JPH0225158B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特許請求の範囲第１項の上意概念部分
に記載されているペブルベツト形原子炉に関す
る。この種の大形の原子炉は通常運転においては
球状燃料堆積体の表面上に引き抜かれる中性子吸
収棒（制御棒）によつて制御され、この中性子吸
収棒を球状燃料堆積体の中に挿入することによつ
て原子炉は停止される。しかもこの種の第１の原
子炉停止装置とは異なりかつこれとは独立して動
作されるような第２の原子炉停止装置が付加的に
必要である。このために球状燃料に比べて僅かな
量の中性子吸収材料を含む球を原子炉の上側の容
器の中に貯蔵し、必要に応じて球状燃料堆積物の
表面上に落下させることが既に古くから提案され
ている。その場合中性子吸収球は球状燃料間の中
間室を通つて流れ、原子炉が同様に停止されるよ
うに燃料堆積体の中に分散する。別の提案によれ
ば小口径の原子炉の場合中性子吸収球は球状燃料
堆積体の側の反射体に設けられた流路にも導かれ
る。貯蔵容器の形状およびそれを速やかにかつ確
実に空にする機構の形状は、粒状物質を貯蔵およ
び排出する別の技術分野で見られるような解決策
が考えられる。かかる貯蔵容器の出口開口を閉鎖
するためにスライダや弁などを周知のように用い
る場合、それらを閉鎖する際に個々の中性子吸収
球が閉鎖機構の運動によつて破壊されてしまうこ
とを防止できない。その場合かかる破片は、別の
中性子吸収球および燃料球と共に特別の排出開口
から排出するようにしたたとえば漏斗状に形成さ
れた原子炉底で受け取められずに、ガス回路の中
に入り込み、ガス速度が高くなつた場合この破片
がたとえば熱交換器のような設備の別の部分を傷
つけてしまうおそれがある。また後述するように
この種の原子炉に対して第２の原子炉停止装置の
規則的に繰返される機能検査の要求が満足される
ような運転方法が実施される場合には、貯蔵容器
からの中性子吸収球の流出の遮断を省略すること
はできない。

本発明の目的は、中性子吸収材料から成り、流
動物体用の貯蔵容器を備えたペブルベツト形原子
炉であつて、その貯蔵容器の出口開口がかかる流
動物体を破損することなしに任意に開閉できるよ
うなペブルベツト形原子炉を得ること、並びにこ
の原子炉およびこの原子炉停止装置の定期点検を
可能にする運転方法を提供することにある。

本発明によればこの目的は、特許請求の範囲第
１項の特徴部分に記載された手段によつて達成で
きる。すなわち貯蔵容器およびピストンを持上げ
ることによつて開くことのできる堰止め装置が作
られる。すなわちその堰止め装置が開かれると、
ピストン上に形成された中性子吸収球の堆積体の
高さは貯蔵容器の出口開口にまでは達せず、この
出口開口から流出する中性子吸収球が分散コーン
に案内され、シリンダの外部に落下する。これに
対し貯蔵容器の降下およびそれに伴なうシリンダ
内のピストンの降下は、貯蔵容器の出口開口にま
で到達して中性子吸収球が更に流出することを妨
げるような堆積物を形成する。

特許請求の範囲第２項に記載された充填レベル
の測定装置は、後述する定期点検との関連におい
て重要である。

特許請求の範囲第３項に記載された本発明の実
施態様は、振動が生じた場合あるいは地震の発生
の際も、貯蔵容器の閉鎖が解除されないことを保
証する。

特許請求の範囲第４項に記載された上述の形式
の原子炉の運転方法によつて、必要に応じてたと
えば一定の間隔をおいて行なわれる定期点検の
際、第２の原子炉停止装置の機能が、そのために
原子炉を停止したりあるいは原子炉容器を開いた
りする必要なしに監視できる。この装置を短時間
運転させることによつて貯蔵容器の移動性および
その内容物の流動性が確認できる。貯蔵容器を数
秒にわたつて開いている間に流れ落ちる中性子吸
収材料の量は、一方では充填レベルの差を測定す
ることにより検出され、他方では原子炉の反応度
の影響を測定することによつて検出される。この
反応度の影響はほんの僅かで済み、原子炉の連続
運転中において短時間中性子吸収材料の燃焼によ
つて生ずる。その場合に燃焼された中性子吸収球
は同様に燃焼された燃料球とともに数時間後に原
子炉から排出される。

以下本発明の実施例を図面を参照して説明する
に、第１図および第２図にはそれぞれ本発明に基
づく中性子吸収材料投入装置を備えたペブルベツ
ト形原子炉の部分断面図が示されており、第１図
の場合中性子吸収材料投入装置は閉鎖されてお
り、これに対して第２図の場合は開かれている。

たとえばコンクリート製の原子炉容器１の中に
は、直径約６cmの数100万個の球状燃料から成つ
て反応領域を形成している球積層体２があり、こ
の球積層体２は上から下に向けて冷却ガスたとえ
ばヘリウムによつて貫流される。中性子経済を改
良するために、反射体３および原子炉容器１を熱
放射から保護するための熱絶縁体４がある。
1640MWの原子炉を停止するためには、約10mmの
直径の黒鉛マトリツクスの中に約18m³の量のボロ
ンカーバイト製の中性子吸収球５が必要である。
この中性子吸収球５の必要量はたとえば原子炉の
横断面にわたつて均等に分布された６個の貯蔵容
器６の中に貯蔵されている（図面には１個の貯蔵
容器６しか示されていない）。この貯蔵容器６は
案内管７の中を移動可能に配置され、この案内管
７はその下端部に分散コーン８を備えている。こ
の分散コーン８は球積層体２の表面の上に中性子
吸収球５をできるだけ一様に分布させるためのも
のである。貯蔵容器６はその下端に出口開口９を
有しており、ウエブ板１０を介してピストン１１
が貯蔵容器６に固定接続されている。ピストン１
１は、複数の半径方向支柱１３を介して案内管７
に取り付けられているシリンダ１２の中を摺動す
る。貯蔵容器６内における中性子吸収球５の充填
レベルを測定するために、貯蔵容器６の中には相
応した装置１４が設けられている。この装置とし
ては、黒鉛が導電性であることから、誘導原理に
基づいて作動する充填レベル計が好適である。第
１図には貯蔵容器６がその下端位置にある状態を
示している。ピストン１１はシリンダ１２の下端
に位置し、シリンダ１２は出口開口９が閉鎖され
るまで中性子吸収球で充填されている。これによ
り貯蔵容器６は閉鎖されることになる。貯蔵容器
６に取り付けられシリンダ１２に対して同心的で
かつシリンダ１２と同じ直径のリング１５は、振
動が生じた場合、中性子吸収球がシリンダ１２か
ら投げ出されること、およびそれによつて貯蔵容
器６の閉鎖が解除されてしまうことを防止する働
きをする。リング１５はシリンダ１２に密接して
いる必要はないが、中性子吸収球の直径よりも小
さな空隙だけが生じるようにしなければならな
い。空気圧式シリンダ１７はもともと原子炉内を
循環しているヘリウムで配管１６を通して次のよ
うに圧力を付勢されると良い。すなわちシリンダ
１７内に配管１６を通してヘリウムガスが導入さ
れると、ピストン１８は下側から圧力を受けて上
方に移動し、それとともにこのピストンに棒を介
して固定結合されている貯蔵容器６が持上げら
れ、第２図に示された上側の終端位置に到達す
る。貯蔵容器６およびそれに伴なつてピストン１
１をシリンダ１２の上縁にまで持上げることによ
つて、ピストン１１の上には円錐状の積層体が形
成されるが、この高さは出口開口９の高さにはも
はや達しない。中性子吸収球５は貯蔵容器６から
案内管７を通つて球積層体２の上に落下する。こ
の場合原子炉を停止したい場合には貯蔵容器が完
全に空になるまで落下が続けられる。これに対し
て定期点検においてこの装置の機能を監視する場
合には、数秒後に圧力を空気圧式シリンダ１７か
ら別の配管１９を介して放出すれば、貯蔵容器が
その自重によつて再び下方に移動し、それによつ
て中性子吸収球５がそれ以上流出することが阻止
される。

ここでは図示されていない周知の機器によつ
て、球積層体内の反応度が測定される。停止装置
の短時間の操作後における反応度の低下によつ
て、測定装置１４における充填レベル測定とは無
関係に、所定の数の中性子吸収球５が貯蔵容器６
から流れ出し、それによつて原子炉停止装置が有
効に作用するかどうかが確認される。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に基づく中性子吸
収材料投入装置を備えたペブルベツト形原子炉の
異なる状態を示す部分断面図である。 １…原子炉、２…球状燃料の球積層体、５…中
性子吸収球、６…貯蔵容器、７…案内管、９…出
口開口、１１…ピストン、１２…シリンダ、１４
…中性子吸収球の充填レベル測定装置、１５…リ
ング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中性子吸収材料を含む流動物体５を投入する
   ことによつて停止可能なペブルベツト形原子炉で
   あつて、前記流動物体５が通常運転時には球状燃
   料堆積体の上側に配置された貯蔵容器６の中にあ
   り、該貯蔵容器６はその最深位置に閉鎖可能な出
   口開口９を備えているペブルベツト形原子炉にお
   いて、 (a) 貯蔵容器６が案内管７の中に駆動手段１６−
   １９により垂直方向に上側の終端位置と下側の
   終端位置との間を移動可能に配置され、 (b) 貯蔵容器６とその出口開口９の下側において
   固定接続されているピストン１１が、原子炉１
   に対して固定されかつ上方が開いているシリン
   ダ１２の中を摺動し、 (c) 貯蔵容器６の上側終端位置においてピストン
   １１がシリンダ１２の上側縁に接し、 (d) 貯蔵容器６の下側終端位置においてはピスト
   ン１１の上に形成された中性子吸収球が貯蔵容
   器６の出口開口９を塞ぐまでシリンダ１２内に
   堆積されること、 を特徴とする中性子吸収材料投入装置を備えたペ
   ブルベツト形原子炉。 ２ 貯蔵容器６が充填レベルを測定するための装
   置１４を有していることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の原子炉。 ３ (a) 貯蔵容器６の下端に、シリンダ１２と同
   心的にかつシリンダ１２とほぼ同じ直径のリン
   グ１５が取り付けられ、 (b) 貯蔵容器の下側終端位置において、リングと
   シリンダとの間隔が流動物体５の直径よりも小
   さいこと、 を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の原子炉。 ４ 中性子吸収材料を含む流動物体５を投入する
   ことによつて停止できるペブルベツト形原子炉で
   あつて、前記流動物体５が通常運転時には球状燃
   料堆積体の上側に配置された貯蔵容器６の中にあ
   り、該貯蔵容器６がその最深位置に閉鎖可能な出
   口開口９を備えており、前記貯蔵容器６が案内管
   ７の中に駆動手段１６−１９により垂直方向に上
   側の終端位置と下側の終端位置との間を移動可能
   に配置され、該貯蔵容器とその出口開口９の下側
   において固定接続されているピストン１１が原子
   炉１に対して固定されかつ上方が開いているシリ
   ンダの中を摺動し、貯蔵容器６の上側終端位置に
   おいてピストン１１がシリンダ１２の上側縁に接
   し、貯蔵容器の下側終端位置においてはピストン
   １１の上に形成された中性子吸収球が貯蔵容器６
   の出口開口９を塞ぐまでシリンダ１２内に堆積さ
   れるようなペブルベツト形原子炉において、 (a) 貯蔵容器６が原子炉の運転機能検査のために
   時々短時間にわたり駆動手段１６−１９により
   下側終端位置から上側終端位置に移動せしめら
   れ、 (b) この時間内に貯蔵容器６から流出が予期され
   る中性子吸収材料５の量に相応した原子炉の反
   応度の低下が生ずるかどうかが監視されるこ
   と、 を特徴とするペブルベツト形原子炉の運転方法。