JPS60260886A - 制御棒集合体構造 - 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】 く技術分類・分野〉 開示技術は、原子炉容器の内部にセットされる制御棒の
操作制御技術分野に属する。

〈要旨の解説〉 而して、この発明は、高速増殖炉（Ｆ　Ｂ　Ｒ’　）等
の原子炉の嚇器内にセットされて、上部の駆動装置によ
り昇降自在に連係されて案内管内に設けられている制御
棒が冷却用液体ナトリウムに浸漬され、而して、該冷却
用液体ナトリウムによる流力の横振動によってｔｌｊ’
ｎ棒が側方にガタ振れ等を生じることなく、又、地震等
による案内管との横方向芯ずれ等に影響されることなく
速やかにスクラムすることが出来るようにされた横振動
抑制機構を備えている制御棒集合体構造に関する発明で
あり、特に、制御棒と案内管の間に、冷却用液体ナトリ
ウムの流通を充分に許容出来る間隔−を保持しながらも
該制御棒側面から案内管内面に向けて、或は、逆に案内
管内面から制御棒側面に向けて複数の下向き長穴を穿設
し、その先端が対向する面に対して設定クリアランスを
形成して、上記冷却用液体ナトリウムの流通冷却を保証
すると共に、各長穴内部に転勤自在な鋼球等の球体を介
装して液体ナトリウムの流力による横振動を防止し、且
つ、地震等による案内管との芯ずれ等があっても降下機
能を損わないようにした制御棒集合体に係る発明である
。

〈従来技術〉 周知の如（、原子炉に於いては、その運転時の出力調整
のために、容器内炉心にセットされる制御棒をその上部
の駆動装置によって案内管内にセットした状態で昇降す
るように制御棒集合体を具備しているが、該制御棒の有
する機能としては、一般には、当該運転時の出力調整機
能と地震時のような緊急時に炉心の停止のための可及的
速やかなスクラム機能があり、通常、制御棒集合体はそ
の両機能を一体で兼用している場合がほとんどである。

この態様を第１図の模式図に基づいて略説すると図示し
ない原子炉容器内にセットされる制御棒集合体１は上部
に案内管バンドリングヘッド２を下部にエントランスノ
ズル３がその内側にダッシュポット４を有している制御
棒案内管５の外側部分と図示しない上部の駆動装置に連
結されるハンドリングヘッド６を有し下端に上記ダッシ
ュポット４に嵌′肴可能にされたダッシュラム７を有す
ると共に中央部に制御棒要素８を設けた保護管９の内側
部分の制御棒とより成り、平常は上記駆動装置により昇
降されて、前述の如くその出力を調整するようにされ、
又、地震時等の緊急時にはスクラムされて速やかに下降
され、ダッシュラム７が上記案内管５のダッシュポット
４に座着するようにされている。

ところで、該制御棒保護管９と案内管５との関係は次の
ような問題がある。

即ち、上記地震時等の緊急時において両者の相対横振動
によって、案内管５と保護管９との間に芯ずれが生じた
ような場合には、案内管５と保護管５との間隙が小さい
場合、即ち、案内管５と保護管９の側面との間隙が小さ
い場合にはスクラムが妨げられ易く、重力等を介して該
制御棒がそのダッシュラム７をして案内管５のダッシュ
ポット４に速やかに座着し難いという難点がある。

したがって、該緊急時に速やかにスクラムするためには
、案内管５の内面と保護管９の側面との間隔が大きいこ
とがスクラムし易い点で良いことになる。

さりながら、他方において前述の如く、運転時には案内
管５と保護管９との間には冷却用液体ナトリウムが充満
流動しているために、その流力による振動、就中、横振
動によって制御棒集合体１の保護管９には規則的、不規
則的な横振動等が生じて通常運転時の出力に変動が生じ
るという不具合がある。

このためには、案内管５と保護管９との断面リング状間
隙が小さい方が良い。

このような、両者間の相矛盾する条件を現実にはどちら
かを優先させねばならないという事情があり、これに対
し、当然のことではあるけれども、従来は緊急時のスク
ラムを優先するようにして緊急停止機能を第一にし、案
内管５の内面と保護管９の側面との間隔を大きくとって
いた。

したがって、通常運転時の案内管５と保護管９との間を
流動する冷却用液体ナトリウムの流力による保護管９の
横振動の挙動が吸収出来ず、そのため、出力変動が生じ
易いという虞れがある欠点があった。

これに対処するに、例えば、第２図に示ず様に、上記間
隙にボール１０を介装させるべく保護管９側部に転勤可
能に埋設して取り付ける手段等が案出されているが、上
述の如く、制御棒の緊急スクラムを妨げずに、又、その
横方向の通常運転時の振動を防ぐことを充分満足するよ
うな状態にはなされていない不利点がある。

例えば、特開昭５８−１１８８８号公報に示されるよう
なポールスライダ介設タイプも案出されているが充分に
両機能は満足されていなかった。

このように、従来技術においては、制御棒を通常運転時
に可及的に静止させる機能と、緊急スクラムが容易に行
われる機能とを共に備えている技術が案出されていない
ためこれに対する潜在的要望は強いものがあった。

〈発明の目的〉 この発明の目的は、上述従来技術に基づく高速増殖炉（
ＦＢＲ）等の原子炉の炉心に対する制御棒の通常運転時
の可及的に安定した静止状態と緊急時の速やかで確実な
スクラム現出を相い兼備えられない問題点を解決すべき
技術的課題とし、案内管内面と制御棒保護管側面間の間
隔を緊急時に制御棒を可及的速やかに挿入することが可
能であるようにすると共に、通常運転時においては、冷
却用液体ナトリウムの流力による振動の影響が吸収され
るようにしてエネルギー産業における原子力利用分野に
益する優れた制御棒集合体構造を提供せんとするもので
ある。

〈発明の構成〉 この発〜明の構成は、前述問題点を解決するために、原
子炉容器炉心部にセットされた制御棒集合体の案内管の
内部に該容器の上部遮蔽プラグに設けられた案内管の駆
動装置に連係して吊下された制御棒の保護管が対応する
案内管との間に緊急時挿入のための充分な間隔を有して
おり、而して、該制御棒側面と案内管内側面とのいづれ
か一方から相手側の対向面にかけて斜め下向き方向に複
数の長穴が穿設されて鋼球等の球体が介装され、而して
、該容器内に充満されている冷却用液体ナトリウムが、
該案内管と制御棒の間の流力により該制御棒に横振動を
印加しようとしても、該複数の長穴先端に球体が自重に
より降下して対向面に当接して制御棒集合体の横振動を
吸収して可及的に制御棒の振動を阻止して出力変動が生
じないようにして安定な運転が出来るようにし、一方、
地震時のような緊急時には制御棒を駆動装置及び自重に
より下降させると球体は長穴内に相対上昇してスムース
に後退し容易にスクラムが出来るようにした技術的手段
ｉ講じたものである。

〈実施例−構成〉 次に、この発明の１実施例を第３．４図に基づいて説明
すれば以下の通りである。尚、第１．２図と同一態様部
分は同一符号を用いて説明するものとする。

第３．４図は第１図■部拡大部であり、制御棒集合体１
は従来態様同様に高速増殖炉（ＦＢＲ）等の原子炉の容
器炉心内に設けられて下部支持装置にセットされ、案内
管５と保護管９の間隔は充分に広く設けられて緊急時に
スクラムし易いようにされている。

而して、当該実施例においては、該保護管９の軸方向設
定長さの距離範囲に於いて設定深さ、径の複数の底１１
を有する長穴１２．１２・・・が設定角度下向き傾斜さ
れて穿設されており、その内部に鋼球等の球体１０′が
各々１個転勤可能に介装されている。

尚、該球体１０’　、１０’・・・は保護管９と案内管
５とが同心状態に在る通常運転時においては長穴１２．
１２・・・を下降して案内管５との間に介装されるよう
にされている。

そして、該球体１０’　、１０’　・・・は各長穴１２
及び案内管５の内面に対し転勤自在にされているため囲
動抵抗は実質的にない。

而して、該各長穴１２の上記設定傾斜角度は当該保護管
９のサイズスクラム時の降下スピード等により予め設計
的に決められているが、案内管５と保護管９の相対側方
振動時には球体１０′の長穴１２内への後退転動分力が
大きく働かないような傾斜角度にされている。

〈実施例−作用〉 上述構成において、第３図に示す態様の様に、原子炉が
平常運転においては上部の図示しない駆動装置により吊
下された制御棒の保護管９は案内管５内に於いて所定に
昇降されて出力を調整されるが、この状態において、該
案内管５の内面と保護管５の側面との間を流動する冷却
用液体ナトリウムの流力により保護管５に横振動が印加
されて該保護管９は横方向に振動しようとするが、上記
球体１０’　、１０’　・・・が各長穴１２下端を介し
て案内管５の内面に当接して該案内管５と一体化される
ため横振動は生じない。

尚、この場合、保護管５の昇降は緩速に行われ、前述の
如き長穴１２の傾斜にされているため該球体１０′　は
転動して摺動抵抗は極めて少く該昇降は支障なく行われ
る。

又、冷却用液体ナトリウムの案内ｇ５内面と保護棒９側
面との間隔を流動するプロセスにおいては複数の球体１
０’　、１０’　・・・が介在しているが、該複数の球
体１０’　、１０’　・・・の直径、及び、体積は極め
て僅かであるので、又、相対的に間隙が大きいので、実
質的に液体ナトリウムの流路が妨げられることなく、流
過抵抗も大きくなることはない。

又、緊急時において保護管９が案内管５に対して芯ずれ
を生じて急速に落下する場合、第４図に示す様に保護管
９と案内管５の間隙が狭くなる方の球体１０’　、１０
’・・・が押圧分力により各長穴１２内に転勤退行し、
その結果、保護管９は案内管５の内面を抵抗なく滑り落
ちるので、スクラムがスムース、且つ、容易に行われる
。

而して、この場合、該第４図左側に示す様に上記球体１
０′の最上位位置でもその側部は僅かに保護管９と案内
管５との間隙を保証して転勤し、両者の摺接を避けるこ
とが出来る。

尚、スクラム終了後リセットする場合は球体１０’、ｉ
ｏ’　・・・が各長穴１２内で転動降下して保護管９と
案内管５との間隙を所定に復位する。

尚、この発明の実施態様は上述実施例に限るものでない
ことは勿論であり、例えば、機構は上下方向複膜に設け
たり、傾斜長穴と球体は案内管側に設けたり、又、上述
実施例においてスクラム終了後保護管９の上昇について
球体１０の相対加工時に案内管５内面との間に模作用に
よるロック状態発生のおそれがあれば、これに対しては
長穴１２の下端に案内管内面と平行溝を形成させて逃が
す等の種々の態様が採用可能であることは勿論である。

〈発明の効果〉 以上、この発明によれば、基本的に高速増殖炉（ＦＢＲ
）等の原子炉の容器にセットされた案内管内に挿入され
て可動に供される制御棒が、平常運転においては、その
内部の冷−即用液体ナトリウムの流動に伴う流力による
振動を受けても下向傾斜長穴に介装した球体が対向面に
当接してスペーサとして機能し、その振動を吸収するた
めに、はとんど振動による挙動が少なく、その限り、出
力変動がないという優れた効果が奏され、一方、地震等
の緊急時においては制御棒と案内管の芯ずれが生じても
、上記可撓性細棒が相手側に柔軟に弾力的に当接するた
めに挿入がし易く、スムースにスクラムが行われるとい
う相反する両方の機能が同時に現出されるという優れた
効果が奏される。

而して、平常運転時においては、各球体の径が小さく体
積が小さいために、実質的に冷却用液体金属ナトリウム
液の流過を妨げることなく、流動抵抗が大きくなること
はないという利点もある。

そして、炉出力の変動を小ざく出来るのみならず、出力
調整のための制御棒の無駄な昇降動を少くする効果もあ
る。

更に、構造が簡単なため既存の施設にも適用出来るメリ
ットもある。

このように、この発明によれば、原子力利用においてそ
の安全性と安定した運転の双方が期待出来るという極め
て優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般態様の原子炉の容器内にセットさ・れる案
内管と制御棒の位置関係説明模式断面図、第２図は従来
態様の案内管と制御棒の模式断面間第３．４図以下はこ
の発明の１実施例の説明図であり、第３図は通常運転時
の横断面図、第４図はスクラム時の横断面図である。 ５・・・案内管、　６．７．８．９・・・制御棒、１・
・・制御棒集合体、 １２・・・長穴、　１０・・・球体 出願人　動力炉・核燃料開発事業団

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原子炉容器内に設置され上部駆動装置に連係されると共
   に案内管内に昇降自在に挿設される制御棒が流力による
   横振動抑制機構を有する制御棒集合体構造において、該
   制御棒側面と案内管内面とのいづれか一方の面から他方
   の面に向けて複数の下向き長穴が形成され、而して該各
   長穴に転勤自在に球体が介装されていることを特徴とす
   る制御棒集合体構造。