JPS58165087A - 水冷式低減速原子炉 - Google Patents

水冷式低減速原子炉

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JPS58165087A
JPS58165087A JP57213251A JP21325182A JPS58165087A JP S58165087 A JPS58165087 A JP S58165087A JP 57213251 A JP57213251 A JP 57213251A JP 21325182 A JP21325182 A JP 21325182A JP S58165087 A JPS58165087 A JP S58165087A
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cross
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reactor
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ギユイ・デスフオンテ−ヌ
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    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/326Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements comprising fuel elements of different composition; comprising, in addition to the fuel elements, other pin-, rod-, or tube-shaped elements, e.g. control rods, grid support rods, fertile rods, poison rods or dummy rods
    • G21C3/328Relative disposition of the elements in the bundle lattice
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    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 関する。
この型式の原子炉は、並べて配置されたλつの異なる型
式の燃料アレイからなる炉心を有し、−それらのうちの
成るものは、主に核分裂性物質を収′容している核分裂
性プレイと称され、他のものけ、中性子の衝撃作用で核
分裂性物質を作ることができる物質を収容している親ア
レイと称される。親アレイは、一般的に炉心の周辺に配
置され、核分裂性アレイによって生じた中性子の放射線
を捕捉する。
原子−炉の炉心は、水のような減速流体の中に沈められ
、水は、又、一般的に熱伝導流体とに役ヴつ。この流体
は・、アレイの内側に配置された燃料要素に接触し′て
循環する。
核分裂性アレイからのみ構成される在来の型式の加圧水
型原子炉□と比較すると、低減速原子炉は、炉心の中の
核分裂性物質の容積に対する減速材の容積の比、即ち減
速比vM/ニジUが非常に小ざく、中性+。、えヤ、−
X、り、、bが非常、異ヶる。
ブ1.;5 このスペクトルは、中性子□・が非常におそいPWR原
子炉のスペクトルと、中性子を減速させない高速原子炉
のスペクトルとの中間である。このス4クトルは、熱外
中性子スペクトルと称をれている。
この型式のスペクトルは、例えば、炉心の周囲に配置さ
れた親物質から核分裂性物質を生じさせることを可能に
する。
低減速比は、低減速型の原子炉では、減速材との最適な
接触及び核分裂性物質に対する減速材の小きい容積比の
両方を保証する、核分裂性アレイの中の燃料物質の分布
によって達成きれる。
燃料アレイは、核分裂性であろうと、親であろうと、ジ
ルコニウム合金のような低中性子吸収物質で作られた角
柱形状のケーシングからなり、その内側に、核分裂性物
質又は親物質を収容している長い管状の棒がケーシング
の高きと平行に、ケーシングの横断面の一様な格子に配
置されている。
アレイの内側ア、棒間の間隔は、一般的に、棒の1わり
に螺旋状にまかれたワイヤのようなスペ’41T I”
一す装置によって維持でれる。
・該、、・。
この構成によって個々の棒間に非常に狭い間隔を保証し
熱伝達及び減速流体を棒の表面の全体に接触させて循環
きせることができ、換言すれば、これによって、棒の被
覆が決して接触しないような非常に緊密な格子を得るこ
とができる。核分裂性アレイの高密度の格子によって低
減速率を達成することが可能になる。
アレイの内側において、棒の束のある位置は、アレイの
ほとんど高さ全体に慕って、プレイを通して延びるがイ
ド管のために確保されており、それによって、原子炉の
制御棒を形成しているクラスタの形に互に結合された、
高中性子吸収物質の棒を格子に導入することが可能にな
る。
吸収物質の棒を、あるアレイのガイド管に、か4なりの
程度、又は僅かな程度まで導入するように、これらの制
御棒の制御きれた移動によって、原子炉の炉心の反応度
を調整することが可能になる。
原子炉を緊急に停止きせる場合は、すべての制御棒を原
子炉の炉心の最大挿入位置に落下させることができ、こ
の位置では、7..000 、P (m程度の最大反゛
5反応度を得ることができる。
親物質を核分裂性物質に変換しない在来の加圧水型原子
炉では、第コの装置が、異常の場合に、炉心を臨界未満
にすることを可能にする。これは、硼酸緊急装置りある
。事実、これらの原子炉では、原子炉の運転は、制御棒
によると同時に、原子炉冷却水に硼酸の形で硼素を導入
することによって4y証されている。
低減速比を有することが望まれるような低減速原子炉で
は、冷却水に硼酸を導入するた柁の装置は余り効果的で
はない。
従って、ある制御棒が故障した場合、すべ壬の場合にか
かわらず炉心を臨界未満にする装置がない。
高速核分裂原子炉では、原子炉、の主制御装置が故障し
たとき、あるアレイに導入しつる関節形吸収要素からな
る原子炉用の補完型停止装置が知られている。
しかしながら、この型式の装置は、低減速原子炉の場合
には使用できず、その構造は、在来の加圧水型原子炉の
構造と実質的に同一である。
それ故、本発明の目的は、減速流体の中に沈められ、並
んで配置され多燃料アレイによって構成される炉心を有
し、それら燃料アレイのうちいくつかが主として核分裂
性物質を収容し2、他のアレイが、中性子の衝撃作用で
、核分裂性物質を生しきせることのできる親物質を収容
しており、−核分裂性物質又は親物質は、アレイのケー
シングの内側に平行な棒の束の形に互にまとまっている
燃料棒を構成している長い管の内側に収容きれ、−組の
制御棒が、高中性子吸収物質の棒からなり、アレイの中
のある燃料棒の代りに用いられるガイド管の内側で、制
御棒を移動させることによって、原子炉の反応度を調整
することができ、制御棒のいくつかが故障したとき補完
型停止装置によって吸収要素を炉心の中に導入すること
ができ、この故障が起こった瞬間に原子炉の状態に関係
なく、制御棒のいかなる故障をも補償:、・するのに十
分な反−あ、□’IElleうIよ門i□。イエヤ9止
装置を提供することにあるン)”) この目的のために、補完型停止装置は、炉心のあるアレ
イの内側に、断面が、少なくとも3本の燃料棒の断面の
分計に等しく、少なくとも3本の棒の代りに用いられ、
少なくとも7列の親棒によって取り囲こ寸れるガイド管
と、断面がガイド管の断面に一致し、制御棒が故障した
とき、大きな断面のガイド管に最大挿入位置に導入する
ことによって原子炉を停止させるための、主として高中
性子吸収物質からなる一組の停止棒とからなる。
本発明を明瞭に理解するために、六角形の断面アレイか
らなる低減速原子炉の場合、補完型停止装置のいくつか
の実施例を、制限しない一例として添付図面を参照して
述べる。
第1図は、並んで配置された六角形の断面の角柱形状の
アレイからなる原子炉の炉心の全体を示す。これらのア
レイは、炉心の高さ全体を占め、そして3つの異なる型
式のものである。
アレイ1は、大部2分が核分裂性物質の棒からなる核分
裂性アレイで1ある。
炉心の周辺に配置1′さ゛れたアレイ2は、大部分、イ
□1.□□、ウパ7、い7ウウ7□、2゜23左が減損
したウランな親物質として含む親アレイである。
最後に、アレイ3は、補完型停止装置の一部を形成して
いる大きな断面のガイド管からなるアレイである。
これらのアレイ3を第2図乃至第7図な参照して説明す
る。
第2図は、六角形の断面の角柱形のケーシング4と、ケ
ーシング4の内側に、アレイの横断面の平面において、
一様な格子に配置された核分裂性棒6とからなる。燃料
棒6は、9tMR程度の直径を有し、棒のまわりに螺旋
状に巻かれたワイヤによってつくられた非常に小さなす
き間をもって互いに隣接して配置されている。
大きな直径の72本の管1がアレイのある帯域の燃料棒
の代りに用いられている。
管7の各々は、燃料棒の7本分の位置を占め、ガイド管
の直棒は、23m1程度である。
ガイド管の各々は、主にウラン23g泌減損すだウラン
を収容している親物質の棒8によって取り囲こまれてい
る。又、親の神はアレイの隅に配置されている。゛ 大きな断面のガイド管の存在によって、大量の吸収エレ
メントをアレイ3に一導入することが可能になり、それ
によって、補完型停止装置用ガイド管(第1図に示すコ
アの場合12本である)からなるアレイの数が比較的少
ないにもかかわらず、アレイ1の単一の棒の代りに配置
さ糺たガイド管に導入した制御棒からなる主制御装置の
いかなる故障をも補償する。
しかしながら、補完型停止装置が作動していないとき水
で満たされている大きな横断面のガイド管をアレイ3内
に置くことによって、減速比の非常に高い領域が出来る
。これは、核沸騰現象の出現によって、原子炉の運転中
、棒の強さによって許容できない大きづの局部的な出力
ピークを生じる。アレイの出力の分布は、ガイド管め各
々のまわり地歩なくとも一列の親棒8を導入することに
よって一様になり、第一図に示すアレイでは、この親俸
はアレイの中の棒の全体の数の5A%を占める。又、こ
の構成は、親物質から核分裂性物質の生成を増加させる
利点を有するt 補完型停止装置は、大きな断面のガイド管Tに加えて、
特別の制御棒即ち停止棒を構成している吸収物質を収容
している管のクラスタを有し、これらの停止棒はアレイ
の上に配置され、そして安全装置、例えば、磁気装置に
よって高い位置に保持され、安全装置は、制御棒の主装
置が故障した場合に、停止棒を解放し、それらを、最大
挿入位置までガイド管Tの中へ落下させることができる
アレイ3の上に配置されている吸収物質の72本のクラ
スタによって導びかれる反−反応度は、クラスタが最大
挿入位置まで炉心のアレイ3の中に導入されるとき、2
!;00乃至3000Pcm程度である。
この反−反応度は主装置?、制御棒の予期できるいかな
る故障をも補償するの、1に十分である。
斗 第3図は、アレイ3の第コ、、9:の実施例を示してお
り・フイ1゛管10は隅が丸r号角形0断面′有0てお
り、格子の3本の棒12め位置を占めている。
アレイ3の各々について大きな断面の30本のガイド管
10によって、主制御装置が故障した場合に、アレイ3
に十分な量の吸収物質を導入することができる。
第7図は、本発明による補完型停止装置のガイド管の第
3の実施例を示しており、これらのガイド管14は、隅
が丸い三角形の断面を有し、集合体の格子の6本の棒1
6の位置を占める。アレイ3の各々に十分な吸収効果を
得るには、1g本のガイド管が必要である。
例えば、炭化硼素で満たされた管からなる吸収物質の棒
は、明らかに、形状がガイド管の横断面に相応する横断
面を有し、わずかに小さい寸法によって、各アレイと関
連したクラスタの形に互に結合されているこれらの吸収
棒を大きなガイド管に導入することができる。
本発明による装置の主な利点は、それによって、1.1 主制御装置が故障したとき、簡単にしかも高い運転上の
信頼性をも′::、つて、原子炉を停止させることがで
きることであ木ことがわかる。   −事実、大きなガ
イド管への吸収棒の導入は、大きなガイド管からなるア
レイの上に配置された吸収物質のクラスタを保持するた
めの磁気装置への給電を単に停止することによって行な
うことができる。
更に、PW原子炉に使用されているものと全く同様のク
ラスタを保持し、かつ案内するだめの制御棒用の装置を
使用することが可能であるが、吸収物質のクラスタが、
アレイの上の、完全に上昇した位置にあるか最大挿入位
置にあり、アレイの内側に正確に位置決めすることによ
って原子炉を制御するのに使用されないから、装置の全
体はかなり簡単になる。
更に、ガイド管のまわりの親棒の存在によって、局部的
な出力ピークを回避し、親物質から生成される核分裂性
物質の量を増加させることができる。
大きな断面のガイド管を備えた少数のアレイで、かつ制
御棒を移動させるのに使用される装置を実質的に変更す
ることなしに、高性能の補完型停止装置を得ることがで
きる。
かくして、大きな断面のガイド管からなるアレイの数と
位置は、前に述べたものと異なっていてもよく、ガイド
管の形状と寸法は変えてもよいが、これらのガイド管は
、格子の少なくとも3本の棒の位置を占める必要がある
。本発明は、断面が六角形のアレイからなる原子炉ばか
りでなく、アレイが完全に異なる形状を有している原子
炉、例えばアレイが四角形の断面を有する原子炉にも適
用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、原子炉の炉心の、水平平面における概略断面
図である。 第2図は、円形の断面の円筒形形状における大きな断面
のガイド管からなる燃料アレイの、水平平面における、
断面図である。 第3因は、三角形の断面のガイド管からなる燃料つ己列
の水平平面における断面図である。 第7図は、第3図に示すガイド管から異なる寸法で配置
が異なる三角形の断面のガイド管からなる燃料アレイの
、水平平面における断面図である。 3・・・・・・アレイ  6・・・・・・3本の棒7・
・・・・・ガイド管  8親棒 10.14・・・・・
・ガイド管代理人 弁理士  中   村       捻回    山 
   本         茂   、同    串 
   岡    八    部間   大   塚  
 文   開 開    宍    戸    嘉    −手続補正
IF(方式) 昭和  年  月  日 特許庁長官 若 杉 和 夫 、    58・4゛2
81、事件の表示    昭和57年特許願第2132
5h2、発明の名称    低減速原子炉用補完型停止
装置3、補正をする考 事件との関係  出願人 名称     フラマトーム エ コムパニー4、代理
人 □ 5− jdi iF命令の日付  昭和58年3月29
日  5 \図面の浄!(内容に麦更なし)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 / 減速流体の中に沈められ、並んで配置きれる燃料ア
    レイによって構成される炉心を有し、それら燃料アレイ
    のうち、いくつかは主として核分裂性物質を収容し、他
    のアレイは、中性子の衝撃作用で核分裂性物質を生じき
    せることのできる親物質を収容しており、核分裂性物質
    又は親物質は、プレイのケーシングの内側に平行な棒の
    束の形に一緒にまとまっている燃料棒を構成する長い管
    の内側に収容され、−組の制御棒が、高中性子吸収物質
    の棒からなり、プレイの中のある燃料棒の代りに用いら
    れたガイド管の内側で前記制御棒を移動はせることによ
    って、原子炉の反応度を調整することができる補完型停
    止装置であって、炉心のアレイ(3)の内側にあって、
    断面が、少なくとも3本の棒(6)の断面の合計に等し
    く、少なくとも7列の親のm(a)Kよってとり囲こま
    れたガイド管(1)と、断面がガイド管(7)の横断面
    に等しく、制御棒が故障したとき、大きな断面のガイド
    管(71に最大挿入位置に導入することによって物質か
    ら□なる一組の停止棒とからなることを特徴とする低減
    速原子炉用の補完型停止装置。 コ 大きな断面のガイド管(7)が円形断面の円筒体の
    形をしていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の補完型停止装置。 3 大きな円形断面のガイド管(7)は、アレイの格子
    の7本の棒の位置を占めることを特徴とする特許請求の
    範囲第コ項記載の補完型停止装置。 q ガイド管(10,11)は隅が丸い三角形の横断面
    を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    停止型装置。
JP57213251A 1981-12-04 1982-12-04 水冷式低減速原子炉 Granted JPS58165087A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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FR8122752A FR2517869B1 (fr) 1981-12-04 1981-12-04 Dispositif d'arret complementaire pour un reacteur nucleaire sous-modere
FR8122752 1981-12-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58165087A true JPS58165087A (ja) 1983-09-30
JPH0339277B2 JPH0339277B2 (ja) 1991-06-13

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ID=9264695

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EP (1) EP0081429B1 (ja)
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