JPH0445799B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ナトリウム冷却型高速炉の炉心上端
部近傍に位置する超音波送受信器（以下トランス
デユーサという）より超音波を発射し、トランス
デユーサに対向して設置した反射板からの反射波
により、障害物（炉心の異常、特に炉心構成要素
の装荷状態の異常）を速やかに検出できるように
した反射板方式の超音波透視装置に係り、特に原
子炉内筒に取付ける反射板の取付構造を原子炉ス
クラム時の原子炉内筒と反射板に温度差がつくた
めの熱膨張差による変形が、反射板への拘束荷重
にならないスライド可能なものとすることによ
り、熱応力を低減して構造の信頼性を高めること
を特徴とする超音波透視装置に関する。

一般に、ナトリウム冷却型高速炉は、燃料交換
前に炉心を内蔵する原子炉容器の上部に設けられ
た制御棒駆動機構と制御棒を切離し、炉心内に挿
荷して原子炉出力を低下（以下原子炉スクラム）
させた後、炉心上部機構（以下UCSという）と
一体の回転プラグを回転して燃料交換を行う。と
ころで、燃料交換時に制御棒の切離しと炉心内へ
の挿荷が確実に行われていない場合、あるいは、
炉心構成要素が浮上り、UCSと干渉している場
合に、回転プラグを回転すると、炉心に致命的な
損傷を与える恐れがある。そのため、炉心構成要
素とUCSとの間隙が覗ける位置にトランスデユ
ーサと反射板とが設置され、前記トランスデユー
サから発射した超音波により監視している。この
監視を行うために、前記トランスデユーサを
UCS下面に平行な方向に向ける俯仰角運動、炉
心構成要素の全頂部をおおつて走査させる水平運
動、そして炉心構成要素頂部とUCS下面との間
隙を全てカバーさせる上下運動をさせることが可
能な超音波透視装置を使用して、制御棒を切離し
て炉心内への挿荷が確実に行われている事、炉心
構成要素の浮上りによるUCSとの干渉の有無等
を検出している。

ところで、前記原子炉スクラム動作は地震等の
異常時にも原子炉の安全を確保するために行われ
る。この原子炉スクラム動作後は燃料からの発熱
が無くなり、反射板、UCS等は約400℃の低温
Na、原子炉内筒は約500℃の高温Na（原子炉運転
時の出口Na温度）の温度になる時間がある。こ
の際反射板には、表面の温度が急激に下がつたた
めの応力、原子炉内筒との温度差による熱変形の
違いのための応力さらに地震による応力等が重な
り、高い応力が発生するため以下の様な問題点が
ある。

(1) 原子炉スクラム動作は、原子炉の寿命中に相
当回数予定されるため、高い応力がくり返され
れば熱疲労により決定される寿命が短くなる。
また、反射面の歪が増加し、反射精度を低下さ
せる可能性がある。

(2) 反射板だけでなく、原子炉内筒側も内外面の
温度差、地震荷重等による応力に加えて、反射
板の拘束荷重による応力を考慮すると、非常に
厳しい条件となり構造健全性を保証する上で問
題となる。

本発明は上記の問題点に対処するためになされ
たもので、原子炉スクラム時の内筒と反射板に生
じる温度差による熱応力を低減して信頼性の高
い、超音波透視装置を得ることを目的とする。

以下一実施例の図面を参照して本発明について
説明する。

第１図は本発明による超音波透視装置を取付け
た原子炉容器の縦断面図である。炉心構成要素を
構設させた炉心１０及びその支持をする炉心バレ
ル１１等を内蔵して原子炉容器１２が設けられて
いる。この原子炉容器１２上部にはしやへいプラ
グ１３が設けられ、原子炉容器１２内の冷却材液
面１４にカバーガス空間を形成している。前記原
子炉容器１２内の冷却材中で、炉心バレル１１外
側には炉心バレル１１を囲繞して内筒１５が設け
られている。

前記しやへいプラグ１３下面には、前記炉心構
成要素上方にある間隙を有してUCS１６が設け
られている。又、前記しやへいプラグ１３上には
トランスデユーサ駆動のための駆動部１７が設け
られ、通常時原子炉容器１２内の炉心１０と
UCS１６の間隙部に位置するようにトランスデ
ユーサ１８が設けられ、このトランスデユーサ１
８はしやへいプラグ１３を貫通して設けられた保
持管１９によつて前記駆動部１７と連結されてい
る。これら駆動部１７、保持管１９およびトラン
スデユーサ１８によつてトランスデユーサ駆動装
置を構成している。この内筒１５内の前記トラン
スデユーサ１３に対向する位置に反射板２０が取
付けられている。反射板２０の内筒１５への取付
は第２図ないし第５図に示す。第２図ないし第５
図に示す実施例においては、円筒１５内面に反射
板２０を取付ける取付座１５ａを設け、周方向に
わたり炉心頂部をカバーするだけの反射板２０を
必要な数だけ設ける。

また反射板２０は、円板状のライナーを介し
て、２本のボルトで取付けられる。

第３図は固定側で、固定側ライナー２３と反射
板２０が固定側ボルト２１ですき間なく締付けら
れ、固定側ライナー２３、反射板２０、固定側ボ
ルト２１ともに同材質（たとえばステンレス鋼）
を用いている。

第４図はスライド側で、スライド側ライナー２
４と、周方向長穴のボルト穴を有する反射板２０
があるすき間をもつてスライド側ボルト２２で締
付けられ、スライド側ライナー２４、スライド側
ボルト２２は反射板２０と異種材料（たとえばイ
ンコネル材）または表面硬化処理（ステライト、
コルモノイ等）を施した材料を用いている。

固定側ボルト２１およびスライド側ボルト２２
は、ピン２５により取付座１５ａを貫通して廻り
止めされている。

以上説明した超音波透視装置の作用・動作につ
いて以下に説明する。

しやへいプラグ１３を貫通してトランスデユー
サの駆動部１７、保持管１９、トランスデユーサ
１８等から構成されるトランスデユーサ駆動装置
を、原子炉容器１２に設置する。反射板２０は内
筒１５を据付けた時点で炉内に設置されている。
UCS１６の下面と炉心１０の上面との間隙部を
通して、反射板２０に向けて超音波を発信し、反
射板２０からの反射波を受信することにより、制
御棒の切離しと炉心１０内への挿荷が確実に行わ
れている事、炉心構成要素の浮上りによるUCS
１６との干渉の有無等を検出する。ここで、原子
炉スクラム時の反射板２０と内筒１５に温度差が
つき、熱膨張差が生じた場合、第２図に示す例で
は反射板２０は、固定側ボルト２１、スライド側
ボルト２２で取付けられているが、スライド側ボ
ルト２２は、反射板２０に対してあるすき間をも
つて締付けているため、スライド側ボルト２２の
頭とスライド側ライナー２４との間をスライドし
て熱膨張差を吸収する。

スライドに際しては、反射板２０に対し、スラ
イド側ライナー２４およびスライド側ボルト２２
は異種材料を用いているため、かじり、摩耗等の
心配はない。また、反射板２０は、固定側は固定
側ボルト２１ですき間なく締付けられており、ス
ライド側は周方向長穴以外はほとんどギヤツプが
ない様になつているため、十分な位置決めと移動
防止の機能を持つ。

また、構造的には非常に簡単であり、形状的に
もライナーの厚さの違いのみで固定側とスライド
側が同じであるため製作が容易である。

したがつて、本超音波透視装置を有する原子炉
設備が、燃料交換または地震その他の理由で、原
子炉スクラム動作をした時でも、反射板と内筒の
熱膨張差による変形は、拘束荷重とならないた
め、熱応力が低減される。この事により、反射
板、内筒は異常なく正規の機能を発揮し、トラン
スデユーサより発射された超音波を正常に反射
し、すみやかに炉心の上端部近傍にある障害物を
検出し（制御棒の切離しと炉心への完全挿入の確
認、UCSと炉心構成要素との干渉の有無確認等）
異常の無い事を確認後、回転プラグを回転して燃
料交換を行う。

以上説明のように本発明の超音波透視装置は、
原子炉スクラム時の内筒と反射板の熱膨張差が拘
束荷重とならない様な、反射板取付構造を使用し
て、熱応力の低減を実現して地震荷重および激し
い熱荷重を受けても反射板の構造健全性が阻害さ
れることなく、正常に原子炉内の異常を検出する
ことが出来るために以下の効果がある。

反射板、内筒ともに変形が小さくなり、反射板
は反射面の精度が保持され、炉内の異常発見の検
出向上による燃料交換の安全性が向上する。（誤
検出による炉心の破損等は、原子炉にとつて致命
的な事故である。）また、内筒は構造信頼性が向
上し、原子炉の信頼性を高める。

熱疲労に対する寿命が向上し、熱過渡時、地震
時等の荷重に対する構造健全性が高くなり、破損
を防止できる。従つて長寿命設計の原子炉への超
音波透視装置の設置が必要欠くべからざるものに
なる。

さらに、超音波透視装置による炉内の異常検査
は特に、原子炉が大きな地震あるいは熱過渡の条
件を受けた時に、炉心部の異常等を確認する必要
があり、この時に本案による超音波透視装置を用
いて前記検査を行えることは、原子炉の安全確保
上極めて有効である。また、これは原子炉の稼動
率の向上にもつながる。（超音波透視装置が破損、
故障等をおこせば燃料交換が不能となるだけでな
く、装置の補修自体も非常に大変な作業である。）

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による超音波透視装置を取付け
た一実施例による原子炉容器の縦断面図、第２図
は第１図の反射板取付構造の拡大図であり、第３
図は固定側の縦断面図、第４図はスライド側の縦
断面図、第５図は反射板の拡大図である。 １０……炉心、１１……炉心バレル、１２……
原子炉容器、１３……しやへいプラグ、１４……
冷却材液面、１５……内筒、１５ａ……取付座、
１６……UCS（炉心上部機構）、１７……駆動部、
１８……トランスデユーサ、１９……保持管、２
０……反射板、２１……固定側ボルト、２２……
スライド側ボルト、２３……固定側ライナー、２
４……スライド側ライナー、２５……ピン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 液体金属冷却型高速炉の炉容器内に収納され
   た炉心の上端部近傍位置から炉心の上方を横断す
   る超音波信号を送出する超音波送受信器と、この
   超音波送受信器を回動可能にする駆動部と、前記
   炉心の上端部近傍でかつ前記超音波送受信器に対
   向した位置で内筒に設けられた反射板と、この反
   射板を前記内筒に取付ける手段とを具備し、この
   反射板には固定側とスライド側とそれぞれ丸孔と
   横長長円孔とが設けられ、この反射板は上記孔を
   介して縦方向の動きを制限しつつ横方向のスライ
   ドを許容して内筒に取付けられていることを特徴
   とする超音波透視装置。