be positioned apart from the inner wall surface of the cylindrical portion.

また、前記筒部内の前記上端側に設けられ、前記内部領域を上側領域と下側領域に区切る隔壁を更に備え、前記隔壁は、前記流路部と前記上側領域を連通する第1連通口と、前記上側領域と前記下側領域を連通する第2連通口とを有することとしてもよい。 Further, a partition wall is provided on the upper end side in the cylindrical portion and divides the internal region into an upper region and a lower region, and the partition wall is a first communication port that communicates the flow path portion and the upper region. , and a second communication port that communicates the upper region and the lower region.

本発明の第2の態様においては、複数の溶融燃料流出管が炉心内に分散して配置された高速炉であって、前記溶融燃料流出管は、内部領域に冷却材が満たされており、前記炉心の発熱領域に隣接する筒部と、前記筒部の軸方向の下端側に形成された下開口部と、前記内部領域に前記下端側から上端側に亘って設けられ、流入した冷却材が流れる流路部と、を備え、前記筒部の前記軸方向の上端は、前記発熱領域よりも上方に位置し、前記筒部の前記軸方向の下端は、前記発熱領域よりも下方に位置し、前記筒部は、前記発熱領域の溶融燃料の熱により溶断可能であり、前記内部領域及び前記下開口部は、前記筒部の溶断によって前記筒部内に流入した前記溶融燃料を流出させる流出路になる、高速炉を提供する。 A second aspect of the present invention is a fast reactor in which a plurality of molten fuel outflow pipes are arranged dispersedly in a core, wherein an inner region of the molten fuel outflow pipe is filled with a coolant, a tubular portion adjacent to the heat generating region of the core; a lower opening formed at the lower end side of the tubular portion in the axial direction; and a channel portion through which the gas flows, wherein the upper end of the cylindrical portion in the axial direction is positioned above the heat generating region, and the lower end of the cylindrical portion in the axial direction is positioned below the heat generating region. The cylindrical portion can be melted by the heat of the molten fuel in the heat generating region, and the inner region and the lower opening are configured to flow out the molten fuel that has flowed into the cylindrical portion due to the melting of the cylindrical portion. Provide a fast reactor that will become a road.

本発明によれば、高速炉の溶融燃料を適切に流出させることができるという効果を奏する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is effective in the ability to flow out molten fuel of a fast reactor appropriately.

一の実施形態に係る高速炉1の構成の一例を説明するための模式図である。1 is a schematic diagram for explaining an example of the configuration of a fast reactor 1 according to one embodiment; FIG. 炉心構成要素群の配置状態の一例を説明するための模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an example of an arrangement state of core component groups; 案内管60の構成を説明するための模式図である。4 is a schematic diagram for explaining the configuration of a guide tube 60; FIG. 案内管60の断面構成を説明するための模式図である。6 is a schematic diagram for explaining the cross-sectional configuration of the guide tube 60. FIG. 溶融燃料の流出経路を説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining an outflow route of molten fuel; 流路部65の変形例を説明するための模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a modification of the flow path portion 65; 流出管70の構成を説明するための模式図である。4 is a schematic diagram for explaining the configuration of an outflow pipe 70. FIG. 流出管70の断面構成を説明するための模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a cross-sectional configuration of an outflow pipe 70; 溶融燃料の流出経路を説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining an outflow route of molten fuel; 流路部75の変形例を説明するための模式図である。7A and 7B are schematic diagrams for explaining a modification of the flow path portion 75; FIG.

<第1の実施形態>
(高速炉の構成)
本発明の一の実施形態に係る高速炉の構成について、図1及び図2を参照しながら説明する。
<First Embodiment>
(Composition of fast reactor)
A configuration of a fast reactor according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

図1は、一の実施形態に係る高速炉1の構成の一例を説明するための模式図である。高速炉1は、例えば、ウランやプルトニウム等を燃料として核分裂連鎖反応を制御しながら持続させて、エネルギーを取り出す。高速炉1は、ここでは中間熱交換器及びポンプを主容器内に設けたタンク型高速炉である。ただし、これに限定されず、例えば、高速炉1は、中間熱交換器及びポンプを主容器外に設けたループ型高速炉であってもよい。 FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an example of the configuration of a fast reactor 1 according to one embodiment. The fast reactor 1 uses, for example, uranium, plutonium, or the like as fuel to sustain and control a nuclear fission chain reaction, thereby extracting energy. The fast reactor 1 is a tank-type fast reactor in which an intermediate heat exchanger and a pump are provided in the main vessel. However, the fast reactor 1 is not limited to this. For example, the fast reactor 1 may be a loop-type fast reactor in which an intermediate heat exchanger and a pump are provided outside the main vessel.

図1に示すように、高速炉1は、主容器3と、炉心5と、炉心槽7と、炉心上部構造9と、ダイヤグリッド11と、ポンプ13と、配管15と、仕切り板17と、中間熱交換器19と、コアキャッチャ21とを有する。なお、図1には、冷却材の流れが矢印にて示されている。また、図1には、後述する案内管60が1つ示されている。 As shown in FIG. 1, the fast reactor 1 includes a main vessel 3, a core 5, a core barrel 7, a core superstructure 9, a diamond grid 11, a pump 13, a pipe 15, a partition plate 17, It has an intermediate heat exchanger 19 and a core catcher 21 . In FIG. 1, arrows indicate the flow of the coolant. FIG. 1 also shows one guide tube 60, which will be described later.

主容器3は、薄肉で大口径の容器である。主容器3の直径は、例えば15m~20m程度である。
炉心5は、主容器3の中央部に配置されている。炉心5は、核分裂連鎖反応が起こりうる発熱領域5aを有する。
The main container 3 is a thin-walled, large-diameter container. The diameter of the main container 3 is, for example, about 15m to 20m.
A core 5 is arranged in the central portion of the main vessel 3 . The core 5 has an exothermic region 5a in which a nuclear fission chain reaction can occur.

炉心槽7は、炉心5を収容している槽である。炉心槽7は、ダイヤグリッド11の上部に設けられている。炉心槽7の内部には、炉心構成要素群(燃料集合体及び制御棒等)が配置されている。
炉心上部構造9は、炉心構成要素群の真上に位置している。炉心上部構造9には、制御棒駆動機構、温度計及び燃料破損位置検出器等の各種測定装置が設けられている。
The core barrel 7 is a barrel containing the core 5 . The core barrel 7 is provided above the diamond grid 11 . Inside the core barrel 7, core component groups (fuel assemblies, control rods, etc.) are arranged.
A core superstructure 9 is positioned directly above the core components. The core superstructure 9 is provided with various measuring devices such as a control rod drive mechanism, a thermometer, and a fuel failure position detector.

ダイヤグリッド11は、炉心5に冷却材を流入させるための入口として機能する。冷却材は、高速炉1の通常運転時に、炉心5に流入して炉心5を冷却させる。冷却材は、一例として液体金属ナトリウムであるが、これに限定されない。ダイヤグリッド11には、各炉心構成要素の下端部を差し込むための多数の円筒状の接続管が設けられている。 Diagrid 11 functions as an inlet for introducing coolant into core 5 . The coolant flows into the core 5 and cools the core 5 during normal operation of the fast reactor 1 . The coolant is liquid metal sodium as an example, but is not limited to this. Diagrid 11 is provided with a large number of cylindrical connection pipes for inserting the lower ends of core components.

ポンプ13は、主容器3内で冷却材を循環させるための動力を発生する。ポンプ13は、冷却材を吸引して、炉心5へ向かわせる。図1ではポンプ13が一つ示されているが、ポンプ13は主容器3内で周方向に沿って所定間隔で複数設けられている。 The pump 13 generates power for circulating the coolant within the main container 3 . A pump 13 draws in the coolant and directs it to the core 5 . Although one pump 13 is shown in FIG. 1, a plurality of pumps 13 are provided in the main container 3 along the circumferential direction at predetermined intervals.

配管15は、ダイヤグリッド11とポンプ13を接続している管である。ポンプ13が吸引した冷却材は、配管15を介してダイヤグリッド11へ流れる。 A pipe 15 is a pipe connecting the diagrid 11 and the pump 13 . The coolant sucked by the pump 13 flows through the pipe 15 to the diagrid 11 .

仕切り板17は、主容器3内を、上部プレナムと下部プレナムに仕切る壁である。仕切り板17より上方の領域が上部プレナムであり、仕切り板17より下方の領域が下部プレナムである。 The partition plate 17 is a wall that divides the inside of the main container 3 into an upper plenum and a lower plenum. The area above the partition plate 17 is the upper plenum, and the area below the partition plate 17 is the lower plenum.

中間熱交換器19は、冷却材と熱交換して、冷却材の温度を低下させる。中間熱交換器19は、主容器3内で鉛直方向に沿って設けられている。中間熱交換器19は、上部プレナムに位置する流入口19aと、下部プレナムに位置する流出口19bを有する。流入口19aには、炉心5を通った上部プレナムの高温の冷却材が流入する開口である。流入口19aから流入した高温の冷却材は、中間熱交換器19内で熱交換する。流出口19bは、熱交換して温度が低下した冷却材が下部プレナムに流出する開口である。図1では中間熱交換器19が一つ示されているが、中間熱交換器19は主容器3内で周方向に沿って所定間隔で複数設けられている。 The intermediate heat exchanger 19 exchanges heat with the coolant to reduce the temperature of the coolant. The intermediate heat exchanger 19 is provided along the vertical direction within the main vessel 3 . Intermediate heat exchanger 19 has an inlet 19a located in the upper plenum and an outlet 19b located in the lower plenum. The inflow port 19a is an opening through which the high-temperature coolant of the upper plenum that has passed through the core 5 flows. The high-temperature coolant that has flowed in from the inflow port 19 a undergoes heat exchange within the intermediate heat exchanger 19 . The outflow port 19b is an opening through which the coolant whose temperature has been lowered by heat exchange flows out to the lower plenum. Although one intermediate heat exchanger 19 is shown in FIG. 1, a plurality of intermediate heat exchangers 19 are provided in the main vessel 3 along the circumferential direction at predetermined intervals.

高速炉1においては、炉心損傷事故が発生するおそれがある。そこで、第1の実施形態では、炉心損傷事故が発生した場合には、炉心5の溶融燃料を、溶融燃料流出管(詳細は後述する)を介してコアキャッチャ21に流出させる。 A core damage accident may occur in the fast reactor 1 . Therefore, in the first embodiment, when a core damage accident occurs, the molten fuel in the core 5 is allowed to flow out to the core catcher 21 through a molten fuel outflow pipe (details will be described later).

コアキャッチャ21は、主容器3の底部に配置されている。すなわち、コアキャッチャ21は、下部プレナムに位置している。コアキャッチャ21は、炉心5の溶融燃料、溶融燃料の固化物、溶融燃料及び固化物の混合物の少なくともいずれか(説明の便宜上、単に溶融燃料と呼ぶ)を受け止める。また、コアキャッチャ21は、受け止めた溶融燃料を冷却する冷却部としての機能を有する。これにより、溶融燃料が主容器3を溶かして外部に漏れることを防止できる。 A core catcher 21 is arranged at the bottom of the main container 3 . That is, the core catcher 21 is located in the lower plenum. The core catcher 21 receives at least one of molten fuel in the core 5, a solidified substance of the molten fuel, and a mixture of the molten fuel and the solidified substance (simply referred to as molten fuel for convenience of explanation). Further, the core catcher 21 has a function as a cooling portion for cooling the received molten fuel. This prevents the melted fuel from melting the main container 3 and leaking to the outside.

(炉心構成要素群の配置状態)
炉心5の炉心構成要素群の配置状態について、図2を参照しながら説明する。
図2は、炉心構成要素群の配置状態の一例を説明するための模式図である。炉心5には、炉心構成要素群として、図2に示すように、燃料集合体50、制御棒集合体55及び流出管70が設けられている。図2では、説明の便宜上、燃料集合体50が白抜きの六角形で示され、制御棒集合体55が黒塗りの六角形で示され、流出管70がハッチング付きの六角形で示されている。
(Arrangement of core component groups)
The arrangement state of the core component groups of the core 5 will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an example of the arrangement of core component groups. As shown in FIG. 2, the core 5 is provided with fuel assemblies 50, control rod assemblies 55, and outflow pipes 70 as core component groups. In FIG. 2, for convenience of explanation, the fuel assemblies 50 are indicated by white hexagons, the control rod assemblies 55 are indicated by black hexagons, and the outflow tubes 70 are indicated by hatched hexagons. there is

炉心5では、複数の燃料集合体50、制御棒集合体55及び流出管70が、図2に示すように規則正しく配列されている。制御棒集合体55及び流出管70は、燃料集合体50に対して所定の割合で配置されている。 In the core 5, a plurality of fuel assemblies 50, control rod assemblies 55 and outflow pipes 70 are regularly arranged as shown in FIG. Control rod assemblies 55 and outflow tubes 70 are arranged at a predetermined ratio with respect to fuel assemblies 50 .

燃料集合体50は、複数の燃料棒を束ねた燃料体である。個々の燃料棒は、ペレット状の燃料を管内に収容している。炉心5内には、図2に示すように、複数の燃料集合体50が整列されている。 The fuel assembly 50 is a fuel body in which a plurality of fuel rods are bundled. The individual fuel rods contain pelletized fuel within a tube. A plurality of fuel assemblies 50 are arranged in the core 5 as shown in FIG.

制御棒集合体55は、制御棒57(図3)で高速炉1の出力を制御するためのものである。制御棒集合体55は、炉心5内に分散して複数配置されており、具体的には図2に示すように複数の燃料集合体50の間に配置されている。制御棒集合体55は、制御棒57と、案内管60(図3)とを有する。制御棒57は、例えば案内管60内を軸方向に沿って移動(ここでは昇降)することで、核分裂を制御する。 The control rod assembly 55 is for controlling the output of the fast reactor 1 with control rods 57 (FIG. 3). A plurality of control rod assemblies 55 are arranged dispersedly in the core 5, and specifically, arranged between a plurality of fuel assemblies 50 as shown in FIG. Control rod assembly 55 has control rods 57 and guide tubes 60 (FIG. 3). The control rod 57 controls nuclear fission, for example, by axially moving (here, moving up and down) in the guide tube 60 .

図3は、案内管60の構成を説明するための模式図である。案内管60は、筒状に形成されており、制御棒57を収容している。案内管60は、制御棒57が軸方向に沿って昇降できるように案内する。案内管60は、図3に示すように、ダイヤグリッド11の接続管11a内に差し込まれて、支持されている。接続管11aの下方には、図3には示していないが、コアキャッチャ21(図1)が位置する。 FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the configuration of the guide tube 60. As shown in FIG. The guide tube 60 is cylindrical and accommodates the control rod 57 . The guide tube 60 guides the control rod 57 so that it can move up and down along the axial direction. As shown in FIG. 3, the guide pipe 60 is inserted into the connection pipe 11a of the diamond grid 11 and supported. A core catcher 21 (FIG. 1) is positioned below the connecting pipe 11a, although not shown in FIG.

ところで、本実施形態において、案内管60は、炉心5の溶融燃料を流出させる溶融燃料流出管としての機能を有する。例えば、炉心損傷事故が発生した場合には、案内管60の周壁の一部が溶融燃料によって溶断され、溶断箇所から溶融燃料が案内管60の内部に流入(侵入)する。案内管60の内部に流入した溶融燃料は、内部を落下してコアキャッチャ21に至る。これにより、溶融燃料をコアキャッチャ21に円滑に流出させることができる。なお、案内管60の内部の詳細構成については、後述する。 By the way, in this embodiment, the guide pipe 60 has a function as a molten fuel outflow pipe through which the molten fuel in the core 5 flows out. For example, when a core damage accident occurs, a part of the peripheral wall of the guide tube 60 is fused by molten fuel, and the molten fuel flows into (intrudes into) the guide tube 60 from the fused portion. Molten fuel that has flowed into the guide pipe 60 falls inside and reaches the core catcher 21 . Thereby, the molten fuel can smoothly flow out to the core catcher 21 . The detailed configuration inside the guide tube 60 will be described later.

図2に戻り、流出管70の構成について説明する。流出管70は、上述した案内管60と同様に、炉心5の溶融燃料を流出させるための管である。すなわち、炉心損傷事故が発生した場合に、流出管70の周壁の一部が溶融燃料によって溶断され、溶断箇所から溶融燃料が流出管70の内部に流入(侵入)する。管内部に流入した溶融燃料は、管内部を落下してコアキャッチャ21に至る。 Returning to FIG. 2, the configuration of the outflow pipe 70 will be described. The outflow pipe 70 is a pipe for causing the molten fuel in the core 5 to flow out, like the guide pipe 60 described above. That is, when a core damage accident occurs, a part of the peripheral wall of the outflow pipe 70 is fused by the melted fuel, and the molten fuel flows into (intrudes into) the outflow pipe 70 from the fused part. Molten fuel that has flowed into the pipe falls inside the pipe and reaches the core catcher 21 .

流出管70は、炉心5内に分散して複数配置されている。ここでは、図2に示すように、流出管70は、炉心5の中央及び外周部にそれぞれ複数設けられている。なお、流出管70の炉心5内の配置状態は、図2に示す配置状態に限定されない。 A plurality of outflow pipes 70 are arranged dispersedly in the core 5 . Here, as shown in FIG. 2, a plurality of outflow pipes 70 are provided at the center and outer peripheral portions of the core 5, respectively. The arrangement of the outflow pipe 70 in the core 5 is not limited to the arrangement shown in FIG.

(案内管の内部の詳細構成)
案内管60の内部の詳細構成について、図3及び図4を参照しながら説明する。
(Detailed configuration inside the guide pipe)
The detailed configuration inside the guide tube 60 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.

図4は、案内管60の断面構成を説明するための模式図である。図3では、冷却材の流れが破線の矢印で示されている。また、図3は、図4のA-A矢視図でもある。
案内管60は、図3に示すように、筒部61と、下開口部63と、流入部64と、流路部65と、隔壁67と、上開口部68とを有する。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the cross-sectional configuration of the guide tube 60. As shown in FIG. In FIG. 3, coolant flow is indicated by dashed arrows. 3 is also a view taken along line AA in FIG.
The guide tube 60 has a cylindrical portion 61, a lower opening portion 63, an inflow portion 64, a flow path portion 65, a partition wall 67, and an upper opening portion 68, as shown in FIG.

筒部61は、筒状に形成された部分である。例えば、筒部61は、図4に示すように六角筒状に形成されている。筒部61の下端側は、図3に示すように、ダイヤグリッド11の接続管11a内に差し込まれている。筒部61は、高速炉1の制御棒57を収容する。ここでは、筒部61内の上部側に、制御棒57が収容されている。また、筒部61の内部領域62には、冷却材が満たされている。 The cylindrical portion 61 is a portion formed in a cylindrical shape. For example, the cylindrical portion 61 is formed in a hexagonal cylindrical shape as shown in FIG. The lower end side of the cylindrical portion 61 is inserted into the connecting pipe 11a of the diamond grid 11, as shown in FIG. The cylindrical portion 61 accommodates the control rods 57 of the fast reactor 1 . Here, the control rod 57 is accommodated on the upper side inside the cylindrical portion 61 . In addition, the inner region 62 of the cylindrical portion 61 is filled with a coolant.

筒部61は、炉心5の発熱領域5a(図1参照)に隣接している。筒部61は、発熱領域5aの溶融燃料の熱により溶断可能である。すなわち、筒部61の周壁が、溶融燃料の熱により溶断される。また、筒部61の軸方向の上端は、発熱領域5aよりも上方に位置し、筒部61の軸方向の下端は、発熱領域5aよりも下方に位置している(図1参照)。筒部61が発熱領域5aに対して上記の位置関係にあるため、炉心損傷時に、筒部61のうち発熱領域5aに隣接する部分が、溶融燃料によって溶断される。筒部61が溶融燃料で溶断されると、溶融燃料が、溶断箇所から筒部61内に流入する。 The tubular portion 61 is adjacent to the heat generating region 5a (see FIG. 1) of the core 5. As shown in FIG. The cylindrical portion 61 can be fused by the heat of the molten fuel in the heat generating region 5a. That is, the peripheral wall of the tubular portion 61 is fused by the heat of the molten fuel. The axial upper end of the cylindrical portion 61 is located above the heat generating region 5a, and the axial lower end of the cylindrical portion 61 is located below the heat generating region 5a (see FIG. 1). Since the cylindrical portion 61 has the above positional relationship with respect to the heat generating region 5a, the portion of the cylindrical portion 61 adjacent to the heat generating region 5a is fused by molten fuel when the core is damaged. When the tubular portion 61 is fused by the molten fuel, the molten fuel flows into the tubular portion 61 from the fused portion.

下開口部63は、筒部61の軸方向の下端側に形成されている。ここでは、下開口部63は、筒部61の下端の中央側に形成されている。下開口部63は、筒部61の内部領域62と連通している。炉心損傷時に筒部61内に流入した溶融燃料は、内部領域62を経由して下開口部63から流出する。このため、内部領域62及び下開口部63は、筒部61の溶断によって筒部61内に流入した溶融燃料を流出させる流出路になる。 The lower opening 63 is formed on the lower end side of the cylindrical portion 61 in the axial direction. Here, the lower opening 63 is formed on the central side of the lower end of the cylindrical portion 61 . The lower opening 63 communicates with the inner region 62 of the cylindrical portion 61 . Molten fuel that has flowed into the tubular portion 61 at the time of core damage flows out of the lower opening 63 via the inner region 62 . Therefore, the inner region 62 and the lower opening 63 serve as an outflow passage for the melted fuel that has flowed into the tubular portion 61 due to the blowout of the tubular portion 61 .

流入部64は、冷却材を筒部61内に流入させる部分である。流入部64には、ポンプ13によってダイヤグリッド11に送られてきた高圧の冷却材が流入する。流入部64は、図3に示すように、筒部61の軸方向の下端側に設けられている。流入部64は、ここでは筒部61の外周面に形成されている。 The inflow portion 64 is a portion that allows the coolant to flow into the cylindrical portion 61 . A high-pressure coolant sent to the diamond grid 11 by the pump 13 flows into the inflow portion 64 . As shown in FIG. 3, the inflow portion 64 is provided on the lower end side of the cylindrical portion 61 in the axial direction. The inflow portion 64 is formed on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 61 here.

流路部65は、流入部64と接続されている。流路部65は、筒部61内において、流入部64から流入した冷却材が流れる部分である。流路部65は、図3に示すように、内部領域62において軸方向の下端側から上端側に亘って設けられている。これにより、流入部64から流入した冷却材は、流路部65内を上方へ向かって流れる。 The channel portion 65 is connected to the inflow portion 64 . The flow path portion 65 is a portion in which the coolant that has flowed from the inflow portion 64 flows inside the cylinder portion 61 . As shown in FIG. 3, the flow path portion 65 is provided in the inner region 62 from the lower end side to the upper end side in the axial direction. As a result, the coolant that has flowed in from the inflow portion 64 flows upward through the flow path portion 65 .

流路部65は、図4に示すように、制御棒57の周囲に位置している。流路部65は、内部領域62に周方向において所定間隔離れて複数設けられている。複数の流路部65は、流入部64から筒部61に至る途中で分岐している。これにより、流入部64から流入した冷却材は、複数の流路部65内を上方へ向かって流れる。 The channel portion 65 is positioned around the control rod 57 as shown in FIG. A plurality of flow passage portions 65 are provided in the inner region 62 at predetermined intervals in the circumferential direction. A plurality of flow path portions 65 are branched on the way from the inflow portion 64 to the cylindrical portion 61 . As a result, the coolant that has flowed in from the inflow portion 64 flows upward through the flow passage portions 65 .

複数の流路部65は、それぞれ、断面形状が三角形の管65aによって形成されている。すなわち、管65aが、内部領域62に設けられている。複数の管65aは、それぞれ六角形の筒部61の角部に位置し、筒部61の内壁面61aに接している。これにより、制御棒57に接しないように、複数の流路部65を効率良く配置させることができる。 Each of the flow passages 65 is formed by a tube 65a having a triangular cross section. That is, a tube 65 a is provided in the interior region 62 . The plurality of tubes 65a are positioned at the corners of the hexagonal tubular portion 61 and are in contact with the inner wall surface 61a of the tubular portion 61 . As a result, the plurality of channel portions 65 can be efficiently arranged so as not to come into contact with the control rods 57 .

隔壁67は、図3に示すように筒部61内の上端側に設けられており、ここでは流路部65の上端と接続している。隔壁67は、案内管60の内部領域62を上側領域62aと下側領域62bに区切っている。下側領域62bには、流路部65が位置している。上側領域62aは、筒部の上開口部68と連通している。 The partition wall 67 is provided on the upper end side inside the tubular portion 61 as shown in FIG. 3, and is connected to the upper end of the channel portion 65 here. The partition wall 67 divides the inner region 62 of the guide tube 60 into an upper region 62a and a lower region 62b. A flow path portion 65 is positioned in the lower region 62b. The upper region 62a communicates with the upper opening 68 of the cylinder.

隔壁67は、流路部65と上側領域62aを連通する第1連通口67aと、上側領域62aと下側領域62bを連通する第2連通口67bとを有する。第1連通口67aは、隔壁67の縁側に位置し、第2連通口67bは、隔壁67の中央側に位置している。第1連通口67aは、複数の流路部65の各々に対して設けられている。流路部65を流れてきた冷却材は、第1連通口67aから上側領域62aへ流れる。なお、上側領域62aに流れてきた冷却材の一部は、第2連通口67bを介して下側領域62bへ流れる。これにより、下側領域62bにも冷却材が供給される。 The partition wall 67 has a first communication port 67a that communicates the channel portion 65 and the upper region 62a, and a second communication port 67b that communicates the upper region 62a and the lower region 62b. The first communication port 67 a is located on the edge side of the partition wall 67 , and the second communication port 67 b is located on the central side of the partition wall 67 . A first communication port 67 a is provided for each of the plurality of flow path portions 65 . The coolant that has flowed through the flow path portion 65 flows from the first communication port 67a to the upper region 62a. Part of the coolant that has flowed to the upper region 62a flows to the lower region 62b via the second communication port 67b. Thereby, the coolant is also supplied to the lower region 62b.

隔壁67を設けることによって、流入部64から流入した冷却材が、下側領域62bへ流れる量を規制できる。下側領域62bは下開口部63と連通しているため、下側領域62bにある冷却材が下部プレナムに流出するが、上記のように隔壁67を設けることで、下部プレナムへ冷却材が大量流出することを抑制できる。 By providing the partition wall 67, the amount of the coolant that has flowed from the inflow portion 64 can be regulated to flow into the lower region 62b. Since the lower region 62b communicates with the lower opening 63, the coolant in the lower region 62b flows out to the lower plenum. Outflow can be suppressed.

上開口部68は、筒部61の軸方向の上端側に形成されている。ここでは、上開口部68は、筒部61の上端の中央側に形成されている。上開口部68は、連通している上側領域62aの冷却材を上部プレナムへ流出させる。 The upper opening 68 is formed on the upper end side of the cylindrical portion 61 in the axial direction. Here, the upper opening 68 is formed on the central side of the upper end of the tubular portion 61 . An upper opening 68 allows the coolant in the communicating upper region 62a to flow out to the upper plenum.

(溶融燃料の流出経路)
溶融燃料の案内管60を介した流出について、図5を参照しながら説明する。
図5は、溶融燃料の流出経路を説明するための模式図である。図5では、溶融燃料の流れが太線の矢印で示されている。
(Outflow route of melted fuel)
The outflow of molten fuel through the guide tube 60 will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining an outflow route of molten fuel. In FIG. 5, the flow of molten fuel is indicated by thick arrows.

ここでは、高速炉1において、燃料集合体50(図2)が燃料の過熱により融解する炉心損傷が発生したものとする。すると、燃料集合体50(発熱領域5a)の溶融燃料が、隣接する案内管60の筒部61の周壁を溶断する。例えば、溶融燃料は、筒部61の周壁のうち流路部65が接していない部分(図4参照)を優先的に溶融する。 Here, it is assumed that core damage has occurred in the fast reactor 1, in which the fuel assemblies 50 (FIG. 2) melt due to overheating of the fuel. Then, the molten fuel in the fuel assembly 50 (heat generating region 5a) fuses the peripheral wall of the tubular portion 61 of the adjacent guide pipe 60 . For example, the molten fuel preferentially melts the portion of the peripheral wall of the cylindrical portion 61 that is not in contact with the flow path portion 65 (see FIG. 4).

筒部61の周壁が溶断すると、溶融燃料は、溶断箇所を経由して筒部61内に侵入する(図5参照)。筒部61内に侵入した溶融燃料は、図5に示すように筒部61の内部領域62(具体的には、下側領域62b)を落下し、下開口部63から流出する。下開口部63から流出した溶融燃料は、ダイヤグリッド11の接続管11a内を通過して、コアキャッチャ21(図1)に至る。コアキャッチャ21に至った溶融燃料は、冷却機能を有するコアキャッチャ21によって冷却される。これにより、炉心損傷時に、溶融燃料が高速炉1の主容器3を溶かして外部に漏れることを防止できる。 When the peripheral wall of the tubular portion 61 is fused, molten fuel enters the tubular portion 61 via the fused portion (see FIG. 5). The molten fuel that has entered the cylindrical portion 61 falls down the inner region 62 (specifically, the lower region 62b) of the cylindrical portion 61 and flows out from the lower opening 63, as shown in FIG. The molten fuel flowing out from the lower opening 63 passes through the connection pipe 11a of the diamond grid 11 and reaches the core catcher 21 (FIG. 1). The molten fuel reaching the core catcher 21 is cooled by the core catcher 21 having a cooling function. This prevents molten fuel from melting the main vessel 3 of the fast reactor 1 and leaking to the outside when the core is damaged.

上記では、流路部65が、断面形状が三角形である管65aによって形成されていることとしたが、これに限定されない。例えば、流路部65の断面形状は、図6に示す形状であってもよい。 Although the channel portion 65 is formed of the pipe 65a having a triangular cross-sectional shape in the above description, the present invention is not limited to this. For example, the cross-sectional shape of the channel portion 65 may be the shape shown in FIG.

図6は、流路部65の変形例を説明するための模式図である。図6(a)に示す流路部65は、断面形状が円形である管65bによって形成されている。管65bは、上述した管65aとほぼ同じ位置に設けられている。図6(b)に示す流路部65は、軸方向に延びている板材65cが筒部61の角部に接することで、形成されている。 FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a modification of the flow path portion 65. As shown in FIG. A flow path portion 65 shown in FIG. 6A is formed by a tube 65b having a circular cross-sectional shape. The tube 65b is provided at substantially the same position as the tube 65a described above. A flow path portion 65 shown in FIG. 6B is formed by contacting a corner portion of the cylindrical portion 61 with a plate member 65c extending in the axial direction.

(第1の実施形態における効果)
上述した実施形態の案内管60は、筒部61の内部領域62に下端側から上端側に亘って設けられ、流入した冷却材が流れる流路部65を有する。筒部61は、隣接する発熱領域5aの溶融燃料の熱により溶断可能である。そして、内部領域62及び下開口部63は、筒部61の溶断によって筒部61内に流入した溶融燃料を流出させる流出路になる。
(Effect in the first embodiment)
The guide pipe 60 of the above-described embodiment has a channel portion 65 provided in the inner region 62 of the cylindrical portion 61 from the lower end side to the upper end side and through which the inflowing coolant flows. The cylindrical portion 61 can be fused by the heat of the molten fuel in the adjacent heat generating region 5a. The inner region 62 and the lower opening 63 serve as an outflow passage through which melted fuel that has flowed into the cylindrical portion 61 due to the melting of the cylindrical portion 61 flows out.

上記の構成により、炉心損傷時には、発熱領域5aの溶融燃料により、筒部61の周壁が溶断される。これにより、溶融燃料は、溶断箇所から筒部61内の内部領域62に流入し、内部領域62を落下して下開口部63から流出される。すなわち、溶融燃料は、筒部61内にて別の部材等による流出の障壁がなく、下開口部63から流出可能である。上記のようなシンプルな構成の案内管60を用いることで、炉心損傷時に溶融燃料を適切に流出させることが可能となる。 With the above configuration, when the core is damaged, the peripheral wall of the cylindrical portion 61 is fused by the melted fuel in the heat generating region 5a. As a result, the melted fuel flows into the inner region 62 inside the tubular portion 61 from the fused portion, drops through the inner region 62 , and flows out from the lower opening 63 . In other words, the molten fuel can flow out from the lower opening 63 without any other member or the like in the cylindrical portion 61 . By using the guide tube 60 having the simple configuration as described above, it becomes possible to properly flow out the molten fuel when the core is damaged.

<第2の実施形態>
第1の実施形態では、案内管60が溶融燃料流出管であるものとして説明したが、第2の実施形態では、流出管70が溶融燃料流出管の機能を有する。
<Second embodiment>
In the first embodiment, the guide pipe 60 is described as the molten fuel outflow pipe, but in the second embodiment, the outflow pipe 70 has the function of the molten fuel outflow pipe.

以下では、流出管70の内部構成について、図7~図9を参照しながら説明する。
図7は、流出管70の構成を説明するための模式図である。図8は、流出管70の断面構成を説明するための模式図である。図9は、溶融燃料の流出経路を説明するための模式図である。なお、図7は、図8のB-B矢視図でもある。
The internal configuration of the outflow tube 70 will be described below with reference to FIGS. 7 to 9. FIG.
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the configuration of the outflow pipe 70. As shown in FIG. FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the cross-sectional configuration of the outflow pipe 70. As shown in FIG. FIG. 9 is a schematic diagram for explaining an outflow route of molten fuel. 7 is also a view taken along line BB of FIG.

第2の実施形態の流出管70は、制御棒57を収容しない点を除けば、前述した案内管60と同様な構成である。具体的には、流出管70は、図7に示すように、筒部71と、下開口部73と、流入部74と、流路部75と、隔壁77と、上開口部78とを有する。筒部71、下開口部73、流入部74、流路部75、隔壁77及び上開口部78の構成は、それぞれ案内管60の筒部61、下開口部63、流入部64、流路部65、隔壁67及び上開口部68と同様の構成である。このため、流出管70は、案内管60と同様に、炉心損傷時に発熱領域5aの溶融燃料を適切に流出させることが可能となる。 The outflow tube 70 of the second embodiment has the same configuration as the guide tube 60 described above, except that the control rod 57 is not accommodated. Specifically, as shown in FIG. 7, the outflow tube 70 has a cylinder portion 71, a lower opening portion 73, an inflow portion 74, a flow path portion 75, a partition wall 77, and an upper opening portion 78. . The tubular portion 71, the lower opening portion 73, the inflow portion 74, the flow passage portion 75, the partition wall 77, and the upper opening portion 78 are configured as the tubular portion 61, the lower opening portion 63, the inflow portion 64, and the flow passage portion of the guide tube 60, respectively. 65 , partition wall 67 and upper opening 68 . Therefore, like the guide tube 60, the outflow tube 70 can appropriately flow out the molten fuel in the heat generating region 5a when the core is damaged.

具体的には、発熱領域5aの溶融燃料が、隣接する流出管70の筒部71の周壁を溶断する。筒部71の周壁が溶断すると、溶融燃料は、溶断箇所を経由して筒部71内に侵入する(図9参照)。筒部71内に侵入した溶融燃料は、筒部71の内部領域72を落下し、下開口部73から流出する。下開口部73から流出した冷却材は、ダイヤグリッド11の接続管11a内を通過して、コアキャッチャ21に至る。 Specifically, the molten fuel in the heat generating region 5a fuses the peripheral wall of the cylindrical portion 71 of the adjacent outflow pipe 70 . When the peripheral wall of the tubular portion 71 is fused, the molten fuel enters the tubular portion 71 via the fused portion (see FIG. 9). The molten fuel that has entered the cylindrical portion 71 drops down the inner region 72 of the cylindrical portion 71 and flows out from the lower opening portion 73 . The coolant flowing out from the lower opening 73 passes through the connection pipe 11 a of the diamond grid 11 and reaches the core catcher 21 .

ところで、図8に示す複数の流路部75は、断面が三角形状の管75aから形成され、筒部71の内壁面71aに接しているが、これに限定されない。流路部75は、例えば図10に示すように設けられていてもよい。 By the way, the plurality of flow passage portions 75 shown in FIG. 8 are formed of pipes 75a having a triangular cross section and are in contact with the inner wall surface 71a of the cylindrical portion 71, but are not limited to this. The channel portion 75 may be provided as shown in FIG. 10, for example.

図10は、流路部75の変形例を説明するための模式図である。変形例においては、断面が円形状の管75bから形成された流路部75が、一つ設けられている。当該流路部75は、筒部71の内壁面71aから離間して位置している。これにより、発熱領域5aの溶融燃料は、筒部71の全周において溶断可能となり、筒部71内に流入しやすい。
なお、前述した第1の実施形態でも、流路部65が一つ設けられていてもよい。また、流路部65は、筒部61の内壁面61aから離間していてもよい。
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a modification of the flow path portion 75. As shown in FIG. In the modified example, one channel portion 75 is provided, which is formed of a pipe 75b having a circular cross section. The flow path portion 75 is positioned apart from the inner wall surface 71 a of the tubular portion 71 . As a result, the molten fuel in the heat generating region 5 a can be fused along the entire circumference of the cylindrical portion 71 and easily flows into the cylindrical portion 71 .
In addition, one flow path part 65 may be provided also in 1st Embodiment mentioned above. Further, the channel portion 65 may be separated from the inner wall surface 61 a of the cylindrical portion 61 .

上述した実施形態では、案内管60と流出管70のいずれか一方が溶融燃料流出管として機能する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、一つの高速炉1内において、案内管60及び流出管70が、共に溶融燃料流出管として機能してもよい。 In the above-described embodiment, the case where one of the guide pipe 60 and the outflow pipe 70 functions as the molten fuel outflow pipe has been described, but the present invention is not limited to this. For example, in one fast reactor 1, both the guide pipe 60 and the outflow pipe 70 may function as molten fuel outflow pipes.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the gist thereof. be. For example, all or part of the device can be functionally or physically distributed and integrated in arbitrary units. In addition, new embodiments resulting from arbitrary combinations of multiple embodiments are also included in the embodiments of the present invention. The effect of the new embodiment caused by the combination has the effect of the original embodiment.

1 高速炉
5 炉心
5a 発熱領域
60 案内管
61 筒部
62 内部領域
62a 上側領域
62b 下側領域
63 下開口部
65 流路部
67 隔壁
67a 第1連通口
67b 第2連通口
70 流出管
71 筒部
72 内部領域
72a 上側領域
72b 下側領域
73 下開口部
75 流路部
77 隔壁
1 Fast Reactor 5 Core 5a Heat Generation Area 60 Guide Tube 61 Cylinder Part 62 Internal Area 62a Upper Area 62b Lower Area 63 Lower Opening 65 Channel Part 67 Partition Wall 67a First Communication Port 67b Second Communication Port 70 Outflow Pipe 71 Cylinder Portion 72 inner region 72a upper region 72b lower region 73 lower opening 75 channel portion 77 partition

Claims (6)

高速炉の炉心に設けられた高速炉の溶融燃料流出管であって、
内部領域に冷却材が満たされており、前記炉心の発熱領域に隣接する筒部と、
前記筒部の軸方向の下端側に形成された下開口部と、
前記筒部内において前記内部領域との間に壁が介在した状態で前記下端側から上端側に亘って設けられ、流入した冷却材が流れる流路部と、
を備え、
前記筒部は、前記発熱領域の溶融燃料の熱により溶断可能であり、
前記内部領域及び前記下開口部は、前記筒部の溶断によって前記筒部内に流入した前記溶融燃料を流出させる流出路になる、
高速炉の溶融燃料流出管。
A molten fuel outflow pipe of a fast reactor provided in the core of the fast reactor,
a cylindrical portion having an inner region filled with a coolant and adjacent to the heat generating region of the core;
a lower opening formed at the lower end side of the cylindrical portion in the axial direction;
a channel portion provided from the lower end side to the upper end side in a state in which a wall is interposed between the cylindrical portion and the inner region, and through which the inflowing coolant flows;
with
The cylindrical portion can be fused by the heat of the molten fuel in the heat generating region,
The inner region and the lower opening serve as an outflow path for outflowing the molten fuel that has flowed into the cylindrical portion due to fusion cutting of the cylindrical portion.
Molten fuel outflow tube of a fast reactor.
前記筒部は、前記高速炉の制御棒を収容し、
前記流路部は、前記制御棒の周囲に位置している、
請求項1に記載の高速炉の溶融燃料流出管。
The cylindrical portion accommodates a control rod of the fast reactor,
The flow path portion is positioned around the control rod,
A molten fuel outflow tube for a fast reactor according to claim 1.
前記流路部は、前記内部領域に周方向において所定間隔離れて複数設けられている、
請求項1又は2に記載の高速炉の溶融燃料流出管。
A plurality of the flow passage portions are provided in the inner region at predetermined intervals in the circumferential direction,
3. The molten fuel outflow pipe for a fast reactor according to claim 1 or 2.
前記流路部は、前記筒部の内壁面から離間して位置している、
請求項1から3のいずれか1項に記載の高速炉の溶融燃料流出管。
The flow path portion is positioned apart from the inner wall surface of the tubular portion,
A molten fuel outflow pipe for a fast reactor according to any one of claims 1 to 3.
前記筒部内の前記上端側に設けられ、前記内部領域を上側領域と下側領域に区切る隔壁を更に備え、
前記隔壁は、前記流路部と前記上側領域を連通する第1連通口と、前記上側領域と前記下側領域を連通する第2連通口とを有する、
請求項1から4のいずれか1項に記載の高速炉の溶融燃料流出管。
further comprising a partition wall provided on the upper end side in the cylindrical portion and dividing the inner region into an upper region and a lower region;
The partition wall has a first communication port that communicates the channel portion and the upper region, and a second communication port that communicates the upper region and the lower region.
A molten fuel outflow pipe for a fast reactor according to any one of claims 1 to 4.
複数の溶融燃料流出管が炉心内に分散して配置された高速炉であって、
前記溶融燃料流出管は、
内部領域に冷却材が満たされており、前記炉心の発熱領域に隣接する筒部と、
前記筒部の軸方向の下端側に形成された下開口部と、
前記筒部内において前記内部領域との間に壁が介在した状態で前記下端側から上端側に亘って設けられ、流入した冷却材が流れる流路部と、
を備え、
前記筒部の前記軸方向の上端は、前記発熱領域よりも上方に位置し、
前記筒部の前記軸方向の下端は、前記発熱領域よりも下方に位置し、
前記筒部は、前記発熱領域の溶融燃料の熱により溶断可能であり、
前記内部領域及び前記下開口部は、前記筒部の溶断によって前記筒部内に流入した前記溶融燃料を流出させる流出路になる、
高速炉。
A fast reactor in which a plurality of molten fuel outflow tubes are dispersedly arranged in the core,
The molten fuel outflow pipe is
a cylindrical portion having an inner region filled with a coolant and adjacent to the heat generating region of the core;
a lower opening formed at the lower end side of the cylindrical portion in the axial direction;
a channel portion provided from the lower end side to the upper end side in a state in which a wall is interposed between the cylindrical portion and the inner region, and through which the inflowing coolant flows;
with
an upper end of the cylindrical portion in the axial direction is positioned above the heat generating region;
a lower end of the cylindrical portion in the axial direction is positioned below the heat generating region;
The cylindrical portion can be fused by the heat of the molten fuel in the heat generating region,
The inner region and the lower opening serve as an outflow path for outflowing the molten fuel that has flowed into the cylindrical portion due to fusion cutting of the cylindrical portion.
fast reactor.
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