JPS60216294A - 液体冷却形原子炉 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子炉圧力容器およびその中における燃料集
合体から成る原子炉炉心を有し、燃料集合体が複数個の
炉心セルの形にまとめられ、各セルは中性子吸収材料を
有し一つの駆動装置に接続された一つの制御棒を備えら
れている液体冷却形原子炉、特に沸騰水形原子炉に関す
る。

〔従来技術と問題点〕

かかる原子炉は文献”　ＶＧＥ−Ｋｅｒｎｋｒａｆｔｗ
ｅｒｋ　−８ｅｍｉｎａｒ　１９７０　ｌ＋の８９ペー
ジに記載されている。その場合ボックスで包囲された燃
料集合体は炉心格子の中に挿入され、炉心格子で上側お
よび下側が拘束されている。炉心格子には制御棒のガイ
ドが接続されている。このガイドは少なくとも制御棒の
長さを有し、従ってほぼ炉心高さと同じ長さを有してい
るので、周知の構造は地震力および機械加工に関して非
常に頑強にしなければならず、それに伴って非常に経費
がかかる。更に燃料集合体の上側に配置された組み込み
物は燃料装填工程のために取り外され、水中に下ろされ
ねばならず、これは大きな空間と高価な水槽を必要とす
る。

〔発明の目的〕

本発明の目的はかかる原子炉の組立および燃料装填工程
を簡単にし安価にすることにある。

〔発明の要点〕

本発明によればこの目的は、各炉心セルにそれぞれ一つ
の板金製ピットが付設され、この板金製ピットが少なく
とも制御棒の長さだけ原子炉炉心から突き出し、炉心セ
ルと同じ横断面積を有し、板金製ピットが燃料集合体の
挿入および引抜きのだめの通路を形成していることによ
って達成でき〔作用効果〕 板金製ピットによれば１側炉心格子を用いずに、炉心セ
ルを形成する燃料集合体の拘束が達成できる。その場合
板金製ピットは実施例について後述するように単純で、
特に非常に軽い部品である。

それにも拘わらず板金製ピットは燃料集合体の確実な拘
束のためだけでなく、制御棒の案内のためにも用いられ
る。更に板金製ピットは、燃料集合体を貫流する冷却材
流が煙突作用によって強められるという効果を有してい
る。従って本発明は特に自然対流の沸騰水形原子炉に適
しているが、別の液体冷却形原子炉の場合も炉心構造の
単純化に有利に使用できる。

中性子の節約の観点から、板金製ピットが原子炉炉心の
範囲でジルコニウム合金で作られ、その上側に位置する
部分がステンレス鋼で作られていると有利である。しか
しまた、ジルコニウム部分とステンレス鋼部分との接続
を避けるために、板金製ピットをその全長にわたってジ
ルコニウム合金で作ることもできる。

板金製ピットは制御棒駆動装置を包囲するようにすると
有利である。これは特に、駆動装置がその駆動要素で制
御棒に直接係合し、長い中間素子を必要としないように
構成されている場合に好都合である。長い駆動装置の場
合板金製ピットは制御棒駆動装置を少なくとも支持でき
る。いずれの場合にもそれによって必要とする大きな長
さは前述した煙突作用に関連して有利である。

板金製ピットは更に沸騰水形原子炉において普通である
ような水分離器を支持するだめに使用できる。その場合
板金製ピットにおける４つの燃料集合体に対し１つの共
通した水分離器を設けることができるが、各燃料集合体
に対し個々に水分離器を設けることもできる。いずれの
場合においても、板金製ピットが水分離器を取り囲み、
分離された水がそこを通って板金製ピットの外側に流れ
出る開口を有していると有利である。それによつ材流が
逆流水によって妨害されないことが保ｉ＋Ｈされる。

板金製ピットは従来の構造の燃料集ρ体に包囲体として
付設できるので、少なくとも沸騰水形厚子炉の場合ボッ
クスを持った原子炉となる。特に有利な発展形態は、板
金型ピットが少なくとも原子炉炉心の範囲で中間板を包
囲し、この中間板がピット横断面積を燃料集合体横断面
積の大きさの部分横断面積に区画していることにある。

即ちこの場合、板金製ピットは同時に燃料集合体を取り
囲み冷却材と燃料集合体との十分な接触を保つボックス
の一部を形成し、ボックスの他の部分は中間板により形
成される。

中間板はガイドとして制御棒と協働する。中間板は好ま
しくは角形部材として形成され、この角形部材はその脚
部の自由端で板金製ピットに取り付けられている。

本発明は、板金製ピットが突起を介して個々に互いにお
よび炉心支持体に支持されるように有利に形成できる。

この場合一般に原子炉炉心の配置のために設置される補
助的な構造部品を省略できる。その場合板金製ピットは
外側包囲体だけで固定すればよい。その場合突起は板金
製ピットの持ち上げを容易イニする板金製ピントの上に
被せられた渭りシューとして形成することができる。防
護のために突起は板金製ピットの角に良好に配置される
。しかし突起は中央範囲に位置させて、そこを補強する
こともできる。

隣接する２つの板金製ピットの壁は、中性子吸収体から
成るプレートがその中に挿入される空隙を形成するよう
にすると有利である。かがる中性子吸収体によって初期
反応が調整できる。その場合中性子吸収体として例えば
ポロン板、ボロン含有ガラス板あるいは周知のように可
燃性毒物として作用するガドリニウムの適当な混合物が
使用される。この中性子吸収体は必要に応じて炉心から
遠ざけることができる。従って中性子吸収体は容易に釈
放可能に、場合によっては調整可能に有利に配置されて
いる。

本発明に基づく原子炉は一般に断面多角形の炉心で形成
される。基本的には断面正方形の燃料集合体が選ばれ、
板金製ピットの横断面も正方形であるので、普通正方形
にされる。いずれの場合にも炉心横断面の角に置かれた
燃料集合体位置が占ぬられていないことが有利である。

これは、交換すべき燃料集合体が燃料集合体貯蔵槽に下
ろされる必要がないので、再装填の場合の燃料集合体の
交換を容易にする。

〔実施例〕

以下図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明す
る。

図示した原子炉は、熱出力約１００ＭＷの沸騰水膨原子
炉として作動する加熱原子炉である。この原子炉はほぼ
円筒状の原子炉圧力容器１を有し、この原子炉圧力容器
１の直径は約４ｍであり、蓋ランジ２の上級までの高さ
は約８ｍである。圧力容器１はその下側範囲に容器軸心
３の近くに原子炉炉心４を有し、この原子炉炉心４は周
知のように有効長さ１．８５ｍで断面正方形の燃料集合
体５から構成されている。

原子炉炉心４で発生した熱は、原子炉圧力容器１の壁の
近くで原子炉炉心４の内側に配置された８基の熱交換器
６を介して原子炉冷却材（２００℃の水および１５バー
ルの飽和蒸気）によって放出される。熱交換器６には二
重管を持った管路７を介して二次冷却材の供給配管８お
よび出口配管９が設けられている。二次冷却材は圧力が
１８バールで臨席が１２０ないし１６０℃の圧力水であ
る。

原子炉炉心４は下側支持プレート１２の上に載っている
。その横側支持は特に、第２図から明らかな炉心４の多
角形輪郭を規定している支持板１３゜１４によって行わ
れている。その輪郭の内部において炉心横断面は板金製
ピッ）１６で区画されている。板金裂ピッ）１６は辺の
長さが約３　Ｑ　Ｑ、ｍｍの断面正方形をし、それぞれ
４つの燃料集合体５を持った炉心害ル１５を包囲してい
る。原子炉炉心４の各角における燃料集合体位置１１だ
けは燃料集合体で占められていない。

燃料集合体５は断面正方形であり、その板金製ピット１
６の側の外側面で板金製ピット１６の縁に置かれている
。別の内側面は、板金慎ピット１６の中に挿入された中
間板２ｏに接している。中間板２０は制御棒２２および
図示してない駆動棒ないし駆動装置を収容するための十
字形空隙２１を形成している。

炉心セル１５に付属されて板金製ピッＬ１６によって取
り囲１れだ十字形制御棒２２は板金製ピット１６に構造
的に一体にされている。そのため空隙２１の中心にシリ
ンダエフが設けられ、このシリンダ１７の中において制
御棒２２に接続された圧力媒体ピストン１８が移動する
。圧力媒体としては熱交換器６の間の容器１９の中で圧
力ががけられた原子炉の冷却水が用いられる。圧力配管
は図を簡単化するために省略されている。

第４図ないし第７図には種々の中間板２０の配置構造が
示されている。第４図において中間板２０ａは全周にわ
たって一様に伸び角２３が丸められている断面正方形の
スリーブとして形成されている。その角２３の曲率半径
ｒは、板金製ピット１６の角２４における曲率Ｒとでき
るだけ密着するように決められている。その場合スリー
ブ２０ａの断面正方形の辺の長さは１４０　ｍｍであり
、板金製ピット１６の外側の辺の長さは約３００ｍｍで
ある。

第５図における実施例の場合、板金製ピット１６は中央
範囲において個所２５がへこ寸されている。

そこに中実の接続部材２６がボルト２７で固定され、そ
の接続部材２６は２つの角状突起２８で板金裂ピット１
６の中心に突き出している。それらの突起２８に中間板
２０ｂとしての角形部材が溶接され、角形部材２０ｂは
燃料集合体５に対する正方形断面を中央十字形中間室２
１から分離している。

第６図における実施例の場合、幾分長い脚部を持つ−た
直角の中間板２０Ｃで形成されている。脚部の自由端２
９は板金製ピッ）１６の内側面に突き当たっているので
、そこでは例えば溶接あるいはろう伺けによる固定だけ
でなく局所的なかみ合い結合も可能である。

第７図における実施例の場合、角形部劇２ｎｄはその脚
部に折り曲げられた舌片３０，３１が設けられている。

これらの舌片３０．３１は互いにおよび板金製ピッ）１
６に接触され、同時の溶接工程において点溶接によって
固定されている。

板金製ピット１６は中間板２０と同様に原子炉炉心４の
範囲において、即ち例えば支持板１３の下側の部分３２
としてジルコニウム合金で作られている。これに対しそ
の上側に位置する部分３３はステンレス鋼で作られる。

第８図の実施例においては、板金製ピット１６の角２４
に角形部材３５が設けられ、この角形部材３５が突起を
形成し、滑りシ二一として＠接する板金製ピッ）１６に
交互に接触している。角形部材３５は隣接する板金裂ピ
ット１６の間の約１０ｍｍの間隔ａを形成している。中
間室３６は原子物理的な条件に相応して例えば好ましく
はプレート３７の形にされた中性子吸収体、別個の減速
材などを収容する。そのような挿入物が不要である場合
には、中間室３６は炉心４内に僅かの減速水を入れるた
めに、極端に小さく作ることもできる。

第９図における実施例の場合、板金製ピット１６はピッ
ト壁の中央に設けられた平らな好ましぐは傾斜された滑
りシュー３８で互いに接触支持されている。そのため隣
接する板金製ピット１６の角２４の範囲に断面十字形の
自由な中間室４０が生ずる。板金製ピット１６の間の十
字形中間室４０の中には十字形の補助中性子吸収体４３
が収容されている。この補助中性子吸収体４３は必要な
場合に移動可能に配置できる。少なくとも炉心が反応度
を低下した場合に引き抜くことができる。

第１０図は、下端に燃料集合体５が配置されている短縮
して図示した板金製ピット１６を垂直断面図で示してい
る。燃料集合体５は板金製ピット１６と中間板２０との
間に、燃料集合体５が取扱機によって板金製ピット１６
を伴わずに原子炉圧力容器から取り出せる程度に大きな
隙間を隔てて置かれている。その場合板金製ピット１６
は単に各燃料集合体５に対する通路４４を形成する。し
かしこの場合支持フランジ４６によって板金製ピット１
６の上端に支持されている水分＠器４５によ６て閉鎖さ
れている入り口を自由にする必要がある。分離器４５は
燃料集合体５を収容する通路４４に対してそれぞれ一つ
づつ設けられている。

その場合板金特ピット１６には分離器４５の下側に、水
出口として用いられる開口４８が設けられている。分離
器４５は例えば遠心分離器として形成される。

第１１図に示した変形例の場合、板金製ピット１６にお
ける４つの燃料集合体５に対し１つの共通した分離器５
０が設けられている。その横Ｗｒ面積は板金製ピッ）１
６の横断面積より幾分率さい。

従って分離器５０の下端から流れ出る水は傾斜部５１を
介して板金装ピット１６の外側に流れる。

傾斜部５１は、通路４４を＠３図に示した燃料集合体５
の引抜きに対し自由にするために、分離器５０と共に持
ち上げられねばならない。

分離器４５．５０が燃料集合体交換の際に燃料集合体５
に対する入り口を形成するために除去される場合、例え
ば板金製ピット１６の最上位部分も取り外しできる。か
かる長手方向における分割は板金製ピット１６の取扱性
および遮蔽水槽におけるその収容に関し目的に適ってい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく原子炉の垂直断面図、＠２図は
その水平断面図、第３図は原子炉の一部断面斜視図、第
４図ないし第７図はそれぞれ板金製ピットの異なる実施
例の平面図、第８図および第９図は板金製ピットの相互
の支持構造および補助的な中性子吸収体の投首状態の説
明図、第１０図および第１１図は板金製ピットにおける
水分離器の配置構造の説明図である。 １：原子炉圧力容器、　４：原子炉炉心、　５燃料集合
体、１５：炉心セル、１６′板金製ビツト、２０；中間
板、２２：制御棒、４５．５０　：水分離器。 第１頁の続き ＠発明者　ベーター、ラウ ドイツ連邦共和国ロイテンバッハ、ミッテルエーレンバ
ッハ８９ 手続補正書（方式） 昭和６０年５月１３日 １、事件の表示　特願昭５９−２６３７０４２、発明の
名称　液体冷却形原子炉 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　ドイツ連邦共和国ベルリン及ミュンヘン（番地
なし）名　称　シーメンス、アクチェンゲゼルシャフト
４、代理人〒１１２ ６、補正により増加する発明の数　なし８　補正の内容 （１）願書の出願人の代表者の欄を別紙のとおり補正す
る。 （２）委任状および訳文を別紙のとおり補正する。 （３）明細書４頁１５〜１６行「文献”　ＶＧＢ−Ｋｅ
ｒｎｋｒａ　ｆ　ｔｗｅｒｋ　−８ｅｍ　１ｎａｒ　１
９７０　”　Ｊを「文献１１フアーゲーベー・ケルンク
ラフトウェルク・ゼミナー／Ｉ／　（ＶＧＢ−Ｋｅｒｎ
ｋｒａｆｔｗｅｒｋ　−８ｅｍｉｎａｒ　）　１９７０
’冒と補正する。 ９　添付書類の目録 （１）訂正願書　１通 （２）理　由　書　１通 （３）委任状及訳文　各１通

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）原子炉圧力容器およびその中における燃料集合体か
   ら成る原子炉炉心を有し、燃料集合体が複数個の炉心セ
   ルの形にまとめられ、各セルは中性子吸収材料を有し一
   つの駆動装置に接続された一つの制御棒を備えられてい
   る液体冷却形原子炉において、各炉心セル（１５）にそ
   れぞれ一つの板金製ピッ）＋１６１が付設され、この板
   金製ピット（１６）が少なくとも制御棒（２２）の長さ
   だけ原子炉炉ノ（ｒ　（４’）から突き出し、炉心セル
   （１５）と同じ横断面積を有し、板金製ピッ）（１６）
   が燃料集合体（５）の挿入および引抜きのだめの通路を
   形成していることを特徴とする液体冷却形原子炉　′−
   ９−・ ２）板金製ピットｆ１６）が原子炉炉心（４）の範囲（
   ３２）においてジルコニウム合金テ作られ、その上側に
   位置する部分（３３）がステンレス鋼で作られているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の原子炉。 ３）板金製ピット（１６）が制御棒駆動装置（１７，１
   ８）を包囲しているか支持していることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または＠２項記載の原子炉。 ４）板金製ピッ）（１６）が水分離器（４５゜５０）を
   支持し、好ましくは取り囲み、分離された水がそこを通
   って板金製ピッ）　（１６）の外側に流れ出る開口（４
   ８）を有している′ことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第３項のいずれかに記載の原子炉。 ５）板金製ピッ）（１６）が少なくとも原子炉炉心の範
   囲で中間板（２０）を包囲し、この中間板（２０）がピ
   ット横断面積を燃料集合体横断面積の大きさの部分横断
   面積（４４）に区画し、ガイドとして制御棒（２２）と
   協働することを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
   第４項のいずれかに記載の原子炉。 ６）中間板（２０）が角形部材として形成され、この角
   形部材がその脚部の自由端で板金製ピッ）（１６）に取
   り付けられていることを特徴とする特許請求の範囲第５
   項次記載の原子炉。 ７）板金製ピット（１６）が突起（３５）を介して個々
   に、特に角（２４）で相互におよび炉心支持体［１３，
   １４）に支持されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項ないし第６項のいずれかに記載の原子炉。 ８）突起が外側で板金製ピッ）ｉ１６）の上に被せられ
   た滑りシュー（３５）であることを特徴とする特許請求
   の範囲第７項記載の原子炉。 ９）　隣接する２つの板金製ピッ）ｊ１６）の壁が、中
   性子吸収体から成るプレー）（３７）がその中に挿入さ
   れる空隙（３６）を形成していることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項ないし第８項のいずれかに記載の原子
   炉。 １０）炉心が断面多角形をしている原子炉において、炉
   心横断面の角に置かれた燃料集合体位置（１１）が燃料
   集合体で占められていないことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項ないし第９項のいずれかに記載の原子炉。