JPS59204793A - 原子炉 - 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】 本発明は加圧水型原子炉の改良に関するものである。

従来の加圧水型原子炉を第１図により説明すると、（１
）は冷却材の入口ノズル（１ａ）及び出口ノズル（１ｂ
）を上側部に有する原子炉容器、（２）は同原子炉容器
（１）内に垂下支持されて炉心を支持する炉心槽、（３
）は燃料集合体のそれぞれが複数の燃料棒（３ａ）と複
数の制御棒案内管（３ｂ）と同各燃料棒（３ａ）及び同
各制御棒案内管（３ｂ）を束ねて固定する支持格子（３
ｃ）とよりなり且つ同各燃料集合体のそれぞれが林立状
に配設されて炉心を構成する複数の燃料集合体である。

なお前記原子炉容器（１）の上部に着脱自在に装着され
且つ複数の制御棒駆動装置が上面に林立状に配設された
上蓋、及び前記燃料集合体（３）の各制御棒案内管（３
ｂ）に挿脱される複数の制御棒がスパイダに房状に取付
けられ且つ同各スパイダから上方に延びた各制御棒駆動
軸が前記上蓋の制御棒駆動装置に着脱自在に装着される
仮ヲ（の制御棒組立体は図示を省略した。また（５）は
＾１ｆ記炉心を構成する各燃料集合体（３）の上端を押
える上部炉心板（５ａ）と同上部炉心板（５ａ）上に林
立状に配設された複数の制御棒組立体案内筒（５ｂ）と
を有する上部炉心構造物、（６）は前記制御棒組立体の
制御棒駆動・助が個別に通る多数の中空チューブ（６ａ
）と同各中空チューブ（６ａ）の上端及び下端を連結す
る上下の管板（６ｂ）　（６Ｃ）とよりなり且つ前記上
部炉心構造物（５）の上方に配設されて冷却材の出口転
向プレナムを形成するカランドリア構造物で、同ガラン
ドリア構造物（６）を上部炉心構造物（５）の制御棒組
立体案内筒（５ｂ）の上に直接取付ける一方、制御棒組
立体の制御棒駆動軸（４ｃ）をカランドリア構造物（６
）の中空チューブ（６ａ）内を通して、−次冷却水の横
流れの影響を制御棒１駆動軸（４Ｃ）に与えないように
している。

前記加圧型原子炉では、燃料の交換等に際し、カランド
リア構造物（６）を取り外すと、林立した状態の制御棒
駆動軸（４ｃ）は若干傾いて、たわみが発生する。その
ためカランドリア構造物（６）を再び取付けるとき、各
制御棒案内管＋（４ｃ）の中心とカランドリア構造物（
６）の各中空チューブ（６ａ）の中心とが一致せず、全
ての制御棒駆動軸（４ｃ）を全ての中空チューブ（６ａ
）に同時に挿入することが困賛であった。また−次冷却
水が上部炉心構造物（５）からカランドリア構造物（６
）へ流入すると、流れの方向が各中空チューブ（６ａ）
の間で出口ノズル（１ｂ）の方向（水平方向）へ急激に
変るが、制御棒組立体案内筒（５ｂ）がカランドリア構
造物（６）に直接取付けられていると、上記横流れが制
御棒組立体案内筒（５ｂ）の上部内にも発生し、同上部
内に位置しているスパイダ（４ｂ）が同上部内の横流れ
の影響を受けて、振動する可能性があった。

本発明は前記の問題点に対処するもので、冷却材の入口
ノズル及び出口ノズルを上側部に有する原子炉容器、同
原子炉容器内に垂下支持されて炉心を支持する炉心槽、
燃料集合体のそれぞれが複数の燃料イ拳と複数の制御棒
案内管と同各燃料棒及び同各制御棒案内管を束ねて固定
する支持格子とよりなり且つ同各燃料集合体のそれぞれ
が林立状に配設されて炉心を構成する複数の燃料集合体
、前記原子炉容器の上部に着脱自在に装着され且つ複数
の制御棒駆動装置が上面に林立状に配設された上蓋、前
記燃料集合体の各制御棒案内管に挿脱される複数の制御
棒がスパイダに房状に取付けられ且つ同各スパイダから
上方に延びた各制御棒駆動軸が前記上蓋の制御棒駆動装
置に着脱自在に装着される複数の制御棒組立体、前記炉
心を構成する各燃料集合体の上端を押える上部炉心板と
同上部炉心板上に林立状に配設された複数の制御棒組立
体案内筒とを有する上部炉心構造物、前記制御棒組立体
の制御棒駆動軸が個別に通る多数の中空チューブと同各
中空チューブの上端及び下端を連結する上下の管板とよ
りなり且つ前記上部炉心構造物の上方に配設されて冷却
材の出口転向プレナムを形成するカランドリア構造物、
及び下方に向って開いた案内円錐面をもつ多数の駆動軸
案内孔を有し同各駆動軸案内孔が前記カランドリア構造
物の各中空チューブとその直下で対向し且つ前記カラン
ドリア構造物の下部管板を通して前記出口転向プレナム
へ冷却材を導く案内構造物とを具えていることを特徴と
した原子炉に係り、その目的とする処は、ガント８リア
構造物を取付けるときに、全ての制御棒駆動軸を全ての
中空チューブに同時に円滑に挿入できる。また制御棒組
立体のスパイダの振動を可及的に防止できる改良された
原子炉を供する点にある。

次に本発明の原子炉を第２図乃至第’４４図に示す一実
施例により説明すると、第２図の（１）は冷却材の入口
ノズル（１ａ）及び出口ノズル（１ｂ）を上側部に有す
る原子炉容器、（２）は同原子炉容器（１）内に垂下支
持されて炉心を支持する炉心槽、（３）は燃料集合体の
それぞれが複数の燃料棒（３ａ）と複数の制御棒案内管
（３ｂ）と同各燃料棒（３ａ）及び同各制御イ仝案内管
（３ｂ）を束ねて固定する支持格子（３Ｃ）とよりなり
且つ同各燃料集合体のそれぞれが林立状に配設されて炉
心を構成する複数の燃料集合体である。なお前記原子炉
容器（１）の上部に着脱自在に装着され且つ複数の制御
棒駆動装置が上面に林立状に配設された上蓋は図示を省
略した。また第６図の（４）は前記燃料集合体（３）の
各制御棒案内管（３ｂ）に挿脱される複数の制御棒（４
ａ）がスパイダ（４ｂ）に房状に取付けられ且つ同各ス
パイダ（４ｂ）から上方に延びた各制御棒駆動軸（４ｃ
）が前記上蓋の制御棒駆動装置に着脱自在に装着される
複数の制御棒組立体、第２図の（５）は前記炉心を構成
する各燃料集合体（３）の上端を押える上部炉心板（５
ａ）と同上部炉心板（５ａ）上に林立状に配設された複
数の制御棒組立体案内筒（５ｂ）とを有する上部炉心構
造物、第２，６図の（６）は前記制御棒組立体（４）の
制御棒駆動軸（４Ｃ）が個別に通る多数の中空チューブ
（６ａ）と同各中空チューブ（６ａ）の上端及び下端を
連結する上下の管板（６ｂ）　（６Ｃ）とよりなり且つ
前記炉心構造物（５）の上方に配設されて冷却材の出口
転向プレナムを形成するカランドリア構造物、（７）は
下方に向って開いた案内円錐面をもつ多数の駆動軸案内
孔（７ａ）　（７ｅ）　（または（７−ｒ））を有し同
各駆動軸案内孔が前記カランドリア構造物（６）の各中
空チューブ（６ａ）とその直下で対向し且つ前記カラン
ドリア構造物（６）の下部管板（６Ｃ）を通・して前記
出口転向プレナムへ冷却材を（（り案内構造物である。

なお第６図乃至第７図に前記カラント８リア構造物（６
）の詳細を示した。同各図において、（６ｄ）は円筒状
の胴体、（６θ）は同胴体（６ｄ）の上端部に設けた７
ランジ、（６ｆ）は下部管板（６Ｃ）に設けた多数の流
路孔、（６ｇ）が上記胴体（６ｄ）に設けた出口開口部
、（６ｈ）が案内構造物（７）取付用ナツトである。ま
た第６図及び第８図乃至第１６図に前記案内構造物（力
の詳細を示した。同各図において、（７ａ）は上部流路
板、（７ｂ）は下部流路板、（７ｃ）が同各流路板（７
ａ）　（７ｂ）を連結する格子状の仕切板、（７ｄ）は
前記各中空チューブ（６ａ）の直下で同各中空チューブ
（６ａ）に正対するように下部流路板（７ａ）に設けた
多数の駆動軸案内孔、（７θ９は同各駆動＃ｔｌｌ＋案
内孔（７ｄ）の直下で同各駆動軸案内孔（７ｄ）に正対
するように下部流路板（７ｂ）に設けた多数の駆！１１
Ｉ］＋１１１＋案内孔で、これらの駆動軸案内孔（７ｄ
）　（７θ）は、下方に向って開いた案内円錐面をもっ
ている。

なおこれらの駆動軸案内孔（７ｄ）　（７８）は、下方
に向いて開いた案内円錐面をもつ案内筒（７ｆ）等によ
り連結してもよい。また（７ｇ）は上部流路板（７ａ）
に設けた多数の流路孔、（７ｈ）は下部流路板（７ｂ）
に設けた多数の流路孔、（７エ）は仕切板（７ｃ）及び
案内筒（７ｆ）に設けた流路孔、（７ｊ）は上部流路板
（７ａ）に設けた位置決めピンで、同位置決めビン（７
ｊ）はカラント８リア構造物（６）の−ン孔（第３図の
（６１）参照）に挿入される。また（７ｋ）はカンドリ
ア構造物（６）のナラ）　（６ｈ）に螺合されるボルト
、（７１）は下部流路板（７ｂ）に設けたピン孔である
。

また第６図の（５Ｃ）は前記制御棒組立体案内筒（５ｂ
）の上端に固定したフランジ、（５ｄ）は同フランジ（
５Ｃ）上に設げた位置決めビンで、上記ピン孔（７１）
に係合するようになっている。以上の説明から明らかな
ように本発明の原子炉では（第２図参照）、原子炉容器
（１）に組み込まれる炉心構造物が、炉心槽（２）と上
部炉心構造物（５）とカランドリア構造物（６）と案内
構造物（７）と制御棒組立体案内筒（５ｂ）等とにより
構成され、炉心槽（２）内の下部に、燃料集合体（３）
が装荷されている。また同燃料集合体（３）の上部には
、上部炉心構造物（５）が取付けられ、同上部炉心構造
物（５）の中には、複数の制御棒組立体案内筒（５ｂ）
が配置されている。また同各制御棒組立体案内筒（５ｂ
）の上には、底部に案内構造物（７）をボルトを介し取
付けたカランドリア構造物（６）が組込まれている。ま
た同カランドリア構造物（６）は、第５〜７図に示す通
り制御棒駆動軸（４ｃ）を−次冷却水の横流れによる流
体荷重から採掘するために、各中空チューブ（６ａ）と
それらの両端部分を支持する上部管板（６ｂ）及び下部
管板（６ｃ）と胴体（６ｄ）とがあり、胴体（６ｄ）の
上縁には、フランジ（６θ）がある。−ｉた下部管板（
６Ｃ）には、案内構造物（刀から出た一次冷却水がカラ
ンドリア構造物（６）内へ流入するように流路孔（６ｆ
）が多数設けられ、胴体（６ｄ）の原子炉容器（１）供
出ロノズル（１ｂ）の対向位置には、カランドリア側の
開口部（６ｇ）が設けられている。また下部管板（６Ｃ
）には、案内構造物取付ボルト用ナツト（６ｈ）が複数
個所に取付ゆられている１、また制御棒駆動軸（４Ｃ）
と同数の中空チューブ（６ａ）は、内径が制御棒駆動軸
（４Ｃ）の外径よりも太き（、両端が上部管板（６ｂ）
及び下部管板（６Ｃ）に溶接またはねじ込みにより固定
されている。また案内構造物（７）は第８−１２図に示
す通り上部流路板（７ａ、）と下部流路板（７ｂ）と格
子状の仕切板（７Ｃ）と案内筒（７ｆ）と位置決めピン
（ｔＪ＞等とにより構成されている。上部流路板（７ａ
）には、第１Ｑ、１１図に示すよ゛うに流路孔（７ｇ）
が設けられ、制御（Ｉ駆動軸（４Ｃ）が通過する部分に
は１．駆動軸案内孔（７ｄ）及び駆動軸案内管取付は用
穴（７ｍ）が設けられている。また取付はボルト（７ｋ
）は、案内構造物（力をカランドリア構造物（６）に固
定するためのもの、位置決ピン（７Ｊ）は、中空チュー
ブ（６ａ）の中心と駆動軸案内孔（７ａ）の中心とを一
致させるためである。また下部流路板（７ｂ）にも流路
穴（７ｈ）が設けられている７、また上部流路板（７ａ
）及び下部流路板（７ｂ）に設けられた駆動軸案内孔（
７ａ）　（７ｅ）は、制御棒駆動軸の先端を案内し易（
するように、第１６図に示すように下方に向って開いた
案内円錐面をもっている。同駆動軸案内孔（７ｅ）の平
均内径（ＤＩ）は、駆動軸案内孔（７ｄ）の平均内径（
Ｄ２）よりも大きくなっている。このため制御棒駆動軸
（４（・）の先端が一旦下部の案内孔（７ｅ）に入って
案内されれば、駆動軸（４Ｃ）が−上方へ移動するにつ
れその先端が案内孔の中心線に接近して、駆動軸（４Ｃ
）の先端が上部の案内孔（７ｄ）へ内湾に入るようにな
っている。

次に前記原子炉の作用を説明する。制御棒組立体案内筒
（５ｂ）内を上昇した一次冷却水は、案内構造物（７）
内に一旦集められ、次いでカランドリア構造物（６）へ
流入する。このとき、カランドリア構造物（Ｃ）同では
、流れの方向が中空チューブ（６ａ）の間で原子炉容器
（１）の出口ノズル（１ｂ）の方向（水平方向）へ急激
するが、カランドリア構造物（６）と制御棒組立体案内
筒（５ｂ）との間に、整流作用をもつ案内構造物（７）
があり、カランドリア構造物（６）内の横流れの影響が
制御棒組立体案内筒（５ｂ）の上部内に伝わらなくて、
同上部内に位置しているスパイダ（４ｂ）が振動しない
。また制御棒組立体案内筒（５ｂ）が横流れの影響を受
けないので、位置決めピン（５ｄ）に負荷される横荷重
が軽減される。

また燃料交換時等には、原子炉容器（１）の上蓋を取外
し、次いで第１５図に示すように制御棒組立体（４）上
部炉心構造物（５）カランドリア構造物（６）案内構造
物（力等をリフティングリグ（８）によりキャビティ（
９）内の上部炉心構造物保管台００）上に載置し、次い
で第１６図に示すようにカランドリア構造物（６）及び
案内構造物（７）をリフティングリグ（８）により取外
し、次いで第１７図に示すように制御棒組立体（４）を
取外す。第１８図は制御棒組立体（４）が完全に取外さ
れた状態を示している。また燃料の交換等が終ったら、
第１９図に示すように制御棒組立体（４）を挿入して、
林立させる。このとき、各制御棒組立体（４）の制御棒
駆動軸（４ｃ）は、上端側が支持されておらず、若干類
いて、たわむ。次いで第２゜図に示すように力２７ドリ
ア構造物（６）及び案内構造物（力がリフティングリグ
（８）により上部炉心構造物（５）の上方へ移送され、
次いで第２１図に示すようにリフティングリグ（８）の
外側部分が下降して、その下端が上部炉心構造物（５）
のフランジ上に位置決め固定され、次いで第２２図に示
すようにリフティングリグ（８）の内側部分が下降する
が、このとき、案内構造物（カの駆動軸案内孔（７θ）
（７ａ）（下方に向って開いた案内円錐面をもつ案内孔
）が各制御棒駆動軸（４ｃ）をカランドリア構造物（６
）の各中空チューブ（６ａ）の中心に近づけるように案
内して、各制御棒駆動軸（４ｃ）の先端をカランドリア
構造物（６）の各中空チューブ（６ａ）へ誘導する。第
２６図は、案内構造物（７）のピン孔（７１）に制御棒
組立体（５）側の位置決めピン（５ｄ）が係合して、組
立を完了した状態を示している。

本発明の原子炉は前記のように構成されており、カラン
ドリア構造物（６）及び案内構造物（７）が林立する各
１ｉＩＪ御棒駆動軸（４Ｃ）に向って下降するとき、案
内構造物（力の駆動軸案内孔（７，、ｅ）　（７ｄ）　
（下方に向って開いた案内円短面をもつ案内孔）が各制
御棒駆動軸（４Ｃ）をカラ／ドリア構造物（６）の各中
空チューブ（６ａ）の中心に近づけるように案内して、
各制御棒１駆動＠（４ｑ）の先端をカランドリア構造物
（６）の各中空チューブ（６ａ）へ誘導するので、カラ
ントリアイ４Ｗ造物（７）を取付けるとき、全ての制御
棒駆動軸（４Ｃ）を全ての中空チューブ（６ａ）へ同時
に、円滑に挿入できる効果がある。また−次冷却水がカ
ランドリア構造物（６）へ流入するとき、力２ンドリア
構造物（６）内では、流れの方向が甲空チューブ（６ａ
）の間で原子炉容器＜１）の出口ノズル（１ｂ）の方向
（水平方向）へ急激するが、カランドリア構造物（６）
と制御棒組立体案内筒（５ｂ）との間に、整流作用をも
つ案内構造物（７）があり、カラ／ドリア構造物（６）
内の横光れの影響が制御棒組立体案内筒（５ｂ）の上部
内に伝わらな（て、同上部内に位置しているスノξイダ
（４ｂ）が振動しない。また制御棒組立体案内筒（５ｂ
）が横流れの影響を受けないので、位置決めビン（５ｄ
）に負荷される横荷重を軽減できる効果がある。

以上本発明を実施例について説明したが、勿論本発明は
このような実施例にだけ局限されるものではなく、本発
明の精神を逸脱しない範囲内で種々の設計の改変を施し
うるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の原子炉を示す縦断側面図、第２図は本発
明に優る原子炉の一実施例を示す縦断側面図、第３図は
その要部を示す一部切断斜視図、第４図はカラ／ドリア
構造物の縦断側面図、第５図は第４図ｖ−ｖ線に沿う横
断平面図、第６図は第５図矢印■部分の拡大平面図、第
７図は第４図矢印■部分の拡大縦断側面図、第８図は案
内構造物の一部切断平面図、第９図はその縦断側面図、
第１０図は第９図矢印Ｘ部分の拡大縦断側面図、第１１
図は第１ｏ図矢視ＸＩ−ＸＩ線に沿う平面図、第１２図
は第１０図矢視■−Ｍ線に沿う横断平面図、第１６図は
第１４図矢印Ｘ１ｆｆ部分の拡大縦断側面図、第１４図
は制御棒組立体の側面図、第１５図乃至第２３図は作用
説明図である。 （１）・−・−・原子炉容器、　　　（ｌａ）−・・・
・・入口ノズル。 （１？））・・・・・・出口ノズル、（２）・・・・Ｆ
　心＜＝　、　　（３）・・・・・燃料集合体、　　（
３ａ’ｊ・・・・・燃料棒、　　　（３１））・・・・
制御棒案内管、（４）・・・・制御棒組立体、　　　（
４ａ）・・・・制御棒、　　　（４ｂ）・・・・・スパ
イダ、　　　（４ｃ）・・・・・・制御棒駆動軸、　　
（５１−・・・上部炉心構造物、　　　（Ｓａ）・・・
・−上部炉心板、　　　（ｓｂ）・・・・・・制御棒組
立体案内筒、（６）−・カランドリア構造物、　　　（
６ａ）・・・−中空チューブ、　　　（６ａ）・・・・
上部管板、　　’（６ｂ）・・・・下部管板、　（力・
・・案内構造物、　　　（７ｄ）　（７ｅ）または（７
ｆ）・−・・・・駆動軸案内孔。 復代理人　弁理士　開本重文 （外２名） 第１図 第２図 第１５凶 第１’７’２Ｊ 第１８図 第１ｑ口 第２０図 第１頁の続き ０発　明　者　中田志津雄 神戸市兵庫区和田崎町−丁目１ 番１号三菱重工業株式会社神戸 造船所内 ■出　願　人　関西電力株式会社 大阪市北区中之島３丁目３番２２ 号 ■出　願　人　四国電力株式会社 高松型光の内２番５号 ■出　願　人　九州電力株式会社 福岡市中央区渡辺通２丁目１番 ８２号 ■出　願　人　日本原子力発電株式会社東京都千代田区
大手町１丁目６ 番１号 ■出　願　人　三菱重工業株式会社 東京都千代田区丸の内２丁目５ 番１号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 冷却材の入口ノズル及び出口ノズルを上側部に有する原
   子炉容器、同原子炉容器内に垂下支持されて炉心を支持
   する炉心槽、燃料集合体のそれぞれが複数の燃料棒と複
   数の制御棒案内管と同各燃料棒及び同各制御棒案内管を
   束ねて固定する支持格子とよりなり且つ同各燃料集合体
   のそれぞれが林立状に配設されて炉心を構成する複数の
   燃料集合体、前記原子炉容器の上部に着脱自在に装着さ
   れ且つ複数の制御棒駆動装置が上面に林立状に配設され
   た上蓋、前記燃料集合体の各制御棒案内管に挿脱される
   複数の制御棒がスパイダに房状に取付ゆられ且つ同各ス
   パイダから上方に延びた各制御棒駆動軸が前記上蓋の制
   御棒駆動装置に着脱自在に装着される複数の制御棒組立
   体、前記炉心を構成する各燃料集合体の上端を押える上
   部炉心板と同上部炉心板上に林立状に配設された複数の
   制御棒組立体案内筒とを有する上部炉心構造物、前記制
   御棒組立体の制御棒駆動軸が個別に通る多数の中空チュ
   ーブと同各中空チューブの上端及び下端を連結する上下
   の管板とよりなり且つ前記上部炉心構造物の上方に配設
   されて冷却材の出口転向プレナムを形成するカランドリ
   ア構造物、及び下方に向って開いた案内円錐面をもつ多
   数の駆動軸案内孔を有し同各駆動軸案内孔が前記カラン
   ドリア構造物の各中空チューブとその直下で対向し且つ
   前記カランドリア構造物の下部管板を通して前記出口転
   向プレナムへ冷却材を導く案内構造物とを具えているこ
   とを特徴とした原子炉。