JPS6063490A - 炉心上部機構 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、液体金属冷却型高速増殖炉の原子炉炉心上部
機構に係シ、特に炉心構造物、と炉心上部機構を搭載し
ている回転プラグとの間に生ずる熱変位および地震時の
変位によシ発生する炉心上部Ｑ　ＴＪＩの応力を軽減し
、炉心上部機構の構造健全性を保ちながら制御棒の挿入
を円滑になし得るようにする炉心上部機構に関する。

〔発明の背景〕

液体金属冷却型高速増殖炉の炉心上部機構の従来例を第
１図、第２図を用いて説明する。

第１図は液体金属冷却型高速増殖炉の全体を示す図であ
る。図において、炉心上部機構１は筒状の構造物で、回
転プラグ２により支持されておシ、原子炉運転中は炉心
３の真上に配置されているが、燃料交換時には、回転プ
ラグ駆動機構４が作動して、回転プラグ２とともに回転
移動する。この炉心上部機構１は、その上部に制御棒駆
動機構５を搭載し、下部には炉心温度、流量測定用の熱
電対。

流量計が設置されており、これら各種の案内管は継胴６
内に収納支持されている。炉心３と炉心上部機構１の大
部分は原子炉容器７内に保持され、全体として高速増殖
炉８を形成している。

このうち、炉心３と継胴６との関係を第２図により説明
すると、継胴６は上部制御棒案内管１６を多数収納して
おシ、案内管１６は下部を支持板１７で相互の間隔を規
制されているものの、その下に位置する炉心に対して自
由端となっている。

継胴６と案内管１６との位置を規定するのは下部管板２
２である。その下にあるのは、炉心３より流出する液体
金属ナトリウムの炉心出口派路舎形成する円錐形の流路
形成板２３である。なお、炉心３を取シ巻く１４は炉心
頂部支持板である。

炉心上部機構１は、炉心出力′ｆ：ｌｌ１１制御する制
御棒や炉心温度、流量を監視するＢ１測センサを収納し
ている重要な機器である。これら１」１ｊ御棒や計測セ
ンサの案内管１６は、制御棒の挿入を容易にするために
、また温度、流量の計測精度を高めるために、炉心３を
形成する燃料集合体と同芯上に位１汽することが望まし
い。

ところが、炉心上部機構１が回転プラグ２によシ吊シ下
げられているのに対し、匁ｊ心３は原子炉容器７によシ
支持されているために、各機器が熱膨張で熱変位したシ
地震時に揺れたシすると、炉心上部機構１の下端部と炉
心３の頂部とを同芯上に位置させることが困難となる。

加えて、炉心上部機構１は細長い構造で１、特に上部制
御棒案内管１６の下端が自由になっているために、地震
時は案内管１６の下端が振れやすく、制御棒の炉心３へ
の挿入をいっそう困難にしていた。

この案内管１６の下端の地震時の振れを低減させるには
、継胴６の円筒胴板厚を増加させ、案内管１６を強固に
支持することが必要だが、高温液体金属ナトリウム雰囲
気中であるため、継胴６の特に液体金属ナトリウム液面
近傍部に高い熱応力が発生し、ここで継胴６の板を厚く
することは、構造全体の健全性を確保する上で好ましく
ない。

捷た継胴６にアームを堅固に固定し、その先端に設けた
キーが炉心頂部と係合して、炉心上部機機下部と炉心頂
部を強く固定することにより両者の水平方向での相対的
変位を減少させる構造が考えられていたが、今度は炉心
部の熱膨張及び地震時の変位が継胴６に伝達され、継胴
６に高い応力が発生する。

更に、継胴６に保合キーを設けであるために、燃料交換
時には、その保合を外すために、炉心上部機構１が設置
されている回転プラグ２を持ち上げねばならず、燃料交
換の作業が増加し、回転プラグの持ち上げ機構が大型化
するからコストアップになｐ１持ち上は精度や保守性、
信頼性の点でも問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、熱膨張及び地震時の炉心部と炉心上部
機構との相対的変位を減少させ、地震等の際にも炉心へ
の制御棒の挿入が容易にできるようにし、しかも燃料交
換が容易で製造コストも低い炉心上部機構を提供するこ
とである。

〔発明の概要〕

本発明は、回転プラグを貫通して下端が炉心構造物に着
脱自在に係合する連結棒とこの連結棒を上下動により炉
心構造物に係脱さする駆動手段とを設けて主に地震時の
相対的変位を防上するとともに、炉心上部機も１の継胴
部分にアニユラス胴を設けて案内管相互を固定している
下部管板を柔軟に支持し主に熱ｊ彫張による変位の影響
を減少させるものである。

〔発明の実施例〕

本発明の望ましい一実施例を第３図、第４図に基づいて
説明する。第１図、第２図と同一番号を付した部分は同
一の機能を果す部材である。

第３図において、炉心３は、図示していない多数の燃料
集合体および中性子遮蔽体から構成されている。燃料果
合体および中性子遮蔽体は、炉心下部支持板１１によシ
支持される。炉心下部支持板１１は、支持部材１２で原
子炉容器７に固定されている。燃料集合体には二種＠あ
シ、核分裂性物質であるプルトニウムを有する炉心燃料
集合体と天然つ２ンからなるブランケット燃料集合体で
ある。多数の炉心燃料集合体が炉心３の中央部に、配置
され、多くのブランケット燃料集合体がその領域を取シ
囲むように配置される。多くの中性子遮蔽体は、炉心３
の外周部を形成し、プランケット燃料集合体が配置され
た領域の外ｉ［１ｉ１を取り囲んでいる。このような炉
心３は、炉心下部支持板１１上に設置された筒状の炉心
槽１３内に収められておシ、前記炉心頂部支持板１４は
、この炉心槽１３の上端に設けられているものである。

原子炉容器７は、回転プラグ２を搭載している遮蔽プラ
グ１５を介し建屋に支持されている。

・　本発明では、振動抑制装置１８を回転プラグ２に設
置しである。振動抑制装置１Ｂは、複数の連結棒２０と
ジヤツキアップ装置１９とからなる。

連結棒２０は、回転プラグ２を貫通して原子炉容器７内
に延び、上部制御棒案内管１６の間隔を規制している支
持板１７も貫通し、炉心頂部支持板１４に新たに設けた
凹部と係合している。ジヤツキアップ装置１９は、図示
していないが、ポールナツトを有する。これに対応して
、回転プラグ２の上方に出た連結棒２０の部分には、絶
記ボールナツトにねじ込まれ上下するねじを切っである
。

連結棒２０が貫通している回転プラグ２の孔の囲りには
ベローズが取シ付けられる。ベローズの上端は連結棒２
０に、下端は回転プラグ２に密閉的に固定されるから、
ベローズは、回転プラグ２と連結棒２０とのリング状の
間隙を通って原子炉容器７内の放射性物質が外部に漏れ
ることを防止する。

高速増殖炉の通常運転時、連結棒２ｏはジヤツキアップ
装置１９によシ押下げられて２シ、下端を炉心頂部支持
板１４の凹部に挿入されている。

従って、通常運転時に地震が発生しても、炉心３の水平
方向の揺れと、上部制御褌案内９１６の下端の水平方向
の揺れとによる相対的変位が著しく小さくなる。そこで
、炉心３から引き抜かれている制御棒を、炉心３に容易
に挿入できることになる。

燃料交換は、全制御棒を炉心３に完全に挿入し、その後
に、回転プラグ２と図示していないが回転プラグ２に搭
載されている燃料交換機とにょシ行なわれる。この時、
ジヤツキアップ装＠１９のポールナツトが回転装置によ
多回転され、このナツトと噛み合うイ・ジのついた連結
棒２ｏが上方へ移動する。連結棒２０の下端が炉心頂部
支持板１４の凹部より引き抜かれ、連結棒２０と炉心頂
部支持板１４とが切シ離された状態で燃料交換が行なわ
れる。回転プラグ２が回転されて、燃料交換機が炉心３
内の変換すべき燃料集合体上に移動する。

連結棒２０と炉心頂部支持板１４とが切シ離されている
ので、回転グ２グ２の回転は容易である。

燃料交換機は、所定の燃料集合体を原子炉容器７外に取
り出す。燃料交換機によシ新しい燃オ・１集合体が原子
炉容器７内に入れられ、前の燃料集谷体が城シ出されを
いている個所に装荷される。燃料交換が終了すると、連
結棒２ｏと炉心頂部支持板１４の凹部とを係合できる所
定位置まで回転プラグ２が回転される。この位置に達し
たことは、回転プラグ２の回転計萼によって検出できる
。その後、連結棒２０がジヤツキアップ装置１９にょシ
押し下げられ、炉心頂部支持板１４の凹部に挿入され保
合が完了する。

一方、回転プラグ２の下方で継胴６に収納されている上
部制御棒案内管１６の相互間隔を規制している下部管板
２２は、本発明では、継胴６に直接固定されているので
はなく、柔軟なアニユラス胴２１を介して継胴６に結合
されている。アニユラス胴２１は、液体金属ナトリウム
液面下で継胴６の内側に取シ付けられている。継胴６と
アニユラス胴２１との間隙は、回転プラグ２と炉心頂部
支持板１４との相対的水平方向熱膨張変位によシ、上部
−」留棒案内管１６が強制的に曲げられても継胴６とア
ニユラス胴２１とが干渉しない最小間隙とし、更に、地
震のとさも干渉しない間隙とする。

また、アニユラス胴２１の長さは、液体金属ナトリウム
液面下で最長の長さとすることが望ましい。

上部制御棒案内管１６は流路形成板２３を頁通し、連結
棒２０に水平方向の変位を規制された支持板１７に下端
部を結合されている。従って、上部ｆｉｉｌＪ御棒案内
留棒案内管回転プラグ２と支持板１７Ｉよび炉心頂部支
持板１４とには剛に支持されているが、継胴６に対して
は柔に支持されていることになる。

その結果、地震時あるいは熱膨張によシ回転プ２グ２と
炉心３間に相対的変位が生じても、上部制御棒案内管１
６の下端部が、支持板１７を貝通し炉心頂部支持板１４
の凹部に係合する連結棒２０によシ炉心３内の燃料集合
体との同芯性を保持されながら、上部制御棒案内Ｗ１６
の中間部は、従来例とは異なシ、継胴６にはアニユラス
胴２１を介して柔らかく結合されているので、このアニ
ユラス胴２１が変位の影響を秋収してしまい、上部制御
棒案内管１６への熱応力等を低減できる。

上６己の実施例に２いては連結棒２ｏを上下させる駆動
装置としてポールナツトとねじ棒の荷造を用いたが、そ
の他の構造を使用してもよい。すなわち、連結棒２０の
上端にピストンを設け、このピストンをシリンダに挿入
し、ガス圧または油圧によ＃）連結棒２０を上下させて
もよい。また、連結棒２０の上端にラックを設け、これ
に噛み合うヒニオンの駆動によシ連結棒２ｏを上下させ
ることもアきる。他方、上記実施例においては、１弘結
棒２０の下端を炉心頂部支持板１４の凹部に係計させた
が、連結棒２０の下端を炉心３の外周部に配置された中
性子遮薮体の上端部のハンドリング用穴等と係合させて
もよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、地震時に炉心上部機構内制御棒案内管
下端と炉心との間の水平方向相対変位を連結棒の単純な
構造で着しく低減でき、原子炉を安全に停止させ得るの
で、安全性が向上する。また、上部副留棒梁内′ｄ下端
部を炉心頂部支持板と係合したことによシ、継胴板厚を
低減できるから継胴に発生する熱応力も低減させられる
。

更に、アニユラス胴を介して継胴と上部制御棒案内管を
整列させる下部管板とを柔らかく結合した結果、論胴と
ア二二う２胴の間隙の液体による割振効果が期待でき、
上部制御棒案内管の耐震性も向上し、炉心上部＝＋Δ構
造の健全性を高められる。

加えて、連結棒を上げるだけで回転プラグを容易に回転
できるので、燃料又換が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高速増殖炉の縦断面図、第２図はその炉
心上部機構周りの拡大図、第３図は本発明の高速増殖炉
の縦断面図、第４図はその炉心上部機構周シの拡大図で
ある。 １・・・炉心上部機構、２・・・回転プラグ、３・・・
炉心、４・・・回転プラグ駆動機構、５・・・制御棒駆
動機ＪＬ６・・・継胴、７・・・原子炉容器、８・・・
高速増殖炉、１１・・・炉心下部支持板、１２・・・支
持部材、１３・・・炉心槽、１４・・・炉心頂部支持板
、１５・・・遮蔽プラグ、１６・・・上部制御ｓ案内管
、１７・・・支持板、１８・・・振動抑制装置、１９・
・・ジヤツキアップ装置、２０・・・連結棒、２１・・
・アニユラス胴、２２・・・下部管板、２３・・・流路
形成板。 代理人　弁理士　鵜沼辰之 第１目 ５ 茅　２　図 第　３　目 茅　４　目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炉心構造物を原子炉容器に固定し炉心上部機構を回
   転プラグによシ炉心構造物の上方に回動可能に保持する
   とともに多数の炉心上部制御棒案内管の中間位置で下部
   管板によυそれら案内管の相菅を取シ囲むように回転プ
   ラグ下部に取ｐ性けた継胴に別記下Ｓ管板を支持させた
   高速増殖炉において、継胴内１ｉ１１　ｖｃ柔軟なアニ
   ユラス胴を取り付けこれを介して下部管板を継胴に柔く
   支持させたことをｑヶ黴とする炉心上部機構。 ２、炉心構造物を原子炉容器に固定し炉心上部機構を回
   転プラグによυ炉心η・構造物の上方に回動可能に保持
   するとともに多数の炉心上部制御棒案内管の中間位置で
   下部・ａ板によシそれら案内管の相互位置全規制した上
   に下端で支持板によりそれらボ内ｈ＋ｆ　Ｉ／）相互イ
   ６　＋！＃　＆押制御−で４戸、ｔ′、構造４勿内の灼
   料集合体と多数の炉心上部側−−内管とを同芯上に位置
   させ案内管を取シ囲むように回転プラグ下部に取シ付け
   た継胴に前記下部管板を支持させた高速増殖炉において
   、継胴内側に柔軟なアニユラス胴を取如付けこれを介し
   て下部管板を継胴に柔く支持させるとともに、回転プラ
   グと前記支持板を貫通し炉心構造物上端周辺部に設けた
   凹部に係脱可能な連結棒と回転プラグ上に取シ付けられ
   この連結棒を上下させるジヤツキアップ装置とからなる
   振動抑制装置を設け、高速増殖炉の通常運転時には連結
   棒下端を四部に係合することによシ前記支持板の水平方
   向の揺動を規制して上部ｉ１＋Ｉ制御棒案内管と燃料集
   合体を強’＋ｎＩＪ的に同芯上に位置させる一方、燃料
   交換時等には連結棒が前記凹部を脱出し回転プラグの回
   転が自由になることを％徴とする炉心上部機構。