JPH11231082A - 高速炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転プラグを廃止して昇降式の炉心上部機構
を設置した場合でも、原子炉の安全性や健全性を十分に
確保することができる高速炉を提供する。 【解決手段】 炉心上部機構昇降機構１９は、炉心上部
機構８に下端部が接続された昇降コラム２１と、昇降コ
ラム２１を昇降駆動する昇降コラム駆動機構７８と、を
有し、昇降コラム２１は上部蓋１０の昇降コラム用貫通
孔８０に挿通されている。セレクタバルブ式破損燃料検
出装置２０は、サンプリングした冷却材を上部に導くユ
ニット本体２７と、厚肉円筒部材で形成され、ユニット
本体２７を内包する本体胴２８と、を有する。炉心上部
機構８はその下部に、炉心２から流出した冷却材３を整
流するための多孔整流構造部２５を有する。本体胴２８
はその下部が多孔整流構造部２５に結合されると共にそ
の上部が支持部材２２で水平支持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速炉に係わり、
特に、炉心上部機構及び制御棒駆動機構を燃料交換時に
引き上げることができる高速炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１は従来の高速増殖炉の概略構成を
示した縦断面図である。図１１に示したようにこの従来
の高速増殖炉は、炉心１００を内部に収納した有底円筒
状の原子炉容器１０１を備えており、この原子炉容器１
０１の外側には冷却材漏洩事故に備えて有底円筒状の安
全容器（ガードベッセル）１０２が設けられている。炉
心１００の下方には炉心入口プレナム１０３が設けられ
ており、この炉心入口プレナム１０３及び炉心１００は
原子炉容器１０１内の底部に設けられた炉心支持体１０
４によって支持されている。原子炉全体はその上部外周
に設けられた支持部材（図示せず）を介して原子炉建屋
のキャビティーウォール（図示せず）に支持されてお
り、また、安全容器１０２は耐震サポート（図示せず）
で支持されている。

【０００３】炉心入口プレナム１０３には冷却材入口配
管１０５の出口端が接続されており、この冷却材入口配
管１０５は炉心入口プレナム１０３から上方に向けて延
設され、冷却材１０６の通常運転時の液面レベルを超え
て上方に延びている。また、炉心１００で加熱された冷
却材１０６を中間熱交換器（図示せず）へ導くための冷
却材出口配管１０７が、その入口端が冷却材１０６の通
常運転時の液面レベルよりも下方に位置するようにして
延設されている。冷却材入口配管１０５及び冷却材出口
配管１０７は、それぞれ、原子炉容器１０１内において
周方向にほぼ等間隔で複数配置されている。

【０００４】原子炉容器１０１の上部開口は上部蓋（ル
ーフデッキ）１０８で気密に閉鎖されており、この上部
蓋１０８の下面と冷却材１０６の液面との間の空間には
アルゴンガス等の不活性ガスが充填されてカバーガス空
間１０９が形成されている。また、上述した冷却材入口
配管１０５及び冷却材出口配管１０７は上部蓋１０８の
内部を通るようにして延設されており、上部蓋１０８は
これらの配管１０５、１０７の内部を流れる放射化され
た冷却材１０６からの放射線を遮蔽する機能を備えてい
る。なお、上部蓋１０８の下面には冷却層（図示せず）
が設置されており、この冷却層に冷却ガスを循環させる
ことによって上部蓋１０８の過熱を防止するようにして
いる。

【０００５】上部蓋１０８には回転プラグ１１０が回転
自在に嵌装されており、この回転プラグ１１０には円筒
胴で周囲を覆われた炉心上部機構１１１が設けられてお
り、この炉心上部機構１１１には制御棒駆動機構（図示
せず）が据え付けられている。この制御棒駆動機構は、
原子炉運転中に制御棒（図示せず）を炉心１００に挿脱
することによって出力制御を行う。

【０００６】また、回転プラグ１１０には燃料交換機１
１２も設けられており、燃料交換時には回転プラグ１１
０を回転させて炉心上部機構１１１を炉心１００の上方
から移動させ、燃料交換機１１２で炉心１００の燃料を
炉内中継槽１１３に移送し、炉内中継装置１１４を介し
て燃料の交換を行う。

【０００７】次に、上述した従来の高速増殖炉の作用に
ついて説明する。

【０００８】まず、原子炉通常運転時においては、冷却
材入口配管１０５を経由して冷却材１０６が炉心入口プ
レナム１０３内に流入し、炉心入口プレナム１０３内に
流入した冷却材１０６はさらに炉心１００内を上方に向
かって流れる。炉心１００内を流れる冷却材１０６は核
反応によって発生したエネルギーによって加熱された
後、冷却材出口配管１０７を経由して中間熱交換器に流
入する。そして、中間熱交換器に流入した冷却材（一次
冷却材）１０６は二次冷却材との間で熱交換を行い、こ
の熱交換によって加熱された二次冷却材は蒸気発生器
（図示せず）の一次側に送られ、この蒸気発生器におい
てタービン駆動用の蒸気が生成される。また、原子炉通
常運転時においては炉心上部機構１１１が炉心１００の
上方に配置されており、制御棒（図示せず）を炉心１０
０内に挿脱することによって原子炉の反応度制御が行わ
れる。

【０００９】また、燃料交換を行う際には、原子炉を停
止した後に回転プラグ１１０を回転させ、炉心上部機構
１１１を移動させて炉心１００の上方から退避させると
同時に、燃料交換機１１２を炉心１００の上方に移動さ
せる。そして、燃料交換機１１２のアーム（図示せず）
によって炉心１００から使用済燃料を引き抜いて新たな
燃料と交換する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
高速増殖炉は、回転プラグ１１０に炉心上部機構１１１
及び燃料交換機１１２を設置し、この回転プラグ１１０
を回転させることによって炉心上部機構１１１又は燃料
交換機１１２のいずれか一方を炉心１００の上方に適宜
位置させるようにしているが、この回転プラグ１１０は
放射線遮蔽部材や断熱構造を含めるとその重量が数百ト
ンにも達するため、その製造及び設置作業に多大の労力
を要するばかりでなく、耐震設計上の要求が厳しいもの
となっている。

【００１１】また、回転プラグ１１０を回転駆動するた
めには、歯車、駆動装置、軸受、回転部気密装置、回転
部ケーブル、回転部ケーブル処理装置といった多数の機
器設備が必要となり、原子炉上部が極めて複雑な構造と
なっている。その結果、原子炉の設計、製作、据付、組
立、試験、検査等において多大の労力が必要となる。ま
た、回転プラグ１１０を採用した従来の高速増殖炉にお
いては、複雑且つ大重量の機器設備を設けるために原子
炉上部に大きなスペースを確保する必要があるため、結
果として原子炉容器１０１の大型化を招くという問題も
ある。

【００１２】このような背景から、回転プラグを廃止す
ると共に昇降可能な炉心上部機構を設置した高速炉が提
案されており、この高速炉では炉心上部機構の昇降を可
能とするために、従来の炉心上部機構が備えていた円筒
胴に相当するものを備えていない。

【００１３】ところが、円筒胴の削除は炉心上部機構の
剛性の低下をもたらすという問題があり、また、炉心上
部機構の剛性低下の問題以外にも、炉心上部機構を昇降
式にしたことに伴っていくつかの改善すべき点がでてき
た。

【００１４】そこで、本発明の目的は、回転プラグを廃
止して昇降式の炉心上部機構を設置した場合でも、原子
炉の安全性や健全性を十分に確保することができる高速
炉を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明による高速炉は、
炉心及び冷却材を内包する原子炉容器と、前記原子炉容
器の上部開口を閉鎖する上部蓋と、前記上部蓋の中央部
に形成され、燃料交換時に燃料交換機が挿通される中央
貫通孔と、前記上部蓋に形成された複数の制御棒駆動機
構用貫通孔と、前記制御棒駆動機構用貫通孔に挿通され
た複数の制御棒駆動機構と、前記制御棒駆動機構を支持
すると共に、前記炉心の上方の状態を計測する計装部を
有する昇降可能な炉心上部機構と、燃料交換時に前記炉
心上部機構を上方に引き上げるための炉心上部機構昇降
機構と、前記上部蓋の前記中央貫通孔に挿通され、燃料
交換時には取り外されるセレクタバルブ式破損燃料検出
装置と、を備え、前記炉心上部機構昇降機構は、前記炉
心上部機構に下端部が接続された昇降コラムと、前記昇
降コラムを昇降駆動する昇降コラム駆動機構と、を有
し、前記昇降コラムは、前記上部蓋に形成された昇降コ
ラム用貫通孔に挿通され、前記セレクタバルブ式破損燃
料検出装置は、サンプリングした冷却材を上部に導くた
めのユニット本体と、円筒部材で形成され、前記ユニッ
ト本体を内包する本体胴と、を有し、前記炉心上部機構
はその下部に、前記複数の制御棒駆動機構を束ねる連結
部を有し、前記本体胴はその下部が前記連結部に結合さ
れると共にその上部が支持部材で水平支持されているこ
とを特徴とする。

【００１６】また、本発明による高速炉は、前記セレク
タバルブ式破損燃料検出装置に代えて、円筒部材で形成
された外囲体で包囲された制御棒駆動機構を前記中央貫
通孔に挿通し、前記外囲体の下部を前記連結部に結合す
ると共にその上部を支持部材で水平支持したことを特徴
とする。

【００１７】また、本発明による高速炉は、前記連結部
は、フローガイド部材で内部を上下に仕切ったボックス
構造にて形成されており、前記連結部の下部では、前記
炉心からの前記冷却材が通過する多数の整流用小孔が側
面に形成されると共に、炉心出口の状態計測及び破損燃
料のサンプリングを行うための細径の計装管を流動によ
る熱や応力から保護するための計装フィンガが設けられ
ており、前記連結部の上部では前記計装管が引き回され
ていることを特徴とする。

【００１８】また、本発明による高速炉は、前記制御棒
駆動機構は、出力運転時に制御棒の挿入引抜動作を行う
制御棒駆動部を収納する制御棒駆動部ハウジングを有
し、燃料交換時に前記制御棒駆動部ハウジングを上方に
引き上げるための制御棒駆動部ハウジング用ボールネジ
を、前記セレクタバルブ式破損燃料検出装置又は前記燃
料交換機と干渉しないような配置で前記制御棒駆動部ハ
ウジングの側方に設け、前記制御棒駆動部ハウジング用
ボールネジが螺挿される制御棒駆動部ハウジング用ボー
ルナット部を前記制御棒駆動部ハウジングに突設したこ
とを特徴とする。

【００１９】また、本発明による高速炉は、前記原子炉
容器に燃料を搬出入するための炉内中継装置をさらに有
し、前記炉内中継装置は、前記原子炉容器の内部の炉心
槽の内側に配置された炉内中継槽と、前記炉内中継槽の
上方に配置され、前記燃料交換機との干渉を避けるべく
回転可能な可動式炉内案内管と、前記可動式炉内案内管
の上方に設置された燃料通過管と、を備え、前記燃料通
過管の上部は、搬出入ポットに入った燃料１体が通過で
きる円筒構造にて形成され、前記燃料通過管の下部は、
新燃料及び使用済燃料の２点の中継位置を覆う長円形管
構造にて形成されていることを特徴とする。

【００２０】また、本発明による高速炉は、前記昇降コ
ラムの上端に形成された取付部を昇降コラム取付ボルト
にて前記上部蓋の上面に固定し、前記昇降コラム取付ボ
ルトを遠隔操作によって着脱するためのボルト着脱装置
を前記昇降コラムの上方に設置したことを特徴とする。

【００２１】また、本発明による高速炉は、前記昇降コ
ラム駆動機構は、前記昇降コラムの上端に固設された昇
降コラム用ボールナットと、前記昇降コラム用ボールナ
ットに螺挿された昇降コラム用ボールネジと、を備え、
前記昇降コラム用ボールネジの下端に、炉内からの放射
線を遮蔽するための円筒形遮蔽体を取り付けたこと特徴
とする。

【００２２】また、本発明による高速炉は、前記昇降コ
ラム駆動機構は、前記昇降コラム用ボールネジを回転駆
動するための昇降ギアと、前記昇降コラムの落下を防止
するために前記昇降ギアを解放可能に固定するストッパ
機構と、を備えたことを特徴とする。

【００２３】また、本発明による高速炉は、燃料交換時
に引き上げた前記昇降コラムを収納するための昇降コラ
ムハウジングを前記上部蓋の上面に立設したことを特徴
とする。

【００２４】また、本発明による高速炉は、前記昇降コ
ラムから前記昇降コラムハウジングの内部に引き出した
計装ケーブルを螺旋状のバネ入りケーブルにて構成した
ことを特徴とする。

【００２５】また、本発明による高速炉は、前記昇降コ
ラムから前記昇降コラムハウジングの内部に引き出した
計装ケーブルを、前記昇降コラムハウジングの内部に設
置した信号発信器に接続したことを特徴とする。

【００２６】また、本発明による高速炉は、前記昇降コ
ラムハウジングの内面との間でシールを形成するシール
体を前記昇降コラムの上部に設けると共に、前記昇降コ
ラムが引き上げられる際に前記昇降コラムの外表面に付
着している液体ナトリウムを除去するスクレーパ体を前
記昇降コラム用貫通孔の内部に設けたことを特徴とす
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
高速炉について図１乃至図３を参照して説明する。な
お、本実施形態による高速炉は、混合酸化物燃料（ＭＯ
Ｘ燃料）等よりなる炉心燃料の周囲に、劣化ウラン等よ
りなるブランケット燃料を配置して炉心を構成した高速
増殖炉である。但し、本発明の適用範囲はこのような高
速増殖炉に限定されるものではなく、増殖機能を持たな
い高速炉にも適用することができる。

【００２８】図１及び図２は、本実施形態による高速炉
の原子炉構造を示した縦断面図であり、図１は出力運転
時の状態を示し、図２は燃料交換時の状態を示してい
る。図３は、本実施形態による高速炉の昇降式炉心上部
機構、炉心上部機構昇降機構及びセレクタバルブ式破損
燃料検出装置等を示した一部破砕側面図である。

【００２９】図１及び図２に示したように本実施形態に
よる高速炉は、炉心１及び冷却材３を内包する有底円筒
状の原子炉容器２を備えており、この原子炉容器２の外
側には冷却材漏洩事故に備えて有底円筒状の安全容器
（ガードベッセル）１１が設けられている。また、炉心
１は複数の燃料集合体２６から構成されている。

【００３０】炉心１の下方には炉心入口プレナム６が設
けられており、冷却材入口配管４を経由して冷却材３が
炉心入口プレナム６に流入する。炉心入口プレナム６及
び炉心１は、原子炉容器２内の底部に設けられた炉心支
持体７によって支持されている。また、炉心１は原子炉
容器２内に設けられた炉心槽２３内に収納されている。

【００３１】原子炉容器２の上部開口は上部蓋（ルーフ
デッキ）１０で気密に閉鎖されており、この上部蓋１０
の下面と冷却材３の液面との間の空間にはアルゴンガス
等の不活性ガスが充填され、カバーガス空間が形成され
ている。なお、燃料交換時においては冷却材３の温度が
下がるため、図２に示したように冷却材３の燃料交換時
の液面レベルＦｓＬは出力運転時の液面レベルＮｓＬよ
りも低下している。ここで、冷却材３としては液体ナト
リウム等の液体金属が使用される。

【００３２】上部蓋１０は、上面中央に凹部７０を有す
る円盤状部材によって形成されており、上部蓋１０の中
央部（凹部７０に対応する部分）には複数の制御棒駆動
機構用貫通孔７１が形成されている。各制御棒駆動機構
用貫通孔７１には制御棒駆動機構１３が上下動可能に嵌
装されている。このように、上部蓋１０に凹部７０を形
成し、この凹部７０に対応する部分に制御棒駆動機構１
３を設けるようにしたので、制御棒駆動機構１３の短尺
化を図ることができる。

【００３３】図３に示したように、上部蓋１０の中心に
は中央貫通孔７２が形成されており、この中央貫通孔７
２には、通常運転時においてはセレクタバルブ式破損燃
料検出装置２０が上下動可能に挿通されて設置されてい
る。一方、燃料交換時にはセレクタバルブ式破損燃料検
出装置２０が取り外され、図２に示したようにアーム２
４及びホールドダウンチューブ１５を有する燃料交換機
１４が中央貫通孔７２に挿通されて設置される。この燃
料交換機１４は任意の位置の燃料を交換することができ
る。

【００３４】なお、中央貫通孔７２は上部蓋１０の凹部
７０に対応する部分に形成されているので、セレクタバ
ルブ式破損燃料検出装置２０及び燃料交換機１４の短尺
化を図ることができる。

【００３５】図１に示したように炉心１の上方には炉心
上部機構８が配置されており、この炉心上部機構８はそ
の下端に多孔整流構造部（連結部）２５を備えている。
ここで、本実施形態による高速炉の炉心上部機構８は、
従来の高速炉の炉心上部機構のような周囲を覆う円筒胴
は備えていない。

【００３６】炉心上部機構８には、炉心上部機構昇降駆
動機構１９の複数本の昇降コラム２１の下端が接続され
ており、また、炉心上部機構昇降駆動機構１９は、上部
蓋１０の上面部に設けられた支持板（支持部材）２２で
水平支持されている。なお、制御棒駆動機構１３の駆動
部及び燃料交換機１４も支持板２２で水平支持される。
このように長尺駆動系を支持板２２で支持することによ
って耐震性を向上させている。

【００３７】図３に示したように炉心上部機構昇降駆動
機構１９は、さらに、昇降コラム２１を昇降駆動するた
めの昇降コラム駆動機構７８を備えている。昇降コラム
駆動機構７８は、昇降コラム２１の上端に取付部材を介
して固設された昇降コラム用ボールナット４５と、この
昇降コラム用ボールナット４５に螺挿された昇降コラム
用ボールネジ４６と、昇降コラム用ボールネジ４６を回
転駆動するための駆動源５４とを備えており、駆動源５
４で昇降コラム用ボールネジ４６を回転させることによ
って昇降コラム用ボールナット４５と共に昇降コラム２
１を昇降させ、これによって炉心上部機構８を昇降させ
ることができる。

【００３８】そして、本実施形態による高速炉は、通常
運転時には、冷却材入口配管４を経由して炉心入口プレ
ナム６に流入した冷却材３が下方から炉心１の内部に流
れ込み、炉心１にて加熱された冷却材３は炉心上部機構
８の多孔整流構造部２５を通過した後、冷却材出口配管
５を経由して炉外へ送り出される。

【００３９】一方、燃料交換時には炉心上部機構昇降駆
動機構１９を駆動して昇降コラム２１を上昇させ、図２
に示したように燃料交換機１４の交換動作に支障がない
位置まで炉心上部機構８を炉心上方に退避させる。この
とき、制御棒駆動機構１３も同様に炉心上方に退避す
る。

【００４０】図２に示したように、炉心槽２３の内側に
炉内中継槽１８が配置されており、これによって燃料交
換機１４のアーム２４の短尺化を図っている。燃料交換
時には、燃料交換機１４で炉心１の燃料集合体２６を炉
内中継槽１８に移送し、回転式炉内案内管１７を有する
炉内中継装置１６を介して燃料の交換を行う。

【００４１】セレクタバルブ式破損燃料検出装置２０
は、出力運転時において、燃料が破損した場合に冷却材
３中に放出される核分裂生成物を各燃料集合体２６の頂
部からサンプリングする装置である。このセレクタバル
ブ式破損燃料検出装置２０は炉心中心直上に設置されて
おり、図３に示したように、サンプリングした冷却材３
を上部に導くためのユニット本体２７と、厚肉円筒部材
で形成され、ユニット本体２７を内包する本体胴２８と
を備えている。

【００４２】本体胴２８の下部は、炉心上部機構８の下
部の多孔整流構造部２５に差し込まれて結合されてお
り、これによって炉心上部機構８の剛性が補われ、本体
胴２８の上部は上部蓋１０の上面に立設されたスタンド
パイプ２９の内部に保持されている。

【００４３】図３に示したように多孔整流構造部２５は
ボックス構造にて形成されており、このボックス構造の
内部はフローガイド部材４４によってボックス構造上部
７３とボックス構造下部７４とに仕切られている。多孔
整流構造部２５には、制御棒駆動機構１３の駆動軸用の
案内管４０が複数設けられている。

【００４４】ボックス構造下部７４の側面には、炉心１
からの冷却材３が通過してプレナムに流出する多数の整
流用小孔４１が形成されて多孔整流部が構成されてい
る。また、ボックス構造下部７４には、炉心出口の状態
計測及び破損燃料のサンプリングを行うための細径の計
装管（計装部）４３を、流動による熱や応力から保護す
るための複数の計装フィンガ４２が設けられている。一
方、フローガイド部材４４によって冷却材３の流動を無
くしたボックス構造上部７３には、昇降コラム２１及び
セレクタバルブ式破損燃料検出装置２０に向けて複数の
計装管４３が引き回されている。

【００４５】このように、炉心上部機構８の多孔整流構
造部２５をフローガイド部材４４で上下に仕切ったボッ
クス構造にて形成し、冷却材３の流動がないボックス構
造上部７３の内部で計装管４３を引き回すようにしたの
で、昇降コラム２１及びセレクタバルブ式破損燃料検出
装置２０に引き回す細径で湾曲させた計装管４３は、流
動抵抗による応力を受けることが無く、流力振動を防止
することができる。

【００４６】図４は、セレクタバルブ式破損燃料検出装
置２０とその周囲に配置された複数の制御棒駆動機構１
３を上方から見た平面図である。本実施形態における制
御棒駆動機構１３は、燃料交換時に炉心上部機構８と共
に炉心上方に引き上げられる昇降式の長ストロークＣＲ
Ｄである。

【００４７】図４に示したように制御棒駆動機構１３
は、出力運転時に制御棒（図示せず）の挿入引抜動作を
行うための制御棒駆動部を収納する制御棒駆動部ハウジ
ング３０を備えている。制御棒駆動部ハウジング３０に
は一対の制御棒駆動部ハウジング用ボールナット部７５
が側方に張り出すようにして突設されており、これらの
制御棒駆動部ハウジング用ボールナット部７５には、制
御棒駆動部ハウジング３０の側方に設けられた一対の長
ストローク用の制御棒駆動部ハウジング用ボールネジ３
１が螺挿されている。制御棒駆動部ハウジング用ボール
ネジ３１は凸型の昇降ハウジング３２によって覆われて
いる。

【００４８】ここで、制御棒駆動部ハウジング用ボール
ネジ３１、制御棒駆動部ハウジング用ボールナット部７
５及び昇降ハウジング３２は、中央のセレクタバルブ式
破損燃料検出装置２０或いは燃料交換機１４と干渉しな
いような配置で周方向に配列されており、制御棒駆動機
構１３を駆動するための駆動部の占有スペースの増大に
伴う周囲構造物との干渉を回避している。

【００４９】図５は、本実施形態による高速炉の炉内中
継装置１６を示した斜視図であり、図６（ａ）、（ｂ）
は、炉内中継装置１６によって原子炉容器２の内部に燃
料を搬入し又は搬出する様子を示した説明図である。

【００５０】図５に示したように炉内中継装置１６は、
原子炉容器２の内部の炉心槽２３の内側に配置された炉
内中継槽１８を備えており、この炉内中継槽１８は新燃
料及び使用済燃料を各一体受け取ることができる。炉内
中継槽１８の上方には可動式炉内案内管３４が配置され
ており、この可動式炉内案内管３４は回転軸３５に固設
され、この回転軸３５は回転軸駆動装置３６によって回
転駆動される。

【００５１】そして、燃料交換機１４のホールドダウン
チューブ１５（図２参照）が炉内中継槽１８にアクセス
する際には、回転軸駆動装置３６を駆動して可動式炉内
案内管３４を左右一方に回転退避させ、これによってホ
ールドダウンチューブ１５と可動式炉内案内管３４との
干渉を避ける。

【００５２】可動式案内管３４の上方には燃料通過管３
３が配置されており、この燃料通過管３３の上部７６
は、搬出入ポット３７（図６参照）に入った燃料１体が
通過できる円筒構造にて形成され、燃料通過管３３の下
部７７は、新燃料及び使用済燃料の２点の中継位置を覆
う長円形管構造にて形成されている。

【００５３】図６（ａ）は炉内中継装置１６を用いて新
燃料が入った搬出入ポット３７を装荷する様子を示して
おり、一方、図６（ｂ）は使用済燃料が入った搬出入ポ
ット３７を取り出す様子を示している。

【００５４】図６（ａ）、（ｂ）に示したように、グリ
ッパテープ３８によって燃料出入機グリッパ３９が昇降
駆動され、燃料通過管３３のテーパ部における燃料出入
機グリッパ３９の調芯作用によって燃料の搬出入が可能
となる。

【００５５】上述したように、可動式炉内案内管３４を
回転させてホールドダウンチューブ１５との干渉を避け
るようにしたので、炉内中継装置１６を炉心槽２３のほ
ぼ上部まで上部蓋１０の内側に設置することができ、燃
料を原子炉容器２内に出し入れする際の中継点が炉心槽
２３内の搬出入ポット３７を２体収納するだけのスペー
スで済み、これを覆う炉心槽２３の径が小さくなる。こ
のため、上部蓋１０の上面外周部に設置される機器の配
置の自由度が増し、原子炉容器２のコンパクト化（小径
化）を図ることができ、さらに、燃料交換機１４のアー
ム２４の長さを短くすることができる。

【００５６】また、燃料通過管３３のテーパ部における
燃料出入機グリッパ３９の調芯作用によって燃料の搬出
入が可能であるので、炉内中継装置１６としては１つの
回転機構で作動でき、設備の簡素化を図ることができ
る。

【００５７】図７は、昇降コラム２１の固定部分を拡大
して示した縦断面図である。昇降コラム２１は、上部蓋
１０に形成された昇降コラム用貫通孔８０に上下動可能
に挿通され、昇降コラム２１の上端に形成された取付部
８１が、昇降コラム取付ボルト４８にて上部蓋１０の上
面に固定されている。

【００５８】昇降コラム２１の上方には、昇降コラム取
付ボルト４８を遠隔操作によって着脱するためのボルト
着脱装置８２が常設されている。ボルト着脱装置８２
は、昇降コラム２１の上部に設けた回転レール５０上を
回転用モータ５１によって旋回駆動される遠隔自動着脱
ボルトテンシュナー４９を備え、この遠隔自動着脱ボル
トテンシュナー４９によって複数の昇降コラム取付ボル
ト４８を遠隔自動操作で順次締結し、或いは緩め込むこ
とができる。この遠隔自動着脱ボルトテンシュナー４９
によって、狭隘部での昇降コラム２１の固定作業及び解
放作業を容易に行うことができる。

【００５９】昇降コラム２１の内部には昇降コラム用ボ
ールネジ４６が入り込む内筒４７が設けられており、昇
降コラム２１の内周面と内筒４７の外周面との間には、
炉心出口温度等の計測のために設けられた多数の計装管
（計装ウェルのケーブル）４３（図３参照）が配置され
ている。

【００６０】そして、出力運転時においては昇降コラム
取付ボルト４８を締結して昇降コラム２１を上部蓋１０
に固定することによって、万一の炉心の暴爆によって生
じる数十気圧の衝撃に耐えることができる。

【００６１】一方、燃料交換時においては、遠隔自動着
脱ボルトテンシュナー４９によって昇降コラム取付ボル
ト４８を緩めて、上部蓋１０への昇降コラム２１の固定
を解除し、炉心上部機構昇降機構１９で昇降コラム２１
と計装管４３とを一体にして昇降させる。

【００６２】また、図７に示したように上部蓋１０の上
面には、燃料交換時に引き上げた昇降コラム２１を内部
に収納するための昇降コラムハウジング５２が立設され
ている。昇降コラム２１から昇降コラムハウジング５２
の内部に計装ケーブル５３が引き出されており、この計
装ケーブル５３は、方形断面のコイルバネに接着した螺
旋状のケーブルにて構成され、昇降コラム２１の昇降動
作に追従して伸縮できるようにして上方まで配線されて
いる。

【００６３】また、変形例としては、昇降コラムハウジ
ング５２の内部にバッテリーを内蔵した信号発信器（図
示せず）を設置し、この信号発信器に計装ケーブル５３
を接続して収納することもできる。このようにすれば、
計装ケーブル５３からの信号を信号発信器を介して外部
の信号受信機（図示せず）まで容易に無線伝送すること
ができる。

【００６４】また、図７に示したように昇降コラムハウ
ジング５２の内部には昇降コラム用ボールネジ４６が配
置されているが、この昇降コラム用ボールネジ４６の下
部は出力運転時にガス空間となる。そこで、炉内からの
放射線を遮蔽するために、昇降コラム用ボールネジ４６
の下端に円筒形の遮蔽体６４が取り付けられており、こ
の円筒形遮蔽体６４によって炉内からのストリーミング
遮蔽がなされている。

【００６５】図８及び図９は昇降コラム駆動機構７８の
駆動部を拡大して示した縦断面図及び平面図である。図
８に示したように、複数のギアを組み合わせて昇降ギア
５５が構成されており、この昇降ギア５５を昇降コラム
昇降用電動機（駆動源）５４で駆動することによって昇
降コラム用ボールネジ４６が回転駆動されるようになっ
ている。

【００６６】図９に示したように、昇降コラム２１の落
下を防止するために、昇降ギア５５を解放可能に固定す
るストッパ機構５６が設けられている。ストッパ機構５
６は、昇降ギア５５に固定された落下防止ギア６０と、
この落下防止ギア６０に解放可能に掛止される爪部材５
９と、この爪部材５９を掛止方向に引っ張るバネ部材５
８と、このバネ部材５８の付勢力に抗して爪部材５９を
開放方向に引っ張るための電磁石５７とを備えている。

【００６７】そして、昇降コラム２１を下降させるとき
以外は電磁石５７を切り離し、バネ部材５８の付勢力に
よって爪部材５９を落下防止ギア６０に掛止して、落下
防止ギア６０及び昇降ギア５５を固定する。これによっ
て、昇降コラム２１の不慮の落下を防止することがで
き、安全性の向上を図ることができる。

【００６８】一方、燃料交換時には、電磁石５７に通電
して爪部材５９を解除すると共に、昇降ギア５５を回転
駆動して昇降コラム２１を上昇させる。

【００６９】図１０は、昇降コラム用貫通孔８０付近を
拡大して示した縦断面図であり、図１０から分かるよう
に昇降コラム２１の上端の取付部８１の側周面には、昇
降コラムハウジング５２の内面との間でシールを形成す
るシールボックス（シール体）６１が取り外し可能に周
設されている。

【００７０】また、昇降コラム用貫通孔８０に設置され
たスリーブ６３には、昇降コラム２１が引き上げられる
際に昇降コラム２１の外表面に付着している液体ナトリ
ウムを除去するための板状のスクレーパ体６２が設けら
れている。このスクレーパ体６２の設置位置は、昇降コ
ラム２１の外表面に付着した液体ナトリウムが固化しな
い温度となる位置であり、好ましくは、１５０度程度の
温度となる位置である。

【００７１】このように、昇降コラム２１を引き上げる
際にはスクレーパ体６２によって昇降コラム２１の外表
面に付着した液体ナトリウムを除去することができるの
で、昇降コラムハウジング５２の内部への液体ナトリウ
ムの侵入を防止することができる。また、シールボック
ス６１によって昇降コラム２１の上端と昇降コラムハウ
ジング５２との間がシールされるので、汚染の拡大を確
実に防止することができる。

【００７２】以上述べたように本実施形態による高速炉
によれば、セレクタバルブ式破損燃料検出装置２０の本
体胴２８の下部を炉心上部機構８下部の多孔整流構造部
２５に結合すると共に、本体胴２８の上部を支持板２２
で水平支持するようにしたので、円筒胴を備えていない
昇降式の炉心上部機構８においても、流力振動の防止並
びに地震時変位の低減のために必要な剛性を向上させる
ことができる。

【００７３】変形例 上述した実施形態の一変形例として、破損燃料の検出を
カバーガスのサンプリング等の他の手段で行う場合に
は、セレクタバルブ式破損燃料検出装置２０に代えて、
厚肉円筒部材で形成された外囲体（図示せず）で包囲さ
れた制御棒駆動機構を中央貫通孔７２に挿通し、外囲体
の下部を多孔整流構造部２５に結合すると共に、外囲体
の上部を支持板２２で支持するようにすることもでき
る。

【００７４】本変形例においても、上記実施形態の場合
と同様、円筒胴を備えていない炉心上部機構８において
も十分な剛性を確保することができる。また、炉心１の
中心に制御棒を挿脱して反応度制御を行うことができる
ので、原子炉炉心出力の平坦化をより適切に行うことが
できる。

【００７５】

【発明の効果】以上述べたように本発明による高速炉に
よれば、セレクタバルブ式破損燃料検出装置の本体胴の
下部を炉心上部機構下部の多孔整流構造部に結合すると
共に、本体胴の上部を支持部材で水平支持するようにし
たので、円筒胴を備えていない昇降式の炉心上部機構に
おいても十分な剛性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による高速炉の原子炉構造
を示し、出力運転時の状態を示した縦断面図。

【図２】本発明の一実施形態による高速炉の原子炉構造
を示し、燃料交換時の状態を示した縦断面図。

【図３】本発明の一実施形態による高速炉の昇降式炉心
上部機構、炉心上部機構昇降機構及びセレクタバルブ式
破損燃料検出装置等を示した一部破砕側面図。

【図４】本発明の一実施形態による高速炉のセレクタバ
ルブ式破損燃料検出装置とその周囲に配置された複数の
制御棒駆動機構を上方から見た平面図。

【図５】本発明の一実施形態による高速炉の炉内中継装
置を示した斜視図。

【図６】本発明の一実施形態による高速炉の炉内中継装
置の作用を説明するための説明図であり、（ａ）は新燃
料入り搬出入ポットを装荷する様子を示した図、（ｂ）
は使用済燃料が入った搬出入ポットを取り出す様子を示
した図。

【図７】本発明の一実施形態による高速炉の炉心上部機
構昇降機構の昇降コラムの固定部分を拡大して示した縦
断面図。

【図８】本発明の一実施形態による高速炉の昇降コラム
駆動機構の駆動部を拡大して示した縦断面図。

【図９】本発明の一実施形態による高速炉の昇降コラム
駆動機構の駆動部を拡大して示した平面図。

【図１０】本発明の一実施形態による昇降コラム用貫通
孔付近を拡大して示した縦断面図。

【図１１】従来の高速増殖炉の概略構成を示した縦断面
図。

【符号の説明】

１ 原子炉容器 ２ 炉心 ３ 液体金属（冷却材） ８ 炉心上部機構 １０ 上部蓋 １３ 制御棒駆動機構 １４ 燃料交換機 １６ 炉内中継装置 １７ 可動式炉内案内管 １８ 炉内中継槽 １９ 炉心上部機構昇降機構 ２０ セレクタバルブ式破損燃料検出装置 ２１ 昇降コラム ２２ 支持板（支持部材） ２３ 炉心槽 ２５ 多孔整流構造部（連結部） ２７ ユニット本体 ２８ 本体胴 ３０ 制御棒駆動部ハウジング ３１ 制御棒駆動部ハウジング用ボールネジ ３３ 燃料通過管 ３７ 搬出入ポット ４１ 整流用小孔 ４２ 計装フィンガ ４３ 計装管（計装部） ４４ フローガイド部材 ４５ 昇降コラム用ボールナット ４６ 昇降コラム用ボールネジ ４８ 昇降コラム取付ボルト ５２ 昇降コラムハウジング ５３ 計装ケーブル ５５ 昇降ギア ５６ ストッパ機構 ６１ シールボックス（シール体） ６２ スクレーパ体 ６４ 円筒形遮蔽体 ７１ 制御棒駆動機構用貫通孔 ７２ 中央貫通孔 ７５ 制御棒駆動部ハウジング用ボールナット部 ７８ 昇降コラム駆動機構 ８０ 昇降コラム用貫通孔 ８１ 取付部 ８２ ボルト着脱装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白 鳥 廣 藏 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 関 口 峰 生 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炉心及び冷却材を内包する原子炉容器と、
   前記原子炉容器の上部開口を閉鎖する上部蓋と、前記上
   部蓋の中央部に形成され、燃料交換時に燃料交換機が挿
   通される中央貫通孔と、前記上部蓋に形成された複数の
   制御棒駆動機構用貫通孔と、前記制御棒駆動機構用貫通
   孔に挿通された複数の制御棒駆動機構と、前記制御棒駆
   動機構を支持すると共に、前記炉心の上方の状態を計測
   する計装部を有する昇降可能な炉心上部機構と、燃料交
   換時に前記炉心上部機構を上方に引き上げるための炉心
   上部機構昇降機構と、前記上部蓋の前記中央貫通孔に挿
   通され、燃料交換時には取り外されるセレクタバルブ式
   破損燃料検出装置と、を備え、 前記炉心上部機構昇降機構は、前記炉心上部機構に下端
   部が接続された昇降コラムと、前記昇降コラムを昇降駆
   動する昇降コラム駆動機構と、を有し、前記昇降コラム
   は、前記上部蓋に形成された昇降コラム用貫通孔に挿通
   され、 前記セレクタバルブ式破損燃料検出装置は、サンプリン
   グした冷却材を上部に導くためのユニット本体と、円筒
   部材で形成され、前記ユニット本体を内包する本体胴
   と、を有し、 前記炉心上部機構はその下部に、前記複数の制御棒駆動
   機構を束ねる連結部を有し、 前記本体胴はその下部が前記連結部に結合されると共に
   その上部が支持部材で水平支持されていることを特徴と
   する高速炉。
2. 【請求項２】前記セレクタバルブ式破損燃料検出装置に
   代えて、円筒部材で形成された外囲体で包囲された制御
   棒駆動機構を前記中央貫通孔に挿通し、前記外囲体の下
   部を前記連結部に結合すると共にその上部を支持部材で
   水平支持したことを特徴とする請求項１記載の高速炉。
3. 【請求項３】前記連結部は、フローガイド部材で内部を
   上下に仕切ったボックス構造にて形成されており、 前記連結部の下部では、前記炉心からの前記冷却材が通
   過する多数の整流用小孔が側面に形成されると共に、炉
   心出口の状態計測及び破損燃料のサンプリングを行うた
   めの細径の計装管を流動による熱や応力から保護するた
   めの計装フィンガが設けられており、 前記連結部の上部では前記計装管が引き回されているこ
   とを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高速炉。
4. 【請求項４】前記制御棒駆動機構は、出力運転時に制御
   棒の挿入引抜動作を行う制御棒駆動部を収納する制御棒
   駆動部ハウジングを有し、 燃料交換時に前記制御棒駆動部ハウジングを上方に引き
   上げるための制御棒駆動部ハウジング用ボールネジを、
   前記セレクタバルブ式破損燃料検出装置又は前記燃料交
   換機と干渉しないような配置で前記制御棒駆動部ハウジ
   ングの側方に設け、 前記制御棒駆動部ハウジング用ボールネジが螺挿される
   制御棒駆動部ハウジング用ボールナット部を前記制御棒
   駆動部ハウジングに突設したことを特徴とする請求項１
   乃至請求項３のいずれか一項に記載の高速炉。
5. 【請求項５】前記原子炉容器に燃料を搬出入するための
   炉内中継装置をさらに有し、 前記炉内中継装置は、前記原子炉容器の内部の炉心槽の
   内側に配置された炉内中継槽と、前記炉内中継槽の上方
   に配置され、前記燃料交換機との干渉を避けるべく回転
   可能な可動式炉内案内管と、前記可動式炉内案内管の上
   方に設置された燃料通過管と、を備え、 前記燃料通過管の上部は、搬出入ポットに入った燃料１
   体が通過できる円筒構造にて形成され、前記燃料通過管
   の下部は、新燃料及び使用済燃料の２点の中継位置を覆
   う長円形管構造にて形成されていることを特徴とする請
   求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の高速炉。
6. 【請求項６】前記昇降コラムの上端に形成された取付部
   を昇降コラム取付ボルトにて前記上部蓋の上面に固定
   し、前記昇降コラム取付ボルトを遠隔操作によって着脱
   するためのボルト着脱装置を前記昇降コラムの上方に設
   置したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれ
   か一項に記載の高速炉。
7. 【請求項７】前記昇降コラム駆動機構は、前記昇降コラ
   ムの上端に固設された昇降コラム用ボールナットと、前
   記昇降コラム用ボールナットに螺挿された昇降コラム用
   ボールネジと、を備え、 前記昇降コラム用ボールネジの下端に、炉内からの放射
   線を遮蔽するための円筒形遮蔽体を取り付けたこと特徴
   とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の高
   速炉。
8. 【請求項８】前記昇降コラム駆動機構は、前記昇降コラ
   ム用ボールネジを回転駆動するための昇降ギアと、前記
   昇降コラムの落下を防止するために前記昇降ギアを解放
   可能に固定するストッパ機構と、を備えたことを特徴と
   する請求項７記載の高速炉。
9. 【請求項９】燃料交換時に引き上げた前記昇降コラムを
   収納するための昇降コラムハウジングを前記上部蓋の上
   面に立設したことを特徴とする請求項１乃至請求項８の
   いずれか一項に記載の高速炉。
10. 【請求項１０】前記昇降コラムから前記昇降コラムハウ
    ジングの内部に引き出した計装ケーブルを螺旋状のバネ
    入りケーブルにて構成したことを特徴とする請求項９記
    載の高速炉。
11. 【請求項１１】前記昇降コラムから前記昇降コラムハウ
    ジングの内部に引き出した計装ケーブルを、前記昇降コ
    ラムハウジングの内部に設置した信号発信器に接続した
    ことを特徴とする請求項９記載の高速炉。
12. 【請求項１２】前記昇降コラムハウジングの内面との間
    でシールを形成するシール体を前記昇降コラムの上部に
    設けると共に、前記昇降コラムが引き上げられる際に前
    記昇降コラムの外表面に付着している液体ナトリウムを
    除去するスクレーパ体を前記昇降コラム用貫通孔の内部
    に設けたことを特徴とする請求項９乃至請求項１１のい
    ずれか一項に記載の高速炉。