JPS6412352B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉の自動制御装置に関し、特に原
子炉制御棒を用いる原子炉停止装置に関すもので
ある。

原子炉は全く炉心の反応度を低下させる装置を
含む緊急停止装置を備えている。炉心の反応度を
低下させるのは、一般に炉心に中性子吸収材料を
導入することにより行なわれる。停止装置は、原
子炉を停止させるために炉心に中性子吸収材料を
急速に挿入する簡単で信頼性の高い装置となるよ
うにされている。原子炉制御のための従来の基本
的方法は制御棒を用いるものである。このような
装置に於ては、制御棒が機械的機構により炉心に
出入されて反応度を制御する。緊急の場合には、
制御棒が解放されて炉心領域に落下して反応度を
低下させて原子炉を停止させる。この装置は極め
て信頼性の高いものではあるが、緊急停止装置と
して別のバツクアツプ装置が提案されている。多
くのバツクアツプ装置に於ては、自己作動型に設
計されている。

原子炉制御の別の方法として中性子吸収ボール
を用いることが提案されている。この装置は、中
性子吸収特性を有し磁性体の多数の独立した材料
体を釈放可能に保持する拘束機構を備えている。
拘束機構は少なくとも１対の反対極性の磁極を有
し、磁極を消磁して球体を釈放し、球体を重力に
より炉心内に移動させるよう構成されている。こ
の装置に於ては、原因が何であるにせよ磁極の磁
気が無くなると、中性子吸収球体が炉心内に落下
して炉心の反応度を低下させる。

更に別の方法はキユーリー点材料を用いるもの
であり、その材料がキユーリー点にまで加熱され
るとその磁気感性を殆んど完全に失ない制御装置
を作動させる。或る装置では、継鉄によつて力線
が結合された磁石により中性子吸収材料が拘束さ
れ支持されている。継鉄は、所定値のキユーリー
点を有する強磁性体であり原子炉冷却材に接触し
ている。冷却材が所定温度に達すると、継鉄がキ
ユーリー点にまで加熱されその磁気感性を失な
い、中性子吸収材料を原子炉炉心内に釈放する。
冷却されれば、継鉄はその磁気感性を取り戻して
磁気ラツチを再使用することができる。キユーリ
ー点を用いる装置の一つの問題は、構成要素の質
量のためにキユーリー点材料がキユーリー点にま
で加熱されるに要する時間が比較的長いことであ
る。キユーリー点材料の応答速度が遅いため、原
子炉停止装置の作動速度が遅い。

従つて本発明の目的は、原子炉冷却材温度が所
定温度より高くなつたとき原子炉を急速停止でき
る原子炉停止装置を得ることである。

この目的に鑑み、本発明は原子炉停止のために
中性子吸収材料を受け入れるよう構成された原子
炉炉心上方に通常支持された中性子吸収材料と、
上記中性子吸収材料に組合わされて、附勢されて
いるとき上記中性子吸収材料を上記炉心の上方に
保持する電磁ラツチとを備えた原子炉停止装置に
於て、上記電磁ラツチの附勢回路に接続されて原
子炉冷却材に対して露出した感熱抵抗器を備え、
上記感熱抵抗器は、その温度および抵抗が上記冷
却材の温度上昇により増大して上記電磁ラツチを
通る磁束を減少させて上記電磁ラツチを開放さ
せ、上記中性子吸収材料を上記炉心に挿入させる
ようにされてなることを特徴とする原子炉停止装
置に在る。

次に添附図面に示す本発明の実施例に沿つて本
発明を説明する。

第１図は入口１４および出口１６を有する炉容
器１２を備えた原子炉１０を示す。炉容器１２内
には炉心１８が設けられていて炉心１８は運転中
は液体ナトリウム等の液体金属等の冷却材２０に
よつて囲まれている。炉心１８の中心領域２２は
炉心の反応度が最大の部分である。炉心１８は公
知のもので良い複数の燃料集合体２４を備えてい
る。燃料集合体２４は、炉容器１２の底に支持体
２８により取付られた下部炉心支持体２６によつ
て支持されている。下部炉心支持体２６はその内
部に入口プレナム３０を備えている。導管３２等
の流れ案内装置を入口１４および下部炉心支持体
２６に設けて冷却材を入口１４を通して入口プレ
ナム３０に案内するようにしてある。燃料集合体
２４はその下部に設けられ入口プレナム３０に連
通した第１開口３４を備えていて、入口プレナム
３０を通る冷却材２０が燃料集合体２４内に流れ
るようにしてある。冷却材は燃料集合体２４内に
入つた後上向きに流れその上端から出る。このよ
うにして熱は周知の如く燃料集合体２４から冷却
材２０に伝達される。

炉容器１２内および炉心１８内には複数の制御
棒集合体３６も設けられている。制御棒集合体３
６は、制御棒（図示してない）を挿入できるよう
にしてあることを除いて燃料集合体２４と基本的
に同じ構成である。

第２図、第３図および第４図に於て、制御棒駆
動機構３８は、駆動部材４２が通つて延びたハウ
ジング４０を備えている。駆動部材４２は下端で
ラツチ機構４４に、上端で駆動装置（図示してな
い）に取付られた円筒形金属部材で良い。ラツチ
機構４４は貫通した孔４８を有する強磁性体の上
部部材４６を備えている。孔４８は冷却材２０が
制御棒駆動機構３８を通つて上向きに流れるよう
にする。上部部材４６内には孔４８の周囲にコイ
ル５０が設けられている。コイル５０は気密電線
５２により炉容器１２外部の電源および電気計装
装置に電気的に接続されている。上部部材４６は
また第１接触部材５４をも有し、これは孔４８に
同心に整列して上部部材４６の一部の周囲に設け
られた円錐形部材で良い。

下部部材５６は強磁性体の円筒形部材で上部部
材４６に対して垂直方向に滑動できるように上部
部材４６の周囲に滑動可能に設けられている。下
部部材５６は第２接触部材５８を有し、これは第
１接触部材５４に接触できるようにされている。
コイル５０が附勢され、第１接触部材５４が第２
接触部材５８に接触しているときには、その間に
磁気吸引力が作用して下部部材５６が上部部材４
６に磁気的にラツチ即ち掛止される。下部部材５
６の下端には中性子吸収材料の複数の制御棒６０
が取付けられていて、下部部材５６を上部部材４
６に対して降下させたとき制御集合体３６内に挿
入されるよう構成されている。円筒形案内管６２
が下部部材５６の下端で制御棒６０の周囲に設け
られていて下部部材５６を降下させるとき案内す
るようにしてある。第１スリーブ６４もハウジン
グ４０内で案内管６２の周囲に設けられ案内管６
２の降下時にその案内をするようにしてある。

駆動部材４２内には管部材６６が設けられてい
る。管部材６６は電線５２をその中に入れられる
ように構成されている。駆動部材４２と管部材６
６には複数の導管６８が取付られていて、冷却材
２０が管部材６６に流入流出できるようにしてあ
る。感温装置７０が電線５２に設けられていて導
管６８の接合部近傍で管部材６６内に在る。この
構成により冷却材２０の流れが感温装置７０に接
触して感温装置７０が冷却材２０と同じ温度にな
る。

第４図に於て、感温装置７０は電線７４により
コイル５０および炉容器１２の外部の電気計装装
置に電気的に接続された感熱抵抗器７２を備えて
いる。感熱抵抗器７２はサーミスターとも呼ば
れ、温度が上昇すると低抗が増大する性質を持つ
ものである。感熱抵抗器７２は例えばFenwal
Electronics 社のもの等周知のもので良い。感
熱抵抗器７２はキユーリー点材料よりも冷却材温
度に対してずつと早い応答速度を有するという利
点がある。従つて冷却材温度が所定値より高くな
つたとき、感熱抵抗器７２の抵抗が電線７４を通
つてコイル５０に流れる電流が減少して磁気ラツ
チ４４が開放される程になるように高くなる。磁
気ラツチ４４の開放により下部部材５６が重力で
炉心内に減下して原子炉を停止させる。冷却材温
度が再び低下したときには、感熱抵抗器７２の抵
抗も減少して電線７４内の電流が通常の値にまで
戻る。このとき駆動部材４２を降下させて第１接
触部材５４を第２接触部材５８とを接触させるこ
とができる。この状態でコイル５２が附勢されて
いれば上部部材４６と下部部材５６との間に電磁
吸引力が作用して上部部材４６を下部部材５６に
磁気的に掛止させることができる。

原子炉１０の通常運転中には、制御棒駆動機構
３８は第２図の位置で電磁吸引力により上部部材
４６が下部部材５６に連結されている。冷却材２
０は炉容器１２および制御棒駆動機構３８を通つ
て常に流れているので、冷却材２０はハウジング
４０および孔４８を通つて上向きに流れる。更
に、冷却材２０は導管６８を通つて感温装置７０
に接して流れる。感温装置７０近傍の冷却材２０
が感温装置７０の温度を冷却材２０温度と同じに
する。また感熱抵抗器７２の温度も感温装置７０
および冷却材２０の温度になる。通常運転時に
は、冷却材２０および感熱抵抗器７２の温度は感
熱抵抗器７２の抵抗が小さいままであるような温
度である。従つて磁気ラツチ４４に適当な磁束を
維持させるに充分な電流が電線７４に流れる。し
かしながら、何らかの理由により冷却材温度が所
定値よりも大きくなつた場合には、感熱抵抗器７
２の温度もまた略々その温度に上昇する。感熱抵
抗器７２の温度上昇により感熱抵抗器７２の抵抗
が急激に大きくなる。この抵抗の急激な増大のた
め、電流７４からコイル５０に流れる電流が急激
に大幅に減少する。従つて磁気ラツチ４４を通る
磁束が著しく減少し、磁気ラツチ４４が開放され
る。すると、第３図に示す如く下部部材５６が重
力により上部部材４６から落下する。下部部材５
６が降下すると制御棒６０は制御棒集合体３６内
に挿入されて炉心１８の反応度を低下させる。こ
のようにして原子炉は自動的に安全に停止される
のである。

冷却材温度が許容値にまで戻ると、感熱抵抗器
７２の抵抗は自動的に元のレベルにまで戻る。こ
のとき駆動部材４２を降下させて第１接触部材５
４を第２接触部材５８に接触させることができ
る。この状態ではコイル５０の磁束が再び発生し
上部部材４６と下部部材５６とを通つて第１接触
部材５４が第２接触部材５８に磁気的に結合され
る。次に駆動部材４２を持上げて上部部材４６と
下部部材５６とを第２図に示す位置に上昇させる
ことができる。この状態では、制御棒駆動機構３
８は元の位置となる。

本発明の原子炉停止装置は、以上の説明から明
らかな如く、原子炉冷却材の過熱状態に応答して
原子炉を自動的に安全にまた急速に停止させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子炉の断面図、第２図は制御棒駆動
機構の磁気ラツチを掛止位置で示す断面図、第３
図は制御棒駆動機構の磁気ラツチを開放位置で示
す断面図、第４図は感温装置の詳細図である。 ４４……電磁ラツチ、（磁気ラツチ）、６０……
中性子吸収材料（制御棒）、７２……感熱抵抗器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉停止のために中性子吸収材料を受け入
   れるよう構成された原子炉炉心上方に通常支持さ
   れた中性子吸収材料と、上記中性子吸収材料に組
   合わされて、附勢されているとき上記中性子吸収
   材料を上記炉心の上方に保持する電磁ラツチとを
   備えた原子炉停止装置に於て、上記電磁ラツチの
   附勢回路に接続されて原子炉冷却材に対して露出
   した感熱抵抗器を備え、上記感熱抵抗器は、その
   温度および抵抗が上記冷却材の温度上昇により増
   大して上記電磁ラツチを通る磁束を減少させて上
   記電磁ラツチを開放させ、上記中性子吸収材料を
   上記炉心に挿入させるようにされてなることを特
   徴とする原子炉停止装置。 ２ 上記中性子吸収材料が、上記電磁ラツチが開
   放したとき上記炉心内に落下する制御棒である特
   許請求の範囲第１項記載の原子炉停止装置。 ３ 上記感熱抵抗器が上記電磁ラツチから遠くの
   位置で上記冷却材の流れの中に設けられてなる特
   許請求の範囲第１項あるいは第２項記載の原子炉
   停止装置。 ４ 上記電磁ラツチが、上部部材と、上記制御棒
   に取付られて上記上部部材の下端を滑動可能に受
   入れる下部部材と、上記上部部材の周囲に設けら
   れ、上記感熱抵抗器への回路中に接続されて、附
   勢されているとき上記下部部材を上記炉心の上方
   に保持する上記上部部材および上記下部部材を通
   る磁束を発生するコイルとを備えた特許請求の範
   囲第３項記載の原子炉停止装置。 ５ 上記上部部材が、上記冷却材が上記上部部材
   内で上記感熱抵抗器に流れ得るようにする軸孔を
   備えた特許請求の範囲第４項記載の原子炉停止装
   置。