JPH0651082A - 反射体制御方式の原子炉 - Google Patents
反射体制御方式の原子炉Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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Abstract
く、その反応度制御能力を高めることができるようにす
る。 【構成】 冷却材4に浸された原子炉の炉心2の外側に
配置された中性子反射体9を上下方向に移動させて炉心
2からの中性子の漏洩を調整することによって炉心2の
反応度を制御する反射体制御方式の原子炉において、前
記中性子反射体9よりも上方に位置する炉心2の周囲を
前記冷却材4よりも中性子反射能力が劣る物質24で包
囲するようにした。
Description
動によって炉心の反応度を制御するようにした反射体制
御方式の原子炉に係わり、特に中性子反射体自体の長さ
を変えることなく、その反応度制御能力を増大させ、炉
心の反応度寿命の長期化を図ることによって、燃料無交
換での運転期間をより長期化できるようにした反射体制
御方式の原子炉に関する。
わゆる炉外反射体方式を採用した原子炉の従来の一般的
な構成を図8乃至図10に示す。
位置して炉心2が、この炉心2を周囲を囲撓する位置に
中性子遮蔽体3がそれぞれ配置されているとともに、液
体ナトリウム等の冷却材4で満たされている。
六角形状の18本の燃料集合体5によって構成され、こ
の中央には、炉心2の反応度制御用で運転時には上方に
引き抜かれる中性子吸収棒用のチャンネル6が配置され
ているとともに、炉心バレル7によって包囲されてい
る。
間して冷却材4の流路を分割する隔壁8が配置され、こ
の炉心バレル7と隔壁8との間に設けられた空間によっ
て炉心2の運転に使用する中性子反射体9の移動領域1
0が形成されている。
下から上方向に流れ、その途中で炉心2に入り核***に
よって生じた熱を奪って温度が上昇する。そして、この
温度が上昇した冷却材4は、図示しない中間熱交換器の
内部に入り、ここで二次系ナトリウムとの熱交換を行っ
た後、中間熱交換器から下方向に流出し、この熱交換後
の冷却された冷却材4は、隔壁8の外側を通って炉心2
の下部に回り込み、再び炉心2に導入される。
性子照射量を全プラント寿命にわたって所定値以下に制
限するためのものであり、前記原子炉容器1と隔壁5と
間に配置された複数の中性子遮蔽棒11によって構成さ
れている。
ンレススチール等から成る構造体の他に、中性子吸収能
力の大きいボロンを含むB4 Cセラミックを収納したピ
ンを配置したり、またハフニウム、タンタル等の金属ま
たはそれらの化合物を含むようにすることができる。ま
た、中性子吸収体を配置することにより、中性子反射体
9の反応度制御能力を増大させることができる。
包囲するガードベッセルである。
ように、ステンレススチール製の六角形状のラッパ管1
3の内部に多数の燃料ピン14を規則的に配列するとと
もに、前記ラッパ管13の上部および下部に中性子遮蔽
体15a,15bを配置することによって構成されてい
る。
の1本を取り出して図示しており、この燃料ピン14に
は、燃料部14aと核***により生じるガス成分を封じ
込めるプレナム部14bとが備えられている。また、燃
料ピン14は、ワイヤラップまたはグリッド(図示せ
ず)により冷却材4の混合の促進するとともに、下部端
栓部でラッパ管13に結合固定されるようなされてい
る。
スノズル16を介して炉心支持体17に差し込み固定さ
れるよう構成されているとともに、冷却材人口18と冷
却材出口19とが備えられている。また、燃料集合体の
ラッパ管の一部をなくした穴空きラッパ管、部分ダクト
レスまたはダクトレス集合体についても本質的には同様
の構成となる。
の移動領域10には、図8に示すように、中性子反射体
9が配置されているのであるが、この中性子反射体9
は、駆動棒20の下端に吊り下げ支持され、この駆動棒
20は、原子炉容器1の上端開口部を閉塞する遮蔽プラ
グ21を貫いて上方に延び、遮蔽プラグ21の上面に設
置された駆動装置22によって上下に移動するよう構成
されている。
棒20、ひいては中性子反射体9が炉心バレル7と隔壁
8との間の移動領域10内をこれに沿って上下方向に移
動するようなされている。
1との間は、カバーガスで満たされたカバーガス空間2
3である。
2を介して上下方向に移動させて炉心2からの中性子の
漏洩を調整し、これによって炉心2の反応度を制御する
ようなされていた。
設置した、いわゆる炉外反射体方式の原子炉にあって
は、中性子反射体は気体中に配置されている。
来の反射体移動方式の原子炉の場合、中性子反射体の制
御能力を高めようとすると、中性子反射体自体の長さを
長くする必要があり、この要請に答えるために中性子反
射体の長さを長くすればする程、中性子反射体の自重が
増大してしまうばかりでなく、炉構造上における多くの
制約を受けて中性子反射体の長さを長くすることが困難
であるといった問題点があった。
置した、いわゆる炉内反射体方式の原子炉の場合、炉内
構造体上の制約から中性子反射体の長さを充分に長くす
ることができず、上記問題点が顕著に現れてしまってい
るのが現状であった。
長さを長くすることなく、その反応度制御能力を高める
ことができるようにしたものを提供することを目的とす
る。
め、本発明に係る反射体制御方式の原子炉は、冷却材に
浸された原子炉の炉心外側に配置された中性子反射体を
上下方向に移動させて炉心からの中性子の漏洩を調整す
ることによって炉心の反応度を制御する反射体制御方式
の原子炉において、前記中性子反射体よりも上方に位置
する炉心の周囲を前記冷却材よりも中性子反射能力が劣
る物質で包囲するようにしたことを特徴とするものであ
る。
反射体よりも上方に位置する炉心は、その周囲を冷却材
よりも中性子反射能力が劣る物質によって包囲されてい
るため、中性子反射体が炉心の下方に位置する燃焼初期
(BOL)においては、炉心の周囲を前記物質で覆っ
て、従来のように全周囲を冷却材で覆われている場合と
比べて反応度を低く抑えて、その分だけ燃料の濃縮度を
高めることができる。また、中性子反射体が上方に移動
する場合には、中性子反射体と炉心との相対位置の変化
による反応度増加の他に、前記物質で包囲されている範
囲を縮小させつつ冷却材で包囲される範囲を徐々に広
め、これによって前記物質と冷却材との置換による両部
分の中性子反射能力の差による反応度を加えることがで
きる。
する。なお、上記図8乃至図10に示す従来例を同一部
材には、同一符番を付してその説明を省略する。
効長約400cmの炉内反射体方式のナトリウム冷却小型
高速炉に適用した本発明の第1の実施例を示すもので、
中性子反射体は、ステンレススチール製で、長さ約17
0cm、厚さ15cmのものが使用され、上記従来例と異な
る点は、以下の通りである。
ほぼ同一の横断面形状を有し、冷却材4よりも中性子反
射能力が劣る天然ボロン等の中性子吸収体24が一体に
連接されているとともに、この中性子吸収体24の上端
に駆動棒20の下端が接続されている。これにより、駆
動装置22の駆動に伴って、駆動棒20、ひいては中性
子反射体9と中性子吸収体24とが一体となって炉心バ
レル7と隔壁8との間の移動領域10内をこれに沿って
上下方向に移動するようなされている。
明する。
位置関係から、同図(b)に示す位置関係まで中性子反
射体9及び中性子吸収体24を上方に移動させた時の反
応度の変化について説明する。この時、中性子反射体9
と炉心2との相対位置の変化によって反応度が増加する
ことは勿論であるが、炉心2の冷却材4によって包囲さ
れる領域と、中性子吸収体24によって包囲される領域
が異なることにより反応度が変化する。
は、長さ領域L1 で冷却材4に、長さ領域L2 で中性子
吸収体24にそれぞれ包囲されているが、同図(b)に
おいては、長さ領域L3 で冷却材4に、長さ領域L4 で
中性子吸収体24にそれぞれ包囲されることになり、こ
の差の部分(L3 −L1 =L2 −L4 =a)の包囲が中
性子吸収体24から冷却材4に置換される。これによ
り、炉心2の側面において、この置換された部分aにお
ける中性子吸収体24と冷却材4の中性子反射能力の差
が反応度に加わることになる。
下方に位置する燃焼初期(BOL)の状態を示すもので
ある。この場合、炉心9の周囲は、冷却材4よりも中性
子反射能力の劣る中性子吸収体24で覆われているの
で、従来のように冷却材4で覆われている時に比べて反
応度を低く抑えることができ、その分だけ燃料の濃縮度
を高めて炉心2の反応度寿命の長期化に寄与することが
できる。
周囲を中性子吸収体24で包囲するようにすることが好
ましい。
実施例は、前記第1の実施例における中性子吸収体24
の代わりに、冷却材4よりも中性子反射能力が劣る真空
または気体を使用したものである。即ち、中性子反射体
9の上部に箱体25により密封された空間26を形成
し、この空間26内を真空にするか、または気体を充満
させたものである。
来例との効果を比較するため、これらの炉心の燃焼計算
を行った結果のそれぞれの反応度寿命を下表に示す。
来例に比べて約1.5倍以上に長くできことが判る。
射体9とこの上部に設けた冷却材4よりも中性子反射能
力の劣る物質とが一体となって上下方向に移動するた
め、これを収納するための空間を炉心上方に予め設けて
おく必要がある。しかし、狭い原子炉容器1内にこれだ
けの空間を設けることは炉構造上困難な場合が多い。
例を示すもので、この実施例は、炉心2の側方の移動領
域10内に、炉心2のほぼ全長に亘って延びる下方に開
口した断面略コ字状のガイド箱27を配置固定するとと
もに、このガイド箱27の上端と前記カバーガス空間2
3とを連通管28を介して連通させ、更に、中性子反射
体9の上端とガイド箱27の上部内周面との間にシール
用のベローズ29を配置し、これによって、前記ガイド
箱27の内部を中性子反射体9が上下方向に移動すると
ともに、ガイド箱27の上部にカバーガス空間24のカ
バーガスが導入され、この導入されたカバーガスと冷却
材4との境をベローズ29によってシールするようにし
たものである。
9の上端に接続させた駆動棒20が挿通するようなされ
ている。なお、ベローズ29の代わりに、例えばメタル
リング等の他のシール手段を用いて、ここをシールする
ようにすることもできる。
に対して固定されており、中性子反射体9の上昇に伴っ
て、この上方のガイド箱27内の体積が減少すると、こ
の減少した分だけ中性子反射体9の下方に冷却材4が補
われることになる。
第3の実施例と異なる点は、前記連通管28を遮蔽プラ
グ21を貫通させてこの上方まで延ばし、この上端から
前記ガイド箱27の内部にガス等が導入できるようにす
るとともに、べロース29を省略した点にある。
らガイド箱27の内部の圧力を制御することができ、こ
れによって、中性子反射体9の下部に位置する冷却材4
の高さを任意に調整することができる。
実施例は、上記第3及び第4の実施例の特徴を合せ持っ
たものである。即ち、前記連通管28を遮蔽プラグ21
を貫通させてこの上方まで延ばし、この上端から前記ガ
イド箱27の内部にガス等が導入できるようにするとと
もに、中性子反射体9の上端とガイド箱27の上部内周
面との間にシール用のベローズ29を配置して、ガイド
箱27内に外部から導入されたガスと冷却材4との境を
ベローズ29によってシールするようにしたものであ
る。
中性子反射体自体の長さを変えることなく、その反応度
制御能力を増大させ、これによって炉心の反応度寿命の
長期化、ひいては燃料無交換での運転時間の長期化を図
ることができる。
作用の説明に付する図。
明に付する図。
Claims (1)
- 【請求項1】冷却材に浸された原子炉の炉心外側に配置
された中性子反射体を上下方向に移動させて炉心からの
中性子の漏洩を調整することによって炉心の反応度を制
御する反射体制御方式の原子炉において、前記中性子反
射体よりも上方に位置する炉心の周囲を前記冷却材より
も中性子反射能力が劣る物質で包囲するようにしたこと
を特徴とする反射体制御方式の原子炉。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04203896A JP3126502B2 (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 反射体制御方式の原子炉 |
US08/097,833 US5420897A (en) | 1992-07-30 | 1993-07-29 | Fast reactor having reflector control system |
FR9309410A FR2697104B1 (fr) | 1992-07-30 | 1993-07-30 | Réacteur rapide équipé d'un système de commande pour réflecteur. |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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Family Applications (1)
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2013094196A1 (ja) * | 2011-12-20 | 2013-06-27 | 日本ネイチャーセル株式会社 | 小型原子力発電システム |
US8632137B2 (en) | 2009-12-18 | 2014-01-21 | Caterpillar Inc. | Debris guard |
CN105957562A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-09-21 | 上海核工程研究设计院 | 一种反应性控制套 |
CN109887619A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-06-14 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于可变反射层的核反应堆控制装置 |
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---|---|---|---|---|
JP4825763B2 (ja) * | 2007-09-21 | 2011-11-30 | 株式会社東芝 | 反射体制御方式の高速炉 |
-
1992
- 1992-07-30 JP JP04203896A patent/JP3126502B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
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JPWO2013094196A1 (ja) * | 2011-12-20 | 2015-04-27 | 日本ネイチャーセル株式会社 | 小型原子力発電システム |
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