JPH08129093A - 原子炉出力制御機構 - Google Patents

原子炉出力制御機構

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JPH08129093A
JPH08129093A JP6288685A JP28868594A JPH08129093A JP H08129093 A JPH08129093 A JP H08129093A JP 6288685 A JP6288685 A JP 6288685A JP 28868594 A JP28868594 A JP 28868594A JP H08129093 A JPH08129093 A JP H08129093A
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Masatoshi Yamazaki
正俊 山崎
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型特殊原子炉に要求されるコンパクト化を
実現できると共に電源喪失事故に際して制御板の位置制
御機構にフェールセーフ機能による受動的安全性を持た
せることのできる原子炉出力制御機構を提供する。 【構成】 炉心の外周を囲む液体反射体領域内で中性子
吸収能をもつ制御板を回動リンク機構により炉心に対し
て接近及び離反可能に支持する。回動リンク機構は炉心
に対して制御板を接近させる方向に常時付勢されてい
る。制御板は炉出力の制御のために駆動機構によって前
記付勢に抗して炉心から予め定められた距離に位置調整
される。制御板を駆動機構による駆動力から選択的に解
放して回動リンク機構の付勢による炉心方向への接近移
動に委ねる解放機構を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、原子炉出力制御機構に
関するものであり、特に月面基地や人工衛星を始めとす
る地球外ステーションあるいは深海ステーションのため
のエネルギー供給源として有望ないわゆる衛星原子炉な
どの小型特殊原子炉のための出力制御機構に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】月面基地や深海ステーションなどのエネ
ルギー供給源としての小型特殊原子炉には、燃料寿命が
長くコンパクト化が容易であるとの観点から、液体金属
冷却高速炉が有望であるとされている。従来、このよう
な小型の液体金属冷却高速炉の出力制御機構としては、
以下に説明するように、炉心の外周を囲む固体反射体領
域内で中性子吸収能をもつ制御板を炉心に対して変位さ
せることにより炉心の反応度を制御する方式が知られて
いる。
【0003】図2は、既に提案されている月面用の小型
特殊原子炉の模式横断面であり、この原子炉の炉心構成
は、内側炉心1の周囲を外側炉心2が囲み、これら炉心
1と2の境界位置に6本および炉心中央に1本の安全棒
3が設けられ、外側炉心2の外周を囲んで液体リチウム
からなる冷却材4が循環される構成であり、さらに炉心
の外周はベリリウム製の固体反射体領域8で囲まれ、こ
の反射体領域8内にて炉心外周を取り囲むように周方向
に複数配列された円柱状の制御ドラム5の軸心回りの回
動により炉出力を制御する方式となっている。
【0004】個々の制御ドラム5はベリリウム製であ
り、その外周面の一部の角度範囲には厚さtのB4 C製
の中性子吸収材7を張りつけて中性子吸収体6とし、個
々の制御ドラム5の回動量を調整することにより、炉心
外周の反射体領域8内における中性子吸収体6の炉心に
対する位置(向きと距離)を変えて炉心の反応度を制御
している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図2に
示したような従来の出力制御機構では、例えば電源喪失
によって制御ドラム5の回動を担うモータに電力が供給
されなくなると制御ドラム5が作動せず、何らかの原因
で炉出力が上昇しても反応度抑制や炉停止などの操作も
できなくなるという問題があった。
【0006】従って本発明の課題は、小型特殊原子炉に
要求されるコンパクト化を実現できると共に電源喪失事
故に際して制御板の位置制御機構にフェールセーフ機能
による受動的安全性を持たせることのできる原子炉出力
制御機構を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1による発明は、
炉心の外周を囲む液体反射体領域内で中性子吸収能をも
つ制御板を炉心に対して変位させることにより炉心の反
応度を制御する原子炉出力制御機構であって、炉心に対
して接近及び離反可能に制御板を支持すると共に炉心に
対して制御板を接近させる方向に常時付勢されている回
動リンク機構と、制御板を前記付勢に抗して炉心から予
め定められた距離に位置調整する駆動機構と、前記制御
板を前記駆動機構による駆動力から選択的に解放して前
記回動リンク機構の付勢による炉心方向への接近移動に
委ねる解放機構とを備えることにより前述の課題を解決
したものである。
【0008】請求項2による発明は、前記原子炉出力制
御機構において、解放機構が電磁ロック装置を含み、電
磁ロック装置は励磁状態で制御板と駆動機構との連結を
維持すると共に非励磁状態で制御板と駆動機構との連結
を解離し、解離された制御板が回動リンク機構の付勢に
よって炉心に最接近したときに炉心の反応度が予め定め
られた炉停止レベルに低下されることを特徴とするもの
である。
【0009】
【作用】実施例に対応する図1を参照して本発明の作用
を述べると、炉心(10)の外周を囲んで水または液体
ベリリウムなどによる液体反射体領域(14)が設けら
れており、この液体反射体領域(14)内には、図2の
従来例における制御ドラム(5)に代わって、B4 C等
の中性子吸収能をもつ材料からなる複数の制御板(1
3)が炉心を取り囲むように配置され、しかもこれらの
制御板(13)は炉心(10)に対して接近・離反した
位置に変位できるように回動リンク機構(11)によっ
て支持されている。
【0010】各制御板(13)は回動リンク機構(1
1)により炉心(10)に対して接近もしくは離反可能
に支持されているが、この回動リンク機構(11)は炉
心(10)に対して制御板(13)を接近させる方向に
常時付勢されている。例えばこの原子炉が重力場で使用
される場合、回動リンク機構の前記付勢は制御板及び自
身の荷重による重力により達成でき、これは重力の方向
と原子炉の配置姿勢との関係で選択できる。一方、原子
炉が無重力場または低重力場で使用される場合は回動リ
ンク機構(11)には常にリンクを炉心側へ付勢するバ
ネ機構が組み込まれる。
【0011】制御機構の駆動系のための電力が確保され
ているときの出力制御は、駆動機構(15)によって制
御板(13)を前記付勢に抗して炉心(10)から予め
定められた距離tに位置調整することにより行われる。
この場合、制御板(13)の変位箇所においては制御板
(13)の位置と同時に炉心周囲の反射体(14)の厚
さも調整されることになり、これも出力制御効果に寄与
することになる。
【0012】例えば電源喪失時などの必要なときに行わ
れる選択的な作動によって解放機構(16)は制御板
(13)を駆動機構(15)による駆動力から解放す
る。これにより制御板(13)は回動リンク機構(1
1)の付勢による炉心方向への接近移動に委ねられる。
この解放機構(16)は電磁ロック装置によって構成す
ることができ、電磁ロック装置は励磁状態で制御板(1
3)と駆動機構(15)との連結を維持すると共に非励
磁状態で制御板(13)と駆動機構(15)との連結を
解離し、解離された制御板(13)が回動リンク機構
(11)の付勢によって炉心(10)に最接近したとき
に炉心の反応度が予め定められた炉停止レベルに低下さ
れる。
【0013】従って、本発明による原子炉出力制御機構
によれば、回動型の円柱状制御ドラムを固体反射体領域
内に配置するのに代えて、回動リンク機構で支持された
制御板を液体反射体領域内に配置したことにより、炉心
周囲の構造のコンパクト化が達成できると共に、電源喪
失時やトラブル発生時に制御板の位置制御機構にフェー
ルセーフ機能による受動的安全性を持たせることがで
き、自動的に炉停止側へ出力制御することができるもの
である。
【0014】
【実施例】図1は本発明の一実施例にかかる出力制御機
構を備えた小型特殊原子炉の炉心部の構成を示す模式縦
断面図(上図)と模式横断面図(下図)であり、炉心1
0は容器18内に満たされた水または液体ベリリウムな
どの液体反射体14によって炉心枠17の周囲を囲まれ
ている。炉心枠17の周囲の液体反射体14内にはB4
C等の中性子吸収材からなる11枚の制御板13が炉心
枠17を取り囲むように配置され、これらの制御板13
は、炉心10に対して接近・離反した位置に変位できる
ように、それぞれの上下端にて可動リンク機構11の各
アーム12によって容器18に枢動可能に支持されてい
る。
【0015】各制御板13を支持する回動リンク機構1
1は、炉心10に対して制御板13を接近させる方向に
常時付勢されている。図示の例では、重力場で使用され
る原子炉を想定しているので、回動リンク機構11の前
記付勢は制御板13及び自身の荷重による重力により達
成しているが、宇宙空間などの無重力場または低重力場
で使用される原子炉の場合は回動リンク機構11の各ア
ーム12の枢軸部には常にリンク12を炉心側へ付勢す
るバネ機構(図示しない)が組み込まれる。
【0016】各制御板13は上端部の滑節連結部で電磁
ロック装置16を介して駆動機構15の出力軸と連結さ
れており、電力が確保されているときの原子炉出力制御
は、個々の制御板13を前記付勢に抗して引き上げるよ
うに駆動する駆動機構15によって制御板13を炉心1
0から予め定められた距離tに位置調整することにより
行われる。この場合、制御板13の変位箇所においては
制御板13の位置と同時に炉心周囲の反射体14の厚さ
も調整されることになり、これも出力制御に寄与するこ
とになる。図1において符号13aは炉心10に接近し
た位置にある制御板を示し、また符号13bは離反した
位置にある制御板を示す。
【0017】電磁ロック装置16は解放機構を構成する
ものであり、定常時には励磁状態にあって制御板13と
駆動機構15の出力軸との連結を維持しているが、例え
ば電源喪失時やトラブル発生時には非励磁状態となるこ
とにより制御板13と駆動機構15の出力軸との連結を
切り離し、制御板13を自由にする。これにより制御板
13は回動リンク機構11の付勢による炉心方向への接
近移動に委ねられる。電磁ロック装置16が非励磁状態
となることにより駆動機構15の出力軸から切り離され
た制御板13は、回動リンク機構11の付勢(自重)に
よって炉心枠17に接する位置まで自動的に接近され、
これにより炉心の出力が予め定められた炉停止レベルに
低下される。
【0018】本実施例では、制御板13と炉心枠17と
の距離tを調整すると、制御板13自身による出力調整
効果のほかに、制御板13と炉寸枠17との間の反射体
14の厚さ(=t)も同時に調整されることになり制御
板13が炉心枠17に接近すると両者間の反射体14の
厚さが減少し、従ってこれら二つの作用により炉出力の
抑制効果が大きくなる。尚、液体反射体14内での制御
板13の移動に際して生じる流体的な抵抗を減じるため
に、反射板13に開口を設けておくことは好ましいこと
である。
【0019】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の原子炉出
力制御機構は、回動型の円柱状制御ドラムを固体反射体
領域内に配置するのに代えて、回動リンク機構で支持さ
れた制御板を液体反射体領域内に配置したことにより、
制御ドラム挿入のための炉心上部構造物が不要となるの
で炉心周囲の構造のコンパクト化が達成できると共に、
回転式制御ドラムによる方式よりも出力の歪みが少な
く、電源喪失時やトラブル発生時に制御板の位置制御機
構にフェールセーフ機能による受動的安全性を持たせる
ことができ、自動的に炉停止側へ出力制御することがで
きるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例にかかる出力制御機構を備え
た小型特殊原子炉の炉心部の構成を示す模式縦断面図
(上図)と模式横断面図(下図)である。
【図2】従来の小型特殊原子炉の炉心構成を示す模式横
断面である。
【符号の説明】
10:炉心 11:回動リンク機構 12:リンク機構のアーム 13:制御板 14:液体反射体 15:駆動機構: 16:電磁ロック装置(解放機構) 17:炉心枠 18:容器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炉心の外周を囲む液体反射体領域内で中
    性子吸収能をもつ制御板を炉心に対して変位させること
    により炉心の反応度を制御する原子炉出力制御機構であ
    って、炉心に対して接近及び離反可能に制御板を支持す
    ると共に炉心に対して制御板を接近させる方向に常時付
    勢されている回動リンク機構と、制御板を前記付勢に抗
    して炉心から予め定められた距離に位置調整する駆動機
    構と、前記制御板を前記駆動機構による駆動力から選択
    的に解放して前記回動リンク機構の付勢による炉心方向
    への接近移動に委ねる解放機構とを備えたことを特徴と
    する原子炉出力制御機構。
  2. 【請求項2】 解放機構が電磁ロック装置を含み、電磁
    ロック装置は励磁状態で制御板と駆動機構との連結を維
    持すると共に非励磁状態で制御板と駆動機構との連結を
    解離し、解離された制御板が回動リンク機構の付勢によ
    って炉心に最接近したときに炉心の反応度が予め定めら
    れた炉停止レベルに低下されることを特徴とする請求項
    1に記載の原子炉出力制御機構。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013519094A (ja) * 2010-02-04 2013-05-23 ジェネラル アトミックス モジュール式核分裂廃棄物転換炉
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JP2018508771A (ja) * 2015-02-09 2018-03-29 ウエスチングハウス・エレクトリック・カンパニー・エルエルシー 磁気粘性流体型フィルター/反射体

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