JPH0462038B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は高速増殖炉等において冷却材温度の異
常上昇時に炉の運転を自動的に停止させる原子炉
自動停止装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に高速増殖炉は、炉心内に制御棒を上方か
ら挿入し、その挿入量を調整することにより原子
炉の制御を行なつている。この制御棒の挿入量の
調整は、遮蔽プラグより原子炉容器内に垂設され
た制御棒駆動機構によつて行われ、原子炉を停止
する場合には制御棒を炉心内に全挿入して原子炉
を停止するように構成されている。

ところが、原子炉の異常時、例えば地震発生時
等には制御棒を炉心内に急速に挿入して原子炉を
緊急停止させるいわゆるスクラム動作を行なう必
要がある。この場合、制御棒駆動機構によつて制
御棒を炉心内に挿入すると、その挿入速度が遅
く、また万一制御棒駆動機構が故障した場合には
スクラムができなくなるおそれがある。このた
め、スクラム時には制御棒を保持している制御棒
駆動機構の制御棒保持機構をスクラム信号によつ
て強制的に解放させ、重力によつて制御棒を炉心
内に挿入させるように構成されている。しかし、
万一スクラム信号を出力する回路に故障が生じた
場合にはスクラムが行われない可能性があり、こ
のような場合に原子炉を自動的に停止させる原子
炉自動停止装置が必要である。この種の装置は原
子炉異常時に安全保護系から出力されるスクラム
信号に基づいて制御棒を解放させるスクラム信号
停止系と、スクラム信号に依存せず独立して動作
する緊急停止系とを併用して２重・３重の安全対
策を講じる必要があり、しかも原子炉の運転を確
実に停止させる必要があるため、構造が簡単で確
実に作動し得る装置が望まれている。ところが、
従来の原子炉自動停止装置はいずれも構造が複雑
なものばかりで、極めて信頼性に乏しいものであ
つた。

〔発明の目的〕

本発明は以上の事情に基づいてなされたもので
あり、その目的は構造が簡単で確実に動作し、冷
却材温度の異常上昇を早期に検出することがで
き、極めて信頼性の高い原子炉自動停止装置を提
供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は上記の目的を達成するために次のよう
な構成としたことを特徴とするものである。すな
わち、本発明は、原子炉容器と、この原子炉容器
内に収容された炉心と、この炉心内に設けられた
下部案内管と、この下部案内管内に上方より挿入
される制御棒と、この制御棒を昇降駆動する制御
棒駆動機構と、この制御棒駆動機構に設けられ前
記制御棒を電磁力により保持する電磁石と、前記
下部案内管に隣接して配設されたラツパ管と、こ
のラツパ管の上方に設けられた整流管と、この整
流管内を冷却材が流入する下部空間と冷却材が流
入しない上部空間とに仕切る仕切板と、この仕切
板の下面に上端を固定され前記ラツパ管より流出
する冷却材の温度に応じて上下方向に伸縮する第
１のスイツチ作動部材と、前記仕切板を貫通して
前記上部空間に突出した突出部を上端に有し前記
第１のスイツチ作動部材よりも熱膨脹率が小さく
下端を前記第１のスイツチ作動部材に固定された
第２のスイツチ作動部材と、この第２のスイツチ
作動部材の上端と係合する可動接点を有し前記電
磁石への通電を制御するスイツチとを具備してい
る。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

第１図ないし第５図は本発明の一実施例を示す
図で、図中１は液体金属冷却形高速増殖炉の原子
炉容器、２は炉心、３は遮蔽プラグ、４は炉心上
部機構であつて、この炉心上部機構４には制御棒
駆動機構５が設けられている。炉心２には第２図
に示すように多数のラツパ管６と下部案内管７と
が所定の配置で鉛直に装荷されている。これらラ
ツパ管６及び下部案内管７は高圧プレナム８を形
成する上下の炉心支持板９，９によつて支持され
ており、各ラツパ管６及び下部案内管７内には高
圧プレナム８を流れる液体ナトリウム等の冷却材
が流入して、各管内を下方から上方に向つて通流
するようになつている。そして、上記ラツパ管６
内には原子炉燃料１０が収容され、下部案内管７
内には中性子吸収材１２を内蔵した制御棒１３が
挿入されている。

上記制御棒駆動機構５は例えば第３図に示すよ
うな構造となつており、図中１４は上部案内管で
ある。この上部案内管１４内には制御棒保持機構
１５の外側延長管１６が昇降自在に設けられてお
り、この外側延長管１６は炉外に設けられた駆動
部１７によつて昇降駆動されるように構成されて
いる。駆動部１７は内部にモータ１８と、このモ
ータ１８と連結したスクリユー１９とを備えてお
り、モータ１８の回転駆動によつてスクリユー１
９を回転させるようになつている。そして、この
スクリユー１９の下端にはナツト部材２０が螺合
されている。このナツト部材２０は外側延長管１
６の上端と連結され、スクリユー１９の回転によ
つて上下に移動するようになつている。

上記外側延長管１６内には内側延長管２１が設
けられており、この内側延長管２１の上端はナツ
ト部材２０内に設けられた電磁石２２によつて吸
着保持されている。そして、この内側延長管２１
の下端にはラツチ操作部２３が設けられている。
このラツチ操作部２３は外側延長管１６の下端に
設けられたラツチフインガ２４内に進入すると、
このラツチフインガ２４を拡径して、ラツチフイ
ンガ２４を制御棒１３の上端に設けられたハンド
リングヘツド２５の内面に係合させて制御棒１３
を保持するように構成されている。また、このラ
ツチ操作部２３はラツチフインガ２４内から抜け
出ると、ラツチフインガ２４が自身の弾性力によ
り縮径し、制御棒１３の保持を解放するように構
成されている。

一方、上記ラツパ管６の上方には、第５図に示
す如くラツパ管６より流出した冷却材を整流する
整流管３０が設けられている。この整流管３０は
仕切板３２により冷却材が流入する下部空間４４
と冷却材が流入しない上部空間４５とに仕切られ
ており、下部空間４４にはスイツチ開閉機構４６
が設けられている。

このスイツチ開閉機構４６は、上端を仕切板３
２の下面に固定された第１のスイツチ作動部材と
してのステレレス管３３と、このステンレス管３
３内に設けられた第２のスイツチ作動部材として
のタレグステン棒３４とから構成されており、ス
テンレス管３３はラツパ管６より流出する冷却材
の温度に応じて上下方向に伸縮するようになつて
いる。

前記タングステン棒３４は下端をステンレス管
３３に固定され、上端のみが仕切板３２の上面か
ら進退自在に突出している。そして、このタング
ステン棒３４の上端には絶縁材からなる係合部材
３５が設けられている。

また、前記整流管３０の下部空間４４には、ス
イツチ開閉機構４６が正常に動作するどうかを試
験するためのヒータコイル４１及び熱電対４２が
設けられていると共に、ステンレス管３３内への
冷却材の流入を検出するリーク検出器４０が設け
られている。なお、整流管３０の下部空間４４に
流入した冷却材は、整流管３０に形成された冷却
材流出孔３１を通つて流出するようになつてい
る。

前記整流管３０の上部空間４５には、前記電磁
石２２への通電を制御するスイツチ２９が設けら
れている。このスイツチ２９の可動接点３６は前
記係合部材３５に係合しており、可動接点３６が
固定接点３７から離間すると、電磁石２２への通
電が遮断されるようになつている。

なお、スイツチ２９は第４図に示す如く作動部
２７からの信号により開閉動作するスクラム遮断
スイツチ２６と電磁石２２との間に介挿されてお
り、スクラム遮断スイツチ２６が故障しても電源
２８から電磁石２２に通電される励磁電流をスイ
ツチ２９で遮断できるようになつている。

また、前記整流管３０の上部空間４５にはベロ
ーズ３９が設けられている。このベローズ３９は
仕切板３２の上面から突出したタングステン棒３
４を囲うように仕切板３２の上面と係合部材３５
に両端を接続されており、ベローズ３９で下部空
間４４からの冷却材の流入を防止している。

なお、前記スイツチ２９の固定接点３７は調整
ネジ３８により取付け位置を上下方向に調整でき
るようになつている。

次に上記実施例の作用を説明する。上述したよ
うに原子炉の通常運転時においてはスクラム遮断
スイツチ２６及びスイツチ２９は開成状態にあ
り、電磁石２２は励磁されている。そして、制御
棒１３は電磁石２２の励磁状態によつて制御棒保
持機構１５に保持されている。そして、この状態
で制御棒１３は制御棒駆動機構５によつて下部案
内管７内に挿入され、その挿入量が調整される。
原子炉に異常が生じると、スクラム信号Ｓが出力
され、スクラム遮断スイツチ２６が開成状態とな
り、電磁石２２への通電が遮断される。これによ
つて制御棒１３は制御棒保持機構１５から解放さ
れ、重力によつて落下し、下部案内管７内に全挿
入して原子炉を緊急停止させる。ここで、何んら
か事態によつてスクラム信号Ｓが出力されなかつ
た場合には、当然原子炉容器１内の冷却材温度が
異常上昇する。この冷却材温度の異常上昇によつ
てステンレス管３３とタングステン棒３４は熱膨
張するが、ステンレス管３３の熱膨張率のほうが
タングステン棒３４の熱膨張率より大きいため、
下方向に自由度を持つステンレス管３３とタング
ステン棒３４との熱膨脹量差によつてタングステ
ン棒３４の上端が下降する。これによりスイツチ
２９の可動接点３６が固定接点３７から離間し、
電磁石２２への通電を遮断する。そして、電磁石
２２が消磁状態となることにより制御棒１３が制
御棒保持機構１５から解放され、原子炉を緊急停
止させる。

このように本実施例では、整流管３０内を冷却
材が流入する下部空間４４と冷却材が流入しない
上部空間４５とに仕切る仕切板３２の下面に第１
のスイツチ作動部材としてのステンレス管３３の
上端を固定し、このステンレス管３３に下端を固
定された第２のスイツチ作動部材としてのタング
ステン棒３４の上端を仕切板３２の上面から進退
自在に突出させ、このタングステン棒３４の上端
に電磁石２２への通電を制御するスイツチ２９の
可動接点３７を係合させたので、冷却材の温度が
異常上昇した時に電磁石２２に通電される電流を
確実にかつ瞬時に遮断することができる。従つ
て、冷却材の温度が異常上昇した時に制御棒１３
を炉心２内に瞬時に重力落下させて原子炉を緊急
停止することができる。

また、本実施例では電磁石２２への通電を制御
するスイツチ２９が冷却材の流入しない整流管３
０の上部空間４５に設けられているので、電源２
８から電磁石２２に通電される電流を確実に遮断
することができる。

さらに、本実施例ではステンレス管３３とタン
グステン棒３４の熱膨脹率の違いを利用してスイ
ツチ２９を開閉するようにしたので、スイツチ２
９を確実に開閉させることができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるもので
はない。例えば、上記実施例では制御棒１３の保
持解放動作は制御棒保持機構１５によつて行なつ
たが、第６図に示すように制御棒１３の上端に磁
性体４３を設け、これを電磁石２２で直接吸着保
持するようにしてもよい。また、温度スイツチ２
９は種々の異種金属による組合せが可能である。
また、本発明は駆動部によつて制御棒の上下位置
を任意に調整したいわゆる出力調整棒に適用でき
るのはもちろんのこと、単に原子炉停止機能のみ
を持たせたいわゆる安全棒にも適用できることは
言うまでもない。

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明は、整流管内を冷却
材が流入する下部空間と冷却材が流入しない上部
空間とに仕切る仕切板の下面に第１のスイツチ作
動部材の上端を固定し、この第１のスイツチ作動
部材よりも熱膨脹率が小さく下端を第１のスイツ
チ作動部材に固定された第２のスイツチ作動部材
の上端を前記仕切板を貫通して上部空間に突出さ
せ、この第２のスイツチ作動部材の上端に電磁石
への通電を制御するスイツチの可動接点を係合さ
せたので、第１のスイツチ作動部材と第２のスイ
ツチ作動部材との熱膨脹差によりスイツチの可動
接点を固定接点から離間させることができる。し
たがつて、冷却材の温度が異常上昇した時にスイ
ツチをオン状態からオフ状態にすることができ、
これにより電磁石への通電が遮断されるので、電
磁石に保持された制御棒を炉心内に重力落下させ
て原子炉を緊急停止させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例を示す
図で、第１図は高速増殖炉の縦断面図、第２図は
炉心内への制御棒の挿入状態を示す縦断面図、第
３図は制御棒駆動機構の縦断面図、第４図は電磁
石の通電回路図、第５図は温度スイツチの縦断面
図、第６図は本発明の他の実施例を示す縦断面図
である。 １…原子炉容器、２…炉心、３…遮蔽プラグ、
５…制御棒駆動機構、６…ラツパ管、７…下部案
内管、１０…原子炉燃料、１３…制御棒、１５…
制御棒保持機構、１７…駆動部、２２…電磁石、
２６…スクラム遮断スイツチ、２９…スイツチ、
３０…整流管、３２…仕切板、３３…ステンレス
管（第１のスイツチ作動部材）、３４…タングス
テン棒（第２のスイツチ作動部材）、３６…可動
接点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉容器と、この原子炉容器内に収容され
   た炉心と、この炉心内に設けられた下部案内管
   と、この下部案内管内に上方より挿入される制御
   棒と、この制御棒を昇降駆動する制御棒駆動機構
   と、この制御棒駆動機構に設けられ前記制御棒を
   電磁力により保持する電磁石と、前記下部案内管
   に隣接して配設されたラツパ管と、このラツパ管
   の上方に設けられた整流管と、この整流管内を冷
   却材が流入する下部空間と冷却材料が流入しない
   上部空間とに仕切る仕切板と、この仕切板の下面
   に上端を固定され前記ラツパ管より流出する冷却
   材の温度に応じて上下方向に伸縮する第１のスイ
   ツチ作動部材と、前記仕切板を貫通して前記上部
   空間に突出した突出部を上端に有し前記第１のス
   イツチ作動部材よりも熱膨脹率小さく下端を前記
   第１のスイツチ作動部材に固定された第２のスイ
   ツチ作動部材と、この第２のスイツチ作動部材の
   上端と係合する可動接点を有し前記電磁石への通
   電を制御するスイツチとを具備したことを特徴と
   する原子炉自動停止装置。 ２ 前記第１のスイツチ作動部材は、筒状に形成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の原子炉自動停止装置。 ３ 前記第２のスイツチ作動部材は、前記第１の
   スイツチ作動部材の内側に設けられていることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載の原子炉自
   動停止装置。