JPS63265192A - 原子炉の炉心及び炉心に装荷するための方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子炉の炉心及び炉心に装荷するための方法
に関する。

〔従来の技術〕

液体金属によって冷却される高速中性子炉のような原子
炉の炉心が、支持体すなわちボルスタによって垂直に配
置され適所に維持された取り外し可能な組立体を含み、
この組立体では、炉心の組立体の下部すなわち脚部が、
炉心の組立体のネットワークに対応するネットワークに
配置された垂直軸線をもつスリーブの内部に係合してい
る。ピラーと称する垂直スリーブの上部は、原子炉の冷
却液が注入される中空構造体の形態であるボルスタの下
部に接合し、この冷却液は、普通は液体ナトリウムによ
って構成されている。ピラーの各々は液体ナトリウムの
通路のための開口を含み、組立体の脚部の対応する開口
がピラーの開口と一致するように置かれている。従って
、液体ナトリウムは組立体を上方に移動してこれを冷却
する。

燃料組立体は、スリーブに係合しているほぼ円筒形状の
脚部より上に、プリズム状部分を含み、このプリズム状
部分は普通、六角部分が組立体の把持を可能にするヘッ
ドの上部で終わっており、取り扱い、そして出来れば組
立体の上部中性予防御を確実にする。

高速中性子炉の炉心を構成する組立体は幾つかの異なる
種類のものであり、炉心の中の十分に検討された位置を
有する。これらの組立体のいくつかは炉心の出力を作り
出す燃料組立体であり、他の組立体は核分裂物質に変換
でき即ち核燃料の一定の再生を確保することができ、そ
の他の組立体は原子炉の出力を制御したり緊急停止を行
ったりするための種々の型式の吸収材である。

原子炉の炉心に最初の装荷を行うとき、炉心の中の特定
の位置に組立体の各々を置くだけでなく、その六角形状
により組立体を正確に配向することが必要であり、これ
らの組立体の六角部分は炉心の横断面を構成するように
重なり合っている。又、同時に、組立体の脚部に設けた
開口とボルスタのピラーに設けた開口とを一致させて、
冷却液が炉心に入るとき、冷却材の循環を良好な状態に
することが必要である。

高速中性子炉の現在の設計では、組立体の脚部はピラー
の軸線を中心として自由に回転し、脚部とピラーが互い
に当たっている対応する部分の全ては円形である。これ
らが炉心の中の適所に置かれているとき、組立体は、そ
の垂直軸線を中心として実質的に自由に回転するように
取り扱い用機械の把持部から吊り下げられている。組立
体の回転に対する唯一の制限は、組立体の重量の影響を
受けて把持部から組立体を吊るすための支持部材の摩擦
によって与えられる。

組立体の正確な配向を確保するためには、組立体の周り
の六角形本体と連結した脚部の部分に、隣接する組立体
の対応する形状の接触面と協同するようになったカム又
はシューの形状をもつ接触面を設ける。

新しい原子炉に挿入される最初の炉心に対応する組立体
のネットワークの構成は、ネットワークの組立体の完全
な相対的配向を達成するための一連の作業によって達成
される。

容器を液体ナトリウムで満たす前に、真の組立体と同じ
外形をもつ仮の組立体を用いて完全なネットワークが構
成される。各々の仮の組立体が手動で適所に置かれ、次
いで、原位置での目視検査により、組立体の脚部の液体
ナトリウムの通路の開口はピラーの対応する開口と完全
に一敗する。

炉心を構成している原子炉の容器が同時に空気の通常の
雰囲気の中にあるので、この位置決め及びチェックを容
易に実施することができる。

あらゆる仮の組立体が適所に置かれているとき、組立体
に対して行われるあらゆる他の取り扱い作業、そして特
に容器を液体ナトリウムで満たした後、第１炉心の装荷
を示す完全なネットワークが利用できる。仮の組立体を
連続して真の組立体で置き換え、仮の組立体に代わる各
々の組立体は、全く同じ外形、特に同一の接触配向面を
有する。

６つの隣接する組立体によって構成されているキャビテ
ィの中に組立体が挿入されるとき、対応する配向面の協
同によって、この組立体の角度的な僅かな食い違いを正
すことができる。しかしながら、組立体の角度的な食い
違いが徐々に進行するおそれは完全には除去されない、
このような徐々に進行する食い違いにより、組立体の挿
入が困難になったり、ピラーの開口と組立体の脚部の開
口とがかなり食い違ったりする。この場合、組立体の液
体ナトリウムの通路はかなり影響を及ぼされる。

仮の組立体と第１装荷の組立体とを徐々に交換して装荷
する間、炉心の中の組立体の各々の位置は、原子炉の普
通の１次処理手段によって正確に位置決めされる。

従って、高速中性子炉の装荷作業は実施するのに長時間
かかり且つ困難であり、組立体の構造は、外形が非常に
複雑である配向シューの形成を必要とする。

さらに、特に、原子炉の一定の照射の後、組立体が変形
したときには、自動配向シューはその機能を常に果たす
とは限らない。

又、組立体の把持ヘッド及び組立体の本体を構成する六
角形のケースをもつ連結部の設計は困難である。

これらの把持ヘッドが組立体の上部中性予防御を確実に
しない場合でさえ、これらの把持ヘッドは大きく、組立
体の上部で卓越する顕著な熱障害上耐えるのは難しい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従って、本発明の目的は、垂直に配置された取り外し可
能な組立体と、垂直方向軸線をもつ組立体内部のスリー
ブすなわちピラーの下部すなわち脚部を受け入れ、原子
炉用冷却液の通路用の開口を備えた支持体すなわちボル
スタによって構成され、前記開口は組立体の脚部に設け
られた開口と一致するように位置決めされている原子炉
の炉心において、前記炉心は、簡単な作業によって、ボ
ルスタ及び隣接する組立体に対して垂直方向軸線を中心
として完全に配向させた状態で、適所に置くことができ
る簡単な形状をもつ組立体を含んだ炉心を提供すること
である。

〔問題点を解決する手段〕

この目的のため、ピラーの各々は、ピラーの軸線を中心
として組立体を配向させるための少なくとも１つの手段
を有し、組立体の各々は、その脚部に、ピラーの対応す
る配向手段と協同するようになった少なくとも１つの配
向手段を含み、対応する配向手段の係合は、ボルスタの
中に組立体の脚部を挿入するときに達成されることを特
徴とする。

〔実施例〕

第１図は、従来技術による原子炉の炉心の支持体２に設
けた作動状態の燃料組立体１を示す。支持体２すなわち
ボルスタは、水平な上部板３と、水平な下部板４と、垂
直軸線をもつピラーと呼ばれる管状スリーブ組立体５と
を含む。ピラー５はボルスタの下部と上部とを互いに連
結し、このボルスタは、上部？ｆｆ１３と下部板４との
間に自由空間を構成する。炉心を冷却するための液体ナ
トリウムが、原子炉の１次ポンプによってボルスタ２の
この空間に注入される。ピラー５の各々は、組立体の下
部１ａすなわち脚部を受け入れることができるような形
状をもった内部ボアを有する。ピラーは、組立体の脚部
に設は赳開ロアと向かい合う関係をなして側壁を貫通す
る対応する開口６を有する。このようにして、液体ナト
リウム冷却液は組立体の脚部に入り、この組立体の中を
垂直上向き方向に循環して組立体を冷却することができ
る（矢印１０）。円形断面で円筒形の形状を有する組立
体の脚部の下部１２は、ピラー５の内部ボアの対応する
部分１３に係合する。従って、組立体ｌは、ピラーの垂
直軸線１４を中心として回転できるようにボルスタ２に
取り付けられており、この垂直軸線は組立体の垂直軸線
と一致している。

脚部１ａより上に配置され且つこの組立体の本体１ｂを
構成する組立体１の部分は、第２図に示すように六角形
の横断面形状を有する。この図面では、炉心のネットワ
ークを構成する隣接する組立体２０　ａ、　２０　ｂ、
　２０　ｃ等は側面が接触しており、６つの同一の組立
体によって囲まれる各組立体が、隣接する組立体によっ
て構成される六角形部分をもつプリズム状セルを占める
ことが分かる。組み立て体１を炉心の第１装荷を構成す
るように適所に置くとき、組立体の各々の本体１ｂの下
部に機械加工された案内配向面１６を設けたため、組立
体は軸線１４を中心として各々配向可能である。隣接す
る組立体の案内配向面１６は協同して、組立体を互いに
適当に配向する。第１の炉心を仮の組立体で構成したと
き、組立体の各々の案内配向面１６に与えられるべき形
状を正確なやり方で決定する。特に、組立体の配向は、
組み立て体の各々の脚部１ａの開ロアと対応するピラー
５の開口６とが完全に一致するようにしなければならな
い。

組立体１の本体１ｂの上部は、２つの機能を有する比較
的大きなヘッド１７と連結されている。

まず第一に、ヘッド１７は、中性子を吸収し且つ原子炉
の上部構造体の中性予防御を形成する材料の一部のバー
１８を確実に吊り下げる。ヘッド１７は又、原子炉の組
立体を取り扱う機械の把持部によって組立体を把持する
ことができる肩で終わっている内部分１９を有する。フ
ォーミングオーバー又はセフティングオペレーションに
よって、或、いは組立体の本体１ｂによって、ヘッド１
７は固定される。

原子炉が作動しているとき、炉心のこの領域に卓越して
いる状態のため、組立体のへフド１７はかなりの熱応力
を受ける。従って、大きなヘッド１７と組立体の本体１
ｂとの連結部は扱いにくい構造を有する。

第１図には、本発明による原子炉の炉心の一部が示され
ており、組立体の本体の領域の横断面形状は第２図に示
した横断面形状に対応する。

第３図には、本発明による炉心の組立体２１が炉心から
抜き出された状態及び作動状態で示されている。さらに
、第４図には、組立体２１が拡大され且つ部分的に切断
されて示されている。

本発明による炉心は、第１図に示した従来技術の炉心と
同様な全体構造を有する。この炉心は、上部板２３によ
って構成されるボルスタ２２と、管状の支柱即ちピラー
２５によって互いに連結された下部板２４とを含む。管
状の支柱２５は組立体の脚部２１ａを受け入れ、この組
立体の脚部は、組立体２１の対応するピラー２５に設け
た液体ナトリウムを通過させるための開口２６と一致す
るようになった開口２７を備えている。組立体２１の対
応する脚部２１ａの下部３０はピラー２５及び組立体２
１の軸線３２と一致する軸線をもった六角形断面のプリ
ズム形状を有し、ピラー２５のボアは軸線３２をもつプ
リズム形状の対応部分３１を有する。かくして、組立体
の脚部２１ａがボルスタ２２の中に挿入されるとき、ボ
ルスタ２２と組立体２１とは、対応する雄型プリズム面
３０と雌型プリズム面３１によって確実に配向される。

組立体が炉心の使用位置にあるとき、第３図の右側部分
に示されているように、開口２７と開口２６とが完全に
一致するこの配向が維持され、組立体２１がその軸線を
中心としてピラー２５のボアの内部で回転するのを阻止
する。

脚部２１ａをボルスタ２２のピラー２５の中で回転しな
いようにした組立体の本体２１ｂが、断面を第２図に示
した六角形のネットワークに従って配置されるように、
脚部２１が設計され、そして特にピラー２５が位置決め
され配向されている。

次に、本発明による炉心の組立体の本体２１ｂの下部に
、従来技術の組立体１の表面１６と同様な案内配向面を
設ける必要は最早ない。

第４図は、第１図に示した従来技術による組立体のヘッ
ド１７のような大きな部材ではなく、組立体の上部中性
子防護のバー３８を支持するための単なる管状の六角形
断面部材３７からなる組立体の本体２１．ｂの上部を示
す。部材３７は、組立体の本体２１ｂのケースの内側に
置かれ又は溶接されている０本体２１ｂのこのケースは
部材３７より上に延長され、この上部領域に、組立体を
取り扱う把持部の爪の係合を可能にする開口３９を有す
る。

第５図は原子炉の制御組立体の本体のケース４０を示す
。六角形の形状のこのケース４０は、第３図及び第４図
に示したケースのような燃料組立体の本体２１ｂのケー
スと同一である。制御組立体の脚部（図示せず）は、第
３図及び第４図に示したような燃料組立体の脚部２１ａ
と同一である。制御組立体のケース４０は、その上部に
、炉心の中に組立体の固定案内部４０を置いたとき取り
扱い用の把持部の爪を案内するための開口４１を有する
。固定部分４０は吸収ユニット４２を受け入れるように
なっており、この吸収ユニット４０は、電磁石４４で吸
収ユニット４２のへフド４３に連結されている非常に長
い制御ロッドを含んだ機構によって炉心の中を垂直方向
に移動できる。

第５図に示す組立体は、事故の際、原子炉を緊急に停止
させることができる制御組立体である。

第５図に示す制御組立体と同一の幾つかの組立体が炉心
の中の充分に考慮された位置に置かれている。原子炉が
通常に作動するとき、これらの組立体の吸収ユニット４
２は第５図に示した上側位置にあり、電磁石４４によっ
てこの位置に維持されている。事故の際、電磁石４４の
供給電流が切られ、吸収ユニット４２は原子炉の炉心の
中の最大挿入の下側位置まで下がる。吸収ユニット４２
の下部４５は、落下の際、これのケース４０の脚部に対
する吸収ユニット４２によって得られる運動エネルギー
を吸収するダッシュポット（図示せず）を構成する。

吸収ユニット４２が炉心の中の最大挿入位置にあるとき
、中性子力は極めて小さい値に弱められる。

従来技術の制御組立体は、燃料組立体のように、組立体
を取り扱いこれを適所に置いたり炉心から引っ込めたり
するための大きなヘッド部材を含む。

組立体のケースの上部に連結されたこの大きな部材によ
り、組立体の上部の通路の部分が減少する。

その際、吸収ユニット４２のヘッド４３のブロックの部
分及びユニット４２の最大上昇高さは、第５図に示す組
立体のような本発明の組立体について可能なものに対し
て減少する。

制御組立体は第５図に示すものであり、原子炉を緊急に
停止させたり、原子炉の作動の際、制御ヘッドに恒久的
に連結され且つその変位により炉心の中の吸収ユニット
に多かれ少なかれ挿入されて中性子束及び原子炉の出力
を制御する吸収ユニットの形態をなすのが良い。

この場合に、緊急停止制御組立体の場合のように、組立
体の固定部分のケースの上部は組立体を取り扱うための
開口を有し、大きな把持部材に連結されていない。

従って、吸収ユニットの通路の部分は減少せず、上部の
ケース４０の開口の全部分に対応する。この場合に、緊
急停止制御バーの場合のように、制御組立体の固定構造
体の内部を超える高さまで吸収ユニットを上昇させるこ
とができる。両方の場合において、吸収ユニットを炉心
の中の組立体ヘッドを超える高さまで上昇させることが
できる。

このようにして、原子炉の炉心の設計において一層大き
な自由が得られる。あらゆる燃料組立体のよう、な全て
の制御１組立体はその固定ケースの一部である脚部を有
し、ボルスタの対応する六角面と協同する六角面によっ
て原子炉のボルスタの中に係合する。このようにして、
装荷したとき、組立体の脚部の開口とボルスタのピアの
開口とが完全に一致するための配向と維持が得られる。

第３図及び第４図に示すような燃料組立体は、収納され
る燃料ロンドの組成に応じて、核分裂性の種類のもので
も或いは核分裂物質に変換できる種類のものでも良い。

従って、原子炉の最初の装荷を行うとき、燃料組立体を
対応するピラーの位置によって完全に決定される炉心の
内側の位置に適所に置きさえすれば、本発明による原子
炉の炉心が構成されることは明らかである。組立体の各
々は、組立体の本体の上部を貫通する開口の中に爪が係
合した把持部によって保持される。組立体の本体のこれ
らの開口の位置により、その垂直軸線を中心とする配向
については組立体の本体の取り扱い用装置の下に完全に
決定された位置に置くことができる。この配向により、
組立体の対応する六角面とピラーとが一致するようにピ
ラーの中の組立体の脚部が挿入される。組立体が原子炉
のボルスタの対応するピラーの中にあるとき、その垂直
軸線を中心とする配向は完全に決定され恒久的に固定さ
れ、その結果、対応するピラーの中に挿入するときに配
向が定められ固定される隣接する組立体が組立体の周面
に置かれるようになる。組立体及びピラーの対応する配
向により、組立体の脚部の開口とピラーの開口との完全
な一致が可能になる。

燃料組立体であるか制御組立体であるか或いは他の種類
の組立体であるか否かにかかわらず、炉心のあらゆる組
立体は、ボルスタに対して組立体を配向させるための、
従って組立体を互いに配向させるための手段を有する。

従って、もはや組立体或いは付属の心出し配向部材の表
面に特殊で複雑な機械仕上げをすることは必要ではなく
なり、その結果、組立体の設計及び構造はかなり簡素化
される。

炉心の有効な装荷に先立ち、空気雰囲気のもとで補助組
立体をもつ炉心を作る必要は最早なくなるので、原子炉
の最初の炉心を装荷する工程はそれ自体かなり簡素化さ
れる。装荷は真の組立体を用いて液体ナトリウムの中に
直接行われる。さらに、組立体の角度固定は、使用中応
力の影響を受ける期間中、炉心の変形又は回転を回避す
る。

組立体の自動配向シューの除去により、脚部と組立体の
本体の六角部分をもつプリズム状ケースとの連結部を、
一層簡単に設計することができる。

この連結は溶接作業ではなくプレス作業によって達成さ
れ、即ち、組立体の軸線方向全体寸法について節約が達
成され、これは組立体の各々、従って炉心の全体の燃料
の高さを増大させるという利点を有する。

同様にして、把持ヘッドの除去による組立体の本体の軸
線方向全体寸法の節約により、組立体の各々、従って炉
心の全体の燃料の高さを増大させることができる。大き
な把持部材の除去は又、本体の六角ケースと大きなヘッ
ドとの連結部の寸法、構造及び制御に関する組立体の設
計の簡素化を可能にする。

一般的に、できる限りの簡素化によって、品質従って使
用する原料のコストを減少させ、貯蔵され炉心から抜き
出されるとき再処理される廃棄物の生産を制限すること
ができる。

本発明の範囲は上述の実施例に限定されない。

かくして、組立体の脚部及び六角形部分をもつプリズム
形状とは異なる形状の対応するボルスタのピアに配向手
段を想像することができる。六角形形状、組立体及びピ
アの軸線を中心とする回転とは対称でない雄部分と雌部
分の使用、及びボルスタに対して組立体の脚部の配置及
び固定を確保するために協同できるスタッドと対応する
形状の開口又は突出部と凹部の使用を想像することがで
きる。

取り扱い用把持部による組立体のフック及び配向のため
、プレス及び機械仕上げ作業によって得られる他の形態
の開口ではなく、六角形のケース上に直接得られるボス
即ちくぼみを想像することができる。

配向接触手段の雄部及び雌部の材料と表面処理は、原子
炉が作動しているときと原子炉の抜き出し及び装荷作業
が実施されているときの両方に、材料の取り付は及び過
度の摩耗を回避するように選定される。

本発明は、高速中性子炉ばかりでなく、冷却液が送られ
る支持体の脚部が係合している垂直な燃料組立体によっ
て形成された炉心を含む原子炉にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はボルスタの対応するピラーの適所にある従来技
術による炉心の燃料組立体の部分断両立面図、第２図は
高速中性子炉の炉心の部分平面図、第３図は上昇位置に
ある燃料組立体とボルスタの中に挿入された位置にある
燃料組立体とを有する本発明による高速中性子炉の炉心
の一部の部分断両立面図、第４図は本発明による炉心の
燃料組立体の一部の立面図、第５図は本発明による高速
中性子炉の制御組立体の一部の立面図である。 ｌ、２１・・・組立体、 ２．２２・・・ボルスタ、 ５．２５・・・ピラー、 ６．７．２６．２７・・・開口、

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）垂直に配置された取り外し可能な組立体と、垂直
   方向軸線をもつ組立体内部のスリーブすなわちピラーの
   下部すなわち脚部を受け入れ、原子炉用冷却液の通路用
   の開口を備えた支持体すなわちボルスタとによって構成
   され、前記開口は組立体の脚部に設けられた開口と一致
   するように位置決めされている原子炉の炉心において、
   ピラーの各々は、ピラーの軸線を中心として組立体を配
   向させるための少なくとも１つの手段を有し、組立体の
   各々は、その脚部に、ピラーの対応する配向手段と協同
   するようになった少なくとも１つの配向手段を含み、対
   応する配向手段の係合は、ボルスタの中に組立体の脚部
   を挿入するときに達成されることを特徴とする原子炉の
   炉心。
2. （２）ピラーに設けた組立体の配向手段はピラーのボア
   に設けられたプリズム状のキャビティからなり、組立体
   の対応する配向手段は、組立体の脚部に設けられ、前記
   組立体の軸線と同じ軸線を有する対応する形状の雌型プ
   リズム状面からなることを特徴とする請求項（１）記載
   の原子炉の炉心。
3. （３）プリズム状面は六角形の横断面形状を有すること
   を特徴とする請求項（２）記載の原子炉の炉心。
4. （４）炉心の組立体の各々は垂直な本体であり、その上
   部は、側壁に把持要素を有する開放管状ケースの形態で
   あることを特徴とする請求項（１）乃至（３）のいずれ
   か１つに記載の原子炉の炉心。
5. （５）把持要素は、管状ケースの側壁を貫通する開口で
   あることを特徴とする請求項（４）記載の原子炉の炉心
   。
6. （６）炉心の燃料組立体は、把持開口より下に置かれた
   組立体の本体の管状ケースに内部を連結され、且つ組立
   体の上部中性予防御を構成する材料吸収用中性子のバー
   を備えた環状部材を含むことを特徴とする請求項（４）
   記載の原子炉の炉心。
7. （７）炉心の組立体は、横断面が六角形であるプリズム
   形状の本体からなることを特徴とする請求項（１）乃至
   （６）記載の原子炉の炉心。
8. （８）原子炉が容器の中に収容された液体金属によつて
   冷却される高速中性平炉における請求項（１）乃至（７
   ）のいずれか１つに記載の原子炉の炉心に装荷するため
   の方法であつて、容器を液体金属で満たす段階と、液体
   金属で満たされた容器の中の炉心の組立体の各々を取り
   扱い手段によつて連続して挿入する段階と、原子炉のボ
   ルスタの対応するピラーより上に燃料組立体の各々を置
   き配向する段階と、対応するピラーの中に組立体の脚部
   を挿入する段階とを含み、ピラーとボルスタに対する組
   立体の配向は対応する配向手段によつて確保されること
   を特徴とする方法。
9. （９）原子炉の容器の中に組立体を挿入するに先立つて
   、組立体の各々は、組立体の本体のケースの上部を貫通
   する開口の中に把持部の爪を挿入することによつて、組
   立体用把持手段の把持部に連結されることを特徴とする
   請求項（８）記載の方法。