(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却材に浸されている炉心の周囲に配設した中性子反射体を移動領域の内部で上下動させることにより前記炉心からの中性子の漏洩量を調整して前記炉心の反応度を制御する反射体制御原子炉において、
前記中性子反射体は、その側面の上部及び下部に周方向に突出する突出部を備えたことを特徴とする反射体制御原子炉。
【請求項２】
前記突出部は、前記中性子反射体の側面に沿って水平方向に連続して延びることを特徴とする請求項１に記載の反射体制御原子炉。
【請求項３】
前記中性子反射体は、その上端部にその他の部分よりも密度の低い部分を有することを特徴とする請求項１に記載の反射体制御原子炉。
【請求項４】
前記中性子反射体は、その下端部にその他の部分よりも密度の高い部分を有することを特徴とする請求項１に記載の反射体制御原子炉。
【請求項５】
前記中性子反射体は、前記冷却材が通過可能な上下方向に貫通して延びる貫通流路と、前記貫通流路内で上下動可能な可動部材とを有することを特徴とする請求項１に記載の反射体制御原子炉。
【請求項６】
前記中性子反射体は、前記移動領域の内壁面上を転動して前記中性子反射体の上下動を案内する、前記中性子反射体に回転自在に支持された案内車輪を備えることを特徴とする請求項１に記載の反射体制御原子炉。
【請求項７】
前記中性子反射体は、前記中性子反射体の下端部に開口して前記冷却材を受け入れる受入口と、前記中性子反射体の側面に開口して前記受入口から受け入れた前記冷却材を前記内壁面に向かって排出する排出口と、前記受入口と前記排出口との間で前記中性子反射体を貫通して延びる貫通流路とを備えることを特徴とする請求項１に記載の反射体制御原子炉。
【請求項８】
前記中性子反射体を上下方向に貫通する貫通孔内に挿入されて前記中性子反射体の上下動を案内する案内軸を備えることを特徴とする請求項１に記載の反射体制御原子炉。
【請求項９】
前記中性子反射体を磁力によって上下方向に変位させる、前記中性子反射体の周囲に配設された電磁石と、前記電磁石を駆動して上下方向に変位させる電磁石駆動機構と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の反射体制御原子炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却材に浸されている炉心の周囲に配設した中性子反射体を移動領域の内部で上下動させることにより炉心からの中性子の漏洩を調整して炉心の反応度を制御する反射体制御原子炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、反射体制御原子炉においては、冷却材に浸されている炉心の周囲に配設した中性子反射体を移動領域の内部で上下動させることにより、炉心からの中性子の漏洩を調整して炉心の反応度を制御しているが、その一般的な構造を図２９〜図３２を用いて説明する。
【０００３】
図２９に示した反射体制御原子炉１においては、冷却材としての液体ナトリウムで満たされた原子炉容器２の中心部に位置する炉心３の周囲に、環状の中性子反射体４および中性子遮蔽体５が同心状に配設されている。中性子反射体４は、コアバレル６および隔壁７によって形成された環状の移動領域８の内部で上下動することができる。
【０００４】
一方、原子炉容器２内の上部に配設された電磁ポンプ９から下方に吐出される液体ナトリウムは、中性子遮蔽体５の周囲を通過して下部プレナム１０に流下した後、炉心３を含む集合体領域１１内を上昇する際に加熱されて高温となり上部プレナム１２に上昇する。上部プレナム１２内における高温の液体ナトリウムは、図示されない熱交換器に導かれてその熱が除去された後、電磁ポンプ９の吸い込み側に戻る。
【０００５】
中性子反射体４は、移動領域８内を上方に流れる液体ナトリウムから受ける流体力（流体圧力、流体抵抗、粘性力）および浮力と重力とのバランスにより、移動領域８の内部を上下動する。電磁ポンプ９の吐出圧が上昇すると液体ナトリウムから受ける流体力が増加するので、中性子反射体４は移動領域８の内部を上昇する。
【０００６】
移動領域８の内部を上方に移動した中性子反射体４は、コアバレル６の表面に吸着している駆動機構１３によって図３０に示したように保持され、上下方向に位置決めされる。中性子反射体４が炉心３の周囲に保持されているときには、炉心３における核分裂によって放出された中性子が中性子反射体４によって反射されて炉心３に向かうので、連鎖的に核分裂を継続させて反射体制御原子炉１の出力を維持することができる。
【０００７】
これに対して、電磁ポンプ９が停止して液体ナトリウムの循環が失われると、中性子反射体４が液体ナトリウムから受ける流体力が消失して中性子反射体４に作用する重力が勝るため、中性子反射体４は液移動領域８の内部で降下する。中性子反射体４が液移動領域８の内部で降下して炉心３の下方に位置するときには、炉心３から放出された中性子が中性子遮蔽体５に吸収されるため、反射体制御原子炉１の作動は停止する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の反射体制御原子炉１においては、図３１および図３２に示したように、中性子反射体４は円周方向に複数の部分に分割されている。
【０００９】
これにより、中性子反射体４が移動領域８の内部で上下動するときに中性子反射体４が傾斜すると、その上端若しくは下端の隅角部がコアバレル６および隔壁７の表面と擦れるため、中性子反射体４が移動領域８の内部でスムーズに上下動しない場合があった。
【００１０】
そこで本発明の目的は、上述した従来技術が有する問題点を解消し、中性子反射体が移動領域の内部でスムーズに上下動できる反射体制御原子炉を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決する請求項１に記載の手段は、冷却材に浸されている炉心の周囲に配設した中性子反射体を移動領域の内部で上下動させることにより前記炉心からの中性子の漏洩を調整して前記炉心の反応度を制御する反射体制御原子炉において、
前記中性子反射体が、その側面の上部及び下部に周方向に突出する突出部を備えたことを特徴とする。
【００１２】
すなわち、冷却材で満たされた移動領域の内部を中性子反射体が上下動する際には、移動領域の内壁面と中性子反射体の側面との間の隙間が冷却材の流路となる。このとき、中性子反射体に設けた突出部が流路を狭めているので、突出部には冷却材から受ける流体抵抗や流体圧力および粘性力等の流体力が著しく作用する。これにより中性子反射体は、上下方向および前後左右方向に振動することなく移動領域の内部をスムーズに上下動（浮上若しくは沈下）することができる。また、移動領域の内壁面と突出部の先端との間の隙間が狭いので、突出部を備えない場合に比較して、移動領域の内部における中性子反射体の傾斜量が小さくなる。これにより中性子反射体は、その隅角部が移動領域の内壁面に引っかかることなく、かつ移動領域の内壁面と突出部の先端面との摺動によって案内されつつ、移動領域の内部をスムーズに上下動することができる。さらに、移動領域の内壁面との間の隙間を狭めるために、突出部の先端のみを高い精度で加工すればよいから、中性子反射体の側面全体を加工する場合に比較して中性子反射体の製造コストを大幅に低減することができる。
【００１３】
請求項２に記載の手段は、請求項１に記載の反射体制御原子炉において、前記突出部が、前記中性子反射体の側面に沿って水平方向に連続して延びることを特徴とする。
【００１４】
すなわち、水平方向に延びるように突出部を配設すると突出部が延びる方向と冷却材が流れる方向とが直交するから、突出部には冷却材から受ける流体圧力、流体抵抗および粘性力等の流体力が著しく作用する。これにより、中性子反射体は上下方向および前後左右方向に振動することなく移動領域の内部をスムーズに上下動することができる。なお、一つの突出部を中性子反射体の上端部若しくは下端部にのみ設けたり、互いに平行に延びる複数の突出部を中性子反射体の側面全体に分散させて設けたりすることができる。
【００１５】
請求項３に記載の手段は、請求項１に記載の反射体制御原子炉において、前記中性子反射体が、その上端部にその他の部分よりも密度の低い部分を有することを特徴とする。
【００１６】
すなわち、中性子反射体の上端部に密度の小さい部分を設けると、中性子反射体の上端部にはその他の部分よりも大きな浮力が作用する。これにより、中性子反射体が移動領域の内部を上下動するときの姿勢を安定させてその傾斜を防止できるから、中性子反射体は移動領域の内壁面に引っかかったり姿勢の乱れに伴う振動を発生させたりすることなく移動領域の内部をスムーズに上下動することができる。なお、密度の小さい部分を形成するために、中性子反射体の上端部に中空部を設けたりその他の部分よりも密度の小さい部材を充填したりすることができる。
【００１７】
上記の課題を解決する請求項４に記載の手段は、請求項１に記載の反射体制御原子炉において、前記中性子反射体が、その下端部にその他の部分よりも密度の高い部分を有することを特徴とする。
【００１８】
すなわち、中性子反射体の下端部に密度の大きい部分を設けると、中性子反射体の下端部にはその他の部分よりも大きな重力が作用する。これにより、中性子反射体が移動領域の内部を上下動するときの姿勢を安定させてその傾斜を防止できるから、中性子反射体は移動領域の内壁面に引っかかったり姿勢の乱れに伴う振動を発生させたりすることなく、移動領域の内部をスムーズに上下動することができる。なお、密度の高い部分を形成するために、中性子反射体の下端部に錘等、その他の部分よりも密度の高い部材を充填することができる。
【００１９】
請求項５に記載の手段は、請求項１に記載の反射体制御原子炉において、前記中性子反射体が、前記冷却材が通過可能な上下方向に貫通して延びる貫通流路と、前記貫通流路内で上下動可能な可動部材とを有することを特徴とする。
【００２０】
すなわち、移動領域の下部から上方に向かって圧送される冷却材の圧力変動（脈動）を、冷却材が貫通流路内の可動部材を上下動させるときに生じるエネルギの消費や流体抵抗等によって吸収することができる。これにより、冷却材の圧力変動に伴う中性子反射体の上下方向の振動を防止して、中性子反射体を移動領域の内部においてスムーズに上下動させることができる。なお、貫通流路の入口および出口に絞り部を設けることにより、冷却材がこれらの絞り部を通過する際に圧力損失が生じるようにして、脈動減衰効果をより一層高めることもできる。
【００２１】
請求項６に記載の手段は、請求項１に記載の反射体制御原子炉において、前記中性子反射体が、前記移動領域の内壁面上を転動して前記中性子反射体の上下動を案内する、前記中性子反射体に回転自在に軸支された案内車輪を備えることを特徴とする。
【００２２】
すなわち、移動領域の内壁面と中性子反射体の側面との間には、冷却材の流路となる隙間が存在するため、移動領域の内部を上下動するときに中性子反射体が傾斜して内壁面に引っかかることがある。このとき、中性子反射体に回転自在に支持された案内車輪が内壁面上を転動することにより、中性子反射体の傾斜や中性子反射体と内壁面との接触および中性子反射体の前後左右方向の振動を防止できるから、中性子反射体を移動領域の内部においてスムーズに上下動させることができる。また、案内車輪が回転するときに生じる摩擦力により、中性子反射体に上下方向の振動が生じることを防止することができる。なお、案内車輪は、中性子反射体に生じる傾斜を最小とするために、中性子反射体の上端部および下端部に設けることが好ましい。
【００２３】
請求項７に記載の手段は、請求項１に記載の反射体制御原子炉において、前記中性子反射体が、前記中性子反射体の下端部に開口して前記冷却材を受け入れる受入口と、前記中性子反射体の側面に開口して前記受入口から受け入れた前記冷却材を前記内壁面に向かって排出する排出口と、前記受入口と前記排出口との間で前記中性子反射体を貫通して延びる貫通流路とを備えることを特徴とする。
【００２４】
すなわち、移動領域の下部から上方に向かって圧送される冷却材により中性子反射体が移動領域の内部で上昇するとき、および中性子反射体が移動領域の内部を降下するときには、中性子反射体の下方にある冷却材が受入口を介して貫通流路内に流入するとともに、排出口から移動領域の内壁面に向かって排出される。これにより、移動領域の内壁面と中性子反射体の側面との間の隙間内に冷却材を供給して、移動領域の内壁面と中性子反射体との接触を防止できるから、中性子反射体を移動領域の内部においてスムーズに上下動させることができる。
【００２５】
請求項８に記載の手段は、請求項１に記載の反射体制御原子炉において、前記中性子反射体を上下方向に貫通する貫通孔内に挿入されて前記中性子反射体の上下動を案内する案内軸を備えることを特徴とする。
【００２６】
すなわち、中性子反射体を案内軸によって案内しつつ移動領域の内部を上下動させることができるから、移動領域の内壁面と中性子反射体との接触を防止して、中性子反射体を移動領域の内部においてスムーズに上下動させることができる。
【００２７】
請求項９に記載の手段は、請求項１に記載の反射体制御原子炉において、前記中性子反射体を磁力によって上下方向に変位させる前記中性子反射体の周囲に配設された電磁石と、前記電磁石を駆動して上下方向に変位させる電磁石駆動機構と、を備えることを特徴とする。
【００２８】
すなわち、電磁石駆動機構を用いて電磁石の上下方向位置を変化させることにより、中性子反射体を上下方向に振動させることなく移動領域の内部で上下動させることができる。なお、移動領域の下部から上方に向かって冷却材を圧送するポンプの停止に連動させて電磁石に対する通電を遮断することにより、ポンプの停止に合わせて中性子反射体を降下させることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る反射体制御原子炉の各実施形態を、図１乃至図２８を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては、同一の部分には同一の符号を用いるとともに、鉛直方向を上下方向、炉心に対する半径方向を前後方向、炉心に対する円周方向を左右方向と言う。
【００３０】
第１実施形態
まず最初に図１〜図１２を参照し、第１実施形態の反射体制御原子炉およびその変形例について詳細に説明する。
【００３１】
本第１実施形態の反射体制御原子炉の構造および動作は、中性子反射体の形状が一部異なる点を除いて、図２９〜図３２に示した従来の反射体制御原子炉の構造および動作と同一である。そこで、中性子反射体の形状の相違点およびその作用効果について詳細に説明する。
【００３２】
図１〜図４に示したように、本第１実施形態の反射体制御原子炉２０に用いる中性子反射体２１は、その上端部および下端部に、各側面２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに沿って連続して水平に延びる上下一対の突出部２２を備えている。そしてこれらの突出部２２は、移動領域８を形成するコアバレル６および隔壁７の内壁面に向かって突出し、これらの内壁面と前後一対の側面２１ａ，２１ｄとの間の冷却材の流路２３を狭める狭隘部２４をそれぞれ形成する。
【００３３】
これにより、中性子反射体２１が移動領域８の内部を上下動するときには、上下一対の突出部２２に流体抵抗や流体圧力および流体粘性力等の流体力が作用するから、中性子反射体２１は上下方向および前後左右に振動することなく移動領域８の内部をスムーズに上下動することができる。
【００３４】
また、移動領域８の各内壁面と突出部２２の先端２２ａとの間の隙間が狭いので、突出部２２を備えない場合に比較して、移動領域８の内部における中性子反射体２１の傾斜量を小さくすることができる。これにより、中性子反射体２１が移動領域８の内部を上下動するときに中性子反射体２１が大きく傾斜し、その端部が移動領域８の内壁面に引っかかることがない。また、突出部２２の先端面２２ａが移動領域８の内壁面と摺動して中性子反射体２１の上下動を案内するので、中性子反射体２１は移動領域８の内部をスムーズに上下動することができる。
【００３５】
また、中性子反射体２１の側面に突出部２２を設けることなく移動領域８内における中性子反射体２１の傾斜量を小さくしようとする場合は、中性子反射体２１の側面２１ａ，２１ｂの全体を高い寸法精度で仕上げて移動領域８の内壁面との間の隙間を狭める必要があり、中性子反射体２１の製造コストが上昇する。このとき、本第１実施形態の中性子反射体２１においては、突出部２２の先端面２２ａのみを高い精度で加工すればよいから、中性子反射体２１の製造コストを大幅に低減することができる。
【００３６】
図５に示した変形例においては、突出部２２の上下面が傾斜面２２ｂとなっている。また、図６に示した変形例においては、突出部２２の先端隅角部に面取り２２ｃが施されている。さらに、図７に示した変形例においては、突出部２２の先端が湾曲面２２ｄによって丸められている。このように、突出部２２の断面形状を適宜設定することにより、突出部２２の先端の周囲を流れる冷却材の流れ具合を制御することができるから、突出部２２に作用する流体抵抗および流体圧力等の流体力の大きさを自在に制御することができる。
【００３７】
図８に示した変形例においては、突出部２２の先端面２２ａに、複数の凹溝２５を上下方向に対して傾斜させて凹設している。これにより、突出部２２の先端の周囲を流れる冷却材の流れ具合を制御して、突出部２２に作用する流体抵抗および流体圧力等の流体力の大きさを自在に制御することができる。なお、凹溝２５の数や深さ若しくは傾斜等は必要に応じて適宜変更することができる。
【００３８】
第１参考例
図９に示した第１参考例においては、中性子反射体２１の上端部にのみ突出部２２を設けている。これにより、中性子反射体２１が移動領域８の内部を上下動するときには、突出部２２に作用する流体力が中性子反射体２１の上端部に上向きに作用する。したがって、中性子反射体２１の姿勢を安定させて傾斜を防止できるから、中性子反射体２１が移動領域８の内壁面に引っかかったり姿勢の乱れに伴う振動が発生したりすることがなく、中性子反射体２１を移動領域８の内部でスムーズに上下動させることができる。
【００３９】
図１０に示した変形例においては、互いに平行に水平方向に延びる複数の突出部２２を、中性子反射体２１の側面の全体にわたって上下方向に分散させて配設している。これにより、各突出部２２に作用する冷却材の流体力の総和は、突出部２２を一つだけ設ける場合に比較して大幅に増加する。したがって、中性子反射体２１に上下方向および前後左右方向の振動が発生することをより一層確実に防止して、中性子反射体２１を移動領域８の内部においてより一層スムーズに上下動させることができる。
【００４０】
第２参考例
図１１に示した第２参考例においては、移動領域８の内壁面に対向する中性子反射体２１の両側面２１ａ，２１ｂの下端部に、前後一対の案内面２６がそれぞれ形成されている。すなわち、中性子反射体２１が移動領域８の内部を降下するときに、冷却材が案内面２６によって案内されて移動領域８の内壁面と中性子反射体２１の側面２１ａ，２１ｂとの間の隙間内にスムーズに流入するから、中性子反射体２１の下端部の周囲に冷却材の乱流が発生することがない。これにより、中性子反射体２１は前後方向および左右方向に振動することなく、移動領域８の内部をスムーズに降下することができる。
【００４１】
第３参考例
一方、図１２に示した第３参考例においては、中性子反射体２１の一方の側面２１ｂの下端部にのみ案内面２６が形成されている。これにより、中性子反射体２１が移動領域８の内部を降下するときに、移動領域８を形成するコアバレル６の内壁面に向かって中性子反射体２１を押圧することができる。すなわち、案内面２６を設ける位置や大きさ、形状等を適宜設定することにより、移動領域８の内部を降下する中性子反射体２１の姿勢を自在に制御することができる。
【００４２】
第４参考例
次に図１３を参照し、第４参考例の反射体制御原子炉について説明する。
【００４３】
本第４参考例の反射体制御原子炉の構造および動作は、中性子反射体の形状が一部異なる点を除いて、図２９〜図３２に示した従来の反射体制御原子炉の構造および動作と同一である。そこで、中性子反射体の形状の相違点およびその作用効果について詳細に説明する。
【００４４】
図１３に示したように、本第４参考例の反射体制御原子炉３０に用いる中性子反射体３１は、その各側面３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄに沿って互いに平行に、かつ連続して上下方向に延びる複数の突出部３２を備えている。
【００４５】
このとき、各突出部３２が延びる方向と冷却材が流れる方向とが一致するから、冷却材の流れ方向を拘束できるとともに、冷却材の粘性力を各突出部３２に大きく作用させることができる。これにより、中性子反射体３１は上下方向や前後左右方向に振動することなく、移動領域８の内部をスムーズに上下動することができる。
【００４６】
第２実施形態
次に図１４および図１５を参照し、第２実施形態の反射体制御原子炉およびその変形例について説明する。
【００４７】
本第２実施形態の反射体制御原子炉の構造および動作は、中性子反射体の形状が一部異なる点を除いて、図２９〜図３２に示した従来の反射体制御原子炉の構造および動作と同一である。そこで、中性子反射体の形状の相違点およびその作用効果について詳細に説明する。
【００４８】
図１４に示したように、本第２実施形態の反射体制御原子炉４０に用いる中性子反射体４１は、その上端部に中空部分４２を有している。
【００４９】
すなわち、中性子反射体４１の上端部に密度の小さい部分としての中空部分４２を設けると、中性子反射体４１の上端部にはその他の部分よりも大きな浮力が作用する。したがって、中性子反射体４１の姿勢を安定させて傾斜を防止することができるから、中性子反射体４１が移動領域８の内壁面に引っかかったり姿勢の乱れに伴う振動が発生したりすることがなく、中性子反射体４１を移動領域８の内部においてスムーズに上下動させることができる。なお、密度の小さい部分を形成するために、中性子反射体４１の上端部に中空部分４２を設けるほかに、その他の部分よりも密度の小さい部材を充填することもできる。
【００５０】
これに対して図１５に示した変形例においては、中性子反射体４１の下端部に錘４３を有している。
【００５１】
すなわち、中性子反射体４１の下端部にその他の部分よりも密度の大きい部分を形成するために錘４３を充填すると、中性子反射体４１の下端部にはその他の部分よりも大きな重力が作用する。したがって、中性子反射体４１の姿勢を安定させて傾斜を防止することができるから、中性子反射体４１が移動領域８の内壁面に引っかかったり姿勢の乱れに伴う振動が発生したりすることがなく、中性子反射体４１を移動領域８の内部においてスムーズに上下動させることができる。
【００５２】
第３実施形態
次に図１６および図１７を参照し、第３実施形態の反射体制御原子炉およびその変形例について説明する。
【００５３】
本第３実施形態の反射体制御原子炉の構造および動作は、中性子反射体の形状が一部異なる点を除いて、図２９〜図３２に示した従来の反射体制御原子炉の構造および動作と同一である。そこで、中性子反射体の形状の相違点およびその作用効果について詳細に説明する。
【００５４】
図１６に示したように、本第３実施形態の反射体制御原子炉５０に用いる中性子反射体５１は、上下方向に貫通する貫通流路５２と、この貫通流路５２の上端部および下端部にそれぞれ配設された絞り部５３，５４と、貫通流路５２内で上下動可能な球状金属製の可動部材５５とを有している。
【００５５】
すなわち、本第３実施形態の反射体制御原子炉５０に用いる中性子反射体５１においては、移動領域８の下部から上方に向かって圧送される冷却材の圧力変動（脈動）を、冷却材が中性子反射体５１の貫通流路５２内に入るときおよび出るときに各絞り部５３，５４において受ける圧力損失と、冷却材が可動部材５５を上下動させるときのエネルギ消費および流体抵抗とにより消滅させることができる。これにより、冷却材の圧力変動に伴う中性子反射体５１の上下方向の振動を防止して、中性子反射体５１を移動領域８内においてスムーズに上下動させることができる。
【００５６】
一方、図１７に示した変形例においては、中性子反射体５１の内部を上下方向に貫通する貫通流路５６が、鉛直面で切断したときの断面形状が上方に向かって拡開する形状となっている。
【００５７】
すなわち、冷却材の圧力変動が大きくなればなるほど、可動部材５５は貫通流路５６の上部にまで移動する。このとき、この変形例においては、中性子反射体５１に貫設した貫通流路５６の内壁面と可動部材５５の表面との間の隙間の大きさが上にいくほど広くなる。これにより、可動部材５５が貫通流路５６の上部に移動すればするほど可動部材５５に作用する冷却材の流体力が減少するので、可動部材５５が貫通流路５６の最上部にまで上昇して貫通流路５６の上部開口５３を閉鎖することを確実に防止できる。したがって、冷却材の圧力変動が大きい場合でも可動部材５５を確実に上下方向に振動させて、冷却材の圧力変動を消滅させることができる。
【００５８】
第４実施形態
次に図１８を参照し、第４実施形態の反射体制御原子炉について説明する。
【００５９】
本第４実施形態の反射体制御原子炉の構造および動作は、中性子反射体の形状が一部異なる点を除いて、図２９〜図３２に示した従来の反射体制御原子炉の構造および動作と同一である。そこで、中性子反射体の形状の相違点およびその作用効果について詳細に説明する。
【００６０】
図１８に示したように、本第４実施形態の反射体制御原子炉６０に用いる中性子反射体６１は、移動領域８の内壁面上を転動して中性子反射体６１の上下動を案内する、この中性子反射体６１の側面６１ａ，６１ｂにおいて回転自在に軸支された複数の案内車輪６２を有している。
【００６１】
すなわち、中性子反射体６１に回転自在に支持された案内車輪６２が移動領域８の内壁面上を転動することにより、中性子反射体６１の傾斜や中性子反射体６１と内壁面との接触および中性子反射体６１の前後方向および左右方向の振動を防止できる。また、案内車輪６２が図示されない支軸の回りに回転するときに生じる摩擦力によって、中性子反射体６１に上下方向の振動が生じることを防止できる。これにより、中性子反射体６１を移動領域８内においてスムーズに上下動させることができる。
【００６２】
第５実施形態
次に図１９および図２０を参照し、第５実施形態の反射体制御原子炉およびその変形例について説明する。
【００６３】
本第５実施形態の反射体制御原子炉の構造および動作は、中性子反射体の形状が一部異なる点を除いて、図２９〜図３２に示した従来の反射体制御原子炉の構造および動作と同一である。そこで、中性子反射体の形状の相違点およびその作用効果について詳細に説明する。
【００６４】
図１９に示したように、本第５実施形態の反射体制御原子炉７０に用いる中性子反射体７１は、その下端部に開口して冷却材を受け入れる受入口７２と、中性子反射体７１の側面７１ａ，７１ｂに開口して受入口７２から受け入れた冷却材を移動領域８の内壁面に向かって排出する排出口７３と、受入口７２と排出口７３との間で中性子反射体７１を貫通して延びる貫通流路７４とを有している。
【００６５】
すなわち、移動領域８の下部から上方に向かって圧送される冷却材により中性子反射体７１が移動領域８内で上昇するとき、および中性子反射体７１が移動領域８の内部を降下するときには、中性子反射体７１の下方にある冷却材が受入口７２を介して貫通流路７４内に流入するとともに、排出口７３から移動領域８の内壁面に向かって排出される。これにより、移動領域８の内壁面と中性子反射体１の側面７１ａ，７１ｂとの間の隙間内に冷却材を供給して、移動領域８の内壁面と中性子反射体７１とが接触することを防止できるから、中性子反射体７１を移動領域８の内部においてスムーズに上下動させることができる。
【００６６】
図２０に示した変形例においては、移動領域８の内壁面に向かって開口する複数の排出口７３が上下方向に分散して配設されるとともに、これらの排出口７３と受入口７２との間で貫通流路７５が中性子反射体７１を貫通して延びている。これにより、移動領域８の内壁面と中性子反射体１の側面７１ａ，７１ｂとの間の隙間の全体にわたって冷却材を供給し、移動領域８の内壁面と中性子反射体７１とが接触することを防止できるから、中性子反射体７１を移動領域８の内部においてより一層スムーズに上下動させることができる。
【００６７】
第６実施形態
次に図２１を参照し、第６実施形態の反射体制御原子炉について説明する。
【００６８】
本第６実施形態の反射体制御原子炉の構造および動作は、中性子反射体の形状が一部異なる点を除いて、図２９〜図３２に示した従来の反射体制御原子炉の構造および動作と同一である。そこで、中性子反射体の形状の相違点およびその作用効果について詳細に説明する。
【００６９】
図２１に示したように、本第６実施形態の反射体制御原子炉８０に用いる中性子反射体８１には、上下方向に貫通する貫通孔８２が貫設されている。そして、この貫通孔８２内には上下方向に延びる案内軸８３が挿通されている。
【００７０】
これにより、中性子反射体８１を案内軸８３によって案内しつつ移動領域８内を上下動させることができるから、移動領域８の内壁面と中性子反射体８１との接触を防止して、中性子反射体８１を移動領域８内においてスムーズに上下動させることができる。なお、複数の案内軸８３によって中性子反射体８１の上下動を案内することもできる。
【００７１】
第５参考例
次に図２２および図２３を参照し、第５参考例の反射体制御原子炉について説明する。
【００７２】
本第５参考例の反射体制御原子炉の構造および動作は、中性子反射体の形状が一部異なる点を除いて、図２９〜図３２に示した従来の反射体制御原子炉の構造および動作と同一である。そこで、中性子反射体の形状の相違点およびその作用効果について詳細に説明する。
【００７３】
図２２に示したように、本第５参考例の反射体制御原子炉９０に用いる中性子反射体９１は、上述した第６実施形態における中性子反射体８１を水平面で切断して上下方向に複数の部分９２，９３，９４に分割した構造となっている。そして、分割された各部分９２，９３，９４は、それぞれ上下方向に貫通する貫通孔９２ａ，９３ａ，９４ａを有するとともに、これらの貫通孔には上下方向に延びる案内軸９５が挿通されている。これにより、中性子反射体９１の各部分９２，９３，９４は、案内軸９５によって案内されて移動領域８の内壁面に接触することがないから、移動領域８の内部をスムーズに上下動することができる。
【００７４】
一方、中性子反射体９１を構成する各部分９２，９３，９４は、鉛直面で切断したときの断面形状が矩形状であるとともに、水平面で切断したときの断面積は上側の部分９２が最も大きく、かつ下側の部分９４が最も小さい。言い換えると、上側の部分９２の底面９２ａの面積が最も大きく、下側の部分９４の底面９４ｃの面積が最も小さい。さらに言い換えると、中性子反射体９１を構成する各部分９２，９３，９４の各側面と移動領域８の内壁面との間の隙間は、上側の部分９２が最も狭く、下側の部分９４が最も広い。
【００７５】
すなわち、中性子反射体９１を構成する各部分９２，９３，９４のうち、上側の部分ほど移動領域８の内壁面との間の隙間が狭いから、移動領域８の下部から上方に向かってポンプで圧送される冷却材から受ける流体力は、最も上側の部分９２が最も大きく、最も下側の部分９４が最も小さい。これにより、冷却材をポンプで圧送して中性子反射体９１を上昇させるときには、ポンプで圧送する冷却材の流量を制御することにより、各部分９２，９３，９４のうち上からいくつまで上昇させるかを制御することができる。具体的には、移動領域８の下部から上方に向かってポンプで圧送する冷却材の流量を少なくすることにより上側の部分９２のみを上昇させ、流量をやや増加することにより上側の部分９２および中央部分９３を上昇させ、流量を最大限に増加することにより全ての部分９２，９３，９４を上昇させることができる。
【００７６】
また、中性子反射体９１が移動領域８の内部を降下するときには、下側の部分ほど冷却材から受ける流体抵抗が小さい。これにより、ポンプ圧送による冷却材の供給を停止して中性子反射体９１を降下させるときには、下側の部分ほど降下しやすいから、中性子反射体９１の全体をスムーズに降下させることができる。さらに、上下方向に複数の部分に分割された中性子反射体９１の各部分９２，９３，９４は、中性子反射体を一体に形成した場合よりも上下方向の寸法がそれぞれ小さいから、移動領域８の内部で傾斜しても前後方向の変位量が小さく、移動領域８の内壁面に接触しにくい。これにより、中性子反射体９１の全体を移動領域８の内部においてスムーズに上下動させることができる。
【００７７】
なお、図２３に変形例として示したように、上下方向に延びる案内軸９５による上下動の案内を除くこともできる。
【００７８】
第６参考例
次に図２４および図２５を参照し、参考例の反射体制御原子炉について説明する。
【００７９】
本第６参考例の反射体制御原子炉の構造および動作は、中性子反射体の形状が一部異なる点を除いて、図２９〜図３２に示した従来の反射体制御原子炉の構造および動作と同一である。そこで、中性子反射体の形状の相違点およびその作用効果について詳細に説明する。
【００８０】
図２４に示したように、本第６参考例の反射体制御原子炉１００においては、移動領域８が、鉛直面で切断したときの断面の形状が上方に向かってテーパ状に拡開する形状となっている。すなわち、コアバレル６および隔壁７が鉛直軸に対して所定の傾斜角で傾斜し、かつ上方ほどコアバレル６と隔壁７との間の間隔が拡がるようになっている。
【００８１】
また、中性子反射体１０１の前後一対の側面１０１ａ，１０１ｂは、移動領域８の対向する内壁面に対してそれぞれ平行に延びている。さらに、前後一対の側面１０１ａ，１０１ｂの上端部には、移動領域８の内壁面に向かって突出する突出部１０２が配設されている。
【００８２】
これにより、中性子反射体１０１が移動領域８の内部を上方に移動するに連れて、移動領域８の内壁面と中性子反射体１０１の前後一対の側面１０１ａ，１０１ｂとの間の隙間が広くなるから、移動領域８の下部から上方に向かってポンプ圧送される冷却材から中性子反射体１０１が受ける流体力の大きさは、中性子反射体１０１が移動領域８の内部を上方に移動するにつれて徐々に小さくなる。したがって、移動領域８の下部から上方に向かってポンプ圧送する冷却材の流量を制御することにより、移動領域８の内部における中性子反射体１０１の上下方向位置を連続的に制御して、炉出力を連続的に制御することができる。
【００８３】
このとき、中性子反射体９１の両側面１０１ａ，１０１ｂの上端部に設けた突出部１０２に冷却材からの流体力が上向きに作用するので、中性子反射体１０１の姿勢を安定させることができる。また、移動領域８の内壁面の傾斜に合わせて中性子反射体１０１の前後一対の側面１０１ａ，１０１ｂを下方に向かって傾斜させているから、中性子反射体１０１が移動領域８の内壁面に引っかかることがなく、中性子反射体１０１を移動領域８の内部でスムーズに降下させることができる。
【００８４】
図２５に示した変形例においては、中性子反射体１０３の下端部に冷却材の流れを案内する案内面１０４が形成されている。これにより、移動領域８の下部から上方に向かって流れる冷却材の流れを、移動領域８の内壁面と中性子反射体１０３の前後一対の側面１０３ａ，１０３ｂとの間に案内することができるから、中性子反射体１０３の下端部の周辺に冷却材の乱流が発生することを防止して、中性子反射体１０３の姿勢をより一層安定させることができる。
【００８５】
第７参考例
次に図２６を参照し、第７参考例の反射体制御原子炉について説明する。
【００８６】
本第７参考例の反射体制御原子炉の構造および動作は、中性子反射体の形状が一部異なる点を除いて、図２９〜図３２に示した従来の反射体制御原子炉の構造および動作と同一である。そこで、中性子反射体の形状の相違点およびその作用効果について詳細に説明する。
【００８７】
図２６に示したように、本第７参考例の反射体制御原子炉１１０においては、移動領域８が、鉛直面で切断したときの断面形状が下方から上方に向かって段階的に拡開する形状となっている。すなわち、コアバレル６がそれぞれ鉛直方向に延びる壁面６ａ，６ｂ，６ｃによって階段状に形成されており、かつ隔壁７もまたそれぞれ鉛直方向に延びる壁面７ａ，７ｂ，７ｃによって階段状に形成されている。そして、互いに対向する壁面６ａと壁面７ａとの間の間隔が最も狭く、壁面６ｃと壁面７ｃとの間の間隔が最も広くなっている。
【００８８】
一方、中性子反射体１１１は、互いに平行に延びる前後一対の側面１１１ａ，１１１ｂを有するとともに、その下端部には冷却材の流れを案内する案内面１１２が設けられ、かつ前後一対の側面１１１ａ，１１１ｂの上端部には突出部１１３が設けられている。
【００８９】
これにより、中性子反射体１１１が互いに対向する壁面６ａと壁面７ａとの間に位置するときに移動領域８の内壁面と中性子反射体１１１の側面との間の隙間が最も狭く、中性子反射体１１１が互いに対向する壁面６ｃと壁面７ｃとの間に位置するときに移動領域８の内壁面と中性子反射体１１１の側面との間の隙間が最も広くなる。すなわち、移動領域８の内壁面と中性子反射体１１１の側面との間の隙間の大きさは、移動領域８内における中性子反射体１１１の上下方向位置に応じて段階的に変化する。
【００９０】
一方、移動領域８の下部から上方に向かってポンプ圧送される冷却材から中性子反射体１１１が受ける流体力の大きさは、中性子反射体１１１が移動領域８の内部を上方に移動するにつれて段階的に小さくなる。したがって、移動領域８の下部から上方に向かってポンプ圧送する冷却材の流量を制御することにより、移動領域８の内部における中性子反射体１１１の上下方向位置を連続的に制御して、炉出力を連続的に制御することができる。
【００９１】
具体的に説明すると、冷却材の流量を少なくすることにより、中性子反射体１１１を壁面６ａと壁面７ａとの間に位置させることができる。冷却材の流量を増やすことにより、中性子反射体１１１を壁面６ｂと壁面７ｂとの間に位置させることができる。冷却材の流量をさらに増やすことにより、中性子反射体１１１を壁面６ｃと壁面７ｃとの間に位置させることができる。
【００９２】
また、中性子反射体１１１の両側面１１１ａ，１１１ｂの上端部に設けた突出部１１３に冷却材からの流体力が上向きに作用するので、中性子反射体１１１の姿勢を安定させることができる。また、移動領域８の下部から上方に向かって流れる冷却材の流れを、中性子反射体１１１の下端部に設けた案内面１１２によって、移動領域８の内壁面と中性子反射体１１１の前後一対の側面１１１ａ，１１１ｂとの間に案内することができるから、中性子反射体１１１の下端部の周辺に冷却材の乱流が発生することを防止して、中性子反射体１１１の姿勢をより一層安定させることができる。さらに、中性子反射体１１１の下端部に案内面１１２を設けたので、移動領域８の内壁面の段差部に中性子反射体１１１が引っかかることがない。
【００９３】
第７実施形態
次に図２７および図２８を参照し、第７実施形態の反射体制御原子炉について説明する。
【００９４】
図２７に示した本第７実施形態の反射体制御原子炉１２０の構造は、図２９に示した従来の反射体制御原子炉１の構造と異なっている。すなわち、原子炉容器１２１の下方が細くなっており、炉心３の周囲に環状に配設される中性子遮蔽体５が、原子炉容器１２１の外部に位置している。また、原子炉容器１２１の表面と中性子遮蔽体５との間には、中性子反射体１２２を磁力によって上下方向に変位させるための電磁石１２３が、中性子反射体１２２と半径方向に対向するように原子炉容器１２１の周囲に環状に配設されている。そして、この電磁石１２３は、ボールねじおよび電動モータを用いた電磁石駆動機構１２４と制御装置１２５とによって、上下方向に自在に昇降させることができるようになっている。さらに、中性子反射体１２２が上下動する移動領域８の下端は閉鎖され、電磁ポンプ９が循環させている冷却材の流れが移動領域８の内部に入り込まないようになっている。
【００９５】
この様な構造を有する本第７実施形態の反射体制御原子炉１２０によれば、電磁石駆動機構１２４を用いて電磁石１２３の上下方向位置を変化させることにより、電磁石１２３の磁力が捕捉している中性子反射体１１１を移動領域８の内部で上下動させることができる。このとき、移動領域８の内部には冷却材の流れが存在しないから、中性子反射体１２２を上下方向に振動させることなく移動領域８内で上下動させることができる。
【００９６】
なお、原子炉容器１２１の内部で冷却材を循環させる電磁ポンプ９の作動停止に連動して、電磁石１２３に対する通電を制御装置１２５が遮断することにより、電磁ポンプ９の停止に合わせて中性子反射体１２２を移動領域８の内部で降下させることができる。
【００９７】
これに対して、図２８に示した変形例においては、移動領域８の下端に冷却材受入口８ａが設けられており、電磁ポンプ９によって原子炉容器１２１内を循環している冷却材が移動領域８の内部に入り込み、中性子反射体１１１の上昇動作に寄与するようになっている。
【００９８】
以上、本発明に係る反射体制御原子炉の各実施形態について詳しく説明したが、本発明は上述した実施形態によって限定されるものではなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。例えば、図１６に示した第３実施形態の中性子反射体５１の側面に、図４に示した第１実施形態の中性子反射体２１の突出部２２を設けることができる。
【００９９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の反射体制御原子炉によれば、移動領域の内部で中性子反射体をスムーズに上下動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る第１実施形態の反射体制御原子炉に用いる中性子反射体の一つを示す斜視図。
【図２】  本発明に係る第１実施形態の反射体制御原子炉の要部を模式的に示す水平断面図。
【図３】  図２中に示したＡ−Ａ破断線に沿った縦断面図。
【図４】  図１に示した中性子反射体の動作を模式的に示す要部縦断面図。
【図５】  図１に示した中性子反射体の変形例を示す要部拡大縦断面図。
【図６】  図１に示した中性子反射体の変形例を示す要部拡大縦断面図。
【図７】  図１に示した中性子反射体の変形例を示す要部拡大縦断面図。
【図８】  図１に示した中性子反射体の変形例を示す要部拡大斜視図。
【図９】  第１参考例の中性子反射体の動作を模式的に示す要部縦断面図。
【図１０】  図１に示した中性子反射体の変形例の動作を模式的に示す要部縦断面図。
【図１１】  第２参考例の中性子反射体の動作を模式的に示す要部縦断面図。
【図１２】  第３参考例の中性子反射体の動作を模式的に示す要部縦断面図。
【図１３】  第４参考例の反射体制御原子炉に用いる中性子反射体の一つを示す全体斜視図。
【図１４】  本発明に係る第２実施形態の反射体制御原子炉に用いる中性子反射体の動作を模式的に示す要部縦断面図。
【図１５】  図１４に示した中性子反射体の変形例の動作を模式的に示す要部縦断面図。
【図１６】  本発明に係る第３実施形態の反射体制御原子炉に用いる中性子反射体の動作を模式的に示す縦断面図。
【図１７】  図１６に示した中性子反射体の変形例の動作を模式的に示す要部縦断面図。
【図１８】  本発明に係る第４実施形態の反射体制御原子炉に用いる中性子反射体の動作を模式的に示す要部縦断面図。
【図１９】  本発明に係る第５実施形態の反射体制御原子炉に用いる中性子反射体の動作を模式的に示す要部縦断面図。
【図２０】  図１９に示した中性子反射体の変形例の動作を模式的に示す要部縦断面図。
【図２１】  本発明に係る第６実施形態の反射体制御原子炉に用いる中性子反射体の動作を模式的に示す要部縦断面図。
【図２２】  第５参考例の反射体制御原子炉に用いる中性子反射体の動作を模式的に示す要部縦断面図。
【図２３】  図２２に示した中性子反射体の変形例の動作を模式的に示す要部縦断面図。
【図２４】  第６参考例の反射体制御原子炉に用いる中性子反射体の動作を模式的に示す要部縦断面図。
【図２５】  図２４に示した中性子反射体の変形例の動作を模式的に示す要部縦断面図。
【図２６】  第７参考例の反射体制御原子炉に用いる中性子反射体の動作を模式的に示す要部縦断面図。
【図２７】  本発明に係る第７実施形態の反射体制御原子炉に用いる中性子反射体の動作を模式的に示す要部縦断面図。
【図２８】  図２７に示した中性子反射体の変形例の動作を模式的に示す要部縦断面図。
【図２９】  従来の反射体制御原子炉の構造を模式的に示す縦断面図。
【図３０】  図２９の要部を拡大して示す図。
【図３１】  図３０中に示したＣ−Ｃ破断線に沿った水平断面図。
【図３２】  図３１中に示した従来の中性子反射体の一つを示す全体斜視図。
【符号の説明】
１  従来の反射体制御原子炉
２  原子炉容器
３  炉心
４  中性子反射体
５  中性子遮蔽体
６  コアバレル
７  隔壁
８  移動領域
９  電磁ポンプ
１０  下部プレナム
１１  集合体領域
１２  上部プレナム
１３  駆動機構
２０  第１実施形態の反射体制御原子炉
２０Ａ  第１参考例の反射体制御原子炉
２０Ｂ  変形例の反射体制御原子炉
２０Ｃ  第２参考例の反射体制御原子炉
２０Ｄ  第３参考例の反射体制御原子炉
２１  中性子反射体
２２  突出部
２３  流路
２４  狭隘部
２５  凹溝
２６  案内面
３０  第４参考例の反射体制御原子炉
３１  中性子反射体
３２  突出部
４０  第２実施形態の反射体制御原子炉
４１  中性子反射体
４２  中空部分
４３  錘
５０  第３実施形態の反射体制御原子炉
５１  中性子反射体
５２  貫通流路
５３，５４  絞り部
５５  可動部材
５６  貫通流路
６０  第４実施形態の反射体制御原子炉
６１  中性子反射体
６２  案内車輪
７０  第５実施形態の反射体制御原子炉
７１  中性子反射体
７２  受入口
７３  排出口
７４  貫通流路
７５  貫通流路
８０  第６実施形態の反射体制御原子炉
８１  中性子反射体
８２  貫通孔
８３  案内軸
９０  第５参考例の反射体制御原子炉
９１  中性子反射体
９２，９３，９４  各部分
９５  案内軸
１００  第６参考例の反射体制御原子炉
１０１  中性子反射体
１０２  突出部
１０３  中性子反射体
１０４  案内面
１１０  第７参考例の反射体制御原子炉
１１１  中性子反射体
１１２  案内面
１１３  突出部
１２０  第７実施形態の反射体制御原子炉
１２１  原子炉容器
１２２  中性子反射体
１２３  電磁石
１２４  電磁石駆動機構
１２５  制御装置
【図１】
0004299983.tif 000002
【図２】
0004299983.tif 000003
【図３】
0004299983.tif 000004
【図４】
0004299983.tif 000005
【図５】
0004299983.tif 000006
【図６】
0004299983.tif 000007
【図７】
0004299983.tif 000008
【図８】
0004299983.tif 000009
【図９】
0004299983.tif 000010
【図１０】
0004299983.tif 000011
【図１１】
0004299983.tif 000012
【図１２】
0004299983.tif 000013
【図１３】
0004299983.tif 000014
【図１４】
0004299983.tif 000015
【図１５】
0004299983.tif 000016
【図１６】
0004299983.tif 000017
【図１７】
0004299983.tif 000018
【図１８】
0004299983.tif 000019
【図１９】
0004299983.tif 000020
【図２０】
0004299983.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
0004299983.tif 000023
【図２３】
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【図２４】
0004299983.tif 000025
【図２５】
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【図２６】
0004299983.tif 000027
【図２７】
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【図２８】
0004299983.tif 000029
【図２９】
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【図３０】
0004299983.tif 000031
【図３１】
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【図３２】
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