JP2003194981A - 原子炉の制御棒駆動装置と原子炉炉心への制御棒の挿入方法 - Google Patents
原子炉の制御棒駆動装置と原子炉炉心への制御棒の挿入方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 駆動装置ハウジング（８）内で制御棒支持要
素（４０）が基本位置と挿入終端位置との間で移動し、
前記要素が部分範囲で絞りブッシュ（３０）により案内
され、制御棒支持要素の下端（２５）が駆動ユニット
（９）と共働する原子炉の制御棒駆動装置（２）におい
て、原子炉の緊急停止時に制御棒を大事に良好に挿入可
能とする。 【解決手段】 絞りブッシュを通る圧力流体の流れ経路
（４２）の開口断面を、制御棒支持要素の実際位置に応
じ変える。制御棒案内要素が圧力流体を経て液圧的に移
動する緊急停止時、圧力流体に対する流れ抵抗を変化さ
せ、特に制御棒案内要素が上側挿入終端位置に到達した
際に減少させる。この結果、挿入位置への到達前に制御
棒案内要素の制動を行い、制動時の機械的負荷を減ら
す。流れ抵抗は、制御棒案内要素の外径変化やバイパス
開口（５２）の配置で変化させる。
素（４０）が基本位置と挿入終端位置との間で移動し、
前記要素が部分範囲で絞りブッシュ（３０）により案内
され、制御棒支持要素の下端（２５）が駆動ユニット
（９）と共働する原子炉の制御棒駆動装置（２）におい
て、原子炉の緊急停止時に制御棒を大事に良好に挿入可
能とする。 【解決手段】 絞りブッシュを通る圧力流体の流れ経路
（４２）の開口断面を、制御棒支持要素の実際位置に応
じ変える。制御棒案内要素が圧力流体を経て液圧的に移
動する緊急停止時、圧力流体に対する流れ抵抗を変化さ
せ、特に制御棒案内要素が上側挿入終端位置に到達した
際に減少させる。この結果、挿入位置への到達前に制御
棒案内要素の制動を行い、制動時の機械的負荷を減ら
す。流れ抵抗は、制御棒案内要素の外径変化やバイパス
開口（５２）の配置で変化させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉、特に沸騰
水形原子炉の制御棒駆動装置と、特に原子炉を緊急停止
するために原子炉炉心に制御棒を挿入する方法に関す
る。
水形原子炉の制御棒駆動装置と、特に原子炉を緊急停止
するために原子炉炉心に制御棒を挿入する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】原子炉、特に軽水炉において、核分裂連
鎖反応の調整は、特に個々の燃料集合体内又は燃料集合
体間に挿入されて中性子を吸収する所謂制御棒により行
う。制御棒は、例えば原子炉の始動時および通常運転中
に、原子炉の出力を調整するため並びに事故発生時に原
子炉を緊急停止するために利用される。
鎖反応の調整は、特に個々の燃料集合体内又は燃料集合
体間に挿入されて中性子を吸収する所謂制御棒により行
う。制御棒は、例えば原子炉の始動時および通常運転中
に、原子炉の出力を調整するため並びに事故発生時に原
子炉を緊急停止するために利用される。
【０００３】沸騰水形原子炉の場合、制御棒は通常、原
子炉圧力容器の内部に配置された炉心内に下から挿入さ
れる。原子炉圧力容器の外側に制御棒駆動装置が配置さ
れ、該駆動装置によって、制御棒の挿入と引抜きが行わ
れる。原子炉を緊急停止する場合、制御棒は炉心の中に
液圧式に極めて短時間で挿入される。そのために制御棒
駆動装置は、所謂スクラム配管である圧力管に接続され
ている。
子炉圧力容器の内部に配置された炉心内に下から挿入さ
れる。原子炉圧力容器の外側に制御棒駆動装置が配置さ
れ、該駆動装置によって、制御棒の挿入と引抜きが行わ
れる。原子炉を緊急停止する場合、制御棒は炉心の中に
液圧式に極めて短時間で挿入される。そのために制御棒
駆動装置は、所謂スクラム配管である圧力管に接続され
ている。
【０００４】原子炉の緊急停止装置および方法が特許文
献１に記載されている。その停止装置の場合、個々の制
御棒を互いに無関係に制御するグループに分けている。
献１に記載されている。その停止装置の場合、個々の制
御棒を互いに無関係に制御するグループに分けている。
【０００５】次に制御棒駆動装置の原理的構造について
図４を参照して説明する。図４は、原子炉圧力容器４に
据え付けた状態にある制御棒駆動装置２を、一部断面側
面で示す。原子炉圧力容器４は一部しか示していない。
図４を参照して説明する。図４は、原子炉圧力容器４に
据え付けた状態にある制御棒駆動装置２を、一部断面側
面で示す。原子炉圧力容器４は一部しか示していない。
【０００６】制御棒駆動装置２はその駆動装置ハウジン
グ８が、原子炉圧力容器４の内室７内に達するノズル６
に取り付けられている。原子炉圧力容器４の外側におい
て、駆動装置ハウジング８に駆動ユニット９が設けられ
ている。該ユニット９は電動機１０を有し、この電動機
１０は伝動装置１２を経て駆動軸１４を駆動する。この
駆動軸１４に形成され、ナット２０により案内されるス
ピンドル１８で、スピンドル駆動装置１６を構成してい
る。前記ナット２０は案内管２２の内部を導かれ、中空
ピストン２４を支持している。このピストン２４はその
フランジ２５の形に形成された下端が、ナット２０上に
ゆるく置かれている。ナット２０並びに中空ピストン２
４は案内ローラ２６を介して、駆動装置ハウジング８に
対し同心的に配置された案内管２２内を案内される。中
空ピストン２４はその上側閉鎖端２７に継手２８を備え
る。この継手２８に、挿入すべき制御棒２９が取り付け
られている。その制御棒２９は概略的にその一部のみを
示す。即ち、継手２８は原子炉圧力容器４の内部に達し
ている。駆動装置ハウジング８の上側部に、詳しくはノ
ズル６の範囲に、所謂絞りブッシュ３０が配置されてい
る。この絞りブッシュ３０は公差遊びを空けた状態で中
空ピストン２４を包囲している。
グ８が、原子炉圧力容器４の内室７内に達するノズル６
に取り付けられている。原子炉圧力容器４の外側におい
て、駆動装置ハウジング８に駆動ユニット９が設けられ
ている。該ユニット９は電動機１０を有し、この電動機
１０は伝動装置１２を経て駆動軸１４を駆動する。この
駆動軸１４に形成され、ナット２０により案内されるス
ピンドル１８で、スピンドル駆動装置１６を構成してい
る。前記ナット２０は案内管２２の内部を導かれ、中空
ピストン２４を支持している。このピストン２４はその
フランジ２５の形に形成された下端が、ナット２０上に
ゆるく置かれている。ナット２０並びに中空ピストン２
４は案内ローラ２６を介して、駆動装置ハウジング８に
対し同心的に配置された案内管２２内を案内される。中
空ピストン２４はその上側閉鎖端２７に継手２８を備え
る。この継手２８に、挿入すべき制御棒２９が取り付け
られている。その制御棒２９は概略的にその一部のみを
示す。即ち、継手２８は原子炉圧力容器４の内部に達し
ている。駆動装置ハウジング８の上側部に、詳しくはノ
ズル６の範囲に、所謂絞りブッシュ３０が配置されてい
る。この絞りブッシュ３０は公差遊びを空けた状態で中
空ピストン２４を包囲している。
【０００７】通常運転中、制御棒の挿入・引抜きはスピ
ンドル駆動装置１６により行う。緊急停止時、圧力管接
続口３２を経て例えば１５０バールの非常に高圧の圧力
流体が流入する。この圧力流体はナット２０の位置に無
関係に中空ピストン２４を上向きに一気に押しやる。絞
りブッシュ３０と中空シリンダ２４との間に流れ経路を
形成する公差遊び（漏れ隙間）しか存在しないので、圧
力流体で用意された圧力が完全にかかり、中空ピストン
２４を加速させる。中空ピストン２４のフランジ２５が
対向ストッパとして作用する絞りブッシュ３０に到達す
ると、中空ピストン２４がほぼ瞬間的に制動される。そ
の際に生ずる力は適当な支持装置、特に適当に寸法を定
めたばね要素３４により受けられるが、その機械的荷重
は非常に大きい。また圧力管接続口３２に接続された圧
力管が開いた際、圧力衝撃が生じ、該衝撃が超過速度お
よび大きな荷重を生じさせるという問題がある。
ンドル駆動装置１６により行う。緊急停止時、圧力管接
続口３２を経て例えば１５０バールの非常に高圧の圧力
流体が流入する。この圧力流体はナット２０の位置に無
関係に中空ピストン２４を上向きに一気に押しやる。絞
りブッシュ３０と中空シリンダ２４との間に流れ経路を
形成する公差遊び（漏れ隙間）しか存在しないので、圧
力流体で用意された圧力が完全にかかり、中空ピストン
２４を加速させる。中空ピストン２４のフランジ２５が
対向ストッパとして作用する絞りブッシュ３０に到達す
ると、中空ピストン２４がほぼ瞬間的に制動される。そ
の際に生ずる力は適当な支持装置、特に適当に寸法を定
めたばね要素３４により受けられるが、その機械的荷重
は非常に大きい。また圧力管接続口３２に接続された圧
力管が開いた際、圧力衝撃が生じ、該衝撃が超過速度お
よび大きな荷重を生じさせるという問題がある。
【０００８】
【特許文献１】独国特許第４４４１７５１号明細書
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、原子
炉の緊急停止時に制御棒を大事に良好に挿入できるよう
にすることにある。
炉の緊急停止時に制御棒を大事に良好に挿入できるよう
にすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明に基づ
き、請求項１記載の特徴を有する制御棒駆動装置により
解決される。本発明に基づく制御棒駆動装置の場合、絞
りブッシュを通り抜けて通じる流れ経路の流れ開口断面
を、制御棒支持要素の実際位置に関係して変化するよう
にしている。その流れ経路は特に、絞りブッシュと特に
中空ピストンとして形成された制御棒支持要素との間の
隙間によって形成される。
き、請求項１記載の特徴を有する制御棒駆動装置により
解決される。本発明に基づく制御棒駆動装置の場合、絞
りブッシュを通り抜けて通じる流れ経路の流れ開口断面
を、制御棒支持要素の実際位置に関係して変化するよう
にしている。その流れ経路は特に、絞りブッシュと特に
中空ピストンとして形成された制御棒支持要素との間の
隙間によって形成される。
【００１１】本発明は、絞りブッシュでの圧力降下を適
当に制御し、中空ピストン（制御棒支持要素）に作用す
る圧力を変化させることで、挿入時の中空ピストンの速
度を変えられるという考えから出発する。即ちこれに伴
い、中空ピストンの挿入長さにわたり、危険な荷重集中
を防止する適切な速度分布が生ずる。これは、特に中空
ピストンが絞りブッシュに衝突する際の衝撃力を小さく
すべく、中空ピストンが挿入終端位置に到達する前に、
速度が極めて小さくなることを意味する。即ち、絞りブ
ッシュと中空ピストンとの間の流れ状態を、中空ピスト
ンの位置に関係して適当に選定することで、従来の制御
棒駆動装置に比べて明らかに小さな機械的荷重で済むよ
うな挿入が可能となる。
当に制御し、中空ピストン（制御棒支持要素）に作用す
る圧力を変化させることで、挿入時の中空ピストンの速
度を変えられるという考えから出発する。即ちこれに伴
い、中空ピストンの挿入長さにわたり、危険な荷重集中
を防止する適切な速度分布が生ずる。これは、特に中空
ピストンが絞りブッシュに衝突する際の衝撃力を小さく
すべく、中空ピストンが挿入終端位置に到達する前に、
速度が極めて小さくなることを意味する。即ち、絞りブ
ッシュと中空ピストンとの間の流れ状態を、中空ピスト
ンの位置に関係して適当に選定することで、従来の制御
棒駆動装置に比べて明らかに小さな機械的荷重で済むよ
うな挿入が可能となる。
【００１２】その小さな荷重に基づき、例えばばね要素
等の補助的な制動装置を、単純に特に短くできる。その
結果、全体として制御棒駆動装置の長さを短縮できる。
等の補助的な制動装置を、単純に特に短くできる。その
結果、全体として制御棒駆動装置の長さを短縮できる。
【００１３】本発明の目的に適う実施態様では、流れ開
口断面が基本位置から挿入終端位置に向かって増大す
る。ここで基本位置とは、制御棒が原子炉炉心から完全
に引き抜かれた位置を意味する。この処置により、中空
ピストンが挿入終端位置に接近した際、中空ピストンに
作用する圧力、従って中空ピストンの速度が減少する。
即ち、絞りブッシュと中空ピストンとの間における圧力
流体の流れ抵抗が減少するので、圧力流体は小さな抵抗
で原子炉圧力容器の内室に送られる。
口断面が基本位置から挿入終端位置に向かって増大す
る。ここで基本位置とは、制御棒が原子炉炉心から完全
に引き抜かれた位置を意味する。この処置により、中空
ピストンが挿入終端位置に接近した際、中空ピストンに
作用する圧力、従って中空ピストンの速度が減少する。
即ち、絞りブッシュと中空ピストンとの間における圧力
流体の流れ抵抗が減少するので、圧力流体は小さな抵抗
で原子炉圧力容器の内室に送られる。
【００１４】この変化する流れ状態を単純な構造で実現
すべく、本発明の有利な実施態様では、制御棒支持要素
の外径を変化させる。即ち、制御棒支持要素が絞りブッ
シュを通過する際、それらの間の隙間を、変化する外径
により自動的に変える。その際、挿入終端位置に到達し
たときに中空ピストンの所望の制動性能を得るべく、制
御棒支持要素が駆動ユニット側の下側部に縮小外径を有
するとよい。
すべく、本発明の有利な実施態様では、制御棒支持要素
の外径を変化させる。即ち、制御棒支持要素が絞りブッ
シュを通過する際、それらの間の隙間を、変化する外径
により自動的に変える。その際、挿入終端位置に到達し
たときに中空ピストンの所望の制動性能を得るべく、制
御棒支持要素が駆動ユニット側の下側部に縮小外径を有
するとよい。
【００１５】適切な流れ案内に関し、流れ抵抗が連続的
に変化するように、制御棒支持要素をテーパ部におい
て、縮小外径迄連続して先細りにするとよい。その場
合、特に制御棒支持要素は断面円錐状に延びる部分を有
している。
に変化するように、制御棒支持要素をテーパ部におい
て、縮小外径迄連続して先細りにするとよい。その場
合、特に制御棒支持要素は断面円錐状に延びる部分を有
している。
【００１６】各制御棒を十分高速に押し込み且つ適切に
制動することに関し、制御棒支持要素は、その所定の長
さにわたり一定縮小外径を持つ。
制動することに関し、制御棒支持要素は、その所定の長
さにわたり一定縮小外径を持つ。
【００１７】制御棒支持要素の位置に応じて変化する流
れ抵抗に対し、制御棒支持要素の外径減少の代わりに又
はそれと組み合わせて、中空ピストンとして形成した制
御棒支持要素に、特にバイパス開口を設ける。従って、
絞りブッシュを通り抜けて通じる圧力流体の流れ経路
が、バイパス開口を経ても生ずる。しかしこの経路は、
挿入時にバイパス開口が絞りブッシュの範囲にある際、
特にバイパス開口が絞りブッシュを通過した際、即ち原
子炉圧力容器の内部に存在する際しか有効とならない。
流れ抵抗は、主にバイパス開口の大きさに応じて変化す
る。複数のバイパス開口を中空ピストンの種々の長さ位
置に分布して設けてもよい。
れ抵抗に対し、制御棒支持要素の外径減少の代わりに又
はそれと組み合わせて、中空ピストンとして形成した制
御棒支持要素に、特にバイパス開口を設ける。従って、
絞りブッシュを通り抜けて通じる圧力流体の流れ経路
が、バイパス開口を経ても生ずる。しかしこの経路は、
挿入時にバイパス開口が絞りブッシュの範囲にある際、
特にバイパス開口が絞りブッシュを通過した際、即ち原
子炉圧力容器の内部に存在する際しか有効とならない。
流れ抵抗は、主にバイパス開口の大きさに応じて変化す
る。複数のバイパス開口を中空ピストンの種々の長さ位
置に分布して設けてもよい。
【００１８】縮小外径とバイパス開口とを組み合わせる
場合、バイパス開口は、制御棒支持要素のテーパ部の範
囲又はその手前の範囲に配置する。これにより、縮小外
径が有効となる前に、流れ状態を変化できる利点があ
る。バイパス開口および縮小外径の両者の互いに無関係
な配置により、所望の速度分布が簡単に得られる。
場合、バイパス開口は、制御棒支持要素のテーパ部の範
囲又はその手前の範囲に配置する。これにより、縮小外
径が有効となる前に、流れ状態を変化できる利点があ
る。バイパス開口および縮小外径の両者の互いに無関係
な配置により、所望の速度分布が簡単に得られる。
【００１９】制御棒支持要素が縮小外径の範囲、制御棒
支持要素が挿入終端位置に位置する場合、絞りブッシュ
の内部に位置する外側リブを有すると有利である。この
処置は、中空ピストンが挿入位置に到達した際、流速を
増大させる。その結果、汚れ粒子の侵入を防止できる。
外側リブを環状突条部として形成し、その外径を絞りブ
ッシュの内径にほぼ一致させるとよい。即ち、その環状
突条部は、縮小外径と絞りブッシュとの間に存在する隙
間を、公差遊びを含めて十分に密封する。
支持要素が挿入終端位置に位置する場合、絞りブッシュ
の内部に位置する外側リブを有すると有利である。この
処置は、中空ピストンが挿入位置に到達した際、流速を
増大させる。その結果、汚れ粒子の侵入を防止できる。
外側リブを環状突条部として形成し、その外径を絞りブ
ッシュの内径にほぼ一致させるとよい。即ち、その環状
突条部は、縮小外径と絞りブッシュとの間に存在する隙
間を、公差遊びを含めて十分に密封する。
【００２０】制御棒支持要素をそのために設けた案内管
内で確実に案内すべく、縮小外径の範囲に縦リブを配置
するとよい。これら縦リブはいわば縮小外径を中断し、
半径方向に標準外径迄、即ち減少していない本来の外径
迄延びる。その縦リブを、制御棒支持要素の挿入時に縦
リブを、案内管内に配置した案内要素、特に案内ローラ
により案内するように配置する。
内で確実に案内すべく、縮小外径の範囲に縦リブを配置
するとよい。これら縦リブはいわば縮小外径を中断し、
半径方向に標準外径迄、即ち減少していない本来の外径
迄延びる。その縦リブを、制御棒支持要素の挿入時に縦
リブを、案内管内に配置した案内要素、特に案内ローラ
により案内するように配置する。
【００２１】また原子炉炉心への制御棒の挿入方法に関
する課題は、本発明に基づき、請求項１１記載の手段に
より解決される。それに応じて、挿入時に、絞りブッシ
ュに沿って生ずる圧力流体に対する流れ抵抗が変化す
る。
する課題は、本発明に基づき、請求項１１記載の手段に
より解決される。それに応じて、挿入時に、絞りブッシ
ュに沿って生ずる圧力流体に対する流れ抵抗が変化す
る。
【００２２】制御棒駆動装置に関し述べた利点と実施態
様は、本発明の方法にも該当する。
様は、本発明の方法にも該当する。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下図を参照して本発明の実施例
を詳細に説明する。
を詳細に説明する。
【００２４】各図、特に図１と２において、図４の上述
した従来の制御棒駆動装置と同一部分には、それと同一
符号を付してある。
した従来の制御棒駆動装置と同一部分には、それと同一
符号を付してある。
【００２５】図１と２において、中空ピストンとして形
成された制御棒支持要素４０は絞りブッシュ３０で案内
される。絞りブッシュ３０と制御棒支持要素４０は、こ
こでは概略的に示す駆動装置ハウジング８の内部に配置
されている。絞りブッシュ３０はノズル６（図４参照）
の範囲にしか配置されておらず、即ち、制御棒支持要素
４０の非常に短い長さにわたってしか延びていない。駆
動装置ハウジング８の横に圧力管接続口３２が開口して
いる。
成された制御棒支持要素４０は絞りブッシュ３０で案内
される。絞りブッシュ３０と制御棒支持要素４０は、こ
こでは概略的に示す駆動装置ハウジング８の内部に配置
されている。絞りブッシュ３０はノズル６（図４参照）
の範囲にしか配置されておらず、即ち、制御棒支持要素
４０の非常に短い長さにわたってしか延びていない。駆
動装置ハウジング８の横に圧力管接続口３２が開口して
いる。
【００２６】図１において制御棒支持要素４０は、下側
基本位置と図２に示す上側挿入終端位置との間の中間位
置にある。その基本位置で、制御棒支持要素４０の上側
閉鎖端２７は、絞りブッシュ３０の上端とほぼ一致して
いる。
基本位置と図２に示す上側挿入終端位置との間の中間位
置にある。その基本位置で、制御棒支持要素４０の上側
閉鎖端２７は、絞りブッシュ３０の上端とほぼ一致して
いる。
【００２７】制御棒支持要素４０は下側開放部にあるフ
ランジ２５から、上側閉鎖端２７迄延びている。制御棒
支持要素４０で封じ込まれた中空室４６は一定の内径を
有するが、制御棒支持要素４０の外径はその長さにわた
り変化している。このため絞りブッシュ３０と制御棒支
持要素４０との間に存在する隙間の幅は、絞りブッシュ
３０と制御棒支持要素４０との相対位置が変化するに伴
い変化する。駆動装置ハウジング８の内部から原子炉圧
力容器４の内室７に向けて流れ経路４２が形成されてい
る。従ってその流れ開口断面積は、制御棒支持要素４０
の位置に応じて変化する。制御棒支持要素４０はその上
端２７の部分で最大外径を有し、この最大外径は制御棒
支持要素４０の一部にわたり維持されている。制御棒支
持要素４０はテーパ部４８にわたり連続して小さな外径
（縮小外径）迄先細くされている。制御棒支持要素４０
はその縮小外径をフランジ２５迄維持している。その外
径の減少は制御棒支持要素４０の壁を薄くすることで達
成されている。
ランジ２５から、上側閉鎖端２７迄延びている。制御棒
支持要素４０で封じ込まれた中空室４６は一定の内径を
有するが、制御棒支持要素４０の外径はその長さにわた
り変化している。このため絞りブッシュ３０と制御棒支
持要素４０との間に存在する隙間の幅は、絞りブッシュ
３０と制御棒支持要素４０との相対位置が変化するに伴
い変化する。駆動装置ハウジング８の内部から原子炉圧
力容器４の内室７に向けて流れ経路４２が形成されてい
る。従ってその流れ開口断面積は、制御棒支持要素４０
の位置に応じて変化する。制御棒支持要素４０はその上
端２７の部分で最大外径を有し、この最大外径は制御棒
支持要素４０の一部にわたり維持されている。制御棒支
持要素４０はテーパ部４８にわたり連続して小さな外径
（縮小外径）迄先細くされている。制御棒支持要素４０
はその縮小外径をフランジ２５迄維持している。その外
径の減少は制御棒支持要素４０の壁を薄くすることで達
成されている。
【００２８】この実施例では、制御棒支持要素４０はバ
イパス開口５２を備える。該開口５２はテーパ部の上側
の範囲に配置されている。このため、制御棒支持要素４
０を適当な位置に置いた際、制御棒支持要素４０の壁を
通り中空室４６を経て原子炉圧力容器４の内室７に通じ
る圧力流体のもう１つの流れ経路が生ずる。尚、バイパ
ス開口は必ずしも必要ではない。
イパス開口５２を備える。該開口５２はテーパ部の上側
の範囲に配置されている。このため、制御棒支持要素４
０を適当な位置に置いた際、制御棒支持要素４０の壁を
通り中空室４６を経て原子炉圧力容器４の内室７に通じ
る圧力流体のもう１つの流れ経路が生ずる。尚、バイパ
ス開口は必ずしも必要ではない。
【００２９】テーパ部４８とフランジ２５の間の中央に
環状突条部５０が配置されている。本実施例では、環状
突条部５０の外径は、制御棒支持要素４０の上側部にお
ける最大外径に略相当する。環状突条部５０は、制御棒
支持要素４０が上側挿入終端位置に位置する際、図２か
ら明らかなように、絞りブッシュ３０の上端に位置する
ように配置している。その際、フランジ２５は対向スト
ッパとして働き、制御棒支持要素４０を挿入した際、フ
ランジ２５で絞りブッシュ３０に当る。
環状突条部５０が配置されている。本実施例では、環状
突条部５０の外径は、制御棒支持要素４０の上側部にお
ける最大外径に略相当する。環状突条部５０は、制御棒
支持要素４０が上側挿入終端位置に位置する際、図２か
ら明らかなように、絞りブッシュ３０の上端に位置する
ように配置している。その際、フランジ２５は対向スト
ッパとして働き、制御棒支持要素４０を挿入した際、フ
ランジ２５で絞りブッシュ３０に当る。
【００３０】制御棒支持要素４０が、特にこのように外
径を変化させ、バイパス開口５２を備えて形成されたこ
とにより、絞りブッシュ３０を通り抜けて原子炉圧力容
器４の内室７に向かって流れる圧力流体に対する流れ抵
抗が、制御棒支持要素４０が実際にとっている各位置に
応じて変化する。
径を変化させ、バイパス開口５２を備えて形成されたこ
とにより、絞りブッシュ３０を通り抜けて原子炉圧力容
器４の内室７に向かって流れる圧力流体に対する流れ抵
抗が、制御棒支持要素４０が実際にとっている各位置に
応じて変化する。
【００３１】緊急停止時、圧力管接続口３２を経て圧力
流体が流入する。該流体は流れ経路４２の大きな流れ抵
抗のためそこから一部しか逃げ出せない。従って制御棒
支持要素４０は大きな圧力形成に基づき強く加速され、
高速で上向きに移動する。制御棒支持要素４０が図１に
示す中間位置に達すると、流れ抵抗が徐々に減少し、即
ち制御棒支持要素４０に作用する圧力が減少する。これ
に伴い、制御棒支持要素４０が全体として幾分か制動さ
れる。その流れ抵抗の減少は、まずバイパス開口５２を
経て行われる。この開口５２は、中空室４６から流れ経
路４２への圧力流体の溢流と、その流れ経路４２から原
子炉圧力容器４の内室への溢流を可能にしている。制御
棒支持要素４０が一層上向きに移動した際、バイパス開
口５２は中空室４６から内室７への直接的な溢流を可能
にする。
流体が流入する。該流体は流れ経路４２の大きな流れ抵
抗のためそこから一部しか逃げ出せない。従って制御棒
支持要素４０は大きな圧力形成に基づき強く加速され、
高速で上向きに移動する。制御棒支持要素４０が図１に
示す中間位置に達すると、流れ抵抗が徐々に減少し、即
ち制御棒支持要素４０に作用する圧力が減少する。これ
に伴い、制御棒支持要素４０が全体として幾分か制動さ
れる。その流れ抵抗の減少は、まずバイパス開口５２を
経て行われる。この開口５２は、中空室４６から流れ経
路４２への圧力流体の溢流と、その流れ経路４２から原
子炉圧力容器４の内室への溢流を可能にしている。制御
棒支持要素４０が一層上向きに移動した際、バイパス開
口５２は中空室４６から内室７への直接的な溢流を可能
にする。
【００３２】続いて、テーパ部４８の外径の減少によ
り、追加的な流れ抵抗が生ずる。定常的に連続するテー
パにより、制御棒支持要素４０の同様に定常的で一様な
速度減少が起る。外径の連続的な変化とこれに伴う流れ
抵抗の連続的な変化により、挿入を極めて一様に、かつ
衝撃なしに、従って材料に対し優しく行える。テーパ部
４８が絞りブッシュ３０を通過すると、制御棒支持要素
４０がほぼ一定した小さな速度で、最後の行程にわたり
上側挿入位置（図２参照）迄移動する。
り、追加的な流れ抵抗が生ずる。定常的に連続するテー
パにより、制御棒支持要素４０の同様に定常的で一様な
速度減少が起る。外径の連続的な変化とこれに伴う流れ
抵抗の連続的な変化により、挿入を極めて一様に、かつ
衝撃なしに、従って材料に対し優しく行える。テーパ部
４８が絞りブッシュ３０を通過すると、制御棒支持要素
４０がほぼ一定した小さな速度で、最後の行程にわたり
上側挿入位置（図２参照）迄移動する。
【００３３】環状突条部５０が流れ経路４２に入り込む
や否や、流れ抵抗が再び増大し、従って流出速度が増大
し、このため、汚れ排除流が生ずる。バイパス開口５２
を介しての流れ経路が再び開く。
や否や、流れ抵抗が再び増大し、従って流出速度が増大
し、このため、汚れ排除流が生ずる。バイパス開口５２
を介しての流れ経路が再び開く。
【００３４】挿入時における制御棒支持要素４０の確実
な案内を保障すべく、図３から判るように、縮小外径の
範囲に縦リブ５４を配置している。この実施例の場合、
両側に縦リブ５４を設けている。これら縦リブ５４は、
特にテーパ部４８の前における制御棒支持要素４０の標
準外径に相当する外径を規定する。これら縦リブ５４に
より、制御棒支持要素４０は、図４に示す案内管２２の
内部で、絞りブッシュ３０の範囲に設けた案内ローラ２
６で確実に案内される。縦リブ５４は、必要ならばレー
ルとしても形成できる。
な案内を保障すべく、図３から判るように、縮小外径の
範囲に縦リブ５４を配置している。この実施例の場合、
両側に縦リブ５４を設けている。これら縦リブ５４は、
特にテーパ部４８の前における制御棒支持要素４０の標
準外径に相当する外径を規定する。これら縦リブ５４に
より、制御棒支持要素４０は、図４に示す案内管２２の
内部で、絞りブッシュ３０の範囲に設けた案内ローラ２
６で確実に案内される。縦リブ５４は、必要ならばレー
ルとしても形成できる。
【００３５】本発明に基づく装置では、単純な処置で、
制御棒支持要素４０の各位置に関連して、挿入速度を設
定できる。このため、制御棒支持要素４０は挿入終端位
置に到達する前に適切に制動される。またこれに伴い、
システム上の超過速度を、圧力流体の流入過程中にひき
起こされるピーク圧力により減少できる。この処置に基
づき、制御棒駆動装置の部品、特に制動用に設けた、例
えばばね要素３４（図４参照）のような部品は、従来の
構成に比べほんの僅かしか負荷されない。これは全体と
して、例えばばね要素３４で受ける力が小さくなり、従
ってばね要素３４を短縮し、制動過程に必要な部品の単
純な設計を可能にし、従来の装置に比べて、これら部品
の構造長さを短縮できる。
制御棒支持要素４０の各位置に関連して、挿入速度を設
定できる。このため、制御棒支持要素４０は挿入終端位
置に到達する前に適切に制動される。またこれに伴い、
システム上の超過速度を、圧力流体の流入過程中にひき
起こされるピーク圧力により減少できる。この処置に基
づき、制御棒駆動装置の部品、特に制動用に設けた、例
えばばね要素３４（図４参照）のような部品は、従来の
構成に比べほんの僅かしか負荷されない。これは全体と
して、例えばばね要素３４で受ける力が小さくなり、従
ってばね要素３４を短縮し、制動過程に必要な部品の単
純な設計を可能にし、従来の装置に比べて、これら部品
の構造長さを短縮できる。
【００３６】図１および図２に示した原理は、例えば図
４に示すような沸騰水形原子炉の制御棒駆動装置２にも
好適に採用できる。即ち、図４に示す制御棒駆動装置２
は、図１から３に概略的に示す制御棒支持要素４０を、
図４に示す中空ピストン２４の代わりに、同じ外径で利
用すべく変更できる。
４に示すような沸騰水形原子炉の制御棒駆動装置２にも
好適に採用できる。即ち、図４に示す制御棒駆動装置２
は、図１から３に概略的に示す制御棒支持要素４０を、
図４に示す中空ピストン２４の代わりに、同じ外径で利
用すべく変更できる。
【図１】中間位置にある状態の、制御棒駆動装置の絞り
ブッシュ範囲の概略断面図。
ブッシュ範囲の概略断面図。
【図２】上側挿入終端位置における図１に相当した概略
断面図。
断面図。
【図３】制御棒支持要素の縮小外径部の横断面図。
【図４】従来における制御棒駆動装置の概略構成図。
２ 制御棒駆動装置
４ 原子炉圧力容器
６ ノズル
７ 原子炉圧力容器の内室
８ 駆動装置ハウジング
９ 駆動ユニット
１０ 電動機
１２ 伝動装置
１４ 駆動軸
１６ スピンドル駆動装置
１８ スピンドル
２０ ナット
２２ 案内管
２４ 中空ピストン
２５ フランジ
２６ 案内ローラ
２７ 制御棒支持要素の上端
２８ 継手
２９ 制御棒
３０ 絞りブッシュ
３２ 圧力管接続口
３４ ばね要素
４０ 接続棒支持要素
４２ 流れ経路
４６ 中空室
４８ テーパ部
５０ 環状突条部
５２ バイパス開口
５４ 縦リブ
Claims (12)
- 【請求項１】 駆動装置ハウジング（８）を備え、該ハ
ウジング（８）内で制御棒支持要素（４０）が基本位置
と挿入終端位置の間を移動し、制御棒支持要素（４０）
が部分範囲において絞りブッシュ（３０）で案内され、
制御棒支持要素（４０）の下端（２５）が駆動ユニット
（９）と共働する原子炉、特に沸騰水形原子炉の制御棒
駆動装置（２）において、絞りブッシュ（３０）を通り
抜けて通じる圧力流体の流れ経路（４２）の流れ開口断
面が、制御棒支持要素（４０）の実際位置に関係して変
化することを特徴とする装置。 - 【請求項２】 流れ開口断面が、基本位置から挿入終端
位置に向かって増大することを特徴とする請求項１記載
の装置。 - 【請求項３】 制御棒支持要素（４０）の外径が変化す
ることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。 - 【請求項４】 制御棒支持要素（４０）が、その駆動ユ
ニット（９）側の下側部において縮小外径を有すること
を特徴とする請求項３記載の装置。 - 【請求項５】 制御棒支持要素（４０）が、テーパ部
（４８）において縮小外径迄連続的に先細くされたこと
を特徴とする請求項１又は３記載の装置。 - 【請求項６】 制御棒支持要素（４０）が、その長さの
一部だけにわたり一定した縮小外径を有することを特徴
とする請求項４又は５記載の装置。 - 【請求項７】 制御棒支持要素（４０）が中空ピストン
として形成され、その壁に少なくとも１つのバイパス開
口（５２）を有することを特徴とする請求項１から６の
１つに記載の装置。 - 【請求項８】 バイパス開口（５２）が、制御棒支持要
素（４０）のテーパ部（４８）の範囲或いはその手前の
範囲に配置されたことを特徴とする請求項４又は７記載
の制御棒駆動装置。 - 【請求項９】 制御棒支持要素（４０）が縮小外径の範
囲、制御棒支持要素（４０）が挿入終端位置に位置する
際、絞りブッシュ（３０）の内部に位置する外側リブ
（５０）を有することを特徴とする請求項４、５、６、
８の１つに記載の装置。 - 【請求項１０】外側リブが環状突条部（５０）として形
成され、その外径が絞りブッシュ（３０）の内径に相当
することを特徴とする請求項９記載の装置。 - 【請求項１１】縮小外径の範囲に縦リブ（５４）が配置
されたことを特徴とする請求項１から１０の１つに記載
の装置。 - 【請求項１２】制御棒（２９）を支持し部分範囲におい
て絞りブッシュ（３０）で案内される制御棒支持要素
（４０）を、圧力流体を介して液圧式に移動させる、特
に原子炉を緊急停止すべく原子炉炉心に制御棒（２９）
を挿入する方法において、絞りブッシュ（３０）に沿っ
て生ずる圧力流体の流れ抵抗を変化させることを特徴と
する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10161219.2 | 2001-12-13 | ||
| DE10161219A DE10161219C1 (de) | 2001-12-13 | 2001-12-13 | Steuerstabantrieb für einen Kernreaktor und Verfahren zum Einfahren eines Steuerstabs in einen Reaktorkern eines Kernreaktors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003194981A true JP2003194981A (ja) | 2003-07-09 |
| JP4210108B2 JP4210108B2 (ja) | 2009-01-14 |
Family
ID=7709055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002361214A Expired - Fee Related JP4210108B2 (ja) | 2001-12-13 | 2002-12-12 | 原子炉の制御棒駆動装置と原子炉炉心への制御棒の挿入方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7197103B2 (ja) |
| EP (1) | EP1320106B1 (ja) |
| JP (1) | JP4210108B2 (ja) |
| DE (1) | DE10161219C1 (ja) |
| TW (1) | TW574713B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101540181B1 (ko) * | 2014-05-19 | 2015-07-29 | 한국원자력연구원 | 연구용 원자로 하부설치 이차정지구동장치 |
| KR101669494B1 (ko) * | 2015-07-09 | 2016-10-26 | 한국원자력연구원 | 원자로의 제어봉 연결장치 |
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|---|---|---|---|---|
| US9336910B2 (en) | 2010-10-07 | 2016-05-10 | Bwxt Nuclear Energy, Inc. | Control rod/control rod drive mechanism couplings |
| US8953732B2 (en) * | 2010-12-09 | 2015-02-10 | Westinghouse Electric Company Llc | Nuclear reactor internal hydraulic control rod drive mechanism assembly |
| DE102011008202B3 (de) * | 2011-01-11 | 2012-06-14 | Areva Np Gmbh | Sicherungsvorrichtung für einen Steuerstab in einer kerntechnischen Anlage |
| CN105973319A (zh) * | 2016-07-15 | 2016-09-28 | 中国核动力研究设计院 | 一种控制棒驱动机构排污系统水力特性计算方法 |
| CN107403648B (zh) * | 2017-07-25 | 2019-06-14 | 中国原子能科学研究院 | 一种用于非能动组件内部节流的装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB987880A (en) | 1960-06-15 | 1965-03-31 | Licentia Gmbh | A control rod drive for nuclear reactors |
| DE1230140B (de) | 1960-06-15 | 1966-12-08 | Licentia Gmbh | Absorberstabantrieb fuer Kernreaktoren |
| DE1614098A1 (de) * | 1967-11-24 | 1970-10-29 | Licentia Gmbh | Hydraulischer Antrieb zur Notabschaltung von Kernreaktoren |
| SE334686B (ja) * | 1970-06-18 | 1971-05-03 | Asea Atom Ab | |
| US3752736A (en) * | 1970-09-30 | 1973-08-14 | Licentia Gmbh | Control rod arrangement particularly for boiling water reactors |
| DE3342838A1 (de) * | 1982-12-03 | 1984-06-07 | Heinz Dipl.-Ing. 6360 Friedberg Acher | Absorberstabantrieb fuer kernreaktoren |
| US5276719A (en) * | 1991-08-14 | 1994-01-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Hydraulic control rod drive for a nuclear reactor |
| US5581587A (en) * | 1993-05-10 | 1996-12-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Control rod driving apparatus |
| DE4441751C1 (de) | 1994-11-23 | 1996-04-25 | Siemens Ag | Schnellabschaltsystem und Verfahren zur Schnellabschaltung eines Kernreaktors |
| US5661771A (en) | 1995-12-04 | 1997-08-26 | General Electric Company | Inner filter for a control rod drive |
| DE19827443A1 (de) | 1998-06-19 | 1999-12-30 | Siemens Ag | Verfahren zum Anfahren und zur Überwachung sowie Einrichtung zur Steuerung eines Siedewasser-Kernreaktors |
-
2001
- 2001-12-13 DE DE10161219A patent/DE10161219C1/de not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-12-10 EP EP02027449A patent/EP1320106B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-12-11 TW TW91135868A patent/TW574713B/zh not_active IP Right Cessation
- 2002-12-12 JP JP2002361214A patent/JP4210108B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2002-12-13 US US10/319,345 patent/US7197103B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101540181B1 (ko) * | 2014-05-19 | 2015-07-29 | 한국원자력연구원 | 연구용 원자로 하부설치 이차정지구동장치 |
| KR101669494B1 (ko) * | 2015-07-09 | 2016-10-26 | 한국원자력연구원 | 원자로의 제어봉 연결장치 |
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|---|---|
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| JP4210108B2 (ja) | 2009-01-14 |
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| DE10161219C1 (de) | 2003-08-28 |
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