JPH0224355B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、各々が、原子炉の炉心中で中性子吸
収材のクラスタを移動させる機構を収容し、原子
炉の容器の内部と連絡している複数個の密封容器
を有する、発電または船舶の推進のために使用さ
れる原子炉の制御アセンブリに関する。

原子炉の制御、特に加圧水型原子炉の制御のた
めには、要求される出力プログラムに応じて原子
炉によつて供給される出力を調節するように、原
子炉の炉心の中で燃料要素の間を垂直に移動する
中性子吸収材の高い中性子吸収材のクラスタが使
用される。

他方、この吸収材のクラスタはまた、その全体
を原子炉の炉心中の最大挿入位置に落下させるこ
とにより、原子炉を緊急停止させる役もする。

長い駆動軸すなわち操作棒によつて上方へ向か
つて延長されているこの吸収材のクラスタを移動
または落下させるために、操作棒と一緒に動作
し、炉心を収容した原子炉容器の内部と連絡して
いる密封容器の内部に置かれている移動機構が使
用される。

これらの密封容器は最大と最小の挿入位置の間
の吸収材のアセンブリの移動に対応する操作棒の
移動を可能にしなければならない。この移動の振
幅は燃料アセンブリの高さにほぼ対応する。すな
わち、現在建造されている加圧水型原子炉の場合
には約4.20mである。

移動機構例えばラチエツトは駆動装置によつて
駆動され、当該装置は一般に、原子炉容器の蓋か
ら上方に向つて原子炉容器の延長部を構成してい
る密封容器の下方部分に設けられている。したが
つて、棒の全長に亘つて均等につけられた切込み
を有する操作棒と一緒に動作するラチエツト機構
から上にある密封容器の高さは少なくとも燃料ア
センブリの高さに等しくなければならない。

非常に高い密封容器では、板によつて構成され
ている耐震装置によつてその上方部分を保持する
必要があり、その板自身は原子炉のプールの壁の
上に置かれている繋材によつて所定の位置に保持
される。実際、原子炉が地震による振動を受けた
場合、吸収材のクラスタの落下による原子炉の緊
急停止を可能にするために、地震の際に機構中の
応力および変形を制限することが極めて重要であ
る。

密封容器の上方部分を支持しているこの板はま
た、飛来物防御板の役を果たす。なぜならば、こ
の板は、事故のために密封容器が飛来物として放
出された場合に飛来物となつた密封容器を停止さ
せて隣接した装置のいかなる破損をも防ぐように
設計されているからである。

他方では、駆動装置が良好な条件下に動作する
ように機構の駆動装置の所で、原子炉容器および
密封容器を満たしている１次流体によつて温度が
余りに上昇するのを避けることを可能にする通風
を行なわせて、駆動装置を冷却することが必要で
ある。

最後に、ボイラーの効率を下げ、そのほか原子
炉を格納している建物の空調装置を強化すること
を余儀なくさせるあらゆる消耗を避けるために外
界から原子炉容器の蓋を熱的に絶縁することも必
要である。以上記載されたような制御アセンブリ
は、原子炉容器の蓋の上の大きな高さが原子炉容
器の高さおよび占有体積を著しく増大させ、原子
炉のプールの壁の上に固定されている耐震装置の
存在が原子炉容器の蓋の開閉の操作を複雑にする
という不都合を持つている。

そのほか、駆動装置の上方の、密封容器の高い
部分の耐震板の存在は、イオン化放射線の存在下
に行なうことが必要な、密封容器中の故障モータ
または機構部品の交換が必要となつた時に邪魔に
なる。

他方、容器の低い部分で駆動装置の所に複雑で
場所をとる熱の取出し装置を使用しなければなら
ない。

他の一つの不都合は、原子炉容器の蓋だけが断
熱性で、したがつて密封容器の所で大きな熱的な
損失が生じることである。

従つて、本発明の目的は、原子炉容器の内部と
連絡していて原子炉容器の蓋の上方に原子炉容器
の垂直方向の延長部を構成している複数個の密封
容器を含み、各密封容器がモータにより駆動され
て原子炉の炉心中の中性子吸収材のクラスタを移
動させる機構を収容している原子炉の制御アセン
ブリを提供することである。この制御アセンブリ
は原子炉容器の蓋の上方部分の高さが低くなつて
おり、地震の振動の場合に密封容器および移動機
構の有効な保護、原子炉容器の蓋の容易な取りは
ずしおよび再組立て、複雑な通風装置の使用なし
に移動機構のモータ装置の優れた通風、密封容器
のアセンブリの有効な熱的な絶縁、および場合に
よつて起こりうる保守および故障の修理の操作を
行なうために密封容器の中に置かれているモータ
および機構への容易に近付くことを可能にする。

この目的で、モータは垂直通風筒の内部で密封
容器の上部に置かれており、制御アセンブリは、
原子炉容器の蓋に固定されていてモータの位置の
下の位置まで密封容器の高さ全体を占める垂直な
耐久性構造物と、該垂直構造物の上部分に固定さ
れていて密封容器を通すための開口を有する水平
な耐震板と、モータの位置の下の位置まで密封容
器を外界から熱的に絶縁している密閉体とによつ
て構成されている密封容器を支持し熱的に絶縁す
るための装置を更に含む。

本発明を理解させるために、以下に附図を参照
しながら、従来技術による制御アセンブリと比較
しつつ、本発明による制御アセンブリの実施の態
様について述べる。

第１図には加圧水型原子炉容器１を示す。原子
炉容器はその上部が半球形の蓋２によつて閉じら
れている。この半球形の蓋２は密封容器３によつ
て貫通されており、その内部には長い操作棒の移
動を可能にするラチエツト機構４からなる駆動装
置が置かれている。操作棒の下部には吸収アセン
ブリが固定されており、装置４がこれを原子炉の
内部に移動させることを可能にしている。

ただ一つの容器３が図示されているが、原子炉
の制御アセンブリはそれぞれ吸収アセンブリの移
動を可能にする多数の装置を持つていることは理
解されなければならない。

密封容器３はその上部で大きい耐久性の耐震板
６に結合され、その耐震板６自体は耐震繋材８の
アセンブリによつて原子炉のプールの壁７に対し
て保持されている。

持上げの繋材９のアセンブリが、原子炉の管理
を行なう歩行ブリツジに結合可能な持上げアセン
ブリ１０による原子炉容器の持上げを可能にす
る。

通風スカート１２および図には示されていない
通風装置が駆動装置４の所に冷却空気を循環させ
ることを可能にする。

熱絶縁被覆１３が原子炉容器の蓋２を外界から
熱的に絶縁することを可能にしている。

原子炉容器の蓋を持ち上げたい場合には、板６
をプールの壁に結合している耐震繋材８および通
風装置をダクト１４に結合している通風ダクトを
取り外し、持上げ装置１０を使つて複雑で極めて
重いアセンブリを持上げることが必要である。

他方、密封容器の所での熱的な損失は熱絶縁被
覆１３の上にある当該密封容器のすべての部分で
非常に大きいので、駆動装置４の所で強制通風シ
ステムを使用することが必要である。

他方、駆動装置４より上の部分の密封容器３の
高さは燃料アセンブリの高さに少なくとも等しく
なければならず、このことはそれだけ原子炉容器
またはその蓋の占有空間を増加させる。

最後に、密封容器の中にあるモータまたは移動
機構に対するあらゆる部品の修理または交換には
あらかじめ耐震板の解体および撤去を必要とする
ことには注意しなければならない。

第２図は、本発明による制御アセンブリを示す
が、ここでもまたただ一つの密封容器しか示され
ていない。

原子炉容器１５の蓋１６はある一定の高さに亘
つて上に向つて原子炉容器の延長部を形成してい
る密封容器１７によつて貫通されている。

炉心の内部における制御用クラスタの垂直移動
用の駆動機構は、少なくとも一部が原子炉容器の
蓋１６の下に置かれているスクリユー・ナツト機
構によつて構成されており、これによつてこの原
子炉容器の蓋より上の部分の密封容器の高さを減
少させることが可能になる。スクリユーに並進運
動を起こさせるナツトの回転運動は密封容器１７
の上方部分に置かれているモータ１８から原子炉
容器の蓋の下に置かれているこのナツトに伝達さ
れる。

並進運動するように駆動されるスクリユーは機
構に対する吸収材のクラスタの固定を可能にする
中間棒に結合されている。

中性子吸収材のクラスタの支持体１９は、十分
な長さに亘つてクラスタが原子炉の炉心から引き
出されるとき、当該クラスタの案内を可能にす
る。

比較のために、従来技術の装置の中で使用され
ているような、この密封容器の低い部分に置かれ
ている駆動装置に結合されている密封容器２０を
破線で示した。図から明らかなようにこの容器２
０の原子炉容器の蓋の上方において容器１７が占
めている高さを遥に上まわる高さを占めている。
垂直な耐久性構造物２３が原子炉容器の蓋１６の
上に固定されており、モータ１８を収容した密封
容器、たとえば１７の位置よりも少し低い位置ま
で上に向つて伸びている。上記構造物２３は大き
い耐久性をもつ垂直な要素２４とプリズム形の構
造物２３の下方部分および上方部分に多角形の輪
郭を構成している水平な要素２５とを有してい
る。

補強要素２６によつて構造物２３のアセンブリ
の強固さが保証される。

水平な耐震板２７は構造物の上方部分で水平要
素２５の上にのつており、密封容器１７の上方部
分を通すための開口２８を持つている。開口２８
は、容器が熱膨脹や原子炉容器の蓋の変形の影響
下に自由に移動することができるように、いくら
かの遊びをもつて容器１７を通すことを可能にす
る。実際、原子炉容器および密封容器は高温高圧
の水を閉じ込めており、原子炉の動作中に変形が
起こりうる。

整合部品３０が耐震板２７と密封容器１７の間
の結合を保証し、地震の際に耐震板２７と容器１
７の間の衝撃を緩和している。

モータ１８は一般に容器１７の内部に置かれて
いる埋め込まれた回転子によつて構成されてお
り、その軸が駆動部品を介して密封容器の外に置
かれた固定子によつてスクリユー・ナツト機構の
ナツトを回転駆動する。モータ１８および容器の
対応する部分は通風筒３２の内部に置かれてお
り、それが自然通気によつてモータ１８の通風を
可能にしている。

密封容器の中に置かれている駆動機構と１つず
つ関連して設けられた一群の通風筒３２は支持体
３４によつて垂直な構造物２３の上部分に機械的
に取付けられかつこれから取外し可能な単一の構
造物３３を構成している。

通風筒３２によつて構成されている構造物３３
は地震の場合に密封容器１７の上方部分の保持を
保証する水平な耐震板２７のやや上方に置かれて
いる。

絶縁材料で作られた密閉体３６は原子炉容器の
蓋およびモータ１８の下にある密封容器１７の部
分を外界に対して熱絶縁することを可能にする。

したがつて、大きな寸法の熱絶縁密閉体３６は
原子炉容器の蓋１６を貫通する密封容器１７のア
センブリを閉じ込めている。密閉体３６の上方部
分は、耐震板２７の上に置かれた水平絶縁板３７
によつて覆われ、当該絶縁板は移動機構を内蔵し
ている密封容器の各々に対応する開口をもつてい
る。

垂直な繋材４０が第１図に示されている装置１
０のような持上げ装置によつて原子炉容器の蓋の
持上げを可能にする。

垂直な耐久性構造物２３および耐震板２７が、
原子炉のプールの壁に固定された繋材を使用する
ことなしに、原子炉の制御アセンブリの耐震保護
装置を構成することを可能にする。

そのうえ、原子炉１８および密封容器の上部分
は耐震板２７の位置よりも上にあるから、作業員
はモータおよび密封容器の中にある機構を保守す
るためにモータおよび密封容器の上部分に自由に
接近することができる。作業員によるかかる接近
は、第２図でわかるキヤツトウオーク、および耐
震板２７と絶縁板３７とからなる構造物上での移
動によつて得られる。板２７および３７はさらに
放射線防護遮蔽となる。板２７および３７よりも
上にいながら作業員がモータの保守や修理作業を
できるということはイオン化放射線に対する防護
に関して大変有利である。

さもなければ、原子炉の保護のために、原子炉
のプールの上に置かれた鉄筋コンクリート製の飛
来物防御用スラグを備えることが必要となる。

他方、モータ１８の通風のための通風筒３２の
利用が従来技術による装置におけるような強制通
風の適用を避けることを可能にする。

2mの高さの通風筒を使つて約10ワツト／m²℃
の空気・金属間交換係数に達しうる通気を行なう
ことが可能である。大きな減速比をもつており、
したがつて制御棒のクラスタの移動を実現するの
に必要なモータ出力を制限することを可能にする
スクリユー・ナツト機構の利用と相まつて、モー
タ巻線中の平衡温度を300℃以下にすることがで
きる。原子炉容器の蓋の取扱いの際に、モータの
通風筒３２の構造物３３を取りはずすことによつ
て、持上げを必要とするアセンブリの高さを制限
することが可能である。この単一で軽い構造物３
３は、制御アセンブリの他の部分から容易に分離
することができる。

本発明による装置の主な利点は原子炉容器の蓋
の上の制御アセンブリの高さを減少させること、
原子炉の壁に固定された耐震性の繋材の使用を避
けることを可能にすること、密封容器中にあるモ
ータおよび機構に容易に近付くことを可能にする
こと、通風筒の中のモータの自然冷却を可能にす
ること、機構を閉じ込めている密封容器の有効な
熱絶縁を備えていること、およびより迅速でより
容易な原子炉容器の蓋の取扱いを可能にすること
であることが理解されよう。

しかしながら、本発明は以上記載した実施の態
様に限られるものではなくて、本発明はあらゆる
変形を持つている。

そのようにして、以上記載された実施例におけ
るように骨組み構造のいろいろな形で原子炉容器
の蓋に固定された耐久性構造物を実現することが
可能である。密封容器の高さが原子炉容器の蓋の
下にあるスクリユー・ナツト機構の使用によつて
減少させられないとき、例えばこの構造物を耐久
性の被筒の形で実現したり、あるいはまた骨組み
を保存したいときは、密封容器の間を通る横方向
の補強を追加することができる。

以上記載した単一の構造物とは異なつた形をも
ちながら、機構のアセンブリに対応した通気筒の
構造物の解体を可能にするモータ用通風筒を作る
ことも可能である。

同様に、容器全体のためにただ一つの絶縁材料
で作られた密閉体を使用するのではなく、これら
の容器の各々を熱絶縁材料で別個に絶縁して、密
封容器の熱絶縁を実現することもできる。

最後に、本発明による制御アセンブリは、吸収
材のクラスタをスクリユー・ナツト機構によつて
移動させる制御機能を有する加圧水型原子炉の場
合だけではなく、制御が原子炉の炉心の中の吸収
材のクラスタの垂直移動によつて行なわれる炉ま
たは吸収材のクラスタの移動機構が原子炉容器の
内部と連絡している密封容器の中に置かれている
あらゆる他の原子炉の場合にも利用することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術による制御アセンブリを垂直
面で切つた断面図、第２図は本発明による制御ア
センブリの半分は側面図、半分は垂直面で切つた
断面図である。 １５…原子炉の容器、１６…蓋、１７…密封容
器、１８…モータ、２３…耐久性構造物、２７…
耐震板、２８…密封容器を通すための開口、３２
…垂直通風筒、３６…密閉体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉容器１５の内部と連絡していて前記原
   子炉容器の蓋の上方に前記原子炉容器の延長部を
   構成している複数個の密封容器１７を含み、前記
   各密封容器が、モータ１８により駆動されて原子
   炉の炉心中の中性子吸収材のクラスタを移動させ
   る機構を収容している原子炉の制御アセンブリに
   おいて、モータ１８は垂直通風筒３２の内部で密
   封容器１７の上部に置かれており、前記制御アセ
   ンブリは、原子炉容器１５の蓋１６に固定されて
   いてモータ１８の位置の下の位置まで密封容器１
   ７の高さ全体を占める垂直な耐久性構造物２３
   と、垂直構造物２３の上部分に固定されていて密
   封容器１７を通すための開口を有する水平な耐震
   板２７と、モータ１８の位置の下の位置まで密封
   容器１７を外界から熱的に絶縁している密閉体３
   ６とによつて構成されている密封容器を支持して
   熱的に絶縁するための装置を更に含むことを特徴
   とする制御アセンブリ。 ２ 蓋１６に固定されている垂直構造物２３は、
   垂直要素２４、下部および上部に設けた水平要素
   ２５、および補強要素２６を有する骨組みによつ
   て構成されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の制御アセンブリ。 ３ 密封容器１７を通すための開口２８を有する
   耐震板２７が骨組みの上部分に配置されている水
   平要素２５の上に載つていることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項に記載の制御アセンブリ。 ４ モータ１８と１つずつ関連して設けられた通
   風筒３２が全体で、垂直な耐久性構造物２３に機
   械的に取付けられ、かつこれから取外し可能な単
   一の構造物３３を構成していることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項乃至第３項いずれか１項に
   記載の制御アセンブリ。 ５ 中性子吸収材のクラスタの移動機構は、一部
   が原子炉容器１５の蓋１６の位置の下の位置にあ
   つて原子炉容器１５の内部に配置されているスク
   リユー・ナツト機構によつて構成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項い
   ずれか１項に記載の制御アセンブリ。