(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
挿脱駆動装置によって垂下するように支持する挿脱駆動軸の先に電磁石継ぎ手と挿脱従動軸を介して制御棒を垂下支持する制御棒切り離し機構における原子炉制御棒切り離し温度設定方法において、
前記電磁石継ぎ手における継ぎ手駆動側磁心と継ぎ手従動側磁心の磁気材料の一部を、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系の合金の含有量を重量比で略３０Ｎｉ−３３Ｃｏ−Ｆｅ〜３０Ｎｉ−２８Ｃｏ−Ｆｅの範囲内とし、
Ｎｉの量を３０％に維持した状態とすることにより通常の原子炉運転状態では所定の磁気保磁力を有して吸着結合し、
Ｃｏの量を３３％〜２８％の範囲で変化させ、その他をＦｅとすることにより、切り離し制御機能が正常に機能しないときの炉心の温度上昇において制御棒を保持することができなくなるように磁気保持力を減少させて制御棒を切り離す温度を設定することを特徴とする原子炉制御棒切り離し温度設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉における緊急時に制御棒を切り離して炉心に挿入することにより炉を停止させるための原子炉制御棒切り離し温度設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉には、緊急時に制御棒を切り離して炉心に挿入することにより炉を停止させる原子炉緊急停止装置が付設されている。この原子炉緊急停止装置における制御棒切り離し機構は、制御棒を垂下支持して炉心に挿脱する制御棒挿脱駆動機構における垂下支持手段に電磁石継ぎ手を介在させ、前記電磁石継ぎ手の磁心が切り離し設定温度に加熱されて磁性を失うことにより磁気保持力を失って制御棒を切り離す構成である。
【０００３】
このような制御棒切り離し機構における電磁石継ぎ手は、通常の原子炉運転状態では所定の磁気保持力を有し、切り離し設定温度に到達すると制御棒を保持することができなくなるように磁性を減少させて保持力を減少させる構成であることが必要である。
【０００４】
このような電磁石継ぎ手における磁心の材料として、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系の合金が提案されている。このＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系の合金は、その含有比によって磁気特性が変化することが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−１７１８５０号公報
【特許文献２】特開平９−２４３７７５号公報
【特許文献３】特開平１１−３４４５８７号公報
【特許文献４】特開２００３−２７０３７５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】文部科学省  原子力分野の研究開発に関する委員会                              原子力研究開発作業部会（第5回）  配付資料5-8                                共通技術自己作動型停止機構（ＳＡＳＳ）の開発
【非特許文献２】日本原子力学会2004年秋の大会                                                「常陽」における自己作動型炉停止機構(SASS)の炉内実証試験                    発表資料  自己作動型炉停止機構（ＳＡＳＳ）の概要
【非特許文献３】Nuclear Technology, Vol. 170, pp.181-188 (2010)                            Development of passive shutdown system for SFR
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような制御棒切り離し機構は、これを付設する原子炉の仕様によって切り離し設定温度が変化することから、その都度、切り離し設定温度に応じてＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系合金の含有比を変えて多くの試作、試験を行うことによって適合する磁心材料を決める切り離し温度設定方法をとっていた。
【０００８】
しかしながら、このような切り離し温度設定方法は、多くの時間と費用を要する方法であり、簡便な切り離し温度設定方法の出現が望まれている。
【０００９】
本発明の目的は、制御棒切り離し機構において、簡便な切り離し温度設定方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系の合金は、その含有量の比を変えることによって磁気特性が変化することに着目し、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系の合金の含有量を重量比で略３０Ｎｉ（Ｎｉが３０％）−３３Ｃｏ（Ｃｏが３３％）−Ｆｅ〜３０Ｎｉ−２８Ｃｏ（Ｃｏが２８％）−Ｆｅの範囲内とし、３０Ｎｉを維持した状態でＣｏとＦｅの量を変化させることにより、通常の原子炉運転状態では所定の磁気保持力を有し、切り離し設定温度に到達すると制御棒を保持することができなくなるように磁気保持力を減少させて制御棒を切り離すことができる電磁石継ぎ手の磁心材料を実現するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、制御棒切り離し機構において、電磁石継ぎ手を構成する磁心の磁気材料の一部を、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系の合金の含有量を重量比で略３０Ｎｉ−３３Ｃｏ−Ｆｅ〜３０Ｎｉ−２８Ｃｏ−Ｆｅの範囲内とし、３０Ｎｉを維持した状態でＣｏとＦｅの量を変化させて切り離し温度を設定するようにしたことにより、通常の原子炉運転状態では所定の磁気保磁力を有し、切り離し制御機能が正常に機能しないときの炉心の温度上昇において磁気保持力を減少させて制御棒を切り離す温度を簡便に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用する原子炉における制御棒制御機構の模式図である。
【図２】継ぎ手駆動側磁心と継ぎ手従動側磁心として使用する３０Ｎｉ−３３Ｃｏ−Ｆｅ〜３０Ｎｉ−２８Ｃｏ−Ｆｅ合金の磁束密度の温度依存特性図である。
【図３】図２に示した３０Ｎｉ−３３Ｃｏ−Ｆｅ〜３０Ｎｉ−２８Ｃｏ−Ｆｅ合金の各温度依存特性曲線を重ねるようにシフトして示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、挿脱駆動装置によって垂下するように支持する挿脱駆動軸の先に電磁石継ぎ手と挿脱従動軸を介して制御棒を垂下支持する制御棒切り離し機構における原子炉制御棒切り離し温度設定方法において、
Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系の合金の含有量を重量比で略３０Ｎｉ−３３Ｃｏ−Ｆｅ〜３０Ｎｉ−２８Ｃｏ−Ｆｅの範囲内とし、３０Ｎｉを維持した状態でＣｏとＦｅの量を変化させることにより、前記電磁石継ぎ手における継ぎ手駆動側磁心と継ぎ手従動側磁心の磁気材料を決めて切り離し温度を設定する。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明を適用する原子炉における制御棒制御機構の模式図である。
【００１５】
この制御棒制御機構は、挿脱駆動装置１によって垂下するように支持する挿脱駆動軸２の先に、電磁石継ぎ手３と挿脱従動軸４を介して制御棒５を垂下支持する。
【００１６】
挿脱駆動装置１は、制御装置６に制御されて挿脱駆動軸２を上下方向に駆動することにより先方の制御棒５を炉心に対して挿脱する。
【００１７】
電磁石継ぎ手３は、制御棒切り離し機構を構成するものであり、前記挿脱駆動軸２と一体的となるように結合された継ぎ手駆動側磁心３１と、前記挿脱従動軸４と一体結合され、前記継ぎ手駆動側磁心３１と電磁吸引力によって吸着結合する継ぎ手従動側磁心３２と、前記制御装置６に制御されて前記継ぎ手駆動側磁心３１と継ぎ手従動側磁心３２を励磁する電磁コイル３３とを備える。
【００１８】
前記挿脱従動軸４は、炉心の制御棒挿入空間に対向させて制御棒５を垂下支持する。
【００１９】
前記電磁石継ぎ手３における継ぎ手駆動側磁心３１と継ぎ手従動側磁心３２は、通常の原子炉運転状態では所定の磁気保持力を有して吸着結合し、切り離し設定温度に到達すると制御棒を保持することができなくなるように磁気保持力を減少させて吸着結合力を失って切り離すような磁気特性のＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系合金で構成する。
【００２０】
この制御棒制御機構は、通常、制御装置６により電磁石継ぎ手３を付勢して継ぎ手駆動側磁心３１と継ぎ手従動側磁心３２を吸着結合状態とし、挿脱駆動装置１を制御することによって炉心に対して制御棒５を挿脱する。そして、炉心の温度が所定の温度まで上昇したときには、電磁石継ぎ手３を消勢して継ぎ手駆動側磁心３１と継ぎ手従動側磁心３２を切り離して制御棒５を炉心に落下させることにより原子炉を停止させる。
【００２１】
しかしながら、この切り離し制御機能が正常に機能しないときには、炉心の温度が更に上昇する。そして、電磁石継ぎ手３における継ぎ手駆動側磁心３１と継ぎ手従動側磁心３２が切り離し設定温度に到達すると、継ぎ手駆動側磁心３１と継ぎ手従動側磁心３２の間の磁気吸着力が減少することによって継ぎ手従動側磁心３２が切り離されることから制御棒５が落下して炉心に挿入される。
【００２２】
このような継ぎ手駆動側磁心３１と継ぎ手従動側磁心３２の一部を構成する磁気材料として好ましいＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系合金は、その含有量が重量比で略３０Ｎｉ−３３Ｃｏ−Ｆｅ〜３０Ｎｉ−２８Ｃｏ−Ｆｅの範囲内のものである。
【００２３】
図２は、継ぎ手駆動側磁心３１と継ぎ手従動側磁心３２として使用する３０Ｎｉ−３３Ｃｏ−Ｆｅ〜３０Ｎｉ−２８Ｃｏ−Ｆｅ合金の磁束密度の温度依存特性を示している。４００℃〜６００℃の間は６００℃〜７００℃の間の特性に基づいて推定した特性である。
【００２４】
図３は、図２に示した３０Ｎｉ−３３Ｃｏ−Ｆｅ〜３０Ｎｉ−２８Ｃｏ−Ｆｅ合金の各温度依存特性曲線（６００℃〜７００℃）を重ねるようにシフトして示す特性図である。この特性図によれば、各合金の温度依存特性は略同一形状であり、３２Ｃｏ（３０Ｎｉ−３２Ｃｏ−Ｆｅ合金）の温度依存特性曲線を基準にして考察すると、３３Ｃｏが−７．４℃、３１Ｃｏが＋１３．９℃、３０Ｃｏが＋２４．７℃、２９Ｃｏが＋４５．０℃、２８Ｃｏが＋５８．４℃だけ略平行移動した特性であるので、Ｃｏの含有量（重量比）を変えることにより、通常の原子炉運転状態では所定の磁気保持力を有して吸着結合し、所定の切り離し設定温度に到達すると制御棒を保持することができなくなるように磁気保持力を減少させて吸着結合力を失って切り離すような磁気特性であることがわかる。
【００２５】
このような磁気材料を一部に含んで構成する継ぎ手駆動側磁心３１と継ぎ手従動側磁心３２は、所定の磁気保持力を有して吸着結合する状態から磁気保持力を減少させて吸着結合力を消失させる温度依存性を、３０Ｎｉを維持した状態で３３Ｃｏ〜２８Ｃｏ（残りはＦｅ）とすることにより、所定の割合で略平行に移行することができる。よって、この温度範囲内における切り離し温度の設定は、非特許文献３に記載のように、Ｃｏの含有量（重量比）が３２％の３２Ｃｏを使用した継ぎ手駆動側磁心３１と継ぎ手従動側磁心３２の電磁石継ぎ手３の切り離し温度が６８０℃であるとすると、Ｎｉの含有量を３０％に維持した状態でＣｏの含有量を３３％〜２８％の範囲で変えることにより、３２Ｃｏ（切り離し温度が６８０℃）に対して＋７．４℃から−５８℃まで、即ち６８７℃〜６２２℃の範囲で容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００２６】
１…挿脱駆動装置、２…挿脱駆動軸、３…電磁石継ぎ手、３１…継ぎ手駆動側磁心、３２…継ぎ手従動側磁心、３３…電磁コイル、４…挿脱従動軸、５…制御棒、６…制御装置。
【図１】
0005618299.tif 000002
【図２】
0005618299.tif 000003
【図３】
0005618299.tif 000004