JPH023155B2

JPH023155B2 -

Info

Publication number: JPH023155B2
Application number: JP56145275A
Authority: JP
Inventors: Kenji Fujiki
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-09-14
Filing date: 1981-09-14
Publication date: 1990-01-22
Also published as: JPS5847291A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は高速増殖炉の炉心構成要素の誤装荷を
防止する装置に関する。一般に液体金属冷却形高速増殖炉は第１図およ
び第２図に示す如く構成されている。すなわち、
１は原子炉容器であつて、この原子炉容器１の上
端は遮蔽プラグ２によつて閉塞されている。そし
て、この原子炉容器１内には炉心３が収容されて
いる。そして、液体ナトリウム等の冷却材は冷却
材入口配管４から原子炉容器１内下部に流入し、
炉心３を上方に通過して冷却材出口配管５から流
出するように構成されている。なお、６は炉心上
部機構である。そして、上記炉心３およびその支持構造は以下
の如く構成されている。すなわち、７は炉心支持
板であつて、この炉心支持板７は原子炉容器１内
を水平方向に横断して設けられている。そして、
この炉心支持板７の下方には高圧プレナム８およ
び低圧プレナム９が形成され、冷却材は原子炉容
器１の下部からこれら高圧プレナム８および低圧
プレナム９に流入するように構成されている。そ
して、この高圧プレナム８内における冷却材の圧
力は高圧に、また低圧プレナム９内における冷却
材の圧力は低圧に維持されるように構成されてい
る。そして、上記炉心支持板には炉心３を構成す
る炉心構成要素１０…の装荷位置に対応して多数
の連結管１１…が設けられている。これら連結管
１１…は高圧プレナム８…を上下に貫通し、その
上端は炉心支持板７の上面に開口し、また下端は
低圧プレナム９に開口している。また、上記炉心
構成要素１０…の下端部にはそれぞれエントラン
スノズル１２…が設けられ、これらエントランス
ノズル１２…は上記の連結管１１…内に挿入嵌合
され、炉心構成要素１０…が所定の装荷位置に保
持される。そして、上記炉心構成要素１０…には
機能の異なる数種類のもの、たとえばP_U239等の
核分裂物質を収容した燃料集合体、減損ウラン等
の親物質を収容したブランケツト燃料集合体、中
性子反射材からなる反射体、制御棒要素を収容し
た制御棒集合体などがある。そして、燃料集合体
は炉心３の中央部の領域に装荷され、その周囲を
囲むブランケツト領域にはブランケツト燃料集合
体が装荷され、さらにこの周囲を囲んで反射体が
装架され、また制御棒集合体は炉心の中央部に所
定のパターンで装荷されている。そして、上記の如き炉心構成要素１０…のエン
トランスノズル１２…と連結管１１…の嵌合構造
は第２図の如く構成されている。すなわち、上記
エントランスノズル１２の上端部には下向の基準
段部１３が設けられており、この基準段部１３は
連結管１１の上端に形成された着座面１４に着座
し、この炉心構成要素１０の上下方向の装荷位置
を所定の位置に規制する。また、エントランスノ
ズル１２の上部には上部嵌合部１５、下部には下
部嵌合部１６が形成されている。そして、連結管
１１の内周面には上記エントランスノズル１２の
上部嵌合部１５および下部嵌合部１６に対応して
それぞれ上部嵌合面１７、下部嵌合面１８が形成
されている。そして、エントランスノズル１２に
上部嵌合部１５および下部嵌合部１６は連結管１
１の上部嵌合面１７、下部嵌合面１８にそれぞれ
密嵌し、炉心構成要素１０の振れを防止してい
る。そして、たとえば燃料集合体等ではエントラ
ンスノズル１２の中間部の周面に複数のオリフイ
ス孔１９…が形成されるとともに連結管１１の周
壁に流通孔２０が形成され、高圧プレナム８内の
冷却材はこの流通孔２０およびオリフイス孔１９
…を通つてエントランスノズル１２内に流入し、
燃料集合体内を上方に流れる。ところで、上記炉心構成要素１０…はいずれも
六角柱状をなし、その外形形状および寸法が同一
である。また、液体ナトリウム等の冷却材は不透
明であるので、これら炉心構成要素１０…を装荷
する際、その装荷位置を目視によつて直接確認す
ることができない。このため、このような炉心構
成要素１０…を装荷する際にその装荷位置を誤ま
るいわゆる誤装荷を生じる可能性がある。そして
従来のものはこの誤装荷を防止するため、炉心構
成要素１０…の種類毎にエントランスノズル１２
の上部嵌合部１５、下部嵌合部１６の径および連
結管１１…の上部嵌合面１７、下部嵌合面１８の
径をそれぞれ変え、正しい装荷位置でなければ炉
心構成要素１０のエントランスノズル１２が連結
管１１内に挿入できないように構成していた。しかし、上記エントランスノズル１２の上部嵌
合部１５、下部嵌合部１６と連結管１１の上部嵌
合面１７、下部嵌合面１８とのはめ合い公差は熱
変形、高速中性子の照射による材料のポイドスエ
リング等の影響を考慮した厳密なものであり、エ
ントランスノズル１２の上部嵌合部１５、下部嵌
合部１６、連結管１１の上部嵌合面１７、下部嵌
合面１８は厳密な仕上が要求される。したがつ
て、このような部分の径が異なると径の異なる毎
に異なつた公差で厳密な仕上が必要となり、製造
がきわめて面倒になる不具合があつた。また、高速増殖炉では炉心の核特性の設計上炉
心構成要素１０…を小さな間隔で配置しなければ
ならず、よつて連結管１１…の径方向の寸法の余
裕がない。このためエントランスノズル１２の上
部嵌合部１５、下部嵌合部１６、連結管１１の上
部嵌合面１７、下部嵌合面１８の径をあまり大幅
に変えることができず、これらの径を異ならせる
場合その径の種類数をあまり多くすることができ
ない。このため炉心が大形で炉心構成要素の種類
が多くなるとこれに対応することができない不具
合があつた。本発明は以上の事情にもとづいてなされたもの
で、その目的とするところは製造が容易であると
ともに炉心構成要素の種類が多い場合にも対応す
ることができる炉心構成要素誤装荷防止装置を得
ることにある。すなわち本発明の構成は炉心構成要素のエント
ランスノズルの上部および下部に下向の上段部お
よび下段部を形成し、炉心構成要素を装荷位置に
対応して複数の群G₁、G₂…G_o-1、G_oに分け、各
群毎の炉心構成要素の基準段部から上段部までの
距離をA₁、A₂…A_o-1、A_o、基準段部から下段部
までの距離をB₁、B₂…B_o-1、B_oとしたとき、 A₁＞A₂＞…A_o-1＞A_o ………(1) B₁＜B₂＜…B_o-1＜B_o ………(2) とし、またこれら炉心構成要素を支持する連結管
の内周面には炉心構成要素が正しい位置に装荷さ
れた場合に上記炉心構成要素の上段部および下段
部にわずかの間隙をもつて下方から対向する上支
持段部および下支持段部を形成し、炉心構成要素
を誤つた位置の連結管に挿入した場合には基準段
部が連結管の上端に形成された着座面に着座する
前にこの炉心構成要素の上段部または下段部のい
ずれかが連結管の上支持段部または下支持段部に
当接して炉心構成要素が浮き上り、この浮き上り
により誤装該を検知し、誤装荷を防止するもので
ある。以下本発明の一実施例を第３図ないし第８図を
参照して説明する。図中１０１は原子炉容器であつて、この原子炉
容器１０１の上端は遮蔽プラグ１０２によつて閉
塞されている。そして、この原子炉容器１０１内
には炉心１０３が収容されている。そして、液体
ナトリウム等の冷却材は冷却材入口配管１０４か
ら原子炉容器１０１内下部に流入し、炉心１０３
を上方に通過して冷却材出口配管１０５から流出
するように構成されている。なお、１０６は炉心
上部機構である。そして、上記炉心１０３およびその支持構造は
以下の如く構成されている。すなわち１０７は炉
心支持板であつて、この炉心支持板１０７は原子
炉容器１０１内を水平方向に横断して設けられて
いる。そして、この炉心支持板１０７の下方には
高圧プレナム１０８および低圧プレナム１０９が
形成され、冷却材は原子炉容器１０１の下部から
これら高圧プレナム１０８および低圧プレナム１
０９に流入するように構成されている。そして、
この高圧プレナム１０８内における冷却材の圧力
は高圧に、また低圧プレナム１０９内における冷
却材の圧力は低圧に維持されるように構成されて
いる。そして、上記炉心支持板１０７には炉心１
０３を構成する炉心構成要素１１０…の装架位置
に対応して多数の連結管１１１…が設けられてい
る。これら連結管１１１…は高圧プレナム１０８
を上下に貫通し、その上端は炉心支持板１０７の
上面に開口し、また下端は低圧プレナム１０９に
開口している。また、上記炉心構成要素１１０…
の下端部にはそれぞれエントランスノズル１１２
…が設けられ、これらエントランスノズル１１２
…は上記の連結管１１１…内に挿入嵌合され、炉
心構成要素１１０が所定の位置に保持されるよう
に構成されている。そして、上記炉心構成要素１
１０…は機能のそれぞれ異なる複数種類のもの、
たとえばP_U239等の核分裂物質を収容した燃料集
合体１１０ａ…、減損ウラン等の親物質を収容し
たブランケツト燃料集合体１１０ｂ…、制御棒要
素を収容した制御棒集合体１１０ｃ…、中性子反
射材からなる反射体１１０ｄ…の４種類のものが
ある。そしてこれら各種の炉心構成要素１１０…
はいずれも六角柱状をなし、外形形状、寸法が等
しい。そして、燃料集合体１１０ａは炉心１０３
の中央部の領域に装荷され、またこの中央部の領
域を囲むブランケツト領域にはブランケツト熱料
集合体１１０ｂ…が装荷され、さらにこのブラン
ケツト領域を囲む領域には反射体１１０ｄ…が装
荷され、また制御棒集合体１１０ｃ…炉心１０３
の中央部の領域に所定のパターンで装荷される。そして、上記の如き炉心構成要素１１０…のエ
ントランスノズル１１２…と連結管１１１…の嵌
合構造は以下の如く構成されている。すなわち、
上記エントランスノズル１１２の上端部には下向
の基準段部１１３が設けられている。この基準段
部１１３は球面状をなし、この基準段部１１３か
ら炉心構成要素１１０の上端までの長さはいずれ
の炉心構成要素１１０…においても等しく設定さ
れている。そしてこの基準段部１１３は連結管１
１１の上端に形成された着座面１１４に着座し、
炉心構成要素１１０の上下方向の位置を規制して
いる。また、このエントランスノズル１１２には
上方から順に上部嵌合部１１５、中間部１１６、
下部嵌合面１１７が形成されており、これらの部
分の径は上部嵌合部１１５、中間部１１６、下部
嵌合部１１７の順に大きく形成されている。そし
て、上部嵌合部１１６と中間部１１７との境界部
には環状をなす下向のテーパ状の上段部１１８が
形成されている。また、中間部１１６と下部嵌合
部１１７との間の境界部には環状をなす下向のテ
ーパ状の下段部１１９が形成されており、この下
段部１１９の径は当然ながら上段部１１８の径よ
り小さい。そして、燃料集合体１１０ａ…やブラ
ンケツト燃料集合体１１０ｂ…では中間部１１６
の周壁に複数のオリフイス孔１２０…が形成され
るとともにこれら燃料集合体１１０ａやブランケ
ツト燃料集合体１１０ｂ…が挿入される連結管１
１１…の周壁には流通孔１２１…が形成されてい
る。そして、高圧プレナム１０８内の冷却材はこ
の流通孔１２１…およびオリフイス孔１２０…を
介してエントランスノズル１１２…内に流入し、
この燃料集合体１１０ａ…あるいはブランケツト
燃料集合体１１０ｂ…内を上方に流れるように構
成されている。なお、反射体１１０ｄ…や制御棒
集合体１１０ｃ…内にはエントランスノズル１１
２…の底壁に形成されたオリフイス孔（図示せ
ず）から低圧プレナム１０９内の冷却材が導入さ
れる。そして、これら炉心構成要素１１０…はその装
荷領域たとえば種類毎に複数の群に分けられ、各
群毎にその上段部１１８および下段部１１９の位
置が異ならせてある。すなわち、この一実施例は
燃料集合体１１０ａ…を第１の群G₁、ブランケ
ツト燃料集合体１１０ｂ…を第２の群G₂、制御
棒集合体１１０ｃ…を第３の群G₃、反射体１１
０ｄ…を第４の群G₄としてある。そして、基準
段部１１３から上段部１１８…までの距離をG₁
群ではA₁、G₂群ではA₂、G₃群ではA₃、G₄群で
はA₄とし、また基準段部１１３から下段部１１
８までの距離はG₁群ではB₁、G₂群ではB₂、G₃群
ではB₃、G₄群ではB₄としたとき、 A₁＞A₂＞A₃＞A₄ ………(1) B₁＜B₂＜B₃＜B₄ ………(2) となるように設定されている。なお、この一実施
例のものの具体的寸法を表に示す。なお、この場
合の基準段部１１３からエントランスノズル１１
２の先端までの長さｌはいずれもｌ＝510mmであ
る。【表】また、前記連結管１１１…の内周面には炉心構
成要素１１０…のエントランスノズル１１２…の
上部嵌合部１１５…および下部嵌合部１７７…に
それぞれ対応して上部嵌合部１２２…、下部嵌合
部１２３…が形成され、これら上部嵌合部１２２
…の下縁および下部嵌合部１２３…の上縁には前
記エントランスノズル１１２…の上段部１１８お
よび下段部１１９にそれぞれ対応して上向の上支
持段部１２４および下支持段部１２５がそれぞれ
形成されている。そして、たとえばブランケツト
燃料集合体１１０ｂ…を装荷するブランケツト領
域にある連結管１１１…では第４図に示す如くこ
の連結管１１１では、この領域に装荷されるべき
ブランケツト燃料集合体１１０ｂが装荷され、そ
のエントランスノズル１１２の基準段部１１３が
連結管１１１の着座面１１４に着座した状態にお
いて、上記の上支持段部１２４および下支持段部
１２５がエントランスノズル１１２の上段部１１
８および下段部１１９に下方からわずかな間隙を
もつて対向するように構成されている。また、他
の領域たとえば反射体１１０ｄ…が装荷される領
域にある連結管１１１においても第５図に示す如
くこの領域に装荷されるべき反射体１１０ｄが装
荷され、そのエントランスノズル１１２の基準段
部１１３が連結管１１１の着座面１１４に着座し
た状態において、この連結管１１１の上支持段部
１２４および下支持段部１２５がエントランスノ
ズル１１２の上段部１１８および下段部１１９に
下方からわずかな間隙をもつて対向するように構
成されている。さらに他の領域すなわち燃料集合
体１１０ａ…や制御棒集合体１１０ｃ…装荷され
る領域にある連結管１１１…においても装荷され
るべき燃料集合体１１０ａ…や制御棒集合体１１
０ｃ…が装荷され、エントランスノズル１１２…
の基準段部１１３…がこれら連結管１１１…の着
座面１１４…に着座した状態においてこれら連結
管１１１…の上支持段部１２４…および下支持段
部１２５…がエントランスノズル１１２…の上段
部１１８…および下段部１１９…に下方からわず
かな間隙をもつて対向するように構成されてい
る。以上の如く構成された本発明の一実施例は、炉
心構成要素１１０…を１体ずつ燃料交換機（図示
せず）によつて原子炉容器１０１内に搬入し、炉
心１０３に装荷する。そして、これらの炉心構成
要素１１０…が正しい位置に装荷されれば第４図
および第５図に示す如くエントランスノズル１１
２…の基準段部１１３…が連結管１１１の着座面
１１４から着座する。そして、この基準段部１１
３…から炉心構成要素１１０…の上端までの高さ
は所定の高さ位置に位置する。これに対し、炉心構成要素１１０…が誤差荷さ
れた場合、たとえば反射体１１０ｄ…を装荷すべ
き領域にブランケツト燃料集合体１１０ｂを装架
した場合には、前述の如く、 A₁＞A₂＞A₃＞A₄ ………(1) であるから A₂＞A₄ であり、第７図に示す如くエントランスノズル１
１２の基準段部１１３が連結管１１１の着座面１
１４に着座する前にエントランスノズル１１２の
上段部１１８が連結管１１１の上支持段部１２４
に当接し、これ以上の挿入が不能となるのでこの
ブランケツト燃料集合体１１０ｂの上端は正規の
位置より上方に浮上る。そして、燃料交換機には
炉心構成要素１１０…の挿入量を検出する装置が
設けられているので、これによりブランケツト燃
料集合体１１０ｂの浮き上りを検出し、誤装荷で
あることが検知される。また、たとえば反射体１１０ｄ…をブランケツ
ト燃料集合体１１０ｂ…を装荷すべき領域に誤装
荷した場合には A₁＞A₃＞A₃＞A₄ ………(1) であるから A₂＞A₄ であり、エントランスノズル１１２の基準段部１
１３が連結管１１１の着座面１１４に着座する前
に上段部１１８が上支持段部１２４に着座するこ
とはない。しかし、 B₁＜B₂＜B₃＜B₄ ………(2) であるから B₂＜B₄ となり、第８図に示す如く基準段部１１３が着座
面１１４に着座する前にエントランスノズル１１
２の下段部１１９が連結管１１１の下支持段部１
２５に当接し、やはりこの反射体１１０ｄの上端
は浮き上る。よつてこの浮き上りにより誤装荷を
検出することができる。したがつて、いずれの炉心構成要素１１０…に
おいても誤装荷した場合そのエントランスノズル
１１２…の上段部１１８…または下段部１１９…
のいずれかが連結管１１１…の上支持段部１２４
…または下支持段部１２５…に当接してこの炉心
構成要素１１０…が浮上り、誤装荷を検知するこ
とができ、誤装荷を防止することができる。なお、本発明は上記の一実施例には限定されな
い。たとえば、前記実施例はエントランスノズルの
上段部および下段部、連結管の上支持段部および
下支持段部はエントランスノズルの上部嵌合部、
下部嵌合部、連結管の上部嵌合面、下部嵌合面の
縁に形成される段部を利用したが、この上段部、
下段部、上支持段部、下支持段部は上記の段部と
は別に設けてもよく、このようにすればエントラ
ンスノズルの上部嵌合部、下部嵌合部等の長さを
すべての炉心構成要素について等しくすることも
できる。上述の如く本発明は炉心構成要素のエントラン
スノズルの上部および下部に下向の上段部および
下段部を形成し、炉心構成要素を装荷位置に対応
して複数の群G₁、G₂、…G_o-1、G_oに分け、各群
毎の炉心構成要素の基準段部から上段部までの距
離をA₁、A₂…A_o-1、A_o、基準段部から下段部ま
での距離をB₁、B₂…B_o-1、B_oとしたとき、 A₁＞A₂＞…A_o-1＞A_o B₁＜B₂＜…B_o-1＜B_o とし、またこれら炉心構成要素を支持する連結管
の内周面には炉心構成要素が正しい位置に装荷さ
れた場合に上記炉心構成要素の上段部および下段
部にわずかの間隙をもつて下方から対向する上支
持段部および下支持段部を形成したものである。
したがつて、炉心構成要素を誤つた位置の連結管
に挿入した場合には基準段部が連結管の上端に形
成された着座面に着座する前にこの炉心構成要素
の上段部または下段部のいずれかが連結管の上支
持段部または下支持段部に当接して炉心構成要素
が浮き上り、その浮き上りにより誤装荷を検知
し、誤装荷を防止することができる。そして、こ
のようにすれば公差や加工の面倒なエントランス
ノズルと連結管との嵌合部の径を変えたものを多
数種類製造する必要はなく、製造が容易となり、
しかもエントランスノズルや連結管の長さは比較
的大であるので段部の位置を数多く変えることが
でき、炉心構成要素の種類が多い大形の高速増殖
炉にも充分に対応することができる等その効果は
大である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来例を示し、第１図は
縦断面図、第２図は炉心構成要素のエントランス
ノズルを連結管内に挿入した状態の縦断面図であ
る。第３図ないし第８図は本発明の一実施例を示
し、第３図は縦断面図、第４図および第５図は炉
心構成要素のエントランスノズルを正しい装荷位
置にある連結管に挿入した状態の縦断面図、第６
図ａ，ｂ，ｃ，ｄは各炉心構成要素のエントラン
スノズルの上段部および下段部の位置関係を示す
側面図、第７図および第８図は炉心構成要素のエ
ントランスノズルを誤つた装荷位置にある連結管
に挿入した状態の縦断面図である。１０１……原子炉容器、１０３……炉心、１０
７……炉心支持板、１１０……炉心構成要素、１
１１……連結管、１１２……エントランスノズ
ル、１１３……基準段部、１１４……着座面、１
１８……上段部、１１９……下段部、１２４……
上支持段部、１２５……下支持段部。

Claims

【特許請求の範囲】１炉心構成要素のエントランスノズルの上端部
にこの炉心構成要素の上端から一定の距離に下向
の基準段部を形成し、また上記エントランスノズ
ルの外周面上部に環状をなす下向の上段部を形成
するとともに上記エントランスノズルの外周面下
部には上記上段部より小径の環状をなす下向の下
段部を形成し、上記炉心構成要素を装荷されるべ
き領域に対応してG₁、G₂…G_o-1、G_oの複数群に
分け、各群に属する炉心構成要素の上記基準段部
から上段部までの距離をA₁、A₂…A_o-1、A_o上記
基準段部から下段部までの距離をそれぞれB₁、
B₂…B_o-1、B_oとしたとき、 A₁＞A₂＞…A_o-1＞A_o B₁＜B₂＜…B_o-1＜A_o とし、また炉心支持板に設けられ上記炉心構成要素の
エントランスノズルが挿入されてこの炉心構成要
素を支持する連結管の内面にはその連結管の位置
に装荷されるべき群の炉心構成要素のエントラン
スノズルが挿入されその炉心構成要素の基準段部
がその連結管の上端に形成された着座面に着座し
た状態においてこの炉心構成要素の上記上段部お
よび下段部にそれぞれわずかな間隙をもつて下側
から対向する上向の上支持段部および下支持段部
を形成したことを特徴とする高速増殖炉の炉心構
成要素誤装荷防止装置。