JPH0545495A - 照射試験用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】照射試験用装置の冷却材出口側の構造を簡単に
してここに新しい機能のものを設置することを可能に
し、かつ中央部分の心棒を不要とすることによって試料
収納容器の増加や断面温度分布の平坦化を達成すること
を目的とする。 【構成】ハンドリングヘッド２４、それに接続するラッ
パ管２２、ラッパ管２２に接続する下部支持板３０を有
するエントランスノズル２３からなり、内部に複数個の
試料収納容器２５を収納した照射試験用装置において、
下部支持板３０に下端を固着した密着バネ２７を設け、
該密着バネ２７の上端に内側にネジを有する結合部材３
１を取り付け、該結合部材３１のネジに試料収納容器２
５の下端を嵌合してなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子炉において照射試
験を行うための照射試験用装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＦＢＲ（高速増殖炉）の照射試験用装置
は、炉心燃料集合体と差し替えて炉心に装荷するため、
その外形形状は炉心燃料集合体とほぼ同じである。すな
わち、ラッパ管、ハンドリングヘッド、エントランスノ
ズル等で構成された容器の中に所定の試験試料（以下、
ここでは試験燃料要素に限定して記述する）を数本づつ
複数個の試料収納容器に組み込み集合体としている。

【０００３】試料収納容器は試験目的によって照射の途
中で取り出して検査し、再び集合体に組立てて炉心に装
荷し、照射試験を継続するという取扱われ方をすること
が多く、照射途中での取り出し、分解、再組み立て、継
続照射等がしやすい構造が望ましい。また、独立して照
射温度や冷却材の流量を変えて１つの集合体内で種々の
試験条件の違う試験が同時に行えることが望ましい。一
方、試験燃料要素は核反応によって発熱するので、試料
収納容器下部から上向きに冷却材（この場合は液体ナト
リウム）が流れており、冷却材温度は試料収納容器入り
口で約 370℃、出口側では 500〜 600℃の高温に達す
る。この試験燃料要素の発熱量に応じて冷却材の流量は
決定される。試料収納容器にはこの冷却材流力による上
向きの力が作用し、また同時に、構成材料のスエリング
や熱膨張によって、軸方向に伸縮が起きる。

【０００４】以上のような諸必要条件により、従来は下
記に示すように試料収納容器の下部は集合体に固定しな
い差し込み構造にし、試料収納容器の上部は圧縮バネを
介して上部支持板に挿入し、集合体中央の心棒をハンド
リングヘッドにロックナットで固定することによって、
試料収納容器の浮き上がり防止や照射途中での分解・再
組み立てを可能とする構造がとられていた。この従来の
試験用装置の構造を図４および図５に示す。

【０００５】すなわち、図４は従来の照射試験用装置の
縦断面図であり、図５は図４におけるＡ−Ａ線断面図で
ある。図４に示されるように、従来の照射試験用装置１
は、ラッパ管２、エントランスノズル３、ハンドリング
ヘッド４で構成された燃料集合体形式の容器の中に試料
収納容器５が収容されている。ハンドリングヘッド４に
固着された上部支持板９に、試料収納容器５の上端が圧
縮バネ10を介して挿入され、集合体中央の心棒７がロッ
クナット８で上部支持板９にネジ止めされ、これにより
試料収納容器５が上部支持板９に保持されている。冷却
材は図中矢印で示すように、エントランスノズル３の横
孔17から導入され、ハンドリングヘッド４から流出す
る。

【０００６】図６は図４および図５に示された試料収納
容器５の縦断面図である。試料収納容器５は、内管13、
外管12からなる二重管の容器の中に試験燃料要素６が収
容されて構成され、内管13と外管12の間にはガス14が充
填されており、下部のベローズ15によりガスを密封し、
内・外管の伸びの差を吸収している。試料収納容器５の
下端には冷却材入り口16があり、また冷却材入り口16の
近傍には球面座11が設けられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の照射試験用装置は、集合体の中央に心棒が貫通してい
るため、図５に示すように試料収納容器の占める空間が
その分少なくなり、１集合体当り６個までしか組込むこ
とができない。したがって、一度に行える試験試料数も
少なくなる。また、発熱量の低い心棒が中央にあるた
め、集合体断面の温度分布は中央が周辺より低いものと
なり、試験試料を所定の温度に設定することが難しくな
る。さらに、集合体上部には圧縮バネを押さえるための
支持板やロックナットが設けられているため構造が複雑
になり、かつこれらの部材は高温ナトリウムにさらされ
るので、その強度やネジ部の癒着等に問題が多い。特に
圧縮バネは、炉内使用中冷却材流れに抗して試料収容容
器を下部の球面座11から冷却材が漏れないように確実に
下向きに所定荷重で押さえ続ける必要があり、このため
圧縮バネ10は超合金材料が使用されているが、高温領域
にあるためや取付けスペースの面での制約があって、強
度やバネ設計上の問題点が多い。また、圧縮バネの存在
により、比較的長いサイズの試験燃料要素の収納や試験
燃料要素の破損時の破損粒子捕獲フィルターの設置が不
可能となるという問題もある。

【０００８】本発明はかかる状況に対処してなされたも
ので、本発明の目的は中央にも試料収納容器を設置でき
るようにして試料収納容器の本数を増加すると共に装置
断面における温度分布を平坦化し、さらに冷却材出口側
の構造を簡単にして試料収納容器上部に新しい機能を付
加することを可能とした照射試験用装置を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、ハンドリングヘッド、それに接続するラッ
パ管、ラッパ管に接続する下部支持板を有するエントラ
ンスノズルからなり、内部に複数個の試料収納容器を収
納した照射試験用装置において、下部支持板に下端を固
着した密着バネを設け、該密着バネの上端に内側にネジ
を有する結合部材を取り付け、該結合部材のネジに試料
収納容器の下端を嵌合してなることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明の照射試験用装置は次のように機能す
る。すなわち、集合体の下部支持板に一体的に固定され
ている密着バネに取り付けた結合部材のネジ部に試料収
納容器の下端のネジ部を挿入すると、密着バネは、その
挿入により試料収納容器に下向きの引張力が発生し、試
料収納容器下端の球面座が下部支持板の球面座受けに接
して、試料収納容器内への冷却材流路が形成される。し
たがって冷却材は球面座で接合された流路を通って外側
に漏れることなく確実に試験燃料要素の発熱部を通過
し、上部から試料収納容器外へ流出する。

【００１１】また、個々の試料収納容器は集合体内の径
方向の温度分布によって炉内使用中に曲りが起こること
があるが、下部側はコイルバネと球面座構造であるの
で、変位に対しても自在にこれを吸収し、かつ冷却材の
漏れを防止できる。さらには、ねじ込みにより挿入され
た試料収納容器は、バネによって球面座に強く接してい
るため、炉内における振動等による緩みを防止すること
ができる。

【００１２】照射が終了して本装置を原子炉から取り出
し試料収納容器を集合体から分解する時は、ビス止めの
ハンドリングヘッドを取り外し、上部から試料収納容器
を左回転することによって容易に分解することができ
る。

【００１３】以上説明したように、本発明の照射試験用
装置では、試料収納容器は下端側で集合体の下部支持板
にネジ嵌合で固定されているので、従来のように中央部
の心棒や上部のロックナットおよび上部支持板を必要と
せず、その分のスペースが確保される。したがって、試
料収納容器を増加することが可能となり、集合体断面の
温度分布もより平坦化される。また上部スペースの確保
により、粒子捕獲フィルター等の設置が可能となる。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施例である照射試験用装置の縦断面
図であり、図２は図１のＣ部の部分拡大図である。図３
は図１のＢ−Ｂ線断面図である。図１〜図３において、
22はラッパ管、23はエントランスノズル、24はハンドリ
ングヘッド、25は試料収納容器、26は試験燃料要素であ
り、Ｃ部の拡大部分において、27は密着バネ、28は試料
収納容器下端部のネジ部材、29は試料収納容器下端部の
球面座、30はエントランスノズル23に溶接された下部支
持板、31は結合部材である。

【００１５】このＣ部の拡大部分をさらに詳しく説明す
ると、密着バネ27はその下端の外径側の巻きリードをネ
ジにして下部支持板30に固定され、密着バネ27の上端は
内径側の巻きリードをネジにして結合部材31に取り付け
られている。この結合部材31には内側にネジがあり、試
料収納容器下端部のネジ部材28とはめ合うことができ
る。

【００１６】六角形のラッパ管22内には下部支持板30に
よって複数本の試料収納容器25が配置されている。各試
料収納容器25は内・外管からなる二重管構造で、その間
隙にガスが封入されている。これは試料収納容器25に収
容した試験燃料要素26の照射温度を個々に変えた場合に
も周囲温度の影響を少なくするためである。試料収納容
器25には下端部に冷却材取入れ口33があり、試験燃料要
素の炉内での核反応熱を除去しながら上部側の出口孔か
ら流出する。二重管構造の下端部材には、冷却材導入口
33とネジ部材28が設けられており、試料収納容器25と一
体的に構成されている。

【００１７】この装置を組み立てる場合には、ラッパ管
22と、下部支持板30を取り付けたエントランスノズル23
（密着バネ27が組み込まれている）とを溶接等で組み立
てる。この時、ハンドリングヘッド24はまだ取り付けら
れていないので、ラッパ管22の上端が開口した状態とな
っている。これに、内部に複数本の試験用燃料要素26を
組み込んだ試料収納容器25を、上部で回しながら所定の
位置の結合部材31にねじ込む。数回回転すると、試料収
納容器25のネジ部材28の段差32が結合部材31の端面に接
し、そのため上部側の回転が急激に重くなって前記の結
合が完了したことが分かる。この動作時に、下部支持板
30から密着バネ27の内側に延長されている球面座受け35
に前記ネジ部材28の球面座29が当たって、密着バネ27は
引き伸ばされ、その結果、試料収納容器25全体は確実に
下部支持板30に固定される。

【００１８】この試料収納容器25の固定力は、冷却材圧
力によって決して浮き上がらないように、また炉内使用
中の地震等においても決して浮き上がらないように、設
定される。したがって、冷却材圧力と自重の数倍の固定
力が結合時に得られるように、バネ線径や長さ等を設定
する。

【００１９】本実施例においては、冷却材入り口温度が
約 370℃であることを考慮して密着バネ材料としてイン
コネル材を、また試料収納容器25のネジ部材28がステン
レス鋼であるので使用中の癒着防止のため異材組み合わ
せとしてインコネル系統の材料を用いている。また球面
座29には同じく癒着防止のため硬質クロームメッキ処理
を施している。

【００２０】照射試験が終了して装置から試料収納容器
25を分離する場合には、結合部材31は常時バネの縮径作
用によって強固に固定されているため、密着バネ27から
離脱したり試料収納容器25と一緒に分離してしまうこと
がなく、容易に試料収納容器25のみを取り出すことが可
能である。したがって、本装置は繰り返し使用できるの
で、照射試験途中で炉から取り出し検査後再び装荷して
継続照射試験に供することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の照射試験
用装置は、従来のようにその中央部分に心棒を必要とし
ないので、その分、試料収納容器のスペースを多くとる
ことができる。また心棒がないことによって装置内断面
の温度分布を平坦化して所期の設定温度精度を向上させ
ることができる。さらに、従来試料収納容器の冷却材出
口側にあったロックナット、上部支持板、試料収納容器
押えバネ等が不要となり、このスペースを他の装置、例
えば照射温度測定用のモニター類や燃料破損時対策の粒
子捕獲フィルター等の取り付けに利用することが可能と
なる。また新たに設置された密着バネ等はより低温であ
る冷却材入口側にあるので、余裕を持った設計が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である照射試験装置の縦断面
図。

【図２】図１のＣ部の部分拡大図。

【図３】図１のＢ−Ｂ線の断面図。

【図４】従来の照射試験装置の縦断面図。

【図５】図４のＡ−Ａ線の断面図。

【図６】従来の試料収納容器の縦断面図。

【符号の説明】

22…ラッパ管、23…エントランスノズル、24…ハンドリ
ングヘッド、25…試料収納容器、26…試験燃料要素、27
…密着バネ、28…ネジ部材、29…球面座、30…下部支持
板、31…結合部材、32…段差、35…球面座受け。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンドリングヘッド、それに接続するラ
   ッパ管、ラッパ管に接続する下部支持板を有するエント
   ランスノズルからなり、内部に複数個の試料収納容器を
   収納した照射試験用装置において、下部支持板に下端を
   固着した密着バネを設け、該密着バネの上端に内側にネ
   ジを有する結合部材を取り付け、該結合部材のネジに試
   料収納容器の下端を嵌合してなることを特徴とする照射
   試験用装置。