JPS62284289A

JPS62284289A - 原子炉

Info

Publication number: JPS62284289A
Application number: JP61127782A
Authority: JP
Inventors: 迫　淳
Original assignee: Japan Atomic Energy Research Institute
Current assignee: Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 1986-06-02
Filing date: 1986-06-02
Publication date: 1987-12-10
Also published as: US4897240A

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】３、発明の詳細な説明）Ｌ１上立皿■史１本発明は原子炉の改良に関するものである。

延−胆一遺−■ 軽水冷却炉としては加圧水炉（以下ＰＷＲと呼ぶ）と沸
騰水戸（以下ＢＷＲと呼ぶ）が高度に発達し、発ｔＦと
して実用化されている。また、原−予力ＩＩ器用として
蒸気発生器やポンプを原子炉容器に収容する一体型のＰ
ＷＲも存在する。これらの炉において１７制御棒による
炉停止のばか緊急時に高ＩＩ度のホウ酸水から成るポイ
ズンを炉外のタンクから炉心部に注入することによって
炉を停止する方法が採用されている。一方、超安全ＰＷ
Ｒとして１１１度のポイズンをプレストレストコンクリ
ートや鋼製の原子炉容器に収容し、その中に一次冷却系
ｎ器（炉心、ポンプ、蒸気発生器など）を内蔵する形式
の炉も提案されている。この炉では一次冷却系に異常、
例えばポンプ停止により自動的に周囲のポイズンが炉心
部に注入され、炉を停止するものである。この炉ではポ
イズン温度を例えば１００℃にしておき、炉心出口冷却
水湿度が例えば３２０℃との温度差に基づ（密度差なら
びにその高さく位置）によって生じる差圧、例えば０．
３〜０．４気圧程度を駆動力として注入するものであり
、運転中は炉心部の差圧を上述の値と等しくすることで
バランスを保ち、ポイズンが一次系に入らないようにな
っている。−逸水とポイズンとは炉心入口部と炉心出口
の高い位置の２ケ所でインターフェースを介してつなが
っている。このインターフェースはハニカム構造、ある
いは薄肉細管を束ねたような構造であり、運転中に多少
の圧力のアンバランスを生じても両者が混合しないよう
になっている。なお、この炉には制御棒がなく、燃焼に
伴う反応度変化や大１】な出力変更のためには一次水中
のポイズン濃度を調節する方式をとっている。

しよ　としてい　ｌしかしながら外部にポイズンタンクを置き、緊急時に注
入する方式では接続配管の破断対策などのためのシステ
ムが複雑化するという欠点があった。また、上記超安全
炉の方式では一次冷却水がポイズンを介して原子炉容器
に接するという構造であるために従来のＰＷＲやＢＷＲ
の技術をそのまま利用しにくいという問題があった。ま
た、上下にハニカム等のインターフェースを設置するの
みの方式では炉心部にとりうる差圧に２．＋１限を受け
るので設計や運転上の自由度を損うという欠点があった
。

Ｉ　　　　”　るための一本発明の目的は上述の如き従来技術の欠点を改善した実
用−ヒ有益な原子炉を提供することにある。

かかる目的を達成するために本発明では原子炉容器内に
一次冷却系を収容した原子炉において緊急炉停止系とし
てのポイズンを収容したタンクを原子炉容器内に設置し
たものである。

友−Ｕ第１図及び第２図を参照すると、本発明に係る原子炉が
示してあり、この原子炉は原子炉容器１とこの原子炉容
器内に設けられた炉心部２と一次冷却系としてのポンプ
と、蒸気発生器４とを備えており、さらにポイズンタン
ク３を備えている。

炉心部は原子炉の燃料である多数の燃料棒と制御棒とが
通常のｆ！ＩＡ様で配置されている。ポイズンタンクは
炉心部２を囲むように配置され、蒸気発生器はこのポイ
ズンタンクの上部の細くなった部分の周囲に配置されて
いる。

尚、図示の実施例では蒸気発生器は原子炉容器の１５と
一体化され、この蓋の頂部にはポンプ６が設置されてい
る。　゛炉の運転中−次冷却系圧力は１５０気圧程度であり、炉
心人口／出口冷却水温度は２９０／　３２０℃程度であ
る。ポイズンタンク内には高濃度のホウ酸水が充填され
、このポイズンは冷却水より低い温度、例えば１００〜
２００℃の適切な値に設定され±５℃程度で温度制御さ
れる。ポイズンタンク上部は水圧作動弁７を介して炉心
出口部の水と連通しており、下部はポイズン温度制御に
余裕を与えるために温［ａｉｌ制御範囲内でポイズン容
積が変化しても一次冷却水と混合しないようにするため
のハニカム構造あるいは薄肉細管を束ねた形式の熱膨張
吸収手段８を介して炉心入口部の水と連通している。こ
の弁はポンプ６の運転中は締め切られ、ポンプの回転数
が下り、昇圧が低下すると開放するようになっている。

このため、ポイズン湿度は炉心部の圧迫とは独立に設定
でき、別の観点からは炉心部圧損は自由に設定できる。

ポイズン中のボロン濃度は炉停止に必要な値にする。こ
れは炉心の核特性に依存するが、例えば８．　ＯＯＯｐ
ｐｍにする。

必要なら天然ボロンでなり１０Ｂを濃縮したものを用い
る。ポンプが止り、弁が開放するとポイズンと一次水の
温度差に基づく密度差によって生じる初期差圧、これは
ポイズンの設定温度に依存するが例えば０，２〜０．４
気圧程度である。これが駆動力となってポイズンが注入
され、−次水と混合されて炉心部に流入する。炉を再起
動する場合には、先ずポンプを作動させる。この場合に
は短時間であるので弁を強く閉じる必要はないのでポン
プは部分負荷運転でよい。このことは運転の柔軟性をも
たらす。次にポイズンタンク内のポイズンをできるだけ
混合させないようにタンク上部から高温且つ高濃度のポ
イズンを注入し、その分だけタンク下部から薄まったポ
イズンを一次系に排出させる。次にポイズン冷ｆＪ１手
段９をｆ￥動させて所定の温度になるように冷却すると
共に自然対流によって混合する。そのあとで−次水を原
子炉入口湿度程度まで高め、ポンプを全出力運転してか
ら一次水中のボロン濃度を運転レベルまで低下させる。

原子炉容器１は上部にフランジ１０を有する。下部鏡板
には必要なら制御棒駆１ｊ＋機構のためのハウジング１
１を設け、リークに備える。ハウジング内は大気圧程度
の空気あるいは不活性ガスとする。

容器１の胴部には貫通部を設けない。

原子炉容器のＭ５には３ケの給水ヘッダー１２と３ケの
蒸気ヘッダー１３が設けられている。給水配管１４と蒸
気配管１５をヘラグーの横に接続し、管板１６を直視で
きる位置にｉ１７を設けることにより管板や伝熱管の点
検修理を容易にしている。給水管６Ｔ１８は束ねて伝熱
部支持板１９の孔２０を通り蒸気発生器伝熱部２１の上
部に入り、ダウンカマーって伝熱部内側を通り、下に出
る。また、蒸気管轟￥　２３は同様に支持板１９の孔２
０を通って管板１６に接続される。ダウンカマーと伝熱
部の間には図示しないが熱交換を少くするための断熱筒
が設けられる。伝熱部は伝熱管をヘリカルに巻き上げた
もので図示しないが、管群の縦及び横のスペースを決め
るための支持材が入っており、これを伝熱部支持板１９
によってつり下げて支持する。この支持板はスカート２
４を介して原子炉容器の蓋５と結合される。伝熱部の外
側には伝熱部外筒２５があり、伝熱管を保護する。原子
炉容器の胴との間隙にはスカート部に設けた多数の小孔
２６からバイパス流を少量流し、この部分の水が淀まな
いようにする。

熱交換器内筒２１は外筒と同様に伝熱管を保護する。

ポイズンタンクの上板２８には３ケの弁７と３ケの冷却
器９が設置されている。この板には炉心部からタンク内
を通って来た６本の熱τ対導管２９が貫通している。図
示しないが中性子検出器導管もここを貫通している。こ
の板の上にはスカート３０を介してポンプ６がはめ込ま
れる座板３１が接続されている。この板には６ケの蓋３
２が設けられている。

この蓋は直下の水圧作動弁７や冷ｆＪｌ　器９の点検修
理時には、・引き扱けるようになっている。この板には
水圧作動弁７に駆動力となる水を供給する配管３３が接
続される。図示しないが、管の入口にはゴミが入らない
よらにストレーナが設置される。

このほか入口、出口台３木を各１本にまとめた冷却器の
配管３７と、同様にまとめられた熱電対導管３５などが
貫通し、これらの管は図示しないが、原子炉容器の蓋５
を貫通して外に出る。このほか、ポイズン供給管、サン
プリング管、タンク内の温度測定用熱電対の導管などが
同じような形で原子炉容器の蓋５を貫通して外に出る。

原子炉容器の蓋の内面には原子炉冷却水が直接当らない
ように熱遮蔽板３６が設けられている。冷却器９の下側
にはポイズンタンク内の自然循環による混合を促進する
ための下向管３７（点線で示す）がタンクの底部まで設
けられている。

ポイズンタンク３は内筒３８と外筒３９から成り、炉心
部２の周囲で両者はり７４０などで固く結合される。こ
のリブには冷ｎ１体を外から内に向って炉心をバイパス
して流すための孔４１が多数説けである。リブの代りに
多数の小円筒で結合してもよい。

外筒の下部はタンク外底板４２に接続され、内筒の下部
はタンク内底板４３に接続されている。外筒下部には冷
ｕ１体流路を設けたスカート４４が設けられ、原子炉容
器下部の座４５の上に据えつけられる。ここには図示し
ないが回転しないようにキー構造がＳ２けられる。

タンク内外底板間には３本の冷却体流路４６が接続され
ている。タンク内底板の上は炉心下部支持板４７との間
で炉心入口にブレナム４８を形成する。

３ケの熱膨張吸収手段８はタンク内底板にポイズンタン
クに突出した形式で設置されている。その上にはポイズ
ンが直接炉心下部支持板に当らないようにバッフル板４
９が設けられる。ポイズンが流入するときにはここで一
次水と混合してから炉心部に注入される。

炉心下部支持板の上は支持柱（または板、筒）５０を介
して炉心上部支持板５１が設けられる。これはＰＷＲや
［３ＷＲと同様である。この上に制御棒の入らない燃料
集合体とｔｌｉｌｌ　ｌｉｔ棒要素の入る燃料集合体５
２が配列される。制御棒要素５３は燃料集合体の燃料棒
要素間に設けられたガイドチューブの中に下部から挿入
される。なお、別案として、専用の制御棒案内管を燃料
集合体とは別に独立に設けることも考えられるし、また
、全ての燃料集合体に制御棒要素が入るような設計も考
えられる。なお、燃料集合体の外形は本実施例の６角で
なくてもよい。ＰＷＲやＢＷＲの如く４角であってもよ
い。

ａ、ｌＪ・御棒要素は炉心上部支持板５１からタンク外
底板４４まで貫通した案内管５４の中を上下する。駆仙
軸５５はカップリング５６を介して＄１ＪｌＯ棒要素ど
連結される。制御棒駆動機構はＢＷＲの技術をそのまま
利用することができる。炉心上部には各燃料集合体の出
口冷却体温度を測定するための熱電対を設けたハネ上げ
式の炉心上部板が置かれる。これは大小各３枚で構成さ
れる。小板５１と大板５８はタンク内筒に設けられた座
５９にヒンジビン６０でとりつけられる。スペースの関
係で、小板のビンは高い位置に置かれる。各板は倒した
ときに燃料集合体に接しないようにするために座にスト
ッパー６１（第７図）を設けている。大根５８には小板
５７を押えつけるための板６２が両端に設けられ、また
、燃料集合体が浮上して板が開くのを防ぐためにヒンジ
の部分で座との間にロックビン６３がマニピュレータ操
作によって着脱できるようになっている。

板の開閉はウィンチで釣り下げられたフックをマニピュ
レータで支えてつり１げるという方法で行う。このため
に各板には先端にフックの入る孔６４が設けられる。炉
心部の外周には燃料集合体を位置決めするための位置決
め手段が設けられている。この位置決め手段は例えばバ
ッフル構造６５から成っている。これは内壁Ｇ６、外筒
６７、補強板６８から構成される。この部分には炉停止
時に自然循環を促進するために逆止弁６９が設けられる
。この部分には図示しないが中性子検出器がタンクを貫
通する導管を通って持ちこまれる。この外には使用済燃
料集合体貯Ｍ筒７０が置かれる。図示の如く、板を閉め
たときにこの部分の燃料交換を行うことができる。一方
、板を開けると炉心部の燃料を交換することができる。

燃料交換は例えば次のようにして行う。先ず板の閉っだ
状態で使用済燃料１本を炉外に取り出し、代りに新燃料
を貯蔵筒１０に入れる。この操作をくり返、て使用済燃
料を全部とり出して新燃料と置き換える。次に大根２枚
と小板１枚をはね上げて、最終バッチの燃料の１本を貯
蔵筒１０に入れる。そして半径方向にシャラフリングを
行い、新燃料を装荷する。このような操作を繰返す。こ
のように１バッチ分の使用済燃料を置くようにして燃料
交換システムを単純化することができる。

そして最終的には貯蔵筒に使用済燃料が満される。別案
として使用済燃料を貯蔵筒７０に長期門人れない方法も
ある。この場合には燃料交換装置（原子炉容器の外に置
かれる部分）には冷Ｗ設備が必要である。先ず１、板の
閉っだ状態で空になっている貯蔵筒２０に新燃料を必要
なだけ入れる。この場合少くとも１本だけあけておく。

次に、先の操作と同じようにして貯蔵筒に使用済燃料を
入れる。後に板を閉めてから使用済燃料を全部取り出す
。この交換方式をとる場合、貯蔵筒は燃料交換作業を１
ｌｌｉ！化する役割を果す。

ポイズンタンク内面、タンク内のりブ表面、管表面には
一次水との熱交換を少くするための断熱壁７１が張りつ
けられる。また、タンク内筒の内側（炉心側）には流路
形成筒７２を設け、炉心をバイパスする流れによって内
筒を外筒と同程度の温度にする。この流れは炉心支持板
外周部に設けた多数の小孔７３から供給される。そして
リブに設けた孔４１からの流れを合流してさらに上の方
で炉心出口水と合流する。また上の方では蒸気発生器内
筒２７とポイズンタンク外１ＩＲ３９との間には蒸気発
生器をバイパスする少量の流れを生ぜしめてタンク外筒
を内筒と同程度の温度にする。

なお上述の説明においてダウンカマーは伝熱部の内側と
したが製作上外側が好ましい場合もあるし、また、多数
（例えば８基）のモジュラ−型の蒸気発生器とする選択
もある。この場８合でも給水ヘッダーと蒸気ヘッダーと
を蓋５に設ける。なお、管板は原子炉容器内に置く方式
もある。

第６図は炉心上部板先端部の詳細を示す。３枚の小板５
７は３枚の大板５８の上に設けた押え板６２のエツジで
押えつけられる。点線で示す６角形は燃料集合体７４の
位置を示す。燃料集合体の上には冷１１体の通る孔７５
があり、矢印のように冷却体が流れる。ここには温度測
定用の熱電対７６が設置される。燃料集合体の上部には
例えばＢＷＲと同様にフックで釣るための金具７７が設
けられる。大小各板の先端はフック７８で釣り上げられ
るようになっている。

第７図は炉心上部板の取付図である。

第８図はヒンジのロックピン６３の着脱装置を示す。大
板５８のヒンジ２０Ｇに設けた孔２０１にビン６３が差
し込まれた状態を示す。駆動装置２０２はタンクに設け
られた座２０３に取りつけられる。ロックビン６３の出
し入れは送りネジ２０４によって行われ、これの回転は
ウオームギヤ２０５とウオームホイル２０８によって行
われる。ウオームギヤの軸上にはマニピュレータによっ
て運ばれる回転器が差し込まれる座２０９が設けられて
いる。

第９図は水圧作動弁の作動状態の構造を示すものであり
、第１０図は弁の開放状態を示すものである。

弁の駆動部はピストン１０１、シリンダ１０２、高圧氷
室１０３、環状の噴出口１０４で構成される。ピストン
の軸１０５の下端にはフレキシブルジヨイント１０６を
介して弁体１０７がつながれる。噴出口の内筒１０８の
上下には軸受１０９　、１１０が設けられ、弁体１０７
を中央に位置決めする。周囲より例えば２気圧高い高圧
水がポンプ吐出部から高圧配管１１１によって導入され
る。ポンプが作動すると矢印のように水が流れ、ピスト
ンを図示のように持ち上げ、弁体を弁座に密着させる。

軸受１０９゜１１０には固着しないだけの隙間が設けら
れており、またピストンとシリンダの間にはもつと大き
い隙間が設けられる。洩れ流れを抑制するためにピスト
ンには周方向の満１１３が設けられる。弁体１０７はポ
ンプ停止時に確実に開くように重くしである。

尚、１１４は支持脚を示す。弁は支持筒１１５を介して
ポイズンタンク上板１１６に据えつけられる。この上板
の孔には弁体の落下防止器１１７がはめ込まれる。

第１１図は制御棒を用いない場合の炉の構造を示す。上
部は同じなので下半分だけ示す。

この場合には炉心部が熱膨張によって上下してもかまわ
ないのでポイズン内外筒を固く結合する必要はなく、ま
た内筒を外筒と同程度の温度にする必要はない。第２図
で示したようにもできるが、この図では別室として熱膨
張を許す設計を示す。

炉心入口ブレナム３０１の底はポイズンタンクの内底板
３０２であり、ここに周辺６ケ所からベローズをもつ、
冷却流路管３０３が設けられ、球形のタンク外底板３０
４とつながる。内底板３０２の中央にはポイズン熱膨張
吸収器３０５が設けられ、その上にバッフル板３０６が
設けられる。ポイズン注入時にはポイズンが周方向に出
て一次水と混合して炉心に向う。外筒下部には冷１３体
流路の設けられたスカート３０７が設けられ、原子炉容
器下部の座３０８に据えつけられる。図示しないが回転
しないようにキー構造が設けられる。タンク内筒３０９
には外筒３１０との間のスペースを保つための上下に滑
ることのできるスベニサ３１１　、３１２がとりつけら
れる。他の部分は第２図のものと同様である。

第１２図は加圧器を内蔵する方式の炉上部構造を示す。

他の部分（下の方）は既述のものと同様である。原子炉
容器蓋４０１の頂部に設けたポンプ４０２のケーシング
４０３の部分に電気ヒータ式加圧器（蒸発器）を収容す
るものである。発生した蒸気が直接原子炉容器の蓋や伝
熱管に触れないように熱遮蔽板４０４が張りつけられる
。また、蒸気が低温の水面と接触して凝縮するのを防ぐ
ためにハニカム構造あるいは薄肉細管を束ねた構造の伝
熱防止３４０５を設ける。水面はこの伝熱防止器の長さ
の範囲で制御される。４０Ｇは蒸気室である。図には示
さないが圧力が過大になったときに蒸気を放出する圧力
開放弁が蓋４０１に接続される。また、図示しないが圧
力調節のために、減圧器として小型のポンプが原子４容
２Ｓｉ４０１にとりつけられ、スプレー装置がこれにつ
ながれる。主ポンプ吐出部の水を吸い上げ蒸気室の上方
からスプレーして減圧させる。別系として蒸気発生器出
口側の水を、ポンプで昇圧してスプレーする方法も考え
られる。

第１３図は加圧器内蔵式ポンプの構造を示す。ポンプの
ケーシング５０１の中にはインペラ５０２を駆動するｍ
　５０３が入っている。炉心出口水は矢印の如く入り、
インペラ５０２で加速され、案内１５０４を通り、吐出
口から出る。電気ヒータ５０５は断熱板５０６を介して
ケーシング５０１の周囲にとりつけられる。外筒５０８
の内側にも断熱板が設けられる。

電気ヒータで加熱され、生成した蒸気は点線で示すよう
に蒸気室に入る。モして外筒底部に設けた小孔５０９か
ら水が補給される。ヒータの導線５１０はポンプのケー
シングの中を通り外に出る。尚、５１１は基準水面を示
し、５１２は蒸発時の加圧器内水面を示す。ポンプケー
シングと軸を均一に６月１するために、一点鎖線で示す
ような流路を形成させる。即ち、軸受５１２あるいはこ
の近くから入った水は軸受５１３あるいはその近くから
上部に出る。その水をバイブ５１４でポンプ吸込側まで
導く。

５１５はポイズンタンク座板を示す。

第１４図は燃料交換装置の具体的構成を示す。ポイズン
タンク内筒の上部の細くなった部分６０１にクレーンに
よって燃料交換用炉内マニピュレータ６０２が装着され
る。重力支持と回転防止ならびに径方向支持がタンク上
板６０３との嵌合部でなされ、下部は軸受６０４に嵌合
されることによって径方向の支持がなされる。マニピュ
レータ１４６０５には点線で示すように回転筒６０Ｂと
上下動する軸ＧＯ７が収納され、軸の下部には腕６０８
とつかみ具６０９が関節によって接続される。図ではウ
ィンチ６１０のワイヤ６１１によってつり下げられたつ
り具６１２をつかみ、燃料貯ｉａ筒６１３から燃料集合
体６１４をつり上げたところを示す。この場合、ワイ！
はたるませない程度に上方向に引張るだけでマニピュレ
ータが荷ｍを受けるようにする。このあとで点線６１５
で示すように中心部まで水平移動し、つかみ具を開き、
つり貝を自由にしてウィンチを巻いてつり上げる。燃料
交換用炉外マニピュレータ６１６は容器６１７の頂部に
設置され、ウィンチ６１０によってつり下げられるワイ
ヤ６１１を案内する役目を６つもので、胴内に点線で示
すように回転ｎ６１８を有し、その下端に腕６１９を有
し、その先にワイヤガイド６２０を有する。点線６２１
はつり上げた燃料を燃料収納筒６２２に入れるためにそ
の上まで移動したところを示す。このあとウィンチを巻
き戻して収納筒に燃料を入れ、フックをはずす。燃料を
炉内に入れるときにはこれと逆の操作を行う。容器６１
７はクレーンで運ばれ、−次桁納容器の上部フランジＧ
２３に装着される。必要ならボルトで固定される。底板
の中央には燃料集合体の通る孔６２４があり、蓋が設け
られる。燃料交換が完了すると閉じられる。なお、７ラ
ンジ６２３と原子炉容器頂部のポンプの座６２６の間に
ｔよ熱膨張を吸収するためのベローズ６２７をもつ受は
皿６２８があり、燃料交換時に水が放散しないようにな
っている。ここには弁６２９があり燃料交換時以外には
開放され、他の空間と圧力差が生じないようになってい
る。長期間炉内で貯蔵した燃料を取扱う場合には水面は
ポンプの座よりも低い位置でよいが、炉停止ｖ＆間もな
い１１＃ｉ熱の高い燃料を取扱う場合には容器ら１７に
も水を入れる。そして必要なら冷却器を内蔵させる。受
は皿６２８にはコネクタ６３０が設けられており、炉内
マニピュレータ駆動用、照明用の電線や計装など線６３
１が接続されるようになっている。

第１５図はつり具とつかみ具の具体的構造を示す。

つり具は胴７０１、フック７０２を下端にもつ回転筒７
０３、フタ７０４、内面に歯をもつ歯車７０５、回転筒
に収納された減速器付きモータ１０６、それで駆動され
る歯車７０７で構成される。つり下げるためのワイヤ１
０８はその中心部にモータ用電線７０９が入っており、
スライド式の接点７１０でモータに電流を供給する。回
転を円滑にするためにスラストベアリング７１１、ラジ
アルベアリング７１２　、７１３が設けられる。

つかみ具は２ケのハサミ７１４をもら、その関節部にウ
オームホイル７１５をもつ。そして減速器付ぎモータ７
１６で駆動されるウオームギヤ７１７の回転によって開
閉する。図ではつり具をつかんだ状態を示すが、炉心上
部板など１ｍ物をつり上げるとぎにはつり具のフックを
つり上げるべき物の金具にひっかけたあとでハサミを聞
き、上方に移動して再びハサミを閉じ、ハサミのつけ根
７０８を密着させ、ワイヤをこの位置に当てた状態でウ
ィンチで巻き上げるとともにつかみ具を径方向外側に押
しつけるという協調作業を行うことができる。

必要なら燃料交換のときでも同様の方式とすることがで
きる。

第１６図は燃料交換用炉内マニピュレータの構造を示す
。ポイズンタンク内筒８０１に装着されたマニピュレー
タの胴８０２はポイズンタンク上板８０３に差し込まれ
る形で装着される。回転しないように突起８０４が設け
てあり、これが板に掘られた溝に嵌合するようになって
いる。胴の下部はタンク内筒の一部を厚くした形の軸受
８０５に嵌合することで径方向に支持される。胴８０２
の中には回転筒８０６があり、その中を軸８０７が上下
する。

軸の下端には関節８０８によって腕８０９と結合される
。腕の回転は減速器付きモータ８１０によって行われる
。回転筒下端にはフタ８１１が設けられ、ここにつり具
をつるすワイヤ８１２のガイドローラー８１３が設けら
れる。図示しないがこのフタにはテレビカメラや照明装
置がとりつけられる。

胴８０２と回転筒８０６との間には回転を円滑にするた
めに上下２ケ所のラジアルベアリング８１４゜８１５を
設け、また、ツバ８１６の下面にスラストベアリング８
１７を設ける。これらによって径方向と重力支持を行う
。回転筒上端には歯車８１８が設けら札、減速器付きモ
ータ８１９で駆動される歯車８２０によって回転する。

８２１はモータ用電線である。他のモータや照明用の電
線、ａＶ４線などもこの部分を通って炉外のコネクタに
接続される。

回転筒の内側は力の加わらない横方向に対してはスライ
ド面８２２で軸と接触するようになっており、タテ方向
では燃料集合体の荷重による力の加わるところはスライ
ドベアリング８２３　、８２４　、力の加わらないとこ
ろはスライド面８２５　、８２６で軸と接するようにな
っている。　。

軸８０２はコの字形になっており燃料集合体８２７（点
線で示す）の通る孔が形成される。ツバ８１６の上には
軸を上下させるための’Ｒｈ％が胃かれる。

減速器付きモー９８２８で駆動されるウオームギヤ８２
９によってウオームホイル８３０が回転し、軸受８３１
両端の歯車８３２によってラック８３３のとりつけられ
た軸８０７を上下させる。

ウオームギヤ８２９の軸を支持し、モータを設置する板
８３４はツバ８１６の上のコの字形の支持構造８３５と
ツバ８１６にボルトで固定される。なお、荷重が過大で
あるならば、ウオームホイル８３０とウオームギヤ８２
９を傘形歯車として駆動することも考えられる。

胴８０２の上端の、中央に燃料集合体の通る孔のあいた
板にはクレーンでつり上げるためのフックの入る孔８３
６が設けられる。また、胴は中央部で底板８３１のスカ
ート部で上下が接合きれる。

Ｒ２Ｈと１里本発明によれば、従来炉と同様に原子炉容器に一次冷却
系ＩＩ器を収容し、且つ、緊急炉停止系としてのポイズ
ンタンクをその中に持ら込むようにしたものであり、以
下の効果を有する。

（１）ポイズンタンクは炉心部を包み込むような形で設
ける。炉心上部には燃料交換用のマ二ビュレータの操作
に必要なスペースを設けるが、その上は燃料交換に必要
なだけのスペースどなるように細クシて周囲に蒸気発生
器を配置する。こうすることによって原子炉容器内のス
ペースの有効利用をはかるとともに、蒸気発生器や、下
部にｉ制御棒駆動機構がある場合にはそれの放射化を防
ぐことができる。

（２）上部インターフェースとしては本発明においても
従来の超安全炉と同じく単にハニカム構造物を置くだけ
の構成にもでき、新概念の炉として成立するが、さらに
性能を高めるために前述のような欠点を排除するために
弁を用いる構造とする。弁として逆止弁を用いる方式は
既に提案されているが、原子炉運転時の弁の締付は圧力
を高くできないことのほか、ポイズンタンク内にガスが
発生した場合に弁の作動が不確実になるなどの問題が想
定されるので確実に作動する弁として、駆動力として主
ポンプの吐出圧を利用してピストンを持ち上げる方式の
水圧作動弁を案出した。これを用いることにより上述の
問題を解決する。

（３）　　−次冷却系機器の配置上の問題に関して、蒸
気発生器をポイズンタンク周囲に配置することは既に述
べ゛たが、さらに次のような構成とすることにより、組
立てや保守を容易する。

即ち、蒸気発生器の給水ヘッダーと蒸気ヘッダーを原子
炉容器蓋の部分に設けることによって蒸気発生器と容器
蓋とを一体化し、組立て時の現地工事を少くする。また
、大がかりな修理をする場合には炉外に引火くことが容
易になる。また、本発明の炉ではポンプが停止すること
は安全側であるので一基で充分である。そこで原子炉容
器蓋の頂部に設けることとする。ポンプは燃料交換時に
は外して点検される。ポンプ取付座は燃料交換機の挿入
口として利用される。このようにしてスペースの有効利
用どシステムの単純化を図る。

（４）−次冷却系の加圧器は従来のＰＷＲと同様に外部
に設置できるが、配管破断の問題を排除するために、ま
た、レイアウト上の単純化のだめに【ま原子炉容器に内
蔵することが望ましい。設置スペースの節約と保守の容
易化を図るためポンプのケーシングの部分（軸の支持筒
の周囲）に電気ヒータ式の蒸発為を内蔵させる方式とす
る。

（５）ポイズンタンクを上部で細くしたために炉心上部
機構に従来方式が使えないという問題を生じたが、はね
上げ式の炉心上部機構とすることで解決する。

また燃料交換はポイズンタンク内筒上部の細くなった部
分にマニピュレータを装着し、炉上部からウィンチによ
ってつり下げられたフックのついた回転できるつり具を
つかみ燃料集合体をつり上げるという方式により解決す
る。

（６）本発明は制御棒を用いる炉としても、また、用い
ない炉としても適用できる。

（７）本発明は軽水炉を対象として説明しているが、重
水あるいは重水と軽水の混合水を用いる炉としても成立
するものである。通常のＰＷＲやＢＷＲと異り、燃料交
換時に大囚の水を必要としないので重水を用いることが
できる。そして、燃料の転換比の古い炉を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子炉縦断面図の上半分、第２図は原子炉縦断面図の下半分、第３図は蒸気発生器上部位置の平面図、第４図はポイズ
ンタンク上部位置の平面図、第５図は炉心部、炉上部の
平面図、第６図Ａは炉心上部板先端部の詳細図、第６図Ｂはその
Ａ−Ａ断面図、第７図は炉心上部板取付は図、第８図Ａ、Ｂはロックビン着脱装置の断面構成図、第９図は水圧作動弁の作動状態の縦断面図、第１０図は
水圧作動弁の弁開放時の縦断面図、第１１図はｔＩＩＩ
　ｔａｕ棒を用いない揚台の原子炉縦断面図。第１２図は加圧器内蔵する方式の原子炉縦断面図、第１
３図は加圧器内蔵式ポンプ縦断面図、第１４図は燃料交
換システムの構成図、第１５図Ａはつり具とつかみ具と
の構成図、第１５図ＢはそのＡ−Ａ線断面図、第１６図は燃料交換用炉内マニピュレータの断面構成図
、第１７図は第１６図のΔ−Ａ線断面図、第１８図は第１
６図のＢ−Ｂ線断面図、第１９図は第１６図のＣ−Ｃ線
断面図、第２０図は第１６図のＤ−Ｄ線断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）原子炉容器内に燃料を有する炉心部のほか、蒸気
発生器、ポンプなどの１次冷却系を収容しさらに高濃度
のホウ酸水を収容するタンク（ポイズンタンク）を備え
て成り、前記ポイズンタンクは前記炉心部を囲むように
配置され、前記蒸気発生器は前記ポイズンタンク上部の
細くなった部分を囲むように配置されていることを特徴
とする原子炉。
（２）原子炉容器蓋が蒸気発生器の給水ヘッダーと蒸気
ヘッダーとを備え、且つ、その頂部に１基のポンプを備
えている特許請求の範囲第１項記載の原子炉。
（３）ポイズンタンクの上部に上記ポンプの運転によっ
て生じる差圧で作動する水圧作動弁を設けポイズンタン
クの下部に熱膨張吸収手段を備えて一次冷却水と連通し
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。
（４）電気ヒータ式の蒸発器をケーシング部に内蔵させ
ることによって構成される加圧器内蔵式のポンプを用い
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
。
（５）燃料を有する炉心上部に熱電対を装荷したハネ上
げ式の大小２種類の炉心上部板を設けることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の原子炉。
（６）ウインチでつり下げた回転できるフックをもつつ
り具を、ポイズンタンク内筒のノド部に差し込み固定し
たマニピュレータで位置決めし、燃料集合体をつり上げ
ることによって燃料交換す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。