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高速炉の制御棒案内管 NEW

国内特許コード P160013490
整理番号 13985
掲載日 2016年11月10日
出願番号 特願2014-264483
公開番号 特開2016-125837
出願日 平成26年12月26日(2014.12.26)
公開日 平成28年7月11日(2016.7.11)
発明者
  • 神山 健司
  • 佐藤 一憲
  • 鈴木 徹
  • 飛田 吉春
  • 久保 重信
出願人
  • 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
発明の名称 高速炉の制御棒案内管 NEW
発明の概要 【課題】溶融燃料の炉心外への流出を促進させることのできる高速炉の制御棒案内管を提供する。
【解決手段】断面形状が略凹形の流路内構造物45を内側に収容した高速炉の制御棒案内管41で、流路内構造物45の略凹形を形成する凹部47内に流入・堆積した溶融燃料31の熱容量により溶断することのできる肉薄部52を、凹部47の周壁に凹部47の周方向に沿って連続して設けたことを特徴とする。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要


ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故において、燃料移動による再臨界を防止するためには、制御棒案内管を通じて損傷炉心物質を炉心外へ流出することが有効である。



図4は、制御棒集合体の基本的な構造図である。同図に示すように制御棒集合体1は、制御棒2と、その制御棒2を個別に収容する制御棒案内管3から主に構成されている。



制御棒案内管3の下端部には先細り状になったエントランスノズル4が設けられ、制御棒案内管3の内側の軸方向途中には縮径になった段部5が設けられ、その段部5の上にはダッシュポット(緩衝器)6が設置されている。



ダッシュポット6は凹部7を有し、全体の断面形状が略凹形をしており、凹部7の下部には円筒状の脚部8が設けられ、脚部8の内周部側から外周部側に向けて貫通した穴9が脚部8の周方向に沿って複数個形成されている。



ダッシュポット6の外径は、制御棒案内管3の内径よりも若干小さく、また、段部5の内径よりも若干大きく設計されており、ダッシュポット6を段部5の上に設置すると、制御棒案内管3とダッシュポット6の間に隙間10が形成される。



冷却材である液体金属ナトリウム11は、制御棒案内管3のエントランスノズル4側から流入し、制御棒案内管3の内側を上昇し、ダッシュポット6の穴9を通って、制御棒案内管3とダッシュポット6の間の隙間10に流入し、制御棒2を冷却しながら制御棒案内管3の上部に至る。



図5は原子炉容器の内部の構造例を示す図で、図中の符号12は原子炉容器、13は液体金属ナトリウム流入配管、14は液体金属ナトリウム流出配管、15は炉心槽、16は上部炉心支持板、17は下部炉心支持板、18は連絡管であり、図に示すような配置、構造になっている。



図6は、原子炉容器内での液体金属ナトリウムの流れの一部を示す図である。同図に示すように上部炉心支持板16と下部炉心支持板17の間に連絡管18が架設されており、連絡管18の内側に液体金属ナトリウム11の流量を調整する流量調整部20が設置されている。



この流量調整部20は、例えば、複数の孔21を開けた金属板22を連絡管18の内側に所定の間隔をおいて、孔21が互いに重ならないように複数枚軸方向に設置した構造になっている。



液体金属ナトリウム11は図5に示すように、液体金属ナトリウム流入配管13によって原子炉容器12内の下部に供給され、原子炉容器12の下部から上昇して、図6に示すように連絡管18の下部から入り込み、各金属板22の孔21を通過する際の流動抵抗により、液体金属ナトリウム11の通過流量が制限され、それによって液体金属ナトリウム11の流量調整がなされる。



図4に示すように、制御棒案内管3のエントランスノズル4が連絡管18の上部に差し込まれているから、流量調整された液体金属ナトリウム11は連絡管18を出て制御棒案内管3に入る。



そして液体金属ナトリウム11は、ダッシュポット6の穴9を通って制御棒案内管3とダッシュポット6の間に形成された隙間10に流入して制御棒2を冷却し、制御棒案内管3の上部から排出される。



図7は炉心配置図で、図中の符号23は炉心燃料集合体、25は径方向ブランケット燃料集合体、26は遮蔽体、28は制御棒集合体であり、図に示すような配置になっている。



図7に示すように、燃料集合体23の約10体に対して、制御棒集合体28が1体程度の割合で設けられており、各制御棒集合体28が燃料集合体23群の中に所定の間隔をおいて分散されている。



なお、原子炉でシビア・アクシデントが発生した場合の対応策に関する先行技術文献として、例えば特公平5-80636号公報(特許文献1)や特開平5-341081号公報(特許文献2)などを挙げることができる。

産業上の利用分野


本発明は、例えば液体金属ナトリウムなどの冷却材を使用する高速炉の制御棒案内管に係り、特に高速炉の炉心損傷事故において、溶融燃料(損傷炉心物質)が制御棒案内管の周壁を溶融して侵入した場合の溶融燃料(損傷炉心物質)の御棒案内管からの排出機構に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
断面形状が略凹形の流路内構造物を内側に収容した高速炉の制御棒案内管において、
前記流路内構造物の略凹形を形成する凹部内に流入・堆積した溶融燃料の熱容量により昇温して溶断することのできる肉薄部を、前記凹部の周壁に当該凹部の周方向に沿って連続して設けたことを特徴とする高速炉の制御棒案内管。

【請求項2】
請求項1に記載の高速炉の制御棒案内管において、
前記肉薄部を前記凹部の底部近傍に設けたことを特徴とする高速炉の制御棒案内管。

【請求項3】
請求項1または2に記載の高速炉の制御棒案内管において、
当該制御棒案内管の前記流路内構造物の収容位置より下方に、前記凹部の底部の外径D3より径大の内径D4を有する排出筒部が下方に向けて形成され、前記凹部の底部が排出筒部側に臨んでいることを特徴とする高速炉の制御棒案内管。

【請求項4】
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の高速炉の制御棒案内管において、
当該制御棒案内管の内側途中に縮径されて内径D2の段部が形成され、前記段部の内径D2よりも小径の外径D1を有する前記流路内構造物の凹部を前記段部の内側に収容して、前記段部と前記凹部の間に隙間が形成され、前記隙間により当該制御棒案内管内を流通する冷却材の流量が調整されることを特徴とする高速炉の制御棒案内管。

【請求項5】
請求項1ないし4のいずれか1項に記載の高速炉の制御棒案内管において、
前記冷却材が液体金属ナトリウムであることを特徴とする高速炉の制御棒案内管。

【請求項6】
請求項1ないし5のいずれか1項に記載の高速炉の制御棒案内管において、
前記流路内構造物がダッシュポットであることを特徴とする高速炉の制御棒案内管。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2014264483thum.jpg
出願権利状態 公開
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