JP2003130981A - 原子炉の制御棒駆動装置 - Google Patents
原子炉の制御棒駆動装置Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 出力100Ｍｗｔ以下の軽水型原子炉の制御棒
駆動装置及びその後備炉停止棒に関する。 【解決手段】 制御棒クラスターと制御棒駆動軸の着脱機構
を、複雑な機構と操作が必要なク゛リッハ゜ー開閉方式に代
え、高温でも劣化の小さい永久磁石を用い、簡素な機構
と操作で着脱できるようにするものであり、この永久磁
石に吸着する部材に、原子炉設計温度近傍で磁気飽和値
が降下する材料を用い、かつ周囲温度に敏感な形状にす
ることにより原子炉出口の異常な温度上昇が設計温度近
傍に達すると自発的に制御棒クラスターを切り離す事が出来
る。
駆動装置及びその後備炉停止棒に関する。 【解決手段】 制御棒クラスターと制御棒駆動軸の着脱機構
を、複雑な機構と操作が必要なク゛リッハ゜ー開閉方式に代
え、高温でも劣化の小さい永久磁石を用い、簡素な機構
と操作で着脱できるようにするものであり、この永久磁
石に吸着する部材に、原子炉設計温度近傍で磁気飽和値
が降下する材料を用い、かつ周囲温度に敏感な形状にす
ることにより原子炉出口の異常な温度上昇が設計温度近
傍に達すると自発的に制御棒クラスターを切り離す事が出来
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、出力100Ｍｗｔ以
下の軽水型原子炉の制御棒駆動装置及びその後備炉停止
棒に関する。
下の軽水型原子炉の制御棒駆動装置及びその後備炉停止
棒に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１に、従来の出力100Ｍｗｔクラス、加圧
水型原子炉の設計例を示す。このクラスでは、蒸気発生器
も制御棒駆動機構も原子炉容器に組み込んだ一体型が用
いられる。１が原子炉容器、２が原子炉容器上蓋、３が
燃料集合体よりなる炉心、4が炉心支持構造物、5が炉心
上部機構、6が蒸気発生器である。原子炉の出力制御
は、7制御棒クラスターを3に挿入又は引き抜く事で行う。7は
8制御棒駆動軸に結合され、上部に設置される9制御棒駆
動機構で上下駆動される。図１では（ａ）が原子炉停止
状態、（ｂ）が原子炉運転状態を示している。
水型原子炉の設計例を示す。このクラスでは、蒸気発生器
も制御棒駆動機構も原子炉容器に組み込んだ一体型が用
いられる。１が原子炉容器、２が原子炉容器上蓋、３が
燃料集合体よりなる炉心、4が炉心支持構造物、5が炉心
上部機構、6が蒸気発生器である。原子炉の出力制御
は、7制御棒クラスターを3に挿入又は引き抜く事で行う。7は
8制御棒駆動軸に結合され、上部に設置される9制御棒駆
動機構で上下駆動される。図１では（ａ）が原子炉停止
状態、（ｂ）が原子炉運転状態を示している。
【０００３】燃料交換に際し、2原子炉容器上蓋を開け
るが、この時9制御棒駆動機構は8制御棒駆動軸を残した
まま2と一緒に持ち去られるので、上部より特殊な専用
工具で8と7制御棒クラスターを切り離し、7を3炉心に残
したまま5炉心上部機構と8制御棒駆動軸を取り除き、燃
料交換を行う。
るが、この時9制御棒駆動機構は8制御棒駆動軸を残した
まま2と一緒に持ち去られるので、上部より特殊な専用
工具で8と7制御棒クラスターを切り離し、7を3炉心に残
したまま5炉心上部機構と8制御棒駆動軸を取り除き、燃
料交換を行う。
【０００４】図２に7制御棒クラスターと8制御棒駆動軸
の基本構造図を示す。7制御棒クラスターは、複数本の10吸収
体ロット゛を12スハ゜イタ゛ーホ゛テ゛ィから伸びた人手状の11スハ゜イタ゛ーア
ームから吊り下げる構造で、12の中には、原子炉緊急停止
の時７と8は一体で3炉心に落下挿入されるが、その時、
3への衝撃を緩和するため、14緩衝ばねが取り付けられ
ている。そしてこれらの上端に13制御棒クラスターハント゛リンク゛ヘ
ット゛が取り付けられる。
の基本構造図を示す。7制御棒クラスターは、複数本の10吸収
体ロット゛を12スハ゜イタ゛ーホ゛テ゛ィから伸びた人手状の11スハ゜イタ゛ーア
ームから吊り下げる構造で、12の中には、原子炉緊急停止
の時７と8は一体で3炉心に落下挿入されるが、その時、
3への衝撃を緩和するため、14緩衝ばねが取り付けられ
ている。そしてこれらの上端に13制御棒クラスターハント゛リンク゛ヘ
ット゛が取り付けられる。
【０００５】一方、8制御棒駆動軸は、上端に15駆動軸ハ
ント゛リンク゛ヘツト゛を備え、9制御棒駆動機構と噛み合い直線駆
動する16直線駆動軸と、7制御棒クラスターを接続する17延長
軸とからなり、17の下部には7制御棒クラスターを着脱する18
ク゛リッハ゜ーが取り付けられる。またこれら8制御棒駆動軸の
中には、下部に18に系合する20ク゛リッハ゜ーロックホ゛タン、上部に
は18を操作する22ク゛リッハ゜ー操作ホ゛タンを具備した21ク゛リツハ゜ー
操作軸が取り付けられ、21は23押えばねで原子炉運転中
18が外れないよう押え込まれている。
ント゛リンク゛ヘツト゛を備え、9制御棒駆動機構と噛み合い直線駆
動する16直線駆動軸と、7制御棒クラスターを接続する17延長
軸とからなり、17の下部には7制御棒クラスターを着脱する18
ク゛リッハ゜ーが取り付けられる。またこれら8制御棒駆動軸の
中には、下部に18に系合する20ク゛リッハ゜ーロックホ゛タン、上部に
は18を操作する22ク゛リッハ゜ー操作ホ゛タンを具備した21ク゛リツハ゜ー
操作軸が取り付けられ、21は23押えばねで原子炉運転中
18が外れないよう押え込まれている。
【０００６】燃料交換に際し、7制御棒クラスターと8制
御棒駆動軸を切り離す時は、専用工具により15駆動軸ハ
ンドリングヘッドを掴んだ上で別の工具で22グリッパー
操作ボタンを掴み、20グリッパー操作ボタンが18グリッ
パーから外れるまで22を引き上げ、その状態で15を掴ん
だ軸を引き上げると、7と8は外れるので、その状態で22
を元の位置へ下げると、専用工具を外しても7と8は切り
離された状態を維持する。
御棒駆動軸を切り離す時は、専用工具により15駆動軸ハ
ンドリングヘッドを掴んだ上で別の工具で22グリッパー
操作ボタンを掴み、20グリッパー操作ボタンが18グリッ
パーから外れるまで22を引き上げ、その状態で15を掴ん
だ軸を引き上げると、7と8は外れるので、その状態で22
を元の位置へ下げると、専用工具を外しても7と8は切り
離された状態を維持する。
【０００７】これらの操作は、現状では人が1本ずつ操
作しているが、将来は、時間短縮の観点から機械化が検
討されている。しかしながら、複雑かつ繊細な操作が必
要なため、大掛かりな設備となる。
作しているが、将来は、時間短縮の観点から機械化が検
討されている。しかしながら、複雑かつ繊細な操作が必
要なため、大掛かりな設備となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】出力100Ｍｗｔクラスの小
型炉では、炉心の高さがせいぜい1500mm程度で、制御棒
クラスターの重量が軽いので、もっと簡易な操作で切り離せ
る方法が望まれる。 本発明により、設備が簡素化さ
れ、作業性及び経済性が向上する他、機械化も容易にな
る。
型炉では、炉心の高さがせいぜい1500mm程度で、制御棒
クラスターの重量が軽いので、もっと簡易な操作で切り離せ
る方法が望まれる。 本発明により、設備が簡素化さ
れ、作業性及び経済性が向上する他、機械化も容易にな
る。
【０００９】更に、本発明は、原子炉出口の異常な温度
上昇を感知し、自発的に制御棒クラスターを切り離す事が出
来れば、このクラスの原子炉は自然循環方式で炉心の流速
が比較的遅い事から、制御棒クラスターだけでも自然落下で
原子炉を停止させるに十分な速度で挿入出来るので、後
備炉停止装置としても利用出来る。
上昇を感知し、自発的に制御棒クラスターを切り離す事が出
来れば、このクラスの原子炉は自然循環方式で炉心の流速
が比較的遅い事から、制御棒クラスターだけでも自然落下で
原子炉を停止させるに十分な速度で挿入出来るので、後
備炉停止装置としても利用出来る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、7制御棒クラスター
と8制御棒駆動軸の着脱機構を、複雑な機構と操作が必
要なク゛リッハ゜ー開閉方式に代え、高温でも劣化の小さい永
久磁石を用い、簡素な機構と操作で着脱できるようにす
るものである。
と8制御棒駆動軸の着脱機構を、複雑な機構と操作が必
要なク゛リッハ゜ー開閉方式に代え、高温でも劣化の小さい永
久磁石を用い、簡素な機構と操作で着脱できるようにす
るものである。
【００１１】加えて、本発明においては、この永久磁石
に吸着する部材に、原子炉設計温度近傍で磁気飽和値が
降下する材料を用い、かつ周囲温度に敏感な形状にす
る。これにより原子炉出口の異常な温度上昇が設計温度
近傍に達すると自発的に制御棒クラスターを切り離す事が出
来る。
に吸着する部材に、原子炉設計温度近傍で磁気飽和値が
降下する材料を用い、かつ周囲温度に敏感な形状にす
る。これにより原子炉出口の異常な温度上昇が設計温度
近傍に達すると自発的に制御棒クラスターを切り離す事が出
来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】第１の形態
図３に本発明の第1の形態の実施例を示す。
【００１３】7制御棒クラスターを構成する10吸収体ロット゛、11
スハ゜イタ゛ーアーム、12スハ゜イタ゛ーホ゛テ゛ィ、14緩衝ばねは従来と同様
であるが、上端に30制御棒クラスター吸着盤を取り付ける。
一方、8制御棒駆動軸軸側は、15直線駆動軸、16延長軸
が従来と同じであるが、下端に中空の31永久磁石を取り
付ける。この31は耐食材料からなる32磁石ハウシ゛ンク゛に挿
入され、下面の吸着面は、耐食材料からなる非磁性材の
薄板で水密状態シールされる。また８制御棒駆動軸の上端
には34駆動軸ヘット゛が取り付けられ、34には上部外側に工
具で取り扱うための34ａハ゛ヨネット溝が軸対象に複数本加工
され、内側にはねじ穴が加工さている。図3（ａ）はハ゛ヨ
ネット溝の形状を示す。
スハ゜イタ゛ーアーム、12スハ゜イタ゛ーホ゛テ゛ィ、14緩衝ばねは従来と同様
であるが、上端に30制御棒クラスター吸着盤を取り付ける。
一方、8制御棒駆動軸軸側は、15直線駆動軸、16延長軸
が従来と同じであるが、下端に中空の31永久磁石を取り
付ける。この31は耐食材料からなる32磁石ハウシ゛ンク゛に挿
入され、下面の吸着面は、耐食材料からなる非磁性材の
薄板で水密状態シールされる。また８制御棒駆動軸の上端
には34駆動軸ヘット゛が取り付けられ、34には上部外側に工
具で取り扱うための34ａハ゛ヨネット溝が軸対象に複数本加工
され、内側にはねじ穴が加工さている。図3（ａ）はハ゛ヨ
ネット溝の形状を示す。
【００１４】8制御棒駆動軸及び32磁石ハウジングの内
側には35制御棒クラスター切り離し棒が貫通し、この棒の下
端は31永久磁石下面より数ミリ下に飛び出し30制御棒クラ
スター吸着盤を案内するが、30に荷重を預ける事はしな
い。この棒の上部は34駆動軸ヘッドの内側ねじ穴にねじ
込まれ、この棒の上端には35ａスハ゜ナ掛けが加工される。
36は緩み止めばねで、前記ねじの緩みを防止するために
設けたものである。
側には35制御棒クラスター切り離し棒が貫通し、この棒の下
端は31永久磁石下面より数ミリ下に飛び出し30制御棒クラ
スター吸着盤を案内するが、30に荷重を預ける事はしな
い。この棒の上部は34駆動軸ヘッドの内側ねじ穴にねじ
込まれ、この棒の上端には35ａスハ゜ナ掛けが加工される。
36は緩み止めばねで、前記ねじの緩みを防止するために
設けたものである。
【００１５】図４は本発明の動作を示す図で、7制御棒
クラスターと8制御棒駆動軸の着脱は、上部から操作工
具を入れて行うが、その一例を示している。36操作工具
は、37ハ゛ヨネットアタ゛フ゜ターと38スハ゜ナーで構成する。37及び38
は、34駆動軸ヘッドの上端に加工した34ａバヨネット溝
及び35制御棒クラスター切離し棒の上端に加工した35ａ
に夫々かみ合うので、34駆動軸ヘッドを掴んで35切離し
棒をねじ込めば、30制御棒駆動軸吸着盤は31永久磁石か
ら外され、逆に35切離し棒を緩め元に戻せば31と30は吸
着する。
クラスターと8制御棒駆動軸の着脱は、上部から操作工
具を入れて行うが、その一例を示している。36操作工具
は、37ハ゛ヨネットアタ゛フ゜ターと38スハ゜ナーで構成する。37及び38
は、34駆動軸ヘッドの上端に加工した34ａバヨネット溝
及び35制御棒クラスター切離し棒の上端に加工した35ａ
に夫々かみ合うので、34駆動軸ヘッドを掴んで35切離し
棒をねじ込めば、30制御棒駆動軸吸着盤は31永久磁石か
ら外され、逆に35切離し棒を緩め元に戻せば31と30は吸
着する。
【００１６】吸着隙間をＳとすれば、永久磁石の吸着力
は、Ｓの二乗に反比例するので、Ｓを10ミリも離しておけ
ば、8制御棒駆動軸を引き上げる時も切り離し状態を確
実に維持する事が出来る。
は、Ｓの二乗に反比例するので、Ｓを10ミリも離しておけ
ば、8制御棒駆動軸を引き上げる時も切り離し状態を確
実に維持する事が出来る。
【００１７】この様に簡単な工具と操作で7制御棒クラ
スターと8制御棒駆動軸の着脱を可能にする。本発明を
出力100Ｍｗｔ，出口温度233℃の熱供給原子炉に適用す
る場合を述べる。
スターと8制御棒駆動軸の着脱を可能にする。本発明を
出力100Ｍｗｔ，出口温度233℃の熱供給原子炉に適用す
る場合を述べる。
【００１８】図５に本発明に31永久磁石に使用する磁石
材料の一例として、キュリー温度800℃のサマリウムコハ゛ルト系磁石
の特性を示す。また図６に弱酸化雰囲気での前記サマリウムコ
ハ゛ルト磁石の経時劣化の実験例を示す。この劣化は、酸化
の影響が大きく、本発明の様に磁石を密閉して酸化を防
げば、劣化率は更に小さいとされている。
材料の一例として、キュリー温度800℃のサマリウムコハ゛ルト系磁石
の特性を示す。また図６に弱酸化雰囲気での前記サマリウムコ
ハ゛ルト磁石の経時劣化の実験例を示す。この劣化は、酸化
の影響が大きく、本発明の様に磁石を密閉して酸化を防
げば、劣化率は更に小さいとされている。
【００１９】使用する永久磁石のハ゜ーミアンス係数は4以上に
する事が出来るので、図５より250℃でも7.5千カ゛ウス以上
の磁束密度を得る事が出来るが供用期間中減磁する可能
性も有るので、図５より推測して40年で30％減磁すると
して、5千カ゛ウスの磁束密度を得る事が出来るとする。
する事が出来るので、図５より250℃でも7.5千カ゛ウス以上
の磁束密度を得る事が出来るが供用期間中減磁する可能
性も有るので、図５より推測して40年で30％減磁すると
して、5千カ゛ウスの磁束密度を得る事が出来るとする。
【００２０】したがって、放射線照射による劣化に付い
ては、殆ど問題無い見込みである。一方、吸着側の7制
御棒クラスターの重さは、出力100Ｍｗｔクラスでは、吸収体ロット
゛が1500mm程度で、吸収材にＢ4Ｃを使うので、軽量で約
200Ｎである。従って、吸着力に1.2倍の余裕を見ても、
永久磁石の直径は60ミリ有れば良く、現状の技術53.5ミリを
僅かに上回る程度で十分成立する。
ては、殆ど問題無い見込みである。一方、吸着側の7制
御棒クラスターの重さは、出力100Ｍｗｔクラスでは、吸収体ロット
゛が1500mm程度で、吸収材にＢ4Ｃを使うので、軽量で約
200Ｎである。従って、吸着力に1.2倍の余裕を見ても、
永久磁石の直径は60ミリ有れば良く、現状の技術53.5ミリを
僅かに上回る程度で十分成立する。
【００２１】図７は、7制御棒クラスター側に31ａ永久磁石
を、8制御棒駆動軸側に30ａ制御棒クラスター吸着盤を取り付
けた実施例2を示している。この場合7の重量が40Ｎ程増
加するので、スクラム時の挿入性が若干向上するとか、永久
磁石に放射化材料を用いた場合、燃料集合体と一緒に取
り扱われるので、取扱い上有利になる等の点がある。但
し、重量増加分吸着面積を大きくする必要があるが、外
径を3.5ミリ大きく程度なので、十分成立する。
を、8制御棒駆動軸側に30ａ制御棒クラスター吸着盤を取り付
けた実施例2を示している。この場合7の重量が40Ｎ程増
加するので、スクラム時の挿入性が若干向上するとか、永久
磁石に放射化材料を用いた場合、燃料集合体と一緒に取
り扱われるので、取扱い上有利になる等の点がある。但
し、重量増加分吸着面積を大きくする必要があるが、外
径を3.5ミリ大きく程度なので、十分成立する。
【００２２】第２の形態
図８に本発明による第2の形態を示す。これは吸着盤に
設計温度近傍で磁気飽和値が急低下する合金を用いる事
により、原子炉出口温度の異常な上昇を感知し、自発的
に制御棒を切り離し原子炉を停止させる機能を付加した
もので、主として後備炉停止装置に用いられる。
設計温度近傍で磁気飽和値が急低下する合金を用いる事
により、原子炉出口温度の異常な上昇を感知し、自発的
に制御棒を切り離し原子炉を停止させる機能を付加した
もので、主として後備炉停止装置に用いられる。
【００２３】本形態では、40温度感知型制御棒クラスター吸
着盤を除いて、第１の形態と同じ構造で、燃料交換に際
して行う7制御棒クラスターと8制御棒駆動軸の着脱操作も同
じである。唯一異なる40には原子炉設計温度近傍で磁気
飽和値が急落する合金を用い、かつ周囲の温度に対し敏
感に追従するよう、薄板構造で41フィンを取り付け、吸
着面にはセラミックの42薄膜をコーティンク゛し、断熱効果を持たせ
ている。
着盤を除いて、第１の形態と同じ構造で、燃料交換に際
して行う7制御棒クラスターと8制御棒駆動軸の着脱操作も同
じである。唯一異なる40には原子炉設計温度近傍で磁気
飽和値が急落する合金を用い、かつ周囲の温度に対し敏
感に追従するよう、薄板構造で41フィンを取り付け、吸
着面にはセラミックの42薄膜をコーティンク゛し、断熱効果を持たせ
ている。
【００２４】これにより、原子炉出口の温度が異常に上
昇すると、40の磁気飽和値が減るので吸着力が減少し、
自然に7制御棒クラスターを離す。自然循環方式の原子炉で
は、炉心の流速が遅いので、7制御棒クラスターは自然落下で
炉心に挿入され、原子炉を停止する事が出来る。
昇すると、40の磁気飽和値が減るので吸着力が減少し、
自然に7制御棒クラスターを離す。自然循環方式の原子炉で
は、炉心の流速が遅いので、7制御棒クラスターは自然落下で
炉心に挿入され、原子炉を停止する事が出来る。
【００２５】40の材料には、例えばキュリー温度358℃のニ
ッケルを用いる。図９にニッケルの飽和磁束密度と温度
の関係を示す。前述の熱供給炉の場合、炉心出口温度は
233℃であるから、吸着面積を約4.8千カ゛ウスの磁束密度で
吸着する大きさにしておけば、出口温度が異常に上昇
し、320℃になると、磁気飽和値が3千カ゛ウスに下がるの
で、吸着力が低下し、制御棒クラスターが切り離され
る。
ッケルを用いる。図９にニッケルの飽和磁束密度と温度
の関係を示す。前述の熱供給炉の場合、炉心出口温度は
233℃であるから、吸着面積を約4.8千カ゛ウスの磁束密度で
吸着する大きさにしておけば、出口温度が異常に上昇
し、320℃になると、磁気飽和値が3千カ゛ウスに下がるの
で、吸着力が低下し、制御棒クラスターが切り離され
る。
【００２６】この条件を満足する40温度感知型制御棒ク
ラスター吸着盤の大きさは直径約70ミリで、これは現状よ
りやや大きいが、後備炉停止系に使われる場合、原子炉
運転中常に上限へ引き抜かれているため、炉心出口の流
況に悪影響を及ぼす事もなく、十分成立する。
ラスター吸着盤の大きさは直径約70ミリで、これは現状よ
りやや大きいが、後備炉停止系に使われる場合、原子炉
運転中常に上限へ引き抜かれているため、炉心出口の流
況に悪影響を及ぼす事もなく、十分成立する。
【００２７】図１０は、7制御棒クラスター側に31ａ永久磁石
を、8制御棒駆動軸側に40ａ温度感知型制御棒クラスター吸着
盤を取り付けた第2の形態の実施例2を示している。第１
の形態の実施例2と同様の利点を有するが、吸着面積を
やや大きくすると共に、41ａフィンを径方向に張り出し、
炉心出口温度を感知し易い様にする事で、十分成立す
る。
を、8制御棒駆動軸側に40ａ温度感知型制御棒クラスター吸着
盤を取り付けた第2の形態の実施例2を示している。第１
の形態の実施例2と同様の利点を有するが、吸着面積を
やや大きくすると共に、41ａフィンを径方向に張り出し、
炉心出口温度を感知し易い様にする事で、十分成立す
る。
【００２８】尚、炉心出口温度が高い発電炉に適用する
場合は、ニッケルに鉄又はコハ゛ルトその他の金属を混入して合
金にする事で磁気飽和値は高くなり、温度‐磁気飽和値
線図も調整出来ることが知られているので、40温度感知
型制御棒クラスター吸着盤に、更に高いキュリー点温度を有する
合金を選択する事で対処出来る。
場合は、ニッケルに鉄又はコハ゛ルトその他の金属を混入して合
金にする事で磁気飽和値は高くなり、温度‐磁気飽和値
線図も調整出来ることが知られているので、40温度感知
型制御棒クラスター吸着盤に、更に高いキュリー点温度を有する
合金を選択する事で対処出来る。
【００２９】以上、軽水型原子炉における制御棒駆動装
置について述べてきたが、の高速増殖炉では制御棒を集
合体として使うので、本発明に係わる制御棒クラスターより
制御棒集合体の重量が3倍近く重く、かつ設置スヘ゜ースが狭
いので、制御棒吸着に電磁石を用いる事が特徴である
が、電磁石の場合、高温使用の電磁石コイルが高価であ
り、かつ通電状態で電磁石を上下に駆動するので、電磁
石に給電するケーフ゛ル処理設備が必要となり、永久磁石に
比べ大幅なコスト増となる。
置について述べてきたが、の高速増殖炉では制御棒を集
合体として使うので、本発明に係わる制御棒クラスターより
制御棒集合体の重量が3倍近く重く、かつ設置スヘ゜ースが狭
いので、制御棒吸着に電磁石を用いる事が特徴である
が、電磁石の場合、高温使用の電磁石コイルが高価であ
り、かつ通電状態で電磁石を上下に駆動するので、電磁
石に給電するケーフ゛ル処理設備が必要となり、永久磁石に
比べ大幅なコスト増となる。
【００３０】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、制御棒クラスターと制御棒駆動軸の着脱に永久磁石を使
用した事により、構造簡素で、簡単な操作で確実な着脱
が出来、かつ機械化も容易いので、作業性及び経済性が
向上する。
ば、制御棒クラスターと制御棒駆動軸の着脱に永久磁石を使
用した事により、構造簡素で、簡単な操作で確実な着脱
が出来、かつ機械化も容易いので、作業性及び経済性が
向上する。
【００３１】また温度感知自己切り離し型制御棒クラスター
を設置した場合、原子炉出口の異常温度上昇で自発的に
原子炉を停止するので、受動的安全設備と位置付けるこ
とが出来、原子炉の安全性向上に寄与する。
を設置した場合、原子炉出口の異常温度上昇で自発的に
原子炉を停止するので、受動的安全設備と位置付けるこ
とが出来、原子炉の安全性向上に寄与する。
【００３２】尚、使用する永久磁石は、原子炉設計温度
で必要な磁気強度を有しておれば、サマリウムコハ゛ルト系磁石に
拘るものでは無いが、現状ではこれが最も優れている。
サマリウムコハ゛ルト系磁石は、中性子照射により、強いγ線源に
なるのを問題視する向きもあるが、耐用期間中破れるこ
との無い耐食材料で密封されているので、クラット゛になっ
て原子炉冷却水に混入する事は無いし、燃料交換作業中
は常に十分な放射線遮蔽厚さを有する水中下で扱われる
ため作業員の被ばくを増加させる事も無い。
で必要な磁気強度を有しておれば、サマリウムコハ゛ルト系磁石に
拘るものでは無いが、現状ではこれが最も優れている。
サマリウムコハ゛ルト系磁石は、中性子照射により、強いγ線源に
なるのを問題視する向きもあるが、耐用期間中破れるこ
との無い耐食材料で密封されているので、クラット゛になっ
て原子炉冷却水に混入する事は無いし、燃料交換作業中
は常に十分な放射線遮蔽厚さを有する水中下で扱われる
ため作業員の被ばくを増加させる事も無い。
【００３３】また、耐用後は、磁石部分を切り離して処
分出来るので、僅かなスヘ゜ース足りる。このように、供用
中はもとより供用期間後も、不利になる事は無い。
分出来るので、僅かなスヘ゜ース足りる。このように、供用
中はもとより供用期間後も、不利になる事は無い。
【図１】 本発明に係わる制御棒駆動装置の設置例を示
す一体型原子炉断面を示す。
す一体型原子炉断面を示す。
【図２】 従来の制御棒駆動軸と制御棒クラスターの着脱構
造を説明する概念を示す。
造を説明する概念を示す。
【図３】 本発明による第1の形態の実施例を示す。
【図４】 図３の動作を示す。
【図５】 本発明に使用する永久磁石材の一例として磁
石材の温度特性を示す。
石材の温度特性を示す。
【図６】 本発明に使用する永久磁石材の一例として磁
石材の経時劣化試験例を示す。
石材の経時劣化試験例を示す。
【図７】 図３に示す第1の形態の実施例2を示す。
【図８】 本発明による第2の形態の実施例１を示す。
【図９】 本発明に使用する制御棒クラスター吸着盤材の一
例としてニッケルの飽和磁束密度と温度との関係を示
す。
例としてニッケルの飽和磁束密度と温度との関係を示
す。
【図１０】 図４に示す第２の形態の実施例2を示す。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１１月２日（２００１．１１．
２）
２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 頼経 勉
茨城県那珂郡東海村白方字白根２番地の４
日本原子力研究所東海研究所内
(72)発明者 今吉 祥
茨城県那珂郡東海村白方字白根２番地の４
日本原子力研究所東海研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】 軽水型原子炉において、制御棒駆動装置
で駆動される制御棒駆動軸の下端に、水密状態で組み付
けた永久磁石と、制御棒クラスターの上端に取り付けた吸着
盤で構成し、原子炉運転中は、永久磁石で前記吸着盤を
吸着した状態で原子炉出力を制御し、原子炉停止後燃料
交換に際しては、制御棒駆動軸に同心状に組み込んだ制
御棒クラスター切り離し棒を押し込む事により制御棒クラスターと
制御棒駆動軸を切り外す事を特徴とする原子炉制御棒駆
動装置。 - 【請求項２】 前記永久磁石に原子炉設計温度でも十分
な磁気特性を有する磁石を用い、吸着盤に磁気飽和値が
原子炉設計温度近傍で急降下する磁性金属を用いること
により、原子炉出口温度が、正常な運転温度を超え、設
計温度近傍に達すると、吸着盤吸着力が減少するので、
吸着盤は自然に切り離され、制御棒クラスターを炉心に挿入
する事を特徴とする原子炉制御棒駆動装置。 - 【請求項３】 原子炉設計温度でも十分な磁気特性を有
する磁石としてサマリウムコハ゛ルト磁石を用い、吸着盤に磁気飽
和値が原子炉設計温度近傍で急降下する磁性金属として
ニッケルとかニッケル‐鉄合金等を用いることを特徴と
する、請求項２に記載の原子炉制御棒駆動装置。 - 【請求項４】 前記吸着盤は、薄板軽量構造として熱容
量を小さくし、適当なフィンを付ける事により炉心出口冷
却材温度の伝達性を高め、吸着面に薄膜をコーティンク゛して
断熱効果を持たせることにより原子炉出口の異常な温度
上昇に対し、吸着盤温度が敏感に応答し、速やかに制御
棒クラスターを切り離す事を特徴とする原子炉制御棒駆動装
置。 - 【請求項５】 吸着面にセラミックスからなる薄膜をコーティンク゛
することを特徴とする請求項４に記載の原子炉制御棒駆
動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001330357A JP2003130981A (ja) | 2001-10-29 | 2001-10-29 | 原子炉の制御棒駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001330357A JP2003130981A (ja) | 2001-10-29 | 2001-10-29 | 原子炉の制御棒駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003130981A true JP2003130981A (ja) | 2003-05-08 |
Family
ID=19146086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001330357A Pending JP2003130981A (ja) | 2001-10-29 | 2001-10-29 | 原子炉の制御棒駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003130981A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012054167A1 (en) | 2010-10-21 | 2012-04-26 | Babcock & Wilcox Nuclear Energy, Inc. | Support structure for a control rod assembly of a nuclear reactor |
| JP2012529657A (ja) * | 2009-06-10 | 2012-11-22 | バブコック・アンド・ウィルコックス・ニュークリアー・オペレーションズ・グループ・インコーポレイテッド | 原子炉用の制御棒駆動機構 |
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| JP2018001341A (ja) * | 2016-07-01 | 2018-01-11 | 株式会社アルプスツール | 操作装置、回転装置 |
| CN112670000A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-16 | 中广核研究院有限公司 | 柔性控制棒组件及其星形架 |
-
2001
- 2001-10-29 JP JP2001330357A patent/JP2003130981A/ja active Pending
Cited By (9)
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| CN112670000A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-16 | 中广核研究院有限公司 | 柔性控制棒组件及其星形架 |
| CN112670000B (zh) * | 2020-12-11 | 2024-03-22 | 中广核研究院有限公司 | 柔性控制棒组件及其星形架 |
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|
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