JP3491014B2 - 原子炉のダミー遮蔽プラグ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速炉等の原子炉の容
器頂部開口の蓋となる遮蔽プラグの一部を構成する炉心
上部機構内に穿設された制御棒駆動機構の予備孔に抜き
挿し自在に挿入されるダミー遮蔽プラグの改良に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】我が国の高速実験炉「常陽」の原子炉縦
断の概略図を示す図３を参照して従来のダミー遮蔽プラ
グを説明する。「常陽」における原子炉部は、燃料集合
体等でなる炉心１を冷却材である液体ナトリウム２で満
たし、冷却材入口ノズル３と冷却材出口ノズル４を有す
る原子炉容器５と、原子炉容器の蓋である遮蔽プラグ６
で構成される。

【０００３】ここで、遮蔽プラグ６は、それぞれ個別の
機能を持った複数の機器、部材が組み合わさって概念的
に蓋を形成するものであり、大回転プラグ７、小回転プ
ラグ８、炉心上部機構９、制御棒駆動機構１０等で構成
される。当然、遮蔽プラグ６には原子炉の蓋という概念
から、原子炉容器５のバウンダリ確保、放射線遮蔽、熱
遮蔽の機能が要求されている。

【０００４】ところで、原子炉の出力を調整するための
制御棒１１を駆動する制御棒駆動機構１０は、炉心上部
機構９内に複数基配置され、さらに、炉心上部機構９内
には常設の制御棒駆動機構１０の設置孔の他にも、予備
の設置孔が複数設けられている。これらの予備孔は、原
子炉内での照射試験を行うために照射試験装置用の装荷
孔等として利用されるものであるが、そのような利用が
ないときには、遮蔽プラグの一部を形成するため、遮蔽
プラグに要求される上記した機能を満足するダミー遮蔽
プラグ２０が予備孔に挿入（装荷）されている。

【０００５】ダミー遮蔽プラグ２０は図２に示すとお
り、外観上は全体として細長い円筒形状をしており、炉
心上部機構９内に設置される制御棒駆動機構１０の予備
孔１２に挿入される。ダミー遮蔽プラグ２０は、円筒状
の案内管２１と、この案内管２１上部に溶接接続により
固着された上部構造体２２とから構成されている。

【０００６】図２に図示した例では、上部構造体２２を
中実の円柱形状の遮蔽部材として放射線遮蔽や熱遮蔽の
機能を持たせるようにしているが、中空のパイプ形状と
したものもある。案内管２１内部は、上部構造体２２か
ら支持ロッド２３により吊り下げられた下部遮蔽体２４
と、熱電対２５を内装したパイプ２６が配設されてい
る。下部遮蔽体２４は、放射線遮蔽や熱遮蔽の機能を有
するものである。熱電対２５は、図示しない炉心の燃料
集合体出口冷却材の温度を計測するためのものであり、
上部構造体２２内部に穿設された貫通孔２７を通って上
部構造体２２上方へ延びており、パイプ２６上端と上部
構造体の貫通孔２７下端とを気密接続することにより、
気密な熱電対の通線路が形成されている。熱電対を内装
したパイプ２６を、上部構造体貫通孔２７内に貫通挿入
させ、パイプ２６外周と貫通孔２７内周との間の間隙を
溶接することによって、気密な熱電対の通線路を形成し
たものもある。

【０００７】ダミー遮蔽プラグ２０の上部構造体２２の
上部外周には、二重オーリング（Ｏ−リング）で構成さ
れるパッキンシール部２８が設けられており、ダミー遮
蔽プラグ２０を予備孔１２に挿入した時のシール部の健
全性をチェックするためのチェック孔２９も設けられて
いる。このチェック孔２９から適宜ガス圧をかけ、二重
オーリング間でのガス圧の漏れ具合をモニターすること
により、シール部２８の健全性をチェックできるように
されている。

【０００８】さらに、ダミー遮蔽プラグ２０の上方に
は、作業性向上のための上部管３０や熱電対の補償導線
３１が接続されるが、これらはダミー遮蔽プラグ２０の
本来の機能とは直接関連するものではない。

【０００９】上述したごとき構造のダミー遮蔽プラグ２
０は、遮蔽プラグ６の一部として下記のような機能を果
たすことができる。 １）原子炉容器５のバウンダリは、制御棒駆動機構１０
の予備孔１２にダミー遮蔽プラグ２０を挿入した後の予
備孔とダミー遮蔽プラグとの間隙に対してはパッキンシ
ール部２８により、また、上部構造体２２に穿設した熱
電対用貫通孔２７に対してはパイプ２６を気密に接続す
ることにより、それぞれ確保される。

【００１０】２）放射線遮蔽機能に関しては、主として
下部遮蔽体２４で確保されるが、図２の例のように上部
構造体２２を中実円筒形状の遮蔽部材で構成した場合に
は、下部遮蔽体２４と上部構造体２２の両方で放射線遮
蔽機能をもたらすことができる。さらに、案内管２１内
部で熱電対内装パイプ２６を屈曲配管することで放射線
のストリーミングを緩和することができる。

【００１１】３）熱遮蔽機能は、原子炉容器５のナトリ
ウム液面より上方に上部構造体２２と下部遮蔽体２４を
位置せしめることにより、輻射熱および対流熱を遮るこ
とができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のダミー遮蔽プラグは、次のような課題を有して
いる。すなわち、ダミー遮蔽プラグ２０を装荷している
予備孔１２を利用した原子炉内での照射試験計画が具体
化すると、ダミー遮蔽プラグ２０が引抜かれ（脱荷）、
代わって照射試験装置が装荷されることになる。予備孔
１２から脱荷したダミー遮蔽プラグ２０は、上部は放射
化量が低いものの、全体としての放射化量は極めて高
く、かつ、原子炉容器バウンダリ構成部はそれ自体放射
化している活性の高いナトリウム冷却材２が付着してい
るため、放射線遮蔽機能を有する大型の専用キャスクで
取扱われることになる。脱荷したダミー遮蔽プラグ２０
は、付着ナトリウム冷却材を洗浄装置で除去した後、最
終処分されるまでサイト内の水プールに沈めて保管され
る。

【００１３】一方、予備孔１２を利用した照射試験が終
了した後は、再び予備孔１２にダミー遮蔽プラグ２０を
装荷する必要があるが、この時、先に脱荷したダミー遮
蔽プラグを再使用することはできない。なぜならば、パ
ッキンシール部２８のオーリングの健全性が保証できな
いからである。オーリングを交換するためには、作業員
が古いオーリングを切断するなどして取り外した後、ダ
ミー遮蔽プラグの下端から新品のオーリングをたくし上
げて所定のオーリング溝に嵌め込む必要がある。この
際、古いオーリングのあるダミー遮蔽プラグ上部は放射
化量が低いため、作業員が上部のオーリングにアクセス
してこれを除去することは可能であるが、ダミー遮蔽プ
ラグ下部は作業員がアクセスできないほどに放射化量が
極めて高いため、オーリングの交換作業を行うことは不
可能となる。

【００１４】そのため、従来のダミー遮蔽プラグは、そ
の装荷の必要が生じる都度、新品のダミー遮蔽プラグを
製作しなければならないことによる経済的負担をもたら
すだけでなく、大型の放射性廃棄物を増加させるという
問題点を有していた。

【００１５】そこで本発明は、パッキンシール部のオー
リング交換が可能な構造とし、もって再使用可能な原子
炉のダミー遮蔽プラグを提供することを目的としてなさ
れたものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明のダミー遮蔽プラ
グが従来のものと最も異なる点は、上部構造体を分割構
造とした点にある。かような分割構造としたことによっ
て、パッキンシール部のオーリングの交換が可能にな
り、予備孔から脱荷したダミー遮蔽プラグの再使用が可
能となる。

【００１７】すなわち本発明は、原子炉遮蔽プラグの一
部を構成する炉心上部機構（９）内に設置される制御棒
駆動機構（１０）の予備孔（１２）に抜き挿し自在に挿
入されるダミー遮蔽プラグであって、円筒状の案内管
（２１）とこの案内管上部に固着され予備孔内壁と接す
る上部構造体（２２）とから構成され、熱電対（２５）
を内装したパイプ（２６）を案内管内部の長手方向に配
設するとともに上部構造体内部に穿設した熱電対用貫通
孔（２７）に気密接続して貫通させることにより上部構
造体上方へ延びる気密な熱電対の線通路が形成されてい
るダミー遮蔽プラグにおいて、上部構造体を上下に二分
割し、その上方の第１の構造体（２２ａ）と下方の第２
の構造体（２２ｂ）とを結合・離脱可能に一体化させる
とともに、予備孔内壁と接する第１の構造体外周に第１
のパッキンシール部（２８）を形成し、第２の構造体と
結合する第１の構造体の結合面に第２のパッキンシール
部（３３）を形成し、第１の構造体および第２の構造体
の内部にそれぞれ熱電対用貫通孔（３７、３８）を穿設
したことを特徴とするものである。

【００１８】上記のごとき本発明によれば、予備孔より
脱荷された放射化したダミー遮蔽プラグを遮蔽ピットに
据え付け、上部構造体を上下二つに分離し、分離した上
方の第１の構造体に取り付けられているパッキンシール
部のオーリングのごときシール部材を新たなシール部材
に交換する。このシール部材の交換は、放射化量が低く
作業員がアクセス可能なダミー遮蔽プラグ上部の第１の
構造体のみを取り扱えばよく、これによって、許容でき
る被曝量管理のもとで簡単かつ容易にシール部材の交換
作業を行うことができる。シール部材を交換した後の第
１の構造体は、下方の第２の構造体と再度結合させて一
体化することにより、ダミー遮蔽プラグとして再使用す
ることができる。

【００１９】第１の構造体と第２の構造体とを、締め付
けボルトにより一体化する構造とすることにより、両者
の結合・離脱を簡便かつ確実に行うことができる。

【００２０】また、第１の構造体底部または第２の構造
体頂部は、第１の構造体と第２の構造体との結合時に両
者の間に空間が形成されるような形状とすることによ
り、この空間を熱電対のコネクタ収納部等として利用す
ることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明によるダミー遮蔽プラグの
実施例を図１に示す。図１は、図２に示した従来のダミ
ー遮蔽プラグ２０の上部構造体２２の頂部近傍のみを図
示するものであり、図２における上部構造体２２を、上
方の第１の構造体２２ａと下方の第２の構造体２２ｂと
に分割した以外は、基本的に図２の従来構造と同じであ
る。

【００２２】図１に図示したように、第１の構造体２２
ａと第２の構造体２２ｂは、複数の締め付けボルト３２
（図１にはそのうちの１本のみが図示されている）によ
り結合・離脱を容易に行うことができる。

【００２３】図示の実施例においては、第１の構造体２
２ａと第２の構造体２２ｂとの結合面はテーパー面とさ
れており、第２の構造体２２ｂの頂部に形成された凹部
に、第１の構造体２２ａの底部に形成された小径部分が
テーパー面で嵌合する構造となっている。

【００２４】第１の構造体２２ａ外周には、予備孔１２
内壁と接する部分に、二重オーリングからなる第１のパ
ッキンシール部２８およびこのシール部の健全性をチェ
ックするチェック孔２９が形成されており、かようなパ
ッキンシール部とチェック穴は図２に示した従来のダミ
ー遮蔽プラグのものと同様である。本発明においては、
第１の構造体２２ａと第２の構造体２２ｂとの結合面
に、二重オーリングからなる第２のパッキンシール部３
３およびこのシール部の健全性をチェックするチェック
孔３４がさらに形成されている。第２のパッキンシール
部３３とチェック孔３４を設けることにより、分割構造
とした部位に原子炉容器バウンダリを確保させることが
できる。

【００２５】また図示の実施例においては、第１の構造
体２２ａと第２の構造体２２ｂとを結合したときに、両
者の間に空間３５が形成されるように、テーパー結合面
を調整してある。かような空間は、熱電対補償導線３１
のコネクタ３６による結合部等の収納スペースとして利
用できる。

【００２６】第１の構造体２２ａと第２の構造体２２ｂ
との結合面は、図示の例のようなテーパー面での嵌合構
造に限らず、両者の端面を水平に輪切りにしたような水
平面同士を突き合わせる構造としてもよく、あるいは、
第１の構造体２２ａ底部の小径円筒部分が第２の構造体
２２ｂ頂部の円筒凹部に嵌合される垂直円筒面での嵌合
構造（茶筒とその蓋のような構造）とすることもでき
る。

【００２７】あるいはまた、図示の実施例の様に第１の
構造体２２ａと第２の構造体２２ｂの間に空間３５を形
成させて熱電対補償導線３１をコネクタ３６で結合する
構造とせずに、第１の構造体２２ａと第２の構造体２２
ｂを結合した後に、第１の構造体２２ａに穿設した貫通
孔３７の上方から熱電対を挿入して、第２の構造体２２
ｂに穿設した貫通孔３８に挿通するようにしてもよい。

【００２８】なお、図示の実施例の上部構造体２２は、
中実の円柱形状としているが、中空のパイプ形状とした
上部構造体に対しても本発明を適用することができる。
パイプ形状とした場合には、二分割した第１の構造体の
底部開口と第２の構造体の頂部開口にそれぞれ壁体を固
着して密封構造とする必要がある。

【００２９】上述したごとき構造の本発明のダミー遮蔽
プラグを再使用するにあたっては、脱荷した放射化ダミ
ー遮蔽プラグを適当な遮蔽ピットに据え付け、作業員が
締め付けボルト３２を緩めて、第２の構造体２２ｂから
第１の構造体２２ａを取り外す。取り外した第１の構造
体２２ａに装着されている二重オーリングのごとき２つ
のシール部材２８、３３を新品のシール部材と交換した
後、この第１の構造体２２ａを締め付けボルト３２によ
り第２の構造体２２ｂと再び結合させて元の結合状態と
する。あるいはまた、シール部材の交換作業を行わず
に、予め交換用に製作しておいた新品のシール部材２
８、３３装着済みの第１の構造体２２ａと交換してもよ
い。かくして第１の構造体２２ａと第２の構造体２２ｂ
を再結合した後、チェック穴３４により両者の間のパッ
キンシール部３３の健全性をチェックする。健全性が確
認できた組み立て済みのダミー遮蔽プラグは、専用のキ
ャスクに収納して、脱荷時と逆の手順で予備孔に装荷す
る。予備孔１２内に装荷した後、パッキンシール部２８
の健全性をチェック穴２９により確認し、ダミー遮蔽プ
ラグの装荷作業が完了する。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ダ
ミー遮蔽プラグの上部構造体を結合・離脱可能な二分割
構造とすることにより、放射化量が低いダミー遮蔽プラ
グ上部のみに作業員がアクセスし、許容できる被曝量管
理のもとでパッキンシール部の交換作業を行うことが可
能となる。

【００３１】その結果、ダミー遮蔽プラグの再使用が可
能となり、ダミー遮蔽プラグの装荷が必要になる都度に
新品を作成しなければならないという経済的負担が軽減
されるだけでなく、大型の放射性廃棄物の削減が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す部分断面図。

【図２】従来のダミー遮蔽プラグの断面図。

【図３】ダミー遮蔽プラグが装荷される高速炉の縦断面
概略図。

【符号の説明】

６：遮蔽プラグ ９：炉心上部機構 １０：制御棒駆動機構 １２：予備孔 ２０：ダミー遮蔽プラグ ２２：上部構造体 ２２ａ：第１の構造体 ２２ｂ：第２の構造体 ２８：第１のパッキンシール部 ３２：締め付けボルト ３３：第２のパッキンシール部 ３５：空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G21C 13/02 G21C 19/06 G21C 19/19 G21C 19/20 G21D 1/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原子炉遮蔽プラグの一部を構成する炉心上
   部機構（９）内に設置される制御棒駆動機構（１０）の
   予備孔（１２）に抜き挿し自在に挿入されるダミー遮蔽
   プラグであって、円筒状の案内管（２１）とこの案内管
   上部に固着され予備孔内壁と接する上部構造体（２２）
   とから構成され、熱電対（２５）を内装したパイプ（２
   ６）を案内管内部の長手方向に配設するとともに上部構
   造体内部に穿設した熱電対用貫通孔（２７）に気密接続
   して貫通させることにより上部構造体上方へ延びる気密
   な熱電対の線通路が形成されているダミー遮蔽プラグに
   おいて、上部構造体を上下に二分割し、その上方の第１
   の構造体（２２ａ）と下方の第２の構造体（２２ｂ）と
   を結合・離脱可能に一体化させるとともに、予備孔内壁
   と接する第１の構造体外周に第１のパッキンシール部
   （２８）を形成し、第２の構造体と結合する第１の構造
   体の結合面に第２のパッキンシール部（３３）を形成
   し、第１の構造体および第２の構造体の内部にそれぞれ
   熱電対用貫通孔（３７、３８）を穿設したことを特徴と
   する原子炉のダミー遮蔽プラグ。
2. 【請求項２】 第１の構造体と第２の構造体の結合面が
   水平面とされていることを特徴とする請求項１記載のダ
   ミー遮蔽プラグ。
3. 【請求項３】 第１の構造体と第２の構造体の結合面が
   テーパー面とされていることを特徴とする請求項１記載
   のダミー遮蔽プラグ。
4. 【請求項４】 第１の構造体と第２の構造体の結合面が
   垂直円筒面とされていることを特徴とする請求項１記載
   のダミー遮蔽プラグ。
5. 【請求項５】 第１の構造体と第２の構造体とが締め付
   けボルトにより一体化されていることを特徴とする請求
   項１〜４項のいずれか１項記載のダミー遮蔽プラグ。
6. 【請求項６】 第１の構造体底部または第２の構造体頂
   部は、第１の構造体と第２の構造体との結合時に両者の
   間に空間が形成されるような形状とされ、この空間を熱
   電対コネクタ収納部として利用することを特徴とする請
   求項１〜５項のいずれか１項記載のダミー遮蔽プラグ。