JPS6086492A - 材料炉内照射装置 - 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〕 本発明は高速増殖炉の原子炉構造材の照射試験を行なう
材料炉内照射装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

第１図はルーゾ型高速増殖炉を示すもので、図中１は原
子炉容器である。原子炉容器１内には冷却材としての液
体ナトリウム２が収容され、その上部開口１ａは遮蔽プ
ラグ３によシ閉塞されている。遮蔽プラグ３は偏心位置
に円形孔４ａを有する固定プラグ４と、この円形孔４ａ
に口伝自在に装着された回転プラグ５とからなるもので
ある。また原子炉容器ｌ内には複数の燃料集合体および
制御棒（いずれも図示せず）等より構成される炉心６が
設置され、この炉心６は炉心支持機構７によシ支持され
ている。

前記原子炉容器１には冷却材流入配管８および冷却材流
出配管９が外部より接続されている。

また原子炉容器１の外面は間隙を有して保穫容器１０で
覆われ、冷却材流入配管８および冷却材流出配管９は保
護容器１０に接続された保護管１１．１２によシ覆われ
ている。

前記炉心６の上方には炉心上部機構１３が回転プラグ５
を貫通して設けられ、この炉心上部機構１３内には複数
の制御棒駆動機構１４が設けられている。これらの制御
棒駆動機構１４は各制御棒を炉心６に対して挿入・引抜
操作して、炉心出力を調整するものである。また炉心上
部機構１３の内部には案内胴１５が鉛直方向に設置され
、この案内胴１５内の下部には原子炉構造材の高温、低
フルエンスでの照射試験を行なうだめの照射試験材料１
ｅｎ、１ｅｂ（第３図参照）を収納した収納容器１７が
配設されている。案内胴１５の下端には液体ナトリウム
２を流入させるナトリウム流入孔１８が第２図の如く設
けられている。さらに後述する如く、収納容器１７の下
端、周壁および収納容器１７内に上下に配設された押え
板１９　ａ　、１９ｂ、１９ｃ。

１９ｄにはそれぞれ液体す）　ＩＪウム２を流入させる
ナトリウム流入孔２０ｇ、２０ｂおよび２１＆、２１ｂ
、２１ｃ、２１ｄが第３図の如く設けられて、収納容器
１７内の照射試験材料１６ｈ　、１６ｂｆ液体ナトリウ
ム２に接触させ、高温に保持するように構成されている
。

第２図は材料炉内照射装置を示すもので、案内胴１５は
前記炉心上部機構１３０制御棒駆動機構用予備孔等の挿
入孔２２に挿入されており、上部外周に形成された案内
胴７ランソ２３を介して炉心上部機構１３内に支持され
ている。この案内胴フランジ２３よシ上方の部分１５ａ
はハウシング２４で囲まれている。そしてこのノｈウゾ
ング２４の外周下端に設けられた下部７ランゾ２５と案
内胴フランジ２３とは共通の、ｈｐルト２６によシ炉心
上部機構１３に固定されている。

前記案内胴１５には偏心した位置に案内孔２７が形成さ
れ、案内胴１パ５の下端には前記ナトリウム流入孔１８
が、案内孔２７に連通ずるように形成されている。また
案内胴１５０周壁音トｖこはガス抜孔２８が形成されて
いる。そして前記案内胴上方部分１５ａの上端はハウジ
ング２４の上部フランジ２９に密着嵌合している。そし
てこの案内胴上方部分１５ａおよび案内孔２７内には遮
蔽体３０が上方よシ挿入されている。

この遮蔽体３Ｑは上端にフラン）　３０　ａ　′（ｉ−
有し、このフランジ３０ｍは１ドルト３１によシハウゾ
ング２４の上部７ランゾ２９に固定されている。

上記遮蔽体３０には案内胴上方部分１５ａの上端から下
端に至る高さ範囲に空間部３２が形成されておシ、また
遮蔽体３０の７う７’）３０＆上面にはハンドリングヘ
ッド３３が日？ルト３４によ勺取付けられている。

前記案内孔２７の内周および遮蔽体３０の外周にはそれ
ぞれ下方を小径とする段部３５，３６が形成されている
。これらの段部２５．２６は互いに接していわゆるオフ
セット構造となっており、案内孔２７と遮蔽体３０との
間の隙間を非直線として炉心６からの放射線上昇ストリ
ーミングの外部への流出を防止するようにしている。そ
して遮蔽体１２３には、上記空間部３２および７ランフ
３０ｇ中心部にそれぞれガス流通孔３７．３８が形成さ
れている。また案内胴上方部分１５ａにも、空間部３２
０周壁に設けられたガス流通孔３７と中心軸が一致する
ガス流通孔３９が形成されている。そしてこれらのガス
流通孔３７．３８．３９ｆ通して、原子炉容器１の外部
に設けられたガス供給系（図示せず）よシたとえばアル
ゴンがス等の不活性ガスを案内孔２７と遮蔽体３０との
間に流入させて、この間の隙間をシールするように構成
されている。

また、前記案内胴１５には案内孔２７と平行、すなわち
鉛直方向に計装孔４０が形成され、この計装孔４０′ｔ
−ハウジング２４と案内胴上方部分１５ａとの間の空間
部４１に連通させている。

そして計装孔４０の下端には計装管４２が接続されてい
る。この計装−［ｉ￥４２は案内胴１５の外周下部に形
成された支持部４３に支持され、下端は案内孔２７中心
線上の下方位置にて閉塞ざれている。上記計装孔４０か
ら計装管４２の内部にわたって流速計および熱電対式温
度計４４が収容されておシ、これらはケーブル４５を介
して、前記ハウジング２４の周壁に取付けられたシール
ヲネクク４６に接続されている。そしてこれらの流速計
および温度計４４によシ原子炉容器１内における流体ナ
トリウム２の状態が監祝される。なお、計装孔４０の上
部と流速計および温度ｉ−ｉ　４４との間の隙間には遮
蔽体４７が充填されるとともに、前記案内孔２７と遮蔽
体３０との間の隙間と同様に非直線となるオフセット構
造になっており、炉心６からの放射線上昇ストリーミン
グの外部への流出を防止するようにしている。

前記ハウソング２４の上部７ランノ２９と遮蔽体３０の
フランジ３０ｍとの間、ハウジング２４の下部フランジ
２５と案内胴フランジ２３との間、案内孔２７と遮蔽体
３０との間、および案内胴１５外周と炉心上部機構１３
との間には、それぞれクールリング４Ｂ、４９，５０゜
５１が介挿されている。

第３図および第４図は案内孔２７に収容されている収納
容器１７の内部構造を示すもので、この収納容器１７は
収納管５２の下端に調整スペーサ５３を螺合接続し、か
つ収納管５２の上端にハンドリングヘッド５４１ｃ接続
して構成されている。そして上記収納管５２の内部には
前記照射試験材料１６１Ｌ、１６ｂが保持機構５５に保
持されて収容されている。保持機構５５の構成は次の通
シである。すなわち４枚の前記押え板１９ｒｓ、１９ｂ
、１９ｃ、１９ｔｌを上下方向に互いに平行に配設し、
上位２枚および下位２枚の押え板間に照射試験材料１６
ｍ　、１６ｂと共にスペーサロッド５６ｈ　、５６ｂを
介挿する。また前記ハンドリングヘッド５４と最上位の
押え板１９ａとの間、および中２枚の押え板１９ｂ、１
９ｃ間にはそれぞれスペーサパイプ５７Ｂ、５７ｂｆ介
挿するとともに、ノ・ンドリングヘッド５４と最上位の
押え板１９ｈとの間にはスペーサパイプ５７ｇの外側位
置に圧縮コイルばね５８を介挿する。そこで、とのばね
５８の付勢力により照射試験材料１６ｈ、１６ｂは前記
調整スペーサ５３方向へ押圧される。また、中２枚の押
え板１９ｂ　、１９ｃｆ貫通して、上下の押え板１９ｇ
、１９ｃ１間には温度モニタ菅′　５９およびフラック
スモニタ管６０が介挿されている。そして上記温度モニ
タ管５９の内部には、前記照射試験材料１６ａ、１６ｂ
と同一高さの範囲にたとえばテングラブ等のオフライン
温度モニタ６１が収容されておシ、フラックスモニタ管
６０の内部には、照射試験材料１６ａ。

１６ｂと同一高さの範囲に中性子照射量を測定するため
のドシメータカプセル６２が収容されている。そして前
記調整スペーサ５３、収納管５１および押え板１９ａ、
１９ｂｌ１９ｅ＋１９ｄには前記す）　ＩＪウム流入孔
２θ、２０ａ。

２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄがそれぞれ形成され、
ハンドリングヘッド５４の中心にもナトリウム流入孔６
３が形成されて因る。

そこで、照射試験を行なう場合には前記材料炉内照射装
置を次のように設置する。まず照射試験材料１６ａ、１
６ｂと、オフライン温度モニタ６１を収容した温度モニ
タ管５９と、ドンメータカグセル６２を収容したフラッ
クスモニタ管６０とを、押え板１９ａ、１９ｂ、１９ｃ
＋１９ｄ１スペーサパイノ５７ｈ　、５７ｂ、およびス
ペーサロッド５６ｍ　、５６ｂよシなる保持機構５５に
保持させる。そして収納管５２内に下端より圧縮コイル
ばね５８を挿入し、続いて上記の如く保持機構５５に保
持された照射試験材料１６ｔｈ　、　１６ｂ等を収納管
５２内に挿入した後、調整スペーサ５３を収納管５２の
下端に螺合する。次に、このように組立てられた収納容
器１７′ｆｒ、前記案内胴１５の内部すなわち案内孔２
７の下端部に挿入する。その後、前記遮蔽体３０を案内
孔２７内に上方より嵌合させて、案内孔２７の上端を閉
塞する。

そしてこのように組立てられた材料炉内照射装置は、治
具を用いてノ１ンドリングヘッド３３をつかんで炉心上
部機構１３内の挿入孔２２に挿入され、案内胴７ランノ
２３は炉心上部機構１３の上面にポルト２６によシ固定
される。このとき案内孔２７内にはナトリウム流入孔１
８より流体ナトリウム２が流入して内部のガスがガス抜
孔２８より押出される。また案内孔２７内に流入した流
体ナトリウム２はナトリウム流入孔２０よシ収納容器１
７内にも流入し、収納容器１７内のガスが押出される。

次に原子炉運転を開始する。このとき前記照射試験材料
１６ａ、１６ｂは炉心上部機構１３内の下端に位置し、
高温、低フルエンスで中性子照射を受ける。そしてこの
照射中における温度および中性子照射量は、前記オフラ
イン温度モニタ６１およびドシメータカゾセル６２によ
り計測される。また液体ナトリウム２の状態は前記案内
胴１５の計装孔４０および計装管４２内に挿入された流
速計および熱電対式温度計４４により計測される。

このようにして照射試験材料１６＆、１６ｂがあらかじ
め設定された量だけ中性子照射を受けた後、原子炉運転
を停止する。そして遮蔽体３０に、そのハンドリングヘ
ッド３３をつ少ンで引抜いた後、収納容器１７を、その
ノ・ンドリングヘッド５４をつかんで案内孔２７外へ取
出す。さらに収納容器１７より照射試験材料１６ａ。

１６ｂを取出して、各種の測゛定および試験を行なう。

この照射試験の間中、案内胴１５およびハウジング２４
は炉心上部機構１３に設置されたままである。

次に２回目以後の照射試験を行なう場合には、新たに照
射試験材料１６ａ、１６ｂ、オフライン温度モニタ６１
、を収容した温度モニタ管５９゜およびドシメータカプ
セル６２を収容したフラックスモニタ管６０を第１回目
と同様に収納容器１７内に組込んで、治具でハンドリン
グヘッド５４をつかみ、すでに炉心上部機構１３に装着
されている案内胴１５の案内孔２７内に設置する。次に
、同じく治具を用いて遮蔽体３０を装着する。そして原
子炉を運転して照射試験を行なう。

この２回目以後の照射試験を、温度、フルエンス等の照
射条件を変えて行なう場合には、収納容器１７内におけ
る照射試験材料１６ａ。

１６ｂの位置を変える。たとえば調整スペーサ５３の底
部の厚さ金厚くすることによシ、案内胴１５内における
収納管５２の位置を高くし、第１回目よシ高い位置での
照射試験を行なうことができる。

〔背景技術の問題点〕

以上の如く構成された材料炉内照射装置では、照射試験
材料１６ａ、１６ｂを高温に保持するために、冷却材（
液体ナトリウム２）中に浸漬するようにしている。この
ため、冷却材に接する面積が大きく、冷却材中に含まれ
る放射性腐食生成物（以下、ｃｐと称する）が、収納容
器１７の外面ばかシか、その内面や、内部の保持機構５
５および照射試験材料１６ｇ、１６ｂの表面にも多量に
付着する。そして収納容器１７の内部に流入している冷
却材は案内孔２７より取出してもなかなか排出されず、
このため収納容器１７を取扱う取扱い者の被曝緑液が増
大するおそれがあった。また収納容器１７内の冷却材を
排出し、収納容器１７を洗浄することが困難となる問題
もあった。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情にもとづいてなされたもので、
その目的は、収納容器への冷却材の付着量を減少させて
収納容器を取扱う取扱い者の被曝線量の低減をできると
ともに、案内孔より取出された収納容器の洗浄を容易に
行なうことができる材料炉内照射装置を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

本発明に係る材料炉内照射装置は、原子炉容器内に設け
られた炉心上部機構内に設置され案内孔を有してその案
内孔内に原子炉容器内の冷却材を流通させる案内胴と、
内部に照射試験材料を収容するとともに熱伝導性の良好
なガスを封入し上記案内孔内に挿脱可能に設置されその
外面に沿って案内孔内の冷却材全流通させる収納容器と
全具備したことを特徴とする。すなわち、収納容器を密
封構造としてその外面に沿って案内孔内の冷却材を流通
させるとともに、収納容器の内部に熱伝導性の良好なガ
スを封入したことを特徴とするものである。

したがって、収納容器内に冷却材が流入しないので収納
容器への冷却材付着量が減少し、収納容器を取扱う者の
被曝線量を低減できるとともに、収納容器の洗浄も容易
になる。

〔発明の実施例〕

第５図ないし第７図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図ないし第４図と同一の部分には同一符号が付し、
詳細な説明は省略するものとする。

第５図は材料炉内照射装置の概略構成を示し、第６図は
第５図の■−■矢視図である。−図中７０は案内胴で、
これは炉心上部機構１３に設けられた挿入孔５１とほぼ
同一外径に形成され、下端は炉心６の上端すなわち液体
ナトリ内部には、内周面に沿って軸方向に計装管４２が
配設され、かつ照射試験材料１６ｍ　、　１６ｂを収納
した収納容器７１を下方より支える底板７２が設けられ
ている。なお、前記計装管４２は底板２２を貫通してそ
の下方まで延在しているが、案内胴７０の周壁は底板７
２より下方まで延びてその下端延長部７３で計装管４２
の下端部を囲み、計装管下端部を保護するようにしてい
る。なお上記底板７２は収納容器７１の高さ位置を規制
するものであるため、底板２２の高さは所定のフルエン
スが得られる位置に設定されている。また、案内胴７０
の内周から底板７２の上面にわたって、複数のガイドフ
ィン７３．７４が案内胴７０のほぼ中心線方向に向って
突設され、これらのフィン７３．７４で収納容器７１の
水平方向の位置決めがなされるように構成されている。

さらに案内胴７０の周壁には、収納容器７１の上端付近
の高さ位置と、底板７２に、それぞれ液体ナトリウム２
ｆ、流通させるナトリウム流通孔７５．７６が設けられ
ている。

第７図は収納容器７１の内部構造を示すもので、この収
納容器７１は収納管７７の下端に調整スペーサ７８を螺
合接読し、かつ収納管７７の上端にハンドリングへラド
７９を接続した構成であるが、収納管７７には従来のも
ののようなナトリウム流入孔は設けられておらず、下端
も底板８０にて閉塞された密封構造となっている。そし
て収納管２７の内部には熱伝導性の良好なガスたとえば
ヘリウムガスが封入されている。なお、図中８１は収納
管７７の底板８０ｆ気密に貫通して固定されたガス置換
用チー−ブであ＃）％このチーープ８１の下端は収納管
７７内のガスを置換したのち、調整スに一す７８内にお
いて圧潰封止される。

また、調整スペーサ７８は容器状に形成されて収納管７
７に外側より螺合し、底部外周は傾斜部８２となってい
る。そして収納管７７に対する螺合部にガス抜き＃８３
、底板部にナトリウム流入孔８４がそれぞれ設けられて
いるものである。

さらにハンドリングヘッド７９の下部には、このハンド
リングへッド７９内に溜った液体ナトリウム２を排出す
るためのドレン孔８５が、内側から外周に向って下降傾
斜するように設けられている。

また、収納容器７１の内部に設けられた保持機構５５は
第３図のものと同様の構成であるが、各押え板１９ａ、
１９ｂ、１９ｃ、１９’ｄに設けられた孔２１ａ、２１
ｂ　、２１ｃ　、２１ｄはす）　ＩＪウム流通孔ではな
く、ガス置換時におけるガスの流通をスムーズにするだ
めのガス流通孔である。

以上のような構成であると、収納容器７１を案内胴７０
内に挿入する場合、収納容器７１はガイドフィン７３．
７４にガイドされてスムーズに挿入される。

また炉心６を通過した高温の液体ナトリウム２は案内胴
７０に向って上昇し、底板７２のすトリウム流通孔７６
より案内胴７０の内部に流入し、収納容器７１の外面に
沿って上昇した後、流通孔２５より案内胴７０の外部へ
流出する。

そして収納容器７１の内部には熱伝導性の良好なヘリウ
ムガスが封入されているので、収納容器７１の内部は高
温に保持され、さらに照射試験中はガンマ線によシ照射
試験材料１６ａ。

１６ｂも発熱して、この熱は液体ナトリウム２によシ持
去られることがないので、照射試験材料１６ｇ、１６ｂ
は収納容器７１の外面に沿って流通する液体ナトリウム
２と同程度の高温に保持されることになる。

さらに収納容器７１は密封されておシ、外面のみ液体ナ
トリウム２に接する構造であるから、液体ナトリウム２
に接する面積を小さくすることができる。したがって、
収納容器７１を液体ナトリウム２中よシ引上げた際の液
体ナトリウム２の付着残量はわずかであシ、ＣＰ付着量
も著しく減少する。このため収納容器７１を取扱う者の
被曝線量が大幅に低減して安全性が向上するとともに、
収納容器７１の洗浄も容易となる。

また、収納容器７１の高さを調整するための調整スに一
す７８には底部にナトリウム流入孔８４、螺合部にガス
抜き溝８３がそれぞれ設けられているので、収納容器７
ノを液体ナトリウム２中に入れる際、調整スペーサ７８
内にガスが残留したシ、液体ナトリウム２中よｐ引出す
際に液体ナトリウム２が残留したりすることもない。特
に調整スペーサ７８は収納管７７に対して外側よシ螺合
するため、ガス抜きが確実に行なわれることになる。ま
た、調整スペーサ７８の底部外周は傾斜部８２となって
いるため、ナトリウム流通孔７６より案内胴７０内に流
入した液体ナトリウム２は収納容器７１の外面に沿って
スムーズに上昇することができる。

さらに、ハンドリングヘッド７９の下部にはげレノ孔８
５が設けられているので、収納容器７１を液体ナトリウ
ム２中よシ引上げる際、液体ナトリウム２がハンドリン
グヘッド７９中にも残留しにくい構造となっている。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明に係る材料炉内照射装置は
収納容器を密封構造としてその外面に沿って案内孔内の
冷却材を流通させるとともに、収納容器の内部に熱伝導
性の良好なガスを封入したことを特徴とするものであり
、これによって冷却材の付着量が減少し、収納容器を取
扱う者の被曝線量が低減し、かつ、案内孔より取出され
た収納容器の洗浄も容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はループ形高速増殖炉の縦断面図、第２図ないし
第４図は材料炉内照射装置の従来例を示すもので、第２
図は同装置の縦断面図、第３図は収納容器の縦断面図、
第４図は第３図のｆＶ−ＩＶ断面図、第５図ないし第７
図は本発明の一実施例を示すもので、第５図は材料炉内
照射装置のｔ！＠面図、第６図は第５図の■−Ｖｉ断面
図、第７図は収納容器の縦Ｕｒ面図である。 １・・・原子炉容器、２・・・液体ナトリウム（冷却材
）、１３・・・炉心上部機構、１６ｈ、１６ｂ・・・照
射試験材料、２７・・・案内孔、７ｏ・・・案内胴、２
１・・・収納容ａ、７９・・・ハンドリングヘッド、８
５・・・ドレン孔。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　原子炉容器内に設けられた炉心上部機構内に設
   置され案内孔を有してその案内孔内に原子炉容器内の冷
   却材を流通させる案内胴と、内部に照射式）倹材料を収
   容するとともに熱伝導性の良好なガスを封入し上記案内
   孔内に挿脱可能に設置されその外面に沿って案内孔内の
   冷却材を流通させる収納容器とを具備したことを特徴と
   する材料炉内照射装置。
2. （２）前記収納容器内に封入するガスをヘリウムガスと
   したことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
   材料炉内照射装置。
3. （３）前記収納容器は挿脱の際に治具でつかむためのハ
   ンドリングヘッドを上端部に有し、このハンドリングヘ
   ッドに内部に溜った冷却材を流出させるドレン孔が設け
   られていることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   記載の材料炉内照射装置。