JPH02268291A - 原子炉停止装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は高速増殖炉の原子炉停止装置に係り、とりｈけ
通常の制御棒が動作しない場合に、原子炉を自動的に停
止するのに適した外部設置型原子炉停止装置に関する。

（従来の技術） 液体ナトリウムを冷却材とする高速増殖炉では、炉心の
核燃料の出力を制御したり、また原子炉運転が過渡状態
に至った場合に、炉内の中性子を吸収して核反応を緊急
停止する操作が行われ、これらの操作に制御棒が使用さ
れている。

この制御棒はラッパ管内に植設した複数本の吸収ピンが
格子板によりその上下端部が支持されてなるもので、ラ
ッパ管の上部には掴み部が形成されている。この制御棒
を炉心領域へ挿入したり、引抜いたりして中性子の吸収
量を変化させて原子炉の核反応を制御する。

原子炉運転状態が過渡的になった場合は、炉心内に制御
棒を急速に挿入して核反応を停止させる。

急速に挿入させる動作は、制御棒駆動機構および重力落
下により行う。

従来、制御棒駆動機構および原子炉停止装置としては種
々の形式のものが提案されている。なかでも制御棒を直
接マグネットで磁気的に吸引することによって連結する
方式が、構造上の単純さならびに接離操作において機械
的動作を不用である点などで他の形式よりも有利である
と考えられている。

このマグネットによる連結方式の原子炉停止装置を第４
図に示す。

図面において長尺筒状の上部案内管１内には延長管２が
軸線方向に移動自在に設けられている。

この延長管２の下端部には棒状のキュリー点磁性体にコ
イルが巻回されたキュリー点電磁石３が設置されている
。このキュリー点電磁石３は中性子吸収材を備えた制御
棒４の上端部の磁性体と常時吸着している。

一方、上部案内管１の下端部には、上部に流出孔５が設
けられた円筒状の導入管６が接続固定されている。導入
管６の下方の炉心９内には、燃料集合体下部案内管８と
、制御棒下部案内管７が設けられている。この制御棒下
部案内管７内には低温冷却材１０が、燃料集合体下部案
内管８には高温冷却材１１が上向に流れている。

前記導入管６は制御棒４の周囲に６体ある燃料集合体下
部案内管８の領域から流出した冷却材をキュリー点ｆｆ
１ａ石３まで導く構造になっている。

導入管６内には、図５に示すごとく各燃料集合体下部案
内管８から流出した高温冷却材１１の出口温度を計測す
る計測線１２と、導入管６内に計測線１２の対応した数
だけ流れに対してのふれ止め用として、計測線多孔サポ
ート１３が設置されている。この計測線多孔サポート１
３の両側面部には高温冷却材１１が効率よく流出するよ
う複数列に配置した多数の散流孔１４が設けられている
。

また計測線多孔サポート１３上部は前記低温冷却材１０
と前記高温冷却材１１との混合をねらっためくら板１５
がある。なおこの計測線多孔サポート１３は制御棒４の
上下動に対する衝突力からの保護も兼ねた構造となって
いる。

このような構成からなる従来の原子炉停止装置によると
、制御棒下部案内管７と燃料集合体下部案内管８を上昇
したナトリウムの低温冷却材１０と高温冷却材１１は導
入管６内で混合する。そして混合しながらさらに」二昇
し、流出孔５を経由して導入管６外へ流れ出る。

一方、この冷却材１０．１１が異常昇温してキュリー点
電磁石３の設定値であるキュリー温度に至ると、キュリ
ー点電磁石３は磁性を失う。この作用により制御棒４の
吸着力は消失し、制御棒４を自動的に炉心に挿入落下さ
せてスクラムが行われる。

（発明が解決しようとする課題） このような従来の原子炉停止装置によると、燃料集合体
下部案内管８から流出する高温冷却材１１（常時出口温
度５００〜５５０℃）は、制御棒下部案内管７から流出
する低温冷却材１０　（通常出口温度４００℃）に比べ
高温であり、かつ流速が速い。そのため、高温冷却材１
１の静圧が低下し、冷却材流動状況は低温冷却材１０が
高温冷却材ｌｌ側へ寄る流れとなる。また、燃料集合体
下部案内管８から流出する高温冷却材１１は燃料集合体
下部案内管８の出口上部に図５に示すごとく設けられた
Ｌ字状の計測線多孔サポート１３が流路を邪魔するよう
に設けられているため流動抵抗となり、高温冷却材１１
の一部が導入管６と燃料集合体下部案内管８の間から分
流１１ａの矢印に示すごとく流出し、導入管６内にスム
ースに導かれずに導入管６内を流れる高温の冷却材の割
合いが減る６そのために冷却材ｉｏ、　ｕが異常昇温し
た際、キュリー点電磁石３がキュリー点に達して磁束を
遮断するまでに時間がかかり、スクラム応答性が充分で
ない問題点があった。また低温冷却材と高温冷却材を混
合するために計測線多孔サポート１３に複数の案内羽根
を設置する方式が提案されているが、案内羽根が流体中
に配置されるため、流動抵抗が増大するばかりでなく、
案内羽根の流力振動も問題になる可能性がある。

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、冷却材の
異常昇温に対する応答性を良好にし、原子炉を確実にス
クラムすることのできる原子炉停止装置を提供すること
を目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明の原子炉停止装置はナトリウム冷却材に一部投入
した円筒状の上部案内管と、この上部案内管の下端部に
固設され上部に流出孔が設けられた導入管と、この導入
管および前記上部案内管内に軸線方向に移動可能に設け
られた延長管と、この延長管の下端部に固設されたキュ
リー点電磁石と、このキュリー点電磁石に吸着および離
脱可能な磁性体からなる制御棒と、前記導入管の下方に
あって前記制御棒が挿入される制御棒下部案内管と、こ
の制御棒下部案内管の周囲に設けられた燃料集合体下部
案内管とからなる原子炉停止装置において、前記導入管
の内面に軸と平行に固設され前記燃料集合体下部案内管
の外形状に添ってほぼＬ字状に前記導入管の軸心に向か
って突き出し、前記導入管の内周方向に前記燃料集合体
下部案内管と同数取付けられた計測線サポートを備えた
ことを特徴とする。

また、前記計測線サポートと前記導入管との間に上部よ
り挿入され、前記計測線サポートに添い前記計測線サポ
ートの下部より前記燃料集合体下部案内管の中央に突出
した計測線を備えたことを特徴とする。

（作　用） 本発明によると、まず制御棒下部案内管から低温の冷却
材が、燃料棒下部案内管からは高温多量の冷却材が、上
昇流として流出する。導入管内の流路断面積が制御棒下
部案内管と燃料集合体下部案内管の流路断面積とほぼ等
価であるため、この上昇流はスムースに導入管内に導か
れ、さらに上昇した冷却材はキュリー点電磁石にスムー
スに流れ当たる。何らかの原因により冷却材が異常昇温
してキュリー点電磁石の設定値であるキュリー温度に至
ると、キュリー点電磁石は磁性を失い制御棒が延長管の
下端部から離脱してスクラムが行われる。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明による一実施例の全体を概略的に示す断
面図である。図面において符号には遮蔽プラグであり、
原子炉容器（図示していない）の上部開口を閉塞してい
る。この遮蔽プラグ２０に設けられた貫通孔２１に長尺
筒状の上部案内管１が挿入され、この上部案内管１に設
けたフランジ部２２により遮蔽プラグ２０に固定されて
いる。この上部案内管１の上部はハウジング２３に接続
され、その頂部には図示していないモーターが載置され
ている。一方、上部案内管１の下部は原子炉の冷却材で
ある液体ナトリウム１６内に没入している。上部案内管
１の内部には軸線方向に移動自在に延長管２が挿入され
ており、延長管２の上部にはナツト２４が固設され、こ
のナツト２４はモーターによって回転するスクリュー軸
２５にねじ込まれている。延長管２の下端にはキュリー
点電磁石３が設置されている。炉心９内に植設された制
御棒下部案内管７内には軸線方向に移動自在な制御棒４
が挿入され、その制御棒４の上端部は前記キュリー点電
磁石３に電磁気的に連結している。したがって駆動部の
モーターを回転すると、スクリュー軸２５が回転してナ
ツト２４、延長管２および制御棒４が一体となって上下
に移動する。

なお、上部案内管１の上部に設置された中性子遮蔽体２
６と延長管２とをベローズ２７によってつなぐことによ
り原子炉ナトリウム雰囲気と遮蔽プラグ２０より上部に
有り、図示しない制御部駆動機構との隔離を行なってい
る。上部案内管１の下端部には上部に流出孔５が設けら
れた導入管６が設けられている。この導入管６内には延
長管２および制御棒４の周囲に設けられていたＬ字状の
計測線サポート２８と計測線３１が設けられており、計
測線サポート２８の上部にはめくら板其が設けられてい
る。なお計測線サポート２８の導入管種側上部には呼吸
孔３２が設けられている。

第２図は第１図におけるキュリー点電磁石３近傍の部分
的に拡大して示す断面図、第３図は第２図のｌ１ｌ−１
■矢視断面図である。第２図および第３図から明らかな
ように上部案内管１の下端には円筒状の導入管６が取り
付けられており、上部には冷却材の流出流路として流出
孔５が設けられている。この導入管６の内面に計測線３
１をサポートするほぼＬ字状の計測線サポート２８が、
６体ある燃料集合体下部案内管８の各上部にそれぞれ対
応して設けられている。この計測線サボー１〜２８の導
入管６側の上部には呼吸孔３２が設けられている。なお
、計測線サポート２８の内面に計測線３１が挿入され、
計測線サボー１−２８の下部より突出し燃料集合体下部
案内管８の各々の中心に位置するように設けられている
。

一方、導入管６の下方の炉心９には、円筒状の制御棒下
部案内管７とその周囲に燃料集合体下部案内管８が配設
されている。この制御棒下部案内管７と燃料集合体下部
案内管８内をナトリウムの冷却材２９．３０が上向に流
れている。

このような第一実施例によると、制御棒下部案内管７か
ら低温冷却材２９が流出し、燃料集合体下部案内で８か
ら高温冷却材３０が流出する。この低温冷却材２９と高
温冷却材３０は、計測線サポート２８により導入管６内
の流路断面積が制御棒下部案内￥Ｆ７と燃料集合体下部
案内管８の流路断面積とほぼ等価であることによって導
入管６内にスムースに流入する。導入管６内に流入した
冷却材２９．３０は互いの流量差によって、上昇流過程
で高温冷却材３０と低温冷却材２９は混合する。その後
向−の温度状態となリキュリー点電磁石３に流れ当り、
流出孔５から外部へ流出する。

この際に正常な運転状態では混合後の冷却材の温度はキ
ュリー点電磁石３のキュリー点に至っていない。ところ
が、何らかの原因で冷却材の温度が上昇してキュリー点
に至るとキュリー点電磁石３の磁性が消失し磁力を失う
。これにより、制御棒４はキュリー点電磁石３から離脱
し、重力落下により炉心９へ挿入され、スクラムが行わ
れる。

このように上記実施例によると、制御棒下部案内管７か
ら流出した低温冷却材２９と燃料集合体下部案内管８か
ら流出した多量の高温冷却材３０は計測線サポート２８
が設置された導入管６内にスムースに導かれるため、導
入管６外へ流出する高温冷却材３０を防止し、混合後の
冷却材をキュリー点電磁石３に効率良く流れ当てること
ができる。このようなことから、何らかの原因により冷
却材が昇温しでスクラムすべき事象に至った場合、スク
ラム応答性を良くすることができる。

導入管６に設けられた呼吸孔３２は、計測線サポート２
８を導入管６に取り付は後１図１，２のごとく液体ナト
リウム１６中に導入管６と共に没入した際、計測線サポ
ート２８の内側に滞留するガスがめくら板３３に添って
流れ、呼吸孔３２から導入管６外へ出るための孔である
、さらに通常運転時においても、同様にガスが計測線サ
ポート２８の内側に滞留するのを、呼吸孔３２を設ける
ことにより防ぐことが出来る。

〔発明の効果〕

本発明によれば燃料集合体下部案内管から流出する高温
の冷却材の流動抵抗を減らし効率よく導入管に導くこと
によって、冷却材が異常昇温してから冷性体がキュリー
点に達して磁束を遮断するまでの時間を従来に比べて短
くすることができ、応答性を向上することができる。こ
のようなことから原子炉停止装置の信頼性を高くするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る原子炉停止装置の一実施例の全体
を示す断面図、第２図は第１図の部分拡大断面図、第３
図は第２図のｍ−ｍ矢視図、第４図は従来の原子炉停止
装置の断面図、第５図は第４図のｉｎ−ｍ矢視図である
。 １・・・上部案内管　　　　２・・・延長管３・・・キ
ュリー点電磁石　４・・・制御棒５・・・流出孔　　　
　　　６・・・導入管７・・・制御棒下部案内管 ８・・・燃料集合体下部案内管 ９・・・炉心　　　　　　　ｌＯ・・・低温冷却材１１
・・・高温冷却材　　　　１１ａ・・・分流１２・・・
計測線 １３・・・計測線多孔サポート １４・・・散漫孔 １６・・・液体ナトリウム ２１・・・貫通孔 ２３・・・ハウジング ２５・・・スクリュー軸 ２７・・・ベローズ ２９・・・低温冷却材 ３１・・・計測線 ３３・・・めくら板 １５・・・めくら板 ２０・・遮蔽プラグ ２２・・・フランジ部 ２４・・・ナツト ２６・・・中性子遮蔽 ２８・・・計ｔ１り線サポート ３０・・・高温冷却材 ３２・・・呼吸孔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ナトリウム冷却材に一部投入した円筒状の上部案内管と
   、この上部案内管の下端部に固設され上部に流出孔が設
   けられた導入管と、この導入管および前記上部案内管内
   に軸線方向に移動可能に設けられた延長管と、この延長
   管の下端部に固設されたキュリー点電磁石と、このキュ
   リー点電磁石に吸着および離脱可能な磁性体を上部にも
   つ制御棒と、前記導入管の下方にあって前記制御棒が挿
   入される制御棒下部案内管と、この制御棒下部案内管の
   周囲に設けられた燃料集合体下部案内管とからなる原子
   炉停止装置において、 前記導入管の内面に軸と平行に固設され前記燃料集合体
   下部案内管の外形状に添ってほぼＬ字状に前記導入管の
   軸心に向かって突き出し、前記導入管の内周方向に前記
   燃料集合体下部案内管と同数取付けられた計測線サポー
   トを備えたことを特徴とする原子炉停止装置。