JPH01163699A - 高速炉用の破損燃料検出装置 - 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】 し産業上の利用分野］ 本発明は、原子力発電プラントにおける液体金属冷却高
速炉に関し、特に、炉心燃料集合体の破損を検出するだ
めの破損燃料検出装置に関するものである。

［従来の技術］ 高速炉は、軽水炉に比べて炉心単位体積当りの出力が高
いため、冷却材による除熱能力の確保は、燃料集合体の
健全性を含め、炉心安全上及び運転管理」−５極めて重
要である。特に、大型炉の場合には、炉心が大型化する
なめ、炉心の局所的な除熱異常を高い信頼性をもって、
高感度且つ早期に検出てきるような装置の開発か必須と
なる。

そこで、従来から種々の型式の破損燃料検出装置が考え
られており、その代表的なものは第６図に示される通っ
である。図示されるように、従来の破損燃料検出装置は
、その本体１が原子炉容器２外に配置され、原子炉容器
２内の冷却材３をすンプリング配管４を介して汲上げポ
ンプ５により導入するようになっている。また、検出装
置本体１を通過した冷却材３は、戻り配管６を通って原
子炉容器２内に戻される。検出装置本体１は、ステンレ
ス鋼製の吸着材７を収容し冷却材３が導入される吸着容
器８と、この吸着容器８を冷却するための冷却機構９と
、吸着容器８の外周に配置された遅発中性子検出器１０
と、前記各構成要素を囲む遮蔽材１１とから構成されて
いる。

燃料破損時に燃料要素から核分裂生成物が冷却材３中に
混入するか、この核分裂生成物からの遅発中性子を検出
装置本体１内の遅発中性子検出器１０により検出するこ
とで、燃料破損を検出することがてきる。また、燃料被
覆材等が腐食して生成した腐食生成物は吸着材７により
吸着されるので、定期的にこの吸着材７を取り出して検
査することで、炉内て腐食か発生していることを検出す
ることかできる。

１−発明が解決しようとする問題点」 しかしなから、このような従来の破損燃料検出装置では
、原子炉容器外に冷却材を取り出ずのて、ザンプリンク
配管及び戻り配管の敷設か必要であり、且つ、検出装置
本体の構造も安全上から大掛かりなものとなり、よって
、炉上部への配置設計や機能、製作コスト等の点で問題
があった。

また、前記の従来装置は、各燃料集合体を通る冷却材に
ついて個別に核分裂生成物等の検出を行うような構成と
なっていないので、破損燃料−の炉内位置を正確に特定
することは極めて困難であった。

本発明の目的はかかる問題点を解決することにある。

［問題点を解決するための手段］ そこで、本発明による破損燃料検出装置は、原子炉容器
の炉上部プラグに貫設され炉心に向かって垂直下方に延
びる外筒と、この外筒内に同軸に配置された内筒と、破
損燃料を検出するために内筒内に設けられた破損燃料検
出機器と、内筒の下端間１」を各燃料集合体の頂部開口
に切離し可能に接続するための接続・切離し手段とを具
備し、内筒の下端開口から流入した冷却材が、内筒内を
上昇した後に、内筒と外筒との間の環状空間を下降して
外筒の下部の開口がら流出するようにしたことを特徴と
している。

［作用］ 上述したような構成の本発明による破損燃料検出装置は
、装置全体が原子炉容器内に設置されるコンパクトなも
のとなり、炉の全体的な破損燃料検出を行うことができ
ることは勿論、装置を特定の燃料集合体に接続てきるの
で、局所的な検出も行い得るものである。

［実施例コ 以下、図面と共に本発明による高速炉用の破損燃料検出
装置の好適な実施例について詳細に説明する。

第１図は本発明による破損燃料検出装置２ｏを高速炉の
原子炉容器２に取り付けた状態を示す概念図であり、破
損燃料検出装置２ｏは原子炉容器２の炉上部プラク２１
、より詳細には小回転プラグに貫設され、炉心２２に向
がって垂直下方に延ひている。

第２図は本発明による破損燃料検出装置の第１の実施例
を詳細に示すものである。この破損燃料検出装置２０は
、炉上部プラグ（小回転プラグ）２１の貫通孔を通って
吊下げ支持された細長い円筒形の外筒２３と、該外筒２
３の内部に同軸に配置された内筒２４とを具備している
。外筒２３と内筒２４との間の環状空間２５、および内
筒２４の内部は、冷却材３の流路として構成され、外筒
２３と内筒２４との下端を閉じる下部閉鎖端板２６の中
央開口２７から取り入れられた冷却材３は、内筒２４内
を上昇し、内筒２４」二部の開口２８を通って環状空間
２５を下降し、外筒２３の中央部および下部に設けられ
た開口２９がら流出するようになっている。

内筒２４の内部には破損燃料を検出するた゛めの検出機
器が設置されており、具体的には、下方より、中空円筒
形状のＳＯ３、インコネル或はニッケル等がら成る腐食
生成物吸着材３０、中空円筒形状のＳＵＳ焼結体から成
る燃料破損物質捕獲用粒子トラップ３１、流量計３２、
遮蔽材（例えは、粉末状のＬＣ）３３が取り付けられ、
最上部に遅発中性子検出器３４が配置されている。

下部閉鎖端板２６には、燃料集合体の頂部に設のられて
いるハンドリンクヘッド３５の頂部開口３６に嵌合して
接続可能となっているインターフェイス機′Ｗｉ３７が
設けられており、ハンドリングヘッド３５から流出する
冷却材３を下部閉鎖端板２６の中央開口２７に案内する
機能を有している。インターフェイス機構３７は、下部
閉鎖端板２６の周縁から下方に延びる円筒部材３８と、
該円筒部材３８内に摺動可能に配置された漏斗状の受は
口部材３９と、この受は口部材３９を常に突出した状態
で維持するために設けられた圧縮ばね４０と、受は口部
材３９および下部閉鎖端板２６の中央開口２７を連通さ
ぜる金属ベロース４１とから成っている。受は口部材３
９は上下方向に弾性的に伸縮可能となっているため、受
は口部材３９をハンドリングヘッド３５に適当な押圧力
をもって嵌合させることができると共に、破損燃料検出
装置２０と燃料集合体とを接続している間にこれらがス
ウェリングや熱膨張等を起こしても、その軸方向変位を
吸収できる。

また、破損燃料検出装置２０を上下動させてインターフ
ェイス１！＋１８３７の受は口部材３９を燃料集合体頂
部に接続・切離しするために、外筒２３の上部には」１
下位置調節Ｂ＆ｖｉ４２か取り付けられている。この上
下位置調節機構４２としては電動ジヤツキアップ方式な
と種々の型式か考えられるが、本実施例では、手動式ネ
ル１〜ジヤツキアツプ方式となっている。即ち、第２図
において、上下位置調節機構４２は、外筒２３を囲むと
共に炉上部プラク２１の上面に固着された環状または六
角状の支持プレート４３と、該支持プレート４３に一端
が固定され他端が外筒２３のフランジ部２３ａを貫通し
て上方に延びている複数のポル１−４４と、これらのホ
ルト４４に螺合して前記フランジ部２３ａを固定するナ
ラ１へ４５と、フランジ部２３ａおよび支持プレー１〜
４３の間を閉じる金属ベローズ４６とから成っている。

このような構成において、本発明の作動について次に説
明する。

破損燃料検出装置２０は、通常、受は口部材３９の先端
が炉心から離れた状態て配置される。この状態において
、炉心から」１昇する冷却材３はインターフェイス機構
３７の受は口部材３９がら取り入れられ、第２図で矢印
て示される経路を通って内筒２４を上昇する。これによ
って、遅発中性子検出器３４か、冷却材３中の核分裂生
成物から発せられる遅発中性子を検出し、定量評価を行
うことができ、炉の異常を監視することができる。冷却
材３は、内筒２４を通過後、外筒２３と内筒２４との間
の環状空間２５を下降し、外筒２３の開口２９がら原子
炉容器内に戻される。また、本破損燃料検出装置２ｏは
、炉上部プラグ（小回転プラグ）２１から引き抜くこと
ができるので、定期的にこれを引き抜き、従来装置と同
様にボットセル内で腐食生成物吸着材３ｏと燃料破損物
質捕獲用粒子トラップ３１とを検査することて、腐食生
成物および燃料破損物質の定量評価を行うことができる
。

定期検査のため、或は、炉の異常を検出した際、１本の
燃料集合体について検査を行う場合には、本破損燃料検
出装置２０を、炉上部プラグ（小回転プラグ）２１の移
動操作によって対象の燃料集合体＝８＝ の垂直」ユ方に配置する。次いて、上下位置調節機構４
２を操作して破損燃料検出装置２０全体を下降させ、ハ
ンドリングヘット３５の開口３６にインターフェイスｉ
構３７の受は口部材３９を嵌合させる。これによって、
当該燃料集合体内を」−昇する冷却材３か破損燃料検出
装Ｗ２０内に導入され、特定の燃料集合体のみの検査を
行うことが可能となる。

尚、第２図において、符号５０は流量調節機構であり、
炉出力を一定とした状態で、照射リグに過負荷状態を与
えて破損燃料照射挙動測定を模擬的に行うと共に、遅発
中性子検出器計数率の到達時間依存性評価を得ることを
目的に配備されたものである。ここで、照射リフとは、
意図的に燃料集合体の燃料要素を破損させる模擬燃料集
合体をいう。流量調節機構５０は、内筒２４上部に取り
付けられた多孔円板５１およびニー１〜ル弁型摺動体５
２から成る流量調節部と、該摺動体５２を動かすための
駆動部とから構成されている。駆動部は、外筒２３の」
二部閉鎖端２３ｂに固定された駆動モータ５３を備えて
おり、遠隔操作により駆動軸５４を介してニー１へル弁
型摺動体５２を土−１ζ動さぜることで、ニードル弁型
摺動体５２の円板５１の孔への挿入深度を変え流量調節
ができるようになっている。本実施例ては、摺動体５２
上に遅発中性子検出器３４が配備されているので、金属
へローズ５５を用いて冷却材３から中性子検出器３４を
隔離している。

この流量調節機構５０は必ずしも必要なものではないの
で、第３図に示される第２の実施例の破損燃料検出装置
２０′のように、流量調節機構を割愛しても良い。

また、第４図および第５図に示される破損燃料検出装置
２０″は、流ｉ調節機構の型式か異なっている点を除き
、第２図のものと同様である。本流Ｍ調節機暢６０は、
内筒２４に固定された第１の多孔円板６１と、この多孔
円板６１に重合された回転可能な第２の多孔円板６２と
から成り、第２の多孔円板６２を駆動モータ６３て回転
させることにより孔の開き度を調節して流量調節を行う
ものである。

［発明の効果］ 以上のように、本発明による破損燃料検出装置は、原子
炉容器内に配ｆｌｉｉｉ叶能となり、破損燃料検出シス
デム全体か簡素化され且つコンバク１〜化される。従っ
て、炉−に部の他の機器設備の配置条件等の向」二を図
ることかてきると共に、製作、組立か容易となり、物量
削減によるコス１〜の低減、メンテナンスの容易化、等
の多くの効果を奏する。

また、通常は、冷却イ」を原子炉容器から外部に取り出
す必要がないので、安全性の面ても優れている。

更に、本発明による破損燃料検出装置は燃料集合体毎に
接続か可能であるので、局所的な燃料破損検出を行うこ
とかでき、破損撚Ａ′：↓の炉内位置を正確にかつ迅速
に特定することかできると共に、その後の運転における
破損燃料の振舞いと運転限界、汚染レベルを把握するこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高速炉用破損燃料検出装置を原子炉容
器に取り付けた状態を示す概略断面図、第２図は本発明
による破損燃料検出装置の第１の実施例を示す縦断面図
、第３図は本発明による破損燃料検出装置の第２の実施
例を示す縦断面図、第４図は本発明による破損燃料検出
装置の第３の実施例を示す縦断面図、第５図は第４図の
Ａ−Ａ線に沿っての断面図、第６図は従来の破損燃料検
出装置をフロック的に示す断面図である。図中、３・・
・冷却材 ２０．２０’、２０″・・・破損燃料検出装置２１・・
・炉上部プラグ　　２２・・・炉心２３・・・外筒　　
　　　　２４・・内筒２５・・・環状空間　　　　３０
・腐食生成物吸着材３１・・燃料破損物質捕獲用粒子ト
ラップ３４・・遅発中性子検出器 ３７・・インターフェイス）ｌ横 ４２・」二手位置調節機構 ５０　、６０・・・流量調節機構

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉容器の炉上部プラグに貫設され炉心に向かっ
   て垂直下方に延びる外筒と、該外筒内に同軸に配置され
   た内筒と、破損燃料を検出するために前記内筒内に設け
   られた破損燃料検出機器と、前記内筒の下端開口を各燃
   料集合体の頂部開口に切離し可能に接続するための接続
   ・切離し手段とを具備し、前記内筒の下端開口から流入
   した冷却材が、該内筒内を上昇した後に、該内筒と前記
   外筒との間の環状空間を下降して該外筒の下部の開口か
   ら流出するようにしたことを特徴とする高速炉用の破損
   燃料検出装置。 ２、接続・切離し手段が、外筒を上部プラグに上下位置
   調節可能に取り付ける上下位置調節機構と、内筒の下端
   開口および燃料集合体の頂部開口を連通させる軸方向に
   弾性変形可能なインターフェイス機構とから成る特許請
   求の範囲第１項記載の高速炉用の破損燃料検出装置。