JPH0126519B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は液体金属冷却形高速増殖炉の原子炉上
部構造に関する。

〔発明の技術的背景〕

液体金属冷却形高速増殖炉は、原子炉容器の上
端を閉塞する遮蔽プラグに炉心上部機構および燃
料交換機を取付け、この燃料交換機によつて燃料
集合体等の炉心構成要素を炉内で移動させ、燃料
交換等を行なうように構成されている。ところ
で、原子炉が大型化すると、炉心が大径となり、
また炉心構成要素の数も多くなるので、燃料交換
機等の構造が複雑化する傾向にある。そして、現
在大形の高速増殖炉における燃料交換機等の構造
は以下の如きものが開発されている。

第１図および第２図に示す例は、三重回転プラ
グと直動形燃料交換装置を組合せたものである。
図中１は原子炉容器である。この原子炉容器１の
内部には多数の燃料集合体２…等の炉心構成要素
から構成された炉心３が収容されている。またこ
の原子炉容器１の内部には冷却材として液体金属
（たとえば液体ナトリウム）４が収容されている。
そして上記原子炉容器１の上端は遮蔽プラグ５に
より閉塞されている。この遮蔽プラグ５は原子炉
容器１に固定された固定プラグ６とこの固定プラ
グ６に同心にかつ回転自在に装着された大回転プ
ラグ７と、この大回転プラグ７に対して偏心した
位置に回転自在に装着された中回転プラグ８と、
この中回転プラグ８に対して偏心した位置に回転
自在に装着された小回転プラグ９とから構成され
ている。そして上記中回転プラグ８には、これに
対して偏心した位置に炉心上部機構１０が設けら
れ、この中回転プラグ８を回転させることにより
この炉心上部機構１０を第２図に示すごとく、炉
心３上方に対応させることができるように構成さ
れている。また上記小回転プラグ９にはこれに対
して偏心した位置に直動形燃料交換機１１が取付
けられている。この直動形燃料交換機１１は上記
小回転プラグ９を貫通して原子炉容器１内に挿入
されており、燃料集合体２…等の炉心構成要素を
上下方向にのみ移動させるものである。そして燃
料交換の際には中回転プラグ８および小回転プラ
グ９を回転させてこの直動形燃料交換機１１を原
子炉容器１の径方向に移動させ、また大回転プラ
グ７を回転させて周方向に移動させ任意の位置ま
で移動させ、次にこの直動形燃料交換機１１によ
り、燃料集合体２…等の炉心構成要素を吊り上
げ、次に大回転プラグ７、中回転プラグ８、小回
転プラグ９を回転させて吊り上げた燃料集合体２
…等の炉心構成要素を任意の位置まで移動させる
ように構成されている。

また第３図および第４図は２重回転プラグとオ
フセツトアーム形燃料交換機を組合せた例を示
す。図中２１は原子炉容器である。この原子炉容
器２１の内部には多数の燃料集合体２２…等の炉
心構成要素から構成された炉心２３が収容されて
いる。また原子炉容器２１の内部には冷却材とし
て液体金属（たとえば液体ナトリウム）２４が収
容されている。また原子炉容器２１の上端は遮蔽
プラグ２５により閉塞されている。この遮蔽プラ
グ２５は、原子炉容器２１に固定された固定プラ
グ２６と、この固定プラグ２６にこれと同心に回
転自在に装着された大回転プラグ２７と、この大
回転プラグ２７に偏心した位置に回転自在に装着
された小回転プラグ２８とから構成されている。
そしてこの小回転プラグ２８にはこれに対して偏
心した位置に炉心上部機構２９が設けられ、この
小回転プラグ２８を回転させることにより炉心上
部機構２９を炉心上に対応させることができるよ
うに構成されている。またこの小回転プラグ２８
には偏心した位置にホールドダウンプラグ３０が
設けられている。そしてこのホールドダウンプラ
グ３０を貫通してオフセツトアーム形燃料交換機
３１が設けられている。このオフセツトアーム形
燃料交換機３１は先端部にパンタグラフ機構３１
Ａを有し、燃料集合体２２…等の炉心構成要素を
グリツパ３１Ｂによつて吊り上げるとともにこの
パンタグラフ機構３１Ａによつてグリツパ３１Ｂ
とともに水平方向に移動させることができるよう
に構成されている。そしてこのものは大回転プラ
グ２７を回転させてオフセツトアーム形燃料交換
機３１を回転させて、オフセツトアーム形燃料交
換機３１を周方向に移動させ、また小回転プラグ
２８を回転させて径方向に移動させ、このオフセ
ツトアーム形燃料交換機３１を任意の位置まで移
動させ、さらにパンタグラフ機構３１Ａによつて
グリツパ３１Ｂを移動させて燃料集合体２２…等
の炉心構成要素を炉内で移動させるものである。

〔背景技術の問題点〕

前述した三重回転プラグと直動形燃料交換機と
を組み合せたものにおいて、この直動形燃料交換
機は単に炉心構成要素を吊り上げるだけのもので
あり、その構造が簡単ですむ。しかしこの直動形
燃料交換機の位置微調整あるいは必要な径方向の
ストロークを得るために構造が複雑となつてしま
う。

また、二重回転プラグとオフセツトアーム形燃
料交換機とを組み合せたものにおいては、その構
造が簡単となるが、オフセツトアーム形燃料交換
機は構造が複雑であり、また炉内に可動部分があ
るため信頼性が低くまたパンタグラフ機構を介し
て炉心構成要素を吊り上げる為吊り上げ力が小さ
い不具合があつた。

〔発明の目的〕

燃料交換機の構造が簡単であり、かつ信頼性が
大きいとともに炉心構成要素の吊り上げ力も充分
に大きくすることができる原子炉上部構造を得る
ことにある。

〔発明の概要〕

本発明の原子炉上部構造は、 原子炉容器の上部開口に固定された固定プラグ
と、この固定プラグに装着された回転プラグと、
この回転プラグに設けられた炉心上部機構と、上
記回転プラグに設けられた細長状の開口部と、こ
の開口部を貫通して上記原子炉容器内に挿入され
炉心構成要素を上下方向にのみ移動する直動との
間の間隔を閉塞しかつ上記直動形燃料交換機の移
動を許容するシール機構とを具備した構成であ
る。

したがつて燃料交換機の移動機構により燃料交
換機の径方向の位置の微調整や必要なストローク
の確保ができ、また直動形燃料交換機を使用する
ことにより構造が簡単となり信頼性も向上し、さ
らに炉心構成要素の引抜力も十分に大きくとれる
ものである。

〔発明の実施例〕

第５図ないし第８図を参照して本発明の一実施
例を説明する。図中５１は原子炉容器であり保護
容器５２内に収容されている。そしてこの原子炉
容器５１の内部には多数の燃料集合体５３…等の
炉心構成要素から構成された炉心５４が収容され
ている。また原子炉容器５１の内部には冷却材と
して液体金属（たとえば液体ナトリウム）５５が
収容されている。そして液体ナトリウム５５は入
口配管５６から原子炉容器５１内下部に流入し、
炉心５４を上方に通過して加熱され出口配管５７
より流出するように構成されている。またこの液
体ナトリウム５５の液面より上方のカバーガス空
間にはカバーガスとしてアルゴンが封入されてい
る。上記原子炉容器５１の上端は遮蔽プラグ５８
により閉塞されている。この遮蔽プラグ５８は原
子炉容器５１に固定された固定プラグ５９とこの
固定プラグ５９に同心に回転自在に装着された大
回転プラグ６０と、この大回転プラグ６０に対し
て偏心した位置に回転自在に装着された小回転プ
ラグ６１とから構成されている。なお上記固定プ
ラグ５９と大回転プラグ６０との間、大回転プラ
グ６０と小回転プラグ６１との間はフリーズシー
ル機構（図示せず）によつて気密が維持されるよ
うに構成されている。そして上記小回転プラグ６
１には炉心上部機構６２が第６図に示すごとく偏
心した位置に取付けてある。そしてこの小回転プ
ラグ６１を回転させることにより運転時において
炉心上部機構６２を原子炉容器５１の中心すなわ
ち炉心５４の上方に位置させるように構成されて
いる。そして上記小回転プラグ６１にはこの小回
転プラグ６１の中心に対して偏心した位置にこの
小回転プラグ６１の径方向に沿つて細長状たとえ
ば長円形の開口部６１Ａが設けられている。そし
てこの開口部６１Ａを貫通して直動形燃料交換機
６３が設けられている。そしてこの直動形燃料交
換機６３は燃料交換機移動機構６４によつてこの
開口部６１Ａの長手方向に沿つて移動できるよう
に構成されている。またこの開口部６１Ａと直動
形燃料交換機との間はシール機構６５によつて気
密が維持されるように構成されている。上記直動
形燃料交換機６３は燃料集合体５３…等の炉心構
成要素を把持して上下方向にのみ移動させ、この
燃料集合体５３…等の炉心構成を炉内で引抜きあ
るいは装荷できるように構成されている。そして
上記燃料交換機移動機構６４は以下の如く構成さ
れている。すなわち、上記開口部６１Ａの両側に
はこの開口部６１Ａの長手方向に沿つて一対のレ
ール６６，６７が設けられている。そしてこのレ
ール６６，６７には移動台６８が摺動自在に案内
されており、この移動台６８は開口部６１Ａの長
手方向に沿つて移動自在となつている。そして上
記レール６６，６７の側面にはラツク６９，７０
が形成されている。そして、上記移動台６８には
ピニオン７１，７２が設けられ、これらピニオン
７１，７２は上記レール６６，６７のラツク６
９，７０にそれぞれ噛合している。そしてこれら
のピニオン７１，７２は駆動機構７３，７４によ
つて回転駆動され、これらピニオン７１，７２が
回転することによつて移動台６８が移動するよう
に構成されている。またこの移動台６８には固定
機構７５，７６が設けられており、この固定機構
７５，７６によつて移動台６８を任意の位置に小
回転プラグ６１と一体的に固定するように構成さ
れている。そして、この移動台６８には前述の直
動形燃料交換機６３が取付けられており、この直
動形燃料交換機６３はこの移動台６８および開口
部６１Ａを貫通して原子炉容器５１内に挿入され
ている。また前記のシール機構６５は次のように
構成されている。すなわち上記小回転プラグ６１
の上面には上記開口部６１Ａの両端に対応してシ
ール端板８２，８３と上記移動台６８の両端面と
の間には伸縮自在な可撓体たとえばステンレス鋼
製のベローズ７７，７８が設けられている。これ
らベローズ７７，７８は断面が倒立Ｖ字状をなし
両端部はシール端板８２，８３および移動台６８
の端面に気密をもつて取付けられ、上記開口部６
１Ａを覆うとともにその下縁部は小回転プラグ６
１の上面に気密をもつて摺接し、この開口部６１
Ａを閉塞している。そしてこのベローズ７１，７
２の内側には不活性ガスたとえばカバーガスと同
種のアルゴンが配管７９，８０を介して供給され
ており、この供給されたガスは開口部６１Ａから
原子炉容器５１内に流入し、この開口部６１Ａを
介して原子炉容器５１内のガスがベローズ７７，
７８の内側に流入しないように構成されている。
そして移動台６８が移動する際にはこれらのベロ
ーズ７７，７８が伸縮し、この移動台６８の移動
を許容するように構成されている。

なお第８図に示すように原子炉運転時には、直
動形燃料交換機６３および燃料交換機移動機構６
４等を小回転プラグ６１より取りはずし、閉塞プ
ラグ８１を上記小回転プラグ６１の開口部６１Ａ
に装着し、この開口部６１Ａを密封しておく構成
となつている。

以上の構成の高速増殖炉は燃料交換を行なう場
合は、前記閉塞プラグ８１を小回転プラグ６１の
開口部６１Ａよりはずし、直動形燃料交換機６
３、燃料交換機移動機構６４およびシール機構６
５等を取付ける。なおこの作業は隔離状態で行な
うものとする。そして大回転プラグ６０および小
回転プラグ６１を回転させ、かつ上記燃料交換機
移動機構６４により直動形燃料交換機６３を開口
部６１Ａにそわせて移動させ、交換すべき燃料集
合体５３…等の炉心構成要素の位置に対応した位
置に固定する。そして燃料交換作業を行なう。燃
料交換作業が終了した時点で上記直動形燃料交換
機６３および燃料交換機移動機構６４を取りはず
し再び前記閉塞プラグ８１を小回転プラグ６１の
開口部に装着する。そして開口部６１Ａ内を密封
して運転を再開する。

そしてこのものは燃料交換機移動機構６４によ
り直動形燃料交換機６３位置の微調整ができまた
必要なストロークも得られるので、大回転プラグ
６０と小回転プラグ６１よりなる二重回転プラグ
形の遮蔽プラグ５９ですみその構造が簡単とな
る。また直動形の燃料交換機６３を用いたので、
燃料集合体５３…等の炉心構成要素を引抜く時の
引抜力の限界が大きくなり、また原子炉容器５１
内における燃料交換作業が容易となる。さらにこ
の直動形燃料交換機６３は炉内に摺動部分がない
ので信頼性も高い。

なお前記実施例では、２重回転形プラグと直動
形燃料交換機を組合せた場合を示したがこれに限
つたことではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の原子炉上部構造に
おいては、原子炉容器内に挿入され炉心構成要素
を上下方向のみに移動させる直動形燃料交換機を
回転プラグの開口部の長手方向に移動させる燃料
交換機移動機構を、開口部の両側縁近傍の回転プ
ラグ上に敷設され、上面が摺動面に形成された一
対のレールと、この各レールの側面に形成された
一対のラツクと、上記一対のレールにおける摺動
面上に摺動自在に設けられ中央部に上記直動形燃
料交換機が貫通する移動台と、この移動台に取付
けられ前記各ラツクに歯合する一対のピニオン
と、この一対のピニオンを回転駆動して上記移動
台を上記一対のレールに沿つて上記開口部の長手
方向に移動させる駆動機構と、必要に応じて上記
駆動機構にて移動された移動台を上記回転プラグ
に固定する固定機構とで構成している。

さらに、直動形燃料交換機と開口部との間の間
隔を閉塞しかつ直動形燃料交換機の移動を許容す
るシール機構を、各一端が移動台に接続され各他
端が開口部の各縁部近傍の回転プラグ上に取着さ
れた各シール端板に接続された一対のベローズ
と、この一対のベローズの内側に注入された不活
性ガスとで構成している。

したがつて燃料交換機の移動機構により燃料交
換機の径方向の位置の微調整や必要なストローク
の確保ができ、また直動形燃料交換機を利用する
ことにより構造が簡単となり信頼性も向上し、さ
らに炉心構成要素の引抜力も十分に大きくとれる
等その効果は大である。

また、移動台の開口部の長手方向の移動位置は
各レールの側面に形成されたラツクと移動台に取
付けられたピニオンとの組合せにより決まり、ピ
ニオンの回転角度を駆動機構で精度よく制御でき
るので、結果として、直動形燃料交換機における
開口部の長手方向の位置決精度が大幅に向上す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は第１の従来例を示すもの
で、第１図は高速増殖炉の概略構成を示す縦断面
図、第２図は同上の平面図、第３図および第４図
は第２の従来例を示し、第３図は高速増殖炉の概
略構成を示す縦断面図、第４図は同上の平面図で
ある。第５図ないし第８図は本発明の一実施例を
示すもので第５図は高速増殖炉の概略構成を示す
縦断面図、第６図は同上平面図、第７図は燃料交
換機移動機構の構成を示す平面図、第８図は運転
時直動形燃料交換機、燃料交換機移動機構等をは
ずし、閉塞プラグを装着した状態を示す縦断面図
である。 ５１…原子炉容器、５９…固定プラグ、６０…
大回転プラグ、６１…小回転プラグ、６１Ａ…開
口部、５３…燃料集合体、６３…直動形燃料交換
機、６４…燃料交換機移動機構、６５…シール機
構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉容器の上部開口に固定された固定プラ
   グと、この固定プラグに装着された回転プラグ
   と、この回転プラグに設けられた炉心上部機構
   と、上記回転プラグに設けられた細長状の開口部
   と、この開口部を貫通して上記原子炉容器内に挿
   入され炉心構成要素を上下方向のみ移動する直動
   形燃料交換機と、この直動形燃料交換機を上記開
   口部の長手方向にそわせて移動させる燃料交換機
   移動機構と、上記直動形燃料交換機と上記開口部
   との間の間隔を閉塞しかつ上記直動形燃料交換機
   の移動を許容するシール機構とを備えた原子炉上
   部構造であつて、 上記燃料交換機移動機構は、上記開口部の両側
   縁近傍の上記回転プラグ上に敷設され、上面が摺
   動面に形成された一対のレールと、この各レール
   の側面に形成された一対のラツクと、上記一対の
   レールにおける摺動面上に摺動自在に設けられ中
   央部に上記直動形燃料交換機が貫通する移動台
   と、この移動台に取付けられ前記各ラツクに歯合
   する一対のピニオンと、この一対のピニオンを回
   転駆動して上記移動台を上記一対のレールに沿つ
   て上記開口部の長手方向に移動させる駆動機構
   と、必要に応じて上記駆動機構にて移動された移
   動台を上記回転プラグに固定する固定機構とで構
   成され、 上記シール機構は、各一端が上記移動台に接続
   され各他端が上記開口部の各縁部近傍の回転プラ
   グ上に取着された各シール端板に接続された一対
   のベローズと、この一対のベローズの内側に注入
   された不活性ガスとで構成されたことを特徴とす
   る原子炉上部構造。