JPH06273565A - 原子炉停止装置 - Google Patents

原子炉停止装置

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Publication number
JPH06273565A
JPH06273565A JP5062287A JP6228793A JPH06273565A JP H06273565 A JPH06273565 A JP H06273565A JP 5062287 A JP5062287 A JP 5062287A JP 6228793 A JP6228793 A JP 6228793A JP H06273565 A JPH06273565 A JP H06273565A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
inner cylinder
control rod
sensing
bellows
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5062287A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Kajiwara
晃 梶原
Haruo Terasaka
晴夫 寺坂
Shigeo Kasai
重夫 笠井
Takashi Ishitori
隆司 石鳥
Koji Matsumoto
浩二 松本
Hisato Matsumiya
壽人 松宮
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP5062287A priority Critical patent/JPH06273565A/ja
Publication of JPH06273565A publication Critical patent/JPH06273565A/ja
Pending 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

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】冷却材の温度上昇に対する応答性が優れ、かつ
制御棒を炉心内に確実に挿入する。 【構成】延長棒17の一部にコイルばね27を介在し、この
コイルばね27の外側を包囲してベローズ25を設け、この
ベローズ25の外側を包囲して内筒と外筒からなる二重円
筒状感温部材26を設ける。この感温部材26とベローズ25
内を連通して液体金属23を封入する。感温部材26の内筒
側の内側にさらに感温部内筒30を設ける。感温部内筒30
と感温部材26の内筒間に不活性ガス29を封入して断熱化
構造とし、半径方向への伝熱を抑制させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高速増殖炉に設置され
る熱膨張式の原子炉停止装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、高速増殖炉の炉心は図4および
図5に示すように多数の燃料集合体1,1と、これら燃
料集合体1,1の間に挿入される複数の制御棒集合体2
と、燃料集合体1の最外部を包囲するようにして設けら
れる多数の遮蔽体(図示せず)によって形成されてい
る。
【0003】燃料集合体1はラッパ管1a内に多数の燃
料ピン3を組み込んでおり、ラッパ管1aの下端に設け
たエントランスノズル4を炉心支持板5の開孔部に挿入
することにより定位置に設置される。
【0004】炉心内では炉心支持板5内の高圧プレナム
6から液体金属ナトリウムの冷却材がエントランスノズ
ル4の冷却材流入口7を通してラッパ管1a内に流入
し、続いて燃料ピン3の間を上昇し、ラッパ管1aの上
部のハンドリングヘッドから流出して、燃料集合体1を
除熱する。
【0005】制御棒集合体2は下部案内管8と上部案内
管9と制御棒本体10と、これを吊下する延長管11とによ
り構成されている。下部案内管8は下端に形成されてい
るエントランスノズル12を炉心支持板5の開孔部に挿入
して定位置に設置される。
【0006】このエントランスノズル12には高圧プレナ
ム6に連通する冷却材流入口13と、制御棒本体10内に連
通する連通孔14とが設けられている。また、制御棒本体
10内には中性子吸収体ピンが組み込まれている。
【0007】制御棒本体10の最挿入時には、制御棒本体
10の下端に設けた係合部15を、下部案内管8底部のダッ
シュポット16内に挿入して定位置に設置される。制御棒
本体10の上端には上方へ延出させた延長棒17を有し、こ
の延長棒17の上端部に掴み部18が形成されている。この
掴み部18により延長管11の下端部を掴むことによって制
御棒本体10は延長管11に吊下される。
【0008】延長管11を制御棒駆動機構(図示せず)に
よって上下動させることによって制御棒本体10を炉心内
に挿入したり引き抜いたりする。この制御棒本体10の除
熱は高圧プレナム6からエントランスノズル12の冷却材
流入口13、連通孔14とを通って下部案内管8内を上昇す
る冷却材によって行われる。
【0009】図5に図4のG部を拡大して示したよう
に、延長棒17を切断したその間に図4で示したばね部21
にコイルばね27を介在し、このコイルばね27の外側を包
囲して図4で示した感温部外筒20に二重円筒状感温部材
26を設けている。この感温部材26内およびベローズ25内
に液体金属23を封入している。
【0010】ベローズ25は延長棒17,17間に支持板24で
両端部が固定されている。二重円筒状感温部材26の両端
部は環状端栓28で封止されている。ベローズ25内と感温
部材26との間は上部の延長棒17に形成した連通孔22によ
り連通している。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】通常の原子炉運転時に
は延長管11の上下動作により制御棒本体10の炉心内への
挿入度を調整して炉出力を調整する。また、炉出力が異
常に上昇したり、冷却材が減少する等の異常が生じる
と、制御棒本体10を炉心内に緊急挿入させて炉を停止さ
せるスクラム動作が行われる。
【0012】一方、高速増殖炉においては緊急時に何ら
かの原因で延長管11が下降不能となって制御棒本体18を
炉心内に挿入できないというスクラム失敗の場合を想定
し、このスクラム失敗時にも炉心の反応度を臨界よりも
低く抑える必要がある。その理由はスクラム失敗が起き
ると、原子炉出力が過剰に増大して冷却材の温度が上昇
し、ひいては炉心損傷事故につながる可能性があること
による。
【0013】図6に示すようにスクラム失敗時には炉心
内においてはドップラ効果および冷却材の密度効果によ
って制御棒反応度が0の臨界よりも高い同図中線aの正
の反応度が発生する。
【0014】しかし、従来の熱膨張式原子炉停止装置に
おいては、延長管11および延長棒17が事故による冷却材
の温度上昇に伴って軸方向に膨張し、制御棒本体10を炉
心内に挿入し、同図中線bの反応度が発生する。
【0015】従来はこれらの正,負の反応度が重ね合わ
せた全反応度を同図中線cのように臨界より低い負の正
の反応度領域に保持して、原子炉の安全性を確保してい
る。従来の熱膨張式原子炉停止装置においては、原子炉
異常時のスクラム失敗に伴う冷却材の温度上昇に感応
し、感温部材内の液体金属が熱膨張する。しかしなが
ら、感温部材内の液体金属が昇温されるまでに時間がか
かり、制御棒の膨張による負の反応度効果が十分即効的
に得られない課題がある。
【0016】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、半径方向への伝熱を抑制させて冷却材の温度
上昇に対する応答性が優れ、かつ制御棒を炉心内に確実
に挿入できる原子炉停止装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は、炉心に設置さ
れた案内管内に昇降自在に収納される制御棒本体と、こ
の制御棒本体の上端から上方へ延出された延長棒と、こ
の延長棒の上部に設けた掴み部と係合して前記制御棒本
体を吊下する延長管と、前記延長棒の一部に介在したば
ねと、このばねの伸縮と連動するベローズと、このベロ
ーズおよび前記ばねの外側を包囲して設けられた二重円
筒状感温部材と、この感温部材内および前記ベローズ内
に封入された液体金属と、前記ベローズ内および前記感
温部材内を連通している連通孔とを具備し、前記感温部
材の内側にさらに感温部内筒を設け、この感温部内筒を
断熱化構造に形成することを特徴とする。
【0018】
【作用】感温部を筒体により多層構造とし、感温部内筒
内に不活性ガス(例えば、Arガス)を封入する。この
ため、内筒を通ってシリンダ内あるいはベローズ内への
径方向への伝熱量を低下させられるので、感温部材内の
液体金属の昇温時間が短くなり、感温部材内の液体金属
の熱膨張が早まり、制御棒の膨張による負の反応度効果
が即効的に得られる。
【0019】感温部の内筒の表面、または多層化した構
造の内部に伝熱抑制材としてジルコニア(ZrO2 )あ
るいはイットリウム(Y)をコーティングする。このた
め、内筒を通ってシリンダ内あるいはベローズ内への径
方向伝熱量を低下させられるので、感温部材内の液体金
属の昇温時間が短くなり、感温部材内の液体金属の熱膨
張が早まり、制御棒の膨張による負の反応度効果が即効
的に得られる。
【0020】感温部の内筒を多層構造とし内部を真空と
し、内筒内の輻射を小さくするために鏡面仕上げとす
る。このため、内筒を通ってシリンダ内あるいはベロー
ズ内への径方向への伝熱量を低下させられるので感温部
材内の液体金属の昇温時間が短くなり、感温部材内の液
体金属の昇温時間が短くなり、感温部材内の液体金属の
熱膨張が早まり、制御棒の膨張による負の反応度効果が
即効的に得られる。
【0021】感温部の内筒をダイビングベル型の多層化
構造とし内部に不活性ガス(例えばArガス)を封入さ
せる。このため、内筒を通ってシリンダ内あるいはベロ
ーズ内への径方向への伝熱量を低下させられるので、感
温部材内の液体金属の昇温時間が短くなり、感温部材内
の液体金属の熱膨張が速まり、制御棒の膨張による負の
反応度効果が即効的に得られる。
【0022】
【実施例】図1から図3を参照して本発明に係る原子炉
停止装置の第1の実施例を説明する。なお、図2は図1
のA部を拡大した縦断面図で、図3は図2のB−B矢視
方向断面図である。図中、図4および図5と同一部分に
は同一符号を付している。
【0023】本第1の実施例が従来例と異なる点は図1
に示す感温部内筒30を三層構造とし中間部に間隙を設け
不活性ガスを封入し、その下方を開放したアニュラス構
造とし、この空間の上方を狭く下方を拡げたダイビング
ベル型としたことにある。その他の構成は従来例と同様
である。
【0024】図1は本発明に係る原子炉停止装置を備え
た高速増殖炉の炉心を示すもので、この炉心は多数の燃
料集合体1,1と、これら燃料集合体1,1の間に挿入
される複数の制御棒集合体2と、燃料集合体1の最外部
を包囲するようにして設けられる多数の遮蔽体(図示せ
ず)によって形成されている。
【0025】燃料集合体1はラッパ管1a内に多数の燃
料ピン3を組み込んでおり、ラッパ管1aの下端に設け
たエントランスノズル4を炉心支持板5の開孔部に挿入
することにより定位置に設置される。
【0026】炉心内では炉心支持板5内の高圧プレナム
6から液体金属ナトリウムの冷却材がエントランスノズ
ル4の冷却材流入口7を通してラッパ管1a内に流入
し、続いて燃料ピン3の間を上昇し、ラッパ管1aの上
部のハンドリングヘッドから流出して、燃料集合体1を
除熱する。
【0027】制御棒集合体2は下部案内管8と上部案内
管9と制御棒本体10と、これを吊下する延長管11とによ
り構成されている。下部案内管8は下端に形成されてい
るエントランスノズル12を炉心支持板5の開孔部に挿入
して定位置に設置される。
【0028】このエントランスノズル12には高圧プレナ
ム6に連通する冷却材流入口13と、制御棒本体10内に連
通する連通孔14とが設けられている。また、制御棒本体
10内には中性子吸収体ピンが組み込まれている。
【0029】制御棒本体10の最挿入時には、制御棒本体
10の下端に設けた係合部15を、下部案内管8底部のダッ
シュポット16内に挿入して定位置に設置される。制御棒
本体10の上端には上方へ延出させた延長棒17を有し、こ
の延長棒17の上端部に掴み部18が形成されている。この
掴み部18により延長管11の下端部を掴むことによって制
御棒本体10は延長管11に吊下される。
【0030】延長管11を制御棒駆動機構(図示せず)に
よって上下動させることによって制御棒本体10を炉心内
に挿入したり、引き抜いたりする。この制御棒本値10の
除熱は高圧プレナム6からエントランスノズル12の冷却
材流入口13、連通孔14とを通って下部案内管8内を上昇
する冷却材によって行われる。なお、図中符号19はベロ
ーズ部を示している。
【0031】図2に図1のA部を拡大して示したよう
に、延長棒17を切断したその間に図1で示したばね部21
にコイルばね27を介在し、このコイルばね27の外側を包
囲して図1で示した感温部20に内筒と外筒からなる二重
円筒状感温部材26を設けている。この感温部材26内およ
びベローズ25内に液体金属23を封入している。
【0032】ベローズ25は延長棒17,17間に支持板24で
両端部が固定されている。二重円筒状感温部材26の両端
部は環状端栓28で封止されている。ベローズ25内と感温
部材26との間は上部の延長棒17に形成した連通孔22によ
り連通している。
【0033】感温部材26の内筒にはさらに感温部内筒30
が設けられている。この感温部内筒30と感温部材26の内
筒との間には不活性ガス29が封入されている。また、感
温部内筒30の下部と感温部材26の外筒の下部との間には
自由液面31が形成される。
【0034】しかして、本実施例によれば図2に拡大し
て示したように感温部20は三重円筒によって構成され、
不活性ガス29の空間を設けることによって断熱化させ、
感温部20内に封入した液体金属23からの径方向伝熱量を
低下させることができる。よって、感温部20内の封入液
体金属23の温度上昇を大きくでき、半径方向への伝熱を
抑制できる。
【0035】なお、上記実施例において、感温部内筒30
の表面に断熱材を設ける手段もでき、断熱材としてはジ
ルコニア(ZrO2 )またはイットリウム(Y)を使用
することができる。
【0036】また、感温部内筒30と前記感温部材26の内
筒との間を減圧化して真空状態に維持すること、または
アルゴン(Ar)などの不活性ガスを封入することもで
き、さらに感温部内筒30の内面を鏡面仕上げして感温部
内筒を断熱化構造とすることができる。
【0037】また、感温部内筒30と前記感温部材26の内
筒との間に間隙を設け、その下方を開放したアニュラス
構造にでき、このアニュラス構造の空間の上方を狭く、
下方を拡げた断熱化構造とすることもできる。
【0038】
【発明の効果】本発明によれば、感温部内筒を断熱化構
造とすることにより半径方向への伝熱を抑制できる。ま
た、原子炉異常時の冷却材の温度上昇を利用しているた
め、周囲の温度上昇に対する応答性が速やかで、かつ従
来より確実に制御棒を炉心内に挿入させることができ、
大きな負の制御棒反応度を炉心に与えることができる。
よって、スクラム失敗事故が万一生じても炉出力を自動
的に減衰させ、原子炉の固有の安全性を高くすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る原子炉停止装置の第1の実施例を
示す縦断面図。
【図2】図1におけるA部を拡大して示す縦断面図。
【図3】図2におけるB−B矢視方向を切断して示す横
断面図。
【図4】従来の原子炉停止装置を示す縦断面図。
【図5】図4におけるG部を拡大して示す縦断面図。
【図6】図4における反応度と事故時間との関係を示す
特性図。
【符号の説明】
1…燃料集合体、2…制御棒集合体、3…燃料ピン、4
…エントランスノズル、5…炉心支持板、6…高圧プレ
ナム、7…冷却材流入口、8…下部案内管、9…上部案
内管、10…制御棒本体、11…延長管、12…エントランス
ノズル、13…冷却材流入口、14…連通孔、15…係合部、
16…ダッシュポット、17…延長棒、18…掴み部、19…ベ
ローズ部、20…感温部、21…ばね部、22…連通孔、23…
液体金属、24…支持板、25…ベローズ、26…感温部材、
27…コイルばね、28…端栓、29…不活性ガス、30…感温
部内筒、31…自由液面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石鳥 隆司 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 松本 浩二 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 松宮 壽人 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炉心に設置された案内管内に昇降自在に
    収納される制御棒本体と、この制御棒本体の上端から上
    方へ延出された延長棒と、この延長棒の上部に設けた掴
    み部と係合して前記制御棒本体を吊下する延長管と、前
    記延長棒の一部に介在したばねと、このばねの伸縮と連
    動するベローズと、このベローズおよび前記ばねの外側
    を包囲して設けられた二重円筒状感温部材と、この感温
    部材内および前記ベローズ内に封入された液体金属と、
    前記ベローズ内および前記感温部材内を連通している連
    通孔とを具備し、前記感温部材の内側にさらに感温部内
    筒を設け、この感温部内筒を断熱化構造に形成すること
    を特徴とする原子炉停止装置。
  2. 【請求項2】 前記感温部内筒表面に断熱材を設ける手
    段を含むことを特徴とする請求項1記載の原子炉停止装
    置。
  3. 【請求項3】 前記感温部内筒表面の断熱材がジルコニ
    ア(ZrO2 )またはイットリウム(Y)であることを
    特徴とする請求項2記載の原子炉停止装置。
  4. 【請求項4】 前記感温部内筒と前記感温部材との間に
    間隙を設け、その間隙を真空または不活性ガスを封入し
    てなることを特徴とする請求項2記載の原子炉停止装
    置。
  5. 【請求項5】 感温部内筒の内部に間隙を設け、その下
    方を開放したアニュラス構造とし、この空間の上方を狭
    く下方を拡げる請求項1記載の原子炉停止装置。
JP5062287A 1993-03-23 1993-03-23 原子炉停止装置 Pending JPH06273565A (ja)

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