JPS635297A - 高速増殖炉の上部構造 - 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】 （発明の目的） （産業上の利用分野） 本発明は液体金属ナトリウムを冷却材とする高速増殖炉
に係り、特に高速増殖炉の上部構造に関する。

（従来の技術） 一般に、液体金属ナトリウムを冷却材とする高速増殖炉
は、炉心を備えた原子炉容器の上部開口部が遮蔽プラグ
で覆われ、この遮蔽プラグに炉心上部機構や燃料交換装
置が搭載されている。炉心上部機構は炉心の出力を制御
する制御棒駆動装置等を備え、燃料交換装置は炉心に装
荷された燃料集合体等の交換を行なう。このため、遮蔽
プラグとこの遮蔽プラグに搭載される炉心上部機構と燃
料交換装置との配置構成（以下、上部構造という。）は
高速増殖炉にとって重要な意味を持っている。

従来の高速増殖炉の上部構造を第６図および第７図を参
照して説明する。

第６図において、原子炉容器１は炉心２を備え、この原
子炉容器１内は液体金属ナトリウム３で満されている。

上記原子炉容器１の上部開口部は遮蔽プラグ４で覆われ
ている。この遮蔽プラグ４は原子炉容器の上部に固定さ
れる固定プラグ５とこの間口部に回転自在に嵌合支持さ
れる回転プラグ６とを備えている。この回転プラグの周
辺部には、この回転プラグを回転駆動させる回転プラグ
駆動装貿７と、この回転プラグを持ち上げて回転可能に
させるジヤツキアップ装置８が設けられている。

そして、上記回転プラグには円柱状の炉心上部機構９が
貫通して設けられている。また、上記回転プラグに嵌合
される長円形プラグ１０を貫通して燃料交換装置１１が
設けられている。この炉心上部機構９は内部に制御棒駆
動装置１２を備えている。上記燃料交換装置１１は下部
に燃料交換装置の軸を中心に回転自在なアーム１３を備
え、このアーム１３の先端部にグリッパ１４を詰えてい
る。

このグリッパ１４の下端部には炉心２に装荷された燃料
集合体を把持するグリッパ爪１５が設けられている。第
７図は高速増殖炉の上部構造を上方から見た図であり、
固定プラグには炉内中継装置が設けられている。

次に、第８図を用いて原子炉容２Ｓ１内の構成を説明す
る。原子炉容器１は中央部に炉心２を描え、周辺部には
炉内中継ラック２０と多数の炉内ラック２１を備えてい
る。炉心２は炉心槽２２の内に燃料集合体２３、ブラン
ケット集合体２４、中性子遮蔽体２５、制御棒集合体２
６、中性子源集合体２７（以下燃料集合体等という。）
を漏えている。

高速増殖炉の運転時には炉心上部機構９は第６図に示す
よう゛に炉心２の真上に位置している。炉心上部機構９
に備えられた制御棒駆動装置１２は、制御棒（図示せず
）を炉心２へ挿入することによって炉心２の出力を制御
している。高速増殖炉の運転を停止し、炉心２の燃料集
合体等を交換する際にはまず回転プラグ６を回転させる
。回転プラグ６を回転させることにより炉心上部機構９
は炉心上部から離間され、燃料交換装置１１は炉心２の
上部へ移動する。燃料交換装置１１はアーム１３を回転
させグリッパ１４下端部のグリッパ爪１５で燃料集合体
を把持する。そして、図示しない巻上機を作動させて、
燃料集合体等を炉心２から扱き上げ、その状態のまま回
転プラグ６を回転し、上記アーム１３を回転させて炉内
中継ラック２０あるいは炉内ラック２１へ挿入し仮置す
る。燃料交換装置１１は回転プラグ６の回転とアーム１
３の回転により炉心２、炉内中継ラック２ｏおよび炉内
ラック２１間へ燃料集合体等を移動させて燃料集合体等
の交換を行なう。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のように炉心の燃料集合体等を交換する際には燃料
交換装置のアームが頻繁に原子炉容器内を移動するため
炉心上部機構や図示しないその他の炉内機器と干渉しな
いことが必要である。このような干渉を防止するため従
来の高速増殖炉は原子炉を大型化し、スペースを確保す
ることにより解決していた。しかしながら、大型の高速
増殖炉は建設費やぜ設Ｔ期の点で不利である。そのため
、高速増殖炉のコンパクト化が望まれていた。

本発明は上述の事情を考慮してなされたもので、高速増
殖炉をコンパクト化しても燃料交換時に燃料交換装置の
アームが炉心上部機構やその伯の炉内機器と干渉するこ
とがない高速増殖炉の上部構造を提供することを目的と
する。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明に係る高速増殖炉の上部構造は、遮蔽プラグが固
定プラグとこの固定プラグに嵌合支持される大回転プラ
グとこの大回転プラグに嵌合支持される小回転プラグと
から構成され、上記小回転プラグに嵌合される炉心上部
プラグに炉心上部ｄ構を偏心させて設け、前記大回転プ
ラグに燃料交換装置を設けている。

（作用） 高速増殖炉が運転されるときは、炉心上部機構は炉心の
真上にあって炉心の出ノＪを制御する。

運転が停止されて燃料を交換する際には、小回転プラグ
を回転させて、炉心上部機構を炉心上部から離間させる
。次に、大回転プラグを回転させ、燃料交換装置により
燃料集合体等を炉心から引き扱いた後、大回転プラグを
回転させて燃料の交換を行なう。

（実施例） 本発明に係る高速増殖炉の上部構造を第１図および第２
図を用いて説明する。

第１図において、原子炉容器１は炉心２を備え、その上
部開口部は円盤状の遮蔽プラグ４で覆われている。遮蔽
プラグ４は固定プラグ５と大回転プラグ３０と小回転プ
ラグ３１とから構成されている。固定プラグ５は中央に
開口部を有し、この中央開口部に大回転プラグ３０が回
転自在に嵌合される。上記大回転プラグ３０は偏心した
位置に開口部を有し、この開口部に小回転プラグ３１が
回転自在に嵌合される。上記大回転プラグ３０と小回転
プラグ３１は、周辺部にそれぞれ大回転プラグ駆動機構
３２と小回転プラグ駆動機構３３とを備えている。上記
大回転プラグ駆動機構３２と小回転プラグ駆ｆｊ１ｍ構
３３とは重なる部分を有し、この手なる部分は大回転プ
ラグ駆動機構３２が下、小回転プラグ駆動−１ｖ４３３
が上の上下二段に構成されている。

前記小回転プラグ３１は偏心した位置に開口部を有し、
この開口部に炉心上部プラグ３５が嵌合されている。こ
の炉心上部プラグ３５は周辺部にフランジ３６を有し、
この７ランジ３６により小回転プラグ３１に支持されて
いる。そして、上記炉心上部プラグ３５は偏心した位置
に開口部を有し、この開口部を目通して炉心上部機構９
１設けられている。

炉心上部機構９Ａは円筒形の制御棒案内管支持枠３７と
炉内計装支持枠３８を備えている。また、上記炉心上部
機構９Ａは内部に制御棒駆動装置と炉内計装装置とを協
えている。上記２ｉ１＠棒案内管支持枠３７は上記炉心
上部プラグ３５を貫通して設けられ、この制御棒案内管
支持枠３７の下端部に下方に向って拡開形状をした炉内
計装支持枠３８が設けられている。この炉内計装支持枠
３８の外径は上記炉心上部プラグ３５の開口部から出し
入れできるように開口部の内径よりも小さくなっている
。上記炉心上部機構と前記大回転プラグと炉心２とは高
速増殖炉の運転中は同心円上に構成されるようになって
いる（第２図参照）。

また、大回転プラグ３０を貫通して燃料交換装置１１が
設けられている。この燃料交換装置４゜は下部に燃料交
換装置の軸を中心に回転自在に構成されたアーム１３を
有し、このアーム１３の先端にグリッパ１４が設けられ
ている。このグリッパ１４の下端部にはグリッパ爪１５
が取り付けられ、このグリッパ爪１５で図示しない燃料
集合体等を把持するようになっている。

次に、炉心２内の燃料集合体等の構成を第３図を用いて
説明する。炉心２には燃料集合体２３の他にブランケッ
ト燃料集合体２４、中性子遮蔽体２５、ａｉｌ制御棒集
合体２６が収納されている。上記燃料集合体２３および
ｔｌＩＪ　ＩＩＩ捧集金集合体２６心２の中央部に配設
され、ブランケット燃料集合体２４は外周部に配設され
ている。また、上記中性子遮蔽体２５はブランケット燃
料集合体２４のさらに外周を取り巻いて配設されている
。炉心２の制御棒最外接円４０および炉内計装最外接円
４１は前記炉心上部１１１１９Ａの！、ｌＪ　ｔｌｌ棒
案内管支持枠３７および炉内計装支持枠３８の外周円と
一致するようになっている。

次に、上記実論例の作用について説明する。高速増殖炉
の運転中は第１図に示すように炉心上部機構９Ａは炉心
２の直上部に位置している。炉心上部機構９Ａは内部に
備える図示しないｉ、ＩＪ御掻棒駆動装置作動させて、
炉心２の出力を制御する。

また、炉心上部機構９Ａは内部に備える図示しない炉内
計装装置により炉心２の出力を検出している。

高速増殖炉の運転が停止され、燃料交換作業を行なう際
には、まず小回転プラグ３１を回転させて炉心上部機４
Ｍ　９　Ａを炉心上部から離間させる。

次に、大回転プラグ３０を回転し、燃料交換装置１１の
アーム１３を回転させて、炉心２の燃料集合体等に接近
する。そして、グリッパ爪１５で燃料集合体等を把持し
て炉心２から抜き上げる。抜き上げられた燃料集合体等
は大回転プラグ３０と上記アーム１３を回転させて、前
述の炉内中継ランク２０あるいは炉内ラック２１へ挿入
され仮置される。燃料交換装置１１はこのように大回転
プラグ３０の回転と上記アーム１３の回転により炉心２
、炉心中継ラック２０および炉内ラック２１問へ燃料集
合体等を移動させて交換を行なう。

次に、炉心上部プラグや炉心上部機構等の配置関係を第
４図および第５図を用いて説明する。

ｒ（Ｈおよびｒｌはそれぞれ前記炉心上部機構９Ａの制
御棒案内管支持枠３７と炉内計装支持枠３８の外周円の
半径を示している。第４図は炉心上部プラグ３５と炉心
上部機構９Ａとを（ｒ　　−ｒｏ）■ だけ偏心させ、かつ小回転プラグの駆動機構と大回転プ
ラグの駆動機構とを上下二段に重ねた場合を示している
。−方、第５図は炉心上部プラグ３５と炉心上部機構９
Ａとを偏心させずに同心円上に設け、かつ小回転プラグ
の駆動機構と大回転プラグの駆動機構とを重ねずに同じ
高さに設けた場合を示している。

ここで、上記炉内計装支持枠３８の外周円の径と炉心上
部プラグ３５の開口部の内径が同じ（２ｒ、）であると
仮定し、また常にｒ、−ｒｃ＞Ｑが成り立つものとする
と、小回転プラグ半径（ｒＨ）は、 また、大回転プラグ半径（ｒ、）は、 ’Ｌ１ ＝　（ｒ　Ｉ＋　ｒｃ　）＋ΔＦ＋Δχ＋ΔＢ−ΔＤ＜
　ｒ　　＝　２　ｒ　１＋ΔＦ＋ΔＸ＋ΔＢ［２ また、燃料交換装置アーム長（ｒＨ）は、’１１１ ＝　ｒ　Ｃ＋ΔＦ＋ΔＢ＋ΔＭ ＜　ｒ　Ｈ２＝　ｒ　ｙ＋ΔＦ＋ΔＢ＋ΔＭが常に成立
する。ただし、 ΔＦ＝炉心上部プラグのフランジ幅 ΔＸ：小回転プラグを１８０度回転させた場合の炉内計
装支持枠の外周と元の炉内計装支持枠の外周円の中心と
の距離 ΔＢ：小回転プラグ駆動幅 ΔＤ二小回転プラグの駆動機構と大回転プラグの駆動機
構が重なる部分の幅 ΔＭ：燃料交換装置の軸の中心と小回転プラグの駆動！
ｉ構の外周との距離 とする。

第４図では第５図に比較して上記小回転プラグ半径（ｒ
８）と上記燃料交換装ｄアーム長（ｒＨ）が（ｒ、−ｒ
。）だけ短かくなる。また、上記大回転プラグ半径（ｒ
、）は（ｒｌ　ｒｏ）＋ΔＤだけ短かくなる。したがっ
て、本発明に係る高速増殖炉の上部構造は原子炉のコン
パクト化に貢献できることがわかる。

〔発明の効果〕

本発明に係る高速増殖炉の上部構造は、小回転プラグに
嵌合される炉心上部プラグに炉心上部機構を偏心させて
設けたので、大回転プラグおよび小回転プラグを小型化
することができ、また燃料交換装置アーム長を短かくす
ることができる。

したがって、原子炉をコンパクト化することができる。

また、本発明に係る高速増殖炉の上部構造は炉心上部機
構を小回転プラグに偏心して設け、大回転プラグに燃料
交換装置を設けたので、炉心上部機構と燃料交換装置と
の相対的自由度が増大することにより燃料交換時に燃料
交換装置のアームが炉心上部ＩＩｉ構やその他の炉内開
蓋と干渉することを防止でき、また大回転プラグを回転
させるだけで燃料交換装置のアームを炉内の任意の位置
へ移動させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る高速増殖炉の上部構造の断面図、
第２図は第１図の平面図、第３図は炉心内の燃料集合体
等の構成を示す図、第４図および第５図は本発明に係る
高速増殖炉の上部構造の配置関係を示す図、第６図は従
来の高速増殖炉の断面図、第７図は従来の高速増殖炉の
上部構造の平面図、第８図は原子炉容器内の炉心、炉内
中継ラックおよび炉内ラックの構成を示寸図である。 １・・・原子炉容器、２・・・炉心、４・・・遮蔽プラ
グ、５Ａ・・・固定プラグ、９Ａ・・・炉心上部機構、
１１・・・燃料交換装置、１３・・・アーム、１４・・
・グリッパ、１５・・・グリッパ爪、３０・・・大回転
プラグ、３１・・・小回転プラグ、３２・・・大回転プ
ラグ駆動機構、３３・・・小回転プラグ駆動機構、３５
・・・炉心上部プラグ、３６・・・７ランジ、３７・・
・制御棒案内管支持枠、３８・・・炉内計装支持枠。 出願人代理人　　　波　多　野　　　久第１図 第２図。 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 遮蔽プラグが固定プラグとこの固定プラグに嵌合支持さ
   れる大回転プラグとこの大回転プラグに嵌合支持される
   小回転プラグとから構成され、上記小回転プラグに嵌合
   される炉心上部プラグに炉心上部機構を偏心させて設け
   、前記大回転プラグに燃料交換装置を設けたことを特徴
   とする高速増殖炉の上部構造。