JP2005147904A - 原子炉の制御棒駆動機構及びその据付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
原子力プラントの制御棒駆動機構の据付け高さを制御棒駆動機構を回転プラグから完全に抜き取らない状態で調整出来るようにする。
【解決手段】
据付けリング３４が回転プラグ３３への据付け面５１に搭載されている。その据付けリング３４の上端面には高さ調整用凸部３６と高さ調整用凹部３８とが形成され、その据付けリング３４の上端面に搭載される制御棒駆動機構の上部案内管２１の面には高さ調整用凸部３５と高さ調整用凹部３７とが形成され、高さ調整用凸部３６と高さ調整用凸部３５とが上下に重なっている。この据付けリング３４の側面には周方向の案内溝４０と上下方向の各位置決め溝４１，４２，４３が設けられ、この溝の内側に位置させた案内ピン３９が上部案内管２１の側面に固定されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、原子力プラントに使用する原子炉の制御棒駆動機構に係り、さらに詳しくは、その制御棒駆動機構の駆動軸の駆動下限位置を調整する機構を備えた制御棒駆動機構とその据付け方法に関するものである。

一般に、高速増殖炉（ＦＢＲ）の原子炉容器には、冷却材として液体のナトリウムが収容されるとともに、原子炉容器の中央部には多くの燃料集合体が装荷された炉心が配置される。燃料集合体の間には制御棒（ＣＲ）が設置されて、原子炉の起動・停止，反応度補償，負荷追従等の制御は、炉心に対し制御棒を挿入もしくは引き抜きすることにより行われる。

原子炉容器の上部に装着されている回転プラグには、制御棒駆動機構（ＣＲＤ）が据付けられている。その制御棒駆動機構の駆動軸をモータによって上下方向に移動させることで、駆動軸で把持した制御棒を上下動させ、炉心に対し制御棒を挿入もしくは引き抜きできる。

この制御棒駆動機構は、一般に上下に長尺品であり原子炉容器の上部に備わる回転プラグに据付けられる。この場合の制御棒駆動機構の高さ方向に係わる据付位置は、建設時に得られた実測値を反映して、制御棒駆動機構の上部案内管の据付け部の高さを定めることで決定している。

制御棒駆動機構の駆動軸は、炉心への制御棒の全挿入時においては、上部案内管の内部の段付部、即ち上部ダッシュポット部又はそれより上方で上部案内管内部に突き出た段付部で受けとめられる。そのため、それ以上の制御棒の炉心内への挿入、即ちそれ以上の制御棒や駆動軸の下方への動き、が阻止される。このようにして、制御棒駆動機構の駆動軸は、上部案内管の内部の段付部で受けとめられる高さが駆動出来る駆動下限位置となる
（例えば、特許文献１を参照）。

一方、制御棒駆動機構の高さ方向に係わる据付位置の調整は、駆動軸による制御棒の掴み離しの操作を確実に行う上で重要な管理項目の一つであり、上部案内管の据付け部の高さを高くすると駆動軸下端の位置は上方へ移動し、制御棒の上端部と相対的に上方へ離れることになり、逆にこの高さを低くすると駆動軸下端の位置は下方へ移動し、制御棒の上端部と相対的に近づくことになる。

特公平３−５３５９２号公報

上記従来技術においては、将来、制御棒の仕様変更やその他の不特定事象が生じ、制御棒駆動機構の駆動軸がとどく下端の位置をさらに下方へ延長させる調整の必要が生じた場合に、制御棒駆動機構を回転プラグから引き出して、部品の取付けあるいは交換等の対応を行う必要性がある。

制御棒駆動機構を回転プラグから引き出す際には、上部案内管の据付け部が原子炉容器のカバーガスのシール機能も有していることから、放射線防護設備や不活性ガス雰囲気保持設備や遠隔操作機器等の特殊設備を別途、製作する必要があり、時間と多くの費用を要することから、すみやかなる実施は困難である。

本発明は、原子炉容器の回転プラグから制御棒駆動機構を引き出すことなく制御棒駆動機構の駆動下限位置を調整出来るようにすることを目的とする。

上記目的を達成するための一手段は、原子炉容器の上部に備わる回転プラグに据付けられる上部案内管と、前記上部案内管内部の構造で駆動下限位置において下方への動きが受けとめられる駆動軸とを備えた制御棒駆動機構において、前記上部案内管の据付部下端面に下向きに設けた凹凸形状部分と、これに噛合う上向きの凹凸形状の接触面と側面に案内溝を有する据付けリングと、前記案内溝の内側に位置するように前記上部案内管に固定された案内ピンとを備える構成を備え、前記上向きの凹凸形状の凹形状と前記下向きの凹凸形状の下向きの凸形状との噛合わせ出来る位置と、前記上向きの凹凸形状の凸形状に前記下向きの凹凸形状の下向きの凸形状を搭載する位置との間で、前記下向きの凹凸形状と上向きの凹凸形状との相対的位置を、案内ピンが案内溝を移動出来る範囲内で上部案内管を回転させることによって変更して、前記上部案内管の据付け高さを変更し、もって駆動軸の駆動下限位置を変更して制御棒駆動機構を回転プラグに据付ける方法を採用した。

その上、前記据付けリングに、前記据付けリングと前記回転プラグとの間に前記据付けリングの回転を拘束する拘束力を付加する手段を備えることが好ましく、その手段を備えると、上部案内管を回転させる際に前記拘束力がその回転に伴って据付けリングが同時に供回り作用を防止し、確実に据付けリングに対する上部案内管の相対的回転作用が達成できる。

本発明によれば、原子力プラントの制御棒駆動機構を回転プラグから引き出さずに上部案内管の据付け部の高さを変更できるので、簡単且つ短期間で駆動軸の駆動下限位置を調整できる原子力プラントの制御棒駆動機構が提供できる。

原子力プラントの制御棒駆動機構の据付高さを制御棒駆動機構を回転プラグから完全に抜き取らない状態で調整出来るようにする目的で、以下の構成を発案した。

即ち、据付けリング３４が回転プラグ３３への据付け面５１に搭載されている。その据付けリング３４の上端面には高さ調整用凸部３６と高さ調整用凹部３８とが形成され、その据付けリング３４の上端面に搭載される制御棒駆動機構の上部案内管２１の面には高さ調整用凸部３５と高さ調整用凹部３７とが形成され、高さ調整用凸部３６と高さ調整用凸部３５とが上下に重なっている。この据付けリング３４の側面には周方向の案内溝４０と上下方向の各位置決め溝４１，４２，４３が設けられ、この溝の内側に位置させた案内ピン３９が上部案内管２１の側面に固定されている。

その高さ調整用凸部３５が高さ調整用凸部３６に重なる状態から高さ調整用凸部３５が高さ調整用凹部３８に重なって噛合う位置に重なり合いを変更することで上部案内管の据付け高さを下方に調整できる。

原子力プラントの一つで高速増殖炉に採用できる制御棒駆動機構は、図１に全体構造の縦断面を示すような構造を有する。その構造を示す図１に基づいて主な構成を以下に述べる。

図１は、制御棒１６がほぼ下限にある時の制御棒駆動機構の縦断面図である。その下限位置においては、制御棒駆動機構の上部案内管内の段付き部８１又はダッシュポット５７で制御棒駆動機構の下部駆動軸６５の段付き部がそれ以上に下方へ移動できないように受け止められる構成となっている。その段付き部８１又はダッシュポット５７が下部駆動軸６５の下方への移動を阻止する移動阻止部と成っている。このように、制御棒駆動機構は、上部案内管内に装備されて下部駆動軸の駆動下限位置で下部駆動軸の下方への動きを受け止める構成を備える。

図１において駆動部２０は上部ハウジング５２内に納められている。その上部ハウジング５２は、原子炉容器の回転プラグ３３の上面に設置されている駆動部用案内筒８０に取付けて支持されている。

駆動部２０は以下のとおりである。即ち、上部ハウジング５２の上端付近にストローク用モータ１が設置されている。このストローク用モータ１の回転は、歯車列５３を介してボールスクリュー２に伝達される。ボールスクリュー２の回転によりボールスクリュー２に沿って上下動するボールナット３は、フランジ１９に固定されている。また、ロードセル１７を介して、下端フランジ５４が、上部ハウジング５２の周方向に設けられた複数のロック部５５を滑動可能に吊設している。

ロック部５５には、スライド部５６の下端にブラケット５８を介してロック爪３１が設けられており、その下方にはホールドマグネット８が設けられている。このホールドマグネット８は、アーマチュア９を介してリンク１１を作動させる。このリンク１１は、上部駆動軸１４の上部段付き部１５と係合し、ストローク用モータ１の駆動により制御棒１６を上下させる。

さらに、駆動部２０は、中間部に制御棒１６の切り離しまたは結合を行うための機構を有している。フランジ１９からロードセル１７を介して吊持されるブラケット５９にラッチ用モータ４が取付けられており、ラッチ用モータ４の回転がボールスクリュー５とボールスクリュー５に螺合したボールナット６を介してボールナット６に固定したフランジ
６０を上下させるようになっている。

なお、フランジ１９の上面に、前述のホールドマグネット８やラッチ用モータ４に電源を供給するスプリングケーブル６１の一端が固定されている。

上部駆動軸１４には、上部ラッチ軸７が挿入されている。この上部ラッチ軸７は、上部ラッチ軸用ばね６２によって上方へ付勢されるとともに、下端フランジ５４に設けられたデラッチ軸２２が貫入されている。

また、駆動部２０は、下端付近にガス供給管６３を介して導かれた高圧ガスを蓄えるアキュムレータ１８が形成され、アキュムレータ１８に蓄えられた高圧ガスをシリンダ部
６４に導くようになっている。

そして、上部駆動軸１４は、下端部が下部駆動軸６５の上端部とボールラッチ機構２３により着脱可能に結合している。

すなわち、上部駆動軸１４は、下端部にはめ込まれた下部駆動軸６５の上端とボール
６６により結合している。そして、下部駆動軸６５は、可動片６７の上方への移動により、上部駆動軸１４との結合が解除される。可動片６７は、下部駆動軸６５内を上下動する下部ラッチ軸６８の上端部とボール６９により着脱可能に結合しており、この結合が解除された時は可動片用ばね７０の付勢力により上方へ移動する。また、下部ラッチ軸６８は、下部ラッチ軸用ばね７１により上方へ付勢されており、上端部に可動片６７との結合を解除するための可動棒７２がはめ込まれている。なお、上部案内管２１は、上方に設けられたストロークべローズ２４により下部駆動軸６５を覆って、例えばナトリウム蒸気等の炉内物が駆動部２０に漏れることがないようにしている。

上部案内管２１は、中間部においてラッチベローズ２５が下部駆動軸６５と下部ラッチ軸６８との間に設けられていて、前記したようにナトリウム蒸気等の炉内物が駆動部２０に漏れることがないようにしている。

さらに、液体ナトリウム等の冷却材液面１０の下方となる上部案内管２１部分には内部に上部ダッシュポット５７が形成されている。そして、下部駆動軸６５の下端には制御棒１６を把持したり離したりすることのできる保持部であるグリッパ４５を有する。すなわち、下部駆動軸６５は、下端部にフィンガ１３が設けられており、このフィンガ１３が制御棒１６の上端部に形成されたハンドリングヘッド２６と着脱自在に結合する。このフィンガ１３とハンドリングヘッド２６との結合は、下部ラッチ軸６８の下端の形成されたグリッパロッド２７により解除されるようになっている。

なお、下部駆動軸６５の下端に結合した制御棒１６は、前記した上部駆動軸１４が上下動することにより制御棒案内管４６内を上下動する。また、制御棒１６の下端にはスクラム時等の衝撃を緩衝するための下部ダッシュポット３２が形成されている。

図１のように、上部案内管２１の回転プラグ３３への据付け部には環状の水平面となる据付け面５１が作られている。その据付け面５１の上に据付けリング３４がリング部材として搭載されるように配置されることになる。図１に示すように、上部案内管２１の外周囲に位置したリング状の据付けリング３４の上端面には、上向きの据付けリング側高さ調整用凸部３６と据付けリング側高さ調整用凹部３８とが据付けリング３４の周方向へ交互に形成されている。また、据付けリング３４の上端面に搭載される上部案内管２１の環状で下向きの面には、図２のように、下向きの上部案内管２１側の高さ調整用凸部３５と上部案内管２１側の高さ調整用凹部３７とが上部案内管２１の周方向へ交互に形成されている。

このようにして、据付けリング３４の上端面には上向きの凹凸形状が段付部として形成され、上部案内管２１の据付けリング３４に対向する下向きの面には下向きの凹凸形状が段付部として形成される。その上向きの凹凸形状の上向きの凸部は据付けリング側高さ調整用凸部３６であり、下向きの凹凸形状の下向きの凸部は上部案内管２１側の高さ調整用凸部３５であり、両凸部は図２のように上下に重なって接している。このことによって、据付けリング３４の上端面に上部案内管２１が搭載されて支持される。

このような支持関係は、上部案内管２１側の高さ調整用凸部３５と据付けリング３４側の高さ調整用凸部３６とが上下に重ねた状態で、回転プラグ３３の据付け面５１上へ据付けリング３４を着地させることで達成できる。

この据付けリング３４の側面には、図２のように、第１溝部として周方向に長い案内溝４０が形成され、その案内溝４０の右端には第２溝部として上方向に延長された位置決め溝４１と、同じく左端には第２溝部として上方向に延長された位置決め溝４２が、同じく左端には第３溝部として下方向に延長された位置決め溝４３が設けられている。このような案内溝４０と位置決め溝４１，４２，４３から成る溝の内側に位置させた円柱状の案内ピン３９が水平に上部案内管２１の側面に固定されている。その案内溝４０や位置決め溝４１，４２，４３の溝幅は案内ピン３９の直径よりも大きくして、案内ピン３９がその案内溝４０や位置決め溝４１，４２，４３の溝内を溝に沿って移動できるようにしてある。このような案内ピンと案内溝４０や位置決め溝４１，４２，４３との構成は、一箇所だけに設けられることであっても良いが、据付けリングや上部案内管の周方向の複数箇所に分散して設けてもよい。

図２のように、上部案内管２１側の高さ調整用凸部３５と据付けリング３４側の高さ調整用凸部３６とが重なって一致するようにして、回転プラグ３３の据付け面５１上へ設定されている状態では、案内ピン３９は案内溝４０を外周囲側から見て右端であって位置決め溝４１の真下に位置している。この状態で下部駆動軸６５を駆動部２０で駆動下限位置まで下降させると、グリッパ４５で連結把持した制御棒１６は、原子炉容器内の炉心の支持板４４に支持された制御棒案内管４６内の最下部に到達して制御棒案内管４６内の下部ダッシュポット３２にて受けとめられる状態を生じる。

次に、制御棒駆動機構の動作や下部駆動軸の駆動下限位置の調整作業などについて説明する。

（１）出力制御時等における駆動軸及び制御棒の上下動について、
駆動軸１４及び制御棒１６の上下動は、制御棒１６を駆動軸１４の下端部にラッチした後、アーマチュア９をホールドマグネット８に吸引させ、リンク１１の挾持部１２により駆動軸１４の上部段付き部１５を挾持させた状態において、ストローク用モータ１の軸回転運動を、ボールスクリュー２とボールナット３とのかみ合い機構により上下直線運動に変換し、ロ−ドセル１７，ホールドマグネット８に吸着されているアーマチュア９，リンク１１及び挾持部１２などを介して、ストローク用モータ１の軸回転力を駆動軸１４に伝達させることにより行う。

なお、ストローク用モータ１には、駆動軸１４及び制御棒１６の自重、並びにスクラム加速用のアキュムレ−タ１８内のガス圧力が駆動軸１４のピストン部に作用して発生する下向きの力が負荷される。また、ストローク用モータ１の軸回転が停止された場合、駆動軸１４及び制御棒１６の保持は、電磁ブレーキ２８により行われる。

（２）原子炉の急速停止時におけるスクラム動作について、
制御棒１６をスクラムさせる際には、図１中のホールドマグネット８を消磁するとアーマチュア９がｌ１だけ落下する。すると、リンク１１と挟持部１２が矢印に示すごとく時計方向に回動し、上部段付き部１５の係合が解除される。そして、上部駆動軸１４は、下部駆動軸６５と制御棒１６を結合した状態のまま自重により落下する。この際、シリンダ部６４へアキュムレータ１８から高圧ガスを導き、上部駆動軸１４を下方へ加速して、制御棒１６を急速に炉心内の制御棒案内管４６の深い部位へ挿入されるようになっている。

（３）燃料交換時における制御棒の切り離し動作について、
下部駆動軸６５と制御棒１６の切り離しは、ラッチ用モータ４の操作により行われる。ラッチ用モータ４を駆動させてフランジ６０を下降させると、上部ラッチ軸７が押し下げられ、上部ラッチ軸７の下端が可動片６７を下方へ押す。そのため、ボール６９により可動片６７と結合している下部ラッチ軸６８は、可動片６７と一体的に下方へ押し下げられ、下端のグリッパロッド２７が下部駆動軸６５の下端より飛び出す。これに伴いフィンガ１３は、図７において時計方向に回動し、ハンドリングヘッド２６との結合が解除される。

したがって、この状態においてストローク用モータ１を駆動させることにより、上部駆動軸１４および下部駆動軸６５を引き上げて制御棒１６の切り離しをすることができる。

このように上部駆動軸１４を引き上げた状態において、ラッチ用モータ４を軸回転させて上部ラッチ軸７を引き抜き、この動作に連動して引き抜かれるホルダ２９の内側に設けてあるテ−パ部を滑って内側に閉じる複数のロック爪３１により、上部駆動軸１４の上端段付き部３０を挾持し、駆動軸１４の落下を防止する。

その後、炉心と制御棒駆動機構との物理的干渉を無くし、回転プラグ３３の回転に支障を及ぼさないように、ストローク用モータ１を軸回転させて上部駆動軸１４を制御棒全引き抜き位置まで引き上げ、その状態を保持する。次いで、回転プラグ３３が回転できるように、スプリングケーブル６１から制御棒駆動機構の外側へ延長されている制御棒駆動機構用電源供給ケーブル（図示せず）の電源への接続を手動で切り離し、回転プラグ３３と回転プラグ３３周辺の固定側との間の拘束を解く。

すなわち、駆動軸１４を機械的に挾持するので、ホールドマグネット８への電源供給が断たれても、駆動軸１４を落下させることなく、引き抜き終了時の状態を保持することができる。なお、制御棒１６のラッチ時及びデラッチ時におけるラッチ軸７の状態保持は、ラッチ用モータ４に直結するＯＦＦブレーキ（図示せず）により行う。

（４）駆動部と上部案内管との切り離し及び結合動作について、
駆動部２０と上部案内管２１との切り離しは、制御棒駆動機構を保守管理する場合などに行う。

駆動部２０と上部案内管２１との切り離しは、ストローク用モータ１を駆動させることにより行う。すなわち、図７に示すように制御棒１６の下限位置にある状態から、下端フランジ５４をさらに降下すると、下端フランジ５４に設けたデラッチ軸２２が、可動棒
７２を下方へ押す。そのため、可動棒７２は、ボール６９により下部ラッチ軸６８と結合し、下部ラッチ軸６８と可動片６７との結合を解除する。下部ラッチ軸６８との結合が解除された可動片６７は、可動片用ばね７０により上方へ移動し、ボール６６によって下部駆動軸６５と結合し、下部駆動軸６５と上部駆動軸１４との結合を解除する。したがって、この状態において、ストローク用モータ１を逆回転させて上部駆動軸１４を引き上げることにより上部案内管２１は駆動部２０から切り離される。

その後、ラッチ用モータ４を軸回転させてホルダ２９を引き抜き、複数のロック爪３１を内側に閉じることにより、複数のロック爪３１で上部駆動軸１４の上端段付き部３０を挾持し、上部駆動軸１４の落下を防止する。

次いで、上部駆動軸１４の落下を防止しながら、ストローク用モータ１を軸回転させて上部駆動軸１４を所定位置まで引き抜き、この引き抜いた状態を保持しながら、駆動部
２０を据付け位置から引き抜き、メンテナンス場所への移動準備の１つとして、制御棒駆動機構用電源供給ケーブルを手動で切り離す。

この場合も、上述の（３）の場合と同様に、上部駆動軸１４を機械的に挾持するので、ホールドマグネット８への電源供給が断たれた場合でも、上部駆動軸１４を落下させることなく、上部駆動軸１４を全引き抜き終了時の位置に保持することができる。なお、制御棒１６のラッチ時及びデラッチ時における上部ラッチ軸７の状態保持は、ラッチ用モータ４に直結するＯＦＦブレーキ（図示せず）により行う。

次に、駆動部２０と上部案内管２１との結合は、制御棒１６が原子炉（図示せず）内に完全に挿入されている状態において、ラッチ用モータ４を軸回転させることにより駆動部２０側の上部ラッチ軸７のみを降下させ、上部駆動軸１４と下部駆動軸６５との連結部であるボールラッチ機構２３を結合状態にすることによって行う。その後、ラッチ用モータ４を逆方向に軸回転させ、ラッチ軸７を元の位置まで引き抜くことにより再結合動作が終了する。

（５）シ−ル機能について、
上部案内管２１の内側上部と下部駆動軸６５との間にストロークベローズ２４を、下部駆動軸６５と下部ラッチ軸６８との間にラッチベローズ２５を設けており、炉内の雰囲気と外気とを遮断する。

（６）下部駆動軸の駆動下限位置の調整作業について、
下部駆動軸の駆動下限位置の調整作業は上部案内管の据付け高さを調整することで行われる。その調整作業の一実施形態の操作手順を図３のフロー図で示す。図３のＡに示すように、据付けリング３４は、上部案内管２１側の高さ調整用凸部３５と据付けリング３４側の高さ調整用凸部３６が上下方向に重なって周方向の位置が一致するようにした状態で、据付け面５１に設定されている。その設定には、原子炉容器の納まっている建屋内に存在しているクレーンで下部駆動軸６５や上部案内管２１を吊って据付け面５１に運搬して吊り降ろすことで行う。このときには、据付けリング３４は案内ピン３９に引っ掛り上部案内管と同時に運搬される。なお、この際には、案内ピン３９は位置決め溝４１に入っていて、上部案内管２１をクレーンによって回転プラグ３３内へ挿入している途中で、上部案内管２１側の高さ調整用凸部３５と据付けリング３４側の高さ調整用凸部３６の上下重なり合いが成立する周方向の位置関係が保持される。

このような位置関係を保って据付けリング３４が据付け面に着地するまでクレーンによって回転プラグ３３の下方へ上部案内管２１や下部駆動軸６５を降下させる。その内に、ついには、据付けリング３４が回転プラグ３３上の据付け面５１に着地して図３のＢの状態に示すように、上部案内管２１側の高さ調整用凸部３５が据付けリング３４側の高さ調整用凸部３６上に搭載されて、上部案内管２１が高い位置に据付けられる。このような据付けで下部駆動軸６５の駆動下限位置は高い位置に調整された状態で制御棒駆動機構が回転プラグ３３にセットされる。

次に、下部駆動軸６５の駆動下限位置を低い位置に調整する作業を解説する。即ち、原子炉容器内の雰囲気が原子炉容器外へ多量に漏れ出ないように、上部案内管２１側の高さ調整用凸部３５と据付けリング側の高さ調整用凸部３６との接触が断たれる程度に、クレーンによって、上部案内管２１を、わずかに引き上げる。このようにすると、上部案内管２１側の高さ調整用凸部３５が据付けリング側の高さ調整用凸部３６から僅かに浮く。一方で、据付けリング３４はその自重によって据付け面５１に接触した状態を保つために、据付けリング側の高さ調整用凸部３６の高さの位置は変わらない。

次に、図３のＣに示すように、上部案内管２１を上から見て時計方向へ回すと、上部案内管２１側の高さ調整用凸部３５は、据付けリング３４側の高さ調整用凹部３８の上側に移動する。この場合、上部案内管２１に固定されている案内ピン３９が案内溝４０に沿って移動し、所定の回転角度で案内溝４０の左端と接触することで、凹凸部の噛合う位置が自ずと決定されるようにしている。なお、据付けリング３４はその自重によって据付け面５１に接触した状態を保つために、上部案内管２１の回転時において案内ピン３９が案内溝４０に沿って移動し、所定の回転角度で案内溝４０と接触するまでの間は、据付けリング３４が誤って同時に回転することはない。据付けリング３４が誤って同時に回転しないように、上部案内管２１側の高さ調整用凸部３５が据付けリング側の高さ調整用凸部３６から僅かに浮く状態にあっても、案内ピン３９が案内溝４０の内壁面に接触することが無いように案内溝４０の溝幅を案内ピン３９の直径よりも大きく形成されている。

次に、図３のＤに示すように、クレーンによって上部案内管２１を下降させることで、上部案内管２１側の高さ調整用凸部３５は、据付けリング３４側の高さ調整用凹部３８と噛合った形となる。この場合、案内ピン３９が案内溝４０に接触しないように、位置決め溝４３に落とし込まれてゆく。このことにより、凹凸部の深さ寸法分だけ上部案内管２１の据付け高さを下方向へ変更することができるようになる。上部案内管２１の据付け高さを下方向へ変更することで、下部駆動軸６５の駆動下限位置がその変更相当分下方へ下がる調整が達成される。

また、図３のＤ，Ｃ，Ｂの順に操作することで、一旦、下方向へ変更した据付け高さを変更前の高さに復帰させる調整も可能である。なお、位置決め溝４２には、上部案内管
２１の交換作業のために回転プラグ３３から上部案内管等を引き抜く際に、案内ピン３９が入り込んで上部案内管２１側の高さ調整用凸部３５と据付けリング３４側の高さ調整用凹部３８の周方向への相対的位置関係を保持するために設けられている。

以上のように、上部案内管２１の据付け高さを調整する際に、上部案内管２１を、その全長にわたって回転プラグ３から上方へ引き出す必要性がなくなり、上部案内管２１の引き出しに対応するための放射線防護設備や不活性ガス雰囲気保持設備や遠隔操作機器等の特殊設備も不要となり、簡単に比較的短期間で実施でき、コストも低減できるという効果がある。

なお、以上の第１実施例では、据付け高さ調整作業は、上部案内管２１の回転時における据付けリング３４が同時に回転しないための手段として、据付けリング３４の自重のみによる構成としたが、これに限らず、例えば据付けリング３４の外周部に溝８２を設け、その溝８２に回転プラグ３３との間に拘束力を付加する付加手段を備える構成も考えられる。

その付加手段を中心に本発明の第２実施例を図４に基づいて以下に解説する。尚、その付加手段以外は既述の第１実施例と同じなので、同じ部分の解説は省略する。

図４に示すように、据付けリング３４の外周部には、案内溝４０や位置決め溝４１，
４２，４３と交差しないように、それらの溝から離れた位置に上下方向の溝８２を設け、その溝８２に回転プラグ３３との間にバネ力を発揮して拘束力を据付けリング３４に付加する板バネ４７を取付けネジ４８によって固定する構成が採用される。その板バネ４７はバネ力で強く回転プラグ３３に接触して据付けリング３４が回転しようとすると大きな摩擦力を生じて、その据付けリング３４の回転を防止する。

このようにして板バネ４７はバネ力が据付けリング３４の回転を拘束する拘束力として働く。そのために、上部案内管２１の回転時において案内ピン３９が案内溝４０に沿って移動し、所定の回転角度で案内溝４０と接触するまでの間は、据付けリング３４が、誤って同時に回転することは確実に防止されて、上部案内管２１側の高さ調整用凸部３５と、据付けリング３４側の高さ調整用凹部３８の位置合わせが正しく実施できるようになる。また、板バネ４７と取付けネジ４８は、周方向の複数箇所に設けられていてもよく、この場合も同様な効果が得られる。また、取付けネジ４８の替わりに溶接によって板バネ４７を据付けリング３４に固定してもよい。

本発明の第３実施例を、図５を用いて説明する。本発明の第３実施例では、既述の第１実施例に据付けリング３４と回転プラグ３３との間に拘束力を付加する付加手段を備える実施例である。本発明の第３実施例を図５に基づいて以下に解説する。尚、その付加手段以外は既述の第１実施例と同じなので、同じ部分の解説は省略する。

図５に示すように、据付けリング３４の外周部に周方向に連続した一条の溝８５を設け、その溝８５内にＯリング４９を納めて、Ｏリング４９が回転プラグ３３と据付けリング３４とに挟まれて弾性領域範囲で扁平に変形する様にしてある。そのＯリング４９の変形による反発力が据付けリング３４と回転プラグ３３との間に作用する。その反発力はＯリング４９自身を据付けリング３４と回転プラグ３３に強く押し付けるので、据付けリングが回転しようとすると、Ｏリング４９と据付けリング３４及びＯリング４９と回転プラグ３３との間に大きな摩擦力を生み、その摩擦力が据付けリングを回転させないようにする拘束力として作用する。

これによって、上部案内管２１の回転時において案内ピン３９が案内溝４０に沿って移動し、所定の回転角度で案内溝４０と接触するまでの間は、据付けリング３４が、誤って同時に回転することはなくなり、上部案内管２１側の高さ調整用凸部３５と、据付けリング３４側の高さ調整用凹部３８の位置合わせが正しく実施できるようになる。また、溝
８５とＯリング４９の組合せ構成が上下の複数個所に渡って多段に設けられていてもよく、この場合も同様な効果が得られる。

Ｏリング４９に代えて、図６に示したように溝８５にパッキン５０を装着して拘束力得るようにしても良く、その際に、溝８５とパッキン５０の組合せ構成が上下の複数個所に渡って多段に設けられていてもよい。

この発明は、原子力プラントの出力を調整する制御棒の駆動を司る制御棒駆動機構に用いられる。

本発明の第１実施例による制御棒駆動機構の縦断面図である。 図１の据付けリング部の拡大図である。 本発明の実施例における上部案内管の据付け高さ調整作業の手順を表すフロー図である。 本発明の第２実施例による据付けリング部の要部断面表示図である。 本発明の第３実施例による据付けリング部の要部断面表示図である。 本発明の第３実施例の変形例による据付けリング部の要部断面表示図である。

符号の説明

１４…上部駆動軸、１６…制御棒、２１…上部案内管、３３…回転プラグ、３４…据付けリング、３５…上部案内管側高さ調整用凸部、３６…据付けリング側高さ調整用凸部、３７…上部案内管側高さ調整用凹部、３８…据付けリング側高さ調整用凹部、３９…案内ピン、４０…案内溝、４１，４２，４３…位置決め溝、４５…グリッパ、４６…制御棒案内管、４７…板バネ、４８…取付けネジ、４９…Ｏリング、５０…パッキン、５１…据付け面、５７…上部ダッシュポット、６５…下部駆動軸。

Claims (8)

1. 原子炉容器の回転プラグに据付けられる案内管と、前記案内管内に設置されて制御棒と連結される駆動軸と、前記駆動軸を駆動するモータとを備え、前記案内管内に前記駆動軸の駆動下限位置で前記駆動軸の下方への移動を阻止する移動阻止部を設けた原子炉の制御棒駆動機構において、
   前記案内管の周囲に配置されて前記回転プラグ上に置かれるリング部材であって、上端部において周方向に一方の段付部が形成された前記リング部材を有し、前記一方の段付部の少なくとも一部によって支持される他方の段付部を前記案内管に形成した原子炉の制御棒駆動機構。
2. 請求項１において、前記リング部材には溝が形成され、
   前記案内管には、前記溝内に前記溝に沿って移動自在に組み込まれているピンが固定設置され、
   前記溝は、前記両段付部の各段部の重なり合いが変えられるように前記ピンを案内する形状を有することを特徴とした原子炉の制御棒駆動機構。
3. 原子炉容器の回転プラグに据付けられる案内管と、前記案内管内に設置されて制御棒と連結される駆動軸と、前記駆動軸を駆動するモータとを備え、前記案内管内に前記駆動軸の駆動下限位置で前記駆動軸の下方への移動を阻止する移動阻止部を設けた原子炉の制御棒駆動機構において、
   前記案内管の周囲に配置されて前記回転プラグ上に置かれるリング部材であって、上端部において周方向に一方の凹凸部が形成された前記リング部材を有し、
   前記一方の凹凸部の少なくとも一部によって支持される他方の凹凸部が前記案内管に形成され、
   前記リング部材はその側壁に、周方向に伸びて且つ上下方向にも伸びる溝を形成しており、
   前記溝内を移動するピンを前記案内管に取付けた原子炉の制御棒駆動機構。
4. 請求項３において、前記溝は、前記集方向に伸びる第１溝部、前記第１溝部に連通して前記第１溝部よりも上方に伸びる第２溝部、及び前記第１溝部に連通して前記第１溝よりも下方に伸びる第３溝部を有することを特徴とした原子炉の制御棒駆動機構。
5. 請求項４において、前記一方の凹凸部の凸部と前記他方の凹凸部の凸部とが上下に重なる状態で前記ピンが前記第１溝部内に位置し、前記両凹凸部のうちの一方の前記凹凸部の凸部が残りの前記凹凸部の凹部と噛合う状態で前記ピンが前記第３溝部内に位置することを特徴とした原子炉の制御棒駆動機構。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項において、前記リング部材と前記回転プラグとの間に前記リング部材の回転を拘束する手段が装備されていることを特徴とした原子炉の制御棒駆動機構。
7. 原子炉の制御棒駆動機構の案内管に設けられた下向きの段付部を、回転プラグに据付けられるリング部材に設けた上向きの段付部に上下に重ねて搭載する過程をもって前記回転プラグに前記案内管を据付ける原子炉制御棒駆動機構の据付け方法。
8. 原子炉の制御棒駆動機構の案内管に設けられた下向きの段付部を、回転プラグに据付けられるリング部材に設けた上向きの段付部に上下に重ねて前記回転プラグに前記案内管を据付けられている状態から、前記上下各段付部の重なり合う段を変更する過程をもって前記案内管の据付け高さを調整する原子炉制御棒駆動機構の据付け方法。

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