JPS5853878B2 - 原子炉の制御棒装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原子炉の制御棒装置に係り、特に制御棒のう
ちでも安全棒に適した制御棒装置に関する。

周知のように、原子炉の始動制御、出力制御、停止制御
および非常停止制御は制御棒の操作によって行なわれる
。

一般に制御棒と呼ばれるものには、その目的に応じて非
常停止用の安全棒と、粗制御用のシム棒と、微細制御棒
とがある。

ところで安全棒として用いられる制御棒は、非常時、た
とえば一次冷却材の流れが止まる、いわゆる冷却材喪失
事故等が発生したときに炉心に確実に挿入されなければ
ならない。

従来、この種の事故に対しては、原子炉計測システムに
よって冷却材の流量や圧力等の変化を検出し、この検出
結果に基いて機械的、電気的に安全棒をスクラムする手
段が採用されている。

しかし、このような手段では、事故の検出から安全棒駆
動機構へ動作指令を与える経路に故障があった場合には
安全棒を挿入できない問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、炉心への挿入度を自由に可変で
きることは勿論のこと冷却材喪失事故が発生したときに
は自動的に炉心に挿入し得る自己挿入機能をも備え、原
子炉の安全性を一段と向上させ得る原子炉の制御棒装置
を提供することにある。

以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は、本発明に係る制御棒装置を高速増殖型原子炉
に設置した場合の炉心部だけを取り出して示すものであ
る。

同図において、１は炉容器内を上下に仕切る仕切板を示
し、この仕切板１の存在によって上方に低圧プレナム２
が形成され、下方に高圧プレナム３が形成されている。

また、４は下板であり、この下板４によって高圧プレナ
ム３の下方に低圧プレナム５が形成されている。

上記下板４と仕切板１とには、互いに対向する孔６，７
が複数対形成されており、これら対をなす孔６，７にそ
れぞれ核燃料集合体８が植設されている。

核燃料集合体８は、流路箱９と、この流路箱９内に複数
本収容された図示しない燃料棒と、前記流路箱９の下端
部に同軸的に接続されたエントランス７／ズル１０とで
構成されている。

そして、上記エントランスノズル１０の部分が、前記対
をなす孔６，７に挿し込まれている。

なお、エントランスノズル１０には高圧プレナム３内の
冷却材Ｘを流路箱９内を通して低圧プレナム２へ導く孔
１１が設けられている。

冷却材Ｘは、高圧プレナム３から、その大部分が核燃料
集合体８内を流れて低圧プレナム２へ流れ、残りがエン
トランスノズル１０と孔７の内面との間のすき間を通っ
て低圧プレナム５に至り、その後図示しないブランケッ
ト燃料集合体内および反射体内を通って低圧プレナム２
に至って前記核燃料集合体８内を通流したものと合流し
、この合流した冷却材が熱交換器およびポンプを介して
再び高圧プレナム３へ流入するように強制循環させられ
る。

しかして、上述した炉心部の低圧プレナム２には所定の
間隔で本発明に係る制御棒装置２１が設けられている。

この制御棒装置２１は、大きく分けて、前記核燃料集合
体８と平行するように前記仕切板１および下板４を貫通
して設けられ下端開口が低圧プレナム５に通じ上端開口
が低圧プレナム２に通じた案内管２２と、この案内管２
２内に同心円的に設けられ下端部が上記案内管２２の下
端開口縁に固定されたガイド筒２３と、案内管２２内に
上記ガイド筒２３と嵌合状態でかつ昇降自在に挿設され
た有底筒状のシリンダ２４と、このシリンダ２４内に収
容された制御棒本体２５と、シリンダ２４のいわゆる底
壁外面に同軸的に突設された連結ロッド２６と、このロ
ッド２６に一端側が連結され他端側が炉容詣の回転プラ
グ（図示せず）を気密に貫通して図示しない昇降制御機
構に連結された操作ロッド２７とで構成されている。

前記ガイド筒２３の上端部は板体２８によって閉塞され
ており、この板体２８にはシリンダ２４内へ冷却材を導
く孔２９が複数形成されている。

また、シリンダ２４のいわゆる底壁にもこのシリンダ２
４内の冷却材を排出させる孔３０が複数形成されている
。

一方、前記制御棒本体２５は中性子吸収材料で形成され
た複数のボール３１によって構成され、これらボール３
１のシリンダ２４内への収容量は、その収容高さが前記
流路箱９の高さとほぼ同程度になる量に設定されている
。

また、昇降制御機構は、操作ロッド２７を図中矢印３２
で示す方向へ自在に移動でき、かつ上記操作ロッド２７
を任意の位置で停止できるように構成されている。

このような構成であれば、冷却材循環ポンプを作動させ
ると、前述の如く冷却材が循環するが、この場合、低圧
プレナム５内へ送り込まれた冷却材の一部が案内管２２
内、すなわち、具体的にはガイド筒２３を介してシリン
ダ２４内に上昇流となって流れる。

このため、シリンダ２４内に収容されている制御棒本体
２５に大きな浮上刃が作用し、この結果制御棒本体２５
を構成する各ボール３１はシリンダ２４のいわゆる底壁
によって規制される位置まで浮上がり、この位置（ご安
定する。

したがって、昇降制御機構を作動させて操作ロッド２７
を降下させれば、これに伴なってシリンダ２４も降下し
、制御棒本体２５の位置を下げることができることにな
り、結局、昇降制御機構によって制御棒本体２５の炉心
への挿入度を可変でき、反応度の制御を自在に行なうこ
とができる。

ところで、炉心から熱出力を送出させている状態で、何
らかの原因で冷却材の供給がストップ、つまり冷却材喪
失事故が発生すると、冷却材の流れが止まるので、今ま
で制御棒本体２５に作用していた浮上刃が零となる。

このため制御棒本体２５は第２図に示すように沈下して
炉心に自動的に挿入され、この結果、原子炉の運転が停
止される。

したがって、冷却材喪失事故が発生しても炉外から何ら
操作することなく自動的に原子炉の運転を停止させるこ
とができる。

なお、炉心の熱出力が急上昇した場合には、スクラム信
号を入力として昇降制御機構を作動させ、操作ロッド２
７を最低位置まで降下させれば第３図に示すように制御
棒本体２５を炉心に１００％挿入状態に挿入でき、これ
によって原子炉の運転を停止させることができる。

このように、内部に冷却材が−Ｌ昇流となって流れる案
内管２２を炉心部に設け、この案内管２２内に上記冷却
材の流れによって浮上するように制御棒本体２５を収容
している。

したがって、冷却材喪失事故時に上記制御棒本体２５を
白熊沈下で炉心に挿入することができ、外部操作を必要
としないので、確実に挿入することができる。

また制御棒本体２５の位置を炉外からも制御できるよう
にしている。

したがって、始動時には熱出力を緩かに上昇させること
もでき、浮上方式を採用したときに起こり易い始動時の
ステップ的な熱出力増加を防止でき、安定した始動を行
なえ、しかも運転時の熱出力調整も容易に行なえる利点
がある。

なお、」二連した実施例では、制御棒本体をシリンダと
ガイド筒とに囲まれた部屋内に収容しているが、これら
に限られるものではなく、たとえば第４図に示すように
上壁および底壁に複数の孔を有した客語４１に制御棒本
体２５を収容し、上記容器４１の土壁外面に操作ロッド
２７の先端を当接させることによって浮上位置を制御す
るようにしてもよい。

また、制御棒本体を構成する部材の形状はボール形に限
られるものではない。

また、本発明は軽水炉用のものにも適用できる。

以−Ｌ詳述したように、本発明によれば通常時における
反応度の調整機能およびスクラム信号発生時における原
子炉停止機能は勿論のこと冷却材喪失事故時には自己挿
入動作を行なって原子炉自動停止させる機能を発揮し、
もって原子炉の安全性向上に十分寄与し得る原子炉の制
御棒装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る制御棒装置を設置した
炉心部を取り出して示す一部切欠側面図、第２図および
第３図はそれぞれ同装置の動作形態を説明するための図
、第４図は本発明の他の実施例に係る制御棒装置の縦断
面図である。 ２Ｌ２１ａ・・・・・・制御棒装置、２２・・・・・・
案内管、２５・・・・・・制御棒本体、２７・・・・・
・操作ロッド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 炉心に植設される核燃料集合体と平行するように設
   けられ内部に冷却材が上昇流となって通流する案内管と
   、この案内管内に昇降自在に収容され前記冷却材から浮
   上刃を受ける制御棒本体と、この制御棒本体の浮上位置
   を炉外から選択的に可変する位置制御機構とを具備して
   なることを特徴とする原子炉の制御棒装置。