JPH0336957Y2

JPH0336957Y2 -

Info

Publication number: JPH0336957Y2
Application number: JP62588U
Authority: JP
Priority date: 1979-02-15
Filing date: 1988-01-08
Publication date: 1991-08-05
Also published as: GB2042686B; FR2449243A1; FR2449243B1; US4313794A; DE3005574C2; CA1126419A; GB2042686A; DE3005574A1; JPS63132395U; IT8047660A0; NL8000021A; BE881156A; IT1127571B; JPS55110988A

Description

【考案の詳細な説明】一般的には、本考案は自動的に作動し且つ自動
的に固定する流れ締切り弁に関する。特に本考案
は原子炉を安全停止するのに多数の、流体で支持
された吸収材要素を利用している型式の原子路内
でのこの種の弁の使用に関するものである。

自動的に作動し、自動的に固定する流れ締切り
弁を必要とする用途は多数存在している。その必
要は原子炉を安全停止する能力を確実にするのに
多数の、流体で支持された中性子吸収要素を利用
する型式の原子炉の場合には特に大きい。詳細に
は、今までは原子炉は代表的には、炉心の頂部を
通つて導入されて、機械的装置たとえばクラツチ
歯車またはそれに類似したものを介して作動する
電動機により炉心に上げ下げされる制御棒により
停止された。非常の際には上記クラツチは係合を
分離され且つ制御棒が炉心へ降下せしめられた原
子炉を停止する。この種のシステムは幾つかの欠
点を有している。特に、機械的装置たとえばクラ
ツチが分離可能となるかあるいは制御棒が通らね
ばならない通路を歪めてこれ等の制御棒を固着さ
せ、これ等の制御棒の炉心への完全挿入を妨げる
缺陥が生ずるおそれがある。このような例におい
ては、原子炉を停止することは不可能である。し
たがつて、流体の流れの損失の場合に重力の作用
で炉心に降下する、多数の、流体で支持された中
性子吸収要素を使用することにかなりの関心が寄
せられて来た。かくして、原子炉は流れを締切る
簡単な手段により停止されることができ且つ流体
の流れの不測の損失の場合にも原子炉が自動的に
停止される。

米国特許第3228847号の明細書には中性子束を
制御するための制御構体を含んだ原子炉制御シス
テムが記載されている。この制御構体は原子炉の
非活性区域から活性区域内へ延びている内側チユ
ーブと、この内側チユーブを取囲んでこれから離
隔された外側チユーブとを含んでいる。上記外側
チユーブは１つの閉鎖端部を有しまた前記内側チ
ユーブは前記外側チユーブの閉鎖端部に隣接して
これから離隔された開口端部を有している。中性
子吸収粒子は流れの力により前記チユーブに沿つ
て運動するよいに内側チユーブと外側チユーブと
の間に位置決めされている。上記中性子吸収粒子
は流体の流れにより原子炉の活性区域から移動さ
れ且つ流れが停止された場合重力の作用で活性区
域に落下して戻る。

米国特許第3257286号の明細書には原子炉のた
めのボール型の制御器が記載されている。多数の
細長い導管が原子炉内に位置決めされて、導管の
第１の部分が炉心内に位置決めされ且つ隣接した
第２の部分が炉心の外部に位置決めされている。
各々の導管は多数の個々の物体を保持し、その
各々は高中性子吸収横断面材料を含んでいる。前
記導管内の中性子吸収物体の運動は、中性子吸収
物体を導管の第１と第２の部分内に選択的に位置
決めするため導管の各端部にて利用可能な与圧流
体源を提供することで達成される。核分裂型の原
子炉においては炉の作動中に吸収物体の位置を変
えることで始動し、停止し、あるいは反応度を制
御することができるといわれている。

米国特許第3347747号の明細書には原子炉のた
めの制御機構および方法が記載されている。原子
炉は、炉心の区域内にて炉心の面積全体にわたり
分布された多数の互いに側方に離隔された垂直通
路を有している。上記通路は炉心のほぼ高さ全体
にわたり延びた下方部分と、原子炉容器内へと炉
心の上方に延びた上方部分とを含んでいる。毒物
質を含み且つ炉心の区域内の下方位置から、炉心
のほぼ上方にある、前記通路内の上方位置へ動く
ことのできる可動装置が各々の通路内に位置決め
され且つ内部に封じ込まれている。毒物質を容れ
た装置は重力で下方位置へ動かされまた前記通路
内を上向きに導入される流体により上記下方位置
から上方位置へ動かされる。

米国特許第4076583号の明細書には、炉心を通
し且つその上方に延びた多数の細長い導管を含ん
で成る原子炉のための他の制御方法が開示されて
いる。上記導管内には多数の中性子吸収要素が位
置決めされ、且つ正常作動中、炉心の上方に延び
た前記導管の部分内に積重ねられた床を形成す
る。上記の積重ねられた床が形成されている前記
導管の部分は流体バイパス装置を有している。こ
のバイパス装置は、正常作動中には全ての吸収要
素を前記の積重ねられた床内に且つ炉心外に確実
に維持するとともに正常作動中上記積重ねられた
床を通して流れる流体の圧力降下をできるだけ少
くすることを確実に可能ならしめることが判明し
ている。

全ての上記の技法が制御棒システムのみの依存
よりも優れた利点を提供するように思われるが、
なお改善の余地がある。詳細には、吸収要素を炉
心内へ進めるのに重力を頼りとしているこれ等の
システムの全てにおいて、残留流体の流れは、た
とえそれが原子炉の安全作動のための最小限以下
であろうとも、吸収要素の降下をおくらせるよう
に作用する。たとえば完全な動力の故障の場合に
うず巻きポンプの慣性は、動力の損失後にもまた
流体の流量が原子炉が停止される点以下に降下し
た後においても、ある程度の流れを提供し続ける
のには十分であろう。かくして、一度流体の流量
が予定の点以下に降下した場合、弁が自動的に閉
じて、中性子吸収要素が炉心に降下してこの原子
炉を安全に停止させるのに必要とされる時間を実
質上軽減するように、自動的に作動する流れ締切
り弁を流体の流れ内に有することが有利であるこ
とは明らかであろう。さらにまた、ある程度の間
違つた流れあるいは圧力の急激な変動または安全
レベル以下に減退したのに続いての流れが生じた
場合に、この種の弁は有利に自動固定して、流体
の流れの再開による原子炉の不用意の始動を防止
する。

本考案は、原子炉を安全停止するのに複数の、
流体で支持された中性子吸収要素を利用した型式
の、特に原子炉内に使用するようにされ流れ通る
流体の流れのための対向両端部を有する実質上垂
直な細長いハウジング内にある自動作動流れ締切
り弁に係るもので、開口を有し実質上垂直な細長
いノズル装置と、ノズル装置を取り囲みノズル装
置の上部にあるピストン部材と協働して動きを制
御される上方に流体流れ開口を有するスリーブ装
置とを備え、ノズル装置とスリーブ装置の下半部
分とで室を形成すると共にノズル装置とスリーブ
装置との間に２つの密封装置を設け、一方の密封
装置はノズル装置の開口とスリーブ装置の開口と
の間の室の上部に設け、他方の密封装置をスリー
ブ装置の下方とノズル装置の開口の下方との間の
室の下部に設け、スリーブ装置は、ノズル装置の
開口が実質的に流体の流れを阻止しない上方開放
位置と、実質的に流体の流れを阻止する閉鎖位置
との間を移動可能であり、閉鎖位置にある時は室
の流体圧力を受ける面積の大きさの差により上向
きの力より下向きの力を大きくして閉鎖位置を維
持するように作用し、スリーブ装置の上方に釣合
い部材を設け、釣合い部材はスリーブ装置が開放
位置にある場合に、ハウジングに固定された孔板
に接触し、孔板との釣合い部材とに跨がつて圧力
降下を生成するように孔板の予定の流れ面積を通
る流体の流れを阻止し、圧力降下は釣合い部材及
びスリーブ装置を予め決められた最少流量で支持
し、流体の流量が予定流量以下に落ちた場合には
釣合い部材に跨がる圧力降下がスリーブ装置を開
放位置に維持するに不十分になりスリーブ装置が
重力の作用で閉鎖位置へ移動することを特徴とす
る。

従つて、本考案は、自動的に作動し且つ一度閉
鎖位置にあると自動的に固定する流れ締切り弁を
提供することができる。

即ち、本考案に係る流れ締切り弁は、スリーブ
装置がノズルの孔を通つて流れる流体の流れに対
し実質上ふさがれない上方解放位置と、スリーブ
とノズル密封表面とが適当にかみ合わされた密封
表面とスリーブの壁とが孔を通る流体の流れを阻
止する閉鎖位置とに動くことができる。ノズル装
置とスリーブ装置の２つの密封装置とは互いに協
同して作用し、上向きの方向に力を加えるため流
体圧力に露出される面積よりも大きい面積を下向
きの方向に力を加えるため流体圧力に露出し、そ
れにより一度弁が閉鎖位置にあれば、流体圧力の
増加は弁を閉鎖位置に維持する。釣合い部材はス
リーブが解放位置にある場合に、ハウジングに固
定された孔板に接触し、かくして孔板の孔の予定
の流れ面積を通る流体の流れを阻止して、孔板と
釣合い部材とに跨がる圧力降下を生じる。この圧
力降下は予定の最小限の流体の流れにおいて釣合
い部材と流れ締切りスリーブとを支持するのに十
分である。流体の流れが予定の値以下に降下した
場合は、釣合い部材に跨がる圧力降下が流れ締切
りスリーブを解放位置に維持するには不十分であ
り、従つて流れ締切りスリーブは重力の作用で閉
鎖位置へ移動する。ノズル装置の上部にあるピス
トン部材はスリーブが解放位置から閉鎖位置へ移
動した場合に、ピストン部材の最上部分が流れ締
切りスリーブに設けられている流れ開口を通り過
ぎ、内部に捕えられている流体が油圧の衝撃を防
止あるいは最小限にする緩衝力を流れ締切りスリ
ーブの閉鎖の際に与える。

以下添付図面について本考案の好ましい実施例
を詳述する。

添付図面の第１図において、油圧的に支持され
る中性子吸収要素円柱体が全体を符号１０で示さ
れている。図示されている円柱体は特に好ましい
応用において、すなわち多数の油圧的に支持され
る中性子吸収要素を利用している型式の液体金属
中性子増殖形原子炉において、本考案の弁を組込
んでいる。上記円柱体は原子炉の炉心内に配置さ
れている燃料要素と実質上同じ外形を有する。一
般的に原子炉炉心は多数の燃料要素、吸収円柱
体、および同様に中性子吸収材料から構成されて
いる制御棒とから成る。前記円柱体１０はハウジ
ング１２から成り、またこのハウジング１２は内
部に下方と上方の多孔板１４および１６をそれぞ
れ有しておりまた上記多孔板は保持帯域１８を画
定しこの保持帯域内には炉の正常作動中のそれぞ
れの位置にて図示されている中性子吸収要素２０
の積重ねられた床が収容されている。詳述すれ
ば、米国特許第4076583号の明細書に開示されて
いるように、この中性子吸収要素の積重ねられた
床は炉心帯域の上方且つ外部に油圧流体により支
持されている。同様にハウジング１０と保持帯域
１８内に流体バイパス管２２が位置決めされ、ま
たこのバイパス管２２は中性子吸収要素２０の積
重ね床内に進入する流体の一部分をこの床から側
路させて、前記要素が炉心帯域外に確実に維持さ
れまた前記積重ね床を通しての圧力降下をできる
だけ少くするようにされている。

第１図に円２で囲まれ、第２図に拡大図で詳細
に示されている本考案にしたがつた弁が中性子吸
収要素の上方に位置決めされている。正常な開放
作動位置にて示されている弁を通る流体はハウジ
ング１２を通り抜けてその上端部から流出する。
本考案の弁を開放位置から閉鎖位置へあるいはそ
の逆に機械的に動かすための重くされた部材２６
が同様にハウジング１２内に含まれている。重く
された部材２６は電磁石２８と、キユーリ点合金
マグネツト２９とにより所定位置に保持される。
すなわち、電磁石２８とキユーリ点合金マグネツ
トとは細長い棒３０に取付けられ、両者は正常作
動中は棒３０とともに互いに協同して作用して重
くされた部材２６を動かして本考案の弁を開閉す
る。通り抜けている流体が、一時的過出力の場合
のごとく、ある最大限の所望の温度を超過した場
合にキユーリ点合金磁石２９は重くされた部材２
６を自動的に解放し、それにより上記の重くされ
た部材２６は本考案の弁を閉じて、中性子吸収要
素を炉心に迅速に降下させてこの原子炉を停止さ
せる。さもなければ、電磁石２８が消勢されて、
重くされた部材２６を解放することができる。抵
抗板３４を備えた自力浮揚流れ締切り弁３２もま
たバイパス管２２の下端部に隣接し且つ多孔板１
４の下方に位置決めされて配備されるを有利とす
る。正常作動中、弁３２の傍を通つて流れる流体
は抵抗板３４に作用して上記弁を開放位置から閉
鎖位置へ持上げそれにより実質上全ての流体が多
孔板１４を通つて流れる。流体の流量が予定の点
以下に降下した場合には、前記弁は解放位置へ落
下して戻り、かくして流体はバイパス管２２の下
端部の複数の孔（図示されていない）を通つて流
される。かくすることで、中性子吸収要素の降下
円柱体により押し除けられる流体はバイパス管を
通つて流入せしめられ且つ底部開口（図示されて
いない）を通つて流出せしめられ、それにより中
性子吸収要素は流れ弁３２を付加されない場合よ
りもより迅速に炉心帯域に落込む。必要とされる
前記抵抗板の面積は所望の作動流量と弁の重量と
の関数である。上記面積は数学的にあるいは実験
により決定されることができる。

次で第２図には、本考案の弁が拡大断面図で示
されている。本考案を理解させる都合上、この図
において、上記弁は閉鎖位置にて、たとえばあた
かも点線に沿つて作用する重みをつけられた部材
２６により閉鎖位置へ動かされたかのごとく、図
示されている。図示されている実施例において、
ハウジング１２は本考案の弁の一部分を形成して
いる。たとえば複数の、ねじれを切られた繋締具
４０によりハウジング１２に取付けられる入口部
材３８から成る実質上垂直の細長いノズル構体３
６がハウジング１２内に位置決めされている。さ
らにノズル構体３６はさらに頂端部に隣接して複
数の開口４４を設けられている実質上垂直のノズ
ルハウジング４２を含んである。ノズル構体３６
はノズルハウジング４２の下方且つ外方に延びた
密封表面４６および調節リング５０上の密封表面
４８のごとき開口４４の上方且つ下方に位置決め
された密封装置を含んでいる。調節リング５０は
垂直方向の調節の提供のためノズルハウジング４
２にねじ山で取付けられている。

同様にハウジング１２内に位置決めされている
流れ締切りスリーブ溝体５２はノズルハウジング
４２を取囲む壁５４を有している。壁５４の上方
部分は少くとも１つの流体流れ開口５６を有して
いる。ノズル溝体３６とスリーブ溝体５２との間
に円筒状の室が形成される。流れ締切りスリーブ
溝体５２は２つの密封装置５８および６０を含
み、その中の一方は流れ開口５６の下方に位置決
めされ、また他方は壁５４の下端部に隣接して位
置決めされている。上記２つの密封装置は半径方
向内方且つ上方に延びた表面を含んでいる。本考
案によれば上記弁が閉鎖位置にある場合、密封装
置４６と５８および密封装置４８と６０は互いに
協同して作用して、上向きの方向に力を加えるた
め流体圧力に露出されるよりも大きい面積を下向
きの方向に力を加えるため流体圧力に露出する。
したがつて、一度、この弁が閉鎖位置にあると、
流体圧力の増加は前記弁を閉鎖位置に維持するよ
うに作用するであろう。締切りスリーブ構体５２
はまた、このスリーブが開放位置にある場合に、
通つて流れる流体の流れに流れ面積を提供する多
数の孔６６を設けられている、多孔板６４に接触
する釣合い部材６２をも含んでいる。接触してい
る場合には、釣合い部材６２は十分な流れ面積を
覆つて、流体が前記ハウジングを通つて流れてい
る場合には、開放位置における前記締切りスリー
ブを予定の最小限の流量に維持するのに丁度十分
である圧力降下が前記釣合い部材に跨つて提供さ
れるようにされている。釣合い部材６２により覆
われる流れ面積は下記の方程式により容易に決定
できる。

Ａ＝Wa²／CfQ² この場合、Ｗは前記スリーブ構体の重量、ａは
前記孔を通る妨げられない流れ面積、Ｑは弁が閉
じる最小限の所望の流量で、Cfは前記孔のノズ
ル係数である。前記ノズル係数は、なかんずく、
前記孔の形状と、前記板の厚さとの関数である。
その値は当業者によりきまりきつた実験により容
易に決定される。

有利なことには、本考案の弁はさらに、流れ締
切りスリーブを開放位置と閉鎖位置との間で動か
すための機械的装置をも含んでいる。第２図に例
示されている一例としての型式の機械的装置は、
開放位置と閉鎖位置との間の機械的運動を提供す
るように重くされた部材２６に滑動自在に連結さ
れているリンク部材６８として図示されている。
前記の重くされた部材は釣り合い部材６２に跨る
圧力降下により提供される保持力に打勝つに十分
な重量を有している。

本考案の好ましい実施例においては、ノズルハ
ウジング４２の上方に位置決めされてこれに取付
けられるピストン部材７０もまた提供されてい
る。作動中、流れ締切りスリーブ構体５２が上方
の開放位置から下方の閉鎖位置へ運動するにつれ
て、内部に収容されている流体は、ピストン部材
７０の最上方の表面が最上方の開口を通り過ぎる
まで流れ開口５６を通して容易に押し除けられ
る。最上方開口の通過時には、押し除けられる流
体のための流れ面積はピストン部材７０と、流れ
締切り構体５２のスリーブ壁５４の内径との間の
隙間により決定される所望の最小値まで減ぜられ
る。

本考案にしたがつた弁は実質上第１図および第
２図に図示されているように構成され且つテスト
用中性子吸収円柱体副構体内に取付けられた。本
考案は、前記副構体を通る流れを各種の割合で減
じ且つ本考案の弁付きと弁なしとの両方の炉心帯
域内へ実質上全ての中性子吸収要素が落下するの
に必要とされる時間を測定することで、テストさ
れた。本考案の弁が使用された場合は全ての要素
が炉心帯域へ落込むのに要する時間は実質上一定
（約４ないし６秒間）であることが測定された。
上記弁が使用されていない場合は、上記時間は流
量が減ぜられる割合次第で著しく変化した。実際
に、流量が緩徐にゼロまで減ぜられたある例にお
いては、全ての要素が炉心帯域に落込むのに必要
とされる時間は20秒あるいはそれ以上もの長さで
あつた。このように本例は本考案の効用を明白に
証明している。さらにその上に、流れが設計作動
流量の約50％以下に減ぜられるまで要素が一貫し
て炉心帯域へ落込むように中性子吸収円柱副構体
を設計することは困難である。本考案によれば、
弁が任意の所望の最小流量で閉じるように釣合い
部材を設計することは容易に可能である。さらに
その上に、この閉鎖点は高度に繰返し可能であ
り、かくしてさらに本考案が確実な自動作動弁を
提供することを証明している。

以上の説明から明らかな通り、本考案の構成に
よれば、ノズル装置の開口が実質的に流体の流れ
を阻止しない上方開放位置と、実質的に流体の流
れを阻止する閉鎖位置との間をスリーブ装置が移
動可能であり、閉鎖位置にある時は室の流体圧力
を受ける面積の大きさの差により上向きの力より
下向きの力を大きくして閉鎖位置を維持するよう
に作用し、スリーブ装置が開放位置にある場合
に、スリーブ装置上方の釣合い部材がハウジング
に固定された孔板に接触し、孔板と釣合い部材と
に跨がつて圧力降下を生成するように孔板の予定
の流れ面積を通る流体の流れを阻止し、圧力降下
は釣合い部材及びスリーブ装置を予め決められた
最少流量で支持し、流体の流量が予定流量以下に
落ちた場合には釣合い部材に跨がる圧力降下がス
リーブ装置を開放位置に維持するに不十分になり
スリーブ装置が重力の作用で閉鎖位置へ移動する
ので、本考案は、簡単確実な構成により自動的に
作動し一度閉鎖位置にあると自動的にその位置を
維持することのできる流れ締切り弁を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の弁を含んだ原子炉内に使用す
るための代表的吸収ボール円柱体の断面の略図、
第２図は第１図に示されている本考案の弁の詳細
拡大断面図である。１２……ハウジング、２０……中性子吸収要
素、３６……細長いノズル構体、４４……複数の
開口、４６，４８，５８，６０……密封装置、５
２……流れ締切りスリーブ構体、５６……流れ開
口、６２……釣合い部材、６４……多孔板、７０
……ピストン部材。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

原子炉を安全停止するのに複数の、流体で支持
された中性子吸収要素２０を利用した型式の、特
に原子炉内に使用するようにされ流れ通る流体の
流れのための対向両端部を有する実質上垂直な細
長いハウジング１２内にある自動作動流れ締切り
弁２において、開口４４を有し実質上垂直な細長
いノズル装置３６と、該ノズル装置を取り囲みノ
ズル装置の上部にあるピストン部材７０と協働し
て動きを制御される上方に流体流れ開口５６を有
するスリーブ装置５２とを備え、前記ノズル装置
３６と該スリーブ装置の下半部分とで室を形成す
ると共に該ノズル装置３６とスリーブ装置５２と
の間に２つの密封装置４６，４８，５８，６０を
設け、一方の密封装置４６，５８は前記ノズル装
置３６の開口４４と前記スリーブ装置５２の開口
５６との間に前記室の上部に設け、他方の密封装
置４８，６０を前記スリーブ装置５２の下方とノ
ズル装置３６の開口４４の下方との間の前記室の
下部に設け、該スリーブ装置５２は、前記ノズル
装置３６の開口４４が実質的に流体の流れを阻止
しない上方開放位置と、実質的に流体の流れを阻
止する閉鎖位置との間を移動可能であり、閉鎖位
置にある時は前記室の流体圧力を受ける面積の大
きさの差により上向きの力より下向きの力を大き
くして閉鎖位置を維持するように作用し、前記ス
リーブ装置５２の上方に釣合い部材６２を設け、
該釣合い部材は前記スリーブ装置５２が開放位置
にある場合に、前記ハウジング１２に固定された
孔板６４に接触し、前記孔板と前記釣合い部材と
に跨がつて圧力降下を生成するように前記孔板の
予定の流れ面積を通る流体の流れを阻止し、前記
圧力降下は前記釣合い部材及び前記スリーブ装置
５２を予め決められた最少流量で支持し、前記流
体の流量が予定流量以下に落ちた場合には前記釣
合い部材に跨がる圧力降下が前記スリーブ装置５
２を開放位置に維持するに不十分になり前記スリ
ーブ装置が重力の作用で閉鎖位置へ移動すること
を特徴とする流れ締切り弁。