JPH0210918B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、稼動中の原子炉の欠陥のある燃料集
合体を探知するために冷却材を採取する装置に関
する。

液体金属冷却型の高速中性子炉は、燃料集合体
により形成される炉心を有し、それらの燃料集合
体は原子炉冷却用の液体金属一般には液体ナトリ
ウムを収容した炉容器内に側面どうし接触するよ
うに並置されている。燃料集合体を冷却させる液
体ナトリウム（一次側のナトリウム）はポンプに
より循環される。ナトリウムは、燃料集合体の長
手方向に炉心を下方から上方に貫流するので、炉
心の出口はその上部になる。

炉心を構成する各々の燃料集合体自身は、核燃
料又は高濃縮核燃料を封入したスリーブからなる
非常に長尺の管又はニードルの集合により形成さ
れる。

この型式の原子炉においては、原子炉の稼動中
にどれかの燃料集合体のスリーブ材料に生じ得る
き裂をすみやかに検知することが非常に重要であ
る。スリーブのこうした破断の検出は、原子炉の
冷却材としての液体金属中に核分裂生成物が存在
することを確かめることにより行ない得る。実際
に、スリーブが破断している場合には、核分裂生
成物は、スリーブの外面と接触している冷却材中
に燃料物質によつて放出される。

欠陥のある燃料集合体の探知は、炉心の出口即
ち加熱された液体金属が炉心を出る箇所である炉
心上部の燃料集合体の近辺で液体金属を採取する
ことによつて非常に正確に行なわれる。

その目的のため、炉心上部に一組の採取管を配
設し、各々の採取管を１つの燃料集合体に関連さ
せ、燃料集合体の上方にある採取端と反対側の採
取管の先端を、冷却材中に含まれた核分裂生成物
の検出により欠陥燃料集合体を探知する装置に結
合する。

これらの探知装置は、炉心上部の炉容器を閉ざ
すふた板に植設されるスリーブ破断探知モジユー
ル（LRG）と呼ばれる１個以上のモジユールを
形成するように組合される。

これらのモジユールは一般に、選択装置と中性
子カウンターのような測定装置とを備えており、
これらの装置により各々の燃料集合体についての
試料を分析し、燃料集合体のところでの漏洩を示
す核分裂生成物が冷却材中に含まれている燃料集
合体を定めることができる。

現用されている高速中性子炉の場合、炉心の燃
料集合体の数は一般に約500であり、選択装置及
び測定装置に接続された同数の採取管が必要とさ
れる。

従つて、炉心の１つの所定区域内に配設された
燃料集合体に対応する採取管に各々連結されたい
くつかのモジユールを使用することが望ましい。

これらのモジユール即ち探知モジユールは、原
子炉の全稼動期間に亘り活動する破損し易い可動
要素、例えば採取選択装置、液体金属循環装置、
中性子検出装置その他を含み、故障又は停止する
ことが多いため、炉心域全体の監視が一時的に中
断される。

これは良好な保安状態において原子炉を連続的
に稼動させる上に非常に不つごうである。

本発明の対象は、原子炉の炉心が多数の燃料集
合体により形成され、これらの燃料集合体が原子
炉の冷却材を収容した炉容器中に側面どうし接触
するように並置され、上記冷却材はポンプ装置に
より循環されて上記燃料集合体の長手方向に炉心
を貫流し、冷却材中においての核分裂生成物の検
出により欠陥燃料集合体を探知する探知装置があ
り、この探知装置は１個以上の探知モジユール
と、各１つの燃料集合体に組合された冷却材の採
取管とからなり、各々の該採取管は各々の燃料集
合体の各々の出口域を上記探知モジユールに別々
に接続して上記炉心の出口から上記探知モジユー
ルまで冷却材を搬送するようにした、稼動中の原
子炉において冷却流体を採取し欠陥燃料集合体を
探知する装置であり、この採取−探知装置によ
り、探知モジユールのうち１つが故障により一時
的に停止しても炉心全体の連続制御が行なわれる
ようにするものである。

この目的のため、本発明による採取−探知装置
は、互に独立した少くとも２つの探知モジユール
を有し、炉心の各々の燃料集合体について少くと
も１個の隣接する燃料集合体、即ち１つの側面を
介し上記各々の燃料集合体に接触するように配さ
れた燃料集合体があり、該隣接する燃料集合体は
上記各々の燃料集合体が結合された探知モジユー
ルとは別の探知モジユールに採取管により結合さ
れている。

本発明がよりよく理解されるように、炉心全体
の監視のために２個のモジユールを用いた場合及
び同じ監視のために別々の６個のモジユールを用
いた場合の本発明の好ましい実施例による採取−
探知装置について、図面を参照して更に詳述す
る。

第１図に統合型の高速中性子炉の炉容器１を示
す。

炉容器１は厚いふた板３により閉ざされ、冷却
流体となる液体ナトリウムが流位２まで満たされ
ている。

支持体７上に載置された原子炉の炉心６は、横
方向の寸法に比べて長さの大な燃料集合体により
形成され、これらの燃料集合体は、側面どうしが
接触するように垂直方向に並置されている。

第２，３図に示すように、燃料集合体は六角形
の横断面形状を備えている。

炉容器１の内部にはポンプ８も配され、これら
のポンプ８は液体ナトリウム中に浸漬され、矢印
１０により示すように液体ナトリウムを炉心６の
内部において上方から下方に循環させる。

炉心６の上方には、冷却流体を採取して炉心６
の内部の欠陥のある燃料集合体を探知するための
探知モジユール１２，１４が配設されている。

モジユール１２，１４は同一であるため、以下
にモジユール１２のみについて詳述する。

モジユール１２はケーシング１５を有し、ケー
シング１５は回動プラグ４上に固着され、液体ナ
トリウム中に浸漬している。モジユール１２は採
取管１７の管束を有し、採取管１７の一端はモジ
ユール１２の内部と連通している。採取管１７の
他端は、炉心６を貫流して加熱された液体ナトリ
ウムの排出域に、炉心６の上部において開口して
いる。

各々の採取管１７は炉心６の１つの燃料集合体
の垂線上に開口するように配されている。逆に言
えば、炉心６を形成する各々の燃料集合体に１つ
の採取管が関連されており、その採取管の入口端
は燃料集合体の出口の垂線上に位置している。

従つて各々の採取管１７は、それに垂直に整列
された燃料集合体を通過した液体ナトリウムを採
取することができる。

モジユール１２のケーシング１５の内部におい
て、それらの採取管は、選択装置即ちセレクター
１８に連結され、セレクター１８は各々の採取管
１７を順に搬送管２０に接続する。搬送管２０の
内部にはポンプ２１による負圧が成立している。
原子炉の各々の燃料集合体の垂線上において採取
された液体ナトリウムの試料は、搬送管２０及び
ポンプ２１により測定装置２３へと搬送され、そ
の測定装置２３によつて液体ナトリウムの試料中
の核分裂生成物の存在が検出される。

セレクター１８の状態の正確な検定により、液
体ナトリウム試料中の核分裂生成物が検出された
採取管１７従つて燃料集合体を識別できる。

第１，２図の実施例において採取管は２つの別
別の組ないし管束を形成し、第１の組の採取管は
第１の探知モジユール１２に結合され、第２の組
の採取管は第２の探知モジユール１４に結合され
ている。

第２図に示すように、原子炉の炉心６を形成す
る各々の集合体は、各１つの採取管により第１の
探知モジユール１２と第２の探知モジユール１４
とのどちらかに結合されている。

探知モジユール１２に関連された採取管を符号
１７により示したが、探知モジユール１４に関連
された採取管は符号２４により示される。

第２図には、炉心６の中心部の回りに配された
炉心６の部分について、この炉心部分を形成する
燃料集合体の六角形の横断面形状が示され、また
各々の燃料集合体について、それに所属する採取
管１７，２４が表わされている。

図示したように、２つの管束にそれぞれ所属す
る種々の採取管１７，２４の配列は次のように定
められる。

炉心中央部の燃料集合体の採取管１７ａが採取
管１７である場合には、その燃料集合体を囲む６
個の燃料集合体に関連された採取管は、採取管２
４であり、これらの６個の燃料集合体を囲んでい
る12個の燃料集合体は、採取管１７に組合されて
おり、以下同様であり、次々の燃料集合体の各々
のクラウンは、順に、採取管１７の管束と採取管
２４の管束とに所属している。

しかし図示したように、いくつかの場所は、燃
料集合体と同一の断面を備えた制御管束２５によ
り占められている。制御管束２５が占める場所の
垂線上には採取管は全く配されていない。原子炉
の稼動中に液体ナトリウムは、各々の燃料集合体
の内部を長手方向に循環し、炉心出口に液体金属
の拡散を生じ、この拡散は、炉心中央部から周辺
部に向かう径方向流によつて強められる。

そのため採取管１７，２４によつて採取された
試料は、採取管がその垂線上に配されているとこ
ろの燃料集合体を通過したナトリウムのみにより
統合的に構成されてはいない。

即ち、或る１つの燃料集合体を通過した流体
と、その近辺の集合体を通過した流体との間のわ
ずかな混合が生ずる。この混合は、採取の品質、
燃料集合体の寸法並びに炉心内でのその位置は従
つて、燃料集合体の垂線に従う液体金属試料百部
に対し百数部から百数十部の範囲内で生ずる。

第２図に示す燃料集合体の配列については、或
る１つの採取管１７によつて得られた全ての試料
は、１つの採取管２４に組合された集合体を通過
した液体金属を少なくとも百分の数部含有してい
る。逆に言えば、或る１つの採取管２４によつて
得られる全ての試料には、採取管１７に組合され
た集合体を通過した液体金属が数％含まれてい
る。

従つて、例えばモジユール１２の作動が中断さ
れた場合、モジユール１４は、利用できないモジ
ユール１２に結合された採取管１７に組合されて
いる集合体を通過した液体金属を数％含む試料
を、管束２４の採取管から受ける。

そのため第２図に示す採取管の分布により炉心
全体をなおも監視することができる。

第１図のモジユール１２，１４に類似した別々
の６個の探知モジユールを欠陥集合体の検出及び
探知のために使用する場合について、液体ナトリ
ウム冷却型高速中性子炉の炉心の一部を第３図に
示す。

これら６個のモジユール３１，３２，３３，３
４，３５，３６は、炉心の３分の１に対応する炉
心の一部分に各々組合されている。一例としてモ
ジユール３１，３２は、第３図の紙面上への投影
が２本の直線により示される２つの平面４６，４
７の間の角度120°に含まれた炉心部分４５に組合
されている。

炉心部分４５の内部において、断面六角形の燃
料集合体は、モジユール３１，３２のうちどちら
かに結合された採取管束の採取管に組合されてい
る。モジユール３１に結合された管束の採取管に
組合される集合体は、同じ符号３１により示し、
モジユール３２に結合された管束の採取管に関連
される集合体は、同じ符号３２により示す。

探知モジユール３１，３２のうちのどちらかに
結合された採取管に関連される燃料集合体は、平
面４６，４７の間に含まれる次々のクラウンの部
分上に位置している。採取管が探知モジユール３
３，３４のどちらかに結合されている炉心部分４
８中にある燃料集合体についても同様である。

モジユール３３に結合された採取管に関連され
る集合体及びモジユール３４に結合された採取管
に関連される集合体は、炉心の中心の回りの同心
クラウン部分上に配されている。

モジユール３５又はこれとは全く別のモジユー
ル３６にその燃料集合体が結合されている第３の
炉心部分４９についても同様である。

従つて、炉心の燃料集合体を出るナトリウム流
束の拡散により、或る１つの集合体を通過したナ
トリウムに、全く別のモジユールに結合された隣
接集合体を通過した数％のナトリウムが混合され
る。

このように、どれか１つの探知モジユールが使
用できない場合にも、対応炉心部分の全集合体の
監視がなおも可能になり、使用できないモジユー
ルに関連される集合体からのナトリウム数％を含
む試料中の核分裂生成物を使用可能なモジユール
により検出できる。

使用できない探知モジユールに結合された採取
管に関連されている欠陥集合体も正確に探知でき
る。その理由は、液体ナトリウム中の核分裂生成
物に関連した全ての数値は、正常に作動している
モジユールに結合された採取管に関連される集合
体からの漏洩について普通記録される数値よりも
非常に小さいためである。

これらの数値は一例として、漏洩についての普
通の数値よりも小さい大きさオーダーである。こ
の低い数値が記録された集合体、例えば第３図の
集合体３２ａ，３２ｂが検定されれば、液体ナト
リウムの拡散が優先的に炉心の中央から周辺に向
かうことにより、集合体３１ａのところでの切断
を容易に定めることができる。

従つて、探知モジユール３１が使用できない場
合にも、モジユール３１に結合された採取管に関
連される集合体においての核分裂生成物の漏洩を
探知モジユール３２により定めることができる。

他の炉心部分に関連された２つの探知モジユー
ルのうちの１つが使用できなくなつた場合にも同
様である。

全部の探知モジユールが使用可能ならば、管の
切断部を有する燃料集合体の直上においての試料
に対応する最大の測定値を測定値の評価ないし利
用について勘案することは言うまでもない。

上述したように、本発明の主な利点は、１つの
探知モジユール（LRG）が故障した場合にも欠
陥集合体を探知できることにある。

本発明は上述した実施例に限定されず、その全
部の変形を包含する。

例えば上述した例のようにクラウン状に配列す
る代りに、炉心の燃料集合体の上方の採取管を、
他の任意の配列とすることができる。しかしどん
な場合にも、炉心の或る１つの燃料集合体の上方
にある採取管が関連されたモジユールと異なるモ
ジユールに採取管が関連されている別の燃料集合
体に、該１つの燃料集合体がその少くとも１つの
表面でもつて接触する構成とすることが必要であ
る。

好ましくは、上記１つの燃料集合体は、炉心の
外方に指向する１つの表面を介し採取管が別のモ
ジユールに結合されている少くとも１つの燃料集
合体と接触されるようにする。ナトリウムの拡散
は実際には炉心の中心から周辺に向かつて優先的
に生ずる。

本発明による採取装置は、六角形以外の断面形
状を備えた燃料集合体、一例として正方形状に配
列された燃料集合体にも適用される。

探知モジユールは任意の構造としてよく、炉心
の各々の燃料集合体の採取管をそれらのモジユー
ルに所属させるしかたのみが本発明にとつて重要
である。炉心は、同一又は異なる数の燃料集合体
を収容した複数の区域に適当に仕切ることができ
るが、その場合、監視される各々の炉心区域に少
くとも２個の探知モジユールを組合せ、これらの
探知モジユールと燃料集合体とを採取管により連
結し、これらの採取管は、別々のモジユールに関
連される集合体を通過した液体ナトリウムを混合
させる分布に従つて配列されるようにする。監視
される各々の炉心区域について２個、３個、４個
又はそれ以上の数の探知モジユールを、探知モジ
ユールの設置場所及び所望の探知精度に従つて用
いることができる。

しかし監視される各々の炉心区域について最小
数即ち２個のモジユールを使用することが望まし
い。

本発明は、統合型でもループ型でも、稼動中の
原子炉中の欠陥燃料集合体を非常にすみやかに検
知することが望まれる全ての場合について適用さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による採取−探知装置がその上
方に配された炉心を収容する原子炉容器を示す概
略的な垂直断面図、第２図は炉心全体を監視する
２つの探知モジユールのどちらかに各々の燃料集
合体が結合された場合の、炉心内部における燃料
集合体の略配列図、第３図は６個の別々の探知モ
ジユールにより炉心の監視がなされる場合の、炉
心内部における燃料集合体の略配列図である。 符号の説明、１……炉容器。６……炉心。８…
…ポンプ（ポンプ装置）。１２，１４……探知モ
ジユール。１７，２４……採取管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 稼動中の原子炉において冷却流体を採取し欠
   陥燃料集合体を探知する装置であつて、原子炉の
   炉心６が多数の燃料集合体により形成され、これ
   らの燃料集合体が原子炉の冷却材を収容した炉容
   器１中に、側面どうし接触するように並置され、
   上記冷却材はポンプ装置８により循環されて上記
   燃料集合体の長手方向に炉心６を貫流し、冷却材
   中においての核分裂生成物の検出により欠陥燃料
   集合体を探知する探知装置があり、該探知装置は
   １個以上の探知モジユール１２，１４と、各１つ
   の燃料集合体に関連された冷却材の採取管１７，
   ２４とからなり、各々の該採取管は各々の燃料集
   合体の各々の出口域を上記探知モジユールを別々
   に接続して上記炉心の出口から上記探知モジユー
   ルまで冷却材を搬送するようにしたものにおい
   て、互に独立した少くとも２つの探知モジユール
   １２，１４を有することと、炉心の各々の燃料集
   合体について少くとも１個の隣接する燃料集合体
   即ち１つの側面を介し上記各々の燃料集合体に接
   触するように配された燃料集合体があり、該隣接
   する燃料集合体は上記各々の燃料集合体が結合さ
   れた探知モジユール１２とは別の探知モジユール
   １４に採取管２４により結合されたことを特徴と
   する採取−探知装置。 ２ 原子炉の炉心６が少くとも２つの部分４５，
   ４８，４９に区画され、これらの各各の部分は全
   部の探知モジユールのうちの２つ宛の探知モジユ
   ール３１−３２，３３−３４，３５−３６のどち
   らかに採取管が関連された各１組の燃料集合体を
   備え、上記の探知モジユールに原子炉炉心の他の
   部分中に配された燃料集合体に関連される採取管
   が結合されるようにしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の採取−探知装置。 ３ 原子炉炉心が３つの部分４５，４８，４９に
   区画され、各々の該部分の燃料集合体の採取管が
   ２つ宛の探知モジユール３１−３２，３３−３
   ４，３５−３６のどちらか一方に結合され、炉心
   全部の監視には相互から全く独立した６個の探知
   モジユールを要するようにしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の採取−探知装置。 ４ ２個の互に独立した探知モジユールに各々結
   合される採取管１７，２４を、原子炉の炉心６の
   軸線を軸線とする複数のクラウン状に順に配列し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
   ３項までのいずれかに記載の採取−探知装置。