JPH095474A - 原子炉停止装置 - Google Patents

原子炉停止装置

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JPH095474A
JPH095474A JP7148988A JP14898895A JPH095474A JP H095474 A JPH095474 A JP H095474A JP 7148988 A JP7148988 A JP 7148988A JP 14898895 A JP14898895 A JP 14898895A JP H095474 A JPH095474 A JP H095474A
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electromagnet
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Koichi Nakai
公一 中井
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 中性子の照射により放射化するコバルトの使
用量を大幅に少なくすること。 【構成】 原子炉冷却温度が異常に上昇したときに、電
磁石を切り離して、制御棒24を炉心の制御棒案内管内
に挿入することにより、原子炉を緊急停止させる原子炉
停止装置において、制御棒24の上端面に内側鉄芯26
を取付け、同内側鉄芯26の上面外周部に通常時の原子
炉冷却温度よりもキューリー点が高い環状偏平の温度感
知合金27を取付け、同温度感知合金27の上面に環状
の外側鉄芯25を取付けており、中性子の照射により放
射化するコバルトの使用量が大幅に少なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高速増殖炉、軽水炉等
の原子炉において、原子炉冷却温度が異常に上昇したと
きに、電磁石を切り離して、制御棒を炉心の制御棒案内
管内に挿入することにより、原子炉を緊急停止させる原
子炉停止装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の原子炉停止装置を図5、図6によ
り説明すると、図5の1が制御棒、2が制御棒駆動装
置、3が制御棒駆動軸、4が同制御棒駆動軸3の下端部
に取付けた電磁石、5が制御棒案内管、6が同制御棒案
内管5の周囲に林立する燃料集合体、7が同各燃料集合
体6内の炉心燃料、8が冷却材、9が冷却材導入管、1
0が同冷却材導入管9上部に設けたフローホールであ
る。
【0003】また図6の11が上記制御棒駆動軸3の下
端部に取付けた電磁石鉄芯、12が同電磁石鉄芯11の
内部に組み込んだコイルで、上記電磁石4がこれらの電
磁石鉄芯11とコイル12とにより構成されている。1
4が上記制御棒1の上端中央部に取付けた内側鉄芯、1
5が同制御棒1の上端外周部に取付けた筒状の温度感知
合金、13が同温度感知合金15の上端外周部に取付け
た外側鉄芯、16が磁路、17が上記電磁石鉄芯11と
上記外側鉄芯13及び上記内側鉄芯14との吸着面であ
る。
【0004】前記図5、図6に示す原子炉停止装置で
は、制御棒駆動装置2により制御棒駆動軸3を支持し、
同制御棒駆動軸3の下端部に取付けた電磁石4により制
御棒1を吸着保持して、同制御棒1を炉心の制御棒案内
管5に挿入している。制御棒案内管5の周囲に林立する
燃料集合体6は、炉心燃料7を内蔵しており、燃料集合
体6の下部から燃料集合体6内へ流入した冷却材8は、
炉心燃料7の発熱を吸収して、冷却材8自身温度が上昇
し、燃料集合体6の上部から燃料集合体6の上方に設置
した冷却材導入管9内へ流入して、同冷却材導入管9上
部に設けたフローホール10から排出される。
【0005】上記制御棒駆動軸3の下端部に取付けた電
磁石4は、冷却材導入管9の内部に位置し、同電磁石4
の電磁石鉄芯11は、通常時の原子炉8の温度よりも2
00°C程度キューリー点が高く且つ飽和磁束密度が高
い磁性材(純鉄またはクロムモリブデン鋼)により構成
されている。上記制御棒1の上端部に取付けた外側鉄芯
13及び内側鉄芯14は、電磁石鉄芯11と同様の材料
により構成され、温度感知合金15は、通常時の原子炉
8の温度よりも50〜150°C程度キューリー点が高
く且つ飽和磁束密度が高い磁性材により構成さている。
【0006】コイル12に電流を供給すると、電磁石鉄
芯11と外側鉄芯13と内側鉄芯14と温度感知合金1
5とより、閉じた磁路16が形成され、電磁石鉄芯11
と外側鉄芯13及び内側鉄芯14との吸着面17に充分
な保持力が発生して、制御棒1が吸着される。この状態
で、何等かの異常が発生して、燃料集合体6から流出す
る冷却材8の温度が異常に上昇すると、冷却材8からの
熱伝達により温度感知合金15の温度がキューリー点に
近づき、温度感知合金15の飽和磁束密度が小さくなっ
て、磁路16を通過する磁束が減少するため、電磁石4
の保持力が下がり、制御棒1が切り離されて、制御棒案
内管5内へ落下し、核反応が抑制されて、事故が未然に
防止される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前記図5、図6に示す
従来の原子炉停止装置には、次の問題があった。即ち、
同原子炉停止装置を50〜100万KWクラスの高速増
殖路に適用した場合、通常時、燃料集合体6から流出す
る冷却材8の温度は、550〜600°C程度であり、
温度感知合金15には、650〜750°Cのキューリ
ー点を有する磁性体(具体的にはニツケルとコバルトと
鉄との3元合金)が必要になるが、コバルトは、中性子
の照射により放射化するため、できる限りコバルトの使
用量を少なくすることが望まれている。
【0008】本発明は前記の問題点に鑑み提案するもの
であり、その目的とする処は、中性子の照射により放射
化するコバルトの使用量を大幅に少なくすることができ
る原子炉停止装置を提供しようとする点にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、炉心上方の原子炉冷却材中に位置する
制御棒駆動軸と、同制御棒駆動軸を上下方向に駆動する
制御棒駆動装置と、炉心の制御棒案内管内に挿入される
制御棒と、上記制御棒駆動軸の下端部に取付けて上記制
御棒の上端部を同制御棒駆動軸の下端部に吸着する電磁
石とを有し、同電磁石を切り離して、上記制御棒を上記
炉心の制御棒案内管内に挿入することにより、原子炉を
緊急停止させる原子炉停止装置において、前記電磁石に
より吸着される制御棒の上端面に内側鉄芯を取付け、同
内側鉄芯の上面外周部に通常時の原子炉冷却温度よりも
キューリー点が高い環状偏平の温度感知合金を取付け、
同温度感知合金の上面に環状の外側鉄芯を取付けている
(請求項1)。
【0010】前記請求項1記載の原子炉停止装置におい
て、内側鉄芯と外側鉄芯との間に複数の温度感知合金を
重ねて設置してもよい(請求項2)。
【0011】
【作用】原子炉冷却温度が異常に上昇したときに、電磁
石を切り離して、制御棒を炉心の制御棒案内管内に挿入
することにより、原子炉を緊急停止させる原子炉停止装
置において、制御棒の上端面に内側鉄芯を取付け、同内
側鉄芯の上面外周部に通常時の原子炉冷却温度よりもキ
ューリー点が高い環状偏平の温度感知合金を取付け、同
温度感知合金の上面に環状の外側鉄芯を取付けており、
中性子の照射により放射化するコバルトの使用量が大幅
に少なくなる。即ち、制御棒の重量が約80kgである
場合、従来の原子炉停止装置では、温度感知合金に筒状
のものを、例えば外径90mm、内径45mm、高さ3
0mmで、体積が1.43×105mmのものを使用し
ている。それに対して本発明の原子炉停止装置では、温
度感知合金に環状偏平のものを、例えば外径90mm、
内径45mm、高さ5mmで、体積が0.24×105
mmのものを使用しており、温度感知合金の体積を従来
の1/6に減少して、中性子の照射により放射化するコ
バルトの使用量が大幅に少なくなる。
【0012】
【実施例】
(第1実施例)次に本発明の原子炉停止装置を図1、図
2に示す第1実施例により説明すると、21が制御棒駆
動軸、22が同制御棒駆動軸21の下端部に取付けた電
磁石鉄芯、23が同電磁石鉄芯22の内部に組み込んだ
コイルで、電磁石がこれらの電磁石鉄芯22とコイル2
3とにより構成されている。
【0013】上記電磁石鉄芯22は、通常時の原子炉冷
却温度よりもキューリー点が200°C程度以上高く且
つ飽和磁束密度が高い磁性材(例えば純鉄またはクロム
モリブデン鋼)により構成されている。24が制御棒、
26が同制御棒24の上端部に取付けた内側鉄芯、27
が同内側鉄芯26の上面外周部に取付けた環状偏平の温
度感知合金、25が同温度感知合金の上面に取付けた環
状の外側鉄芯で、同外側鉄芯25は、上記電磁石鉄芯2
2と同様の材料により構成されている。また上記温度感
知合金27は、通常時の原子炉冷却温度よりもキューリ
ー点が50〜150°C程度高く且つ飽和磁束密度が高
い磁性材により構成されている。
【0014】次に前記図1、図2に示す原子炉停止装置
の作用を具体的に説明する。通常運転時、コイル23に
電流を供給すると、電磁石鉄芯23と外側鉄芯25と内
側鉄芯26と温度感知合金27とにより、閉じた磁路2
8が形成され、電磁石鉄芯23と外側鉄芯25及び内側
鉄芯26との吸着面29に充分な保持力が発生して、制
御棒1が吸着される。
【0015】この状態で、何等かの異常が発生して、燃
料集合体から流出する冷却材の温度が異常に上昇する
と、冷却材8からの熱伝達により温度感知合金27の温
度がキューリー点に近づき、温度感知合金27の飽和磁
束密度が小さくなって、磁路28を通過する磁束が減少
する。このときの吸着力を磁気ポテンシャル法を用い、
磁界解析を行って、求めた結果を図4に示す。図4から
明らかなように吸着力が制御棒24の重量約80kgの
半分以下になり、電磁石の保持力が下がり、制御棒24
が切り離されて、制御棒案内管内へ落下し、核反応が抑
制されて、事故が未然に防止される。
【0016】(第2実施例)次に本発明の原子炉停止装
置を図3に示す第2実施例により説明すると、同実施例
では、内側鉄芯26と外側鉄芯25との間に、温度感知
合金27と同温度感知合金27とは成分の異なる温度感
知合金30とを重ねて設置している。この実施例では、
例えば実機で使用する温度感知合金の候補材が複数体あ
り、各温度感知合金の耐久性を確認する場合、1つの電
磁石の中に複数の温度感知剛毅を組み込んで、同時に試
験することにより、試験の合理性を図ることが可能にな
る。
【0017】
【発明の効果】原子炉冷却温度が異常に上昇したとき
に、電磁石を切り離して、制御棒を炉心の制御棒案内管
内に挿入することにより、原子炉を緊急停止させる原子
炉停止装置において、制御棒の上端面に内側鉄芯を取付
け、同内側鉄芯の上面外周部に通常時の原子炉冷却温度
よりもキューリー点が高い環状偏平の温度感知合金を取
付け、同温度感知合金の上面に環状の外側鉄芯を取付け
ており、中性子の照射により放射化するコバルトの使用
量を大幅に少なくできる。即ち、制御棒の重量が約80
kgである場合、従来の原子炉停止装置では、温度感知
合金に筒状のものを、例えば外径90mm、内径45m
m、高さ30mmで、体積が1.43×10 5 mmのも
のを使用している。それに対して本発明の原子炉停止装
置では、温度感知合金に環状偏平のものを、例えば外径
90mm、内径45mm、高さ5mmで、体積が0.2
4×105 mmのものを使用しており、温度感知合金の
体積を従来の1/6に減少して、中性子の照射により放
射化するコバルトの使用量を大幅に少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原子炉停止装置の第1実施例を示す縦
断側面図である。
【図2】同原子炉停止装置の温度感知合金部分を拡大し
て示す縦断側面図である。
【図3】本発明の原子炉停止装置の第2実施例を示す縦
断側面図である。
【図4】同原子炉停止装置の電磁石の吸着力の試験結果
を示す説明図である。
【図5】従来の原子炉停止装置を示す縦断側面図であ
る。
【図6】同原子炉停止装置の電磁石部分を拡大して示す
縦断側面図である。
【符号の説明】 21 制御棒駆動軸 22 電磁石鉄芯 23 コイル 24 制御棒 25 外側鉄芯 26 内側鉄芯 27 環状偏平の温度感知合金 28 磁路 29 接合面

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炉心上方の原子炉冷却材中に位置する制
    御棒駆動軸と、同制御棒駆動軸を上下方向に駆動する制
    御棒駆動装置と、炉心の制御棒案内管内に挿入される制
    御棒と、上記制御棒駆動軸の下端部に取付けて上記制御
    棒の上端部を同制御棒駆動軸の下端部に吸着する電磁石
    とを有し、同電磁石を切り離して、上記制御棒を上記炉
    心の制御棒案内管内に挿入することにより、原子炉を緊
    急停止させる原子炉停止装置において、前記電磁石によ
    り吸着される制御棒の上端面に内側鉄芯を取付け、同内
    側鉄芯の上面外周部に通常時の原子炉冷却温度よりもキ
    ューリー点が高い環状偏平の温度感知合金を取付け、同
    温度感知合金の上面に環状の外側鉄芯を取付けたことを
    特徴とする原子炉停止装置。
  2. 【請求項2】 前記内側鉄芯と前記外側鉄芯との間に複
    数の前記温度感知合金を重ねて設置した請求項1記載の
    原子炉停止装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100441981B1 (ko) * 2002-04-17 2004-07-30 한국수력원자력 주식회사 긴급삽입장치와 수동구동장치를 가진 볼스크류형제어봉구동장치
CN101872650A (zh) * 2010-06-24 2010-10-27 钢铁研究总院 用于核反应堆紧急落棒的磁控连接件及其制备方法和应用
JP2012127935A (ja) * 2010-12-10 2012-07-05 Westinghouse Electric Co Llc アイスコンデンサ型プラントの原子炉キャビティー構造

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JP2012127935A (ja) * 2010-12-10 2012-07-05 Westinghouse Electric Co Llc アイスコンデンサ型プラントの原子炉キャビティー構造

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