JPS5845591A - Reactor shutdown device - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はたとえば液体金属ナトリウム冷却材に使用した
高速増殖型原子炉の停止装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a shutdown device for a fast breeder nuclear reactor using, for example, a liquid metal sodium coolant.

高速増殖炉は第１図に示したように構成されている。す
なわち、ペデスタル壁ＰＫ支持された原子炉容器ａは底
部に冷却材の流入ノズルａＨおよび上方の側部に流出ノ
ズルａ＆を備えている。原子炉容器ａの下部には炉心支
持構造物すの支持板Ｃを水平に設けるとともにこの支持
板Ｃの下位に位置した原子炉容器ａＫ入ロプレナムｄを
設け、上記支持板Ｃの上位にブランケットおよび燃料集
合体を装荷する炉心ｆを配置し、上記流出ノズル８１０
位量する原子炉容器ａに冷却材の出口ブレナムｅを設け
ている。上記炉心ｆ内には制御棒ｇが挿入される。また
炉心ｆの上位の出口ブレナムｅにはカバーガスｉを充填
し、原子炉容器ａの上端開口は遮蔽プラグＪで閉塞され
ている。この遮蔽ジグＪＫは回転プラグｋが偏倚して回
転可能に挿入され、回転プラグｋＫ炉心上部機構Ａｔ　
　ａ制御棒駆動機構ｍおよび燃料交換機ｎなどが貫通し
固定されている。上記制御棒駆動機構ｍは原子炉の停止
を行うためのもので、炉心ｆ内に制御棒ｇを挿入したり
、また炉心ｆから引き抜いたりする。以下、制御棒駆動
機構ｍを原子炉の停止装置と呼び第２図により説明する
。第２図に示されるような原子炉の停止装置において、
制御棒１（第１図における制御棒ｇと同じものを指して
いる）を駆動する軸は上部に設けられた駆動部２で駆動
されるナツトとスクリューの働きで上下に駆動され、制
御棒１を挿入、引き抜き動作させるため駆動部２の操作
により、外側延長管３を上下動させる。また制御棒】を
切り離す場合は、内側延長管４を上下させるようになっ
ている。しかし、高速増殖炉の場合、炉内５を通流する
冷却材、たとえげ液体ナトリウム６をシールする必要が
ある。The fast breeder reactor is constructed as shown in FIG. That is, the reactor vessel a supported by the pedestal wall PK has a coolant inflow nozzle aH at the bottom and an outflow nozzle a& at the upper side. At the bottom of the reactor vessel a, a support plate C for the core support structure is provided horizontally, and a loplenum d containing the reactor vessel aK is provided below the support plate C, and above the support plate C, a blanket and a The core f loaded with fuel assemblies is arranged, and the outflow nozzle 810
A coolant outlet blenum e is provided in the reactor vessel a. A control rod g is inserted into the core f. Further, the upper outlet blemish e of the reactor core f is filled with a cover gas i, and the upper end opening of the reactor vessel a is closed with a shielding plug J. In this shielding jig JK, a rotary plug k is biased and rotatably inserted, and a rotary plug kK core upper mechanism At
A control rod drive mechanism m, fuel exchanger n, etc. pass through and are fixed. The control rod drive mechanism m is for shutting down the nuclear reactor, and inserts the control rod g into the reactor core f and withdraws it from the reactor core f. Hereinafter, the control rod drive mechanism m will be referred to as a nuclear reactor shutdown device and will be explained with reference to FIG. In a nuclear reactor shutdown device as shown in Figure 2,
The shaft that drives the control rod 1 (same as the control rod g in Figure 1) is driven up and down by the action of a nut and screw driven by a drive section 2 provided at the top, and the control rod 1 In order to insert and pull out the outer extension tube 3, the outer extension tube 3 is moved up and down by operating the drive section 2. Furthermore, when separating the control rod, the inner extension tube 4 is moved up and down. However, in the case of a fast breeder reactor, it is necessary to seal the coolant, for example liquid sodium 6, flowing through the reactor interior 5.

そこで、そのシール機構としてはベロー７が使用されて
いる。また、このペロー７には常にバックアップシール
用として炉外からのアルゴンガス系８によりアルゴンガ
スが封入されている。なお図中９は上部案内管１３内に
設けられた生体じゃへい体、１０はシール部材、１１は
ラッチベロー、１２は環状板、１４は内側延長管４に設
けられたグリフ／＜−，１５は炉心支持板Ｃに挿着され
た下部案内管をそれぞれ示している。Therefore, a bellows 7 is used as the sealing mechanism. Further, this Perot 7 is always filled with argon gas for backup sealing by an argon gas system 8 from outside the furnace. In the figure, 9 is a biological barrier provided in the upper guide tube 13, 10 is a sealing member, 11 is a latch bellows, 12 is an annular plate, 14 is a glyph provided in the inner extension tube 4 /<-, 15 is a The lower guide tubes inserted into the core support plate C are shown.

上記、原子炉の停止装置では、第１図および第２図に示
したように炉心ｆＫ設置された下部案内管】５と遮蔽プ
ラグｊｖｃ取り付けられている上部案内管１３内に制御
棒ｇ、グリッパ−１４、駆動機構ｍが組み込まれている
ため、液体ナトリウ＾６と駆動機構を分離するためのシ
ール構造が必要となる。また制御棒１が液体ナトリウム
６中に浸漬されるため、原子炉を緊急に停止するための
制御棒挿入に対し液体の抵抗が大きくなる。また地震時
には炉心内に設けられた下部案内管と遮蔽プラグに取り
付けられている上部案内管との振動特性が異なるため、
位相ずれが生じ挿入性上不利であるなどの欠点がある。In the above-mentioned nuclear reactor shutdown system, as shown in Figs. 1 and 2, the control rods g and grippers are installed in the lower guide pipe 5 installed in the core fK and in the upper guide pipe 13 installed in the shielding plug jvc. -14. Since the drive mechanism m is incorporated, a seal structure is required to separate the liquid sodium 6 from the drive mechanism. Furthermore, since the control rod 1 is immersed in the liquid sodium 6, the resistance of the liquid increases against insertion of the control rod for emergency shutdown of the reactor. Also, in the event of an earthquake, the vibration characteristics of the lower guide tube installed in the core and the upper guide tube attached to the shielding plug are different, so
There are drawbacks such as a phase shift, which is disadvantageous in terms of insertability.

本発明は上記欠点を除去するためになされたもので制御
棒の挿入性、挿入時間の短縮および駆動機構を簡単化し
た原子炉停止装置を提供することにある。The present invention was made in order to eliminate the above-mentioned drawbacks, and an object of the present invention is to provide a nuclear reactor shutdown device that facilitates insertion of control rods, shortens insertion time, and simplifies the drive mechanism.

すなわち、本発明は原子炉容器内に複数の燃料集合体が
植設されて構成された炉心の前記燃料集合体間に挿入さ
れ前記原子炉容器の上端開口を閉塞する回転プラグまで
気密に一体化して連通ずる有底長尺の保護管と、この保
護管の上部を連通しかつ前記回転プラグに気密に取着さ
れたヘッドカバーと、このヘッドカバーの内部に吊着さ
れた引き抜き機構と、この引き抜き機構に設けられた制
御棒駆動部と、この制御棒駆動部に接続された複数個の
短尺中性子吸収体が数珠つなぎされてなる複数本の可撓
性制御棒とを具備したことを特徴とする原子炉の停止装
置である。That is, the present invention provides a reactor core in which a plurality of fuel assemblies are installed in a reactor vessel, and even the rotary plug inserted between the fuel assemblies and closing the upper end opening of the reactor vessel is airtightly integrated. A long protective tube with a bottom that communicates with the protective tube, a head cover that communicates with the upper part of the protective tube and is airtightly attached to the rotary plug, a pull-out mechanism suspended inside the head cover, and a pull-out mechanism. A control rod drive section provided in the control rod drive section, and a plurality of flexible control rods formed by connecting a plurality of short neutron absorbers connected to the control rod drive section. This is a furnace shutdown device.

以下第３図から第６図を参照しながら本発明に係る原子
炉の停止装置の一実施例を説明する。An embodiment of the nuclear reactor shutdown device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 3 to 6.

第３図において、符号１６は有底長尺の保護管を示して
おり、この保護管１６はたとえは内径が約１５ｃＴｎ、
長さが７ｍの円筒管で、回転プラグｋから炉心ｆ内を挿
通して支持板ｃＫまで達する一体化されたもので、その
内部は気体が通流できる空間ないしは減圧下できる空間
状態を維持する。In FIG. 3, reference numeral 16 indicates a long protective tube with a bottom, and this protective tube 16 has an inner diameter of about 15 cTn, for example.
It is an integrated cylindrical tube with a length of 7 m that passes through the core f from the rotating plug k and reaches the support plate cK, and the interior maintains a space where gas can flow or under reduced pressure. .

保護管Ｉ６の下端は液体ナトリウムが流入しないように
気密に閉塞されている。また保護管１６内には短尺の中
性子吸収体１７がワイヤ１８で数珠つなぎされてなる複
数本の可撓性制御棒２２が挿着されている。制御棒２２
は第４図に拡大して示したように中心に１本と周囲に６
本がほぼ等間隔に配列されている。この制御棒２２の主
要構成部の中性子吸収体１７は短尺の被覆管Ｑ−にたと
えばボロンカーバイドが充てんされ密封されたもので。The lower end of the protective tube I6 is hermetically closed to prevent liquid sodium from flowing into it. Furthermore, a plurality of flexible control rods 22 each having short neutron absorbers 17 strung together with wires 18 are inserted into the protective tube 16 . control rod 22
As shown in the enlarged view in Figure 4, there is one in the center and six on the periphery.
Books are arranged at approximately equal intervals. The neutron absorber 17, which is a main component of the control rod 22, is a short cladding tube Q- filled with, for example, boron carbide and sealed.

被覆管の両端は可撓性金属ワイヤ１８で接続されている
。ワイヤ１８は駆動部２ａ内の図示してないリールに巻
回支持され、中性子吸収体１７が吊り下げられる。駆動
部２ａ内には前述した制御棒２２のワイヤ１８を巻き上
げたり、また逆に巻き下げて中性子吸収体を上下させる
リールの中心回転駆動軸が原子炉容器外に設置された中
央操作室の制御盤で指示される制御系からの信号↑駆動
される機構を備えている。なお、保護管１６は駆動部２
ａの外周面にたとえばねじ込みなどによって接続固定さ
れている。Both ends of the cladding tube are connected by a flexible metal wire 18. The wire 18 is wound and supported by a reel (not shown) in the drive section 2a, and the neutron absorber 17 is suspended therefrom. Inside the drive unit 2a is a central rotating drive shaft for a reel that winds up and lowers the wire 18 of the control rod 22 to move the neutron absorber up and down, and is used to control a central operation room installed outside the reactor vessel. It is equipped with a mechanism that is driven by signals from the control system instructed by the panel. Note that the protection tube 16 is connected to the drive unit 2.
It is connected and fixed to the outer peripheral surface of a by screwing, for example.

また、回転プラグにの上部には前記保護管１６の上端開
口を連通し上方から覆うようにしてヘッドカバー１９が
気密に接続されている。ヘッドカバー１９内には前記制
御棒２２の駆動部２ａを接続した引き抜き機構２０が取
付具２１を介して吊着されている。Further, a head cover 19 is airtightly connected to the upper part of the rotary plug so as to communicate with the upper end opening of the protective tube 16 and cover it from above. A pull-out mechanism 20 to which the drive portion 2a of the control rod 22 is connected is suspended within the head cover 19 via a fixture 21.

制御棒２２は遠隔駆動され、原子炉内ＫＪ！常事態が発
生した場合、全制御棒は自動的に炉心ｆ内に急速挿入さ
れ、原子炉の緊急停止を行う。The control rods 22 are remotely driven and the KJ! In the event of an emergency, all control rods are automatically rapidly inserted into the reactor core f to effect an emergency shutdown of the reactor.

しかして、上記構成において保護管１６は第２図に示し
た上下案内管１３．１５を一体的に連結した形状であり
、この保護管１６内に設けられた制御棒２２の駆動部２
ａおよび制御棒２２は原子炉容器ａ内Ｃτ満たされた液
体す）　ＩＪウム６から完全に隔離され、引き抜き機構
２０によって吊り下げられるように保持される。従って
、本発明によれば従来、液体す）　ＩＪウムと駆動機構
を隔離するために設けられていたシール機構を除去する
ことができるため構造を簡単化し得る。また従来では炉
心内への制御棒の挿入時間（約１〜２秒）を確保するた
めに、加速機Ｓを特別に設けていたが、本発明では、制
御棒を自然落下でも約１秒で挿入することが可能である
ため特別に加速機構を設ける必要はない。なお制御棒を
炉心から約５ｍ上方と短時間である。In the above structure, the protective tube 16 has a shape in which the upper and lower guide tubes 13 and 15 shown in FIG.
The reactor vessel a and the control rods 22 are completely isolated from the liquid cylinder Cτ filled in the reactor vessel a, and are held suspended by an extraction mechanism 20. Therefore, according to the present invention, the sealing mechanism that was conventionally provided for isolating the liquid IJ and the drive mechanism can be removed, thereby simplifying the structure. In addition, in the past, an accelerator S was specially provided to ensure the insertion time (about 1 to 2 seconds) of the control rods into the reactor core, but with the present invention, even if the control rods are dropped by themselves, they can be inserted in about 1 second. Since it can be inserted, there is no need to provide a special acceleration mechanism. The control rods were moved approximately 5 meters above the core for a short period of time.

従って本発明では加速機構を併設すれば挿入時間はさら
に短縮することができる。また制御棒の挿入を確認する
事が液体ナトリウム中から容易に行うことができる。第
３図は通常運転状態の制御棒２２の位置を示し、また第
５図は制御棒２２を炉心ｆ内に挿入した状態を示してい
る。Therefore, in the present invention, if an acceleration mechanism is also provided, the insertion time can be further shortened. Also, confirmation of control rod insertion can be easily performed from liquid sodium. FIG. 3 shows the position of the control rod 22 in a normal operating state, and FIG. 5 shows the control rod 22 inserted into the core f.

なお、図中、長さｔは制御棒２２の交換のための引き抜
き長さを示している。In addition, in the figure, the length t indicates the length to which the control rod 22 is pulled out for replacement.

第６図は、燃料交換時におけろ本発明による原子炉の停
止装置を示している。FIG. 6 shows a nuclear reactor shutdown device according to the present invention during refueling.

回転プラグにの作動を妨げないように引き抜き機構２０
によって、炉心上端位置まで引き抜いである０ 上記実施例では、地震時に制御棒を炉心内に緊急挿入す
る際にも保護管が一体化されているため容易に行うこと
ができる。つまり、従来例では、第７図に示したよ゛う
に上部案内管１３と、下部案内管１５とが分離されてい
るため地震時に相互に位置ずれを生じて軸線が不揃いに
なって制御棒１が途中で止まり動かな（なることも考え
られる。A pull-out mechanism 20 is provided so as not to interfere with the operation of the rotating plug.
Accordingly, the control rods can be pulled out to the upper end position of the reactor core.In the above embodiment, when the control rods are urgently inserted into the reactor core during an earthquake, this can be easily done because the protection tubes are integrated. In other words, in the conventional example, the upper guide tube 13 and the lower guide tube 15 are separated as shown in FIG. It is also possible that it will stop midway and stop moving.

しかしながら、本発明では第８図に示したように、制御
棒２２が可撓性であり、かつ中性子吸収体が短尺である
程度の重量を有しているため、保護管１６内にスムーズ
に挿入されるので、仮に保色れることができる。However, in the present invention, as shown in FIG. 8, since the control rod 22 is flexible and the neutron absorber is short and has a certain amount of weight, it cannot be smoothly inserted into the protective tube 16. Because of this, the color can be maintained temporarily.

原子炉の停止装置は安全性を考慮して異なったシステム
を有することが望ましい。　したがって従来の原子炉の
停止装置と組合わせることによって、炉停止の信頼性を
向上することができる。It is desirable to have a different system for nuclear reactor shutdown equipment in consideration of safety. Therefore, by combining it with a conventional nuclear reactor shutdown device, the reliability of reactor shutdown can be improved.

なお、保護管１６の途中にベローズを取り付けることに
よって、装置の全長を短かくすることが可能となり、装
置の据付は交換が容易に出来る。Incidentally, by attaching a bellows in the middle of the protection tube 16, the total length of the device can be shortened, and the device can be easily installed and replaced.

以上説明したように本発明は、原子炉容器の開口端に設
けられる回転プラグから炉心を支持する支持板まで達す
る一体化して延長させた長尺有底の保護管を設け、この
保護管から中性子吸収体を数珠つなぎした可撓性の制御
棒を案内し気中落下させて炉心内に急速に挿入できるよ
うに構成した原子炉の停止装置である。As explained above, the present invention provides a long bottomed protection tube that is integrated and extends from a rotary plug provided at the open end of a reactor vessel to a support plate that supports the reactor core, and neutrons are emitted from this protection tube. This is a nuclear reactor shutdown device configured to guide a flexible control rod with absorbers strung together, drop it into the air, and quickly insert it into the reactor core.

したがって、本発明によれば保護管内には液体ナトリウ
ムが流入しておらず流体抵抗が生じないため、制御棒を
炉心内に急速に挿入することができる。Therefore, according to the present invention, since liquid sodium does not flow into the protective tube and no fluid resistance occurs, the control rods can be rapidly inserted into the reactor core.

たとえば、第２図に示した従来例では上下部の案内管が
二分割されているため、その分割部から液体ナトリウム
が流入し流体抵抗が大きくなり、制御棒を炉心内に挿入
するのに２，３秒間要していた。これに対して本発明で
は１〜】、５秒間で制御棒を挿入できる。For example, in the conventional example shown in Fig. 2, the upper and lower guide tubes are divided into two parts, so liquid sodium flows in from the divided part, increasing fluid resistance, and it takes two to insert the control rods into the reactor core. , it took 3 seconds. In contrast, in the present invention, the control rod can be inserted in 1 to 5 seconds.

また従来例では制御棒を炉心よりごく短い距離に待機さ
せていたので、中性子吸収による制御棒の発熱を生じる
欠点があったが、本発明では制御棒を炉心からかなり離
れた距離に待機できるので上記の欠点を解消することが
できる効果がある。In addition, in the conventional example, the control rods were kept at a very short distance from the reactor core, which had the disadvantage of generating heat in the control rods due to neutron absorption, but with the present invention, the control rods can be kept at a considerable distance from the core. This has the effect of eliminating the above drawbacks.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は従来の原子炉の停止装置が原子炉内に装荷され
た状態を概略的に一部側面で示す断面図第２図は、第１
図における原子炉の停止装置を拡大して示す概略縦断面
図、第３図は本発明に係る原子炉の停止装置の一実施例
を一部側面で概略的に示す縦断面図、第４図は第３図に
おけるＡ　−Ａ’矢視拡太断面図、第５図は第３図にお
ける装置で制御棒を炉心内に挿入した状態を示す縦断面
図、第６図は第３図における装置で長尺保護管を炉心内
から引き抜いた状態を示す縦断面図、第７図および第８
図は従来および本発明の制御棒の挿入性を比較して示す
概念図である。 ａ・・・原子炉容器、　ｂ・・・炉心支持構造物、Ｃ・
・・支持板、　ｄ・・・入口プレナム、　ｅ・・・出口
プレナム、　　ｆ・・・炉心、　ｇ・・・制御棒、　　
Ｊ・・・遮蔽プラグ、　ｋ・・・回転プラグ、　か・・
炉心上部機構、ｍ・・・制御棒駆動機構、　ｎ・・・燃
料交換機、ｐ・・・ペデスタル壁、　１・・・制御棒、
　２・・・駆動部、３・・・外側延長管、　４・・・内
側延長管、　　５・・・炉内、６・・・液体ナトリウム
、　　７・・・ベロー、　　８・・・アルゴンガス系、
　　９・・・生体しゃへい体、１０・・・シール部、１
１・・・ラッチベロー、１２・・・環状板、　　１３・
・・上部案内管、１４・・・グリッパ−１１５・・・下
部案内管、１６・・・保護管、　　１７・・・中性子吸
収体、１８・・・可撓性金属ワイヤ、　　１９・・・ヘ
ッドカバー、２０・・弓１抜機構、　２１・・・取付具
、２２・・・制御棒。 出願代理人　弁理士　菊　池　五　部 弔　ｌ　図 第　２　図 弗　６　關 ＄７　＠　　　　　　　　　　　第６　図２θFigure 1 is a cross-sectional view schematically showing a state in which a conventional nuclear reactor shutdown device is loaded into the reactor.
FIG. 3 is a schematic vertical sectional view showing an enlarged view of the nuclear reactor shutdown device shown in FIG. 3; FIG. is an enlarged sectional view taken along arrows A-A' in FIG. 3, FIG. 5 is a vertical sectional view showing the device in FIG. 3 with the control rods inserted into the core, and FIG. 6 is the device in FIG. 3. Figures 7 and 8 are vertical cross-sectional views showing the state in which the long protection tube is pulled out of the core.
The figure is a conceptual diagram showing a comparison of the insertability of the conventional control rod and the control rod of the present invention. a... Reactor vessel, b... Core support structure, C.
... Support plate, d... Inlet plenum, e... Outlet plenum, f... Core, g... Control rod,
J...shielding plug, k...rotating plug, or...
Upper core mechanism, m... Control rod drive mechanism, n... Fuel exchanger, p... Pedestal wall, 1... Control rod,
2... Drive part, 3... Outer extension tube, 4... Inner extension tube, 5... Furnace interior, 6... Liquid sodium, 7... Bellows, 8... Argon gas system ,
9... Biological shielding body, 10... Seal part, 1
1... Latch bellows, 12... Annular plate, 13.
... Upper guide tube, 14... Gripper 115... Lower guide tube, 16... Protection tube, 17... Neutron absorber, 18... Flexible metal wire, 19... Head cover , 20... Bow 1 extraction mechanism, 21... Attachment, 22... Control rod. Application agent Patent attorney Kikuchi Gobe l Figure 2 Figure 2 6 關＄7 @ 6 Figure 2θ

Claims (1)

【特許請求の範囲】 （１］　　原子炉容器内Ｃτ複数の燃料集合体が植設さ
れて構成された炉心の前記燃料集合体間に挿入され前記
原子炉容器の上端開口を閉塞する回転プラグまで気密に
一体化して連通ずる有底長尺の保護管と、この保護管の
上部を連通しかつ前記回転プラグに気密に取着されたヘ
ッドカバーと、このヘッドカバーの内部に吊着された引
抜き機構と、この引抜き機構に設けられた制御棒駆動部
と、この制御棒駆動部に接続された複数個の短尺中性子
吸収体が数珠つなぎされてなる複数本の可撓性制御棒と
を具備したことを特徴とする原子炉の停止装置。 （２］　　保護管の途中にベローを介在させかつ気体が
封入されてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の原子炉の停止装置。 （３）引抜き機構は制御棒駆動部を連結しかつ保護管を
昇降自在に駆動して炉心内に挿入または炉心から引抜き
できるよう（でヘッドカバーに保持されてなる特許請求
の範囲第１項記載の原子炉の停止装置。[Scope of Claims] (1) Cτ inside the reactor vessel Up to a rotary plug inserted between the fuel assemblies of the reactor core configured by planting a plurality of fuel assemblies and closing the upper end opening of the reactor vessel A long protective tube with a bottom that is airtightly integrated and communicates with each other, a head cover that communicates with the upper part of the protective tube and that is airtightly attached to the rotating plug, and a pull-out mechanism that is suspended inside the head cover. , the extraction mechanism is equipped with a control rod drive section, and a plurality of flexible control rods connected to the control rod drive section, each of which is made up of a plurality of short neutron absorbers strung together in a daisy chain. A nuclear reactor shutdown device characterized by: (2) A nuclear reactor shutdown device according to claim 1, characterized in that a bellows is interposed in the middle of the protective tube and gas is sealed. (3 ) The extraction mechanism connects the control rod drive unit and drives the protection tube vertically so that it can be inserted into or withdrawn from the reactor core. stopping device.