JPS6025752B2 - 原子炉停止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高速炉等の原子炉を停止させる装置に関する。

一般に高速増殖炉等では炉停止の信頼性を増すため、出
力制御用の制御棒とは別に非常時等に炉心に挿入される
中性子吸収体を備えている。そして、従来これらの炉停
止装置としては外部からの機械的あるいは流体的な操作
力によって中性子吸収体を炉心に挿入するものがあるが
、このようなものは外部からの操作力に依存するため、
非常時等における信頼性に劣る不具合があった。また炉
心を流れる冷却材の過度の温度上昇に応勢して自動的に
中性子吸収体を炉心内に挿入し、外部からの操作力に依
存しないものもある。しかし、このようなものは反応度
挿入形事故等における作動の過程は中性子東の増加、燃
料の発熱量の増加、冷却材の温度上昇と云う過程を経て
作動することになり、応答性が悪く、高い応答性を要求
される高速炉の停止装置としては必らずしも満足すべき
ものではなかった。本発明は以上の事情にもとずし、て
なされたもので、その目的とするところは外部からの操
作力や信号等に依存せず、かつ応答性の高い原子炉停止
装置を得ることにある。

以下本発明を図面に示す実施例にしたがって説明する。

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例を示す。図中
１は外筒、２は案内管であり、これら外管１と案内管２
は炉心３に鉛直方向に挿入され、それらの下端部は炉心
支持板４，５によって支持されている。そして、この外
筒１と案内管２の間には複数の制御棒６・・・が環状に
配列されている。そしてこれら制御棒６…はハンドリン
グヘッド７に連結され、このハンドリングヘッド７を介
して制御榛駆動機構（図示せず）によって昇降されるよ
うに構成されている。また、下方の炉心支持板５には接
続部村８が設けられ、案内管２の下端部はこの接続部材
８内に鼓合している。そしてこの接続部材８はへッダ（
図示せず）等に接続され、この接続部材８を介して案内
管２内に液体ナトリウム等の冷却材が供Ｖ給されるよう
に構成されている。そして、上記案内管２の上部には中
性子吸収体収容ケース９が設けられ、この中性子吸収体
収容ケース９は案内管２内を落下して炉心３に挿入され
るように構成されている。そして、この中性子吸収体収
容ケース９内には中性子吸収体９ａ…が収容されている
。そして、この中性子吸収体収容ケース９の下部には保
持解放機構１０が設けられ、この保持解放機構１０は中
性子吸収体収容ケース９を案内管２の上部に保持し、ま
た非常時等にはこの保持を解放して中性子吸収体収容ケ
ース９を落下させるものである。次にこの保持解放機構
１０の構成について説明する。図中１１，１１は爪部材
であって、これら爪部材１１，１１はそれぞれ中間部を
軸１２，１２によって中性子吸収体収容ケース９に互に
対向して回動自在に枢着されている。そして、これら爪
部材１１，１１の下端部は中性子吸収体収容ケ−ス９の
周壁部に形成された透孔１３，１３から外方に突出し、
案内管２の内面に突設されたストツパ１４，１４に係合
してこの中性子吸収体収容ケース９を保持している。そ
して、これら爪部材１１，１１の上端部間には中性子応
動体１５が取付けられている。この中性子応動体１５は
核分裂物質をたとえば合金として含んだ材料で形成され
ている。そしてこの中性子応動体１５は炉Ｄ３からの中
性子によって核分烈反応を起し、発熱するように構成さ
れている。そして、通常の出力の場合にはこの中性子応
動体１５は案内管２内を流れる冷却材によって冷却され
一定の範囲の温度に維持されている。そして、この状態
では爪部材１１，１１がストッパ１４，１４に係合して
中性子吸収体収容ケース９を保持するように各部の寸法
が設定されている。また、反応度挿入事故等炉心３の出
力が過度に上昇した場合には炉心３からの中性子東の増
加によりこの中性子応動体１５の発熱量が増大して温度
が上昇し、、熱晒彰張あるいは材料の相変化によって膨
張してその長さが伸長するように構成されている。そし
て、この状態では爪部材１ １，１１の上端部が互に離
反する方向に押されて爪部材１１，１１が回動し、これ
ら爪部材１１，１１の下端部が没入してストッパ１４，
１４との係合が外れるように各部の寸法が設定されてい
る。以上の如く構成された本発明の第１実施例は、炉心
３の出力が正常の範囲内である場合には中性子応動体１
５の温度が所定の範囲に維持され、この中性予応動体１
５は所定の寸法であり、爪部材１１，１１はストッパー
４，１４に係合して中性子吸収体収容ケース９は案内管
２の上端部に保持されている。なお、この正常運転時に
は案内管２の周囲に環状に配置された制御棒６・・・を
制御棒駆動機構（図示せず）によって駆動し、炉心３の
出力の制御をおこなう。そして、反応度挿入事故等が生
じて炉心３の出力が過度に上昇した場合には、炉心３か
らの中性子東が増加し、中性子応動体１５内での反応度
が増加して発熱量が増し、その温度が所定の範囲以上に
上昇する。したがってこの中性子応動体１５は伸長し、
爪部村１１，１１が回動してストッパ１４，１４との係
合が外れ、中性子吸収体収容ケース９の保持が解放され
てこの中性子吸収体収容ケース９は案内管２内を落下し
、炉Ｄ３に挿入され、炉を停止する。そして、この第１
実施例のものは核分裂物質を含む中性子応動体１５の温
度上昇による伸長によって中性子吸収体９ａ・・・を内
蔵した中性子吸収体収容ケース９の保持を解放して落下
させ、炉心３に挿入するものであるから、外部からの操
作力、信号等に依存することがなく、信頼性が大である
とともに中性子東の増加に直接的に対応して中性子応動
体１５が伸長するので応答性にすぐれる。また、案内管
２は通常時の出力制御をなす環状に配置された制御棒６
・・・の内側に設けたので、全体の構成が簡単で小形化
し、炉心３の構造が簡略化される。なお、本発明は上記
の第１実施例には限定されない。

たとえば第４図には本発明の第２実施例を示す。

この第２実施例は中性子吸収体収容ケース９の底部から
中性子応動体１５′を立設し、その上端部にテーパ状の
穣都材１６を取付けたもので、中性子応動体１５′が伸
長することによりこの襖部材１６が爪部材１１，１１の
上端部間に進入してこれら爪部材１１，１１を回動させ
、ストッパ１４，１４との係合を解除して中性子吸収体
収容ケース９を落下させるものである。また、第５図に
は本発明の第３実施例を示す。

この第３実施例は中性子吸収体収容ケース９の外周面に
ストツパ１７，１７を突設し、また案内管２の内面に斜
上方に向けてばね板１８，１８を突設し、これらばね板
１８，１８の先端部に係止部材１９，１９を取付け、こ
れら係止部材１９，１９をストツパ１７，１７に係合さ
せて中性子吸収体収容ケース９を保持するように構成さ
れている。また、上記ばね板１８，１８の下方にはたと
えば筒状をなす中性子応動体２０を突設し、この中性子
応動体２０が伸長することによりばね板１８，１８を押
してこれらを互に離反する方向に変形させ、係止部材１
９，１９とストッパ１７，１７との係合を外して中性子
吸収体収容ケース９を落下させるものである。なお、上
記第２および第３実施例は上述の点以外は前記第１実施
例と同機の構成で、第４図ないし第５図中第１実施例と
対応する部分には同符号を附してその説明を省略する。
また、第６図には本発明の第４実施例を示す。

この第４実施例は中性子吸収体２１・・・を流動し得る
粒状たとえば球状に形成してこれらの多数個を案内管２
の上部に収容したものである。そして、この案内管２の
上部にはこれを仕切る隔壁２２が設けられ、この隔壁２
２の中央部には落下口２３が形成されている。そして、
この落下口２３には下方から円板形の蓋状をなす中性子
応動体２４が取付けられ、この中性子応動体２４の周縁
部には鋼状をなす係着部材２５・・・が放射状に突設さ
れ、これら係着部材２５・・・は落下口２３の周縁部に
形成された係止部２６に係合している。そして上記の中
性子応動体２４が熱膨張して経が増大すると係着部材２
５・・・と係止部２６との係合が外れ、この蓋状の中性
子応動体２４が落下口２３から外れ、中性子吸収体２１
・・・が落下口２３より落下するように構成したもので
ある。また、第７図には本発明の第５実施例を示す。

この第５実施例は隔壁２７の落下口２８に栓体状の中性
子応動体２９を取付けてこの落下口２８を閉塞したもの
である。そしてこの栓体状の中性子応動体２９は比較的
融点が低く、発熱によって溶融するように構成したもの
で、この溶融によって球状の中性子吸収体２１…が落下
口２８より落下するように構成したものである。また、
第８図には本発明の第６実施例を示す。

この第６実施例は案内管２の上部を仕切る隔壁３０の流
下口３１に発熱によって溶融する千全体状の中性子応動
体３２を取付けてこの流下口３１を閉塞し、この案内管
２の上部に液体状の中性子吸収体３３を貯溜したもので
ある。そして、上記の中性子応動体３２が発熱によって
溶融することにより液状の中性子吸収体３３が流下口３
１より流下するものである。なお、上記第第５実施例お
よび第６実施例は前記第４実施例と同様の構成である。
また、第９図には本発明の第７実施例を示す。

この第７実施例は中性子吸収体１０・・・を収容した中
性子吸収体収容ケース９の下部に互に対向して一対の爪
部材３４，３４を軸３５，３５により回動自在に根着し
、これら爪部材３４，３４の上端部を中性子吸収体収容
ケース９の周壁に形成された透孔３６，３６から突出さ
せて案内管２内面に突設されたストツパ３７，３７にそ
れぞれ係止させたものである。また、この中性子吸収体
収容ケース９の下部内には中空状の車錘容器３８が収容
され、この車鍵容器３８内には不活性ガスが封入されて
いる。そしてこの車錘容器３８内上部には重錘３９が中
性子応動体４０１こよって吊持されている。この中性子
応動体４０は比較的融点が低く、発熱によって溶融する
ように構成されている。そして、この重錘容器３８は冷
却材中に浮遊するように構成され、上端部は中性子吸収
体収容ケース９内に設けられた仕切板４１に当接してい
る。また、この重鍵容器３８の下端部は湊状に形成され
、爪部材３４，３４の下端部間に鉄入している。そして
、この第７実施例は中性子応動体４０が発熱によって溶
融すると車錘３９が落下して重錘容器３８の底面に当り
、その衝撃によって重錘容器３８が下降して爪部材３４
，３４の下端部間に進入し、これら爪部村３４，３４を
回動させてストッパ３７，３７との係合を外し、中性子
吸収体収容ケース９を落下させるものである。この第７
実施例は重錘３９の落下による衝撃力で爪部材３４，３
４を作動させるので、これら爪部材３４，３４の回動に
多少の拘束を生じた場合でもこれらを回動してストッパ
３７，３７との係合を外すことができ、作動の信頼性が
高い。なお、重錘容器３８は浮力によって浮かせずにス
プリング等で弾性的に吊持しておいてもよい。また、第
１０図には本発明の第８実施例を示す。

この第８実施例は案内管２の上端部に中空状の軍錘容器
４２を取付け、この童錘容器４２の底部に取付けた磁石
４３によって中性子吸収体収容ケース９の上端部に取付
けたアーマチュア４４を吸引して中性子吸収体収容ケー
ス９を保持したものである。そして、上記重錘容器４２
内には不活性ガスが封入されているとともにその上部に
は発熱によって溶融する中性子応動体４５によって重錘
４６が吊持されている。そしてこの第８実施例は中性子
応動体４６が溶融することによって重錘４６が落下して
磁石４３に衝突し「その衝撃によってアーマチュア４４
を引き離して中性子吸収体収容ケ−ス９を落下させるも
のである。さらに本発明は上記の各実施例にも限定され
ず、要は核分裂物質を含む中性子応動体の発熱による変
形、溶融その他の物理的変化によって中性子吸収体の保
持を解放して落下させ、炉心に挿入するように構成すれ
ばよい。

上述の如く本発明は炉心に挿入された案内管の上部に中
性子吸収体を保持しておき、核分裂物質を含む中性子応
動体の発熱による変形、溶融等の物理的変化によって上
訪中性子吸収体の保持を解放し、案内管内を落下させて
炉心に挿入し、炉を停止させるものである。

したがって外部からの操作力や信号等に依存することが
なく、信頼性が大であるとともに中性子応動体は炉Ｄか
らの中性子東の増加に直接的に対応して発熱するもので
あるから、応答性にすぐれる等その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例を示し、第１
図は全体の縦断面図、第２図は第１図のロー０線に沿う
断面図、第３図は要部の縦断面図である。 また第４図は同第２実施例の要部の縦断面図、第５図は
同第３実施例の姿部の縦断面図、第６図は同第４実施例
の要部の縦断面図、第７図は同第５実施例の要部の縦断
面図、第８図は同第６実施例の姿部の縦断面図、第９図
は同第７実施例の要部の縦断面図、第１０図は同第８実
施例の要部の縦断面図である。１・…・・外筒、２…・
・・案内管、３・・・・・・炉心、６・・・・・・制御
棒、９…・・・中性子吸収体収容ケース、９ａ・・・・
・・中性子吸収体、１０・・・・・・保持解放機構、１
１・・・・・・爪部材、１４・・・・・・ストッパ、１
５，１５′・・・・・・中性子応動体、１７・・・・・
・ストッパ、１９・・・・・・係着部材、２０・・・・
・・中性子応動体、２１・・・・・・中性子吸収体、２
３・・…・落下口、２４・・・・・・中性子応動体、２
８・・・・・・落下口、２９・・・・・・中性子応動体
、３１・・・・・・流下口、３２・・・・・・中性子応
動体、３３・・・・・・中性子吸収体、３４・・・・・
・爪部材、３７・・・・・・ストッパ、３９・・・・・
・車錘、４０・・・・・・中性子応動体、４３・…・・
磁石、４４・・・・・・アーマチュア、４５・・・・・
・中性子応動体、４６・・・・・・車錘。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炉心に鉛直方向に沿つて挿入された案内管と、この
   案内管内上部に設けられたこの案内管内を上記炉心まで
   落下可能な中性子吸収体と、上記案内管の上部に設けら
   れ上記中性子吸収体を上記案内管上部に保持するととも
   に核分裂物質を含有し中性子束の増加によつて温度が上
   昇して物理的変化をする中性子応動体を有し、この中性
   子応動体の変化によつて上記中性子吸収体の保持を解放
   して落下させる保持解放機構とを具備したことを特徴と
   する原子炉停止装置。 ２ 前記案内管は制御棒駆動機構によつて駆動される環
   状に配置された複数の制御棒の中心に配置されているこ
   とを特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の原子炉
   停止装置。 ３ 前記中性子吸収体は中性子吸収体収容ケース内に収
   容され、また前記保持解放機構は前記中性子応動体の熱
   変形によつて上記中性子吸収体収容ケースの保持を解放
   するものであることを特徴とする前記特許請求の範囲第
   １項記載の原子炉停止装置。 ４ 前記中性子吸収体は流動可能な多数の粒状をなし、
   また前記保持解放機構は前記案内管上部を仕切り上記粒
   状の中性子吸収体を前記案内管上部に保持する蓋体を有
   し前記中性子応動体の熱変形によつて上記蓋体を解放す
   るものであることを特徴とする前記特許請求の範囲第１
   項記載の原子炉の停止装置。 ５ 前記中性子吸収体は流動可能な多数の粒子をなし、
   また前記保持解放機構の中性子応動体は前記案内管の上
   部を仕切り上記粒状の中性子吸収体を前記案内管上部に
   保持する溶融可能な栓状体に形成され、この栓状の中性
   子応動体の溶融により上記粒状の中性子吸収体を落下さ
   せるものであることを特徴とする前記特許請求の範囲第
   １項記載の原子炉停止装置。 ６ 前記中性子吸収体は液状をなし、また前記保持解放
   機構の中性子応動体は前記案内管の上部を仕切り上記液
   状の中性子吸収体を前記案内管の上部に保持する溶融可
   能な栓状体に形成され、この栓状の中性子応動体の溶融
   により上記液状の中性子吸収体を流下させるものである
   ことを特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の原子
   炉停止装置。 ７ 前記中性子吸収体は中性子吸収体収容ケース内に収
   容され、また前記保持解放機構は溶融可能な中性子応動
   体によつて吊持された重錘を有しこの重錘の落下による
   衝撃によつて上記中性子吸収体収容ケースの保持を解放
   するものであることを特徴とする前記特許請求の範囲第
   １項記載の原子炉停止装置。