(57)【要約】【課題】炉水に不純物が含まれても、部品相互の隙間（狭隘部）を炉水が円滑に流れ、不純物の堆積を阻止して円滑な摺動を確保できる中性子検出器支持構造体を提供する。【解決手段】炉内検出器案内管は、原子炉炉内の中性子束レベルを電流信号に変換して測定する中性子検出器を内蔵する。外装管は、炉内検出器案内管の外周壁を間隙を存して覆う。コイル状のばね体は、外装管に内蔵され炉内検出器案内管の外周壁に巻装して熱膨張を吸収する。プランジャーは、下端部が外装管内側にあってばね体に支持され、上端頭部は原子炉内構造物である上部格子板にばね体により弾性的に当接する。プランジャーと外装管との嵌め合い部において、外装管内周壁は、一端部をプランジャーに嵌合する嵌合部とし、この嵌合部を除く外装管内周壁は、プランジャーとの間に炉水が流通する炉水用流通凹部とした。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉炉内の中性子束レベルを電流信号に変換して測定する中性子検出器を内蔵する炉内検出器案内管と、
前記炉内検出器案内管の外周壁に巻装し、この熱膨張を吸収するコイル状のばね体と、
前記ばね体および前記炉内検出器案内管の外周壁を間隙を存して覆う外装管と、
下端部が前記外装管の内側壁に嵌め込まれるとともに前記ばね体に支持され、上端頭部は原子炉内構造物である上部格子板に前記ばね体により弾性的に当接するプランジャーとを備え、
前記プランジャーと前記外装管との嵌め合い部において、前記外装管内周壁は、一端部を前記プランジャーと嵌合する嵌合部とし、前記嵌合部を除く前記外装管内周壁は、ブランジャーとの間に炉水が流通する炉水用流通凹部とした
ことを特徴とする中性子検出器支持構造体。
【請求項２】
前記プランジャーは、
前記外装管の内側壁に嵌め込まれ、内部に前記炉内検出器案内管が挿通し、下端部に前記ばね体が弾性的に当接する、中空管からなる棒ピストンと、
前記棒ピストンの上端部に連結され、頭部を前記ばね体により前記上部格子板に弾性的に当接する中実状の棒ピストンガイドと、からなり、
前記棒ピストンに、前記炉内検出器案内管の移動にともない棒ピストンの中空部に溜った空気を抜くための空気抜き用孔部を設けた
ことを特徴とする請求項１記載の中性子検出器支持構造体。
【請求項３】
前記ばね体の下端部は、外周壁が前記外装管内に嵌着固定されるとともに、内周壁に前記炉内検出器案内管が挿通するばね押えに支持され、
前記ばね押えの内周壁は、前記炉内検出器案内管外周壁との間に炉水の流通が可能な炉水案内部とした
ことを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載の中性子検出器支持構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施態様は、原子炉炉内の中性子束レベルを電流に変換して測定する中性子検出器を備えた中性子検出器支持構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉の炉内に、中性子検出器（小型核分裂電離箱）が設けられている。すなわち、二つの電極が密閉室の内部に間隔を置いて配置され、外部電極内面のウラン（Ｕ２３５）が熱中性子を吸収して核分裂を起こし、その核分裂破片が検出器内部のアルゴンガスを電離する。電離したイオン対（陽イオンと電子）を、極性の異なる電圧を印加した二つの電極に集め、電流信号として測定する。電流信号は中性子束に比例した値となる。
【０００３】
たとえば［特許文献１］には、原子炉内中性子計装案内管が開示されている。なお具体的に述べると、図６に示すように、下端部に複数の中性子検出器が取付けられた検出器炉内案内管１、プランジャー２Ａ、ばね体３、外装管４、ばね押え５Ａで構成される。プランジャー２は、棒ピストンガイド６と棒ピストン７Ａからなる。外装管４の上端部に棒ピストン押え９Ａが連結され、この内周壁に棒ピストン７Ａの外周壁が嵌め込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−３７５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、中性子検出器支持構造体の周囲には冷却用として炉水が流れ、内部には隙間を介して炉水が浸入している。長期の使用に亘ると、炉水に中性子検出管支持構造体を構成する前記部材等が溶け出し、不純物（クラッド）が生成されてしまう。この不純物を含む炉水も、中性子検出器支持構造体の周囲を流れるとともに、内部に浸入する。
【０００６】
また中性子検出器支持構造体には、棒ピストン７Ａの外周壁と棒ピストン押え９Ａの内周壁との間、検出器炉内案内管１の上端部外周壁と棒ピストン７Ａの内周壁との間、ばね押え５Ａの内周壁と検出器炉内案内管１の外周壁との間に、０．１１〜０．１６ｍｍ程度の隙間（狭隘部）が形成され、互いに摺動自在となっている。
【０００７】
しかるに、長期の使用に亘ると不純物が各隙間に堆積して、これら部品相互の円滑な摺動を阻害する。ついには、部材相互が固着（ステック）し、局所的に応力がかかって破壊に至る虞れがある。そこで、固着があると、中性子検出器支持構造体を中途部から切断して除去する必要があり、手間がかかる。
【０００８】
このような事情から、炉水に不純物が含まれても、部品相互の隙間（狭隘部）を炉水が円滑に流れて、不純物の堆積を阻止し、円滑な摺動を確保できる中性子検出器支持構造体が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施形態では、炉内検出器案内管は、原子炉炉内の中性子束レベルを電流信号に変換して測定する中性子検出器を内蔵する。  
コイル状のばね体は、外装管に内蔵され炉内検出器案内管の外周壁に巻装して熱膨張を吸収する。  
外装管は、ばね体および炉内検出器案内管の外周壁を間隙を存して覆う。  
プランジャーは、下端部が外装管内側壁に嵌め込まれるとともにばね体に支持され、上端頭部は原子炉内構造物である上部格子板にばね体により弾性的に当接する。  
プランジャーと外装管との嵌め合い部において、外装管内周壁は一端部をプランジャーと嵌合する嵌合部とし、この嵌合部を除く外装管内周壁は、プランジャーとの間に炉水が流通する炉水用流通凹部とした。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る、中性子検出器支持構造体の縦断面図。
【図２】同実施形態に係る、中性子検出器支持構造体の互いに異なる部位を拡大した縦断面図。
【図３】中性子検出器支持構造体を構成する棒ピストン押えの、従来品と同実施形態品との寸法構造を比較した図。
【図４】中性子検出器支持構造体を構成するばね押えの、従来品と同実施形態品との寸法構造を比較した図。
【図５】中性子検出器支持構造体を構成する棒ピストンの、従来品と同実施形態品との寸法構造を比較した図。
【図６】従来の、中性子検出器支持構造体の縦断面図と、互いに異なる部位を拡大した縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本実施形態を図面にもとづいて説明する。  
図１は、中性子検出器支持構造体Ｓの一部縦断面図である。  
図中１は検出器炉内案内管であって、この検出器炉内案内管１の図示しない下端部に複数の中性子検出器が取付けられる。検出器炉内案内管１の上端部にはプランジャー２が取付けられ、検出器炉内案内管１とプランジャー２との間には、検出器炉内案内管１に巻装されプランジャー２を押上げるばね体３と、このばね体３を内蔵するばねカバーチューブである外装管４が配設されている。
【００１２】
前記外装管４は、下端部から上端部に亘って検出器炉内案内管１を覆い、外装管４上端部の内側にプランジャー２の下端側が嵌め込まれる。前記ばね体３の下端部が外装管４内に固定されるばね押え５に支持され、前記プランジャー２は、ばね体３によって押上げられて、軸方向に移動自在になっている。
【００１３】
前記プランジャー２は、上部が有実状の棒ピストンガイド６であり、下部側が中空状の棒ピストン７からなり、棒ピストン７の上端部が棒ピストンガイド６の下端部に嵌着され、一体に連結されている。
【００１４】
前記棒ピストンガイド６の上端部は、他の部分よりも直径の大きな頭部６ａに形成され、棒ピストンガイド６の下部にも他の部分よりも直径の大きな鍔部６ｂが形成される。棒ピストン７と棒ピストンガイド６との連結部位に、鍔部６ｂと同じ直径の連結リング８が嵌め込まれていて、連結リング８と鍔部６ｂとの間には所定の間隙が形成される。
【００１５】
前記プランジャー２の下部を構成する棒ピストン７の下端部のみ、他の部分よりも直径が大であり、外装管４の内周壁に摺動自在に掛合する掛合部７ａとして一体形成される。前記掛合部７ａを除く棒ピストン７の下部外周壁に、外装管４の上端部に一体に連結される棒ピストン押え９の内周壁が摺動自在に嵌め込まれる。
【００１６】
すなわち、外装管４と、外装管４の上端部に一体に連結される棒ピストン押え９および外装管４の下端部に固着されるばね押え５に対し、プランジャー２を構成する棒ピストン７と棒ピストンガイド６がばね体３に押上げられて移動自在に嵌め込まれ、さらに、棒ピストン７の中空部内に検出器炉内案内管１が移動自在に嵌め込まれることになる。
【００１７】
このようにして構成され、直径に対して全長（約１３Ｍ）が極端に細長い中性子検出器支持構造体Ｓであって、原子炉炉内への組立にあたって、炉内脱着用機器を用いてプランジャー２を上部にして垂直状態に立てる。図示しない中性子検出器はこの最下部に位置する。
【００１８】
中性子検出器支持構造体Ｓを原子炉炉内の所定位置に運び、炉内脱着用機器からインコアモニタ取扱い具に掴み替えをして、中性子検出器支持構造体Ｓのプランジャー２を構成する棒ピストンガイド６の鍔部と連結リング８との間を掴んで押し下げる。
【００１９】
プランジャー２を弾性的に支持するばね体３を押下げ、棒ピストンガイド６の頭部６ａを所定距離だけ強制的に降下させる。この状態のまま、原子炉炉内の上部格子板１０の凹部１０ａまで移動してからインコアモニタ取扱い具はプランジャー２を解放する。
【００２０】
再びばね体３の弾性力が作用してプランジャー２が押上がり、棒ピストンガイド６の頭部６ａが上部格子板１０の凹部１０ａに弾性的に掛合する。中性子検出器支持構造体Ｓは、このようにして上部格子板１に支持される。
【００２１】
放射線被曝その他の問題上、原子炉内から炉水を抜取れないために水中作業となる。しかも、直径の細いわりには全長の長い中性子検出器支持構造体Ｓの取扱いは慎重を要し、作業者が遠隔操作により手探り状態で行っている。中性子検出器支持構造体Ｓの取外しは、この逆の操作手順となる。
【００２２】
この中性子検出器支持構造体Ｓにおいては、以下に述べる部材相互間に隙間（狭隘部）が形成され、互いに摺動自在、もしくは一方の部材が固定で、他方の部材が摺動自在になっている。
【００２３】
すなわち、  
（１）  棒ピストン７の外周壁と、棒ピストン押え９の内周壁との間。  
（２）  検出器炉内案内管１の上端部外周壁と、棒ピストン７の内周壁との間。  
（３）  ばね押え５の内周壁と、検出器炉内案内管１の外周壁との間。
【００２４】
本来、中性子検出器支持構造体Ｓは炉水中に浸かっているので、上述した隙間にも炉水が浸入する。しかしながら、長期の使用にともなって、中性子検出器支持構造体Ｓの構成部材の一部が溶け出し、炉水に不純物が生成されるのは避けられない。不純物が隙間に滞り、やがては堆積してゆき、ついには隙間を埋め尽くし、互いの部品相互が固着する虞れがある。
【００２５】
なお、棒ピストン７の下端部に形成される掛合部７ａ外周壁と、外装管１の内周壁との間にも隙間があるが、ここについては従来から、外装管４に対してプランジャー２の棒ピストン７が円滑にスライドできるよう、充分な隙間（０．４〜０．６５ｍｍ）が形成されているので、不純物の堆積がみられない。
【００２６】
また、プランジャー２を構成する棒ピストン７は中空状をなし、内部に検出器炉内案内管１が移動自在に嵌め込まれている。棒ピストン７の上端部は、中実状の棒ピストンガイド６の下端部に嵌め込まれていて閉塞状態にある。
【００２７】
検出器炉内案内管１の外周壁と、棒ピストン７の内周壁との隙間から炉水が浸入して、検出器炉内案内管１の上端部に溜ったとしても、棒ピストン７の上端部は棒ピストンガイド６によって閉塞されているから、これらの間に溜った空気の逃げ道がない。検出器炉内案内管１上端部で棒ピストン７内部に空気溜りが形成されてしまう。
【００２８】
（４）  その一方で、検出器炉内案内管１がばね体３によって押上げられると、検出器炉内案内管１の上端部である棒ピストン７の中空部に溜った炉水の液面が上下する。棒ピストン７の炉水液面部分は乾湿状態を繰り返し、長期の使用に亘ると腐蝕の原因となる。
【００２９】
本実施形態では、図２（Ａ）（Ｂ）に示す構成により、上述の不具合の解消を図っている。  
（１）  棒ピストン７の外周壁と、棒ピストン押え９の内周壁との間の隙間について。
【００３０】
棒ピストン押え９の上端部内径は、棒ピストン７の外周壁に対して従来と同一隙間（０．１１〜０，１６ｍｍ）を形成しているが、上端部内径を除く、残りの内径は棒ピストン７の外周壁に対する隙間を拡大し、凹部９９ａを形成する。
【００３１】
すなわち、棒ピストン７が棒ピストンガイド６とともにプランジャー２を構成する一方で、棒ピストン押え９が外装管４の上端部に一体に設けられ、棒ピストン押え９は外装管４の一部を構成する。
【００３２】
したがって上記構造は、ブランジャー２外周壁と外装管４内周壁との嵌め合い部において、外装管４内周壁は一端部をプランジャー２と嵌合する嵌合部とし、この嵌合部を除く外装管内周壁は、プランジャー２との間に炉水が流通する炉水用流通凹部９９ａとした、と言い換えることができる。
【００３３】
（２）  検出器炉内案内管１の上端部外周壁と、棒ピストン７の内周壁との間の隙間について。  
検出器炉内案内管１の外径寸法は変えずに、棒ピストン７の内径を拡大する。  
（３）  ばね押え５の内周壁と、検出器炉内案内管１の外周壁との間について。  
検出器炉内案内管１の外径寸法は変えずに、ばね押え５の内径を拡大し、検出器炉内案内管１との間に、炉水を円滑に案内する炉水案内部５５ａを形成する。
【００３４】
以上の構成により、隙間（狭隘部）の軸方向長さが短縮され、もしくは、隙間が拡大する。長期の使用に亘って中性子検出器支持構造体Ｓを構成する各部材から不純物が溶け出し、炉水とともに上記拡大した隙間に流れても、不純物は堆積する前に流出してしまう。隙間に不純物が堆積しないから、各部材相互は円滑に摺動できる。炉水は、各隙間を円滑に流れて、冷却効果を確保する。
【００３５】
（４）  検出器炉内案内管１がばね体３によって押上げられ、棒ピストン７の中空部に空気溜り部が形成される問題について。  
棒ピストン７の上端部に、２個の小径の空気抜き用孔部１２、１２を設ける。検出器炉内案内管１が上下動を繰り返して、この上端部に空気溜り部が形成されても、空気抜き用孔部１２を介して空気が抜ける。
【００３６】
あるいは、プランジャー２周囲の炉水が空気抜き用孔部１２，１２を介して棒ピストン７の中空体内部に流入し、ここから外部へ流出する。空気抜き用孔部１２，１２により、検出器炉内案内管１の上下動に対する抵抗が軽減され、円滑に移動できるとともに、新たな検出器炉内案内管冷却用水路を形成でき、冷却性能の向上を図れる。
【００３７】
つぎに、先に説明した（１）に対する隙間構造の具体例を示す。  
図３（Ａ）は従来構造の棒ピストン押え９Ａの一部を省略した製作図であり、図３（Ｂ）は本実施形態の棒ピストン押え９の一部を省略した製作図である。
【００３８】
図３（Ａ）に示すように、従来構造の棒ピストン押え９Ａは、軸方向全長に亘って内径がφ１３．６ｍｍに形成される。したがって、内部に挿通する棒ピストン７に対して全長に亘って同一の狭小の隙間を存している。
【００３９】
図３（Ｂ）に示すように、本実施形態の棒ピストン押え９の内径は、上端部から５ｍｍの長さで従来と同一のφ１３．６ｍｍのままであるが、この下端部から全長に亘ってφ１４．４ｍｍの内径にした。内部に挿通する棒ピストン７の外周壁に対する隙間を拡大した炉水用流通凹部９９ａが形成されることになる。
【００４０】
先に説明した（３）に対する隙間構造の具体例は、以下のようになる。  
図４（Ａ）は従来構造のばね押え５Ａの製作図であり、図４（Ｂ）は本実施形態のばね押え５の製作図である。  
外径寸法は従来と本実施形態とで変りがなく、φ２３．７ｍｍでままであるが、内径寸法は、従来φ１０ｍｍであったのを、本実施形態ではφ１２．７ｍｍに拡大した。これにより、ばね押え５の内径を挿通する検出器炉内案内管１の外周壁との隙間が拡大し、炉水案内部５５ａが形成されて、炉水の流通が円滑化され、不純物の堆積がない。
【００４１】
先に説明した（４）に対する隙間構造の具体例は、以下のようになる。  
図５（Ａ）は従来構造の棒ピストン７Ａの製作図であり、図５（Ｂ）は本実施形態の棒ピストン７の製作図である。
【００４２】
従来構造と、本実施形態のいずれにおいても、棒ピストン７，７Ａの掛合部７ａを含む外径と内径および長さの寸法は変りがない。ただし、本実施形態においては、棒ピストン７の上端部から８．６ｍｍの位置に、φ１．５ｍｍの小孔を２ヶ所設け、これを空気抜き用孔部１２，１２とする。
【００４３】
上述したように棒ピストン７上端部は棒ピストンガイド６下端部に嵌着し、外周壁に連結具８が嵌め込まれる。空気抜き用孔部１２は連結具８によって閉塞されない上限位置を選択している。検出器炉内案内管１が最も移動した位置で、空気抜き用孔部１２を越えているが、棒ピストンガイド６の下端部には当接しないように寸法設定されている。
【００４４】
つぎの［表  １］は、不純物の代用としてアルミナパウダーを用いて、各タイプの嵌合部に用いた結果を表している。  
具体的には、アルミナパウダー（＃８００または＃５００）に水を混ぜて、上述した中性子検出器支持構造体Ｓの構成部品の隙間（狭隘部）に詰め、横荷重１Ｋを掛けた状態で摺動力を測定し、対策の有無で比較した。
【００４５】
実験結果として、アルミナパウダー有りの状態の摺動力から、アルミナパウダー無しの摺動力を引いた摺動抵抗で、対策の有無で統計的に有意義であることが確認された。
【表１】
2013195304.tif 000003
【００４６】
以上、本実施形態を説明したが、上述の実施形態は、例として提示したものであり、実施形態の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４７】
１…検出器炉内案内管、４…外装管、３…ばね体、１０…上部格子板、２…プランジャー、９９ａ…炉水用流通凹部、７…棒ピストン、６…棒ピストンガイド、１２…空気抜き用孔部、５…ばね押え、５５ａ…炉水案内部。
【図１】
2013195304.tif 000004
【図２】
2013195304.tif 000005
【図３】
2013195304.tif 000006
【図４】
2013195304.tif 000007
【図５】
2013195304.tif 000008
【図６】
2013195304.tif 000009