JP2005195572A - 原子炉の核計測設備 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動器、通路選択器などの構造を改善することによって、空間効率性を向上させる一方で、設備の故障発生率を下げ、メンテナンス及び管理面においてより安全で高効率となる原子炉の核計測設備を提供する。
【解決手段】 ギアモータ、このギアモータにより駆動されるヘリカルギア、ヘリカルギアから検出器ケーブルを供給／巻線する貯蔵リールを含む駆動器１００及び上部固定板３１１、下部固定板３１２、連結棒３１３からなる本体３１０、本体３１０の中心部に設置された固定軸、上部回転板３２１と下端部において前記上部回転板と対称するように設置されてこの上部回転板とともに回転する下部回転板３２２を含む外部通路選択器３２０と回転軸の下端部に位置するとともに、複数のパスが形成された円板を含む内部通路選択器３３０を含む二重索引通路選択器３００からなる原子炉の核計測設備。
【選択図】 図２ａ

Description

本発明は、原子炉の核計測設備に関し、より詳細には、改善された構造及び向上した信
頼度を持ち、空間及びメンテナンスの側面において効率的であり、一部の故障発生時に代
替手段の適用が容易とされる原子炉の核計測設備に関する。

一般に、原子炉は、その容量によって３０乃至６０本の検出器通路（Thimble）を備えている。また、各検出器通路に対する中性子束マップを生成するために、移動式核計測設備が使用される。このような原子炉の核計測設備は、検出器及び検出器ケーブルと、この検出器の原子炉への挿入または引出を行う駆動器と、前記各検出器を原子炉内の特定検出器通路に案内する通路選択器と、を含む。通常、一つの原子炉に対して中性子束を測定するためには、専用の検出器を有する駆動器と通路選択器が４つの組をなしており、前記各検出器を案内する通路選択器を操作することによって、４つの検出器が原子炉の３０乃至６０本の全ての検出器通路に選択的に挿入される。

従来の核計測設備は、図１ａ及び図１ｂに示すように、駆動器１０と、この駆動器１０
と連結されて通路選択器システム３０につながっているとともに、内部に検出器が通過するように管形状となっている引入配管１１と、この引入配管１１の一端部と連結された通
路選択器システム３０と、から構成される。ここで、末端部に検出器を有する検出器ケーブルが、前記駆動器１０の内部に巻き上げられており、前記検出器は、駆動器１０の駆動により引入配管１１を経て通路選択器システム３０に挿入され、この通路選択器システム３０を通して原子炉内の検出器通路に挿入される。

図１ｂには、従来の通路選択器システム３０として、４台の上部通路選択器３１と４台
の下部通路選択器３２がそれぞれ上部及び下部に配置された２階式の構造のものを示した
が、３階式の構造も可能である。さらに、通路選択器システム３０の各階は、複数の配管
で連結される。すなわち、前記各上部通路選択器３１から複数本の配管が延びて下部通路選択器３２にそれぞれ分配される。

このような従来の核計測設備によれば、駆動器１０の駆動により、検出器ケーブルが上
部通路選択器３１と下部通路選択器３２を通して原子炉の検出器通路に挿入されることに
よって、中性子束の遠隔検出がなされる。

しかしながら、上述した従来の原子炉の核計測設備は、例えば、従来の多層式の通路選
択器システムでよくある検出器ケーブルと配管との間に生じる激しい摩擦により、ヘリカ
ルギアが過度な力を働くことになる構造的な問題から駆動器１０が頻繁に動作不能となり、結果として、該当するエレメントに摩耗または故障をもたらす、という問題があった。

また、上部通路選択器３１と下部通路選択器３２の層間距離が短いために、両者を連結
する配管の屈曲が激しくなる。このため、前記配管の内部を往復する検出器ケーブルの摩
擦が増加してしまい、高価の検出器が損なわれたり、検出器ケーブルを挿入または引き出
す駆動器１０に頻繁な故障が発生してしまうし、しかも、このような設備に故障が発生す
ると、高放射線箇所である原子炉格納容器(Containment Vessel)の内部において整備が行
われるため、その中で作業する作業者は多量の放射線を浴びることになる、といった作業
上の問題点もあった。

しかも、既存の原子炉の核計測設備は、下部通路選択器３２がそれぞれ１：１方式でバルブ（すなわち、検出器通路）と連結されるため、下部通路選択器３２のどれか一つでも
故障すると、該当検出器通路を通した中性子束の測定ができなくなる。このため、全体シ
ステムが正常に動作できず、発電所を停止しなければならいため、発電所の利用率が劣化
する、という問題点があった。

一方、原子炉の核計測設備の駆動器１０は、検出器ケーブルを一定の速度で原子炉の検
出器通路に挿入したり引き出すべきであるにもかかわらず、検出器ケーブルと案内配管間
に多く摩擦が生じる構造的な問題に起因する頻繁な故障により作動不能状態となってしまう、という問題点があった。また、検出器ケーブルの挿入及び引出距離によって異なる応
力が生じるため、高価の検出器ケーブルが損傷し易くなる、という問題点もあった。

上記問題点に鑑みて、本発明の目的は、駆動器、通路選択器などの構造を改善することによって、空間効率性を向上させる一方で、設備の故障発生率を下げ、メンテナンス及び管理面においてより安全で高効率となる原子炉の核計測設備を提供することである。

また、本発明の他の目的は、たとえ通路選択器の一部に故障が発生したとしても、残り
の部分だけでも全体検出器通路を通した中性子束の測定を可能にする原子炉の核計測設備
を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明は、ギアモータと；このギアモータにより駆動さ
れるヘリカルギアと；前記ヘリカルギアから／に検出器ケーブルを供給／巻線する貯蔵リ
ールと；を含む駆動器；及び、上部固定板、下部固定板、そしてこれら上部固定板と下部
固定板とを連結する連結棒からなる本体と；該本体の中心部に設置された固定軸と；該固
定軸を中心に回転自在に配列され、前記固定軸を中心に外部通路選択器を回転させるため
の駆動部及びこの駆動部を制御する制御部を備えた上部回転板と、下端部において前記上
部回転板と対称するように設置されてこの上部回転板とともに回転する下部回転板と、を
含む外部通路選択器と；前記上部回転板と下部回転板との間に設置される中空軸の回転軸
と、該回転軸に挿入されて前記回転軸の開口された中間部を通して下向きに突出された通路
選択配管と、前記回転軸の下端部に位置するとともに、複数のパスが形成された円板と、
を含む内部通路選択器と；を含む二重索引通路選択器；を含んでなる原子炉の核計測設備
を提供する。

ここで、前記駆動器のギアモータは、誘導電動機を含み、この誘導電動機はインバータ
により制御されると好ましい。

また、前記駆動器は、前記ヘリカルギアに前記検出器ケーブルを密着させる密着手段を
さらに含み、この密着手段は、１つ以上のアイドルギヤを含むと好ましい。

また、前記駆動器は、前記貯蔵リールを駆動させるＡＣトルクモータをさらに含むと好
ましい。

好ましくは、前記上部固定板は、止め板を備え、前記上部回転板の制御部は、前記止め
板と選択的に接触してオン状態に切り替えられるリミットスイッチを備える。

前記上部回転板の駆動部と制御部は、この上部回転板の上面に設置されると好ましい。

一方、ここで、前記内部通路選択器は、通路選択配管が選択された一つのパスに整列されるように前記回転軸を回転させるインデックス機構をさらに含み、前記インデックス
機構は、円板の周りに前記パスにそれぞれ対応して配置された複数の通路選択スイッチを
備え、この通路選択スイッチは、該当パスと前記通路選択配管との整列を感知して通路選
択配管の位置を感知し、前記インデックス機構は、前記位置信号により制御されるギアモ
ータにより駆動されることが好ましい。

また、前記二重索引通路選択器は、引入配管ねじり防止手段をさらに含むと好ましい。

また、前記駆動器と前記二重索引通路選択器との間に貯蔵パス選択器がより含まれ、前
記貯蔵パス選択器の端部には検出器ケーブルを貯蔵する検出器貯蔵場所が備えられると好
ましい。
である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図２ａには、発電用原子炉内の中性子束を測慶するための原子炉の核計測設備が示され
ている。図２に示すように、本発明による原子炉の核計測設備は、大きく、駆動器１００
と二重索引通路選択器３００とを含んでなり、さらに、前記駆動器１００から二重索引通
路選択器３００を通してバルブ部４００の各バルブの入口につながる配管１１０、１１１、３３３を含む。ここで、測定のための検出器ケーブル（図３の２０１）は、前記駆動器１００から引き出されて引入配管１１０、通路選択器上部配管１１１、通路選択配管３３３を順次的に通過してバルブ部４００に挿入されるようになる。バルブ部４００に挿入された検出器ケーブル２０１は、再び原子炉の検出器通路（Thimble）を通して中性子束を測定する。

（駆動器）
図３に示すように、駆動器１００は、ギアモータ１０１と、このギアモータ１０１の速
度を制御するインバータ１０２と、前記ギアモータ１０１に連結されて回転するヘリカル
ギア１０３と、このヘリカルギア１０３に螺旋の形態を持つ検出器ケーブル２０１を密着
させるために、ヘリカルギアフレームのカバー１０４に配設されるアイドルギヤ１０５と、前記検出器ケーブル２０１を一定の力で引っ張って巻き上げる貯蔵リール１０６と、この貯蔵リール１０６を駆動するＡＣトルクモータ１０７と、駆動器１００の駆動状態を遠隔で監視するために設けられる音響センサー１０８と、から構成される。

前記ギアモータ１０１は、誘導電動機にギアが取り付けられている形態のものであり、
前記インバータ１０２により制御される周波数と電圧にしたがってその速度が制御される。

前記ヘリカルギア１０３の回転軸は、前記ギアモータ１０１の回転軸とトルクリミッター１０９を介して互いに連動される。前記ヘリカルギア１０３の外周面には溝（図示せず）が形成されており、この溝にはスパイラル溝（図示せず）が形成される。したがって、前記ヘリカルギア１０３が回転すると、検出器ケーブル２０１がスパイラル溝に噛み合った状態で、溝に沿って移動することによって後述する通路選択器を通して原子炉内部に挿入される。

前記アイドルギヤ１０５は、ヘリカルギア１０３に検出器ケーブル２０１が安着し外さ
れないように押圧するが、ヘリカルギアとアイドルギア間の隙間を調整するために、前記
アイドルギヤ１０５は、数枚の心（Shim）を重なってカバー１０４に結合させる（図４の拡大図参照）。

前記アイドルギヤ１０５は、ヘリカルギアフレームに取り付けられるカバー１０４の上
部と側面にそれぞれ配置されるが、上部のアイドルギヤ１０５は、図４に示すように、前
記ヘリカルギア１０３の上下中心線よりも駆動器の出口側へ所定角度（８）だけ前進配置することによって、前記ヘリカルギア１０３と検出器ケーブル２０１との間で力が発生する際に前記検出器ケーブル２０１が持ち上がる力を相殺し、ヘリカルギア１０３と検出器ケーブル２０１との接触面積を大きくし、動力伝達の効率が向上される。

前記貯蔵リール１０６は、図３及び図５に示すように、前記ヘリカルギア１０３から検
出器ケーブル２０１を巻き取って貯蔵する装置であって、検出器ケーブル２０１が解けな
いように一定の力で引いてこれを巻き上げる役割を果たす。また、この貯蔵リール１０６
の回転を制御するＡＣトルクモータ１０７は、貯蔵リール１０６の回転軸と減速ギアを介
して連動される。さらに、貯蔵リール１０６に検出器ケーブル２０１が少なく巻き上げら
れていて前記貯蔵リール１０６が高速で回転するときには、少ないトルクを発生し、貯蔵
リール１０６に検出器ケーブル２０１が多く巻き上げられていて前記貯蔵リール１０６が
低速で回転する時には、大きいトルクを発生する特性を持っているため、前記検出器ケー
ブル２０１は常に一定の張力を受けながら前記貯蔵リール１０６に巻かれたり貯蔵リール
１０６から解けたりする。

前記音響センサー１０８は、駆動器１００のフレームに設置されて駆動器１００の駆動
状態を遠隔で監視する機能を行うが、この音響センサー１０８は機械的な振動を検出する
ことから、駆動器１００の内部で発生する振動信号（例えば、貯蔵リールの回転時の振動）の以外、空気を介して伝播される雑音性格の音響は感知されない。したがって、ＡＣトルクモータ１０７が故障した場合、検出器ケーブル２０１に多くの力がかかってトルクリミッター１０９が動作するなどにより駆動器１００に振動が伝えられるときに、前記音響センサー１０８が作動されるため、遠隔監視が容易となる。

（二重索引通路選択器）
本発明の二重索引通路選択器３００は、図２ａ及び図６に示すように、連結棒３１３に
より垂直に連結される上部固定板３１１と下部固定板３１２とを持つ本体３１０と、この
本体３１０の内側に固定軸３１５を中心に回転自在な上部回転板３２１と下部回転板３２
２とを含む外部通路選択器３２０と、この外部通路選択器３２０の上部回転板３２１と下
部回転板３２２との間に、固定軸３１５を中心に円周方向に９００ 間隔で設置される４つの内部通路選択器３３０と、前記外部通路選択器３２０の回転時に、引入配管１１０と通路選択器の上部配管１１１がねじられて損傷されるのを防止する引入配管ねじり防止器３４０と、検出器ケーブル２０１が引入配管１１０を通過するのを感知する引出制限スイッチアセンブリ３５０と、から構成される。

前記本体３１０は、上部固定板３１１と下部固定板３１２とが連結棒３１３を介して連
結されてなり、前記上部固定板３１１の上部に、支持棒３１４により支持される引入配管
ねじり防止器３４０が設置される。ここで、前記下部固定板３１２には、後述する内部通
路選択器３３０の円板３３９−１の位置と相応する位置においてパスＰ２が形成される。

前記外部通路選択器３２０は、前記本体３１０の内側に設置される固定軸３１５を中心
として回転する上部回転板３２１（図７の平面図参照）、及び固定軸３１５に回転自在に嵌めれたスリーブにより前記上部回転板３２１に連結され、これと共に回転する下部回転板３２２（図６参照）を備えているが、これら上部及び下部回転板３２１、３２２は、駆動器１００と連結される引入配管１１０と、これら引入配管１１０から延長形成された通路選択器上部配管１１１がねじられることもあるため、無制限に回転することはできない。このようなねじり現象を防ぐための外部通路選択器３２０の回転上の制限は、図７に示すように、前記上部回転板３２１上に固定された制御部３２５のケースに設置される掛け金３２８と、上部固定板３１１上に２７００の角度をもって設置された二つの止め板３１８ａ、３１８ｂにより達成される。

そして、図７に示すように、外部通路選択器３２０の上部回転板３２１の上面には、固
定軸３１５を中心に外部通路選択器３２０全体を回転させる駆動部３２４と回転位置を維
持させる制御部３２５が設置されるが、この駆動部３２４は、ギア付きモータと、前記固
定軸３１５に取り付けられたプーリー３１６と前記ギア付きモータとを連結する駆動ベル
ト３２３と、から構成される。したがって、外部通路選択器３２０は、前記駆動部３２４
のモータが回転すると、前記外部通路選択器３２０の中心軸となる固定軸３１５は固定さ
れるため、上部回転板３２１が駆動ベルト３２３を介して固定軸３１５に沿って回転する
方式にて回転駆動される。

このように、前記外部通路選択器３２０の駆動部３２４と制御部３２５は、外部からの
作業者の接近を容易にすべく上部回転板３２１の上面に設置されるため、高放射線地域で
の整備作業などの作業性が向上できる。すなわち、前記外部通路選択器３２０の駆動部３
２４と制御部３２５が配置された領域は、下部の内部通路選択器３３０が配置された領域
に比べて放射性粉塵が少なく、また、上部回転板３２１により内部通路選択器３３０内部
の放射線が上部へ移動するのをかなり遮蔽できるため、前記駆動部３２４及び制御部３２５の修理時における作業者への放射線照射の危険が比較的低いという利点がある。そして、前記駆動部３２４及び制御部３２５が上部回転板３２１の上面に配設されるため、作業者がこれらを修理したり入れ替えたりする作業が容易となる利点がある。

掛け金３２８は、前記上部固定板３１１に上方に突出するように取り付けられた掛り棒
３１７。乃至３１７ｄのいずれか一つと選択的に結合されるようにソレノイドと連動する０ソレノイドの起動時には前記掛け金３２８が後進して掛り棒３１７から分離され、この状態で、前記駆動部３２４のモータに電圧が印加されると前記外部通路選択器３２０が回転する。

一方、下部回転板３２２は、前記外部通路選択器３２０の下端部に、前記上部回転板３
２１と対称するように設置される。この下部回転板３２２は、固定軸３１５に回転自在に嵌められたスリーブにより前記上部回転板３２１と一体に回転する。そして、前記下
部回転板３２２の内側には、後述する内部通路選択器３３０の該当位置に相応するように
円形の通穴（Ｈ）が開いている（図６の下部参照）。

次に、上記のように構成される二重索引通路選択器３００の作動状態について鋭明する。図８ａの概念図に示すように、外部通路選択器３２０の上部回転板３２１は、止め板３１８ａ，３１８ｂの制限により０°乃至２７０°の範囲に回転が制限され、前記上部固定板３１１の４分割位置に配設される掛り棒３１７ａ〜３１７ｄと前記制御部３２５の掛け金３２８とが結合する位置、すなわち、０°位置（掛り棒３１７ａ）、９０°位置（掛り棒３１７ｂ）、１８０°位置（掛り棒３１７ｃ）、２７０°位置（掛り棒３１７ｄ）においてそれぞれ固定状態が保たれる。

このとき、前記外部通路選択器３２０がどの位置に固定されるかを検出するために、前記制御部３２５の中央３２６ａ、３２６ｂと左右側３２７ａ、３２７ｂにはリミットスイッチが配置され、０°位置では左側リミットスイッチ３２７ａが、前記上部固定板３１
１に取り付けられている左側止め板３１８ａにより動作する方式で、２７０°位置では右側リミットスイッチ３２７ｂが右側止め板３１８ｂにより動作する方式で、９０°と１８０°位置では前記左右側リミットスイッチ３２７ａ、３２７ｂが動作しない代わりに、９０°位置では掛り棒３１７ｂにより下部リミットスイッチ３２６ｂだけ動作し、１８０°位置では掛り棒３１７ｃにより上部リミットスイッチ３２６ａも部リミットスイッチ３２６ｂ動作する方式を通じて位置検出が可能である（図８ｂ照）。ここで、前記掛り棒
３１７ｃ、上部リミットスイッチ３２６ａを動作させるべく、残りの掛り棒３１７ａ、３１７ｂ、３１７ｄよりも長い必要がある。

一方、前記制御部３２５には、二重索引通路選択器３００の作動状態を遠隔で監視する
ために音響センサー（図示せず）が設置されるが、この音響センサーは、前記駆動器１００における音響センサー１０８と同様に機械的な振動を検出するので、二重索引通路選択器３００内部で発生する機械的振動信号を感知するだけで、その他の空気を介して伝播される音響は感知できない。例えば、駆動部３２４が故障して空回転する場合、制御部３２５の音響センサーによりこれを感知できる。

図２ａ、図６及び図９に示すように、４台の内部通路選択器３３０は前記外部通路選択
器３２０の上部回転板３２１と下部回転板３２２との間において、固定軸３１５を中心に
円周方向に沿って９００ の間隔で配置される。図示例では、各内部通路選択器３３０は、その結合部が下部回転板３２２の通穴（H）に回転自在に結合される。上述の如く、各内通路選択器３３０は１枚の円板３３９−１を含むが、該円板３３９−１は、原子炉の検出器通路数によって定められた所定本数のパスＰ１が形成される。実際に、前記パスＰ１の数は、若干の余分のパスを加えて原子炉の検出器通路の数よりも大きく定められる。また、前記パスＰ１どうしは、円周方向に沿って望む角度をもって互いに離れて配置され、よって、各内通路部選器３３０は、各パスＰ１と整列された検出器通路のいずれか一つを選択する機能を行う。この内部通路選択器３３０は、外部通路選択器３２０が回転すると固定軸３１５を中心に公転運動を行う。また、望む検出器通路を選択するために、各内部通路選択器３３０は１本の通路選択配管３３３を含み、該通路選択配管３３３は、内部通路選択器３３０内に自体備えられた駆動用ギアモータ３３４により、前記円板３３９−１上で自転運動を行う。

また、前記内部通路選択器３３０は、検出器ケーブル２０１が挿入される通路選択配管
３３３の経路を切り換えるのに用いるインデックス機構３３１と、中空軸である回転軸３
３２とを含めてなる。また、通路選択配管３３３は、その上端部が、前記回転軸３３２の
内側上端に連結され、この回転軸３３２の一側に形成された開口を通して下向きに突出してその下端部が円板３３９−１に達するようになる。前記通路選択配管３３３の下端部は、円板３３９−１に形成された任意のパスＰ１と対応するように配置される。

前記中空の回転軸３３２は、前記外部通路選択器３２０の上部回転板３２１と下部回転
板３２２に回転自在に軸設される。前記インデックス機構３３１は、駆動用ギアモータ３３４に連結された駆動軸が１回転する度に、これに接触するインデックス機構３３１の軸が回転軸３３２を中心に分割角度だけ回転する。

前記内部通路選択器３３０の下端部には、前記下部回転板３２２の通穴（Ｈ）に挿入される円板３３９−１が位置し、前記円板３３９−１内側には、前記下部固定板３１２と共に貫通する円周形態に配列されたパス（path）Ｐ１が形成される。前記通路選択配管３３
３の下端部は、前記インデックス機構３３１の分割角度回転駆動により前記配列されたパ
スＰ１に沿って回転して止まる断続的な回転運動をする。

前記円板３３９−１の上面には、前記パスＰ１の外側の周り部に、通路選択配管３３３
の下端部の位置を測定する通路選択スイッチ３３８が設置されるが、この通路選択スイッ
チ３３８の信号は、インデックス機構３３１を駆動するギアモータ３３４の位置制御信号
として使用され、通路選択スイッチ３３８の数が多い場合には、図１０ｂに示すように、
複数の通路選択スイッチ３３８の回路をマトリックス形態に連結してギアモータ３３４を
制御する制御システム（図示せず）に信号を転送する。

さらに、図９に示すように、前記インデックス機構３３１にはカムスイッチ３３５が備
えられている。このカムスイッチ３３５は、前記インデックス機構３３１が分割角度だけ
回転する場合、１回のオン／オフ動作をするスイッチであり、前記オン／オフ動作による
信号に基づいて内部通路選択器３３０が正位置に分割回転したか否か確認できる。すなわ
ち、カムスイッチ３３５は、前記通路選択スイッチ３３８と共に内部通路選択器３３０の
正常動作を二重チェックする手段となる。前記通路選択スイッチ３３８の信号を受け取っ
た制御システムは、カムスイッチ３３５が一度オン／オフする度にインデックス機構３３
１が分割角度だけ回転する特性を用いて、前記インデックス機構３３１と通路選択スイッ
チ３３８が図１０ｃに示す真理表にしたがって正常に動作したか否か確認する。すなわち、通路選択配管３３３の下端部が円板３３９−１上の１番のパスＰ１に位置する場合を挙げると、制御システムは、まず、カムスイッチ３３５の１回オン／オフ動作を受信する。また、図１０ｂに示すように、１番の通路選択スイッチ３３８がターンオンされると、制御システムの入力端子（ａ）にハイレベル信号（Ｈ）が受信され、残りの（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）にはハイレベル信号が受信されない（すなわち、ローレベル信号（Ｌ）が受信される）。そして、入力端子（Ｗ）にはハイレべル信号が印加されず、ローレベル状態（Ｌ）が保持され、残りの入力端子（ｘ）、（ｙ）、（ｚ）はハイレベル状態（Ｈ）が保持される。以上の真理値が、図１０ｃの最左側の列に表れており、したがって、図１０ｃは全てのスイッチに対応して示した真理表となる。このような真理値を受信した制御システムは、通路選択配管３３３が該当パスＰ１に位置移動したことを確認することになる。

もし、カムスイッチ３３５または通路選択スイッチ３３８のいずれか一つでも正常に作
動しない場合には、非正常の信号が発生する。この場合、制御システムは、該当する内部
通路選択器３３０を故障として処理する。また、このとき、検出器２００が通路選択配管
３３３に挿入されると、これを二重索引通路選択器３００の上端部の引出制限スイッチ３５１まで引き出した後、異常のある内部通路選択器３３０の使用を防ぐように制御す
る。

一方、図１ｂに示すように、従来には、引出制限スイッチ３５−１を通過した検出器ケ
ーブルが、多様な経路を通して下部通路選択器３２に到達することから、下部通路選択器
３２の下端部にある全ての通路３３−３にそれぞれセンサーを配置し、検出器ケーブルの
通過経路が正確に選択されたか否かを確認した。そして、このような測定のために前記通
路３３−３に穴を開けてセンサーを配管内部に突出するように設置した。しかしながら、
この場合、センサーの設置が高コストになる他、その故障率が高くなるといった問題だけ
でなく、通路３３−３を通過する検出器ケーブルに深刻な摩擦を招いて動力伝達系統と検
出器ケーブルに故障を引き起こしたり、検出器ケーブルが通過しつつ発生する振動により
センサーに頻繁な故障を引き起こす、といった問題も抱えていた。

これに対し、本発明による二重索引通路選択器３００では、図２ｂに示すように、引出
制限スイッチ３５１を通過した検出器は、必ず該当内部通路選択器３３０を通過するので、前記カムスイッチ３３５が一度オン／オフする度にインデックス機構３３１が分割角度だけ回転する特性に基づいて、該当通路選択スイッチ３３８が正常に動作したか確認だけすれば、別途に内部通路選択器３３０の下端部において検出器が通過したか否かを確認しなくとも済む、といった長所がある。

ここで、前記通路選択スイッチ３３８の具体的な配置及び作動状態について、図１０ａ
を参照して説明すれば、下記の通りである。内部通路選択器回転軸３３２の下端部に取り
付けられて通路選択配管３３３を支持する支持バー３３７の先端にローラ３３６を設置し、このローラ３３６と通路選択スイッチ３３８が一定の遊隔をもってソフトに触れるようにすることによって、安定的で確実にスイッチを動作させる。ここで、通路選択スイッチ３３８の作動安全性を確保するために、前記支持バー３３７の回転方向は時計方向のみとする必要があるが、このために、図９のインデックス機構３３１及びギアモータ３３４を一方向にのみ動作させる。

一方、本発明の二重索引通路選択器によれば、検出器または駆動器に故障が発生して非
常運転が必要な場合には、図７に示すように、前記固定軸３１５を中心に上部回転板３２
１を９０°の間隔で２７０°まで回転させることによって、故障した検出器、駆動器または内部通路選択器を、隣接する検出器、駆動器または内部通路選択器に取り替えて使用することができる。例えば、図８ａを参照すれば、全ての駆動器１００、検出器２００及び内部通路選択器３３０が正常に動作する場合には上部回転板３２１を固定させ、図８ａの実線で表した３３３ａのように、引入配管（図６の１１０）及び通路選択器上部配管（図６の１１１）は、各内部通路選択器（図６の３３０）の通路選択配管３３３に正常連結（ａ−Ａ、ｂ−Ｂ、ｃ−Ｃ、ｄ−Ｄ）させる。しかしながら、もし、Ａ位置の駆動器１００、検出器２００または内部通路選択器３３０が故障した場合には、上部回転板３２１を（＋）または（−）９０°回転して隣接するＢまたはＤに位置する引入配管１１０、通路選択器上部配管１１１、そして内部通路選択器３３０を、Ａ位置に９０°移動させることによって（すなわち、ａ−Ｂ（or Ｄ）、ｂ−Ｂ、ｃ−Ｃ、ｄ−Ｄ）、隣接した駆動器１００、検出器２００または内部通路選択器３３０を利用した代替測定が可能とされる。極端の場合、Ａ位置の駆動器１００、検出器２００そして内部通路選択器３３０のみが正常作動する場合には、外部通路選択器３２０を回転させてＡ位置の通路選択器上部配管１１１を前方１８０°から後方９０°まで回転させることによって（すなわち、ａ−Ａ、ａ−Ｂ、ａ−Ｃ、ａ−Ｄ）、全ての通路に対する測定が可能になる。すなわち、前記外部通路選択器３２０が正常に作動する場合、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうち少なくとも一つのチャネルに該当する駆動器１００、引入配管１１０、そして内部通路選択器３３０が正常作動するとしたら、全てのチャネルの通路についての正常測定が可能になる。

このようなチャネル関係を下記の表１に示す。

上記の表１に示すように、４本のチャネルのうち、１本以上が正常であれば、あらゆる
検出器通路に対する検査（すなわち、１００％検査）が可能なので、たとえ状態が不良なために挿入できない検出器通路が幾つか存在しても、発電所運営技術指針書に記載されている“７５％以上の原子炉検出通路作業可能”といった要求条件を満足させうることが分かる。

また、本発明の二重索引通路選択器３００によれば、例えば、５パス（path）及び１０パスの２段構造を持つ、図１ｂの従来の実施形態に示した通路選択器３０とは違い、図２ｂの本発明の実施形態に示した１段の１２パス内部通路選択器３３０だけでも全ての通路の測定が可能な構造を持つようになる０このような構造によれば、検出器の位置確認が容易で、且つ、連結配管の曲率変化が緩やかなため、従来の２段構造における配管の過度な曲率半径による検出器ケーブルの埠傷、誤動作などを防止できる。

このような本発明の連結配管勾配上の特徴は、韓国所在のコリ１発電所に設置された例
から得た下記の表２により具体的に分かる。

表２及び表３に示すように、１階式構造である二重索引通路選択器は、従来の２階式通
路選択器に比べて、配管の長さを略８０ｃｍ増加させうるため、配管の角度は、２階式通
路選択器では最大４２°にも達したのを、２３°以内と大幅に減らすことができる。

（引入配管ねじり防止器）
図２に示すように、外部通路選択器３２０の上部回転板３２１の回転時に、引入配管１
１０と通路選択器上部配管１１１がねじられることがあるが、このようなねじり現象は、
配管が自体回転しようとする回転力（Torsion）と位置移動しようとする移動力（Bending
force）を発生させる。この移動力は、配管が回転角だけ移動することによる距離差により発生するので、配管の弾性変形により吸収するようにする。前記外部通路選択器３２０の回転時に配管に働く弾性変形を最カ、限に抑えるために、前記引入配管１１０は、引入配管ねじり防止器３４０の近くに位置される。上部回転板３２１から引入配管ねじり防止器３４０までの高さは、一定量以上とすることによって、配管の変形量を弾性範囲内に維持することができる。

この回転力は、ねじり防止器フレームとその内部に挿入される配管との間に設置される
ロータリーベアリング機構により除去される。この構成について、図１１ａ及び図１１ｂ
を参照して説明すると、下記の通りである。引入配管ねじり防止器３４０の上端部及び下
端部にそれぞれ結合される引入配管１１０及び通路選択器上部配管１１１がねじられて損
なわれるのを防止するために、引入配管ねじり防止器３４０は、ねじり防止器フレーム３
４４と引入配管１１０（これは、回転子３４１ａに挿入される）との間で回転する回転板３４２及び回転板３４２の回転範囲を、＋９０°乃至−９０°に制限するようにねじり防止器フレーム３４４の直径方向でそれぞれ反対側にある両端部に設置される止め板３４５ａ、３４５ｂと回転板３４２の外縁部上面に止めピン３４６を備える。そして、二重索引通路選択器本体３１０の上部に連結される支持棒３１４は、放射状に支持棒掛け３４３に結合される。

前記回転板３４２の回転範囲は、１８０°に限されるので、外部通路選択器３２０が前記回転板３４２の回転範囲を超過して（すなわち、１８０°乃至２７０°）回転する場合には、通路選択器上部配管１１１が前記外部通路選択器３２０の回転方向に９０°範囲内で変形されるようにする。このとき、前記通路選択器上部配管１１１は、引入配管ねじり
防止器３４０の下部に回転自在に結合されてこの通路選択器上部配管１１１の各上端を受
容する回転子３４１ｂにより、前記回転による自体ねじり（Torsion）が防止される。

一方、止めピン３４６が止め板３４５ａまたは３４５ｂに触れて回転板３４２が回転で
きない状態で、外部通路選択器３２０が９０°回転すると、この外部通路選択器３２０の
回転過程では通路選択器上部配管１１１には長さ方向の引張力と回転方向の変形力（すな
わち、Bending forｃeとTension）が作用するようになり、この力は、前記回転する経路上の中間位置（すなわち、４５°位置）において最大となる。そして、前記中間位置を通ると前記回転板３４２が回転すると同時に、前記外部通路選択器３２０の９０°回転が完成される。したがって、前記外部通路選択器３２０と回転板３４２に連結された通路選択器上部配管１１１は、まるで機械的なトグルスイッチが動作するかのように、前記外部通路選択器３２０と回転板３４２が９０°に回転する前（すなわち、０°の時）と後（すなわち、９０°の時）に安定した状態を持つようになる、という利点がある。

実験では、引入配管１１０に±９０°のねじりが発生したときに、引入配管１１０の回
転力は約１００ｇｆ・ｍに過ぎないのでねじりにより配管が損なわれる事例はなく、引入
配管１１０が、互いに９０°だけ離れて時計方向に配列されるＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各位置に
置かれると、Ｂ側とＣ側の引入配管１１０の長さを、Ａ側とＤ側のそれよりも一定量小さ
くすれば、±９０°のねじりが発生したときに４本の引入配管１１０は互いに干渉を起こ
さないという結果が出た。

上記のように引入配管ねじり防止器３４０を設置することによって、外部通路選択器３
２０の回転時に、引入配管１１０に連結されて比較的少ない力が回転子３４１ａに作用す
る回転板３４２が先に回転するようになり、この回転板３４２の止めピン３４６が止め板
３４５ａまたは止め板３４５ｂにかかってこれ以上回転できなくなると、前記回転板３４
３の下部に結合された回転子３４１ｂを中心に内部通路選択器３３０と連結された通路選
択器上部配管１１１が、引入配管ねじり防止器３４０により吸収されない上部回転板３２１の回転力によって回転する。

外部通路選択器３２０の回転角度による内部通路選択器３３０、引入配管ねじり防止器
３４０の回転子３４１ａ，３４１ｂ、そして通路選択器上部配管１１１の結合関係を、図
１２を参照して説明すると、下記の通りである。図１２に示すように、外部通路選択器の
上部回転板３２１の回転角度が０°である場合、引入配管ねじり防止器３４０の各回転子
３４１ａ，３４１ｂは、各該当内部通路選択器３３０と対応して連結される。上部回転板３２１が時計方向に９０°回転した場合には、前記引入配管ねじり防止器３４０も同方向に９０°回転するか（９０°位置関連図面中の左側図）、そうでなければ引入配管ねじ
り防止器３４０は初期状態（すなわち、０°）に維持したまま通路選択器上部配管１１１が時計方向に所定角度捩じられた状態（９０°位置関連の図面中の右側図）になりうる。次に、上部回転板３２１が時計方向に１８０°回転した場合には、前記引入配管ねじり防止器３４０が同方向に１８０°回転したり（関連図面中の左側図）、そうでなければ、引入配管ねじり防止器３４０は、前記９０°状態で停止し、通路選択器上部配管１１１が回転方向に所定角度だけねじられた状態を維持するようにしてもいい（関連図面中の右側図）。最後に、上部回転板３２１の回転角度が時計方向に２７０°である場合には、前記引入配管ねじり防止器３４０は、その回転限度である１８０°まで回転し、通路選択器上部配管１１１が引入配管ねじり防止器３４０により吸収されない上部回転板３２１の残った回転角度によって時計回り方向に所定角度だけねじられた状態に維持する。

引入配管ねじり防止器３４０の上部には引出制限スイッチ３５１が設置されるが（図６
参照）、この引出制限スイッチ３５１は、その設置地点以上と検出器２００が引き出されるのを制限する目的で使用する他に、検出器の位置を測定する基準点となる。図示例では、四つの引出制限スイッチ３５１が、各引入配管１１０に対応して使用されるし、引出制限スイッチアセンブリ３５０により支持された状態でそれぞれ該当引入配管１１０の外
周に取り付けられ、ねじり防止器３４０が回転するときに相互間に干渉がないようにする。

図１３を参照すれば、前記引出制限スイッチ３５１は、磁性体である検出器２００及び
検出器ケーブルにより作動されるので、検出器２００の位置確認のために引入配管１１０
に穴を開けずに済むように、磁石の組み込まれた非接触式のリードスイッチ（Self- Contained Proximity Reed Switch）を使用する。したがって、この場合には、従来の接触式スイッチが引入配管に貫通して設置されることから生じてきた検出器ケーブルの摩擦増加による損傷を防止することができる。また、このような非接触式のリードスイッチは、半導体を内蔵している非接触式固体近接スイッチ（non-contact solid state proximity switch）とは異なり、半導体素子を内蔵していないため、放射線に強いという利点を有する。

一方、図２ｂに示すように、核計測設備が運転されない間には、多い量の放射線を発生
する検出器を安全な場所に保管するために、検出器の通路を検出器貯蔵場所（Storage Area）に誘導する貯蔵パス選択器３６０が、引入配管１１０上に設置される。

上述の如く、本発明による原子炉の核計測設備によれば、改善された構造の駆動器、通
路選択器などを有するため、設置空間及び故障発生率の低減が可能となり、設備のメンテ
ナンス及び整備の面においてより安全で高効率になるといった効果が得られる。

また、本発明によれば、通路選択器の一部に故障が発生しても、その他の部分だけでも
全体通路の測定が可能な原子炉の核計測設備が提供できる。

従来の原子炉の核計測設備を示す正面図である。 図１ａに示した設備の配列を示すブロック図である。 本発明による原子炉の核計測設備を示す斜視図である。 図２ａに示した設備の配列を示すブロック図である。 本発明による駆動装置の内部構成を示す斜視図である。 図３の構成部分を示す断面図である。 図３の構成部分を示す斜視図である。 本発明の二重索引通路選択器を示す部分正断面図である。 図６に対応する平面図である。 図７に示した二重索引通路選択器の作動状態を説明する概念図である。 本発明のリミットスイッチの動作を説明する概念図である。 本発明の内部通路選択器を示す正面図である。 本発明の通路選択スイッチの作動を説明する平面図である。 本発明の通路選択スイッチのマトリックス配列を示す回路図である。 図１０ｂの動作状態を示すテーブルである。 本発明の引入配管ねじり防止器を示す平面図である。 本発明の引入配管ねじり防止器を示す正断面図である。 本発明の外部通路選択器の回転状態を示すテーブルである。 本発明の引出制限スイッチの設置状態を示す断面図

符号の説明

１００ 駆動器
１０１ ギアモータ
１０２ インバータ
１０３ ヘリカルギア
１０４ ヘリカルギアフレームのカバー
１０５ アイドルギア
１０６ 貯蔵リール
１０７ ＡＣトルクモータ
１０８ 音響センサー
１０９ トルクリミッター
１１０ 引込配管
１１１ 通路選択器上部配管
２０１ 検出器ケーブル
３００ 二重索引通路選択器
３１０ 本体
３１１ 上部固定板
３１２ 下部固定板
３１３ 連結棒
３１４ 支持棒
３１５ 固定軸
３１６ プーリー
３１７ａ、３１７ｂ、３１７ｃ、３１７ｄ 掛り棒
３１８ａ、３１８ｂ 止め板
３２０ 外部通路選択器
３２１ 上部回転板
３２２ 下部回転板
３２３ 駆動ベルト
３２４ 駆動部
３２５ 制御部
３２６ａ、３２６ｂ 制御部の中央のリミットスイッチ
３２７ａ、３２７ｂ 制御部の左右側のリミットスイッチ
３２８ 掛け金
３３０ 内部通路選択器
３３１ インデックス機構
３３２ 回転軸
３３３ 通路選択配管
３３３ａ、３３３ｂ
３３４ 駆動用ギアモータ
３３５ カムスイッチ
３３６ ローラ
３３７ 支持バー
３３８ 通路選択スイッチ
３３９−１ 円板
３４０ ねじり防止器
３４１ａ、３４１ｂ
３４２ 回転板
３４３ 支持棒掛け
３４４ ねじり防止器フレーム
３４５ａ、３４５ｂ 止め板
３４６ 止めピン
３５０ 引出制限スイッチアセンブリ
３５１ 引出制限スイッチ
３６０ 貯蔵パス選択器
４００ バルブ部
Ｐ１、Ｐ２ パス
Ｈ 通穴

Claims (26)

1. ギアモータと；このギアモータにより駆動されるヘリカルギアと；前記ヘリカルギア
   から／に検出器ケーブルを供給／巻線する貯蔵リールと；を含む駆動器；及び
   上部固定板、下部固定板、そしてこれら上部固定板と下部固定板とを連結する連結棒か
   らなる本体と；該本体の中心部に設置された固定軸と；該固定軸を中心に回転自在に配列
   され、前記固定軸を中心に外部通路選択器を回転させるための駆動部及びこの駆動部を制
   御する制御部を備えた上部回転板と、下端部において前記上部回転板と対称するように設
   置されてこの上部回転板とともに回転する下部回転板と、を含む外部通路選択器と；前記
   上部回転板と下部回転板との間に設置される中空軸の回転軸と、該回転軸に挿入されて前
   記回転軸の開口された中間部を通して下向きに突出された通路選択配管と、前記回転軸の下端部に位置するとともに、複数のパスが形成された円板と、を含む内部通路選択器と；を含む二重索引通路選択器；
   を含んでなる原子炉の核計測設備。
2. 前記駆動器のギアモータは、誘導電動機を含み、この誘導電動機はインバータにより制御されることを特徴とする、請求項１に記載の原子炉の核計測設備。
3. 前記駆動器は、前記ヘリカルギアに前記検出器ケーブルを密着させる密着手段をさらに含み、この密着手段は、１つ以上のアイドルギヤを含むことを特徴とする、請求項１に記
   載の原子炉の核計測設備。
4. 前記１つ以上のアイドルギヤは、
   前記ヘリカルギアの水平側に配置される第１のアイドルギヤと、
   前記ヘリカルギアの垂直側に配置される第２のアイドルギヤと、を含むことを特徴とする、請求項３に記載の原子炉の核計測設備。
5. 前記第２のアイドルギヤは、前記ヘリカルギアの垂直上端部から所定角度だけ前進し
   て検出器ケーブルに向かって配置されることを特徴とする、請求項４に記載の原子炉の核計測設備。
6. 前記駆動器は、前記貯蔵リールを駆動させるＡＣトルクモータをさらに含むことを特
   徴とする、請求項１に記載の原子炉の核計測設備。
7. 前記駆動器は、音響センサーをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の原子炉
   の核計測設備。
8. 前記上部固定板は、止め板を備え、前記上部回転板の制御部は、前記止め板と選択的
   に接触するリミットスイッチを備えることを特徴とする、請求項１に記載の原子炉の核計測設備。
9. 前記止め板は、前記上部回転板が所定角度で往復回転するように配置されることを特
   徴とする、請求項８に記載の原子炉の核計測設備。
10. 前記上部回転板の制御部は掛け金を備え、前記本体の上部固定板は前記掛け金と結
    合する掛り棒を備えたことを特徴とする請求項８に記載の原子炉の核計測設備。
11. 前記制御部は、複数のリミットスイッチを含み、この各リミットスイッチから発生
    する信号によって前記上部回転板の回転角度が検出されることを特徴とする、請求項１０に記載の原子炉の核計測設備。
12. 前記制御部は、音響センサーをさらに含むことを特徴とする、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の原子炉の核計測設備。
13. 前記上部回転板の駆動部と制御部は、この上部回転板の上面に設置されることを特徴
    とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の原子炉の核計測設備。
14. 前記内部通路選択器は、通路選択配管が選択された一つのパスに整列されるよう
    に前記回転軸を回転させるインデックス機構をさらに含み、
    前記インデックス機構は、円板の周りに前記パスにそれぞれ対応して配置された複数の
    通路選択スイッチを備え、この通路選択スイッチは、該当パスと前記通路選択配管との整
    列を感知して通路選択配管の位置を感知し、
    前記インデックス機構は、前記位置信号により制御されるギアモータにより駆動される
    ことを特徴とする請求項１に記載の原子炉の核計測設備。
15. 前記複数の通路選択スイッチは、マトリックス形態に連結されて制御システムの入
    力モジュールに入力されることを特徴とする請求項１４に記載の原子炉の核計測設備。
16. 前記制御システムは、前記通路選択スイッチから受信した信号に応じて前記インデックス機構のギアモータを制御することを特徴とする、請求項１５に記載の原子炉の核計測設備。
17. 前記インデックス機構は、前記ギアモータにより前記インデックス機構が所定の分割角度だけ回転する度にオン／オフ状態が切り替えられるカムスイッチをさらに備え、
    前記制御システムは、前記カムスイッチのオン／オフ動作により生成される信号に応じ
    て、前記インデックス機構と前記通路選択スイッチが正常に動作するか否か確認すること
    を特徴とする、請求項１６に記載の原子炉の核計測設備。
18. 前記制御システムは、前記インデックス機構または前記通路選択スイッチが非正常に動作する場合、該当内部通路選択器を故障として処理し、検出器が前記内部通路選択器に挿入される場合、前記検出器を所定位置まで引き出した後、前記内部通路選択器の使用を防ぐように制御することを特徴とする、請求項１７に記載の原子炉の核計測設備。
19. 前記二重索引通路選択器は、引入配管ねじり防止手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の原子炉の核計測設備。
20. 前記引入配管ねじり防止手段は、ねじり防止手段フレームと；
    このねじり防止器フレーム内側に回転自在に結合される回転板と；を含むことを特徴と
    する、請求項１９に記載の原子炉の核計測設備。
21. 前記回転板は、止めピンを備え、前記ねじり防止器フレームは、前記止めピンがかかる止め板を備えることを特徴とする、請求項２０に記載の原子炉の核計測設備。
22. 前記止め板は、前記ねじり防止器フレームに直径方向でそれぞれ反対両側にある両端部に配置されることを特徴とする、請求項２１に記載の原子炉の核計測設備。
23. 前記回転板は、回転子をさらに含むことを特徴とする、請求項２０乃至２２のいずれ
    か１項に記載の原子炉の核計測設備。
24. 前記引入配管ねじり防止手段は、引入配管を通過する検出器ケーブルを検出するための引出制限スイッチをさらに含むことを特徴とする、請求項１９に記載の原子炉の核計測
    設備。
25. 前記引出制限スイッチは、非接触式リードスイッチであることを特徴とする、請求項
    ２４に記載の原子炉の核計測設備。
26. 前記駆動器と前記二重索引通路選択器との間に貯蔵パス選択器がさらに含まれ、
    前記貯蔵パス選択器の端部には検出器ケーブルを貯蔵する検出器貯蔵場所が備えられる
    ことを特徴とする、請求項１に記載の原子炉の核計測設備。
    
    

Images