JPS6176986A - 原子核反応炉を含む設備 - 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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一つの原子核反応炉、さらに詳しく言えば、
冷却剤と一つの炉心部とを収納するーっの圧力容器を有
し、かつ炉心部が主として、核***物質を含むまっすぐ
で垂直な管路の形をした燃料エレメントと、それらの間
に配列されていて、かつ垂直方向に動き得て、更にそれ
に吸収材ロッドが取付けられている制御棒とからなって
おり、更にその際、制御棒を動かすために冷ＩＪｌ剤を
圧力容器から人き出して加圧するための輸送装置が内閣
している、一つの加熱用反応炉を含む設備に関するもの
である。

発明の背景と在来技術のおよびその問題点この種の設備
の中よく知られているある設備では、制御棒をそれぞれ
一本ずつ独自の液圧式往復動アクチュエータによって上
下に肋がすことができるようになっている。このような
システムは総じて作動は確実であるが、下記のような二
つの重大な欠点をもっている。

一つは往復動アクチュエータ・システムは、その効率が
ピストンとシリンダとの間の完全なシールに大きく依存
するので、製作ならびに保守に金がかかることである。

一つの反応炉に用いられている制御棒の数−すなわち出
力１３００ＭＷの沸騰水型反応炉で約２００本見当−か
ら児てこれらの費用が重大なものになるだろうことは明
らかである。

もう一つは制御棒の上下方向の調整は精密な制御の方法
を必要とすることである。

本発明の目的 そこで、本発明の目的は、この制御棒の駆動と調節を、
信頼性を何ら損なうことなく、在来公知の設備における
よりもより一層簡単かつ安価に製作、保守できるように
した、さきに述べたような種類の設備を提供することに
ある。

本発明による問題の解決方法 本発明によれば、少なくともその下半部が管状になって
いてかつ燃料エレメントに対しては動かないで、しかも
制御棒よりも長さが長い案内棒の周りに、環状のすき間
を保ちながら、管状の制御棒がそれぞれ一本ずつかぶさ
っている。また冷却剤の輸送装置はその吐出し側が上記
案内棒の内部に連絡されている。環状のすき間はそれぞ
れ相対応する案内棒の内部と連通穴によってつながって
おり、かつまた異なった絞り抵抗を生ずる少なくとも二
つのほぼ環状になった絞り部によって圧力容器の内部と
つながっており、その際この絞り部の一つが相対応する
制御棒の−・端に、そして他の一つが制御棒の（ｌ！！
端に設けられている。また上記の連通穴と絞り部とは、
案内棒の内部に流入する冷却剤のｆｉが増すのに応じて
制御棒が軸線上を一方の方向へ動き、案内棒の内部に流
入する冷ｕ１剤の量が減るのに応じて反対方向へ動くよ
うになされている。

本発明による設備では、制御棒が相対応する固定案内棒
に沿って動き、かつその際、いずれにせよ圧力容器の中
に存在している冷却剤がこの１ｉｌＪ　ｌ棒を単に動か
すだけでなく、しかち制御棒をどこにも接触することな
く誘導するのに用いられているのである。この冷却剤の
可変の流最と制御棒の垂直方向の位置の間の精確な相関
関係は連通穴ならびに絞り部の設計によって適正に突堤
することができる。従って、在来の方法と違って、制御
棒の駆動には製作に当って何ら特別の精度を要しないし
、また運転中に摩耗することも実質的に皆無である。更
にもう一つの利点は、制御棒の駆動ならびに調節のシス
テムがコンパクトにできることにある。

特許請求の範囲第２項に記載されている本発明の実施例
では、圧力容器の冷却剤のレベルがわずかに下っただけ
で、輸送装置が作動しなくなり、従ってａｉｌｌ　ＩＩ
Ｉ棒は自動釣に安全な位置に移動することとなる。

特許請求の範囲第４項に述べられているように、連通穴
を案内棒の種々異なった高さのところに設けることは、
制御棒をはっきり決められた位置に保持し得るようにす
る一つの簡単な方法である。

本発明のここに挙げた一つの実施例が特許請求の範囲第
５項に述べられているが、ガイド・キャップが制御棒を
全く問題なく確実に案内するとともに、組立作業ならび
に保守作業を簡単にしている。

特許請求の範囲第６項による案内棒の構造は、制御棒の
位置の極めて微妙な調節を可能にするもので、特許請求
の範囲第４項に記載されている特徴と相まって一つの便
利な制御システムを提供するものである。

特許請求の範囲第７項の特徴は、冷却剤の流量を校正す
る簡単かつ精確な方法を示しており、従って、例えば制
御棒の重さのわずかな差に対して補正することができる
ようになっている。

特許請求の範囲第８項の特徴は、制御棒を、通常そこが
安全な位置である最低位置まで急速に移動させることを
可能にするものである。

特許請求の範囲第９項による案内格子の設置は案内棒の
撮動ないしはハンチングを防止し、結果として設備の全
体としての安全性を高めるものである。

冷却剤の圧力や流量のちょっとした変動とか、冷ＮＩ剤
中に蒸気が発生するといったような短時間の外乱が制御
棒の垂直方向の位置に変動を生ずることもあり得るが、
制御棒はその本来の妥当な、ないしは設定値の位置に徐
々に戻ってゆく。特にこのような短時間の外乱が往々に
して反応炉の運転と制御を乱しかねない。このような場
合に１ｌｌＩ御捧が敏速に所望の位置へ戻ることができ
るようにするために、特許請求の範囲第１１項の特徴は
、制御棒にその長手方向に対して直角に配列されたいく
つかの環状のみぞが設けられており、かつそれぞれの環
状のみぞに少なくとも一つの連通穴が相対応するように
なされていることを挙げている。

その結果、連通穴から流れ出た冷却剤はさらに、一方は
案内棒の外表面と他方は上記の環状みぞの間に残ってい
る畝との間にできるもう一つの絞り部に出会うこととな
る。短時間の外乱によって制御棒が偏位した場合、これ
らの絞り部が制御棒を敏速にその所望の位置へ戻す動き
をする。

この効果をさらに強めるために、特許請求の範囲第１２
項によれば、少なくとも一つの環状のみぞが、環状のす
き間と圧力容器内部とをつなぐ少なくとも一つの静定穴
に対応するようになされている。

特許請求の範囲第１７項の特徴によっても、制御棒の所
望の位置への敏速な復帰を達成させ得るが、この場合に
は案内棒の上半部の外表面に案内棒の長手方向にわたっ
て分布するいくつかの環状みぞが設けられており、案内
棒の上半部と、制御棒の方に向って張り出している案内
棒の環状の突起部の少なくとも一つとによって、対応す
るそれぞれの制御棒の上端部にも絞り部が形成されてい
る。

図面による本発明の詳細な説明 以下、図面によって本発明のいくつかの実施例について
、さらに細部にわたって説明しよう。

第１図は、本発明による一つの設備の概念的な垂ｒｆ断
面図である。

第２図は、一本の制御棒の垂直断面ならびにこれと相対
応する一木の案内棒の部分的断面であり、第３図は、第
２図の線■−■における断面であり、 第４図は、制御棒ならびに案内棒の上の方の部分の垂直
断面を、第２図よりさらに拡大して示した図であり、 第５図は、第４図の破線Ｖ−Ｖにおける断面であり、 第６図は、制御棒の一つの変種ならびに案内棒の一つの
変種の垂直断面であり、 第７図および第８図は、それぞれ一つの制御棒の細部を
示す図であり、 第９図は、制御棒ならびに案内棒のもう一つの変種のヒ
の方の部分の垂直断面である。

第１図に示す設備は、本設備の近くの居住地域への熱供
給のために用いられる温水を発生する一つの加熱用原子
核反応炉１を含んでいる。この反応炉は居住地域に近接
しているために、反応炉の安全性に関する要求は極めて
厳しいものである。

反応炉１は二重壁構造の圧力容器２を有しており、脱塩
処理された水がこの圧力容器２をレベル３まで満たして
いる。さらに圧力容３２には炉心部４が収納されており
、この炉心部４はその主要部が、核***物質で満たされ
た垂直円筒管路状の燃料エレメント５ならびに、垂直方
向に移動し得る制御棒６に取付けられていて、かつ第３
図に見られるように、燃料エレメント５の間に入り込ん
で広がっている垂直の吸収材ロッド７から成っている。

燃料エレメント５は一枚の炉心支持板８によって保持さ
れており、この炉心支持板８はそれを取巻く一つの垂直
円筒形のケーシング９に取付けられいる。このケーシン
グ９はその上端部が解放されており、その底部が圧力容
器２の基底部上に取付けられている。ケーシング９には
、炉心支持板８のすぐ上のところに、その全円周にわた
って一様に配列された穴が設けられている。さらに二つ
の熱交換器伝熱面２０がケーシング９の上部の外側を取
巻いて展開している。圧力容器２にはその上端部に、圧
力容器の内部に接近するために開けられるようになって
いる二重壁構造のカバー１０が設けられている。圧力容
器２ならびにカバー１０の二重壁の間の空間ないしは部
屋は相互に連通しており、かつ公知の方法で（ここには
図示されていない）シール装置で外部から隔絶されてい
る。

圧力容器２には、一枚の水平な底部ベースプレート１２
に取付けられている垂直のリブ１量がついており、この
リブは、外部からの機械的な力に対して反応器を保護す
るための被破壊部を成すと同時に、緊急時の崩壊熱を取
除くための熱交換伝熱面を成している。ベースプレート
１２は、反応炉１を地震や航空機の墜落をも含めて、外
部からの機械的な力に対して保護するとともに、周辺環
境を反応炉からの放射線に対して保護するための一つの
格納容器３０の基底部の上に据えられている。

この格納容器３０は水を満たしたプールの形を成してい
て、頂部にふた３１をもっており、たとえふた３量が開
いている場合でも、このプールの水が周辺環境のための
補助的な放射線防護の役を果たすと同時にまた、緊急時
に反応Ｐ１から崩壊熱を取除くための受熱体としても役
立つのである。

このような緊急時には、常時は良好な断熱材である空気
で満たされている圧力容器２ならびにカバー１０を空げ
き部に、第１図には図示されていない装置の力を借りて
熱の良導体であるプールの水が注入され、これによって
圧力容器２の内部からの熱がリブ１１の助けをも借りな
がらプールの水へと取除かれてゆくのである。

伝熱面２０の管内には二次系冷却剤として水が循環して
いる。二つの伝熱面２０はそれぞれ独自のホット・ライ
ン２１ならびにコールド・ライン２２を経てループを形
成しており、これらホット・ライン２１、コールド・ラ
イン２２はカバー１０ならびにふた３１を４通して二次
熱交換器２３まて延びており、さらにコールド・ライン
２２にはそれぞれ一台のポンプ２４が設けられている。

さらにもう一つ別のポンプ２５が熱供給用水を給水ライ
ン２６に送給しており、このラインにはポンプの前に一
つのバルブ２７、後にも−っのバルブ２７が設けられて
おり、ざらにこのラインから二本のＵｌ夕！ｌのブラン
チ・ライン２６′が分岐しており、それぞれが二次熱交
換器２３を経て最後は一本の熱供給用水ライン２８につ
ながっている。この熱供給用水ライン２８が、図示され
ていない熱消費明所へ熱を送給するのである。

一台の制御用ポンプ４０の吸込み側が、吸込みライン４
１を経て圧力容器２の内部、冷却剤のレベル３のすぐ下
のところに設けられているベンチュリ形吸込み口４２に
つながっている。この制御用ポンプ４０の吐出し側が一
本の制御ライン４３につながっており、このラインはふ
た３１を貫通しさらに圧力容器２の中を通って炉心支持
板８の中に開けられた一連の水平の穴に連絡されている
。

このｆＩｌｌ　Ｉｌｌ用ポンプ４０の吸込み側と吐出し
側は−・本のバイパス４４によって相互に連絡されてお
り、このバイパスには一つのコントロール・バルブ４５
が設けられている。一台の調節器４６が信号伝送ライン
４７′によって、ホット・ライン２１のそれぞれに一つ
ずつ設けられている温度検出端４７と連絡されており、
公知の方法で、信号伝送ライン４８．４９を経て、ホッ
ト・ライン２１で測定された冷却温度に応じて、制御用
ポンプ４０のスピード（粗い調整）ないしはコントロー
ル・バルブ４５の開度（細かい調整）を調節するように
作動する。

制御用ポンプ４０はまた信号伝送ライン５０によってホ
ット・ライン２１のポンプ２４と、二台のポンプ２４の
中受なくとも一台が運転しているときにしか、制御用ポ
ンプ４ｏが運転できないというよく知られでいるやり方
で連絡されている。

カバー１０ならびにふた３１を貫通する一本の排気ライ
ン１５が、もし必要ならば（図示されていない）放射性
ガス浄化ないしは汚染除去装置を介して、圧力容器２の
頂部と大気との間を連通している。

また、例えばカバー１０ならびにふた３１の開１２１ひ
あるとか、燃料エレメントを組立でたものの装入ならび
に扱き出しであるとか、その他点検作業に関連して、設
備の中の動かすことのできるコンポーネントを操作する
ためには、図には示されていない公知の巻上げ装置が控
えている。

さて、第１図に示されている設備は次記のように作動す
る。

通常の運転状態では制御棒６ならびにこれに取付けられ
ている吸収材ロッド７は炉心支持板８から上のある決っ
た位置にとどまっているが、この位置は、制御用ポンプ
４０が圧力容器２の内部からベンチュリ形吸込口４２な
らびに吸込みライン４１を経て吸込み、かつ制御ライン
４３を経て炉心支持板８へ送給している水の圧力もしく
は流量によって左右されるものである。この水は一部が
、コントロール・バルブ４５の開度に応じＣ１制御ライ
ン４３へ行く水の流量の微調°整ができるように、制御
用ポンプ４０の吐出し側からバイパス４４を経て吸込み
側へ還流する。制御ライン４３へ行く水の流量の粗い調
整は制御用ポンプ４ｏのスピード調整によって行われる
。燃料エレメント５の間の核***反応は主として炉心部
の中の、吸収材ロッド７の影響を受けないで残っている
部分で生ずる。発生した熱は圧力容器２内の水に伝えら
れる。熱せられた水は円筒形のケーシング９の内部を上
昇しその上端部で下向きに反転して流れ、その熱を熱交
換器伝熱面２０に与える。この水は更に下向きに流れ、
炉心支持板８の上方のケーシングの穴を経て炉心部４の
中へ還流し、そこでサイクルが再び繰り返される。

伝熱面２０の内部では二次冷却水が熱せられ、受は取っ
た熱をホット・ライン２１を経て二次熱交換器２３に運
び、そこでこの熱は再び放出され、冷された二次冷却水
はコールド・ライン２２ならびにポンプ２４を経て熱交
換器伝熱面２０に戻ってくる。もう一台のポンプ２５が
熱供給用水を給水ライン２６ならびにブランチ・ライン
２６′を経て、この水を熱するための二次熱交換器２３
へ、そこか゛ら更に熱供給用水ライン２８へと送給し、
熱せられた熱供給用水はここを通って（図示されていな
い）熱消費個所へと流れ出てゆく。しかるべき状況の下
では熱供給用水を密閉回路で循環させるのが好都合であ
ろう。二つのバルブ２７は通常は開いており、ポンプ２
５の分解、組立てなら、　　びに補嫁作業のときだけ閉
じられる。

二次冷却水の温度が安定した状態にとどまっている限り
、調節器４６は制御用ポンプ４０のスピードならびにコ
ントロール・バルブ４５の回路面積を一定に保持してい
る。もし、例えば、温度検出＠４７によって検出され信
号伝送ライン４７′を経て調節器４６に送られてくる二
次冷却水温度が上昇すると、調節器が信号伝送ライン４
９を経てコントロール・バルブ４５を開くように作動し
、かくして制御ライン４３を通る二次冷ｆＪＩ水流量を
減少させる。その結果、以下に説明するような方法で、
制御棒６ならびに吸収材ロッド７が下がり、それによっ
て炉心部４内で発生する熱量が減少する。もしコントロ
ール・バルブ４５を全開してもなお二次冷却水の設定値
ないしは標準温度が維持できない場合には、調節器４６
は信号伝送ライン４８を経てＭ部用ポンプ４０のスピー
ドを低下させるように動く。ホット・ライン２１内の二
次冷却水温度が下った場合には、調節器４６が上に説明
したのと全く逆に作動する。

二次冷却水温度の設定値は熱供給用水ライン２８を流れ
る熱供給用水の所要の温度ならびに流量に応じて調節さ
れる。

圧力容器２内のレベル３が低下した場合、ベンチュリ形
吸込み口４２の中で気泡が生じ、そのため制卯用ポンプ
４０が二次冷却水を送給しなくなり、その結果以下に説
明ブる方法によって、制御棒はその自重によって自動的
にその安全位置まで移動し、反応炉の運転を中断する。

周知のように、圧力容器２の内部では放射線の影響によ
ってガスが発生するが、これらのガスは通常の方向によ
って排気ライン１５を経て排出される。

第２図〜第５図において、核制御捧６は、円周方向に均
等に配列された四枚の垂直放射状の吸収材ロッド７と一
体に結合されている垂直円筒形の管の形をしている。核
制御捧６は、その全長にわたって環状のすき間ないしは
部屋１００を隔てて、それぞれ一本の管状の案内棒６０
の周りに同心的にかぶさっている。案内棒６０は長さが
制御棒６の約二倍あり、かつその上半部の内径および外
径が下半部より更に小さくなっている。各案内棒６０に
はその下端近くに、それを−っのスリーブ６１の中へ、
更に続いて炉心支持板８の穴の中へねじ込むことができ
るように、外ねじが切っである。この炉心支持板８の穴
は、炉心支持板８の中の水平の穴８′に届くところまで
垂直に延びている。この垂直の穴の中にはめ込まれてい
る一つのプラグ６２が案内棒６０を取付けるための当り
面の役をしており、かつ上記の水平の穴８′と同心の穴
が完全に口過して開けられていて史にその上半部には上
記の垂直の穴と同心の穴が開けられており、そのため案
内棒の内部は水平の穴８′と連通している。この水平の
穴８′はすべて相互につながっており、制御ライン４３
に連通した一つのシステムを形成するように作り上げら
れている。

第３図に示されているように、それぞれの吸収材ロッド
７は、隣り合った二本の燃料エレメント５を隔てている
。吸収材ロッド７は原子核反応を生ぜしめる原因となる
原子核構成粒子一本例では中性子−を吸収する材料で作
られている。

各案内棒６０には、その下半部に、上下に互い違いにか
つ互いに９０″ずつずれた形で配列されていて、かつ案
内棒６０の内部とすき間１０ｏとをつないでいる、水平
の連通穴６３が設けられている。この連通穴６３の二つ
の隣り合うペアの間の間隔は穴の位置が高くなるにつれ
て短くなっている。案内棒６０の直径の大きい部分と小
さい部分とめ境のところには、案内棒の周囲に垂直かつ
放射状に等間隔に配置された６個の補強リブ６４が設け
られていて、これはまた案内棒６０をねじ込んだりねじ
戻したりするための工具とかみ合うための相手として役
立つもので、案内棒６０は相対応する制御棒６と無関係
に取付けたり取外したりできるようになっている。これ
ら補強リブ６４の互いに隣り合っている二つの間には更
に、斜めに案内棒６０のＦ半部の内部から上方に向って
間けられた連通穴６５が設けられている。更にそのすぐ
上に、２個の補強リブ６４の間のところで、水平のかつ
比較的大きい二つの連通穴６６が案内棒６０の上半部の
内部とすき間１００との間をつないでいる。また、円筒
形の頭のついた一本の垂直円筒形の弁棒６７が、下から
案内棒６０の下半部の上端にある穴の中へスライドし得
るようにはめ込まれている。それが最ら上の位置にある
ときには、その円筒形の頭の部分が案内棒６０の内部の
肩の部分に当り、二つの補助的な連通穴６６にかなりの
絞りを生ずるように動くのに対して、弁棒６７が、案内
棒６０を貫通して差し込まれている水平の止めピン６８
に接して、その最低位置にあるときには、二つの補助的
な連通穴６６を開放するようになっている。

各制御棒６の上端部には外側が六角形になったガイド・
キャップ１６がねじ込まれており、案内棒６０の上半部
との間に絞り部１７を形成するようになっている。この
絞り部は実質的に層流状態になっており、かつ制御棒６
がどんな位置にある場合でも制御棒６の反対側の端にあ
る底部の絞り部１８よりはるかに小さいのである。案内
棒６０の上半部は上方に向って除徐に細くなる円錐状の
形になっており、そのため上の絞り部１７の絞り通路面
積は、制御棒６が上昇するにつれで次第に大きくなって
ゆく。

各案内棒６０の上半部の頭のところには一つの調整キＡ
７ツブ７０がねじ込まれており、これには一つの六角形
の穴７量が中心に垂直に開けられている。この穴７１は
案内棒６０の内側と圧力容器２の内部との連通穴として
役立つとともに調整キャップ７０をねじ込むための工具
とはまり合う手段としても役立つ。調整キャップ７０を
下向きにねじ込んでゆくにつれて、二つの互いに反対向
きに設けられて貫通している穴６９が徐徐に覆いかくさ
れてゆくようになっている。ケーシング９に強固に取付
けられている一つの案内格子８０が、案内棒６０を撮動
したりハンチングしたりすることのないように保持して
いる。

第２図〜第５図に示されている装置は次記のように作動
する。

制御用ポンプ４０が一定のスピードで運転しており、か
つコントロール・バルブ４５の流れの通路面積が一定の
ままとどまっているときには、制御ライン４３を流れる
流出は一定のままである。

その結果、一定量の冷却剤が炉心支持板８の穴８′を通
って流れ、冷却剤はプラグ６２の穴を経て案内棒６０の
内部へ流入し、連通穴６３．６５を経て環状のすき間な
いしは部屋１０ｏへ流出する。冷却剤の一部はそこから
弁棒６７によって絞られている補助的な連通穴６６、頂
部中心の穴７１ならびに二つの穴６９を経て圧力容器２
の内部へと流れる。冷却剤の他の一部はすき間ないしは
部屋１００から上部の絞り部１７を経て、更にまた冷却
剤の第三の部分は底部の絞り部１８を経て圧力容器２の
内部へ流出する。ガイド・キャップ１６はその形が、上
部の絞り部１７を通る流れが事実上全周にわたって常に
均一な層流になるようにできており、それによって制御
棒６を確実にセンタリングするようになっている。

制御用ポンプ４０のスピードが上るか、もしくはコント
ロール・バルブ４５の流れの通路面積が減少すると、上
述のルートを流れる流闇、従ってまたガイド・キャップ
１６の上流側の圧力が増大する。その結果、ガイド・キ
ャップ１６、制御棒６ならびに吸収材ロッド７が上昇す
る。そのため下の方にある連通穴６３は制御棒６によっ
て覆われなくなり、それらを通って流出する冷却剤の流
れは直接、すなわち環状の部１ｉｏｏを経由しないで圧
力容器内へ流出する。この冷却剤は下部の絞り部１８を
通って流れる必要がないので案内棒６０から一層速く流
出することができる。従ってガイド・キャップ１６の下
の部分における圧力は、制御棒６ならびに吸収材ロッド
７に働く力との間で平衡状態に達して動きが止まるとこ
ろまで、徐徐に低下する。

ガイド・キャップ１６の下の部分の圧力が制御用ポンプ
４０のスピードの低下ないしはコントロール・バルブ４
５の流れの通路面積の増大に応じて低下すると、制御棒
ならびに吸収材ロッドは新しい平衡状態に達するところ
まで下降する。炉心支持板８の水平の穴８′に送られて
くる冷加水が突然途絶えた場合には、ガイド・キャップ
１６の下の部分の圧力が極めて急速に低下し、従って弁
棒６７の下の圧力も低下し、そのため弁棒も重力によっ
て止めピン６８の上まで落下し、補助的な連通穴６６の
通路面積が全開する。そうすると圧力の下がった冷却水
が、この補助的な連通穴６６、案内ＰＡ６０の上半部の
内部、穴６９ならびに頂部中心の穴７１を経て一切絞ら
れることなく圧力容器２の中へ流れ、吸収材ロッド７は
その安全位置に落ち着く。

連通穴６３が垂直方向に分散配置されているために、制
御棒６の下縁部が連通穴６３の一つを通過する都度、案
内棒６０を通って循環している冷却水の量が比較的大き
く変動する。その結果、制御棒が、一連の段階的に定め
られたいくつかの高さ位置をとることとなり、これが出
力制（財）の粗い調整を極めて簡単にしている。連通穴
の間隔が上の方へゆくにつれて短くなっているのは、高
負荷運転時の制御上の要求を考慮したものである。また
、案内棒６０の上半部が円錐形になっているために、制
御棒の位置が変るにつれて上部の絞り部１７が徐徐に変
化し、これが出力制御の微調整に役立っている。

制御棒６ならびにこれと組合わされている吸収材ロッド
７はそれぞれ、避量がたい製作誤差のためにその形状な
らびに重量に差が生ずるので、調整キャップ７０を設け
ておくことが望ましい。この調整キャップ７０は、穴６
９の流れの通路面積を調整し、かつそれによって制御棒
６の個々の差をそれぞれ個別に補正するために、ねじ込
み得るようになっており、そのため本設備のいかなる運
転状態にＪ３いても、各ａｉｌｌ　ｆａｌｌ棒が実質的
に同じ高さになるのである。

案内格子８０は調整キャップ７０の調整を妨げることな
く案内棒６０の振動ないしはハンティングを防止し、そ
のため本設癩の全般的な安全性に本質的に寄与している
。従ってまた調整キャップ７０が何か偶然の原因で移動
することも防止できるのである。

以上説明した特徴に代る代案として、例えば、冷却剤を
案内棒６０の上端部に導いてくることもできるし、制御
棒がその安全位置まで降下するのをスプリングで助勢す
ることもできる。

第６図によれば、案内棒６０′はその下半部のみが管状
になっており、上半部は円筒形でかつその直径は下半部
の外径よりも細くなっている。そして六枚の補強リブ６
４が直径の大きい部分と小さい部分との境目のところに
設けられており、更にこの補強リブ６４の間には連通穴
６５が通じている。

第２図の実施例と違って、連通穴６３は案内棒６０’の
下半部の上半の部分のみに設けられており、かつ各連通
穴６３の直径はその位置が上にゆくほど大きくなってい
る。これらの連通穴６３の垂直方向の間隔は均一である
。更に連通穴６５が、ガイド・キャップ１６と補強リブ
６４との間に環状のすき間１００の一部が広がってでき
た広い部分１００′と案内棒６０′の内部とをつないで
いる。制御棒６′の内周面にはいくつかの水平の環状の
みぞ８０が設けられており、そのみぞの幅は案内棒６０
′の同一の円筒母線上に設けられている一つの連通穴６
３の上縁とこれに隣接する連通穴６３の下縁との間の軸
方向の距離に等しくなっている。更に二つの水平に開け
られた円形の静定用の穴８量がそれぞれのみぞのほぼ半
分の高さのところに設けられており、これが環状のすき
間１００と圧力容器との間をつないでおり、かつこの穴
８１の直径は上にゆくほど小さくなっている。

これらの穴８１は制御棒６′の下半部に設けられている
。隣接する二つのみぞ８０の間を区切る部分の軸方向の
良さは極めて短い。結局、みぞ８０の間には環状の畝８
２が残っており、この畝８２の軸方向の幅は一番大きい
連通穴６３の直径にほぼ等しくしである。

第６図に示されているケースでは、制御棒６′の位置は
次記のようにして静定する。

案内棒６０′の内部に供給される冷却水の圧力が一定も
しくは送給量が一定と仮定すると、制御棒６′はある個
有の位置をとり、冷却水は案内棒６０′の内部から連通
穴６３．６５を経て環状のすき間１００あるいは１００
’へ、そして更に圧力容器の内部へと流出する。環状の
すき間１００゜１００′に送られてきただけの冷却水量
がそこから下部の絞り部１８、上部の絞り部１７および
静定用の穴８１を経て流出しているのである。制御棒６
′内に圧力分布が生ずるために、畝８２の中受なくとも
一つが一つの連通穴６３の上端の部分を絞る形となり、
そのため冷却水のなにがしかの部分が、下部の絞り部１
８ならびに穴８１を通って流れる代りに、連通穴６５へ
、もしくは上部の絞り部１７へ、それに制御棒６′によ
って覆われていない連通穴６３へと流れてゆく。冷却水
の圧力ならびに送給量が一定のままとどまっているとす
ると、制御棒６′ならびにこれに取付けられている（図
示されていない）吸収材ロッドの重はと、圧力容器内へ
と流れる冷却水が制御棒および吸収材ロッドに及ぼす流
体力学的な力ならびに制御棒６′の内外の圧力差に基づ
いて生ずる力との間に平衡状態が成り立っている。もし
いくらかでも制御棒が上下方向に動いたとすると、絞り
になっている連通穴６３を通って流れる冷却水流■に変
化を生じ、従ってまた案内棒６０’ならびに環状のすき
間１００，１００’の内部の冷却水の流れの分布状態に
変動を生ずる。制御棒６′に動く圧力差も、従って事実
上変化する。連通穴６３による絞り作用に変化が生じた
場合、それに伴ってこの静定用の穴８１を経て流れる冷
却水の最に生ずる変化が、下部の絞り部１８を通って流
れる冷却水ωの相応する変化に比べて数倍も大きいので
、これら静定用の穴は上記の圧力差に対して相乗的な効
果をもっている。

例えば、制御棒６′の上向きの動きに応じて、連通穴６
３に及ばず畝８２の絞り効果が減少し、従って案内棒６
０′から流出する冷却水量が増し、ガイド・キャップ１
６の下の部分の圧力が下がり、そのために制御棒６′は
また元の位置まで下がって落ち着く。しかし、制御棒６
′が下向きに動いた場合には、畝８２が連通穴６３に及
ぼす絞り効果が増し、案内棒６０′の内にとどまる冷Ｗ
水が増加し、そのためガイド・キャップ１６の下の部分
の圧力が上昇し、制■棒６′を元の位置まで押し上げる
結果となる。

制御棒６′が、。連通穴６３が穴８１に丁度正対するよ
うな位置にあることは、この場合わずがな一位でも連通
穴６３に比較的大きな絞り作用を生ずることになるので
、極めて安定していることになる。

連通穴６３．８１の流れの通路面積は、もし必要とあれ
ば、垂直方向の一つの位置に二つより多くの穴を設置プ
ることによって、相当増すことができる。またこの流机
の通路面積を増すことは、静定用の穴に対して第７図に
示されているように、軸方向に長いスリット８１′の形
にするとか、長手方向に対して直角に設けられているス
リットすなわち第８図のスリット８１″の形にするとか
して、連通穴６３．８１に特殊な形をもたせることによ
っても得られるのである。

第９図については、案内棒６０″は、第６図の場合と同
じく、下半部は円筒管状になっているが、上半部は上に
向って細くなってゆくわずかに円錐状の形になっている
。案内棒６０″の上半部の直径の最も大きいところもそ
の下半部の外径よりは小さくなっている。補強リブ６４
の間に開いている六つの斜めの連通穴６５が案内棒の内
部と環状の１′き間１００．１００’とをつないでおり
、案内棒の下半部には連通穴は全くない。案内６０″の
上半の円錐部には、その高さ方向に沿って、円錐状の畝
８４によって互いに隔てられいる水平の環状のみぞ８０
′が一様に分布して設けられている。

第６図の制御棒６′とは異なって、この制御棒６″には
静定用の穴は全くない。その代り、上端部にねじ込まれ
ているガイド・キャップ１６には、案内棒の円？Ｈ形の
畝の部分に相対して突き出ていて、それと−緒になって
三つの環状の上部絞り部１７を形成している、三つの水
平環状の突起８５が設けられている。制御棒６″の下端
部には（第９図には図示されていない）環状の下部絞り
部が設けられており、これは第６図の下部絞り部１８と
全く同じである。上記の三つの突起８５は、案内棒６０
″の上手の円錐面に平行に広がる一つの仮想円錐面に接
している。これらの突起は、二つの隣接する畝８４の上
縁間の間隔と同じく互いに等間隔になっている。

この上部の絞り部１７は次記のようにして制御棒６″の
垂直方向の位置を静定させる。

第９図に示されているような、制御棒側の突起８５が近
くにある畝８４の上縁の上に突き出ているような位置が
一つの静定位置を示している。冷却水の圧力がほんのわ
ずかな時間上昇することによって引き起こされる制御棒
６″の極くわずかな上向きの動きが絞り部の流れの通路
面積のかなりの増大を来たし、そのため即時圧力が低下
し制御棒はその静定位置まで下がって落ち着く。その結
果、ある一つの特定の圧力に対する一つの位置は、常に
突起８５が敵８４の上縁よりもほんの少し上にくるよう
な位置になる。この突起８５はただ一つでも、第９図に
示されている三つの突起８５と全く同じ効果をもち得る
のであるが、しかしいくつかの突起を設けておけば、た
とえ突起の中の二つが損傷を受けても、なお設描仝体は
満足な運転を続けることができることとなる。第９図に
示されている例に対する一つの代案として、これらの突
起を下部の絞り部に設けることも可能で、この場合には
案内棒６０″の下半部に環状のみぞを設けておく必要が
ある。畝８４はそれぞれが丁度−つのとがった縁の形に
なるところまで薄くすることができる。

みぞ８０．８０’の断面は図示されている形以外の形に
することも可能で、例えばら旋状にすることもできる。

また、圧力容器の外で観察者に制御棒ないしは吸収材ロ
ッドの垂直方向の位置を示す位置センサを設けることが
要求されることもあろう。この種のセンサは、例えば炉
心支持板８からυ制御棒の垂直方向の位置を探知して、
情報を無線で外部に提供する水中音波探知装置の形式に
することが可能である。このセンサはまた本設備の制御
室に伝送ラインによってつながれた磁気センサとするこ
ともできる。

以上説明した実施例においては、簡単のために、調節器
４６に及ぼす温度の影響だけをとり上げて説明してきた
。通常は少なくとも圧力容器２内の圧力ならびに中性子
フラックス・メータによって測定された中性子放射量が
調節器４６に作用するようになっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による一つの設備の概念的な垂直断面
図、 第２図は、一本の制御棒の垂直断面ならびにこれと相対
応する一本の案内棒の部分的断面を示ず図、 第３図は、第２図の線Ｉ［［−Ｉ［［における断面図、
第４図は、制御棒ならびに案内棒の上の方の部分の垂直
断面を、第２図より更に拡大して示す図、第５図は、第
４図の破線ｖ−■における断面図、第６図は、制御棒の
一つの変種ならびに案内棒の一つの変種の！ｌ！直断面
断面 図７図および第８図は、それぞれ一つの制御棒の部分的
詳細図、そして 第９図は、制御ｌｌ棒ならびに案内棒の他の一つの変種
の上の方の部分の垂直断面図である。 １・・・原子核反応炉、２・・・圧力容器、３・・・冷
却剤レベル、４・・・炉心部、５・・・燃料エレメント
、 ６．６’、６″・・・制御棒、７・・・吸収材ロッド、
８・・・炉心支持板、９・・・ケーシング、１０・・・
カバー、１１・・・リブ、 １２・・・ベース・プレート、１５・・・排気ライン、
１６・・・ガイド・キレツブ、１７．１８・・・絞り部
、２０・・・伝熱面、２１・・・ホット・ライン、２２
・・・コールド・ライン、２３・・・二次熱交換器、２
４．２５・・・ポンプ、２６・・・給水ライン、２７・
・・バルブ、２８・・・熱供給用水ライン、３０・・・
格納容器、３１・・・ふた、４０・・・制御用ポンプ、
４１・・・吸込みライン、４２・・・ベンチュリ形吸込
み口、 ４３・・・制御ライン、４４・・・バイパス、４５・・
・コントロール・バルブ、４６・・・調節器、４７・・
・温度検出端、 ６０．６０’、６０″・・・案内枠、 ６１・・・スリーブ、６２・・・プラグ、６３・・・連
通穴、６４・・・補強リブ、６５．６６・・・連通穴、
６７・・・弁棒、６８・・・止めビン、６９・・・穴、
７０・・・調整キャップ、７１・・・穴、８０．８０’
・・・みぞ、８１・・・静定用穴、８２・・・畝、８４
・・・畝、８５・・・突起、１００．１００’・・・す
き間、

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. （１）一つの原子核反応炉、さらに詳しく言えば、冷却
   剤と一つの炉心部とを収納する一つの圧力容器を有し、
   かつ炉心部が主として、核***物質を含むまつすぐで垂
   直な管路の形をした燃料エレメントと、それらの間に配
   列されていて、かつ垂直方向に動き得て、更にそれに吸
   収材ロッドが取付けられている制御棒とから成つており
   、更にその際、制御棒を動かすために冷却剤を圧力容器
   から抜き出して加圧するための輸送装置が附随している
   、一つの加熱用反応炉を含む設備にして、管状になつて
   いる制御棒それぞれが、少なくともその下半部が同じく
   管状になつていて、かつ燃料エレメントに対しては不動
   で、かつその長さが制御棒よりも長い一本の案内棒の周
   りに環状のすき間を保ちながらかぶさつており、 上記の輸送装置がその吐出し側において上記案内棒の内
   部に連絡されており、 上記の環状のすき間がそれぞれ、いくつかの連通穴を経
   て相対応する案内棒の内部とつながつている一方、一つ
   の絞り部が相対応する上記制御棒の一端に、そしてもう
   一つの絞り部が制御棒の他端に設けられていて、それぞ
   れが異なつた絞り作用を与える、少なくとも二つのほぼ
   環状の絞り部を経て、上記圧力容器の内部とつながつて
   おり、かつその上、 上記連通穴および上記絞り部が、案内棒の内部に流れ込
   む冷却剤の量が増すにつれて制御棒が軸線上を一方の方
   向へ動き、案内棒の内部に流れ込む冷却剤の量が減るに
   つれて軸線上を反対の方向へ動くようになされているこ
   と を特徴とする、一つの原子核反応炉を含む設備。
2. （２）液体冷却剤が圧力容器内で一定のレベルに保たれ
   ている、特許請求の範囲第１項による設備にして、前記
   輸送装置がその吸込み側において冷却剤のレベルのすぐ
   下の冷却剤と通じていることを特徴とする設備。
3. （３）特許請求の範囲第２項による設備にして、前記輸
   送装置が、その吸込み側と吐出し側とが一つの可変絞り
   部を含むバイパスによつて相互に連絡されている、少な
   くとも一台の可変速度制御ポンプから成つていることを
   特徴とする設備。
4. （４）特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか
   一項による設備にして、前記連通穴が前記案内棒の長手
   方向に沿つて設けられていることを特徴とする設備。
5. （５）特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれか
   一項による設備にして、前記案内棒の上半部の直径が下
   半部の直径よりも小さくなつており、かつ前記連通穴が
   案内棒の下半部に配列されており、更に前記制御棒がそ
   れぞれその上端部に、冷却剤が事実上層流状態で流れる
   ような上部の絞り部を形成するために、相対応する案内
   棒の上半部と組になつて協働する、一つの着脱可能なガ
   イド・キャップを有していることを特徴とする設備。
6. （６）特許請求の範囲第５項による設備にして、前記案
   内棒の上半部の外径が上に向つて次第に細くなつている
   ことを特徴とする設備。
7. （７）特許請求の範囲第５項もしくは第６項による設備
   にして、前記案内棒がそれらの上端部に、該案内棒個々
   の内部と前記圧力容器の内部とを連絡する少なくとも一
   つの調整可能な連通した穴を有することを特徴とする設
   備。
8. （８）特許請求の範囲第７項による設備にして、前記案
   内棒のそれぞれにある前記の連通する穴への冷却剤の供
   給系が、冷却剤の圧力によつて制御される少なくとも一
   つの絞り部を有しており、かつ冷却剤の圧力がある圧力
   を下回つた場合、該絞り部が上記連通穴への冷却剤の供
   給を全開するようになされていることを特徴とする設備
   。
9. （９）前記燃料エレメントが前記圧力容器に接続されて
   いる一つの炉心支持板に取付けられている、特許請求の
   範囲第５項から第８項までのいずれか一項による設備に
   して、前記案内棒の上端部が、圧力容器に取付けられて
   いる一つの案内格子によつて保持されていることを特徴
   とする設備。
10. （１０）特許請求の範囲第４項による設備にして、前記
    連通穴相互間の間隔が上にゆくにつれて短くなつている
    ことを特徴とする設備。
11. （１１）特許請求の範囲第４項による設備にして、前記
    案内棒の前記環状のすき間に相対する面が平滑であり、
    かつ前記制御棒の上記環状のすき間に相対する面が制御
    棒を横切る方向に設けられたいくつかの環状のみぞを有
    する形になされており、更にその際それぞれの環状のみ
    ぞに少なくとも前記連通穴の一つが相対応するようにな
    されていることを特徴とする設備。
12. （１２）特許請求の範囲第１１項による設備にして、前
    記環状のみぞの少なくとも一つが、前記のすき間と前記
    圧力容器の内部とを結ぶ少なくとも一つの静定用の穴を
    有することを特徴とする設備。
13. （１３）特許請求の範囲第１２項による設備にして、前
    記の静定用の穴が前記制御棒の長手方向に延びる長穴に
    なつていることを特徴とする設備。
14. （１４）特許請求の範囲第１２項による設備にして、前
    記の静定用の穴が前記制御棒を横切る方向に延びる長穴
    になつていることを特徴とする設備。
15. （１５）特許請求の範囲第４項ならびに第１１項による
    設備にして、前記連通穴それぞれの流れの通路面積が上
    にゆくにつれて大きくなつていることを特徴とする設備
    。
16. （１６）いくつかの静定用の穴が前記制御棒の全長にわ
    たつて分散配置されている特許請求の範囲第１２項によ
    る設備にして、静定用の穴それぞれの流れの通路面積が
    上にゆくにつれて小さくなつていることを特徴とする設
    備。
17. （１７）前記案内棒の上半部の直径が下半部の直径より
    小さくなつている特許請求の範囲第１項による設備にし
    て、上記案内棒それぞれの上半部がその外表面に案内棒
    の長手方向に直交するいくつかの環状のみぞをもつ形に
    作られており、かつ前記制御棒のそれぞれの上端におけ
    る絞り部が、相対応する案内棒の上半部により、かつ制
    御棒に向つて突き出ている案内棒の環状の突起の少なく
    とも一つによつて形成されていることを特徴とする設備
    。