JPS5938560B2 - 原子炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 この発明は原子炉に関するものであり、特に炉心北方に
回転部材を用いた原子炉のと昇、回転及びシール装置に
関するものである。

従来技術 原子炉においては、燃料要素として圧力容器内の炉心に
組み込まれた核物質の核物裂によって熱を発生する。

商業用原子炉ではこの熱は発電に用いられる。

このような原子炉は一般的には一つ又は複数の一次冷却
材流れ及び熱交換系とそれに対応する二次冷却材流れ及
び熱交換系を持っている。

二次熱交換系は慣用の蒸気タービン及び発電機に接続さ
れている。

したがって商業用原子炉の一般的なエネルギー変換のプ
ロセスとしては、まず炉心から一次系へ燈を伝え、次に
二次系へ熱を伝え、最後に発電用蒸気に熱を伝えること
になる。

圧力容器の頂部には蓋体を敗り付け、これによつて原子
炉容器と一次系をシールするのが普通である。

蓋体には多数の貫通体が貫通して原子炉容器内に延びて
いる。

このような制御棒集合体や燃料要素移送装置の如き貫通
体は圧力容器内及び炉心内で機能するものである。

特に液体金属冷却増殖炉では、炉心の全域にわたって作
業（アクセス）ができるように、貫通体は回転プラグ等
の回転体五に装架されているのが一般的である。

これらの回転プラグは円筒状で最も内側のプラグの径が
最も小さく、最も外側のプラグの径が最も大きい。

最も効率良く作動するように、各プラグの軸は互に偏心
しており、各プラグは隣りのより大径のプラグで支持さ
れるようになっている。

最も外側のプラグは静止リングに同軸的に支持されてい
る。

作動時には各プラグは他のプラグに対して独立して回転
し、かつ各プラグはそれらと独立して回転可能な貫通体
を支持している。

前述の液体金属冷却型原子炉のような回転プラグを使用
する原子炉では、強制的な炉心押えつけ（ホールドダウ
ン）構造は採用しないのが一般的である。

その理由は炉心押えつけ構造は原子炉の運転中、直接炒
子頂部のとにあってこれと接触していなければならず、
また燃料交換に際して燃料集合体を垂直方向に引き抜け
るように、回転に先立って持ちとげなければならないか
らである。

ところが、炉心押えつけ構造を支持する手段が回転プラ
グ１体であるところから困難な問題が起る。

また、回転とと昇とを炉心の上方で行なうので放射性物
質の漏洩を防ぐために回転プラグ間の境界面を常にシー
ルしておかなければならないという問題がある。

発明の目的 したがって、この発明の目的は、炉心押えつけ構造体を
炉心から取り外し、燃料交換の際に種々の機器を必要な
場所に配置させることが容易に行なえる原子炉を提供す
ることである。

発明の構成 この目的に鑑み、この発明の原子炉は、炉心を収納する
圧力容器と、この圧力容器の上部開口に位置し炉心への
アクセス即ち出入を可能にする複数の回転プラグとを備
えた原子炉に於て、前記各回転プラグが各開口の周囲に
配置された環状のリフト構造によって回転可能に支持さ
れており、前記環状のリフト構造は側壁にねじ溝を有し
ていて、このねじ溝に係合するリフトベアリングによっ
て圧力容器北に支持されており、かつ前記リフト構造を
回転させて回転プラグが回転できるように且昇させ或い
は前記開口をシールするように回転プラグを下降させる
回転装置を備えたことを特徴とする原子炉である。

燃料交換時には回転プラグは炉心押えつけ構造と共にリ
フト構造によって上昇させられる。

回転プラグは上昇した位置で回転される。

このＬ昇及び回転中、回転プラグとその支持構造との間
の気密シールが維持される。

実施例 以下に、この発明の一実施例の詳細を図面に基づいて説
明する。

。第１図に示すように、圧力容器１０は液体ナトリウム
等の冷却材１２を収容している。

圧力容器１０の頂部は蓋体：４でシールされている。

圧力容器１０、蓋体１４及び冷却材１２の液面で形成さ
れる空間に一般にカバーガス１６として知られている多
量の不活性ガスが充填されている。

蓋体１４は外側の静止部材であるリング１８を有してい
る。

リング１８は圧力容器１０のフランジ２０にボルト止め
されている。

蓋体１４は回転プラグ２２，２４及び２６等の複数の円
筒形回転部材を有している。

最大の径を持つ回転プラグ２２は圧力容器１０と同軸的
に位置し、リング１８に支持されている。

中間の径をもつ回転プラグ２４及び最小の径を持つ回転
プラグ２６は圧力容器１０の軸に対して偏心している。

回転プラグ２４は回転プラグ２２に支持され、回転プラ
グ２６は回転プラグ２４に支持されているこれらの回転
プラグ２２，２４及び２６は燃料及び制御棒の取扱い装
置を圧力容器１０にの全域にわたって位置させるもので
ある。

回転プラグ２６は炉内移送装置用開孔２８を偏心的に支
持している。

回転プラグ２２は炉外移送装置用開孔３０を偏心的に支
持している。

回転プラグ２４は制御棒集合体機構３２及び一つ或いは
複数のサーベランス開孔３４を支持している。

図に示すように、プラグ２４はまた北部内部構造３８を
支持する柱３６を支持している。

北部内部構造３８は炉内計測装置（図示せず）及び制御
棒集合体機構３８を位置決めし、保護し、案内し、支持
し、整列させている。

北部内部構造３８はまた炉心押えつけ支持体４０を用い
て炉心４２を強制的に押えつけ即ちホールドダウンして
いる。

回転プラグ２２，２４及び２６の回転によって炉内移送
装置用開孔２８を圧力容器１０内の種々の機器の上方に
位置させることができ、また炉外移送装置用開孔３０に
関係して位置させることができる。

回転プラグ２６は負荷構造４４を介して回転プラグ２４
に支持されている。

回転プラグ２４は負荷構造４６を介して回転プラグ２２
に支持されている。

回転プラグ２２は負荷構造４８を介してリング１８に支
持されている。

燃料交換作業に際しては、炉心内の作業開始に先立って
押えつけ支持体４０を垂直に引き上げなければならない
。

押えつけ支持体４０が引きＬげられた後、各回転プラグ
２２，２４及び２６を回転させて機器を必要な場所に位
置させることができる。

蓋体１４の頂面図である第２図には回転プラグ２２．２
４及び２６の回転が示されている。

回転プラグ２６は回転プラグ２４が静止したままで軸心
５０に関して回転することができる。

回転プラグ２６は回転プラグ２２が静止したままで軸５
２に関して回転することができ、しかも回転プラグ２６
は回転プラグ２４にでそのままその位置を保ち得る。

回転プラグ２２はそのとで両回転プラグ２４及び２６を
固定的に位置させながら軸５４に関して回転することが
できる。

このような動作によって、回転プラグ２６と炉内移送装
置用開口２８は圧力容器１０内の必要な場所に位置する
ことができ、また制御棒集合体機構３２は炉心４２との
種々の場所に位置することができる。

この動作によって、圧力容器１０及び炉心４２内のすべ
ての場所にアクセス即ち出入りすることができるのであ
る。

第３Ｎ図及び第３Ｂ図はリング１８と回転プラグ２２と
の間の負荷構造４８の詳細を示している。

この負荷構造４８は例示のために描かれており、熟練し
た技術者にとっては、同じような負荷構造が負荷構造４
４及び４６についても適用し得ることは明らかであろう
。

同様に負荷構造４８は蓋体１４を貫通するいかなる回転
体にも適用可能なものである。

リング１８（第１図）の中心開口の辺に隣接する位置に
環状の支持構造体５６が固定されていて、そこから垂直
に立ち北がついてる。

支持構造体５６の内側には２列のリフトベアリング６０
が固定されている。

リフトベアリング６０は二重カムローラベアリング構造
のもので、ローラ６２は互に９０度の角度を置いて配置
されている。

支持構造体５６はリング１８上に固定されていて、その
位置は動かない。

環状のリフト構造６４は回転プラグ２２の軸心５４（第
１図および第２図）を軸とする円筒状で、支持構造体５
６の内側に位置している。

リフト構造６４の外面６３には長さ方向にリフト構造６
４の周囲に連続するねじ溝６６が形成されている。

このねじ溝６６は支持構造体５６のリフトベアリング６
０が挿入され得る大きさのものである。

リフト構造６４の頂部にはリフトギア６８が設けられて
いる。

このリフトギア６８はモータ及びギＶモーク減速機のよ
うな通常の駆動装置７６（第４図）の一部であるリフト
駆動ギア６９（第４図）に係合している。

リフト構造６４の底部は回転ベアリング１２の外側レー
ス１０に固定されている。

回転ベアリング１２の内レース７４は第２の支持構造体
８０に固定されている。

との第２・の支持構造体８０はリフト構造６４の内側に
あって回転プラグ２２の軸心５４を中心とする円筒体で
、回転プラグ２２に固定されている。

この第２の支持構造体８０の頂部にはプラグギア８２が
喉り付けである。

プラグギア８２は、モータ及び歯車減速機のようなプラ
グ回転装置の一部であるアイドラーギア８４とかみ合っ
ている。

プラグ２２を回転させるにはモータ７８を駆動する。

モータ１８はアイドラーギア８４を回転させる。

アイドラーギア８４はプラグギア８２とかみ合っている
。

このプラグギア８２は第２の支持構造体８０の周囲に連
続していてアイドラーギア８４の回転によって回転させ
られる。

この第２の支持構造体８０の回転により回転プラグ２２
が回転させられる。

押えつけ支持体４０（第１図）をと昇させるためには回
転プラグ２２及び２４をと昇させなければならない。

回転プラグ２２及び２４の引きトげはリフト構造６４（
第３Ａ図）を通じて行なわれる。

リフト構造は１駆動装置１６（第４図参照）を備えてい
る。

駆動装置７６はこの実施例ではモータ及び歯車激速機で
あり、その駆動によってリフト１駆動ギア６９（第４図
）を回転させる。

リフト駆動ギア６９はリフト構造６４の頂部でリフトギ
ア６８に係合している。

これらのギアは回転装置を構成するものである。

リフトギア６８の回転によりリフト構造６４が回転し、
この回転によりねじ溝６６が垂直に移動させられる。

なぜなら、ねじ溝６６に係合しているリフトベアリング
６０は支持構造体５６に垂直方向に固定されており、リ
フトベアリング６０がねじ溝６６の頂部を押してリフト
構造６４の全体をと昇させるからである。

このリフト構造６４のと昇により回転ベアリング７２の
外側レース７０が一緒に上昇する。

これは才だ回転ベアリング７２の内側レース７４をもと
昇させる。

内側レース７４の上昇によりそれに支持されている第２
の支持構造体８０が上昇する。

第２の支持構造体８０は回転プラグ２２に支持されてい
るから、回転プラグ２２もと昇する。

回転プラグ２２はそれに負荷構造４６を介して支持され
ている回転プラグ２４をと昇させる。

回転プラグ２４の垂直と昇によりそれに支持されている
柱３６が上昇する。

柱３６の上昇はそれに取り付けられている押えつけ支持
体４０を炉心４２の頂部から外すことになる。

第２の支持構造体８０とこれに結合した回転プラグ２２
の回転中は、リフト構造６４の駆動装置１６は作動しな
いので、回転プラグ２２が上昇することが防止される。

また、駆動装置１６が作動しないのでリフトギア６８は
リフト駆動ギア６９に対して静止位置を保持する。

一方、回転プラグのと昇の間はモータ７８は作動しない
から回転プラグ２２と第２の支持構造体８０の回転は防
止される。

またモータ７８が作動しないのでアイドラーギア８４は
プラグギア８２の静止位置に保持する。

と昇に際しては第２の支持構造体８０のプラグギア８２
がモータ７８のアイドラーギア８４から離脱することが
ないようにするための手段が必要である。

そのような一例が第３Ａ図に示されている。

勿論これは他の形状でもよい。アイドラーギア８４の長
さは第２の支持構造体８０の最大垂直移動距離よりも大
きくなるように製作しである。

このように、プラグギア８２が垂直方向に移動するとア
イドラギアー８４に沿って摺動することになり、アイド
ラーギア８４はスライドスプラインの一種のような機能
を有する。

これによって第２の支持構造体８０の垂直方向の移動の
際、モータγ８はアイドラーギア８４を介して第２の支
持構造体８０との係合を維持することになる。

第２の支持構造体８０は強制的な頂部炉心の押えつけ（
ホールドダウン）構造を提供する。

押えつけ構造は原子炉の通常運転において用いられ、ま
た万一の炉心崩壊事故ｌども用いられ得る。

炉心４２の１方への圧力は押えつけ支持体４０に伝えら
れる。

この圧力はそれから柱３６に伝えられる。柱３６は回転
プラグ２２，２４及び２６を１昇させようとする。

回転プラグ２２の北方への動きはその力を第２の支持構
造体８０に伝える。

第２の支持構造体８０は回転ベアリング７２の内レース
７４に固定されている。

北向きの力はこの内レースγ４に伝えられ、次に回転ベ
アリングγ２を介して外レース７０に伝えられる。

この力はリフト構造６４をと昇させようとする。

ねじ溝６６はこのＬ向きの力をねじ溝内にあるリフトベ
アリング６０に作用させる。

これらのリフトベアリング６０は支持構造体５６に敗り
付けられていて、この力をリング１８に伝える。

リフトベアリング６０、支持構造体５６及びリング１８
はこのような力に耐えるように設計されているので、回
転プラグ２２はほとんど静止状態を保つ。

負荷構造体４４，４６及び４８は圧力容器１０の北方に
位置している。

このような配置においては、炉心４２及び圧力容器１０
の内側から放射性物質が漏洩するのを防ぐためにシール
されなければならない。

このシールは回転プラグ２２，２４及び２６の回転及び
と昇の両時にわたって維持されねばならない。

シールキャリア支持体８６は回転ベアリング１２の外レ
ース１０の垂直下方にあって、支持構造体５６に取り付
けられている。

シールキャリア８８がリング１８の支持構造体５６と回
転プラグ２２の第２の支持構造体８０との間に面して配
置されている。

シールキャリア８８はキャリアベアリング９０を取り付
けている。

キャリアベアリング９０は溝９２内に位置していて、外
レース７０の底部とシールキャリア支持体８６の頂部と
に回転可能に接触している。

キャリアトラックピン９４は回転プラグ２２及び第２の
支持構造体８０の回転中シールキャリア８８と接触する
。

フオームタイプシール等のリングシール９６がシールキ
ヤリア８８の頂部に取り付けられている。

このリングシール９６はシールキャリア８８の回転中は
シールキャリア支持体８６と摺動接触する。

シールキャリア支持体８６はその位置に固定されていて
、回転したり垂直移動したりすることはない。

ベロー型のシール９８がシールキャリア８８の一端と第
２の支持構造体８０の他端の間にわたって取り付けられ
ている。

回転プラグ２２の回転に際して、キャリアトラックピン
９４の作用によってシールキャリア８８は回転プラグ２
２の回転につれて回転する。

また、シール９８も回転体の両端に取り付けられている
ので回転プラグ２２の回転につれて回転する。

リングシール９６はシールキャリア８８の回転によて移
動する。

シールキャリア８８はキャリアトラックピン８４とキャ
リアベアリング９０によって位置決めされている。

と弁操作の場合は、シールキャリア８８は動かない。

第２の支持構造体８０が北向きに動くときには支持構造
体５６と第２の支持構造体８０との間の空間１００でシ
ール９８が収縮する。

これによって、対向面が常にシールされる。

発明の効果 以との説明から明らかな通り、この発明によれば、強制
的な炉心押えつけ構造が採用できるとともに、圧力容器
のＬ方で回転プラグを回転させることができ、かつ圧力
容器内を常に環境に対して気密に保ち得る原子炉を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図におけるＩ−Ｉ部断面で原子炉の縦断面
図、第２図は第１図の原子炉の平面概略図、第３Ａ図及
び第３Ｂ図は大径の回転プラグと外側のリングとの間の
負荷構造の詳細を示す縦断面図、第４図はと昇及び回転
のための装置を示す平面図である。 １０・・・・・・圧力容器、１４・・・・・・蓋体、１
８・・・・・・リング、２２，２４，２６・・・・・・
回転プラグ、３６・・・・・・柱、３８・・・・・・北
部内部構造、４０・・・・・・押えつけ支持体、４２・
・・・・・炉心、４４，４６，４８・・・・・・負荷構
造、５６・・・・・・支持構造体、６０・・・・・・リ
フトベアリング、６２・・・・・・ローラ、６４・・・
・・・リフト構造、６６・・・・・・ねじ溝、６８・・
・・・・リフトギア、６９・・・・・・リフト駆動ギア
、７０・・・・・・外レース、７２・・・・・・回転ベ
アリング、７４・・・・・・内レース、１６・・・・・
・駆動装置、１８・・・・・・モータ、８０・・・・・
・第２の支持構造体、８２・・・・・・プラグギア、８
４・・・・・・アイドラーギア、８８・・・・・・シー
ルキャリア、９６・・・・・・リングシール、９８・・
・・・・シール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炉心を収容した圧力容器と、この圧力容器の丘部開
   口に位置し炉心へのアクセスを可能にする複数の回転プ
   ラグとを備え、前記各回転プラグが各開口の周囲に配置
   された環状のリフト構造によって支持されてなる原子炉
   に於いて、前記環状のリフト構造は円筒状で側壁にねじ
   溝を有して、このねじ溝に係合するリフトベアリングに
   よって前記圧力容器五に支持されており、また前記リフ
   ト構造を回転させ、もって前記開口をシールする前記回
   転プラグを前記開口のシールを維持した才まＬ昇させあ
   るいは下降させる回転装置を備えたことを特徴とする原
   子炉。 ２ 前記各回転プラグがベアリングによって前記リフト
   構造の回転可能に支持された環状の直立した支持構造体
   を備えており、前記支持構造体が、リングシールを持ち
   軸方向には不動であるが各々の回転プラグに対して回動
   回能なシールキャリヤさ、軸方向に可動な前記支持構造
   体と前記シールキャリアとの間に設けられたベローシー
   ルとを備えてなる特許請求の範囲第１項記載の原子炉。 ３ 前記回転プラグのうちの一つがその回転軸の一側に
   炉心押さえ付は構造体を持っており、他の回転プラグが
   前記回転軸の他側に配置されてなる特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載の原子炉。 ４ 制御棒集合体が前記回転プラグのうちの前記一つの
   回転プラグの一側に装架され、燃料集合体移送用の開口
   が前記一つの回転プラグの他側に形成されてなる特許請
   求の範囲第３項記載の原子炉。 ５ 前記リフトベアリングが前記ねじ溝に係合していて
   力を両軸方向に伝達し、これによって前記炉心押さえ付
   は構造体を炉心とにねじ下げできるようにしてなる特許
   請求の範囲第３項又は第４項記載の原子炉。