JP4825478B2

JP4825478B2 - 高速炉

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Publication number: JP4825478B2
Application number: JP2005274128A
Authority: JP
Inventors: 宮壽人松; 月健治香; 橋博高; 藤竜馬加; 口峰生関; 井重夫笠; 木俊幸鈴; 橋明雄高
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-09-21
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2025-09-21
Also published as: JP2007085848A

Description

本発明は、ナトリウム冷却高速炉に係り、特に、炉心外周に設けた反射体によって炉心燃料の燃焼を制御するようにした高速炉に関する。

制御棒に代えて反射体を炉心外周に設け、この反射体によって炉心燃料の燃焼を制御するようにした高速炉が提案されている。この種の高速炉の一例が特許文献１に示されている。

図８は、上記制御棒に代えて反射体を炉心外周に設けた高速炉の概略構成を示す縦断面図であり、原子炉容器１の内部に設けられた炉心支持板６上に炉心２が支持されており、この炉心２の外周には炉心２と同心状に環状の反射体３が配置され、この反射体３の外周には中性子遮蔽体４が同じく同心状に配置されている。

上記中性子遮蔽体４の上方には、ナトリウムからなる一次冷却材５を図８中矢印実線で示したように強制循環させる電磁ポンプ７が設けられており、一次冷却材５が炉心２によって加熱された後に中間熱交換器８に送られる。中間熱交換器８の二次側には、図中破線矢印で示したように二次冷却材入口１０を介して二次冷却材が流入しており、この二次冷却材と一次冷却材５との間で熱交換が行われ、熱を受け取った二次冷却材は、二次冷却材出口１１から流出して別系統（図示せず）に熱を輸送する。また、原子炉停止中における崩壊熱は、原子炉容器１内に設けられた崩壊熱除去伝熱管９によって除去される。

炉心２の外周に配置された反射体３は、炉心２から放射された中性子を反射して炉心２側に戻すことによって中性子の漏洩を防止し、反射体３に包囲された部分の炉心２における燃焼を促進する。一方、周囲に反射体３がない部分の炉心２においては核***によって発生した中性子が炉心２の外へ拡散し、燃焼が促進されることはない。

この従来の高速炉は反射体３を駆動するための反射体駆動装置を備えており、この反射体駆動装置は反射体３を高速で移動させる高速反射体駆動装置Ａと、反射体３を超微速で徐々に移動させる超微速反射体駆動装置Ｂとから構成されており、これらの反射体駆動装置Ａ、Ｂによって反射体３が機械的に駆動される。

超微速反射体駆動装置Ｂは、下端に反射体３を保持した長尺で且つ大径の円管１３と、この円管１３の上端が固着されたボールナット１４と、このボールナット１４を昇降自在に収納するケーシング１５と、このケーシング１５の外周に設けたフランジ状の取付台１６とを備えている。さらに、ボールナット１４のネジ穴にはボールネジ１７が螺嵌されており、このボールネジ１７の上端部は、ケーシング１５の上端から垂直方向外方に回転自在に突出して上部減速機１８に接続されている。さらに、上部減速機１８は、カップリング１９を介して、駆動モータ２１に連結された下部減速機２０に連結されている。

一方、高速反射体駆動装置Ａは、原子炉容器１の上端上方に打設された上部スラブ１２上に略等間隔で周設された複数の油圧シリンダ２２を備えており、これらの油圧シリンダ２２は油管２３を介して油圧装置２４に接続されている。また、複数の油圧シリンダ２２は、超微速反射体駆動装置Ｂの取付台１６を下方から支持している。

そして、原子炉起動時においては、高速反射体駆動装置Ａの油圧シリンダ２２を駆動して超微速反射体駆動装置Ｂの取付台１６を例えば１ｍ／日の高速で上昇させ、円管１３の下端に保持された反射体３を停止位置から起動位置まで上昇させる。一方、原子炉停止時においては起動時とは逆に反射体３を起動位置から停止位置まで高速で降下させる。

また、原子炉通常運転中においては、超微速反射体駆動装置Ｂのボールネジ１７を回転させてボールナット１４を例えば２ｍ／３０年の超微速で上昇させ、円管１３の下端に保持された反射体３を運転開始当初の起動位置から炉心２の原子燃料の最終燃焼位置まで徐々に上昇させる。ここで、反射体３の初期の起動位置から最終燃焼位置までの垂直距離を２ｍ程度に設定しておけば、３０年間で炉心２の原子燃料の全体を燃焼させることによってその間の燃料交換が不要となる。

ところが、上述した従来の高速炉では、反射体３を駆動するために炉外に設置される反射体駆動装置Ａ、Ｂの構造が複雑であり、製造コストの増加をもたらすという問題があった。

上記課題を解決するための一つの手段が特許文献２或いは特許文献３に示されている。図９及び図１０は上記特許文献２に記載された高速炉の縦断面図であり、図９は原子炉停止中の状態を示し、図１０は原子炉通常運転中の状態を示している。

図９に示したようにこの高速炉は、炉心２の外周を取り囲む筒状の炉心バレル３０を備え、この炉心バレル３０の外周を取り囲むように筒状の隔壁３１が設けられており、この筒状の隔壁３１と炉心バレル３０との間に環状断面の冷却材流路３６が形成されている。そして、上記環状断面の冷却材流路３６内に環状の反射体３が上下動可能に設けられている。この反射体３はその下部にダンパ３２を有している。筒状の隔壁３１は、原子炉の半径方向に配設された支持部材３４を介して炉心バレル３０を支持しており、支持部材３４には流入孔３５が穿設されており、この流入孔３５を介して冷却材流路３６内に一次冷却材５が下方から流入する。隔壁３１の外側には、この隔壁３１を取り囲むようにして中性子遮蔽体４が設けられており、この中性子遮蔽体４の上方には冷却材５を強制循環させる電磁ポンプ７が設けられている。また、原子炉容器１の外側を覆うようにしてガードベッセル（図示せず）が設けられている。

さらに、この従来の高速炉は、炉心バレル３０の外壁面３０ａに電磁吸引力によって吸着された反射体駆動装置４０を備えており、原子炉通常運転中においては図１０に示したようにこの反射体駆動装置４０の下部に反射体３が接触した状態となっている。図１１は反射体駆動装置４０を含む反射体駆動機構部を示した縦断面図であり、反射体駆動装置４０は強磁性体からなるヨーク４４にコイル４３を巻装して構成された保持用電磁石４１を備え、この保持用電磁石４１の電磁吸引力（閉ループ磁束Ｍ１による吸引力）によって炉心バレル３０の外壁面３０ａに吸着されている。また、反射体駆動装置４０は強磁性体からなるヨーク４９にコイル４８を巻装して構成された連結用電磁石４７を備え、この連結用電磁石４７の電磁吸引力（閉ループ磁束Ｍ２による吸引力）によって下部に反射体３を保持している。さらに、反射体駆動装置４０は非磁性体からなる取付部材４６によって保持された電磁反発コイル４２を備えており、また、反射体３の上部にはこの電磁反発コイル４２に対向するようにして導電板４５が固着されている。

そして、上記構成よりなる従来の高速炉の起動時においては、電磁ポンプ７によって原子炉容器１内の一次冷却材５が強制循環され、図１０中実線矢印で示したように、一次冷却材５は支持部材３４の流入孔３５を介して炉心バレル３０と隔壁３１との間に形成された冷却材流路３６内に上方に向かって流入する。すると、原子炉停止中には停止位置まで降下していた反射体３は、冷却材流路３６内に流入した一次冷却材５の流体圧によって上方に高速で移動される。上昇した反射体３は、反射体駆動装置４０の下部に突き当たることによって停止し、さらに、連結用電磁石４７の電磁吸引力（閉ループ磁束Ｍ２による吸引力）によって反射体駆動装置４０の下部に保持される。

また、原子炉の通常運転中において、反射体駆動装置４０の下部に反射体３を保持した状態の下で電磁反発コイル４２に瞬間的に電流が流されると、反射体駆動装置４０と反射体３の導電板４５との間で互いに逆向きの電磁反発力が発生し、反射体３の質量による慣性力に起因して反射体駆動装置４０を上方に付勢する力が発生する。この上方への付勢力が保持用電磁石４１と炉心バレル３０との間の静止摩擦力よりも大きくなるようにすることによって、反射体駆動装置４０を炉心バレル３０に沿って上昇させることができる。このときの反射体駆動装置４０の運動エネルギーは主として動摩擦力によって次第に失われ、反射体駆動装置４０は元の位置から僅かに上昇した位置において静止する。

一方、反射体３は、電磁反発力によって反射体駆動装置４０の下部から一瞬だけ切り離されて僅かに降下し、その後、冷却材５の流体圧及び連結用電磁石４７の電磁吸引力によって上昇して再び反射体駆動装置４０の下部に接合される。このとき、反射体駆動装置４０は元の位置から僅かに上昇しているので、反射体３も同様に元の位置から僅かに上昇する。そして、電磁反発コイル４２への通電を繰り返し行うことによって、反射体駆動装置４０と共に反射体３を運転開始当初の起動位置から最終燃焼位置まで超微速にて移動させることができる。

また、原子炉を停止する際には、電磁ポンプ７を停止することによって一次冷却材５の流れが止まり、一次冷却材５の流体圧による上方への付勢力がなくなるので、連結用電磁石４７の通電を遮断することによって反射体３は図９に示した停止位置まで降下する。ここで、反射体３の下部に設けられたダンパ３２によって着地の際の衝撃力が吸収される。また、一旦停止した原子炉を再起動する際には、上述したように電磁ポンプ７を駆動し、一次冷却材５の流体圧によって反射体３を反射体駆動装置４の位置まで上昇させる。

以上述べたように、この特許文献２（特開平８−１５４７３号公報）等に示された高速炉は、電磁反発コイル４２による電磁反発力及び反射体３の慣性力を利用して反射体駆動装置４と共に反射体３を上昇駆動することによって、反射体３を駆動するための複雑な装置を設置する必要がなくなっている。
特開平６−５９０６９号公報特開平８−１５４７３号公報特開平１０−１６０８８０号公報

ところで、上記従来の高速炉においては、起動時の反射体の上昇は流体力を用いて行い、定格時でも或る程度の流体力により反射体の負荷重量を軽減している。このため、反射体側への流量は、反射体重量に依存し、電磁ポンプの要求条件ともなる。また、出力を小さくした場合、一般的に原子炉容器はあまり小さくならないが、熱効率を下げないために流量は低下分だけ下げることになる。このため流速が低下し、流体力を稼ぐことが困難となる。これは、本来原子炉流量は炉心の冷却と熱輸送に用いられるため反射体側への流量に対する要求条件は、原子炉設計に対する自由度を小さくし、コストアップする傾向にあり、特に小型化を進めるほど不利になるという課題があった。

そこで、本発明は、反射体によって炉心燃料の燃焼を制御する高速炉であって、燃焼補償用の超微速度駆動には電磁反発衝撃駆動を用いて、起動時、停止時には流体力を期待せずに、従来のボールネジ油圧装置より構造が簡素で、メンテナンス頻度が低減できる可能性のある駆動装置を有する高速炉を提供することを目的とする。

本発明は、核燃料が装荷される炉心からの中性子を反射し炉心内へ戻す反射体を有し、前記反射体を原子炉起動時と停止時に原子炉を起動させる位置と停止させる位置とにそれぞれ高速で移動させる高速反射体駆動装置と、原子炉通常運転時に、前記反射体を前記起動位置から前記炉心燃料の燃焼最終位置まで超微速で徐々に移動させる超微速反射体駆動装置とを設けた高速炉において、前記高速反射体駆動装置および前記超微速反射体駆動装置は、原子炉容器の上端に設置された上部スラブ上に設けられており、前記高速反射体駆動装置が、前記反射体を保持する反射体駆動軸をベースの表面に沿って移動する反射体駆動装置本体に接続するためのフランジと、前記フランジに接続されたワイヤの他端に連結されたカウンターウエイトと、前記カウンターウエイトに設けられた永久磁石と、前記カウンターウエイトを可動子として垂直にリニア駆動するためのカウンターウエイト駆動用リニアモータを前記永久磁石とともに構成する電磁石を有する固定子と、を具備しており、前記超微速反射体駆動装置が、前記反射体駆動装置本体の走行面となるベースの表面に電磁吸引力によって吸着され、前記反射体駆動装置本体を摩擦力で保持する壁面電磁石と、前記フランジを前記反射体駆動装置本体に連結する連結用電磁石と、上下駆動可能に設けられた慣性体と、前記慣性体との間に瞬間的な電磁反発力を垂直方向に発生させる電磁反発コイルと、前記電磁反発コイルと前記慣性体を連結するバネ要素とを具備することを特徴とするものである。

本発明は、炉心燃料の燃焼を制御する反射体を、原子炉起動時と停止時に、原子炉を起動させる位置と停止させる位置とにそれぞれ高速で移動させる高速反射体駆動装置と、原子炉通常運転時に、上記反射体を前記起動位置から前記炉心燃料の燃焼最終位置まで超微速で徐々に移動させる超微速反射体駆動装置を設け、上記高速反射体駆動装置としてリニアモータによるリニア駆動を採用し、超微速反射体駆動装置としては電磁反発衝撃駆動装置を採用したので、ギア、モータ等の駆動部がなく構造が簡単でかつメンテナンス頻度を低減することができる等の効果を奏する。

以下、本発明による高速炉の実施の形態について、図１乃至図７を参照して説明する。なお図１乃至図７中、共通する部分には同一符号を付している。

図１は、本発明における第１の実施の形態による高速炉の要部構成を示す図であり、図１に示したように、炉心支持板６で支持された炉心２が原子炉容器１の内部に収納されており、この炉心２の外周には炉心２と同心状に環状の反射体３が配置され、この反射体３の外周には中性子遮蔽体４が同じく同心状に配置されている。

上記高速炉は、原子炉容器１の上端に設置された上部スラブ１２上に設けられ、反射体３を駆動するための反射体駆動装置を備えており、この反射体駆動装置は反射体３を高速で移動させる高速反射体駆動装置Ａと、反射体３を超微速で徐々に移動させる超微速反射体駆動装置Ｂとから構成されており、これらの反射体駆動装置Ａ、Ｂによって反射体３が機械的に駆動されるように構成されている。

図２は反射体駆動機構部を示した縦断面図であり、原子炉容器１の上端に設置された上部スラブ１２上には、対抗式電磁石５０を有する複数のリニアモータの固定子５１が周方向に略等間隔で周設されており、これらのリニアモータにおける固定子５１の電磁石５０と対向する面には永久磁石５２を設けた可動子５３が垂直方向上下に駆動されるように配設され、この可動子５３に反射体３を保持する反射体駆動軸５４が連結されている。そして、上記固定子５１に設けられた対抗式電磁石５０および永久磁石５２を設けた可動子５３により高速反射体駆動装置Ａが構成されている。

一方、上記固定子５１の内周側には上記固定子５１と同心状のベース５５が立設されており、そのベース５５と上記固定子５１との間隙内に反射体駆動装置本体５６が配設されている。この反射体駆動装置本体５６は、その反射体駆動装置本体５６に備えられた壁面電磁石５７の電磁吸引力によってベース５５の表面５５ａに吸着されている。また、反射体駆動装置５６は連結用電磁石５８を備え、この連結用電磁石５８の電磁吸引力によって反射体駆動装置本体５６の下部に反射体駆動軸５４が保持されている。さらに、反射体駆動装置本体５６には上昇用電磁反発コイル５９が内蔵されており、また、反射体駆動装置本体５６の内部には上昇用慣性体６０が設けられている。さらに上記反射体駆動装置本体５６には、上昇用電磁反発コイル５９に上昇用慣性体６０を近接密着連結する上昇用バネ要素６１が内蔵されている。そして、上記反射体駆動装置本体５６、上昇用慣性体６０、上昇用電磁反発コイル５９、連結用電磁石５８等により超微速反射体駆動装置Ｂが構成されている。

そこで、原子炉の通常運転中において、反射体駆動装置本体５６の上昇用電磁反発コイル５９に瞬間的に電流が流されると、反射体駆動装置本体５６と上昇用慣性体６０の間で互いに逆向きの電磁反発力が発生し、上昇用慣性体６０の質量による慣性力に起因して反射体駆動装置本体５６を上方に付勢する力が発生する。この上方への付勢力が反射体駆動装置本体５６の壁面電磁石５７とベース表面５５ａとの間の静止摩擦力よりも大きくなるようにすることによって、反射体駆動装置本体５６をベース表面５５ａに沿って上昇させることができる。このときの反射体駆動装置本体５６の運動エネルギーは主として動摩擦力によって次第に失われ、反射体駆動装置本体５６は元の位置から僅かに上昇した位置において静止する。

一方、上昇用慣性体６０は、電磁反発力によって反射体駆動装置本体５６の下部から一瞬だけ切り離されて僅かに降下し、その後、上昇用バネ要素６１の吸着力によって上昇して再び反射体駆動装置本体５６の上昇用電磁反発コイル５９に近接密着する。このとき、反射体駆動装置本体５６は元の位置から僅かに上昇しているので、可動子５３及び反射体３も同様に元の位置から僅かに上昇する。そして、上昇用電磁反発コイル５９への通電を繰り返し行うことによって、反射体駆動装置本体５６と共に反射体３を運転開始当初の起動位置から最終燃焼位置まで超微速にて移動させることができる。

また、原子炉を停止する際には、可動子５３と反射体駆動装置本体５６とを連結している駆動軸連結用電磁石５８の通電を遮断することで反射体３は自然落下する。或いは固定子５１の対抗式電磁石５０の通電を遮断することでも反射体は自然に落下する。

一方、再起動時には、急激な炉出力の上昇の可能性をより小さくする観点から、反射体３をリニアモータによりリニア駆動する前に初期停止位置から反射体駆動装置本体５６を少し下げる必要がある。このため、反射体駆動装置本体５６は下降用電磁反発コイル６２を備えており、また、反射体駆動装置本体５６の内部には、下降用慣性体６３、及び下降用電磁反発コイル６２と下降用慣性体６３を近接密着連結する下降用バネ要素６４を内蔵している。

そこで、原子炉の通常運転中において、反射体駆動装置本体５６の下降用電磁反発コイル６２に瞬間的に電流が流されると、反射体駆動装置本体５６と下降用慣性体６３の間で互いに逆向きの電磁反発力が発生し、下降用慣性体６３の質量による慣性力に起因して反射体駆動装置本体５６を下方に付勢する力が発生する。この下方への付勢力が壁面電磁石５７とベース表面５５ａとの間の静止摩擦力よりも大きくなるようにすることによって、反射体駆動装置本体５６をベース表面５５ａに沿って下降させることができる。このときの反射体駆動装置本体５６の運動エネルギーは主として動摩擦力によって次第に失われ、反射体駆動装置本体５６は元の位置から僅かに下降した位置において静止する。

一方、下降用慣性体６３は、電磁反発力によって反射体駆動装置本体５６の下部から一瞬だけ切り離されて僅かに上昇し、その後、下降用バネ要素６４の作用によって下降して再び反射体駆動装置本体５６の下降用電磁反発コイル６２に近接密着する。このとき、反射体駆動装置本体５６は元の位置から僅かに下降している。このようにして、下降用電磁反発コイル６２への通電を繰り返し行うことによって、反射体駆動装置本体５６を当初の停止位置から再起動位置まで移動させることができる。

原子炉起動時においては、高速反射体駆動装置Ａのリニアモータの固定子５１の対抗式電磁石５０により可動子５３を駆動して反射体駆動軸５４と反射体３を例えば１ｍ／日の高速で上昇させ、反射体３を停止位置から起動位置まで上昇させる。一方、原子炉停止時においては起動時とは逆に反射体３を起動位置から停止位置まで高速で降下させる。

また、原子炉通常運転中においては、反射体駆動装置本体５６の下端位置まで可動子５３をリニアモータの固定子５１の対抗電磁石５０により駆動させ、反射体３と連結した駆動軸５４を反射体駆動装置本体５６に駆動軸連結用電磁石５８の電磁吸引力によって連結させ、反射体駆動装置５６を用いて、例えば２ｍ／３０年の超微速で上昇させ、反射体３を運転開始当初の起動位置から炉心２の原子燃料の最終燃焼位置まで徐々に上昇させる。ここで、反射体３の初期の起動位置から最終燃焼位置までの垂直距離を２ｍ程度に設定すれば、３０年間で炉心２の原子燃料の全体を燃焼させることができその間の燃料交換が不要となる。

図３は、本発明における第２の実施の形態の要部構成を示す図であり、第１の実施の形態と同様に、反射体３を駆動するための反射体駆動装置を備えている。そして、この反射体駆動装置は反射体３を高速で移動させる高速反射体駆動装置Ａと、反射体３を超微速で徐々に移動させる超微速反射体駆動装置Ｂとから構成されており、これらの反射体駆動装置Ａ、Ｂによって反射体３が機械的に駆動される。

高速反射体駆動装置Ａは、原子炉容器１の上端上方に設置された上部スラブ１２上に周方向に略等間隔で立設された複数のリニアモータ（カウンターウエイト駆動用リニアモータ）を有しており、各リニアモータは、対抗式電磁石５０を有する一対の固定子６５を備えている。固定子６５は径方向に互いに離間しており、径方向内側にある固定子６５と径方向外側にある固定子６５の間には、上記対抗式電磁石５０と対向する面に永久磁石５２を有する可動子６６が上下方向に移動可能に配設されている。この可動子６６は、反射体３の重量の９割程度と平衡し得る程度の重量を有して構成されており、反射体３のカウンターウエイトとしての役割も果たす。このカウンターウエイトを兼ねる可動子６６には、滑車６７によりガイドされるようにしたワイヤ６８の一端が連結され、そのワイヤ６８の他端が、反射体３に連結された反射体駆動軸５４を反射体駆動装置本体５６に接続するフランジ６９に連結されている。また、上部スラブ１２上には万一反射体駆動軸５４と可動子６６との接続が切れた場合の対応として落下衝撃用ダンパ７０が設置されている。

反射体駆動装置本体５６は、走行面となるベースの表面５５ａに電磁吸引力によって吸着され摩擦力で保持される壁面電磁石５７と、反射体３と連結した駆動軸５４を電磁吸引力によって結合する駆動軸連結用電磁石５８を有している。

しかして、原子炉起動時においては、高速反射体駆動装置Ａの固定子６５の対抗式電磁石５０によりカウンターウエイトを兼ねる可動子６６を駆動して、ワイヤー６８を介して、フランジ６９、反射体駆動軸５４と反射体３を例えば１ｍ／日の高速で上昇させ、反射体３を停止位置から起動位置まで上昇させる。一方、原子炉停止時においては起動時とは逆に反射体３を起動位置から停止位置まで高速で降下させる。

また、原子炉通常運転中においては、反射体駆動装置本体５６の下端位置までフランジ６９をカウンターウエイト駆動用リニアモータにより駆動し、駆動軸連結用電磁石５８を用いて反射体３に連結した駆動軸５４を電磁吸引力によって反射体駆動装置本体５６に連結させ、反射体駆動装置本体５６を用いて、例えば２ｍ／３０年の超微速で上昇させ、反射体３を運転開始当初の起動位置から炉心２の原子燃料の最終燃焼位置まで徐々に上昇させる。ここで、反射体３の初期の起動位置から最終燃焼位置までの垂直距離を２ｍ程度に設定すれば、３０年間で炉心２の原子燃料の全体を燃焼させることによってその間の燃料交換が不要となる。本駆動方式によって、第１の実施の形態に対して、リニアの要求駆動力は、起動時、定格時とも大幅に小さくできるため、反射体重量増加に容易に対応ができ、さらにリニアモータの冷却が容易となる。

図４は、本発明における第３の実施の形態の要部構成を示す図であり、第２の実施の形態に対して、反射体駆動装置本体５６を垂直上下に駆動するリニアモータ（反射体駆動装置本体駆動用リニアモータ）を更に設けたものであり、このリニアモータは、上部スラブ１２上に立設された固定子７１と、反射体駆動装置本体５６に設けられた永久磁石７２とから構成されている。しかして、反射体駆動装置本体５６を上記の反射体駆動装置本体駆動用リニアモータにより速やかに上下に駆動することができ、停止後の待機位置移動などの時間を短縮することができる。

図５は、第４の実施の形態の要部構成を示す図であり、図３に示す実施の形態に対してカウンターウエイト６６の永久磁石５２の近傍にメンテナンス時に使用する電磁石７３が更に設けられている点が異なる。しかして、上記電磁石７３を設けることにより、永久磁石５２の吸着力を小さくし、取扱いを容易にすることができる。実際の運用時にはメンテンナンス用電磁石７３との接続ケーブルを取り外し、可動する部位に関してはできるだけケーブル等の抵抗が生ずる箇所を削減する。

図６は、第５の実施の形態の要部構成を示す図であり、図４に示す実施の形態に対して反射体駆動装置本体５６の内部に、前記高速反射体駆動装置における反射体駆動軸５４に接続されたフランジ６９が、上記反射体駆動装置本体５６と接続後に高速反射体駆動装置のリニア駆動により上昇しないように作用する負荷質量７４を更に設け、カウンターウエイト駆動用リニアモータに万一設計揚程以上の出力が生じた場合に、反射体駆動装置本体５６がストッパーとして働き、反射体駆動装置本体５６の待機位置以上に上記フランジ６９が上がらないようにしてある。

図７は、第６の実施の形態の要部構成を示す図であり、図５の実施の形態に対して反射体駆動装置本体５６の上部に負荷質量のあるストッパー７５を更に設け、カウンターウエイト駆動用リニアモータに万一設計揚程以上の出力が生じた場合に、ストッパー７５として働き、反射体駆動装置本体５６の待機位置以上に上がらないようにする。ストッパー７５には壁面吸着電磁石７６とリニア駆動の固定子７１を用いて上下駆動するための永久磁石７７が設けられており、そのリニア駆動により上記ストッパー７５の位置設定を行うことができる。

本発明の第１の実施の形態を示す概要図。本発明の反射体駆動装置の断面図。本発明の第２の実施の形態を示す概要図。本発明の第３の実施の形態を示す概要図。本発明の第４の実施の形態を示す概要図。本発明の第５の実施の形態を示す概要図。本発明第６の実施の形態を示す概要図。従来の駆動装置を備えた高速炉を示す縦断面図。電磁力を利用して駆動される反射体を備えた従来の高速炉の停止状態を示す縦断面図。電磁力を利用して駆動される反射体を備えた従来の高速炉の運転状態を示す縦断面図。従来の高速炉の反射体駆動機構部の縦断面図。

１原子炉容器
２炉心
３反射体
Ａ高速反射体駆動装置
Ｂ超微速反射体駆動装置
１２上部スラブ
５０（カウンターウエイト駆動用リニアモータの）電磁石
５２（カウンターウエイト駆動用リニアモータの）永久磁石
５４反射体駆動軸
５５ベース
５６反射体駆動装置本体
５７壁面電磁石
５８（駆動軸）連結用電磁石
５９，６２電磁反発コイル
６０，６３慣性体
６１，６４バネ要素
６５固定子
６６カウンターウエイト、可動子
６８ワイヤ
６９フランジ
７１（反射体駆動装置本体駆動用リニアモータの）電磁石、（ストッパー駆動用リニアモータの）電磁石
７２（反射体駆動装置本体駆動用リニアモータの）永久磁石
７３（カウンターウエイトに内蔵された設置時およびメンテナンス用の）電磁石
７４負荷重量
７５ストッパー
７７（ストッパー駆動用リニアモータの）永久磁石

Claims

核燃料が装荷される炉心からの中性子を反射し炉心内へ戻す反射体を有し、前記反射体を原子炉起動時と停止時に原子炉を起動させる位置と停止させる位置とにそれぞれ高速で移動させる高速反射体駆動装置と、原子炉通常運転時に、前記反射体を前記起動位置から前記炉心燃料の燃焼最終位置まで超微速で徐々に移動させる超微速反射体駆動装置とを設けた高速炉において、
前記高速反射体駆動装置および前記超微速反射体駆動装置は、原子炉容器の上端に設置された上部スラブ上に設けられており、
前記高速反射体駆動装置が、前記反射体を保持する反射体駆動軸をベースの表面に沿って移動する反射体駆動装置本体に接続するためのフランジと、前記フランジに接続されたワイヤの他端に連結されたカウンターウエイトと、前記カウンターウエイトに設けられた永久磁石と、前記カウンターウエイトを可動子として垂直にリニア駆動するためのカウンターウエイト駆動用リニアモータを前記永久磁石とともに構成する電磁石を有する固定子と、を具備しており、
前記超微速反射体駆動装置が、前記反射体駆動装置本体の走行面となるベースの表面に電磁吸引力によって吸着され、前記反射体駆動装置本体を摩擦力で保持する壁面電磁石と、前記フランジを前記反射体駆動装置本体に連結する連結用電磁石と、上下駆動可能に設けられた慣性体と、前記慣性体との間に瞬間的な電磁反発力を垂直方向に発生させる電磁反発コイルと、前記電磁反発コイルと前記慣性体を連結するバネ要素とを具備することを特徴とする高速炉。
前記カウンターウエイトに、前記永久磁石の他に設置時及びメンテナンス時に使用する電磁石を内蔵したことを特徴とする請求項１に記載の高速炉。
前記高速反射体駆動装置の前記可動子としての前記カウンターウエイトに前記反射体駆動装置本体が接続された後に前記カウンターウエイト駆動用リニアモータの駆動によって前記反射体駆動装置本体が上昇することを防止するために、前記反射体駆動装置本体に負荷重量を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の高速炉。
前記反射体駆動装置本体の上方に負荷重量を有するストッパーを配設し、前記ストッパーに永久磁石を設けるとともに前記ストッパーの周囲に電磁石を設けてこれらの永久磁石および電磁石によりストッパー駆動用リニアモータを構成し、このストッパー駆動用リニアモータにより前記ストッパーを駆動することによって前記ストッパーの位置決めを可能としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の高速炉。