JPH01163698A - 原子炉停止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子炉停止装置、あるいは原子炉制御装置に
関する。

〔従来の技術〕

第３図は公知の構造の液体金属冷却型高速増殖炉を示す
。この炉は複数の燃料要素１１を収容している炉心１２
を含んでいる。炉が発生する熱は、炉心上部構造１３中
の制御棒駆動機構によって炉心１２に対して昇降させら
れる一連の制御棒１４によって調整される。炉心１２は
容器１５に収容され、原子炉全体は一次容器１６内に入
れられている。液体金属冷却材１７は典型的には大気圧
のナトリウムである。

第３図の炉は、主循環ポンプに介して循環する液体金属
冷却材」−７の流れによって冷却される。

液体金属冷却材１７は燃料要素１］の下部より流入し、
次で液体金属冷却材１３は炉心１２を通って上方に流れ
、炉心１２では核分裂反応によって発生した熱が液体金
属冷却材１７に伝えられる。

第３図の原子炉構造は出力レベルを制御するために、炉
内の温度」１昇事故発生等を電気的に感知するセンサー
を有し、制御棒駆動構造が作動し、制御棒１４が炉心１
２に出入する構造となっている。

前記のごとく事故発生をセンサーによって検出するシス
テムの場合第４図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。第３図
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。制御棒駆動機構と中性子吸収体を収容した
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。これは、例えば特開昭５９−５０３
８９号の公報に示される方式第６図にその代表的な公知
例を示す。

アーマチュア７は内側部分と外側部分とに分けられた２
重円柱状であり、その間の隙間１８内に温度感知合金４
が環状にして挿入され、ピンによってアーマチュア７に
固定されている。この温度感知合金４のキュリー点は磁
路９を形成する電磁石６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６００　’Ｃ前後とされている。従
って、鉄心材は充分な保磁力をもって制御要素を保持す
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。また、温度感知合金４は
コイル２とその中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３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。

このような自己作動型の原子炉停止装置によれば、第５
図に示すように、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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明に最も近い後者の従来例によれば冷却材の温度変
化に対する応答性を確保するには温度感知合金が鉄心材
で囲われているので不利であった。

又、温度感知合金が外側になく鉄心材で囲まれているた
めに温度感知合金の囲りに冷却材を導く通路を設けたり
して、特殊な形状にする必要があった。その必要性は、
通路を含むために大型化をともなった。又、鉄心材で囲
まれた温度感知合金は、薄く磁路と直交する方向に広い
形状にする必要があり、温度感知合金を組み込む鉄心材
は構造上、上下方向にも大きくならざるを得なかった。

さらに、温度感知合金４は鉄心材５で囲まれているため
に、完全に磁路を遮断しないと効果がなく、製作時点で
あるいは材質間の熱膨張差で例えば第７図のように成っ
た場合は、１９のような磁路が短絡して形成され温度上
昇した温度感知合金４の磁気抵抗が急激に」１昇しても
磁気回路全体の磁気抵抗の増加は小さく所定の反応特性
を得にくくなる場合も起こり得る。

本発明の目的は、温度変化に対する応答性のよい磁気回
路を提供すること、又、製作性が容易でかつコンパクト
化が計れることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

」二連の目的を達成する第１発明は、アーマチュア部を
磁石部により吸着することにより前記アーマチュア部と
連なる制御要素を支持すると共に前記磁石による磁路の
途中に温度感知合金を備える原子炉制御棒駆動機構にお
いて、前記アーマチュア部又は前記磁石部の少なくとも
いずれかの外側面全周囲を前記温度感知合金で構成して
あることを特徴としており、第２発明にあっては、アー
マチュア部を磁石部により吸着することにより前記アー
マチュア部と連なる制御要素を支持すると共に前記磁石
による磁路の途中に温度感知合金を備える原子炉制御棒
駆動機構において、前記アーマチュア部と前記磁石部と
の各対向面の内の一方の面の部分であって、他方の面と
の間の前記磁路の通路に前記温度感知合金を備え、前記
温度感知合金の外側面は前記アーマチュア部の外側面を
構成していることを特徴としている。

〔作用〕

第１発明と第２発明とのいずれにおいても、原子炉冷却
材が定常時よりも昇温すると、その昇温結果を冷却材に
直接的に接して且つ全周側面で温度感知合金が感知し、
その合金の磁気抵抗が急に増して、ついには、アーマチ
ュアが磁石部から離れ、制御要素が目的位置へ向けて降
下する。

第２発明にあっては、さらに、磁路がかならず温度感知
合金を通過できますので、誤動作のすくない作用が成せ
ます。

〔実施例〕

以下本発明の第１実施例を第１図、第２図により説明す
る。本実施例では、制御要素駆動機構により上下動され
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３と、コイル２で構成された電磁石６が取付けら
れている。

−力制御要素を吊り下げる連結軸８の上端には鉄心材Ｓ
と、その外周囲を囲う温度感知合金４で構成されたアー
マチュア７が取りつけられている。

ここで温度感知合金４は、アーマチュア７の外側面全周
にわたって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。

電磁石６とアーマチュア７で構成される磁気回路中の磁
路９の磁気抵抗は、鉄心材３，５と温度感知合金４の各
々の磁気抵抗の合計である。

今、何らかの原因で炉心の温度が上昇して温度感知合金
４の温度がキュリー点に達すると、磁気回路全体の磁気
抵抗が増加し、従って電磁石６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。

第２図は、第１図の実施例の１−１線に沿った断面図の
一例である。温度感知合金４をアーマチュアの外側に直
接冷却材と接触するよう取付けたのみでなく、その平断
面が凸凹になるようスリント１０を設けることにより、
感知面積を拡大して冷却材の温度変動により速く感応す
ることができるようになる。

以下第１０図から第１６図は、本発明の種々の実施例構
造を示している。

第１０図の第２実施例では温度感知合金４を電磁石６側
の外側面全周囲に取付けた例を示す。第１１図の第３実
施例では温度感知合金４を電磁石６側とアーマチュア７
側の両方の各外側面全周囲に取付けた例である。温度感
知合金４の特性によっては、磁路９のうち温度感知合金
４のしめる範囲を長くしたり、短かくしたり調整するこ
とで、所定の保持力が得られる。

例えば第９図のＡの特性を持つ材料のように、キュリー
点より低温での飽和磁束密度が高く、より鉄心材に近い
温度感知合金の場合は、磁路全体にしめる温度感知合金
の割合を長くしてもよい。

逆に、第９図のＢの特性を持つ材料のように、キュリー
点より低い温度での飽和磁束密度が低い場合は、全磁路
のうち温度感知合金のしめる割合を短かくして保持力を
調整することもできる。この実施例を第４実施例として
第１２図に示す。第１゜２図において、アーマチュアの
外側面を構成している温度感知合金４は、その上部吸着
面側に鉄心材５ａを取付け、温度感知合金４をうすくす
ることで、磁気回路全体の磁気抵抗を任意に設定できる
。

同様な理由で、温度感知合金の特性によっては、アーマ
チュア全面を温度感知合金にすることもできる。この−
実施例を第５実施例として第１３図に示す。もちろん、
この場合も温度感知合金の一部が外側面全周囲に面して
いるため、冷却材の温度変動を広い面積で直接受けるこ
とができ、温度変化に対して速い応答が可能となる。

第１５図の第６実施例では、第１図の実施例の吸着面に
結合動作の芯出しガイド１１としてテーパ状の凹凸１．
１ａ、ｌｌｂを設け、制御要素接合時により確実につか
めるようにした変形例である。

また第１４図の第７実施例には、何らかの事象で原子炉
内の冷却材がドレンされた場合に、電磁石とアーマチュ
ア間に冷却材が残って冷却時に融着等の時象が起らない
よう、凹部１１．　ｂにドレン用の溝が設けである。こ
れによれば、吸着面に冷却材が残らずに前述の時象をさ
けれる。

第１５図では特にドレン溝を設けなくても良いようアー
マチュア倶１を凸に、マグネツ１へ側を凹にした例であ
る。

電磁石６とアーマチュア７の接合面は高温中に長時間、
電磁石の保持力で接合されているため、鉄心材あるいは
温度感知合金の機械的性質によっては自己融着の恐れが
ある。このため、第１−６図の第８実施例ではアーマチ
ュア７と電磁石６の接合面の内アーマチュア７側の面に
表面硬化処理２ｏを施し、自己融着を防止しである。又
、硬化処理でなく硬化した材料を固定設置しても良い。

いずれの実施例でも、温度感知合金４が広い面積にて冷
却材に直接接触することにより、応答性が良くなる。

又、事故発生により冷却材の温度が上昇し、例えば、冷
却材が沸騰しない要求は第８図のごとく温度θＣなる。

原子炉を安全に停止させるためには冷却材沸騰時間Ｔ１
に対し、制御要素の挿入遅れ時間へＴを考慮した時間Ｔ
２までに温度感知合金が反応しなければならない。

この時、第８図において反応速度が遅い従来ケースのＡ
に比べ、反応速度が早い本発明Ｂのケースはその反応温
度が八〇だけ高くとれ、温度感知合金の設計余裕度が広
がる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、冷却材の温度変化により速く感応でき
るまで、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に原子炉を停止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例によるアーマチュア吸着部
の縦断面図、第２図は第１図の１−１線断面図、第３図
は原子炉の縦断面図、第４図と第５図はいずれも従来の
制御棒の事故から挿入までの時間経過図、第６図は従来
の磁力吸着方式のア−マチュア近傍の縦断面図、第７図
は第６図における磁路の表示図、第８図は本発明と従来
例とにおける作動時間と温度の関係グラフ図、第９図は
温度感知合金の動作特性図、第１０図から第１６図まで
の各回はいずれも本発明の各実施例によるアーマチュア
近傍の縦断面図であり、第１０図は第２実施例による構
造を、第１１図は第３実施例を、第１２図は第４実施例
を、第１３図は第５実施例を、第１４図は第７実施例を
、第１５図は第６実施例を、第１６図は第８実施例をそ
れぞれ示す。 １・・・駆動延長軸、２・・・コイル、３・・・鉄心、
４・・・温度感知合金、５・・・鉄心材、６・・・電磁
石、７・・・アーマチュア、８・・・連結軸、９・磁路
、１０・・スリット、１１・・・心出しガイド、２０・
・・表面硬化材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アーマチュア部を磁石部により吸着することにより
   前記アーマチュア部と連なる制御要素を支持すると共に
   前記磁石による磁路の途中に温度感知合金を備える原子
   炉制御棒駆動機構において、前記アーマチュア部又は前
   記磁石部の少なくともいずれかの外側面全周囲を前記温
   度感知合金で構成してあることを特徴とした原子炉停止
   装置。 ２、特許請求の範囲の第１項において、前記温度感知合
   金の外側面形状は平断面が凹凸状の形状であることを特
   徴とした原子炉停止装置。 ３、特許請求の範囲の第１項において、前記磁石部に面
   する前記アーマチュアの上端面部が前記温度感知合金で
   構成されることを特徴とした原子炉停止装置。 ４、特許請求の範囲の第１項において、前記温度感知合
   金の吸着面は表面硬化処理が施されるかあるいは表面硬
   化材を備えることを特徴とした原子炉停止装置。 ５、特許請求の範囲の第１項において、前記アーマチュ
   ア部と磁石部との相対する面の一方に心出し構造の凹部
   を、他方に前記心出し構造の凸部を備え、前記凹部の内
   側から前記アーマチュアの外側に通じるドレン通路を備
   えることを特徴とした原子炉停止装置。 ６、特許請求の範囲の第１項において、前記アーマチュ
   ア部は、中央の鉄心部と、前記鉄心部の側面を囲う配置
   で前記鉄心部の上端よりも上端が低く設置された温度感
   知合金と、前記鉄心部から磁路が短絡しない距離をあけ
   て前記温度感知合金上に外側の鉄心部を備えることを特
   徴とした原子炉停止装置。 ７、アーマチュア部を磁石部により吸着することにより
   前記アーマチュア部と連なる制御要素を支持すると共に
   前記磁石による磁路の途中に温度感知合金を備える原子
   炉制御棒駆動機構において、前記アーマチュア部と前記
   磁石部との各対向面の内の一方の面の部分であつて、他
   方の面との間の前記磁路の通路に前記温度感知合金を備
   え、前記温度感知合金の外側面は前記アーマチュア部の
   外側面を構成していることを特徴とした原子炉停止装置
   。