JPS5824746B2 - ホウソヒフクデンリバコ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原子炉内に存在する中性子束を検出しレベル
を測定するための硼素被覆電離箱（ｂｏｒｏｎ−ｃｏａ
ｔｉｎｇ １ｏｎｌｚａｔｉｏｎ ｃｈａｍｂｅｒ ）
に関するものである。

この型式の箱は既知のもので、その一般的原理は例えば
フランス特許第２，１３３，７９８号に記載されている
。

電離性のガスを充填された硼素箱は、通常、２個の電極
を備え、これらの電極は異なる電位とされ、少くともそ
の１つは硼素で被覆される。

原子炉内に発生される中性子は（ｎｔα）反応を使用し
て、リチウム核およびα粒子を発生し、これは充填ガス
原子の電離を生ずる。

このように発生されたイオンは２個の電極に向けて搬送
されて、これらの上に集められる。

対応する電荷の測定、すなわち、２個の電極の間に循環
する電流の測定は、電離箱が受ける中性子束の測定値を
与える。

電離箱（硼素または核分裂物質の被覆をもつ）は高い値
の中性子束の作用を受は且つ圧力水型および沸騰水型の
原子炉内の著るしい振動の作用を受け、このような動作
の苛酷な臨界の状態において、既知型式の電離箱は、充
分に長い寿命を確保するには低すぎる程度の信頼性を示
すもので且つ振動に対して過度に敏感であることがわか
った。

原子炉の所期の使用に適応される測定を実施するために
、電離箱を複数の電気的に独立のモジュールに分割する
ことが必要であることがわかり、これらのモジュールの
接続は所定の適用個所に対して操作者が選択できるよう
になっている。

膨張を補償し、且つ破損、洩れ止めの欠陥、電気的ブツ
シュの絶縁の欠陥を生ずるような材料の疲労を防止する
ために、電離箱の機械的構造に対して特に注意を払わな
ければならない。

本発明は、相当な長さでモジュラ−型の構造をもち、す
なわち、所望の利用型態に適応される電気的な形態に配
置された多数の別々のモジュールを備えた硼素被覆電離
箱において、この電離箱が圧力水型原子炉または沸騰水
型原子炉によって加えられるような相当大きい振巾の機
械的振動を受ける時および高いレベルの中性子束を受け
る時に非洩漏性に関しても電気的絶縁性に関しても高度
の信頼性を保持するようにした硼素被覆電離箱を目的と
する。

本発明による硼素被覆電離箱は、各々独立した電離箱と
して働くＮ個のモジュールを含む非洩漏性の円筒形金属
ケーシングと、このケーシングに対して径方向に各モジ
ュールを保持する電気的に絶縁されている径方向スプリ
ングと、これらのモジュールを縦方向に保持する電気的
に絶縁されている縦方向スプリングとを備え、各モジュ
ールの中心円筒コアはこのコアと同心の絶縁リングによ
り２つの同心円筒電極Ｅａ、Ｅｂを支持しており、これ
らの電極はそれらの対向面に硼素被覆を有しており、１
２０度離して圧縮して配置した３個の前記の径方向スプ
リングと、６０度離して配置した６個の前記の縦方向ス
プリングとにより各モジュールは配置されており、前記
の径方向スプリングは前記の中心円筒コアに取付けられ
そして前記のケーシングの内面に絶縁ボールを介して押
しつけられており、そして前記の縦方向スプリングは絶
縁リングと隣接モジュールの中心円筒コアとの間に配置
されており、一方の電極Ｅａへ電圧源からのケーブルを
接続し、そして他方の電極Ｅｂに集められた電荷を送る
ためのケーブルは電極Ｅｂとケーブルの芯との間の溶接
接続の付近に配置した非漏洩の絶縁性ケーブルブッシン
グＰａを通して電極Ｅｂと電離室の出口との間で接続を
つくっており、非漏洩の絶縁性ケーブルブッシングＰｂ
を通して電圧源と電気測定器とへ前記のケーブルが前記
の電離室を接続している。

本発明によれば、高電圧がか５る電極Ｅａは一番外側に
なっているが、各電離室を大気から分離している非洩漏
性の金属ケーシングから離されている。

このように配置したことにより非洩漏性を十分保証し、
そしてよりよい電気的絶縁性を保証できるという利点が
得られる。

又、所望ならば、電極Ｅａの異なる部分を、電源により
供給される異なる電位に接続することも可能である。

かくて、本発明によって、Ｎ個のモジュールを備えた電
離箱が形成され、これらのモジュールの独立性が２個の
隣接したモジュールの間における電極ＥａおよびＥｂの
接続に関連する。

電離箱をモジュラ−型とするという思想によって、電離
箱の異なる部分によって送られる信号、換言すると、そ
れぞれ異なる関連したモジュールによって送られる信号
に重みをつけて、炉出力に比例する信号すなわち中性子
束の値に比例する信号を送るようにすることが出来る。

この重みをつけることによって、制御棒の位置の影響を
抑制することが可能となる。

電離箱は電流測定モードで動作し、電極Ｅａ、Ｅｂの対
向する内面を覆う硼素１０によって吸収される中性子は
リチウム核およびα粒子の形成を生じ、これは２個の電
極の間のガス例えば窒素を電離する。

これらの電離した粒子は２個の電極ＥａおよびＥｂの間
の電位差によって集められ、高度に感応性の電流測定計
器に向けられ、かくして、中性子束に比例する電流を与
える。

本発明によれば、電離箱の内部で各モジュールに良好な
機械的強度を付与するために、各モジュールは１２０°
の角的間隔で配置され圧縮状態で働く３個の横方向のス
プリングによって位置定めされ保持され、このスプリン
グは該モジュールの中心コアにとりつけられ且つボール
によってケーシングの内面に当てられる。

また、縦方向の固定は６０°の角度間隔で配置された６
個のスプリングによって得られ、これらのスプリングは
隣接するモジュールのコアと絶縁リングの間に置かれる
。

縦方向のスプリングは、１つのコアの電極の相互の膨張
を補償し圧縮状態で働く。

この縦方向スプリングは電気的絶縁の破損を防ぐために
絶縁リングに対して当てられる。

３個の横方向スプリングは、各コアをケーシングに対し
て中心位置に保持させる。

前述のように、各電極に集められた低い電流は非常に高
い絶縁抵抗をもつケーブルを通して測定箱に向けられな
ければならない。

これらの絶縁ケーブルは原子炉容器の強い機械的振動に
耐え得るものでなければならない。

良好な絶縁を得るために、絶縁ケーブルブッシングの設
計および構造に特別な注意を払わなければならない。

本発明によれば、電離箱は新規な型式の絶縁ケーブルブ
ッシングＰａを備えていて、各絶縁ブッシングＰａは、
中実の円柱形アルミニウムのコアと、 このアルミニウムのコアの一部分の上に圧着されたニッ
ケル鉄合金の管と、 ニッケル鉄合金管の一部を取囲みこのニッケル鉄合金管
上に鑞接されたアルミナの円筒形リングと、 このアルミナのリングと同軸のアルミニウムのシースの
間に挿入された鉛のリングと、 アルミニウムのシースとアルミナの粉末の絶縁体とアル
ミニウムのコアが高い絶縁抵抗をもつに個のケーブルの
１つを構成するようにアルミニウムのコアと同軸のアル
ミニウムのシースとアルミナのリングとの間に圧縮され
たアルミナの絶縁体と、 を備えている。

同様に、電離箱によって送られる信号を原子炉のコアの
頂部を通って測定箱に伝えるために、Ｋ＋１個のケーブ
ルが使用され、その２つの端部はＰｂの型の絶縁ケーブ
ルブッシングを備えている。

圧縮されたアルミナ粉末によってコアと不銹鋼のシース
とが絶縁されているこれらのケーブルは非洩漏性のブッ
シングで終っていて、この各ブッシングは、 ケーブルのコアの剥ぎ取りされた端部を取囲みこのコア
の端部に溶接されているニッケル鉄合金の円筒形シース
と、 このシースの下部の周りに鑞接されているアルミナの同
軸の円筒形リングと、 アルミナのリングの周りに鑞接されケーブルシーンの周
りに溶接されたニッケル鉄合金の円筒形スカートと、 を備えている。

これらの２つの型式のケーブルブッシングは強力な機械
的振動を受ける時においても高い中性子束レベルで高い
非洩漏性を保持する。

従って、その高度に吸湿性の性質にもか＼わらず、アル
ミナの粉末は電気信号を伝達するケーブルのシースとコ
アの間に優秀な絶縁を維持する。

本発明の一実施例においては、中心のコアと電離箱のケ
ーシングと電極ＥａおよびＥｂはアルミニウム製で円筒
形の絶縁リングはアルミナ製である。

電極ＥａおよびＥｂ上の硼素被覆は例えばウランのよう
な核分裂物質の被覆と代えることができることは明らか
である。

本発明の他の特徴および利点は、本発明に制限を加える
ことのない例示として以下説明する実施例の説明によっ
てさらに明瞭になるであろう。

第１図に示すように、硼素被覆電離箱は原子炉容器の壁
にとりつけられていて、これは原子炉コア６を収容する
容器の外側に置かれたモジュール４のような種々異なる
モジュールを含む。

上記の原子炉コアは上記の原子炉容器８の中に置かれて
いる。

電圧を供給し電極における電流を測定するためのリード
線は母線１０によって、電流測定計器を含む測定箱１２
および高電圧電源に接続される。

Ｎ個のモジュールを含む箱の位置は、原子炉制御棒が１
４のような点まで半分挿入された時に４のような異なる
モジュールにより発する異なる信号の測定が、原子炉出
力に対する高さの関数としての制御棒の影響を決定し、
異なるモジュール（またはモジュール群）により発する
信号に重みをつけることにより原子炉の全出力を知るこ
とを可能ならしめるような位置とされる。

中性子束は炉の制御棒領域内で低い値をもつことは明ら
かである（該制御棒は中性子を吸収するので）。

従って、モジュラ−型の装置は例えばモジュール４およ
びモジュール１６によって発する信号に重みをつけるこ
とによって原子炉の平均出力を決定することを可能にす
る。

原子炉容器８の上端に蓋組立体１８が設けられる。

第２図は硼素被覆電離箱の分解図である。

箱の軸線と同軸の電極ＥａおよびＥｂの相同面２０、２
２は硼素の被覆をもつ。

これらの電極は、リング２６，２８のようなアルミナの
同心のリングによって、ケーシング２４および中心コア
（これらの要素の両者は過度の中性子吸収を防止するた
めにアルミニウムで形成される）から絶縁される。

この構造の例において、硼素被覆電離箱は３個の要素の
２つの組に分割され、第４、第５、第６の要素のＥｂ型
の電極はケーブル３０によって測定箱に接続される。

後述のＰａ型の非洩漏性のコネクタ３２はケーブル３０
を第４のモジュールの電極Ｅｂに接続する働きをする。

箱の端はアルミニウムのプラグ３４によって閉じられる
。

異なる電極と電離箱の出口の間の接続はケーブル３０の
他端に配置される。

それぞれ電極Ｅａと電極Ｅｂの２つの部分との間の接続
を与える３６．３８，４０で示すようなスタッドがソケ
ットコネクタ４２゜４４．４６の中に挿入される。

アルミナの支持体４８がこれらのソケットコネクタをそ
の位置に保持する。

プラグコネクタ５０，５２，５４が該ソケットコネクタ
内に挿入され、後述のブッシング絶縁体５６，５８，６
０によって保持される。

アルミニウムの環状要素６２がその組立体に機械的強度
および剛性を与える。

電流出力および高電圧入力のための６４．６８．７０の
ようなケーブルが、プラグコネクタ７２．７４．７６の
上に係合する。

電離箱の出口に３個のケーブルが設けられ、ケーブル７
８は電極Ｅａに高電圧を供給しようとするもので、ケー
ブル８０．８２は電流測定ケーブルである。

ニップル８４によって電離箱内に真空がつくられ、この
ニップルは次に窒素のような電離性ガスの充填に使用さ
れる。

第３図は本発明による電離箱の１つのモジュールを示す
断面図である。

２つのモジュールの部分を形成する２個の電極Ｅａの間
の接続部は１００で示されている。

同様に、２個の電極Ｅｂの間の接続が存在する時、その
接続部は１０２で示されている（これは第３、第４のモ
ジュールの間には存在しない）。

１２０°の角度間隔で配置されたスプリング１０４のよ
うな横方向スプリングは各モジュールをケーシング内の
中心位置に維持する。

同様に、２６，２８で示すようンヨアルミナのリングに
対して当てられている１０６，１０８で示すスプリング
のようなスプリングが、各モジュールをケーシング内の
縦方向位置に維持する。

１０６等のスプリングは圧縮状態で働く。

１１２，１１４゜１１６で示すようなアルミナのブロッ
クが電圧および電流供給ケーブルに通される電流に対し
てケーブルブッシングを隔離する。

中心コア１２０内の１２２のような通路は１つのモジュ
ールから他のモジュールへ電離性ガスが通過するのを許
す。

１２４のようなネジ１つのモジュールから他モジュール
へアルミニウムのコアを固定するように働く。

絶縁ケーブルブッシングＰａは、１２６にお［いて電極
Ｅｂに溶接された電流供給ケーブルの接続部の附近に位
置する。

この構造例において、電離箱は３個のモジュールの２つ
の組によって構成され、ケーブルブッシングＰａは第４
のモジュールの中に位置する。

他の接続モード、例えば６個の独立のモジュール、２個
のモジュールの３個の組、等のような接続モードも本発
明の範囲内にあることは明らかである。

第４図は中心コア１２０をケーシング２４内に保持する
働きをする３個のスプリング１０４を示す上部断面図で
ある。

スプリング１０４が幽たっているボール１２８は、中心
コアをケーシングから絶縁するためにアルミナで形成さ
れる。

スプリング１０４は圧縮状態で動作する。

中心コア１２０とケーシング２４の両者はアルミニウム
でつくられる。

第５図は電極Ｅａ、Ｅｂの位置設定系および横方向位置
定めスプリング１０４、縦方向位置定めスプリング１０
６を示す。

これらのスプリングは、１２０で示すコアと２６で示す
アルミナの絶縁リングの間に配置される。

アルミナのリング２６とアルミニウムの電極Ｅａの間に
良い接触を得るために、ニッケル鉄合金の薄い付着およ
び金の付着が１３０に設けられる。

第６図は２個のモジュールの部分を形成するＥａまたは
Ｅｂ等の２個の電極の間の接合部を示す。

第５図に示すように、高電圧電極Ｅａが環状の肩の上に
あたって、その上に、良好な接触を得るために金の薄い
付着層で覆われたニッケル鉄合金のリングが固定される
。

第６図において、アルミナのリング２６が雌接触を与え
る導電リング１３２によってトラバース運動される。

管１３４は雌接触の作用をして、棒１３２と棒１３６の
間に電気的短絡を生ずる。

雄接触体および雌接触体は第３図に示す接触部１００を
形成する。

第７図はＰａ型の非洩漏性のケーブルブッシングを示し
、このケーブルブッシングにおいては、アルミニウムの
コア２００およびアルミニウムのシース２０２をもつ管
はアルミニウムの粉末２０４を充填される。

これは、吸湿性のアルミナ粉末２０４が水で飽和される
ようになっていてシース２０２とコア２００の間の絶縁
を破壊するのを防止するために、Ｐａ型の非洩漏型のケ
ーブルブッシングは極度に大きい注意をもってつくられ
る。

このブッシングはニッケル鉄合金の管２０６を備え、こ
れは２個の円形の溝２０８，２１０の中に変形させるこ
とによってアルミニウムのコア２００上に加圧嵌合せし
められる。

アルミナのリング２１２が通常の方法により非洩漏状態
で管２０６に鑞接される。

鉛のスカート２１４がアルミニウムのシース２０２とア
ルミナのリング２１２の間に介挿される。

２個の円形の溝２１６，２１８はアルミニウムのコアを
鉛のスカートおよびアルミナのリング２１２の中に固定
する働きをする。

Ｐａ型のケーブルブッシングは、電離箱の寿命中ケーブ
ルが高い絶縁性質を保持するようにする。

ブッシングＰａは次のようにつくられる。

アルミナ粉末が数ミリメートルの長さにわたってケーブ
ル端部から除去され、°アルミニウムのシース２０２の
内面は旋盤によって非常に注意深く加工され或いはミー
リングカッターによって注意深く加工されて、その際、
コア２００の長さはシース２０２の長さより数センチメ
ートル長くなるように維持される。

アルミナ２１２およびニッケル鉄合金２０６でつ。

くられたブッシング素子は、このように形成された空所
の中に摺動により挿入される。

このブッシングはアルミナの中空円筒２１２によって構
成され、その中にニッケル鉄の管が非洩漏状態に鑞接さ
れる。

アルミナの円筒形要素は外面に２個の円。形の溝をもつ
。

裸のケーブルが、先ず、高い絶縁抵抗が得られるまでオ
ーブンの中で真空加熱される。

最後に、オーブンは開かれ、また同時に、ケーブルの端
部が空気に触れないようにアルゴンの強力な流れをつく
る。

次に、オーブンの端にノズ・ルが置かれ、このノズルは
中央の透孔を有し、ノズルの周縁に配置された透孔がア
ルゴンの拡散を許しながらケーブルの端部がノズルの中
央の透孔に通過せしめられる。

次に、絶縁ケーブルブッシングが、なおアルゴン雰囲気
内で、ケーブル端の位置に置かれ、ブッシング素子はケ
ーブルのコアの上に通されその位置に嵌合せしめられる
。

次に、鉛のシリング２１４がアルミナの外面とケーブル
シースの内面の間に置かれる。

その後の操作は、適当なローラダイスによって２個の円
形の溝２１６゜２１８のレベルでアルミナの要素の上に
ケーブルのシースと鉛のスカートを圧着することより成
る。

アルミニウムのコアの上の圧着も、ニッケル鉄合金の管
の２つの溝２０８．２１０の点において行なわれる。

第８図に電離箱を測定箱１２に接続するのに３個のケー
ブルが使用される場合に使われるＰｂ型のケーブルブッ
シングが示されている。

これらのケーブルは高い中性子束レベルおよび高レベル
のγ線の環境に耐え得るものでなければならない。

このケーブルは、それぞれ、不銹鋼のコア３００によっ
て構成され、シース３０３も不銹鋼でつくられる。

絶縁体３０４はアルミナまたはマグネシアの粉末である
。

これらの絶縁材料は高度に吸湿性であるので、１０１３
オームより高いケーブルの絶縁抵抗を保つために、Ｐｂ
のような非洩漏性の絶縁ケーブルブッシングが各端に設
けられる。

不銹鋼のコア３０４は３０６においてニッケル鉄合金の
管３０８に溶接される。

この管３０８は高い融点をもつ鑞接コンパウンドでアル
ミナのリング３１０に鑞接される。

ニッケル鉄合金のスカート３１２がケーブルのシース３
０３およびアルミナのリング３１０を取囲み、これらの
２個の要素に溶接される。

この例において、ケーブルのシース３０３は、スカート
３１２が図示のようにケーブルを覆うように、切削され
、また、コアは管を貫通する。

このブッシングｐｂは次のように作られる。

先ず、裸のケーブルがブッシングＰａの製造に使用され
たオーブンと同じ型式のオーブン内で真空加熱される。

絶縁性ケーブルブッシングＰｂがアルゴン雰囲気内でケ
ーブルの端の位置に置かれ、アルゴンアーク溶接が行な
われて、スカート３１２をケーブルのシース３０３に結
合し管３０８をコア３０６に結合する。

同じ操作が各ケーブルの相対する端に加えられる。

第９図は電離箱の利用可能な部分から高電圧および電流
用導体を引き出すのに使用される非洩漏性ブッシングを
示す。

このブッシングは第３図の管５６上に示されている。

この型式の管は絶縁材料４００を充填され、各々、コア
４０２およびニッケル鉄合金のシース４０４によって構
成されるにの管は、フラックスを追加することなしにア
ルゴンアーク溶接法によってアルミニウムブロック４０
８に４０６において溶接される。

【図面の簡単な説明】

第１図は硼素被覆電離箱を備えた原子炉を示す。 第２図は硼素被覆電離箱の断面図である。 第３図は硼素被覆電離箱の１つのモジュールの断面図で
ある。 第４図はモジュールをケーシング内に位置定めするため
の３個のスプリングを含む装置を示す上面図である。 第５図は電離箱のスプリング型位置定め装置の断面図で
ある。 第６図は２個の隣接するモジュールの部分を形成する２
個の電極間の電気的接触を示す断面図である。 第７図はＰａ型の非洩漏性ケーブルブッシングを示す断
面図である。 第８図はｐｂ型の非洩漏性ケーブルブッシングを示す図
である。 第９図は電離箱の有用部分の出口における非洩漏性接合
ブッシングを示す図である。 ２・・・・・・硼素被覆電離箱、４・・・・・・モジュ
ール、６・・・・・・原子炉コア、８・・・・・・原子
炉容器、１０・・・・・・母線、１２・・・・・・測定
箱、１４・・・・・・制御棒、１６・・・・・・モジュ
ール、１８・・・・・・蓋組立体、２０，２２・・・・
・・。 電極の対向面、２４・・・・・・ケーシング、２６ 、
２８・・・・・・リング、３０・・・・・・ケーブル、
３２・・・・・・非洩漏性コネクタ、３４・・・・・・
アルミニウムのプラグ、３６．３８，４０・・・・・・
スタッド、４２ 、４４ 。 ４６・・・・・・ソケットコネクタ、４８・・・・・・
支持体、５０．５２．５４・・・・・・プラグコネクタ
、５６゜５８．６０・・・・・・ブッシング絶縁体、６
２・・・・・・環状要素、６４ 、６８ 、７０・・・
・・・ケーブル、７２゜７４．７６・・・・・・プラグ
コネクタ、γ８・・・・・・ケーブル、８０，８２・・
・・・・ケーブル、８４・・・・・・ニップル、１００
．１０２・・・・・・接続部、１０４ 、１０６ 。 １０８・・・・・・スプリング、１１２，１１４，１１
６・・・・・・アルミナブロック、１２０・・・・・・
中心コア、１２２・・・・・・通路、１２４・・・・・
・ネジ、１２６・・・・・・溶接部、１２８・・・・・
・ボール、１３０・・・・・・肩、１３２・・・・・・
導電棒、１３４・・・・・・管、１３６・・・・・・棒
、２００・・・・・・アルミニウムのコア、２０２・・
・・・・アルミニウムのシース、２０４・・・・・・ア
ルミナ粉末、２０６・・・・・・ニッケル鉄合金の管、
２０８，２１０・・・・・・溝、２１２・・・・・・ア
ルミナのリング、２１４・・・・・・鉛のスカート、２
１６，２１８・・・・・・溝、３００・・・・・・不銹
鋼のコア、３０３・・・・・・シース、３０４・・・・
・・絶縁体、３０６・・・・・・溶接部、３０８・・・
・・・ニッケル鉄合金の管、３１０・・・・・・アルミ
ナのリング、３１２・・・・・・スカート、４００・・
・・・・絶縁材料、４０２・・・・・・コア、４０４・
・・・・・シース、４０６・・・・・・溶接部、４０８
・・・・・・アルミニウムのブロック。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 各々独立した電離箱として働くＮ個のモジュールを
   含む非洩漏性の円筒形金属ケーシングと、このケーシン
   グに対して径方向に各モジュールを保持する電気的に絶
   縁されている径方向スプリングと、これらのモジュール
   を縦方向に保持する電気的に絶縁されている縦方向スプ
   リングとを備え、各モジュールの中心円筒コアはこのコ
   アと同心の絶縁リングにより２つの同心円筒電極Ｅａ、
   Ｅｂを支持しており、これらの電極はそれらの対向面に
   硼素被覆を有しており、１２０度離して圧縮して配置し
   た３個の前記の径方向スプリングと、６０度離して配置
   した６個の縦方向スプリングとにより各モジュールは配
   置されており、前記の径方向スプリングは前記の中心円
   筒コアに取付けられそして前記のケーシングの内面に絶
   縁ボールを介して押しつけられており、そして前記の縦
   方向スプリングは絶縁リングと隣接モジュールの中心円
   筒コアとの間に配置されており、一方の電極Ｅａへ電圧
   源からのケーブルを接続し、そして他方の電極Ｅｂに集
   められた電荷を送るためのケーブルは電極とケーブルの
   芯との間の溶接接続の付近に配置した非漏洩の絶縁性ケ
   ーブルブッシングＰａを通して電極と電離室の出口との
   間で接続をつくっており、非漏洩の絶縁性ケーブルブッ
   シングＰｂを通して電圧源と電気測定器とへ前記のケー
   ブルが前記の電離室を接続していることを特徴とする硼
   素被覆電離箱。