JPS6212893A - 原子炉制御装置 - Google Patents

原子炉制御装置

Info

Publication number
JPS6212893A
JPS6212893A JP60150257A JP15025785A JPS6212893A JP S6212893 A JPS6212893 A JP S6212893A JP 60150257 A JP60150257 A JP 60150257A JP 15025785 A JP15025785 A JP 15025785A JP S6212893 A JPS6212893 A JP S6212893A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reactor
weight
absorber
rod
coolant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP60150257A
Other languages
English (en)
Inventor
三田 敏男
逢澤 弘子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP60150257A priority Critical patent/JPS6212893A/ja
Publication of JPS6212893A publication Critical patent/JPS6212893A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Control Of Linear Motors (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

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、原子炉の制御装置に係り、特に高速増殖炉の
事故時や炉心変形時に炉を安全に停止させるのに好適な
原子炉制御装置に関するものである。
〔発明の背景〕
一般に原子炉には、炉を安全に運転し、停止できるよう
に中性子をよく吸収する物質を含んだ制御棒を備えてい
る。この制御棒は大きく分ると、調整捧と安全棒に分類
できる。原子炉を起動するには、まず安全棒を炉心領域
から完全に引き抜き、次に調整捧を徐々に引き抜いて、
所定の原子炉出力において原子炉がちょうど臨界となる
ようにしている。原子炉運転中には、調整捧は燃料消費
に伴う原子炉出力低下の補償のため運転が経過する□ 
につれて除々に引き抜かれる。原子炉を停止する場合に
は、調整棒と安全棒を共に炉心内に挿入することにより
、大きな負の反応度を炉心内に与え高速増殖炉の場合に
は、制御棒として調整棒と安全棒の他に後備安全棒を備
えている。後備安全棒は機能的には安全棒と同じである
が安全棒の駆動機構と異なった駆動機構を有し安全棒を
バックアップする。すななわち、後備安全棒は安全棒の
炉心領域への挿入が不可能になった特、安全棒に代って
炉心領域内に挿入して炉を停止させる。
高速増殖炉の場合、制御棒を約10m上方から操作する
ため、原子炉運転中の炉心変形や地震時      □
の変形時に対しても挿入性を高めることは制御棒設計に
おける重大な課題の一つである。また、後備安全棒とし
て事故発生時に自動的にスクラムする機能が要求されて
いる。
従来、前者の課題に対する対策として、特開昭57−1
36188号公報や特開昭51−51697号公報に記
載のように、制御棒を複数個の要素に分け、自在継手や
弾性部材等で結合して、各要素間で屈曲可−1す、各制
御棒要素1a”cを弾性体の連結棒5で結合している。
案内管2に曲げが生じている場合でも延長管3を炉上部
の駆動機構で上下駆動することにより制御棒1を上下操
作することができる。
しかし、制御棒要素1a=cの結合部の信頼性に問題が
あると共に、結合部を設けるため中性子吸収物質の量が
減るという欠点がある。
一方、後者の事故時の自動スクラム機能に関しては、冷
却材流量低下事故や反応度挿入事故について有効な装置
が多数検討されている。冷却材流量低下事故に対して有
効な装置として第3図にその概略図を示す。本装置では
、エントランスノズル8から流入した冷却材は案内管2
内を下方から上方に流れて上部出口9から流出するよう
になっている。案内管2内には有孔仕切板10.11間
に粒状の中性子吸収体6が収容されている。吸収体6は
案内管2内を流れる冷却材より比重が大きく、冷却材が
所定の流量以下のときはその自重によって下側の有効仕
切板1o上に沈積する。また有孔仕切板11の上方には
電磁流量調整弁7がnけられ、原子炉停止時には流量調
整弁7により流量を絞ることにより吸収体6を沈積させ
る。冷却材流量低下事故時には吸収体6が沈積し、炉が
自動的に停止する。この装置では粒状の中性子吸収体6
を使用しているため路心変形時の作動性に関しても信頼
性が高く、高速増殖炉の後備安全棒としてすぐれたもの
の一つである。しかし、電磁流量調整弁7が破損した場
合には、吸収体6が浮上したままとなり、原子炉に大き
な正の反応度を与える可能性がある。さらに、反応度挿
入事故時に対する自動スクラムについては配慮されてい
ない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、冷却材流量低下事故および反応度挿入
事故に対して自動スクラムにより原子炉を確実に停止し
、かつ炉心変形時の操作性を向上した原子炉制御装を提
供することにある。   ゛〔発明の概要〕 本発明の特徴は、下部から流入する冷却材の流動圧によ
り通常運転時には中性子吸収体を浮上させ、冷却材流量
低下事故時にはその流動圧の低下により吸収体が沈下し
て自動スクラムすることと。
吸収体の上部に重りを設置することにより反応度挿入事
故時にはその異常温度上昇を検知してその重りの自重で
確実に自動スクラムすることである。
また、中性子吸収体を粒状の吸収体又は、複数本の制御
棒要素で構成することにより炉心変形時の挿入性を向上
したことも特徴とする。
本発明の制御棒操作は、従来の制御棒と同様に炉上部の
駆動機構により延長管を介して重りを操作することによ
って行う。吸収体は相互に機械的に結合していないが、
冷却材の流動圧により一体として重りの上下動に追随す
る。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。
本発明を電気出力100100Oクラスの大型炉の原子
炉制御装置に適用した実施例を第1図に示す。本装置は
、炉心を構成する燃料集合体と同様に炉容器下部の高圧
プレナム部からエントランスノズル8を介して冷却材(
液体ナトリウム)が流入する。
冷却材は案内管2内を下方から上方に流れて上部出口9
から流出する。案内管2の下部には、スクラム時の衝撃
を緩和するためダッシュポット14が備えられている。
案内管2の内部には、上部に重り12、中間部に多数の
粒状の中性子吸収体6゜下部にガイド用ノズル13が収
納されている。上記の収納物12,6.13はいずれも
冷却材より比重が大きく、冷却材が所定の流量以下のと
きはその自重によって下部のダッシュボット14まで沈
下する。
重り12は、比重の大きい物質で構成され、原子炉運転
中の定格流量ではその流動圧により中性子吸収体6とガ
イド用ノズル13だけでは浮き上り、重り12の重量を
加えると沈下するようにエンランスノズル内のオリフィ
スの形状等を設計している。ガイド用ノズル13は、吸
収体6の浮上及び沈下時にそのガイドをすると共に、沈
下してダッシュボット14に挿入された時には冷却材入
口に流路が縮小され、そこでの圧損が増すため冷却材流
量を低下させる。このため、炉停止時の吸収物質6の浮
上り防止の効果がある。
吸収体6の構成物質は、炭化ホウ素、タンタル又はステ
ンレス・スチール(以下SUSと略記)で、重り12は
、劣化ウラン(比重18.9.融点1130℃)、オス
ミウム(比重22.5.融点2700℃)又はレニウム
(比重21.3、融点3180℃)で、ガイド用ノズル
13はSUSである。
以下に、本装置の特性について数値例で示す。
案内管2の内径D□は132mm、吸収体6の有効高さ
h工は炉心領域Aと同じ1000+n+++である。吸
収体として、直径18mmの炭化ホウ素(SUS被覆:
被覆管肉厚0.8mm)のボールを用いると、約200
0個必要となり、その重量は約25kgである。ガイド
ノズル13の重量と合せても30kg以下である。一方
、重り12として劣化ウランを用い、その寸法を直径1
00 m m、高さ500mmとすると、その重量は約
75kgである。そこで、吸収体6とガイド用ノズル1
3(重量和30−以下)に対する最小浮上刃の2程度の
流量を流しても、重りと一体とすると3.5倍以上の重
量となるので確実に沈下する。また、吸収体6とガイド
用ノズル13の重量和(30kg)をガイド用ノズル1
3の断面積合体の圧損は約5 kg/dであるので、本
装置のエントランスノズル8のオリフィスの調整により
十分浮上させることが可能である。本実施例の炭化ホウ
素の重量は、約12kgであり、従来使用されているピ
ン状の炭化ホウ素を用いた後備安全棒での炭化ホウ素の
重量約13kgと同程度であり、安全棒としての炉停止
機能(負の反応度効果)は同等である。
一方、重り12は、延長管3と電磁石15、脱着部16
.キュリ一点を有する磁性体17で結合されている。通
常の炉停止時には、電磁石15の電源を切ることにより
電磁石15と脱着部16を切り離す。事故時に異常に温
度が上昇し、磁性体17のキュリ一点を越えると急速に
磁気力が低下し、磁性体17と脱着部16が切り離され
て自動スクラムとなる。キュリ一点を有する材料として
は、Fe(キュリ一点1043°K) 、G o (1
400°K)。
N1(631°K)などがあり、炉設計温度に応じてこ
れらの材料や合金を用いることにより確実な原子炉停止
が可能となる。
次に、本実施例による原子炉制御装置の操作方法とその
動作を第4図に基づいて説明する。
炉停止時(4−a図)には、重り12、吸収体6とガイ
ド用ノズル13がその自重で沈下している。このとき、
ガイド用ノズル13はダッシュボット14に挿入されて
いる。原子炉起動のために制御棒操作時(4−b図)に
は、延長管3と重り12を結合し、延長管3により重り
12を上昇してゆくと、冷却材の流動圧により吸収体6
とガイド用ノズル13が一体となり浮上していく。ガイ
ド用ノズル13がダッシュボット14から抜けると、冷
却材入口流路が広がり、さらに流動圧が増す。吸収体6
が、炉心領域Aから完全に引抜かれた状態が炉運転状態
(4−0図)となる。冷却材流量低下事故時(4−d図
)には、流動圧の低下により吸収体6とガイド用ノズル
13のみが沈下して、自動スクラムにより原子炉を停止
する。スクラム信号又は反応度挿入事故による隣接燃料
集合体の出口温度の異常上昇により延長管3と重り12
が切り離されたときには、重り12.吸収体6とガイド
用ノズル13が一体となり沈下して原子炉を停止する。
他の実施例の原子炉制御装置を第5図に示す。
この実施例の特徴は、重り12を操作する駆動棒18の
下部の径を上部の径に比べて小さくしたことである。さ
らに、案内管2の上部に流路調整ガイド19を設置して
おり、重り12が上限位置([子炉運転中)では、駆動
棒18の細径部が流路調整ガイド19の位置にある。ス
クラム等により駆動棒18が下降しはじめると、その太
径部が流路調整ガイド19の位置にきて流路をせばめる
このため、流動圧が減少してさらに急速に吸収体6が沈
下してゆき、スクラム速度を早める効果がある。
以下に本発明を高速増殖炉の調整捧に適用した実施例を
説明する6第6図はその一実施例であり、前述の実施例
で説明してきた重り12の下部に従来のピン形状の炭化
ボロンを用いた調整捧20を配置したものである。調整
捧20の上下操作は重り12を操作することにより行う
、事故時の自動スクラム機能は前述の実施例と同様に有
している。
第7図に他の実施例を示す。第6図の実施例に対して、
調整棒20を3つの要素20 a = cに分けたこと
と、重り12を3つの要素12 a ” cに分けて、
各要素を自在継手21で結合したものである。第6図の
実施例の効果の他に、案内管2内で自由に変形できるた
め炉心変形時の調整棒の炉心内への挿入性が向上してい
る。特に、調整捧の各要素20 a = cには連結機
構が不要なため、炉心内への吸収物質の装荷の密度が増
すと共に、連結機構の破損の心配がない。
本発明の異常高温時のスクラム機能については電磁石と
キュリ一点をもった磁性体により構成したが、バイメタ
ル、金属溶融、形状記憶合金を用いることもできる。
1−8以上の説明は、ナトリウムを冷却材とする高速炉
を対象に述べてきたが、本発明は、ガス冷却高速炉ある
いは軽水炉に対しても、同様に適用できる。
なお、耐高温ナトリウム、耐照射及び強度的にもすぐれ
た弾性材料を用いて、延長管9重り及び制御棒要素(保
護管や被覆管等)をその弾性材料で構成すると、炉心変
形時にさらに挿入性のすぐれた原子炉制御装置が実現で
きる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、原子炉運転中の炉心変形や地震時の変
形に対して制御棒の炉心部への挿入性を向上し、かつ冷
却材低下事故及び反応度挿入事故時に自動的にスクラム
する原子炉制御装置を提供するもので、原子炉の安全上
の効果は大なるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例の後備安全装置の断面図、
第2図は、−分節点をもつ制御棒の一例の断面図、第3
図は流体差圧方式の原子炉停止装置の一例の断面図、第
4図は、本発明の一実施例′実施例の後備安全装置の断
面図、第6.第7図は一本発明の別の実施例の調整捧の
断面図である。 1・・・制御棒、2・・・安内管、3・・・延長管、6
・・・中性子吸収体、7・・・電磁流量調整弁、8・・
・エントランスノズル、12・・・重り、13・・・ガ
イド用ノズル、冶10 静J 幻 第5m 第7区

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、下部より導入される加圧流体の作用によつて炉心外
    上部に中性子吸収物質を浮上させる流体差圧方式の原子
    炉制御装置において、前記中性子吸収物質の上部に、流
    体の流量減少時に自由落下させる重りを配置したことを
    特徴とする原子炉制御装置。
JP60150257A 1985-07-10 1985-07-10 原子炉制御装置 Pending JPS6212893A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60150257A JPS6212893A (ja) 1985-07-10 1985-07-10 原子炉制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60150257A JPS6212893A (ja) 1985-07-10 1985-07-10 原子炉制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6212893A true JPS6212893A (ja) 1987-01-21

Family

ID=15492985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60150257A Pending JPS6212893A (ja) 1985-07-10 1985-07-10 原子炉制御装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6212893A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6443797A (en) * 1987-08-11 1989-02-16 Hitachi Ltd Nuclear reactor shut-down device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6443797A (en) * 1987-08-11 1989-02-16 Hitachi Ltd Nuclear reactor shut-down device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2007136261A1 (en) A nuclear reactor
US3244597A (en) Fast breeder neutronic reactor
JP2023520355A (ja) 原子炉制御装置
EP2894635B1 (en) Passive shutdown system and method of operating a liquid metal cooled reactor using the same
US3475272A (en) Gas-cooled fast reactor
KR101549603B1 (ko) 피동 안전장치 및 이를 구비한 핵연료집합체
JPS592878B2 (ja) 原子炉の中性子束を制御する装置
CN116092712A (zh) 熔盐堆流体控制组件、熔盐堆系统及其控制方法
US8559585B2 (en) Cold shutdown assembly for sodium cooled reactor
EP2270815A2 (en) Nuclear reactor with inherent shutdown and associated control method
CN103928061B (zh) 带堆内构件的逆推式反应堆压力容器
JPS6212893A (ja) 原子炉制御装置
JPS62223696A (ja) 原子炉制御装置
US6804320B2 (en) Automatically scramming nuclear reactor system
Cahalan et al. Integral fast reactor safety features
CN203134390U (zh) 带堆内构件的逆推式反应堆压力容器
JP2501338B2 (ja) 原子炉停止装置
Kwon et al. Evaluation of Inherent Safety Features of the KALIMER-600 Design Concept for Anticipated Transient Without Scram Events
JP2914805B2 (ja) 高速炉の炉心
Carlsson et al. Emergency decay heat removal by reactor vessel auxiliary cooling system from an accelerator-driven system
US20030194043A1 (en) Nuclear reactor system and method for automatically scramming the same
JPH0422231B2 (ja)
Dubberley et al. Super Prism metal core margins to severe core damage
JPS62161085A (ja) 原子炉自動停止装置
JPS6333677B2 (ja)