CN1645520A - 控制棒驱动装置及其试验方法、试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明的控制棒驱动装置及其试验方法、试验装置、扭矩传递装置，采用感应电动机(35)，作为驱动控制棒的驱动力发生源。在向感应电动机供给电力的系统中设有若干开关(40、40)，这些开关(40、40)进行电力供给和停止供给的切换。2个开关通过不同系统的指令信号传递路径，相互独立地被控制装置(42)控制。

Description

控制棒驱动装置及其试验方法、试验装置

本申请是申请号为00802104.X的分案。

技术领域

本发明涉及控制棒驱动装置及其试验方法、试验装置，以及适用于控制棒驱动装置的扭矩传递装置。

背景技术

控制棒驱动机构，与控制棒成一体，用于控制核反应堆的反应度，对设备运转和安全是非常重要的。图7表示已往的电动控制棒驱动机构。

图7是纵断面图，表示设在沸腾水型核反应堆(BWR)的核反应堆压力容器下部、驱动控制棒(CR)升降的电动型控制棒驱动机构(CRD)。该控制棒驱动机构，在下端部备有电动机组合体，电动机组合体的垂直旋转轴1，通过齿轮联轴节2与上方的垂直驱动轴3连接。在驱动轴3上连接着一体旋转的螺旋轴4，螺旋轴4通过图未示的球与螺母5螺合，形成球螺旋机构。螺母5借助螺旋轴4的旋转而升降移动。

在螺母5的外周部，设有上下成对配置着的若干对辊6，这些辊6挟持着形成在导管7内周面上的轴方向安装板8。在螺母5的上部，设有包围螺旋轴4的朝上方伸出的中空活塞9，在该中空活塞9的上端，通过联轴节10连接着控制棒11。

CRD壳体12内设置着外管13，CRD壳体12、外管13及盘件14用螺栓15结合着。

在螺旋轴4的下部设有弹簧16，使螺母5超过控制棒全抽拔位置向下方移动时，螺母5将弹簧16压缩。在本说明书中，把螺母5压缩着弹簧16的状态，称为“机械的最下限状态”。在外管13的上部设有缓冲件17，当使螺母5超过控制棒的全插入状态向上方移动时，该缓冲件17被设置在螺母5上部的中空活塞9压缩。在本说明书，把中空活塞9压缩着缓冲件17的状态，称为“机械的最上限状态”。

电动机组合体，具有电动机18、电磁制动器19和位置检测装置20。电动机18进行控制棒的驱动，电磁制动器19进行控制棒的位置保持，位置检测装置20进行控制棒的位置确认。现在已有的改良型沸腾水型核反应堆(ABWR)中的电动型控制棒驱动机构中，电动机18是采用步进马达，电动机电源21是采用倒相电源。

电动机组合体，通过电动机支架22与盘件14连接。

盘件14中的驱动轴3的贯通部内，使用压盖密封垫23。在盘件14内设有螺旋弹簧24和磁铁室26，在该磁铁室26内，设有支承在螺旋弹簧24上的分离检测磁铁25。中空活塞9与螺母5分离时等，加在螺旋弹簧24上的荷重减少时，螺旋弹簧24伸展，随之，分离检测磁铁25向上方移动。

在盘件14的外侧设有分离检测测头27，该测头27内藏着由磁力作动的舌簧接点开关，可检测分离检测磁铁25的移动。

中空活塞9内藏着快速停堆位置检测磁铁28。在导管7内，设有随着快速停堆时的缓冲件17的压缩而移动的全插入检测磁铁29。在控制棒驱动机构壳体12的外侧，设有快速停堆位置检测测头30，该测头30内藏着由磁力作动的舌簧接点开关，可检测快速停堆位置检测磁铁28和全插入检测磁铁29的移动。

这样构成的控制棒驱动机构中，使电动机18旋转时，螺旋轴4通过旋转轴1和驱动轴3而旋转，该螺旋轴4的旋转使螺母5上下动。这时，螺母5通过辊6其旋转被安装板限制而上下动。与螺母5的上下动连动地，中空活塞9和控制棒11上下动，借助该控制棒11的上下动，调节往炉心的插入量和抽拔量，炉输出被控制。

快速停堆时，通过联轴节10与控制棒11结合着的中空活塞9，被从水压控制单元供给的水压急速推上，与螺母5分离，急速地使控制棒11插入炉心。这时，中空活塞9与螺母5的分离，由分离检测测头27检测出来。另外，快速停堆中以及快速停堆后的控制棒11的位置，由快速停堆位置检测测头30检测出。

定期检查时实施的控制棒摩擦测定试验时，将控制棒摩擦测定试验装置连接在水压控制单元上，通过上述试验装置向控制棒驱动装置供给水压，这样将控制棒插入炉心。这时的控制棒驱动机构的动作，除了插入速度慢以外，与快速停堆时的动作同样。控制棒摩擦测定试验中，通过测定上述插入时的水压变动，确认控制棒和周围机器的摩擦状态。

上述控制棒驱动机构中，作为盘件14的轴封部，是采用压盖密封垫23，另外，电动机18，是采用倒相电源的步进马达。近年来，对于控制棒驱动机构，提高了以下的改进：(1)通过采用磁接头(磁铁联轴节)而去掉盘件的轴封部。(2)变更电动机型式(感应电动机化)等。关于这些改进在日本特开平10-132997号公报和特开平10-274688号中揭示。但是，这些控制棒驱动机构中，在下述方面尚需改进。

图7所示现有的电动控制棒驱动机构中，电动机是采用步进马达，电动机电源是采用倒相电源，存在着系统复杂、电源物量多的问题。为此目前正研究中的、采用感应电动机的控制棒驱动机构中，要求电源系统简单化。另外，采用感应电动机的电源装置和控制装置还未达到最适化，关于确认驱动性能健全性的机构，尚未开发出。

另外，采用磁接头的控制棒驱动机构中，虽然磁接头本身的构造、规格正在研究中，但关于保养、试验机构等尚未确立。

万一磁接头失调时，控制棒的实际位置可能会不明确。为此，近年来虽然提出了解决该问题的几种方案，但系统复杂，不实用，仍要求确立合理的检测机构。

另外，在水中使用磁接头时，万一复盖磁接头的外套损伤，内藏的磁铁与水接触，因生锈而使磁接头性能恶化。为此，希望有一种即使产生上述事态时也能确保磁接头功能的机构。

已往的控制棒摩擦测定试验中，是在现场将控制棒摩擦测定试验装置依次连接到各个水压控制单元上，一边实施试验，与工程的冲突大，另外，上述连接作业是放射线管理区域内的作业，从提高作业性、减少辐射的观点出发，要求更简易的试验方法。

发明的公开

本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供控制棒驱动机构，以及与电源装置及控制装置的关系的确立，进行保养、试验机构的确立，提供一种可靠性高的控制棒驱动机构。

根据本发明的第1观点，是提供具有以下特征的控制棒驱动装置。

第1特征是，控制棒的驱动力发生源，不采用已往的FMCRD中的、利用倒相电源的马达，而是采用感应电动机，以及使进行感应电动机的on-off的开关多重化，并且使各开关可独立地切换。这样，可以实现电源和控制装置的简单化和最适化，另外，防止误动作等的控制棒驱动，提高可靠性。

第2特征是，采用感应电动机作为控制棒的驱动力发生源，并且，监视根据控制棒的位置检测算出的控制棒驱动速度。感应电动机与负荷相应地变动其旋转速度。通过测定控制棒驱动速度，可掌握因负荷变动等引起的控制棒驱动机构的状态变化，根据状态，可以进行状态显示、警报和驱动停止等的措施。

第3特征是，在控制棒驱动装置中，设置测定控制棒的停止位置或控制棒驱动距离的机构，把测定出的停止位置或控制棒驱动距离，与控制棒驱动装置健全时设定的控制棒停止位置或控制棒驱动距离相比较。这样，考虑到控制棒驱动机构的负荷变动、恶化等，可确认控制棒驱动机构是否具有健全的驱动性能，可根据状态，进行状态显示、警报等措施。

第4特征是，在控制棒驱动机构上设置若干制动器，使若干制动器错开时间地动作。这样，可减低一个制动器的负担。另外，如果将若干个制动器分开作为制动用和保持用，即，在轴旋转时，进行保持或制动动作的制动用，在轴旋转停止时，进行制动或保持动作的保持用，则可防止用于保持用的制动器因磨耗引起保持力降低，可提高轴旋转时的保持能力、即提高控制棒位置保持能力的可靠性。

第5特征是，在控制棒驱动机构上设置若干制动器，把各制动器单独的静止时保持扭矩，设定在核反应堆通常运转时控制棒位置保持所需的扭矩以上。这样，万一一个制动器的功能丧失，也能切实进行控制棒的位置保持，提高可靠性。

第6特征是，从电动机向控制棒传递驱动力的路径上，设有磁接头的控制棒驱动机构中，设有检测机构，该检测机构检测磁接头的靠电动机侧的部件和靠控制棒侧的部件的旋转位置。这样，万一磁接头失调时，通过比较两旋转位置，可检测出该失调，可根据状态，采用状态显示、警报、停止驱动等的措施。

根据本发明的第2观点，是提供控制棒驱动装置的试验方法，该控制棒驱动机构中，采用感应电动机作为控制棒的驱动源，其特征是，在进行控制棒的驱动时，检测控制棒的移动速度，或者检测供给感应电动机的电流、电压、电力，根据这些检测值的绝对值或其变动，测定控制棒及驱动机构与其周围部件的摩擦。

感应电动机与负荷相应地变动其旋转速度。当感应电动机的负荷变动时，往感应电动机供给电能的供给状态也变化。因此，通过测定控制棒驱动速度或供给感应电动机的能量的绝对值或其变动，就可以确认控制棒摩擦等的负荷变动。在沸腾水型原子能发电厂的定期检查时，进行控制棒摩擦测定，通过用上述的方法测定，不仅作业简单，缩短作业工序，而且可在中央控制室等的放射线管理区域外实施本作业，提高作业性，减少辐照。

根据本发明的第3观点，是提供新的试验装置和试验方法。该试验装置和试验方法，适用于备有包含电动机的电动机组合体、盘件、磁接头和驱动机构的控制棒驱动装置，上述磁接头具有被盘件隔开的一对磁接头元件；在把盘件安装在驱动机构上的状态，可确认磁接头的健全性。

试验装置包含扭矩施加机构和扭矩测定机构，上述扭矩施加机构，在把盘件安装在上述驱动机构上的状态，对构成上述磁接头的、上述电动机组合体侧的接头元件或与该接头元件连接着的轴，施加扭矩；上述扭矩测定机构用于测定施加的扭矩。

试验方法是适用于驱动机构具有球螺旋机构(该球螺旋机构将电动机产生的旋转运动，变换为直线运动)时的情形。该方法是，在把盘件安装在驱动机构上的状态，使构成球螺旋机构的螺母的位置成为机械的最下限状态或机械的最上限状态，对构成磁接头的、电动机组合体侧的接头元件或与该接头元件连接着的轴，施加扭矩，判断磁接头有无异常。另外，这时，在把电动机组合体安装在驱动机构上的状态，从电动机组合体的下部使电动机组合体的轴旋转，通过电动机组合体的轴，对电动机组合体侧的接头元件或与该元件连接着的轴，施加扭矩。

根据上述试验装置和试验方法，在确认磁接头的健全性时不必卸下盘件，可减少设备定期检查时的作业量、工序、辐照量。

根据本发明的第4观点，是提供新的试验装置，该试验装置适用于备有包含电动机的电动机组合体、盘件、磁接头和驱动机构的控制棒驱动装置，上述磁接头具有被盘件隔开的一对接头元件；在把盘件安装在驱动机构上的状态，可确认磁接头和盘件的健全性。

该试验装置包含旋转约束机构和扭矩施加机构。上述旋转约束机构，可与构成磁接头的、控制棒侧的接头元件或与该接头元件连接着的轴连接，约束控制棒侧的接头元件或与该接头元件连接着的轴的旋转。上述扭矩施加机构，可与构成磁接头的、电动机组合体侧的接头元件或与该接头元件连接着的轴连接，对电动机组合体侧的接头元件或与该接头元件连接着的轴，施加扭矩。

别的实施例中，试验装置包含扭矩施加机构和旋转约束机构。上述扭矩施加机构，可与构成磁接头的、控制棒侧的接头元件或与该接头元件连接着的轴连接，对控制棒侧的接头元件或与该接头元件连接着的轴，施加扭矩。上述旋转约束机构，可与构成磁接头的、电动机组合体侧的接头元件或与该接头元件连接着的轴连接，约束电动机组合体侧的接头元件或与该接头元件连接着的轴的旋转。

试验装置还可以备有扭矩限制器，该扭矩限制器，可以与控制棒侧的接头元件或与该接头元件连接着的轴连接，或者与电动机组合体侧的接头元件或与该接头元件连接着的轴连接，用于限制扭矩施加机构施加的扭矩。

试验装置还可以备有旋转角测定机构，该旋转角测定机构，可以与控制棒侧的接头元件或与该接头元件连接着的轴连接，或者与电动机组合体侧的接头元件或与该接头元件连接着的轴连接，用于测定控制棒侧的接头元件或与该接头元件连接着的轴的旋转角度，或者测定电动机组合体侧的接头元件或与该接头元件连接着的轴的旋转角度。

这样，在将盘件卸下时，通过测定磁接头部的传递扭矩，就可以确认磁接头部的健全性。在卸下了盘件时，可在收容容器外的作业环境好的场所，进行试验，可改善作业性，降低辐照。

试验装置还可以备有压力供给机构和压力测定机构。上述压力供给机构对盘件内部进行加压，上述压力测定机构测定盘件内部的压力。这样，在卸下了盘件时，通过对盘件隔壁内侧部加压，可实施耐压试验。

根据本发明第5观点，是提供控制棒驱动装置的检查装置。该控制棒驱动装置备有包含电动机的电动机组合体、盘件、磁接头和驱动机构；上述磁接头具有被盘件隔开的一对接头元件；上述驱动机构将上述电动机产生的驱动力，通过上述磁接头传递给控制棒，使控制棒升降。该检查装置包含第1径向位置固定机构和第2径向位置固定机构；上述第1径向位置固定机构，把构成磁接头的一方接头元件或与该接头元件连接着的轴的位置，在径方向固定。上述第2径向位置固定机构，把把构成磁接头的另一方接头元件或与该接头元件连接着的轴的位置，在径方向固定。用该检查装置，在将上述盘件和各接头元件的轴线固定的状态，进行盘件的分解或组装。

由于磁接头内藏着强力的磁铁，所以，如果在不固定轴线的状态进行分解/组装时，内侧和外侧磁接头或磁接头周围的磁性体的吸引力，使磁接头碰到盘件隔壁部等，可能会损坏磁接头。在将轴线固定着的状态，进行内侧磁接头和外侧磁接头分解/组装，可防止机器损伤，可安全地进行分解/组装作业。

根据本发明第6观点，是提供新的扭矩传递装置，该扭矩传递装置具有包含第1接头元件和第2接头元件的磁接头，上述第1接头元件内藏着若干磁铁，并与第1轴连接；上述第2接头元件内藏着若干磁铁，并与第2轴连接；其特征在于，还备有第1外套和第2外套，上述第1外套水密地或气密地包复第1接头的全部磁铁；上述第2外套水密地或气密地包复第2接头的全部磁铁；另外，还备有第3外套和第4外套中的至少一方；上述第3外套在第1外套的内侧，水密地或气密地包复内藏于第1接头的一部分或全部磁铁；上述第4外套在第2外套的内侧，水密地或气密地包复内藏于第2接头的一部分或全部磁铁。

在水的环境中，磁铁与水接触时，产生腐蚀，磁性会变化。为了防止这一点，用外套包复磁接头表面，在包复内侧/外侧磁接头表面的外套的内侧，再设置被外套包复的磁铁，这样，万一包复内侧/外侧磁接头表面的外套破损时，也能防止磁铁与水接触，可确保磁铁的健全性。从而提高磁接头的可靠性。

另外，将该扭矩传递装置用于控制棒驱动装置时，在盘件隔壁内部设置扭矩传递装置的第1接头元件，在盘件隔壁外部设置扭矩传递装置的第2接头元件，并且，在上述第1接头中的被第3外套包复着的磁铁发挥作用、第1接头元件的被第3外套包复着的磁铁不发挥作用的状态下，使上述扭矩传递装置具有在核反应堆通常运转时控制棒位置保持所需扭矩以上的最大传递扭矩。这样，可实现采用磁接头的、可靠性高的控制棒驱动机构。

附图简单说明

图1是说明本发明第1实施例的图，是概略地表示本发明控制棒驱动装置一实施例的、沿轴线方向的断面图。

图2是说明图1所示磁接头的构造的图。

图3是说明本发明第2实施例的图，是说明磁接头的检查方法和检查装置的概略图。

图4是说明磁接头的扭矩特性之一例的曲线图。

图5是说明本发明第3实施例的图，是表示盘件试验装置的概略图。

图6是说明本发明第4实施例的图，是表示盘件检查装置的概略图。

图7是概略地表示已往的控制棒驱动装置的、沿轴线方向的断面图。

实施例

下面，参照附图说明本发明的实施例。

第1实施例

先参照图1和图2说明第1实施例。图1中，模式地表示第1实施例之控制棒驱动机构的下部构造、即盘件部和电动机组合部的构造。另外，盘件14上部的构造，与图7所示现有技术中的相同，对于构成该部分的部件，注以与图7相同的标记，其重复说明从略。关于下部构造也同样地，与图7中相同或类似的部件，注以与图7相同的标记，其重复说明省略。

下面，说明本实施例的控制棒驱动机构的构造。

图1所示的控制棒驱动机构，具有磁接头、分离检测磁铁25、驱动轴3等。磁接头由被盘件14的隔壁隔开的内侧磁接头元件31和外侧磁接头元件32构成。

在控制棒驱动机构的上部构造内，设有构成球螺旋机构的螺旋轴4和螺母5、中空活塞9、快速停堆位置检测磁铁28、全插入检测磁铁29等，

在盘件14的下部设有电动机组合体，盘件14侧的外侧磁接头元件32和电动机组合体侧的旋转轴1，通过联轴节2结合着。

电动机组合体，由保持用制动器19、位置检测装置(同步位置解析器)20、变速机33、制动用制动器34附属的感应电动机35构成。保持用制动器19和制动用制动器34，两者分别单独地具有0.3kgfm(该值由螺旋轴4的轴换算得到)以上的静止保持扭矩，该静止保持扭矩作为核反应堆通常时的控制棒位置保持所需的扭矩。

这样，对保持用制动器19和制动用制动器34两者，把静止时保持扭矩，设定为通常运转时控制棒位置保持所需的扭矩，这样，万一一方的制动功能丧失，也能切实地保持控制棒位置，可实现可靠性高的控制棒驱动机构。

在外侧磁接头元件32与盘件14的隔壁之间，在感应电动机35的绕组部，分别设有温度计36、37。温度计36也可以配置在外侧磁接头元件32的外周面附近。温度计37也可以配置在感应电动机35的绕组部附近位置或壳体内的适当位置。

在盘件14的外部，设有分离检测测头27和快速停堆位置检测测头30，这些测头27、30，分别具有由磁力作动的舌簧接点开关。

快速停堆位置检测测头30的舌簧接点开关(图未示)，在上下方向配设有若干个，对控制棒的全行程，可检测出0、10、40、60、100％(0％是全抽拔状态，100％是全插入状态)的位置。分离检测测头27具有分离检测舌簧接点开关38和磁接头失调检测用的舌簧接点开关39。舌簧接点开关38用于检测分离检测磁铁25的位置。舌簧接点开关39用于检测磁接头附近的磁场状态。

感应电动机35上连接着电动机电源装置41。电动机电源装置41上连接着60HZ的固定频率电源44。另外，也可以设置与固定频率电源44不同的可变频率电源45，固定频率电源44和可变频率电源45，可选择其中任一方与电动机电源装置41连接。可变频率电源45可以是步进式地变更频率的型式，也可以是连续地变更频率的型式。

感应电动机35的同步旋转数与电源频率成正比，另外，其旋转数也根据负荷变动。本实施例中的电动机电源，可选择若干频率，可根据状况灵活性地运用。即，在核反应堆运转时，用中速驱动，在核反应堆停止时，为了缩短驱动时间，用高速驱动，在核反应堆停止时的设备检查时实施的控制棒摩擦测定试验中，用低速驱动。

尤其是在控制棒摩擦测定试验时，从全抽拔状态到全插入状态使控制棒以低速驱动，通过测定驱动速度，可检测出摩擦等的负荷变动。在控制棒摩擦测定试验等中，以低速驱动时，可明确地检测出短期间的负荷变动等，是可靠性高的试验。当然，与核反应堆运转时同样地，如果用中速驱动中。能没有问题地确认短期间负荷变动等，则也可以用中速驱动实施控制棒摩擦测定试验。

另外，当感应电动机35的负荷变动了时，由于向感应电动机35供给的电气能量变化，所以，在电源装置41上设置电流计、电压计或电力计等，通过确认这些电流计等的检测值，也可以实施控制棒摩擦测定试验。

本实施例中，是分别设置60HZ的固定频率电源44和可变频率电源45，所以，核反应堆运转中，可以与固定频率电源44连接、在核反应堆停止中，根据需要与可变频率电源45连接，这样，可排除在核反应堆运转中与错误的电源连接，可实现高可靠性的运用。

本实施例中，可选择若干种频率，但也能选择相互不同的若干种电压，改变驱动速度地驱动。这时，不采用固定频率电源44和可变频率电源45，而是采用固定电压电源44和可变电压电源45。

如图1所示，电动机电源装置41，具有串联连接的2个开关40、40。各开关40，借助从控制装置42通过相互不同系统的指令信号传递路径送来的信号，可分别独立地控制。在电动机电原装置41上附设有作为保护继电器的热效继电器43。当感应电动机35的负荷扭矩增大时，供给感应电动机35的驱动电流值增大，使热效继电器43动作。另外，保护继电器并不限定是热效继电器43，也可以采用其它的保护继电器。

在保持用制动器19上，也连接着保持用制动器电源装置46。在电源装置46上，连接着图未的固定频率电源。保持用制动器电源装置46也具有串联连接的2个开关47、47。各形状47也借助从控制装置42通过相互不同系统的指令信号传递路径送来的信号，可分别独立控制。

这样，在电动机电源装置41和保持用制动器电源装置46上，分别设置串联的2个开关40、47，可防止因单一故障等引起的控制棒的误驱动动作，提高可靠性。

上述开关40、47，可以是接点开关，也可以是半导体开关。

下面，参照图2详细说明磁接头部的构造。构成磁接头的内侧磁接头元件31，内藏着8极的磁铁50、51。构成磁接头的外侧磁接头元件32也同样地，内藏着8极磁铁48、49。磁铁48、49、50、51分别具有支架53、54、55、56，这些支架53、54、55、56由构成磁回路52的磁性体构成。

外侧磁接头元件32的磁铁48、49的内表面，由套筒57复盖密闭着。内侧磁接头元件31的磁铁50、51的外表面，由套筒58复盖密闭着。内侧和外侧磁接头元件31、32，借助各磁铁48、49、50、51的磁力而磁性地结合着。因此，通过盘件14的隔壁，可以非接触地在内侧和外侧磁接头元件31、32之间传递动力。

如图2(a)所示，外侧磁接头元件32的注有标记A的磁铁51(以下称为“磁铁A”)，比注有标记B的磁铁49(以下称为“磁铁B”)小，另外，内侧磁接头元件31的注有标记C的磁铁50(以下称为“磁铁C”)，比注有标记D的磁铁51(以下称为“磁铁D”)小。

另外，与外侧磁接头元件32的磁铁A相接的、注有标记A的支架(以下称为“支架A”)，比注有标记B的支架(以下称为“支架B”)小。另外，与内侧磁接头元件31的磁铁C相接的、注有标记C的支架(以下称为“支架C”)，比注有标记D的支架(以下称为“支架D”)小。但也可以将支架A和支架B一体成形，将支架C和支架D一体成形。

如图2(b)所示，小的磁铁即磁铁A和磁铁C，分别被外套59包复着，在其上部有隔撑60。图2(b)中，只表示了磁铁C及其周围的构造，磁铁A及其周围的构造，除了支架位于磁铁外周侧这一点而外，其余与磁铁C及其周围的构造相同(见图2(a))。

如图2(a)所示，磁铁A、C、支架A、C各设有2个，相对于轴线配置在点对称的位置，磁铁A和磁铁C相互相向地配置着。

该磁接头，不依靠磁铁B、D的功能，仅借助在磁铁A、C间动作的磁吸引力，确保0.3kgfm(该值用螺旋轴4的轴换算得到)以上的最大传递扭矩，该最大传递扭矩，作为核反应堆通常运转时的控制棒位置保持所需的扭矩。另外，如前所述，不仅用套筒57、58复盖构成磁接头的磁铁的表面，而且用外套59分别包复2极磁铁48(磁铁A)、磁铁50(磁铁C)，不依靠磁铁49(磁铁B)、磁铁51(磁铁D)的功能地、可发挥通常运转时的控制棒位置保持扭矩，万一套筒57、58破损，水等侵入磁接头内部并且磁铁49(磁铁B)、磁铁51(磁铁D)生锈而丧失功能时，被牢固地保护着的磁铁48(磁铁A)、磁铁50(磁铁C)的功能也不丧失，所以，可切实地进行控制棒的位置保持。因此，可实现可靠性高的控制棒驱动机构。

另外，万一该磁接头失调时，可用以下的方法(1)～(2)检测出来。

(1)先说明第1方法。该磁接头，在正常时，在内侧/外侧磁接头元件31、32间，小型的磁铁A和小型的磁铁C相向。但是，在磁接头失调时，大的磁铁D、B分别与小磁铁A、C相对置。另外，小型轭铁A、C与小型支架A、C相接，不能把小型磁铁A、C与大磁铁D、B相向时的磁力线52封闭在支架内，将磁力线放出到磁接头周围，周围磁场产生变化。用设在分离检测测头27内的磁接头失调检测用舌簧接点开关39，检测出该磁场状态的变化，这样可检测出磁接头的失调。本实施例中，是将一部分小型磁铁组入磁接头内部，但是将磁性(例如磁通密度)不同的磁铁组入时，也能得到同样的效果。

(2)说明第2方法。磁接头失调时，由于内侧/外侧磁接头元件31、32间的结合相位变化，所以，检测位置信息的位置检测装置20(该检测装置20从与外侧磁接头元件32连接的轴(旋转轴1)中检测位置信息)的输出与检测位置信息的快速停堆位置检测测头30(该测头30从与内侧磁接头元件31连接的中空活塞9中检测位置信息)的输出的关系，与正常时不同。

因此，将位置检测装置20的输出与快速停堆位置检测检测测头30的输出比较，看两者间是否成立预定的关系，可确认磁接头是否失调。

用上面方法检测出了磁接头的失调时，控制装置42停止对电动机35供给电力，使控制棒的驱动停止，并且把位置检测装置20的输出与快速停堆位置检测测头30的输出已脱离了预定关系的结果显示出来，或发出警报等。作为其后的处置，可采取隔离等措施，使该控制棒驱动机构不驱动控制棒等，可实现高可靠性的控制棒驱动机构。

下面说明控制装置42的作用。控制装置42具有以下功能。

(1)控制装置42，根据运转员的操作，发出控制棒驱动/停止指令。这时，被控制装置42控制的电源装置41、46，开始或停止向感应电动机35、制动用制动器34、保持用制动器19的电力供给。

(2)控制棒驱动开始时，控制装置42先控制电源装置46，先将保持用制动器19开放。接着，控制装置42控制电源装置41，同时对制动用制动器34和感应电动机35通电。另外，制动用制动器34被通电时，停止保持动作而成为开放状态。这样，旋转轴1开始旋转。

(3)停止控制棒的驱动时，控制装置42先控制电源装置41，先同时停止对制动用制动器34和感应电动机35的通电。另外，制动用制动器34在非通电时实施保持动作。旋转轴1的旋转停止后，控制装置42控制电源装置46，将保持用制动器19成为保持状态。

这样，将保持用制动器19和制动用制动器34的动作时间错开，可减低保持用制动器19的滑动磨耗，延长保持用制动器19的使用寿命，提高可靠性。

(4)在控制棒驱动时，在到达停止目标位置的跟前、例如距目标位置4mm时，控制装置42可进行发出驱动停止指令这样的控制。即，考虑到送电延迟、或制动用制动器35的能力等，从控制装置42发出控制棒停止指令后，控制棒再进入2mm以上时停止。为此，在停止目标位置的4mm前，发出停止指令，可提高停止位置的精度。另外，控制装置42根据从位置检测装置20送来的信号，掌握控制棒的位置，但也根据来自分离检测测头27和快速停堆位置检测测头30的信号进行监视。

(5)另外，控制装置42，(a)通过监视从温度计37送到控制装置42的信号，监视感应电动机35的绕组部温度。(b)通过监视从温度计36送到控制装置42的信号，监视磁接头部温度。(c)通过监视从位置检测装置20送来的信号，监视控制棒驱动速度。控制棒驱动速度，是对位置检测装置20检测出的控制棒位置，进行时间微分而计算出，或从控制棒位置的单位时间的变化量计算出。

当这些值超过第1预定值时，从图未示的警报发生装置向操作者发出警报。另外，当超过第1预定值时，也可以不采用警报，而是将表示该结果的信息用适当的显示机构显示出来，告知操作者。或者除了采用警报外，还加上显示机构的显示。

另外，上述的值与第1预定值比较，当超过了更接近临界值的第2预定值时，控制装置42发出控制棒的驱动停止指令。

上面的说明中，设定第1预定值和第2预定值，当超过了各预定值时，控制装置42进行预定的处置。但并不限定于此，也可以对感应电动机35的绕组部

温度、磁接头部温度、控制棒驱动速度，设定预定范围的容许值，当各参数起过了容许的预定范围时，与上述同样地，停止电动机，发出警报。

(6)控制装置42在热效继电器43动作了时，发出警报，再发出控制棒驱动停止的指令。这样，不仅可迅速地进行控制棒的异常检测，而且可防止过大的负荷作用在磁接头上，可防止磁接头的失调。

另外，也可以不设置热效继电器43，而是在电源装置41上设置电流计、电压计或电力计，通过监视从该电流计等送到控制装置42的信号，监视供给感应电动机35的电流值(也可以是电压值、电力值)，当其值超过了第1预定值时，用图未示的警报发生装置向操作者发出警报。另外，当超过了第1预定值时，也可以不发出警报，而是将表示该结果的信息用适当的显示机构显示出来，告知操作者。或者除了采用警报外，还加上显示机构的显示。另外，上述的值与第1预定值比较，当超过了更接近临界值的第2预定值时，控制装置42发出控制棒的驱动停止指令。

(7)控制装置42，将控制棒的驱动停止后的实际位置，与目标停止位置或驱动停止指令发生时的控制棒位置相比较，当实际停止位置与目标停止位置或驱动停止指令发生时的控制棒位置的差，脱离了预定范围时，把上述脱离了预定范围的结果用图未示显示装置显示，或者用图未示的警报发生装置向操作者发出警报。

或者，控制装置42，将控制棒的驱动停止后的停止位置，与控制棒的驱动开始前的初始位置相比较，当停止位置与初始位置的差脱离了预定的范围时，把上述脱离了预定范围的结果用图未示显示装置显示，或者用警报发生装置向操作者发出警报。

(8)控制装置42，将位置检测装置20的输出，与快速停堆位置检测测头30的输出相比较，在控制棒的全插入位置、控制棒全抽拔位置或其它位置中，当两者的关系脱离了预定的关系时，发出警报，再发出控制棒驱动停止指令。

(9)控制装置42，在磁接头失调检测用舌簧接点开关39动作时，发出警报，发出控制棒的驱动停止指令。

(10)控制装置42，在热效继电器动作时，发出警报，停止对电动机供给电力。

(11)控制装置42可执行这样的驱动模式：在控制棒插入操作时，先将控制棒插入到超过目标停止位置，然后，自动地将控制棒抽拔到目标停止位置。

如上所述，借助控制装置42执行的各种控制，保证控制棒驱动的正确性，另外，可以根据控制棒驱动机构的状态发出警报和停止控制棒的驱动，提高控制棒驱动机构的可靠性。

第2实施例

下面参照图3说明第2实施例。第2实施例是对构成控制棒驱动机构的一部分的磁接头，进行检查的方法和装置。

图3表示从图1所示控制棒驱动机构上卸下了电动机组合体的状态。这时，快速停堆位置检测测头30、分离检测测头27等也被卸下。

本实施例中，如图3所示，外侧磁接头元件32，在与其下部的各磁铁的极对应的位置，具有开口部61，在外侧磁接头元件32与盘件14隔壁部之间，可插入磁传感器62。

下面说明磁接头的第1检查方法。先准备好第1试验装置，该第1试验装置具有磁传感器62、与磁传感器62连接着的电缆63及记录计64。核反应堆停止时的设备定期检查时，卸下了电动机组合体后，将磁传感器62插入上述外侧磁接头元件32与盘件14隔壁部之间。

如前所述，磁接头借助内侧/外侧磁接头元件31、32间的磁的相互作用，产生传递扭矩。因此，通过测定内侧/外侧磁接头元件31、32间的磁性(例如磁场强度)，就可以确认传递扭矩的恶化倾向等。

另外，也可以不用磁传感器62测定磁性，而是在外侧磁接头32与盘件14隔壁部间、或者在盘件14外侧的泄漏磁场强的部位，设置线圈等，使磁接头旋转，测定这时随着磁场变动产生的感应起电力，也同样地可以确认磁接头的传递扭矩。

另外，在实施该检查时，安装磁传感器62、电缆63和记录计64，在核反应堆运转时将它们卸下。当然，也可以将磁传感器62、电缆63及记录计64常时地连接着，监视磁接头的状态。如果是临时连接，则不要常时监视所需的电缆配线、控制装置等。另外，在设备运转中，将第1试验装置在收容容器外保管、检查时，也可减少检查作业时的被辐射。另外，在设备运转中，把磁传感器62等在收容容器外保管，可以缓和对磁传感器62等的放射线辐照条件等，对保护机器也有效。

下面说明磁接头的第2检查方法。实施第2检查方法时，采用第2试验装置。第2试验装置由结合着扭矩计65、扭矩限制器66、旋转角测定器67和手转动的臂68的轴69构成。

实施第2检查方法时，先在卸下了电动机组合体的状态，把第2试验装置的轴69结合在盘件14下部的联轴节2上。

接着，使螺母5位置成为机械的最下限状态(“机械的最下限状态”的定义见“发明背景”段落)，连接第2试验装置。在该状态，对臂68施加朝控制棒抽拔方向的力径。但是，这时螺母5为机械的最下限状态，不能再进行抽拔，所以，内侧磁接头元件31也不能朝抽拔方向旋转。

因此，外侧磁接头元件32，根据被施加的扭矩的大小，相对于内侧磁接头元件31旋转，两者间产生相位差，

图2所示的具有8了磁铁的磁接头中，如图4所示，在相位差为22.5度时，产生最大传递扭矩。于是，将施加在臂68上的扭矩渐渐增大时，在约22.5度扭转角附近，产生最大传递扭矩。如果臂68再继续旋转，则扭矩降低，同时磁接头失调。

利用该特性，用以下的方法可确认磁接头的传递扭矩是否在预定的规格值以上。

(1)对臂68施加扭矩，用扭矩计65确认最大扭矩。这时，最好将旋转角测定器67的检测值和扭矩计65的检测值关联地记录下来，可掌握磁接头的旋转角-转矩的关系。另外，采用该方法时，扭矩限制器66不是必需的，但是，从在检查中防止磁接头失调的观点考虑，最好采用扭矩限制器66。

(2)把扭矩限制器66限制的扭矩，设定为预定的规格值。然后，对臂68施加扭矩，确认一直施加到扭矩限制值时磁接头也不失调。扭矩计65和旋转角测定器67不是必需的，但是，最好是用扭矩计65和旋转角测定器67一边进行测定，一边进行试验。

根据上述第1和第2试验方法，不必将盘件14从控制棒驱动机构上卸下，就可以确认磁接头的传递扭矩，可减少定期检查时的作业量/工序/被辐照量。

尤其是在第2试验方法中，不测定磁性，而是直接测定扭矩，所以与第1检查方法相比，可更高精度地测定传递扭矩。

如上所述，根据本实施例，可建立确认磁接头健全性的有效方法，采用上述方法，可以实现可靠性高的、采用磁接头的控制棒驱动机构。

另外，不必卸下电动机组合体，就可以实施与上述同样的试验。该方法可以这样实施：使电动机组合体的旋转轴1从制动用制动器3 4的下方贯穿壳体伸出，将上述第2试验装置连接在伸出的旋转轴1的前端。

第3实施例

下面参照图5说明第3实施例。第3实施例是对构成控制棒驱动机构的一部分的盘件和磁接头，进行检查的方法和装置。

图5表示在本实施例的盘件试验装置上，设置从控制棒驱动机构上卸下的盘件14的状态。

先说明盘件试验装置的构造。盘件试验装置，具有闭塞盘件14的上部开口的上盖71。在上盖71上，通过固定具73固定着轴72，在轴72的下端，设有可与内侧磁接头元件31连接的联轴节70a。在上盖71上，连接着对盘件14内部加压用的加压泵76和测定压力的压力计77。

下面，说明采用上述盘件试验装置、进行盘件和磁接头检查的方法。

先从控制棒驱动机构上，卸下电动机组合体和盘件14，载置到盘件试验装置的架台70上。接着，将联轴节70a结合在支承分离检测磁铁25的部件的轴上。于是，由于轴72不能旋转，所以，结合在内侧磁接头元件31上的驱动轴3也不能旋转。接着，用螺栓74将上盖71安装在盘件14上。这时，上盖71和盘件14之间用O形环75密封。

联轴节2结合在位于盘件14下部的外侧磁接头元件32的轴上，在该联轴节2上，连接着在第2实施例中说明的第2检查装置。

在该状态，由于驱动轴3不能旋转，所以，即使对臂68施加扭矩，内侧磁接头元件31也不能旋转。因此，外侧磁接头元件32根据被施加的扭矩的大小，相对于内侧磁接头元件31旋转，两者间产生相位差。测定这时的传递扭矩，就可以与第2实施例同样地、测定磁接头的最大传递扭矩。

另外，通过从加压泵76对盘件14内部加压，可实施盘件14的耐压试验。

另外，如本实施例这样将盘件14从控制棒驱动机构上卸下时，也可以将外侧磁接头元件32固定住，将第2检查装置连接在联轴节70a上，使内侧磁接头元件31旋转，测定磁接头的最大传递扭矩。

如上所述，在检查盘件14时，将盘件14从控制棒驱动机构上卸下，用设置在收容容器外的实施试验装置，进行磁接头的扭矩确认，这样，与第2实施例中说明的方法相比，可更容易进行作业，也减低辐照。

因此，在不卸下盘件14时，用第2实施例记载的方法确认磁接头的扭矩。卸下盘件14时，用第3实施例记载的方法确认磁接头的扭矩。

第4实施例

下面参照图6说明第4实施例。第4实施例是对构成控制棒的一部分的盘件和磁接头，进行分解、检查的方法和装置。

图6表示将盘件14设置在本实施例的控制棒驱动机构检查装置内，实施盘件14的分解/组装的状态。

如图6所示，检查装置具有可收容盘件14和磁接头的水槽78。在水槽78内，设有用于载置盘件14的台79。

另外，在水槽78内，沿着载置在台79上的盘件14的轴线方向，敷设了轨道90、91。在这些轨道90、91上，设有可沿轨道90、91移动的台车84、85。台车84、85分别与内侧磁接头元件31和外侧磁接头元件32对应。

在台车84上，安装着可旋转的轴83，轴83与载置在台79上的盘件14的轴线位于同一线上。在轴83的前端设有联轴节81。联轴节81可以结合在与内侧磁接头元件31结合的轴上。同样，在台车85上，安装着可旋转的轴82，轴82与载置在台79上的盘件14的轴线位于同一线上。在轴82的前端设有联轴节80。联轴节80可以结合在与内侧磁接头元件31连接的轴上。

在轨道90、91上还设有台车88、89，台车88、89沿着轨道90、91可在载置在台79上的盘件14的轴线方向移动。在台车88上，设有包复内侧磁接头元件31周围的磁性体外套86。在台车89上，设有包复外侧磁接头元件32周围的磁性体外套87。

在水槽78内设有超声波发振设备92，可对放入充满水的水槽78内部的盘件14等进行超声波清洗。另外，在水槽78内设有可移动的磁铁93。该检查装置，还备有供给加压空气的软管94。

下面说明其作用。在内侧磁接头元件31和外侧磁接头元件32的组合状态，虽然磁力线被大部分封闭在磁接头内，没有特别问题，但是，在将内侧磁接头元件31和外侧磁接头元件32分离的状态，磁力线向周围发散，所以，对周围的机器有磁影响，以及被周围的磁性体吸引，可能会产生接触事故等。

采用上述的检查装置时，由于把内侧磁接头元件31和外侧磁接头元件32的轴，固定在盘件14的轴线上的状态，可以进行内侧磁接头元件31和外侧磁接头元件32的分离、结合，所以，可防止磁接头与其它机器接触造成的损伤。

另外，由于用磁性的外套86、87将内侧及外侧磁接头元件31、32的周围包复住，所以，可减低向周围的磁场泄漏，减低对周围机器的影响。

另外，通过使水槽78内的磁铁93在水槽78内移动，可以回收水槽78内的磁性粉等，可减少磁性粉等附着在内侧磁接头元件31和外侧磁接头元件32上。

本实施例中，在水槽78内设有包复内侧及外侧磁接头元件31、32的磁性外套86、87，但也可以用磁性外套包复盘件14的周围。另外，在内侧及外侧磁接头元件31、32的保管、运输时，也用磁性外套包复，可减低对周围机器的磁影响。

在内侧及外侧磁接头元件31、32的检查、保管、运输时，用非磁性体例如尼龙等包复内侧及外侧磁接头元件31、32的周围，可防止磁性体等的异物附着。

当磁性粉等异物附着在内侧及外侧磁接头元件31、32上时，或者异物附着在其它机器上等时，从软管94朝该机器喷射加压空气，可除去磁性粉或其它异物。

Claims (3)

1.控制棒驱动装置，用于使核反应堆的控制棒升降驱动，其特征在于备有驱动机构、第1制动器和第2制动器；

上述驱动机构具有电动机和驱动力传递部件，该驱动力传递部件将该电动机产生的驱动力传递给控制棒，使控制棒升降；

上述第1制动器和第2制动器，设在上述驱动机构上，对驱动机构的驱动力传递部件进行制动或保持动作；

把上述第1和第2制动器的各静止时保持扭矩，设定为核反应堆通常运转时控制棒的位置保持所需的扭矩以上。

2.控制棒驱动装置，用于使核反应堆的控制棒升降驱动，其特征在于备有电动机、扭矩传递装置和驱动机构，

上述扭矩传递装置具有包含第1接头元件和第2接头元件的磁接头，上述第1接头元件内藏着若干磁铁，并与第1轴连接；上述第2接头元件内藏着若干磁铁，并与第2轴连接；上述扭矩传递装置还备有第1外套和第2外套，上述第1外套水密地或气密地包覆第1接头的全部磁铁；上述第2外套水密地或气密地包覆第2接头的全部磁铁；另外，还备有第3外套和第4外套中的至少一方；上述第3外套在第1外套的内侧，水密地或气密地包覆内藏于第1接头的一部分或全部磁铁；上述第4外套在第2外套的内侧，水密地或气密地包覆内藏于第2接头的一部分或全部磁铁；

上述驱动机构将电动机产生的驱动力，通过上述扭矩传递装置传递给控制棒，使控制棒升降。

3.控制棒驱动装置，用于使核反应堆的控制棒升降驱动，其特征在于备有电动机、扭矩传递装置和驱动机构，

上述扭矩传递装置具有包含第1接头元件和第2接头元件的磁接头，上述第1接头元件内藏着若干磁铁，并与第1轴连接；上述第2接头元件内藏着若干磁铁，并与第2轴连接；上述扭矩传递装置还备有第1外套和第2外套，上述第1外套水密地或气密地包覆第1接头的全部磁铁；上述第2外套水密地或气密地包覆第2接头的全部磁铁；另外，还备有第3外套和第4外套中的至少一方；上述第3外套在第1外套的内侧，水密地或气密地包覆内藏于第1接头的一部分或全部磁铁；上述第4外套在第2外套的内侧，水密地或气密地包覆内藏于第2接头的一部分或全部磁铁；

上述驱动机构将电动机产生的驱动力，通过上述扭矩传递装置传递给控制棒，使控制棒升降；

在盘件隔壁内部，设有上述扭矩传递装置的第1接头元件；

在盘件隔壁外部，设有上述扭矩传递装置的第2接头元件；

在第1接头元件中被第3外套包覆的磁铁发挥作用、上述第1接头元件的未被第3外套包覆的磁铁不发挥作用的状态下，使上述扭矩传递装置具有最大传递扭矩，该最大传递扭矩在核反应堆通常运转时控制棒位置保持所需扭矩以上。

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