JPS63115090A - Core reactivity inhibitor - Google Patents

Core reactivity inhibitor

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JPS63115090A
JPS63115090A JP61260682A JP26068286A JPS63115090A JP S63115090 A JPS63115090 A JP S63115090A JP 61260682 A JP61260682 A JP 61260682A JP 26068286 A JP26068286 A JP 26068286A JP S63115090 A JPS63115090 A JP S63115090A
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JP
Japan
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control
fuel assembly
control element
fuel
core
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Pending
Application number
JP61260682A
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Japanese (ja)
Inventor
佳彦 石井
松本 知行
博見 丸山
貞夫 内川
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Priority to JP61260682A priority Critical patent/JPS63115090A/en
Publication of JPS63115090A publication Critical patent/JPS63115090A/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)

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。
(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃料装荷時及び燃料交換時における゛原子炉
の反応度の上昇を抑える炉心反応度抑制装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a reactor core reactivity suppression device that suppresses an increase in the reactivity of a nuclear reactor during fuel loading and fuel exchange.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の軽水炉に用いられている制御棒は、主に十字形制
御棒と呼ばれるものと、クラスタ型制御棒と呼ばれるも
のの2種類がある。十字形制御棒は沸騰水型原子炉(B
WR)や初期の加圧木型原子炉(PWR)に用いられた
ものであり、燃料集合体間に存在する空隙部に断面形状
が十字の形をした制御板を挿入して原子炉の反応度を制
御する。
There are two main types of control rods used in conventional light water reactors: cruciform control rods and cluster control rods. The cruciform control rods are used in boiling water reactors (B
WR) and early pressurized wood reactors (PWR), a control board with a cross-sectional shape is inserted into the gap between fuel assemblies to control the reactor's reaction. Control the degree.

この型の制御棒を使用した原子炉では、制#*を挿入し
た状態のまま燃料集合体を移動することができる。制御
棒が挿入されていれば原子炉の反応度は充分低く保たれ
るので、燃料装荷時や燃料交換時に原子炉が臨界に達し
て暴走することはありえない。
In a nuclear reactor using this type of control rod, the fuel assembly can be moved with the control rod inserted. If the control rods are inserted, the reactivity of the reactor is kept sufficiently low, so it is unlikely that the reactor will reach criticality and go out of control during fuel loading or fuel replacement.

クラスタ型制御棒は、燃料棒と同程度の直径をもつ制御
棒複数本を組にした構造物で、燃料集合体内に設けた制
#棒案内管に#御棒を挿入、引抜して原子炉の反応度を
f!iff御する。このクラスタ型制御棒はPWRに利
用されており、十字型制御棒に比べて原子炉内の中性子
束分布を平坦化できる利点がある。PWR用のクラスタ
型制御棒は、炉心の上方に制御棒駆動機構があり、各制
御棒を燃料集合体の上部から燃料集合体内の制御棒案内
管に出し入れする。燃料交換時には、クラスタ型制御棒
と制御棒駆動機構を切り煎す。切り離されたクラスタ型
制御棒は燃料集合体内に滞まり、燃料集合体はクラスタ
型制御棒を挿入したまま移動する。したがって燃料交換
時に原子炉の反応度が上昇することはない。
Cluster type control rods are a structure made up of multiple control rods with the same diameter as the fuel rods, and the control rods are inserted into the control rod guide tube provided inside the fuel assembly and pulled out to operate the reactor. The reactivity of f! If control. This cluster-type control rod is used in PWR, and has the advantage of flattening the neutron flux distribution within the reactor compared to a cross-type control rod. A cluster type control rod for a PWR has a control rod drive mechanism above the reactor core, and each control rod is moved in and out of the control rod guide tube in the fuel assembly from the top of the fuel assembly. When replacing fuel, the cluster type control rods and control rod drive mechanism are cut. The separated cluster-type control rods remain in the fuel assembly, and the fuel assembly moves with the cluster-type control rods inserted. Therefore, the reactivity of the reactor does not increase during fuel exchange.

制御棒及び駆動機構の構造については、原子カバンドブ
ツク(オーム社、1976)pp294−298に詳し
い。また緊急時の炉心反応度の抑制装置としては例えば
特開昭60−166890号公報がある。
The structure of the control rod and drive mechanism is detailed in Atomic Band Book (Ohmsha, 1976) pp. 294-298. Further, as an example of a device for suppressing core reactivity in an emergency, there is disclosed, for example, Japanese Patent Application Laid-open No. 166890/1983.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

従来の軽水炉に対し、更に燃料経済性を高め、ウランの
有効利用を図る高転換軽水炉という概念が提起されてい
る。これは、軽水炉でありながら高速炉と同様に燃料に
ならない28♂Uに高エネルギーの余剰中性子を核反応
させ、燃料として利用できる28Lapuを生成して、
ウランの有利利用を図るものである。この型の原子炉は
、従来の軽水炉より中性子エネルギーを吸収する減速材
として働く水領域の割合を減少させねばならない。その
為には燃料格子は従来の四角格子よりは三角格子の方が
燃料棒に対する水領域の割合を小さくでき有利である。
The concept of a high-conversion light water reactor has been proposed, which improves fuel economy and makes more effective use of uranium than conventional light water reactors. This is a light water reactor, but like a fast reactor, 28♂U, which cannot be used as fuel, undergoes a nuclear reaction with high-energy surplus neutrons to produce 28Lapu, which can be used as fuel.
This aims to make advantageous use of uranium. This type of reactor requires a reduced proportion of the water domain that acts as a moderator to absorb neutron energy than conventional light water reactors. For this purpose, a triangular fuel lattice is more advantageous than the conventional square lattice because it can reduce the ratio of the water area to the fuel rods.

また、燃料集合体間に大きな水領域をとらねばならず、
中性子束、ひいては8力分布に大きな歪のできる十字形
制御棒よりは、クラスタ型制御棒の方が有利である。
Also, a large water area must be provided between the fuel assemblies,
Cluster-type control rods are more advantageous than cruciform control rods, which can cause large distortions in the neutron flux and thus in the 8-force distribution.

高転換軽水炉は、沸騰水型、加圧木型どちらの型の原子
炉でも可能である。ただし沸騰水型原子炉の場合は、燃
料集合体上部で気泡が発生するので制御棒を有効に働か
せるには気泡の発生が少ない燃料集合体下部から挿入す
る方が良い。沸騰水型高転換炉では、燃料棒が三角格子
に配列された燃料集合体に、クラスタ型制御棒を燃料集
合体下部から挿入する形式が炉心特性の点からは優れた
構造である。
High-conversion light water reactors can be either boiling water or pressurized wood reactors. However, in the case of a boiling water reactor, bubbles are generated at the top of the fuel assembly, so in order for the control rods to work effectively, it is better to insert them from the bottom of the fuel assembly, where fewer bubbles are generated. In a boiling water high conversion reactor, a structure in which cluster-type control rods are inserted from the bottom of a fuel assembly in which fuel rods are arranged in a triangular lattice is an excellent structure from the viewpoint of core characteristics.

しかし、ここに問題が1つある。PWRと異なリフラス
タ型制御棒を燃料集合体下部から燃料集合体内に挿入す
る場合、細い棒状の各制御棒はそれ自身では自立できず
、何らかの支持構造が必要である。燃料集合体内に制御
棒が挿入されているときは燃料集合体内の制御棒案内管
が、fM料料金合体ら制御棒を引き抜いた時には、炉心
下部に設けられている支持部材が制御棒を支持するが、
燃料交換時に燃料集合体内に制御棒を挿入したまま燃料
集合体を抜き取ると、直径約1a1.長さ約3〜4mの
棒状の制御棒は下端のみで支持された構造であるのでた
わみが生じる。このたわみは塑性変形を起こす恐れがあ
り、制御棒の健全性から考えると問題がある。また、そ
の点を解決するために、制御棒を燃料集合体から引き抜
いた後に燃料集合体を交換する方法が考えられる。しか
し、この場合には、−時的に燃料集合体から制御棒が抜
けた状態になる。一般に原子炉は、−台の制御棒が炉心
内に挿入されなくても、他の制御棒が炉心に挿入されて
いれば原子炉は停止するように設計しているので、燃料
交換時に一台の制御棒を燃料集合体から引き抜いても原
子炉が臨界に達し暴走することはない。しかし、何らか
の原因で他に1台の制御棒が炉心に挿入されていなかっ
たと仮定すると燃料交換時に2台の制御棒が炉心に挿入
されていないことになり、臨界までの余裕がなくなる恐
れが生じる。2台の制御棒が炉心に挿入されなくても原
子炉が臨界に達しないような設計も可能であるが、その
点が炉心の設計の制約条件になり、経済性の高い炉心の
設計を困難にする難点がある。また液体の中性子吸収材
を注入すると、再起動時にこの中性子吸収材を回収する
事が困雉で°ある。
However, there is one problem here. When inserting a refruster type control rod, which is different from a PWR, into a fuel assembly from the bottom of the fuel assembly, each thin rod-shaped control rod cannot stand on its own and requires some kind of support structure. When the control rod is inserted into the fuel assembly, the control rod guide tube inside the fuel assembly supports the control rod, and when the control rod is pulled out from the fM fuel coalescence, the support member provided at the bottom of the core supports the control rod. but,
If the fuel assembly is removed with the control rod inserted into the fuel assembly during refueling, the diameter will be approximately 1a1. Since the rod-shaped control rod with a length of about 3 to 4 m is supported only at its lower end, it bends. This deflection may cause plastic deformation, which is problematic in terms of the integrity of the control rod. Further, in order to solve this problem, a method can be considered in which the fuel assembly is replaced after the control rod is extracted from the fuel assembly. However, in this case, the control rods are temporarily removed from the fuel assembly. Generally, nuclear reactors are designed in such a way that even if one control rod is not inserted into the core, the reactor will shut down if other control rods are inserted into the reactor core. Even if the control rods are pulled out of the fuel assembly, the reactor will not reach criticality and go out of control. However, assuming that for some reason one other control rod was not inserted into the reactor core, two control rods would not be inserted into the reactor core at the time of fuel exchange, and there would be a risk that there would not be enough room to reach criticality. . It is possible to design a reactor so that it does not reach criticality even if two control rods are not inserted into the core, but this becomes a constraint on core design and makes it difficult to design a highly economical core. There are some difficulties in doing so. Furthermore, if liquid neutron absorbing material is injected, it is difficult to recover this neutron absorbing material upon restart.

本発明の目的は、沸騰水型高転換炉としての特性が優れ
ているクラスタ型制御棒を炉心下部から挿入する形式の
原子炉の燃料装荷時及び燃料交換時の反応度の上昇を抑
え、安全に燃料装荷、燃料交換の行なえる手段を提供す
ることにある。
The purpose of the present invention is to suppress the increase in reactivity during fuel loading and fuel exchange in a nuclear reactor in which cluster control rods, which have excellent characteristics as a boiling water high conversion reactor, are inserted from the bottom of the reactor core, and to ensure safety. The objective is to provide a means for loading and exchanging fuel.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、燃料装荷時及び燃料交換時に、制御棒の炉
心反応度を抑制する作用を補助する炉心反応度抑制装置
を設けることにより達成される。
The above object is achieved by providing a core reactivity suppressing device that assists in suppressing the core reactivity of the control rods during fuel loading and fuel exchange.

炉心反応度抑制装置は、炉心反応度を抑制する制御要素
、制御要素を駆動する駆動機構、制御要素と駆動機構と
の着脱装置、及びそれらの制御装置から構成されている
The core reactivity suppression device is composed of a control element that suppresses the core reactivity, a drive mechanism that drives the control element, an attachment/detachment device for the control element and the drive mechanism, and their control devices.

〔作用〕[Effect]

クラスタ型ルI御棒の燃料集合体の下部から炉心に挿入
する形式の原子炉の燃料装荷及び燃料交換時には、炉心
反応度抑制装置を使って、交換する燃料集合体内に挿入
されている制御棒を引き抜きながら制御要素を燃料集合
体内に上部から挿入する。制御要素が完全に燃料集合体
内に挿入された後に、制御要素を駆動装置から切り離す
。燃料集合体内に反応度を抑制する制御要素を収容した
まま燃料集合体を移動して燃料交換する。
When loading and replacing fuel in a nuclear reactor that is inserted into the core from the bottom of the fuel assembly of cluster type I control rods, a core reactivity suppressor is used to control the control rods inserted into the fuel assembly to be replaced. Insert the control element into the fuel assembly from above while pulling out. After the control element is completely inserted into the fuel assembly, the control element is disconnected from the drive. The fuel assembly is moved and the fuel is exchanged while the control element for suppressing reactivity is housed in the fuel assembly.

制御要素を挿入した燃料集合体を所定の位置に移動した
後には、上記の手順と逆の手順で、制御棒を燃料集合体
内に挿入する。すなわち、着脱装置で#節要素と駆動装
置を接続し、制御要素をとり出しながら制御棒を燃料集
合体内に挿入する。
After the fuel assembly into which the control element has been inserted is moved to a predetermined position, the control rods are inserted into the fuel assembly by reversing the above procedure. That is, the # node element and the drive device are connected by the attachment/detachment device, and the control rod is inserted into the fuel assembly while taking out the control element.

この一連の動作で、1体の燃料集合体の移動のサイクル
が終了する。
This series of operations completes the cycle of movement of one fuel assembly.

本発明によれば、燃料集合体内に制御棒を燃料集合体下
部から挿入する形式の原子炉に対し、燃料装荷及び燃料
交換時においても、炉心の反応度を抑制する中性子吸収
材が全ての燃料集合体に挿入された状態になり、炉心の
反応度の上昇を制御できる、 〔実施例〕 以下、本発明の実施例について説明する。
According to the present invention, for a nuclear reactor in which control rods are inserted into a fuel assembly from the bottom of the fuel assembly, even during fuel loading and fuel exchange, the neutron absorbing material that suppresses the reactivity of the reactor core absorbs all the fuel. [Example] Examples of the present invention will be described below.

第1図は1本発明の一実施例の概&!図である。FIG. 1 shows an overview of an embodiment of the present invention &! It is a diagram.

この図は、燃料交換時の原子が建屋17内の様子を示し
ており、格納容器16及び圧力容器1oの上蓋ははずさ
れている。圧力容器1o内の炉心シュラウド壁15と上
部炉心支持板13.下部炉心支持板12で囲まれた炉心
14には、複数の燃料集合体1が装荷されている。第1
図では1図が複雑になるため、炉心内の燃料集合体群を
一体の燃料集合体1で代表させている。圧力容器10の
下部には制御棒駆動装置40が設置され、燃料集合体1
の下部からクラスタ型の#御棒42が燃料集合体1内に
挿入、引抜できる構造になっている。
This figure shows the inside of the atomic building 17 during fuel exchange, with the upper lids of the containment vessel 16 and pressure vessel 1o removed. Core shroud wall 15 and upper core support plate 13 in pressure vessel 1o. A plurality of fuel assemblies 1 are loaded in a core 14 surrounded by a lower core support plate 12 . 1st
In the figure, the fuel assembly group in the reactor core is represented by a single fuel assembly 1 because one diagram is complicated. A control rod drive device 40 is installed in the lower part of the pressure vessel 10, and the fuel assembly 1
The structure is such that a cluster type # control rod 42 can be inserted into and pulled out from the bottom of the fuel assembly 1.

また、クラスタ型制御棒42を支持するために。Also, to support the cluster type control rods 42.

下部プレナム11には制御棒支持材41が設置されてい
る。原子炉建屋17の上部には走行用レール32が施設
され、走行台車30が移動できるようになっている。走
行台車30の上には横行台車31があり、横行台車31
上に炉心反応度抑制装置24が設置されている。走行台
車30と横行台車31を組み合わせることで、炉心反応
度抑制装置25を任意の燃料集合体1の真上に移動させ
ることができる。炉心反応度抑制装置25は、主に、制
御要素20.制御要素ガイド21.制御要素駆動装置2
3.制御要素の着脱機構22.制御要素ガイド昇降装置
i!j26、及びそれらの制御装置から構成される。各
構成要素の詳細は後述するが、ここでは動作の概要を示
す。制御要素20は、制御要素駆動装置23の駆動#2
7に接続されているが制御要素の着脱機構22を使って
駆動軸27と任意に着脱が可能である。制御要素20を
燃料集合体l内に挿入、引抜する際に、挿入箇所と制御
要素20の位置関係がずれないように、制御要素ガイド
21が設けである。制御要素ガイド21内に収容されて
いる制御要素20を燃料集合体1の近傍まで移動するの
は、制御要素ガイド昇降装置26で行なう、以下、各構
成要素について第1図及び夫々の図面を参照にして述べ
る。
A control rod support member 41 is installed in the lower plenum 11 . A traveling rail 32 is provided above the reactor building 17, and a traveling trolley 30 can be moved thereon. There is a traversing truck 31 on top of the traveling truck 30;
A core reactivity suppression device 24 is installed above. By combining the traveling truck 30 and the traversing truck 31, the core reactivity suppressing device 25 can be moved directly above any fuel assembly 1. The core reactivity suppressor 25 mainly includes control elements 20. Control element guide 21. Control element drive device 2
3. Control element attachment/detachment mechanism 22. Control element guide lifting device i! j26 and their control devices. Details of each component will be described later, but an overview of the operation will be shown here. The control element 20 is driven by drive #2 of the control element drive device 23.
7, but can be attached to and detached from the drive shaft 27 as desired using a control element attachment/detachment mechanism 22. A control element guide 21 is provided so that the positional relationship between the insertion point and the control element 20 does not deviate when the control element 20 is inserted into or withdrawn from the fuel assembly l. The control element 20 housed in the control element guide 21 is moved to the vicinity of the fuel assembly 1 by the control element guide lifting device 26. Refer to FIG. 1 and the respective drawings for each component below. I will explain it as follows.

第2図は、本実施例において炉心部14に装荷した燃料
集合体1の横断面図を示す。燃料集合体1は六角形のチ
ャンネルボックス2の中に燃料棒3が三角格子状に配置
され、従来の四角格子の燃料集合体よりは稠密な構造と
なっている。また燃料集合体1内には制御棒案内管4が
7本配置されている。燃料棒案内管4の中には燃料集合
体1下部から制御棒42が挿入できる。制御要素20は
、この制御棒案内管4に燃料集合体1上部から挿入でき
る構造になっている。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the fuel assembly 1 loaded in the reactor core 14 in this embodiment. The fuel assembly 1 has fuel rods 3 arranged in a triangular lattice in a hexagonal channel box 2, and has a more dense structure than a conventional square lattice fuel assembly. Furthermore, seven control rod guide tubes 4 are arranged within the fuel assembly 1. A control rod 42 can be inserted into the fuel rod guide tube 4 from the lower part of the fuel assembly 1. The control element 20 has a structure that can be inserted into the control rod guide tube 4 from above the fuel assembly 1.

第3図は1本実施例における制御要素20の構造を示し
た正面図と立面図である。制御要素20は制御棒42と
同様に中性子吸収材36のボロンカーバイト(B 4 
C)  の粉末を充填した7本のポイズン管35とポイ
ズン管35をまとめる柄37から構成される。ポイズン
管35の直径は約IGで燃料集合体1の制御棒案内管4
に挿入できる太さであり、またポイズン管35の配置も
制御棒案内管4の配置に対応している。ポイズン管35
の先端は細くなっており、制御棒案内管4に挿入する際
に挿入しやすい構造になっている。ポイズン管35の長
さは、燃料集合体1の高さより、やや短い程度の長さに
なっている。制御要素20の柄37の先端には、制御要
素20と制御要素駆動装置23の駆動軸27との着脱を
可能にする着脱機構22が設けられている。
FIG. 3 is a front view and an elevation view showing the structure of the control element 20 in this embodiment. The control element 20, like the control rod 42, is made of boron carbide (B 4
C) It is composed of seven poison tubes 35 filled with powder and a handle 37 that holds the poison tubes 35 together. The diameter of the poison tube 35 is approximately IG, and the control rod guide tube 4 of the fuel assembly 1
The poison tube 35 is thick enough to be inserted into the control rod guide tube 4, and the arrangement of the poison tube 35 corresponds to the arrangement of the control rod guide tube 4. Poison tube 35
The tip of the rod is tapered, so that it can be easily inserted into the control rod guide tube 4. The length of the poison pipe 35 is slightly shorter than the height of the fuel assembly 1. At the tip of the handle 37 of the control element 20, an attachment/detachment mechanism 22 is provided that allows the control element 20 and the drive shaft 27 of the control element drive device 23 to be attached and detached.

第4図は、本実施例におれる制御要素20と制御要素駆
動軸27の着脱機構22の詳細図である。
FIG. 4 is a detailed view of the attachment/detachment mechanism 22 between the control element 20 and the control element drive shaft 27 in this embodiment.

制御要素20の柄37は中空になっており、中にロック
プラグ51が、スプリング53と押え板52により、固
定されている。駆動軸27の先端は、板ばね構造のカッ
プリングスパッド54になっている。制御要素駆動機構
は、この駆動軸27を油圧でシリンダ57内面を摺動さ
せる機構である。この駆動軸27は、制御要素20との
着脱をおこなうために、内部が中空の二重構造になって
おり、ピストン58を油圧で作動させ、アンカップリン
グロッド55を駆動することができるようになっている
The handle 37 of the control element 20 is hollow, and a locking plug 51 is fixed therein by a spring 53 and a holding plate 52. The tip of the drive shaft 27 is a coupling spud 54 having a leaf spring structure. The control element drive mechanism is a mechanism that causes the drive shaft 27 to slide on the inner surface of the cylinder 57 using hydraulic pressure. This drive shaft 27 has a double structure with a hollow interior so that it can be attached to and detached from the control element 20, and can actuate the piston 58 with hydraulic pressure to drive the uncoupling rod 55. It has become.

制御要素20と駆動軸を接続するには、まず、アンカッ
プリングロッド55を突き出して、ロックプラグ51を
押す。するとスプリング53がちぢんで、ロックプラグ
51が押し下げられ、カップリングスパッド54が、中
空の制御要素の柄37の中に挿入できる。そこでピスト
ン58を油圧で操作してアンカップリングロッド55を
引き抜くと、スプリング53の力でロックプラグ51が
押し上げられる。その結果、カップリングスパッド54
が、ソケット50部分とロックプラグ51の間にはさま
れ、制御要素20と制御要素の駆動軸27は接続する。
To connect the control element 20 and the drive shaft, first, the uncoupling rod 55 is pushed out and the locking plug 51 is pushed. The spring 53 is then flexed, the locking plug 51 is pressed down, and the coupling spud 54 can be inserted into the hollow control element handle 37. When the uncoupling rod 55 is pulled out by hydraulically operating the piston 58, the lock plug 51 is pushed up by the force of the spring 53. As a result, the coupling spud 54
is sandwiched between the socket 50 portion and the lock plug 51, and the control element 20 and the drive shaft 27 of the control element are connected.

この接合を解除するにはアンカップリングロッド55を
操作して、ロックプラグ51を押せばよい。
To release this connection, the lock plug 51 can be pushed by operating the uncoupling rod 55.

第5図は、燃料集合体1上部に、制御要素20を移動し
たときの概観図である。制御要素ガイド21は、案内板
28と支持部材29から成っている。案内板28には、
制御要素20の位置がずれないように、溝がきってあり
、これにより制御要素20の横方向へのずれが制限され
る。制御要素20は、燃料集合体1の真上に移動した後
、制御要素駆動装置23により制御棒案内管4に挿入さ
れる。
FIG. 5 is an overview diagram when the control element 20 is moved to the upper part of the fuel assembly 1. The control element guide 21 consists of a guide plate 28 and a support member 29. On the information board 28,
In order to prevent the control element 20 from shifting, the groove is cut, thereby limiting the lateral displacement of the control element 20. After the control element 20 moves directly above the fuel assembly 1, it is inserted into the control rod guide tube 4 by the control element drive device 23.

第6図には、燃料交換時における本発明による炉心反応
度抑制装置25の動作順序を示す。
FIG. 6 shows the operating sequence of the core reactivity suppressor 25 according to the present invention during fuel exchange.

まず、燃料交換をする燃料集合体1の上に、炉心反応度
抑制装置25を移動する。この時、制御棒42は全て炉
心に挿入されている(第6図(a))。
First, the core reactivity suppressor 25 is moved above the fuel assembly 1 to be replaced. At this time, all of the control rods 42 are inserted into the reactor core (FIG. 6(a)).

次に、制御要素ガイド昇降装置26を使って、制御要素
ガイド21ごと制御要素20を燃料集合体1の上部に移
動する(第6図(b))。
Next, the control element guide 21 and the control element 20 are moved to the upper part of the fuel assembly 1 using the control element guide lifting device 26 (FIG. 6(b)).

燃料交換する燃料集合体1内の制御棒案内管内に制御要
素20を挿入しながら、制御棒42を燃料集合体1から
引き抜く(第6図(C))。
While inserting the control element 20 into the control rod guide tube in the fuel assembly 1 to be refueled, the control rod 42 is pulled out from the fuel assembly 1 (FIG. 6(C)).

制御要素20を燃料集合体1内に挿入した後。After inserting the control element 20 into the fuel assembly 1.

着脱機構22により駆動軸27と制御要素20を切り離
し、反応度抑制装置25を乗せた台車を移動する(第6
図(d))。
The drive shaft 27 and the control element 20 are separated by the attachment/detachment mechanism 22, and the cart carrying the reactivity suppressor 25 is moved (sixth
Figure (d)).

その後、燃料交換機により、制御要素20を収容した燃
料集合体1を、制御要素20ごと所定の炉心の位置に移
動する。
Thereafter, the fuel assembly 1 containing the control element 20 is moved together with the control element 20 to a predetermined core position by the fuel exchanger.

移動後は、上記の逆の手順で燃料集合体1内に制御棒4
2を挿入する。すなわち、制御要素20を着脱機構22
により駆動軸27に接続し、燃料集合体1内に制御棒4
2を挿入しながら制御要素20を引きぬく。制御要素2
oが燃料集合体1から完全に引き抜かれた時には、燃料
集合体1内に制御棒42がほぼ完全に挿入された状態に
なっている。
After moving, install the control rods 4 into the fuel assembly 1 by reversing the above procedure.
Insert 2. That is, the control element 20 is connected to the attachment/detachment mechanism 22.
control rods 4 connected to the drive shaft 27 in the fuel assembly 1.
2, while pulling out the control element 20. Control element 2
When the control rod 42 is completely pulled out from the fuel assembly 1, the control rod 42 is almost completely inserted into the fuel assembly 1.

この反応度抑制装置を使用する際、誤まって制御要素2
0を挿入せずに制御棒42を引き抜いたり、制御棒42
を燃料集合体に挿入せずに制御要素20を取り出したり
することがないよう、インタロック機構を設けである。
When using this reactivity suppressor, the control element 2
If the control rod 42 is pulled out without inserting the
An interlock mechanism is provided to prevent the control element 20 from being removed without being inserted into the fuel assembly.

炉心反応度抑制装置25が制御要素20を吊り下げてい
るか否かを検出する荷重計、炉心反応度抑制装置25の
平面位置を検出する検出器、制御要素の駆動軸27の先
端位置検出器、各制御棒42の挿入位置の検出器が設置
され、誤まって燃料集合体1内から中性子吸収材が抜き
出されないようになっている。また、制御棒駆動軸43
及び制御要素の駆動軸27には爪機構が設置され、制御
棒42及び制御要素20の燃料集合体1内への挿入、引
抜が段階的に進むようになっている。制御棒42と制御
要素20の移動は、互いに相手の動きを検出して、燃料
集合体1内の反応度が急激に変化しないように行なう。
A load meter that detects whether the core reactivity suppressor 25 suspends the control element 20, a detector that detects the planar position of the core reactivity suppressor 25, a tip position detector of the drive shaft 27 of the control element, A detector is installed at the insertion position of each control rod 42 to prevent the neutron absorbing material from being extracted from the fuel assembly 1 by mistake. In addition, the control rod drive shaft 43
A pawl mechanism is installed on the drive shaft 27 of the control element, so that the control rod 42 and the control element 20 are inserted into and withdrawn from the fuel assembly 1 in stages. The control rods 42 and the control elements 20 are moved by detecting each other's movements so that the reactivity within the fuel assembly 1 does not change suddenly.

本実施例では採用していないが、水中用のテレビカメラ
や、マーカーと光の組み合わせ、あるいは音波を利用し
た位置決め装置を、制御要素ガイド21の先端に設置す
ると、制御要素20を制御棒案内管内に挿入するための
位置決めが容易になる。
Although not adopted in this embodiment, if an underwater television camera, a combination of a marker and light, or a positioning device using sound waves is installed at the tip of the control element guide 21, the control element 20 can be moved into the control rod guide tube. This makes positioning for insertion easier.

また1本実施例では、走行台車30と横行台車31で、
炉心反応度抑制装置25を移動させたが。
In addition, in this embodiment, the traveling truck 30 and the traversing truck 31,
Although the core reactivity suppressor 25 was moved.

炉心14上方にターンテーブルを設置し、それによって
移動させる構造も可能である。また、制御要素駆動装置
は、マグネチックジャック式、あるいは電動機駆動スク
リュウ式でも可能である。
A structure in which a turntable is installed above the core 14 and is moved using the turntable is also possible. Further, the control element driving device may be of a magnetic jack type or a motor-driven screw type.

制御要素20のポイズン管35の本数は1本実施例では
7本であるが、燃料集合体1の構造にあった本数が可能
で、例えば第7図の様な燃料集合体に対しては、19本
のポイズン管を組み合わせた構造が可能である。
The number of poison tubes 35 in the control element 20 is seven in this embodiment, but the number can be changed depending on the structure of the fuel assembly 1. For example, for a fuel assembly as shown in FIG. A structure combining 19 poison tubes is possible.

第8図は1本発明による制御要素の他の実施例を示す、
原子炉によっては、3体の制御棒を1台の駆動機構で作
動させる構成が考えられる。この場合は、1つの燃料集
合体の位置を動かすためにその集合体の制御棒を引き抜
こうとすると、他の2体の燃料集合体の制御棒まで引き
抜かれてしまい、炉心の反応度が大きく上昇することが
考えられる。そういった原子炉に対しては、第8図に示
したように、3体の制御要素20を組にして制御要素集
合体45を構成し、この制御要素集合体45を着脱機構
22により制御要素の駆動軸に接続した構成の炉心反応
度抑制装置を使用する。この装置により、3台の制御棒
を1台の駆動装置で作動させる原子炉でも、炉心の反応
度を高めずに安全に燃料交換、燃料装荷が行なえる。 
     7更に中性子吸収材として液体ポイズンを使
用することが可能である。燃料集合体内に収縮可能なポ
イズン管をわずかに挿入し、ポンプにより液体ポイズン
をポイズン管に注入する。液体ポイズンの注入によりポ
イズン管は集合体内に挿入される。
FIG. 8 shows another embodiment of a control element according to the invention,
Depending on the reactor, a configuration may be considered in which three control rods are operated by one drive mechanism. In this case, if you try to pull out the control rods of one fuel assembly to move its position, the control rods of the other two fuel assemblies will also be pulled out, which will greatly increase the reactivity of the reactor core. It is possible to do so. For such a nuclear reactor, as shown in FIG. A core reactivity suppression device connected to the drive shaft is used. With this device, even in a nuclear reactor where three control rods are operated by one drive unit, fuel exchange and fuel loading can be performed safely without increasing the reactivity of the reactor core.
7 It is also possible to use liquid poison as a neutron absorber. A collapsible poison tube is inserted slightly into the fuel assembly, and a pump injects liquid poison into the poison tube. Injection of liquid poison causes the poison tube to be inserted into the assembly.

液体ポイズンがポイズン管に満された後、ポイズン管が
燃料集合体とともに移動できるようにポイズン管を切り
はなす。
After the poison tube is filled with liquid poison, the poison tube is cut away so that it can move with the fuel assembly.

制御棒が燃料集合体に挿入された場合には、液体ポイズ
ンをポイズン管から抽出し、ポイズン管を駆動機構によ
り燃料集合体から引き抜く。
When the control rod is inserted into the fuel assembly, liquid poison is extracted from the poison tube and the poison tube is withdrawn from the fuel assembly by a drive mechanism.

制御要素の中性子吸収材として液体ポイズンを使用する
ことにより、制御要素を駆動する機構を簡素化できる。
By using liquid poison as the neutron absorbing material for the control element, the mechanism for driving the control element can be simplified.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、制御棒を燃料集合体内に集合体下部か
ら挿入する形式の原子炉の、燃料装荷時及び燃料交換時
の制御棒引き抜きによる炉心反応度の上昇を抑えること
ができる。
According to the present invention, it is possible to suppress an increase in core reactivity due to control rod withdrawal during fuel loading and fuel exchange in a nuclear reactor in which control rods are inserted into a fuel assembly from the bottom of the assembly.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の概観図、第2図は本発明の
一実施例に使用した燃料集合体の横断面図、第3図は本
発明の一実施例で使用した制御要素の正面図と立面図、
第4図は本発明の一実施例で使用した制御要素と制御要
素駆動軸の着脱機構を示す断面図、第5図は燃料集合体
上方に制御要素と制御要素ガイドを配置したときの斜視
図、第6図は炉心反応度抑制装置の動作順序を示した模
式図、第7図は本発明の他の実施例における燃料集合体
の横断面図、第8図は本発明の更に他の実施例における
制御要素の集合体の正面図である。 1・・・燃料集合体、4・・・制御棒案内管、10・・
・圧力容器、14・・・炉心、40・・・制御棒駆動装
置、42・・・制御棒、30・・・走行台車、31・・
・横行台車。 32・・・走行用レール、2o・・・制御要素、21・
・・制御要素ガイド、22・・・着脱機構、23・・・
制御要素駆動装置、25・・・炉心反応度抑制装置、2
6・・・制御要素ガイド昇降装置、27・・・駆動軸、
35・・・ボ第 19 葛 2 図 VJ512] 苓卒口 *5目 慕′T 凹
Fig. 1 is an overview of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a cross-sectional view of a fuel assembly used in an embodiment of the invention, and Fig. 3 is a control element used in an embodiment of the invention. front and elevation views,
Fig. 4 is a sectional view showing the attachment/detachment mechanism of the control element and control element drive shaft used in one embodiment of the present invention, and Fig. 5 is a perspective view when the control element and control element guide are arranged above the fuel assembly. , FIG. 6 is a schematic diagram showing the operating sequence of the core reactivity suppression device, FIG. 7 is a cross-sectional view of a fuel assembly in another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a diagram showing still another embodiment of the present invention. FIG. 3 is a front view of a collection of control elements in an example. 1...Fuel assembly, 4...Control rod guide tube, 10...
・Pressure vessel, 14... Core, 40... Control rod drive device, 42... Control rod, 30... Traveling truck, 31...
・Traversing trolley. 32... Traveling rail, 2o... Control element, 21.
... Control element guide, 22 ... Attachment/detachment mechanism, 23...
Control element drive device, 25... Core reactivity suppression device, 2
6... Control element guide lifting device, 27... Drive shaft,
35...Bo No. 19 Kuzu 2 Fig. VJ512] Rei Soguchi *5 eyes 'T' concave

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、燃料集合体内に制御棒を挿入、引抜して炉心の反応
度を制御できる原子炉において、中性子吸収材と、中性
子吸収材を任意の集合体内に搬入搬出する駆動機構と、
中性子吸収材と駆動機構の着脱機構を備え、燃料集合体
内に挿入された制御棒を燃料集合体から引き抜く動作に
追従してもしくはそれ以前に中性子吸収材を集合体内に
搬入し、燃料集合体内に制御棒を挿入する動作に追従し
てもしくはそれ以後に中性子吸収材を搬出することを特
徴とする炉心反応度抑制装置。
1. In a nuclear reactor in which the reactivity of the reactor core can be controlled by inserting and withdrawing control rods into a fuel assembly, a neutron absorbing material and a drive mechanism for carrying the neutron absorbing material into and out of an arbitrary assembly;
It is equipped with a mechanism for attaching and detaching the neutron absorbing material and the drive mechanism, and the neutron absorbing material is carried into the fuel assembly following or before the operation of withdrawing the control rod inserted into the fuel assembly from the fuel assembly. A reactor core reactivity suppression device characterized by carrying out a neutron absorbing material following or after the operation of inserting a control rod.
JP61260682A 1986-11-04 1986-11-04 Core reactivity inhibitor Pending JPS63115090A (en)

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