JPH07104085A - 原子炉の制御方法及び原子炉設備 - Google Patents

原子炉の制御方法及び原子炉設備

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JPH07104085A
JPH07104085A JP5251487A JP25148793A JPH07104085A JP H07104085 A JPH07104085 A JP H07104085A JP 5251487 A JP5251487 A JP 5251487A JP 25148793 A JP25148793 A JP 25148793A JP H07104085 A JPH07104085 A JP H07104085A
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control rod
control
output
reactor
outer cylinder
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JP5251487A
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Masashi Takiyama
正志 滝山
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • 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

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】重水系統設備のポイズン注入装置やポイズン再
生装置を不要とするとともに、原子炉停止の操作を簡単
にし、かつ重水の使用量を減らすことのできる原子炉の
制御方法および原子炉設備を提供する。 【構成】出力制御用制御棒の外周に、この制御棒がその
内部で自由にスライドでき、かつ外周部にポイズン管を
並設した外筒体を設けるとともに、この外筒体の底部
に、出力制御用制御棒の頂部が係止する係止手段を設
け、この外筒体を介して出力制御用制御棒を昇降させる
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、原子炉の制御方法及び
原子炉設備の改良に係り、特に停止用および出力制御用
に丸形の制御棒を使用している原子炉の制御方法及び原
子炉設備の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来一般に採用されている丸形制御棒を
使用する原子炉、例えば重水減速圧力管型原子炉では、
停止用制御棒と出力制御用制御棒との2種類の制御棒を
使用しているのが普通である。
【0003】そして、この2種の制御棒を吊るした状態
で、減速材(重水)を満たしたカランドリアタンク内
に、出し入れして原子炉の出力を制御するようにしてい
る。
【0004】すなわち、停止用制御棒は、通常は炉心の
上方部に吊り上げられているが、緊急停止信号が出る
と、重力で降下して炉心内に入るように形成され、一方
出力制御用制御棒は、原子炉の通常運転時においては、
炉心の中で昇降して原子炉の出力制御をし、緊急停止信
号が出た場合には、制御棒全体が炉心内に入るように形
成されている。
【0005】この場合、一般には原子炉の低温停止能力
を確実にするために、ポイズン(酸化ボロン)溶液をカ
ランドリアタンク内に加えるようにしている。
【0006】この重水中に加えられたポイズンは、原子
炉を起動する際には、重水とともに外部に引き出され、
重水浄化塔で脱塩、浄化した後にポイズン除去塔でポイ
ズンが除去される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】原子炉の低温停止のた
めに用いられるこの重水中のポイズンには、濃縮された
ほう酸が使用されることから高価なものとなり、一般に
は回収して再利用するようにしている。このために、こ
の種原子炉設備においては、ポイズン溶液の注入装置や
ポイズン除去塔の樹脂を再生回収するポイズン回収装置
などが必要であり、また、さらには再生したポイズン溶
液を溜めておく回収ポイズン貯槽等も必要となる。
【0008】これらポイズン溶液の注入や排出に関係し
た装置は、原子炉の停止という安全にかかわる設備であ
るために、その信頼性をあげる必要があり、品質管理区
分が高く、従って高価な装置とならざるを得ない。
【0009】このように従来のものは、原子炉停止のた
めに停止用制御棒の挿入だけでなくポイズン注入という
追加の操作、またその装置が必要であり、さらにそれに
伴う再生回収するポイズン回収装置や回収ポイズン貯槽
などの設備が必要であった。
【0010】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、重水系統設備のポイズン注入装置
やポイズン再生装置を不要とするとともに、原子炉停止
の操作を簡単にし、かつ重水の使用量を減らすことので
きるこの種原子炉設備を提供するある。
【0011】尚、これに関連するものとしては、特開昭
61−38590号公報や特開昭62−254097号
公報などが挙げられる。
【0012】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、停止
用および出力制御用の2種類の制御棒を、減速材が満た
されたタンク内に出し入れして原子炉の起動、停止およ
びその出力を制御するように形成されている原子炉設備
において、前記出力制御用制御棒の外周に、この制御棒
がその内部で自由にスライドでき、かつ外周部にポイズ
ン管を並設した外筒体を設けるとともに、この外筒体の
底部に、出力制御用制御棒の頂部が係止する係止手段を
設け、かつこの外筒体を介して前記出力制御用制御棒を
昇降させるように形成し所期の目的を達成するようにし
たものである。
【0013】
【作用】すなわちこのような制御棒を備えた原子炉であ
ると、原子炉通常運転時の出力制御には、外筒体を介し
て内側の出力制御用制御棒が炉心に出し入れされると、
原子炉の出力制御が行われ、中性子吸収材物質の外筒体
は炉心の外側にあるので炉心の制御に影響を与えること
はなく、また、停止能力が必要な場合には、出力制御用
制御棒に引き続き外側の中性子吸収材物質の外筒体が炉
心部に入り、停止能力を発揮する。
【0014】すなわち原子炉停止は、停止用制御棒とこ
の中性子吸収材物質を有する外筒体との両者で行われる
ことになり、優れた停止能力を発揮し、ポイズン溶液の
注入なくして原子炉は円滑に低温停止が可能となる。
【0015】したがって重水系統設備のポイズン注入装
置やポイズン除去装置は不要となり、また、ポイズン溶
液の注入や除去の操作は不要となるので、原子炉の操作
は簡単となる。
【0016】
【実施例】以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細
に説明する。図3には、上方から制御棒を吊り下げて炉
心を制御する重水減速圧力管型原子炉の制御棒とその周
囲の要部が示されている。
【0017】符号14が、減速材である重水が満たされ
たカランドリアタンクであり、そしてその中には停止用
制御棒9および出力制御用制御棒11が配置されてい
る。
【0018】出力制御用制御棒11は、特に次のように
形成されている。すなわち図1および図2にその断面が
示されているように、出力制御用制御棒11の外周には
中空の外筒体6を有し、そして外筒体6の外周側に停止
能力を持つポイズン管5が配置されバンドにて固定され
ている。
【0019】この外筒体6の上部には、ワイヤロ−プ連
結金具2を有する中実の遮へいプラグ4が装備され、ワ
イヤロ−プ連結金具2には、制御棒を吊るためのワイヤ
ロ−プ1が結合されている。また外筒体6の下方部に
は、外筒体6の内径より小さな穴を有するリング31が
設けられている。
【0020】出力制御用制御棒11は、前記外筒体の内
部で自由にスライドできる太さのステンレス製棒状体に
形成され、特にその頭の部分には棒状体の部分より太く
形成された吊部7を有している。すなわち吊部7の径方
向の寸法は、外筒体6の下部に装備したリング31の内
径よりも大きく形成されていて係止するように形成され
ている。すなわち下方には抜け落ちることはないように
形成されている。
【0021】また吊部7の外周にはロ−ラ30が設けら
れていて、外筒体6の中を滑らかに上下できるように形
成されている。
【0022】このように形成された制御棒は、図3に示
されているようにカランドリアタンク14内に設けられ
ている制御棒案内管10の中に配置される。
【0023】このカランドリアタンク14の中には、重
水15が入っており、この重水は、重水循環ポンプ19
および重水冷却器20で構成される重水冷却ループ21
により冷却される。
【0024】またこのカランドリアタンク14内には、
制御棒以外に燃料集合体17も配置されている。すなわ
ち重水15中に圧力管16が配置され、その内部に燃料
集合体17が配置されている。燃料集合体17は圧力管
16内に流通される冷却材18により冷却される。
【0025】カランドリアタンク14内に配置された制
御棒の上方部には、この制御棒をタンクに出入りさせる
ためのワイヤロ−プドラム29および駆動モ−タ12な
どが設けられている。
【0026】出力制御用制御棒11は、制御棒駆動モ−
タ12によりワイヤロ−プドラム29を回転させて、ワ
イヤロ−プ1を巻き取り、あるいは巻き戻すことにより
上下し、中間位置の維持は制御棒駆動モ−タ12の自己
ブレ−キで回転がロックされることにより行われる。
【0027】出力制御用制御棒11の急速挿入(急速降
下)は、制御棒駆動モ−タ12の稼働又は電源を遮断す
ることによる自己ブレ−キの開放に伴う遮へいプラグ4
の重量による落下によるが、この場合クラッチ13を設
け、そのクラッチ13の開放操作で自由落下による急速
挿入としてもよい。
【0028】ワイヤロ−プ1がワイヤロ−プドラム29
により巻き上げられると、停止用制御棒9は上昇し、当
然これに固定されているリング31も上昇する。制御棒
案内管10の中を上昇する時は、外筒体6の上下に予め
設けられているガイドロ−ラ3で制御棒全体の中心の位
置を決められているので滑らかに動く。
【0029】リング31と吊部7との上下方向の隙間が
なくなるまで上がると、吊部7がリング31に係止し、
出力制御用制御棒11も上昇する。
【0030】この状態では、外筒体のポイズン管5は炉
心の外にでているので、出力制御用制御棒11のステン
レス管の部分が出力制御用として作用する。
【0031】緊急に炉心に挿入する時には、ワイヤロ−
プ1が弛んで、その結果制御棒全体が拘束されなくなる
ので、ポイズン管5、出力制御用制御棒11が落下を始
め両方ともに炉心に入り始める。
【0032】出力制御用制御棒11が下端まで入りそれ
以上下がりようがなくなっても、ポイズン管5を有する
外筒体はさらに下がる。この時、外筒体6の下端のリン
グ31と出力制御用制御棒11の吊部7との間は隙間が
大きくなっていく。
【0033】最終的には、吊部7は外筒体6の上方部に
形成されているダッシュラムポット39まで入る。吊部
7とダッシュラムポット39の隙間は僅かなために、吊
部7がダッシュラムポット39に入る時には、排出され
る重水のながれにより外筒体6の落下衝撃力がやわらげ
られる。
【0034】外筒体6の内部には冷却用重水が入り込む
ため及びベントをかねた冷却水穴40があり、ここから
中空部に入った冷却用重水は吊部7の穴、ステンレス管
の中空部を通り、ダッシュラム32のドレン穴41から
流出する。
【0035】このように原子炉停止は、停止用制御棒9
とこのポイズン管5を有する外筒体との両者で行われる
ことになり、優れた停止能力を発揮し、ポイズン溶液を
注入しなくとも原子炉を充分に停止することができる。
【0036】図4は、本発明の他の実施例を示したもの
で、停止能力を持つ外管は、全体としては中空円筒であ
る。外管は停止能力を持つポイズン管5が、外筒体6の
廻りにバンドで固定される。この上部には中空円筒の遮
へいプラグ4が装備されている。外筒体6は中空で、出
力制御用制御棒11が下部から出入りする。
【0037】出力制御用制御棒11の出力制御部分はス
テンレス管8で構成されてい、その上部には遮へいプラ
グ4が備わり、遮へいプラグ4に備わるロ−プ連結金具
2にはワイヤロ−プ1が結合されている。
【0038】遮へいプラグ4にはストッパ−33があり
その外形寸法は、外筒体6の下部に備わるリング31よ
り大きくて抜けることはない。また、出力制御用制御棒
11の上下部にはロ−ラ30が設けられてい、中空の外
筒体6の中を滑らかに動けるように中心位置を保つ役割
をしている。
【0039】ワイヤロ−プ1がワイヤロ−プドラム29
により巻き上げられると出力制御用制御棒11及びその
下端に備わるダッシュラム32も上昇する。その上昇が
続くとダッシュラム32に乗って停止用制御棒9も一緒
に上昇する。制御棒案内管10の中は、上下にあるガイ
ドロ−ラ3、上下にあるロ−ラ30で中心の位置を保た
れているのでひっかかることはない。
【0040】必要な位置まで上昇すると、電磁弁28の
弁棒36が停止用制御棒9の上部に装備されている遮へ
いプラグ4にあるかみこみ穴38に入り込み、上下位置
が固定される。この状態で、ワイヤロ−プドラム29を
回転させワイヤロ−プ1を操作すると、出力制御用制御
棒11が単独で操作できステンレス管8の部分が出力制
御用として使用出来る。
【0041】電磁弁28は電源35により電磁石34を
励起させ、弁棒36をバネ37の力に逆らって制御棒側
に動かし、遮へいプラグ4のかみこみ穴38に押し込
む。弁棒36の突端部分はテ−パ−になっているため
に、バネ37のわずかな引き抜き力で抜ける。
【0042】緊急に炉心に挿入する時には、ワイヤロ−
プ1が弛むと制御用制御棒11が炉心に入りダッシュラ
ム32が制御棒案内管10の下部にあるダッシュラムポ
ット43に入り込み、中にある重水が排出する反力で落
下衝撃力が柔らげられる。
【0043】電磁弁28の作動、電磁弁28の不作動時
はバネ37の力で及び又はストッパ−33がリング31
に衝突する衝撃及び重量でかみこみ穴38から弁棒36
が抜けて、外筒体部が落下し、炉心に入る。リング31
が下部ダッシュラムポット42に入り、落下の衝撃力を
やわらげる。
【0044】炉心の放射線で加熱されるステンレス管8
を常時冷却するために、上部のベント兼用の冷却水穴4
0から冷却用重水が入り下部のドレン穴41から流出す
る。
【0045】以上のように形成された制御棒であっても
前述した実施例と同様な効果を秦する。
【0046】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明は、出力
制御用制御棒の外周に、この制御棒がその内部で自由に
スライドできかつ外周部に中性子吸収材物質が施された
外筒体を設けるとともに、この外筒体の底部に、前記出
力制御用制御棒の頂部が係止する係止手段を設け、外筒
体を介して出力制御用制御棒を昇降させるようになした
から、原子炉の停止は停止制御棒とこの中性子吸収材物
質を有する外筒体との両者で行われることになり、優れ
た停止能力を発揮し、したがって重水系統設備のポイズ
ン注入装置やポイズン再生装置を不要とするとともに、
原子炉停止の操作を簡単にし、かつ重水の使用量を減ら
すことのできるこの種原子炉設備を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明原子炉設備の制御棒の一実施例を示す縦
断側面図である。
【図2】図1のA−A線に沿う断面図である。
【図3】本発明の原子炉設備の要部を示す線図である。
【図4】本発明原子炉設備の制御棒の他の実施例を示す
縦断側面図である。
【図5】図4のB−B線に沿う断面図である。
【符号の説明】
1…ワイヤロ−プ、2…ワイヤロ−プ連結金具、3…ガ
イドロ−ラ、4…遮へいプラグ、5…ポイズン管、6…
外筒体、7…吊部、9…停止用制御棒、10…制御棒案
内管、11…出力制御用制御棒、12…制御棒駆動モ−
タ、13…クラッチ、14…カランドリアタンク、15
…重水、19…重水循環ポンプ、20…重水冷却器、2
1…重水浄化ポンプ、22…重水浄化用冷却器、23…
重水浄化塔、29…ワイヤドラム、30…ロ−ラ、31
…リング。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 停止用および出力制御用の2種類の制御
    棒を各々複数備え、両者制御棒を、減速材が満たされた
    タンク内に昇降させて原子炉の起動、停止およびその出
    力を制御するようになした原子炉設備において、 前記出力制御用制御棒の外周に、出力制御用制御棒に対
    してスライド可能な中性子吸収材物質が施された外筒体
    を設けるとともに、該外筒体を、原子炉停止時に前記出
    力制御用制御棒に覆いかぶさるように形成したことを特
    徴とする原子炉設備。
  2. 【請求項2】 停止用および出力制御用の2種類の制御
    棒を各々複数備え、両者制御棒を減速材が満たされたタ
    ンク内に昇降させて原子炉の起動、停止およびその出力
    を制御するようになした原子炉設備において、 前記出力制御用制御棒の外周に、該制御棒がその内部で
    自由にスライドできかつ外周部に中性子吸収材物質が施
    された外筒体を設けるとともに、該外筒体の底部に、前
    記出力制御用制御棒の頂部が係止する係止手段を設け、
    前記外筒体を介して出力制御用制御棒を昇降させるよう
    にしたことを特徴とする原子炉設備。
  3. 【請求項3】 前記外筒体が、前記出力制御用制御棒が
    スライド可能な内径を有する補強用の管と、該管の外周
    部に、その長手方向に伸びかつ周方向に並設固定された
    ポイズン管とより形成されてなる請求項1若しくは2記
    載の原子炉設備。
  4. 【請求項4】 停止用および出力制御用の2種類の制御
    棒を各々複数備え、両者制御棒を減速材が満たされたタ
    ンク内に昇降させて原子炉の起動、停止およびその出力
    を制御するようになした原子炉設備において、 前記出力制御用制御棒の外周に、該制御棒がその内部で
    自由にスライドできかつ外周部にポイズン管が並設され
    た外筒体を設けるとともに、該外筒体の底部および出力
    制御用制御棒の頂部に、夫々前記出力制御用制御棒の頂
    部が外筒体の底部に係止する係止手段を設け、前記外筒
    体を介して出力制御用制御棒をタンク内に昇降させるよ
    うにしたことを特徴とする原子炉設備。
  5. 【請求項5】 前記係止手段が、外筒体の底部に固定さ
    れ、かつ外筒体の内径より小さく、かつ出力制御用制御
    棒の外径より大きな内径を有するリングと、前記出力制
    御用制御棒の頂部に固定され、前記リングの内径より大
    きな外径を有する吊り部とにより形成されてなる請求項
    4記載の原子炉設備。
  6. 【請求項6】 停止用および出力制御用の2種類の制御
    棒を各々複数備え、両者制御棒を、減速材が満たされた
    タンク内に昇降させて原子炉の起動、停止およびその出
    力を制御するようになした原子炉の制御方法において、 前記出力制御用制御棒の外周に、出力制御用制御棒に対
    してスライド可能な中性子吸収材物質が施された外筒体
    を設けるとともに、該外筒体を、原子炉停止時に、前記
    出力制御用制御棒に覆いかぶせるようにしたことを特徴
    とする原子炉の制御方法。
  7. 【請求項7】 停止用および出力制御用の2種類の制御
    棒を各々複数備え、両者制御棒を、減速材が満たされた
    タンク内に昇降させて原子炉の起動、停止およびその出
    力を制御するようになした原子炉の制御方法において、 前記出力制御用制御棒の外周に、出力制御用制御棒に対
    してスライド可能な中性子吸収材物質が施された管体を
    設けるとともに、該管体を、原子炉運転中は、出力制御
    用制御棒が露出するように位置させ、原子炉停止時に
    は、出力制御用制御棒に冠合させるようにしたことを特
    徴とする原子炉の制御方法。
JP5251487A 1993-10-07 1993-10-07 原子炉の制御方法及び原子炉設備 Pending JPH07104085A (ja)

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JP5251487A JPH07104085A (ja) 1993-10-07 1993-10-07 原子炉の制御方法及び原子炉設備

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JP (1) JPH07104085A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011007515A (ja) * 2009-06-23 2011-01-13 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd 沸騰水型原子炉
CN112032531B (zh) * 2020-09-10 2021-11-12 中国船舶科学研究中心 一种利用深水压力的自动复位云台装置

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JP2011007515A (ja) * 2009-06-23 2011-01-13 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd 沸騰水型原子炉
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