JPH03269397A - 自己作動型液体状吸収材制御棒 - Google Patents

自己作動型液体状吸収材制御棒

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JPH03269397A
JPH03269397A JP2071189A JP7118990A JPH03269397A JP H03269397 A JPH03269397 A JP H03269397A JP 2071189 A JP2071189 A JP 2071189A JP 7118990 A JP7118990 A JP 7118990A JP H03269397 A JPH03269397 A JP H03269397A
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Mitsuru Kamei
満 亀井
Katsuya Kaneshiro
金城 勝哉
Toshio Wakabayashi
利男 若林
Seiichi Komoda
菰田 成一
Akihiro Hara
昭浩 原
Shigeo Nomura
茂雄 野村
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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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】
本発明は高速増殖炉等の原子炉に使用される制御棒に関
するものである。
【従来の技術】
従来の制御棒は、B4Cペレット等の固体状中性子吸収
材を被覆管内に充填して吸収ピンとなし、複数本の吸収
ピンを保護管内に装着して、制御棒駆動装置により案内
管内を上下動できるようになすとともに、保護管内を流
れる冷却材ナトリウムによって各吸収ピンの冷却を行う
構造となっている。吸収ピンを複数本化することによっ
て、吸収ピン1本当りの発熱量は下がるから、吸収材ペ
レットの溶融は防止できる。 原子炉の状態(温度、流量、中性子束等)は常に複数の
計装系により監視され、若し成る列装系で原子炉の異状
を示す信号が検出された場合には、その計装系の支配下
にある制御棒駆動装置と吸収ピン束の結合を解除して吸
収ピン束を自然落下させて原子炉を停止させるようにな
っている。
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の制御棒装置では、原子炉の緊急停止が必
要なときに必ず作動するという絶対的な信頼性がないと
ころから、計装系の故障で吸収ピン束の結合が解除され
ない可能性を配慮した対策を必要とした。すなわち、通
常の原子炉では制御棒は主系杭棒と後備系杭棒の二系統
化がなされ、いずれか片方の系統に属する制御棒だけの
落下で原子炉を停止可能としていた。 また、吸収ピン束の結合が円滑に解除されても、制御棒
外筒が周囲の他の部分と干渉して吸収ピン束が落下しな
いという万一の可能性を配慮して、各系統の制御棒全本
数のうちの1本が落下しない場合でも不都合が生じない
ように制御棒本数に余裕を持たせていた。 本発明の目的は、上記した従来の制御棒の欠点に鑑み、
固体吸収材ではなく液体状吸収材を使用して、作動信頼
性が極めて高い自己作動型液体吸収材制御棒を提供する
ことにある。
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目りを達成するため、内部仕切板の下
方を炉心部軸方向範囲に該当する空洞部となし、該内部
仕切板の上方を液体状吸収材の収納空間となし、上記収
納空間内にある液体状吸収材が異常高温となったときに
該内部仕切板に孔をあける自己作動型穿孔手段を設けた
ものである。 また、本発明の第2の発明は、上記の第1の発明の構成
に、上記空洞部内にも炉心下端高さとほぼ同一面となる
ように液体状吸収材を収納する構成を付加したものであ
る。 いずれの場合も、液体状吸収材としては、Llや、′1
.iを濃縮したLl、それ等Ll中に三重水素貯蔵用の
Zrを内蔵したものが使用される。 自己作動型穿孔手段は、低融点合金や形状記憶合金を使
用することで、比較的簡単に構成される。
【作 用】
液体状吸収材は、通常運転時には炉心上端高さよりも上
方にあるから、炉心部での核分裂連鎖反応を妨げない。 しかし、緊急停止を必要とする事故発生によって液体状
吸収材の温度が異常に高温となると、自己作動型穿孔手
段が自動的に作動して内部仕切板に孔をあける。そうす
ると、液体状吸収材はその孔から流下して、炉心部軸方
向範囲に該当する空洞部に溜る。こうして原子炉停止が
達成されることになる。
【実施例】
本発明の第1実施例を示した第1図において、この制御
棒の外筒1は、燃料集合体と同様な断面六角形をなして
いる(第2図参照)。この外筒1の上部仕切板2には、
後述する液体状吸収材10の中性子吸収反応によって発
生したガスを放出するためのベント孔3が穿設され、そ
のベント孔3には冷却材(液体ナトリウム)の侵入を防
止する焼結金属製のポーラスプラグ4が嵌め込まれてい
る。上部仕切り板2の上部は、燃料交換機で取扱い可能
なハンドリングヘッド5となっている。外筒1の下部は
エントランスノズル6で終っている。このエントランス
ノズル6は、燃料集合体や従来型制御棒と異なり、冷却
材流人孔を有していない中実構造である。 外筒1の内部は内部仕切板7により上下二分割されてい
る。エントランスノズル6と内部仕切板7との間は、こ
の制御棒を原子炉に装荷された時に、中性子束の高い炉
心部軸方向範囲Aに該当する高さの空洞部8となし、当
該空洞部8の内部は真空または不活性ガスが充填されて
いる。一方、上部仕切板2と内部仕切板7との間は、炉
心部軸方向範囲Aの容積に相当する液体状吸収材IOと
、その上方空間に不活性ガスを充填した大きな収納空間
9となっている。内部仕切板7によって空洞部8への侵
入が咀止されている液体状吸収材IOは炉心部の上方に
位置するから、通常運転時には炉心部での核分裂連鎖反
応を妨げることはない。 液体状吸収材10としては、冷却材のナトリウムと同じ
液体アルカリ金属であるリチウム(lj)が適当である
。天然1.i中には(n、  α)反応断面積の大きな
6Liが約7.5%含まれており、上記した液体状吸収
材IOの収納空間9が大きいことと相俟って、天然Li
を液体状吸収材10としても従来型制御棒と同様の中性
子吸収性能を有する。′Liを濃縮したLiならば、従
来型制御棒以上の吸収性能となる。また、液体Li中に
三重水素貯蔵用のジルコニウム(Zr)を内蔵してもよ
い。一般に6Liの(n +  α)反応により発生す
る三重水素(3T)はT、ITとなってLiにトラップ
されるが、三重水素貯蔵用としてZrを内蔵しておくと
、三重水素Tのトラップ効率は更に高くなるから、核融
合炉の燃料として利用可能な3丁を生産できることにな
る。 Llは沸点が約1300℃であり、金属であるために熱
伝導度が高く、液体だから対流による熱伝導が生じ、こ
のため温度分布は平坦化されて1、lの沸騰は生じない
。また、前記のようにエントランスノズル6を中実構造
となし、冷却は制御棒外壁に沿って軸方向に流れる漏れ
流量だけでも十分に冷却される。 本発明では液体状吸収材IOを使用することが一つの特
徴であるが、もう一つの特徴は、液体状吸収材IOの異
常高温時に自己作動的に作動して内部仕切板7に孔をあ
ける自己作動型穿孔手段(lを有する点である。この自
己作動型穿孔手段11は、第1図の例では、内部仕切板
7の外周部の一部に形成した低融点合金で構成された部
分11aであり、また、第3図の例では、内部仕切板7
の外周部の一部に形成した薄肉部Ilbと、その薄肉部
ubに対向して配設している形状記憶合金製の錐状部材
11cである。 通常の原子炉状態では、上記した液体状吸収材10の熱
伝導度等のすぐれた性質によって、液体状吸収材IOの
高温化に起因する上記低融点合金の溶融や、形状記憶合
金の伸長はない。しかし、緊急停止が必要で、しかも従
来型制御棒による炉停止が万一不成功に終わった事故時
には、冷却祠の温度が上昇して例えば800℃以上とな
り、当然液体状吸収材IOの温度も具常に上昇するから
、第1図の例では内部仕切板7外周の低溶融点合金で構
成された部分11aが溶けて貫通孔が形成され、第3図
の例では形状記憶合金製の錐状部組11 cが伸びて内
部仕切板7の薄肉部11bを突き破る。そうすると、そ
れまで炉心部の上方に位置していた液体状吸収材lOは
、必然的に炉心部軸方向範囲A内にある空洞部8内に流
れ込むから、原子炉を停止させ、重大な事故に発展しな
いようにするのである。 第4図に示した第2の発明の実施例では、液体状吸収材
10は炉心上端高さの上方だけでなく、炉心下端高さの
下方にも内蔵している点で、第1図の場合と相違してい
る。すなわち、空洞部8内にも液体状吸収材lOが収納
され、その上面10aは炉心部軸方向範囲A下端高さに
位置せしめている。そうすることによって、通常の炉心
状態では炉心部での核分裂連鎖反応を妨げることはない
が、しかし、地震があって揺れを生じた場合には波を打
ち、液面高さが変動することになる。従来型制御棒だけ
を使用した炉心では地震時に集合体間のギャップ幅が減
少して正の反応度が加わり、原子炉を停止させる可能性
があるが、上記のように波体状吸収+4’lOを空洞部
8内にも封入しておくことで、地震時に該液体状吸収材
IOの上面10aが波打ち、液面高さが変動するので炉
心に負の反応度を与え、上記した疋の反応度を補償する
効果が期待できる。つま0 リ、原子炉停止の可能性が少なくなって、原子炉稼動率
の向上が期待できるのである。 その他の緊急時の作動の点では第1図で説明したところ
と変わりはないので、説明は省略する。
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の第1の発明は、従来のよう
な吸収ピン型式では期待できない単純な構造で制御棒を
構成することができ、吸収祠は固体でなく液体としたこ
とによって、周囲の構造物との干渉に起因する落下不成
功の心配は全くなくなった。しかも、液体状吸収材が異
常高温となったときに自己作動的に作動して内部仕切板
に孔をあける自己作動型穿孔手段を設けたから、機器の
故障などによる作動失敗がなく、作動信頼性、安全性が
極めて高い原子炉を実現することができる。本発明の液
体状吸収祠制御棒を従来型制御棒(主系杭棒と後備系杭
棒)と併用するときには、この液体状吸収材制御棒を一
体設置すればよく、これによって従来型制御 − 鉤棒の本数を削減でき、それに伴って高価な制御棒駆動
装置を削減できる。 また、第2の発明では、上記した効果に加えて、地震時
の液体状吸収相液面の波打ち現象で炉心に負の反応度を
与え、従来型制御棒の場合の正の反応度を補償して原子
炉停止の可能性をなくし、原子炉稼動率の向上に寄与で
きる。 液体状吸収材としてLlを使用すると、仮に外筒が破損
し液体状吸収材が漏出したとしても炉心閉鎖等の心配は
ない。液体Li中に三重水素貯蔵用合金を内蔵しておく
ときには、核融合炉の燃料として使用可能な3Tを生産
できる。 自己作動型穿孔手段は、低融点合金や形状記憶合金を使
用して簡単な構造で形成し、しかも確実な作動を得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の発明の実施例を示す断面図、第
2図は第1図の■−■線に沿い切断した断面図、第3図
は第1図の自己作動型穿孔手段の他の実施例を示す断面
図、第4図は第22 の発明の実施例を示す断面図である。 1・・・外筒、2・・・上部仕切板、3・・・ベント孔
、4・・・ポーラスプラグ、5・・・ハンドリングヘッ
ド、6・・・エントランスノズル、7・・・内部仕切板
、8・・・空洞部、9・・・液体状吸収材が封入される
収納空間、IO・・・液体状吸収材、11・・・自己作
動型穿孔手段、lla・・・低融点合金で構成された部
分、flb・・・内部仕切板の薄肉部、lle・・・形
状記憶合金製の錐状部材。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、内部仕切板の下方を炉心部軸方向範囲に該当する空
    洞部となし、該内部仕切板の上方を液体状吸収材の収納
    空間となし、上記収納空間内にある液体状吸収材が異常
    高温となったときに該内部仕切板に孔をあける自己作動
    型穿孔手段を設けたことを特徴とする自己作動型液体吸
    収材制御棒。 2、内部仕切板の下方を炉心部軸方向範囲に該当する空
    洞部となし、該内部仕切板の上方を液体状吸収材の収納
    空間となし、上記収納空間内にある液体状吸収材が異常
    高温となったときに該内部仕切板に孔をあける自己作動
    型穿孔手段を設け、かつ、上記空洞部内にも炉心下端高
    さとほぼ同一面となるように液体状吸収材を収納したこ
    とを特徴とする自己作動型液体吸収材制御棒。 3、液体状吸収材は、Li、^6Liを濃縮したLiお
    よびそれ等Li中に三重水素貯蔵用のジルコニウムを内
    蔵したもののいずれかである請求項1乃至請求項2の自
    己作動型液体吸収材制御棒。 4、自己作動型穿孔手段は、内部仕切板の外周部の一部
    に形成した低融点合金で構成された部分である請求項1
    乃至請求項2の自己作動型液体吸収材制御棒。 5、自己作動型穿孔手段は、内部仕切板の外周部の一部
    に形成した薄肉部と、その薄肉部に対向して配設した形
    状記憶合金製の錐状部材である請求項1乃至請求項2の
    自己作動型液体吸収材制御棒。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2599045C1 (ru) * 2015-07-20 2016-10-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Устройство пассивной защиты ядерного реактора на быстрых нейтронах (варианты)
WO2016195536A1 (ru) * 2015-06-01 2016-12-08 Российская Федерация от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Устройство для пассивной защиты ядерного реактора
RU2605431C2 (ru) * 2011-12-06 2016-12-20 ТерраПауэр, ЭлЭлСи Устройство и способы управления реактивностью в ядерном реакторе деления, ядерные реакторы деления и способы создания устройства управления реактивностью

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56115987A (en) * 1980-02-19 1981-09-11 Tokyo Shibaura Electric Co Nuclear reactor shuttdown device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56115987A (en) * 1980-02-19 1981-09-11 Tokyo Shibaura Electric Co Nuclear reactor shuttdown device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2605431C2 (ru) * 2011-12-06 2016-12-20 ТерраПауэр, ЭлЭлСи Устройство и способы управления реактивностью в ядерном реакторе деления, ядерные реакторы деления и способы создания устройства управления реактивностью
WO2016195536A1 (ru) * 2015-06-01 2016-12-08 Российская Федерация от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Устройство для пассивной защиты ядерного реактора
RU2608826C2 (ru) * 2015-06-01 2017-01-25 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" Устройство для пассивной защиты ядерного реактора
US10643755B2 (en) 2015-06-01 2020-05-05 State Atomic Energy Corporation “Rosatom” On Behalf Of The Russian Federation Device for passive protection of a nuclear reactor
RU2599045C1 (ru) * 2015-07-20 2016-10-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Устройство пассивной защиты ядерного реактора на быстрых нейтронах (варианты)

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