JPH05509166A - 反応度制御装置 - 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】 反応度制御装置 技術分野 この発明は全般的に沸騰水形原子炉（ＢＷＲ）　、更に具体的に云えば、その核 反応度を制御する装置に関する。

背景の技術 普通の沸騰水形原子炉は原子炉圧力容器を持ち、その中に複数個の燃料束を持つ 炉心が配置されている。炉心は核反応から放出された熱を発生して、容器内に収 容されている水を沸騰させ、蒸気タービンの動力としての蒸気を発生して、例え ば公益回路網に電力を供給する為の発電機を駆動する。典型的には、炉心は固体 の核毒物質を含有する複数個の制御棒又はブレードを持っており、それらが普通 の制御棒駆動部（ＣＲＤ）によって選択的にその中に挿入されたりそこから引出 されたりして、炉心内での核反応の速度又は反応度を制御する。典型的な原子炉 はかなりの数の制御棒及び対応する制御棒駆動部を持っており、例えば夫々２０ ０個以上ある。制御棒駆動部は容器の上側又は下側閉塞ヘッドの何れかで容器の 外側に取付けるのが典型的であり、その押棒が容器を通抜けて炉心に入り込む。

従来の制御棒駆動部は、炉心内で制御棒を位置ぎめする為に流体圧又は電気機械 的の何れかの形で作用する。

今述べた上側及び下側に装着された何れの制御棒駆動部でも、制御棒を並進させ る為に、駆動部には原子炉圧力容器を通る比較的大きな開口が必要であり、その 為、容器内に収容された高圧の水の漏れを防止する為の適当な封じが必要になる 。更に、底に装着されたＣＲＤは炉心の下方に配置されており、これは保守の際 に個々のＣＨＤを取出す時、容器からの水の漏れ又は排水を防止する為に、保守 手順を複雑にする。

底に装着されたＣＲＤは、容器の下方に一層大きな手入れ区域を必要とし、その 為必然的に格納建物を一層高いものにすることが必要になると共に、それに伴っ てコストが増加する。普通のＣＲＤの数は、典型的に約２００より多いから、容 器の下の区域は比較的混雑しており、必要な保守作業の為に適当なアクセス区域 を必要とする。従来の再循環ポンプも、典型的には、ＣＨＤに隣接して容器の底 から伸びており、それが容器の下方の区域を更に混雑させる。

他方、頂部に取付けられたＣＲＤは、その取外しを必要とする様な保守作業の際 、ＣＲＤ並びに圧力容器の上側閉塞ヘッドを取外す前に、ＣＲＤに対する全ての サービス配管を切離して取外さなければならないと云う別の問題がある。

従来のＣＲＤは、スクラム状態の際、制御棒を比較的急速に挿入することが出来 ることをも必要とするが、これは典型的には高圧蓄圧器によって行なわれる。こ の蓄圧器が、ＣＲＤに高圧の駆動流体を噴射して、制御棒を敏速に挿入する。底 部に装着されたＣＲＤの場合、スクラム動作は、重力に逆らって行なわれる。

発明の目的 従って、この発明の１つの目的は新規で改良された反応度制御装置を提供するこ とである。

この発明の別の目的は、比較的簡単で動作部品が少ない反応度制御装置を提供す ることである。

この発明の別の目的は、原子炉圧力容器内に可動部品を持たず、又は圧力容器に 大きな通抜は部を持たない反応度制御装置を提供することである。

この発明の別の目的は、少なくとも部分的には重力によって行なわれるスクラム 能力を持つ反応度制御装置を提供することである。

発明の開示 反応度制御装置が、液体核毒物質を収容した貯蔵槽と、垂直に炉心に入り込む少 なくとも１つの不動の中空の制御ブレードと、貯蔵槽及び制御ブレードの間で流 れが連通ずる様に配置されていて、貯蔵槽と制御棒の間で毒物質を通す毒物質導 管とを有する。制御ブレード内での毒物質のレベルを制御して、炉心内の核反応 度を選択的に変える手段を設ける。

図面の簡単な説明 この発明に特有と考えられる新規な特徴は特許請求の範囲に記載してあり、区別 しである。この発明の好ましい実施例並びにその他の目的及び利点は、以下図面 について詳しく説明する所で具体的に述べられている。

図面中、 第１図はこの発明の１実施例による反応度制御装置を持つ原子炉の略図である。

第２図は第１図に示した原子炉の炉心を線２−２で切った簡略横断面図である。

第３図は第１図に示した反応度制御装置の回路図である。

第４図は第３図に示した反応度制御装置の１実施例の回路図である。

第５図は第３図に示した反応度制御装置の別の実施例の回路図である。

第６図は第５図に示した貯蔵槽位置ぎめ手段の別の実施例の略図である。

第７図は第３図に示した反応度制御装置の別の実施例の回路図である。

第８図は第７図に示した排除流体加圧手段の１実施例の回路図である。

第９図は第７図に示した排除流体加圧手段の別の実施例の回路図である。

第１０図は第１図及び第２図に示した燃料束のこの発明の別の実施例の簡略横断 面図である。

第１１図はこの発明の反応度制御装置に使うことが出来る別の実施例の燃料束及 び制御ブレードの簡略横断面図である。

第１２図はこの発明の別の実施例による燃料束及び制御ブレードの簡略横断面図 である。

第１３図は第１２図に示した燃料束及び制御ブレードを線１３−１３で切った側 面断面図である。

第１４図は第１図に示した反応度制御装置の別の実施例の回路図である。

第１５図は第１４図に示した反応度制御装置の一部分の図で、加圧ガスによって ピストンが下向きに変位させられることを示す。

発明を実施する態様 第１図に図式的に示す様に、１例としての自然循環沸騰水形原子炉１０が、圧力 容器１２、炉心１４、チムニ−１６、蒸気分離器１８及び蒸気乾燥器２０を持ち 、その全てが普通のものである。

水が矢印２２で示す様に、下から炉心１４に流れ込む。

この過冷却水が炉心１４内で沸騰して水／蒸気混合物を作り、それがチムニ−１ ６の中を水位２２ａまで上昇し、そこから蒸気が上向きに押出される。蒸気分離 器１８が水から蒸気を分離するのを助け、放出された蒸気は、蒸気１２の頂部の 近くで蒸気出口２４から出て行く。出て行く前に、蒸気の中にまぎれ込んでいる 水が残っていれば、その水が乾燥器２０によって乾燥される。分離された水は重 力により、普通の周辺立下り部２６の中を下に戻る。容器１２内の蒸気は、例え ば約７．　０　ＭＰＩの比較的高い蒸気圧力又は容器圧力Ｐ　にある。

マ 第２図をも参照すると、１実施例の炉心１４が示されており、これは普通の放射 状マトリクスとして横方向に相隔たる、垂直方向に伸びる複数個の普通の四角の 燃料束２８を含む。普通の炉心では、垂直方向に可動の制御棒又はブレード（図 に示してない）が隣合った燃料束２８の間に配置されていて、反応度を制御する 為に、炉心１４に選択的に挿入されるか、又は炉心１４から引出される。普通の 制御棒は、容器の上側ヘッド又は下側ヘッドの何れかから、炉心内に入り込む適 当な制御棒駆動部を必要としており、その為、容器に比較的大きな通抜は部を必 要とする。

第１図には、この発明の１実施例の反応度制御装置３０が示されており、容器１ ２の内部には可動部品を持たず、炉心１６の反応度を制御する為に、容器１２に 大きな通抜は部を必要としない。この制御装置３０は、固定又は不動の複数個の 中空制御ブレード３２を含み、第２図に示す様に、それらが隣合った燃料束２８ の間で横方向に隔たっている。この実施例では、ブレード３２が炉心１６内に垂 直に入り込み、炉心１４の頂部に配置された上側穿孔支持板３４に固着される。

各々のブレード３２が上端３６、下端３８、及び好ましくは下端３８に配置され た流体ポート４０を有する。

更に装置３０が少なくとも１つ、好ましくは複数個の貯蔵槽４２を持ち、その各 々は水中の五硼酸ナトリウムの様な普通の液体核毒物質溶液４４を持っている。

各々の貯蔵槽４２が上端４６、下端４８、及び好ましくは貯蔵槽の下端４８に配 置された流体ボート５０を持っており、貯蔵槽４２は貯蔵槽の垂直の毒物質レベ ルＲまで、部分的に毒物質４４で充たされていることが好ましい。

普通の毒物質導管５２が夫々の貯蔵槽４２とブレード３２の間で流れを連通させ る様に配置されていて、貯蔵槽４２とブレード３２の間で毒物質４４を通す。炉 心１４はかなりの数、例えば約２００個の制御ブレード３２を持っており、各々 のブレード３２にはそれ自身の別個の貯蔵槽４２及び毒物質導管５２を設けるこ とが出来る。然し、横方向に相隔たる複数個のブレード３２を、夫々の毒物質導 管５２と個々の貯蔵槽４２の間で並列に流れが連通する様に結合して、装置３０ の合計の部品数を減らすと共に、動作に冗長度を持たせ、夫々の貯蔵槽４２及び 夫々の制御ブレード３２を含む個々の制御装置３０の故障があっても、作用して いる残りの貯蔵槽４２及び制御ブレード３２によって、炉心１４の有効な制御が 妨げられない様にすることが好ましい。その為、１つの装置３０に漏れがあった 為に毒物質が失われても、今日の原子炉では、せいぜい制御棒の膠着が起こる程 度のことである。

更に具体的に云うと、第３図は、１つの貯蔵槽４２を複数個の制御ブレード３２ と並列に流れを連通させる様に作動的に接続した１実施例の反応度制御装置３０ を図式的に示しており、毒物質導管５２は制御ブレード３２に結合された夫々の 枝路５２ａ、５２ｂを有する。

装置３０は、５４に図式的に示す様に、炉心１４内の核反応度を選択的に変える 為に、ブレード３２内の毒物質溶液４４のブレード毒物質レベルＢを制御する又 は変える手段をも含む。今日の原子炉設備で典型的に見られる下から上に向って 行なう反応度の制御が、沸騰水形原子炉では好ましいが、こう云う制御作用を保 つ為に、ブレード３２が炉心１４内で第１図に示す様に配置されるが、容器１２ の底部を通抜けずにそうすることが好ましいことに注意されたい。制御ブレード ３２は炉心１４内に固定されているから、普通のすき間を介して、垂直方向に炉 心１４に垂直に出し入れする従来の制御ブレードに典型的に伴う可動部品が全て なくなる。従って、この発明では、反応度制御装置３０は、今日の原子炉設備よ りも、スクラムなしの予想過渡状態（ＡＴＷＳ）に対する免疫性が一層強い。更 に、従来の制御棒駆動部はもはや必要ではなくなり、従来の制御棒駆動装置であ れば必要であった、容器１２の下方又は容器１２の上方での混雑がなくなる。更 に、従来の制御棒駆動部を使わないのであるから、容器ヘッドを通る比較的大き な通抜は部がなくなる。

第１図に示したこの発明の実施例では、貯蔵槽４２は容器１２の外側に配置する ことが好ましく、毒物質導管５２が、普通の封じを使って、容器１２の壁を密封 された状態で通抜ける。こう云う封じは、その壁を通抜ける導管５２の周りから 、容器１２の内部の加圧水２２が漏れるのを防止しながら、容器の壁を通して、 導管５２が毒物質４４を送込むことが出来る様にする。この結果、導管５２が容 器１２を通抜ける部分は比較的小さく、容器の壁に対して軸方向に可動ではない 毒物質導管５２を封着することは、普通の方法で比較的容易に達成することが出 来る。これは、容器１２を通る比較的大きな通抜は部を必要とし、軸方向に並進 可能な軸を密封して収容していなければならない従来の制御棒駆動部とは対照的 である。

然し、第１図に鎖線で示す様に、この代りに、４２ａと記した貯蔵槽４２と、５ ２ａと記した毒物質導管５２を容器１２の内部に配置してもよい。何れの実施例 でも、反応度制御装置３０は、比較的高温の容器１２内での毒物質１４の沸騰を 防止する為に、貯蔵槽４２内の毒物質４４及び称圧力に保たれる様な実質的に閉 じた系であることが好ましい。更に、ブレード３２内の公称圧力を少なくとも容 器圧力Ｐ　又はそれより若干高くなる様に保つことにより、マ ブレード３２の壁の両側での差圧荷重が比較的小さく、従って、その応力も減少 する。制御装置３０は適当な普通の加圧ポンプ（図に示してない）により、又は 第３図に示す様に、ブレードの上端３６に配置された逃しポート５６を介して不 活性ガスでブレード３２を適当に加圧することにより、容器圧力Ｐ　に保つこと が出来る。

制御ブレード３２内の毒物質４４のレベルＢは普通の原子炉に於ける普通の制御 棒の位置と同様である。装置３０は、炉心１４の反応度を変化自在に下げる為に 、４４ｆで示す流れ方向に貯蔵槽４２から毒物質４４を変化自在に排出して、制 御ブレード３２を変化自在に充たす様に作用する。更に装置３０は、炉心１４内 の反応度を高める為に、４４ｄで示す流れ方向に制御ブレード３２から毒物質４ ４を変化自在に排出（−で、貯蔵槽４２に変化自在に入れる様に作用する。第３ 図に示す様に、レベル制御手段５４が、ブ［／−ドの下端３８に隣接した毒物質 最低ｊノベルＢ　と＋＋１ｌＩｌ ブレードのＬ端３６に隣接したブレード毒物質最高レベルＢ　の間でブレード毒 物質レベルＢを変える様に作用すＩｌ＋１！ る。これに対応して、第３図に示す実施例では、貯蔵槽の毒物質レベルＲが最高 １ノベルＲから最低１ノベルＲｍａｌ　ｍｉｎ まで変化する。

この発明の好ましい実施例では、レベル制御手段５４が、貯蔵槽の下端４８に貯 蔵槽流体ボート５０を設け、ブレードの下端３８にブレード流体ポート４０を設 け、貯蔵槽４２内の毒物質４４を重力によって、最低レベルＢ　から１１１ｎ 最高レベルＢ　まで、選択的にブレード３２を充たす為ＲＸ に排出することが出来る様に、ブレード３２に対して貯蔵槽４２を垂直方向に位 置ぎめすることを含む。例えば、貯蔵槽４２の垂直位置はブレード３２の垂直位 置に対し、ブレード毒物質最高レベルＢ　が貯蔵槽毒物質最低レベルａｘ Ｒｍｉｎ　と等しくなる様に、即ち、ブレードの他端３８に対する同じ垂直方向 の高さになる様に選ぶことが出来る。こうすると、停電の場合、又はレベル制御 手段５４に対する信号が消滅した場合に、炉心１４を自動的に運転停止にするこ とが出来ると共に、少なくとも重力を利用して制御ブレード３２内に最高レベル Ｂ　まで毒物質４４を充たしｆｆｌ星！ て、スクラムを行なうことが出来る。このように、毒物質４４は重力によって流 れて、燃料束２８内の有効な燃料の頂部に対応する最高１ノベルＢ　まで、制御 ブレード３２ＩＫ を充たす。

レベル制御手段５４は、普通の固体の毒物質制御棒を挿入したり引出Ｉ７たりす るのと同様に、制御ブレード３２内の液体毒物質４４のレベルを適当に上げ下げ する為に種々の形にすることが出来る。

第４図にはレベル制御手段５４の１実施例が示されており、普通のポンプ５８を 毒物質導管５２内に直列に流れと連通させる様に配置して、ブレード３２と貯蔵 槽４２の間で毒物質４４を選択的に圧送する様に作用し得る様にする。

更に具体的に云うと、普通の制御装置６０がポンプ５８のモータに作動的に接続 され、その出力圧力を選択的に変える。制御ブレード３２から毒物質４４を吸込 みによって引出し、導管５２に通し、導管５２及びポンプ５８の中を上向きに毒 物質４４を圧送して貯蔵槽４２に送込み、ブレード３２内の毒物質レベルを下げ る（排出流４４ｄ）様にポンプ５８を作動することが出来る。ポンプ５８が、ポ ンプ５８より上方の毒物質４４の圧力ヘッドを釣合わせる様に作動する限り、ブ レード毒物質レベルＢはブレード３２内の任意の所望のレベルに保つことが出来 る。ポンプ５８の出力圧力を下げることにより、毒物質４４を重力によって貯蔵 槽４２から排出し、ポンプ５８を通してブレード３２に送込み（充填流４４ｆ） 、ブレード毒物質レベルＢを高めることが出来る。ポンプ５８に停電があった場 合、それが止まり、ブレード３２に対する貯蔵槽４２内の毒物質４４の圧力類に より、ブレード毒物質レベルをその最高毒物質レベルＢ　まで上昇させる為の自 動スクラム動作が行ａｘ なわれるっ 第４図に図式的に示す様に、ポンプ５８は普通の遠心ポンプであってもよいし、 普通の流体駆動の排出ポンプ又はジェット・ポンプであってもよい。排出ポンプ の場合、ポンプ５８は更に、貯蔵槽４２と排出ポンプ５８の間で流れが連通ずる 様に適当に配置されていて、制御装置６０に作動的に接続された普通の機械的な 、例えば遠心形のポンプ６２を含む。こうすると、毒物質４４の一部分を貯蔵槽 ４２から取出し、ポンプ６２によって加圧し、排出ポンプ５８にジェットとして 噴出して、その人口に可変圧力の吸込み力を発生して、ブレード３２から毒物質 ４４を引出すと共に、その出口に圧力上昇を作り出して、毒物質４４を貯蔵槽４ ２に圧送することが出来る。この実施例では、ポンプ５８の運転に応答して、毒 物質４４が貯蔵槽４２とブレード３２の間で自由に流れることが出来る様にする 為、ブレード逃Ｉ−ポ〜ト５４と貯蔵槽４２の間で流れを連通させる様に逃し導 管６４を配置する。

第５図にはレベル制御手段５４の別の実施例が示されている。これは、ブレード ３２に対して貯蔵槽４２全体を選択的に上向きに移動して、重力によって毒物質 ４４を貯蔵槽４２からブレード３２に排出することが出来る様にする手段６６を 含む。貯蔵槽４２は上側最高位置にある場合が示されており、貯蔵槽の毒物質最 低レベルＲＩ１１１ｎはブレード毒物質最高レベルＢ　と垂直方向の同じ高さに ある。

ｍ２！ 移動する手段６６は、貯蔵槽４２をブレード３２に対して下方に移動して、重力 によって毒物質４４をブレード３２から貯蔵槽４２へ搬出する様にも作用する。

貯蔵槽４２が一番下の位置にある場合が鎖線４２ａで示されており、その中にあ る毒物質４４は貯蔵槽の毒物質最高レベルＲ１１１１１にあり、これはブレード の毒物質最低レベルＢｍｉｎ　と垂直方向の同じ高さにある。導管５２（例えば ５２ａ、５２ｂ）及び６４が、貯蔵槽４２と共に移動出来る様に適当な可撓性を 持っている。

貯蔵槽を移動させる手段６６は、貯蔵槽４２に作動的に接続された釣合錘６８を 含み、その重量は、貯蔵槽４２及びその中にある毒物質４４の重量より大きく、 例えばスクラム動作の際又は停電の際、釣合錘６８が重力によって貯蔵槽４２を 上昇させて、貯蔵槽から排出された毒物質４４でブレード３２を充たすのに有効 である様にすることが出来る。移動させる手段６６は、適当な不動の支持体７０ 、釣合錘６８と貯蔵槽４２の間に硬く結合されたケーブル７２、そこからケーブ ル７２を吊す滑車７４、及びケーブル７２の一部分をその周りに通した駆動滑車 ７８を持つ普通の電気駆動モータ７６を含んでいてよい。モータ７６が制御装置 ６０に作動的に接続されていて、滑車７８を２つの反対方向の内の一方に回転さ せ、一方の方向では、ケーブル７２及び貯蔵槽４２を上向きに移動させると共に 、他方の方向では下向きに移動させる。モータ７６が停電した場合、釣合錘６８ は重力によってモータ７８を回転させ、貯蔵槽４２をその最高の高さまで持上げ る様に作用する。

第６図には貯蔵槽を移動させる手段６６の別の実施例が示されており、この場合 は普通のラック８０及びピニオン８２を含む。ピニオン８２は、制御装置６ｏに 作動的に接続された普通の電気モータ８４を動力源とする。モータ８４及びピニ オン８２が貯蔵槽４２に適当に固着され、貯蔵槽４２を希望する通りに上げ下げ する為に適当に回転させられる。

第７図にはレベル制御手段５４の別の実施例が示されている。この実施例では、 手段５４が、その上端に逃しボート５６を持つブレード３２と、逃しボート５６ を介して、ブレード３２内にある毒物質４４を選択的に加圧して、毒物質４４を ブレード３２から導管５２を介して貯蔵槽４２へ押出し、ブレード３２内の毒物 質レベルを選択的に変える手段８６とを含む。

１実施例では、毒物質を加圧する手段８６は、ブレード３２内の毒物質４４を下 方に排除する為に、選択的に可変の圧力で、逃しボート５６を介してブレード３ ２内に毒物質でない排除流体８８を選択的に供給する様に作用する。

毒物質を加圧する手段８６は、排除流体８８を例えばゼロ・ケージ圧力の様な最 低圧力から選択的に加圧して、ブレード３２内の毒物質４４がブレード毒物質最 高レベルＢ□工に達することが出来る様にすると共に、最高圧力まで加圧して、 ブレード３２内の毒物質を下向きに排除してブレード毒物質最低レベルＢｗｉｎ に達する様にさせる。排除された毒物質４４が毒物質導管５２を通って貯蔵槽４ ４に入る。排除流体８８の最低及び最高圧力の両方は、容器圧力Ｐ　より高くし て、毒物質４４の沸騰を防止する為に、第７図に示した好ましくは閉じた系３０ 内に過圧を作り、重大事故の際でも、沸騰が起こらない様にすることが好ましい 。貯蔵槽４２は、容器１２（第１図参照）の外部に配置された容器であることが 好ましく、容器圧力Ｐ、に等しいか又はそれより高い圧力に保つことが出来る。

第８図に示す様に、毒物質を加圧する手段８６は、逃しボート５６と、排除流体 ８８に対する普通の源９２の間で流れが連通ずる様に配置された普通の可変出力 ポンプ９０を含んでいてよい。ポンプ９０が制御装置６０に作動的に接続されて 、ポンプ９０からの排除流体８８の出力圧力を選択的に変える。

第９図には毒物質を加圧する手段８６の別の実施例が示されている。この実施例 では、窒素の様なガスの形をした排除流体８８により、毒物質４４がブレード３ ２から排除されて容器１２（第１図に示す）の外部にある貯蔵槽４２に送られる 。この実施例でも、普通の蓄圧器９４を設けて、蓄圧器９４に大量のガス８８を 貯蔵する為に、毒物質４４をブレード３２内で下向きに排除するのに必要な最高 圧力より実質的に高い圧力で、排除ガス８８を貯蔵する。普通の調整器９６が蓄 圧器９４と流れが連通ずる様に配置されていて、蓄圧器９４からプレート３２に 送られる排除ガス８８の圧力を選択的に変える。普通の制御弁９８が調整器９６ とブレード３２の間に流れが連通ずる様に配置されていて、逃しボート５６を調 整器９６に選択的に結合して、その中の毒物質レベルを下げる為に、加圧した排 除ガス８８をブレード３２に供給する。

制御弁９８は、調整器９６から逃しボート５６への排除ガス８８の流れを遮断し ながら、逃しボート５６を普通の低圧溜め１００に選択的に結合して、通気によ り、ブレード３２の内部の圧力を下げて、毒物質レベルをブレード最高毒物質レ ベルＢ　まで高める様にも作用し得る。調整ｍｌ！ 器９６及び制御弁９８が制御装置６０に作動的に接続されていて、毒物質４４の レベルを制御する為に、制御ブレード３２の内側の排除ガス８８の圧力を選択的 に変える。制御弁９８が、それに対する電力又は信号が中断した時、自動スクラ ム動作を確実にする為にそれに対する電力又は信号が中断した時、排除ガス８８ を制御ブレード３２から放出することが好ましい。

上に述べた幾つかの図面に図式的に示した制御ブレード３２は、任意の適当な横 断面の形を持っていてよい。例えば、第２図に示す様に、制御ブレード３２は、 四角の燃料束２８と共に使う時、十字形の横断面の形を持っていてよい。

更に、制御ブレード３２は、第２図に示す様に、隣接した燃料束２８の間に位置 ぎめすることが出来るが、この代りにブレード３２は個々の燃料束２８内に直接 的に形成してもよい。例えば、第１０図に示す様に、燃料束２８が複数個の普通 の燃料棒１０２を含み、制御ブレード３２（例として１つだけ示す）を隣合った 燃料棒１０２の間でその中に固定して配置することが出来る。この実施例では、 制御ブレード３２は円形断面を有する。

第１１図には２８ａと記した六角形燃料束が示されており、３２ａで示した制御 ブレードはＹ字形の断面形状を持っていて、燃料棒１０２の間に固定して位置ぎ めされる。

第１−２図及び第１３図には、３２ｂと記した制御ブレード３２が、８字形の断 面形状を持っていて、燃料束２８の中に固定して位置ぎめされた四角の形の燃料 束２８の実施例が示されている。この実施例では、ブレード流体ボート４０が制 御ブレード３２ｂの下端から上端３６まで伸びていて、ブレード３２ｂに対し充 填又は排出の為に上方からアクセスが容易に出来る様にしている。逃しボート５ ６はやはりブレードの上端３６に設けられている。

第１２図及び第１３図に示す実施例で、上記の代りに毒物質４４はボート５６を 介して制御ブレード３２ｂに選択的に圧送して、ブレード３２ｂを選択的に充た し、別個の吸込みポンプによりボート４０を介してブレード３２ｂから選択的に 引出す様にしてもよい。

更に別の実施例は、第１３図に図式的に示す垂直方向に可動の吸込み管１０４を 持ち、これは普通の往復動炉心内プローブ（Ｔ　Ｉ　Ｐ）位置ぎめ装置１０６と 同様な装置に鉤止めして、ブレード３２ｂから毒物’［４４を引出し、その中の 液位を制御又は下げることが出来る。毒物質をポート５６を介してブレード３２ ｂの中に選択的に圧送して、その中の液位を制御し又は増加する。

更に、六角形の燃料束に星形の固定の中空壁を持つ制御要素を用いることが出来 る。更に別の選択としては、ピン形の制御要素と同様な管のマトリクスがある。

この他の実施例では、制御要素は、第１０図に示すのと同様な一連の管で構成す ることが出来る。ある実施例では、原子炉容器の一杯の圧力に耐える様に、十分 な肉厚を用いることが出来る。更に別の実施例では、制御要素は薄い壁にし、そ の前後の圧力荷重に合う様に補強用の構造リブを設けることが出来る。

第１４図及び第１５図には、制御ブレード３２内での毒物質レベルＢを微細に位 置ぎめする為に使うことの出来るこの発明の更に別の実施例が示されている。貯 蔵槽４２はブレード３２の垂直下方に配置して、ブレード３２内の毒物質４４を 重力によってブレード３２から貯蔵槽４２へ放出することが出来る様にすること が好ましい。貯蔵槽４２が毒物質４４を局限するピストン１０８を持ち、ブレー ド３２内にある毒物質４４の重量によって、このピストンに対して毒物質４４が 上向きの圧力による力を加える。

ピストン１０８は、例としてねじで示した垂直方向に位置ぎめ可能な棒１１０に よって垂直方向に選択的に位置ぎめ可能であり、棒１１０の末端１１０ｂがピス トン１０８の上面１０８ｂと接触していて、ピストン１０８並びに貯蔵槽の毒物 質レベルＲの垂直方向の位置を制御する。ねじ１１０が通抜ける普通のモータ１ １２が、それに作動的に接続された制御装置６０に応答して、ねじ１１０を時計 廻り又は反時計廻りに回転させる。

貯蔵槽がＴ形継子１１４に結合された上側流体ボート５０ｂを持ち、この継手が 、例えば窒素の様な、非毒物質流体８８の様な加圧ガスを入れた普通の蓄圧器１ １６と流れが連通している。Ｔ形継子１１４は、制御装置６ｏに作動的に接続さ れた普通の選択的に位置ぎめ可能な弁１１８にも結合されている。弁１１８は逃 し導管６４によってブレード逃しポート５６にも作動的に接続されており、大気 に接続された排出ボート１２ｏを有する。

通常の運転では、加圧ガスが蓄圧器１１６からＴ形継子１１４へ流れて貯蔵槽４ ２に入り、弁１１８は、Ｔ形継子１１４からの加圧ガス８８の一部分をブレード ３２に送込んで、第１４図に示す様に、毒物質４４の沸騰を防止する為に、夫々 の毒物質レベルＢ及びＲの上方に等しい圧力を保つ様に位置ぎめされる。ねじ１ １０を選択的に下向きに廻して、ピストン１０８を下向きに押し下げ、毒物質４ ４をポート５０から導管５２を介してブレード３２に押出し又は圧送して、それ を充たす。ねじ１１０を反対向きの上向きに廻して、毒物質４４の圧力ヘッドに よって、上昇したねじの末端１１０ｂに当たる様にピストン１０８を上向きに押 し上げて、毒物質４４をブレード３２がら貯蔵槽４２に排出することも出来る。

こうしてピストン１０８が垂直方向に移動して、貯蔵槽の毒物質レベルＲをその 最大レベルＲからその最低しｍ１！ ベルＲまで変える間、ブレード３２内の毒物質レベル１ｎ Ｂをその最低値Ｂ　からその最大値Ｂ　まで選択的にｍｌｎ　ｆｆ１ａ！ 変えることが出来る。

スクラム動作では、弁１１８は制御装置６０によって、第１５図に示す様にＴ形 継子１１４からの流れを阻止すると共に、導管６４を排出ボート１２０に結合し て、ブレード３２からガス８８を排出する様に位置ぎめされる。ガス８８が引続 いてＴ形継子１１４から貯蔵槽４２に吐出され、貯蔵槽４２とブレード３２の間 に圧力不平衡を生ずる。ガス８８がピストンの上面１０８ｂに作用して、ピスト ン１０８を押し下げ、貯蔵槽４２からの排出によってブレード３２を充たす。

上に述べたこの発明の全ての実施例で、制御ブレード３２内の毒物質４４の位置 又はレベルＢは、制御ブレード３２内の毒物質４４のレベルの例えば直接測定の 様な任意の適当な手段によって達成することが出来る。この代りに、貯蔵槽４２ 内の毒物質４４のレベルＲを測定して、制御ブレード３２内の毒物質４４のレベ ルＢを表示することが出来る。第４図に示すこの発明の実施例では、ポンプ５８ の性能曲線を使って制御ブレード３２内の毒物質４４のレベルを決定することが 出来る。これは、ポンプ５８の出力圧力が、ポンプ５８より上方の所にある貯蔵 槽４２内の毒物質４４のレベルＲが決定されるからである。第７図乃至第９図に 示すこの発明の実施例では、排除流体８８の圧力を普通の方法で感知することが 出来る。この圧力は、それによって排除された制御ブレード３２内の毒物質４４ のレベルＢに正比例する。

炉心１６の普通の燃料補給では、ブレード３２は少なくきも最高レベルＢｍＲ□ まで毒物質４４を充たし、流体ボート４０．５６を普通の様にパージして、燃料 束２８の反応度が永久的に抑制される様にする。燃料束２８の内側にブレード３ ２を固定して結合した実施例では、炉心１６から一体として一緒に取出すことが 出来る。

この発明の好ましい実施例と考えられるものを説明したが、以上の説明から、当 業者にはこの発明のその他の変更が容易に考えられよう。従って、特許請求の範 囲は、この発明の範囲内に属するこの様な全ての変更を包括するものであること を承知されたい。

ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ　３ ＦＩＧ　５ ＦＩＧ、　１０　ＦＩＧ、　１２ ＦＩＧ、ｉ４ 要　約　書 反応度制御装置が、液体核毒物質を収容する貯蔵槽と、垂直方向に炉心内に伸び る少な（とも１つの不動の中空制御ブレードと、貯蔵槽及び制御ブレードの間で 流れを連通させる様に配置されていて、貯蔵槽と制御ブレードの間で毒物質を通 す毒物質導管とを有する。制御ブレード内の毒物質のレベルが制御されて、炉心 内の核反応度を選択的に変える。

国際調査報告

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. １．水を沸騰させて容器圧力の蒸気を当該容器内に発生する為の炉心を持つ原子 炉容器内の核反応度を制御する装置に於て、 上端、下端及び流体ポートを持っていて、その中に液体核毒物質が入れられてい る貯蔵槽と、 前記炉心の中に垂直に伸びていて、上端、下端及び流体ポートを持つ不動の中空 の制御ブレードと、前記貯蔵槽の流体ポートと前記ブレードの流体ポートとの間 に流れが連通する様に配置されていて、前記毒物質を前記貯蔵槽と前記ブレード との間で通す毒物質導管と、炉心内の核反応度を選択的に変える為に前記ブレー ド内の毒物質のレベルを制御する手段とを有する装置。
2. ２．前記レベルを制御する手段が、炉心内の反応度を変化自在に下げる為に、前 記ブレードを変化自在に充たす様に前記貯蔵槽から毒物質を変化自在に排出する と共に、前記炉心内の反応度を高める為に、前記貯蔵槽を変化自在に充たす様に 前記ブレードから毒物質を変化自在に排出する様に作用し、前記ブレードの毒物 質レベルが毒物質最低レベルと毒物質最高レベルの間で可変である請求項１記載 の反応度制御装置。
3. ３．レベルを制御する手段が、貯蔵槽の流体ポートを貯蔵槽の下端に配置し、ブ レードの流体ポートをブレードの下端に配置し、貯蔵槽内の毒物質が重力によっ て排出されてブレードを毒物質最高レベルまで充たす様に、貯蔵槽を垂直方向に ブレードに対して位置ぎめすることを含む請求項２記載の反応度制御装置。
4. ４．前記貯蔵槽が容器の外側に配置されており、毒物質導管が前記容器を密封さ れて通抜ける請求項３記載の反応度制御装置。
5. ５．前記貯蔵槽が前記容器の内側に配置されている請求項３記載の反応度制御装 置。
6. ６．前記貯蔵槽及びブレード内の毒物質が少なくとも前記容器圧力と同じ高さの 圧力に保たれている請求項３記載の反応度制御装置。
7. ７．前記レベルを制御する手段が、前記毒物質導管内に流れと直列に連通する様 に配置されていて、毒物質をブレード及び貯蔵槽の間で選択的に圧送する様に作 用し得るポンプを含む請求項３記載の反応度制御装置。
8. ８．前記ポンプが前記ブレードから毒物質を取出して該毒物質を貯蔵槽に圧送し 、前記ブレード内の毒物質を減少すると共に、重力によって前記貯蔵槽から前記 ブレードに毒物質を排出することが出来る様に作用する請求項７記載の反応度制 御装置。
9. ９．前記ポンプが流体駆動の排出ポンプである請求項８記載の反応度制御装置。
10. １０．前記レベルを制御する手段が、重力によって前記貯蔵槽からブレードに毒 物質を排出することが出来る様にする為に、前記貯蔵槽をブレードに対して上向 きに、そして重力によってブレードから貯蔵槽へ毒物質を排出することが出来る 様に、貯蔵槽をブレードに対して下向きに、夫々選択的に移動させる手段を含む 請求項３記載の反応度制御装置。
11. １１．前記貯蔵槽が、貯蔵槽及びその中にある毒物質の重量より大きい重量を持 つ釣合錘に作動的に接続されていて、該釣合錘が重力によって貯蔵槽を上昇させ て、該貯蔵槽から排出された毒物質でブレードを充たす様に作用する請求項１０ 記載の反応度制御装置。
12. １２．前記レベルを制御する手段が、前記ブレードが該ブレードの上端に逃しポ ートを持つことゝ、該ブレード内の毒物質を前記逃しポートを介して選択的に加 圧して、前記ブレードから毒物質を毒物質導管を介して貯蔵槽に排除して、ブレ ード内の毒物質レベルを選択的に変える手段とを有する請求項３記載の反応度制 御装置。
13. １３．毒物質を加圧する手段が、非毒物質の排除流体を選択的に可変の圧力で前 記逃しポートを介して前記ブレードに選択的に供給して、前記ブレード内の毒物 質を下向きに排除する様に作用する請求項１２記載の反応度制御装置。
14. １４．前記毒物質を加圧する手段が、前記ブレード内の毒物質が前記最高レベル に達することが出来る様にする最低圧力から前記排除流体を最高圧力まで選択的 に加圧して、前記ブレード内の毒物質を下向きに排除して前記毒物質最低レベル に達する様に作用する請求項１３記載の反応度制御装置。
15. １５．毒物質を加圧する手段が逃しポートと流れが連通する様に結合されたポン プを含む請求項１４記載の反応度制御装置。
16. １６．毒物質を加圧する手段が、前記最高圧力より高い圧力の排除流体を貯蔵す る蓄圧器と、ブレードに送られる排除流体の圧力を変える調整器と、前記逃しポ ートを調整器に選択的に結合して、加圧された排除流体をブレードに供給して毒 物質レベルを下げると共に放出部にも供給して、前記ブレードの内部の圧力を下 げて、前記毒物質レベルを前記最高毒物質レベルまで上昇させる制御弁とを有す る請求項１４記載の反応度制御装置。
17. １７．前記ブレードが十字形の横方向の形を有する請求項３記載の反応度制御装 置。
18. １８．前記ブレードがＨ字形の横方向の形を有する請求項３記載の反応度制御装 置。
19. １９．前記ブレードがＹ字形の横方向の形を有する請求項３記載の反応度制御装 置。
20. ２０．前記ブレードが円形の横方向の形を有する請求項３記載の反応度制御装置 。
21. ２１．前記炉心が横方向に相隔たる複数個の燃料束を持ち、ブレードが隣合った 燃料束の間に位置ぎめされる請求項３記載の反応度制御装置。
22. ２２．炉心が横方向に相隔たる複数個の燃料束を持ち、ブレードが１つの燃料束 の中に固定して配置されている請求項３記載の反応度制御装置。
23. ２３．レベルを制御する手段が、ブレード内の毒物質を重力によってブレードか ら貯蔵槽の中に排出することが出来る様に、貯蔵槽をブレードに対して垂直方向 に配置することを含み、前記貯蔵槽内に配置されたピストンが前記毒物質を局限 し、前記毒物質を毒物質導管を介してブレードを充たす様に圧送する様に前記ピ ストンを下向きに、そして前記ブレードから貯蔵槽へ毒物質を排出することが出 来る様に上向きに、夫々ピストンを選択的に位置ぎめする手段を設けた請求項２ 記載の反応度制御装置。
24. ２４．前記ピストンを位置ぎめする手段が、垂直方向に位置ぎめ可能な棒を含み 、該棒の末端がピストンの上面と接触する様に配置されて、ピストン及び貯蔵槽 の毒物質レベルの垂直位置を制御する請求項２３記載の反応度制御装置。
25. ２５．前記貯蔵槽内で前記ピストンの上面に対して加圧ガスを選択的に供給して 、貯蔵槽とブレードの間に圧力不平衡を生じて、貯蔵槽の毒物質をブレードを充 たす様に排出する様に、前記ピストンを下向きに駆動する手段を設けた請求項２ ４記載の反応度制御装置。