JPH034196A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は高速増殖炉の原子炉停止装置に係り、とりわけ
通常の制御棒が動作しない場合に、原子炉を自動的に停
止するのに適した外部設置型原子炉停止装置に関する。

（従来の技術） 液体ナトリウムを冷却材とする高速増殖炉では炉心の核
燃料の出力を制御したり、また原子炉運転が過渡状態に
至った場合に、炉内の中性子を吸収して核反応を緊急停
止する操作が行われ、これらの操作に制御棒が使用され
ている。

この制御棒はラッパ管内に植設した複数本の中性子吸収
ビンが格子板によりその上下端部が支持されてなるもの
で、ラッパ管の上部には掴み部が形成されている。この
制御棒を炉心領域へ挿入したり、引抜いたりして中性子
の吸収量を変化させて原子炉の核反応を制御する。原子
炉運転状態が過渡的になった場合は炉心内に制御棒を急
速に挿入して核反応を停止させる。急速に挿入させる動
作は制御棒駆動機構および重力落下によって行う。

従来、制御棒駆動機構および原子炉停止装置としては種
々の形式のものが提案されている。なかでも制御棒を直
接マグネットで磁気的に吸引することによって連結する
方式が構造上の単純さならびに接離操作において機械的
動作を不用である点などで他の形式よりも有利であると
考えられている。

このマグネットによる連結方式の原子炉停止装置を第７
図および第８図を参照しながら説明する。

なお、第８図は第７図のＡ−Ａ矢視方向を切断して拡大
した横断面図である。

第７図において、長尺筒状の上部案内管１内には延長管
２が軸線方向に移動自在に設けられている。この延長管
２の下端部には棒状のキュリー点磁性体にコイルが巻回
されたキュリー点電磁石３が設置されている。このキュ
リー点電磁石３は中性子吸収材を備えた制御棒４の上端
部の磁性体と常時吸着している。

一方、上部案内管１の下端部には上部に流出孔５が設け
られた円筒状の導入管６が接続固定されている。導入管
６の下方の炉心９内には燃料集合体の下部案内管８と、
制御棒の下部案内管７が設けられている。この制御棒の
下部案内管７内には低温冷却材１０が、燃料集合体の下
部案内管８には高温冷却材１１が上向に流れている。

前記導入管６は制御棒４の周囲にある燃料集合体下部案
内管８の領域から流出した冷却材をキュリー点電磁石３
まで導く構造になっている。導入管６内には第５図に示
すごとく各燃料集合体の下部案内管８から流出した高温
冷却材１１の出口温度を計測する計測線１２と、導入管
６内に計測線１２の対応した数だけ流れに対しての振れ
止め用として長尺の計測線多孔サポート１３が設置され
ている。

この長尺の計測線多孔サボーＨ３の両側面部には高温冷
却材１１が効率よく流出するよう複数列に配置した多数
の散流孔１４が設けられている。

また計測線多孔サポート１３の上部には前記低温冷却材
１０と前記高温冷却材１１との混合をねらっためくら板
１５が設けられている。なお、この計測線多孔サポート
１３は制御棒４の上下動に対する衝突力からの保護も兼
ねた構造となっている。

このような構成からなる従来の原子炉停止装置によると
、制御棒の下部案内管７と燃料集合体の下部案内管８を
上昇したナトリウムの低温冷却材１Ｇと高温冷却材１！
は導入管６内で混合し上昇する。

高温冷却材１１の一部１１１は導入管６内から燃料集合
体の下部案内管８間隙に向かって排除される。

混合して上昇した冷却材は流出孔５を経由して導入管６
外へ流れ出る。一方、この冷却材１０．　ＩＩが異常昇
温しでキュリー点電磁石３の設定値であるキュリー点温
度に至ると、キュリー点電磁石３は磁性を失う。この作
用により制御棒４の吸着力は消失し、制御棒４を自動的
に炉心に挿入落下させてスクラムが行われる。

（発明が解決しようとする課題） このような従来の原子炉停止装置によると、燃料集合体
の下部案内管８から流出する冷却材１１（常時出口温度
５００〜５５０℃）は制御棒の下部案内管７から流出す
る冷却材１０（通常出口温度４００℃）に比べ高温であ
り、かつ流速が速い。そのため、高温冷却材１１の静圧
が低下する。冷却材流動状況は静圧の高い方から低い方
すなわち低温冷却材１０が高温冷却材ｌｌ側へ寄る流れ
となり、導入管６の内部で低温と高温の混合された冷却
材が存在する。この混合された冷却材の一部が導入管６
の上部で流れ接し反転後、キュリー点電磁石３に逆流し
たり滞留部が出来たりしている。

また、燃料集合体の下部案内管８から流出する高温冷却
材１１は燃料集合体の下部案内管８の出口上部に第８図
に示すごとく設けられた長尺のＬ字状計装線サポート１
３が流路を邪魔するように設けられているため流動抵抗
となる。高温冷却材１１の一部は導入管６と燃料集合体
下部案内管８の間からｌｌｒの矢印に示すごとく流出し
、導入管６内にスムーズに導かれずに導入管６内を流れ
る高温の冷却材の割合が減る。そのために冷却材１０．
　ＩＩが異常昇温した際、キュリー点電磁石３がキュリ
ー点に達して磁束を遮断するまでに時間がかかり、スク
ラム応答性が充分でない課題があった。また、低温冷却
材と高温冷却材を混合するためにサボーＮ３に複数の案
内羽根を設置する方式が提案されているが、案内羽根が
流体中に配置されるため、流動抵抗が増大するばかりで
なく、案内羽根の流力振動も課題になる可能性がある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもの
で、冷却材の異常昇温に対する応答性を良好にし、原子
炉を確実にスクラムすることができる原子炉停止装置を
提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上部案内管と、この上部案内管の下端部に接続され上部
に流出孔が設けられた導入管と、この導入管および前記
上部案内管内に軸線方向に移動可能に設けられた延長管
と、この延長管の下端部に固設されたキュリー点電磁石
と、このキュリー点電磁石に吸着及び離脱可能な磁性体
を上部に有する制御棒と、前記導入管の下方の制御棒を
取り囲むようにして設けられた制御棒の下部案内管と、
この制御棒の下部案内管の周囲に設けられた燃料集合体
の下部案内管とからなり、前記導入管には計測線が上部
から前記導入管の下端部付近まで前記導入管の内面に沿
って取付けられかつ前記計測線を前記導入管の下端部で
固定する短尺の計測線サポートを設けてなることを特徴
とする原子炉停止装置。

（作　用） 本発明によると、まず制御棒の下部案内管から低温の冷
却材が、燃料棒の下部案内管から高温多量の冷却材が導
入管内を上昇流として流出するが、計測線サポートが短
尺でかつ簡単な構造であるため、従来構造にくらべ導入
管内の突起部、すなわち抵抗が少なくなっている。これ
により導入管から外部に流出する流れを防止でき、導入
管内に冷却材をスムーズに導くことができる。導入管内
を上昇した冷却材はキュリー点電磁石付近を層状に流れ
接する。何らかの原因により冷却材が昇温してキュリー
点に至った場合、キュリー点電磁石は磁束を失い制御棒
が延長管の下端部から離脱してスクラムが行われる。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図から第３図を参照して説明す
る。

第１図は本発明に係る原子炉停止装置の一実施例を概略
的に示す縦断面図で、第２図は第１図の要部拡大図であ
る。

第１図において、符号２０は高速増殖炉における遮蔽プ
ラグを示しており、このプラグ２０は原子炉容器（図示
してない）の上部開口を閉塞している。

この遮蔽プラグ２０に設けられた貫通孔２Ｉに長尺筒状
の上部案内管１が挿入され、この上部案内管１に設けた
フランジ部２２により遮蔽プラグ２０に固定されている
。この上部案内管１の上部はハウジング２３に接続され
、その頂部には図示していないモーターが載置されてい
る。一方、上部案内管１の下部は原子炉の冷却材である
液体ナトリウム１６内に没入している。上部案内管ｌの
内部には軸線方向に移動自在に延長管２が挿入されてお
り、延長管２の上部にはナツト２４が固設され、このナ
ツト２４はモーターによって回転するスクリュー軸２５
にねじ込まれている。延長管２の下端にはキュリー点電
磁石３が設置されている。炉心９内に植設された制御棒
の下部案内管７内には軸線方向に移動自在な制御棒４が
挿入される。その制御棒４の上端部は前記キュリー点電
磁石３に電磁気的に連結している。したがって駆動部の
モーターを回転すると、スクリュー軸２５が回転してナ
ツト２４、延長管２および制御棒４が一体となって上下
に移動する。

なお、上部案内管１の上部に設置された中性子遮蔽体２
６と延長管２とをベローズ２７によってつなぐことによ
り原子炉ナトリウム雰囲気と遮蔽プラグ２０より上部に
あり、図示しない制御部駆動機構上部機構との隔離を行
なっている。上部案内管１の下端部には上部に冷却材流
出孔５が設けられた導入管６が接続されている。この導
入管６内には制御棒４を取り囲むようにして短尺のＬ字
状計測線サポート２８が設けられている。計測線３１は
ハウジング２０の上部から挿入され導入管６の下端部付
近まで導入管６の内面に沿って取付けられている。

この計測線３１は導入管６の下端部で軸方向に燃料集合
体の下部案内管８と同数取付けられた短尺のＬ字状計測
線サポート２８の内面に沿って固定され、その端末は前
記燃料集合体の下部案内管８の中央に突出して設けられ
ている。

第２図は第１図におけるキュリー点電磁石３近傍の部分
的に拡大して示す断面図、第３図は第２図のＢ−Ｂ矢視
横断面図である。第２図および第３図から明らかなよう
に上部案内管１の下端には円筒状の導入管６が取付けら
れており、上部には冷却材の流出流路として流出孔５が
設けられている。この導入管６の内面に計測線３１をサ
ポートする短尺のほぼＬ字状計測線サポート２８が６体
ある燃料集合体の下部案内管８の各上部にそれぞれ対応
して設けられている。この計測線サポート２８の内面に
計測線３１が沿って取付けられ最下部で突出し各燃料集
合体中心に位置するように設けられている。

一方、導入管６の下方の炉心９には、円筒状の制御棒の
下部案内管７とその周囲に燃料集合体の下部案内管８が
配設されている。この制御棒の下部案内管７と燃料集合
体の下部案内管８内をナトリウムの冷却材２９．３０が
上向きに流れている。

このような実施例によると、制御棒の下部案内管７から
低温の冷却材２９が流出し、燃料集合体の下部案内管８
から高温の冷却材３０が従来よりも多量に流出する。こ
の低温の冷却材２９と高温の冷却材３０のミキシングさ
れた冷却材は導入管６内にスムーズに流入する。導入管
６内に流入した冷却材２９、３０は互いの流量差によっ
て、上昇流過程で高温冷却材２９と低温冷却材３０は混
合する。その後均−の温度状態となリキュリー点電磁石
３に流れ接し、流出孔５から外部へ流出する。

この際に正常な運転状態では混合後の冷却材の温度はキ
ュリー点電磁石３のキュリー点に至っていない。ところ
が、何らかの原因で冷却材の温度が上昇してキュリー点
に至るとキュリー点電磁石３の磁性が消失し磁力を失う
。これによって制御棒４はキュリー点電磁石３から離脱
し、重力落下により炉心９へ挿入され、スクラムが行わ
れる。

このように上記実施例によると、制御部の下部案内管７
から流出した低温の冷却材２９と燃料集合体の下部案内
管８から流出した多量の、高温の冷却材３０は設置され
たサポート２８が小さく、また上部および側面部に流動
抵抗となるものがなくなっているため、導入管６内にス
ムーズに導かれる。これにより導入管６外へ流出する高
温の冷却材２９を防止し、混合後の冷却材を感温部のキ
ュリー点電磁石３に効率よく流れ接することができる。

このようなことから、何らかの原因により冷却材が昇温
してスクラムすべき事象に至った場合、スクラム応答性
を良くすることができる。

なお計測線３１を導入管６の下部にサポートする固定手
段は例えば第４図から第６図に示したように押え板３２
を使用し導入管６に固定すればよい。

すなわち、第４図に示したように導入管６内に軸方向に
スリット溝３３を設け、そのスリット溝３３内に計測線
３１を挿入し押え板３２で固定する。また、第５図に示
したように導入管６の内面に計測線３１を当接し内側か
ら押え板３２で固定する。さらに第６図に示したように
導入管６の外面に計測線３１を当接し外側から押え板３
２で固定する。

［発明の効果］ 本発明によれば燃料集合体の下部案内管から流出する高
温の冷却材の流動抵抗を減らし効率よく導入管に導くこ
とによって、冷却材が異常昇温してから磁性体がキュリ
ー点に達して磁束を遮断するまでの時間を従来に比べて
短くすることができ、応答性を向上することができる。

このようなことから原子炉停止装置の信頼性を向上する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る原子炉停止装置の一実施例の全体
を示す縦断面図、第２図は第１図の要部を拡大して示す
縦断面図、第３図は第２図のＢ−Ｂ矢視方向を切断して
示す横断面図、第４図から第６図はそれぞれ本発明に係
る原子炉停止装置における計測線導入管部固定手段を示
す部分横断面図、第７図は従来の原子炉停止装置を示す
縦断面図、第８図は第７図のＡ−Ａ矢視方向を切断して
示す横断面図である。 １・・・上部案内管 ２・・・延長管 ３・・・キュリー点電磁石 ４・・・制御棒 ５・・・流出孔 ６・・・導入管 ７・・・制御棒の下部案内管 ８・・・燃料集合体の下部案内管 ９・・・炉心 ０・・・低温冷却材、　　　　　ＩＩ・・・高温冷却材
１鳳・・・分流、１２・・・計測線 ３・・・計測線多孔サポート ４・・・散流孔、１５・・・めくら板 ６・・・液体ナトリウム、２０・・・遮蔽プラグ２１・
・・貫通孔、２２・・・フランジ部２３・・・ハウジン
グ、２４・・・ナツト２５・・・スクリュウ軸、２６・
・・中性子遮蔽２７・・・ベローズ、２８・・・計測線
サポート ２９・・・低温冷却材。 ３１・・・計測線。 ３３・・・スリット溝 ３０・・・高温冷却材 ３２・・・押え板 （８７３３）代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ばか　
１名） 第 享 ３ 図 茅 図 茅 図 手 乙 図 卒 凹

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上部案内管と、この上部案内管の下端部に接続され上部
   に流出孔が設けられた導入管と、この導入管および前記
   上部案内管内に軸線方向に移動可能に設けられた延長管
   と、この延長管の下端部に固設されたキュリー点電磁石
   と、このキュリー点電磁石に吸着及び離脱可能な磁性体
   を上部に制御棒と、前記導入管の下方の制御棒を取り囲
   むようにして設けられた制御棒の下部案内管と、この制
   御棒の下部案内管の周囲に設けられた燃料集合体の下部
   案内管とからなり、前記導入管には計測線が上部から前
   記導入管の下端部付近まで前記導入管の内面に沿って取
   付けられ、かつ前記計測線を前記導入管の下端部で固定
   する短尺の計測線サポートを設けてなることを特徴とす
   る原子炉停止装置。