JPH10206580A - 高速炉 - Google Patents
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- JPH10206580A JPH10206580A JP9012476A JP1247697A JPH10206580A JP H10206580 A JPH10206580 A JP H10206580A JP 9012476 A JP9012476 A JP 9012476A JP 1247697 A JP1247697 A JP 1247697A JP H10206580 A JPH10206580 A JP H10206580A
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Abstract
速炉であって、原子炉停止中においても反射体駆動装置
の位置調整を行うことができる高速炉を提供する。 【解決手段】 筒状の炉心バレル30を包囲して環状水
平断面の冷却材流路36を形成する筒状の隔壁31、冷
却材流路36内に上下動可能に設けられた環状の反射体
3、及び反射体駆動装置50を有する。反射体駆動装置
50は、炉心バレル30の外壁面30aに吸着された駆
動装置本体62、駆動装置本体62の上方に上下動可能
に設けられた慣性体58、及び慣性体58と駆動装置本
体62との間に設けられた弾性体57を有する。駆動装
置本体62は、駆動装置本体62と反射体3及び慣性体
58との間に瞬間的な電磁反発力を発生させる第1及び
第2の電磁反発コイル60、61、及び弾性体57の復
元力に抗して慣性体58を第2の電磁反発コイル61の
側に吸引する慣性体吸引手段56を有する。
Description
特に、炉心外周に設けた反射体によって炉心燃料の燃焼
を制御するようにした高速炉に関する。
け、この反射体によって炉心燃料の燃焼を制御するよう
にした高速炉が提案されている。この種の高速炉の一例
が特開平6−59069号公報に示されている。図9は
この従来の高速炉の概略構成を示した縦断面図である。
された炉心2が原子炉容器1の内部に収納されており、
この炉心2の外周には炉心2と同心状に環状の反射体3
が配置され、この反射体3の外周には中性子遮蔽体4が
同じく同心状に配置されている。
中矢印実線で示したように強制循環させる電磁ポンプ7
が設けられており、冷却材5は炉心2によって加熱され
た後に中間熱交換器8に送られる。中間熱交換器8の二
次側には、図中破線矢印で示したように二次ナトリウム
入口10を介して二次ナトリウムが流入しており、この
二次ナトリウムと冷却材5との間で熱交換が行われ、熱
を受け取った二次ナトリウムは、二次ナトリウム出口1
1から流出して別系統(図示せず)に熱を輸送する。ま
た、原子炉停止中における崩壊熱は、原子炉容器1内に
設けられた崩壊熱除去コイル9によって除去される。
2から放射された中性子を反射して炉心2側に戻すこと
によって中性子の漏洩を防止し、反射体3に包囲された
部分の炉心2における燃焼を促進する。一方、周囲に反
射体3がない部分の炉心2においては核分裂によって発
生した中性子が炉心2の外へ拡散してしまうので燃焼は
促進されない。
動するための反射体駆動装置を備えており、この反射体
駆動装置は反射体3を高速で移動させる高速反射体駆動
装置Aと、反射体3を超微速で徐々に移動させる超微速
反射体駆動装置Bとから構成されており、これらの反射
体駆動装置A、Bによって反射体3が機械的に駆動され
る。
3を保持した長尺で且つ大径の円管13と、この円管1
3の上端が固着されたボールナット14と、このボール
ナット14を昇降自在に収納するケーシング15と、こ
のケーシング15の外周に設けたフランジ状の取付台1
6とを備えている。さらに、ボールナット14のネジ穴
にはボールネジ17が螺嵌されており、このボールネジ
17の上端部は、ケーシング15の上端から垂直方向外
方に回転自在に突出して上部減速機18に接続されてい
る。さらに、上部減速機18は、カップリング19を介
して、駆動モータ21に連結された下部減速機20に連
結されている。
器1の上端上方に打設された上部スラブ12上に略等間
隔で周設された複数の油圧シリンダ22を備えており、
これらの油圧シリンダ22は油管23を介して油圧装置
24に接続されている。また、複数の油圧シリンダ22
は、超微速反射体駆動装置Bの取付台16を下方から支
持している。
射体駆動装置Aの油圧シリンダ22を駆動して超微速反
射体駆動装置Bの取付台16を例えば1m/日の高速で
上昇させ、円管13の下端に保持された反射体3を停止
位置から起動位置まで上昇させる。一方、原子炉停止時
においては起動時とは逆に反射体3を起動位置から停止
位置まで高速で降下させる。
射体駆動装置Bのボールネジ17を回転させてボールナ
ット14を例えば3m/10年の超微速で上昇させ、円
管13の下端に保持された反射体3を運転開始当初の起
動位置から炉心2の原子燃料の最終燃焼位置まで徐々に
上昇させる。ここで、反射体3の初期の起動位置から最
終燃焼位置までの垂直距離を3m程度に設定すれば、1
0年間で炉心2の原子燃料の全体を燃焼させることによ
ってその間の燃料交換が不要となる。
射体3を駆動するために炉外に設置される反射体駆動装
置A、Bの構造が複雑であり、製造コストの増加をもた
らすという問題があった。また、反射体3を保持する円
管13は原子炉容器1の内部及び外部にわたって延びる
部材であり、しかも移動する部材であるため、原子炉内
のカバーガスを密封するために駆動軸シールが必要とな
るが、カバーガスの密封性を高めるためにこの駆動軸シ
ールの排除が強く求められていた。
開平8−15473号公報に示されている。図10及び
図11はこの公報に記載された高速炉の縦断面図であ
り、図10は原子炉停止中の状態を示し、図11は原子
炉運転中の状態を示している。
2の外周を取り囲む筒状の炉心バレル30を備えてお
り、さらに、炉心バレル30の外周を取り囲むようにし
て環状の反射体3が上下動可能に設けられ、この反射体
3はその下部にダンパー32を有している。また、反射
体3を取り囲むようにして筒状の隔壁31が設けられて
おり、この筒状の隔壁31と炉心バレル30との間に環
状断面の冷却材流路36が形成されている。筒状の隔壁
31は、原子炉の半径方向に配設された支持部材34を
介して炉心バレル30を支持している。支持部材34に
は流入孔35が穿設されており、この流入孔35を介し
て冷却材流路36内に冷却材5が下方から流入する。隔
壁31の外側には、この隔壁31を取り囲むようにして
中性子遮蔽体4が設けられており、この中性子遮蔽体4
の上方には冷却材5を強制循環させる電磁ポンプ7が設
けられている。また、原子炉容器1の外側を覆うように
してガードベッセル(図示せず)が設けられている。
30の外壁面30aに電磁吸引力によって吸着された反
射体駆動装置40を備えており、原子炉運転中において
は図11に示したようにこの反射体駆動装置40の下部
に反射体3が接触した状態となっている。図12は反射
体駆動装置40を含む反射体駆動機構部を示した縦断面
図であり、反射体駆動装置40は強磁性体からなるヨー
ク44にコイル43を巻装して構成された保持用電磁石
41を備え、この保持用電磁石41の電磁吸引力(閉ル
ープ磁束M1による吸引力)によって炉心バレル30の
外壁面30aに吸着されている。また、反射体駆動装置
40は強磁性体からなるヨーク49にコイル48を巻装
して構成された連結用電磁石47を備え、この連結用電
磁石47の電磁吸引力(閉ループ磁束M2による吸引
力)によって下部に反射体3を保持している。さらに、
反射体駆動装置40は非磁性体からなる取付部材46に
よって保持された電磁反発コイル42を備えており、ま
た、反射体3の上部にはこの電磁反発コイル42に対向
するようにして導電板45が固着されている。
起動時においては、電磁ポンプ7によって原子炉容器1
内の冷却材5が強制循環され、図11中実線矢印で示し
たように、冷却材5は支持部材34の流入孔35を介し
て炉心バレル30と隔壁31との間に形成された冷却材
流路36内に上方に向かって流入する。すると、原子炉
停止中には停止位置まで降下していた反射体3は、冷却
材流路36内に流入した冷却材5の流体圧によって上方
に高速で移動する。上昇した反射体3は、反射体駆動装
置40の下部に突き当たることによって停止し、さら
に、連結用電磁石47の電磁吸引力(閉ループ磁束M2
による吸引力)によって反射体駆動装置40の下部に保
持される。
射体駆動装置40の下部に反射体3を保持した状態の下
で電磁反発コイル42に瞬間的に電流が流される。する
と、反射体駆動装置40と反射体3の導電板45との間
で互いに逆向きの電磁反発力が発生し、反射体3の質量
による慣性力に起因して反射体駆動装置40を上方に付
勢する力が発生する。この上方への付勢力が保持用電磁
石41と炉心バレル30の外壁面30aとの間の静止摩
擦力よりも大きくなるようにすることによって、反射体
駆動装置40を炉心バレル30に沿って上昇させること
ができる。このときの反射体駆動装置40の運動エネル
ギーは主として動摩擦力によって次第に失われ、反射体
駆動装置40は元の位置から僅かに上昇した位置におい
て静止する。
射体駆動装置40の下部から一瞬だけ切り離されて僅か
に降下し、その後、冷却材5の流体圧及び連結用電磁石
47の電磁吸引力によって上昇して再び反射体駆動装置
40の下部に接合される。このとき、反射体駆動装置4
0は元の位置から僅かに上昇しているので、反射体3も
同様に元の位置から僅かに上昇する。そして、電磁反発
コイル42への通電を繰り返し行うことによって、反射
体駆動装置40と共に反射体3を運転開始当初の起動位
置から最終燃焼位置まで超微速にて移動させることがで
きる。
プ7を停止することによって冷却材5の流れが止まり、
冷却材5の流体圧による上方への付勢力がなくなるの
で、連結用電磁石47の通電を遮断することによって反
射体3は図10に示した停止位置まで降下する。ここ
で、反射体3の下部に設けられたダンパー32によって
着地の際の衝撃力が吸収される。また、一旦停止した原
子炉を再起動する際には、上述したように電磁ポンプ7
を駆動し、冷却材5の流体圧によって反射体3を反射体
駆動装置40の位置まで上昇させる。
因によって反射体駆動装置40が上方に移動した場合に
は、原子炉を再起動した際に反射体3が原子炉停止時の
位置よりも高い位置まで上昇してしまう。すると、炉心
2の未燃焼部分において急激な核分裂反応が発生し、原
子炉が暴走してしまう恐れがある。しかしながら、上述
したように反射体駆動装置40は反射体3の慣性力を利
用して上方に駆動されるものであるから、原子炉が停止
している状態、すなわち反射体3が切り離された状態に
おいては反射体駆動装置40単体で移動させることは原
理的に不可能である。したがって、原子炉の停止期間中
に反射体駆動装置40が単体で移動することはなく、原
子炉再起動時における反射体駆動装置40の位置は原子
炉を停止した際の位置に等しく、再起動時の原子炉の暴
走は確実に防止される。
73号公報に示された高速炉は、電磁反発コイル42に
よる電磁反発力及び反射体3の慣性力を利用して反射体
駆動装置40と共に反射体3を上昇駆動することによっ
て、反射体3を駆動するための複雑な装置を炉外に設置
する必要がなくなり、しかも、駆動軸シールも不要とな
ってカバーガスの密封性を向上させることが可能であ
る。
高速炉においては原子炉停止中に反射体駆動装置40を
移動させることが原理的に不可能であることは既述の通
りであるが、原子炉の実際の運用においては、原子炉の
再起動時に反射体3の位置を僅かながら移動調整する必
要が生じる場合がある。
際に、原子炉停止時のそのままの位置にある反射体駆動
装置40まで反射体3が高速で上昇すると、反射体3が
上昇停止した位置に対応する炉心2の部分において急激
に核分裂反応が発生し、炉心2が過熱してしまう恐れが
ある。したがって、原子炉の再起動時においては、反射
体駆動装置40を原子炉停止時の位置から予め僅かに降
下させておく必要がある。
子炉停止中においては反射体駆動装置40と反射体3と
が切り離されているため、反射体駆動装置40を降下さ
せることが全く不可能であった。
炉心燃料の燃焼を制御する高速炉であって、原子炉停止
中においても反射体駆動装置の位置調整を行うことがで
きる高速炉を提供することにある。
る高速炉は、原子炉容器内に収納された炉心を包囲する
筒状の炉心バレルと、この炉心バレルを包囲し、前記炉
心バレルとの間に環状水平断面の冷却材流路を形成する
筒状の隔壁と、前記冷却材流路内に上下動可能に設けら
れた環状の反射体と、この反射体を駆動するための反射
体駆動装置と、を備え、前記反射体駆動装置は、前記炉
心バレルの外壁面に電磁吸引力によって吸着された駆動
装置本体と、この駆動装置本体の上方に上下動可能に設
けられた慣性体と、この慣性体と前記駆動装置本体との
間に設けられた弾性体と、を有し、前記駆動装置本体
は、この駆動装置本体と前記反射体との間に瞬間的な電
磁反発力を垂直方向に発生させるための第1の電磁反発
コイルと、前記駆動装置本体と前記慣性体との間に瞬間
的な電磁反発力を垂直方向に発生させるための第2の電
磁反発コイルと、前記弾性体の復元力に抗して前記慣性
体を前記第2の電磁反発コイルの側に吸引するための慣
性体吸引手段と、を有することを特徴とする。
駆動装置本体は、前記反射体を前記駆動装置本体の下部
に電磁吸引力によって結合するための連結用電磁石をさ
らに有することを特徴とする。
駆動装置本体は、H型のヨークと、このヨークに巻装さ
れたコイルとで構成されたH型電磁石を備え、前記H型
電磁石は、前記慣性体吸引手段及び前記連結用電磁石の
両者を兼ねていることを特徴とする。
駆動装置本体は、前記炉心バレルの外壁面に電磁吸引力
によって吸着された馬蹄型の保持用電磁石を備え、前記
H型電磁石は、前記保持用電磁石の内側に配置されたこ
とを特徴とする。
H型電磁石の前記コイルの内部の磁束密度を飽和状態に
することを特徴とする。
第1の電磁反発コイル及び前記第2の電磁反発コイル
は、これらのコイルに共通の通電手段から常に同時に通
電されることを特徴とする。
反射体は周方向に連設された複数の反射体構成部材によ
って全体として環状に構成されており、前記複数の反射
体構成部材のそれぞれに対応する複数の前記反射体駆動
装置を有することを特徴とする。
弾性体は圧縮バネであることを特徴とする。
反射体の下部にダンパーを設けたことを特徴とする。
形態について、図1乃至図8を参照して説明する。な
お、本実施形態による高速炉は、図10及び図11に示
した従来の高速炉の反射体駆動機構の部分を変更したも
のなので、図10及び図11に示した従来の高速炉と同
一構成要素には同一符号を付して説明する。
成を示した縦断面図であり、同図に示したようにこの高
速炉は、炉心2の外周を取り囲む筒状の炉心バレル30
を備えており、さらに、炉心バレル30の外周を取り囲
むようにして環状の反射体3が上下動可能に設けられ、
この反射体3はその下部にダンパー32を有している。
り、この反射体3は図2(b)に示した反射体構成部材
3aを周方向に複数連設して全体として環状に構成され
ている。なお、反射体3は、分割構造ではなく一体構造
で環状に構成することもできる。
ようにして筒状の隔壁31が設けられており、この筒状
の隔壁31と炉心バレル30との間に環状水平断面の冷
却材流路36が形成されている。筒状の隔壁31は、原
子炉の半径方向に配設された支持部材34を介して炉心
バレル30を支持している。支持部材34には流入孔3
5が穿設されており、この流入孔35を介して冷却材流
路36内に冷却材5が下方から流入する。
囲むようにして中性子遮蔽体4が設けられており、この
中性子遮蔽体4の上方には冷却材5を強制循環させる電
磁ポンプ7が設けられている。また、原子炉容器1の外
側を覆うようにしてガードベッセル(図示せず)が設け
られている。
置50を備えており、これらの反射体駆動装置50は、
炉心バレル30の外壁面30aに電磁吸引力によって吸
着された駆動装置本体62と、この駆動装置本体62の
上方に上下動可能に設けられた慣性体58と、この慣性
体58と駆動装置本体62との間に設けられた圧縮バネ
(弾性体)57と、を備えている。
たように複数の反射体構成部材3aのそれぞれに対応す
るようにして周方向に等間隔で配設されている。そし
て、原子炉運転中においては図1に示したように反射体
駆動装置50の下部に反射体3が接触した状態であり、
一方、原子炉停止中においては反射体駆動装置50と反
射体3とが切り離された状態であって、反射体3は停止
位置まで降下している(図10参照)。
動機構部を示した縦断面図であり、図4は図3の4−4
断面線に沿った横断面図である。図3及び図4は、反射
体駆動装置50及び反射体3の上昇駆動動作を行う際の
状態(原子炉運転中の状態)を示しており、反射体駆動
装置50の下部に反射体3が接続されている。
装置50は、強磁性体からなるヨーク51にコイル52
を巻装して構成された馬蹄型の保持用電磁石53を備
え、この保持用電磁石53のコイル52は常時通電され
ている。そして、保持用電磁石53の電磁吸引力(閉ル
ープ磁束M1による吸引力)によって、反射体駆動装置
50は炉心バレル30の外壁面30aに吸着されてい
る。
らなるH型のヨーク54にコイル55を巻装して構成さ
れたH型電磁石56を備え、このH型電磁石56は保持
用電磁石53によって包囲されている。H型電磁石56
は、慣性体58を吸引するための慣性体吸引手段、及び
反射体3を連結するための連結用電磁石の両者を兼ねて
いる。
れており、H型電磁石56の下部には、このH型電磁石
56の電磁吸引力(閉ループ磁束M2aによる吸引力)
によって反射体3が保持されている。なお、反射体3の
上部には、H型電磁石56に対向するようにして強磁性
体からなる継鉄部(図示せず)が固着されており、閉ル
ープ磁束M2aはこの継鉄部及びヨーク54の下半部を
磁路としている。
57を介して慣性体58が上下動可能に設けられてお
り、H型電磁石56のヨーク54の上端には慣性体58
のためのストッパ59が設けられている。この慣性体5
8の重量は、駆動装置本体62の重量よりも小さくなる
ように設定されている。
(閉ループ磁束M2bによる吸引力)によって下向きの
力を受けると共に、圧縮バネ57の復元力によって上向
きの力を受ける。したがって、慣性体58は、H型電磁
石56による下向きの力と圧縮バネ57による上向きの
力とが均衡(バランス)した位置で停止している。図3
から分かるように、原子炉運転中においては、慣性体5
8と、ストッパ59及び後記上部電磁反発コイル61と
の間には空隙が存在する。
なる継鉄部(図示せず)が固着されており、閉ループ磁
束M2bはこの継鉄部及びヨーク54の上半部を磁路と
している。
とH型電磁石56との間に瞬間的な電磁反発力を垂直方
向に発生させるための下部電磁反発コイル(第1の電磁
反発コイル)60と、慣性体58とH型電磁石56との
間に瞬間的な電磁反発力を垂直方向に発生させるための
上部電磁反発コイル(第2の電磁反発コイル)61と、
を備えている。
60に対向する位置に導電性部材(図示せず)が設けら
れており、また、慣性体58の下部には、上部電磁反発
コイル61に対向する位置に導電性部材(図示せず)が
設けられている。そして、上部及び下部電磁反発コイル
60、61に瞬間的な大電流を印加すると前記各導電性
部材に渦電流が誘導され、これらの渦電流と各電磁反発
コイル60、61の印加電流との間に衝撃的な反発力が
発生する。また、下部及び上部電磁反発コイル60、6
1、保持用電磁石53、及びH型電磁石56は、これら
を連結する連結部材(図示せず)によって一体に構成さ
れている。
電磁反発力は、電磁反発コイル60、61に瞬間的に大
電流を流すことによって発生させることができるが、具
体的には、コンデンサ(図示せず)に充電した電荷を瞬
間的に放電する方法などを用いることができる。
るための手段(例えばコンデンサ)については、下部及
び上部電磁反発コイル60、61のそれぞれに対して個
別に専用の通電手段を設けても良いし、両電磁反発コイ
ル60、61の間で電気的な切換操作を行うことによっ
て1つの通電手段を共用するようにしても良い。
を予め電気的に接続しておき、共用の通電手段によっ
て、両電磁反発コイル60、61に対して常に同時に通
電するようにすることもできる。このように共用の通電
手段によって両電磁反発コイル60、61に同時に通電
するようにすれば、両電磁反発コイル60、61間で電
気的な切換操作を行う必要がないので、構造を簡素化で
きるばかりでなく、誤動作が確実に防止されて原子炉の
安全性が大幅に向上する。
3の側に配置することもできるし、H型電磁石56及び
反射体3の両方に配置することもできる。また、上部電
磁反発コイル61は、慣性体58の側に配置することも
できるし、H型電磁石56及び慣性体58の両方に配置
することもできる。
作を行う際の状態(原子炉停止中の状態)を示してお
り、反射体駆動装置50の下部から反射体3が切り離さ
れている。図5から分かるように、原子炉停止中におい
ては、慣性体58はストッパ59と接触する位置まで降
下しており、且つ上部電磁反発コイル61に密着してい
る。すなわち、原子炉運転中においては図3に示したよ
うに慣性体58と上部電磁反発コイル61とは離間状態
にあり、原子炉停止中においては図5に示したように両
者は密着状態にある。
離間状態及び密着状態の切り換えは、反射体駆動装置5
0に反射体3が結合されているか否かによって自動的に
行われる。以下、この点について図6を参照して説明す
る。
結合されている場合と切り離されている場合とで、H型
電磁石56による慣性体58の吸引力(吸着力)がどの
ように変化するかを示したグラフである。図6のグラフ
の横軸は、慣性体58の下端とH型電磁石56の上端と
の間の空隙(離間距離)を示しており、左側の縦軸は慣
性体58の吸引力及び圧縮バネ57の復元力を示してい
る。なお、右側の縦軸は反射体3の吸着力を示してい
る。
石56による慣性体58の吸引力は、慣性体58とH型
電磁石56との空隙が大きくなるに従って減少する。さ
らに、慣性体58の吸引力は反射体3の有無によってそ
の特性が変化しており、慣性体58とH型電磁石56と
の間の空隙の大小にかかわらず、慣性体58の吸引力
は、反射体3がある場合よりも反射体3が無い場合の方
が常に大きくなっている。その理由は次の通りである。
ている場合には、図3に示したようにH型電磁石56及
び反射体3の両者を通るようにして閉ループ磁束M2a
が形成される。一方、反射体3が切り離されている場合
には、図5に示したように磁束M2aは閉ループを実現
することができない。換言すれば、反射体3の結合状態
において閉ループ磁束M2aを形成していた磁束は、反
射体3が切り離されることによってその磁路を絶たれ
る。そして、磁路を失った磁束M2aは、H型電磁石5
6及び慣性体58を通る磁路に移行して閉ループ磁束M
2bに加わることになる。
0から切り離されることによって、H型電磁石56によ
る慣性体58の吸引力は、電気的な切換操作等を行うこ
となく自動的に増加する。但し、磁路を失った磁束M2
aが閉ループ磁束M2bに移行するための前提条件とし
て、H型電磁石56のコイル55の内部の磁束密度が飽
和状態になっていることが必要である。そこで、コイル
55の励磁電流の値は、コイル55内の磁束密度が飽和
状態になるように予め設定されている。
性体58の吸着特性は反射体3の有無によって変化す
る。したがって、慣性体58とH型電磁石56との間に
配置された圧縮バネ57のバネ定数を最適な値に設定す
れば、図6に示したように、圧縮バネ57の復元力を示
す直線を、反射体ありの場合の吸着特性曲線と反射体な
しの場合の吸着特性曲線との間に収めることができる。
また、慣性体58とH型電磁石56との間の空隙の下限
値はストッパ50によって決定できるので、圧縮バネ5
7のバネ定数の最適化と同時にストッパ50による空隙
の下限値の最適化を行うことによって、圧縮バネ57の
復元力直線を図6に示した2つの吸着特性曲線の間に収
めるようにする。
吸着特性曲線の間に収めるようにすれば、反射体ありの
場合には圧縮バネ復元力が慣性体吸引力を上回るので、
慣性体58は上方に押し上げられ、慣性体58と上部電
磁反発コイル61との間の空隙が十分に確保される。一
方、反射体なしの場合には慣性体吸引力が圧縮バネ復元
力を上回るので、慣性体58はストッパ59に突き当た
るまで引き下げられる。なお、上方に押し上げられた慣
性体58を停止させるために、慣性体58上方の適当な
位置にストッパを設置することが好ましい。
いて説明する。
場合においても、保持用電磁石53のコイル52は常時
通電されており、反射体駆動装置50は保持用電磁石5
3の電磁吸引力(閉ループ磁束M1による吸引力)によ
って炉心バレル30の外壁面30aに常時吸着されてい
る。
ンプ7によって原子炉容器1内の冷却材5が図1中実線
矢印で示したように強制循環され、冷却材5は支持部材
34の流入孔35を介して炉心バレル30と隔壁31と
の間に形成された冷却材流路36内に上方に向かって流
入する。すると、原子炉停止中には停止位置まで降下し
ていた反射体3(図10参照)は、冷却材流路36内に
流入した冷却材5の流体圧によって上方に高速で移動す
る。
体駆動装置50の下部、具体的にはH型電磁石56のヨ
ーク54の下面に突き当たることによって停止する。ヨ
ーク54下面で停止した反射体3は、冷却材5の流体圧
によって上方に常時付勢されると共に、H型電磁石56
のヨーク54及び反射体3の継鉄部を磁路とする閉ルー
プ磁束M2aから生じる電磁吸引力によって反射体駆動
装置50の下部に保持される。
は、炉心2から放射された中性子を反射して炉心2側に
戻すことによって中性子の漏洩を防止し、反射体3に包
囲された部分の炉心2における燃焼を促進する。一方、
周囲に反射体3がない部分の炉心2においては、核分裂
によって発生した中性子が炉心2の外へ拡散してしまう
ので燃焼は促進されない。
駆動装置50及び反射体3を超微速で上昇駆動する際の
作用について図7を参照して説明する。なお、図7は、
反射体駆動装置50等の構造を簡略化して模式的に示し
ている。
通電する前の状態を示している。上述したように、原子
炉運転中においては、慣性体58は圧縮バネ57の復元
力によって上方に持ち上げられており、慣性体58と上
部電磁反発コイル61との間には十分な空隙が存在す
る。
(図3参照)の電磁吸引力(閉ループ磁束M1による吸
引力)によって炉心バレル30の外壁面30aに固着さ
れており、また、反射体駆動装置50の下部にはH型電
磁石56の電磁吸引力(閉ループ磁束M2aによる吸引
力)によって反射体3が保持されている。
磁吸引力によって反射体駆動装置50の下部に保持され
ているので、冷却材5の流体圧の変動による反射体3の
揺れを大幅に軽減することが可能である。このため、反
射体3の継鉄部の上面とH型電磁石56のヨーク54の
下面との間の空隙のばらつきを小さくすることができ、
下部電磁反発コイル60による電磁反発力の発生効率を
大幅に高めることができる。
体3を上昇駆動する際の駆動効率が向上すると共に、反
射体駆動装置50の移動時のステップ量の変動が小さく
なり上昇駆動の制御性が大幅に向上する。ただし、原子
炉の運転中においては常に冷却材5の流体圧によって反
射体3が上方に付勢されているので、H型電磁石56に
よる吸引力がなくとも反射体3を反射体駆動装置50の
下部に保持することは可能である。
いて、下部電磁反発コイル60に瞬間的な大電流を流す
と、図7(b)に示したように、反射体3と反射体駆動
装置50との間に互いに逆向きの衝撃的な電磁反発力F
1が発生する。ここで、下部電磁反発コイル60に通電
する際には、同時に上部電磁反発コイル61に通電して
も良い。なぜなら、上部電磁反発コイル61と慣性体5
8との間には十分な空隙があるので、上部電磁反発コイ
ル61に通電したとしても、慣性体58の慣性力によっ
て上昇駆動動作が妨げられることはないからである。
た電磁反発力F1は、反射体駆動装置50を上方に変位
させる向きの力であり、また、反射体3を下方に変位さ
せる向きの力である。
動装置50に加えられる上方への付勢力が駆動装置本体
62と炉心バレル30の外壁面30aとの間の静止摩擦
力よりも大きくなるように、下部電磁反発コイル60へ
の通電条件を設定することによって、図7(c)に示し
たように反射体駆動装置50に上昇運動をもたらすこと
ができる。一方、電磁反発力F1を受けた反射体3は、
反射体駆動装置50から瞬間的に切り離されて下降運動
を開始する。なお、反射体3の質量は反射体駆動装置5
0の質量に比べて相当に大きいので、反射体3の下降運
動は比較的緩やかである。
は、駆動装置本体62と炉心バレル30の外壁面30a
との間の動摩擦力や、反射体駆動装置50の重力加速度
によって次第に失われ、反射体駆動装置50は、図7
(d)に示したように、図7(a)に示した初期位置か
ら距離X1だけ上方に移動して停止する。
閉ループ磁束M2aによる電磁吸引力や冷却材5による
上向きの流体圧力によって失われ、やがて上昇運動に変
化し、図7(d)に示したように反射体駆動装置50の
下部に衝突して再び一体化する。
への瞬間的な通電を繰り返し行うことによって、図7
(a)乃至(d)に示した動作を繰り返し、反射体駆動
装置50及び反射体3を原子炉起動位置から最終燃焼位
置までステップ状に上昇駆動する。
射体3の慣性力を利用して、原子炉運転中に反射体駆動
装置50及び反射体3を超微速にて、例えば3m/10
年の速度にて上昇駆動するものである。ここで、反射体
3の初期の起動位置から最終燃焼位置までの垂直距離を
3m程度に設定すれば、10年間で炉心2の原子燃料の
全体を燃焼させることによってその間の燃料交換が不要
となる。
説明する。
停止することによって冷却材5の流れが止まり、冷却材
5の流体圧による上方への付勢力がなくなるので、H型
電磁石56の通電を遮断することによって反射体3は停
止位置(図10参照)まで降下する。
から上方に向かって徐々に炉心2を燃焼させるものであ
るから、原子炉停止時に反射体3が降下した場合、反射
体3が通過する部分の炉心2は既に燃焼済みである。し
たがって、降下する反射体3の通過に伴って炉心2の核
反応が促進されることはない。また、反射体3の下部に
はダンパー32が設けられているので、このダンパー3
2によって着地の際の衝撃力が吸収される。
置50の降下動作について図8を参照して説明する。上
述したように、原子炉停止中においては、慣性体58は
H型電磁石56の吸引力によって下方に引き下げられて
おり、慣性体58は上部電磁反発コイル61に密着して
いる。
電する前の初期状態を示しており、同図に示したよう
に、原子炉停止中においては反射体駆動装置50の下部
に反射体3は結合されていない。また、反射体駆動装置
50は、原子炉停止中においても閉ループ磁束M1によ
って炉心バレル30に吸着固定されている。
電磁反発コイル61に瞬間的な大電流を流すと、図8
(b)に示したように、慣性体58と反射体駆動装置5
0との間に互いに逆向きの衝撃的な電磁反発力F2が発
生する。この電磁反発力F2は、慣性体58を上方に変
位させる向きの力であり、また、反射体駆動装置50を
下方に変位させる向きの力である。
動装置50に加えられた下方への付勢力が、駆動装置本
体62と炉心バレル30の外壁面30aとの間の静止摩
擦力よりも大きくなるように、上部電磁反発コイル61
への通電条件を設定することによって、図8(c)に示
したように駆動装置本体62に下降運動をもたらすこと
ができる。
は、駆動装置本体62と炉心バレル30の外壁面30a
との間の動摩擦力によって次第に失われ、駆動装置本体
62は、図8(d)に示したように、図8(a)に示し
た初期状態から距離X2だけ下方に移動して停止する。
また、慣性体58の上昇運動エネルギーは、重力加速度
やH型電磁石56の吸引力によって次第に失われ、やが
て下降運動に変化し、図8(d)に示したように再び反
射体駆動装置50の上部に戻って一体化する。
への瞬間的な通電を繰り返し行うことによって、図8
(a)乃至(d)に示した動作を繰り返し、反射体駆動
装置50を原子炉再起動に適した所望の位置までステッ
プ状に降下させることができる。このように本実施形態
による高速炉は、慣性体58の慣性力を利用することに
よって原子炉停止中に反射体駆動装置50を微少幅で下
降移動させるものである。
動装置50と反射体3とが切り離されているので、下降
運動を始めた反射体駆動装置50が反射体3に衝突して
上昇運動に転ずることはない。また、慣性体58の重量
は、駆動装置本体62の重量よりも小さく設定されてい
るので、電磁反発力によって上昇した慣性体58とH型
電磁石56との間の吸引力によって、反射体駆動装置5
0が上方に引き上げられることもない。したがって、反
射体3がない状態においては、反射体駆動装置50に対
して上向きの力が作用することは原理的にあり得ず、原
子炉停止中に反射体駆動装置50が上昇することはな
い。
うに慣性体58の重量は、駆動装置本体62の重量より
も小さくなるように設定されているが、逆に、慣性体5
8の重量の方が大きくなるように設定することもでき
る。なぜなら、駆動装置本体62はその下降動作の時に
も炉心バレル30に吸着固定されているから、上昇した
慣性体58によって駆動装置本体62が上方に引き上げ
られるためには、駆動装置本体62に働く重力だけでな
く、駆動装置本体62と炉心バレル30の外壁面30a
との間の摩擦力にも打ち勝つ必要があるからである。
によれば、下部及び上部電磁反発コイル60、61の電
磁反発力、並びに慣性体58及び反射体3の慣性力を利
用して反射体駆動装置50を上下動させるようにしたの
で、原子炉運転中において反射体3の超微速の上昇駆動
を達成できるばかりでなく、原子炉停止中において反射
体駆動装置50を下降移動させて、原子炉再起動時に必
要な反射体駆動装置50の微小位置調整、ひいては原子
炉再起動時の反射体3の微小位置調整を行うことができ
る。
切り離された状態においては反射体駆動装置50単体で
上昇移動することが原理的に不可能なので、原子炉停止
中に反射体駆動装置50が上昇することがなく、原子炉
再起動時の原子炉の暴走を確実に防止することができ
る。
電磁反発コイル61の両者に対して共用の通電手段を設
けることによって、上昇駆動時と下降移動時とで電気的
な切換操作を行う必要がなくなるので、駆動機構の簡素
化及び誤作動の防止を実現して高速炉の安全性を大幅に
向上させることができる。
3を駆動するための複雑な装置を炉外に設置する必要が
なく、しかも、駆動軸シールも不要となってカバーガス
の密封性を向上させることが可能である。
圧を利用して反射体3を迅速に所定の起動位置まで上昇
させることができるので原子炉の運転効率を高めること
ができ、また、原子炉停止時においては、電磁ポンプ7
を停止し、反射体駆動装置50のH型電磁石56への通
電を遮断することによって反射体3を高速で降下させて
原子炉を停止することができるので、原子炉の運転効率
及び安全性が大幅に向上する。
棒に代えて反射体3によって炉心燃料の燃焼を制御する
ようにしたので、制御棒及びその駆動機構が不要とな
り、原子炉の構成を簡単化して原子炉の小型軽量化及び
低コスト化を図ることができる。
棒駆動装置を設ける必要がないので、原子炉の耐震安全
性が大幅に向上する。
を交換する必要がないので、燃料交換に伴うコストを大
幅に軽減することができる。
形例による高速炉は、反射体駆動装置50の上昇移動動
作と下降移動動作とを切り換える際に必要となる、慣性
体58の上下位置の切換制御手段において上記実施形態
と異なるものである。
有無によって慣性体58の上下位置が自動的に制御さ
れ、この自動制御を達成するためにH型電磁石56のコ
イル55の内部の磁束密度が飽和状態に設定されてい
る。
ては、反射体駆動装置50を上昇移動動作から下降移動
動作に切り換える際には、まず、H型電磁石56のコイ
ル55への電流を遮断して反射体3を切り離し、しかる
後、コイル55に対して原子炉運転時よりも大きな電流
を流し、H型電磁石56の増大した吸引力によって、ス
トッパ59及び上部電磁反発コイル61の位置まで慣性
体58を引き下げるようにする。なお、本変形例におい
ては、H型電磁石56のコイル55の内部の磁束密度を
飽和状態に設定する必要はない。
形例による高速炉は、上記実施形態のH型電磁石56の
部分の構成を変更したものである。
体3の結合機能及び慣性体58の吸引機能の両方をH型
電磁石56によって達成するようにしたものである。
ては、H型電磁石56に代えて、反射体3の結合機能の
みを有する第1の電磁石と、慣性体58の吸引機能のみ
を有する第2の電磁石とを、駆動装置本体62の下部及
び上部にそれぞれ別個に設けるようにする。
電磁石に通電して反射体3を反射体駆動装置50に結合
し、一方、第2の電磁石には通電を行わず、圧縮バネ5
7の復元力によって慣性体58を上方に押し上げてスト
ッパ59及び上部電磁反発コイル61から離間させてお
くようにする。
磁石の電流を遮断して反射体3を切り離すと共に、第2
の電磁石に通電して慣性体58を下方に引き下げてスト
ッパ59及び上部電磁反発コイル61に密着させるよう
にする。
置50への反射体3の結合を、冷却材の流体圧のみで達
成するようにすれば、本変形例における第1の電磁石を
省略することもできる。
よれば、第1及び第2の電磁反発コイルの電磁反発力、
並びに慣性体及び反射体の慣性力を利用して反射体駆動
装置を上下動するようにしたので、原子炉運転中におい
て反射体の超微速の上昇駆動を達成できるばかりでな
く、原子炉停止中において反射体駆動装置を下降移動さ
せて、原子炉再起動時に必要な反射体駆動装置の微小位
置調整、ひいては原子炉再起動時の反射体の微小位置調
整を行うことができる。
した縦断面図。
体及び反射体駆動装置を示した斜視図。(b)は(a)
に示した反射体を構成する反射体構成部材及び反射体駆
動装置を示した斜視図。
構部に反射体が結合された状態を示した縦断面図。
構部から反射体が切り離された状態を示した縦断面図。
示したグラフ。
置及び反射体の上昇駆動シーケンスを示した図。
置の下降移動シーケンスを示した図。
炉を示した縦断面図。
従来の高速炉の停止状態を示した縦断面図。
従来の高速炉の運転状態を示した縦断面図。
従来の高速炉の反射体駆動機構部を示した縦断面図。
Claims (9)
- 【請求項1】原子炉容器内に収納された炉心を包囲する
筒状の炉心バレルと、この炉心バレルを包囲し、前記炉
心バレルとの間に環状水平断面の冷却材流路を形成する
筒状の隔壁と、前記冷却材流路内に上下動可能に設けら
れた環状の反射体と、この反射体を駆動するための反射
体駆動装置と、を備え、 前記反射体駆動装置は、前記炉心バレルの外壁面に電磁
吸引力によって吸着された駆動装置本体と、この駆動装
置本体の上方に上下動可能に設けられた慣性体と、この
慣性体と前記駆動装置本体との間に設けられた弾性体
と、を有し、 前記駆動装置本体は、この駆動装置本体と前記反射体と
の間に瞬間的な電磁反発力を垂直方向に発生させるため
の第1の電磁反発コイルと、前記駆動装置本体と前記慣
性体との間に瞬間的な電磁反発力を垂直方向に発生させ
るための第2の電磁反発コイルと、前記弾性体の復元力
に抗して前記慣性体を前記第2の電磁反発コイルの側に
吸引するための慣性体吸引手段と、を有することを特徴
とする高速炉。 - 【請求項2】前記駆動装置本体は、前記反射体を前記駆
動装置本体の下部に電磁吸引力によって結合するための
連結用電磁石をさらに有することを特徴とする請求項1
記載の高速炉。 - 【請求項3】前記駆動装置本体は、H型のヨークと、こ
のヨークに巻装されたコイルとで構成されたH型電磁石
を備え、 前記H型電磁石は、前記慣性体吸引手段及び前記連結用
電磁石の両者を兼ねていることを特徴とする請求項2記
載の高速炉。 - 【請求項4】前記駆動装置本体は、前記炉心バレルの外
壁面に電磁吸引力によって吸着された馬蹄型の保持用電
磁石を備え、 前記H型電磁石は、前記保持用電磁石の内側に配置され
たことを特徴とする請求項3記載の高速炉。 - 【請求項5】前記H型電磁石の前記コイルの内部の磁束
密度を飽和状態にすることを特徴とする請求項3又は請
求項4に記載の高速炉。 - 【請求項6】前記第1の電磁反発コイル及び前記第2の
電磁反発コイルは、これらのコイルに共通の通電手段か
ら常に同時に通電されることを特徴とする請求項1乃至
請求項5のいずれか一項に記載の高速炉。 - 【請求項7】前記反射体は周方向に連設された複数の反
射体構成部材によって全体として環状に構成されてお
り、 前記複数の反射体構成部材のそれぞれに対応する複数の
前記反射体駆動装置を有することを特徴とする請求項1
乃至請求項6のいずれか一項に記載の高速炉。 - 【請求項8】前記弾性体は圧縮バネであることを特徴と
する請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の高速
炉。 - 【請求項9】前記反射体の下部にダンパーを設けたこと
を特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記
載の高速炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01247697A JP3190276B2 (ja) | 1997-01-27 | 1997-01-27 | 高速炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01247697A JP3190276B2 (ja) | 1997-01-27 | 1997-01-27 | 高速炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10206580A true JPH10206580A (ja) | 1998-08-07 |
| JP3190276B2 JP3190276B2 (ja) | 2001-07-23 |
Family
ID=11806443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01247697A Expired - Fee Related JP3190276B2 (ja) | 1997-01-27 | 1997-01-27 | 高速炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3190276B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007085848A (ja) * | 2005-09-21 | 2007-04-05 | Toshiba Corp | 高速炉 |
| CN105957562A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-09-21 | 上海核工程研究设计院 | 一种反应性控制套 |
-
1997
- 1997-01-27 JP JP01247697A patent/JP3190276B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007085848A (ja) * | 2005-09-21 | 2007-04-05 | Toshiba Corp | 高速炉 |
| CN105957562A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-09-21 | 上海核工程研究设计院 | 一种反应性控制套 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3190276B2 (ja) | 2001-07-23 |
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