JPS5837589A - 原子炉停止装置 - Google Patents

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】 本発明は高速増殖炉用制御棒において、特に原子炉異常
時に外部から操作することなく自動的に動作し得る原子
炉停止装置に関する。

制御棒は炉心燃料集合体、ブランケット燃料集合体など
とともに炉心を構成し、かつ原子炉の運転制御と、緊急
時に急速かつ安全に原子炉を停止（スクラム）するため
に制御棒駆動機構により炉心の中で上下動ができるよう
になっている。

制御棒駆動機構は炉心上部の回転プラグ上に据え付けら
れ、その構造上、原子炉カバーガスの土昇をシールでき
る機能を備えている。

この制御棒およびその駆動機構は、その要求される機能
を確実に達成するために解決しなくてはならない課題と
して、（１）確実に炉を停止するためのスクラム特性、
（２）高温ナトリウム中での摺動特性、（３）制御棒の
流力特性、（４）ナトリウムカッ（−ガスのシール特性
、（５）ナトリウム中での長期間使用に対する性能の安
全性、などが良好でなければならないことがあげられる
。

制御棒は軸方向への上下動を行うことおよびその冷却材
流路を確保するため下部案内管に収納されている。

また制御棒は中性子吸収材としてＢ４Ｃペレブトを採用
し、ステンレス細管で被覆されてＶ）る。

この被覆管は８４Ｃから発生する〜リウムを収納するた
めのガスプレナムを持ち、被覆管相互の間隙を保ち、冷
却材の流れを均一化するためステンレスワイヤがらせん
状に巻回されている。

さら（＝制御棒は制御棒駆動機構あるいは燃料交換機な
どにより取り扱われるための上部と下部の格子、そして
スクラム時に下部案内管ダッシュポットに入り、スクラ
ム衛撃力を柔らげるためのダッシュラムなどからなって
いる。

制御棒は核反応の制御上極めて重要なものではあるが、
原子炉の構成からは不利な点がある。

すなわち、制御棒の昇降のために制御棒と周囲の燃料集
合体の間には十分なギャップを設ける必要があり、この
ギャップ部分には一次系の冷却材が流れることになる。

しかしながら、吸収材などの発熱は燃料集合体のそれよ
りもかなり少なく、このため炉心内に低温の冷却材バイ
パス流れが生じて炉心構造物の冷却材出口では複雑な熱
流力条件を生じる。

これらのことは原子炉の熱経済と炉上部機構の構造体の
健全性の双方に対して悪影響を与えることになる。

現在、高速増殖炉の実験炉や原型炉においては、原子炉
の停止操作は外部より制御棒駆動機構を操作し、それに
連結した制御棒を炉心に急速挿入することにより行われ
ている。

しかし、将来高速炉が実用化の段階になると、その安全
性を一層高め信頼性を上げるために、従来原子炉の運転
制御に使われて来た制御棒駆動機構のみによる炉停止操
作では、その信頼性が十分でなく、それらとは全く動作
原理の異なる炉停止専用の装置が必要と考えられてきた
。

新しく必要とされる炉停止装置は原子炉の異常時には外
部より操作することなく、自動的に動作することが望し
く、すでに冷却材の流体圧で下部案内管内の吸収体を浮
−トさせておく方法や、冷却材の温度が異常に高くなる
と保持力の低下する電磁石で吸収体を炉心上部に吊り上
げておく等の方法が提案されている。

しかしそれらの装置はいずれもまだ開発段階のものであ
り、技術的に確立されたも、のではなく、原子炉異常時
に外部から操作することなく自動的に動作する原子炉停
止装置が要望される。

本発明は上記要望を満足させるためになされたもので、
冷却材そう失や出力異常等の事故時に自動的に動作し、
原子炉を停止する、構造が簡単でしかも確実に作動でき
る原子炉停止装置を提供することにある。

すなわち、本発明は炉心内に植設され、かつ下方から上
方へ向けて冷却材を通流させ下部にエントランスノズル
が接続され該エントランスノズルの上端近傍から突出し
たダッシュポットが接続された案内管と、この案内管内
（二挿入されかつ上部に該案内管を突出して延在する連
結軸が接続されしかも下部にダッシュラムが接続された
保護管と、この保護管内に挿入され前記連結軸と同心的
に下部にス）フパを有する操作管と、この操作管の側面
に設けられた中性子吸収材を有する複数の吸収体と、前
記ダッシュポット内の底部（二直立して固定された核燃
料物質を含有しかつ上端に支え部を有する支持体と、前
詰ダッシュラム内に挿入されかつ前記支持体の支え部に
載置されしかも前記操作管の下端部を熱的に接離自在に
抱持する一対のバイメタル製ストッパと、前記ハンドリ
ングヘッドを掴持するラッチ機構とを具備してなること
を特徴とする原子炉停止装置である。

以下、図面を参照しながら本発明に保る原子炉停止装置
の一実施例を詳しく説明する。

第１図において符号１は案内管であり、案内管１はやや
中央上方から下方にわたる一点鎖線で示す領域を炉心２
内（二装荷される。

この案内管１の下端には冷却材を流入する工＋／トラン
スノズル６が接続されており、このエントランスノズル
乙の上部には流路孔４が形成されたダッシュポット８の
底部５にたとえば核燃料物質を充填した燃料ビンからな
る支持体６が直立してナツト７によりねじ込み固定され
ている。

また流路孔４の半径方向、つまりエントランスノズル乙
の上端近傍にはダッシュポット８が直立して接続されて
いる。

さらに案内管１の上端面には案内管〜ラド９が形成され
るとともに冷却材の流出孔１０が設けられている。

このように構成した案内管１内には保護管１１が挿入さ
れる。

この保護管１１の下端部にはダッシュラム１２が接続さ
れ、また上端面には流路孔１６が形成されるとともに前
記案内管１の上端部を突出して延在する連結軸１４が接
続されている。

上記保護管１１内には上下一対の格子板１５．１６によ
って固定された中性子吸収材を内蔵した複数本の吸収体
１７が配置されている。

格子板１５．１６は中心部を貫通しその貫通面で固定さ
れた操作管１８に取着される。

この操作管１８の上部は前記連結軸１４内を同心的に挿
通しその上端面には操作板１９が接続されており、また
下部側面にはリング体２０が固定され、さらに下端部に
は半径方向に突出したテーパ面２１が形成されている。

このテーパ面２１は前記ダッシュラム１２内に挿入され
前記支持体６の上端部に設けられた支え部（＝載置され
るバイメタル製ストッパ２２の上部に挿着される。

このストッパ２２は第５図にその左側部分のみを拡大し
て示したように上部がほぼ７字状に拡開した固定部２３
と、この固定部２６の下部に接続したバイメタル部２４
と、このバイメタル部２４の下部を固定する座部２５と
からなっており、固定部２３の下部内側面には突出部２
６が形成されている。

この突出部２６は前記支持体６の上端に形成された小径
部６３の外周面と接触し、バイメタル部２４は支持体６
の上部側面を抱持する。

なお、バイメタル部２４の材質としては使用温度が常温
から５５０℃　までで作動するたとえば２４％Ｎｉ鋼と
５％のＭｏを加えた２７％Ｎｉ鋼が使用される。

前記連結軸１４の上端にはハンドリングヘッド２７が接
続され、前記操作板１９の下端面と該ハンドリングヘッ
ド２７内の下端面との間にはスプリング２８が介在され
る。

ハンドリングヘッド２７はラッチ機構２９に掴持される
が、このラッチ機構２９は中心部のラッチロッド６０と
、このラッチロッド６０を包囲するラッチフィンガ６１
およびスプリング６２が主要部となっている。

しかして、上記装置においてラッチ機構２９の上部を省
略しである駆動機構により吸収体１７が炉心２の上方に
引抜かれた状態が第１図である。

上下一対の格子板１５．１６によりクラスタ状に組立て
られた吸収体１７は保護管１１内に組立てられており、
保護管１１の上部のハンドリングヘッド２７と、ラッチ
機構２９により駆動機構に連結されている。

ラッチ機構２９は図示していない上部の駆動機構を操作
して、ラッチロッド６０を所定のストロークだけ下降さ
せることにより、第２図に示したようにラッチフィンガ
３１が閉じ、ハンドリングヘッド２７と駆動機構との連
結がはずれるようになっている。

吸収体１７は炉心２の燃料集合体の間に挿入されている
案内管１内に収納されている。

案内管１の底部にはダッシュボット８が設けられて吸収
体１７が炉心２内に急速挿入された場合、落下の末期に
は保護管１１の下部に設けられたダッシュラム１２が突
入することにより、吸収体１７が減速されて安全に停止
する。

支持体６の上端が吸収体１７のダッシュラム１２内に装
着された一対のバイメタル部２４の内面上の突出部２６
と吸収体１７の引抜状態で係合する。

原子炉を起動するため、吸収体１７を炉心２から引抜く
には、ラッチ機構を操作して、ハンドリングヘッド２７
とラッチフィンガ３１を係合し、駆動機構を上昇させる
ことにより、案内管１内の吸収体１７を炉心２上に引上
げることができる。

吸収体１７が引抜位置に到達すると、ダッシュラム１２
内のバイメタル部２４が支持体６の上端と係合し、第２
図に示したようにラッチフィンガ３１を閉じても、慇収
体１７は支持体６で支えられ落下しないようになってい
る。

原子炉の運転中は、炉停止装置の吸収体はこのまま炉心
上の位置に保持される。

原子炉運転中に、ポンプトリップ等により急に冷却材が
減少した場合や、炉心の出力が異常に上昇した場合には
、支持体６内に詰めた核燃料物質の発熱により、ダッシ
ュラム１２内のバイメタル部２４が第４図に示したよう
に開き、支持体６との係合がはずれる。

従って、第３図に示したように吸収体１７は、駆動機構
とハンドリングヘッド２７の間に装着されたコイルスプ
リング６２により急速に炉心２内に挿入され、原子炉を
外部より操作することなく全く自動的に停止することが
できる。

なお、吸収体１７の中心に中空の操作管１８をバイメタ
ル部２４の上部からハンドリングヘッド２７の下部まで
貫通させて装着しておけば、駆動機構を操作して、フィ
ンガロッド３ｏを降下させ、操作管１８を所定のストロ
ーク分だけ押し下げることにより、バイメタル部２４を
開き、任意の時点で外部操作により強制的に吸収体１７
を第３図に示したように炉心２に挿入し、原子炉の停止
操作を行うことができる。

通常の運転状態には、ハンドリングヘッド２７内の操作
管１８上端部に装着されたスプリング６２により、操作
管１８は上昇位置に保持され、バイメタル部２４の動作
を防げないようになっている。

原子炉を再起動する場合は、まず駆動機構を下限位置迄
下降し、フィンガロッド６０をラッチフィンガ３１に対
して相対的に押し上げ、ラッチフィンガ３１とハンドリ
ングヘッド２７とを係合させた後、駆動機構を上昇させ
上限引抜位置でバイメタル部２４と支持体６が係合した
時点で停止し、第２図に示したようにフィンガロッド３
０を下降させてラッチフィンガ３１を閉じると、吸収体
１７はバイメタル部２４と支持体６により全引抜位置に
保持される。

以上説明したように、本発明によれば、中性子を吸収す
る吸収体は原子炉運転中の冷却材そう失または出力異常
等の事故時には、外部より全く操作することなく自動的
に動作し、原子炉を安全に停止することができる。

また、駆動機構を操作することにより、任意の時点に外
部操作により原子炉停止操作を行うことができ、さらに
、動作後の再起動も可能であり、吸収体の寿命期間内で
再使用が可能である。

よって、本発明は、その動作原理、構造とも極めて簡単
であり、実用上経済的で信頼性の高い原子炉停止装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る原子炉停止装置の一実施例を示す
縦断面図、１１２図は第１図のラッチ機構部の原子炉運
転中の待機状態を示す部分断面図、第３図は第１図にお
けるスクラム完了後の状態を示す縦断面図、第４図は第
１図におけるスクラム開始時の要部の状態を示す縦断面
図、第５図は第１図における支持体部を拡大して左側の
みを示す縦断面図である。 １　・・・・・・　案内管 ２−・・・・・炉心 ３　・・・・・・　エントランスノズル４　・・・・−
・　流路孔 ５　・・・・・・　底部 ６　・・−・・・　支持体 ７　・・・・・・　ナツト ８　・・・・・・　ダッシュポット ９　・・・・・・　案内管ヘッド ト０　・・・・・・　流出孔 １１　・・・・・・　保護管 １２　・・・・・・　ダッシュラム １３　・・・・・・　流路孔 １４　・・・・・・　連結軸 １５．１６　・・・・・・　格子板 １７　・・・・・・　吸収体 １８　・・・・・・　操作管 １９　・・・・・・　操作板 ２０　・・・・・・　リング体 ２１　　・・・・・・　テーパ面 ２２　・・・・・・　ストッパ ２６　・・・・・・　固定部 ２４　　・・・・・・　バイメタル部 ２５　・・・・・・　座部 ２６　・・・・・・突出部 ２７　・・・・・・　ハンドリングヘッド２８　　・・
・・・・　スプリング ２９　　・・・・・・　ラッチ機構 ６０　　・・・・・・　ラッチロブド ロ１　　・・・・・・　ラッチフィンガ６２　　・・・
・・・　スプリング （７３１７）　　代理人弁理士　　則　近　憲　佑（ほ
か１名） 第１図　第２図 第３図　　　　第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　炉心内に植設されかつ下方から上方へ向けて冷却
   材を通流させ下部にエントランスノズルが接続され該エ
   ントランスノズルの上端近傍から突出したダッシュポッ
   トが接続された案内管と、この案内管内に挿入されかつ
   上部に該案内管を突出して延在する連結軸が接続されし
   かも下部にダッシュラムが接続された保護管と、この保
   護管内に挿入され前記連結軸と同心的に下部にストッパ
   を有する操作管と、この操作管の側面に設けられた中性
   子吸収材を有する複数の吸収体と、前記ダッシュポット
   内の底部に直立して固定された核燃料物質を含有しかつ
   上端に支え部を有する支持体と、前記ダッシュラム内に
   挿入されかつ前記支持体の支え部に載置されしかも前記
   操作管の上端部を熱的（二接離自在に抱持する一対のバ
   イメタル製ストッパと、前記ハンドリングヘッドを掴持
   するラッテ機構とを具備してなることを特徴とする原子
   炉停止装置。 ２、　ラッチ機構は制御棒駆動機構に接続され、支持体
   は核燃料ビンからなることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の原子炉停止装置。 ６、操作管の上端部には操作板が接続され、かつ該操作
   板はスプリングを介して連結軸に接続されてなることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の原子炉停止装置
   。