JPH0131994Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、圧力管型原子炉で用いる制御棒の上
部遮蔽体に関し、更に詳しくは、その周壁に沿つ
て流れる流体の流動抵抗を著しく減少させうる構
造の上部遮蔽体に関するものである。

圧力管型原子炉では、制御棒は制御棒案内管内
にて昇降自在に吊設され、それを炉内に出し入れ
することによつて原子炉の出力調整等を行うよう
になつているが、炉心からの放射線を遮蔽するた
め、制御棒本体の上部には案内管内径よりも若干
小径の円柱ブロツク状の上部遮蔽体が取付けられ
ている。他方、制御棒は、原子炉内において放射
線によつて加熱されるため、重水を流して冷却し
ている。この場合、冷却用重水の流速は小さく、
そのため上部遮蔽体での圧力損失はさほど大きく
なかつた。

しかし、実証炉においては、制御棒案内管の内
部に中性子を吸収するポイズン液を高速で流入さ
せる必要が生じた。そこで流動解析を行つたとこ
ろ、従来構造の制御棒ではその上部遮蔽体の部分
が非常に大きな流動抵抗を呈し、所定量のポイズ
ン液が炉心へ到達する時間が長くなることが判明
した。上部遮蔽体と制御棒案内管とのギヤツプを
大きくすれば流動抵抗を小さくしうるが、中性子
の上部への遮蔽機能は低下してしまう。

本考案の目的は、このような従来技術がもつ問
題点を解決し、制御棒上部で炉内からの中性子の
遮蔽を確実に行うことができると同時に、制御棒
案内管内に液体を高速で流入させる際の流動低抗
を低減しうるような構造の制御棒上部遮蔽体を提
供することにある。

以下、図面に基づき本考案について説明する。
第１図は本考案に係る上部遮蔽体を用いた制御棒
の説明図であり、第２図はその−断面図であ
る。従来同様、制御棒１０はワイヤーロープによ
り制御棒案内管１２の内部に吊設され、該制御棒
１０を出入させることによつて原子炉の出力調整
等を行えるようになつている。制御棒１０は、制
御棒本体１４、上部遮蔽体１６、吊り金具１８等
を備えている。上部遮蔽体１６は、制御棒本体１
４の上方に位置し、炉心からの放射線を遮蔽する
機能を果すもので、円柱ブロツク状をなしてい
る。これに対し、制御棒本体１４は中性子吸収断
面積の大きい材料で作られた中空円筒状の長尺構
造体である。制御棒１０は、炉内において放射線
によつて加熱されるため、制御棒案内管１２内に
給水することによつて冷却が行われる。この冷却
水は、制御棒１０の外周と制御棒案内管１２との
間隙部を流下するばかりでなく、内部冷却用小孔
１９を通つて制御棒本体１４の内部にも流入し、
それを内側からも冷却する。なお、符号２０は、
制御棒のガイドローラである。

さて、本考案では、このような上部遮蔽体１６
は、その外周面に、溝を有するものである。この
溝の形状は、液体の下方向への流通を許すが中性
子の上方向への通過は阻止し、かつ液体の流通に
よつて制御棒に回転力を発生させない形状とされ
る。本実施例では、溝２２は、２本の互いに逆向
きのスパイラル溝である。このような構造とする
と、制御棒１０と制御棒案内管１２との間に高速
でポイズン液を流す場合、該ポイズン液は溝２２
を通つて流下するため、流動抵抗が小さくなるの
である。つまり、本実施例によれば、放射線は直
進するためスパラル溝によつて遮蔽され、これに
対し、液体はスパイラル溝に沿つて流れるため容
易に流入できるし、また高速で液体が流下して
も、２本のスパイラル溝に沿つて流れる液体は制
御棒１０に対し互いに逆向きの回転力を付与する
ため、これらが打消し合い、結局、制御棒１０に
は回転力は生じない。一般に、二重管で構成され
る流路の流動抵抗に対する等価な直径は、外管内
径Ｄ１と内柱外径Ｄ２の差Ｄ１−Ｄ２で表わされ
る。本考案の場合は、遮蔽効果を高めるためＤ１
−Ｄ２は非常に小さい値に選定されるから、スパ
イラル溝による流路は非常に大きな意味をもつこ
とになる。

因に、制御棒案内管１２の内径を83mmφ、上部
遮蔽体１６の外径を74mmφとしたときの流動抵抗
は、スパイラル溝の流路断面積によつてほぼ第３
図に示すように変化する。なお、同図において、
縦軸の流動抵抗比と横軸のスパイラル等価直径の
定義は次の通りである。

流動抵抗比 スパイラル溝のある場合の流動抵抗／スパイラル溝な
しの場合の流動抵抗 スパイラル溝等価直径 ４×溝の流路断面積／２×（溝の深さ＋溝の幅） 同図から、仮に、溝の幅が20mm、深さが10mmの
スパイラル溝を設けると、スパイラル溝等価直径
は約14mmとなり、流動抵抗は溝なしの場合の約1/
３に減少させうることが判る。

以上、本考案の一実施例について詳述したが、
前述した三つの条件、すなわち液体の下方向への
流通を許すこと、中性子の上方向への通過は阻止
すること、液体の流通によつて制御棒に回転力を
与えないこと、を満たすならば如可なる溝形状で
もよい。その様々なバリエーシヨンを第４図に示
す。第４図の各図は溝の形状を明瞭に示すための
上部遮蔽体の展開図である。同図Ａは第１図で示
したダブルスパイラル型の場合、Ｂは平行コサイ
ン曲線型、Ｃは平行サイン曲線型、Ｄは対称コサ
イン曲線型、Ｅは対称サイン曲線型、Ｆは対称Ｓ
字型、Ｇは対称曲線型、ＨはＷ字型、Ｉは半円
型、Ｊは放物線型である。これらのいずれの場合
も前記三つの条件を満たすことは充分理解しうる
であろう。溝の断面形状は任意である。

本考案は上記のように構成されているため、制
御棒上部で炉内からの中性子の遮蔽を確実に行う
ことができると同時に、制御棒案内管内に液体を
高速で流入される際の流動抵抗を低減させること
ができ、それ故、万一の事故時に中性子を吸収す
るポイズン液を急速に注入することが可能となつ
たもので、実用的効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す説明図、第２
図はその−断面図、第３図はスパイラル溝に
よる流動抵抗減少効果を示す説明図、第４図は溝
形状の様々なバリエーシヨンを示す展開図であ
る。 １０……制御棒、１２……制御棒案内管、１４
……制御棒本体、１６……上部遮蔽体。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 圧力管型原子炉用の制御棒本体の上部に位置
   し、炉心からの放射線を遮蔽するための円柱状
   の上部遮蔽体において、その外周表面に、液体
   の下方向への流通を許すが中性子の上方向への
   通過は阻止し、かつ液体の流通によつて制御棒
   に回転力を発生させない形状の溝が設けられて
   いる制御棒上部遮蔽体。 ２ 外周表面に形成されている溝が複数本である
   実用新案登録請求の範囲第１項記載の上部遮蔽
   体。 ３ 溝の本数が２本であり、各溝が軸方向に関し
   対称的に設けられている実用新案登録請求の範
   囲第２項記載の上部遮蔽体。 ４ 溝がサイン曲線又はコサイン曲線である実用
   新案登録請求の範囲第３項記載の上部遮蔽体。