JPH0445078B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原子炉の構造に関する。

従来の加圧水型軽水炉では、原子炉冷却材は、
炉心を通つて加熱されながら上昇し、上部炉心板
の多数の穴を通過後、炉心槽、上部支持板及び上
部炉心板より画成される出口プレナム内で流れ方
向を横方向へ変え、制御棒案内管及び上部炉心支
持柱の間の広いすき間を通つて出口ノズルに向つ
て流れる。

制御棒案内管は、制御棒集合体を鉛直方向に案
内すると共に、原子炉容器の半径方向外方すなわ
ち横方向に向う冷却材の流れから細い制御要素を
保護し、制御要素の長期にわたる摩耗を防いでい
る。

しかるに、制御要素の数が非常に多くなり、そ
れらが炉心全体にわたつて分布しているような原
子炉では、前述のような炉内上部構造をとると、
隣接した制御棒案内管間のすき間がほとんどなく
なり、出口ノズルに向う冷却材の流れが妨害され
て、十分な冷却材流量が得られがたい。又、たと
え流量が得られるようにしえても流速が必然的に
大きくなり、該案内管に作用する流体力が大きく
なつて、種々の不具合を招来する。

本発明は、前記した事情に鑑みなされたもので
ある。

すなわち、本発明は、上方側部に冷却材用入口
ノズルと出口ノズルとを具えた原子炉容器、該容
器の上方開口部に着脱自在に取着された蓋、該容
器内に垂下支持され該容器と協働して該冷却材の
下降環状空間を形成する炉心槽、該炉心槽の底部
に支持され水平方向に展延した下部炉心支持板、
該下部炉心支持板の上に鉛直方向を向いて装荷さ
れ炉心を構成する複数の燃料集合体、該蓋の上部
に林設された複数の制御棒駆動装置、及びそれぞ
れが１本の駆動軸と複数の制御要素とを具え該制
御要素が該燃料集合体の案内管に挿通されて動か
されると共に該駆動軸が各別に該駆動装置に連結
された複数の制御棒集合体を有する原子炉におい
て、該制御棒集合体を個別に取り囲む複数の案内
筒、該制御棒集合体の駆動軸のみを個別に取り囲
む複数の保護中空管、同保護中空管と前記案内筒
の間に位置する中間支持板、該炉心の直上に位置
する炉心板と該案内筒の下端との間に位置すると
共に該制御要素を個別に取り囲む短スリーブを含
むカランドリア構造体、及び該炉心槽内に垂下さ
れて該案内筒と該カランドリア構造体とを取り囲
み該炉心槽との間に該冷却材の出口環状流路を形
成する内筒をもつ上部炉内構造物を該炉心の上方
に設け、前記内筒の多数の孔が穿設された上端部
と、前記複数の保護中空管と、同保護中空管の上
下に位置する上部支持板及び前記中間支持板とが
協働して該冷却材の主出口流用転向プレナムを形
成し、前記内筒の下端部に穿設した小孔が前記出
口環状流路と前記カランドリア構造体の内部とを
連絡するバイパス流路を形成してなる原子炉構造
を提供するものである。本発明によれば、細い制
御要素のまわりでは冷却材はその長手方向に沿つ
て流れ、横向き流を生じないから、制御要素の流
体振動発生が抑制されると共に、事故に際し、カ
ランドリ構造体から原子炉容器の冷却材用出口ノ
ズルへ向うバイパス流路が形成され原子炉容器外
の冷却材再循環系と協働して冷却材循環流路が形
成され、これにより原子炉を安全に保持すること
ができる。

以下本発明を図示の実施例に基づいて説明す
る。第１図において、蓋１が着脱自在に取着され
た原子炉容器３の中に炉心槽５が垂下支持されて
おり、これは、容器３の胴部と協働して環状流路
３７を画成する。炉心槽５の下方に位置する下部
炉心支持板７の上に、多数の燃料集合体１１より
なる炉心９を支持している。炉心９を形成する燃
料集合体１１は多数あるが、図面の複雑化をさけ
るため２体だけ図示されている。

燃料集合体１１は、通常のもので、平行に配置
された多数の燃料棒と制御要素案内管とが卵枠状
の支持グリツドにより束状に固定され、更に上下
に端板ノズルをもつものである。

炉心９の上部には、燃料集合体１１を位置決め
する上部炉心板１３が水平方向に展延し、後述す
るように炉内上部構造体１５を形成する。炉内上
部構造体１５の内筒１７は、下端が上部炉心板１
３の外周部に連結し、上端が上部支持板１９に接
合している。

上部支持板１９と上部炉心板１３の間には、中
間支持板すなわち中板２１が水平方向に展延して
設けられ、多数の制御棒集合体２３（一部分を図
示）を個別に取り囲む複数の案内筒２５が上下に
延びて設けられている。制御棒集合体２３の制御
要素が炉心９の中に下されたときは、案内筒２５
内に制御棒集合体２３の駆動軸２７が位置し、制
御棒集合体２３が引き上げられたとき制御要素が
案内筒２５内に引きこまれる。制御棒集合体２３
の数は、案内筒２５の数と対応している。

制御棒集合体２３は、駆動軸２７の下端に位置
するスパイダ（図示しない。）に、細棒状の制御
要素が多数房状に垂下したもので、炉心９内では
制御要素は、燃料集合体１１の制御要素案内管の
中を動く。蓋１の上に設けられた複数の駆動装置
２９，３１は、個々に多数の制御棒集合体２３の
一に連結され、原子炉の運転中これらを上下さ
せ、反応度制御、出力制御を行なう。

中板２１と上部支持板１９に上下端が連結され
た複数の保護中空管すなわち中空チユーブ３３
は、駆動軸２７のみを個別に取り囲んでいる。

案内筒２５の下端には、カランドリア構造体６
０の上側管板６１の上面に固定されている。カラ
ンドリア構造体６０の下側管板６３は、上部炉心
板１３の上側に位置し、両管板６１，６３は、制
御棒集合体２３の制御要素を個別に取り囲む短い
多数の中空チユーブ６５によつて連結されてい
る。

第２図は、案内筒２５の平断面を示したもの
で、ほゞ矩形断面の無孔のキヤン４１とその軸方
向の適所に配置された案内板４３をもつ。

制御要素は、案内板４３の小孔４５を通つて横
方向に支持され、駆動軸２７は、中心部の大孔４
７を通る。多数の小孔４５を相互に連結するせま
い通路は、制御要素を一体的に連結するスパイダ
が通る。

冷却材は、キヤン４１と案内板４３の間を主と
して通つて上昇し、中空チユーブ３３の外側に形
成された転向プレナム４９に流出する。

前記した構成の実施例において、図示しない一
次冷却系配管から容器３の入口ノズル３５を通つ
て流入した冷却材は、環状流路３７の中を下向き
に流れ、下部プレナム３９に至る。

下部プレナム３９内で流れ方向を反転した冷却
材は、下部炉心支持板７の図示しない流れ孔を通
つて上昇し、炉心９に入る。

炉心９内において、冷却材は、燃料集合体１１
の燃料棒のまわりを上昇し、この間に核反応熱を
受けて加熱される。しかる後、上部炉心板１３お
よび下側管板６３の図示しない孔を通つて、カラ
ンドリア構造体６０の中空チユーブ６５の内外に
流入する。中空チユーブ６５の中では、制御要素
の長手方向に沿い、中空チユーブ６５の外ではこ
れに沿い、冷却材は流れ、上側管板６１の孔を通
つて、主に案内筒２５の中に流入する。

冷却材のごく少量は、案内筒２５の間のせまい
隙間を流れる。

案内筒２５の中を、制御棒集合体２３の駆動軸
２７又は制御要素の外面に沿つて、その軸方向に
流れた冷却材の主流は、中板２１の孔を通つて、
中板２１と上部支持板１９の間の転向プレナム４
９内に流出する。

転向プレナム４９の中で、横方向に流れの向き
を変えた冷却材は、内筒１７の上部の複数の孔５
１を通つて内筒３の外側の出口環状流路６７に流
出し、さらに下降して出口ノズル５３から容器３
の外へ流出し、一次冷却系配管内へ流入する。こ
れらの昇温した冷却材は、通常の一次冷却系に含
まれる蒸気発生器を経て、入口ノズル３５へ戻
る。

カランドリア構造体６０の短い中空チユーブ６
５の間の空間は、内筒１７の下方の小孔５５を介
して出口環状流路６７に連通しており、冷却材の
ごく一部は、孔５５、出口環状流路６７を介して
出口ノズル５３へ流れ、圧力損失が比較的小さく
なる。又、一次冷却系配管等が破損した場合に
は、炉心９がスクラムされ、循環ポンプは停止す
る。

炉心９のスクラム後も燃料集合体１１は、崩壊
熱を出し、これによつて加熱された冷却材は、カ
ランドリア構造体６０の両管板６１，６３の間で
向きをかえ、小孔５５及び出口環状流路６７を通
つて出口ノズル５３から冷却材再循環系（図示し
ない）に流出する。加圧水型軽水炉の冷却材再循
環系を構成する蒸気発生器や冷却材ポンプは、従
来より一般に冷却材の自然循環を許容する位置関
係を保持して設けられているので、出口ノズル５
３から流出した冷却材は蒸気発生器で冷却されて
自然循環により原子炉容器へ戻る。これにより、
スクラムされて崩壊熱を出す炉心９を効率よく冷
却し、高い安全性を確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す断面図、第２
図は第１図の部分断面図である。 １……蓋、３……容器、９……炉心、１５……
炉内上部構造体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上方側部に冷却材用入口ノズルと出口ノズル
   とを具えた原子炉容器、該容器の上方開口部に着
   脱自在に取着された蓋、該容器内に垂下支持され
   該容器と協働して該冷却材の下降環状空間を形成
   する炉心槽、該炉心槽の底部に支持され水平方向
   に展延した下部炉心支持板、該下部炉心支持板の
   上に鉛直方向を向いて装荷され炉心を構成する複
   数の燃料集合体、該蓋の上部に林設された複数の
   制御棒駆動装置、及びそれぞれが１本の駆動軸と
   複数の制御要素とを具え該制御要素が該燃料集合
   体の案内管に挿通されて動かされると共に該駆動
   軸が各別に該駆動装置に連結された複数の制御棒
   集合体を有する原子炉において、該制御棒集合体
   を個別に取り囲む複数の案内筒、該制御棒集合体
   の駆動軸のみを個別に取り囲む複数の保護中空
   管、同保護中空管と前記案内筒の間に位置する中
   間支持板、該炉心の直上に位置する炉心板と該案
   内筒の下端との間に位置すると共に該制御要素を
   個別に取り囲む短スリーブを含むカランドリア構
   造体、及び該炉心槽内に垂下されて該案内筒と該
   カランドリア構造体とを取り囲み該炉心槽との間
   に該冷却材の出口環状流路を形成する内筒をもつ
   上部炉内構造物を該炉心の上方に設け、前記内筒
   の多数の孔が穿設された上端部と、前記複数の保
   護中空管と、同保護中空管の上下に位置する上部
   支持板及び前記中間支持板とが協働して該冷却材
   の主出口流用転向プレナムを形成し、前記内筒の
   下端部に穿設した小孔が前記出口環状流路と前記
   カランドリア構造体の内部とを連絡するバイパス
   流路を形成してなることを特徴とする原子炉構
   造。