JPH01129193A - 制御棒集合体 - 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） 本発明は高速増殖炉の制御棒集合体において。

制御棒の下端に設置されたダッシュラムと、下部案内管
の下端近傍に設置されたダッシュポットのボイドスエリ
ングによる寸法変化の影響を回避し長期間に亘って優れ
た緩衝機能を発揮し得る制御棒集合体に関する。

（従来の技術） 一般に、高速増殖炉の制御棒集合体は、第３図に示すよ
うに構成されている。ＪＭ子炉容器内に配置された下部
案内管１の下端部にはエントランスノズル２が設けられ
ている。このエントランスノズル２は図示しない炉心支
持板に挿入され、ハイドリックホールドダウン等により
上記下部案内管１の浮上がりを防止している。

下部案内管１内には制御棒３が上下動自在に挿入されて
おり、この制御棒３の上端にはハンドリングヘッド４が
設けられている。このハンドリングヘッド４には制御棒
駆動機構（図示せず）の延長管が連結され、この制御棒
駆動機構によって制御棒３の炉心への挿入度が調節され
それによって原子炉の出力を制御する。尚第３図は制御
棒３が上方に引抜かれた状態を示している。

上記制御棒３の下端には円柱状のダッシュラム５が突設
されており、また下部案内管１内の下部には有底円筒状
のダッシュポット６が設けられている。

制御棒３が炉心内へ挿入され下降してきた場合には第４
図に示すようにダッシュラム５はダッシュポット６内に
挿入されるが、この場合ダッシュラム５の外周面とダッ
シュポット６の内周面との間には所定の間隙７が形成さ
れている。よって原子炉緊急停止時（以下スクラムとう
）に制御棒３が挿入された場合には、ダッシュラム５が
ダッシュポット６内に侵入してダッシュポット６内の冷
却材が間隙７から押し出される。その時の流動抵抗によ
って制御棒３は減速緩衝される。第５図はこのスクラム
時における制御棒３の挿入特性すなわちスクラム特性を
示すもので、横軸に時間をとり縦軸にストロークをとっ
て示している１図中符号Ａは制御棒駆動機構内のガス圧
あるいはスプリングの付勢力によって下向に加速される
加速区間を示し、符号Ｂは制御棒３が制御棒３の重量お
よび外径によって決定される一定速度で下降する下降区
間を示しており、また符号Ｃはダッシュラム５とダッシ
ュポット６によって制御棒３が減速されて停止する緩衝
区間を示している。

ダッシュラム５とダッシュポット６との間の間隙７は制
御棒３の全挿入までの時間すなわちスクラム時間が所定
時間以上とならないように、且つ停止時の衝撃が所定の
値を越えないようにその寸法を設定されている。また下
部案内管１．制御棒３の構造部材、ダッシュラム５、ダ
ッシュポット６等は通常耐食性および耐熱性に優れたオ
ーステナイト系ステンレス鋼で形成されている。

かかる構成において、一般に炉心内にある部材は高速中
性子の照射によってボイドスエリングを生じその体積が
膨張する。その為ダッシュラム５の外径およびダッシュ
ポット６の内径が次第に変化し、これらの間の間隙７の
寸法が変化する。その為前記第５図に示したスクラム特
性の内緩衝区間Ｃの特性が変化してしまう０通常ダッシ
ュポット６は炉心の下端に位置して温度が低くかつ中性
子照射量も少ない、しかし制御棒３は通常引抜状態で使
用されるためダッシュラム５は炉心の中心位置８（第３
図に示す）近傍に位置するために温度も高く中性子照射
量も多い、このためダッシュラム５の方がダッシュポッ
ト６よりボイドスエリング量が大きく、よってダッシュ
ポット６の内径増大量よりダッシュラムの外径増大量の
方が大きくなる。その結果間隙７の寸法が小さくなり緩
衝区間Ｃの時間が長くなってスクラム時間が長くなると
いう問題があった。かかる問題点を解消するために上述
したボイドスエリングの影響を見込んでダッシュポット
６とダッシュラム５との間の間隙７を予め大きくしてお
くことも考えられるが。

その場合には初期の状態において間隙７が過大となり、
スクラム時に十分な緩衝をなすことができずスクラム時
の衝撃が大きくなるという問題がある。また棒材を冷間
加工してダッシュラム５を構成してボイドスエリングを
少なくする方法も考じられているが、この場合には使用
材料が棒材のために冷間加工が表面にしか入いらず、ま
た冷間加工に対する信頼性にも問題がある。さらに棒材
であるために熱が逃げにくく、１発熱等により温度が上
昇しダッシュラム５のボイドスエリング率が高くなると
いう問題もあり、適切な方法とはいえなかった。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の場合には、ボイドスエリングによりダ
ッシュラムとダッシュポットとの間の間隙が変化してし
まう（狭くなる）という問題があり、かつそれに対する
最適な処置が考じられていないのが現状であり、本発明
はまさにこのような点に基づいてなされたものでその目
的とするところは、ボイドスエリングによるダッシュラ
ムおよびダッシュポットとの間の間隙の狭小化による問
題点を回避して、安定したスクラム動作を長期に亘って
提供し得る制御棒集合体を得ることにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） すなわち本発明による制御棒集合体は、原子炉容器に配
置される下部案内管と、この下部案内管内に上下動可能
に挿入される制御棒と、上記下部案内管の下部に設置さ
れ原子炉緊急停止時に上記制御棒が炉心内に挿入される
際、上記制御棒下端と衝突後、制御棒と同時に下降し、
その際の冷却材抵抗により制御棒を減速緩衝するダッシ
ュポットとを備えた制御棒集合体において、上記ダッシ
ュラムが制御棒を引抜いた際に挿入前の状態に復帰可能
とする為、原子炉高圧プレナムの冷却材を導入、減圧す
る事によりダッシュラムを上昇させ、かつ上記制御棒の
挿入時には制御棒の緩衝作用も発揮する事を特徴とする
。

また、制御棒の冷却の為の冷却材導入は低圧プレナムよ
り行いダッシュラム外周部に流路を有する。

（作　用） 上述の様にダッシュラムおよびダッシュポットは共に下
部案内管の下部に設置しているため、寿命期中のボイド
スウェリング量は少なくスクラム性能には影響しない。

また、制御棒下端部はボイドスウェリングがあっても、
スクラム性能には影響しない寸法、形状としている。

本発明ではダッシュラム及びダッシュポットを下部案内
管の下部に設けることでボイドスウェリングによるスク
ラム性能への悪影響を回避し、スクラム完了後のダッシ
ュラム位置復帰及びスクラム時の緩衝作用を原子炉高圧
プレナムの冷却材を挿入、減圧して使用することにより
行うものである。

（実施例） 以下第１図及び第２図を参照して本発明の一実施例を説
明する。第１図は通常運転時のダッシュラム１０５．ダ
ッシュポット１０６部分を示す図で、図中符号１０１は
下部案内管である。

下部案内管１０１の下部にはダッシュポット１０６が流
体浮上ダッシュラム１０５を内包して設けられており、
さらに下部には流体浮上ダッシュラム１０５を浮上させ
る為に高圧プレナム１１２より高圧の冷却材を流入する
高圧導入部１１１．流入した冷却材を適正な圧力調整す
る減圧部１１０等を内蔵するエントランスノズル１０２
に接続している。

また、エントランスノズル１０２の先端は低圧プレナム
１１３に接しており低圧プレナム１１３の冷却材を導入
し、ダッシュポット１０６及び下部案内管１０１で構成
する制御棒冷却材流路１１４を通して制御棒の冷却材を
流している。

ここで、流体浮上ダッシュラム１０５及とダッシュポッ
ト１０６の間の間隙１０フ及び間隙１０９は、寿命期間
中に想定されるボイドスウェリングによる狭小化、制御
棒（図示なし）のスクラム時間、制御棒停止時の衝撃力
が所定の値以上にならないこと、さらに流体浮上ダッシ
ュラム１０５による挿入抵抗力等を考慮して決定される
。

第２図は制御棒１０３スクラム時の要部のみを示す図で
、制御棒１０３は下部案内管１０１内を上下動可能に配
置され、スクラム時には制御棒１０３の下端が流体浮上
ダッシュラム１０５の上面に衝突し、以降制御棒１０３
と伴に下方に落下する構造となっている。

以上の構成を基にその作用を説明する。

スクラム時の制御棒１０３の減速、緩衝は、流体浮上ダ
ッシュラム１０５とダッシュポット１０６の間の間隙１
０７から間隙１０９さらに間隙１０７と流れる冷却材の
摩擦抵抗及び、流体浮上ダッシュラム１０５の浮上刃に
よる抵抗により行う、スクラム完了後の制御棒１０３引
抜き時には、高圧プレナム１１２より導入し、減圧部１
１０で適当な圧力に調整された冷却材により、流体浮上
ダッシュラム１０５を上方に押し上げ所定の位置に復帰
させる。流体浮上ダッシュラム１０５及びダッシュポッ
ト１０６による制御棒１０３の減速緩衝作用の安定性に
ついては、前述した通りに流体浮上ダッシュラム１０５
及びダッシュポット１０６の位置が温度及び中性子照射
量が共に低い位置にあるためこれらのボイドス　　・ウ
ニリング量は充分小さい値であり、かっこのボイドスウ
ェリング量を見込んだ間隙の設定を行っている為、安定
性を保持し間隙１０７９間隙１０９の狭小化の減速緩衝
作用への悪影響をも回避することが出来る。

また、制御棒１０３の冷却作用については、エントラン
スノズル１０２下端より低圧プレナム１１３の冷却材を
導入し、制御棒冷却材流路１１４を通過して制御棒１０
３の方へ流出させることにより行う。

さらに制御棒１０３下端部の寸法は流体浮上ダッシュラ
ム１０５及びダッシュポット１０６に比べ充分な間隙が
取れる様に小さい為、制御棒１０３下端部がボイドスウ
ェリングにより大径化してもスクラム性能には全く影響
しない。

従って、本発明による制御棒集合体を長期に亘って使用
してもスクラム時間は所定時間以内に保持され、且つス
クラム時の緩衝効果も確実に確保されるものであり、プ
ラントの健全性の維持を図り且つ安全性および信頼性を
向上させることが出来ることはもとより、制御棒集合体
の寿命を延長することができ、コストの低減をも図るこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明による制御棒集合体によると
、スクラム時の制御棒の減速緩衝を下部案内管下部に設
置した流体浮上ダッシュラムとダッシュポットにより行
うことでダッシュラムとダッシュポットとの間のボイド
スウェリング率の差によるダッシュラムとダッシュポッ
トとの間の間隙の狭小化の影響を効果的に低減すること
ができるので、安定したスクラム動作を長期に亘って提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は共に本発明の一実施例を示す図で第
１図は通常運転時の制御棒集合体の要部を示す断面図、
第２図はスクラム時の制御棒集合体 体の要部を示す断面図、第３図及至第５図は従来例を示
す図で、第３図は制御棒集合体の縦断面図、第４図はダ
ッシュラムおよびダッシュポットの関係を示す断面図、
第５図はスクラム特性を示す図である。 １０１・・・下部案内管　　　１０５・・・ダッシュラ
ム１０６・・・ダッシュポット　１０７，１０９・・・
間　隙１１０・・・減圧部　　　　　１１１・・・高圧
導入部１１２・・・高圧プレナム　　１１３・・・低圧
プレナム１１４・・・冷却材流路 １０２・・・エントランスノズル 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　　　第子丸　　　健 ／／３ 第１図 第２図 第３図 第４図 ストロ−７ 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）原子炉容器内に配置される下部案内管と、この下
   部案内管内に上下動可能に挿入される制御棒と、上記下
   部案内管の下部に設置され原子炉緊急停止時に上記制御
   棒が炉心内に挿入される際制御棒下端と衝突後、制御棒
   と同時に下降可能なダッシュラムと下部案内管に固設さ
   れたダッシュポットにより、制御棒を減速緩衝する緩衝
   機構を備えたことを特徴とする制御棒集合体。
2. （２）上記緩衝機構は高圧プレナムからの冷却材導入孔
   と、冷却材の減圧機構と、低圧プレナムから冷却材を受
   容して上方へバイパスさせる流路とを備えたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の制御棒集合体。