JPS5981591A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は原子炉の停止装置に係り、特に液体金属冷却型
の高速増殖炉において原子炉の事故時に確実に原子炉を
停止することのできる原子炉停止装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に原子炉特にナトリウムなどの液体金属を冷却材と
する高速中性子炉の出力制御および炉停止は、ホウ素や
タンタルなどの中性子吸収物質を含む制御棒を、炉心支
持板に植設された複数本の核燃料集合体の間に挿入する
ことにより行なわれる。

この原子炉制御装置としては、従来から長尺物の下端の
ラッチフィンガとフィンガロッドとの保合により吊上げ
られている制御棒を、事故時にその係合を解いて制御棒
を炉心内に自重により落下させるものが用いられている
。そして、この従来の原子炉制御装置は更に電気−機械
的駆動機構と、センサーおよび電気的論理回路を備えた
制御盤とを備えていて、制御棒の適切な駆動を打力って
運転制御している。

この従来装置は、一般的には十分々信頼性を備えており
、かつ確実な動作が期待できるもので原子炉の安全性を
確保する上で、十分鳴動なものといえる。しかし、原子
炉の大形化および高出力化に伴って非常に高度の安全性
が要求される場合には、従来用いられてきた装置の他に
全く別の手段で動作する原子炉停止装置を導入すること
が有利であると考えられている。

この理由は原子炉保護系が故障を発生して有効に原子炉
停止を行々えなくなるような仮想的な事態が発生する確
率は、従来方式の装置を多重化して安全上の裕度を増す
方法によるものよりも、別形式の原子炉停止装置を併用
した場合の方がより有効に低減させることができるから
である。このためには、従来方式の装置との共通原因故
障を可能な限り排除したような原子炉停止装置が望まれ
るものである。

このため電磁石によって制御棒を直接に保持するシステ
ムが提案されている。

これは例えば、第１図に示すようなものである。

即ち、炉心／の運転を制御する制御要素ａは、炉心／に
植設された核燃料集合体を平行に設けられて、内部に冷
却材が流通する案内管３内に昇降自在に収納されており
、その頂部に延長ｅりを介１−でアーマチュア５が結合
されている。制御要素コの保持は炉心／を収納した原子
炉容器（図示せず）の上蓋となっている回転プラグ６が
ら垂下された蓮長管７の下端に設けられた電磁石どによ
ってアーマチュアＳを吸着する事によって行なわれる。

延長管７の上部は回転プラグ乙に固定された上下動駆動
装置デに連結されていて、制御要素コの引抜動作や、切
離し後のリセットのだめの下降動作が行なえるようにな
っている。また、制御回路？ａは上下動駆動装置デや、
電磁石ざを電気的に制御できるようになっている。この
ようなシステムを用いる事は次のような利点がある。従
来方式で用いられているラッチ機構と異なり、制御要素
コのスクラム時の切離動作において延長管７またはそれ
に和尚する長尺物体が機械的動作を必要とせず、同時に
ラッチ機構のような比較的複雑な機構がなく、電磁石を
消勢するだけで良いので構成が非常に単純である。従っ
て、従来方式との共通原因故障の可能性を著るしく低減
し得ろ。また、電１硝石は冷却材中におかれているため
冷却材の異常な温朋上昇によって磁性材の混炭がそのキ
ュリ一点近傍に達すれば、自動的に著るしい磁力の低下
が実現し、自動的なスクラムが達成される。

このようにスクラム動作原理の大きく異なる原子炉制御
装置を従来形式のシステムと併用してコ種の形式の装置
のうちいずれかのスクラム動作のみで原子炉の停止が達
成されるようにすることにより、原子炉の安全性を著し
く向上せしめる事が可能と々る・ しかしながら、この装置にも次のような欠点がある。

それは、電磁石ｇとアーマチュアＳとの結合面に微細な
付着物が介在すると、結合のギャップ値が増大して保持
力が大きく低下することである。

このギャップ値と保持力の関係は、電磁石どの形式や形
状によって若干異なるけれども、いずれにしてもわずか
なギャップ値の変化により保持力は左右されてし甘う。

更に、電磁石ｇが炉心に近い高温の冷却材中という条件
下で使用されているため、長期間の使用によって表面が
腐蝕されたり、変形を受けたりする恐れがあり、これら
によっても保持力の変化が引き起されてしまう。

電磁石による保持力は少なくとも制御要素に加わる重力
に匹敵する力が必要であり、上下動時の摩擦力や流力振
動に起因する力を考照して保持力に適当な裕度を持たせ
る必要がある。前記の問題点はこの裕度をより太きくし
なければ々らない事になり、これが不十分な場合には運
転中の誤スクラム等の好ましくない故障を発生する恐れ
がある。

一方、保持力の裕度を過大にすると、電１磁石が健全な
場合には不必要な電流を消費するはかりでなく、ヌクラ
ム時の制御要素切離しに要する時間が長くなってスクラ
ム時間を短かくてる要求を満足できなくなったり、電磁
石の寿命を短かくしたりする恐れがある。

〔発明の目的〕

本発明はこれらの点に３１みてガされたものであり、電
磁石により制御要素を直接吊り上げる方式の原子炉停止
Ｅ装置において、Ｎ１磁石による保持力を常に安定的に
保つことができ、スクラム誤動作を）目すことが々〈信
頼性の高い原子炉停止装置に１ｙ１する。

〔発明の概要〕

本発明は、電磁石により制御要素を直接吊り上げる方式
の原子炉停止装置において、電磁石の励磁により制御要
素を保持している場合にその保持力にうちかって制御要
素の切離しを行なう切離機構と、その切離しに要する荷
重を検出することにより電磁石の保持力を検出する保持
力検出機構と？設け、電磁石の保持力を適正値に保つよ
う圧したことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を第２図から第Ｓ図に示す実施例について
説明する。

第一図は本発明の一実施例を示す。同図において第１図
と同一部分には同一符号を伺して説明を省略する。

第２図において、制御要素ユは電磁石ｇによっ”（アー
マチュア５の部分を磁力により＠着されて、炉心（図示
せず）から引き上げられた状態にある。

外側延長管１０はその下端に電磁石ｇが固定されており
、その上端には上下動駆動装置ｌ／に結合されている。

この外側延長管／θ内には内側延長管／２が上下に移動
可能にして内装されており、その内側延長管／２の下端
には電磁石どの中空軸部内に挿入される切離棒／３が一
体に固着されている。この切隨棒／３は切離機構として
作用する。この内側延長管／λと電磁石ざとの間にはス
プリング／ｑが介装されている。このスプリング／ダは
電磁石ｇにアーマチュアＳを吸着して制御要素コを吊り
上けた状態の時に、第Ω図に示すように切離棒／３とア
ーマチュアＳとの間に適当なギャップ／Ｓができるよう
にして内側延長管７．２を支承する。この内側延長ｇｌ
コの上端小径部７．２ａが上方に突設されており、この
小径部／２Ｆ３．０上端近傍の外周面には複数本の板／
６゜／Ａが放射状に突設されている。また、上下動駆動
装置／／のハウジング／７の内側面には、前記小径部／
、２ａの上方の適切な位置に水平な固定板／ｇが固着さ
れており、この固定板／どの下面には内側延長管／コを
下方に押下げる複数のアクチュエータ／？　、　／？が
各板ｉｂ　、　／Ａに対向するようにしてその上端を固
着されている。そして、各アクチュエータ／ｑはその押
棒コＯにより板／６を押下げて内側延長管／２を下降さ
せる。また、外側延長管１０の頂部に板／６やアクチュ
エータ／りと触れ々い位置に複数本の連結部材２／が上
方に突設されている。各連結部材２／は固定板／ｇを貫
通しており、その上端に電磁石ｇの保持力を検出する保
持力検出機構として作用する荷〕］【検出器２．２がそ
れぞれ設けられている。一方、−・ウジング１７の頂部
にはモータ２３が取付けられており、その下方に延びた
出力軸には線杆評が連結されており、この線杆：ｌＱ、
には郡動ナッ）Ｂが螺合しており、この移動ナラ）］の
下面に外側延長管支持板ムが固着されている。そして、
各荷重検出器、２２の上端か上方に突出した連結部材、
２７がその外側延長管支持板ユ６を貫通し、上端に形成
されたストッパ、２？ａを外側延長管支持板ム上に当接
することにより外側延長管１０および制御要素コを吊り
上げている。また、外側延長管支持板ス６と荷重検出器
、２２との間には、スプリンクラざが介装されている。

このスプリング２ｇは電磁石ｇにアーマチュアＳがｒＥ
ｌ、着される際に生じる衝撃力を緩和するように作用す
る。従って、外側延長管ＩＯは、第２図に示すように上
の連結部材ニアのストッパ！７ａを外側延長管支持板コ
ロ上に轟接し、荷重検出器、２２および下の連結部拐２
／によって吊り下げられている。そして、外側延長管／
θは線杆評をモータ２７により回転させ、移動ナツトＪ
を上下動させることにより上下動させられる。そして、
外側延長管１０の上下位置は、螺杵２１Ｉに固着した歯
車−！りにより位置変換器３０の測定用歯車３／を回転
させることにより検出される。

捷だ、内側延長管／２の下端部には超音波トランスデユ
ーサ３２が設けられている。この超音波トランスデユー
サ３２はアーマチュア５の上端面に形成したりフレクク
３３に超音波を送受信して、内側延長ｖ／２とアーマチ
ュア３°との相対距離を検出する。

この超音波トランスデユーサ３２と位置変換器３θとに
より制御要素−の実際の位置を検出する。また、内側延
長管／、２の外周面には、外側延長管１０の内周面との
摺ｔ＃！１抵抗を低減させる多数のロー−ｙ　ｎ　、　
、、？夕が設けられている。

次に、本実施例の作用を説明する。

炉心内に定位している制御要素コを吊り上げるには、モ
ーフ、２３により線杆評を回転させて外側延長管１０を
下降させて電磁石ｇにエリアーマチーアＳを吸着して行
なう。この吸着りの衝撃はスプリング２ｇ　、バにより
緩和され、外側延長管７０等に過大な応力が生じるのが
防止されている。次に、モータ刀により螺杵ニゲを逆回
転させると、外側延長管１０と制御要素コとが共に上昇
させられる。

そして、電磁石ｇの保持力を検出する場合には、各アク
チュエータ／９　、７９を作動させてその押棒咥。

Ｘを下降させ内側延長管！２をスプリング／グの弾力に
抗して押し下げて行く。すると、切離棒／３がアーマチ
ュアＳの上端面に接触し、更に押下けられることにより
アーマチュアｊが電磁石にがら切離される。この切離し
に要するカが連結部材２ノと２７との間に設けられてい
る荷重検出器Ω、２により検出され、電磁石どの実際の
保持力が得られる。

次に、このよりにして得られた電磁石どの保持力が設計
値と比較して過小もしくは過大な場合には、操作回路部
で電磁石にに加える励磁電流を調整することにより、そ
の保持力を適正値とする。

このような保持力の検出および調整を原子炉の定期点検
期間に行なう等して適癌な時間をおいて行ガうことによ
り、電磁石どの保持力を常に適正に保つことができる。

これにより原子炉運転中に電磁石どの磁気特性劣化によ
る誤スクラムや、突発的な保持不能状態の発生等の原子
カプラント利用率を悪化させる故障を回避することがで
きる。

１だ、電磁石どの励磁力が過大な場合には、電磁石ざに
アーマブーニアＳが融着するが、この場合には切離棒／
３により強制的にアーマチュアｊを切離すことができる
。この強制的切離しを円滑に行なうために、各アクチュ
エータ／９．／デを速動４作できるように形成するとと
もに、スクラム指令により電磁石ｇへの励磁電流を断つ
と同時に各アクチュエータ／９　、　／９を動作させる
ように形成するとよい。祉た、保持力を上昇させた結果
、電磁石どの励磁電流が許容限界に近くなった場合には
、次回の点検時に電磁石どの交換やメンテナンスを行な
う々どの方法により予め対処することができる。

第３図は本発明の他の実施例を示し、アーマチュアＳの
切離機構の別例を示したものである。

本実施例においては、前実施例の板１６およびアクチー
エータ／ｑを省略し、その代りに外側延長管１０を通常
の引抜量より長く引抜いて、内側延長管ｌ二の小径部ｌ
ユａを固定板／ｇの下面に当接させ、更に外側延長管１
０を引抜くことにより切離棒／３によりアーマチュγＳ
を強制的に切離すように形成したものである。

これによりアーマチュアＳの切離機構を簡略化すること
ができる。

第弘図は不発１明の他の実施例を示し、アーマチュアＳ
の切離機構の別例を備えたものである。

本実施例では、第２図の固定板／ｇに代えて、連結体３
Ｓを外側延長管１０の上端に突設した連結部材２／に固
着し、この連結体３５に内側延長管／２の小径部ｔ、２
ａを固着し、両延長管１０．／λを一体に上下動するよ
うにして形成されている。そして、内側延長管ｌスの下
端固定された固定端板３ｇには切離棒１３が、その切離
棒本体／、？ａをベローズ、？乙を介して相対移すＪ自
在にして設けられている。この切離棒本体／、、？ａの
外周には、外側延長管１０および内側延長管／２の内面
との摺動抵抗を低減するローラ、？？　、　、？’７が
設けられている。そして、ベローズ３乙内の内室３９は
導管！ＩＯ１螺旋導管侵、および開閉グ２を有する祷管
／Ｉ３を通して圧縮流体源（図示せず）に接続されてい
る。また、連結部材２／の途中にはアーマチュアＳの切
離しに要する力をより正確に検出するため、荷重検出器
〃と別個の荷重検出器ダグが設けられている。

本実施例によるアーマチュア５の切離しは次のようにし
て行なわする。

即ち、切離し時には開閉弁Ｑを全開として圧縮流体源か
ら不活性ガス等の圧縮流体を導管ｔ３、螺旋管グハ導管
グＯを経てベローズ３乙の内室３９に送給し、そのベロ
ーズ３６を膨張させつつ切離棒／３を下降さぜ、アーマ
チュア５を強制的に電磁石にから切離す。そして、この
切離しに散する力は荷重検出機構および＋＜ｚにより検
出される。

一方、切離棒の引戻しは、内室３ｑ内の圧縮流体を初出
することにより容易に行なわれる。

第Ｓ図は本発明の更に他の実施例を示し、第４図の実が
３例において内側延長管／２を省略したものである。

即ち、外側延長管１０の下端部に固定端板轄を股り、こ
の固定端板桔にベローズ３６を介して切離棒／３を上下
動可能に取利け、ベローズ３乙の内室３ｑを導管グθ、
螺旋導管グハおよび導ｇ値を経て圧縮流体源に接続した
ものである。

アーマチュアＳの切離しは第９図の実施例と同様にして
行なわれ、切離しに要する力は、外側延長ｇ１０の下部
外周に設けた高温度ひずみ計等の荷重検出器４７４によ
り検出される。

第９図および第Ｓ図に示すようにべｐ−ズ３６等からな
るアクチュエータを用いて切離杯／３を上下■ｊ１させ
るように形成すれば、切離時の摺動部は切離棒本体／、
７ａの外周部だけとなり狭くなり、その動作が円滑に行
なわれるように寿る。

なお、本発明におけるアーマチュアの切離機構は、アー
マチュアを電磁石から強制的に切離すことかできればど
のような形式のものでもよい。

１だ、切離しに要する力を検出する荷重検出機構として
は、切離し力を付与するアクチュエータの作用圧力を求
めたり、音響的に応力を検出するようにしてもよい。

゛また、本発明は冷却材中で直接制御要素を電磁石によ
って保持する形式の原子炉停止装置だけではガく、電磁
石とアーマチュアの結合に変化の予想されろ原子炉停止
装置にも適用することができる。

〔発明の効果〕

このように本発明の原子炉停止装置は、電磁、石による
制御装素吊り上げ用のＩ８．持力な常に適正値に安定的
に保つことができ、原子炉の誤スクラムを防止すること
ができ、１作の信頼性が極めて高くなり、更に消費電力
も少ないので省エネルキ化を図ることができる等の効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の原子炉停止装置を示す縦動側面図、第コ
図から第Ｓ図はそれぞれ本発明の原子炉停止装置の実施
例を示す縦断側面図である。 ユ・・・制御要素、Ｓ・・・アーマチュア、ど・・電磁
石、１０・・外側延長管、／３・・・切離棒、／ｌ・・
アクチュエータ、２．２・・・荷重検出器。 出願人代理人　　猪　　股　　　　　清箪ｄ　回 ｑ。 尾２　図 １ ■−−−」 纂３２１ Ｊ”’−−−　−−１ １ １ 一□□−−−」 襄ｉ　図 一一一一口 Ｉ −一一爾

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／、制御要素の上端に設けたアーマチュアを電磁石によ
   り吸着して吊り上げる原子炉停止装置において、前記電
   磁石の励磁により前記制御要素を保持する保持力に抗し
   てアーマチュアを電磁石から強制的に切離す切離機構を
   設けるとともに、その切離しに要する荷重を検出して前
   記電磁石の保持力を検出する保持力検出機構を設けたこ
   とを特徴とする原子炉停止装置。 ａ、切離機構は、アーマチュアを強制的に下方に押す切
   離棒と、この切離棒に下降力を付与する駆動機構とによ
   り形成されてい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・ ３、保持力検出機構は電磁石を下端に数句けた外側延長
   管を吊り下げ支持する連結部材の途中に設けた荷重検出
   器により形成されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第／項記載の原子炉停止装置。