JPS582630B2 - 原子炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は原子炉に関し、特に、制御棒の案内装置に関
するものである。

当該技術で良く知られた原子炉構造では、原子炉容器は
入口及び出口を有し、その頂部に密閉頭部を載置させて
いる。

この原子炉容器内に置いた炉心は燃料集合体と制御用集
合体の列から成っており、これ等が普通に知られた方法
で熱を発生する。

燃料集合体は、核燃料を入れて両端を封止した金属円筒
である複数の燃料要素の列で構成されており、一方、制
御用集合体は、燃料要素さ、原子炉の反応変レベルを制
御するための制御棒を収容できる案内シンプルとで構成
され、そして制御用集合体は燃料集合体と燃料集合体の
間に散在している。

これ等の燃料集合体及び制御用集合体はその下端及び上
端をそれぞれ下部炉心板及び上部炉心板によって支持さ
れており、一方、これ等の燃料集合体及び制御用集合体
の列を炉心バレルとして知られている頂部及び底部開放
の金属円筒部材が囲んでいる。

炉心バレルの外面は原子炉容器の内面と共にそれ等の間
に環状通路を形成する。

下部炉心板は、炉心を原子炉容器内で支持するように同
原子炉容器の内壁に取り付けられた支持構造によって炉
心内；こ支持されているが、上部炉心板は、密閉頭部に
取り付けた上部支持板から下方へ延びる支持柱によって
炉心の上方に懸架されている。

上部支持板及び上部炉心板はそれ等の間に出口フルナム
を造る。

制御棒案内筒は炉心中の制御用集合体の位置に対応する
位置で上部炉心板に取り付けてあるので、制御棒を案内
筒により制御用集合体内へ案内できる。

原子炉運転中、冷却材は原子炉容器を循環し、燃料集合
体及び制飢用集合体と熱伝達関係で通過することにより
、これ等の集合体が出した熱を除くと共に、当該技術で
良く知られたような発電設備へ熱を運ぶ。

冷却材は入口ノズルを通って原子炉容器に入り、炉心バ
レルと原子炉容器の間の環状通路を下方へ流れて、炉心
下方にあるプレナムに入る。

その後、冷却材は炉心の中で燃料集合体及び制御用集合
体の内部及び周囲を上方へ流れる。

燃料集合体を貫流する冷却材の一部は上方へ流れ続けて
出口プレナムに入るが制御用集合体を貫流する冷却材の
一部は上方へ流れて案内筒に入り、そしてこれ等の案内
筒の側かに在る開口から半径方向に流れ出て、出口プレ
ナムに入る。

しかる後、冷却材は出口ノズルを通って圧力容器から出
る。

案内筒の側方に在る開口は冷却材が案内筒から出れるよ
うにするものであるが、冷却材の半径方向への流れは乱
流となり、これが制御棒の運動を抑制する。

従って、この発明の主な目的は、制御棒が出口プレナム
を通って移動する間に、制御棒の運動を妨害するであろ
うかかる乱流の発生を避けるのに必要な制御棒の案内装
置を提供することである。

上記目的から、この発明は、密閉頭部が載置された原子
炉容器と、下部炉心板及び上部炉心板の間で前記原子炉
容器内に設けられる燃料集合体及び制御用集合体の列と
、冷却材を前記燃料集合体及び制御用集合体に関し熱伝
達関係で循環させるため前記原子炉容器に設けた入口及
び出口と、前記上部炉心板より上方で原子炉容器に取り
付けられて前記上部炉心板との間に上部プレナムを形成
する上部支持板と、前記上部支持板により支持され且つ
前記下部炉心板まで下方へ延びてこの下部炉心板を支持
する複数の支持柱と、中に配置された制御棒を案内する
ため前記上部支持板から上部炉心板へ延びる案内筒と、
前記案内筒内にその長さに沿って種々の間隔で置かれた
スペーサと、前記制薗棒の案内を行なうため前記スペー
サに取り付けた切れ目付き管状案内体とを備え、前記案
内筒はそこから冷却材が出れるように側方に開口を有す
る原子炉において、前記案内筒の下端に在って、冷却材
の上向きの流れを前記案内筒の外側の周りに向ける流れ
拡散手段を備え、拡散によって前記開口を通る冷却材の
流れを減じて前記制御棒の案内を良好にし、また、前記
上部炉心板は前記流れ拡散手段に取り付けられているこ
とを特徴としている。

原子炉上部内部構造の案内筒が有する流れ拡散手段はそ
の下端と一体である。

案内筒は上部支持板から下方へ上部炉心板まで延びる囲
いから構成されている。

冷却材が出れるように側方に開口を有するこの囲いは、
制御棒が原子炉の出口プレナムを通って移動する間の同
制御棒の案内をする制御棒案内体を囲んでいる。

流れ拡散手段は囲いの底端近くでこの囲いと一体となっ
ており、冷却材の上向きの流れを囲いの外側を取り囲む
ように反らせ、それによって囲いを貫流し側方の開口か
ら出る冷却材量を減じる。

囲いの側方開口を通って出る冷却材流を制限することに
よって、制御棒案内体近辺での囲いにおける乱流が減じ
且つ制御棒及び案内筒にかかる半径方向の力が減じ、制
御棒の運動が容易となる。

この発明は、添付図面に関連した以下の記載から一層容
易に明らかとなろう。

第１図を参照すると、原子炉容器１０はその壁面に入口
ノズル１４及び出口ノズル１６を有して、頂部に密閉頭
部１２を配設させている。

実質的に円筒形の炉心バレル１８は密閉頭部１２近くに
ある圧力容器１０のたなに吊り下げられており、その内
側にバツフル２０を取り付けている。

燃料集合体２４の下端を収容するための穴を有する下部
炉心板２２はこの炉心バレル１８の下端に取り付けられ
、そして同炉心バレルにより支持されている。

また、燃料集合体２４の頂端を収容するための穴を有す
る上部炉心板２６は複数の支持柱３０によって、太い梁
のある上部支持板２８から支持される。

上部支持板２８と上部炉心板２６との間には複数の案内
筒３１を燃料集合体２４と整列して配列してある。

従って、燃料集合体２４は上部炉心板２２と上部炉心板
２６との間で原子炉容器１０内に支持されて炉心３２を
形成する。

更に第１図を参照すると、原子炉は流体圧力で作動され
る制御棒駆動機構３４を備えている。

この機構は米国特許第３，６０７，６２９号明細書に記
載のような型のものでよい。

制御棒は流体圧力により上昇され、この上昇位置に、制
御棒駆動機構に設けた電磁石３６によって保持される。

制御棒駆動機構３４はアダプタ管４０の上部フランジ３
８にボルト（図示しない）によって取り付けられており
、一方、アダプタ管は密閉頭部１２を貫通すると共にそ
こに溶接で取り付けられている。

制御棒駆動機構３４は、当該技術に習熟した者が良く知
っている方法で炉心３２の反応度を制御するように、制
御棒を特に収容するようになっている燃料集合体２４の
内外へ、制御棒を運動させる働きをする。

これ等の特別の燃料集合体は一般に制御用集合体４２と
言われていて、そして案内筒３１と同一直線上に炉心３
２全体に配列されているので、制御棒（図示しない）を
案内筒３１から簡単に動かして制御用集合体４２に挿入
することができる。

原子炉運転中、冷却材は人口ノズル１４を通って原子炉
容器１０に入り、原子炉容器１０と炉心バレル１８との
間に形成された環状通路４４を下方へ流れて、下部炉心
板２２の下方に形成された下部プレナム４６に流入する
。

次に冷却材はこの下部プレナム４６から下部炉心板２２
を上方へ通過し、燃料集合体２４及び制御用集合体４２
の内部及び周囲を上方へ流れ、これ等の集合体で冷却材
の加熱が炉心３２の出した熱によって行なわれる。

冷却材の一部は上部炉心板２６にある穴を通って流れる
が、残りの部分は上方へ流れて案内筒３１に入る。

一般に、制御用集合体４２は案内筒３１と同一直線上に
あるので、制御用集合体４２を貫通する冷却材は引き続
き上方へ流れて案内筒３１に入る。

冷却材が出れるようにするため案内筒３１の側方には開
口４８が設けられている。

上部炉心板２６を通って上方へ流れる冷却材と開口４８
を通って外へ流れる冷却材とは、上部炉心板２６及び上
部支持板２８の間に形成された上部プレナム５０内で互
いに混じり合う。

この上部プレナム５０からの冷却材は出口ノズル１６を
通って原子炉容器１０外へ出て、原子炉から離れた位置
にある蒸気発生設備に運ばれる。

第２図を参照すると、制御用集合体４２は燃料要素５２
、格子５４、下部ノズル５６、上部ノズル５８及び第１
案内シンプル６０を備えている。

燃料安素５２は、核燃料ペレットを収容して両端を端栓
で封止した細長い金属円筒管である。

燃料要素５２の下端は下部ノズル５６の中に入っており
、上端は上部ノズル５８の中にある。

１６本の第１案内シンプル６０は燃料要素５２と燃料要
素５２の間に散在しており、これは制御棒６２の挿入に
適応できる中空の金属円筒でよい。

格子５４は制御用集合体４２の長さに沿った種々の位置
に置かれていて、燃料要素５２及び第１案内シンプル６
０を互いに適当な距離に隔置すると共に原子炉冷却材を
燃料要素５２と熱伝達関係で循環させうる働きをしてい
る。

この種の格子については米国特許第３，３７９，６１７
号及び第３，３７９，６１９号明細書にもつと詳しい説
明を見い出すことができる。

第２図に見られるように、制御棒６２は細長い円筒棒で
あって、炭化ホウ素その他の中性子吸収材を使って製造
できる。

制御棒６２は第１案内シンプル６０と同一直線上にある
ように配列されているので、炉心３２の反応度を減少さ
せたい時にこの第１案内シンプル６２中に挿入しうる。

制御棒６２はスパイダ６４としで知られている普通の取
付具に支持される。

スパイダ６４は半径方向に延びる支持部材６８を有した
本体６６から構成されており、各支持部材６８に制御棒
６２が別別に取り付けられていて、当該技術で良く知ら
れている通りの列を形成している。

スパイダ６４は駆動軸７０に取り付けられ、駆動軸は制
御棒駆動機構３４に接続される。

制御棒駆動機構３４を作動することによって駆動軸７０
が上昇又は下降し、それにより制御棒６２が炉心３２に
出入りする。

第３図及び第４図において、アダプタ管４０及び案内筒
３１は、駆動軸７０とスパイダ６４とが制御棒６２と共
にその中を容易に動けるように構成されている。

第４図に示すように、案内筒３１の長さに沿って種々の
位置にスペーサ７２が設けられていて、制御棒６２の適
正な整列を維持する。

スペーサ７２は、支持部材６８の形状に合致する切欠き
１４と、全体６６に合致する中央部の開口７６とを有す
る金属板である。

切れ目付きの管状案内体７８は支持部材６８に適応する
切れ目を側方に有した細長い金属製管状部材であって、
同管状案内体７８は、制御棒６２が案内筒３１の中を通
って進む時の同制御棒６２の案内をするように切欠き７
４の端に配置されている。

従って、スペーサ７２は、制御棒６２及び支持部材６８
と一致する適正な整列状態に、管状案内体７８を案内筒
３１内で支持するので、制御棒６２を連続的に案内する
ことができる。

第３図、第５図及び第６図において、案内筒３１はその
下端と一体の流れ拡散千段８０を有する。

流れ拡散千段８０は、流体の流れを反らせるように形成
された台形状又はテーパ付きの角錐形状又は円錐形状の
ような部材８２で構成されており、この部材８２に二本
の脚８４が取り付けられている。

脚８４に入っているピン８６は上部炉心板２６にも適応
しうるので、ピン８６を上部炉心板２６にある吋応した
穴に通した場合、案内筒３１は上部炉心板２６を燃料集
合体２４の上方で吊り下げる。

更に、そのように配置した場合、案内筒３１は炉心３２
の制御用集合体４２と整列状態にある。

図から分かるように、スペーサ７２の中央部開口７６及
び切欠き７４は部材８２にもあるので、この部材８２も
案内筒３１の全長にわたって制御棒６２を連続的に案内
することができる。

同様に、管状案内体γ８は案内筒３１の長さに沿つで上
部炉心板２６の頂部近くまで下方に延びる。

制御棒６２が管状案内体７８を通って第１案内シンプル
６０の中に案内されて所望の通りに炉心３２に入るよう
にするために重要なことは、管状案内体７８を第１案内
シンプル６０に整列させることである。

管状案内体７８と第１案内シンプル６０との間の大きな
不整合は運転上の見地から許容しえない。

従って、案内筒３１の重要な目的の一つは、制御棒６２
を第１案内シンプル６０中に適正に挿入しうるように制
御棒６２の案内となる、ことである。

管状案内体７８と第１案内シンプル６０とが単一の管状
案内体に造られていないので、案内筒３１及び上部炉心
板２６を取外して炉心３２を露出させ、当該技術で良く
知られた方法による原子炉の燃料交換を容易にしうるこ
とに注目されたい。

案内筒３１は制御用集合体４２の直上に配置されている
ので、同制御用集合体４２の内部及び周囲を上方へ流れ
る原子炉冷却材は上部炉心板２６にある穴を通過し、流
れ拡散千段８０に接触する。

部材８２が台形状であるから、同部材の角度の付いた側
辺が上方へ流れる冷却材を反らせ且つ拡散させ、それに
よって冷却材を案内筒３１の周囲に流れさせる。

しかし、部材８２は冷却材流の全てを反らすわけではな
い。

部材８２に接触する冷却材流の約１０％は駆動軸７０を
囲む中央部の開口７６と、支持部材６８及び制御棒６２
をそれぞれ囲む切欠き７４及び管状案内体７８とを通過
する。

そしてこの冷却材部分は側方にある開口４８から案内筒
３１を出る。

案内筒３１に入るのは接触する冷却材流のうち約１０％
だけであるから、案内筒３１内の乱れは非常に減少する
。

更に、開口４８から案内筒３１を出る冷却材流も非常に
減少し、延いては、管状案内体７８、駆動軸７０、支持
部材６８及び制御棒６２に働く半径方向の力が激減する
。

このように乱れと半径方向の力とを減じることによって
、制御棒６２の案内及び運転が相当に容易となる。

従って、下端と一体に流れ拡散手段を有して原子炉の出
口プレナムに配置されるこの発明の案内筒は、冷却材流
を同案内筒の周囲に反らせて、以て案内管内の制御棒に
働く半径方向の力を弱めて制御棒の案内を向上させる。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子炉の立面断面図、第２図は原子炉の制御用
集合体の斜視図、第３図は案内筒の立面図、第４図は第
３図の■−■線断面図、第５図は第３図の■−ｖ線断面
図、第６図は案内筒用流れ拡散手段の斜視図である。 図中、１０は原子炉容器、１２は密閉頭部、１４は入口
ノズル、１６は出口ノズル、２２は下部炉心板、２４は
燃料集合体、２６は上部炉心板、２８は上部支持板、３
０は支持柱、３１は案内筒、４２は制御用集合体、４８
は開口、５０は上部プレナム、６２は制御棒、７２はス
ペーサ、７８は管状案内体、８０は流れ拡散手段である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 密閉頭部が載置された原子炉容器と、下部炉心板及
   び上部炉心板の間で前記原子炉容器内に設けられる燃料
   集合体及び制御用集合体の列と、冷却材を前記燃料集合
   体及び制御用集合体に関し熱伝達関係で循環させるため
   前記原子炉容器に設けた入口及び出口と、前記上部炉心
   板より上方で原子炉容器に取り付けられて前記上部炉心
   板との間に上部プレナムを形成する上部支持板と、前記
   上部支持板により支持され且つ前記下部炉心板まで下方
   へ延びてこの下部炉心板を支持する複数の支持柱と、中
   に配置された制御棒を案内するため前記上部支持板から
   上部炉心板へ延びる案内筒と、前記案内筒内にその長さ
   に沿って種々の間隔て置かれたスペーサと、前記制御棒
   の案内を行なうため前記スペーザに取り付けた切れ目付
   き管状案内体とを備え、前記案内筒はそこから冷却材が
   出れるように側方に開口を有する原子炉において、前記
   案内筒の下端に在って、冷却材の上向きの流れを前記案
   内筒の外側の周りに向ける流れ拡散手段を備え、拡散に
   よって前記開口を通る冷却材の流れを減じて前記制御棒
   の案内を良好にし、また、前記上部炉心板は前記流れ拡
   散手段に取り付けられていることを特徴とする原子炉。