JPH01223394A - 中性子吸収素子回収装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、たとえばがス冷却型原子炉の後備原子炉停止
装置より炉心内に投下された中性子吸収素子を、炉心内
より回収する装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

一般に、原子炉における核反応度の制御は、制御棒駆動
装置を用いて制御棒を炉心内に挿入し、または炉心より
引抜くことにより行ない、原子炉停止は制御棒を炉心に
全挿入することにより行なっている。

原子炉停止機能はきわめて重要であり、たとえば原子炉
異常時等にも確実に停止させる必要がある。このため、
実際の原子炉では制御棒駆動装置のほかに、これと作動
原理の異なる後備原子炉停止装置を設けて充分な安全対
策を講じている。

填１図はがス冷却型原子炉の概略構成を示すもので、図
中１は原子炉容器であシ、２は原子炉容器１内に設けら
れた炉心である。炉心２は減速材である黒鉛ブロックを
積重ねた中に燃料棒３を装荷して構成されている。また
原子炉容器１の底部にはヘリウムガス等の冷却材を流入
させる人口管４が接続され、この入口管４内には出口管
５が挿通されている。そして原子炉容器ｌ内に流入した
冷却材が炉心２を上方より下方へ向って通過し、炉心２
の核反応熱で加熱されたのち、出口管５から流出する構
成となっている。

一方、原子炉容器１の外部には熱交換器６が設けられて
おり、出口管５より流出した高温の冷却材がこの熱変換
器６において二次冷却材と熱交換されたのち、循ｍ−ン
ｆ７により入ロ管４全通して再び原子炉容器１内へ戻さ
れる。

また、前記炉心２内には上方より制御棒案内管８が挿入
されてお）、この制御棒案内管８内には制御棒９が昇降
自在に収容されている。そして制御棒９を炉心２に対し
て挿入・引抜操作することによル炉心２の出力制御が行
なわれる構成となっている。なお、制御棒９の駆動は原
子炉容器１の上端に設けられた制御棒駆動機構１０によ
って行なわれるが、この制御棒駆動機構１０は制御棒９
にワイヤローブ１１ｔ−接続しこのワイヤローゾ１１を
ドラム１２に巻回して、このドラム１２をモータ１３で
回転駆動し、ワイヤｃ！−ｆｌｌｆ巻込み、または繰出
すことによ）、制御棒９ｔ−昇降させるものである。

−万、制御棒９の挿入が不可能となるような万一の緊急
事態を想定して、後備原子炉停止装置１４が設けられて
いる。

なお、前記燃料棒３、制御棒９、制御棒駆動機構１０お
よび後備原子炉停止装置１４は、いずれも複数ずつ設け
られているが、図では簡略化してそれぞれ１個ずつ示し
である。

ところで前記後備原子炉停止装置１４は、制御棒駆動機
構１０と共通の原因により重復して故障することがない
よう、その構造および作動原理とも制御棒駆動機構１０
と異ならせている。

すなわち肩２図は後備原子炉停止装置１４を示すもので
、図中１５は案内管である。この案内管１５は炉心２内
に上方より挿入され、その上端は開口させている。そし
て案内管１５の上方には中性子吸収材貯蔵ホッパ１６が
設けられている。このホッパ４１６内にはたとえば炭化
はう素（８４Ｃ）等の中性子吸収物質をたとえば径が１
０−程度の小球状、または径、高さ共１゜■程度のペレ
ット状にした中性子吸収素子１７が貯蔵されている。中
性子吸収素子貯蔵ホッパ１６の下端部は下方を小径とす
る円錐形状をなし、その下端開口を中性子吸収素子落下
口１８とし、これを前記案内管１５の上方に位置させて
いる。また中性子吸収素子落下口１８は薄板状のラグチ
ャーディスク（破裂板）１９により閉塞されている。こ
のラブチャーディスク１９は常時、中性子吸収材１７０
重量を受けているが、それだけでは決して破断しない強
度を備えている。

一方、中性子吸収材貯蔵ホｙ　ｚ４　Ｊ　６には高圧ガ
ス供給装置２１が接続されている。これは高圧ガスを貯
えたアキ、ムレータ２２を、ガス供給管２３を介し、て
ホラ／々１６に接続し、ガス供給管２３の途中に開閉弁
２４を介挿した構成のものである。

そこで、この後備原子炉停止装置１４を作動、させるに
は、開閉弁２４を開弁してホ、／々１６内に高圧ガスを
供給するようにすればよい。そうすると、ラブチャーデ
ィスク１９がホラ４１６内の圧力上昇により破断して、
ホｙ　／奢１１！ｉ内の中性子吸収素子１７が案内管１
５全通して炉心２円へ落下し、炉心２における核反応を
停止させて原子炉が緊急停止する。

ところで、後備原子炉停止装置１４を作動させると中性
子吸収素子１１が炉心２内に投下されているので、原子
炉を再起動させる際には中性子吸収素子回収装置を用い
て中性子吸収素子１１を炉心２より回収する必要がある
。

〔背景技術の問題点〕

後備原子炉停止装置等より炉心内に投下された中性子吸
収素子を回収する装置としては、放射能の拡散を生じる
こと危く効率よく回収でき、原子炉の安全性および稼働
率を低下させないことが必要である。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情に基いてなされたもので、その
目的は、炉心内に投下された中性子吸収素子を、放射能
の拡散を生じることなく、しかも動車よく回収でき、原
子炉の安全性および稼働率を高めることができる中性子
吸収素子回収装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

以上の目的達成のため、本発明の中性子吸収素子回収装
置は、原子炉容器上方の運転床上に着脱自在に設置され
るドアバルブと、このドアバルブ上原子炉容器との間に
介在して炉内の圧カッ４ウンダリを形成するス（−サチ
ュープと、巻揚機を備え前記ドアバルブ上に設置された
収容筒体と、前記ス（−サチーーブ内より原子炉容器内
の炉心に達する回収案内管と、回収された中性子吸収素
子を収容するホ、〕臂−を有して前記回収案内管内に昇
降自在に収容され前記巻揚機により吊揚げられて回収案
内管と共に前記収容筒体内に収納される回収装置本体と
、この回収装置本体に取付けられて前記ホッパー内を炉
内圧より低圧にする真空ポンプと、前記回収装置の内部
から前記回収案内管よ〕下方へ導出され炉心内に投下さ
れている中性子吸収素子を前記ホラ／９−内へ吸上げる
回収管とを具備したことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、属３回および第４因を参照して本発明の一実施例
を説明する。なお、第１図、嘱２図と同一の部分は同一
符号で示しである。

＠３図は中性子吸収素子回収装置２５の縦断面図で、こ
の装置ｌ１１２５は前記後備原子炉停止装置１１４ｔ−
取外した後の原子炉容器１に、この装置１４と同一位置
に取付けられる。

符号２６は原子炉容器１の上方に設けられている運転床
で、前記案内管１５の上方位置に取扱口２７を有してい
る。取扱口２６上には、取扱口２１ｔ−塞ぐように、ド
アバルブ２８を介して収容筒体２９が取付けられる。こ
の収容筒体２９は円筒状をなし、上端にワイヤロープ巻
取ドラム式の電動巻揚機３０を備えている。また、ドア
バルブ２８と原子炉容器１の導入管部１ａとの間には、
圧カパウンダＩＪ　ｉｉ影形成るためのスイーサチ、−
プ３１が設けられている。このスペーサチューブ３１の
内側には回収案内管３２が設けられ、この回収案内管３
２の下端は炉心２の上部に達している。回収案内ｇ３２
は前記導入管１ａの上端に当接するフランジ部３２＆を
有し、下端には前記案内’ｆｌ１５の上部に嵌合する中
空の嵌合突起３３、および炉心２上部の案内管１５近傍
位置に形成された位置決め凹部３４に嵌合する位置決め
凸部３５が設けられている。前記回収案内管３２の内部
には回収装置本体３６が昇降自在に収容されている。

この回収装置本体、？６ｉｊ上端を蓋板３７にて閉塞さ
れ、この蓋板３２の中心部を前記電動巻揚機３０より垂
下されたワイヤａ−デ３８に、ロードセル３９を介して
吊下げられている。また回収装置本体３６の下端より回
収管４ｏが導出されている。この回収ｆ４０の下端は前
記嵌合突起３３を通して案内管１５内に導入される構成
となっている。そして回収’ｆ１４０の下端にはノズル
４１が設けられている。

第４図は前記回収装置本体３６の構成を示すもので、符
号４２は円筒状のホッノ９−である。

このホラ／４１−４２の下方には、中央を高くした円錐
状の底板４３が連結材４４によ）連結さ九ホッ・母−４
２下端と連結材４４との間の隙間を外筒４５により閉塞
されている。外筒４５はホラ／ＩＦ−４２の下部外周に
昇降自在に嵌合しているもので、圧縮コイルスプリング
４６により常時下方向へ付勢され、その下端を前記底板
４３に押付けられている。なお外筒４５の下端と底板４
３との間は、図示しないＯＩ）ング等の適宜な手段で気
密にシールされている。またホッノ母−４２と外筒４５
との間も図示しない溶接づａ−ズ等の適宜な手段で気密
にシールされている。

前記ホ、ノ４　４　ｊ内にはがイド管４７が上下方向に
配設され、こめガイド管４７内に前記回収管４０が挿通
されている。回収管４０の上端は円弧状にわん曲してホ
ッノ４　４２内の上部に位置し、下端は前記底板４３を
貫通しているもので、回収ｆ４０と、底板４３に設けら
れた貫通孔との間の隙間ｔ！溶接ベローズ４８により気
密にシールされている。

また、前記ホｙ　／４’　　４　ｊの上端は上端板４９
にて閉塞され、この上端板４９の上面には真壁ボンデ５
０が取付けられている。真空ポンプ５０の吸込口は上端
板４９の中心部を通して前記ホッパー４２内に連通し、
その上端板４９中心部の連通口は下端板４９下面に取付
けられたフィルタ５１によって閉塞されている。

前記上端板４９には、さらに吊下げ口、ド５２および回
収検出口、ド５３が貫挿されている。吊下げ口、ド５２
は下端を前記回収管４０に取着され、上端にばね受板５
４を有し、このばね受板５４と上端板４９との間に介挿
された圧縮コイルスプリング５５により常時上方向へ付
勢されている。なお上記コイルスプリング５５０弾力は
回収管４０の重量とバランスし、これによって回収ｆ４
０とホ、Ｉ４−４２との相対位置が一定に保たれている
。ばね受板５４の近傍にはリミ、トスイ、チ５６が設置
され、回収管４０がホラｐ４−４３に対して上昇したと
き、その上昇Ｔｈ１Ｊミツトスイツチ５６で検知する構
成となっている。またばね受板５４と上端板４９との間
には、上端板４９に設けられた吊下げロッド５２挿通用
の孔をシールする溶接ベローズ５７が取付けである。一
方、前記回収検出口、ド５３の下半部にはう、り５８が
形成され、このう、り５８を、ホラ／ｆ　−４ｊ内に取
付けられたピニオン５９に噛合させている。このう。

りには７ラツパ６０が、前記回収管４０の上部開口端に
対向させて取付けられている。また、回収検出ａ、ド５
３は上端にばね受板６１を有し、このばね受板６１と上
端板４９との間に介挿された圧縮コイルスプリング６２
４Ｃより常時上方向へ付勢されている。なお上記コイル
スプリノ少６２の弾力は回収検出口、ド５３の重量とバ
ランスし、これによって回収検出ａ、ド５３とホｙ　／
＃　　４　ｊとの相対位置が一定に保たれ、かつフラッ
ノ４６０の傾きが一定に保たれている。ばね受板６１の
上方には回収検出ａラド５３の、ホラ／４Ｉ−４２に対
する変位蓋を検出するポテンショメータ６３が設置され
ている。またばね受板６１と上端板４９との間には、上
端板４９に設けられた回収検出口、ド５３挿通用の孔を
シールする溶接ベローズ６４が取付けである・ 前記蓋板３７は上端板４９の上方位置に連結部材６５を
介して連結されているもので、その中心部には吊棒６６
ｆ：挿通させている。そしてこの吊棒６６の下端には有
底円筒状のばね受部材６７が接続され、このばね受部材
６７の内底面と蓋板３７下面との間に圧縮コイルスプリ
ング６８が介挿されている。さらに蓋板３７の下面には
リミ、トスイ、テロ９が取付けてあ勺、このリミ、トス
イ、チロ９により蓋板３７に対す工′吊棒６６の下降す
なわち前記ワイヤロープ３８の緩みを検出するように構
成されている。

なおＩ！４図中、符号２０は回収案内、’ｇ　３２の内
周面に鉛直方向に設けられたガイドレール、７Ｊａ、７
１ｂはそれぞれ蓋板３１上面、ホッパ−４２外周面に取
付けられがイドレール７０に沿って転動するがイドロー
ラである。

次に作用を説明する。

不測の事態によりガー制御棒９の炉心２への挿入が不能
になった場合には、速やかに後備原子炉停止Ｈ＃１４に
作動させ、中性子吸収素子１７を、案内管１５全通して
炉心２内へ投下し、原子炉を停止させる。

原子炉停止後、後備原子炉停止装ｆＪ１１４は燃料交換
機等の専用取扱機（図示せず）により炉外へ取出され、
原子炉容器１の導入管部１ａは栓で閉塞される。

その後、次の手順で中性子吸収素子回収装置２５が取付
けられる。すなわち、まずスペーサチューブ３１および
ドアノ々ルブ２Ｂ′５！：設置し、専用取扱機で栓を取
除いてドアバルブ２８を閉弁する。次にドアバルブ２８
およびスペーサチューブ３１を除く中性子吸収素子回収
装置２５をクレーン（図示せず）によって格納室（図示
せず）より運び出す。このとき、回収装置２５は収容筒
体２９内に回収案内管３２、回収装置本体３６等が収容
された状態となっている。そこで収容筒体２９の下端を
ドアバルブ２８に連結し、収容筒体２９内部を真空引き
してヘリウムガスに置換した後、ドアバルブ２８を開弁
する。次に巻掛機３０ｆ正転させて回収案内管３２、回
収装置本体３６および回収管４０ｔ？降下させ、回収管
４０下端の嵌合突起３３を案内管１５の上端部に嵌合さ
せるとともに位置決め凸部３５ｔ−位置決め凹部３４に
嵌合させ、さらに回収案内管３２のフランツ部３２１を
導入管部１ａの上端に当接させて回収案内管３２を位置
決めする。そこでさらに巻掛機３０を正転させると、回
収装置本体３６と回収管４０のみが降下する。このよう
にして回収管４０先端のノズル４１を案内ｆ１５１５内
中性子吸収素子１７に接近させる。

次に真空ポンプ５０ｔ−起動してホッパ４−４２内を炉
内圧より低王にすると、中性子吸収素子１７がノズル４
１より吸引され、回収管４０内を上昇してその上端より
ホッ／や−４３内へ回収される。

この回収作業は巻掛機３０で回収装置本体３６および回
収管４０を降下させていき、炉心２からの中性子吸収素
子１７の回収速度と回収管４０の降下速度とをバランス
させながら行なわれる。このとき中性子吸収素子１７が
回収管４０の上部開口より落下している間は、その素子
１１がフラ、ノ４６０に当たシ、フラ、ノ４６０が第４
図に仮想線で示す位置まで回動している。

そしてこの回動はラック５８の降下動作に変換され、ポ
テンショメータ６３で検出されている。

なお、必要に応じてホｙ　／＃　　４２内の圧力を検出
することＫより、回収管４０またはノズル４１の閉塞状
態を検出することができる。回収管４０からの中性子吸
収素子１７の流出が停止すると、フラｙ／＃　６０が第
４図の実線位置に復帰するので、これによって素子１７
の回収が行なわれていないことを検出できる。また、素
子１７の回収速度と回収管４０の降下速度とのバランス
がくずれ、回収管４０の降下速度が速くなると、ノズル
４１に中性子吸収素子１７からの反力が上向きに作用し
て、回収管４０がホ。

ノ＃−４２に対して上昇するので、このような状態はリ
ミットスイッチ５６により検出される。

このようにして炉心２より中性子吸収素子１１を回収し
た後は、巻掛機３０ｔ−逆転させてまず回収装置本体３
６および回収管４０を上昇させる。そして蓋板３７が回
収案内ｆ３２のフランジ部３２＆に下方よυ当接した後
は回収案内管３２も回収装置本体３６および回収管４０
と一体に上昇し、収容筒体２９内に収納される。

そこで、ドアバルブ２８を閉弁して中性子吸収素子回収
装置２５をドアバルブ２８より取外し、クレーンで格納
室へ搬送する。また、専用取扱機によ〕導入管部１ａを
栓で閉塞し、スペーサチューブ３１およびドアバルブ２
８を撤去する。

一方、格納呈へ搬送された中性子吸収索子回収装置２５
については、図示しない専用装置を使用して外筒４５を
スプリング４６に抗して上昇させ、ホラ／＃−４２の下
端と底板４３との間を開口してホッ／＃−４２内の中性
子吸収索子１７ｆその開口より排出させる。

したがって、以上の構成により、原子炉容器１内の圧力
バウンダリをこわすことなく中性子吸収素子回収装置２
５の取付け、取外しがｏＴＭ＠になる。、また中性子吸
収索子１１の回収作業もｉｃ空ポング５０により容易に
行なうことができ、炉外に配管類を引回す必要がなく、
放射能拡散を防止でき、原子炉の安全性および稼働率を
高めることができる。また、中性子吸収索子１１の回収
時には回収管４０の上方移動をリミットスイッチ５６で
検出するとともに、フラッノ々６０の傾きをポテンショ
メータ６３で検出して中性子吸収素子１１の回収状態を
確認しながら真空ポンプ５Ｑおよび巻揚機３ｏを制御す
ることだより、安全に、かつ効率よく中性子吸収素子１
７の回収作業を行なうことができる。

〔発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によれば、炉心内に投下さ
れた中性子吸収素子を、放射■εの拡散を生じることな
く、シかも効率よく回収でき、原子炉の安全性および稼
働率を高め得る中性子吸収素子回収装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はがス冷却型原子炉の概略構成を示す縦断面図、
４２図は後備原子炉停止装置の縦断面図、第３図および
第４因は本発明の一実施例を示すもので、第３図は中性
子吸収素子回収装置の縦断面図、第４図は同装置の回収
ｆｉ：ｆｉ２本体周辺部を示す縦断面図である。 １・・・原子炉容器、１７・・・中性子、吸収素子、２
６・・・運転床、２８・・・ドアバルブ、３０・・・電
動巻揚機、３１・・・スペーサチューブ、３２・・・回
収案内管、４ｏ・・・回収管、４２・・・ホッノ卆−１
５゜・・・真空ボンデ、５６・・・リミットスイッチ、
６０・・・フラッパ、６３・・・ポテンショメータ。 出願人代理人　弁理土鈴　江　武　彦 第１図 九 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）原子炉容器上方の運転床上に着脱自在に設置され
   るドアバルブと、このドアバルブと原子炉容器との間に
   介在して炉内の圧力バウンダリを形成するスペーサチュ
   ーブと、巻揚機を備え前記ドアバルブ上に設置された収
   容筒体と、前記スペーサチューブ内より原子炉容器内の
   炉心に達する回収案内管と、回収された中性子吸収素子
   を収容するホッパーを有して前記回収案内管内に昇降自
   在に収容され前記巻揚機により吊揚げられて回収案内管
   と共に前記収容筒体内に収納される回収装置本体と、こ
   の回収装置本体に取付けられて前記ホッパー内を炉内圧
   より低圧にする真空ポンプと、前記回収装置の内部から
   前記回収案内管より下方へ導出され炉心内に投下されて
   いる中性子吸収素子を前記ホッパー内へ吸上げる回収管
   とを具備したことを特徴とする中性子吸収素子回収装置
   。