JPS645662B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高速増殖炉の制御棒集合体に関する。 一般に液体金属冷却形高速増殖炉の制御棒集合
体は第１図および第２図に示す如く構成されてい
た。すなわち、１は原子炉容器であつて、この原
子炉容器１内には炉心２が収容されている。この
炉心２は多数の燃料集合体３および制御棒集合体
４から構成され、その上下方向の荷重は炉心支持
板５によつて支持され、また横方向の荷重は炉心
槽６によつて支持されている。そして、この炉心
２の上方には遮蔽プラグ７を貫通して炉心上部機
構８が設けられ、９はその整流機構、１０は制御
棒駆動機構である。そして液体ナトリウム等の冷
却材は入口ノズル１１から原子炉容器１の下部に
供給され、上記燃料集合体３および制御棒集合体
４内を上方に流れ、出口ノズル１２から流出する
ように構成されている。そして、上記制御棒集合
体４は第２図に示す如く構成されている。すなわ
ち、１３は制御棒案内管であつて、この制御棒案
内管１３内には制御棒１４が上下動自在に収容さ
れている。この制御棒１４は被覆管内に中性子吸
収材を充填して構成された多数本の制御棒要素１
５…を保護管１６内に収容して構成され、その上
端部にはハンドリングヘツド１７が設けられてい
る。そして、前記制御棒駆動機構１０のグリツパ
（図示せず）がこのハンドリングヘツド１７に着
脱自在に係合し、このグリツパを介して制御棒１
４が上下に移動されるように構成されている。ま
た、上記保護管１６内には冷却材が流通されるよ
うに構成され、中性子の吸収によつて発熱する制
御棒要素１５…の冷却をなすように構成されてい
る。また、スクラム時には制御棒駆動機構１０の
グリツパとハンドリングヘツド１７との係合を解
除することにより重力によつて制御棒１４を落下
させるように構成されている。ところで、地震等
により制御棒案内管１３と制御棒駆動機構１０と
がずれた場合あるいは制御棒案内管１３がスエリ
ングや熱変形等により彎曲したような場合を想定
すると制御棒１４が挿入不能や落下不能となるこ
とが予想されるため、通常は制御棒１４の保護管
１６と制御棒案内管１３との間隙を大きくとり、
制御棒案内管１３に多少のずれや変形が生じても
制御棒１４を確実に挿入あるいは落下させること
ができるように構成されている。しかし、このよ
うに制御棒１４の保護管１３と制御棒案内管１３
との間隙を大きくするとこの制御棒案内管１３内
に流入した冷却材の多くがこの保護管１６と制御
棒案内管１３との間隙を流れ、制御棒１４の保護
管１６内を流れる冷却材の流量が減少するため、
制御棒１４の冷却が充分に得られない不具合を生
じる。また、このように保護管１６内を流れる冷
却材の流量が減少すると保護管１６の上端から流
出する冷却材の温度が高くなり、この高温の冷却
材が保護管１６と制御棒案内管１３との間隙を通
過した低温の冷却材と合流して温度分布が不均一
となり、これが炉心上部機構８の整流機構９等に
当るため、この整流機構９に大きな熱応力が生じ
る等の不具合があつた。 本発明は以上の事情にもとづいてなされたもの
で、その目的とするところは制御棒の挿入、落下
が確実になされるとともに制御棒内を流れる冷却
材の流量を充分に確保し、制御棒の冷却を良好に
するとともに整流機構等に生じる熱応力を軽減す
ることができる制御棒集合体を得ることにある。 以下本発明を図面に示す実施例にしたがつて説
明する。 第３図ないし７図は本発明の第１実施例を示
し、図中１０１は原子炉容器である。そしてこの
原子炉容器１０１内には炉心１０２が収容されて
いる。この炉心１０２は多数の燃料集合体１０３
および制御棒集合体１０４から構成されており、
上下方向の荷重は炉心支持板１０５によつて支持
され、また横方向の荷重は炉心槽１０６によつて
支持されている。また、上記原子炉容器１０１の
上端は遮蔽プラグ１０７によつて閉塞され、この
遮蔽プラグ１０７を貫通して炉心上部機構１０８
が設けられている。そしてこの炉心上部機構１０
８の下端部には整流機構１０９が設けられ、また
上記制御棒集合体１０４の上端にそれぞれ対向し
て制御棒駆動機構１１０が設けられている。そし
て、液体ナトリウム等の冷却材は入口ノズル１１
１から原子炉容器１０１内下部に流入し、燃料集
合体１０３および制御棒集合体１０４内を通過し
て上方に流れ、出口ノズル１１２から流出するよ
うに構成されている。そして、上記制御棒集合体
１０４は以下に示す如く構成されている。すなわ
ち、１１３は制御棒案内管であつて炉心支持板１
０５に支持されている。そして、この制御棒案内
管１１３の下端部にはエントランスノズル１１４
が形成されており、冷却材はこのエントランスノ
ズル１１４から制御棒案内管１１３内に流入し、
この制御棒案内管１１３の上端開口から流出する
ように構成されている。そして、この制御棒案内
管１１３内には制御棒１１４が上下動自在に収容
されている。１１５はその保護管であつて円筒状
をなし、その下端部および上端部には冷却材流入
孔１１６…および冷却材流出孔１１７…が形成さ
れている。そしてこの保護管１１５内には多数本
の制御棒要素１１８…が収容されている。これら
の制御棒要素１１８…は保護管内にボロンカーバ
イド等の中性子吸収材を充填したものであつて、
互いに隙間を存して配置されている。そして、上
記制御棒案内管１１３内に流入した冷却材は保護
管１１５の下端の冷却材流入孔１１６…からこの
保護管１１５内に流入し、制御棒要素１１８…間
を流れて中性子の吸収によつて発熱するこれらの
制御棒要素１１８…を冷却し、保護管１１５の上
端の冷却材流出孔１１７…から流出するように構
成されている。また、上記保護管１１５の上端部
にはハンドリングヘツド１１９が突設されてい
る。そして前記の制御棒駆動機構１１０のグリツ
パ１２０がこのハンドリングヘツド１１９に係合
し、このグリツパ１２０を介して制御棒１１４が
上下に駆動されるように構成されている。また、
スクラム時等に上記グリツパ１２０とハンドリン
グヘツド１１９との係合が解除され、制御棒１１
４は重力により落下して原子炉を停止するように
構成されている。また、保護管１１５の下端部に
はダツシユラム１２１が突設され、このダツシユ
ラム１２１が制御棒案内管１１３の下部に形成さ
れたダツシユポツト１２２に嵌入することにより
この制御棒１１４の落下時等における衝撃を緩和
するように構成されている。また、上記保護管１
１５と制御棒案内管１１３との間の間隙はこの制
御棒案内管１１３の多少のずれや変形を生じた場
合でも制御棒１１４を円滑に挿入あるいは落下さ
せるように比較的大きな間隙に形成されている。
そして、上記保護管１１５には複数の抵抗部材１
２３…が設けられている。これらの抵抗部材１２
３…は周方向に等間隔にたとえば４個設けられて
おり、軸１２４…によつて放射方向に回動自在に
取付けられており、回動することによりこれら抵
抗部材１２３…が保護管１１５の外周面から突没
するように構成されている。そしてこれらの抵抗
部材１２３の先端部は第７図に示す如く円弧状に
形成され、突出した場合には保護管１１５と制御
棒案内管１１３との間隙をほぼ閉塞するように構
成されている。また、保護管１１５の外周面には
上記抵抗部材１２３…の先端部に対応して凹部１
２５…が形成されており、これら抵抗部材１２３
…の先端部が没入した場合には先端部がこの凹部
１２５…内に収容され、保護管１１５の外周面よ
り突出しないように構成されている。そして、こ
れら抵抗部材１２３…はそれぞれねじりコイルば
ね１２６…によつてその先端部が没入する方向に
付勢されている。また、上記ハンドリングヘツド
１１９および保護管１１５の上端部を軸方向に摺
動自在に貫通して連結杆１２７が設けられてい
る。そしてこの連結杆１２７の下端部は上記抵抗
部材１２３…の基端部に上方から当接し、また上
端部はハンドリングヘツド１１９に係合した制御
棒駆動機構１１０のグリツパ１２０の下端に当接
するように構成されている。なお、この連結杆１
２７はスプリング１２８によつて上方に付勢され
ている。そして、第５図に示す如く上記ハンドリ
ングヘツド１１９にグリツパ１２０が係合した場
合にはこのグリツパ１２０によつて上記連結杆１
２７が押し下げられ、この連結杆１２７の下端部
が抵抗部材１２３…の基端部を押し下げ、これら
抵抗部材１２３…をねじりコイルばね１２６…の
付勢力に抗して回動させてその先端部を突出さ
せ、また第６図に示す如くグリツパ１２０とハン
ドリングヘツド１１９の係合が解除されてこのグ
リツパ１２０がハンドリングヘツド１１９から抜
けると上記連結杆１２７がスプリング１２８の付
勢力によつて上方に移動し、各抵抗部材１２３は
ねじりコイルばね１２６…の付勢力によつて回動
してその先端部が没入するように構成されてい
る。 以上の如く構成された本発明の第１実施例は通
常の運転時には制御棒１１４のハンドリングヘツ
ド１１９に制御棒駆動機構１１０のグリツパ１２
０が係合しているので連結杆１２７が押し下げら
れ、各抵抗部材１２３…がねじりコイルばね１２
６…の付勢力に抗して回動しその先端部が突出し
て保護管１１５と制御棒案内管１１３との間の間
隙を閉塞している。したがつて制御棒案内管１１
３のエントランスノズル１１４から流入した冷却
材は上記間隙を通つて流れる量がきわめて小さく
なり、大部分が保護管１１５内を流れる。したが
つてこの保護管１１５内に収容されている制御棒
要素１１８…は充分に冷却される。また、このよ
うに冷却材の大部分が保護管１５内を流れるので
この保護管１１５から流出する冷却材の温度は低
温となるため制御棒案内管１１３から流出する冷
却材の温度分布が均一となり、炉心上部機構１０
８の整流機構１０９の熱応力も軽減される。な
お、通常の運転時には制御棒案内管１１３がずれ
たり変形したりすることはないので、上述の如く
保護管１１５の外周面に抵抗部材１２３…が突出
していても制御棒１１４の円滑な挿入、引抜が妨
げられることはない。そして、スクラム時等にお
いては制御棒駆動機構１１０のグリツパ１２０と
制御棒１１４のハンドリングヘツド１１９との係
合を解除し、制御棒１１４を落下させて原子炉を
停止する。この場合、グリツパ１２０の係合が外
れることにより連結杆１２７はスプリング１２８
の付勢力で押し上げられ、抵抗部材１２３…がね
じりコイルばね１２６…の付勢力によつて回動し
て没入する。したがつて万一制御棒案内管１１３
がずれたり変形したりした場合でも制御棒１１４
が引掛ることはなく、制御棒１１４は確実に落下
する。また、これら抵抗部材１２３…の先端部は
保護管１１５の凹部１２５…内に完全に収容され
るので、制御棒１１４の落下の際の抵抗になるこ
とはなく、制御棒１１４の落下速度が減殺される
ことはない。 なお、本発明は上記の第１実施例には限定され
ない。 たとえば第８図には本発明の第２実施例を示
し、この第２実施例は引張コイルばね１２９…に
よつて抵抗部材１２３…を突出方向に付勢したも
のであつて、その他の構成は前記第１実施例と同
様である。なお、第８図中第１実施例と対応する
部分には同符号を附してその説明を省略する。 さらに本発明は上記の実施例にも限定されな
い。 たとえば抵抗部材は必らずしも回動して突没す
るものに限らず、径方向に摺動して突没するもの
であつてもよい。 また、抵抗部材は突出したとき制御棒と制御棒
案内管との間隙をほぼ完全に閉塞する必要はな
く、この間隙の断面積を減少して流通する冷却材
に抵抗を与えればよいものである。 以上詳述したように本発明による制御棒集合体
は、制御棒案内管と、この制御棒案内管内に制御
棒案内管と径方向に隙間を存した状態で上下動可
能に収容され内部に複数本の制御棒要素を収容す
る保護管と、この保護管の上端に形成されたハン
ドリングヘツドと、上記保護管内に保護管と制御
棒案内管との隙間に出没可能に収容された抵抗部
材と、上記保護管内に上下動可能に収容され上端
を上記ハンドリングヘツド位置に位置させるとと
もに下端を上記抵抗部材に当接させた連結杆とを
備え、通常運転時に上記ハンドリングヘツドに制
御棒駆動機構のグリツパを係合させることにより
該グリツパにより上記連結杆が下方に付勢されて
上記抵抗部材を保護管内から保護管及び制御棒案
内管との隙間に突出させるとともに、スクラム時
に上記グリツパとハンドリングヘツドとの係合を
解除した場合には連結杆が上方に復帰して抵抗部
材が保護管内に復帰するようにしたことを特徴と
するものである。したがつてグリツパが係合して
制御棒駆動機構により制御棒が駆動される通常の
運転時には抵抗部材が突出し、制御棒と制御棒案
内管との間を流れる冷却材に抵抗を与えるので、
この制御棒案内管内に流入した冷却材の多くが制
御棒内に流入する。したがつて制御棒が効果的に
冷却されるとともに、この制御棒から流出する冷
却材の温度が低下し、制御棒案内管の上端から流
出する冷却材の温度分布が均一となり、炉心上部
機構の整流機構等に生じる熱応力を軽減できる。
そして、スクラム時等、グリツパの係合が解除さ
れて制御棒が落下する際には抵抗部材が没入する
ので、この際に地震等により万一制御棒案内管が
ずれたり変形したりしても制御棒が引掛るような
ことはなく、制御棒は確実に落下する等、その効
果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は作来例を示し、第１図は
全体の縦断面図、第２図は制御棒集合体の縦断面
図である。第３図ないし第７図は本発明の第１実
施例を示し、第３図は全体の縦断面図、第４図は
制御棒集合体の縦断面図、第５図はグリツパの係
合状態における制御棒集合体の一部の縦断面図、
第６図はグリツパの係合解除状態における制御棒
集合体の一部の縦断面図、第７図は第５図の―
線に沿う断面図である。また、第８図は第２実
施例のグリツパ係合状態における制御棒集合体の
一部の縦断面図である。 １０１…原子炉容器、１０２…炉心、１０４…
制御棒集合体、１０８…炉心上部機構、１１０…
制御棒駆動機構、１１３…制御棒案内管、１１４
…制御棒、１１５…保護管、１１８…制御棒要
素、１１９…ハンドリングヘツド、１２０…グリ
ツパ、１２３…抵抗部材、１２７…連結杆。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 制御棒案内管と、この制御棒案内管内に制御
   棒案内管と径方向に隙間を存した状態で上下動可
   能に収容され内部に複数本の制御棒要素を収容す
   る保護管と、この保護管の上端に形成されたハン
   ドリングヘツドと、上記保護管内に保護管と制御
   棒案内管との隙間に出没可能に収容された抵抗部
   材と、上記保護管内に上下動可能に収容され上端
   を上記ハンドリングヘツド位置に位置させるとと
   もに下端を上記抵抗部材に当接させた連結杆とを
   備え、通常運転時に上記ハンドリングヘツドに制
   御棒駆動機構のグリツパを係合させることにより
   該グリツパにより上記連結杆が下方に付勢されて
   上記抵抗部材を保護管内から保護管及び制御棒案
   内管との隙間に突出させるとともに、スクラム時
   に上記グリツパとハンドリングヘツドとの係合を
   解除した場合には連結杆が上方に復帰して抵抗部
   材が保護管内に復帰するようにしたことを特徴と
   する制御棒集合体。