JPH02151792A - 原子炉の炉内上部構造 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、原子炉の炉内上部構造に関し、特に、その制
御棒駆動軸の保護管を冷却材の横方向の流れによる振動
から保護するための新規な改良に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、原子炉は、側部に冷却材入口ノズル及び出口ノ
ズルを有する原子炉容器と、該原子炉容器内に垂下支持
され該原子炉容器と協働して冷却材の環状下降空間を画
成すると共に炉心を支持する炉心槽とを備える。炉心槽
内の上部には、炉心を構成する燃料集合体と同軸的に配
置された複数の制御棒案内管を含む上部構造体が配設さ
れ、また、該上部構造体の内部上方には、冷却材出ロノ
ズルに連通する上部カランドリアが配置され、原子炉容
器の上部には、冷却材の頂部ブレナムを画成すると共に
上部に制御棒駆動装置を有する上部蓋体が着脱自在に取
り付けられている。

原子炉運転中、冷却材の主流は入口ノズルから環状下降
空間に入って流下し、原子炉容器の底部で転向して、炉
心及び上部構造体を上方に貫流して上部カランドリアに
入り、同上部カランドリア内において転向し、出口ノズ
ルから導出される。

また、冷却材の一部は、原子炉容器頂部の冷却のため、
炉心槽、上部構造体及び上部カランドリアの各上部フラ
ンジに設けられた穿孔を経て頂部プレナムに流入して横
方向に流れ、しかる後、制御棒駆動軸を取り囲んで冷却
材の横行流による振動から制御棒駆動軸を保護する保護
管内を流下し、上部カランドリア内で冷却材の主流と合
流して、出口ノズルから出る。

［発明が解決しようとする問題点］ このように、原子炉容器の頂部プレナムにおいて制御棒
駆動軸を保護するために保護管が設けられているが、保
護管はほぼ上部カランドリアから制御棒駆動装置まで延
長する比較的に長いものであるために、保護管自体に冷
却材横行流による振動が生じ、振動が過酷になれば保護
管が損傷を受ける可能性があった。

従って、本発明は、このような保護管の振動可能性を可
及的に低減し、保護管の損傷を防止することを目的とす
るものである。

［問題点を解決するための手段］ この目的から、本発明は、上方側部に冷却材入口ノズル
と冷却材出口ノズルとがそれぞれ一体的に形成された原
子炉容器、該原子炉容器内に垂下支持され該原子炉容器
と協働して冷却材環状下降空間を画成すると共に内方下
部に炉心を支持する炉心槽、該炉心槽内の上部に同軸的
に配置され複数の制御棒案内管を含む上部構造体、該上
部構造体の内部上方にはゾ同軸的に配置され、前記冷却
材出口ノズルに連通した冷却材転向ブレナムを形成する
上部カランドリア、及び前記原子炉容器の上部に着脱自
在に取り付けられ冷却材の頂部プレナムを画成すると共
に上部に制御棒駆動装置を有する上部蓋体、を備え、前
記環状下降空間と前記頂部プレナムとが、前記炉心槽、
前記上部構造体、及び前記上部カランドリアの各フラン
ジに設けられた冷却材バイパス通路を介して連通してい
る原子炉において、前記制御棒駆動装置から下方に延び
る制御棒駆動軸を部分的に取り囲むように垂設された多
数の保護管を備えると共に圧力逃し装置を備えた水平取
付板を前記上部カランドリアに設けたことを特徴とする
ものである。

し作用］ 上部カランドリアに取付板を取り付け、該取付板から保
護管が上方に延びているので、保護管の長さは、少なく
とも、取付板と上部カランドリアの上板との間に存在す
る空間の縦方向の長さに相当する分だけ、減少する。従
って、冷却材バイパス通路から頂部プレナムに入るバイ
パス冷却材の横行流に保護管がさらされても、該保護管
はこの横行流に十分対抗することができる。バイパス冷
却材はこの保護管内と、設けられている場合には取付板
の流路穴とを経て、カランドリアに至り、ここで冷却材
の主流と合流してから、出口ノズルから導出される４ また、取付板には圧力逃し装置が備えられているので、
頂部プレナムにおける圧力が相対的大きくなった場合に
は、この圧力逃し装置が作動して頂部プレナムの圧力を
解放する。

［実施例］ 次に、本発明の好適な実施例を添付図面を参照して詳細
に説明するが、図中、同一符号は同−又は対応部分を示
すものとする。

第１図は本発明による炉内上部構造を備えた原子炉の縦
断面を示し、第２図は第１図の要部を拡大断面図で示し
ている。第１図及び第２図において、原子炉容器１は、
円筒形本体１ａと、該本体１ａのフランジ部に着脱自在
に収り付けられた上部蓋体１ｂとを有し、該容器本体１
ａの上方側部には、冷却材入口ノズル２及び出口ノズル
３が一体に形成されている。該容器１の本体Ｉａ内には
、その内壁面と協働して冷却材の環状下降空間１ｃを画
成するように、炉心槽４がその上部フランジ４ａで本体
１ａのフランジ部に形成された棚部１ｄがら垂下支持さ
れ、下部で下部炉心板５に溶接されている。炉心槽４の
内部下方には、多数の燃料集合体６　（図には３体のみ
を示す）からなる炉心７が下部炉心板５と上部炉心板８
との間に支持されている。

また、該炉心槽４の内部には、炉心７の直上に同軸的に
配置された上部構造体９と、該上部構造体９の内部上方
に同軸的に配置された上部カランドリア１０とがある。

上部構造体９は、その下部で上部炉心板８に溶接により
取り付けられ、上部フランジ９ａで、リングもしくは環
状体２０を介して炉心槽４の上部フランジ４ａに載置さ
れており、次に、カランドリア１０がその上部フランジ
１０ａで、上部構造体９の上部フランジ９ａ上に載置さ
れている。

各フランジ４ａ、９ａ、１０ａには、冷却材のバイパス
通路を与えるようにそれぞれ小径の穿孔４ｂ、９ｂ、１
０ｂが実質的に相互に整列して、即ち流体連絡して形成
されている。また、前述の棚部１ｄには、環状下降空間
１ｃと穿孔４ｂとが連通ずるように、凹所ｌｅが形成さ
れている。

上部構造体９は多数の案内管１１及び１２（図には代表
的に２本のみを示す）を有する。この実施例では、案内
管１１がクラスタとして組み立てられた熱出力制御用の
制御棒１３を案内する制御棒案内管であり、案内管１２
がクラスタとして組み立てられた余剰反応度制御用の水
排除棒１４を案内且つ保護する水排除棒案内管となって
いる。

上部カランドリア１０は互いに平行な上板１５及び底板
１６を持っており、フランジ１０ａがら離間した上板１
５と底板１６とは多数の中空保護管１７によって互いに
剛に連結されている。この保護管１７は、前述した制御
棒１３又は水排除棒１４に接続される制御棒駆動軸１８
を取り囲んでおり、機械的には、上部カランドリアＩＯ
での冷却材の横向き流から制御棒駆動軸１８を保護して
いる。

制御棒駆動軸１８のうち、制御棒１３に連結されたもの
は、上部蓋体１ｂに取り付けられた駆動装置１９に、水
排除棒１４に連結されたものは、同様に蓋体１ｂに取り
付けられた駆動装置（図示せず）にそれぞれ接続される
。従って、燃料集合体６内には、熱出力を制御する制御
棒１３又は余剰反応度を制御する水排除棒１４が進退可
能であり、これ等の棒を駆動軸１８を介して駆動装置に
より燃料集合体６に対して挿入したり引き抜いたりする
ことにより、出力の制御、反応度の制御が行なわれる。

更に、上部カランドリア１０のフランジ１０ａ上には、
円形の取付板２１がボルトのような着脱自在の締結手段
２２により水平に収り付けられている。この取付板２１
には、上部カランドリア１０の保護管１７にそれぞれ整
列する複数の中空保護管２３が上方に延びるように図示
しない溶接その他の適宜の手段で固着されており、前述
した制御棒駆動軸１８を部分的に取り囲んでいる。また
、原子炉冷却材喪失事故が起きたと仮定した場合、上部
蓋体ｔｂと取付板２１とで画成された頂部プレナム２４
の圧力が相対的に高くなり、取付板２１に差圧荷重がか
がることが予測されるので、保護管２３間の適宜の位置
に第３図に最も良く示すように圧力逃し装置２５が設け
られている。

好適な実施例においては、この圧力逃し装置２５は、取
付板２１の上面及び下面がら突き出る管状の本体部２５
ａと、取付板２１の下面に当接するように本体部２５ａ
の下端部に螺合した締付ねじ２５ｃと、本体部２５ａの
上端のフランジ部及び取付板２１の上面の間に本体部２
５ａを囲むように配設−され、通常、本体部２５ａを上
方に付勢するスプリング２５ｂとがらなっている０通常
の原子炉運転状態においては、本体部２５ａに直径方向
に対峙して設けられた逃し穴２５ｄが第４図（イ）に示
す位置に在るように本体部２５ａがスプリング２５ｂに
より上方に付勢されており、冷却材喪失事故時のように
頂部プレナム２４における圧力が相対的に過大になった
時に、該圧力がスプリング２５ｂのばねカに勝って本体
部２５ａをその逃し穴２５ｄが第４図（ロ）に示す位置
に来るように下方に移動させる。その結果、頂部プレナ
ム２４内の冷却材は管状の本体部２５ａに入り、その逃
し穴２５ｄを経て取付板２１の下方のプレナムに流入す
る。尚、好適な実施例においては、取付板２１には第３
図に示すように成る数の流路穴２６が設けられており、
該流路穴２６の穴径は、通常の原子炉運転時に原子炉頂
部を冷却すべく代かなバイパス流を生じうるように設定
されている。

第５図は、上述したような圧力逃し装置２５及び流路穴
２６の配列パターンの一例を取付板２１の１／４象限の
領域について概略的に平面図で示している。

上述した構造を有する原子炉の通常運転中において、入
口ノズル２から流入した冷却材の主流は、第１図に矢印
で示すように、容器本体１ａと炉心槽４との間の環状下
降空間ＩＣを下降し、本体底部のブレナム部で反転し、
上昇流となって、下部炉心板５に設けられた図示しない
多数の流路孔を経て炉心領域に入り、そこで加熱された
後、上部炉心板８の流路孔を経て上部構造体９内Ｉ＼と
流入する。

冷却材は案内管１１．１２の内側及び外側を上昇してカ
ランドリア１０の冷却材転向ブレナム内に入り、そこで
横方向に流れの向きを変え、出口ノズル３から出て図示
しない蒸気発生器に向かって流れる。

一方、環状下降空間ＩＣに入った冷却材の僅かな一部は
、第２図に示した空所１ｅと、穿孔４ｂ、９ｂ及びｔａ
ｂとを通って、取付板２１の上方において頂部ブレナム
２４に流入し、比較的に短い保護管２３に損傷を生じさ
せることなく原子炉容器１の頂部冷却を行ってから、保
護管２３と流路穴２６とを経て、上部カランドリア１０
の保護管１７内を下降してそこから流出し、カランドリ
ア下部で前述した冷却材主流と合流する。

冷却材喪失事故時のように頂部ブレナム２４内の圧力が
相対的に高くなった場合は、取付板２１に設けられた圧
力逃し装置２５が作動して、その逃し穴２５ｄを取付板
下方の空間に露出させる。その結果、頂部ブレナム２４
の圧力は解放されて取付板２１に圧力差による大きな荷
重が掛かることを防止すると共に、頂部ブレナム２４内
の冷却材は逃し穴２５ｄを経て保護管１７内を下降し、
次に制御棒案内管１１．１２内を下降して炉心領域に入
り、これを冷却する。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば上部カランドリアに取付
板を取り付け、該取付板から保護管が上方に延びている
ので、保護管の長さは、少なくとも、取付板と上部カラ
ンドリアの上板との間に存在する空間の縦方向の長さに
相当する分だけ、減少する。従って、冷却材バイパス通
路から頂部ブレナムに入るバイパス冷却材の横行流に保
護管がさらされても、該保護管はこの横行流に十分対抗
することができ、振動から保護される。

また、取付板には圧力逃し装置が備えられているので、
頂部ブレナムにおける圧力が相対的大きくなった場合に
は、この圧力逃し装置が作動して頂部ブレナムの圧力を
解放する。そのため、取付板に生じる応力が低減される
ので、構造が簡素化される。

更に、好適な実施例においては、取付板は着脱自在であ
るので、万が一保護管に損傷が生じても容易に取り替え
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による炉内上部構造を備えた原子炉の縦
断面図、第２図は第１図の炉内上部構造の要部を示す部
分拡大断面図、第３図は保護管及び圧力逃し装置を備え
た取付板の部分拡大断面図、第４図（イ）及び（ロ）は
圧力逃し装置の作動を説明する断面図、第５図は取付板
に設けられた圧力逃し装置と流路穴の配列パターンの一
例を示す部分平面図である。 １・・・原子炉容器　　　　１ｂ・・・上部蓋体ｌｃ・
・・冷却材環状下降空間 ２・・・冷却材入口ノズル　３・・・冷却材出口ノズル
４・・・炉心槽　　　　　　４ａ・・・炉心槽のフラン
ジ４ｂ・・・穿孔（冷却材バイパス通路）７・・・炉心
　　　　　　　９・・・上部構造体９ａ・・・上部横遺
体のフランジ ９ｂ・・・穿孔（冷却材バイパス通路）１０・・・上部
カランドリア １０ａ・・・上部カランドリアのフランジ１０ｂ・・・
穿孔（・冷却材バイパス通路）１１・・・制御棒案内管
　　　１２・・・制御棒案内管１８・・・制御棒駆動軸
　　　１９・・・制御棒駆動装置２１・・・取付板　　
　　　　２３・・・保護管２４・・・頂部ブレナム　　
　２５・・・圧力逃し装置特許出願人什理人　　　付　
　刊　　道□（こ霧で１ 第３図 嘉４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上方側部に冷却材入口ノズルと冷却材出口ノズルとがそ
   れぞれ一体的に形成された原子炉容器、該原子炉容器内
   に垂下支持され該原子炉容器と協働して冷却材環状下降
   空間を画成すると共に内方下部に炉心を支持する炉心槽
   、該炉心槽内の上部に同軸的に配置され複数の制御棒案
   内管を含む上部構造体、該上部構造体の内部上方にほゞ
   同軸的に配置され、前記冷却材出口ノズルに連通した冷
   却材転向プレナムを形成する上部カランドリア、及び前
   記原子炉容器の上部に着脱自在に取り付けられ冷却材の
   頂部プレナムを画成すると共に上部に制御棒駆動装置を
   有する上部蓋体、を備え、前記環状下降空間と前記頂部
   プレナムとが、前記炉心槽、前記上部構造体、及び前記
   上部カランドリアの各フランジに設けられた冷却材バイ
   パス通路を介して連通している原子炉において、前記制
   御棒駆動装置から下方に延びる制御棒駆動軸を部分的に
   取り囲むように垂設された多数の保護管を備えると共に
   圧力逃し装置を備えた水平取付板を前記上部カランドリ
   アに設けたことを特徴とする原子炉の炉内上部構造。