(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の通水小孔が穿設された収納管本体、同収納管本体の上端及び下端にそれぞれ接合され通水路が形成された上部端栓及び下部端栓、前記収納管本体内に同心円状に軸方向に直列に並んで収納された複数のテストピース、並びに前記テストピース相互間に介装されたスペーサを有してなり、該スペーサの少なくとも一つは軸方向に所定長さを有する短管を備えており、前記収納管本体が原子炉燃料集合体の制御棒案内管内に挿入可能に形成されている照射試験用テストピース収納棒。
【請求項２】
前記上部端栓の上端に取り付け用ねじを形成した請求項１の照射試験用テストピース収納棒。
【請求項３】
原子炉炉心を構成する燃料集合体の制御棒案内管に挿入される複数のシンブルプラグを保持板を介して相互に連結し、前記保持板に更に照射試験用テストピース収納棒の上端を連結して構成され、前記テストピース収納棒は、複数の通水小孔が穿設された収納管本体、同収納管本体の上端及び下端にそれぞれ接合され通水路が形成された上部端栓及び下部端栓、前記収納管本体内に同心円状に軸方向に直列に並んで収納された複数のテストピース、並びに前記テストピース相互間に介装されたスペーサを有してなり、該スペーサの少なくとも一つは軸方向に所定長さを有する短管を備えて構成されているシンブルプラグ集合体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、材料の照射試験用装置に関し、特に実際の原子炉内で使用するに適した照射試験用装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
原子炉容器内で使用する部材は、原子炉容器自体を含め原子炉運転中に中性子の照射を受ける。これらの部材を構成する材料は、中性子の照射を受けると伸びや強度などの材料特性が変化する。このような材料特性等の機械的性質を始めとする構成部材の物性変化を正確に知ることは、原子炉容器内で部材を信頼性良く、安全に使用する上で必要である。従来、このような構成部材の照射による材料特性の変化は、材料試験炉などで中性子照射の模擬条件で、照射試験を行い、その試験結果から材料の健全性などを推定してきた。しかしながら、実際の原子炉内部の中性子照射条件を含め、原子炉内部の状態を材料試験炉等で完全に模擬することは極めて困難で不可能に近い。
従って、本発明の課題は、実際の原子炉における中性子照射等を受け、その材料の特性変化を正確に知りうるテストピースの保持構成を堤供することである。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
如上の課題を解決するため、本発明によれば、照射試験用テストピースを設置する場所として、炉心を構成する燃料集合体の制御棒案内管のうち、実際の制御棒が挿入されない制御棒案内管を利用する。その制御棒案内管内に設置される照射試験用構成部材は、制御棒案内管内に挿入可能に形成されていて複数の通水小孔が穿設された収納管本体、その収納管本体の上端及び下端にそれぞれ接合され通水路が形成された上部端栓及び下部端栓、前記収納管本体内に同心円状に軸方向に直列に並んで収納された複数のテストピース、並びに前記テストピース相互間に介装されたスペーサを有してなり、該スペーサの少なくとも一つは軸方向に所定長さを有する短管を備えている照射試験用テストピース収納棒として構成される。
この照射試験用テストピース収納棒の原子炉容器内における設置及び取り扱いの便を向上するため、シンブルプラグ集合体に組み込まれる。このシンブルプラグ集合体は、原子炉炉心を構成する燃料集合体の制御棒案内管の内の制御棒が挿入されないものにそれぞれ挿入される複数のシンブルプラグを保持板を介して相互に連結して構成されているが、一部のシンブルプラグと照射試験用テストピース収納棒とを置き換える。その際前記上部端栓の上端に形成された取り付け用ねじを利用して保持板に固定される。
【０００４】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。先ず図２を参照して、原子炉炉心を構成する燃料集合体１０の構造を説明する。図において、上部ノズル１１はほぼ正方形の水平断面を有する部材で、冷却材が通る穴と後述の制御棒案内管が取り付けられる穴が多数設けられている。下部ノズル１３も同様に冷却材が通る穴と後述の制御棒案内管が取り付けられる穴が多数設けられている。これらの上部ノズル１１と下部ノズル１３とは、複数の互いに平行な制御棒案内管（シンブル−ｔｈｉｍｂｌｅ−とも称する。）１５によって連結されている。この制御棒案内管１５は、これに軸方向に間隔をおいて取り付けられる複数の支持格子１７の特定の格子開口に挿入固定されている。支持格子１７は碁盤目状に形成された格子開口を有する格子構造物であり、制御棒案内管１５の入らない格子開口に多数の燃料棒１９が挿入されている。このような燃料集合体１０が多数、例えば百数十体、互いに隣接して装荷されて炉心を形成するのであるが、全数の燃料集合体１０に制御棒が挿入されるわけではなく、制御棒案内管１５に本来の制御棒が挿入されない燃料集合体１０がある。このような燃料集合体１０の制御棒案内管１５にシンブルプラグと称する一種の短管状プラグが挿入される。
【０００５】
次に本発明により前述のような制御棒案内管１５に挿入されるテストピース収納棒２０を図１を参照して説明する。
テストピース収納棒２０の主要部を占める収納管本体２１は、ステンレス鋼製の被覆管であり、その上端に溶接接合される上部端栓２３は、内部に通水路２３ａを有し、更に上部にねじ部２３ｂが突出形成されている。収納管本体２１の下端には砲弾形外形の下部端栓２５が溶接接合され、内部に通水路２５ａが形成されている。収納管本体２１にも通水孔２１ａが形成されている。そして収納管本体２１の中にテストピース２７ａ〜２７ｌが、スペーサ２９及び中間スペーサ３１を介して直列に連結されて収納され、適所に設けたばね３３により確りと保持される。テストピース２７ａ〜２７ｌは、試験すべき各種の材料からできており、図示の簡略のため同一形状で示されているが、供試材料の使用目的に合わせて適切な形状、寸法が選択され、照射後はサンプルとして使用される。各テストピース２７ａ〜２７ｌは、材料特性等を測定するためサンプルとして取り出されるのであるが、その際、収納管本体２１は中間スペーサ３１の位置で切断され、テストピースを損壊することはない。従って、中間スペーサ３１の取り付け位置及び数はそれに適したものとなる。
【０００６】
図３及び図４にそれぞれスペーサ２９及び中間スペーサ３１がそれぞれ示されている。スペーサ２９は、テストピースを受け入れて支持する軸部２９ａと半径方向に支持するリング部２９ｂを有し、リング部２９ｂには冷却材が流れる通水溝２９ｃが形成されている。中間スペーサ３１も基本的に同様な構造で、テストピースを受け入れて支持する軸部３１ａと半径方向に支持するリング部３１ｂを有し、リング部３１ｂには冷却材が流れる通水溝３１ｃが形成されている。中間スペーサ３１では更に、２個のリング部３１ｂの間に短管３１ｄが設けられて、前述の切断が行われるようになっている。
【０００７】
以上のように構成されたテストピース収納棒２０は、原子炉内で確りと保持され、且つ取り扱いが便利なように図５に示すようにシンブルプラグ集合体４０として組み立てられる。シンブルプラグ集合体４０は，基本的には、前述のような制御棒案内管１５の上端部に挿入される複数のシンブルプラグ４１、これらの上端が連結保持される保持板４３，保持板４３の中心部にあるハブ４５、これに嵌装されたハンドル４７及びホールドダウンスプリング４９を有し、その一部のシンブルプラグ４１がテストピース収納棒２０に置き換えられている。テストピース収納棒２０は、収納したテストピースが所定の中性子照射を受けられるような長さになっていて、例えば良く使用される可燃性毒物棒と同様な長さになっている。
【０００８】
以上のように構成されたシンブルプラグ集合体４０は、シンブルプラグ４１及びテストピース収納棒２０が対応する制御棒案内管１５の中に挿入され、上方の上部炉心板（図示しない。）に押さえられて炉心内に固定される。そして、原子炉の運転中、テストピース収納棒２０内のテストピースは、その場所の中性子照射を受ける。又、ガンマ線加熱などにより熱負荷を受けるが下部端栓２５の通水路２５ａ，上部端栓２３の通水路２３ａ、通水孔２１ａ及び通水溝２９ｃ，３１ｃを通って流れる冷却材即ち軽水によって冷却される。
所定の照射が完了すれば、原子炉外に取り出されたシンブルプラグ集合体４０からテストピース収納棒２０が取り外され、更に中間スペーサ３１の部分で収納管本体２１が切断され、内部のテストピース２７が取り出されて、サンプルとして検査される。
【０００９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、実機の原子炉の炉心を構成する燃料集合体の制御棒案内管内にテストピース収納棒が挿着され、その中にテストピースが入れられているので、現実の原子炉内の中性子照射を受けることができ、その材料特性の変化を正確に把握することができる。しかも、シンブルプラグ集合体として組み立てられているので、取り扱いが便利で原子炉の運転中確りと保持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明が使用される原子炉の炉心を構成する燃料集合体の全体立面図である。
【図３】前記実施形態に含まれる１部材の斜視図である。
【図４】前記実施形態に含まれる他の部材の斜視図である。
【図５】前記実施形態が実際に使用される状態を示す立面図である。
【符号の説明】
１０  燃料集合体
１１  上部ノズル
１３  下部ノズル
１５  制御棒案内管
１７  支持格子
１９  燃料棒
２０  テストピース収納棒
２１  収納管本体
２３  上部端栓
２５  下部端栓
２７ａ〜２７ｌ  テストピース
２９  スペーサ
３１  中間スペーサ
４０  シンブルプラグ集合体
４１  シンブルプラグ
４３  保持板
４５  ハブ
４７  ハンドル
４９  ホールドダウンスプリング
【図１】
0003605272.tif 000002
【図２】
0003605272.tif 000003
【図３】
0003605272.tif 000004
【図４】
0003605272.tif 000005
【図５】
0003605272.tif 000006