JPH02271295A - 高速中性子原子炉の吸収体組立体の可動の吸収体要素 - 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】 本発明は、液体金属冷却式の高速中性子原子炉の吸収体
組立体の可動の吸収体要素に関する。

高速中性子原子炉では、炉心は、通常ナトリウムから成
る冷却用液体金属が充填された原子炉内で垂直に並置さ
れて配置した種々の形式のプリズム形状の組立体から成
る。

炉心の大分部の組立体は炉心内の中性子放射能に関与す
る核分裂燃料物質、即ち燃料親物質を収容する。

吸収体組立体と呼ばれる別の組立体は、原子炉を制御す
る、または停止させるために用いられる。

これらの組立体は管形状のスリーブを有し、スリーブは
、その軸線が垂直であるように、炉心内に置かれており
、スリーブの下部部分は炉心の支持体に挿入されている
。

吸収体組立体の活性部分は、スリーブ内で垂直方向に可
動でありかつ管形状のケーシング内に中性子吸収体物質
を収容する要素から成る。

吸収体物質は、通常、チューブ内に収容されており、チ
ューブは可動の吸収体要素のケーシング内に垂直に配置
されており、それらの上端で懸垂されている吸収体バー
を形成している。

ケーシングは両端の１つに固定され、かつ吸収体バーを
取付けて懸垂するための装置を支持する上部キャップを
有する。

可動の吸収体要素は、同様に下部キャップを有し、下部
キャップの主な機能は、滅多に起こらないが、吸収体バ
ー、または吸収体バーの支持装置が破損した場合に、中
空のケーシング内に吸収体要素を保持することである。

可動の吸収体要素のケーシングの外部に吸収体要素が落
ちると、一方では、炉心の反応を監視するのに必要な吸
収体要素の減少が生じ、他方では、もし万一吸収体バー
がスリーブ内で動かなくなると、可動の吸収体要素が詰
まってしまう恐れが生じる。

もし可動の吸収体要素が詰まると、原子炉の非常停止、
またはプログラムに従った停止の場合に、もはや吸収体
要素を炉心に完全に挿入することができなくなる。

吸収体組立体の可動の吸収体要素の下部キャップには原
子炉冷却用液体の通過を可能にするオリフィスが明けら
れており、このため、冷却用液体はケーシング内に収容
された吸収体バーに接触できる。

保持キャップに対応する吸収体組立体の可動の吸収体要
素の下部部分は、原子炉の作動中、中性子束が最大であ
る炉心の領域に最も頻繁に置かれる。

したがって、可動の吸収体要素のこの下部部分を形成す
る材料は照射の影響で脆化及びスエリングを受ける。

材料のスエリング作用を制限するために、これらの材料
は、特に高照射を受ける領域で、ひずみ硬化される。吸
収体組立体の可動の吸収体要素の下部保持キャップ及び
中空ケーシングはひずみ硬化される材料を用いて製造さ
れ、下部キャップは通常溶接によって中空ケーシングに
連結される。

溶接の効果は溶接ビードのひずみ硬化状態を相殺するこ
とであるが、その結果、下部キャップの溶接した連結部
は高い機械的応力を発生するスエリング差を受けること
になる。

経済的な理由から、吸収体組立体を原子炉に入れておく
期間を伸ばすことが望ましいが、材料のスエリングが照
射期間に比例するので、作動中機械的安定性を補償する
従来基準による吸収体要素の寸法法めに合わせることが
できないことがわかる。したがって、照射下でのスエリ
ング作用を考慮して、吸収体組立体の寿命を制限する必
要がある。

成る場合には、吸収体組立体の可動の吸収体要素の中空
ケーシング及び下部キャップは６角形断面を持ち、その
結果、許容できる溶接継手を作ることが困難であること
がわかる。

したがって、可動の吸収体要素の下部キャップとケーシ
ングの間に、例えばねじまたはスタッドによる機械的連
結を用いる別の解決案が与えられてきた。しかしながら
、機械的連結によって互いに接合された対応する部材は
、作動中の都合の悪い分解を阻止するために、溶接によ
って動かないようにされねばならない、これにより、今
度は、溶接継手が中性子束を受けるという欠点を生じさ
せる。

また、磁気形成（ｍａｇｎｅｔｏｆｏｒｍｉＢ）による
かしめ方法を用いてケーシング及び下部キャップを連結
することが提案されている。しかしながら、この連結方
法は６角形断面の部品に対しては用いることができない
。

したがって、本発明の目的は、高速中性子原子炉の吸収
体組立体の可動の吸収体要素であって、管状ケーシング
を有し、該管状ケーシングには、その一方の端に中性子
吸収用材料から作られた吸収体バーを懸垂するためのキ
ャップが固定され、他方の端に、ケーシング内に前記吸
収体バーを保持し、かつ流路用オリフィスが明けられた
キャップが固定され、可動の吸収体要素の保持キャップ
が、溶接継手の欠点を回避し、がっ例えば６角形断面の
プリズム形状のケーシングを簡単な方法で用いることが
できるように、ケーシングに固定される、ことを特徴と
する可動の吸収体要素を提供することにある。

この目的を達成するために、保持キャップ及びケーシン
グは差込み形式の対応する連結手段を有し、連結手段は
ケーシングの半径方向に配置され、かつケーシングの軸
線を中心としたケーシング内のキャップの変位及び位置
決めの結果として互いに係合でき、保持キャップをケー
シングに係合した位置に止める手段がキャップ及びケー
シングの対応する連結手段の係合後、係止位置に置かれ
る。

本発明の理解を容易にするために、ナトリウム冷却式高
速中性子原子炉の吸収体組立体用の本発明による可動の
吸収体要素の２つの実施例を制限的でない例として以下
に説明する。

第１Ａ図及び第１Ｂ図は、全体を参照番号１で示す高速
中性子原子炉の吸収体組立体を図示し、吸収体組立体は
管状スリーブ２を有し、この管状スリーブの下端は、ス
リーブ２の軸線が垂直になるように、炉心の支持体３に
係合している。

全体を参照番号４で示す吸収体組立体１の実際の吸収体
要素は、管状ケーシング５、ケーシング５の端に連結さ
れた２つのキャップ６及び７、及び吸収体要素４の上部
キャップ６に連結されたロッド８から成る。要素４は、
第１Ａ図に示す高い位置と第１Ｂ図に示す低い位置の間
でスリーブの軸線方向に可動であるように、スリーブの
内部に取付けられている。ロッド８は垂直方向に移動さ
せるための装置（図示せず）に連結されており、その上
部で当接部材８゛に固定されている。当接部材８゛は、
吸収体要素４が低い位置にあるとき、スリーブ２の端板
９のショルダに当接するようになる。

可動の吸収体要素４の上部キャップ６は、ロッド８に連
結された面とは反対側の下面に１組のレール１０を支持
しており、これらのレールによって高い中性子吸収材料
を収容チューブから成る吸収体バー１１が懸垂されてい
る。

第１Ａ図及び第１Ｂ図に示す吸収体組立体に関しては、
下部キャップ７は、円錐形状に形成されており、原子炉
が作動状態にあり、かつ冷却用液体ナトリウムが底部か
ら上方に垂直方向に炉心を循環するときの液体ナトリウ
ムの流路（矢印１３）用オリフィス１２を持つ。

第１Ａ図では、可動の吸収体要素４は原子炉の通常の作
動に対応する高い位置にある。この高い位置では、ケー
シング５及び下部キャップ７の下部部分だけが中性子の
放射能が最大である炉心区域に対応する区域１４に配置
されている。

第１Ｂ図は、原子炉ｆ停止させるための最大挿入位置に
対応する吸収体組立体の可動の吸収体要素の位置を示す
、この位置で、ロッド８の当接部材８′はスリーブ２の
上部端板９に載り、吸収体バー１１は高い中性子放射能
の区域１４の高さ全体を占める。

この吸収体バー１１、またはこの吸収体バーの懸垂レー
ル１０が破損した場合、下部キャップ７は、吸収体バー
１１を可動の吸収体要素４のケーシング５の内部に保持
することを保証する。したがって、この可動の吸収体要
素は、吸収体バー１１がケーシング５内にある限り、そ
の全吸収能力を保つ、さらに、このことにより、吸収体
バー１１が落下し、スリーブ２内で詰まることを防止す
る。吸収体バー１１がスリーブ２内で詰まると、成る場
合には、第１Ｂ区に示す位置に可動の吸収体要素４を置
くための可動の吸収体要素４の下方移動を阻止すること
が起こる。

もし、下部キャップ７が溶接によってケーシング５の下
部部分に固着されるならば、ひずみ硬化した金属で作ら
れるこれらの要素は、溶接中、ひずみ硬化あ効果を打ち
消す焼なましを受ける。したがって、原子炉の通常の作
動中、高い中性子放射能の区域１４に配置される、下部
キャップ７とケーシング５の下部部分の間の接合区域は
、原子炉の通常運転中、照射下でかなりの脆化とスエリ
ングを受ける。

第２図、第３図、第４Ａ図及び第４Ｂ図は、本発明によ
る可動の吸収体要素の下部部分を示し、可動の吸収体要
素の下部キャップは、２つの部品（下部キャップとケー
シング）を互いに溶接する必要なく、ケーシングの基部
に有効に固定されている。

第２図は、本発明による可動の吸収体要素２１の下部部
分の領域に配置した吸収体組立体のスリーブ２０の区域
を示す。

この可動の吸収体要素２１は第１Ａ図及び第１Ｂ図に示
す可動の吸収体要素４の構造に全体的に同様な構造を持
つ。

可動の吸収体要素２１の管状ケーシング２２はプリズム
形状に形成されており、第４Ａ図及び第４Ｂ図でわかる
６角形断面を持つ。

第２図に示す下部部分にあるこのケーシング２２は下部
キャップ２４を支持しており、この下部キャップは、吸
収体バー１６、または吸収体バーの懸垂レールが破損し
た場合（この破損は滅多に起こらないが）、可動の吸収
体要素２１のケーシング２２内に懸垂された吸収体バー
１６を保持する。

第２図、第３図、第４Ａ図及び第４Ｂ図に示す実施例で
は、キャップ２４はナトリウム通過オリフィスが貫通す
る単純な平らな板から成り、この板は、ケーシング２２
の断面によって、後述する特殊な形状を持ち、この特殊
な形状は以下で説明され、また第４Ａ図及び第４Ｂ図で
わかる。板（キャップ）２４は３つの直線部分２７ａ、
２７ｂ及び２７ｃで互いに分離された曲線部分２６ａ、
−２６ｂ及び２６ｃを持つ周囲縁部を持つ。

もしｒ□、が板２４の中心を示すならば、即ち、板がケ
ーシング内の位置にあるとき、板２４の軸線とプリズム
状ケーシング２２の軸線の交点を示すならば、曲線部分
２６ａ、２６ｂ及び２６ｃの仮想円の半径は板２４の１
在線部分２７ａ、２７ｂ及び２７ｃから点［ｏＪまでの
距離より小さい。

ケーシング２２は、キャップ２４を受は入れるようにな
った下部部分に、スロット２８ａ、２８ｂ及び２８ｃを
持ち、これらのスロットは互いに１２０°で配置され、
がっケーシング２２を形成するプリズムの３つの面の中
央部分の厚み全体にわたって貫通しており、スロット２
８ａ、２８ｂ及び２８ｃは、プリズム状面の２つの側面
のうちの１つの側面を貫通している。

さらに、スロット２８ａ、２８ｂ及び２８ｃの幅はキャ
ップ２４の縁部の直線部分２７ａ、２７ｂ及び２７ｃの
長さより大きい。

スロットの高さはキャップ２４の厚みよりわずかに大き
いく第３図参照）。

第４Ａ図から解るように、キャップ２４は、ケーシング
２２の軸線に対して板２４を特定の方向に配置して、軸
線方向に単に摺動させることにより、下部からケーシン
グ２２内に挿入できる。この特定の方向では、板２４の
周囲縁部の直線部分２７ａ、２７ｂ及び２７ｃは、互い
に１２０°で配置したプリズム状面２２の３つの二面角
に向きあって配置される。板２４の周囲縁部の曲線部分
２６ａ、２６ｂ及び２６ｃは、これらの端部の１つをス
ロット２８ａ、２８ｂ及び２８ｃにそれぞれ向くように
、配置される。

板２４を第４Ａ図に示す係合位置から第４Ｂ図に示す組
立て位置に移動させるために、板２４を矢印２９の方向
にケーシング２２の軸線を中心に回転させる。

３０°の角度の回転により、板２４の直線縁部２７ａ、
２７ｂ及び２７ｃの隣接周囲部分をそれぞれスロット２
８ａ、２８ｂ及び２８ｃに挿入できる。実際に、スロッ
ト２８ａ、２８ｂ及び２８Ｃは、板２４の直線周囲縁部
の半径方向の端部をスロット２８に挿入するのに十分な
すきまを持っている。

かくして、キャップ２４は、板２４の縁部の直線部分の
半径方向の端部がスロット２８に係合する結果、可動の
吸収体要素のケーシング２２内に保持される。

差込み形式のこの連結は特に簡単な方法で得られ、同時
に、ケーシング２２の断面の６角形状に基づくものであ
る。

直前に説明した運動とは反対の運動を阻止するためにキ
ャップ２４をケーシング２２内の定位置に止めておくこ
とは、第３図に示す溶接スポット３０により得られる。

この溶接スポット３ｏはキャップ２４の周囲輪郭の直線
部分の１つの端部近くでキャップ２４の下部面にだけ充
填金属を付着させることにより形成される。

第４Ｂ図はケーシング２２内でのキャップ２４の回転を
止めることができる６つの溶接スポット３０を示す、こ
れらの溶接スポット３０は、キャップ２４がケーシング
２２の軸線を中心とするわずかな回転を受けるやいなや
、すぐにケーシング２２の内面に当接するように配置さ
れている。このことにより、キャップ２４がケーシング
内に固定され、キャップの直線部分の隣接周囲部分はも
はや対応するスロット２８から突出することはない。

したがって、キャップ２４をケーシング内に置くことば
かりでなく、回転させてこのキャップを係止すること及
びキャップを定位置に止めることが、溶接によってキャ
ップ２４とケーシングを連結する必要なしに、大変簡単
に、かつ大変迅速に得られることは極めて明白である。

他方、ひずみ硬化によって得られるキャップ２４及びケ
ーシングを形成する材料の冶金構造が完全に保持される
。実際、キャップ２４の下部面に充填金属を溶接スポッ
トで付着させることはキャップのひずみ硬化の破壊を生
じさせる無視できないようなどんな局部加熱も生じさせ
ない。

第５図及び第５Ａ図は、ケーシング２４′内でのキャッ
プ２４″の回転を止める要素の別の実施例を示す、全体
的構造が第４Ａ図及び第４Ｂ図に示す形状と同一のキャ
ップ２４″は、キャップ２４°を止めるために、第５図
に示すように、その周囲輪郭の直線部分の端部に、下方
に曲げられた切り欠き舌片３１を持つ、舌片３１は、下
方に曲げた位置では、第３図、第４Ａ図及び第４Ｂ図の
実施例の溶接スポット３０と同一の機能を果たす。

この場合、キャップ２４°の停止要素の対応する部分は
どんな加熱も受けず、キャップのロック及び固定が、舌
片の簡単な塑性変形の結果、行われる。

第６図及び第７図は、本発明の可動の吸収体要素の第２
実施例を示し、この実施例では、下部部分を第６図及び
第７図の断面図で示す可動の吸収体要素のケーシング３
２は、円形断面の円筒形状を持つ。

ケーシング３２は、その下部部分に、３つの固定用スタ
ッドを持ち、スタッドは互いに１２０＠で配置され、第
６図に示す逆りの形状を持つ。

可動の吸収体要素の保持キャップ３４は、同様にキャッ
プ３４の周囲に互いに１２０°で配置した３つの固定用
スタッド３７を持つ。

キャップ３４及びケーシング３２はＬ状オリフィスの軸
線方向に向いた部分にスタッド３７を導入することによ
り互いに連結され、スタッド３７の幅はスロット３８の
幅より小さい。キャップ３４を、スタッド３７がＬ状オ
リフィス３８の横分岐と同一レベルにくるまで、軸線方
向上方に動かず。

次に、第６図に示すように、スタッド３７をオリフィス
３８の周囲の横分岐に導入するように、ケーシング３２
内でキャップ３４をわずかに回転させる。キャップ３４
の厚みはオリフィス３８の横分岐の幅より小さい。

ケーシング３２内のキャップ３４の回転を、オリフィス
３８の横分岐の端部に付着した溶接スポット３５により
、対応するスタッド３７に接触させて、止める。

したがって、ケーシング３２内のキャップ３４の固定は
、キャップ３４が外れないように、差込み形式に連結し
、キャップの回転を止めることにより、得られる。

すべての場合、本発明の可動の吸収体要素は吸収体バー
を保持する下部キャップを持ち、下部キャップは、溶接
によりキャップとケーシングを接合する必要なしに、簡
単な方法でケーシングの下部に固定される。

本発明の可動の吸収体要素はその下部保持キャップに機
械的連結のどんな複雑な手段も持たず、複雑な連結プロ
セスを用いることはない。

したがって、高速中性子原子炉の吸収体組立体の製造費
を減少することができ、同時に、吸収体組立体の信頼性
を増大し、可動の吸収体要素のキャップとケーシングの
間の接合区域は照射下で脆化されず、またスエリングさ
れない。

本発明は説明してきた実施例に限定されるものではない
。

このため、キャップとケーシングの間の連結を行う差込
み形式の別の連結手段も可能である。

すべての場合、ケーシング及びキャップの対応する半径
方向に向く手段は、キャップをケーシングに対して軸線
方向に移動させ、かつケーシングの軸線を中心に回転さ
せる結果として、連結位置に置かれる。

キャップは、溶接スポットまたは下方に曲げられた舌片
以外の手段によっても定位置に止めることができる。

本発明は、可動の吸収体要素の下部保持キャップが、例
えば、円錐状、または切頭円錐状のような平らでない形
状を持つときにも、使用できる。

本発明は、円筒状ケーシング、またはどんな形状の断面
を持つプリズム状ケーシングの両方に使用できる。

本発明は高速中性子原子炉の吸収体組立体のどんな可動
の要素にも使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は、吸収体組立体の可動の吸収体要素が高位置
にあるときの、高速中性子原子炉の吸収体組立体の垂直
面内の断面図である。 第１Ｂ図は、吸収体組立体の可動の吸収体要素が低位置
にあるときの、高速中性子原子炉の吸収体組立体の垂直
面内の断面図である。 第２図は、高速中性子原子炉の吸収体組立体の本発明の
可動吸収体要素の下部部分の垂直面内の断面図である。 第３図は、第２図の詳細部３の拡大図である。 第４Ａ図及び第４Ｂ図は、第２図の線４−４の断面図で
あり、第４Ａ図は２係止前のケーシング内の下部キャッ
プの挿入位置を示し、第４Ｂ図は、ケーシング内で係止
された位置にある保持キャップを示す。 第５図は、第３図と同様な、ケーシング内でキャップを
止める手段の別の実施例を示す詳細図である。 第５Ａ図は、第５図の矢印Ａから見た平面図である。 第６図は、第２実施例の可動の吸収体要素のケーシング
に下部部分の側面図である。 第７図は、第６図の線７−７の断面図である。 １・・・吸収体組立体、 ２・・・スリーブ、 ３・・・支持体、 ４・・・吸収体要素、 ５・・・ケーシング、 ６．７・・・キャップ、 ２０・・・スリーブ、 ２１・・・吸収体要素、 ２２・・・ケーシング、 ２４・・・下部キャップ、 ２５・・・オリフィス、 ２６ａ、２６ｂ、２６　ｃ−直線部分、２７ａ、２７ｂ
、２７　ｃ　−曲線部分。 お　お

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）高速中性子原子炉の吸収体組立体の可動の吸収体
   要素であって、管状ケーシング（２２、２２’、３２）
   を有し、該管状ケーシングには、その一方の端に中性子
   吸収用材料（１１、１６）から作られた吸収体バーを懸
   垂するためのキャップ（６）が固定され、他方の端に、
   ケーシング内に前記吸収体バーを保持し、かつ流路用オ
   リフィス（２５）が明けられたキャップ（２４、２４’
   、３４）が固定されている、可動の吸収体要素において
   、保持キャップ（２４、２４’、３４）及びケーシング
   （２２、２２’、３２）は差込み形式の対応する連結手
   段（２７、２８、３７、３８）を有し、連結手段はケー
   シング（２２、２２’、３２）の半径方向に配置され、
   かつケーシング（２２、２２’、３２）の軸線を中心と
   したケーシング（２２、２２’、３２）内のキャップ（
   ２４、２４’、３４）の変位及び位置決めの結果として
   互いに係合でき、保持キャップ（２４、２４’、３４）
   をケーシング（２２、２２’、３２）に係合した位置に
   止める手段がキャップ及びケーシングの対応する連結手
   段の係合後、係止位置に置かれる、ことを特徴とする可
   動の吸収体要素。 （２）請求項１記載の可動の吸収体要素において、ケー
   シング（２２）は６角形断面のプリズム形状を持ち、保
   持キャップ（２４）は３つの半径方向に突出する直線部
   分（２７ａ、２７ｂ、２７ｃ）によって分離された曲線
   部分（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）から成る周囲縁部を持
   ち、ケーシング（２２）の対応する連結手段は３つのス
   ロット（２８ａ、２８ｂ、２８ｃ）から成り、キャップ
   （２４）の周囲縁部の突出する直線部分（２７ａ、２７
   ｂ、２７ｃ）及びケーシング（２２）のスロット（２８
   ａ、２８ｂ、２８ｃ）はケーシング（２２）の軸線を中
   心に互いに１２０°で配置されており、キャップ（２４
   ）ケーシング（２２）の連結は特定の方向でケーシング
   （２２）の下端からキャップ（２４）を軸線方向に挿入
   し、次にケーシング（２２）の軸線を中心に３０°だけ
   キャップ（２４）を回転させる結果得られる、ことを特
   徴とする可動の吸収体要素。 （３）請求項２記載の可動の吸収体要素において、ケー
   シング（２２）と係合した位置で保持キャップ（２４）
   を止める手段は突出する直線部分（２７ａ、２７ｂ、２
   ７ｃ）の近くでキャップ（２４）の下部面に付着された
   溶接スポット（３０）から成る、ことを特徴とする可動
   の吸収体要素。 （４）請求項２記載の可動の吸収体要素において、ケー
   シング（２２）と係合した位置で保持キャップ（２４）
   を止める手段は突出する直線部分（２７ａ、２７ｂ、２
   ７ｃ）の端部近くに配置された下方に曲げた舌片（３１
   ）から成る、ことを特徴とする可動の吸収体要素。 （５）請求項１記載の可動の吸収体要素において、可動
   の吸収体要素のケーシング（３２）は円形断面の円筒形
   状を持ち、保持キャップ（３４）は半径方向外方に突出
   する少なくとも３つのスタッド（３７）を持ち、ケーシ
   ング（３２）は逆Ｌ状の３つのオリフィス（３８）を持
   ち、オリフィスの主分岐は円筒状ケーシング（３２）の
   下端で開口しており、かつ周囲方向に向いた第２分岐を
   持ち、スタッド（３７）及びオリフィス（３８）はそれ
   ぞれキャップ（３４）とケーシング（３２）の周囲に均
   一に分布して配置されており、キャップ（３４）とケー
   シング（３２）の連結は、キャップ（３４）をケーシン
   グ（３２）に軸線方向に挿入してスタッド（３７）をオ
   リフィス（３８）の主分岐に一致させ、次にスタッド（
   ３７）をオリフィス （３８）の周囲の第２分岐に導入するようにキャップ（
   ３４）をケーシング（３２）の軸線を中心に回転するこ
   とにより行う、ことを特徴とする可動の吸収体要素。 （６）請求項５記載の可動の吸収体要素において、キャ
   ップ（３４）は、オリフィス（３８）の第２分岐に係合
   した位置で対応するスタッド （３７）に接触して、オリフィス（３８）の第２分岐と
   主分岐が合う端部に配置した溶接スポット（３５）によ
   ってケーシング（３２）に係合する位置に止められる、
   ことを特徴とする可動の吸収体要素。