JP2723279B2

JP2723279B2 - 制御棒取扱装置

Info

Publication number: JP2723279B2
Application number: JP1025729A
Authority: JP
Inventors: 勉戸松; 好明塩田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-02-06
Filing date: 1989-02-06
Publication date: 1998-03-09
Anticipated expiration: 2013-03-09
Also published as: JPH02205795A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は沸騰水型原子炉（以下BWRと略称する）に使
用される制御棒取扱装置に係り、特に制御棒駆動機構と
の連結手段にバヨネットカップリングを用いた制御棒取
扱装置に関する。

（従来の技術）一般に、BWRの炉心は第９図に示すように原子炉圧力
容器１の内部に円筒状の炉心シュラウド２を設け、この
炉心シュラウド２内に燃料集合体３および制御棒４を装
荷して構成されている。燃料集合体３は上部を上部格子
板５により、また下部を燃料支持金具６を介して炉心支
持板７により支持され、各燃料集合体３には燃料支持金
具６のオリフィス孔から冷却材が流入するようになって
いる。また、制御棒４は原子炉圧力容器１の底部を貫通
して設けられた制御棒駆動機構（以下CRDと略称する）1
0に連結され、このCRD10により炉心支持板７に連結した
制御棒案内管９内を通り、燃料支持金具６に支持された
４体の燃料集合体３の間に形成された十字状の空間部を
上下方向に昇降するようになっている。

第10図は制御棒４とCRD10との従来の連結構造を示す
もので、54は制御棒４の下端に設けられたソケットであ
る。このソケット54にはCRD10のカップリングスパッド5
1が連結しており、このカップリグスパッド51を図示し
ないドライブピストンで上下動させて制御棒４を昇降駆
動するように構成されている。また、ソケット54の内側
にはロックプラグ52が上下方向に移動可能に設けられ、
このロックプラグ52をCRD10のアンカップルロッド53で
上方へ押し上げることにより制御棒４とCRD10との連結
が解除されるようになっている。

ところで、BWRの定期検査時に制御棒４を原子力容器
１内から引上げる場合には燃料集合体３および燃料支持
金具６を炉心内から引抜いた後、制御棒４とCRD10との
連結を解除して制御棒４を原子炉圧力容器１内から引上
げるようにしている。しかしながら、従来のBWRにおい
ては原子炉運転中に制御棒４のロックプラグ52が何らか
の原因によって上方へ押し上げられ、また、CRD10のカ
ップリングスパッド51が下方へ動いた場合、制御棒４と
CRD10との連結が外れてしまう可能性があった。運転中
において、制御棒４とCRD10との連結が外れてしまう
と、正常な出力制御ができなくなり、従って、プラント
の停止並びに再連結する必要が生じる。

そこで、上記不具合を解消するためCRD10との連結手
段にバヨネットカップリングを用いた制御棒が提案され
ている。

第11図（ａ）から（ｃ）はバヨネットカップリングを
用いた制御棒４とCRD10との連結構造を示すもので、符
号14は制御棒４の下端に設けられたバヨネットカップリ
ングである。このバヨネットカップリグ14はCRD10のカ
ップリングスパッド13が挿入される穴15の内面に係合凸
部16を周方向にほぼ90度間隔で配設して構成されてお
り、バヨネットカップリング14を（ｂ）の状態から
（ｃ）の状態へ周方向にほぼ45度回転させることにより
制御棒４とCRD10との連結が解除されるようになってい
る。

（発明が解決しようとする課題）第11図に示したようなバヨネットカップリング14を用
いた制御棒は第10図に示した従来のロックプラグ52とカ
ップリングスパッド51と異なり、回転させなければ外れ
ることがないのでCRDとの連結は確実にできる。しかし
ながら、CRDとの連結を解除並びに再連結するためには
バヨネットカップリング14を周方向に45度回転させなけ
ればならない課題がある。また、この回転を制御棒のつ
かみ具側で実施しなければならない課題もある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたも
ので、炉心上部から制御棒を回転させてバヨネットカッ
プリングを用いた制御棒とCRDとの連結を解除並びに再
連結でき、かつ制御棒を原子炉圧力容器内から引上げる
ことができる制御棒取扱装置を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、下端に制御棒駆動機構と連結するバヨネッ
トカップリングが設けられた制御棒を案内する制御棒案
内管に回転受サポートを設け、この回転受サポートの上
部に前記制御棒の取手上面に載置されるハウジングを設
け、このハウジング内部に前記制御棒の取手に係合する
フックを設けるとともに前記制御棒を回転させる回転駆
動機構を設けてなり、前記ハウジング内には前記制御棒
の取手上面に前記ハウジングに設けたプレートが着床し
たことを検知する着床検知機構と、前記フックが閉動作
したことを検知するつかみ動作検知機構と、前記制御棒
が所定の角度回転したことを検知する回転検知機構とを
具備したことを特徴とする。

また、本発明は原子炉圧力容器内の上部格子板に設け
られた回転受サポートと、この回転受サポートの下部に
設けられ下端に制御棒駆動機構と連結するバヨネットカ
ップリングが設けられた制御棒の取手上面に載置される
ハウジングと、このハウジング内部に設けられ前記制御
棒の取手に係合するフックと、前記制御棒を回転させる
回転駆動機構とからなり、前記ハウジング内には前記制
御棒の取手上面に前記ハウジングに設けたプレートが着
床したことを検知する着床検知機構と、前記フックが閉
動作したことを検知するつかみ動作検知機構と、前記制
御棒が所定の角度回転したことを検知する回転検知機構
とを具備したことを特徴とする。

（作用）炉心上部から制御棒を回転させてCRDと制御棒を結合
（連結）または結合解除させるに当り、本発明におい
て、回転受サポートは回転止めストッパを支持し取扱装
置の位置決めを行う。

制御棒はハウジング内のプレートおよびガイドを回す
ことによって回転される。アクチュエータ内の空気を取
り除くことによって手動でサポートを回して制御棒を回
転させることができる。エアシリンダに空気を供給する
ことによってフックが開閉動作し、制御棒をつかみまた
は放すことができる。着床検知機構は制御棒の取手上面
にプレートを着床させるとアクチュエータリンクが制御
棒の取手によって押し上げられ、バネが縮んでアクチュ
エータシリンダがリミットスイッチを動作させる。

回転検知機構はリミットスイッチおよびストッパから
なっており、ストッパはハウジングに固定された回転駆
動機構の回転用メカニカルストッパとなる。回転駆動機
構はサポートがリミットスイッチを押し付け動作させた
のちストッパに当ることによって機械的に停止する。リ
ミットスイッチが動作するとそれに対応する表示灯が点
灯する。この点灯、消灯によって制御棒の回転を確認で
きる。

（実施例）本発明の第１の実施例を第１図から第４図を参照して
説明する第１図は本実施例による制御棒取扱装置20をBWRの炉
心内に降下させた状態を示すものである。この制御棒取
扱装置20は制御棒案内管９を回転受とし、かつ位置決め
とする回転受サポート21と、この回転受サポート21の上
部に設けられ制御棒４の取手上面に載置されるハウジン
グ22と、このハウジング22内部に設けられ、制御棒４の
取手に係合するフック24と制御棒４を回転させる回転駆
動機構23と、前記ハウジング22が制御棒４の取手上面に
着床したことを検知する着床検知機構25と、フック24が
閉動作したことを検知するつかみ動作検知機構28と、制
御棒４が所定の角度回転したことを検知する回転検知機
構26a,26b並びにハウジング22の着床、フック24の閉動
作および制御棒４の回転をランプの点灯、消灯により確
認できる表示灯27a,27b,27c,27dから構成されている。
制御棒４の下端にはCRD10と連結したり、連結を解除す
るために第11図（ａ）〜（ｃ）に示したバヨネットカッ
プリング14が設けられている。

上記回転受サポート21は制御棒案内管９の上部内側に
取付けた回転止めストッパ9aを支持すると共に本装置20
を位置決めするように上部は円筒形状で、下部はフラッ
トバーが２本対角に付いた形状になっている。このフラ
ットバー部分が制御棒案内管９の回転止めストッパ9aに
係合されると、本装置20が制御棒４自動的に位置決めさ
れると共に、回転止めストッパ9aに支持されるようにな
っている。また、上部はハウジング22に固定されるので
ハウジング22と同形状な円筒形状をしている。

ハウジング22の上部には角形のスタッド32が、また、
下部にはクロスローラベアリング38、プレート39および
ガイド40が取付けてある。この角形スタッド32の軸心部
にはねじ穴33が設けられ、このねじ穴33に燃料交換器補
助ホイストワイヤーロープ11の先端に取付けたボルト
（図示せず）をねじ込んで吊り下げるようになってい
る。ハウジング22内には内歯車35,エアアクチュエータ3
6およびサポート37からなる回転駆動機構23が収納され
ている。

クロスローラベアリング38は外側をハウジング22内の
下部に固定され、内側にはプレート39が取付けられてい
る。このプレート39下面にはガイド40が取付けられてお
り、このガイド40は制御棒４を回転させるための押え板
の役目と、制御棒４への挿入時における案内の役目をも
っている。

さらに、プレート39の上面にはサポート37が取付けら
れており、サポート37にはエアアクチュエータ36が固定
されている。エアアクチュエータ36の出力軸には外歯車
34が、内歯車35はハウジング22内の上部に固定されてい
る。この為、エアアクチュエータ36に空気を供給すれば
エアアクチュエータ36の出力軸が回転し、外歯車34が回
転し、内歯車35を回そうとする力が働く。内歯車35はハ
ウジング22内の上部に、ハウジング22は回転受サポート
21に固定されているため、回転受サポート21が制御棒案
内管９の回転止めストッパ9aに拘束されるのでハウジン
グ22内のプレート39およびガイド40が回り、制御棒４を
回転させる機構になっている。

尚、エアアクチュエータ36内に入っている空気を取り
除けば手動で、サポート37を回すことにより制御棒４を
回転させることができる。フック24は回転駆動機構23の
サポート37下部にピンA45aにより回転自在に取付けられ
ている。

エアシリンダ46は回転駆動機構23のサポート37上部に
ピンB45bにより回転自在に取付けられており、フック24
との連結はクレビス47によって行われている。エアシリ
ンダ46に空気を供給すれば、エアシリンダ46のピストン
ロッド（図示せず）が伸縮し、クレビス47を介してフッ
ク24に伝わり、フック24が開閉動作し、制御棒４をつか
み、放しする構造になっている。

着床検知機構25はリミットスイッチ41a,ガイドサポー
ト42,バネ43およびアクチュエータリンク44から成って
いる。制御棒４の取手上面にハウジング22に付いている
プレート39を着床させるとアクチュエータリンク44が制
御棒４の取手により押し上げられバネ43が縮み、アクチ
ュエータリンク44がリミットスイッチ41aを動作させる
ようになっている。リミットスイッチ41aはガイドサポ
ート42に取付けられ、ガイドサポート42はハウジング22
に付いているプレート39に固定されている。

つかみ動作検知機構28のリミットスイッチ41bは上記
ガイドサポート42に取付けられており、フック24が閉じ
るとフック24の頭でリミットスイッチ41bを押し付け、
リミットスイッチ41bを動作させるようになっている。

回転検知機構26a,26bはリミットスイッチ48a,48bおよ
びストッパ49a,49bから成っている。リミットスイッチ4
8a,48bはそれぞれストッパ49a,49bに取付けられてお
り、ストッパ49a,49bはハウジング22に固定され回転駆
動機構23の回転用メカニカルストッパの役目も兼ねてい
る。

回転駆動機構23が回転すれば、サポート37がリミット
スイッチ48a（又は48b）を押し付け、動作させたのち、
ストッパ49a（又は49b）に当り、機械的に停止するよう
になっている。

ハウジング22上部には表示灯27a,27b,27c,27dが取付
けられており、バッテリー50にリミットスイッチ41a,41
b,48a,48bと、表示灯27a,27b,27c,27dが一対一に対応す
るよう並列に配線されている。しかるに、各々のリミッ
トスイッチ41a,41b,48a,48bが動作すると、リミットス
イッチ41a,41b,48a,48bに対応する表示灯27a,27b,27c,2
7dが点灯するようになっている。

次に上記の如く構成された本装置を用いて定期点検時
に制御棒４を原子炉圧力容器１内から引上げる場合につ
いて説明する。

まず、第５図（ａ）に示すように燃料集合体３の未臨
界性を維持するために、制御棒４を炉心内に挿入してお
き、その状態で対角位置にある２体の燃料集合体３を燃
料つかみ具（図示せず）により炉心内から取り出す。そ
して取り出し後は第５図（ｂ）に示すように一対の模擬
チャンネル61a,61bから成る制御棒案内装置61を挿入し
た後、第５図（ｃ）に示すように残りの２体の燃料集合
体３を炉心内から取出す。次に第５図（ｄ）に示すよう
に制御棒４をCRD10により全引抜き状態にする。

その後、第５図（ｅ）に示すように制御棒案内装置61
を炉心内から取出した後、燃料支持金具６を取出す。

次に、CRD10を10％ストローク位置まで駆動して、制
御棒４を炉心内に若干挿入することにより、制御棒案内
管９の下部に設けられた回転防止装置（図示せず）から
制御棒４を解放する。

次に、本発明の制御棒取扱装置20を燃料交換機補助ホ
イストワイヤロープ11に吊り下げ、原子炉圧力容器１内
へ降下させ第１図に示すようにハウジング22を制御棒４
の取手上面に載置する。この回転転受サポート21は制御
棒案内管９の回転止めストッパ9aに結合され、本装置20
が位置決めされる。

ここで、ハウジング22が制御棒22が制御棒４の取手上
面に達するとアクチュエータリンク44が押し上げられる
のでリミットスイッチ41aが押され動作し、表示灯27aが
点灯するので、ハウジング22が制御棒４上面に載置した
ことを確認できる。

次に、エアシリンダ46に空気を供給し、フック24を閉
動作させ、制御棒４の取手に係合させる。

その後、回転駆動機構23のエアアクチュエータ36に空
気を供給し、ガイド40により制御棒４を45度回転させ
る。この時、フック24は制御棒４と同時に回転するので
バヨネットカップリング14を用いた制御棒４とCRD10と
の連結が解除できる。

尚、制御棒４とCRD10との連結を解除した後、燃料交
換器の補助ホイストワイヤロープ11を巻き上げ、制御棒
４を吊り上げ、上部格子板５を通過させて、原子炉圧力
容器１内から引き上げる。

又、上記作業手順を逆手順で行なえば制御棒４とCRD1
0との再連結ができる。

次に本発明の第２の実施例を第６図から第８図を参照
して説明する。

第６図は本実施例による制御棒取扱装置20aをBWRの炉
心内に降下させた状態を示すものである。この制御棒取
扱装置20aは上部格子板５を回転受とし、かつ位置決め
とする回転受サポート21aと、この回転受サポート21aの
下部に設けられ制御棒４の取手上面に載置されるハウジ
ング22と、このハウジング22内部に設けられ、制御棒４
の取手に係合するフック24と制御棒４を回転させる回転
駆動機構23、さらにハウジング22が制御棒４の取手上面
に着床したことを検知する着床検知機構25とフック24が
閉動作したことを検知するつかみ動作検知機構28と制御
棒４が所定の角度回転したことを検知する回転検知機構
26a,26b並びにハウジング22の着床、フック24の閉動作
及び制御棒４の回転をランプの点灯、消灯により確認で
きる表示灯27a,27b,27c,27dから構成されている。

回転受サポート21は２本のパイプ29と、上部格子板５
の内側コーナー側面を支持すると共に位置決めする亀の
甲ら形の上板サポート30と、パイプ29とハウジング22と
を連結する下板31および燃料交換機補助ホイストワイヤ
ロープ11に吊り下げるための角形スタッド32とから成っ
ている。この角形スタッド32の軸心部にはねじ穴33が設
けられ、このねじ穴33に前記ワイヤーロープ11の先端に
取付けたボルト（図示せず）をねじ込んで回転受サポー
ト21をワイヤーロープ11に吊り下げるようになってい
る。

回転駆動機構23はハウジング22内に収納されており、
内歯車35,外歯車34,エアアクチュエータ36,サポート37
から成っている。又、ハウジング22にはクロスローラベ
アリング38,プレート39及びガイド40が取付けてある。
クロスローラベアリング38は外側をハウジング22内の下
部に固定され、内側にはプレート39が取付けられてい
る。このプレート39下面にはガイド40が取付けられてお
り、このガイド40は制御棒４を回転させる為の押え板の
役目と、制御棒４への挿入時における案内の役目をもっ
ている。

なお、上記実施例におけるその他の構成およびその作
用効果は前述した第１の実施例とほぼ同様なので以降の
説明を省略する。また、定期点検時に制御棒４を原子炉
圧力容器１内から引上げる場合の説明も上記と同様、第
１の実施例に係る装置とほぼ同様なので、その説明を省
略する。

［発明の効果］本発明によればバヨネットカップリングを用いた制御
棒とCRDとの連結の解除及び再連結が目視により確認し
ながら確実にできるとともに制御棒を原子炉圧力容器か
らの引上げ及び再据付けができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図は本発明の第１の実施例を説明するた
めのもので、第１図は制御棒取扱装置をBWRの炉心内に
降下させた状態を示す断面図、第２図は制御棒取扱装置
の本体部を示す断面図、第３図は第２図のＸ−Ｘ矢視断
面図、第４図は第２図のＹ−Ｙ矢視断面図、第５図
（ａ）から（ｅ）は炉心内の制御棒を引抜く手順を示す
概略的横断面図、第６図から第８図は本発明の第２の実
施例を説明するためのもので、第６図は制御棒取扱装置
をBWRの炉心内に降下させた状態を示す断面図、第７図
は制御棒取扱装置の本体部を示す断面図、第８図は第７
図のＺ−Ｚ矢視断面図、第９図から第11図は従来例を説
明するための図で、第９図はBWRの炉心部を示す断面
図、第10図は制御棒とCRDとの従来の連結構造を示す断
面図、第11図（ａ）から（ｃ）はCRDとの連結手段にバ
ヨネットカップリングを用いた制御棒とCRDとの連結構
造を示す断面図である。１…原子炉圧力容器３…燃料集合体４…制御棒５…上部格子板７…炉心支持板９…制御棒案内管 9a…制御棒案内管回転止め用ストッパ 10…CRD 13…カップリングスパッド 14…バヨネットカップリング 15…カップリングスパッドが挿入される穴 16…係合凸部 20,20a…制御棒取扱装置 21,21a…回転受サポート 22…ハウジング 23…回転駆動機構 24…フック 25…着床検知機構 26a,26b…回転検知機構 27a,27b,27c…表示灯 28…つかみ動作検知機構 29…パイプ 30…上板サポート 31…下板 32…スタッド 33…ねじ穴 34…外歯車 35…内歯車 36…エアアクチュエータ 37…サポート 38…クロスローラベアリング 39…プレート 40…ガイド 41a…リミットスイッチ 41b…リミットスイッチ 42…ガイドサポート 43…バネ 44…アクチュエータ 45a…ピンＡ 45b…ピンＢ 46…エアシリンダ 47…クレビス 48a…リミットスイッチＡ 48b…リミットスイッチＢ 49a…ストッパＡ 49b…ストッパＢ 50…バッテリー 54…ソケット 51…カップリングスパッド 52…ロックプラグ 53…アンカップルロッド 61…制御棒案内装置 61a…模擬チャンネル 61b…模擬チャンネル

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】下端に制御棒駆動機構と連結するバヨネッ
トカップリングが設けられた制御棒を案内する制御棒案
内管に回転受サポートを設け、この回転受サポートの上
部に前記制御棒の取手上面に載置されるハウジングを設
け、このハウジング内部に前記制御棒の取手に係合する
フックを設けるとともに前記制御棒を回転させる回転駆
動機構を設けてなり、前記ハウジング内には前記制御棒
の取手上面に前記ハウジングに設けたプレートが着床し
たことを検知する着床検知機構と、前記フックが閉動作
したことを検知するつかみ動作検知機構と、前記制御棒
が所定の角度回転したことを検知する回転検知機構とを
具備したことを特徴とする制御棒取扱装置。
【請求項２】原子炉圧力容器内の上部格子板に設けられ
た回転受サポートと、この回転受サポートの下部に設け
られ下端に制御棒駆動機構と連結するバヨネットカップ
リングが設けられた制御棒の取手上面に載置されるハウ
ジングと、このハウジング内部に設けられ前記制御棒の
取手に係合するフックと、前記制御棒を回転させる回転
駆動機構とからなり、前記ハウジング内には前記制御棒
の取手上面に前記ハウジングに設けたプレートが着床し
たことを検知する着床検知機構と、前記フックが閉動作
したことを検知するつかみ動作検知機構と、前記制御棒
が所定の角度回転したことを検知する回転検知機構とを
具備したことを特徴とする制御棒取扱装置。