JPH03194498A - 原子炉 - 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〕 本発明は中性子反射体を備えた原子炉に係わり、中性子
経済上好適な位置に簡便に中性子反射体を配置する手段
を有する原子炉に関する。

〔従来の技術〕

炉心周囲に中性子反射体を備えた原子炉として特開昭５
８−１５５３８３号公報に記載のように炉心の上部およ
び下部の支持板の間にまたがって保持される中性子反射
体を備えたもの、炉心の上部および下部の支持板の面上
で燃料集合体の間隙に中性子反射体を備えたもの、並び
に特開昭６１−１２００８６号公報記載のように炉心槽
にボルトで固定された中性子反射体を備えたものが従来
例として挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術において、原子炉炉心の側面に面して配置
される中性子反射体は、炉心槽にボルトで取付けられる
。また、炉心上部反持板（上部格子板）と炉心下部支持
板（炉心支持板）との間にまたがって２点支持された配
置が特開昭５８−１５５３８３号公報記載の第２図に示
されているが具体的な取付方法は明示されておらず、何
らかの固定手段で炉心上部反持板と炉心下部支持板に取
付けられるものと考えられる。

さらに、特開昭５８−１５５３８３号公報によれば、原
子炉炉心の上面または下面に配置される中性子反射体は
それぞれ炉心上部反持板の下面、または炉心下部支持板
の上面の燃料集合体間の間隙に取付けられるが、具体的
な取付方法は明示されておらず何らかの固定手段が用い
られるものと考えられる。

上記従来技術によれば、中性子反射体の設置。

撤去、または移動を行なうときには、炉心槽、炉心上部
反持板、または炉心下部支持板に対して中性子反射体の
固定化または固定解除の作業を為し得る状態にまで炉心
まわりの炉内構造物を解体する必要があるが、原子炉内
が強い放射線環境下にあって遠隔操作で作業しなければ
ならないため技術的に難かしく、作業が長時間にわたる
など経済上の損失が大きい。

上記の点にかんがみ、本発明の目的は中性子反射体を簡
単に短時間に設置できる原子炉及び中性子反射体の設置
方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、原子炉内に簡単に設置可能で、か
つ、水平方向への動きを拘束できる中性子反射体を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、炉心上部反持板に設けた貫
通空間に挿入し、炉心上部反持板に着脱自在な支持手段
をもって支持される中性子反射体を原子炉に設置するよ
うにしたものである。

上記の他の目的を達成するために、中性子反射体に炉心
上部反持板の上面に接し主に中性子反射体の重量を支持
する支持具と、炉心上部反持板の貫通空間の側壁面に接
し主に中性子反射体の水平方向の動きを抑制する支持装
置とを設けるようにしたものである。

〔作用〕

本発明に係わる原子炉の中性子反射体は、炉心上部反持
板に設ける貫通空間に挿入し、着脱自在な支持手段をも
って支持する方法で設置されるため、原子炉の炉内構造
物とは何らの固定的な連結を必要とせず、簡単に短時間
に設置ができる。

中性子反射体の一端に炉心上部反持板に設けた貫通空間
の幅よりも長い支持具を設けることによって中性子反射
体を貫通空間に挿入した時に貫通空間の二辺の上面に支
持具が接して中性子反射体の重量が支持され、また、支
持袋Ｗ（例えば板ばねまたは押しばね等）の作用で貫通
空間の側壁面を押すことによって反作用で中性子反射体
は貫通空間の側壁面に圧接して水平方向の動きが抑制さ
れる。

〔実施例〕

（実施例１） 以下、本発明の実施例である沸騰水型原子炉を第１図か
ら第５図を用いて説明する。

第２図は沸騰水型原子炉の炉心槽４５内の炉心３０を構
成する格子構造の１／４の領域を示す平面図であり、炉
心３０の最外周境界は斜線で示しである。炉心槽４５の
内壁に沿って炉心上部反持板の外枠３２ｂが取り付けて
あり、その外枠３２ｂをさし渡すように格子状の梁から
成る炉心上部反持板３２ａが設置されている。炉心上部
反持板３２ａの梁が形成するひとつの格子の中には原則
として４体の燃料集合体３４ど１体の十字形制御棒３３
が収まる。炉心上部反持板３２ａは燃料集合体３４の上
端部を支持して水平方向の動きを拘束する。同図では斜
線で示した炉心最外周境界の内部領域に含まれるすべて
の格子に装荷される燃料集合体３４と制御棒３３の態様
をひとつの格子に例示して他は省略しである。炉心最外
周境界と炉心槽４５の内壁との間隙、すなわち炉心バイ
パス領域３８には炉心上部反持板３２ａの外枠３２ｂと
炉心支持板３２ａの梁で支持されて中性子反射体３６ａ
〜３６ｈが配置される。炉心バイパス領域３８は炉心外
周部の形状に依存して８種類の格子形状を有するので中
性子反射体も８種類の形状（３６８〜３６ｈ）のものを
用いるが、炉心上部反持板３２ａで支持する上で何らの
制約とはならない。さらに炉心３０と中性子反射体３６
の位置関係を第３図を用いて説明する。第３図は沸騰水
型原子炉の縦断面の概略を示すが、気水分離器。

制御棒駆動機構などは記入を省略した。炉心３０には燃
料集合体３４の配置状況を１体で例示するに止め、炉心
の最外周境界を点線で示した。

原子炉圧力容器４０内には炉心槽４５が設けられ、さら
にその内部には炉心下部支持板４８．炉心３０．炉心上
部反持板３２が設置されている。

炉心下部支持板４８には燃料支持金具４７が設置され、
それに燃料集合体３４を挿入、設置して炉心３０を形成
する。炉心３０の最も外側の燃料集合体３４と炉心槽４
５との間の空間、すなわち炉心バイパス領域３８は非沸
騰の冷却水で満たされている。

本実施例においては、炉心上部反持板３２の格子状貫通
空間を通して炉心バイパス領域３８に中性子反射体３６
を挿入し、中性子反射体３６の上端に設けた着脱自在な
支持手段をもって炉心上部反持板３２で支持する。

第１図に中性子反射体３６の上部の詳細構造を示す。同
図は格子状構造を有する炉心上部反持板３２の貫通空間
１個を典型的な四角形の空間として示し、そこへ中性子
反射体３６を挿入し、中性子反射体３６の自重を炉心上
部反持板３２で支えた状況を示す。中性子反射体３６は
吊り具２を掴む燃料交換機で吊り上げられ、炉心上部反
持板３２の貫通空間に上方から挿入される。中性子反射
体３６の上端には中性子反射体３６の全重量を炉心上部
反持板３２に伝達し支持させる支持金具３ａ、３ｂを設
けである。すなわち、支持金具３ａ、３ｂは中性子反射
体３６の対向する各側面に設けられ、各側面から横方向
に突出している。

中性子反射体３６が貫通空間に挿入されたとき、支持金
具３ａ、３ｂの下面が炉心上部反持板３２によって支持
される。支持金具３ａ、３ｂは隣接する貫通空間に中性
子反射体３６を設置する場合にも相互の支持金具が干渉
し合うことのない形状になっている。支持金具３ａは中
性子反射体３６の一つの側面で中央部に位置している。

支持金具３ｂは中央に切欠き３ｃを有する。一つの中性
子反射体３６の支持金具３ａは、これに隣接する中性子
反射体３６の支持金具３ｂの切欠き３ｃ内に挿入される
。炉心上部反持板３２の格子の梁の側面に面する中性子
反射体３６のコーナーを挾む二つの側面には板ばね４が
それぞれ設けである。この板ばね４は中性子反射体３６
を水平方向で支持し動きを拘束する。第４図に示すよう
に、中性子反射体３６は板ばね４のばね効果によって炉
心上部反持板３２の格子壁面に押し付けられ、水平方向
の動きが抑制される。中性子反射体３６を貫通空間へ挿
入または引き抜きをする場合には板ばね４に伸縮作用が
あるため自在に上下運動が行ない得て、特にボルトはず
しなどの固定解除の手段を講しることなく操作し得る。

中性子反射体３６の構成材料として高速中性子を反射さ
せる目的の場合はニッケルを使用するが、炉内高速中性
子束の分布は炉心周囲の中性子反射体の有無によって第
５図のごとく変化する。同図より中性子反射体の設置に
より炉心外周領域の高速中性子束の平坦化、ならびに中
性子利用効率の向上がもたらされることが明らかである
。中性子反射体３６の構成材料として本実施例ではニッ
ケルを用いたが、熱中性子を反射させて反応度を向上さ
せる目的の場合には、炭素、ジルコニウム。

ベリリウム、それらの水素化物、酸化物から選ばれる１
種または２種以上の組合せ物質が好適である。

また、第１図に吊り具２．冷却材料流路５を示したが、
吊り具２は燃料交換機または他の吊り上げ装置の連結具
に適合するように形状４機構が定められ、また、冷却材
流路５は中性子反射体３６の原子炉内の照射による発熱
を除去する能力を有すべく寸法、形状２本数が定められ
る。

以上説明したごとく、本実施例により炉心周囲へ簡便に
設置可能で、かつ、水平方向への移動を抱束し得る中性
子反射体を備えた原子炉が具現できる。

（実施例２） 中性子反射体を炉心上部反持板で支持させる支持手段の
他の実施例を第６図を用いて説明する。

第６図は第１図と同様に格子構造を有する炉心上部反持
板３２の貫通空間１個を典型的な四角形の空間として示
し、その空間へ中性子反射体３６を挿入し支持させた状
態を示す。同図において、押しばね６は常時、ハンドル
７に下方に押し下げる作用をする。それに連動して圧接
パッド８は外方へ突き出て炉心上部反持板３２の格子側
壁面を押し付け、中性子反射体３６を水平方向に支持す
る。支持金具３ａ、３ｂは中性子反射体３６の自重を支
持する。

中性子反射体３６を引き抜くときには、ハンドル７に燃
料交換機の連結具を取り付け、吊り上げ操作を行なうと
ハンドル７は上方へ引き上がり、それに連動して圧接パ
ット８が内方へ引込んで自動的に圧接状態が解除される
。さらにそのまま吊り上げ操作を続行すると押しばね６
が縮み、ハンドルの腕木７ａが吊り具２と接触して上方
への引き上げ力が吊り具２に伝達され、ハンドルが上方
へ上った状態、すなわち圧接パッドが引込み水平方向の
支持が解除された状態で中性子反射体３６が上方へ移動
し引き抜きが終了する。

挿入する場合には、中性子反射体の貯蔵場所で吊り上げ
る際にハンドル７に燃料交換機の連結具を取り付け、吊
り上げ操作を行なうと前記の引き抜きの場合と同様に圧
接パッド８が引込んだ状態で吊り上げられるため、その
状態で炉心上部反持板３２の貫通空間に容易に挿入が可
能である。挿入後、吊り上げにともない支持金具３ａ、
３ｂが炉心上部反持板３２に接触して連結具に対する中
性子反射体３６の荷重が減少すると、押しばね６の作用
によりハンドル７が下降し、連動して圧接パッド８が外
方へ突き出し、貫通空間の側壁面を押し着け、中性子反
射体３６の水平方向への動きを抑制し支持する。連結具
を取り外して挿入操作は終了する。

本実施例で示した支持手段は、中性子反射体の吊り上げ
操作の開始または終了によって自動的に水平方向の支持
解除または支持開始の機能が発揮されるので、中性子反
射体を炉心上部反持板で着脱自在に支持させるのに好適
である。

以上、説明した実施例１および２によって次のような効
果をもたらされる。

第１の効果として、中性子反射体を炉心上部反持板に設
けた貫通空間を通して炉心バイパス領域に挿入し、炉心
上部反持板で支持させる方法を用いることによって中性
子反射体の効果を発揮するのに好適な位置、形状を選ん
で中性子反射体の設置が可能となる。すなわち、炉心バ
イパス領域の上部炉心支持板に設ける貫通空間は冷却材
流路としての断面積を充足させさえすれば形状、位置。

個数は任意に定め得るので、中性子反射体設置に好まし
い形状９位置９個数を選定して貫通空間を設けることが
可能であり、その貫通空間に挿入することによって好適
な位置、形状に中性子反射体を設置できる。また、従来
技術で建設された原子炉においては、炉心上部反持板は
燃料集合体保持機能の観点から四角格子、六角格子等の
格子板から構成されており炉心バイパス領域にも格子が
存在するので、中性子反射体の配置に好適な位置の格子
を選定して中性子反射体を挿入し、設置することが可能
である。

貫通空間の形状が、四角形、六角形、または円形など種
々の形状であっても、中性子反射体の形状をそこへ挿入
可能な形状とすることによって実施可能である。

他の効果としては、中性子反射体を炉心上部反持板に設
けた貫通空間に挿入後、中性子反射体の一端に設けた支
持手段によって中性子反射体の自重および水平方向を支
持させること、すなわち−点支持にすることによって、
原子炉内で使用中に生じる中性子反射体の熱膨張、熱変
形、および照射変形などの許容度が増大する。

さらに他の効果として、中性子反射体を炉心上部反持板
に設けた貫通空間に挿入後、中性子反射体の一端に設け
た支持金具を貫通空間を形成する格子の梁、または貫通
空間の辺と接触させて中性子反射体の自重を支持させ、
また板ばね、圧接パッド等で貫通空間の側壁面を押し付
は反作用で中性子反射体を貫通空間の側壁面に圧接させ
ることによって水平方向の動きを抑制するように支持さ
せることによって、炉心槽などの炉内構造物に対してボ
ルト穴加工など特別な加工を必要とせず中性子反射体の
設置が可能である。特に炉心上部反持板が格子構造で構
成されている場合には格子の貫通空間を利用することに
よって既存の原子炉に何らの加工も加えることなく中性
子反射体の取付けが可能である。

また、前記中性子反射体の設置方法によれば中性子反射
体はいかなる炉内構造物とも連結されず圧接のみで支持
されているので、ボルトはずしなど連結解除の操作を何
ら必要とせず短時間に設置、または撤去が可能である。

その結果、炉心の燃焼状態に対応して最適な配置となる
よう中性子反射体の再配置を頻度高く、たとえば燃料交
換時毎に効率的な実施可能となり、中性子利用効率およ
び燃料利用効率が向上する。また、炉心の中性子束の平
坦化がもたらされ、中性子束のこう配に起因する炉内構
造物、たとえばチャンネルボックスなどの照射歪みが軽
減され、−度原子炉から取り出したチャンネルボックス
の再使用の機会が増大し、経済上の効果がもたらされる
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、炉心上部反持板に設けた貫通空間に挿
入、支持される方法で中性子反射体を簡単に短時間に設
置できる原子炉が具現でき、中性子反射体設置、撤去、
または移動の作業効率が向上する。

また、原子炉内に簡単に設置可能で、かつ、水平方向へ
の動きを拘束できる支持手段を有する中性子反射体が得
られるので、これを用いることによって中性子反射体設
置等の作業効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図に示す中性子反射体の上部付近の詳細構
造を示す斜視図、第２図は本発明の一実施例に係わる原
子炉炉心１／４領域の平面図、第３図は本発明の一実施
例に係わる原子炉圧力容器内部の縦断面図、第４図は第
１図のＡ−Ａ断面図、第５図は炉心周囲に中性子反射体
を設置した時の原子炉炉心内高速中性子束の分布図、第
６図は本発明の他の一実施例に係わる中性子反射体の上
部付近の構造を示す斜視図である。 ２・・・吊り具、３ａ、３ｂ・・・支持金具、４・・板
ばね、６・・・押しばね、７・・・ハンドル、８・・・
圧接パッド、３０・・炉心、３２・・・炉心上部反持板
、３６．３６ａ〜３６ｈ・・・中性子反射体、４０・・
原子炉圧力容器、３２　・・　　炉Ｉシ・上部支持板 ３６　　　　　中性子反射体 第２ 図 炉ＩシＶ最外周境界 ５　　−・ ３０・　　・・・　・　・ ３２ａ　、３２ｂ・ 吊り具 冷却水流路 炉ｊし− 炉心上部反持板 ８ ４５　・・　・ 炉ノひバイパス領域 炉ｔシ・檀 第４ 図 第 ６ 図 半径方向距離 ６・・・押しばね ７・・・ハンドル ８・・・圧接バッド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉の炉心の外周部と、その周囲に配置される炉
   心槽の内壁との間隙で形成される空間に中性子反射体を
   設置する原子炉において、 前記中性子反射体を炉心上部支持板に設けた貫通空間に
   挿入し、炉心上部支持板に着脱自在な支持手段をもつて
   支持させることを特徴とする原子炉。 ２、原子炉の炉心の外周部と、その周囲に配置される炉
   心槽の内壁との間隙で形成される空間に中性子反射体を
   設置する原子炉において、 前記中性子反射体を炉心上部支持板に設けた貫通空間に
   挿入し、炉心上部支持板に着脱自在な支持手段をもつて
   支持させることを特徴とする中性子反射体の設置方法。 ３、原子炉内に設置する中性子反射体において、炉心上
   部支持板に設ける貫通空間に挿入可能な形状を有し、さ
   らに前記貫通空間に挿入された状態で炉心上部反持板に
   取付けるための着脱自在な支持手段を有することを特徴
   とする中性子反射体。 ４、請求項３記載の中性子反射体において、炉心上部支
   持板に取付けるための着脱自在な支持手段が、炉心上部
   支持板の上面に接し主に中性子反射体の重量を支持する
   支持具と、炉心上部支持板の貫通空間の側面に接し水平
   方向の中性子反射体の動きを抑制する支持装置とから構
   成されることを特徴とする中性子反射体。 ５、請求項４記載の中性子反射体において、支持具と支
   持装置が一体構造で構成されることを特徴とする中性子
   反射体。 ６、請求項４記載の中性子反射体において、支持金具と
   支持装置が中性子反射体の吊り具と一体構造で構成され
   ることを特徴とする中性子反射体。 ７、請求項４、５または６記載の中性子反射体において
   、 中性子反射体の吊り動作が支持装置の中性子反射体の動
   きを抑制する機能を自動的に解除するように吊り具と支
   持装置とが連動する機構を備えたことを特徴とする中性
   子反射体。 ８、請求項１の原子炉において、 請求項３〜７記載のいずれかの中性子反射体を設置する
   ことを特徴とする原子炉。