JP2728753B2 - Control rod drive mechanism - Google Patents

Control rod drive mechanism

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JP2728753B2
JP2728753B2 JP1332761A JP33276189A JP2728753B2 JP 2728753 B2 JP2728753 B2 JP 2728753B2 JP 1332761 A JP1332761 A JP 1332761A JP 33276189 A JP33276189 A JP 33276189A JP 2728753 B2 JP2728753 B2 JP 2728753B2
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善夫 今崎
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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という)の制御棒
駆動機構(以下CRDという)に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a control rod drive mechanism (hereinafter, referred to as CRD) of a boiling water reactor (hereinafter, referred to as BWR).

第5図から第7図を参照して従来例を説明する。第5
図はBWRの概略構成を示す断面図であり、図中符号1は
原子炉圧力容器で、この原子炉圧力容器1内には冷却材
2が収容されているとともに、炉心3が収容されてい
る。この炉心3は原子炉圧力容器1内に設置されたシュ
ラウド4に支持されており、図示しない複数の燃料集合
体および制御棒5(図では2体のみ示す)等から構成さ
れている。冷却材2は炉心3を上方に向って流通し、そ
の際炉心3の核反応熱により昇温する。昇温した冷却材
2は水と蒸気との二相流状態となり、炉心3の上方に設
置された気水分離器6内に導入される。気水分離器6内
に導入された冷却材2は水と蒸気とに分離される。分離
された蒸気は図示しない蒸気乾燥器内に導入され乾燥さ
れて乾燥蒸気となり、原子炉圧力容器1に接続された図
示しない主蒸気配管を介してタービン系に移送されて発
電に供される。タービン系で仕事をした蒸気は復水器内
に導入されて凝縮・液化されて復水となり、浄化系によ
り浄化された後、原子炉圧力容器1内に給水として戻さ
れる。一方、原子炉圧力容器1内で分離された内水はダ
ウンカマ部に流下して上記給水と混合した状態で炉心3
の下方に移送される。以下同様のサイクルを繰り返す。
A conventional example will be described with reference to FIGS. Fifth
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a BWR. In the figure, reference numeral 1 denotes a reactor pressure vessel, in which a coolant 2 is housed and a reactor core 3 is housed. . The reactor core 3 is supported by a shroud 4 installed in the reactor pressure vessel 1 and includes a plurality of fuel assemblies (not shown) and control rods 5 (only two are shown in the figure). The coolant 2 flows upward through the core 3, and at this time, the temperature rises due to the nuclear reaction heat of the core 3. The heated coolant 2 becomes a two-phase flow of water and steam, and is introduced into the steam separator 6 installed above the reactor core 3. The coolant 2 introduced into the steam separator 6 is separated into water and steam. The separated steam is introduced into a steam dryer (not shown) to be dried to be dried steam, transferred to a turbine system via a main steam pipe (not shown) connected to the reactor pressure vessel 1, and used for power generation. The steam that has worked in the turbine system is introduced into the condenser and condensed and liquefied to become condensed water. After being purified by the purification system, the steam is returned to the reactor pressure vessel 1 as feedwater. On the other hand, the inner water separated in the reactor pressure vessel 1 flows down to the downcomer section, and is mixed with the above-mentioned water supply.
Is transported below. Hereinafter, the same cycle is repeated.

前記制御棒5はCRD11により炉心3内への挿入・引抜
量を調整され、それによって炉心3の出力制御がなされ
る。このCRD11は原子炉圧力容器1の底部1aに固定され
たCRDハウジング12内に挿入固定されている。
The control rod 5 is adjusted in the amount of insertion and withdrawal into the core 3 by the CRD 11, whereby the output of the core 3 is controlled. The CRD 11 is inserted and fixed in a CRD housing 12 fixed to the bottom 1a of the reactor pressure vessel 1.

つぎにCRD11の構成を第6図について説明する。CRD11
は電動式であり、すなわち第6図中符号13は電動機であ
る。この電動機13の回転軸14は図示しない歯車式のカッ
プリングとカップリングケース15を介してCRD11の駆動
軸16に連結されている。この駆動軸16はキーおよびスプ
ラインを介してボールねじ軸19に連結されている。この
ボールねじ軸19にはボールナット20が螺合している。こ
のボールナット20にはローラ21が設置されており、この
ローラ21はガイドチューブ22の内周面に軸方向に取着さ
れた板23を挟持するように設置されている。ボールナッ
ト20の上方には中空状のピストン24が設置されている。
このピストン24はその上端に設置されたカップリング25
を介して前記制御棒5に連結される。すなわち、電動機
13の駆動により回転軸14および駆動軸17を介してボール
ねじ軸19が回転する。このボールねじ軸19の回転により
ボールナット20が上下動する。なお、このボールナット
20の回転はローラ21が板23を狭持していることにより規
制されている。ボールナット20の上下動によりピストン
24を介して制御棒5が上下動する。これによって制御棒
5の炉心3への挿入・引抜量の調整が行われる。なお、
図中符号26はブラケットであり、27はラビリンスシール
である。
Next, the configuration of the CRD 11 will be described with reference to FIG. CRD11
Is an electric motor, that is, reference numeral 13 in FIG. 6 is an electric motor. The rotary shaft 14 of the electric motor 13 is connected to a drive shaft 16 of the CRD 11 via a gear type coupling (not shown) and a coupling case 15. The drive shaft 16 is connected to a ball screw shaft 19 via a key and a spline. A ball nut 20 is screwed onto the ball screw shaft 19. A roller 21 is provided on the ball nut 20, and the roller 21 is provided so as to sandwich a plate 23 attached to the inner peripheral surface of the guide tube 22 in the axial direction. Above the ball nut 20, a hollow piston 24 is provided.
This piston 24 has a coupling 25 installed at its upper end.
Is connected to the control rod 5. That is, the electric motor
The ball screw shaft 19 is rotated via the rotation shaft 14 and the drive shaft 17 by the driving of 13. The rotation of the ball screw shaft 19 causes the ball nut 20 to move up and down. In addition, this ball nut
The rotation of 20 is regulated by the rollers 21 holding the plate 23. Piston by vertical movement of ball nut 20
The control rod 5 moves up and down via 24. Thereby, the amount of insertion and withdrawal of the control rod 5 into and from the reactor core 3 is adjusted. In addition,
In the figure, reference numeral 26 denotes a bracket, and 27 denotes a labyrinth seal.

次に原子炉に緊急事態が発生して原子炉を緊急停止さ
せる場合(以下スクラムという)について説明する。緊
急事態が発生した場合には挿入配管17および注入口18を
介して高圧駆動水がピストン24の下面側に供給される。
かかる高圧駆動水の供給によりボールナット10の上に単
に載置されているピストン24は上方に押上げられ、その
結果、制御棒5は炉心3内に高速で挿入され原子炉は緊
急停止する。
Next, a case in which an emergency situation occurs in the nuclear reactor and the nuclear reactor is shut down (hereinafter referred to as a scrum) will be described. When an emergency occurs, high-pressure driving water is supplied to the lower surface side of the piston 24 via the insertion pipe 17 and the injection port 18.
By the supply of the high-pressure driving water, the piston 24 simply placed on the ball nut 10 is pushed upward, and as a result, the control rod 5 is inserted into the core 3 at a high speed, and the reactor is shut down immediately.

更に上記構成において、制御棒5の挿入位置の保持は
電動機1自身が有する保持トルクによってボールねじ軸
19の回転を規制することによりなされている。これとと
もに、耐圧部破断時の制御棒逸出を防ぐ為に、制動装置
28が設けられている。すなわち、万一前記挿入配管17ま
たはCRD11の耐圧部が破断したような場合にはCRD11の内
部圧力が低下し、その結果、原子炉圧力容器1内の圧力
がピストン24を押下げる力として作用する。この押下げ
力はボールねじ軸19に対して制御棒5を引抜く方向への
大きな引抜トルクとして作用する。その際、前述した電
動機13の保持トルクだけでは引抜トルクに抵抗すること
はできず、ボールねじ軸19が引抜方向に回転して制御棒
5が引抜かれてしまうことも予想される。また、CRD11
の内部圧力と原子炉圧力容器1内の圧力差が大きい場合
には制御棒5が高速で引抜かれることとなり、該引抜速
度が炉心3における安全性維持のための許容値を越えて
しまい、急激な加速反応により炉心3が損傷してしまう
という事態も予想される。このため、前記電動機13自身
の保持トルク以外に電動機13の下に、十分な保持トルク
を有した制動装置28を設けている。制動装置28は第7図
に示したようにコイル29がフィールド30内に設けられて
おり、コイル29に通電すると電磁力が発生する。フィー
ルド30に相対して設けられた磁性材で形成された円板状
アーマチュア31は軸方向に移動できるが、回転できない
ようにピン32でフィールド30に取り付けられている。
Further, in the above configuration, the insertion position of the control rod 5 is held by the ball screw shaft by the holding torque of the electric motor 1 itself.
This is done by regulating the rotation of the nineteen. At the same time, in order to prevent the control rod
28 are provided. That is, if the pressure-resistant portion of the insertion pipe 17 or the CRD 11 breaks, the internal pressure of the CRD 11 decreases, and as a result, the pressure in the reactor pressure vessel 1 acts as a force for pushing down the piston 24. . This pressing force acts on the ball screw shaft 19 as a large pulling torque in the direction in which the control rod 5 is pulled out. At that time, it is not possible to resist the pulling torque only by the holding torque of the electric motor 13 described above, and it is expected that the control rod 5 is pulled out due to the rotation of the ball screw shaft 19 in the pulling direction. Also, CRD11
When the pressure difference between the internal pressure of the reactor and the pressure in the reactor pressure vessel 1 is large, the control rod 5 is withdrawn at a high speed, and the withdrawal speed exceeds the allowable value for maintaining safety in the reactor core 3 and suddenly It is also expected that the reactor core 3 will be damaged by an accelerated reaction. For this reason, a braking device 28 having a sufficient holding torque is provided below the electric motor 13 in addition to the holding torque of the electric motor 13 itself. As shown in FIG. 7, the braking device 28 has a coil 29 provided in the field 30. When the coil 29 is energized, an electromagnetic force is generated. A disk-shaped armature 31 formed of a magnetic material and provided opposite to the field 30 is attached to the field 30 by a pin 32 so that it can move in the axial direction but cannot rotate.

フィールド30は電動機13のフレーム又はブラケット26
に固定されている。
Field 30 is the frame or bracket 26 of motor 13
It is fixed to.

一方、インナードライバ33は電動機13の回転軸14に嵌
合され、ナット34で固定されている。キー35は回転軸14
とインナードライバ33の間のトルク伝達を行う。インナ
ードライバ33の外周にはディスク36が軸方向に移動可能
なようにスプラインで嵌合し、ディスク36の両面には摩
擦板37が固定されている。以上の構造の制動装置28にお
いて、コイル29に通電しない場合には複数個のスプリン
グ38がアーマチュア31を上方向に押し付ける。そのた
め、ディスク36がサイドプレート46とアーマチュア42で
強く挟み付けられた状態となり、サイドプレート39と摩
擦板37および摩擦板37とアーマチュア31の間の摩擦力に
よって電動機13の回転軸14は拘束される。また、コイル
29に通電した場合にはフィールド30に発生した電磁力に
より、アーマチュア31がスプリング38に打ち勝ってフィ
ールド30に吸引されるため、ディスク36が解放され制動
力を失う。CRD11において、制御棒5の挿入又は引抜を
行う場合、通常は通電せず制動力を有している制動装置
28に通電して、その制動力を解除した後、電動機13を回
転して制御棒5の駆動を行う。
On the other hand, the inner driver 33 is fitted to the rotating shaft 14 of the electric motor 13 and fixed by a nut 34. Key 35 is rotary shaft 14
And the inner driver 33 transmits torque. A disk 36 is fitted around the outer periphery of the inner driver 33 by a spline so as to be movable in the axial direction, and friction plates 37 are fixed to both surfaces of the disk 36. In the braking device 28 having the above structure, when the coil 29 is not energized, the plurality of springs 38 press the armature 31 upward. Therefore, the disc 36 is strongly sandwiched between the side plate 46 and the armature 42, and the rotating shaft 14 of the electric motor 13 is restrained by the frictional force between the side plate 39 and the friction plate 37 and between the friction plate 37 and the armature 31. . Also coil
When the power is supplied to the power supply 29, the electromagnetic force generated in the field 30 causes the armature 31 to overcome the spring 38 and be attracted to the field 30, so that the disk 36 is released and the braking force is lost. When the control rod 5 is inserted or withdrawn in the CRD11, a braking device that normally has no braking power and has no braking force
After energizing 28 and releasing the braking force, the motor 13 is rotated to drive the control rod 5.

駆動後は電動機13を停止後、制動装置28の通電を切っ
て制動状態とする。
After the driving, the motor 13 is stopped, and then the power supply to the braking device 28 is cut off to bring the braking state.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記の制動装置を有する従来のCRD11
においては制動装置28に電源が故障したり、制動装置28
自身がコイル29の断線等で動作不能に陥った場合にはデ
ィスク36がサイドプレート39とアーマチュア31によって
強く挟み付けられた状態となり、制動力を有したままの
状態となる。そのため、電動機13の回転が阻止されて制
御棒5の挿入および引抜ともに不可能となる課題があ
る。制御棒5が炉心3内に挿入できなくなることは原子
炉の安全上決して好ましいことではない。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the conventional CRD11 having the above-described braking device
In the case of the power failure in the braking device 28 or the braking device 28
If the disk itself becomes inoperable due to the disconnection of the coil 29 or the like, the disk 36 is strongly sandwiched between the side plate 39 and the armature 31 and the braking force is maintained. Therefore, there is a problem that the rotation of the electric motor 13 is prevented and the control rod 5 cannot be inserted or pulled out. The fact that the control rod 5 cannot be inserted into the reactor core 3 is not preferable in terms of safety of the nuclear reactor.

本発明は上記課題を解決するためになされたもので万
一、挿入配管17の損傷等によって上述した制御棒引抜力
が発生した場合でも、制御棒の引抜を確実に防止すると
ともに通常運転時に制動装置が解除不能となった場合で
も電動機による制御棒の挿入が可能な制御棒駆動機構を
提供することにある。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problem. Even if the above-described control rod withdrawing force is generated due to damage to the insertion pipe 17 or the like, the control rod is reliably prevented from being pulled out and braking is performed during normal operation. It is an object of the present invention to provide a control rod drive mechanism capable of inserting a control rod by an electric motor even when the device cannot be released.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は電動機の回転を該電動機の回転軸および駆動
軸を介してボールねじ軸に伝達し、このボールねじ軸の
回転によりボールねじ軸に螺合しているボールナットが
上下動し、このボールナットが上下動することにより該
ボールナット上に載置されたピストンが上下動し、それ
によって該ピストンに連結された制御棒を炉心内に挿入
・引抜する制御棒駆動機構において前記電動機に設けら
れた制御装置は電磁誘導コイルと、この電磁誘導コイル
を内蔵しているフィールドと、このフィールド上に回転
が拘束されて軸方向に移動自在に取り付けられた磁性金
属で作られたアーマチュアと、アーマチュアを押すよう
に設置された複数個のスプリングと、アーマチュアと向
い合って取り付けられるロータと、ロータとアーマチュ
アにはそれぞれ互いに噛み合うことができる歯が円周状
に設けられている構造からなる制動装置を備え、ロータ
歯前記回転軸または駆動軸に嵌合され、フィールドは固
定側に設置されていることを特徴とする。
[Constitution of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention transmits the rotation of an electric motor to a ball screw shaft via a rotation shaft and a drive shaft of the electric motor. The screwed ball nut moves up and down, and the ball nut moves up and down, so that the piston mounted on the ball nut moves up and down, thereby moving the control rod connected to the piston into the core. In the control rod drive mechanism for inserting / removing, the control device provided in the electric motor includes an electromagnetic induction coil, a field containing the electromagnetic induction coil, and a rotation restricted on this field so as to be movable in the axial direction. An armature made of attached magnetic metal, a plurality of springs installed to press the armature, and a rod mounted facing the armature The rotor, the rotor and the armature are each provided with a braking device having a structure in which teeth that can mesh with each other are provided in a circumferential shape, the rotor teeth are fitted to the rotation shaft or the drive shaft, and the field is fixed. It is characterized by being installed.

また、パルス毎に一定角回転するステッピングモータ
ーを電動機として用い、さらに制動装置の歯のピッチを
上記ステッピングモーターのパスル角に合わせ、制動装
置の歯形を鋸歯状に形成してなることを特徴とする。
Further, a stepping motor that rotates at a constant angle for each pulse is used as an electric motor, and the tooth pitch of the braking device is adjusted to the pulse angle of the stepping motor, and the tooth shape of the braking device is formed in a sawtooth shape. .

(作用) 本発明の制動装置は電源OFFで作用し、電源ONで解除
するもので、制御棒駆動機構の耐圧部等が損傷して制御
棒に引抜力が発生した場合、制動装置の良好な歯の噛み
合いが保たれる。これによって制御棒の引抜が防止され
ると共に、通常運転時に、断線等によって制動装置が解
除不能に陥っても電動機による制御棒の挿入駆動が可能
になる。すなわち、アーマチュアとローターに設ける歯
形を鋸歯状に形成し、制御棒の引抜側は鋸歯がロック
し、挿入側はのこ歯が滑るように設定される。これによ
ってコイルの断線等で制御装置が故障した場合にも制御
棒を炉心内に挿入することができる。また、歯の数はス
テップモーターのステップ角度に合うようにすることに
よって歯同志の噛合が行われる。
(Operation) The braking device of the present invention operates when the power is turned off and is released when the power is turned on. If the withstand pressure portion of the control rod driving mechanism is damaged and a pulling force is generated on the control rod, the braking device can operate properly. Tooth engagement is maintained. This prevents the control rod from being pulled out and allows the electric motor to drive the control rod even if the braking device cannot be released due to disconnection or the like during normal operation. That is, the tooth profile provided on the armature and the rotor is formed in a sawtooth shape, and the control rod is set so that the withdrawal side is locked with the sawtooth and the insertion side with the sawtooth is slippery. This allows the control rod to be inserted into the core even if the control device breaks down due to a coil disconnection or the like. Further, the teeth are meshed with each other by adjusting the number of teeth to the step angle of the step motor.

(実施例) 第1図から第4図を参照して本発明に係る制御棒駆動
機構の一実施例を説明する。なお、従来例の第7図と同
一部分には同一符号を付して示し、重複する部分の説明
は省略する。第1図中符号28aは本発明の主要部を示す
制動装置である。
(Embodiment) An embodiment of a control rod driving mechanism according to the present invention will be described with reference to FIGS. The same parts as in FIG. 7 of the conventional example are denoted by the same reference numerals, and the description of the overlapping parts will be omitted. Reference numeral 28a in FIG. 1 is a braking device showing a main part of the present invention.

制動装置28aは第1図に示したように本体であるフィ
ールド30内にコイル29が装着されており、このコイル29
に通電すると電磁力が発生する。フィールド30は磁性体
で形成されており、磁力を強化してアーマチュア31を吸
引する動きをする。
As shown in FIG. 1, the braking device 28a has a coil 29 mounted in a field 30 which is a main body.
When an electric current is supplied to the, an electromagnetic force is generated. The field 30 is made of a magnetic material, and moves to attract the armature 31 by strengthening the magnetic force.

アーマチュア31は磁性体で形成された円板で、ねじ40と
スリーブ41によって軸方向に移動できるが、回転できな
い様にフィード30に取り付けられている。同時にアーマ
チュア31は複数のスプリング38によって上方向に押圧さ
れている。フィールド30は電動機13のフレーム、または
ブラケット26に固定されている。
The armature 31 is a disk made of a magnetic material and can be moved in the axial direction by a screw 40 and a sleeve 41, but is attached to the feed 30 so as not to rotate. At the same time, the armature 31 is pressed upward by a plurality of springs 38. The field 30 is fixed to the frame of the electric motor 13 or the bracket 26.

一方、ローター42は電動機13の回転軸14に嵌合され、
ナット34で固定されている。キー35は回転軸14とロータ
ー42の間のトルク7伝達を行なう。上記ローター42及び
アーマチュア31には相対した面に第2図および第3図に
示したように円周状にのこ歯43、44が設けられている。
のこ歯43、44の向きは制御棒の引抜方向のローター42の
回転をロックし、制御棒の挿入方向のローター42の回転
は滑るようにしてある。
On the other hand, the rotor 42 is fitted to the rotating shaft 14 of the electric motor 13,
It is fixed with a nut 34. The key 35 transmits torque 7 between the rotating shaft 14 and the rotor 42. The rotor 42 and the armature 31 are provided with saw-toothed teeth 43 and 44 on the opposing surfaces as shown in FIG. 2 and FIG.
The directions of the saw teeth 43 and 44 lock the rotation of the rotor 42 in the control rod withdrawal direction, and the rotation of the rotor 42 in the control rod insertion direction is slid.

上記構造において、コイル29に通電しない場合にはア
ーマチュア31はスプリング38によってローター42に噛み
合った状態で押し付けられ(第4図参照)、コイル29に
通電すると、アーマチュア31がスプリング38に打ち勝っ
てフィールド30に吸引され、アーマチュア31とローター
42の噛み合いは解除される(第3図参照)。
In the above structure, when the coil 29 is not energized, the armature 31 is pressed by the spring 38 while being engaged with the rotor 42 (see FIG. 4). When the coil 29 is energized, the armature 31 overcomes the spring 38 and Sucked on, armature 31 and rotor
The engagement of 42 is released (see FIG. 3).

以上の構成にもとづきその作用を説明する。まず通常
運転時について説明する。通常運転時に制御棒5の挿
入、引抜をなす場合には制御装置28aに通電し、アーマ
チュア31をスプリング38に打ち勝って吸引し、ローター
42とアーマチュア31の噛み合いを解除する。その後、電
動機13を駆動する。電動機13の回転は回転軸14、制動装
置28aを介して駆動軸16に伝達され、さらにボールねじ
軸19に伝達される。ボールねじ軸19が回転することによ
りボールナット20が上下動し、それによってピストン24
を介して制御棒5が炉心3内に挿入、あるいは引抜かれ
る。
The operation will be described based on the above configuration. First, the normal operation will be described. When the control rod 5 is inserted and withdrawn during normal operation, the control device 28a is energized, and the armature 31 is sucked over the spring 38,
The engagement between 42 and the armature 31 is released. After that, the electric motor 13 is driven. The rotation of the electric motor 13 is transmitted to the drive shaft 16 via the rotation shaft 14 and the braking device 28a, and further transmitted to the ball screw shaft 19. The rotation of the ball screw shaft 19 causes the ball nut 20 to move up and down.
The control rod 5 is inserted into or pulled out of the reactor core 3 via.

電動機13の停止後、制動装置28aの通電を切ると制動
装置28aのアーマチュア31はスプリング38の力でロータ
ー42に押し付けられる。この時、制動装置28aの歯数は
電動機13のステップ角に合わせてあるので電動機13の停
止位置で必ずアーマチュア31とローター42の歯43、44の
位相が合い十分な噛み合いが保証される。
After the motor 13 is stopped, when the power to the braking device 28a is turned off, the armature 31 of the braking device 28a is pressed against the rotor 42 by the force of the spring 38. At this time, since the number of teeth of the braking device 28a is adjusted to the step angle of the electric motor 13, the phases of the teeth 43 and 44 of the armature 31 and the rotor 42 are always matched at the stop position of the electric motor 13 to ensure a sufficient meshing.

次に挿入配管31またはCRD11の耐圧部が何等かの理由
により破断したような場合について説明する。この場合
には前述したようにCRD11の内部圧力が低下して原子炉
圧力容器1内の圧力がピストン24を押下げる力として作
用する。そしてボールスクリュ19を引抜方向に回転させ
ようとする。この場合には上記の制動装置28aのアーマ
チュア31とローター42の歯43、44が噛み合っており、の
こ歯43、44がローター42の回転をロックしているため、
ボールねじ軸19は回転することはなく、制御棒5の位置
は保持される。
Next, a case where the pressure-resistant portion of the insertion pipe 31 or the CRD 11 is broken for some reason will be described. In this case, as described above, the internal pressure of the CRD 11 decreases, and the pressure in the reactor pressure vessel 1 acts as a force for pushing down the piston 24. Then, an attempt is made to rotate the ball screw 19 in the pulling-out direction. In this case, the armature 31 of the braking device 28a and the teeth 43, 44 of the rotor 42 are engaged, and the saw teeth 43, 44 lock the rotation of the rotor 42,
The ball screw shaft 19 does not rotate, and the position of the control rod 5 is maintained.

また、通常運転時に、コイル29の断線や電源の故障等
で制動装置28aが解除不能に陥った場合アーマチュア31
とローター42が噛み合ったままの状態となるが、制御棒
の引抜はロックされるが、制御棒の挿入は鋸歯43、44が
滑る方向のため、電動機13の力で駆動可能である。
Also, during normal operation, if the braking device 28a cannot be released due to disconnection of the coil 29, failure of the power supply, or the like, the armature 31
The rotor and the rotor 42 remain engaged with each other, but the pulling out of the control rod is locked, but the insertion of the control rod can be driven by the power of the electric motor 13 because the saw teeth 43 and 44 slide in the sliding direction.

本実施例よるとつぎのような効果がある。 According to the present embodiment, the following effects are obtained.

(1)まず万一挿入配管31、またはCRD11の耐圧部が破
断するような事故が発生して、制御棒5を不必要に引抜
こうとする現象が発生したとしても、制動装置28aによ
り炉心3に悪影響を与える事を確実に防止することがで
き、CRD11はもとより炉心3ひいてはプラントの健全性
及び安全性の維持をはかることができる。
(1) First, even if an accident such as breakage of the insertion pipe 31 or the pressure-resistant part of the CRD 11 occurs and a phenomenon in which the control rod 5 is unnecessarily attempted to be pulled out occurs, the braking device 28 a It is possible to reliably prevent the adverse effects on the CRD 11 and to maintain the soundness and safety of the CRD 11 as well as the core 3 and the plant.

(2)制御装置のアーマチュアとローターに設ける歯の
数を電磁機13のステップ角に合わせてあるので歯の噛み
合いが保証され、制動装置の信頼性が高い。
(2) Since the number of teeth provided on the armature and the rotor of the control device is adjusted to the step angle of the electromagnetic machine 13, the engagement of the teeth is guaranteed, and the reliability of the braking device is high.

(3)噛み合い歯を鋸歯状に形成することによって万一
制動装置が故障しても制御棒を挿入駆動できプラントの
安全性を向上する。
(3) By forming the meshing teeth in a saw-tooth shape, the control rod can be inserted and driven even if the braking device fails, thereby improving the safety of the plant.

[発明の効果] 本発明によれば、制御棒駆動機構の耐圧部等に万一、
破断事故が発生して制御棒を不必要に引抜こうとする現
象が発生した場合には炉心に悪影響を与えることなく制
御棒を保持することができると共に、制御装置が故障し
ても制御棒の挿入ができる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, the pressure-resistant part of the control rod drive mechanism should be used.
In the event of a rupture accident that causes the control rods to be unnecessarily pulled out, the control rods can be held without adversely affecting the reactor core, and the control rods can be retained even if the control device fails. Can be inserted.

したがって、制御棒駆動機構、炉心ひいてはプラント
の健全性および安全性を大幅に向上させることができ
る。
Therefore, the soundness and safety of the control rod drive mechanism, the core, and the plant can be greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図から第4図は本発明に係る制御棒駆動機構の一実
施例を説明するためのもので、第1図は制動装置を示す
縦断面図、第2図はアーマチュアと歯との関係を示す上
面図、第3図はローターの歯とアーマチュアの歯とが浮
いている状態を示す側面図、第4図は第3図における歯
同志が噛合した状態を示す側面図、第5図から第7図は
従来例を説明するためのもので、第5図は原子炉圧力容
器内を概略的に示す縦断面図、第6図は制御棒駆動構造
を示す縦断面図、第7図は第6図における制動装置を示
す縦断面図である。 1……原子炉圧力容器 2……冷却材 3……炉心 4……シュラウド 5……制御棒 6……気水分離器 11……CRD 12……CRDハウジング 13……電動機 14……回転軸 15……カップリングケース 16……駆動軸 17……挿入配管 18……注入口 19……ボールねじ軸 20……ボールナット 21……ローラ 22……カイドチューブ 23……板 24……ピストン 25……カップリング 26……ブラケット 27……ラビリンスシール 28、28a……制動装置 29……コイル 30……フィールド 31……アーマチュア 32……ピン 33……インナードライバ 34……ナット 35……キー 36……ディスク 37……摩擦板 38……スプリング 39……サイドプレート 40……ねじ 41……スリーブ 42……ローター 43、44……鋸歯
1 to 4 illustrate an embodiment of a control rod driving mechanism according to the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a braking device, and FIG. 2 is a relationship between an armature and teeth. FIG. 3 is a side view showing a state in which the rotor teeth and the armature teeth are floating, FIG. 4 is a side view showing a state in which the teeth in FIG. 3 are meshed, and FIG. FIG. 7 is for explaining a conventional example, FIG. 5 is a longitudinal sectional view schematically showing the inside of a reactor pressure vessel, FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a control rod driving structure, and FIG. FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the braking device in FIG. 6. 1 ... reactor pressure vessel 2 ... coolant 3 ... core 4 ... shroud 5 ... control rod 6 ... steam-water separator 11 ... CRD 12 ... CRD housing 13 ... electric motor 14 ... rotating shaft 15 Coupling case 16 Drive shaft 17 Insert piping 18 Injection port 19 Ball screw shaft 20 Ball nut 21 Roller 22 Guide tube 23 Plate 24 Piston 25 … Coupling 26… Bracket 27… Labyrinth seal 28, 28a… Braking device 29… Coil 30… Field 31… Armature 32… Pin 33… Inner driver 34… Nut 35… Key 36 … Disc 37… Friction plate 38… Spring 39… Side plate 40… Screw 41… Sleeve 42… Rotor 43, 44… Sawtooth

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】電動機の回転を該電動機の回転軸および駆
動軸を介してボールねじ軸に伝達し、このボールねじ軸
の回転によりボールねじ軸に螺合しているボールナット
が上下動し、このボールナットが上下動することにより
該ボールナット上に載置されたピストンが上下動し、そ
れによって該ピストンに連結された制御棒を炉心内に挿
入・引抜する制御棒駆動機構において、前記電動機に設
けられた制御装置は電磁誘導コイルと、この電磁誘導コ
イルを内蔵しているフィールドと、このフィールド上に
回転が拘束されて軸方向に移動自在に取り付けられた磁
性金属で作られたアーマチュアと、このアーマチュアを
押圧するように設置された複数個のスプリングと、前記
アーマチュアと向い合って取り付けられるロータと、こ
のロータと前記アーマチュアにはそれぞれ互いに噛合し
得るように円周状に設けられた歯とからなり、前記ロー
タは前記回転軸または駆動軸に嵌合され、前記フィール
ドは固定側に設置されていることを特徴とする制御棒駆
動機構。
The rotation of a motor is transmitted to a ball screw shaft via a rotation shaft and a drive shaft of the motor, and the rotation of the ball screw shaft causes a ball nut screwed on the ball screw shaft to move up and down. A piston mounted on the ball nut moves up and down as the ball nut moves up and down, whereby a control rod connected to the piston is inserted into and pulled out of the core. The control device is provided with an electromagnetic induction coil, a field containing the electromagnetic induction coil, and an armature made of a magnetic metal that is mounted on the field so that rotation is restricted and axially movable. A plurality of springs installed to press the armature; a rotor mounted facing the armature; and a rotor and the armature. The mature is composed of teeth provided circumferentially so as to be able to mesh with each other, the rotor is fitted to the rotating shaft or the drive shaft, and the field is installed on a fixed side, Control rod drive mechanism.
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