JPH049273B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は高速増殖炉の原子炉構造材の照射試験
を行なう材料炉内照射装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

第１図はループ型高速増殖炉を示すもので、図
中１は原子炉容器である。原子炉容器１内には冷
却材としての液体ナトリウム２が収容され、その
上部開口１ａは遮蔽プラグ３により閉塞されてい
る。遮蔽プラグ３は偏心位置に円形孔４ａを有す
る固定プラグ４と、この円形孔４ａに回転自在に
装着された回転プラグ５とからなるものである。
また原子炉容器１内には複数の燃料集合体および
制御棒（いずれも図示せず）等より構成される炉
心６が設置され、この炉心６は炉心支持機構７に
より支持されている。

前記原子炉容器１には冷却材流入配管８および
冷却材流出配管９が外部より接続されている。ま
た原子炉容器１の外面は間隙を有して保護容器１
０で覆われ、冷却材流入配管８および冷却材流出
配管９は保護容器１０に接続された保護管１１，
１２により覆われている。

前記炉心６の上方には炉心上部機構１３が回転
プラグ５を貫通して設けられ、この炉心上部機構
１３内には複数の制御棒駆動機構１４が設けられ
ている。これらの制御棒駆動機構１４は各制御棒
を炉心６に対して挿入・引抜操作して、炉心出力
を調整するものである。また炉心上部機構１３の
内部には案内胴１５が鉛直方向に設置され、この
案内胴１５内の下部には原子炉構造材の高温、低
フルエンスでの照射試験を行なうための照射試験
材料１６ａ，１６ｂ（第３図参照）を収納した収
納容器１７が配設されている。案内胴１５の下端
には液体ナトリウム２を流入させるナトリウム流
入孔１８が第２図の如く設けられている。さらに
後述する如く、収納容器１７の下端、周壁および
収納容器１７内に上下に配設された押え板１９
ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄにはそれぞれ液体ナ
トリウム２を流入させるナトリウム流入孔２０
ａ，２０ｂおよび２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１
ｄが第３図の如く設けられて、収納容器１７内の
照射試験材料１６ａ，１６ｂを液体ナトリウム２
に接触させ、高温に保持するように構成されてい
る。

第２図は材料炉内照射装置を示すもので、案内
胴１５は前記炉心上部機構１３の制御棒駆動機構
用予備孔等の挿入孔２２に挿入されており、上部
外周に形成された案内胴フランジ２３を介して炉
心上部機構１３内に支持されている。この案内胴
フランジ２３より上方の部分１５ａはハウジング
２４で囲まれている。そしてこのハウジング２４
の外周下端に設けられた下部フランジ２５と案内
胴フランジ２３とは共通のボルト２３により炉心
上部機構１３に固定されている。

前記案内胴１５には偏心した位置に案内孔２７
が形成され、案内胴１５の下端には前記ナトリウ
ム流入孔１８が、案内孔２７に連通するように形
成されている。また案内胴１５の周壁部にはガス
抜孔２８が形成されている。そして前記案内胴上
方部分１５ａの上端はハウジング２４の上部フラ
ンジ２９に密着嵌合している。そしてこの案内胴
上方部分１５ａおよび案内孔２７内には遮蔽体３
０が上方より挿入されている。この遮蔽体３０は
上端にフランジ３０ａを有し、このフランジ３０
ａはボルト３１によりハウジング２４の上部フラ
ンジ２９に固定されている。上記遮蔽体３０には
案内胴上方部分１５ａの上端から下端に至る高さ
範囲に空間部３２が形成されており、また遮蔽体
３０のフランジ３０ａ上面にはハンドリングヘツ
ド３３がボルト３４により取付けられている。

前記案内孔２７の内周および遮蔽体３０の外周
にはそれぞれ下方を小径とする段部３５，３６が
形成されている。これらの段部２５，２６は互い
に接していわゆるオフセツト構造となつており、
案内孔２７と遮蔽体３０との間の隙間を非直線と
して炉心６からの放射線上昇ストリーミングの外
部への流出を防止するようにしている。そして遮
蔽体１２３には、上記空間部３２およびフランジ
３０ａ中心部にそれぞれガス流通孔３７，３８が
形成されている。また案内胴上方部分１５ａに
も、空間部３２の周壁に設けられたガス流通孔３
７と中心軸が一致するガス流通孔３９が形成され
ている。そしてこれらのガス流通孔３７，３８，
３９を通して、原子炉容器１の外部に設けられた
ガス供給系（図示せず）よりたとえばアルゴンガ
ス等の不活性ガスを案内孔２７と遮蔽体３０との
間に流入させて、この間の隙間をシールするよう
に構成されている。

また、前記案内胴１５には案内孔２７と平行、
すなわち鉛直方向に計装孔４０が形成され、この
計装孔４０をハウジング２４と案内胴上方部分１
５ａとの間の空間部４１に連通させている。そし
て計装孔４０の下端には計装管４２が接続されて
いる。この計装管４２は案内胴１５の外周下部に
形成された支持部４３に支持され、下端は案内孔
２７中心線上の下方位置にて閉塞されている。上
記計装孔４０から計装管４２の内部にわたつて流
速計および熱電対式温度計４４が収容されてお
り、これらはケーブル４５を介して、前記ハウジ
ング２４の周壁に取付けられたシールコネクタ４
６に接続されている。そしてこれらの流速計およ
び温度計４４により原子炉容器１内における流体
ナトリウム２の状態が監視される。なお、計装孔
４０の上部と流速計および温度計４４との間の隙
間には遮蔽体４７が充填されるとともに、前記案
内孔２７と遮蔽体３０との間の隙間と同様に非直
線となるオフセツト構造になつており、炉心６か
らの放射線上昇ストリーミングの外部への流出を
防止するようにしている。

前記ハウジング２４の上部フランジ２９と遮蔽
体３０のフランジ３０ａとの間、ハウジング２４
の下部フランジ２５と案内胴フランジ２３との
間、案内孔２７と遮蔽体３０との間、および案内
胴１５外周と炉心上部機構１３との間には、それ
ぞれシールリング４８，４９，５０，５１が介挿
されている。

第３図および第４図は案内孔２７に収容されて
いる収納容器１７の内部構造を示すもので、この
収納容器１７は収納管５２の下端に調整スペーサ
５３を螺合接続し、かつ収納管５２の上端にハン
ドリングヘツド５４を接続して構成されている。
そして上記収納管５２の内部には前記照射試験材
料１６ａ，１６ｂが保持機構５５に保持されて収
容されている。保持機構５５の構成は次の通りで
ある。すなわち４枚の前記押え板１９ａ，１９
ｂ，１９ｃ，１９ｄを上下方向に互いに平行に配
設し、上位２枚および下位２枚の押え板間に照射
試験材料１６ａ，１６ｂと共にスペーサロツド５
６ａ，５６ｂを介挿する。また前記ハンドリング
ヘツド５４と最上位の押え板１９ａとの間、およ
び中２枚の押え板１９ｂ，１９ｃ間にはそれぞれ
スペーサパイプ５７ａ，５７ｂを介挿するととも
に、ハンドリングヘツド５４と最上位の押え板１
９ａとの間にはスペーサパイプ５７ａの外側位置
に圧縮コイルバネ５８を介挿する。そこで、この
ばね５８の付勢力により照射試験材料１６ａ，１
６ｂは前記調整スペーサ５３方向へ押圧される。
また、中２枚の押え板１９ｂ，１９ｃを貫通し
て、上下の押え板１９ａ，１９ｄ間には温度モニ
タ管５９およびフラツクスモニタ管６０が介挿さ
れている。そして上記温度モニタ管５９の内部に
は、前記照射試験材料１６ａ，１６ｂと同一高さ
の範囲にたとえばテンプラグ等のオフライン温度
モニタ６１が収容されており、フラツクスモニタ
管６０の内部には、照射試験材料１６ａ，１６ｂ
と同一高さの範囲に中性子照射量を測定するため
のドシメータカプセル６２が収容されている。そ
して前記調整スペーサ５３、収納管５１および押
え板１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄには前記ナ
トリウム流入孔２０，２０ａ，２１ａ，２１ｂ，
２１ｃ，２１ｄがそれぞれ形成され、ハンドリン
グヘツド５４の中心にもナトリウム流入孔６３が
形成されている。

そこで、照射試験を行なう場合には前記材料炉
内照射装置を次のように設置する。まず照射試験
材料１６ａ，１６ｂと、オフライン温度モニタ６
１を収容した温度モニタ管５９と、ドシメータカ
プセル６２を収容したフラツクスモニタ管６０と
を、押え板１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ、ス
ペーサパイプ５７ａ，５７ｂ、およびスペーサロ
ツド５６ａ，５６ｂよりなる保持機構５５に保持
させる。そして収納管５２内に下端より圧縮コイ
ルバネ５８を挿入し、続いて上記の如く保持機構
５５に保持された照射試験材料１６ａ，１６ｂ等
を収納管５２内に挿入した後、調整スペーサ５３
を収納管５２の下端に螺合する。次に、このよう
に組立てられた収納容器１７を前記案内胴１５の
内部すなわち案内孔２７の下端部に挿入する。そ
の後、前記遮蔽体３０を案内孔２７内に上方より
嵌合させて、案内孔２７の上端を閉塞する。

そしてこのように組立てられた材料炉内照射装
置は、治具を用いてハンドリングヘツド３３をつ
かんで炉心上部機構１３内の挿入孔２２に挿入さ
れ、案内胴フランジ２３は炉心上部機構１３の上
面にボルト２６により固定される。このとき案内
孔２７内にはナトリウム流入孔１８より流体ナト
リウム２が流入して内部のガスがガス抜孔２８よ
り押圧される。また案内孔２７内に流入した流体
ナトリウム２はナトリウム流入孔２０より収納容
器１７内にも流入し、収納容器１７内のガスが押
出される。

次に原子炉運転を開始する。このとき前記照射
試験材料１６ａ，１６ｂは炉心上部機構１３内の
下端に位置し、高温、低フルエンスで中性子照射
を受ける。そしてこの照射中における温度および
中性子照射量は、前記オフライン温度モニタ６１
およびドシメータカプセル６２により計測され
る。また液体ナトリウム２の状態は前記案内胴１
５の計装孔４０および計装管４２内に挿入された
流速計および熱電対式温度計４４により計測され
る。

このようにして照射試験材料１６ａ，１６ｂが
あらかじめ設定された量だけ中性子照射を受けた
後、原子炉運転を停止する。そして遮蔽体３０
を、そのハンドリングヘツド３３をつかんで引抜
いた後、収納容器１７を、そのハンドリングヘツ
ド５４をつかんで案内孔２７外へ取出す。さらに
収納容器１７より照射試験材料１６ａ，１６ｂを
取出して、各種の測定および試験を行なう。

この照射試験の間中、案内胴１５およびハウジ
ング２４は炉心上部機構１３に設置されたままで
ある。

次に２回目以後の照射試験を行なう場合には、
新たに照射試験材料１６ａ，１６ｂ、オフライン
温度モニタ６１を収容した温度モニタ管５９、お
よびドシメータカプセル６２を収容したフラツク
スモニタ管６０を第１回目と同様に収納容器１７
内に組込んで、治具でハンドリングヘツド５４を
つかみ、すでに炉心上部機構１３に装着されてい
る案内胴１５の案内孔２７内に設置する。次に、
同じく治具を用いて遮蔽体３０を装着する。そし
て原子炉を運転して照射試験を行なう。

この２回目以後の照射試験を、温度、フルエン
ス等の照射条件を変えて行なう場合には、収納容
器１７内における照射試験材料１６ａ，１６ｂの
位置を変える。たとえば調整スペーサ５３の底部
の厚さを厚くすることにより、案内胴１５内にお
ける収納管５２の位置を高くし、第１回目より高
い位置での照射試験を行なうことができる。

〔背景技術の問題点〕

以上の如く構成された材料炉内照射装置では、
照射試験材料１６ａ，１６ｂを高温に保持するた
めに、冷却材（液体ナトリウム２）中に浸漬する
ようにしている。このため、冷却材に接する面積
が大きく、冷却材中に含まれる放射性腐食生成物
（以下、CPと称する）が、収納容器１７の外面ば
かりか、その内面や、内部の保持機構５５および
照射試験材料１６ａ，１６ｂの表面にも多量に付
着する。そして収納容器１７の内部に流入してい
る冷却材は案内孔２７より取出してもなかなか排
出されず、このため収納容器１７を取扱う取扱い
者の被曝線量が増大するおそれがあつた。また収
納容器１７内の冷却材を排出し、収納容器１７を
洗浄することが困難となる問題もあつた。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情にもとづいてなされた
もので、その目的は、収納容器への冷却材の付着
量を減少させて収納容器を取扱う取扱い者の被曝
線量の低減をできるとともに、案内孔より取出さ
れた収納容器の洗浄を容易に行なうことができる
材料炉内照射装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明に係る材料炉内照射装置は、原子炉容器
内に設けられた炉心上部機構内に設置され案内孔
を有してその案内孔内に原子炉容器内の冷却材を
流通させる案内胴と、内部に照射試験材料を収容
するとともに熱伝導性の良好なガスを封入し上記
案内孔内に挿脱可能に設置されその外面に沿つて
案内孔内の冷却材を流通させる収納容器とを具備
したことを特徴とする。すなわち、収納容器を密
封構造としてその外面に沿つて案内孔内の冷却材
を流通させるとともに、収納容器の内部に熱伝導
性の良好なガスを封入したことを特徴とするもの
である。

したがつて、収納容器内に冷却材が流入しない
ので収納容器への冷却材付着量が減少し、収納容
器を取扱う者の被曝線量を低減できるとともに、
収納容器の洗浄も容易になる。

〔発明の実施例〕

第５図ないし第７図は本発明の一実施例を示す
もので、第１図ないし第４図と同一の部分には同
一符号が付し、詳細な説明は省略するものとす
る。

第５図は材料炉内照射装置の概略構成を示し、
第６図は第５図の−矢視図である。

図号７０は案内胴で、これは炉心上部機構１３
に設けられた挿入孔５１とほぼ同一外径に形成さ
れ、下端は炉心６の上端すなわち液体ナトリウム
出口の近傍まべ延びている。案内胴７０の内部に
は、内周面に沿つて軸方向に計装管４２が配設さ
れ、かつ照射試験材料１６ａ，１６ｂを収納した
収納容器７１を下方より支える底板７２が設けら
れている。なお、前記計装管４２は底板７２を貫
通してその下方まで延在しているが、案内胴７０
の周壁は底板７２より下方まで延びてその下端延
長部７３で計装管４２の下端部を囲み、計装管下
端部を保護するようにしている。なお上記底板７
２は収納容器７１の高さ位置を規制するものであ
るため、底板７２の高さは所定のフルエンスが得
られる位置に設定されている。また、案内胴７０
の内周から底板７２の上面にわたつて、複数のガ
イドフイン７３，７４が案内胴７０のほぼ中心線
方向に向つて突設され、これらのフイン７３，７
４で収納容器７１の水平方向の位置決めがなされ
るように構成されている。さらに案内胴７０の周
壁には、収納容器７１の上端付近の高さ位置と、
底板７２に、それぞれ液体ナトリウム２を流通さ
せるナトリウム流通孔７５，７６が設けられてい
る。

第７図は収納容器７１の内部構造を示すもの
で、この収納容器７１は収納管７７の下端に調整
スペーサ７８を螺合接続し、かつ収納管７７の上
端にハンドリングヘツド７９を接続した構成であ
るが、収納管７７には従来のもののようなナトリ
ウム流入孔は設けられておらず、下端も底板８０
にて閉塞された密封構造となつている。そして収
納管７７の内部には熱伝導性の良好なガスたとえ
ばヘリウムガスが封入されている。なお、図中８
１は収納管７７の底板８０を気密に貫通して固定
されたガス置換用チユーブであり、このチユーブ
８１の下端は収納管７７内のガスを置換したの
ち、調整スペーサ７８内において圧潰封止され
る。

また、調整スペーサ７８は容器状に形成されて
収納管７７に外側より螺合し、底部外周は傾斜部
８２となつている。そして収納管７７に対する螺
合部にガス抜き溝８３、底板部にナトリウム流入
孔８４がそれぞれ設けられているものである。

さらにハンドリングヘツド７９の下部には、こ
のハンドリングヘツド７９内に溜つた液体ナトリ
ウム２を排出するためのドレン孔８５が、内側か
ら外周に向つて下降傾斜するように設けられてい
る。

また、収納容器７１の内部に設けられた保持機
構５５は第３図のものと同様の構成であるが、各
押え板１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄに設けら
れた孔２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄはナトリ
ウム流通孔ではなく、ガス置換時におけるガスの
流通をスムーズにするためのガス流通孔である。

以上のような構成であると、収納容器７１を案
内胴７０内に挿入する場合、収納容器７１はガイ
ドフイン７３，７４にガイドされてスムーズに挿
入される。

また炉心６を通過した高温の液体ナトリウム２
は案内胴７０に向つて上昇し、底板７２のナトリ
ウム流通孔７６より案内胴７０の内部に流入し、
収納容器７１の外面に沿つて上昇した後、流通孔
７５より案内胴７０の外部へ流出する。そして収
納容器７１の内部には熱伝導性の良好なヘリウム
ガスが封入されているので、収納容器７１の内部
は高温に保持され、さらに照射試験中はガンマ線
により照射試験材料１６ａ，１６ｂも発熱して、
この熱は液体ナトリウム２により持去られること
がないので、照射試験材料１６ａ，１６ｂは収納
容器７１の外面に沿つて流通する液体ナトリウム
２と同程度の高温に保持されることになる。

さらに収納容器７１は密封されており、外面の
み液体ナトリウム２に接する構造であるから、液
体ナトリウム２に接する面積を小さくすることが
できる。したがつて、収納容器７１を液体ナトリ
ウム２中より引上げた際の液体ナトリウム２の付
着残量はわずかであり、CP付着量も著しく減少
する。このため収納容器７１を取扱う者の被曝線
量が大幅に低減して安全性が向上するとともに、
収納容器７１の洗浄も容易となる。

また、収納容器７１の高さを調整するための調
整スペーサ７８には底部にナトリウム流入孔８
４、螺合部にガス抜き溝８３がそれぞれ設けられ
ているので、収納容器７１を液体ナトリウム２中
に入れる際、調整スペーサ７８内にガスが残留し
たり、液体ナトリウム２中より引出す際に液体ナ
トリウム２が残留したりすることもない。特に調
整スペーサ７８は収納管７７に対して外側より螺
合するため、ガス抜きが確実に行なわれることに
なる。また、調整スペーサ７８の底部外周は傾斜
部８２となつているため、ナトリウム流通孔７６
より案内胴７０内に流入した液体ナトリウム２は
収納容器７１の外面に沿つてスムーズに上昇する
ことができる。

さらに、ハンドリングヘツド７９の下部にはド
レン孔８５が設けられているので、収納容器７１
を液体ナトリウム２中より引上げる際、液体ナト
リウム２がハンドリングヘツド７９中にも残留し
にくい構造となつている。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明に係る材料炉内照
射装置は収納容器を密封構造としてその外面に沿
つて案内孔内の冷却材を流通させるとともに、収
納容器の内部に熱伝導性の良好なガスを封入した
ことを特徴とするものであり、これによつて冷却
材の付着量が減少し、収納容器を取扱う者の被曝
線量が低減し、かつ、案内孔より取出された収納
容器の洗浄も容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はループ形高速増殖炉の縦断面図、第２
図ないし第４図は材料炉内照射装置の従来例を示
すもので、第２図は同装置の縦断面図、第３図は
収納容器の縦断面図、第４図は第３図の−断
面図、第５図ないし第７図は本発明の一実施例を
示すもので、第５図は材料炉内照射装置の縦断面
図、第６図は第５図の−断面図、第７図は収
納容器の縦断面図である。 １…原子炉容器、２…液体ナトリウム（冷却
材）、１３…炉心上部機構、１６ａ，１６ｂ…照
射試験材料、２７…案内孔、７０…案内胴、７１
…収納容器、７９…ハンドリングヘツド、８５…
ドレン孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉容器内に設けられた炉心上部機構内に
   設置され案内孔を有してその案内孔内に原子炉容
   器内の冷却材を流通させる案内胴と、内部に照射
   試験材料を収容するとともに熱伝導性の良好なガ
   スを封入し上記案内孔内に挿脱可能に設置されそ
   の外面に沿つて案内孔内の冷却材を流通させる収
   納容器とを具備したことを特徴とする材料炉内照
   射装置。 ２ 前記収納容器内に封入するガスをヘリウムガ
   スとしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の材料炉内照射装置。 ３ 前記収納容器は挿脱の際に治具でつかむため
   のハンドリングヘツドを上端部に有し、このハン
   ドリングヘツドに内部に溜つた冷却材を流出させ
   るドレン孔が設けられていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の材料炉内照射装置。