JPS6282394A - 原子炉停止装置 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は高速増殖炉の原子炉停止装置に関する。

［発明の技術的前ＩＩ］ 一般に高速増殖炉においては、炉心に上方から１ＩＩＩ
Ｉ［Ｉ棒を挿入し、又は引抜くことにより出力制御をな
している。かかる制御棒の挿入・引抜は原子炉容器の遮
蔽プラグに設置された制御棒駆動機構によりなされる。

また原子炉を停止する場合には、上記制御棒を全て炉心
内に挿入することによりなされる。

ところで異常発生時、例えば地震が発生したような場合
には、原子炉緊急停止（以下スクラムという）がなされ
、該スクラムは全制御棒を炉心内に高速挿入することに
よりなされる。その際上記制御棒の高速挿入を前記制御
棒駆動機構により行なった場合には挿入速度が遅く、ま
た万一制御棒駆動ｉ横が故障したような場合には、スク
ラム動作が不能となってしてまう。そこで従来制御棒を
制御棒駆動機構に連結している保持機構をスクラム信号
によって強制的に開放し、重力によって制御棒を炉心内
に挿入する方式が採用されていた。

［背景技術の問題点］ しかしながら上記構成によると以下のような問題があっ
た。すなわち万一スクラム信号を出力する回路に故障が
発生した場合には、スクラム動作が不能となるおそれが
ある。そこでスクラム信号に依存することなく、原子炉
異常発生時に独立して動作して原子炉を停止させるいわ
ゆる後備原子炉停止装置が開発されている。該後備原子
炉停止装置は保持機構を有し、この保持機構により制御
棒を引抜状態に保持し、原子炉の温度（冷却材の温度）
が所定温度以上になった場合には、上記保持機構に内蔵
されているキュリー点電磁石がキュリー点を越えて非磁
性体となり、その結果保持機構による保持が解除されて
、制御棒が自重により炉心内に落下するというものであ
る。

しかしながらこのような後備原子炉停止装置を使用した
場合には、原子炉制御用の制御棒およびスクラム信号に
より作動する原子炉停止系の制御棒の他に原子炉を停止
させるに必要な制御棒を別に設置する必要があり、その
結果制御棒の本数が増加して、炉心ひいては原子炉が大
形化してしまうという問題があった。

［発明の目的コ 本発明は以上の点に基づいてなされたものでその目的と
するところは、後面原子炉停止機能を損なうことなく、
制御棒の数を削減し、炉心ひいては原子炉の小形化を効
果的に図ることが可能な原子炉停止装置を提供すること
にある。

［発明の概要］ すなわち本発明による原子炉停止装置は、下端部にラッ
チフィンガを有する外側延長管およびこの外側延長管の
内周側に配置され下端部に有するフィンガロッドにより
上記ラッチフィンガを拡開させてラッチフィンガを制御
棒の上端に連結されたハンドリングヘッドに係合させる
内側延長管とからなる延長管と、この延長管の上端に連
結され上記延長管を介して制御棒を炉心内に挿入・引抜
するとともにスクラム信号の出力により上記延長管との
連結を解除して延長管と制御棒を一体に保持した状態で
炉心内に緊急挿入させる駆動部と、上記外側延長管およ
び内側延長管のいずれか一方に設けられキュリー点以上
に加熱されることにより非磁性化するキュリー点電磁石
を有するキュリー点電磁石機構と、他方に設けられ上記
キュリー点電磁石機構により吸着される被吸着部とを充
え、冷却材温度が上昇して上記キュリー点電磁石機構が
キュリー点以上まで加熱された時その磁性力が消磁され
キュリー点電磁石機構と非吸着部との吸着が解除されそ
れによって内側延長管が落下して上記ラッチフィンガと
ハンドリングヘッドとの係合が解除され制御棒が炉心内
に挿入されるように構成されていることを特徴とするも
のである。

つまりスクラム動作信号によりスクラム動作するととも
に、万一スクラム信号が出力しなかったような場合にお
いても、原子炉の異常により冷却材温度が上昇し、予め
設定された温度以上まで上昇すると、キュリー点Ｎ磁石
機構のキュリー点電磁石が非磁性化して被吸着部の吸着
が解除され、それによって延長管と制御棒との連結が解
除されて制御棒が炉心内に挿入され、これによってスク
ラム動作がなされる。このようにスクラム信号によるス
クラム動作およびスクラム信号が何等かの理由により出
力されなかった場合のスクラム動作の両方の機能を備え
た原子炉停止装置を提供せんとする。

［発明の実施例］ 以下第１図乃至第３図を参照して本発明の一実施例を説
明する。第１図は本実施例によるループ型高速増殖炉の
概略構成を示す縦断面図である。

図中符号１は原子炉容器であり、この原子炉容器１内に
は冷却材２および炉心３が収容されている。

上記炉心３は図示しない複数の燃料集合体および制御棒
３Ａ等から構成されている。また上記原子炉容器１の上
部開口１Ａは遮蔽プラグ４により閉塞されている。上記
炉心３の上方には炉心上部機構５が上記遮蔽プラグ４を
貫通して配置されている。この炉心上部機構５には制御
棒駆動機構６が配置されている。この制御棒駆動機構６
により前記制御棒３Ａの炉心３への挿入・引抜を制御す
る。

上記構成によると、冷却材２は冷却材流入配管１１を介
して炉心３の下方に供給され、炉心３を上方に向って流
通する。その際炉心３の核反応熱により昇温し、炉心３
の上方に流出する。流出した冷却材２は冷却材流出配管
１２を介して図示しない中間熱交換器に導入され、そこ
で二次側冷却材と熱交換して冷却され、循環ポンプにて
加圧され、前記冷却材流入配管１１を介して再度原子炉
容器１内に導入される。以下同様のサイクルをくりかえ
す。

次に第２図および第３図を参照して上記制御棒駆動機構
６の構成について説明する。制御棒駆動機構６は原子炉
容器１の上方に位置する駆動部２１と、この駆動部２１
の下端に連結され駆動部２１により昇降される延長管２
２と、この延長管２２の外周に配置された上部案内管２
３とから構成されている。これに対して前記炉心３側に
は、複数のラッパ管３１と案内管３２が所定の間隔にて
配置されている。これらラッパ管３１および案内管３２
の下端は高圧プレナム４１を構成する上部炉心支持板４
２ａおよび下部炉心支持板４２ｂによって支持されてい
る。上記高圧ブレナム４１内を流れる冷却材２は上記ラ
ッパ管３１および案内管３２内に流入して、夫々の管内
を上方に向って流通する。上記ラッパ管３内には炉心燃
料４５が内蔵され、又案内管３２内には前記制御棒３Ａ
が挿入されている。上記制御棒３Ａ内には中性子吸収材
が充填されており、またその上部には後述する制御棒ラ
ッチ機構に連結されるハンドリングヘッド４６が取付け
られている。

上記駆動部２１は以下のような構成となっている。第２
図生得号５１は駆動モータであり、この駆動モータ５１
はケーシング５２の上方に設置されている。上記駆動モ
ータ５１の駆動軸５３にはポールスクリュ５４が連結さ
れており、またこのポールスクリュ５４の上部外周位置
にはマグネット５５が配置されている。一方前記延長管
２２の上部にはピストンロッド５６が連結され、このピ
ストンロッド５６が上記マグネット５５に吸着されてい
る。また上記マグネット５５は上記ポールスクリュ５４
に螺合したポールナツト５７に固着されている。したが
って前記駆動モータ５１が回転すると、ポールスクリュ
５４およびポールナツト５７により上下運動に変換され
、それによって延長管２２が上下動する。但しマグネッ
ト５５によるピストンロッド５６の吸着が保持されてい
る場合である。そしてスクラム信号が出力された場合に
は、上記マグネット５５による吸引が解除され、それに
よって延長管２２すなわち制御棒３Ａが炉心３内に高速
挿入される。またその時には加速シリンダ５２（前記ケ
ーシング５２が同時に加速シリンダとなっている）内に
ガス圧が作用する。

すなわち加速シリンダ５・２の上端にはガス系配管６１
が接続されており、スクラム時にはこのガス系配管６１
を介して加速シリンダ５２内に高圧ガスが供給される。

高圧ガスは上記ピストンロッド上記ピストンロッド５６
と延長管２２とはと連結Ｉｆ１４ｔ１６２を介して連結
されている。

ところで上記延長管２２は第３図にも示すように内側延
長管２２ａと外側延長管２２ｂとから構成されている。

上記内側延長管２２ａの上部には遮蔽体６５が設置され
ており、またその下端はフィンガロッド６６となってい
る。また図中符号６７も遮蔽体である。上記外側延長管
２２ｂの下端部にはラッチフィンガ７１が取着されてお
り、このラッチフィンガ７１は前記内側延長管２２ａの
下端のフィンガロッド６６により外側に拡開されて前記
ハンドリングヘッド４６に内側から係合し、それによっ
て延長管２２側と制御棒３Ａとが連結されている。

上記外側延長管２２ｂの上記ラッチフィンガ７１の上方
位置には、キュリー点電磁石ｔ［８１が設置されている
。図中符号８２はキュリー点電磁石ｍ構８１の枠体であ
り、この枠体８２は上支持板８２ａ、下支持板８２ｂお
よび円筒胴８２Ｃから構成されている。上記枠体８２内
にはキュリー点Ｎ！ｉ石８５が設置されている。このキ
ュリー点電磁石８５は中空円筒状であって内部に電磁石
用コイル８６を備えている。そして上記中空部分を前記
内側延長管２２ａが挿通している。また上記キュリー点
電磁石８５の下方には空間８７があり、この空間８７内
に内側延長管２２ａの被吸着板９１．が位置している。

よって上記キュリー点電磁石８５が作動している場合に
は上記被吸着板９１が吸着され、第２図および第３図に
示すような状態にある。なお上記被吸着板９１の下方位
置には！１！ｌｉバネ９２が内蔵されている。尚図中符
号１０１はコイルバネであり、このコイルばね１０１に
より内側延長管２２ａを常時下方に付勢している。これ
によって内側延長管２２ａの切離しを迅速なものとして
いる。尚第２図生得号１０２はベローズである。また第
３図生得号１１１は冷却材導入管であり、また符号１１
２は電磁石被覆窓である。この冷却材導入管１１１およ
び電磁石被覆窓１１２を介して冷却材２をキュリー点１
ｔ１石機構８１の近傍に効率良く導入して、異常温度応
答性を高めようとする。

以上の構成を基にその作用を説明する。まず冷却材２の
温度が正常である通常運転時の場合について説明する。

この場合には制御棒３Ａのハンドリングヘッド４６とラ
ッチフィンガ７１との係合が保持され、制御棒３△が延
長管２２に連結されている必要がある。すなわちコイル
８６は通電され、キュリー点Ｎ磁石８５は励磁状態にあ
り、内側延長管２２ａのアーマチュア９１がキュリー点
電磁石８５に吸着されている。これと同時に駆動部２１
のマグネット５５も励磁されており、よって駆動モータ
５１を任意の方向に適宜回転させることによりピストン
ロッド５６、延長管２２を介して制御棒３Ａがチ炉心３
内に挿入、或いは引抜される。これによって炉心３の出
力制御がなされている。

次に原子炉に異常が発生し、スクラム動作を行なう場合
について説明する。この場合には図示しない安全保護系
よりスクラム信号が出力される。

かかるスクラム信号の出力により前記駆動部２１のマグ
ネット５５が消磁される。それと同時にガス系配管６１
を介して加速シリンダ５２内に高圧ガスが供給される。

これによってピストンロッド５６がマグネット５から離
脱して上記高圧ガスに加速されながら落下する。かかる
ピストンロッド５６の落下により連結機構６２、延長管
２２を介して制御棒３Ａが炉心３内に緊急挿入される。

その際制御棒３Ａのハンドリングヘッド４６と延長管２
２側のラッチフィンガ７１とは連結されたままである。

これによってスクラム動作がなされ、原子炉は緊急停止
される。

次に何等かの理由により上記スクラム信号が出力されず
、通常のスクラム動作が不能となった場合について説明
する。この場合には原子炉に異常が発生することにより
冷却材２の温度が上昇する。

かかる冷却材２の温度上昇によりキュリー点電磁石８５
も加熱され昇温する。モしてキュリー点電磁石８５の温
度がキュリー点以上となると、キュリー点電磁石８５は
非磁性体となり吸着力を喪失する。その結果キュリー点
電磁石８５と内側延長管２２ａのアーマチュア９１との
吸着が解除され、内側延長管２２ａは落下する。その際
コイル１０１が内側延長管２２ａに作用するので、内側
延長管２２ａの落下は促進される。この内側延長管２２
ａの落下により、フィンガロッド６６によるラッチフィ
ンガ７１の拡開が解除され、その結果ラッチフィンガ７
１とハンドリングヘッド４６との係合が解除され、制（
財）棒３Ａは延長管２２から離脱して炉心３内に落下す
る。これによってスクラム動作がなされ原子炉は緊急停
止する。

以上本実施例によると以下のような効果を奏することか
できる。

（１）まず別個に制御棒を設置することなく、後備原子
炉停止機能を提供することができる。すなわちスクラム
信号出力系の故障により通常のスクラム動作が不可能と
なった場合であっても、同じ制御棒駆動機構に設置され
たキュリー点電磁石８５がキュリー点以上の温度上昇に
より非磁性体となることにより、延長管と制御棒３Ａと
の連結が解除され、制御棒３Ａが炉心３内に緊急挿入さ
れ、確実にスクラム動作がなされる。したがって後備原
子炉停止機能を保持した状態で、炉心ひいては原子炉の
構成の簡略化を効果的に図ることができる。

（２）また内側延長管２２ａはコイルスプリング１０１
により常時下方に付勢されており、その結果スクラム時
キュリー点Ｎ磁石８５が消磁された場合に内側延長管２
２ａの落下を促進させることができ、迅速なスクラム動
作を提供することができる。

（３）また本実施例によるキュリー点電磁石機構８１は
、既設の設備に容易に適用することができる。すなわち
内側延長管２２ａと外側延長管２２ｂとの管に本実施例
によるキュリー点′Ｒ磁石機構８１を介在させればよく
、他は従来の構成をそのまま使用することができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明による原子炉停止装置による
と、スクラム信号によるスクラム動作およびスクラム信
号が出力しなかった場合のスクラム動作の両方を行ない
得る原子炉停止装置を提供することができ、その結果従
来必要とされた後備原子炉停止装置用の制御棒およびそ
れに対陽する機構が不要となり、構成を大幅に簡略化さ
せ？１ができ、ひいては原子炉の小形化を図ることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示す図で、第１
図はループ型高速増殖炉の概略構成を示す縦断面図、第
２図は原子炉停止装置の構成を示す縦断面図、第３図は
第２図の■部を拡大して示す図である。 ３・・・炉心、３Ａ・・・制御棒、２２・・・延長管、
２２ａ・・・内側延長管、２２ｂ・・・外側延長管、４
６・・・ハンドリングヘッド、６６・・・フィンガロッ
ド、７１・・・ラッチフィンガ、８１・・・キュリー点
電磁石機構、８５・・・キュリー点電磁石、９１・・・
被吸着板。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第　１　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）下端部にラッチフィンガを有する外側延長管およ
   びこの外側延長管の内周側に配置され下端部に有するフ
   ィンガロッドにより上記ラッチフィンガを拡開させてラ
   ッチフィンガを制御棒の上端に連結されたハンドリング
   ヘッドに係合させる内側延長管とからなる延長管と、こ
   の延長管の上端に連結され上記延長管を介して制御棒を
   炉心内に挿入・引抜するとともにスクラム信号の出力に
   より上記延長管との連結を解除して延長管と制御棒を一
   体に保持した状態で炉心内に緊急挿入させる駆動部と、
   上記外側延長管および内側延長管のいずれか一方に設け
   られキュリー点以上に加熱されることにより非磁性化す
   るキュリー点電磁石を有するキュリー点電磁石機構と、
   他方に設けられ上記キュリー点電磁石機構により吸着さ
   れる被吸着部とを備え、冷却材温度が上昇して上記キュ
   リー点電磁石機構がキュリー点以上まで加熱された時そ
   の磁性力が消磁されキュリー点電磁石機構と非吸着部と
   の吸着が解除されそれによつて内側延長管が落下して上
   記ラッチフィンガとハンドリングヘッドとの係合が解除
   され制御棒が炉心内に挿入されるように構成されている
   ことを特徴とする原子炉停止装置。
2. （２）上記内側延長管はコイルスプリングにより常時下
   方に付勢されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の原子炉停止装置。