JPS639189B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、高速増殖炉等において冷却材温度
の異常上昇時に作動して炉の出力を自動的に停止
させる原子炉停止装置に関する。

原子炉は、中性子吸収体を内蔵した制御棒を炉
心領域に挿脱して出力制御を行ない、炉心の異常
な出力上昇あるいは冷却材流量の低下時などの事
故時に制御棒を炉心に全挿入して炉の出力を停止
させるようになつている。しかしてこのような緊
急時には炉の運転を確実に停止させる必要がある
ため、構造が簡単で確実に作動し得る原子炉停止
装置を必要とする。したがつてこの種装置は、緊
急時のスクラム信号にもとづいて作動する制御棒
駆動機構を用いた主原子炉停止系以外に、このよ
うな駆動機構を用いることなく独立して作動する
単独落下式の原子炉停止系を用いて、２重・３重
の安全対策を講じることが望まれている。

この発明は上記事情にもとづきなされたもので
その目的とするところは、構造が簡単で確実に作
動し得るとともに、駆動機構等を用いた他の原子
炉停止系とは独立して単独に作動できる信頼性の
高い原子炉停止装置を提供することにある。

以下この発明の一実施例を図面を参照して説明
する。図中１は液体金属冷却形高速増殖炉の炉心
に設置される案内管であつて、この案内管１の下
部は炉心支持板２に支持されている。また上記案
内管１は、下部に冷却材の流入口３を有するとと
もに上部に冷却材の流出口４を有し、上記流入口
３から取り入れた冷却材たとえば液体ナトリウム
を、流出口４から炉心上方に流出させるようにな
つている。

そして上記案内管１内に中性子吸収体５が昇降
自在に収容されている。この中性子吸収体５は上
記冷却材よりも比重が大きく、外力の作用しない
自由状態では自重によつて案内管１内を落下し得
るようになつている。６は吊持用のロツド部であ
り、このロツド部６の上部には、電磁石等を用い
た吸収体脱着機構７が設けられている。

また案内管１の下部には、後述する流体素子１
０を介して上記流入口３に連通する主流通部８が
形成されている。この主流通部８は、流入口３は
取り入れた冷却材を中性子吸収体５の下面側に導
入し、冷却材の流圧により中性子吸収体５を上昇
させるものである。

一方、９はバイパス流通部であつて、このバイ
パス流通部９は流体素子１０を介して流入口３に
連通し、流入口３から取入れた冷却材を中性子吸
収体５の上面側に流入し得るようになつている。
上記バイパス流通部９はこの実施例の場合、２重
管構造とした案内管１の内管部１ａと外管部１ｂ
との間に形成するようにしたが、このような２重
管構造にすることなく単に案内管の壁部に流通路
を形成したものであつてもよい。

そして１０は流路切換用の流体素子である。こ
の流体素子１０は、流入口３に連通する供給ノズ
ル部１１と、この供給ノズル部１１に対向して設
けられ、二方に分岐する第１出力部１２および第
２出力部１３と、供給ノズル部１１の出口側にお
いて第１出力部１２側に形成された流路調整室１
４などから構成されている。そしてこの流体素子
１０は、後述するごとく、供給ノズル部１１から
噴出する冷却材の流路方向を変えるスイツチ作用
をなすようになつている。

また、案内管１の上部には、冷却材の異常高温
時において前記流出口４を閉じる方向に熱変形す
る流出量調節子１５が設けられている。この流出
量調節子１５としては、たとえば冷却材温度正常
時には第３図に示されるような偏平形状となつて
冷却材を流出させるに足る充分な広さの冷却材流
路を確保し、また異常高温時には第４図に示すよ
うに彎曲して冷却材流路を狭めるような環状のバ
イメタルを採用する。

また、案内管１の上方には制御棒駆動機構２０
が設けられている。以下この制御棒駆動機構２０
について説明すると、２１は上部案内管であり、
この上部案内管２１は原子炉の上蓋２２に支持さ
れている。そして上部案内管２１には昇降体２３
が内装されている。この昇降体２３は、駆動モー
タ２４によつて回転されるリードスクリユー２５
にスクリユーナツト２６を螺合させてあり、上記
リードスクリユー２５が正逆回転されることによ
り昇降体２３が昇降駆動されるようになつてい
る。そしてこの昇降体２３の下端部に、前記吸収
体脱着機構７を介して中性子吸収体５が係脱され
るようになつている。２７は軸動シールのための
ベローズである。

以上のように構成された一実施例装置は、原子
炉起動時に吸収体脱着機構７で中性子吸収体５を
吊持して上昇させ、この吸収体５を炉心領域外に
退避させることにより炉の出力運転が可能とな
る。そして定常運転状態に達したならば吸収体脱
着機構７を外し、運転を続行する。

そして原子炉が正常な状態にあつて正常な流量
の冷却材が確保されていれば、流入口３から流入
した冷却材は第２図に実線矢印で示すように、流
体素子１０の供給ノズル部１１から勢いよく噴出
する。したがつて供給ノズル部１１の出口側の静
圧は著しく低下し、流路調整室１４の圧力も低下
する。このため供給ノズル部１１から噴出した冷
却材は流路調整室１４の負圧に引かれて流れの方
向が傾き、第１出力部１２に流入する。そして主
流通部８を通り、中性子吸収体５の下側に流入す
る。よつて中性子吸収体５は冷却材の流圧による
押し上げ力を受けて案内管１内にて上昇状態に維
持される。そして中性子吸収体５を押し上げた冷
却材は、中性子吸収体５と案内管１との間の隙間
２８を通つて上方に流れ、流出口４から炉心上方
に流出する。

そして、事故など何らかの原因で冷却材流量が
低下した場合には、供給ノズル部１１から噴出す
る冷却材の流速は低下し、供給ノズル部１１の出
口側の静圧が高まることから、供給ノズル部１１
から噴出する冷却材は流路調整室１４の負圧の影
響が減少し、点線矢印で示すように殆ど第２出力
部１３に流入する。そしてバイパス流通部９に流
入してこの流通部９を上昇し、中性子吸収体５の
上面側に流入する。よつて中性子吸収体５は、そ
れまで下面側に受けていた押し上げ力が解消され
るとともに、バイパス流通部９を通つて中性子吸
収体５の上面側に流入する冷却材の流圧による押
し下げ力を受けて急速に降下し、炉心領域に全挿
入される。したがつて炉の出力は停止する。

一方、炉心温度が異常に上昇するなどして冷却
材温度の異常上昇をきたした場合には、冷却材の
熱を受けて案内管上部の流出量調節子１５が第４
図のように変形し、流出口４の出口側の流路断面
積を狭める。したがつて冷却材は流出口４から殆
ど流出することができなくなり、中性子吸収体５
の上面側に閉じ込められた状態となる。したがつ
て、流入口３から案内管内に流入する冷却材の量
が減少し、供給ノズル部１１から噴出する流速も
弱まるため、前記と同様に流体素子１０がスイツ
チ作用をなし、中性子吸収体５は落下する。

このように本実施例によれば、冷却材温度の異
常上昇時および冷却材流量低下時に自動的に中性
子吸収体５を落下させることができ、この落下動
作は原子炉異常時に出されるスクラム信号等の電
気信号とは無関係に単独で行なわれるから、制御
棒駆動機構等を用いた主原子炉停止系が万一正常
に作動しない場合であつても、中性子吸収体５を
確実に炉心領域に落下させることができ安全であ
る。しかも構造が簡単で作動の確実な流体素子１
０、およびバイメタル製の流出量調節子１５を使
用しているから信頼性が高く、主原子炉停止系の
バツクアツプとしてきわめて有効であり、原子炉
の安全性を格段に向上させることができる。

なお第５図および第６図は流出量調節子の変形
例を示すものであり、この変形例の流出量調節子
３０は、密封されたベロース３１内にガス等の感
熱膨張体３２を収容してある。そして冷却材温度
が正常なときには第５図に示すように収縮して、
冷却材を流出させるに足る充分な広さの冷却材流
路を確保し、また異常高温時には第６図のように
膨張して流路断面積を狭めるようになつている。
したがつて前記流出量調節子１５と同様に、冷却
材の異常高温時に中性子吸収体５を落下させるこ
とができる。

なお、流出量調節子として形状記憶合金を採用
してもよい。また、吸収体脱着機構７としては、
冷却材の異常高温時に解磁するようなキユーリ点
を有する磁石を採用してもよい。

この発明は以上説明したように、流体素子を用
いて冷却材流路の切換えを行なうようにしたもの
であり、この流体素子は、冷却材の流量が低下し
たときに冷却材をバイパス流通部側に流入させて
中性子吸収体を押し下げるようにしたから、制御
棒駆動機構等の外部機構を用いた原子炉停止系と
は独立した単独落下式の原子炉停止系として作動
でき、構造の簡単な多重の安全装置として高い信
頼性を得ることができる。また、中性子吸収体を
加速して降下させることができるからスクラム時
に速やかに原子炉を停止できるなど、原子炉の安
全性を向上する上で大なる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明の一実施例を示
し、第１図は原子炉停止装置の縦断面図、第２図
は同装置における要部の拡大図、第３図および第
４図はそれぞれ異なる作動状態の流出量調節子を
示す案内管上部の縦断面図、第５図および第６図
は流出量調節子の変形例を示すそれぞれ異なる作
動状態の案内管上部の縦断面図である。 １…案内管、３…流入口、４…流出口、５…中
性子吸収体、８…主流通部、９…バイパス流通
部、１０…流体素子、１５，３０…流出量調節
子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 炉心に設置され下部に冷却材の流入口を有す
   るとともに上部に冷却材の流出口を有する案内管
   と、上記案内管内に昇降自在に設けられた中性子
   吸収体と、上記流入口から取入れた冷却材を上記
   中性吸収体の下面側に導入してその流圧により中
   性子吸収体を押し上げる主流通部と、同じく上記
   流入口から取入れた冷却材を中性子吸収体の上面
   側に導入してその流圧により中性子吸収体を押し
   下げるバイパス流通部と、上記流入口から流入す
   る冷却材流量が所定流量以下のときに冷却材の流
   路を上記主流通部からバイパス流通部に切換える
   流路切換用の流体素子と、上記流出口から流出す
   る冷却材温度が所定温度以上のときに上記流出口
   を閉じる方向に熱変形する流出量調整子とを具備
   したことを特徴とする原子炉停止装置。