JPH0738037B2 - 温度制御型材料照射装置 - Google Patents
温度制御型材料照射装置Info
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- JPH0738037B2 JPH0738037B2 JP4210339A JP21033992A JPH0738037B2 JP H0738037 B2 JPH0738037 B2 JP H0738037B2 JP 4210339 A JP4210339 A JP 4210339A JP 21033992 A JP21033992 A JP 21033992A JP H0738037 B2 JPH0738037 B2 JP H0738037B2
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- JP
- Japan
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- tube
- temperature
- gas
- temperature control
- sodium
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炉心材料について放射
線照射の影響を試験するために用いる材料照射装置に関
する。
線照射の影響を試験するために用いる材料照射装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】この温度制御型材料照射装置は、被覆管
などの炉心材料の試料に一定温度下で放射線を照射し、
放射線照射による試料の特性変化を測定するために用い
るものであり、液体ナトリウムで満たされた原子炉炉心
に、燃料集合体の間に配置して用いる。
などの炉心材料の試料に一定温度下で放射線を照射し、
放射線照射による試料の特性変化を測定するために用い
るものであり、液体ナトリウムで満たされた原子炉炉心
に、燃料集合体の間に配置して用いる。
【０００３】ところで照射試料に放射線が照射されると
発熱して照射試料の温度が上昇するが、試験上からは照
射試料の温度を所定値に保持した状態で照射を行なうこ
とが要求されている。このような要求を満たすため、上
記従来技術では、動力炉・核燃料開発事業団のパンフレ
ット PNC TN2530 90-001に記載されている様に、内筒
管と外筒管からなる装置が用いられている。照射試料は
内筒管内に保持されてナトリウムに浸漬されている。ナ
トリウムは、炉心から内筒管端面に設けられたナトリウ
ム流入管より内筒管に流入して照射試料と内筒管に放射
線の一種のガンマ線を照射する。そこで発生する熱はナ
トリウムにより内筒管へ伝へられる。内筒管と外筒管の
間にガスギャップを設け、ガスギャップには外筒管端面
に設けられた冷却温度制御用ガス流入・流出管によりガ
スを充填・置換して冷却を行っている。冷却温度制御用
ガスは、熱伝導度の良好なヘリウムガスと熱伝導度の悪
いアルゴンガスを混合してその時の炉心出力に見合った
混合比に設定して内筒管から外筒管への熱伝達を制御し
て照射試料の温度を一定に保つ。
発熱して照射試料の温度が上昇するが、試験上からは照
射試料の温度を所定値に保持した状態で照射を行なうこ
とが要求されている。このような要求を満たすため、上
記従来技術では、動力炉・核燃料開発事業団のパンフレ
ット PNC TN2530 90-001に記載されている様に、内筒
管と外筒管からなる装置が用いられている。照射試料は
内筒管内に保持されてナトリウムに浸漬されている。ナ
トリウムは、炉心から内筒管端面に設けられたナトリウ
ム流入管より内筒管に流入して照射試料と内筒管に放射
線の一種のガンマ線を照射する。そこで発生する熱はナ
トリウムにより内筒管へ伝へられる。内筒管と外筒管の
間にガスギャップを設け、ガスギャップには外筒管端面
に設けられた冷却温度制御用ガス流入・流出管によりガ
スを充填・置換して冷却を行っている。冷却温度制御用
ガスは、熱伝導度の良好なヘリウムガスと熱伝導度の悪
いアルゴンガスを混合してその時の炉心出力に見合った
混合比に設定して内筒管から外筒管への熱伝達を制御し
て照射試料の温度を一定に保つ。
【０００４】常時内筒管温度をモニターしておいて、炉
心出力変動等により生ずる温度変化に応じ、温度制御系
により上述した混合ガスの混合比を設定し、別途設置し
てあるガス混合タンクに混合ガスを製作充填して、ガス
流入管からガスギャップへガスを送りこみ、既存のガス
はガス流出管から流出させて置換する。
心出力変動等により生ずる温度変化に応じ、温度制御系
により上述した混合ガスの混合比を設定し、別途設置し
てあるガス混合タンクに混合ガスを製作充填して、ガス
流入管からガスギャップへガスを送りこみ、既存のガス
はガス流出管から流出させて置換する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術で
は、モニターしている内筒内温度の変化を検出してから
ガスギャップのガスを置換するのに、混合ガス製作とガ
ス置換に１０分程度は要することから、長時間にわたる
炉心出力変動等による内筒管内温度変化に対しては、ど
うしても温度制御に時間遅れが生じる。
は、モニターしている内筒内温度の変化を検出してから
ガスギャップのガスを置換するのに、混合ガス製作とガ
ス置換に１０分程度は要することから、長時間にわたる
炉心出力変動等による内筒管内温度変化に対しては、ど
うしても温度制御に時間遅れが生じる。
【０００６】また、混合ガスを置換して温度を制御する
ので、制御される温度が階段状になり、従って試料の温
度が階段状となったり、制御系でかなり精度良く混合ガ
スを設定したり制御したりしないと内筒管内温度が、目
標温度を中心に上下に振れて振動が発生してしまうこと
から、連続的に速やかに目標温度が得られる温度制御が
必要となる。
ので、制御される温度が階段状になり、従って試料の温
度が階段状となったり、制御系でかなり精度良く混合ガ
スを設定したり制御したりしないと内筒管内温度が、目
標温度を中心に上下に振れて振動が発生してしまうこと
から、連続的に速やかに目標温度が得られる温度制御が
必要となる。
【０００７】特に、照射試料の照射温度は照射材料の試
験結果に大きい影響を及ぼすので試験上非常に重要な因
子である。そのため照射材料提供側からは極力変化の少
ない照射温度が要求されており、階段状の温度変化は好
ましくない。
験結果に大きい影響を及ぼすので試験上非常に重要な因
子である。そのため照射材料提供側からは極力変化の少
ない照射温度が要求されており、階段状の温度変化は好
ましくない。
【０００８】本発明の目的は、炉心出力変動等によって
生じる照射試料の温度変化を、冷却温度制御用ガスを置
換することなく防止して、照射試料の温度を一定に保持
できる温度制御型材料照射装置を提供することである。
生じる照射試料の温度変化を、冷却温度制御用ガスを置
換することなく防止して、照射試料の温度を一定に保持
できる温度制御型材料照射装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、両端が閉塞され照射試料が収納される内筒管と、両
端が閉塞され前記内筒管が同心状に収納される外筒管
と、前記内筒管の一方の端面に連結されたナトリウム流
入管及び他の端面に連結されたナトリウム流出管と、前
記外筒管に連結されたガスの供給管及び流出管を備えて
なる温度制御型材料照射装置において、前記内筒管を前
記外筒管より熱膨張率の大きい材質により形成したこと
を特徴とする温度制御型材料照射装置としたのである。
に、両端が閉塞され照射試料が収納される内筒管と、両
端が閉塞され前記内筒管が同心状に収納される外筒管
と、前記内筒管の一方の端面に連結されたナトリウム流
入管及び他の端面に連結されたナトリウム流出管と、前
記外筒管に連結されたガスの供給管及び流出管を備えて
なる温度制御型材料照射装置において、前記内筒管を前
記外筒管より熱膨張率の大きい材質により形成したこと
を特徴とする温度制御型材料照射装置としたのである。
【００１０】
【作用】このように構成することにより、本発明によれ
ば次の作用により上記の目的が達成される。温度制御型
材料照射装置においては、外筒管の温度は炉心を流れる
ナトリウムにより常時冷却されているので変化は少な
い。しかし内筒管内部の部材温度は、外筒管と内筒管間
のガスギャップを介して外筒管外部より冷却されること
から、ガスギャップの熱伝達率により、また炉心出力変
動に比例して変動する。
ば次の作用により上記の目的が達成される。温度制御型
材料照射装置においては、外筒管の温度は炉心を流れる
ナトリウムにより常時冷却されているので変化は少な
い。しかし内筒管内部の部材温度は、外筒管と内筒管間
のガスギャップを介して外筒管外部より冷却されること
から、ガスギャップの熱伝達率により、また炉心出力変
動に比例して変動する。
【００１１】照射試料を保持する内筒管の材質の熱膨張
率が、外筒管より大きいものを採用すると、原子炉炉心
の出力が上昇する時には、内筒管へ流入するナトリウム
のガンマ線による発熱が増加して内筒管温度が上昇、そ
れに伴いガスギャップが縮小して冷却効果が向上する。
逆に出力が低下して内筒管温度が低下する時には、ガス
ギャップが拡大して冷却効果が低下する。このように内
筒管の冷却が制御され、そして、それが炉心出力変動に
よる照射試料の温度変動を打ち消すように作用するので
目的が達成される。
率が、外筒管より大きいものを採用すると、原子炉炉心
の出力が上昇する時には、内筒管へ流入するナトリウム
のガンマ線による発熱が増加して内筒管温度が上昇、そ
れに伴いガスギャップが縮小して冷却効果が向上する。
逆に出力が低下して内筒管温度が低下する時には、ガス
ギャップが拡大して冷却効果が低下する。このように内
筒管の冷却が制御され、そして、それが炉心出力変動に
よる照射試料の温度変動を打ち消すように作用するので
目的が達成される。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。
る。
【００１３】温度制御型材料照射装置の構造は、図１に
示すように照射試料７を保持する内筒管６と内筒管端栓
８とナトリウム流入管３とナトリウム流出管９よりなる
内筒管部と、冷却温度制御用ガス２を保持する外筒管４
とガス流入管１とガス流出管１０と外筒管端栓１１より
なる外筒部より構成される。
示すように照射試料７を保持する内筒管６と内筒管端栓
８とナトリウム流入管３とナトリウム流出管９よりなる
内筒管部と、冷却温度制御用ガス２を保持する外筒管４
とガス流入管１とガス流出管１０と外筒管端栓１１より
なる外筒部より構成される。
【００１４】ガスギャップ５による冷却コントロールの
作用を説明する。照射試料７は内筒管内ナトリウム１２
に浸漬されており、内筒管６と内筒管端栓８により保持
される。ナトリウム１２は、ナトリウム流入管３より内
筒内に流入して照射試料７と内筒管６のガンマ線による
発熱を内筒管６に伝熱する。
作用を説明する。照射試料７は内筒管内ナトリウム１２
に浸漬されており、内筒管６と内筒管端栓８により保持
される。ナトリウム１２は、ナトリウム流入管３より内
筒内に流入して照射試料７と内筒管６のガンマ線による
発熱を内筒管６に伝熱する。
【００１５】炉心が発生する放射線は、原子炉炉心の出
力変動幅に比例して変動することから、温度制御型材料
照射装置の部材に発生するガンマ線によるガンマ発熱量
は炉心出力変動量に比例して変動する。材料照射装置の
外筒管４は炉心を流れるナトリウムにより常時冷却され
ているので温度変化は殆どないとみてよい程度に少な
い。しかし内筒管６内部の部材は、ガスギャップ５を介
して外部より冷却されることから、その温度はガスギャ
ップ５の熱伝達率と炉心出力変動に応じて変動する。
力変動幅に比例して変動することから、温度制御型材料
照射装置の部材に発生するガンマ線によるガンマ発熱量
は炉心出力変動量に比例して変動する。材料照射装置の
外筒管４は炉心を流れるナトリウムにより常時冷却され
ているので温度変化は殆どないとみてよい程度に少な
い。しかし内筒管６内部の部材は、ガスギャップ５を介
して外部より冷却されることから、その温度はガスギャ
ップ５の熱伝達率と炉心出力変動に応じて変動する。
【００１６】そこで、内筒管６に熱膨張率の大きな材質
を採用した場合、炉心出力低下により内筒内のガンマ発
熱が減少すると内筒管６の温度が下がり、熱膨張率に比
例して直径が収縮する。外筒管４は温度低下が少ないこ
とと熱膨張率の小さい材質を用いているので内筒管６よ
り収縮が少ない。このことにより、出力低下時にはガス
ギャップ５幅が拡大する。その結果、内筒管６から外筒
管４への熱伝達が悪くなり、冷却効果が低下することか
ら内筒管６を含む内筒内の温度が上昇する。
を採用した場合、炉心出力低下により内筒内のガンマ発
熱が減少すると内筒管６の温度が下がり、熱膨張率に比
例して直径が収縮する。外筒管４は温度低下が少ないこ
とと熱膨張率の小さい材質を用いているので内筒管６よ
り収縮が少ない。このことにより、出力低下時にはガス
ギャップ５幅が拡大する。その結果、内筒管６から外筒
管４への熱伝達が悪くなり、冷却効果が低下することか
ら内筒管６を含む内筒内の温度が上昇する。
【００１７】逆に炉心出力が上昇した場合、炉心の放射
線が増大して内筒管６内部の部材のガンマ線による発熱
が、そして温度が上昇する。この温度上昇により内筒管
６直径が熱膨張により増大する。外筒管４は温度上昇が
低いことと熱膨張率の小さい材質を採用しているので内
筒管６の直径より、増大の程度が少ない。このことによ
り出力上昇時にはガスギャップ５幅が縮小する。その結
果、内筒管６から外筒管４側への熱伝達が良くなり、冷
却効果が増大することから内筒管６を含む内筒内の温度
が低下する。
線が増大して内筒管６内部の部材のガンマ線による発熱
が、そして温度が上昇する。この温度上昇により内筒管
６直径が熱膨張により増大する。外筒管４は温度上昇が
低いことと熱膨張率の小さい材質を採用しているので内
筒管６の直径より、増大の程度が少ない。このことによ
り出力上昇時にはガスギャップ５幅が縮小する。その結
果、内筒管６から外筒管４側への熱伝達が良くなり、冷
却効果が増大することから内筒管６を含む内筒内の温度
が低下する。
【００１８】本実施例を原子炉炉心に設置した場合、原
子炉炉心の出力変動５％が運転サイクルに行われるが、
この変動に比例する放射線量の変動により内筒部の部
材、つまり内筒管６、内筒管端栓８、照射試料７等のガ
ンマ線発熱量が変動して温度が変動する。この温度変動
により外筒管４より熱膨張率の大きい材質を採用するこ
とによりガスギャップ５幅をコントロールする。例えば
内筒管６をオーステナイト系ステンレス鋼、外筒管４を
フェライト系ステンレス鋼を採用することにより両者の
熱膨張率に３０％程度の差を設定できる。
子炉炉心の出力変動５％が運転サイクルに行われるが、
この変動に比例する放射線量の変動により内筒部の部
材、つまり内筒管６、内筒管端栓８、照射試料７等のガ
ンマ線発熱量が変動して温度が変動する。この温度変動
により外筒管４より熱膨張率の大きい材質を採用するこ
とによりガスギャップ５幅をコントロールする。例えば
内筒管６をオーステナイト系ステンレス鋼、外筒管４を
フェライト系ステンレス鋼を採用することにより両者の
熱膨張率に３０％程度の差を設定できる。
【００１９】通常の運転状態では、外筒管４の接するナ
トリウム温度は約４５０度であり、照射試料７の温度は
６５０乃至７００度程度である。炉心の５％の出力上昇
に対して照射試料７の温度上昇は１０度程度となる。そ
れに対し本実施例のガスギャップ５が１ｍｍである場
合、ガスギャップ５の縮小は２％程度であり、これによ
る熱伝達率の向上は約２％となり、その結果、照射試料
７の温度低下は約８度となる。このように、照射試料７
等の温度上昇は抑制され照射試料７の温度は殆ど一定に
保たれる。
トリウム温度は約４５０度であり、照射試料７の温度は
６５０乃至７００度程度である。炉心の５％の出力上昇
に対して照射試料７の温度上昇は１０度程度となる。そ
れに対し本実施例のガスギャップ５が１ｍｍである場
合、ガスギャップ５の縮小は２％程度であり、これによ
る熱伝達率の向上は約２％となり、その結果、照射試料
７の温度低下は約８度となる。このように、照射試料７
等の温度上昇は抑制され照射試料７の温度は殆ど一定に
保たれる。
【００２０】また、ガスギャップ５を０．５ｍｍとする
と、上述した場合よりも、効果が大きく、照射試料７の
温度上昇は約１度に抑えられる。
と、上述した場合よりも、効果が大きく、照射試料７の
温度上昇は約１度に抑えられる。
【００２１】一方炉心出力下降時にはガスギャップ５が
拡大する。拡大量は出力上昇時の縮小量と同様であり、
従って照射試料７の温度低下も上述した程度に抑えられ
る。
拡大する。拡大量は出力上昇時の縮小量と同様であり、
従って照射試料７の温度低下も上述した程度に抑えられ
る。
【００２２】上述した温度制御は、炉心出力上昇・下降
に対して、殆ど同時にガスギャップ５幅が縮小・拡大す
ることからこの温度制御は連続的で非常にスムーズなも
のとなる。この場合、内筒管６材質をオーステナイト系
ステンレス鋼、外筒管４材質をフェライト系ステンレス
鋼を採用したケースを考えたが、もっと熱膨張率の差の
大きな材質を採用すれば温度制御の効果は顕著なものと
なる。
に対して、殆ど同時にガスギャップ５幅が縮小・拡大す
ることからこの温度制御は連続的で非常にスムーズなも
のとなる。この場合、内筒管６材質をオーステナイト系
ステンレス鋼、外筒管４材質をフェライト系ステンレス
鋼を採用したケースを考えたが、もっと熱膨張率の差の
大きな材質を採用すれば温度制御の効果は顕著なものと
なる。
【００２３】また、ガス混合タンクを含む温度制御系
は、混合ガスを製作する設備が不可欠であることから設
備全体が大がかりなものとなり、原子炉内部での設置場
所の確保が困難となっている。設備が大がかりで複雑な
分、故障の可能性も大きくなるが、本設備は炉心内部に
設置する機器であることから、任意の時に補修すること
は不可能である。本実施例によればこれらの大がかりな
設備は不要となる。
は、混合ガスを製作する設備が不可欠であることから設
備全体が大がかりなものとなり、原子炉内部での設置場
所の確保が困難となっている。設備が大がかりで複雑な
分、故障の可能性も大きくなるが、本設備は炉心内部に
設置する機器であることから、任意の時に補修すること
は不可能である。本実施例によればこれらの大がかりな
設備は不要となる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、内筒管を外筒管より熱
膨張率の大きい材質により形成したので、内筒管の温度
に応じて内筒管と外筒管のガスギャップが変化し、それ
らの間の熱伝達率が変化する。これによって内筒管の冷
却効果が、内筒管温度変化を打ち消すように変化するか
ら、照射試料の温度をほぼ一定に保持する効果がある。
膨張率の大きい材質により形成したので、内筒管の温度
に応じて内筒管と外筒管のガスギャップが変化し、それ
らの間の熱伝達率が変化する。これによって内筒管の冷
却効果が、内筒管温度変化を打ち消すように変化するか
ら、照射試料の温度をほぼ一定に保持する効果がある。
【００２５】また、大がかりな混合ガス製造設備が不要
となるので、製造設備を設置する場所も節約できる効果
がある。
となるので、製造設備を設置する場所も節約できる効果
がある。
【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。
１ ガス流入管 ２ 冷却温度制御用ガス ３ ナトリウム流入管 ４ 外筒管 ５ ガスギャップ ６ 内筒管 ７ 照射試料 ８ 内筒管端栓 ９ ナトリウム流出管 １０ ガス流出管 １１ 外筒管端栓 １２ ナトリウム
Claims (1)
- 【請求項１】 両端が閉塞され照射試料が収納される内
筒管と、両端が閉塞され前記内筒管が同心状に収納され
る外筒管と、前記内筒管の一方の端面に連結されたナト
リウム流入管及び他の端面に連結されたナトリウム流出
管と、前記外筒管に連結されたガスの供給管及び流出管
とを備えてなる温度制御型材料照射装置において、前記
内筒管を前記外筒管より熱膨張率の大きい材質により形
成したことを特徴とする温度制御型材料照射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4210339A JPH0738037B2 (ja) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | 温度制御型材料照射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4210339A JPH0738037B2 (ja) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | 温度制御型材料照射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0659091A JPH0659091A (ja) | 1994-03-04 |
| JPH0738037B2 true JPH0738037B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=16587776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4210339A Expired - Fee Related JPH0738037B2 (ja) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | 温度制御型材料照射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0738037B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3507036B2 (ja) | 2001-01-18 | 2004-03-15 | 株式会社呉竹 | 筆記具 |
| CN111678942B (zh) * | 2020-05-08 | 2023-09-19 | 江苏禹治流域管理技术研究院有限公司 | 一种纤维复合材料湿膨胀系数的测试装置和测试方法 |
-
1992
- 1992-08-06 JP JP4210339A patent/JPH0738037B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0659091A (ja) | 1994-03-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |