JPH08297185A - 燃料集合体および炉心 - Google Patents
燃料集合体および炉心Info
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- JPH08297185A JPH08297185A JP7101997A JP10199795A JPH08297185A JP H08297185 A JPH08297185 A JP H08297185A JP 7101997 A JP7101997 A JP 7101997A JP 10199795 A JP10199795 A JP 10199795A JP H08297185 A JPH08297185 A JP H08297185A
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- Japan
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- core
- assembly
- fuel assembly
- reactor
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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
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- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 冷却材温度の上昇を伴う異常時に原子炉を停
止する原子炉の停止手段を提供する。 【構成】 燃料要素５の集合が磁石１ａ，１ｂにより燃
料集合体の支持構造から吊り下げられた燃料集合体１１
あるいは上部に吸収体、下部に燃料ペレットを配置した
燃料要素５の集合が磁石１ａ，１ｂにより燃料集合体の
支持構造から吊り下げられた燃料集合体１１を炉心の一
部に配置する。
止する原子炉の停止手段を提供する。 【構成】 燃料要素５の集合が磁石１ａ，１ｂにより燃
料集合体の支持構造から吊り下げられた燃料集合体１１
あるいは上部に吸収体、下部に燃料ペレットを配置した
燃料要素５の集合が磁石１ａ，１ｂにより燃料集合体の
支持構造から吊り下げられた燃料集合体１１を炉心の一
部に配置する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、燃料集合体及び炉心
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の高速炉の炉心では制御棒の下端に
燃料を配置した実施例がたとえば米国のＥＢＲ−IIでみ
られる。
燃料を配置した実施例がたとえば米国のＥＢＲ−IIでみ
られる。
【０００３】制御棒の駆動部と吸収体とを磁石で結合
し、磁力が消滅した場合に吸収体を落下させ原子炉を止
める制御棒駆動装置の特許出願の例（例えば、実開昭６
３−３１３９５号公報，特開平１−１６３６９８号公
報，特開平３−１２８４８７号公報および特開平２−２
２２８７１号公報など多数）がみられる。
し、磁力が消滅した場合に吸収体を落下させ原子炉を止
める制御棒駆動装置の特許出願の例（例えば、実開昭６
３−３１３９５号公報，特開平１−１６３６９８号公
報，特開平３−１２８４８７号公報および特開平２−２
２２８７１号公報など多数）がみられる。
【０００４】燃料が溶融した場合に自重およびＦＰガス
圧を利用し落下させ原子炉を止める燃料集合体の特許出
願の例（例えば、特開平６−２５８４７３号公報）がみ
られる。
圧を利用し落下させ原子炉を止める燃料集合体の特許出
願の例（例えば、特開平６−２５８４７３号公報）がみ
られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】高速炉では仮想的な事
象として燃料が溶融し、軸方向に収縮した場合、正の反
応度が生じる。
象として燃料が溶融し、軸方向に収縮した場合、正の反
応度が生じる。
【０００６】磁石のキュリー点を利用した制御棒駆動装
置は不作動の可能性を十分に小さくしたものであるが、
制御棒自体の発熱が小さいため、隣接の燃料からの冷却
材を駆動部に取り入れられるように工夫が必要である。
置は不作動の可能性を十分に小さくしたものであるが、
制御棒自体の発熱が小さいため、隣接の燃料からの冷却
材を駆動部に取り入れられるように工夫が必要である。
【０００７】原子炉の安全性への要求から高い信頼性が
確保された制御棒さえもその不作動を仮定しその影響が
考慮される。
確保された制御棒さえもその不作動を仮定しその影響が
考慮される。
【０００８】燃料溶融時に燃料の落下を利用して原子炉
を停止する方法は自然の力を利用する点で優れ、１％の
燃料が炉心から減った場合の負の反応度が０．３％ΔＫ
／Ｋとすると、２％の燃料を炉心から排除して０．６％
ΔＫ／Ｋの負の反応度が得られ原子炉が止まる。
を停止する方法は自然の力を利用する点で優れ、１％の
燃料が炉心から減った場合の負の反応度が０．３％ΔＫ
／Ｋとすると、２％の燃料を炉心から排除して０．６％
ΔＫ／Ｋの負の反応度が得られ原子炉が止まる。
【０００９】しかし、異常が拡大し、たとえば、冷却材
の沸騰、あるいは、燃料溶融から軸方向の炉心の収縮が
生じると仮定すると、原子炉の停止には３％ΔＫ／Ｋの
負の反応度が必要であり、このためには１０％の燃料を
炉心から排除する必要がある。
の沸騰、あるいは、燃料溶融から軸方向の炉心の収縮が
生じると仮定すると、原子炉の停止には３％ΔＫ／Ｋの
負の反応度が必要であり、このためには１０％の燃料を
炉心から排除する必要がある。
【００１０】１０％の燃料を炉心から排除を引き起こす
ためには炉心の発熱密度の高い部分で３０％を越えるペ
レットの溶融割合（燃料のペレット断面に締める融点を
越える面積の割合）が必要と予測され、事象の進展が確
実に終了することを保証するには安全性試験を含む開発
が必要である。
ためには炉心の発熱密度の高い部分で３０％を越えるペ
レットの溶融割合（燃料のペレット断面に締める融点を
越える面積の割合）が必要と予測され、事象の進展が確
実に終了することを保証するには安全性試験を含む開発
が必要である。
【００１１】ＥＢＲ−IIの設計例では集合体出口温度が
制御棒位置と隣接の燃料集合体で大きな差が生じてサー
マルストライピングにより炉心上部構造が疲労しないよ
うにしていて、その燃料物質の量は通常の燃料集合体に
くらべわずかであることから、吸収体と燃料の配置に類
似性がみられるもののその技術的思想は異なる。
制御棒位置と隣接の燃料集合体で大きな差が生じてサー
マルストライピングにより炉心上部構造が疲労しないよ
うにしていて、その燃料物質の量は通常の燃料集合体に
くらべわずかであることから、吸収体と燃料の配置に類
似性がみられるもののその技術的思想は異なる。
【００１２】本発明はかかる技術的課題を解決するため
に提供されたものであり、極めて起こりにくく仮想的な
事象においても異常が拡大せず、原子炉容器内でその影
響が終了することを目的とする。
に提供されたものであり、極めて起こりにくく仮想的な
事象においても異常が拡大せず、原子炉容器内でその影
響が終了することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の燃料集合体は、燃料要素の集合が磁石により
燃料集合体の支持構造から吊り下げられたことを特徴と
するものであり、永久磁石の温度がキュリー点を越える
と磁力が消滅すること、燃料要素の集合が重力により落
下することを利用したものである。
の本発明の燃料集合体は、燃料要素の集合が磁石により
燃料集合体の支持構造から吊り下げられたことを特徴と
するものであり、永久磁石の温度がキュリー点を越える
と磁力が消滅すること、燃料要素の集合が重力により落
下することを利用したものである。
【００１４】また、本発明の炉心は、燃料要素の集合が
磁石により燃料集合体の支持構造から吊り下げられた燃
料集合体を一部に配置したことを特徴とするものであ
り、永久磁石の温度がキュリー点を越えると磁力が消滅
すること、燃料要素の集合が重力により落下すること、
炉心から燃料が外部に移動すると負の反応度が生じるこ
とを利用したものである。
磁石により燃料集合体の支持構造から吊り下げられた燃
料集合体を一部に配置したことを特徴とするものであ
り、永久磁石の温度がキュリー点を越えると磁力が消滅
すること、燃料要素の集合が重力により落下すること、
炉心から燃料が外部に移動すると負の反応度が生じるこ
とを利用したものである。
【００１５】また、上部に吸収体、下部に燃料ペレット
を配置した燃料要素の集合が磁石により燃料集合体の支
持構造から吊り下げられたことを特徴とする燃料集合体
は、上部の吸収体が炉心に挿入されることにより生じる
負の反応度を大きくしたものである。
を配置した燃料要素の集合が磁石により燃料集合体の支
持構造から吊り下げられたことを特徴とする燃料集合体
は、上部の吸収体が炉心に挿入されることにより生じる
負の反応度を大きくしたものである。
【００１６】
【作用】本発明の燃料集合体および炉心によれば、なん
らかの原因により冷却材温度が上昇した時、燃料要素の
集合を燃料集合体の支持構造から吊り下げていた永久磁
石の温度がキュリー点を超え、磁力が消滅し、燃料要素
の集合が重力により落下し、炉心から燃料が外部に移動
し、負の反応度が生じ、原子炉の核分裂連鎖反応が止ま
る。
らかの原因により冷却材温度が上昇した時、燃料要素の
集合を燃料集合体の支持構造から吊り下げていた永久磁
石の温度がキュリー点を超え、磁力が消滅し、燃料要素
の集合が重力により落下し、炉心から燃料が外部に移動
し、負の反応度が生じ、原子炉の核分裂連鎖反応が止ま
る。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。
説明する。
【００１８】図１は、本発明の一実施例に係る燃料集合
体の縦断面図である。同図に示すように、ステンレス製
の被覆管に燃料ペレット、軸方向ブランケットペレット
および遮蔽用ステンレスを装荷した燃料要素５にワイヤ
６で相互の間隙を冷却材の流路として確保し、ステンレ
ス製の円管状あるいは六角柱状の管４に収納し、上部に
磁石１ａを配置し、これをラップ管３に設けた磁石１ｂ
と磁力により結合している。
体の縦断面図である。同図に示すように、ステンレス製
の被覆管に燃料ペレット、軸方向ブランケットペレット
および遮蔽用ステンレスを装荷した燃料要素５にワイヤ
６で相互の間隙を冷却材の流路として確保し、ステンレ
ス製の円管状あるいは六角柱状の管４に収納し、上部に
磁石１ａを配置し、これをラップ管３に設けた磁石１ｂ
と磁力により結合している。
【００１９】通常の高速炉用燃料集合体と同じく、冷却
材は、本発明の燃料集合体１１の下側に設けられた孔９
ｃから入り、孔９ｃから入った冷却材は管４の下側の孔
９ａから管４内に流入し、燃料要素５を冷却し、管４の
上部の孔９ｂからハンドリングヘッド２を経由して出て
いく。
材は、本発明の燃料集合体１１の下側に設けられた孔９
ｃから入り、孔９ｃから入った冷却材は管４の下側の孔
９ａから管４内に流入し、燃料要素５を冷却し、管４の
上部の孔９ｂからハンドリングヘッド２を経由して出て
いく。
【００２０】管４の周辺にはふれ止め７を設け、燃料要
素の振動による反応度の外乱を防止する。なお図中の１
０はノックバーである。
素の振動による反応度の外乱を防止する。なお図中の１
０はノックバーである。
【００２１】図２は本発明の一実施例に係る炉心の縦断
面図である。同図に示すように、本発明の燃料集合体１
１を炉心の一部に装荷しており、また炉心は通常の高速
炉と同じく、Ｐｕ富化度の異なる内側炉心１５および外
側炉心１６からなり、その外側に径方向ブランケット１
８を、さらに外側に遮蔽体１９を設け、炉心の軸方向の
上側および下側に軸方向ブランケット１７を、さらにそ
の外側に遮蔽体１９を設けている。
面図である。同図に示すように、本発明の燃料集合体１
１を炉心の一部に装荷しており、また炉心は通常の高速
炉と同じく、Ｐｕ富化度の異なる内側炉心１５および外
側炉心１６からなり、その外側に径方向ブランケット１
８を、さらに外側に遮蔽体１９を設け、炉心の軸方向の
上側および下側に軸方向ブランケット１７を、さらにそ
の外側に遮蔽体１９を設けている。
【００２２】図２に示す本発明の燃料集合体１１は下部
にガスプレナム１２、その上に燃料ペレット１３、さら
にその上に遮へい用ステンレス１４が配置され、燃料ペ
レット１３の軸方向の中央は炉心高さの中央に配置され
ている。
にガスプレナム１２、その上に燃料ペレット１３、さら
にその上に遮へい用ステンレス１４が配置され、燃料ペ
レット１３の軸方向の中央は炉心高さの中央に配置され
ている。
【００２３】なんらかの原因により、冷却材温度が上昇
し、たとえば、冷却材を１次冷却系および炉心に流すポ
ンプが駆動力を失い、しかも極めて起こりにくいことで
はあるが原子炉を止める制御棒がなんらかの原因により
挿入されない場合、磁石の温度がキュリー点を超え、磁
力を失い、管４は重力により落下し、定格運転時には図
３（ａ）のように配置されていたものが、図３（ｂ）の
ように炉心から管４の燃料が移動する。
し、たとえば、冷却材を１次冷却系および炉心に流すポ
ンプが駆動力を失い、しかも極めて起こりにくいことで
はあるが原子炉を止める制御棒がなんらかの原因により
挿入されない場合、磁石の温度がキュリー点を超え、磁
力を失い、管４は重力により落下し、定格運転時には図
３（ａ）のように配置されていたものが、図３（ｂ）の
ように炉心から管４の燃料が移動する。
【００２４】本発明の燃料集合体１１の占める燃料が炉
心の２０％であり、１％の燃料がステンレスの遮へい体
に置換した場合の負の反応度が０．３％ΔＫ／Ｋとする
と、本発明の燃料集合体１１のすべてが落下した場合、
６％ΔＫ／Ｋの負の反応度が得られ、原子炉が停止す
る。
心の２０％であり、１％の燃料がステンレスの遮へい体
に置換した場合の負の反応度が０．３％ΔＫ／Ｋとする
と、本発明の燃料集合体１１のすべてが落下した場合、
６％ΔＫ／Ｋの負の反応度が得られ、原子炉が停止す
る。
【００２５】燃料要素の上部にＢ１０を濃縮した炭化ホ
ウ素からなる中性子の吸収体を配置し、下部に燃料ペレ
ットを配置した場合、管４が落下すると、炉心の燃料の
一部が吸収体に置換され、大きな負の反応度、たとえ
ば、１％の燃料が吸収体に置換した場合の負の反応度１
％ΔＫ／Ｋが得られる。
ウ素からなる中性子の吸収体を配置し、下部に燃料ペレ
ットを配置した場合、管４が落下すると、炉心の燃料の
一部が吸収体に置換され、大きな負の反応度、たとえ
ば、１％の燃料が吸収体に置換した場合の負の反応度１
％ΔＫ／Ｋが得られる。
【００２６】燃料要素の上部に吸収体が配置された本発
明の燃料集合体の占める燃料が炉心の６％であり、１％
の燃料が吸収体に置換した場合の負の反応度が１％ΔＫ
／Ｋとすると、本発明の燃料集合体１１のすべてが落下
した場合、６％ΔＫ／Ｋの負の反応度が得られ、原子炉
が停止する。
明の燃料集合体の占める燃料が炉心の６％であり、１％
の燃料が吸収体に置換した場合の負の反応度が１％ΔＫ
／Ｋとすると、本発明の燃料集合体１１のすべてが落下
した場合、６％ΔＫ／Ｋの負の反応度が得られ、原子炉
が停止する。
【００２７】原子炉の冷却材の沸騰あるいは燃料溶融に
伴う原子炉の軸方向の収縮を考慮すると大型炉では３％
ΔＫ／Ｋの負の反応度が必要であるが、本発明の燃料集
合体１１を炉心の２０％、あるいは燃料要素の上部に吸
収体が配置された本発明の燃料集合体１１を炉心の６％
配置した場合、管４の落下により十分な負の反応度が得
られ、原子炉は止まる。
伴う原子炉の軸方向の収縮を考慮すると大型炉では３％
ΔＫ／Ｋの負の反応度が必要であるが、本発明の燃料集
合体１１を炉心の２０％、あるいは燃料要素の上部に吸
収体が配置された本発明の燃料集合体１１を炉心の６％
配置した場合、管４の落下により十分な負の反応度が得
られ、原子炉は止まる。
【００２８】図４に示す例は内側炉心全体を本発明の燃
料集合体１１に置き換えた例である。図４（ａ）は定格
運転時の状態を示しており、図４（ｂ）は異常時に磁石
の温度がキュリー点を超え、磁力を失い、管４が重力に
より落下したときの状態を示している。
料集合体１１に置き換えた例である。図４（ａ）は定格
運転時の状態を示しており、図４（ｂ）は異常時に磁石
の温度がキュリー点を超え、磁力を失い、管４が重力に
より落下したときの状態を示している。
【００２９】
【発明の効果】以上実施例と共に具体的に説明したよう
に本発明によれば、燃料要素の集合あるいは上部に吸収
体、下部に燃料ペレットを配置した燃料要素の集合が磁
石により燃料集合体の支持構造から吊り下げられた燃料
集合体を炉心の一部に配置することにより、何らかの原
因によって、冷却材温度が上昇し、高い信頼性が確保さ
れた制御棒の不作動を仮定した場合にも、磁石の温度が
キュリー点を超え、磁力を失うため、前記燃料要素の集
合が重力により落下し、炉心から燃料が移動して、負の
反応度が得られ、冷却材の沸騰、あるいは、燃料溶融か
ら軸方向の炉心の収縮が生じると仮定しても、原子炉を
停止することができ、異常が拡大せず、原子炉容器内で
その影響を終了させることができる。
に本発明によれば、燃料要素の集合あるいは上部に吸収
体、下部に燃料ペレットを配置した燃料要素の集合が磁
石により燃料集合体の支持構造から吊り下げられた燃料
集合体を炉心の一部に配置することにより、何らかの原
因によって、冷却材温度が上昇し、高い信頼性が確保さ
れた制御棒の不作動を仮定した場合にも、磁石の温度が
キュリー点を超え、磁力を失うため、前記燃料要素の集
合が重力により落下し、炉心から燃料が移動して、負の
反応度が得られ、冷却材の沸騰、あるいは、燃料溶融か
ら軸方向の炉心の収縮が生じると仮定しても、原子炉を
停止することができ、異常が拡大せず、原子炉容器内で
その影響を終了させることができる。
【図１】本発明の一実施例に係る燃料集合体の縦断面図
である。
である。
【図２】本発明の一実施例に係る炉心の縦断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の一実施例に係る炉心の定格運転時の状
態と、異常時に燃料要素の集合が落下した時の状態を示
す説明図である。
態と、異常時に燃料要素の集合が落下した時の状態を示
す説明図である。
【図４】内側炉心全体が本発明の燃料集合体で構成され
た炉心の定格運転時の状態と異常時に燃料要素の集合が
落下した時の状態を示す説明図である。
た炉心の定格運転時の状態と異常時に燃料要素の集合が
落下した時の状態を示す説明図である。
１ａ，１ｂ 磁石 ２ ハンドリングヘッド ３ ラッパ管 ４ 管 ５ 燃料要素 ６ ワイヤ ７ ふれ止め ９ａ，９ｂ，９ｃ 孔 １０ ノックバー １１ 燃料集合体 １２ ガスプレナム １３ 燃料ペレット １４ ステンレス製遮へい体、あるいは吸収体 １５ 内側炉心 １６ 外側炉心 １７ 軸方向ブランケット １８ 径方向ブランケット １９ 遮へい体
Claims (3)
- 【請求項１】 燃料要素の集合が磁石により燃料集合体
の支持構造から吊り下げられたことを特徴とする燃料集
合体。 - 【請求項２】 上部に吸収体、下部に燃料ペレットを配
置した燃料要素の集合が磁石により燃料集合体の支持構
造から吊り下げられたことを特徴とする燃料集合体。 - 【請求項３】 燃料要素の集合が磁石により燃料集合体
の支持構造から吊り下げられた燃料集合体あるいは上部
に吸収体、下部に燃料ペレットを配置した燃料要素の集
合が磁石により燃料集合体の支持構造から吊り下げれた
燃料集合体を一部に配置したこを特徴とする炉心。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7101997A JPH08297185A (ja) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | 燃料集合体および炉心 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7101997A JPH08297185A (ja) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | 燃料集合体および炉心 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08297185A true JPH08297185A (ja) | 1996-11-12 |
Family
ID=14315471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7101997A Pending JPH08297185A (ja) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | 燃料集合体および炉心 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08297185A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101872650A (zh) * | 2010-06-24 | 2010-10-27 | 钢铁研究总院 | 用于核反应堆紧急落棒的磁控连接件及其制备方法和应用 |
| US11437155B2 (en) | 2017-02-28 | 2022-09-06 | Westinghouse Electric Company Llc | Three dimensional printed precision magnets for fuel assembly |
-
1995
- 1995-04-26 JP JP7101997A patent/JPH08297185A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101872650A (zh) * | 2010-06-24 | 2010-10-27 | 钢铁研究总院 | 用于核反应堆紧急落棒的磁控连接件及其制备方法和应用 |
| US11437155B2 (en) | 2017-02-28 | 2022-09-06 | Westinghouse Electric Company Llc | Three dimensional printed precision magnets for fuel assembly |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20031224 |