JPH06324179A - 高速炉用自己作動型炉停止装置 - Google Patents
高速炉用自己作動型炉停止装置Info
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- JPH06324179A JPH06324179A JP5132627A JP13262793A JPH06324179A JP H06324179 A JPH06324179 A JP H06324179A JP 5132627 A JP5132627 A JP 5132627A JP 13262793 A JP13262793 A JP 13262793A JP H06324179 A JPH06324179 A JP H06324179A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 異常発生から炉停止までの動作が迅速且つ確
実に行われ、炉心損傷事故時の再臨界を回避できるよう
にし、しかも小型化、簡易化でき、取り扱い易い構造と
する。 【構成】 燃料交換機によって炉心内に装荷可能な通常
の集合体形状をなし、集合体外筒１０の内部は冷却材の
入口部から出口部に達し且つ溶融燃料が溶融貫通し易い
材料からなる構造壁１４で２領域に区分する。一方の領
域内に燃料ピン束１２を設置して冷却材を流通自在とす
る。また他方の領域内には、その炉心発熱部１６の上端
近傍位置に上部仕切り板２０とその感熱式開放機構２２
を設け、上方に中性子吸収体２４を収納する。炉心発熱
部の下端近傍位置には下部仕切り板２６を設ける。両仕
切り板の間が中性子吸収体落下空間２８となる。
実に行われ、炉心損傷事故時の再臨界を回避できるよう
にし、しかも小型化、簡易化でき、取り扱い易い構造と
する。 【構成】 燃料交換機によって炉心内に装荷可能な通常
の集合体形状をなし、集合体外筒１０の内部は冷却材の
入口部から出口部に達し且つ溶融燃料が溶融貫通し易い
材料からなる構造壁１４で２領域に区分する。一方の領
域内に燃料ピン束１２を設置して冷却材を流通自在とす
る。また他方の領域内には、その炉心発熱部１６の上端
近傍位置に上部仕切り板２０とその感熱式開放機構２２
を設け、上方に中性子吸収体２４を収納する。炉心発熱
部の下端近傍位置には下部仕切り板２６を設ける。両仕
切り板の間が中性子吸収体落下空間２８となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料交換機によって炉
心内に装荷可能な集合体形状をなし、その内部に燃料ピ
ン束と感熱式中性子吸収体落下機構などの全構成要素を
組み込み、原子炉停止失敗事故時の自己作動型炉停止機
能と炉心損傷事故時再臨界回避用の溶融燃料排出機能と
を併せ持たせた装置に関するものである。
心内に装荷可能な集合体形状をなし、その内部に燃料ピ
ン束と感熱式中性子吸収体落下機構などの全構成要素を
組み込み、原子炉停止失敗事故時の自己作動型炉停止機
能と炉心損傷事故時再臨界回避用の溶融燃料排出機能と
を併せ持たせた装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】各種原子炉では炉停止の信頼性を高める
ため、異常発生時に中性子吸収体を炉心に自動的に挿入
する機構が用いられている。この中性子吸収体を挿入す
る炉停止機構は、通常、冷却材の温度が異常に上昇した
時に、その温度に応答して作動するものであり、外部か
らの制御を必要とする方式の他、外部からの制御を必要
としない自己作動型がある。
ため、異常発生時に中性子吸収体を炉心に自動的に挿入
する機構が用いられている。この中性子吸収体を挿入す
る炉停止機構は、通常、冷却材の温度が異常に上昇した
時に、その温度に応答して作動するものであり、外部か
らの制御を必要とする方式の他、外部からの制御を必要
としない自己作動型がある。
【０００３】自己作動型の例としては、キュリー点電磁
石を用い、制御棒を該キュリー点電磁石によって保持−
切離し可能とする構成である。ここでキュリー点電磁石
は、電磁石の磁気回路の一部に感温磁性材（適当なキュ
リー点をもつ強磁性材）を組み込んだものである。冷却
材温度の異常上昇によって環境温度が感温磁性材のキュ
リー点に達すると、該感温磁性材が非磁性になるため磁
気回路の磁気抵抗が著しく増大して自然に磁力を失い、
吊っていた制御棒が切り離されて、炉心に挿入される。
このような自己作動型の炉停止機構は、外部からの制御
を必要としないため、動作の信頼性が高まる利点があ
る。
石を用い、制御棒を該キュリー点電磁石によって保持−
切離し可能とする構成である。ここでキュリー点電磁石
は、電磁石の磁気回路の一部に感温磁性材（適当なキュ
リー点をもつ強磁性材）を組み込んだものである。冷却
材温度の異常上昇によって環境温度が感温磁性材のキュ
リー点に達すると、該感温磁性材が非磁性になるため磁
気回路の磁気抵抗が著しく増大して自然に磁力を失い、
吊っていた制御棒が切り離されて、炉心に挿入される。
このような自己作動型の炉停止機構は、外部からの制御
を必要としないため、動作の信頼性が高まる利点があ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし従来の自己作動
型炉停止装置は、感熱部の位置（上記の例では感温磁性
材の設置位置）が炉心発熱部から遠いため、異常発生
から炉停止動作までの所要時間が長い、高温冷却材を
感熱部に誘導するための流路が必要となる、既存の主
炉停止系もしくは後備炉停止系に設置するために挿入機
構に関して多様性を確保できない、などの問題があっ
た。
型炉停止装置は、感熱部の位置（上記の例では感温磁性
材の設置位置）が炉心発熱部から遠いため、異常発生
から炉停止動作までの所要時間が長い、高温冷却材を
感熱部に誘導するための流路が必要となる、既存の主
炉停止系もしくは後備炉停止系に設置するために挿入機
構に関して多様性を確保できない、などの問題があっ
た。
【０００５】また万一、原子炉停止に失敗して炉心損傷
事故に進展した場合、従来の構造では制御棒の案内管内
に冷却材が存在するために、溶融燃料による案内管の溶
融貫通に時間がかかる。更に駆動軸、ダッシュポットな
どの構造物があるために炉心外への燃料流出が妨げられ
る問題もある。これらのため、炉心内で溶融燃料の凝集
が生じた場合には再臨界過出力が発生して多大なエネル
ギーが発生する可能性があった。そこで、このような事
故への進展を抑制するために、炉心設計において中性子
漏洩増加、線出力低減等の炉心性能の低下を甘受するよ
うな経済性を犠牲とした方策が考えられていた。
事故に進展した場合、従来の構造では制御棒の案内管内
に冷却材が存在するために、溶融燃料による案内管の溶
融貫通に時間がかかる。更に駆動軸、ダッシュポットな
どの構造物があるために炉心外への燃料流出が妨げられ
る問題もある。これらのため、炉心内で溶融燃料の凝集
が生じた場合には再臨界過出力が発生して多大なエネル
ギーが発生する可能性があった。そこで、このような事
故への進展を抑制するために、炉心設計において中性子
漏洩増加、線出力低減等の炉心性能の低下を甘受するよ
うな経済性を犠牲とした方策が考えられていた。
【０００６】本発明の目的は、異常発生から炉停止まで
の動作が迅速且つ確実に行われ、炉心損傷事故時の再臨
界を回避でき、しかも小型化、簡易化でき、取り扱い易
い構造の高速炉用自己作動型炉停止装置を提供すること
である。
の動作が迅速且つ確実に行われ、炉心損傷事故時の再臨
界を回避でき、しかも小型化、簡易化でき、取り扱い易
い構造の高速炉用自己作動型炉停止装置を提供すること
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、燃料交換機に
よって炉心内に装荷可能な通常の集合体形状をなしてい
る高速炉用自己作動型炉停止装置である。集合体外筒の
内部は冷却材の入口部から出口部に達し且つ溶融燃料が
溶融貫通し易い材料からなる構造壁で２領域に区分され
ている。そして一方の領域内には、燃料ピン束を設置し
て冷却材を流通自在とする。また他方の領域内には、そ
の炉心発熱部の上端近傍位置に上部仕切り板とその感熱
式開放機構を設け、該上部仕切り板上に中性子吸収体を
収納すると共に、炉心発熱部の下端近傍位置に下部仕切
り板を設ける。前記上部仕切り板と下部仕切り板との間
が、中性子吸収体落下空間となる。
よって炉心内に装荷可能な通常の集合体形状をなしてい
る高速炉用自己作動型炉停止装置である。集合体外筒の
内部は冷却材の入口部から出口部に達し且つ溶融燃料が
溶融貫通し易い材料からなる構造壁で２領域に区分され
ている。そして一方の領域内には、燃料ピン束を設置し
て冷却材を流通自在とする。また他方の領域内には、そ
の炉心発熱部の上端近傍位置に上部仕切り板とその感熱
式開放機構を設け、該上部仕切り板上に中性子吸収体を
収納すると共に、炉心発熱部の下端近傍位置に下部仕切
り板を設ける。前記上部仕切り板と下部仕切り板との間
が、中性子吸収体落下空間となる。
【０００８】構造壁は、例えば上下両端を塞いだ筒状密
閉構造とし、該構造壁で囲まれた空間内に不活性ガスを
封入し、又はその上で減圧するのが好ましい。このよう
な構造壁を集合体外筒の中心に設置し、その外周部に燃
料ピン束を配置する。逆に、中心部に燃料ピン束を配置
し、外周部に自己作動型炉停止機構を設けることも可能
である。上部仕切り板の感熱式開放機構には、金属の溶
融又は融点近傍での強度低下による変形、あるいは熱膨
張差による変形などが利用できる。
閉構造とし、該構造壁で囲まれた空間内に不活性ガスを
封入し、又はその上で減圧するのが好ましい。このよう
な構造壁を集合体外筒の中心に設置し、その外周部に燃
料ピン束を配置する。逆に、中心部に燃料ピン束を配置
し、外周部に自己作動型炉停止機構を設けることも可能
である。上部仕切り板の感熱式開放機構には、金属の溶
融又は融点近傍での強度低下による変形、あるいは熱膨
張差による変形などが利用できる。
【０００９】
【作用】冷却材温度が異常に上昇すると、高温化した冷
却材は燃料ピン束を出て直ちに感熱式開放機構に達す
る。それによって上部仕切り板が開き、中性子吸収体が
落下して原子炉を停止させる。また、万一炉心が損傷し
た場合には、溶融燃料が容易に構造壁を溶融貫通して、
下方及び上方に排出する。これによる炉心内燃料質量の
減少により、例え全炉心規模に炉心内溶融燃料プールが
拡大した場合でも、燃料の凝縮による再臨界の発生を回
避できる。
却材は燃料ピン束を出て直ちに感熱式開放機構に達す
る。それによって上部仕切り板が開き、中性子吸収体が
落下して原子炉を停止させる。また、万一炉心が損傷し
た場合には、溶融燃料が容易に構造壁を溶融貫通して、
下方及び上方に排出する。これによる炉心内燃料質量の
減少により、例え全炉心規模に炉心内溶融燃料プールが
拡大した場合でも、燃料の凝縮による再臨界の発生を回
避できる。
【００１０】
【実施例】図１は本発明に係る高速炉用自己作動型炉停
止装置の一実施例を示す説明図である。これは、燃料交
換機によって炉心内に装荷可能な通常の集合体形状をな
していて、その集合体外筒１０内に、通常の半分程度の
本数の燃料ピン束１２と自己作動型炉停止機構とを組み
込んだ構成である。前記集合体外筒１０の内部を、冷却
材ナトリウムの入口部から出口部に達し且つ溶融燃料が
溶融貫通し易い材料からなる筒状の構造壁１４で区分
し、外側領域内に前記燃料ピン束１２を設置して冷却材
ナトリウムが矢印で示すように自由に流通できるように
する。内側領域内には、炉心発熱部１６の上端近傍位置
に上部仕切り板２０とその感熱式開放機構２２を設け、
該上部仕切り板２０の上方に小球状あるいは短棒状等の
中性子吸収体２４を収納する。また炉心発熱部１６の下
端近傍位置に下部仕切り板２６を設けて、上部仕切り板
２０と下部仕切り板２６の間を中性子吸収体落下空間２
８とする。筒状の構造壁１４の上端と下端は、同じ材質
で塞いで密閉した空間になっている。なお燃料ピン束１
２の上方には反射体１３が位置している。
止装置の一実施例を示す説明図である。これは、燃料交
換機によって炉心内に装荷可能な通常の集合体形状をな
していて、その集合体外筒１０内に、通常の半分程度の
本数の燃料ピン束１２と自己作動型炉停止機構とを組み
込んだ構成である。前記集合体外筒１０の内部を、冷却
材ナトリウムの入口部から出口部に達し且つ溶融燃料が
溶融貫通し易い材料からなる筒状の構造壁１４で区分
し、外側領域内に前記燃料ピン束１２を設置して冷却材
ナトリウムが矢印で示すように自由に流通できるように
する。内側領域内には、炉心発熱部１６の上端近傍位置
に上部仕切り板２０とその感熱式開放機構２２を設け、
該上部仕切り板２０の上方に小球状あるいは短棒状等の
中性子吸収体２４を収納する。また炉心発熱部１６の下
端近傍位置に下部仕切り板２６を設けて、上部仕切り板
２０と下部仕切り板２６の間を中性子吸収体落下空間２
８とする。筒状の構造壁１４の上端と下端は、同じ材質
で塞いで密閉した空間になっている。なお燃料ピン束１
２の上方には反射体１３が位置している。
【００１１】この構成では、燃料ピン束１２出口（炉心
発熱部１６の上端）から感熱式開放機構２２までの距離
を短縮できる（例えば数cm以下にできる）ので、応答時
間が大幅に短くなり、装置も小形化、簡易化される。構
造壁１４の内側に不活性ガスを封入し、その上で減圧し
た密閉構造が好ましい。それによって感熱式開放機構２
２の応答性が向上し、中性子吸収体２４の落下時の流動
抵抗も小さくなる。また炉心損傷事故時の炉心外への燃
料排出をより有効に促進でき、また流路閉塞の原因とな
りうる異物発生を防止できる。なお構造壁１４の内側
は、微小の流量であれば冷却材が貫流する構造でもかま
わない。構造壁１４を、炉心が溶融した場合に溶融燃料
がこれを溶融貫通し易い材料からなり、且つ冷却材の入
口部と出口部まで達する構造とすることにより、水力等
価直径として燃料ピン束や集合体間ギャップ（３〜５m
m）と比較して１桁以上大きな値（数cm〜１０cm）をも
つ燃料排出経路が形成される。このような自己作動型炉
停止装置は、原子炉停止に十分な反応度価値を与えられ
る個数だけ炉心内に配置する。
発熱部１６の上端）から感熱式開放機構２２までの距離
を短縮できる（例えば数cm以下にできる）ので、応答時
間が大幅に短くなり、装置も小形化、簡易化される。構
造壁１４の内側に不活性ガスを封入し、その上で減圧し
た密閉構造が好ましい。それによって感熱式開放機構２
２の応答性が向上し、中性子吸収体２４の落下時の流動
抵抗も小さくなる。また炉心損傷事故時の炉心外への燃
料排出をより有効に促進でき、また流路閉塞の原因とな
りうる異物発生を防止できる。なお構造壁１４の内側
は、微小の流量であれば冷却材が貫流する構造でもかま
わない。構造壁１４を、炉心が溶融した場合に溶融燃料
がこれを溶融貫通し易い材料からなり、且つ冷却材の入
口部と出口部まで達する構造とすることにより、水力等
価直径として燃料ピン束や集合体間ギャップ（３〜５m
m）と比較して１桁以上大きな値（数cm〜１０cm）をも
つ燃料排出経路が形成される。このような自己作動型炉
停止装置は、原子炉停止に十分な反応度価値を与えられ
る個数だけ炉心内に配置する。
【００１２】高速炉におけるＡＴＷＳ（スクラム無しの
予想遷移）事故（即ち、原子炉停止失敗を伴う事故であ
り、１次系ポンプトリップによる流量喪失型や制御棒誤
引抜きによる出力上昇型がある）時には、発熱と除熱の
アンバランスが生じるが、発熱に対して除熱が不足する
場合が事故としては厳しい。この場合には炉心出口冷却
材温度の上昇が生ずる。冷却材温度が異常に上昇する
と、高温化した冷却材ナトリウムは燃料ピン束１２を出
て直ちに感熱式開放機構２２に達する。図２に示すよう
に、それによって上部仕切り板２０が開き、中性子吸収
体２４が中性子吸収体落下部２８に落下して原子炉を停
止させる。また、万一炉心が損傷した場合には、溶融燃
料が容易に構造壁１４を溶融貫通して、白抜き矢印で示
すように下方及び上方に排出する。この溶融燃料排出
は、自己作動型炉停止装置内の燃料のみならず、それに
隣接する燃料集合体３０の燃料についても生じる。通常
の燃料集合体３０内の燃料ピン束３２が溶融した時、燃
料ピン束間ギャップや集合体間ギャップは非常に狭いの
で、それらのギャップのみでは大量排出は困難である。
しかし、これらの溶融燃料も、自己作動型炉停止装置に
形成される燃料排出経路を通って、効果的に排出され
る。これによる炉心内燃料質量の減少により、例え全炉
心規模に炉心内溶融燃料プールが拡大した場合でも、燃
料の凝縮による再臨界の発生を防止もしくは緩和でき
る。
予想遷移）事故（即ち、原子炉停止失敗を伴う事故であ
り、１次系ポンプトリップによる流量喪失型や制御棒誤
引抜きによる出力上昇型がある）時には、発熱と除熱の
アンバランスが生じるが、発熱に対して除熱が不足する
場合が事故としては厳しい。この場合には炉心出口冷却
材温度の上昇が生ずる。冷却材温度が異常に上昇する
と、高温化した冷却材ナトリウムは燃料ピン束１２を出
て直ちに感熱式開放機構２２に達する。図２に示すよう
に、それによって上部仕切り板２０が開き、中性子吸収
体２４が中性子吸収体落下部２８に落下して原子炉を停
止させる。また、万一炉心が損傷した場合には、溶融燃
料が容易に構造壁１４を溶融貫通して、白抜き矢印で示
すように下方及び上方に排出する。この溶融燃料排出
は、自己作動型炉停止装置内の燃料のみならず、それに
隣接する燃料集合体３０の燃料についても生じる。通常
の燃料集合体３０内の燃料ピン束３２が溶融した時、燃
料ピン束間ギャップや集合体間ギャップは非常に狭いの
で、それらのギャップのみでは大量排出は困難である。
しかし、これらの溶融燃料も、自己作動型炉停止装置に
形成される燃料排出経路を通って、効果的に排出され
る。これによる炉心内燃料質量の減少により、例え全炉
心規模に炉心内溶融燃料プールが拡大した場合でも、燃
料の凝縮による再臨界の発生を防止もしくは緩和でき
る。
【００１３】感熱式開放機構としては、金属の溶融又は
融点近傍での強度低下による変形で上部仕切り板を開放
する方式があり、図３及び図４はその一例である。蝶番
の心棒４０を共有する２枚の蓋板（これらが上部仕切り
板を構成し、その上方に中性子吸収体が収容される）４
２ａ，４２ｂと、通常は該蓋板を支持している支持台４
４、その支持台４４を支える固定台４６を備えている。
蝶番の心棒４０は、六角筒状の構造壁１４に固定した２
つの支持板４８ａ，４８ｂ上で、その変形を避けるため
に両端を緩く支持している。両蓋板４２ａ，４２ｂは、
各々独立に下向きに回動可能である。通常時には両蓋板
４２ａ，４２ｂは、それらの先端が支持台４４によって
支持され、閉位置を保持している。支持台４４は、構造
壁１４及び下方の固定台４６に鑞付け（鑞付け部を符号
４９で示す）されている。固定台４６はスチール製であ
り、蓋板４２ａ，４２ｂの開放を阻害しない位置で構造
壁１４に溶接されており、支持台４４を介して蓋板４２
ａ，４２ｂ上の中性子吸収体の重量を支えている。
融点近傍での強度低下による変形で上部仕切り板を開放
する方式があり、図３及び図４はその一例である。蝶番
の心棒４０を共有する２枚の蓋板（これらが上部仕切り
板を構成し、その上方に中性子吸収体が収容される）４
２ａ，４２ｂと、通常は該蓋板を支持している支持台４
４、その支持台４４を支える固定台４６を備えている。
蝶番の心棒４０は、六角筒状の構造壁１４に固定した２
つの支持板４８ａ，４８ｂ上で、その変形を避けるため
に両端を緩く支持している。両蓋板４２ａ，４２ｂは、
各々独立に下向きに回動可能である。通常時には両蓋板
４２ａ，４２ｂは、それらの先端が支持台４４によって
支持され、閉位置を保持している。支持台４４は、構造
壁１４及び下方の固定台４６に鑞付け（鑞付け部を符号
４９で示す）されている。固定台４６はスチール製であ
り、蓋板４２ａ，４２ｂの開放を阻害しない位置で構造
壁１４に溶接されており、支持台４４を介して蓋板４２
ａ，４２ｂ上の中性子吸収体の重量を支えている。
【００１４】冷却材温度が上昇する事故時には、鑞付け
部４９の温度が上昇し、その強度低下・剥離により支持
台４４が脱落し、仮想線で示すように蓋板４２ａ，４２
ｂが下向きに開く。これによって上方に位置している中
性子吸収体が落下し、原子炉を停止させる。支持台４４
の材質はスチール製でもよいし、鑞付け部と同じ材質の
金属でもよい。後者の場合には、ナトリウム昇温時に、
支持台４４自身の強度低下、変形によって蓋板４２ａ，
４２ｂが開く。鑞付け用として、もしくは支持台自身に
も用いる材料としては、ナトリウムの沸点（９００℃）
以下で融点近くに達して強度低下が生じることが必要で
あり、例えば金ろう（種類により固相線温度は７００℃
から９００℃の範囲にある）、銀ろう（種類により固相
線温度は６００℃から８００℃の範囲にある）から適宜
選択して使用できる。この構成において、各蓋板に対し
て支持台４４の数を増加すると（例えば３個）、１つの
支持台の脱落のみでは蓋板は開かず、そのため鑞付け不
良などによる誤落下の可能性を低減できる。また複数枚
の蓋板で上部仕切り板を構成することにより、事故発生
時に構造壁の変形などによるかじり等で開動作が失敗し
ても、他の蓋板が開くことによって、中性子吸収体の大
部分を落下させることができる。このためにも中性子吸
収体は、前記のような小球状あるいは短棒状が望まし
い。
部４９の温度が上昇し、その強度低下・剥離により支持
台４４が脱落し、仮想線で示すように蓋板４２ａ，４２
ｂが下向きに開く。これによって上方に位置している中
性子吸収体が落下し、原子炉を停止させる。支持台４４
の材質はスチール製でもよいし、鑞付け部と同じ材質の
金属でもよい。後者の場合には、ナトリウム昇温時に、
支持台４４自身の強度低下、変形によって蓋板４２ａ，
４２ｂが開く。鑞付け用として、もしくは支持台自身に
も用いる材料としては、ナトリウムの沸点（９００℃）
以下で融点近くに達して強度低下が生じることが必要で
あり、例えば金ろう（種類により固相線温度は７００℃
から９００℃の範囲にある）、銀ろう（種類により固相
線温度は６００℃から８００℃の範囲にある）から適宜
選択して使用できる。この構成において、各蓋板に対し
て支持台４４の数を増加すると（例えば３個）、１つの
支持台の脱落のみでは蓋板は開かず、そのため鑞付け不
良などによる誤落下の可能性を低減できる。また複数枚
の蓋板で上部仕切り板を構成することにより、事故発生
時に構造壁の変形などによるかじり等で開動作が失敗し
ても、他の蓋板が開くことによって、中性子吸収体の大
部分を落下させることができる。このためにも中性子吸
収体は、前記のような小球状あるいは短棒状が望まし
い。
【００１５】図５及び図６は上部仕切り板の感熱式開放
機構の他の例を示している。ここでは２枚の蓋板５２
ａ，５２ｂは可撓性を有する構造（例えばスチールの箔
やメッシュ構造など）であり、中央部では蓋固定板５４
に溶接し、構造壁１４側では該構造壁１４に溶接した固
定台５６に対して、易融金属製の固定用ピン５８により
固定している。冷却材ナトリウム温度が上昇するような
事故の場合には、構造壁１４と固定台５６の昇温に追随
して固定用ピン５８の温度も上昇し、強度低下により脱
落する。その際、蓋板５２ａ，５２ｂは中性子吸収体の
重量によって仮想線で示すように下方へ撓んでやがて開
き、中性子吸収体が落下する。ここで用いる易融金属と
しては、例えば前記の金ろう、銀ろう等がある。
機構の他の例を示している。ここでは２枚の蓋板５２
ａ，５２ｂは可撓性を有する構造（例えばスチールの箔
やメッシュ構造など）であり、中央部では蓋固定板５４
に溶接し、構造壁１４側では該構造壁１４に溶接した固
定台５６に対して、易融金属製の固定用ピン５８により
固定している。冷却材ナトリウム温度が上昇するような
事故の場合には、構造壁１４と固定台５６の昇温に追随
して固定用ピン５８の温度も上昇し、強度低下により脱
落する。その際、蓋板５２ａ，５２ｂは中性子吸収体の
重量によって仮想線で示すように下方へ撓んでやがて開
き、中性子吸収体が落下する。ここで用いる易融金属と
しては、例えば前記の金ろう、銀ろう等がある。
【００１６】本装置は、１体当たり既存の後備炉停止棒
の１／２本程度の制御棒反応度価値を持たせることがで
きるので、炉心への装荷本数としては、総数で後備炉停
止棒本数の２倍程度となる。例えば６０万ｋＷクラスの
大型高速炉では、１０〜２０体程度である。溶融燃料排
出機能の面では、装荷本数は多いほど有効であるが、例
えば本装置１体によって隣接する６体の燃料集合体の燃
料を早期に排出できるので、大型炉では１２体程度の装
荷で燃料インベントリの３０％を排出できることとな
り、再臨界の回避には十分である。
の１／２本程度の制御棒反応度価値を持たせることがで
きるので、炉心への装荷本数としては、総数で後備炉停
止棒本数の２倍程度となる。例えば６０万ｋＷクラスの
大型高速炉では、１０〜２０体程度である。溶融燃料排
出機能の面では、装荷本数は多いほど有効であるが、例
えば本装置１体によって隣接する６体の燃料集合体の燃
料を早期に排出できるので、大型炉では１２体程度の装
荷で燃料インベントリの３０％を排出できることとな
り、再臨界の回避には十分である。
【００１７】感熱式開放機構や中性子吸収体の炉内滞留
許容時間に制約がある場合には、定期的な燃料交換のた
びに、通常の燃料交換機によって簡単に新しいものと交
換できる。本装置は構造が単純であり、上記クラスの大
型炉でも炉心内に１０〜２０体程度の設置で有効となる
ため、頻繁に交換を行っても経済性が大きく損なわれる
ことはない。
許容時間に制約がある場合には、定期的な燃料交換のた
びに、通常の燃料交換機によって簡単に新しいものと交
換できる。本装置は構造が単純であり、上記クラスの大
型炉でも炉心内に１０〜２０体程度の設置で有効となる
ため、頻繁に交換を行っても経済性が大きく損なわれる
ことはない。
【００１８】集合体外筒内への構造壁の設置は、上記の
実施例では軸線を中心とする円形断面または正多角形断
面などとし、外側に燃料ピン束を配置しているが、逆に
内側に燃料ピン束を配置する構成でもよい。あるいは燃
料ピン束を偏心させて配置することも考えられる。燃料
ピンとしては、上部ブランケットを有しない構造の方
が、燃料ピン束を出た高温冷却材が直ちに感熱位置に達
することができるので有効である。また下部ブランケッ
トを有しない構造とした方が、燃料ピン束下方への溶融
浸食によって溶融燃料の排出経路を形成しうる点で有利
となる。中性子吸収体の形状・構造は任意であるが、上
記のように小球状や短棒状などとすると、挿入機構に関
して、制御棒を挿入する既存方式に対して多様性を確保
できるため好ましい。また中性子吸収体収納部を中性子
吸収体落下部に対して加圧しておくことで、中性子吸収
体の落下速度を速め、挿入を確実にすることも考えられ
る。感熱式開放機構は、熱膨張差によって蓋板が開く構
造でもよい。
実施例では軸線を中心とする円形断面または正多角形断
面などとし、外側に燃料ピン束を配置しているが、逆に
内側に燃料ピン束を配置する構成でもよい。あるいは燃
料ピン束を偏心させて配置することも考えられる。燃料
ピンとしては、上部ブランケットを有しない構造の方
が、燃料ピン束を出た高温冷却材が直ちに感熱位置に達
することができるので有効である。また下部ブランケッ
トを有しない構造とした方が、燃料ピン束下方への溶融
浸食によって溶融燃料の排出経路を形成しうる点で有利
となる。中性子吸収体の形状・構造は任意であるが、上
記のように小球状や短棒状などとすると、挿入機構に関
して、制御棒を挿入する既存方式に対して多様性を確保
できるため好ましい。また中性子吸収体収納部を中性子
吸収体落下部に対して加圧しておくことで、中性子吸収
体の落下速度を速め、挿入を確実にすることも考えられ
る。感熱式開放機構は、熱膨張差によって蓋板が開く構
造でもよい。
【００１９】
【発明の効果】本発明は上記のような自己作動型炉停止
装置であり、感熱式開放機構を炉心発熱部近傍に配置で
きるので、異常発生から炉停止までの動作が迅速且つ確
実に行われ、しかも小型化、簡易化でき、取り扱い易い
構造となる。また万一炉心が損傷した場合でも、本装置
内に形成される燃料排出経路による燃料排出によって、
再臨界過出力の発生を防止もしくは抑制でき、事故影響
の緩和が達成できる。以上のことから、本装置の採用に
よって多層の安全機能を経済的に備えることが可能とな
る。従って本発明の装置を用いることによって、炉心性
能を大幅に犠牲にするような炉心設計に依存することが
なく、高速炉の原子炉停止失敗事故時において炉心損傷
への進展防止を経済的に達成できる。
装置であり、感熱式開放機構を炉心発熱部近傍に配置で
きるので、異常発生から炉停止までの動作が迅速且つ確
実に行われ、しかも小型化、簡易化でき、取り扱い易い
構造となる。また万一炉心が損傷した場合でも、本装置
内に形成される燃料排出経路による燃料排出によって、
再臨界過出力の発生を防止もしくは抑制でき、事故影響
の緩和が達成できる。以上のことから、本装置の採用に
よって多層の安全機能を経済的に備えることが可能とな
る。従って本発明の装置を用いることによって、炉心性
能を大幅に犠牲にするような炉心設計に依存することが
なく、高速炉の原子炉停止失敗事故時において炉心損傷
への進展防止を経済的に達成できる。
【００２０】本装置は、既存の高速炉プラントに対して
も、また酸化物燃料に限らず将来に予想されるいかなる
新型燃料を用いた炉心に対しても、通常の燃料交換機に
よって簡単に装荷することが可能である。
も、また酸化物燃料に限らず将来に予想されるいかなる
新型燃料を用いた炉心に対しても、通常の燃料交換機に
よって簡単に装荷することが可能である。
【図１】本発明に係る自己作動型炉停止装置の一実施例
を示す説明図。
を示す説明図。
【図２】その作動時の状態と溶融燃料の排出経路を示す
説明図。
説明図。
【図３】感温式開放機構の一例を示す平面図。
【図４】その側面断面図。
【図５】感温式開放機構の他の例を示す平面図。
【図６】その側面断面図。
１０ 集合体外筒 １２ 燃料ピン束 １４ 構造壁 １６ 炉心発熱部 ２０ 上部仕切り板 ２２ 感熱式開放機構 ２４ 中性子吸収体 ２６ 下部仕切り板 ２８ 中性子吸収体落下空間
Claims (3)
- 【請求項１】 燃料交換機によって炉心内に装荷可能な
集合体形状をなし、その集合体外筒の内部は冷却材の入
口部から出口部に達し且つ溶融燃料が溶融貫通し易い材
料からなる構造壁で区分され、一方の領域内に燃料ピン
束を設置して冷却材を流通自在とし、他方の領域内の炉
心発熱部の上端近傍位置に上部仕切り板とその感熱式開
放機構を設け、該上部仕切り板上に中性子吸収体を収納
すると共に、炉心発熱部の下端近傍位置に下部仕切り板
を設けて前記上部仕切り板と下部仕切り板の間を中性子
吸収体落下空間とすることを特徴とする高速炉用自己作
動型炉停止装置。 - 【請求項２】 構造壁は上下両端を塞いだ筒状をなし、
該構造壁で囲まれた空間内に不活性ガスを封入し、又は
その上で減圧した密閉構造であり、その構造壁が集合体
外筒の中心に位置し、外周部に燃料ピン束が配置されて
いる請求項１記載の炉停止装置。 - 【請求項３】 上部仕切り板の感熱式開放機構は、金属
の溶融又は融点近傍での強度低下による変形、あるいは
熱膨張差による変形で開放される請求項１又は２記載の
炉停止装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5132627A JP2839222B2 (ja) | 1993-05-10 | 1993-05-10 | 高速炉用自己作動型炉停止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5132627A JP2839222B2 (ja) | 1993-05-10 | 1993-05-10 | 高速炉用自己作動型炉停止装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06324179A true JPH06324179A (ja) | 1994-11-25 |
| JP2839222B2 JP2839222B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=15085751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5132627A Expired - Fee Related JP2839222B2 (ja) | 1993-05-10 | 1993-05-10 | 高速炉用自己作動型炉停止装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2839222B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5999877A (en) * | 1996-05-15 | 1999-12-07 | Hitachi, Ltd. | Traffic flow monitor apparatus |
| US20110164720A1 (en) * | 2009-12-28 | 2011-07-07 | Hitachi-Ge Nuclear Energy, Ltd. | Core of light water reactor and fuel assembly |
| JP2016125837A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 | 高速炉の制御棒案内管 |
| KR20170085583A (ko) * | 2014-12-19 | 2017-07-24 | 꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈 | 착탈식으로 체결된 상부 중성자 차폐 장치를 구비한 하우징을 포함하는 sfr 핵 원자로용 연료 조립체 |
| JP2021120668A (ja) * | 2020-01-31 | 2021-08-19 | 三菱Ｆｂｒシステムズ株式会社 | 高速炉の溶融燃料流出管及び高速炉 |
-
1993
- 1993-05-10 JP JP5132627A patent/JP2839222B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5999877A (en) * | 1996-05-15 | 1999-12-07 | Hitachi, Ltd. | Traffic flow monitor apparatus |
| US20110164720A1 (en) * | 2009-12-28 | 2011-07-07 | Hitachi-Ge Nuclear Energy, Ltd. | Core of light water reactor and fuel assembly |
| US9047994B2 (en) * | 2009-12-28 | 2015-06-02 | Hitachi-Ge Nuclear Energy, Ltd. | Core of light water reactor and fuel assembly |
| US10020079B2 (en) | 2009-12-28 | 2018-07-10 | Hitachi-Ge Nuclear Energy, Ltd. | Core of light water reactor and fuel assembly |
| KR20170085583A (ko) * | 2014-12-19 | 2017-07-24 | 꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈 | 착탈식으로 체결된 상부 중성자 차폐 장치를 구비한 하우징을 포함하는 sfr 핵 원자로용 연료 조립체 |
| JP2016125837A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 | 高速炉の制御棒案内管 |
| JP2021120668A (ja) * | 2020-01-31 | 2021-08-19 | 三菱Ｆｂｒシステムズ株式会社 | 高速炉の溶融燃料流出管及び高速炉 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2839222B2 (ja) | 1998-12-16 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |