JPH0484798A

JPH0484798A - 高速炉の出力制御方法およびその装置

Info

Publication number: JPH0484798A
Application number: JP2200320A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Iida; 飯田　正明; Katsutada Aoki; 青木　克忠; Masatoshi Kawashima; 正俊川島; Kazumi Miyaki; 宮木　和美
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-07-27
Filing date: 1990-07-27
Publication date: 1992-03-18

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、高速炉の出力制御方法およびその装置に係り
、特に炉心の燃焼による反応度低下を補償する方式の改
良に関する。

（従来の技術）従来、高速炉において、炉心の燃焼による反応度低下を
補償する方法としては、炉心内にある制御棒を、制御棒
駆動装置を起動して炉心から引抜く方法が採られている
。

（発明が解決しようとする課題）前記従来の補償方法では、制御棒が炉心内にあるため、
炉心体積が増加するとともに、炉心内冷却材温度の歪に
より炉構造健全性が低下し、また制御棒の炉心への挿入
性や炉心上部構造等の構造の複雑化等が問題となってい
た。

本発明は、このような点を考慮してなされたもので、制
御棒を用いることなく炉心の燃焼による反応度低下を補
償することかでき、しかも原子炉の構造を簡素化して小
型化および信頼性の向上を図ることができる高速炉の出
力制御方法およびその装置を提供することを目的とする
。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明に係る高速炉の出力制御方法は、前記目的を達成
する手段として、炉心と原子炉容器内面との間に反射体
領域を形成し、この反射体領域に、その上方から粒粉状
をなす反射体を連続して自重落下させ炉心の燃焼による
反応度低下を補償するようにしたことを特徴とする。

また、本発明に係る高速炉の出力制御装置は、前記目的
を達成する手段として、炉心と原子炉容器内面との間に
形成された反射体領域と、この反射体領域の上方に設け
られ炉心の燃焼による反応度低下を補償するための粒粉
状をなす反射体を貯蔵する貯蔵タンクと、この貯蔵タン
クの下端開口部に取付けられ加熱溶融により前記下端開
口部を開放して反射体を前記反射体領域に自重落下させ
る栓と、前記炉心と反射体領域との間に昇降自在に配置
され一次系主ポンプの作動に伴なう一次冷却材の押込み
圧で上昇する浮動型炉停止棒とをそれぞれ設けるように
したことを特徴とする。

（作　用）本発明に係る高速炉の出力制御方法において、炉心は、
燃焼により反応度が低下するが、これに合わせて、炉心
と原子炉容器内面との間に形成した反射体領域に、粒粉
状をなす反射体が連続して自重落下する。この落下量と
、炉心の燃焼による反応度低下とを一致させておけば、
炉心の運転期間に亘り、機械的操作を用いることなく、
一定出力で原子炉を運転することが可能となる。

また、本発明に係る高速炉の出力制御装置においては、
−次系主ポンプの作動に伴なう押込み圧により浮動型停
止棒が上昇し、全引抜状態となって原子炉の運転が開始
される。

これとほぼ同時に、栓の加熱溶融により貯蔵タンクの下
端開口部が開設され、粒粉状をなす反射体が反射体領域
に連続して自重落下する。これにより、炉心の燃焼によ
る反応度低下が補償され、一定出力で原子炉を運転する
ことが可能となる。

原子炉運転中は、反射体が落下し続け、運転終了時には
、貯蔵タンクが空となる。この状態で、−次系主ポンプ
の運転を停止すると、浮動型炉停止棒が挿入されて原子
炉を停止させることが可能となる。

（実施例）以下、本発明の第１実施例を第１図を参照して説明する
。

第１図において、符号１は炉心であり、この炉心１は、
原子炉容器２の中心部に格納され、炉心支持枠３により
支持されている。

この炉心１の上方位置には、図示しない中間熱交換器が
配置されており、炉心１で加熱された一次ナトリウム４
は、中間熱交換器内において二次ナトリウムと熱交換を
行ない、その後、炉心１および中間熱交換器の外周部に
形成されたアニユラス部５を下降し、再び炉心１に導か
れるようになっている。

二のアニユラス部５の外周部には、炉停止棒昇降領域６
が設けられており、この炉停止棒昇降領域６内には、浮
動型炉停止棒７が昇降自在に配置されている。そして、
この浮動型炉停止棒７は、原子炉の運転停止状態では、
自重で下降して炉停止棒昇降領域６の下端に位置し挿入
状態となっているとともに、原子炉の運転開始時には、
図示しない一次系主ポンプの作動に伴なう一次ナトリウ
ム４の押込み圧、すなわち−次ナトリウム４が下端開口
部６ａを介し炉停止棒昇降領域６内に流入する圧力によ
り、炉停止棒昇降領域６内を上昇し、引抜状態となるよ
うになっている。

この炉停止棒昇降領域６の外周側には、炉心１に対応す
る位置に反射体領域８が設けられており、この反射体領
域８の外周側には中性子吸収体９が配置され、原子炉容
器２の全運転期間における中性子照射量を、制限値以内
に抑制できるようになっている。

反射体領域８および中性子吸収体９の上方位置には、貯
蔵タンク１０が配設されており、この貯蔵タンク１０内
には、粒粉状をなす反射体１１が充填され、貯蔵タンク
１０上端のガス空間と反射体領域８上端のガス空間とは
、圧力調整管１２により連通され、雨空間の圧力が常に
同一となるよう考慮されている。

貯蔵タンク１０の下端部には、反射体領域８の上端部に
開口する貯蔵タンク出口１３が設けられており、この貯
蔵タンク出口１３は、例えばアルミニウム、アンチモン
あるいはバリウム等の低溶融物質製の栓１４により閉止
されている。そして、反射体１１は、この栓１４を電気
加熱により溶融させ、貯蔵タンク出口１３を開放するこ
とにより、反射体領域８に自重により連続して落下する
ようになっている。

この反射体１１の材料は、中性子反射能力が高く、しか
も室温から高温（約７００℃）までの範囲で粒粉状態が
保持される物質、例えば低濃縮度Ｂ　４Ｃｓ　Ｓ　ｉＣ
ｓ　Ｚ　ｒ　Ｈｓ　Ｔ　ｉＨ等が用いられ、反射体領域
８内への自重落下により、炉心１の燃焼による反応度低
下を補償できるようになっている。これについては、後
に詳述する。

反射体領域８および中性子吸収体９の下方位置には、反
射体収納タンク１５か配設されており、この反射体収納
タンク１５には、反射体領域８の下端開口部１６を閉止
している低溶融物質製の栓１７を電気加熱により溶融さ
せることにより、反射体領域８内の反射体１１が自重落
下するようになっている。

原子炉容器２の内周面には、−次ナトリウム流路１８が
形成されており、また原子炉容器２の外周部には、コン
クリート１９との間に空気層２０が設けられている。そ
して、事故時の一部ナトリウム冷却は、−次ナトリウム
流路１８を通る一部ナトリウム４を、空気層２０の空気
で冷却することにより行なわれるようになっている。

次に、本実施例の作用について説明する。

原子炉の運転開始に際しては、まず図示しない一部系ポ
ンプを起動して、−次ナトリウム４をアニユラス部５を
通して炉心１の下方に送り込む。

すると、この−次ナトリウム４の一部は、第１図に矢印
で示すように、下端開口部６ａを介して炉停止棒昇降領
域６に流入し、その押込み圧により浮動型炉停止棒７が
上昇して全引抜状態となる。

これと同時に、貯蔵タンク出口１３を閉止していた栓１
４が、電気加熱により溶融し、貯蔵タンク出口１３が開
放されて、反射体１１が自重落下により連続して反射体
領域８に落下する。原子炉運転中は、反射体１１は落下
し続け、運転終了時には、貯蔵タンク１０は空となる。

ところで、反射体１１の単位時間当りの落下量は、炉心
１の燃焼により低下する反応度と反応度的に一致するよ
うに決められ、したがって、炉心１の燃焼による反応度
低下が、反射体領域８に落下した反射体１１で補償され
る。このため、運転期間に亘り、機械的操作を用いるこ
となく、一定出力で原子炉を運転することができる。

ところで、貯蔵タンク１０は、プラント運転寿命中に予
想される運転回数と同じ個数あるいはその数倍の個数設
けられ、運転中は、１個もしくは複数個の貯蔵タンク１
０が用いられる。その個数は、原子炉の出力、反射体領
域８の位置あるいは原子炉容器２の中性子照射量等を考
慮して決められる。

また、その際の反射体１１の落下量は、前述のように１
運転期間での燃焼による炉心１の反応度低下により決定
されるが、例えば、炉心反応度低下が約１％Δに／ＫＫ
−の場合、反射体１１の落下量は、８４Ｃ（１００％Ｂ
）では、長尺型小型炉心の場合は約１５０ｋｇである。

このようにして、１運転期間が終了し貯蔵タンク１０が
空になると、−次系主ポンプの運転を停止することによ
り、浮動型炉停止棒７は自重で下降し、挿入状態となっ
て原子炉は停止する。

一方、原子炉の緊急停止時には、−次系主ポンプの出力
を下げ、浮動型炉停止棒７を部分挿入するとともに、栓
１７を電気加熱により溶融させ、反射体領域８の下端開
口部１６を開放する。これにより、反射体領域８内の反
射体１１は、反射体収納タンク１５に自重で急速に落下
し、これにより原子炉運転が停止する。

このように、反射体１１を、原子炉の運転に合わせて反
射体領域８に自重落下させることにより、機械的操作を
用いることなく、原子炉出力を、運転期間中宮に一定に
することができる。

第２図は、本発明の第２実施例を示すもので、前記第１
実施例における反射体領域８および貯蔵タンク１０に代
え、反射体領域２８および貯蔵タンク３０を用いるよう
にしたものである。

すなわち、反射体領域２８は、仕切板２９により外側領
域２８ａと内側領域２８ｂとに区分されており、後述す
る貯蔵タンク３０から自重落下してきた反射体１１は、
まず外側領域２８ａに落下し、外側領域２８ａが満杯に
なった後、仕切板２９上端から溢流して内側領域２８ｂ
に落下するようになっている。

また、これら各領域２８ａ、２８ｂの下端には、下端開
口部１６がそれぞれ設けられ、これら各下端開口部１６
は、栓１７によりそれぞれ閉止されている。

一方、貯蔵タンク３０は、栓１４て閉止される貯蔵タン
ク出口１３が外側領域２８ａの上方に位置するようにし
て、反射体領域２８および中性子吸収体９の上方位置に
設置されており、その内部は、開口部３１ａの位置をず
らせた複数枚の仕切板３１により、上下方向に複数段に
区分されている。そして、これにより、万一貯蔵タンク
出口１３が何等かの理由で壊れた場合でも、反射体１１
が急速に反射体領域２８に落下するのを防止できるよう
になっている。

なお、その他の点については、前記第１実施例と同一構
成となっており、作用も同一である。

このように貯蔵タンク３０内が仕切板３１で複数段に分
けられているので、貯蔵タンク出口１３が何等かの理由
で壊れても、反射体１１が急速に反射体領域２８に落下
するのを防止することができる。また、反射体領域２８
内も、仕切板２９：；より２つの領域２８ａ、２８ｂに
分けられているので、反射体領域２８内が反射体１１て
急速に満たされるのを防止することができる。

第３図および第４図は、本発明の第３実施例を示すもの
で、前記第１実施例における反射体領域８および貯蔵タ
ンク１０に代え、反射体領域３８および貯蔵タンク４０
を用いるようにしたものである。

すなわち、反射体領域３８内は、仕切板３９により径方
向および周方向に小領域３８ａに区分されており、これ
ら各小領域３８ａの下端部には、栓１７で閉止される下
端開口部１６がそれぞれ設けられている。

また貯蔵タンク４０内も、反射体領域３８の小領域３８
ａに対応して仕切板４１により多数の小領域４０ａに区
分されており、これら各小領域３８ａの下端部には、栓
１４で閉止される貯蔵タンク出口１３がそれぞれ設けら
れている。そして、これら各貯蔵タンク出口１３は、ま
ず外周側のものから周方向に順次開放され、外周側がす
べて開放された後、内周側のものが周方向に順次開放さ
れるようになっている。

このように、反射体領域３８の各小領域３８ａ内が、反
射体１１で順次溝たされていくので、原子炉容器２の中
性子照射量を均一に低減させることができるとともに、
万一貯蔵タンク出口１３が何等かの理由で壊れても、反
射体１１が急速に落下するのを防止することができ、か
つ最大反応度が−３以上挿入されないようにすることが
できる。

例えば、運転期間１０年の運転初期で、３０＄（約１０
％△Ｋ）の余剰反応度かある場合には、反射体領域３８
内を３０以上の小領域３８ａに分けておけば、１つの小
領域３８ａが運転初期で急速に反射体１１で満たされた
としても、挿入反応度は１＄以下とすることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る高速炉の出力制御方
法は、炉心の燃焼による反応度低下に合わせ、反射体領
域に粒粉状をなす反射体を連続して自重落下させ、炉心
の燃焼による反応度低下を補償するようにしているので
、炉心の運転期間に亘り、機械的操作を用いることなく
、原子炉出力を一定にすることができる。

また、本発明に係る高速炉の出力制御装置は、−次系主
ポンプの作動により浮動型炉停止棒が上昇し、全引抜状
態となって原子炉の運転が開始されるので、制御棒を炉
心に配する必要がなく、炉心の小型化が可能となる。

また、炉心の燃焼による反応度低下は、粒粉状をなす反
射体を反射体領域に連続して自重落下させることにより
補償されるので、機械的操作を用いることなく、一定出
力で原子炉を運転することができる。

また、原子炉の停止は、−次系主ポンプの運転を停止さ
せることにより、浮動型炉停止棒が自重降下で挿入され
て行なわれるので、操作が容易で作動が確実である。

力制御装置を示す概念図、第２図は本発明の第２実施例
を示す第１図相当図、第３図は本発明の第３実施例を示
す第１図相当図、第４図は反射体領域の構成を示す第３
図の水平断面図である。

１・・・炉心、２・・・原子炉容器、４・・・−次ナト
リウム、７・・・浮動型炉停止棒、８，２８．３８・・
・反射体領域、１０．３０．４０・・・貯蔵タンク、１
１・・・反射体、１３・・・貯蔵タンク出口、１４゜１
７・・・栓、１５・・・反射体収納タンク、１６・・・
下端開口部。

Claims

【特許請求の範囲】１、炉心と原子炉容器内面との間に反射体領域を形成し
、この反射体領域に、その上方から粒粉状をなす反射体
を連続して自重落下させ炉心の燃焼による反応度低下を
補償することを特徴とする高速炉の出力制御方法。２、炉心と原子炉容器内面との間に形成された反射体領
域と、この反射体領域の上方に設けられ炉心の燃焼によ
る反応度低下を補償するための粒粉状をなす反射体を貯
蔵する貯蔵タンクと、この貯蔵タンクの下端開口部に取
付けられ加熱溶融により前記下端開口部を開放して反射
体を前記反射体領域に自重落下させる栓と、前記炉心と
反射体領域との間に昇降自在に配置され一次系主ポンプ
の作動に伴なう一次冷却材の押込み圧で上昇する浮動型
炉停止棒とを具備することを特徴とする高速炉の出力制
御装置。