JP2950590B2 - 制御棒駆動機構 - Google Patents

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、高速増殖炉の制御棒駆動機構に係り、特に
除熱性とメンテナンス性を向上させることのできる制御
棒駆動機構に関する。

（従来の技術） 第３図は高速増殖炉１の断面図である。炉容器２の上
部は遮蔽プラグ３で密封され、炉容器２の内部には炉心
４が設置される。炉心４にはその出力を制御するため、
複数本の制御棒５が挿脱されるが、制御棒５は遮蔽プラ
グ３を貫通する制御棒駆動機構６によって駆動され、炉
容器２内を昇降する。なお制御棒駆動機構６は、遮蔽プ
ラグ３の上方において耐震サポート７によって支持され
る。

第４図は、制御棒駆動機構６の軸方向断面図である。
制御棒駆動機構６は下方に開口したハウジング８とこの
ハウジング８の下端に連結する上部案内管９を有する。
そしてハウジング８内部の上方には、駆動モータ10が納
められる。駆動モータ10は減速機能も有する複数個の伝
道歯車11を介して複数個（図では２個）のボールネジ12
と連絡する。これらのボールネジ12にはそれぞれボール
ナット13が螺合し、ボールナット13には支持パイプ14を
介して電磁石15が懸吊される。

電磁石15は、励磁状態においてラッチプレート16を引
付けるが、このラッチプレート16は上方においてピスト
ン17と接続しており、ピストン17はハウジング８内に設
けられた加速シリンダ18内を摺動する。なお、加速シリ
ンダ18にはハウジング８外に設けられたガス貯蔵タンク
19から加圧ガスが供給される。

ところで、ラッチプレート16からは、ラッチ機構20に
よって、上部案内管９内を昇降する延長管21が吊下げら
れ、この延長管21の下端部においては、さらにラッチフ
ィンガ22とハンドリングヘッド23を介して制御棒24が懸
架される。なお延長管21と上部案内管９の間にはベロー
ズ25が設置され、ハウジング８および上部案内管９上方
の気密を保つ。

駆動モータ10を作動させると、その回転力は伝道歯車
11で適当に減速されながらボールネジ12に伝えられる。
すると、ボールネジ12の回転によって、これに螺合する
ボールナット13がボールネジ12に沿って上下する。

ここで電磁石15が励磁状態にあると、ボールナット13
の動きは電磁石15とラッチプレート16を介して延長管21
および制御棒24に伝わり、制御棒24が上下して炉心４に
挿脱される。また、ラッチプレート16に接続するピスト
ン17も、加速シリンダ18内を上下動するが、このときピ
ストン17は、ガス貯蔵タンク19から送られる加圧ガスに
よって絶えず下方に押圧力を受ける。

そこで平常時には、制御棒駆動機構６の電磁石15を励
磁状態にし、上述の機構で制御棒24を適当な速度で上下
動させ、炉心に挿脱してその出力を調節する（挿入時に
は出力が低下し、抜出時には出力が上昇する）。

ところで、炉心に何らかの異常が生じて原子炉を緊急
停止するときは、制御棒24を急速に炉心に挿入する必要
がある。そこでこのときは電磁石15のスイッチを切る。
するとラッチプレート16が電磁石15から離れ、ラッチプ
レート16、ピストン17、延長管21および制御棒24の自重
によって制御棒24が落下するが、このときさらにピスト
ン17に加圧ガスの押圧力が加わるため、制御棒24は単に
自重による自由落下以上の速度で落下し、炉心の緊急停
止の目的を果たす。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上述の制御棒駆動装置６は、電磁石15で延
長管21および制御棒24を吊下げているため、強力な電磁
力を必要とし、電磁石15が大型化する。このため、電磁
石15からの発熱量が増大するが、一方電磁石15が大型の
ため電磁石15を納めるハウジング８も太径となる。よっ
て発熱量の増大とハウジング８の太径化という二重の作
用によって制御棒駆動機構６の除熱性が劣化する。

さらに、上述の理由でハウジングが太径化すると、各
制御棒駆動機構６間のスペースが狭まり、メンテナンス
時に空間的制約条件が増して支障が生じる。

また、ハウジング８内において加圧ガスを封入するた
めの機構を加速シリンダ18として別に設けるため、ハウ
ジングが長尺となり、第３図に示したように、制御棒駆
動機構６の自立が難しくなり、耐震性を付与するための
耐震サポート７が必要になる。このため、上述の除熱性
とメンテナンス性がさらに悪化するという欠点があっ
た。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高速
増殖炉の制御棒駆動機構において、特に除熱性とメンテ
ナンス性を向上させることのできる制御棒駆動機構を提
供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために、下方に開口する
ハウジングと、ハウジングの下端に連結する上部案内管
と、ハウジング内に加圧ガスを供給するガス貯蔵タンク
と、ハウジング内に納められる駆動モータと、この駆動
モータと電磁クラッチを介して連結するボールネジと、
このボールネジと螺合するボールナットを介してハウジ
ングおよび上部案内管内を昇降し、かつ制御棒を懸吊す
る延長管と、この延長管を包囲しながらハウジングの気
密を保つシール機構とを有する制御棒駆動機構を提供す
る。

本発明はまた、下方に開口するハウジングと、ハウジ
ングの下端に連結する上部案内管と、ハウジング内に加
圧ガスを供給するガス貯蔵タンクと、ハウジング内に納
められる駆動モータと、この駆動モータと電磁クラッチ
を介して連結するピニオンと、このピニオンと噛合うラ
ックを介してハウジングおよび上部案内管内を昇降し、
かつ制御棒を懸吊する延長管と、この延長管を包囲しな
がらハウジングの気密を保つシール機構とを有する制御
棒駆動機構を提供する。

（作用） 本発明の制御棒駆動機構は、駆動モータから電磁クラ
ッチを介して、制御棒を吊下げるボールナットとボール
ネジまたはラックとピニオンの組合せを懸架するため、
ラッチプレートを懸吊する電磁石を用いなくてもよくな
り、ハウジングの細径化が可能になる。また本発明の制
御棒駆動機構は、ハウジングの気密を保つシール機構を
設けたため、加圧ガスをハウジング内に封入することに
よって加速シリンダが不要になり、ハウジングの短尺化
が可能になる。よってこれらの細径化と短尺化を通じて
耐震サポートも必要がなくなり、除熱性とメンテナンス
性を高めることができる。

（実施例） 以下第１図と第２図を参照して本発明の実施例を説明
する。

第１図は本発明の第１実施例に係る制御棒駆動機構30
の軸方向断面図である。第４図と対応する箇所には同一
の符号を付して説明を省略する。

ハウジング８内部の上方に設けた駆動モータ10の底部
には、電磁クラッチ31を介してボールネジ32を連結す
る。ボールネジ32にはガイドケース33に取付けられたボ
ールナット34が螺合するが、ガイドケース33はハウジン
グ８の内壁に設置されたガイドキー35に係合し、ボール
ナット34の上下に連動してハウジング８内を昇降する。

ガイドケース33の下端には、ラッチ機構36を介して延
長管21が懸吊され、延長管21の下端には制御棒24が吊下
げられる。

本実施例においては、上部案内管９と延長管21の間に
はシール機構37が介在してハウジング８の気密を保つ。
そしてハウジング８内には、ガス貯蔵タンク19から加圧
ガスが供給される。

さて、この制御棒駆動機構30においては、平常時には
電磁クラッチ31が励磁状態におかれて連結され、駆動モ
ータ10の回転は電磁クラッチ31を介してボールネジ32に
伝達される。ボールネジ32が回転すると、これに螺合す
るボールナット34も回転力を受けるが、ボールナット34
が取付けられたガイドケース33がガイドキー35に係合し
ているため、ガイドケース33とボールナット34は回転せ
ず、ボールネジ32に沿って上下動する。

ガイドケース33が上下動すると、その下端に懸吊され
る延長管21はシール機構37と気密を保って摺動し、延長
管21に吊下げられる制御棒24は炉心に挿脱されて、炉心
の出力を調整する。

他方、原子炉の緊急停止時には、電磁クラッチ31の励
磁が遮断され、電磁クラッチ31が切り離される。すると
ボールネジ32は電磁クラッチ31からは回転解放される
が、ボールネジ32に螺合したボールナット34にはガイド
ケース33、ラッチ機構36、延長管21および制御棒34の自
重が掛かっており、さらにガイドケース33はガス貯蔵タ
ンク19から送られる加圧ガスで下方に押圧されている。

このため、ガイドケース33は、自身とその下方の懸吊
物の自重および加圧ガスの押圧力のためガイドキー35に
沿って加速された落下を始める。このとき、ボールネジ
31は、ガイドケース33に取付けられたボールナット34の
下降に伴って回転する。またラッチ機構36は、制御棒24
の炉心底部への着床によりシール機構37より上方で下降
を停止する。

したがって、本実施例においては、従来のようなラッ
チ機構を介して延長管を吊下げる電磁石も、加圧ガスを
封入する専用の加速シリンダも用いないため、ハウジン
グを細径化・短尺化できるが、原子炉の平常作動時にお
ける制御棒の挿脱による出力調整およびスクラム時の制
御棒の急速投入の両方とも何ら支障なく行える。よって
本実施例の制御棒駆動機構は、大型の電磁石を装備しな
いため元々発熱量が少ないが、細径化と短尺化によって
除熱性を高めることができ、さらにメンテナンス時の空
間的制約条件も緩和される。そして特に短尺化によって
自立性を高めることができ、耐震サポートも不要になっ
て除熱性とメンテナンス性がさらに改善される。

第２図は、本発明の第２実施例に係る制御棒駆動機構
40の軸方向断面図である。第１図と対応する箇所には同
一の符号を付して説明を省略する。

本実施例の制御棒駆動機構40においては、電磁クラッ
チ31に減速機能を有する笠歯車41とスプロケット42およ
びチェーン43を介してピニオン44が接続し、さらにピニ
オン44はハウジング８の軸方向に設けられるラック45と
噛合う。ラック45は下端において、ラッチ機構36を介し
て延長管21を懸吊する。

本実施例においても、延長管21と上部案内管９の間に
はシール機構37が設けられてハウジング８内部の気密を
保ち、ハウジング８内にはガス貯蔵タンク19から加圧ガ
スが供給される。

制御棒駆動機構40は平常時には、第１実施例と同様、
電磁クラッチ31が励磁状態におかれて連結される。その
結果駆動モータ10の回転は電磁クラッチ31を介して笠歯
車41に伝えられ、さらにスプロケット42とチェーン43を
介して減速されながらピニオン44に伝達される。

ピニオン44は、駆動モータ10の回転力を受けると、ラ
ック45と噛合いながら回転するため、ラック45はピニオ
ン44の回転に伴ってハウジング８内を上下動する。ラッ
ク45が上下動すると、その下端に懸吊される延長管21は
シール機構37と気密を保って摺動し、延長管21に吊下げ
られる図示しない制御棒は炉心に挿脱されて、炉心の出
力を調整する。

他方、原子炉の緊急停止時には、電磁クラッチ31の励
磁が遮断され、電磁クラッチ31が切り離される。すると
ピニオン44は駆動モータ10の回転から開放されるが、ピ
ニオン44に噛合うラック45には、自身の他ラッチ機構3
6、延長管21および制御棒の自重が掛かっており、さら
にラック45とラッチ機構36にはガス貯蔵タンク19から送
られる加圧ガスで下方に押圧されている。

このため、ラック45は、自身とその下方の懸吊の自重
および加圧ガスの押圧のために、回転開放されたピニオ
ン44と噛合い、ピニオン44を回転させながら加速された
落下を始める。

したがって、本実施例においても、第１実施例と同
様、延長管を吊下げる電磁石も、加圧ガスを封入する専
用の加速シリンダも用いないため、ハウジングを細径化
・短尺化でき、第１実施例同様除熱性とメンテナンス性
を向上できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の制御棒駆動機構は、細
径化と短尺化を実現して除熱性とメンテナンス性を高め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図はそれぞれ本発明の第１および第２実施
例に係る制御棒駆動機構の断面図、第３図は高速増殖炉
の模式断面図、第４図は従来の制御棒駆動機構の断面図
である。 ８……ハウジング、９……上部案内管、10……駆動モー
タ、21……延長管、24……制御棒、31……電磁クラッ
チ、32……ボールネジ、34……ボールナット、36……ラ
ッチ機構、37……シール機構、44……ピニオン、45……
ラック。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下方に開口するハウジングと、ハウジング
   の下端に連結する上部案内管と、ハウジング内に加圧ガ
   スを供給するガス貯蔵タンクと、ハウジング内に納めら
   れる駆動モータと、この駆動モータと電磁クラッチを介
   して連結するボールネジと、このボールネジと螺合する
   ボールナットを介してハウジングおよび上部案内管内を
   昇降し、かつ制御棒を懸吊する延長管と、この延長管を
   包囲しながらハウジングの気密を保つシール機構とを有
   する制御棒駆動機構。
2. 【請求項２】下方に開口するハウジングと、ハウジング
   の下端に連結する上部案内管と、ハウジング内に加圧ガ
   スを供給するガス貯蔵タンクと、ハウジング内に納めら
   れる駆動モータと、この駆動モータと電磁クラッチを介
   して連結するピニオンと、このピニオンと噛合うラック
   を介してハウジングおよび上部案内管内を昇降し、かつ
   制御棒を懸吊する延長管と、この延長管を包囲しながら
   ハウジングの気密を保つシール機構とを有する制御棒駆
   動機構。