JPH0140315B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜技術分類・分野＞ 開示技術は、原子炉容器の内部にセツトされる
制御棒の操作制御技術分野に属する。

＜要旨の解説＞ 而して、この発明は、高速増殖炉（FBR）等
の原子炉の容器内にセツトされて、上部の駆動装
置により昇降自在に連係されて、案内管内に設け
られている制御棒が冷却用液体ナトリウムに浸漬
され、而して、該冷却用液体ナトリウムによる流
力の横振動によつて制御棒がガタ振れ等を生じる
ことなく、又、地震等による案内管との横方向芯
ずれ等に影響されることなく速やかにスクラムす
ることが出来るようにされた横振動抑制装置に関
する発明であり、特に、上記制御棒と案内管の間
に、冷却用液体ナトリウムの流通を充分に許容出
来る間隔を保持し、該制御棒側面から案内管内面
に向けて、或は、逆に案内管内面から制御棒側面
に向けて多数の可撓性細棒を放射方向に固設し
て、その先端が対向する面に対して設定微小クリ
アランスを形成して、上記冷却用液体ナトリウム
の流通冷却を保証すると共に、その流力による横
振動を防止し、且つ、地震等による案内管との芯
ずれ等があつても降下機能を損わないようにした
制御棒の横振動抑制装置に係る発明である。

＜従来の技術＞ 周知の如く、原子炉においては、その運転時の
出力調整のために、容器内炉心にセツトされる制
御棒をその上部の駆動装置によつて案内管内にセ
ツトした状態で昇降するようにされているが、該
制御棒の有する機能としては、一般には、当該運
転時の出力調整機能と地震時のような緊急急時に
炉心の停止のための可及的速やかな降下機能があ
る。

通常、制御棒はその両機能を一本で兼用してい
る場合がほとんどである。

この態様を第１図の模式図に基づいて略説する
と、原子炉容器１は上部の遮蔽プラグ２によつて
密封され、下部の入口３、及び、上部の出口４を
介して流入される冷却用液体ナトリウム５は、該
出口４のレベルまで貯溜され、該遮蔽プラグ２に
設けられた上部案内管６は、その上部の駆動装置
７により連係して吊下する制御棒８をして下部の
支持機構９に設けられると共に、炉心内燃料１０
にセツトされた下部案内管１１内にあつて、平常
な該第１図左側の態様に示す様に、適宜上記駆動
装置７により昇降されて、前述の如くその出力を
調整するようにされ、又、地震時等の緊急時には
スクラムされて速やかに下降され、そのダツシユ
ラムが上記下部案内管１１のダツシユポツトに座
着するようにされている。

ところで、該制御棒８と案内管６，１１との関
係は次のような問題がある。

即ち、上記緊急時等の地震時においてその横振
動によつて、第２図に示す様に、上部案内管６と
下部案内管１１との間に、又、制御棒８との間に
芯ずれが生じたような場合には、上部案内管６と
下部案内管１１との径が小さな場合、即ち、案内
管６，１１の内面と制御棒８の側面との間隙が小
さい場合には制御棒８のスクラムが行われにく
く、重力等を介して該制御棒がそのダツシユラム
をして下部案内管１１のダツシユポツトに速やか
に座着し難いという難点がある。

したがつて、該緊急時に速やかにスクラムする
ためには、該案内管６，１１の内面と制御棒８の
側面との間隔が大きいスクラムし易い点で良いこ
とになる。

さりながら、他方において前述の如く、運転時
には該案内管６，１１と制御棒８との間には冷却
用液体ナトリウム５が充満流動しているために、
その流力による振動、就中、横振動によつて制御
棒８には規則的な横振動等が生じて通常運転時の
出力に変動が生じるという不具合がある。

このためには、案内管６，１１と制御棒８との
断面リング状間隙が小さい方が良い。

このような、両者間の相矛盾する条件をどちら
かを優先させねばならないという事情があり、こ
れに対し、当然のことではあるけれども、従来は
緊急時のスクラムを優先するようにして緊急停止
機能を優先させ、案内管８の内面と制御棒６，１
１の側面との間隔を大きくとつていた。

したがつて、通常運転時の案内管６，１１と制
御棒との間を流動する冷却用液体ナトリウムの流
力による上記制御棒８の横振動挙動が吸収出来
ず、そのため、出力変動が生じ易いという虞れが
ある欠点があつた。

これに対処するに、例えば、特開昭58−11888
号公報に示されている発明のように、上記間隙に
ボールやローラを取り付ける手段等が案出されて
いるが、上述の如く、制御棒８の緊急スクラムを
妨げずに、又、その横方向の通常運転時の振動を
防ぐことを充分満足するような状態にはなされて
いない不利点がある。

このように、従来技術においては、制御棒を通
常運転時に可及的に静止させる手段と、緊急スク
ラムが容易に行われる手段とを共に備えている技
術が案出されていない不都合さがあつた。

＜発明の目的＞ この発明の目的は、上述従来技術に基づく高速
増殖炉（FBR）等の原子炉の炉心に対する制御
棒の通常運転時の安定した静止状態と緊急時の速
やかで確実なスクラム現出を相兼備えられない問
題点を解決すべき技術的課題とし、案内管内面を
制御棒側面間の緊急時に制御棒を可及的速やかに
挿入することが可能であるようなサイズにすると
共に、通常運転時においては、冷却用液体ナトリ
ウムの流力による振動の影響が吸収されるように
してエネルギー産業における原子力利用分野に益
する優れた制御棒の横振動抑制装置を提供せんと
するものである。

＜発明の構成＞ すなわちこの発明は、原子炉容器内にセツトさ
れた案内管の内部に昇降自在に吊下された制御棒
の横振動抑制装置であつて、該制御棒側面と案内
管内面とのいずれか一方の面から他方の面に向け
て多数の可撓性細棒を放射方向に配設してなり、
該可撓性細棒の先端は上記他方の面に対して下記
式で規定される微小クリアランスａ （Ｄ−ｄ）／２＞ｌ≧（Ｄ−ｄ−ａ）／２ 式中、 Ｄ：案内管内径 ｄ：制御棒外径 ｌ：可撓性細棒の長さ を有するようにしたことを特徴とする制御棒の横
振動抑制装置である。而して、該容器内に充満さ
れている冷却用液体ナトリウムが、該案内管と制
御棒の間の流力により該制御棒に横振動を印加し
ようとしても、上記多数の可撓性細棒がその先端
をして対向面に当接して当該横振動を吸収して可
及的に制御棒の振動を阻止して出力変動が生じな
いようにして安定な運転が出来るようにし、一方
地震時のような緊急時には可撓性細棒が撓むこと
により制御棒がスムースに挿入されて容易にスク
ラムが出来るようにした技術的手段を溝じたもの
である。

＜実施例−構成＞ 次に、この考案の１実施例を第３図以下の図面
に基づいて説明すれば以下の通りである。尚、第
１図と同一態様部分は同一符号を用いて説明する
ものとする。

第３，４図に示す実施例において、１１は下部
案内管であり、８は制御棒であつて、前述第１図
に示す従来態様同様に高送増殖炉（FBR）等の
原子炉の容器１内に設けられて下部支持装置９に
セツトされ、両者の間隔１２は広く設けられてス
クラムし易いようにされている。

而して、当該実施例においては、該制御棒８の
軸方向設定長さの距離においてステンレス鋼や、
炭素鋼製の設定太さの多数の可撓性細棒１３，１
３…が、制御棒側面からその軸方向に多段に規則
的、或は、不規則的に、且つ、案内管８の内面に
放射方向に延出するように溶接等の手段を介して
固定されて案内管１１の内面に直角に指向してい
る。

而して、該各可撓性細棒１３は軸方向に対して
垂直になるように、又、その長さは案内管１１の
軸と制御棒の軸とが使用温度条件の基では微小ク
リアランス以内で一致するように決められてお
り、案内管１１の内径をＤ制御棒８外径をｄとす
れば、許容偏心量をａとすると該可撓性細棒の長
さｌは、第５図に示す様に、 （Ｄ−ｄ）／２＞ｌ≧（Ｄ−ｄ−ａ）／２ とされる。

＜実施例−作用＞ 上述構成において、第１図に示す左側の態様の
様に、原子炉の平常運転においては上部の駆動装
置７により吊下された制御棒８は案内管１１内に
於いて所定に昇降されてその出力を調整される
が、この状態において、該案内管１１の内面と制
御棒８の則面との間を流動する冷却用液体ナトリ
ウムの流力により制御棒８に横振動が印加されて
制御棒８は横方向に振動しようとするが、上記微
小クリアランスａを吸収して振動方向の多数の可
撓性細棒１３，１３…は直ちに案内管内面に当接
し、案内管１１内にて設定クリアランス以上の横
振動することがなく、その限り出力に変動が生ず
ることはない。

又、緊急時において制御棒８が芯ずれのまま落
下する場合、第６図に示す様に可撓性細棒１３，
１３…がしなつて制御棒８が案内管内面を抵抗な
く滑り落ちるので、スクラムがスムース、且つ容
易に行われる。

したがつて、この場合、上記多数の可撓性細棒
１３，１３…は一種の弾性スペーサーとして機能
することになる。

尚、第４，５，６図に示す態様において、可撓
性細棒１３は横方向のみについて限られた数のみ
が示されているが、実質的には、所謂ビン洗いに
髭ブラシ状に多数放射方向、且つ軸方向に多段に
配設されていることは勿論のことである。

又、冷却用液体ナトリウムの案内管内面と制御
棒側面との間隔１２を流動するプロセスにおいて
は多数の可撓性細棒が介在しているが、該多数の
可撓性棒１３，１３…の直径、及び、体積は極め
て僅かであるので、又、相対的に間隔１２が大き
いので、実質的に液体ナトリウムの流路が妨げら
れることなく、流過抵抗も大きくなることはな
い。

而して、運転中地震等の緊急時が発生した場合
には、直ちにスクラムを行い制御棒８は挿入下降
されるが、上部案内管６と下部案内管１１との間
に、又、制御棒８との間に、前述第２図に示す様
に、芯ずれが生じた場合であつても制御棒８の外
径に対して案内管６，１１の内径が充分にその間
隔１２を大きく取つているために、挿入はし易く
そのダツシユラムは容易に案内管１１のダツシユ
ポツトに座着した炉心を停止させることが出来
る。

そして、この場合、第６図に示す様に上記可撓
性細棒１３が案内管１１の内側面に干渉しても容
易に橈み、その降下挿入を何ら妨げない。

尚、実験的規模の一設計例によれば、Ｄは110
mm、ｄは94mmで（Ｄ−ｄ）／２＝８mm程度であ
り、微小クリアランスａ／２は１〜数mm程度で充
分である。

尚、この発明の実施態様は上述実施例に限るも
のでないことは勿論であり、例えば、上述実施例
が制御棒の側面から可撓性細棒を一体的に外延固
定させた態様であるが、これに対して、逆に案内
管の内面から制御棒に対して求心的に一種の放射
方向に多数の可撓性細棒を一体固定内延させて良
い等の種々の態様が慣用可能であることは勿論で
ある。

又、上記可撓性細棒の軸方向配設については、
一段でも多段でも良いが、ランダムに多段配設し
た場合には、寧ろ、流動に伴う振動を押える作用
が生ずるのでかえつて好ましい。

又、可撓性細棒の長さは必ずしも正確に同一で
なくても良い。

＜発明の効果＞ 以上、この発明によれば、基本的に高速増殖炉
（FBR）等の原子炉の容器にセツトされた案内管
内に挿入されて可動に供される制御棒が、平常運
転においては、その内部の冷却用液体ナトリウム
の流動に伴う流力による振動を受けても可撓性細
棒群が対向面に当接して緩衝作用を起こし、その
振動を吸収するために、ほとんど振動による挙動
が少なく、その限り、出力変動がないという優れ
た効果が奏され、一方、地震等の緊急時において
は制御棒と案内管の芯ずれが生じても、上記可撓
性細棒が相手側に柔軟に弾力的に当接するために
挿入がし易く、スムースに行われるという両方の
機能が同時に現出されるという優れた効果が奏さ
れる。

又、該平常運転時においては、各可撓性細棒の
径が細く体積が小さいために、実質的に冷却用金
属ナトリウム液の流過を妨げることなく、流動抵
抗が大きくなることはないという利点もある。

このように、この発明によれば、原子力利用に
おいてその安全性と安定した運転の双方が期待出
来るという極めて優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般態様の原子炉の容器内にセツトさ
れた案内管と制御棒の位置関係説明模式説明断面
図、第２図は地震時等の上下の案内管と制御棒の
芯ずれ状態説明模式断面図、第３図以下はこの発
明の１実施例の説明図であり、第３図は横断面
図、第４図は縦断面図、第５図は可撓性細棒と制
御棒と案内管の位置関係説明部分断面拡大図、第
６図は案内管に対する制御棒の芯ずれの状態での
緊急落下時の可撓性細棒作用説明部分断面図であ
る。 １……原子炉容器、７……駆動装置、６，１１
……案内管、８……制御棒、１３……可撓性細
棒、ａ……設定クリアランス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉容器内にセツトされた案内管の内部に
   昇降自在に吊下された制御棒の横振動抑制装置で
   あつて、該制御棒側面と案内管内面とのいずれか
   一方の面から他方の面に向けて多数の可撓性細棒
   を放射方向に配設してなり、該可撓性細棒の先端
   は上記他方の面に対して下記式で規定される微小
   クリアランスａ （Ｄ−ｄ）／２＞ｌ≧（Ｄ−ｄ−ａ）／２ 式中、 Ｄ：案内管内径 ｄ：制御棒外径 ｌ：可撓性細棒の長さ を有するようにしたことを特徴とする制御棒の横
   振動抑制装置。