JPS5877688A - 原子炉の停止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉の停止装置に係り、特に液体金属冷却型
高速増殖炉において事故時に直接自動的に原子炉の運転
を停止するのに適し几原子炉の停止装置に関する。

一般にす）　ＩＪウムなどの液体金属を冷却材とする高
速中性子炉の出力制御および炉停止はホウ素やタンタル
などの中性子吸収物質を含む制御棒を炉心支持板に支持
した複数の燃料集合体間にその燃料物質の分布範囲によ
って定まる炉心領域への挿入度合を変えるように上下動
させる事によって行われる。

上記目的のために制御棒を駆動する装置は動作が安定で
、しかも信頼性が高いことが要求される。

従来、制御棒駆動装置は炉容器の頂部に設けられ、炉容
器内の雰囲気を隔離するじゃへいプラグの一部に設けら
れた回転プラグ上に固定された駆動部と、この駆動部と
制御棒を結合するため回転プラグを貫通して炉心領域上
方にまで達して制御棒と結合するように設けられた延長
管とからなる制御棒駆動機構と、中央制御室に設けられ
原子炉の轡δζ号を受けて、自動的に又は人為的操作に
よシ、前記駆動部へ駆動の為の電気的信号を発生するた
めの制御盤とからなっている。そして通常駆動部の出力
制御および炉停止のための動作は電気機械的手段によっ
て行われている。

上記説明した如き制御棒駆動装置に代表される電気−機
械的駆動機構とセンサー及び電気的論理回路を備えた制
御盤とから構成される制御棒駆動装置は一般的には十分
な信頼性を備え、確実な動作が期待できるもので原子炉
の安全性を確保する上で十分有効なものと言える。

しかしながら、原子炉の大形化および高出力化に伴なっ
て非常に高度の安全性が要求される場合には従来用いら
れてき几装置の他の全く別の手段で動作する原子炉停止
装置を導入することが有利であると考えられている。

この理由は原子炉保護系が故障を発生して有効に原子炉
停止を行えなくなるような仮想的な事態が発生する確率
は、従来の装置を多重化して安全上の裕度を増加させる
方法によるよシも、全く異なった機構の原子炉停止装置
を併用し几場合の方がより有効に低減させることができ
るからである。

このためには従来の装置との共通原因故障を可能な限り
排除したような原子炉停止装置が要望される。

本発明は上記要望を満足させるためになされたもので、
その目的は従来の装置との共通原因故障を排除し従来の
装置との併用によって原子炉の安全性を向上させ得る原
子炉の停止装置を提供することにある。

すなわち、本発明は外筒と内筒との間に冷却材の流通路
が形成されて同心円状に接合されかつ上部に第１のハン
ドリングヘッドを下部に冷却材の流通孔が形成されたエ
ントランスノズルを接続した二重筒状案内管と、この案
内管内に挿入され冷却材の圧力により昇降自在でかつ上
部に第２のノ１ンドリンクが、下部に第１のピストンが
接続された制御棒と、この制御棒の第１のピストンにロ
ッドを介して接続された第２のピストンと、この第２の
ピストンが位置する部位の前記エントランスノズルの内
面に設けられた絞り部と、前記第１のピストンを上部か
ら抑制する前記内筒の内面に設けられたストッパと、こ
のストッパより下方近傍でかつ前記第１のピストンよシ
下方の前記内筒に形成した冷却材流入孔とを具備し几こ
とを特徴とする原子炉の停止装置である。

以下、図面を参照しながら本発明に係る原子炉の停止装
置の一実施例を説明する、。

第１図は本発明に係る装置を原子炉容器（図示せず）に
装荷した状態であり、第２図は制御棒を炉心１内に挿入
した状態を一部側面で示す縦断面図である。

すなわち、符号１は原子炉容器内に多数の核燃料集合体
が整列配置された炉心を示しておシ、符号２は原子炉容
器の上部開口を閉塞するプラグ装置における回転プラグ
を部分的に示している。また符号３，４は一対の支持板
であって、核燃料集合体および制御棒集合体たとえば原
子炉安全装置板４の下方は低圧プレナムＬＰと称し冷却
材たとえば液体金属す）　ＩＪウムの圧力状態を示して
いる。

本発明は上記原子炉容器内で使用されるもので二重筒状
案内管５と、この案内管５の下端に接続されたエントラ
ンスノズル６と、前記案内管５内に挿入された制御棒７
と、この制御棒を駆動する駆動機構８とに大別される。

案内管５は外筒９と内筒１ｏとが上端を第１のハンドリ
ングヘッド１１により接続され一体化されているが、外
筒９と内筒１ｏとの間には冷却材が流れる流路１２が形
成されている。内筒】ｏのほぼ中央部には流路１２から
流れた冷却材を流入させるための流入孔１３が形成され
ておシ、また流入孔１３のやや上方には内側に突出した
ストッパ１４が取着されている。案内管５の下端には前
記外筒９および内筒に連結されかつ前記流路１２に連通
する流路１７を有する小径の外管１５および内管１６か
らなるエントランスノズル６が接続されている。外管１
５および内管１６の下端面は端板１８で閉塞されておシ
、また外管１５の側面には高圧ブレナムＨＰからの冷却
材を流入する複数の冷却材流入孔１９が穿設されている
。エントランスノズル６の下端開口２０ｕ低圧プレナム
ＬＰに位置する。また内管１６内の上端部には内側に突
出し几絞シ部２１が形成されている。

第１のハンド１ノングヘツド１１は図示してない交換機
のグリッパと係合し案内管５を掴み支持板３．４に装荷
したり、支持板３，４がら引き抜いたりするものである
。

制御棒７は外筒体３０内に中性子吸収材を充てんした多
数の中性子吸収ビンが植設したものであって、外筒体３
０の上端板２３には冷却材流出孔２９を有し、かつ第２
のハンドリングヘッド２４が接続されている。

また外筒体３０の下端には第１のピストン２５が接続さ
れ、この第１のピストン２５は前記ストッパ１４の下方
に位置し、冷却材流出孔２６が形成されている。

また第１のピストン２５の下端にはロッド２７が接続さ
れ、このロッド２７の下端には、第２のピストンが接続
されている。この第２のピストン２８は前記絞υ部２１
内に位置している。

駆動機構８Ｆｉ回転プラグ２にシール［Ｉ３１’ｅ介し
て固定されたハウジング３２會有し、このハウシング３
２内を挿通して図示しないフィンガロッドが設けられ、
このフィンガロッドのト一方に前記第２のハンドリング
ヘッド２４と係合するラッチ機構３３が設けられている
。

ハウジング３２は炉容器内で上部案内管３４に接続され
る。フィンガロッドは内側延長管に接続され、内側延長
管の上部は図示してない電磁石によって結合されている
。電磁石の解除によつそラッチ機構３３は制御棒７との
係合を解くようになっている。

つぎに上記構成における本発明の詳細な説明する。外筒
９は炉心１内で炉心支持板３，４に固定される。。外筒
９の内側には内筒１０が設けられ外筒９と内筒］０とは
適切な間隙流路】２を実現する位置関係にある。

制御棒７は内筒１０内のスペースを昇降自在に内筒】０
に対し適切な間隙をもって収納される。

原子炉の通常運転状態は第１図に示される位置関係にあ
り、冷却材はエントランスノズル６に設けられた流入孔
１９に高圧プレナムＨＰから流入する。流入した冷却材
は流路】７を通流して内筒１０に設けられている流入孔
１３から内管Ｊ６内に流入する。この状態では、制御棒
７の下部に設けられたピストン２５の下面には流入孔】
３から流入し友冷却材の圧力が加わっている。そのため
制御棒７は図示の状態にある。ピストン２５の上方は上
部プレナム゛ＵＰの圧力よりやや高いが余り差がなくほ
ぼ等しい圧力となる。このためピストン２５の上下の圧
力差によシ、制御棒７には浮力が作用しピストン２５が
内筒１０に設けたストッパ１４によって係止され、図示
の状態に流体的に支持される。流入孔１３から流入した
冷却材の一部はストッパ１４とピストン２５との隙間及
び制御棒７内に設けられた図示されない冷却流路を通流
して上部プレナムＵＰに流出する。冷却材の他の部分は
制御棒７の下部に設けたロッド２７に固定されたビス、
トン２８と絞り部２１との間隙を通流して低圧ブレナム
ＬＰへ流出する。

駆動機構８は下端にラッチ機構３３が設けられているが
、第１図の状態では制御棒７の第２のノ飄ンドリングヘ
ッド２４とは係合していない。スクラムが必要な場合に
は駆動機構８は図示されない駆動部によって第２図の位
置に落下する。これに伴ない制御棒７は押し下げられて
、第１のピストン２５は流入孔１３の下側、に位置する
ようになる１、このたくピストン前後の圧力差が第１図
の状態と反転する。すなわち、ピストン２５の上部空間
は流入孔】３から流入する流体圧によシ比較的高い圧力
となり−Ｌ部ブレナムＵＰとは駆動機構８とバンドリン
グヘッド１１とによって構成される狭い間隙３５によシ
差圧が保たれる。またピストン２５の下部空間ハピスト
ン２５の位置が下って内管】６内の流路抵抗が減するた
め低圧プレナムＬＰとの差圧が小さくなり圧力が低下す
る。こわらの作用でピストン２５には下向きの力が作用
して制御棒７のスクラム動作を加速する。

以上のようにして制御棒７に加わる流体圧と制御棒７の
自重と°によって制御棒７を炉心１へ挿入することがで
きる。

スクラム後の状態復帰は、駆動機構８をさらに下降して
ラッチ機構３３で制御ｍ７’に保持し、第１図の位置ま
で引抜き動作を行ったのちラッチ機構３３とハンドリン
グヘッド２４の係合ケ解除することによシ達成される。

以上が外部操作によるスクラム動作の説明であるが−Ｅ
記装置では冷却材流量の低下による自発的なスクラムが
可能である。すなわち、原子炉故障で冷却材流量が低下
すると制御棒７に加わる浮力が減少しながら重力が打ち
勝って制御棒７が落下する。

々お、上記実施例においてラッチ機構は制御棒の復帰を
達成する他の手段に変えても差支えない。

以上説明したような本発明に係る原子炉の停止装置は次
のような効果がある。

すなわち、本発明の原子炉停止装置と従来例の装置とは
共通原因故障の発生する確率が著しく低減されている。

従って一方の動作のみで原子炉を停止できるようにする
ことによシ、他の手段が必要となるような事故の発生す
る可能性ははなはだしく低減されて原子炉の安全性が著
しく増すことになる。

これを詳細に述べると従来例の装置においては異常検出
からスクラム動作指令に至る経路があり、その設置箇所
も炉心から中央制御室に至る長い経路を有するのに対し
、本発明ではスクラム動作に必要とされる最低限の機構
は炉心近傍部のみで良く、従来と共通する原因の故障を
低減させている。

また本発明では連転中の人為的な不注意又は故意による
誤操作でスクラム不能に陥いる事態を避けることが可能
となる。

更にスクラム動作そのものについても中性子吸収材の炉
心内への挿入という点にのみ従来例と共通点を有するが
、流体圧によるスクラム動作を行うため、従来例の機構
的な動作とは著しく原理を異にしており、この点でも共
通原因故障発生の確率を減少させることができる。

特に従来例が回転プラグ上の駆動部から炉心に至る最大
な動作経路を備えているのに比較して本発明では炉心部
分だけでもスクラム動作が完結可能であるため、変形等
に起因する故障は著しく低減できる効果がある。

また炉心におけるヌクラムネ能という仮想的な事故の発
生する可能性が著しく低減される事は、原子炉全体の安
全性を考慮する時、他のより犬がかりな安全装置を設け
る必要性が小さくなるので原子炉の設計が容易になる、
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る原子炉の停止装置の一実施例を一
部側面で示す縦断面図、第２図は第１図における装置の
制御棒を炉心内に挿入した状態を一部側面で示す縦断面
図である。 】・・・炉心、　２・・・回転プラグ、　　３．４・・
・支持板、　　５・・・案内管、　　６・・・エンドラ
イスノズル、７・・・制御棒、　　８・・・駆動機構、
　９・・・外筒、１０・・・内筒、　　１１・・・第１
のノ・ンドリンクヘッド、１２・・・流路、　　１３・
・・流入孔、　　】４・・・ストッパ、１５・・・外管
、　　１６・・・内管、　　］７・・・流路、】８・・
・端板、　　１９・・・冷却材流入孔、　２０・・・下
端開口、　　２１・・・絞り部、　　２２・・・中性子
吸収ピン、　２３・・・上端鈑、　２４・・・第２のノ
・ンドリンクヘッド、　　２５・・・第１のピストン、
　　２６・・・冷却材流ム孔、　２７・・・ロッド、　
２８・・・第２のピストン、　２９・・・流出孔、　　
３０・・・外筒体、３１・・・シールｍｍ、　　３２・
・・ハウジング、３３・・・ラッチ機構、　　３４・・
・上部案内管。 出願代理人　弁理士　菊　池　五　部 名　／　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）外筒と円筒との間に冷却材の流通路が形成されて
   同心円状に接合されかつ上部に第１のハンドリングヘッ
   ドを下部に冷却材の流入孔が形成されたエントランスノ
   ズルを接続した二重筒状案内管と、この案内管内に挿入
   され冷却材の圧力によシ昇降自在でかつ土部に第２のハ
   ンドリングヘッドが下部に第１のピストンが接続された
   制御棒とこの制御棒の第１のピストンにロッドを介して
   接続され友第２のピストンと、この第２のピストンが位
   置する部位の前記エントランスノズルの内面に設けられ
   た絞り部と、前記第１のピストンを上部から抑制する前
   記内筒の内面に設けられたストッパと、このストッパよ
   シ下方近傍でかつ前記第１のピストンより下方の前記、
   内筒に形成した冷却材流入孔とを具備したことを特徴と
   する原子炉の停止装置。
2. （２）制御棒はケーシング内に複数本の制御物質を装填
   したピンが放射状に配列されかつ冷却材の通流路が形成
   されてしかもラッチ駆動機構によシ炉心内に挿入される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の原子炉の
   停止装置。
3. （３）案内管の下部に接続されたエントランスノズルは
   原子炉内の炉心支持板内に挿入され、エントランスノズ
   ルの外側に形成した冷却材の流入孔は高圧プレナム側に
   、Ａ）つエントランスノズル下端開口の冷却材流通孔は
   低圧プレナム側に位置することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の原子炉の停止装置。