JPH0961574A - 高速炉用自己作動型出力制御装置 - Google Patents
高速炉用自己作動型出力制御装置Info
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- JPH0961574A JPH0961574A JP7218735A JP21873595A JPH0961574A JP H0961574 A JPH0961574 A JP H0961574A JP 7218735 A JP7218735 A JP 7218735A JP 21873595 A JP21873595 A JP 21873595A JP H0961574 A JPH0961574 A JP H0961574A
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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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 炉心の出力規模に影響されず、設置場所の
自由度に優れ、保守が不要で、長期にわたって高い信頼
性を発揮し、一次主循環ポンプの脈動による炉心の出力
変動の問題がなく、反応度価値を自由に設定する。 【解決手段】 不活性ガス７が充填され底部で連通する
封入管４と内管５との二重管２を炉心内に挿入すると共
に、内管５の上端を炉心の外に配置され液体ポイズン６
を貯留するリザーバ３に接続し、炉内温度の上昇により
膨張したリザーバ３内の液体ポイズン６が内管５を通っ
て封入管４内に移動するように構成した。
自由度に優れ、保守が不要で、長期にわたって高い信頼
性を発揮し、一次主循環ポンプの脈動による炉心の出力
変動の問題がなく、反応度価値を自由に設定する。 【解決手段】 不活性ガス７が充填され底部で連通する
封入管４と内管５との二重管２を炉心内に挿入すると共
に、内管５の上端を炉心の外に配置され液体ポイズン６
を貯留するリザーバ３に接続し、炉内温度の上昇により
膨張したリザーバ３内の液体ポイズン６が内管５を通っ
て封入管４内に移動するように構成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炉心の出力規模に
関係なく全ての液体金属冷却高速炉に利用でき、炉心の
温度変化を感知して作動する高速炉用自己作動型出力制
御装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、長期間
にわたって高い信頼性を発揮し、砂漠、離島、発展途上
国等の保守が困難な環境に設置される高速炉に適した高
速炉用自己作動型出力制御装置に関するものである。
関係なく全ての液体金属冷却高速炉に利用でき、炉心の
温度変化を感知して作動する高速炉用自己作動型出力制
御装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、長期間
にわたって高い信頼性を発揮し、砂漠、離島、発展途上
国等の保守が困難な環境に設置される高速炉に適した高
速炉用自己作動型出力制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、炉心の温度上昇を感知して作動す
る自己作動型出力制御装置として、例えばガス膨張モジ
ュールが知られている。このガス膨張モジュールは、炉
心内に下端を開放した管を挿入し、その管内の上部にガ
ス領域を下部に冷却材（例えば液体ナトリウム冷却炉で
はナトリウム）領域をそれぞれ設ける構造で、炉心の温
度上昇の際に管内のガスが膨張することを利用して炉出
力を制御するものである。
る自己作動型出力制御装置として、例えばガス膨張モジ
ュールが知られている。このガス膨張モジュールは、炉
心内に下端を開放した管を挿入し、その管内の上部にガ
ス領域を下部に冷却材（例えば液体ナトリウム冷却炉で
はナトリウム）領域をそれぞれ設ける構造で、炉心の温
度上昇の際に管内のガスが膨張することを利用して炉出
力を制御するものである。
【０００３】また、改良型の自己作動型出力制御装置と
して、特開平５−１８０９７２号公報に記載されている
リチウム膨張モジュールがある。このリチウム膨張モジ
ュールは、液体ポイズン（リチウム６）及び不活性ガス
を密封した封入管を炉内に設置し、炉内温度の上昇に伴
い液体ポイズンを膨張させて炉心領域まで移動させ、中
性子の吸収量を増加させて炉出力を制御するものであ
る。封入管内の液体ポイズンは、不活性ガスとの境界に
作用する表面張力を利用して当該不活性ガスの上方に封
じ込められている。
して、特開平５−１８０９７２号公報に記載されている
リチウム膨張モジュールがある。このリチウム膨張モジ
ュールは、液体ポイズン（リチウム６）及び不活性ガス
を密封した封入管を炉内に設置し、炉内温度の上昇に伴
い液体ポイズンを膨張させて炉心領域まで移動させ、中
性子の吸収量を増加させて炉出力を制御するものであ
る。封入管内の液体ポイズンは、不活性ガスとの境界に
作用する表面張力を利用して当該不活性ガスの上方に封
じ込められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ガス膨張モジュールでは、炉心内の局所ボイド係数が負
の領域にしか設置できないため、設置できる領域が限定
されて効果的に出力制御を行い難いという問題があっ
た。即ち、一般的な高速炉では、炉心周縁の僅かな部分
を除いてボイド係数が正になるので、ガス膨張モジュー
ルの設置場所が限定されてしまう。この場合、炉心周縁
の領域であればボイド係数は負であり、したがって、ガ
ス膨張モジュールを設置することは可能であるが、この
領域はもともと温度上昇が小さく、しかもインポータン
スが低いため、多数のガス膨張モジュールを設置しない
限り出力制御が難しかった。また、ガス膨張モジュール
では、高速炉の運転にともない冷却材に混入する気泡が
管内に蓄積して炉心の反応度に影響を及ぼすため、これ
を防ぐ対策が必要であった。さらに、モジュールの管の
下端が炉心内に開放されているため、一次主循環ポンプ
の脈動によって管内のナトリウム液面が振動し、炉心の
出力変動を引き起こす虞があった。
ガス膨張モジュールでは、炉心内の局所ボイド係数が負
の領域にしか設置できないため、設置できる領域が限定
されて効果的に出力制御を行い難いという問題があっ
た。即ち、一般的な高速炉では、炉心周縁の僅かな部分
を除いてボイド係数が正になるので、ガス膨張モジュー
ルの設置場所が限定されてしまう。この場合、炉心周縁
の領域であればボイド係数は負であり、したがって、ガ
ス膨張モジュールを設置することは可能であるが、この
領域はもともと温度上昇が小さく、しかもインポータン
スが低いため、多数のガス膨張モジュールを設置しない
限り出力制御が難しかった。また、ガス膨張モジュール
では、高速炉の運転にともない冷却材に混入する気泡が
管内に蓄積して炉心の反応度に影響を及ぼすため、これ
を防ぐ対策が必要であった。さらに、モジュールの管の
下端が炉心内に開放されているため、一次主循環ポンプ
の脈動によって管内のナトリウム液面が振動し、炉心の
出力変動を引き起こす虞があった。
【０００５】また、改良型の自己作動型出力制御装置で
は、表面張力を利用して液体ポイズンを封入管の上部に
保持することから封入管の内径をあまり大きくすること
ができないので、炉心内に導入する液体ポイズンの量が
少なく反応度価値を大きくすることができなかった。
は、表面張力を利用して液体ポイズンを封入管の上部に
保持することから封入管の内径をあまり大きくすること
ができないので、炉心内に導入する液体ポイズンの量が
少なく反応度価値を大きくすることができなかった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、炉心の出力
規模に影響されず、且つ炉心の殆どの領域に設置でき、
保守が不要で、長期にわたって高い信頼性を発揮し、
一次主循環ポンプの脈動による炉心の出力変動の問題
がなく、反応度価値を自由に設定できる高速炉用自己
作動型出力制御装置を提供することを目的とする。
規模に影響されず、且つ炉心の殆どの領域に設置でき、
保守が不要で、長期にわたって高い信頼性を発揮し、
一次主循環ポンプの脈動による炉心の出力変動の問題
がなく、反応度価値を自由に設定できる高速炉用自己
作動型出力制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】かかる目的を達成するため、本発明は、炉
心の温度変化を感知して作動する高速炉用自己作動型出
力制御装置において、不活性ガスが充填され底部で連通
する封入管と内管との二重管を炉心内に挿入すると共
に、内管の上端を炉心の外に配置され液体ポイズンを貯
留するリザーバに接続し、炉内温度の上昇により膨張し
たリザーバ内の液体ポイズンが内管を通って封入管内に
移動するようにしている。
心の温度変化を感知して作動する高速炉用自己作動型出
力制御装置において、不活性ガスが充填され底部で連通
する封入管と内管との二重管を炉心内に挿入すると共
に、内管の上端を炉心の外に配置され液体ポイズンを貯
留するリザーバに接続し、炉内温度の上昇により膨張し
たリザーバ内の液体ポイズンが内管を通って封入管内に
移動するようにしている。
【０００８】したがって、炉心出口温度が上昇すると、
リザーバ内の液体ポイズンは膨張し、内管を通って封入
管内の底の部分に移動する。液体ポイズンは非圧縮性で
あり、封入管内の不活性ガスの圧力にかかわらず封入管
内の封入ガス領域に移動する。
リザーバ内の液体ポイズンは膨張し、内管を通って封入
管内の底の部分に移動する。液体ポイズンは非圧縮性で
あり、封入管内の不活性ガスの圧力にかかわらず封入管
内の封入ガス領域に移動する。
【０００９】高速炉の通常運転時には、液体ポイズンは
若干膨張して封入管の底に溜まる。この場合の封入管内
の液体ポイズンの液面は、炉心燃料領域の下部のレベル
にバランスしている。一方、炉心出口の温度が異常に上
昇した場合、液体ポイズンはさらに膨張して封入管内へ
の移動量が増加し、その液面は炉心燃料領域の上部のレ
ベルに達する。これにより、中性子の吸収量が増加して
反応度が低下する。
若干膨張して封入管の底に溜まる。この場合の封入管内
の液体ポイズンの液面は、炉心燃料領域の下部のレベル
にバランスしている。一方、炉心出口の温度が異常に上
昇した場合、液体ポイズンはさらに膨張して封入管内へ
の移動量が増加し、その液面は炉心燃料領域の上部のレ
ベルに達する。これにより、中性子の吸収量が増加して
反応度が低下する。
【００１０】そして、反応度の低下により炉心出口の温
度が下がると、膨張率が減少した液体ポイズンがリザー
バ内に戻り、封入管内の液体ポイズンの液面が炉心燃料
領域の下部のレベルにまで下がる。したがって、中性子
の吸収量が減少して反応度が上昇する。
度が下がると、膨張率が減少した液体ポイズンがリザー
バ内に戻り、封入管内の液体ポイズンの液面が炉心燃料
領域の下部のレベルにまで下がる。したがって、中性子
の吸収量が減少して反応度が上昇する。
【００１１】このような作用が繰り返され、所定の反応
度価値の範囲内で炉心の温度変動が一定範囲内に自動的
に制御される。
度価値の範囲内で炉心の温度変動が一定範囲内に自動的
に制御される。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
最良の形態に基づいて詳細に説明する。
最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１３】図１は、本発明を適用した高速炉用自己作
動型出力制御装置の実施の一形態を示し、例えばリチウ
ム膨張モジュールとして実施する場合の一形態である。
動型出力制御装置の実施の一形態を示し、例えばリチウ
ム膨張モジュールとして実施する場合の一形態である。
【００１４】リチウム膨張モジュール１は、図示しない
炉心内に挿入される二重管２と、該二重管２の上端に接
続されたリザーバ３より構成されている。二重管２は、
底部で連通する封入管４と内管５とから構成され、上端
近傍が逆Ｕ字形に成形されて下向きに折り曲げられリザ
ーバ３に連結されている。内管５の下端５ａは、封入管
４の底の近傍で開口している。また、内管５の上端５ｂ
はリザーバ３に連通され、封入管５の上端はリザーバ３
で密閉されている。そして、二重管２内には不活性ガス
が封入され、リザーバ３内には液体ポイズン６が貯留さ
れている。
炉心内に挿入される二重管２と、該二重管２の上端に接
続されたリザーバ３より構成されている。二重管２は、
底部で連通する封入管４と内管５とから構成され、上端
近傍が逆Ｕ字形に成形されて下向きに折り曲げられリザ
ーバ３に連結されている。内管５の下端５ａは、封入管
４の底の近傍で開口している。また、内管５の上端５ｂ
はリザーバ３に連通され、封入管５の上端はリザーバ３
で密閉されている。そして、二重管２内には不活性ガス
が封入され、リザーバ３内には液体ポイズン６が貯留さ
れている。
【００１５】液体ポイズン６としては、例えばリチウム
６（以下 6Ｌｉと記す）を用いる。
６（以下 6Ｌｉと記す）を用いる。
【００１６】6Ｌｉは 7Ｌｉ中の天然存在比が７．４２
％で、実際はこれを濃縮したものを用いる。 6Ｌｉの濃
縮度を高めるほど反応度価値を高くできるが、コスト高
となるのでこの点を考慮して濃縮度を決定するのが望ま
しい。また、二重管２内に封入されている封入ガス７
は、例えばアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスである。
封入ガス７は、室温にて二重管２内に充填される。な
お、封入ガス７は、ボイドに相当する。
％で、実際はこれを濃縮したものを用いる。 6Ｌｉの濃
縮度を高めるほど反応度価値を高くできるが、コスト高
となるのでこの点を考慮して濃縮度を決定するのが望ま
しい。また、二重管２内に封入されている封入ガス７
は、例えばアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスである。
封入ガス７は、室温にて二重管２内に充填される。な
お、封入ガス７は、ボイドに相当する。
【００１７】封入管４及び内管５は、 6Ｌｉ及び高速炉
の冷却材と共存性があり、且つ設置する炉心部分の最高
温度に耐えられる必要がある。具体的には、ナトリウム
冷却炉であって冷却材局所最高温度が６００℃程度のも
のには、例えばステンレス鋼の使用が適している。ま
た、リチウム冷却炉であって冷却材局所最高温度が１２
００℃程度のものには、例えばモリブデン・レニウム
（Ｍｏ−Ｒｅ）系合金、ニオブ・ジルコニウム（Ｎｂ−
Ｚｒ）系合金等の使用が適している。
の冷却材と共存性があり、且つ設置する炉心部分の最高
温度に耐えられる必要がある。具体的には、ナトリウム
冷却炉であって冷却材局所最高温度が６００℃程度のも
のには、例えばステンレス鋼の使用が適している。ま
た、リチウム冷却炉であって冷却材局所最高温度が１２
００℃程度のものには、例えばモリブデン・レニウム
（Ｍｏ−Ｒｅ）系合金、ニオブ・ジルコニウム（Ｎｂ−
Ｚｒ）系合金等の使用が適している。
【００１８】一般に高速炉においては、炉心を平面的に
みた場合、局所ボイド係数は周縁の僅かな部分を除いた
殆どの部分で正を示す。このリチウム膨張モジュール１
は、局所ボイド係数が正の位置に設置される。したがっ
て、リチウム膨張モジュール１は、封入ガス７がボイド
に相当するので、炉心を平面的にみた場合、当該炉心の
殆どの位置に設置可能である。しかしながら、炉心の中
心に近い位置ほど反応度価値を高くできるので、炉心の
中心近傍に設置することが望ましい。また、炉心を側方
からみた場合、二重管２のほぼ下半部が炉心領域に位置
するように設置する。より好ましくは、図示の如く、封
入管４及び内管５の底部付近が炉心の外に配置され、封
入管４側へ流入して底部に貯まった液体ポイズン６が通
常運転中には炉心領域に侵入しないように設けられる。
リザーバ３は、炉心を下方から上方に向けて流れる冷却
材の炉心出口付近に配置される。
みた場合、局所ボイド係数は周縁の僅かな部分を除いた
殆どの部分で正を示す。このリチウム膨張モジュール１
は、局所ボイド係数が正の位置に設置される。したがっ
て、リチウム膨張モジュール１は、封入ガス７がボイド
に相当するので、炉心を平面的にみた場合、当該炉心の
殆どの位置に設置可能である。しかしながら、炉心の中
心に近い位置ほど反応度価値を高くできるので、炉心の
中心近傍に設置することが望ましい。また、炉心を側方
からみた場合、二重管２のほぼ下半部が炉心領域に位置
するように設置する。より好ましくは、図示の如く、封
入管４及び内管５の底部付近が炉心の外に配置され、封
入管４側へ流入して底部に貯まった液体ポイズン６が通
常運転中には炉心領域に侵入しないように設けられる。
リザーバ３は、炉心を下方から上方に向けて流れる冷却
材の炉心出口付近に配置される。
【００１９】次に、リチウム膨張モジュール１の作動に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００２０】高速炉が停止している場合、即ち、液体ポ
イズン６が膨張していない状態では、図２に示すよう
に、封入管４内の封入ガス７が液体ポイズン６をリザー
バ３内に戻している。そして、高速炉の運転が開始さ
れ、炉心において核連鎖反応が継続されると、リザーバ
３内の液体ポイズン６はある程度熱せられて膨張し、封
入ガス７を圧縮しながら二重管２内に移動する。即ち、
膨張した液体ポイズン６は、内管５を通過して封入管４
の底に溜まる。封入管４内の液体ポイズン６の液面の高
さは、液体ポイズン６と封入ガス７の各圧力のバランス
で決定されるが、高速炉が通常運転されている場合に
は、図１に示すように、炉心領域の下端付近でバランス
する。したがって、この状態では、封入管４内の炉心領
域はボイドに相当する封入ガス７で満たされる。
イズン６が膨張していない状態では、図２に示すよう
に、封入管４内の封入ガス７が液体ポイズン６をリザー
バ３内に戻している。そして、高速炉の運転が開始さ
れ、炉心において核連鎖反応が継続されると、リザーバ
３内の液体ポイズン６はある程度熱せられて膨張し、封
入ガス７を圧縮しながら二重管２内に移動する。即ち、
膨張した液体ポイズン６は、内管５を通過して封入管４
の底に溜まる。封入管４内の液体ポイズン６の液面の高
さは、液体ポイズン６と封入ガス７の各圧力のバランス
で決定されるが、高速炉が通常運転されている場合に
は、図１に示すように、炉心領域の下端付近でバランス
する。したがって、この状態では、封入管４内の炉心領
域はボイドに相当する封入ガス７で満たされる。
【００２１】この状態より、反応度が過大になって炉心
温度が上昇し、冷却材の炉心出口付近における温度が定
格値よりも高くなると、リザーバ３内の液体ポイズン６
がさらに膨張し、より多くの液体ポイズン６が封入管４
内に流入してその液面が上昇する。したがって、図３に
示すように、封入管４内の炉心領域に対応する部分がボ
イドに相当する封入ガス７に代わって液体ポイズン６で
満たされ、核分裂反応に使用される中性子を吸収して反
応度を低下させる。
温度が上昇し、冷却材の炉心出口付近における温度が定
格値よりも高くなると、リザーバ３内の液体ポイズン６
がさらに膨張し、より多くの液体ポイズン６が封入管４
内に流入してその液面が上昇する。したがって、図３に
示すように、封入管４内の炉心領域に対応する部分がボ
イドに相当する封入ガス７に代わって液体ポイズン６で
満たされ、核分裂反応に使用される中性子を吸収して反
応度を低下させる。
【００２２】そして、反応度の低下により炉心の温度が
下がると、液体ポイズン６の膨張率が減少し、この液体
ポイズン６は封入ガス７の圧力でリザーバ３内に戻され
る。したがって、封入管４内の液体ポイズン６の液面が
下降して液体ポイズン６に吸収される中性子の量が減少
すると共に、ボイドに相当する封入ガス７の領域が広が
り、反応度が上昇する。
下がると、液体ポイズン６の膨張率が減少し、この液体
ポイズン６は封入ガス７の圧力でリザーバ３内に戻され
る。したがって、封入管４内の液体ポイズン６の液面が
下降して液体ポイズン６に吸収される中性子の量が減少
すると共に、ボイドに相当する封入ガス７の領域が広が
り、反応度が上昇する。
【００２３】このように、液体ポイズン６は熱膨張を繰
り返して核反応に使用される中性子の吸収量を増減させ
て、反応度を値１に収束させる。
り返して核反応に使用される中性子の吸収量を増減させ
て、反応度を値１に収束させる。
【００２４】以上のように構成されるリチウム膨張モジ
ュール１は、例えば図４に示すようにして製作される。
ュール１は、例えば図４に示すようにして製作される。
【００２５】先ず、封入管４、内管５及びリザーバ３を
溶接により組み付けた後、これを不活性ガス雰囲気のグ
ローブボックス（図示せず）内で２５０℃以上に加熱
し、リザーバ３に設けられている液体ポイズン注入口３
ａより 6Ｌｉを注入する。液体ポイズン６は、リザーバ
３の上端レベルまで注入される。
溶接により組み付けた後、これを不活性ガス雰囲気のグ
ローブボックス（図示せず）内で２５０℃以上に加熱
し、リザーバ３に設けられている液体ポイズン注入口３
ａより 6Ｌｉを注入する。液体ポイズン６は、リザーバ
３の上端レベルまで注入される。
【００２６】次に、これを 6Ｌｉの融点（１８１℃）以
下に冷却する。そして、 6Ｌｉが凝固した後、液体ポイ
ズン注入口３ａを誘導加熱により溶解して閉塞する。こ
の後、封入管４の不活性ガス注入口４ａより二重管２の
内部を真空引きすると共に、当該二重管２内にアルゴン
ガス等の不活性ガス、即ち封入ガス７を充填した後、不
活性ガス注入口４ａを誘導加熱により溶解して閉塞す
る。
下に冷却する。そして、 6Ｌｉが凝固した後、液体ポイ
ズン注入口３ａを誘導加熱により溶解して閉塞する。こ
の後、封入管４の不活性ガス注入口４ａより二重管２の
内部を真空引きすると共に、当該二重管２内にアルゴン
ガス等の不活性ガス、即ち封入ガス７を充填した後、不
活性ガス注入口４ａを誘導加熱により溶解して閉塞す
る。
【００２７】このようにして製作されたリチウム膨張モ
ジュール１を炉心に設置する場合、常温では封入された
6Ｌｉ（液体ポイズン６）が凝固しているため、リチウ
ム膨張モジュール１の取扱いが容易である。そして、リ
チウム膨張モジュール１を炉心に設置すると、凝固して
いた 6Ｌｉが冷却材の熱で溶かされる。例えば、液体ナ
トリウム冷却炉では、燃料交換中の液体ナトリウム（冷
却材）の温度は２００℃程度であり、リチウム膨張モジ
ュール１を炉心に設置することで封入管４内の 6Ｌｉは
直ちに溶解する。
ジュール１を炉心に設置する場合、常温では封入された
6Ｌｉ（液体ポイズン６）が凝固しているため、リチウ
ム膨張モジュール１の取扱いが容易である。そして、リ
チウム膨張モジュール１を炉心に設置すると、凝固して
いた 6Ｌｉが冷却材の熱で溶かされる。例えば、液体ナ
トリウム冷却炉では、燃料交換中の液体ナトリウム（冷
却材）の温度は２００℃程度であり、リチウム膨張モジ
ュール１を炉心に設置することで封入管４内の 6Ｌｉは
直ちに溶解する。
【００２８】また、リチウム膨張モジュール１は可動機
器を有していないため、長期にわたって高い信頼性を発
揮し保守が不要である。一方、高速炉の燃料交換の際
に、必要に応じてリチウム膨張モジュール１を交換する
ことは容易である。
器を有していないため、長期にわたって高い信頼性を発
揮し保守が不要である。一方、高速炉の燃料交換の際
に、必要に応じてリチウム膨張モジュール１を交換する
ことは容易である。
【００２９】なお、リチウム膨張モジュール１の性能
を、従来のガス膨張モジュールの性能と比較した結果を
表１に示す。表中、評価符号○は優れている、△は劣っ
ている、を意味する。
を、従来のガス膨張モジュールの性能と比較した結果を
表１に示す。表中、評価符号○は優れている、△は劣っ
ている、を意味する。
【００３０】
【表１】 なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではある
がこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱し
ない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上
述の説明では、液体ポイズン６として 6Ｌｉを使用した
場合について説明したが、液体ポイズン６としてはこれ
に限るものではない。例えば、ホウ素等を使用しても良
い。
がこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱し
ない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上
述の説明では、液体ポイズン６として 6Ｌｉを使用した
場合について説明したが、液体ポイズン６としてはこれ
に限るものではない。例えば、ホウ素等を使用しても良
い。
【００３１】
【実施例】次に、本発明に係るリチウム膨張モジュール
１をダクトレス集合体より構成される金属燃料用の超小
型炉心に採用した実施例を説明する。
１をダクトレス集合体より構成される金属燃料用の超小
型炉心に採用した実施例を説明する。
【００３２】このリチウム膨張モジュール１の場合、封
入管４の内径を１２ｍｍφ、内管５の外径を２ｍｍφ、
リザーバ３の内径を１１０ｍｍφ、リザーバ３の長さを
１．５ｍとする。このリチウム膨張モジュール１では、
炉心出口温度が５０℃上昇した場合、封入管４内の液体
ポイズン６の自由液面の移動量は約１ｍとなり、炉心領
域の高さに匹敵する。封入ガス７の圧力は、室温にて大
気圧程度で良い。なお、運転温度条件における封入管４
の内圧は３ｋｇ／ｍｍ2 Ｇとなる。封入管４の肉厚を１
ｍｍにすることで、上記内圧に十分に耐えることができ
る。
入管４の内径を１２ｍｍφ、内管５の外径を２ｍｍφ、
リザーバ３の内径を１１０ｍｍφ、リザーバ３の長さを
１．５ｍとする。このリチウム膨張モジュール１では、
炉心出口温度が５０℃上昇した場合、封入管４内の液体
ポイズン６の自由液面の移動量は約１ｍとなり、炉心領
域の高さに匹敵する。封入ガス７の圧力は、室温にて大
気圧程度で良い。なお、運転温度条件における封入管４
の内圧は３ｋｇ／ｍｍ2 Ｇとなる。封入管４の肉厚を１
ｍｍにすることで、上記内圧に十分に耐えることができ
る。
【００３３】このリチウム膨張モジュール１を炉心の中
心に１本設置すれば、炉心の寸法や 6Ｌｉの濃縮度によ
って多少異なるが、通常数１０¢程度以上の反応度価値
を持つことが可能である。
心に１本設置すれば、炉心の寸法や 6Ｌｉの濃縮度によ
って多少異なるが、通常数１０¢程度以上の反応度価値
を持つことが可能である。
【００３４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の高速炉用自己作動型出力制御装置は、不活性ガスが充
填され底部で連通する封入管と内管との二重管を炉心内
に挿入すると共に、内管の上端を炉心の外に配置され液
体ポイズンを貯留するリザーバに接続し、炉内温度の上
昇により膨張したリザーバ内の液体ポイズンが内管を通
って封入管内に移動するようにしているので、炉内温度
の変化を利用して反応度を制御することができる。ま
た、一般的に高速炉は、出力規模の大小とは無関係に、
炉心の殆どの領域が局所ボイド係数が正を示す領域であ
る。局所ボイド係数が正の領域では、 6Ｌｉが炉心領域
に挿入されると炉心の反応度が減少する。即ち、本装置
は、局所ボイド係数が正の領域にて有効となるものであ
り、高速炉用自己作動型出力制御装置を炉心の出力規模
に影響されずに、且つ炉心の殆どの領域に設置すること
が可能になる。また、本装置は、可動機器を有していな
いために、長期にわたって高い信頼性を発揮し保守が不
要になる。また、液体ポイズンは二重管及びリザーバ内
に封入されているので、燃料交換の際に容易に交換する
ことができる。さらに、二重管の太さを自由に設定でき
るので、反応度価値の設定の自由度も向上する。
の高速炉用自己作動型出力制御装置は、不活性ガスが充
填され底部で連通する封入管と内管との二重管を炉心内
に挿入すると共に、内管の上端を炉心の外に配置され液
体ポイズンを貯留するリザーバに接続し、炉内温度の上
昇により膨張したリザーバ内の液体ポイズンが内管を通
って封入管内に移動するようにしているので、炉内温度
の変化を利用して反応度を制御することができる。ま
た、一般的に高速炉は、出力規模の大小とは無関係に、
炉心の殆どの領域が局所ボイド係数が正を示す領域であ
る。局所ボイド係数が正の領域では、 6Ｌｉが炉心領域
に挿入されると炉心の反応度が減少する。即ち、本装置
は、局所ボイド係数が正の領域にて有効となるものであ
り、高速炉用自己作動型出力制御装置を炉心の出力規模
に影響されずに、且つ炉心の殆どの領域に設置すること
が可能になる。また、本装置は、可動機器を有していな
いために、長期にわたって高い信頼性を発揮し保守が不
要になる。また、液体ポイズンは二重管及びリザーバ内
に封入されているので、燃料交換の際に容易に交換する
ことができる。さらに、二重管の太さを自由に設定でき
るので、反応度価値の設定の自由度も向上する。
【図１】本発明に係る高速炉用自己作動型出力制御装置
の実施の一形態を示し、高速炉の通常運転時における状
態を示す概念図である。
の実施の一形態を示し、高速炉の通常運転時における状
態を示す概念図である。
【図２】図１の高速炉用自己作動型出力制御装置の高速
炉停止中における状態を示す概念図である。
炉停止中における状態を示す概念図である。
【図３】図１の高速炉用自己作動型出力制御装置の高速
炉の炉心出口温度が定格値よりも上昇した場合の状態を
示す概念図である。
炉の炉心出口温度が定格値よりも上昇した場合の状態を
示す概念図である。
【図４】図１の高速炉用自己作動型出力制御装置の製作
方法を示す概念図である。
方法を示す概念図である。
１ リチウム膨張モジュール（高速炉用自己作動型出力
制御装置） ２ 二重管 ３ リザーバ ４ 封入管 ５ 内管 ６ 液体ポイズン ７ 封入ガス
制御装置） ２ 二重管 ３ リザーバ ４ 封入管 ５ 内管 ６ 液体ポイズン ７ 封入ガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハー．マック ドイツ国 スタットガルト デー−70550, プファッフェンヴァルドゥリング 31， フォルシュンクス インスティテュート フュア ケルンテヒニーク ウント エネ ルギーヴァンドゥルング エー．ファオ.
Claims (1)
- 【請求項１】 炉心の温度変化を感知して作動する高速
炉用自己作動型出力制御装置において、不活性ガスが充
填され底部で連通する封入管と内管との二重管を炉心内
に挿入すると共に、前記内管の上端を前記炉心の外に配
置され液体ポイズンを貯留するリザーバに接続し、炉内
温度の上昇により膨張した前記リザーバ内の液体ポイズ
ンが前記内管を通って前記封入管内に移動することを特
徴とする高速炉用自己作動型出力制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21873595A JP3874309B2 (ja) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | 高速炉用自己作動型出力制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21873595A JP3874309B2 (ja) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | 高速炉用自己作動型出力制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0961574A true JPH0961574A (ja) | 1997-03-07 |
| JP3874309B2 JP3874309B2 (ja) | 2007-01-31 |
Family
ID=16724620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21873595A Expired - Fee Related JP3874309B2 (ja) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | 高速炉用自己作動型出力制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3874309B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111933312A (zh) * | 2020-08-07 | 2020-11-13 | 上海核工程研究设计院有限公司 | 一种用于核反应堆反应性自动控制的装置 |
| JP2021135263A (ja) * | 2020-02-28 | 2021-09-13 | 東芝エネルギーシステムズ株式会社 | 炉心反応度制御装置、炉心反応度制御方法および原子炉 |
| WO2022053374A1 (en) * | 2020-09-09 | 2022-03-17 | Ian Richard Scott | Nuclear reactor passive reactivity control system |
| CN118116623A (zh) * | 2024-03-01 | 2024-05-31 | 国家电投集团科学技术研究院有限公司 | 一种适用于热管堆的非能动反应性控制结构和控制方法 |
-
1995
- 1995-08-28 JP JP21873595A patent/JP3874309B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021135263A (ja) * | 2020-02-28 | 2021-09-13 | 東芝エネルギーシステムズ株式会社 | 炉心反応度制御装置、炉心反応度制御方法および原子炉 |
| CN111933312A (zh) * | 2020-08-07 | 2020-11-13 | 上海核工程研究设计院有限公司 | 一种用于核反应堆反应性自动控制的装置 |
| CN111933312B (zh) * | 2020-08-07 | 2022-12-02 | 上海核工程研究设计院有限公司 | 一种用于核反应堆反应性自动控制的装置 |
| WO2022053374A1 (en) * | 2020-09-09 | 2022-03-17 | Ian Richard Scott | Nuclear reactor passive reactivity control system |
| CN116134550A (zh) * | 2020-09-09 | 2023-05-16 | 伊恩·理查德·斯科特 | 核反应堆非能动反应度控制系统 |
| US11862354B2 (en) | 2020-09-09 | 2024-01-02 | Ian Richard Scott | Nuclear reactor passive reactivity control system |
| CN116134550B (zh) * | 2020-09-09 | 2024-04-12 | 伊恩·理查德·斯科特 | 核反应堆非能动反应度控制系统 |
| CN118116623A (zh) * | 2024-03-01 | 2024-05-31 | 国家电投集团科学技术研究院有限公司 | 一种适用于热管堆的非能动反应性控制结构和控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3874309B2 (ja) | 2007-01-31 |
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