JPS628093A - 制御クラスタを有する原子炉 - 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】 〔産業上の利用分野及び従来の技術〕 本発明は、軽水で冷却され且つ減速される原子炉に関し
、特に加圧木型原子炉に関する。本発明はもっと詳細に
は、閉鎖用蓋を備えｔ♀耐圧容器と、該耐圧容器内に並
んで配置された垂直の燃料集合体で形成された炉心と、
制御クラスタとを有し、これらの制御クラスタは該制御
クラスタが炉心内に挿入される低位置と該制御クラスタ
が炉心の外部にある高位置との間で前記制御クラスタを
垂直方向に移動するための機構を備え、さらに、耐圧容
器内でこの耐圧容器に固定され且つ炉心の上方に配置さ
れ、そしてクラスタを案内するための機構を備えている
ような形式の原子炉に関する。かかる構成は欧州特許第
５４７８８号に開示されており、この構成では、機構が
蓋の上方に配置されたシリンダを有し、その結果、熱損
失が高く、耐圧容器の外部に能動構成要素を設ける必要
がある。

制御クラスタのうちの少なくとも幾つかは、中性子吸収
物質を収容し且つ原子炉を駆動し及び／又は安全機能を
果たすための要素で形成されている。クラスタは各々一
般的に、蓋の上方に配置された燃料被覆内に収容され且
つ蓋を密封的に貫通した延長部を有する電気機械的機構
で制御される。

原子炉は又、中性子吸収要素クラスタに加えて、例えば
炉心内の中性子のエネルギスペクトルを修正するために
使用される別の性質の要素のクラスタを有するものとし
て知られている。後者のクラスタは特に、親物質を収容
した要素で形成されている。同一の燃料集合体は第１の
形式のクラスタ及び第２の形式のクラスタを備えている
。第２の形式のクラスタは一般的に、原子炉の運転中、
最　　　□も端の位置の一方又は他方を占めるように設
けられている。２つのクラスタを制御するために同一の
機構を使用することが提案された（仏画特許第２５３７
２６４号）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

、　この解決策の欠点は、２つのクラスタの移動の間に
は妨害があるということである。耐圧容器の内部の圧力
を駆動圧力として使用する独立の油圧制御装置を備えた
第２の形式のクラスタを設けることも提案された。しか
しながら、もし同軸の取り付けを使用すると複雑な装置
になる。もし２つの機構を並置して設けると完全な対称
性を得ることができず、また蓋を貫通する穴の数は二倍
になる。したがって、特に燃料集合体の大部分にわたっ
てクラスタを設けることが望まれるときに、十分満足の
ゆくような解決策はこれまでには無い。

さらに、貫通穴の数が多ければ熱損失がかなりのものに
なる。

〔発明の概要〕

本発明の目的は、クラスタの最も端の位置の一方から他
方まで移動されることになっているクラスタの油圧制御
機構を使用し、それによって貫通穴として単一のダクト
通路を使用することのできる上述の形式の原子炉を提供
することにある。本発明の別の目的は、熱損失を減じる
こと、機構を簡単にすること、及び建設を容易にするこ
とにある。この目的のために、２つの最も端の位置の間
を移動するクラスタと関連した機構が、原子炉の内部に
設けられ且つ、クラスタに属し又はクラスタを形成する
一群の要素を吊り下げたピストンと一緒になって、蓋を
貫通した導管によって原子炉内の圧力よりも低い圧力の
空間と随意に連結するための弁に連結される作動室を構
成する垂直のシリンダを有するような上述の形式の原子
炉を提供する。

かかる構成では、耐圧容器の外部に配置される油圧制御
機構の能動要素はない。

燃料集合体と関連した各クラスタは燃料集合体の軸線の
回りに等しい角度間隔で分布された複数の群即ちサブク
ラスタを有するのが良く、該サブクラスタは各々、作動
室を構成し且つサブクラスタの要素を案内するための横
プレートを心出しする別個のシリンダを備えている。正
方形の形をした燃料集合体の場合、クラスタを有利には
４つの群で構成して使用する。４つの関連したシリンダ
の作動室を同一の弁に連結するのが良く、それによって
、群の燃料集合体を共通に作動させるが、各燃料集合体
について蓋を貫通しなければならない導管の数を１つに
減らす。また、導管及び弁を各シリンダについて設ける
のが良い。

各シリンダ及び該シリンダの中に摺動自在に受は入れら
れたピストンは一般的に、ピストン、それゆえピストン
の支持する要素の群を上方位置に機械的に係止するため
の協働手段を有する。係止手段は一般的に移動の終わり
で自動係止するような形式のものである。係止手段は、
別個の制御装置、例えば電磁制御装置で解除できるのが
良く、或いは、要素の群の重量に付は足され且つ作動室
内の圧力を°増すことによって得られる所定の力の作用
で１１むように校正されるのが良い。

本発明−は例示と、して与える特定の実施例の以下の説
明からもっとよく理解されよう。

〔実施例〕

第１図を参照す・ると、原子炉が、蓋１２で閉鎖され且
つ減速材及び冷却材として役立つ軽水の流入パイプ及び
流出パイプ（図示せず）を備えた耐圧容器１０を有して
いる。炉心支持体を形成するバレル又はケーシング１４
が容器１０に固定されている。バレル又はケーシング１
４は容器１０と一緒になって、流入パイプからの水の下
向き流路を構成している。容器は又、原子炉の上部内部
装備の支持構造体を支持している。この支持構造体１６
は、周囲が互いに連結された２つのプレート１８．２０
及び後述するスペーサ要素で形成されている。

上部炉心板２２が原子炉の炉心上に配置されている。炉
心は並んで配置された垂直の燃料集合体２４から成る。

以下、燃料集合体は正方形横断面を有しそして正方形格
子の升目に配置された一東の燃料要素を有し且つ正方形
格子の升目のうちの幾つかは案内管で占められ或いはこ
れら幾つかの升目には案内管及び燃料要素のないものと
する。

第１図に示すように、燃料集合体２４は漸進移動のため
の周知の形式の電磁爪機構を有する第１の形式の制御ク
ラスタと、第２の形式の油圧被動クラスタとを備えてい
る。

２つのクラスタは２つのスリーブ２６．２８を有する案
内構造体の中を移動する。プレート１８．２０間にスリ
ーブ２６は、これらプレート１８．２０を互いに連結し
て支持構造体１６の剛性を高めるスペーサを形成してい
る。スリーブ２８はプレート２０から吊り下げられてい
る。スリーブ２８は上部炉心板２２のすぐ近くで終わり
、このスリーブ２８はスタッド（図示せず）により上部
炉心板２２内で心出しされている。

第１の形式のクラスタは通常、新たな核分裂を引き起こ
すことのないように中性子を吸収する物質を収容した要
素で作られている（かかる要素はしばしば、それらの吸
収度に応じて「灰色」又は「黒色」と呼ばれている）。

これらの要素はプランジャ３０に連結され、プランジャ
３０は、蓋１２の上方に位置した電磁機構３４に連結さ
れた駆動棒３２に任意適当な手段（図示せず）によって
固定されている。駆動棒３２は密封スリーブ３６内で蓋
から突出している。

今までに説明した構成は在来のものであり、それゆえか
かる構成を詳細には説明する必要はない。

第２図及び第３図に例示として示すクラスタは十字の形
をした構造体すなわちスパイダ１４でプランジャ３０に
連結された１２個の中性子吸収要素３８を有している。

中性子吸収要素３８はスリーブ２６及びスリーブ２８の
上部内で、スリーブに沿って間隔をへだてたガセットプ
レート４２（第２図）によって案内される。隔壁４４の
下方のスリーブ２８の下部では、中性子吸収要素３８は
隔壁４４に固定された管４６によって個々に案内される
。スリーブ２８は、燃料集合体を出た水を上部炉心板２
２の上方につくられたしばしば「出口プレナム」と呼ば
れる収集空間の中に流出させることのできる幅のある側
方開口部を隔壁４４の下方に有している。かくして、水
は矢印ｆで指示した流路に沿って流出パイプ（図示せず
）に向かって流れる。かかる構造のもっと完全な説明は
仏画特許第２１６８５６４号に見ることができる。

第２の形式のクラスタは、スリーブ２６の軸線の回りに
均等に分布された４つの同一のサブクラスタ群を有して
いる。サブクラスタ及び駆動機構は全て同一なので一つ
のサブクラスタ４８だけを説明する。サブクラスタ４８
はロッド５２の固定されたプランジャ５０を有している
。これらのロッド５２は炉心中の中性子のエネルギスペ
クトルを修正するための、低い中性子吸収の親物質又は
不活性物質を収容している。これらのロッド５２を、第
１の形式のクラスタの材料とは異なる中性子吸収材料で
、或いは燃料集合体２４の要素の中に収容された核分裂
性物質とは異なる濃縮度の核分裂性物質で作るのが良い
。

サブクラスタ４８のロッド５２は隔壁４４の下方で、管
４６に似た管５３によって案内される。

サブクラスタを移動させるための各機構はシリンダ５４
を有している。シリンダ５４はプレート１８に固定され
たヘッドと、隔壁４４まで延びた管状本体とを有し、該
管状本体は隔壁４４に固定されている。隔壁４４は管状
本体の内部と出口プレナムとを連通させる開口部を有し
ている。

段付きピストン５６がシリンダ５４の中に摺動自在に収
容されている。段付きピストン５６は密封リング５８を
有し、そして作動室６０を構成している。プランジャ５
０は自在継手６２によってピストン５６から吊り下げら
れている。作動室６０は、２つの部分６４．６６を有す
るダクトによって圧力容器１０の外部に連結されている
゛。ダクト部分６４はプレート１８に固着され且つこの
プレート１８から上方に突出している。ダクト部分６６
は蓋１２を密封的に貫通している。ダクト部分６４．６
６は、ある程度の流体密をつくるために摺動連結具６８
の協働要素を有している。実際には、十分な密封のため
には段付き溝を設けるだけで良い。各ダクト部分６６は
、該ダクト部分を遮断したり該ダクト部分を、原子炉容
器内の大方の圧力よりも低い圧力でエンクロージャ７２
に連結するための弁７０に連結されている。

シリンダ５４のヘッド及びピストン５６は、サブクラス
タをその頂位置で係止するための協働手段を有している
。第１図及び第３図に示すように、かかる協働手段は、
シリンダによって支持されたソケット７６に引っ掛かる
係止用ラッチを各々備えた複数の弾性フィンガ７４を有
している。ソケットは周知の構成の通りに、シリンダの
２つの位置の間を回転できるのが良い。ピストンの移動
の終わりでピストンの小径端部とシリンダのヘッドのボ
アとの係合により、係止が満足のゆく条件のもとで起こ
るように相互の心出しを保証する。

サブクラスタがその頂位置にあるときに、組をなした２
つの弁７８．８０がシリンダの下部、作動室６０、プレ
ート１８の間の連通を達成し、前記弁７８．８０のうち
一方のものはピストンによって支持され、他方のものは
シリンダヘッドによって支持されている。２つの弁閉鎖
部材は共に、それらの閉鎖位置へばね押しされている。

弁閉鎖部材７８は、ピストンの上移動の終わりで弁８０
の閉鎖部材に衝合して２つの弁を押し開くブツシュロッ
ド８２を有している。

サブクラスタ４８のロッドは、スリーブ２８の下部で連
続的な案内を行う管５３に加えて断続的な案内手段から
成る案内手段を備えている。かかる案内手段は異なる構
造を備えているのが良い。

これらの案内手段は代表的には、シリンダ内でのピスト
ン５６の下方移動を制限しないように抜き−差し自在で
ある。第３図に例示として示す案内手段は十字形のプラ
ンジャ５０に固定され且つカード又は横プレート８６内
に摺動自在に受は入れられた第１の組のロッド８４を有
している。横プレート８６はシリンダ５４内に摺動自在
に設けられている。この横プレート８６は、サブクラス
タ４８の要素の摺動できる通路を有し、そしてカード又
は横プレート９０内に摺動自在に受は入れられた第２の
組の案内ロッド８８を連結するための連結手段を有して
いる。

下方に駆動されたクラスタのプランジャ５０が連続的な
案内のために２つのカードを移動させてこれらを接触さ
せそして構造体の隔壁４４の上まで移動させたときには
、２つの組のロッド（プランジャ５０に固定されたロッ
ド８４及び横プレート９０に固定されたロフト８８）は
両方とも同−垂直高さに位置する。すると、２つの組の
ロッド８４．８８は管のうちのある特定のものの中に収
容されて連続的な案内を達成する。これらのロッドはこ
の目的のために設けられている。ゆっくりと上昇すシ水
の流れに対するカード８６．９０の透過性は、ロッドの
下拘留端部片（第３図）だけが水の上昇を保証するよう
なものである。

作動は上記の説明から明らかなのでサブクラスタの昇降
を簡単に説明すれば十分である。サブクラスタがその下
降位置にあるとき、作動室６０とエンクロージャ７２と
を連結してサブクラスタを上昇させればよい。ピストン
５６前後の差圧がサブクラスタを上昇させる。上昇速度
を制限するように隔壁４４の開口部を寸法状めすること
ができる。ピストンがその係止位置のすぐ近くに到達し
た時、弁７８．８０が開いて差圧を小さくする。

係止をいったん行うと、弁７０は閉じられる。

サブクラスタを解除し或いはサブクラスタを下降させる
ための解決策は幾つか考えられる。弁７０は、圧力が圧
力容器１０内の圧力よりも高いような場合、ダクト部分
６６とエンクロージャとを連結するための第３のチャン
ネルを有してもよく、それによって、弾性フィンガ７４
の弾性係止力に打ち勝つ力をつくり、するとサブクラス
タは自重で下方に移動する。

【図面の簡単な説明】 第１図は、幾つかが、電磁的に移動する制御クラスタと
油圧的に制御される第２のクラスタとを存するような燃
料集合体を備えた本発明の一実施例の原子炉の一部の略
断面図であり、２つのクラスタの相対的な配置を明確に
するために尺度を考慮しないで示した図である。 第２図は、２つのクラスタの可能な配置を第１図の■−
■線における断面で示した図である。 第３図は第２図の■−■線における拡大断面図である。 １〇　　−圧力容器又は耐圧容器　　　１２　・蓋１６
　・・構造体　　　１８．２０−・・　プレート２６．
２８・・　スリーブ　　　５４−−シリンダ５６　　ピ
ストン　　　６０　・作動室６４．６６　−ダクト部分
　　７８　・・・・弁８４．８８　・・ロッド

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）閉鎖用蓋を備えた圧力容器と、該圧力容器内に並
   んで配置された垂直の燃料集合体で形成されている炉心
   と、複数の制御クラスタとを有し、これらの制御クラス
   タは各々、該制御クラスタが炉心内に挿入される低位置
   と該制御クラスタが炉心の外部にある高位置との間で前
   記制御クラスタを垂直に移動するための別個の機構を備
   え、さらに圧力容器に固定され且つ炉心の上方に配置さ
   れ、制御クラスタを案内するための手段を備えた上部内
   部構造体を有する原子炉において、第１の形式のクラス
   タと関連した前記機構のうちの幾つかは各々、原子炉の
   前記上部内部構造体の中に設けられた垂直のシリンダと
   、前記クラスタに連結されたピストンと、前記シリンダ
   及び前記ピストンで構成された作動室とを有し、前記作
   動室は、前記作動室と圧力容器内の大方の圧力よりも低
   い圧力の空間とを連結するように作動できる制御弁に、
   蓋を貫通したダクトによって連結されていることを特徴
   とする原子炉。
2. （２）前記シリンダ及び前記ピストンはピストンをその
   高位置に機械的に係止するための協働手段を有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の原子炉。
3. （３）前記シリンダ及び前記ピストンは、クラスタをそ
   の高位置に移動させたときに互いに開くように配置され
   且つ作動室を圧力容器の内部と連通させるように配置さ
   れた、弾性閉鎖手段を備えた弁を有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。
4. （４）前記ダクトは、シリンダに固定された部分と、蓋
   を貫通した部分とから成り、これらの部分は摺動連結具
   によって連結されてい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。
5. （５）前記上部内部構造体は、圧力容器によって支持さ
   れており且つスペーサスリーブによって互いに連結され
   た上部プレート及び下部プレートを有しているケーソン
   を有し、前記スリーブは各々、クラスタ案内装置の上部
   分を形成し、前記クラスタ案内装置の下部分はケーソン
   と上部炉心板との間に配置されていることを特徴とする
   特許請求の囲第（１）項記載の原子炉。
6. （６）各クラスタは、ピストンに固定され且つシリンダ
   内に心出しされた案内プレートの中を摺動するロッドを
   有する案内装置を備えてい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。
7. （７）第１の形式のクラスタの各々は、前記燃料集合体
   のうちの１つのものの垂直軸線の回りに均等に分布され
   且つ各々前記シリンダのうちの１つのもののピストンに
   連結された複数の群から成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。
8. （８）前記クラスタのうちの同一のものの群と関連した
   各シリンダは前記制御弁の別個の１つに連結されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（７）項記載の原子
   炉。
9. （９）燃料集合体のうちの少なくとも幾つかは、第１の
   形式のクラスタに加えて、中性子吸収ロッドを有し且つ
   電磁駆動機構によって移動できそして前記群のシリンダ
   の間に配置された第２の形式のクラスタを有することを
   特徴とする特許請求の範囲第（７）項記載の原子炉。
10. （１０）第１の形式の前記クラスタのロッドは炉心内の
    中性子のエネルギスペクトルを変えるための物質を収容
    してい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。