JPS59638Y2

JPS59638Y2 - 原子炉

Info

Publication number: JPS59638Y2
Application number: JP1982155592U
Authority: JP
Inventors: 竜雄宮沢
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-10-14
Filing date: 1982-10-14
Publication date: 1984-01-09
Also published as: JPS5889895U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、原子炉に係り、とくに装荷されている核燃料
棒の破損を容易に検出する装置を具備した原子炉に関す
る。

たとえば、液体ナトリウムを冷却材として用いる高速増
殖炉において、炉内に装荷されている核燃料棒の破損を
検出する手段としては、ガスタギング法とカバーガスサ
ンプリング法とが知られている。

上記ガスタギング法は、各燃料棒内に予め安定なガスを
所定の割合に封入しておき、燃料棒が破損したとき上記
封入ガスが冷却材を覆っているカバーガスに混入する現
象を利用し、上記カバーガスを採取して、この採取ガス
の成分を分析することにより、破損したか否かと、破損
位置とを同時に検出する方法である。

一方、カバーガスサンプリング法は、燃料棒が破損した
とき、燃料棒からＸｅ、Ｋｒなどの核分裂生威希ガス
が漏出してカバーガスに混入する現象を利用し、上記カ
バーガスを採取して、この採取ガス中の核分裂生成希ガ
スを検出することにより破損したが否がを検出する方法
である。

しかしながら、これらの核燃料破損検出方式にあっては
次のような問題点があった。

すなわち、上述した各検出方式は何れの場合も冷却材を
覆っているカバーガスを一旦採取し、このカバーガスを
分析するようにしている。

一般に燃料棒が破損すると、燃料棒内の核分裂生戊希ガ
スや信号用の封入ガスは、冷却材中に漏出し、その一部
分はカバーガスに混入するが、大部分は冷却材と一緒に
循環する。

すなわち、漏出ガスの１／１０〜１／１０００が上昇流
によってカバーガス中に運ばれる。

それに加え、一般の原子炉の場合には冷却材の上面とカ
バーガスとの間にデツププレートが設置されるので゛、
上記テ゛ツブブレートに混入する漏出ガスは前記量より少ない量に規制される
。

このようにカバーガスに混入する漏出ガスは量的に少な
いうえ、カバーガスによってさらに希釈されるので、結
局、分析系に運ばれる漏出ガスの量は全漏出量の１／１
０００〜１／１００００００と少なく、このため精度の
高い検出が行なえないという問題があった。

また、破損に伴なう漏出ガスは次々にカバーガス中に溜
まるので、破損が引き続いて起こったような場合には識
別が困難なものとなる。

本考案は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、迅速にかつ精度よく核燃料棒の
破損を検出することができる安全性に勝れた原子炉を提
供することにある。

以下、本考案の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図において、図中１はたとえば゛冷却材Ｐとして液
体ナトリウムを使用した原子炉であり、この原子炉１の
炉容器２内には炉心３が設置されている。

そして、上記炉容器２の上端開口部には回転栓４が気密
に装着されている。

また、炉容器２内における冷却材Ｐの上方位置にはテ゛
ツブプレー１−５が配設され、このテ゛ツブプレート５
と回転栓４との間の空間にはアルゴンなどの不活性のカ
バーガスが充填されている。

しかして、前記テ゛ツブプレート５には、第２図にも示
すように３個のガス採取装置１１が固定されている。

」１記ガス採取装置１１は、第３図にその詳細を示すよ
うにガス案内管１２と、この案内管１２内に設けられた
キャビテーションジェネレータ１３．泡拡大器１４．お
よびストレーナ１７とから構成されている。

上記ガス案内管１２は、ガス導入口Ｑが冷却材Ｐの流れ
の本流内、つまり、実施例の場合であると、炉容器２内
の冷却材Ｐを熱交換器（図示せず）に導く導出口Ｓの前
面位置に配置され、ガス排出口Ｒが前記カバーガスが充
填されている部分に配置されている。

一方、前記キャビテーションジェネレータ１３は超音波
発生器であり、このジェネレータ１３は、ケーブル１８
を介して炉容器２外から入力が供給されるようになって
いる。

また、前記泡拡大器１４は柱状体の外側面に軸心線方向
に進むにしたがって回転する螺旋状の溝１９を刻設して
形成されている。

なお、ガス案内管１２の前記テ゛ツブプレート５より僅
かに下の位置には、孔２０が穿設しである。

しかして、前記ガス採取装置１１のガス排出口Ｒに対向
する位置には上記排出口Ｒから排出されたガスを導くパ
イプ２１が設けてあり、このパイプ２１は炉容器２を気
密に貫通してペーパートラップ２２の入口に接続されて
いる。

そして、上記ペーパートラップ２２の出口はγ線検出装
置２３のガス導入口に接続されている。

上記γ線検出装置２３は、導入されたガスに含まれてい
るＫｒ、Ｘｅを捕集し、このＫｒ、Ｘｅの娘核種が
放射するγ線を検出するように構成されている。

そして、上記γ線検出装置２３を出たガスは質量分析装
置２４、ポンプ２５および回転栓４を気密に貫通して設
けられたパイプ２６を通してカバーガスが充填されてい
る空間に送り込まれるようになっている。

なお、第１図中２７は、上部構造物を示し、２Ｂは圧力
計を示し、２９は流量計を示している。

なお、炉容器２外に設けられる系は、ガス採取装置１１
と同数設けられている。

次に上記のように構成された本考案原子炉の作用を説明
する。

まず、炉心３の核燃料棒内には破損検出用の安定ガスも
封入されているものとする。

今、キャビテーションジェネレータ１３を付勢している
とき、核燃料棒に破損が生じると、破損箇所から核分裂
生成ガスと破損検出用の安定ガスとが冷却材Ｐ中に漏出
する。

漏出ガスの大部分は冷却材Ｐの流れに沿って移動する。

この場合、ガス採取装置１１のガス導入口Ｑが丁度、炉
心３内を通過し終った冷却材Ｐの本流の一部を分取する
ように位置しているので、漏出したガスの一部は必然的
に上記ガス導入口Ｑからガス案内管１２内に侵入する。

この侵入したガスの泡は単位原子径〜１００μｍ程度の
大きさである。

しかして、侵入した漏出ガスの泡はキャビテーションジ
ェネレータ１３の作用を受けて原子径程度のものが０．
１μｍ程度に巨大化される。

すなわち、キャビテーションジェネレータ１３によって
、このジェネレータ１３の前面を通過する冷却材Ｐに振
動が加えられると泡どうしが衝突してつぶれ、結果とし
て巨大な泡に生長する。

そして、この巨大化された泡は浮上して案内管１２の上
方へ移動し、泡拡大器１４の螺旋溝１９の作用でさらに
巨大化される。

すなわち、螺旋溝１９内を冷却材Ｐが上昇するとき、そ
の中に含まれている泡の一部が螺旋溝１９の壁面に接触
して上昇速度が低下し、これに後続する泡が衝突して雨
量がつぶれ、この現象が次々に起こって、結果として大
きな泡に生長する。

そして、泡拡大器１４を通過して巨大に生長した泡は、
上昇速度を速め、ついにはガス案内管１２内に形成され
た液面上へ脱出するときつぶれて完全にガス化する。

このとき、ポンプ２５の作用でガス排出口Ｒは低圧に保
持されているので、結局、前記ガスとカバーガスの一部
とがストレーナ１７を通ってパイプ２１内へと導かれる
。

上記パイプ２１内に導かれた漏出ガスはペーパートラッ
プ２２を通過する間にその中に含まれている冷却材Ｐの
蒸気が取り除かれ、ガス成分だけがγ線検出装置２３内
に導かれる。

上記γ線検出装置２３は、前述のように導入されたガス
中に含まれている核分裂生戊希ガスのＸｅ、Ｋｒを捕
集し、この娘核種が放射するγ線を検出し、この検出値
を表示する。

したがって、もしγ線が検出されれば燃料棒に破損が生
じたことになるので上記表示値から直ちに破損したか否
かを知ることができる。

しかして、γ線検出装置２３を出た漏出ガスは次に質量
分析装置２４に導かれ、この装置２４で成分ガスの割合
が求められる。

したがって、上記成分ガスの割合から破損位置が判明す
る。

このように検出に供されたガスはポンプ２５、パイプ２
６を介して再び炉容器２内に戻されるか又は原子炉排ガ
スとして放出される。

このように、ガス採取装置１１で冷却材Ｐ中から燃料棒
破損によって漏出したガスを直接的に採取し、この採取
ガスを分析するようにしている。

したがって従来のようにカバーガスを採取して上記カバ
ーガスを分析するものに較べて、破損から漏出ガスの検
出までに要する時間を短縮できるとともに多量の漏出ガ
スを検出系に送り込むことができるので検出精度を向上
させることができる。

また、ガス採取装置１１内にキャビテーションジェネレ
ータ１３を配置して強制的に漏出ガスの泡径を大きくし
、さらに上記泡を螺旋流路を有した泡拡大器で集めて一
層大きな泡径にしているので構成の複雑化を招くことな
く漏カガスの浮上速度を早めることができ、尚一層検出
までに要する時間を短縮化できる。

たとえば従来方式であると２分程度であるが本考案では
３０〜５０秒に短縮される。

このように応答度が改善されるので分解能も向上し、ガ
スタキング法を採用したとき２個所以上にほは゛同時に
破損が生じたような場合でもこれを良好に検出すること
ができる。

なお、キャビテーションジェネレータとしてオノフイス
を使用してもよい。

さらにガス案内管内にポンプ（電磁ポンプ、エアリフト
ポンプ等）で冷却材を強制的に送り込むようにしてもよ
い。

以上詳述したように本考案によれば炉心の上部構成の複
雑化を招くことなしに炉心に装荷された核燃料棒の破損
および破損位置を応答度よくかつ高精度に検出できる機
能を備えた原子炉を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例をブロック的に示す図、第２
図は第１図におけるＡ−Ａ線切断概略矢視図、第３図は
同実施例における要部の縦断面図である。１・・・原子炉、２・・・炉容器、３・・・炉心、１１
・・・ガス採取装置、１２・・・ガス案内管、１３・・
・キャビテーションジェネレータ、１４・・・泡拡大器
、２２・・・ペーパートラップ、２３・・・γ線検出装
置、２４・・・質量分析装置、Ｐ・・・冷却材。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

炉心内を通過し終った液体金属冷却材の本流内にガス導
入口を位置させるとともに上記液体金属冷却材外にガス
排出口を位置させてなるガス案内管と、この案内管のガ
ス導入口近傍に設けられ上記導入口から侵入したガス成
分を大きな泡に変換するキャビテーションジェネレータ
と、このキャビテーションジェネレータより上方に設け
られ前記量をさらに大径化させて浮上させる螺旋流路を
有した泡拡大器と、前記ガス案内管のガス排出口から上
記ガス案内管内のガスを炉容器外へ吸い出す係と、この
系を介して導かれたガスを分析するガス分析系とを具備
してなることを特徴とする原子炉。