JPH06265676A - 異常時原子炉停止装置 - Google Patents

異常時原子炉停止装置

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Publication number
JPH06265676A
JPH06265676A JP5076398A JP7639893A JPH06265676A JP H06265676 A JPH06265676 A JP H06265676A JP 5076398 A JP5076398 A JP 5076398A JP 7639893 A JP7639893 A JP 7639893A JP H06265676 A JPH06265676 A JP H06265676A
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JP
Japan
Prior art keywords
neutron absorber
support plate
core
tube
double tube
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5076398A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazumi Ikeda
一三 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Atomic Power Industries Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Atomic Power Industries Inc filed Critical Mitsubishi Atomic Power Industries Inc
Priority to JP5076398A priority Critical patent/JPH06265676A/ja
Publication of JPH06265676A publication Critical patent/JPH06265676A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 信頼性に優れた異常時原子炉停止装置を提供
する。 【構成】 上部に形成されたハンドリングヘッド1a及
び下部に形成された下部入口ノズル1bを有するラッパ
管1と、このラッパ管1の内部に同軸に配設されると共
にその中心部に燃料要素3が配設され、且つこれを取り
巻くようにして中性子吸収体6を収納する二重管2と、
この二重管2内の上部に配設される中性子吸収用の中性
子吸収体6と、この中性子吸収体6を二重管2の上部に
のみ収納されるように規制する支え板4と、この支え板
4を固定すると共に冷却材の温度が或る値を越えるとき
に支え板4を落下させる低融点の突起物7と、この支え
板4及び中性子吸収体6の落下位置を規制すべく二重管
2内の下部に設けられる底板5とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、重大事故発生時に原子
炉を緊急停止させるための異常時原子炉停止装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】原子炉においては、重大な事故が発生し
たとき、原子核連鎖反応を急速に停止(スクラム)させ
る必要がある。このような場合、中性子吸収体(例え
ば、ステンレス鋼球やタンタル球、或いは類似物)を炉
心に挿入することで行われる。
【0003】従来この種のスクラム技術には、例えば、
特開昭54−5194号があり、原子炉異常時に冷却材
温度上昇をセンサで感知し、上方に貯えておいた中性子
吸収体を機械的に開き、炉の中心部に挿入(落下)する
ことで原子炉の自動停止を行っている。
【0004】特開昭54−5194号に開示された構成
について更に説明すると、冷却材の温度上昇の場合、ベ
ローズが熱膨張によって伸び、ベローズの先にある押し
棒がラッチを押すことによって該ラッチが開き、このラ
ッチに保持されていた支持棒が落下し、更に支持棒によ
って閉じられていたトラップドアが開き、中性子吸収体
が炉心に挿入される構造になっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
技術にあっては、原子炉中では、高温かつ高放射能にさ
らされると共にベローズに動作部分が多いため、故障の
危険性があり、信頼性の面で不安がある。
【0006】また、中性子吸収体が炉心に挿入されるま
でに、ベローズの温度上昇と熱膨張、押し棒による
ラッチの開放、支持棒の落下、トラップドアの開
放、といったステップが必要になり、冷却温度上昇から
中性子吸収体の炉心への挿入までに時間遅れが生じ、い
ずれかのステップで故障が生じた場合に不作動が生じ
る。
【0007】本発明は、上記従来技術の実情に鑑みてな
されたものであり、信頼性に優れる異常時原子炉停止装
置を提供することを目的にしている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明は、上部に形成されたハンドリングヘッ
ド及び下部に形成された下部入口ノズルを有するラッパ
管と、このラッパ管の内部に同軸に配設されると共にそ
の中心部に燃料要素が配設され、且つこれを取り巻くよ
うにして中性子吸収体を収納する二重管と、この二重管
内の上部に配設される中性子吸収用の中性子吸収体と、
この中性子吸収体を前記二重管の上部にのみ収納される
ように炉心の上端に対応する位置に設けられた支え板
と、この支え板を固定すると共に冷却材の温度が或る値
を超えるときに前記支え板を落下させる低融点の突起物
と、この支え板及び前記中性子吸収体の落下位置を規制
すべく前記二重管内の炉心の下端に対応する位置に設け
られた底板とを具備するようにしている。
【0009】
【作用】上記した手段によれば、ベローズに代えて低融
点の突起物により中性子吸収体を二重管内に収納する支
え板を支持し、冷却材の温度上昇に伴い、低融点の突起
物が溶融して中性子吸収体を底板上まで落下させる。支
え板と底板の間は炉心領域であることから、この領域に
介在するようになった中性子吸収体は中性子を吸収して
負の反応度を生じさせ、炉心の出力低下または原子炉の
停止をさせる。したがって、燃料の破損を招くことな
く、異常を収束することができる。
【0010】
【実施例】図1は本発明による異常時原子炉停止装置の
一実施例を示す断面図である。
【0011】角柱状(六角柱)のラッパ管1は上端部及
び下端部が先細にされ、上端部がハンドリングヘッド1
a(冷却材の出口であると共に燃料交換機のつかみ代の
役割をはたす)及び下端部が下部入口ノズル1b(通常
の高速炉用集合体と同様に冷却材を取り入れ炉心支持板
に装着することにより異常時原子炉停止装置を支持する
役割をはたす)として機能している。この下部入口ノズ
ル1bの側面及び下面には開口が形成されている。ハン
ドリングヘッド1a内には、中空で、円筒状断面、ドー
ナツ状の上面、及び中心に小径の開口を有する底面をも
つ形状の二重管2が同軸に配設されている。さらに下部
入口ノズル1bの中空内には円筒状で肉厚の燃料要素3
(通常の高速炉用燃料要素と同様にPu及びUを含むペ
レットをステンレス製の被覆管に装填したもの)が挿入
されている。
【0012】さらに、二重管2の内部は、支え板4(図
1の上側)と底板5(図1の下側)とにより複数の部屋
に分割され、支え板4と上面との間の内部空間にはボー
ル状の多数の中性子吸収体6が収納されている。また、
支え板4の内周の下部周囲には、低融点の突起物7が設
けられ、支え板4の内側を支えている。低融点の突起物
7はある温度以上になると溶融し、支え板4が外れて中
性子吸収体6を落とすように機能する。したがって、支
え板4の外周は二重管2内に固定することなく、容易に
外れるように支え金9と低融点の突起物7との上に置か
れている。支え金9は二重管内周に溶接されている。
【0013】図2は図1のA−A矢視断面図を示し、図
3は図1のB−B矢視断面図を示している。
【0014】図2に示すように、燃料要素3は複数本が
並行装填され、支え板4は扇形の複数の板材を円周方向
に連続配置した構成になっている。この支え板4に対
し、低融点の突起物7は内周辺の中央1カ所を固定する
ように設けられている。
【0015】本発明による異常時原子炉停止装置は、通
常の炉心燃料集合体と同様に高速増殖炉の炉心の中に装
荷される。そして、燃料要素3は核分裂性物質であるP
uを含むために発熱されており、よって、冷却材により
除熱されている。また、中性子吸収体6は定格出力時に
は、炉心上端に位置するように設計されている。
【0016】以上の構成において、何等かの異常によっ
て冷却材流量が減少(あるいは出力上昇)が生じた場
合、燃料要素3を除熱している冷却材の温度が通常の炉
心燃料集合体のものと同様に上昇する。冷却材は、二重
管2の内管及び低融点の突起物7に接しているため、燃
料要素3の熱は低融点の突起物7に伝達される。低融点
の突起物7の温度が融点を超えて溶融すると、支え板4
は固定が解除されて落下し、同時に支え板4上に載置さ
れていた中性子吸収体6が炉心へ落下する。
【0017】この落下に伴って中性子吸収体6が炉心に
挿入されると、中性子吸収体6による中性子の吸収割合
が増え、負の反応度が生じる。この負の反応度によって
炉心の出力が低下し、或いは原子炉の停止に至り、[冷
却材流量/出力]の比が大きくなり或いは出力が崩壊熱
のみとなり、炉心燃料集合体の燃料及び冷却材の温度の
上昇が抑制される。この結果、異常に対して燃料の破損
を生じることなく収束する。
【0018】次に、本発明を適用した実施例について説
明する。ここでは図4に示す3個の異常時原子炉停止装
置を炉心内に設備している。中性子吸収体6としては球
状に燒結された炭化硼素(B4C)あるいはステンレス
製の球に粉末のボロンを詰め込んだものとし、中性子吸
収体6が完全に挿入された場合、1.3%Δk/kの反
応度価値を有している。さらに、低融点の突起物7には
アルミニウム(Al)を用い、図1に示す反応度制御部
8の領域内にはアルゴンガスなどの希ガスを充填してい
る。さらに、炉心の高温停止(355℃等温)から定格
出力までの反応度変化は1.0%Δk/kである。ま
た、冷却材にはナトリウム(Na)を用いている。
【0019】このような異常時原子炉停止装置を備えた
高速増殖炉が定格運転中に冷却材を流すためのポンプが
動力を失い、かつ通常の多重の安全装置が作動せず、原
子炉が停止しなかった場合、事象は下記のように推移す
る。
【0020】(1) [冷却材流量/出力]が小さくな
り、冷却材温度が上昇する。
【0021】(2) 低融点の突起物7に熱が伝達さ
れ、突起物7の温度は初期温度600℃から融点660
℃まで上昇する。この結果、低融点の突起物7が溶融
し、図5に示すように支え板4が落下する。
【0022】(3) 支え板4が外れた場合、中性子吸
収体6が図6に示すように炉心に挿入される。ボロン1
0(B10)は極めて良好に中性子を吸収する。この結果
1.3%Δk/kの大きな負の反応度が生じる。
【0023】(4) 負の反応度が1.0%Δk/kを
超えると未臨界になり、連鎖反応による炉心の出力は0
%になり、発熱は崩壊熱のみになる。
【0024】(5)炉心の崩壊熱は、ナトリウムの優れ
た自然循環力により除熱される。このため、冷却材温度
は沸点を超えない。
【0025】(6) (1)〜(4)までの事象推移に
おける炉心内での燃料の冷却材最高温度は事象の推移の
速さにより、特に、炉心内の冷却材流量の低下する割合
により変わるが、十分に緩慢であったとすると、異常時
原子炉停止装置の冷却材出口温度と炉心内の冷却材最高
温度の次の関係から、784℃と推定される。
【0026】Tc − Tin ∝ Tmax − Tin (但し、Tc:異常時原子炉停止装置の冷却材出口温
度、Tin:炉心入口温度、Tmax:燃料の冷却材最高温
度) Tmax ={(Tmax°−Tin)/(Tc°−Tin)}+
in (但し、ここで、T°は定格時の温度値) Tmax ={(700−355)/(600−35
5)}+355= 784(℃) 以上のように、(1)〜(6)の事象推移の結果、燃料
の冷却材最高温度は、炉心内でナトリウムの沸点約93
0℃を超えることはない。
【0027】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、上
部に形成されたハンドリングヘッド及び下部に形成され
た下部入口ノズルを有するラッパ管と、このラッパ管の
内部に同軸に配設されると共にその中心部に燃料要素が
配設され、且つこれを取り巻くようにして中性子吸収体
を収納する二重管と、この二重管内の上部に配設される
中性子吸収用の中性子吸収体と、この中性子吸収体を前
記二重管の上部にのみ収納されるように炉心の上端に対
応する位置に設けられた支え板と、この支え板を固定す
ると共に冷却材の温度が或る値を超えるときに前記支え
板を落下させる低融点の突起物と、この支え板及び前記
中性子吸収体の落下位置を規制すべく前記二重管内の炉
心の下端に対応する位置に設けられた底板とを具備する
ようにしたので、燃料の破損を招くことなく異常を収束
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による異常時原子炉停止装置の一実施例
を示す断面図である。
【図2】図1のA−A矢視断面図である。
【図3】図1のB−B矢視断面図である。
【図4】本発明による異常時原子炉停止装置の実施結果
を示す説明図である。
【図5】本発明による異常時原子炉停止装置の動作前の
状態を示す説明図である。
【図6】本発明による異常時原子炉停止装置の動作後の
状態を示す説明図である。
【符号の説明】
1 ラッパ管 1a ハンドリングヘッド 1b 下部入口ノズル 2 二重管 3 燃料要素 4 支え板 5 底板 6 中性子吸収体 7 低融点の突起物 8 反応度制御部 9 支え金

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上部に形成されたハンドリングヘッド及
    び下部に形成された下部入口ノズルを有するラッパ管
    と、このラッパ管の内部に同軸に配設されると共にその
    中心部に燃料要素が配設され、且つこれを取り巻くよう
    にして中性子吸収体を収納する二重管と、この二重管内
    の上部に配設される中性子吸収用の中性子吸収体と、こ
    の中性子吸収体を前記二重管の上部にのみ収納されるよ
    うに炉心の上端に対応する位置に設けられた支え板と、
    この支え板を固定すると共に冷却材の温度が或る値を超
    えるときに前記支え板を落下させる低融点の突起物と、
    この支え板及び前記中性子吸収体の落下位置を規制すべ
    く前記二重管内の炉心の下端に対応する位置に設けられ
    た底板とを具備することを特徴とする異常時原子炉停止
    装置。
JP5076398A 1993-03-11 1993-03-11 異常時原子炉停止装置 Withdrawn JPH06265676A (ja)

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JP5076398A JPH06265676A (ja) 1993-03-11 1993-03-11 異常時原子炉停止装置

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JP5076398A JPH06265676A (ja) 1993-03-11 1993-03-11 異常時原子炉停止装置

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JPH06265676A true JPH06265676A (ja) 1994-09-22

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JP5076398A Withdrawn JPH06265676A (ja) 1993-03-11 1993-03-11 異常時原子炉停止装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210056825A (ko) * 2019-11-11 2021-05-20 한국전력기술 주식회사 용융 밀봉을 이용한 원자로 2차 정지 시스템

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210056825A (ko) * 2019-11-11 2021-05-20 한국전력기술 주식회사 용융 밀봉을 이용한 원자로 2차 정지 시스템

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Effective date: 20000530