JPS63198894A - 原子炉停止装置 - 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） 本発明はガス冷却形原子炉の後備原子炉停止装置等とし
て有用な実用性の高い原子炉停止装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

ガス冷却形原子炉は、一般に第５図に示す如く構成され
ている。原子炉１の内部に設けられる炉心２は、黒鉛ブ
ロックを積重ねた減速材中に燃料棒３を装荷したもので
、この炉心２を入口管４を介して供給されるヘリウムガ
ス等のガス冷却材にてその上部から冷却するように構成
される。この炉心２の冷却によって高温化された上記冷
却材は、出口管５から取出されて熱交換器６に導かれ、
除熱低温化された後、循環ポンプ１を介して前記入口管
４に再び供給される。このようにして循環される冷部材
により前記炉心２がガス冷却される。

尚、熱交換器６による高温冷却材の除熱低温化は、例え
ば外部の冷却材との間の熱交換によって行われる。

しかして炉心２に設けられた制帥棒案内管８には、その
上方部より制御棒９が昇降自在に挿入されている。この
制御棒９は、案内管８の上方位置に設けられた制御棒駆
動機構１０によって案内管８内に挿入・引抜き制御され
るもので、これによって炉心２の出力が制御される。こ
の制御棒駆動機構１０は、一般的には前記制御棒９を吊
下したワイヤローブ１１と、このワイヤローブ１１の他
端側を巻装したドラム１２と、このドラム１２を回転駆
動して前記ワイヤローブ１１の巻込・繰出を行うモータ
１３とによって構成される。また原子炉１には、上記制
御棒９の挿入による炉心出力の制御（停止）が不能とな
る事態を想定して、上記制御棒駆動機構１０とは異なる
構造・作動原理の後備原子炉停止装置１４が設けられて
いる。尚、ここでは制御棒駆動機構１０および後備原子
炉停止装置１４を１個づつ設けた原子炉１を模式的に示
すが、実際にはそれぞれ所定の配置で複数個づつ設けら
れる。

しかしてこの後備原子炉停止装置１４は、第６図に詳し
く示すように、炉心２に挿入された案内管１５の上部開
口端に対向させて中性子吸収材貯蔵ホッパ１６を設け、
この中性子吸収材貯蔵ホッパ１６内に収納された、例え
ば小径の粒状に形成した炭化ホウ素（８４Ｃ）等の中性
子吸収材１７を、その中性子吸収材落下口１８から前記
案内管１５内に落下供給するものである。この中性子吸
収材１７の落下供給は、前記落下口１８を閉塞して設け
られたラブチャーディスク１９を、ガス供給管２０を介
して貯蔵ホッパ１６内に供給される高圧ガス、即ちガス
供給開閉弁２１を介して高圧ガス供給源２２から供給さ
れる高圧ガスの圧力によって破壊して行われる。尚、図
中２３は、上記ラブチャーディスク１９を支持すると共
に、案内管１５と前記貯蔵ホッパ１６とを連結する部材
である。

この案内管１５内に供給された小球状の中性子吸収材１
７によって、原子炉が停止される。この場合、中性子吸
収材１１が小球状であるから、例えば地震等によって炉
心２の黒鉛ブロックがずれ、これによって案内管１５が
多少変形しても、中性子吸収材１７は案内管１５内に確
実に落下する。

〔背景技術の問題点〕

ところが上述した構成の後備原子炉停止装置１４にあっ
ては、次のような不具合がある。即ち、原子炉圧力の変
動によってラブチャーディスク１９に繰返し荷重が作用
し、ラブチャーディスク１９が疲労破壊する虞れがあり
、また腐蝕や中性子照射による材質劣化によってラブチ
ャーディスク１９が破損する虞れがある。このような不
具合の発生時には、中性子吸収材１７が案内管１５内に
落下し、この結果原子炉１が不所望に停止する可能性が
ある。

またラブチャーディスク１９にクラック等が生じると、
貯蔵ホッパ１６内に供給される高圧ガスの濡洩が生じ、
高圧ガスの圧力によってラブチャーディスク１９を破断
できなくなる虞れがある。更には、ラブチャーディスク
１９を破断して中性子吸収材１７を案内管１５内に落下
させる際、破断されたラブチャーディスク１９の破片が
炉心２内に落下して炉心２内の冷却材通路を閉塞してし
まう可能性がある。

またこのようなラブチャーディスク１９を用いたものの
最大の欠点としては、原子炉運転中に後備原子炉停止装
置１４の作動試験を実施することができないことである
。即ち、後備原子炉停止装置１４は通常時には作動せず
、且つ作動の必要な時には確実に作動することが必要で
ある。これ故、一般的にはその作動試験を頻繁に行い、
その信頼性を確保しておくことが望ましい。

然し乍ら上述した構成の後備原子炉停止装置１４にあっ
ては、その作動試験によってラブチャーディスク１９が
破断してしまうので、原子炉運転中に作動試験を行うこ
とができない。また作動試験によってラブチャーディス
ク１９が破壊されるので、作動試験を行った都度、新品
のラブチャーディスク１９と交換する必要があり、また
装置↑４から取外したラブチャーディスク１９を固体放
射性廃棄物として処理する必要がある。しかも作動試験
によって案内管１５内に落下した中性子吸収材をその都
度回収する必要があるので、その作業が面倒であり、非
能率的であることが否めない。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、原子炉の運転状態に関係なく、
その作動試験を簡易に実施することのできる実用性の高
い構成の原子炉停止装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、炉心内に挿入された案内管の上端開口部に対
向させて設けられ、内部に中性子吸収材を収容してなる
中性子吸収材貯蔵ホッパの中性子吸収材落下口に、例え
ば中性子吸収材落下口に固定された固定蓋と、この固定
蓋に対して回転自在に設けられた回転蓋とからなる二重
蓋を設け、二重蓋駆動部により上記固定蓋に対する回転
蓋の回転位置を制御して前記固定蓋および回転蓋にそれ
ぞれ設けられた中性子吸収材が通過可能な大きさの孔部
の相互の重なり関係に応じて中性子吸収材落下口を選択
的に開関し、これによって前記貯蔵ホッパから案内管へ
の前記中性子吸収材の落下を制御するようにしたもので
ある。

特に、固定蓋と回転蓋とにそれぞれ設けられる、例えば
回転蓋の回転周方向に扇状に形成された穴部、または切
欠きからなる孔部を、上記固定蓋に対して回転蓋が特定
の回転位置にあるときにだけその孔部が相互に重なり、
且つ上記回転蓋が上記特定の回転位置以外にあるときに
は前記孔部の相互の重なりを生じることなく所定の角度
範囲内で回転し得るように、その回転周方向に対する孔
部の幅を、非孔部の幅に比較して狭く設定し、上記所定
の角度範囲内で回転蓋を回転させることによってその作
動試験を簡易に行い得るようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の一実施例につき説明する
。

第１図は実施例装置の概略構成を示す断面図である。こ
の装置は後備原子炉停止装置として原子炉に設けられる
ものであり、前述したように制御棒部ａ機構とは異なっ
た構成・作用原理の装置として実現される。

第１図において、案内管３１は原子炉の炉心２内にその
上方から挿入されて設けられたもので、その上端は中性
子吸収材の受は口として開口されている。この案内管３
１の上方に、内部に中性子吸収材３２を収納した中性子
吸収材貯蔵ホッパ３３が、原子炉容器３３の土壁に支持
されて設けられている。

この中性子吸収材３２は、例えば炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）
等の中性子吸収物質を小径の粒に形成した小球体からな
る。

しかして中性子吸収材貯蔵ホッパ３３は、前記案内管３
１の上端開口部に対向する下部を中性子吸収材落下口３
５とし、この落下口３５の下端を案内管３１の上端に連
結した筒状体からなり、落下口３５の内側に二重蓋３６
を設けて構成される。この二重蓋３６は、第２図に第１
図の要部を拡大した断面構造を示すように、中性子吸収
材貯蔵ホッパ３３の内壁に固定された固定蓋３７と、こ
の固定蓋３７の下面に固定蓋３７に対して同軸に回転自
在に設けられた回転１１３８とからなり、固定蓋３７お
よび回転蓋３８にそれぞれ設けられた扇形状の孔部３９
．４０の回転蓋３８の回転に伴う相互の重なり関係に応
じて前記中性子吸収材落下口３５を選択的に開閉するも
のとなっている。

即ち二重蓋３６を構成する固定蓋３７および回転蓋３８
は、それぞれ外周側を下向きに傾斜させた円錐状の傾斜
板に、前記中性子吸収材３２が通過可能な大きさの孔部
３９．４０を、例えば周方向に所定の角度幅の扇形状の
切欠きとして設けたものである。

そして固定蓋３７の下面内側に、その中央部に固着され
た軸受４１を介して回転１３８を回転自在に設けて構成
される。また固定蓋３７の非孔部（傾斜板）の上面には
、第３図に固定！３７の外観斜視図を示すように上記孔
部３９に向けて傾斜する傾斜案内板４２が設けられてい
る。この傾斜案内板４２の傾斜面に沿って、中性子吸収
材３２がその自重によって固定蓋３７の孔部３９に導か
れる。そして固定蓋３７の孔部３９と回転蓋３８の孔部
４０とが相互に重なり合い、これによって落下口３５が
開かれたとき、これらの孔部３９．４０を通過して中性
子吸収材３２が貯蔵ホッパ３３から落下するようになっ
ている。

尚、固定蓋３７および回転蓋３８にそれぞれ設けられる
孔部３９．４０は、第４図に二重蓋３６の平面図を示す
ように、孔部３９．４０の周方向の角度幅θａが非孔部
の角度幅θｂに比較して狭く設定されている。そして回
転蓋３８は、固定蓋３７に対して（θｂ−θａ）なる角
度範囲内で上記孔部３９．４０の相互の重なりを生じる
ことなしに回転できるようになっている。

しかしてこのような構造の二重蓋３６の回転蓋３８は、
前記中性子吸収材貯蔵ホッパ３３の内部に同軸に設けら
れた回転軸収納管４３内を挿通する回転軸４４の下端に
連設されている。この回転軸４４は、中性子吸収材貯蔵
ホッパ３３の軸方向上側に、原子炉容器３１の外側まで
延長され、軸受４５を介して回転軸収納管４３に軸支さ
れている。そしてその上端を、中性子吸収材貯蔵ホッパ
３３の情報位置に設けられた二重蓋駆動部４６に連結し
ている。この二重蓋駆動部４６は、上記回転軸４４を伝
動歯車４７を介してモータ４８により回転駆動するもの
で、その回転位置を回転軸４４に連結されたロータリエ
ンコーダ等の回転位置検出器４９により検出し、上記回
転軸４４の回転位置、つまり前記回転１［３８の固定蓋
３７に対する回転位置を制御している。尚、上記回転軸
収納管４３は、中性子吸収材貯蔵ホッパ３３内に収納さ
れる中性子吸収材３２と回転軸４４との接触を避け、回
転軸４４の回転抵抗を軽減するものである。

かくしてこのように構成された装置にあっては、通常原
子炉の運転時には、二重蓋３６の回転１３８を、その孔
部４０が固定蓋３７の孔部３９と重なることのない位置
に回転位置決めされる。これによって中性子吸収材貯蔵
ホッパ３３の中性子落下口３５が閉塞された状態となり
、中性子吸収材貯蔵ホッパ３３内に収納された中性子吸
収材３２の案内管３１への落下が阻止される。

しかして原子炉に非常事態が発生し、後備原子炉停止装
置を作動させて原子炉を緊急停止させる場合には、その
緊急信号を受けてモータ４８を回転駆動し、回転軸４４
を回転させる。この回転軸４４の回転は、前記固定蓋３
７の孔部３９と回転１３８の孔部４０とが相互に重なり
合う回転角度位置まで行われる。この回転角度位置の制
御は前記回転検出器４９による位置検出情報に従ってモ
ータ４８の駆動を制御して行われる。この際、モータ４
８の停止精度を向上させるべく、例えばモータ４８に電
磁ブレーキ機構を組込んでおくことが好ましい。しかし
て固定蓋３７と回転蓋３８の孔部３９．４０が相互に重
なり合った時、これによって二重蓋３６は全開され、孔
部３９、４０を介して前記中性子吸収材貯蔵ホッパ３３
内に収納された中性子吸収材３２がその落下口３５から
案内管３１へ落下する。この際、中性子吸収材３２は前
記傾斜案内板４１に沿って、その自重により孔部３９、
４０に円滑に導かれるので、その全てが速やかに案内管
３１の内部に落下する。従って、原子炉を速やかに、且
つ確実に停止させることが可能となる。

また装置の動作確認試験を行う場合には、前記回転位置
検出器４９にて固定蓋３７に対する回転蓋３８の回転位
置を検出しながら、前記孔部３９．４０が相互に重なら
ない角度範囲内で回転蓋３８を回転させる。この場合、
回転蓋３８の回転によって落下口３５が開口されること
がないので、中性子吸収材３２が案内管３１に落下する
ことがなく、その回転動作によって回転蓋３８が確実に
回転作動することが確認される。従って、原子炉の運転
中、或いはその停止時に拘らずに装置の動作確認試験を
行うことが可能となり、従来のラブチャーディスクを用
いた装置に見られるような不具合が全くない。即ち、破
壊されたラブチャーディスクの破片が炉心に落下するこ
とがなく、またその煩わしい交換作業が不要であり、ク
ラック発生に伴う不具合等の虞れが全くない。しかも原
子炉の運転中にその動作確認試験を行い得ると云う極め
て多大なる効果を奏する。

更には、本装置によれば二重蓋３６等の形成部材を十分
に強度の高いものを用いて構成することができるので、
原子炉の圧力変動や、中性子照射による破損を未然に防
ぐことが可能であり、この点でも動作信頼性の向上を図
ることが可能となる。

またラブチャーディスクの如き消耗部材がないので、動
作試験後の修復が容易であり、固体放射性廃棄物の処理
作業もないので、その作業性の著しい向上を図ることが
可能である。また従来の高圧ガス供給装置等が不要にな
ることから、装置構成の簡素化とそのコスト低減を図り
得る等の効果を奏する。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。例えば固定蓋３７Ｉ３よび回転蓋３８にそれぞれ設け
る孔部３９．４０の形状、大きさ、およびその数は装置
仕様に応じて定めれば良いものであり、例えば穴部とし
て実現することもできる。また固定蓋３７の傾斜板自体
に傾斜案内板４２と同様な傾斜を設けても良い。その他
、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、中性子吸収材を案
内管の内部に落下させることなしに装置の動作確認試験
を行い得るので、原子炉運転中に動作確認試験を行うこ
とができ、しかもラブチャーディスクの如き消耗部品の
交換作業を伴わないので、その動作確認試験を簡易に作
業性良く行わしめ、装置の動作信頼性の向上を図り得る
等の実用上絶大なる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は装置の概略構成を示す断面図、第２図は第１図の
要部を拡大して示した断面図、第３図は固定蓋の外観斜
視図、第４図は二重蓋の平面構成図、第５図は従来のガ
ス冷Ｗ形原子炉の概略構成図、第６図は従来のラブチャ
ーディスクを用いた原子炉停止装置の概略構成を示す断
面図である。 ３１・・・案内管、３２・・・中性子吸収材、３３・・
・中性子吸収材貯蔵ホッパ、３４・・・原子炉容器、３
５・・・中性子吸収材落下口、３６・・・二重蓋、３７
・・・固定蓋、３８・・・回転蓋、３９．４０・・・孔
部、４１．４５・・・軸受、４２・・・傾斜案内板、４
３・・・回転軸収納管、４４・・・回転軸、４６・・・
二重蓋駆動機構、４７・・・伝動歯車、４８・・・モー
タ、４９・・・回転位置検出器。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 Ｌ＾ 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 手続補正書 昭和　　ψ２・貝・１８日

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉心内に挿入された案内管の上端開口部に対向配
   置される中性子吸収材落下口を下部位置に設け、内部に
   中性子吸収材を収容して上記案内管の上方部に設けられ
   る中性子吸収材貯蔵ホッパと、この貯蔵ホッパの上記落
   下口に設けられて該落下口を選択的に開閉する二重蓋と
   、この二重蓋の開閉を制御して前記貯蔵ホッパから案内
   管への前記中性子吸収材の落下を制御する二重蓋駆動部
   とを具備したことを特徴とする原子炉停止装置。
2. （２）二重蓋は、中性子吸収材落下口に固定された固定
   蓋と、この固定蓋に対して回転自在に設けられた回転蓋
   とからなり、この固定蓋と回転蓋とにそれぞれ設けられ
   た中性子吸収材が通過可能な大きさの孔部の相互の重な
   り関係に応じて上記中性子吸収材落下口を開閉するもの
   である特許請求の範囲第１項記載の原子炉停止装置。
3. （３）固定蓋と回転蓋とにそれぞれ設けられる孔部は、
   上記回転蓋の回転周方向に扇状に形成された穴部、また
   は切欠きからなるものである特許請求の範囲第２項記載
   の原子炉停止装置。
4. （４）固定蓋および回転蓋にそれぞれ設けられる孔部は
   、上記固定蓋に対して回転蓋が特定の回転位置にあると
   きにのみ孔部が相互に重なり、且つ上記回転蓋が上記特
   定の回転位置以外では前記孔部の相互の重なりを生じる
   ことなく所定の角度範囲で回転し得るように、前記回転
   蓋の回転周方向に対する孔部の幅を、非孔部の幅に比較
   して狭くして設定されたものである特許請求の範囲第２
   項記載の原子炉停止装置。
5. （５）二重蓋は、中性子吸収材を孔部に導く為の傾斜案
   内板を備えたものである特許請求の範囲第２項記載の原
   子炉停止装置。
6. （６）二重蓋駆動部は、固定蓋に対する回転蓋の回転位
   置を検出して該回転蓋の回転を制御するものである特許
   請求の範囲第１項記載の原子炉停止装置。