JPH1026686A - 原子炉及びその安全装置 - Google Patents
原子炉及びその安全装置Info
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- JPH1026686A JPH1026686A JP8201152A JP20115296A JPH1026686A JP H1026686 A JPH1026686 A JP H1026686A JP 8201152 A JP8201152 A JP 8201152A JP 20115296 A JP20115296 A JP 20115296A JP H1026686 A JPH1026686 A JP H1026686A
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- gas
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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】
【課題】 冷却材流量低下型スクラム失敗事象に対処し
うるように炉心の固有安全性、受動的安全性を向上す
る。また投入できる反応度を変えることができ、構造が
簡単で故障等に対して高い信頼性が期待できるようにす
る。 【解決手段】 原子炉の炉心１２に浮き吸収体２６を用
いた安全装置１０を設置する。安全装置は、上端密閉型
の管状の外容器２０と、その内部上方の不活性ガスのガ
ス溜まり２２と、中性子吸収材３２を内包し冷却材２４
の液面に浮く浮き吸収体と、ストッパ２８を有する。浮
き吸収体は、密封容器３０内に中性子吸収材３２を入
れ、残余をガス空間３４としヘリウムガス等を封入して
密度を小さくする。冷却材ポンプが定格運転され冷却材
圧力が所定値に保たれている場合には浮き吸収体が炉心
の軸方向領域の上方に位置し、ポンプ停止による冷却材
圧力低下時にはガス膨張で押し下げられて浮き吸収体が
自律的に炉心に挿入される。
うるように炉心の固有安全性、受動的安全性を向上す
る。また投入できる反応度を変えることができ、構造が
簡単で故障等に対して高い信頼性が期待できるようにす
る。 【解決手段】 原子炉の炉心１２に浮き吸収体２６を用
いた安全装置１０を設置する。安全装置は、上端密閉型
の管状の外容器２０と、その内部上方の不活性ガスのガ
ス溜まり２２と、中性子吸収材３２を内包し冷却材２４
の液面に浮く浮き吸収体と、ストッパ２８を有する。浮
き吸収体は、密封容器３０内に中性子吸収材３２を入
れ、残余をガス空間３４としヘリウムガス等を封入して
密度を小さくする。冷却材ポンプが定格運転され冷却材
圧力が所定値に保たれている場合には浮き吸収体が炉心
の軸方向領域の上方に位置し、ポンプ停止による冷却材
圧力低下時にはガス膨張で押し下げられて浮き吸収体が
自律的に炉心に挿入される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炉心内に閉空間を
設け、その中に不活性ガスを溜めておき、その内部の冷
却材液面に密度調整を行った中性子吸収体を浮かべ、冷
却材圧力低下時にガスが膨張して、自律的に浮き吸収体
が炉心に挿入されるようにして、炉心の固有安全性を向
上させた原子炉及びそれに用いる安全装置に関するもの
である。この技術は、高速炉あるいは水炉などの原子炉
に適用可能である。
設け、その中に不活性ガスを溜めておき、その内部の冷
却材液面に密度調整を行った中性子吸収体を浮かべ、冷
却材圧力低下時にガスが膨張して、自律的に浮き吸収体
が炉心に挿入されるようにして、炉心の固有安全性を向
上させた原子炉及びそれに用いる安全装置に関するもの
である。この技術は、高速炉あるいは水炉などの原子炉
に適用可能である。
【０００２】
【従来の技術】原子炉においては、炉心の固有安全性を
向上させるために、種々の安全装置が組み込まれてい
る。この安全装置には、炉心冷却能力の低下や出力の異
常な上昇などの異常状態において、速やかに且つ確実に
炉を停止する機能が要求される。例えば、制御棒自動切
離し機構あるいはガス膨張機構（Gas Expansion Modul
e：ＧＥＭ）などがある。
向上させるために、種々の安全装置が組み込まれてい
る。この安全装置には、炉心冷却能力の低下や出力の異
常な上昇などの異常状態において、速やかに且つ確実に
炉を停止する機能が要求される。例えば、制御棒自動切
離し機構あるいはガス膨張機構（Gas Expansion Modul
e：ＧＥＭ）などがある。
【０００３】制御棒自動切離し機構は、炉心上方（冷却
材下流側）での冷却材温度上昇を感知して、安全保護系
信号の発信なしに制御棒を自動的に切り離し炉を停止さ
せる機構である。その切り離しには、キュリー点電磁石
等の使用が検討されている。異常時の高温冷却材により
温度感知材（キュリー点電磁石）の温度が上昇し、これ
がキュリー点を超えると、電磁石としての機能が失わ
れ、吊り下げられていた制御棒が自重によって落下し炉
心に挿入される。
材下流側）での冷却材温度上昇を感知して、安全保護系
信号の発信なしに制御棒を自動的に切り離し炉を停止さ
せる機構である。その切り離しには、キュリー点電磁石
等の使用が検討されている。異常時の高温冷却材により
温度感知材（キュリー点電磁石）の温度が上昇し、これ
がキュリー点を超えると、電磁石としての機能が失わ
れ、吊り下げられていた制御棒が自重によって落下し炉
心に挿入される。
【０００４】ガス膨張機構は、大型高速増殖炉における
冷却材流量低下型スクラム失敗事象（ＵＬＯＦ）対策と
して案出されたものである。これは、炉心の隣接外周部
（炉心領域と径方向ブランケット領域との間の反射体領
域）に、上端閉塞・下端開放で冷却材が下端から自由に
出入りできる閉空間を設置し、該閉空間内をガス溜まり
とした構成である。ポンプ定格運転時は、一次冷却材ポ
ンプ圧力でガス溜まり内のガスが圧縮され、冷却材ナト
リウムの液位が上昇しているので、ナトリウムによる中
性子反射体効果が得られる。それに対してポンプ停止時
は、ポンプ圧力の低下によりガス溜まり内のガスが膨張
し、中性子反射の効果を有していた冷却材ナトリウムが
排除されることにより、中性子がこのガス領域から漏
れ、負の反応度効果が生じる。
冷却材流量低下型スクラム失敗事象（ＵＬＯＦ）対策と
して案出されたものである。これは、炉心の隣接外周部
（炉心領域と径方向ブランケット領域との間の反射体領
域）に、上端閉塞・下端開放で冷却材が下端から自由に
出入りできる閉空間を設置し、該閉空間内をガス溜まり
とした構成である。ポンプ定格運転時は、一次冷却材ポ
ンプ圧力でガス溜まり内のガスが圧縮され、冷却材ナト
リウムの液位が上昇しているので、ナトリウムによる中
性子反射体効果が得られる。それに対してポンプ停止時
は、ポンプ圧力の低下によりガス溜まり内のガスが膨張
し、中性子反射の効果を有していた冷却材ナトリウムが
排除されることにより、中性子がこのガス領域から漏
れ、負の反応度効果が生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】制御棒自動切離し機構
では、炉心上部（制御棒保持装置部）の温度が作動の起
点となるので、冷却能力低下事象、所謂ＬＯＦ（Loss o
f Flow）事象以外にも、制御棒誤引抜き事故などの炉心
出力が過度に上昇する事象（ＴＯＰ：TransientOverpow
er ）において有効である。しかしながら、実際に制御
棒保持装置部の温度が上昇する必要があるため、若干の
時間的遅れが生じる。また温度上昇が生じた後に作動す
るので、炉心構造材料への影響の懸念がある。更に落下
した制御棒を元の位置に戻すには、そのための工夫が必
要である。
では、炉心上部（制御棒保持装置部）の温度が作動の起
点となるので、冷却能力低下事象、所謂ＬＯＦ（Loss o
f Flow）事象以外にも、制御棒誤引抜き事故などの炉心
出力が過度に上昇する事象（ＴＯＰ：TransientOverpow
er ）において有効である。しかしながら、実際に制御
棒保持装置部の温度が上昇する必要があるため、若干の
時間的遅れが生じる。また温度上昇が生じた後に作動す
るので、炉心構造材料への影響の懸念がある。更に落下
した制御棒を元の位置に戻すには、そのための工夫が必
要である。
【０００６】ガス膨張機構は、炉心の外側の全周囲に配
置することとしているために、その効果（投入できる負
の反応度）の最大は自ずと制限されてしまう。また、大
型高速増殖炉の設計研究例では、ガス膨張機構を炉心領
域（径方向）とブランケット領域との間に１層設置する
ことが検討されている。この場合、ガス膨張機構は炉心
領域を囲むため、多くの体数が必要となる。そのため、
炉心容器サイズが大きくなる問題もある。
置することとしているために、その効果（投入できる負
の反応度）の最大は自ずと制限されてしまう。また、大
型高速増殖炉の設計研究例では、ガス膨張機構を炉心領
域（径方向）とブランケット領域との間に１層設置する
ことが検討されている。この場合、ガス膨張機構は炉心
領域を囲むため、多くの体数が必要となる。そのため、
炉心容器サイズが大きくなる問題もある。
【０００７】これら種々の安全装置は、それぞれ機構が
異なることから、作用の仕方に違いがある。多層的な安
全性を高めるためには、その他にも機構の異なる安全装
置を開発し、必要に応じて適宜組み合わせて設置するこ
とが肝要である。
異なることから、作用の仕方に違いがある。多層的な安
全性を高めるためには、その他にも機構の異なる安全装
置を開発し、必要に応じて適宜組み合わせて設置するこ
とが肝要である。
【０００８】本発明の目的は、炉心の固有安全性、受動
的安全性の向上に寄与し、特に冷却材流量低下型スクラ
ム失敗事象（ＵＬＯＦ）に対し有効な原子炉及びそれに
用いる安全装置を提供することである。本発明の他の目
的は、炉心特性に応じて設置する装置の個数を変えるこ
とで、投入できる反応度を変えることができ、また構造
が簡単で故障等に対して高い信頼性を期待でき、且つコ
ストも低減できる原子炉の安全装置を提供することであ
る。
的安全性の向上に寄与し、特に冷却材流量低下型スクラ
ム失敗事象（ＵＬＯＦ）に対し有効な原子炉及びそれに
用いる安全装置を提供することである。本発明の他の目
的は、炉心特性に応じて設置する装置の個数を変えるこ
とで、投入できる反応度を変えることができ、また構造
が簡単で故障等に対して高い信頼性を期待でき、且つコ
ストも低減できる原子炉の安全装置を提供することであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、原子炉の炉心
領域内に下部のみ開放されている閉空間を形成し、該閉
空間の内部上方に不活性ガスを溜めておくと共に、下部
開放部から冷却材を導入し、中性子吸収材を内包してい
る浮き吸収体を冷却材液面に浮かべて、冷却材ポンプが
定格運転され冷却材圧力が所定値に保たれている場合に
は前記浮き吸収体が炉心の軸方向領域の上方に位置し、
ポンプ停止等による冷却材圧力の低下時にはガス膨張で
押し下げられて浮き吸収体が自律的に炉心に挿入される
ようにした原子炉である。制御棒の場合と同様、この中
性子吸収体の挿入により、負の反応度が投入されること
になる。
領域内に下部のみ開放されている閉空間を形成し、該閉
空間の内部上方に不活性ガスを溜めておくと共に、下部
開放部から冷却材を導入し、中性子吸収材を内包してい
る浮き吸収体を冷却材液面に浮かべて、冷却材ポンプが
定格運転され冷却材圧力が所定値に保たれている場合に
は前記浮き吸収体が炉心の軸方向領域の上方に位置し、
ポンプ停止等による冷却材圧力の低下時にはガス膨張で
押し下げられて浮き吸収体が自律的に炉心に挿入される
ようにした原子炉である。制御棒の場合と同様、この中
性子吸収体の挿入により、負の反応度が投入されること
になる。
【００１０】本発明に係る安全装置は、特に高速炉用と
して有用である。その場合、燃料集合体と同一外形を有
し且つ上端密閉型の六角ラッパ管状の外容器と、その内
部上方に形成した不活性ガスのガス溜まりと、中性子吸
収材を内包し前記外容器内に流入する冷却材の液面に浮
くように密度調整した浮き吸収体と、外容器内壁の炉心
下端近傍位置に設けた前記浮き吸収体の下限位置規制の
ためのストッパとを具備している。ここで浮き吸収体
は、例えば密封容器内の一部に中性子吸収材を入れると
共に、残余をガス空間としてヘリウムガス等の不活性ガ
スを封入し、密度を実質的に小さくした構造とする。ス
トッパは、投入される負の反応度の絶対値が最大となる
位置で浮き吸収体が止まるような位置に設置する。
して有用である。その場合、燃料集合体と同一外形を有
し且つ上端密閉型の六角ラッパ管状の外容器と、その内
部上方に形成した不活性ガスのガス溜まりと、中性子吸
収材を内包し前記外容器内に流入する冷却材の液面に浮
くように密度調整した浮き吸収体と、外容器内壁の炉心
下端近傍位置に設けた前記浮き吸収体の下限位置規制の
ためのストッパとを具備している。ここで浮き吸収体
は、例えば密封容器内の一部に中性子吸収材を入れると
共に、残余をガス空間としてヘリウムガス等の不活性ガ
スを封入し、密度を実質的に小さくした構造とする。ス
トッパは、投入される負の反応度の絶対値が最大となる
位置で浮き吸収体が止まるような位置に設置する。
【００１１】
【発明の実施の形態】大型高速増殖炉の設計研究例で
は、大型化に伴うナトリウムボイド反応度増大の影響を
緩和するために、また高速中性子照射量を低減するため
に、炉心中央部に燃料集合体以外のステンレス集合体等
を装荷することが有効であることが確認さている。そこ
で、このステンレス集合体の代わりに、より有効なスペ
ースの利用方策として、本発明に係る安全装置を組み込
むことが考えられる。
は、大型化に伴うナトリウムボイド反応度増大の影響を
緩和するために、また高速中性子照射量を低減するため
に、炉心中央部に燃料集合体以外のステンレス集合体等
を装荷することが有効であることが確認さている。そこ
で、このステンレス集合体の代わりに、より有効なスペ
ースの利用方策として、本発明に係る安全装置を組み込
むことが考えられる。
【００１２】浮き吸収体は、使用している冷却材に浮か
ねばならないので、密度を実効的に小さくする必要があ
る。現在制御棒に多用されている中性子吸収材であるＢ
4 Ｃの密度は冷却材よりも大きく（例えば冷却材ナトリ
ウムの約３倍）、そのままでは冷却材に浮かぶことはな
い。そのため、中性子吸収材（Ｂ4 Ｃ）を密封容器内の
一部に入れ、残余をガス空間としてヘリウムガス等の不
活性ガスを封入することで体積を稼ぎ、浮き吸収体全体
としての実効的な密度を小さくする。この場合、中性子
吸収材の体積が少なくなるために、10Ｂの濃縮が必要に
なる。
ねばならないので、密度を実効的に小さくする必要があ
る。現在制御棒に多用されている中性子吸収材であるＢ
4 Ｃの密度は冷却材よりも大きく（例えば冷却材ナトリ
ウムの約３倍）、そのままでは冷却材に浮かぶことはな
い。そのため、中性子吸収材（Ｂ4 Ｃ）を密封容器内の
一部に入れ、残余をガス空間としてヘリウムガス等の不
活性ガスを封入することで体積を稼ぎ、浮き吸収体全体
としての実効的な密度を小さくする。この場合、中性子
吸収材の体積が少なくなるために、10Ｂの濃縮が必要に
なる。
【００１３】ここで安全装置を燃料集合体と同じ外形の
六角ラッパ管形状とすると、既設の燃料交換機での取り
扱いが可能となるため好ましい。１集合体領域に１つの
安全装置を設けることもできるし、複数の集合体領域に
１つの安全装置を設けることも可能である。あるいは、
安全装置を細径にして多数本まとめて１つの六角ラッパ
管状の外容器に収める構成も可能である。
六角ラッパ管形状とすると、既設の燃料交換機での取り
扱いが可能となるため好ましい。１集合体領域に１つの
安全装置を設けることもできるし、複数の集合体領域に
１つの安全装置を設けることも可能である。あるいは、
安全装置を細径にして多数本まとめて１つの六角ラッパ
管状の外容器に収める構成も可能である。
【００１４】
【実施例】図１は本発明に係る原子炉の安全装置の一実
施例を示す説明図であり、Ａは一次冷却材ポンプの定格
運転時の状態を、またＢはポンプ停止時の状態をそれぞ
れ示している。この安全装置１０は、特に大型高速増殖
炉に適した構造になっており、その場合、炉心１２の中
央部に適当な個数組み込まれる。
施例を示す説明図であり、Ａは一次冷却材ポンプの定格
運転時の状態を、またＢはポンプ停止時の状態をそれぞ
れ示している。この安全装置１０は、特に大型高速増殖
炉に適した構造になっており、その場合、炉心１２の中
央部に適当な個数組み込まれる。
【００１５】安全装置１０は、炉心を構成している燃料
集合体と同一外形を有し且つ上端密閉・下部開放型の六
角ラッパ管状の外容器２０と、その内部上方に形成した
不活性ガス（冷却材と反応したり冷却材に溶け込まない
ガス）のガス溜まり２２と、中性子吸収材を内包し前記
外容器２０内に流入する冷却材ナトリウム２４の液面に
浮くように密度調整した浮き吸収体２６と、外容器２０
内壁の炉心下端近傍位置に設けた前記浮き吸収体２６の
下限位置規制のためのストッパ２８とを具備している。
ここで浮き吸収体２６は、密封容器３０内の一部にＢ4
Ｃの粉末あるいはペレットなどの中性子吸収材３２を収
容すると共に、残余をガス空間３４としてヘリウムガス
等の軽く且つ不活性のガスを封入し、密度を実質的に小
さくした構造である。なおこの安全装置１０において
は、浮き吸収体２６が中性子遮蔽の効果も有することか
ら、それが従来のガス膨張機構では設置されていた上部
遮蔽体の機能を兼ねることができるため、上部に遮蔽体
を別個に設ける必要は無くなる。このことによって、ガ
ス溜まり２２の長さを稼ぐことを可能にしている。
集合体と同一外形を有し且つ上端密閉・下部開放型の六
角ラッパ管状の外容器２０と、その内部上方に形成した
不活性ガス（冷却材と反応したり冷却材に溶け込まない
ガス）のガス溜まり２２と、中性子吸収材を内包し前記
外容器２０内に流入する冷却材ナトリウム２４の液面に
浮くように密度調整した浮き吸収体２６と、外容器２０
内壁の炉心下端近傍位置に設けた前記浮き吸収体２６の
下限位置規制のためのストッパ２８とを具備している。
ここで浮き吸収体２６は、密封容器３０内の一部にＢ4
Ｃの粉末あるいはペレットなどの中性子吸収材３２を収
容すると共に、残余をガス空間３４としてヘリウムガス
等の軽く且つ不活性のガスを封入し、密度を実質的に小
さくした構造である。なおこの安全装置１０において
は、浮き吸収体２６が中性子遮蔽の効果も有することか
ら、それが従来のガス膨張機構では設置されていた上部
遮蔽体の機能を兼ねることができるため、上部に遮蔽体
を別個に設ける必要は無くなる。このことによって、ガ
ス溜まり２２の長さを稼ぐことを可能にしている。
【００１６】一次冷却材ポンプの定格運転時は、図１の
Ａに示すように、適正なポンプ圧力で冷却材ナトリウム
２４が押し上げられているために、ガスは圧縮されてい
る。つまり、ナトリウム液位ＮＬは炉心上端よりも上部
側となり、浮き吸収体２６も炉心上部に位置することに
なるため、炉心１２に対する影響は少ない。それに対し
て、冷却材流量低下型スクラム失敗事象（ＵＬＯＦ）で
は、ポンプ動作が停止する。その時、冷却材圧力が低下
することから、図１のＢに示すように、ガスが膨張し冷
却材ナトリウムを押し下げるためナトリウム液位ＮＬが
低下する。この液位低下に伴い浮き吸収体２６の位置も
降下し、ストッパ２８で規制する下限位置で停止する。
つまり浮き吸収体２６は自律的に炉心１２内に挿入され
る。このようにして中性子吸収材３２が自律的に挿入さ
れることにより、炉心１２に負の反応度が投入される。
Ａに示すように、適正なポンプ圧力で冷却材ナトリウム
２４が押し上げられているために、ガスは圧縮されてい
る。つまり、ナトリウム液位ＮＬは炉心上端よりも上部
側となり、浮き吸収体２６も炉心上部に位置することに
なるため、炉心１２に対する影響は少ない。それに対し
て、冷却材流量低下型スクラム失敗事象（ＵＬＯＦ）で
は、ポンプ動作が停止する。その時、冷却材圧力が低下
することから、図１のＢに示すように、ガスが膨張し冷
却材ナトリウムを押し下げるためナトリウム液位ＮＬが
低下する。この液位低下に伴い浮き吸収体２６の位置も
降下し、ストッパ２８で規制する下限位置で停止する。
つまり浮き吸収体２６は自律的に炉心１２内に挿入され
る。このようにして中性子吸収材３２が自律的に挿入さ
れることにより、炉心１２に負の反応度が投入される。
【００１７】このような安全装置１０は、大型高速増殖
炉の炉心に数体程度設置する。その場合に、上記のよう
に、燃料集合体に使用されている六角ラッパ管と同じ外
形の外容器２０を用いると、新たな取扱い設備を必要と
せず、既設の燃料交換機で取り扱うことが可能となるた
め好ましい。
炉の炉心に数体程度設置する。その場合に、上記のよう
に、燃料集合体に使用されている六角ラッパ管と同じ外
形の外容器２０を用いると、新たな取扱い設備を必要と
せず、既設の燃料交換機で取り扱うことが可能となるた
め好ましい。
【００１８】さて浮き吸収体２６は、上記のように、冷
却材ナトリウムに浮くように、それ全体としての密度を
実効的に小さくする工夫が必要である。例えば制御棒に
使用される中性子吸収材の一つであるＢ4 Ｃの密度は約
２．５ｇ／cm3 であり、液体ナトリウムの０．８８ｇ／
cm3 （３００℃の場合）に比べて約３倍程度大きく、こ
のままでは液体ナトリウムに浮かぶことはないからであ
る。その際、Ｂ4 Ｃの体積が少なくなるために、場合に
よっては10Ｂの濃縮を行う必要がある。また、浮き吸収
体形状２６は、六角ラッパ管状の外容器内の途中で固着
せず、確実に摺動できるように配慮する必要がある。更
に、浮き吸収体２６は固定されていないため、液体ナト
リウムの影響で振動することも考えられ、その振動に耐
える構造とし、且つ振動により外容器を傷つけない構造
とする必要がある。
却材ナトリウムに浮くように、それ全体としての密度を
実効的に小さくする工夫が必要である。例えば制御棒に
使用される中性子吸収材の一つであるＢ4 Ｃの密度は約
２．５ｇ／cm3 であり、液体ナトリウムの０．８８ｇ／
cm3 （３００℃の場合）に比べて約３倍程度大きく、こ
のままでは液体ナトリウムに浮かぶことはないからであ
る。その際、Ｂ4 Ｃの体積が少なくなるために、場合に
よっては10Ｂの濃縮を行う必要がある。また、浮き吸収
体形状２６は、六角ラッパ管状の外容器内の途中で固着
せず、確実に摺動できるように配慮する必要がある。更
に、浮き吸収体２６は固定されていないため、液体ナト
リウムの影響で振動することも考えられ、その振動に耐
える構造とし、且つ振動により外容器を傷つけない構造
とする必要がある。
【００１９】浮き吸収体の構造例を図２のＡ〜Ｅに示
す。
す。
【００２０】図２のＡは、Ｂ4 Ｃからなる中性子吸収材
４２を密封容器４０内に部分的に入れ、残余をガス空間
４４としてヘリウムガス等を封入することで体積を稼
ぎ、浮き吸収体全体とした実効的な密度を低下させたも
のである。この際に、封入するＢ4 Ｃは、ペレット状、
粉末状、顆粒状など任意の形態であってよい。また封入
する密封容器４０の形状は、六角ラッパ管状の外容器に
内接する円筒状とする。中性子吸収材４２は密封容器４
０の下部側約１／３に偏在することになり、中性子吸収
効果は浮き吸収体の下部側に集中することになる。円筒
状の密封容器４０は外容器と線で接触するため、摩擦抵
抗は小さくなり、摺動特性は優れている。また接触部の
曲線が緩やかであるため、外容器を傷つけ難い効果もあ
る。
４２を密封容器４０内に部分的に入れ、残余をガス空間
４４としてヘリウムガス等を封入することで体積を稼
ぎ、浮き吸収体全体とした実効的な密度を低下させたも
のである。この際に、封入するＢ4 Ｃは、ペレット状、
粉末状、顆粒状など任意の形態であってよい。また封入
する密封容器４０の形状は、六角ラッパ管状の外容器に
内接する円筒状とする。中性子吸収材４２は密封容器４
０の下部側約１／３に偏在することになり、中性子吸収
効果は浮き吸収体の下部側に集中することになる。円筒
状の密封容器４０は外容器と線で接触するため、摩擦抵
抗は小さくなり、摺動特性は優れている。また接触部の
曲線が緩やかであるため、外容器を傷つけ難い効果もあ
る。
【００２１】図２のＢは、基本的には上記Ａの構成と同
様であるが、密封容器５０を六角ラッパ管状の外容器に
合わせて六角柱状にしたものである。前記Ａの構成に比
べ、中性子吸収材（Ｂ4 Ｃ）５２の量を稼ぐことができ
る。反面、外容器との接触が面となるため、摩擦抵抗は
大きくなる。この場合も、残余をガス空間５４としてヘ
リウムガス等を封入する。
様であるが、密封容器５０を六角ラッパ管状の外容器に
合わせて六角柱状にしたものである。前記Ａの構成に比
べ、中性子吸収材（Ｂ4 Ｃ）５２の量を稼ぐことができ
る。反面、外容器との接触が面となるため、摩擦抵抗は
大きくなる。この場合も、残余をガス空間５４としてヘ
リウムガス等を封入する。
【００２２】図２のＣは、基本的には前記Ａの構成と同
様であるが、中性子吸収効果を軸方向長さに対して平均
化するため、中性子吸収材（Ｂ4 Ｃ）６２を円筒状（ア
ニュラス状）にして円筒状の密封容器４０内に組み込ん
だものである。この場合も、残余（中性子吸収材の内側
部分）をガス空間６４としてヘリウムガス等を封入す
る。これにより、中性子吸収材６２の自己吸収効果が低
減され、実効的な中性子吸収効果を向上できる。
様であるが、中性子吸収効果を軸方向長さに対して平均
化するため、中性子吸収材（Ｂ4 Ｃ）６２を円筒状（ア
ニュラス状）にして円筒状の密封容器４０内に組み込ん
だものである。この場合も、残余（中性子吸収材の内側
部分）をガス空間６４としてヘリウムガス等を封入す
る。これにより、中性子吸収材６２の自己吸収効果が低
減され、実効的な中性子吸収効果を向上できる。
【００２３】図２のＤは、中性子吸収材７２として低密
度のＢ4 Ｃペレットを用い、円筒状の密封容器４０に入
れることで、円柱状で軸方向長さを長くして中性子吸収
効果を軸方向長さに対して平均化したものである。
度のＢ4 Ｃペレットを用い、円筒状の密封容器４０に入
れることで、円柱状で軸方向長さを長くして中性子吸収
効果を軸方向長さに対して平均化したものである。
【００２４】上記ＣあるいはＤの構成は、円筒状の密封
容器構造に代えて、前記Ｂの構成に準じて外容器に合わ
せた六角柱状の密封容器構造としてもよいことは言うま
でもない。その場合、中性子吸収材は、それぞれ六角筒
状あるいは六角柱状などとなる。
容器構造に代えて、前記Ｂの構成に準じて外容器に合わ
せた六角柱状の密封容器構造としてもよいことは言うま
でもない。その場合、中性子吸収材は、それぞれ六角筒
状あるいは六角柱状などとなる。
【００２５】上記の各例では１体の安全装置に対して浮
き吸収体を１体としているが、図２のＥは、多数の球状
の密封容器８０の各々に中性子吸収材（Ｂ4 Ｃ）８２を
入れると共に、残余をガス空間８４としてヘリウムガス
等を封入した構成である。多数の浮き吸収体は、それら
全体で必要な中性子吸収材量を確保する。この場合に
は、浮き吸収体が小さく分けられており、且つ球形であ
るため、外容器に固着する可能性は殆ど無くなるし、外
容器を傷つける可能性も低下する。
き吸収体を１体としているが、図２のＥは、多数の球状
の密封容器８０の各々に中性子吸収材（Ｂ4 Ｃ）８２を
入れると共に、残余をガス空間８４としてヘリウムガス
等を封入した構成である。多数の浮き吸収体は、それら
全体で必要な中性子吸収材量を確保する。この場合に
は、浮き吸収体が小さく分けられており、且つ球形であ
るため、外容器に固着する可能性は殆ど無くなるし、外
容器を傷つける可能性も低下する。
【００２６】最近の大型高速増殖炉の設計研究例におけ
る冷却材流量低下型スクラム失敗事象時の冷却材の圧力
変動を考慮し、安全装置全長を燃料集合体全長と同じと
した場合は、浮き吸収体の長さとして７０cm程度が確保
できる。ここで密度調整を考慮しても、中性子吸収材の
軸方向長さは制御棒換算で２０cm程度となり、安全装置
の設置体数を適切に選定すれば、設計基準外事象である
冷却材流量低下型スクラム失敗事象（ＵＬＯＦ）におい
ても、冷却材が沸点に到達することなく事象を収束する
ことができ、炉心の固有安全性を向上できる。
る冷却材流量低下型スクラム失敗事象時の冷却材の圧力
変動を考慮し、安全装置全長を燃料集合体全長と同じと
した場合は、浮き吸収体の長さとして７０cm程度が確保
できる。ここで密度調整を考慮しても、中性子吸収材の
軸方向長さは制御棒換算で２０cm程度となり、安全装置
の設置体数を適切に選定すれば、設計基準外事象である
冷却材流量低下型スクラム失敗事象（ＵＬＯＦ）におい
ても、冷却材が沸点に到達することなく事象を収束する
ことができ、炉心の固有安全性を向上できる。
【００２７】上記の実施例は液体ナトリウムを冷却材と
する高速増殖炉の場合であるが、本発明の安全装置は、
冷却材として水を使用する各種の原子炉にも適用できる
ことは言うまでもない。
する高速増殖炉の場合であるが、本発明の安全装置は、
冷却材として水を使用する各種の原子炉にも適用できる
ことは言うまでもない。
【００２８】
【発明の効果】本発明は上記のように浮き吸収体を用い
る安全装置、及びそれを組み込んだ原子炉であるから、
次のような効果を有する。 安全装置は、構造が極めて単純で、故障等に対して信
頼性が高い。 ポンプ停止時のガスの膨張という自律的現象を利用し
ているので、冷却材流量低下型スクラム失敗事象に対し
て固有安全性が高い。 ある面では従来のガス膨張機構と共通の構造を有して
いることから、製作に際してガス膨張機構で得られた知
見を利用でき、開発コストを低減できる。 ナトリウム温度が通常時に比べて高くなった場合に
は、ガスが膨張しナトリウム液位が下がることで浮き吸
収体が挿入されるため、ナトリウム温度が上昇する事故
事象に対しても事故の影響を抑制する効果が生じる。
る安全装置、及びそれを組み込んだ原子炉であるから、
次のような効果を有する。 安全装置は、構造が極めて単純で、故障等に対して信
頼性が高い。 ポンプ停止時のガスの膨張という自律的現象を利用し
ているので、冷却材流量低下型スクラム失敗事象に対し
て固有安全性が高い。 ある面では従来のガス膨張機構と共通の構造を有して
いることから、製作に際してガス膨張機構で得られた知
見を利用でき、開発コストを低減できる。 ナトリウム温度が通常時に比べて高くなった場合に
は、ガスが膨張しナトリウム液位が下がることで浮き吸
収体が挿入されるため、ナトリウム温度が上昇する事故
事象に対しても事故の影響を抑制する効果が生じる。
【図１】本発明に係る原子炉の安全装置の一実施例を示
す構造・原理説明図。
す構造・原理説明図。
【図２】浮き吸収体の構造例を示す説明図。
１０ 安全装置 １２ 炉心 ２０ 外容器 ２２ ガス溜まり ２４ 冷却材ナトリウム ２６ 浮き吸収体 ２８ ストッパ ３０ 密封容器 ３２ 中性子吸収材 ３４ ガス空間
Claims (3)
- 【請求項１】 原子炉の炉心領域内に下部のみ開放され
ている閉空間を形成し、該閉空間の内部上方に不活性ガ
スを溜めておくと共に、下部開放部から冷却材を導入
し、中性子吸収材を内包している浮き吸収体を冷却材液
面に浮かべて、冷却材ポンプが定格運転され冷却材圧力
が所定値に保たれている場合には前記浮き吸収体が炉心
の軸方向領域の上方に位置し、ポンプ停止等による冷却
材圧力の低下時にはガス膨張で押し下げられて浮き吸収
体が自律的に炉心に挿入されるようにしたことを特徴と
する原子炉。 - 【請求項２】 燃料集合体と同一外形を有し且つ上端密
閉型の六角ラッパ管状の外容器と、その内部上方に形成
した不活性ガスのガス溜まりと、中性子吸収材を内包し
前記外容器内に流入する冷却材の液面に浮くように密度
調整した浮き吸収体と、外容器内壁の炉心下端近傍位置
に設けた前記浮き吸収体の下限位置規制のためのストッ
パとを具備している原子炉の安全装置。 - 【請求項３】 浮き吸収体は、密封容器内の一部に中性
子吸収材を入れると共に、残余をガス空間として不活性
ガスを封入し、密度を実質的に小さくした構造をなして
いる請求項２記載の原子炉の安全装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8201152A JPH1026686A (ja) | 1996-07-11 | 1996-07-11 | 原子炉及びその安全装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8201152A JPH1026686A (ja) | 1996-07-11 | 1996-07-11 | 原子炉及びその安全装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1026686A true JPH1026686A (ja) | 1998-01-27 |
Family
ID=16436256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8201152A Pending JPH1026686A (ja) | 1996-07-11 | 1996-07-11 | 原子炉及びその安全装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1026686A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013024826A (ja) * | 2011-07-26 | 2013-02-04 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | 軽水炉用制御部材 |
| CN108122621A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-06-05 | 中国原子能科学研究院 | 一种反应堆运行功率负反馈控制系统 |
| CN110660494A (zh) * | 2019-09-02 | 2020-01-07 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种适用于小型液态重金属反应堆的功率调节装置 |
-
1996
- 1996-07-11 JP JP8201152A patent/JPH1026686A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013024826A (ja) * | 2011-07-26 | 2013-02-04 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | 軽水炉用制御部材 |
| CN108122621A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-06-05 | 中国原子能科学研究院 | 一种反应堆运行功率负反馈控制系统 |
| CN108122621B (zh) * | 2017-12-22 | 2024-05-14 | 中国原子能科学研究院 | 一种反应堆运行功率负反馈控制系统 |
| CN110660494A (zh) * | 2019-09-02 | 2020-01-07 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种适用于小型液态重金属反应堆的功率调节装置 |
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