JPS58794A - 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すｌ−ＩＪウムを冷却ｌに使
用した高速増殖型原子炉の停止装置に［力する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention applies, for example, to a shutdown system for a fast breeder nuclear reactor using liquid metal sodium for cooling.

高速増殖炉は第１図に示したように構ｔＪ父さｎている
。すなわち、ベデメタル壁Ｐに支持ざｔた原子炉容器α
の底部に冷却材の流入ノズルａ１および上方の側部に流
出ノズ、ルａ２を備えている８１μ式子ｕ４容器ａの下
部には炉心支持構造物すの支持板ｃｆ水平に設けるとと
もにこの支持板Ｃの下位（こ位１嵯。A fast breeder reactor has a structure as shown in Figure 1. In other words, the reactor vessel α that is not supported on the bedmetal wall P
A support plate cf for the core support structure is installed horizontally at the bottom of the 81μ type reactor u4 vessel a, and a coolant inflow nozzle a1 is provided at the bottom of the vessel, and an outflow nozzle, a2 is provided at the upper side of the vessel a. Lower part of C (Koi 1 嵯.

した原子炉容器αに入口プレナムｄを設け、上Ｈ己支持
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を設置し、上記流出ノズルａ２の位置する原子炉
容器ａに冷却材の出口プレナムｅを設けている。上記炉
心ｆ内には制御棒１が挿入される。また炉心ｆの上位の
出口プレナムｅにはカバーガスｔを充填し遮蔽プラグノ
で閉塞されている。この遮蔽プラグノには回転プラグｋ
が偏倚して回転可能に挿入され、回転プラグｋに炉心上
部機構ｔ、制御棒駆動機構ｍおよび燃料交換機ｎなどが
貫通して固定されている。上記岨御棒駆動機構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ｙ−を
挿入したり、また炉心ｆがら引抜いたりする。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を駆動する軸は上部に設けら、ｆ′し
た駆動部２で駆動さｎ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、引抜動作させるため駆
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１金切り離す場合は、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、たとえば液体ナトリウム６をシー
ルする必要がある。An inlet plenum d is provided in the reactor vessel α, where the reactor core f is loaded with blankets and fuel assemblies above the upper support plate C, and a coolant is supplied to the reactor vessel a where the outflow nozzle a2 is located. An exit plenum e is provided. A control rod 1 is inserted into the core f. Further, an outlet plenum e above the core f is filled with a cover gas t and is closed with a shielding plug. This shield plug has a rotating plug k.
is biased and rotatably inserted, and a core upper mechanism t, a control rod drive mechanism m, a fuel exchanger n, etc. are fixed to the rotary plug k by passing through it. The control rod drive mechanism m is used to shut down the reactor, and inserts the control rod y- into the reactor core f or 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 FIG. 2, the shaft for driving the control rod 1 is installed at the top and is driven up and down by the action of a nut and screw driven by a drive section 2 at f'. In order to insert and withdraw the control rod 1, the outer extension tube 3 is moved up and down by operating the drive unit 2. Further, when the control rod is to be separated one piece, the inner extension tube 4 is moved up and down. However, in the case of fast breeder reactors, it is necessary to seal the coolant flowing through the reactor interior 5, for example liquid sodium 6.

そこで、そのシール機構としてはベロー７が使用さ扛て
いる。また、このベロー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
ガスが封入さ扛ている。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、１
１はラッチベロー、１２は環状板、１４は内側延長管４
に設けらｆ’Ｌ　７ｊグリ／バー、ｆ５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 bellows 7 is always filled with argon gas from an argon gas system 8 from outside the furnace for backup sealing. In addition, 9 in the figure is the upper guide pipe 13.
10 is a sealing member, 1
1 is a latch bellow, 12 is an annular plate, 14 is an inner extension tube 4
f'L 7j grille/bar, f5 is core support plate C
The lower guide tubes are respectively shown inserted into the lower guide tubes.

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ｆに設置された下部案内管１５と遮蔽
プラグノに取９付けらｎている上部゛案内管１３内に制
御棒１、グリッパ−１４、駆動機構ｍが組み込・まれで
いるため、液体ナトリウム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。In the above-mentioned nuclear reactor shutdown system, as shown in FIGS. 1 and 2, a lower guide tube 15 installed in the core f and an upper guide tube 13 attached to the shielding plug are connected. Since the control rod 1, the gripper 14, and the drive mechanism m are rarely incorporated, a seal structure is required to separate the liquid sodium 6 and the drive mechanism.

また制御棒１が液体中にあるため、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。Furthermore, since the control rod 1 is in the liquid, the resistance of the liquid increases against insertion of the control rod in order to urgently stop the reactor.

また地震時には炉心内に設けらｇ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
なる几め、位相ずｎが生じ挿入性上不利であるなどの欠
点がある。Furthermore, in the event of an earthquake, the lower guide tube installed in the reactor core and the upper guide tube attached to the shielding plug have different vibration characteristics and a phase shift, which is disadvantageous in terms of ease of insertion.

本発明は上記欠点を除去するためになさｔ′したもので
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 has been made 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ｎ７’ｃ炉心の前記燃料集合体間に挿
入さ扛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グ
リッパ−駆動部と、このグリッパ−駆動部に接続さｎ前
記原子炉内の炉心上部まで延在する州側延長管と、この
外側延長管の下部に設けられた制御棒保持機構と、前記
外側延長管内に同軸的に設けらｎた内側延長管と、この
内側延長管の下部に接続されたグリッパ−と、このグリ
ッパ−に掴持される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 an N7'C reactor core in which a plurality of fuel assemblies are installed in a reactor vessel, and the rotary plug that is inserted between the fuel assemblies and closes the upper end opening of the reactor vessel is airtight. a long protective tube with a bottom that is integrated into and 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; and a pull-out mechanism that is suspended inside the head cover; A gripper drive unit provided in this extraction mechanism, an in-state extension pipe connected to the gripper drive unit and extending to the upper part of the core in the reactor, and a control unit provided at the bottom of the outer extension pipe. A rod holding mechanism, an inner extension tube provided coaxially within the outer extension tube, a gripper connected to a lower part of the inner extension tube, and a control rod gripped by the gripper. This is a nuclear reactor shutdown device characterized by the following.

以下第３図から第５図を参照しながら本発明（係る原子
炉の停止装置の一実施例を説明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention (a nuclear reactor shutdown device according to the present invention) will be described with reference to FIGS. 3 to 5.

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はたとえば内径が約１５α、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Ｃにまで達する一体化さｒにものであり、該保
護管１６の下端は液体ナトリウムが流入しないように閉
塞さｔている。捷た保護管１６内には制御棒保持機構の
一部を構成する外側延長管１７が配置されている。外側
延長管１７内にはグリッパ−１４ヲ掴持する内側延長管
１８が同軸的に設けられる。In FIG. 3, reference numeral 16 indicates a long protection tube with a bottom, and this protection tube 16 is, for example, a cylindrical tube with an inner diameter of about 15α and a length of 7 m, and is inserted into the reactor core f from a rotating plug k. The lower end of the protective tube 16 is closed to prevent liquid sodium from flowing in. Inside the twisted protection tube 16, an outer extension tube 17 that constitutes a part of the control rod holding mechanism is arranged. An inner extension tube 18 for gripping the gripper 14 is coaxially provided within the outer extension tube 17.

保護管１６、゛外側延長管１７および内側延長管１８は
グリッパ−駆動部２に接続されている。なお、保護管１
６は駆動部２の外周面に接続固定されている。The protective tube 16 , the outer extension tube 17 and the inner extension tube 18 are connected to the gripper drive 2 . In addition, protection tube 1
6 is connected and fixed to the outer peripheral surface of the drive section 2.

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
気密に接続さ扛ている。ヘッドカッ＜−１９内には前記
グリスパー駆動部２を接続した引抜き機構加が取付具２
１を介して吊着さｎている。なお、外側延長管１７の下
端部にはグリッパ−１４の近傍で制御棒保持機構ｎが取
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. Inside the head cup <-19, there is a pull-out mechanism connected to the gripper drive section 2 and a mounting tool 2.
It is suspended via 1. A control rod holding mechanism n is attached to the lower end of the outer extension tube 17 near the gripper 14.

しかして、上記構成においては第２図に示した上下案内
管１３．１５ヲ一体的に連結した形状の保護管１６内に
設けらｎたグリッパ−駆動部２および制御棒１は原子炉
容器α内に満さ扛た液体す）　ＩＪウム６から隔離さｎ
１引抜き機構２０に、ＩＩ：って保持される。従って、
本発明によれば従来、液体ナトリ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、
加速機構を特別に設けていたが、本発明では、自然落下
でも約１秒で挿入することが可能であるため加速＝　１
．０１秒と短時間である。In the above configuration, the gripper drive section 2 and control rod 1 provided in the protective tube 16 integrally connected to the upper and lower guide tubes 13 and 15 shown in FIG. (liquid filled inside) isolated from IJum 6
II: is held by the pull-out mechanism 20. Therefore,
According to the present invention, the structure can be simplified because the sealing mechanism conventionally provided to isolate the liquid sodium and the drive mechanism can be removed. In addition, in the past, in order to ensure the insertion time (approximately 1 to 2 seconds) of the control rods into the reactor core,
A special acceleration mechanism was provided, but in the present invention, even if it falls naturally, it can be inserted in about 1 second, so acceleration = 1
．． It is a short time of 01 seconds.

従って本発明では加速機構を併設すｎ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１の位置を示し、また第４
図は制御棒１を炉心ｆ内に挿入１．た状態を示［７てい
る。Therefore, in the present invention, the insertion time can be further shortened by providing an acceleration mechanism. Also, confirmation of control rod insertion can be easily performed from liquid sodium. Figure 3 shows the position of the control rod 1 in normal operation, and the position of the control rod 1 in the normal operating state.
The figure shows a control rod 1 inserted into the core f. [7]

なお、図中、長さｔは制御棒ｌの交換のための引抜き長
さを示している。In addition, in the figure, the length t indicates the length of the control rod 1 to be pulled out for replacement.

上記実施例では地震時に制御棒を炉心−に緊急挿入する
際にも保護管が一体化さ才しているため容易に行うこと
ができる。つまり、従来例では上部案内管と下部案内管
とが分離さｒているため地震時に相互に位置づｎ’ｉ生
じて軸線が不揃い（（な−。In the above embodiment, the protection tube is integrated so that emergency insertion of control rods into the reactor core during an earthquake can be easily performed. In other words, in the conventional example, the upper guide tube and the lower guide tube are separated, so that during an earthquake they are positioned relative to each other, resulting in uneven axes.

て制御棒が途中で止まり動かなくなることも考えら扛る
が、本発明ではかような事態は免れる。However, the present invention avoids such a situation.

第５図は燃料交換時における本発明による原子炉の停止
装置を示している。回転プラグにの作動を防げない様に
引抜き機構２０によって、炉心上端位置まで引抜いであ
る。FIG. 5 shows a nuclear reactor shutdown device according to the present invention during refueling. The rotating plug is pulled out to the upper end of the core by a pulling mechanism 20 so as not to prevent the rotating plug from operating.

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
を有する事が望ましい。従って従来の原子炉の停止装置
と組合せる事によって炉停止の信頼性を向上する事がで
きる。It is desirable to have different systems for 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事によ
って装置の全長を短かくする事が可能となり、装置の据
付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ｎる回転プラグから炉心全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 extends integrally from a rotary plug provided at the open end of the reactor vessel to a support plate that supports the entire reactor core, and from this protection tube. This is a nuclear reactor shutdown device designed to guide control rods and drop them into the air so that they can be rapidly inserted into the reactor core.

し友がって、本発明にょ扛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。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扛ている
ためその分割部から液体す）　ＩＪ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１〜１．５秒
間で制御棒を挿入できる。また従来例では制御棒を炉心
よジご〈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才′した距離（／′Ｃ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。Furthermore, according to the present invention, since liquid sodium does not flow into the protection tube and no fluid resistance occurs, the control rods can be rapidly inserted into the reactor core. For example, in the conventional example shown in Figure 2, the upper and lower guide tubes are divided into two parts, so liquid (IJ) flows in from the divided parts, increasing fluid resistance and making it difficult to insert the control rods into the reactor core. 2-3 to
It took seconds. In contrast, in the present invention, the control rod can be inserted in 1 to 1.5 seconds. In addition, in the conventional example, the control rods were kept at a short distance from the reactor core, which had the disadvantage of generating heat in the control rods due to neutron absorption. /'C standby is possible, which has the effect of eliminating the above drawback.

【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＋ｄｉで装荷
された状態を一部側面で示す断面図、第２１Ｘ１は第１
図における原子炉の停止装置′ｆ：披太して示す概略縦
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５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である。 α・・・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、Ｉ・・・炉心、？・・・制御棒、）・・・遮蔽プラ
グ、ｋ・・回転プラグ、ｔ・−・炉心上部！ｌＬ？Ａ、
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・・・［１側延長管、５・・・炉
内、６・・・液体ナトリウム、７・・・ペロー、８・・
・アルゴンガス系、９・・・生体しゃへい体、１０・・
・シール部、１１・・・ラッチベロー、１２・・・環状
板、１３・・・上部案内管、１４・・・グリッパ−１１
５・・・下部案内管、１６・・・保護管、１７・・・外
側延長管、１８・・・内側延長管、１９・・・ヘッドカ
バー、２０・・・引抜き機構、２１・・・取付具、２２
・・・制御棒保持機構。 出願代理人 弁理士　　菊　池　五　部 第１図 弗２　図Figure 1 is a partially sectional side view of a state in which a conventional nuclear reactor shutdown device is loaded in the reactor +di;
A nuclear reactor shutdown device 'f in the figure is a schematic vertical cross-sectional view shown in a slanted manner, and FIG. Figure 4 is the third
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing the device shown in FIG. 3 with the control rods inserted into the reactor core, and FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing the device shown in FIG. α...Reactor vessel, b...Core support structure, C...
Support plate, d... Inlet plenum, e... Outlet plenum, I... Core, ? ...control rod, )...shielding plug, k...rotating plug, t...upper core! LL? A,
m...control rod drive mechanism, n...fuel exchanger, p...
・Pedestal wall, 1... Control rod, 2... Drive unit, 3
...Outer extension tube, 4...[1 side extension tube, 5...Furnace interior, 6...Liquid sodium, 7...Perot, 8...
・Argon gas system, 9... Biological shielding body, 10...
・Seal part, 11... Latch bellow, 12... Annular plate, 13... Upper guide tube, 14... Gripper 11
5... Lower guide tube, 16... Protection tube, 17... Outer extension tube, 18... Inner extension tube, 19... Head cover, 20... Pulling mechanism, 21... Mounting tool , 22
...Control rod holding mechanism. Patent Attorney Kikuchi Part 5 Figure 1 Figure 2

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）原子炉容器内に複数の燃料集合体が植設されて構
成さ扛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扛タヘノドカ
バーと、このヘッドカバーの内部に吊着さｎ友引抜き機
構と、この引抜き機構に設けらｔ’ｔたグリッパ−駆動
部と、このグリッパ−駆動部に接続さ扛前記原子炉容器
内の炉心上部まで延在する外側延長管と、この外側延長
管の下部に設けられた制御棒保持機構と、前記外側延長
管内に設けられた内側延長管と、この内側延長管の下部
に接続さＡｍグリッパ−と、このグリッパ−に掴持さｆ
’Ｌｍる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。(1) A rotary plug that is inserted between the fuel assemblies of the reactor core configured with a plurality of fuel assemblies installed in the reactor vessel and closes 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 top cover that communicates with the upper part of the protective tube and is airtightly attached to the rotating plug, a pull-out mechanism that is suspended inside the head cover, and a pull-out mechanism. a gripper drive section provided in the reactor vessel, an outer extension tube connected to the gripper drive section and extending to the upper part of the reactor core in the reactor vessel, and a control provided at the lower part of the outer extension tube. A rod holding mechanism, an inner extension tube provided in the outer extension tube, an Am gripper connected to the lower part of the inner extension tube, and a rod held by the gripper.
A nuclear reactor shutdown device characterized by comprising a Lm control rod. （２）保護管の途中にベローを介在させ力・つ気イ本が
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。(2) The nuclear reactor shutdown device as set forth in claim 1, characterized in that a bellows is interposed in the middle of the protective tube and a force/tension tube is enclosed therein. （３）引抜き機構はグリッツ＜−駆動部を連結し力・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にヘッドカッ（−にイ呆持されてな
る特許請求の範囲第１項記載の、原子炉の停止装置。(3) The extraction mechanism connects the grit drive unit and is supported by a head cup (-) so that the protection tube can be freely raised and lowered to be inserted into or pulled out from the reactor core. A nuclear reactor shutdown device as described in Scope 1.