JPH02284096A - 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関するものであ
る。

（従来の技術） 液体ナトリウム等の液体金属を冷却材とする高速増殖炉
では、原子炉の出力を制御したり、炉内の中性子を吸収
して原子炉を緊急停止する操作に制御棒が使用される。

この制御棒はラッパ管内に慢数本の中性子吸収ビンを収
納し、その上下端部を格子板で支持してなるもので、ラ
ッパ管の上部にはハンドリングヘッドが形成されている
。そして、このような制御棒を制御棒駆動機構により炉
心内へ挿入したり、あるいは炉心から引き抜いたりして
原子炉の出力を制御する。また、原子炉の運転状態が過
渡的になった場合は、制御棒を炉心内に挿入して原子炉
を停止させる。

このようなスクラム時には、原子炉を短時間にかつ確実
に停止させる必要がある。そのため、高速増殖炉にはス
クラム時に原子炉を緊急停止させる原子炉停止装置が制
御棒駆動機構とは別に設けられている。

従来、高速増殖炉の制御棒駆動機構および原子炉停止装
置としては種々のものが提案されているが、中でも制御
棒をマグネットで吸着し、スクラム時に制御棒をマグネ
ットから切り離して炉心内に重力落下させるものが構造
上の単純さ並びに制御棒の切り離し操作において機械的
な動作が不要などの点で他の方式のものより４利である
と考えられている。

このマグネット方式の原子炉停止装置は、遮蔽プラグの
貫通孔から原子炉容器内に挿入された上部案内管と、こ
の上部案内管の下端に連結された導入管と、この導入管
および上部案内管内に軸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設けられたキュウリー点
電磁石とを備えて構成されており、制御棒の上部に設け
られた磁性体をキュウリー点電磁石に吸着させて制御棒
と磁気的に連結する構造となっている。

第４図は従来の原子炉停止装置の下部部分を示す断面図
で、第５図は第４図の■−■矢視図である。第４図およ
び第５図において、４１はＬ部案内管であり、この案内
管４１内には、下端部にキュウリー点電磁石４３を有す
る延長管４２が軸方向に移動可能に設けられている。上
記キュウリー点電磁石４３には制御棒４４が磁気的に連
結しており、延長管４２と一体に移動するようになって
いる。

また、上部案内管４１の下端には、炉心４５内に設けら
れた制御棒下部案内管４６および燃料集合体下部案内管
４７からの冷却材を導入させる導入管４８が一体的に設
けられている。この導入管４８の上部には冷却材流出孔
４９が設けられ、導入管４８に流入した冷却材は上記冷
却材流出孔４９を通って流出するようになっている。

なお、導入管４８内には複数本の熱電対５０が計測線多
孔サポート５１に支持されて設けられており、これらの
熱電対５０で制御棒・下部案内管４６および燃料集合体
下部案内管４７から流出する冷却材の出口温度を計測す
るようになっている。

このように構成される原子炉停止装置によると、制御棒
下部案内管４６内を上昇してきた冷却材５２ａと燃料集
合体下部案内管４７内を上昇してきた冷却材５２ｂは導
入管４８内で混合し、導入管４８内を上昇して冷却材流
出孔４９から流出する。このとき、導入管４８内に流入
する冷却材が異常に４度」−昇し、キュウリー点電磁石
４３のキュウリ−点温度以」二になると、キュウリー点
電磁石４３が磁性を失い、制御棒４４に対する吸着力が
消失する。これにより、制御棒４４はキュウリー点電磁
石４３から離脱し、炉心４５内に重力落下して原子炉を
緊急停止させる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような従来の原子炉停止装置では、燃料
集合体下部案内管４７から流出する冷却材５２ｂ（通常
５００〜５５０℃）は制御棒下部案内管４６から流出す
る冷却材５２ｂの出口温度（通常４００℃）より高く、
流速も速、い。このため、制御棒下部案内管４６から流
出する冷却材５２ａの静圧が低下し、導入管４８内の冷
却材の流れは第４図に示すように静圧の高い方から低い
方すなわち制御棒下部案内管４６から流出した低温の冷
却材５２ａが燃料集合体下部案内管４７から流出した高
温の冷却材５２ｂ側へ寄る流れとなる。そして、導入管
４８の上部で反転し、導入管４８内を逆流したり、延長
管４２の下端部付近で滞留したりする。

このように導入管４８内に逆流が発生したり、延長管４
２の下端部付近に滞留部が発生したりする要因としては
、従来は冷却材流出孔４９の開口面積が制御棒下部案内
管４６の開口程度の面積しか持たないため、冷却材流出
孔４９の入口付近の流動抵抗が大きく、ここで縮流が起
きるからである。

したがって、従来においては導入管４８内に流入する冷
却材が異常に温度上昇しても延長管４２の下端部付近に
発生した滞留部によってキュウリー点電磁石４３がキュ
ウリ−ＪＬ湿温度達し、制御棒４４に対する吸着力を消
失するまでにかなりの時間がかかる問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、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Ｗ洪とする
ことを目的とする。

［発明の（１■成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、原子炉容器の上部
開口を閉塞する遮蔽プラグに設けられた貫通孔から原子
炉容器内に挿入された上部案内管と、この上部案内管の
下端に連結された導入管と、この導入管の上部に設けら
れた冷却材流出孔と、前記上部案内管内に軸方向に移動
可能に設けられた延長管と、この延長管の下方に設けら
れた制御棒下部案内管と、この制御棒下部案内管の周囲
に配設された燃料集合体下部案内管と、前記延長管のド
端部に設けられ前記制御棒下部案内管および前記燃料集
合体下部案内管から流出する冷却材の温度に応じて制御
棒と磁気的に連結するキュウリー点電磁石とを有する原
子炉停止装置において、前記冷却材流出孔の全開口面積
を前記導入管内の流路断面積以上としたものである。

（作　用） 本発明では冷却材流出孔の全開口面積を導入管内の流路
断面ｆｓ２以上とすることにより、冷却材流出孔の入口
付近の流動抵抗が小さくなり、導入管内に流入した冷却
材を冷却材流出孔からスムーズに流出させることができ
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図ないし第３図は本発明の一実施例を示し、第１図
は原子炉停止装置の概略構成を示す断面図である。同図
において、１は原子炉容器（図示せず）の上部開口を閉
塞する遮蔽プラグであり、この遮蔽プラグ１には上部案
内管２を原子炉容器内に挿入するための貫通孔３が設け
られている。また、遮蔽プラグ１上には制御棒４を昇降
駆動する制御棒駆動機構のハウジング５が設置され、こ
のハウジング５の下部には上部案内管２を支持する下部
フランジ６が設けられている。

前記案内管２の内部には延長管７が軸方向に移動＝Ｉ能
に設けられている。この延長管７の上部にはナツト８が
固設され、このナツト８には前記ハウジング５の頂部に
設置されたモータ（図示せず）により駆動されるスクリ
ュー軸９がねじ込まれている。また、延長管７の下部に
は棒状のキュウリ−Ｊ、へ磁性体にコイルを巻回してな
るキュウリー点電磁石１０が設けられている。このキュ
ウリー点電磁石１０には制御棒４の」二鎖が吸着してお
り、１ｎ記スクリユー軸９の回転により延長管７と一体
に軸方向に移動するようになっている。

一方、上部案内管２の下端には、炉心１１内に設けられ
た制御棒下部案内管１２と燃料集合体下部案内管１３か
ら流出する冷却材を上部案内管２内に導入させる導入管
１４が一体的に設けられている。この導入管１４の上部
には、第２図に示すように上部案内管２内に流入した冷
却材を流出させる冷却材流出孔１５ａ、１５ｂが設けら
れている。これらの冷却材流出孔１５ａ、１５ｂは導入
管１４の内径をｄとすると、その開口面ｆｔ１２Ａは２
Ａ≧πｄ２／４　・・・・・・（１）Ａ≧πｄ２／８　
・・・・・・（２） なっている。

また、導入管１４内には複数本の熱電対１６・・・が第
３図に示すように導入管１４の周方向に所定の間隔で配
設されている。これらの熱雷対１６はそれぞれ計測線多
孔サポート１７に支持されており、この計測線多孔サポ
ート１７の内側に流入した冷却材の温度を計Δ？１する
ようになっている。なお、計測線多孔サポート１７の側
面には流入した冷却材が効率よく流出するように多数の
透孔１８が設けられている。また、上部案内管２内の上
部には筒状の中性子遮蔽体１９が外面を上部案内管２の
内面に密着させて設けられ、この中性子遮蔽体１９と前
記延長管１４とをベローズ２０で連結することによって
原子炉容器内のナトリウム雰囲気と制御棒駆動上部機構
とを隔離している。

このように構成される原子炉停止装置は、導入管１４よ
り上部案内管２内に流入した冷却材が異常に温度上昇し
、キュウリー点電磁石１０のキュウリ−点ｊＡＡ度以上
になると、キュウリー点電磁石１０が磁力を失うことか
ら、キュウリ−点７１磁石１０に吸石していた制御棒４
が重力落下し、原子炉を緊急停止トさせる。

また、本実施例では冷却材流出孔１５ａ。

１５ｂの全開口面積２人が導入管１４の流路断面積Ｂ（
−πｄ２／４）以」−になっているので、冷却材流出孔
１５ａ、１５ｂの人口付近の流動抵抗が小さくなり、制
御棒下部案内管１２および燃料集合体下部案内管１３か
ら導入管１４内に流入した冷却材を冷却材流出孔１５ａ
、１５ｂからスムーズに流出させることができる。

したがって、従来のように冷却材流出孔１５ａ。

１５ｂの入口付近の流動抵抗によって導入管１４内に逆
流が発生したり、延長管７の上端部付近に冷却材の滞留
部が発生したりすることがなく、導入管１４内に流入す
る冷却材が異常に温度上昇した場合にキュウリー点電磁
石１０が短時間でキュウリ−点ｌＨ度に達するので、原
子炉停止装置のスクラム応答性を向上させることができ
る。

尚、上記実施例では導入管１４の上部に２個の冷却材流
出孔１５ａ、１５ｂを設けたが、冷却材流出孔の数は３
個以上もしくは１個でもよく、全ての冷却材流出孔の開
口面積の合計が導入管１４の流路断面積以上であれば同
様の効果を得ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、原子炉容器の−Ｌ部開口
を閉塞する遮蔽プラグに設けられた貫通孔から原子炉容
器内に挿入された上部案内管と、この上部案内管の下端
に連結された導入管と、この導入管の上部に設けられた
冷却材流出孔と、前記上部案内管内に軸方向に移動可能
に設けられた延長管と、この延長管の下方に設けられた
制御棒下部案内管と、この制御棒下部案内管の周囲に配
設された燃料集合体下部案内管と、前記延長管の下端部
に設けられ前記制御棒下部案内管および前記燃料集合体
下部案内管から流出する冷却材の温度に応じて制御棒と
磁気的に連結するキュウリー点電磁石とを有する原子炉
停止装置において、前記冷却材流出孔の全開口面積を前
記導入管内の流路断面積以上としたものである。したが
って、導入管内に流入した冷却材を導入管上部の冷却材
流出孔からスムーズに流出させることができ、スクラム
応答性に優れた原子炉停止装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示し、第１図
は原子炉停止装置の概略構成を示す断面図、第２図は同
装置の下部部分を示す断面図、第３図は第２図の■−■
矢視図、第４図は従来の原子炉停止装置の下部部分を示
す断面図、第５図は第４図のＶ−■矢視図である。 １・・・遮蔽プラグ、２・・・上部案内管、３・・・貫
通孔、４１２．υｊ御棒、５・・・ハウジング、７・・
・延長管、８・・・ナツト、９・・・スクリュー軸、１
０・・・キュウリー点電磁石、１１・・・炉心、１２・
・・制御棒下部案内管、１３・・・燃料集合体下部案内
管、１４・・・延長管、１５ａ、１５ｂ・・・冷却材流
出孔、１６・・・熱雷対。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原子炉容器の上部開口を閉塞する遮蔽プラグに設けられ
   た貫通孔から原子炉容器内に挿入された上部案内管と、
   この上部案内管の下端に連結された導入管と、この導入
   管の上部に設けられた冷却材流出孔と、前記上部案内管
   内に軸方向に移動可能に設けられた延長管と、この延長
   管の下方に設けられた制御棒下部案内管と、この制御棒
   下部案内管の周囲に配設された燃料集合体下部案内管と
   、前記延長管の下端部に設けられ前記制御棒下部案内管
   および前記燃料集合体下部案内管から流出する冷却材の
   温度に応じて制御棒と磁気的に連結するキュウリー点電
   磁石とを有する原子炉停止装置において、前記冷却材流
   出孔の全開口面積を前記導入管内の流路断面積以上とし
   たことを特徴とする原子炉停止装置。