JP3745143B2 - 制御棒駆動機構の点検方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は原子炉の制御棒駆動機構に係り、特に定期点検時に点検する制御棒の周囲の燃料を取り出すことなく、制御棒駆動機構を点検することを可能にした制御棒駆動機構の点検方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
炉心の下部に備えられる制御棒駆動機構は原子炉出力を制御する制御棒の挿入、引き抜きに主体的な役割を担う重要な装置であり、点検により制御棒駆動機構の動作の異常を見出し、異常原因を取り除く処置をしなければならない。点検は原子炉の停止に合わせて定期的に実施され、このとき、制御棒駆動機構に組み込まれた幾つかの部品については取り外しが必要になる。
【0003】
図4に制御棒駆動機構の主要な構成を示している。この制御棒駆動機構は下部に電動機1を備え、電動機1の回転軸2がギアカップリング3を介して上方の駆動軸4と結ばれている。駆動軸4にはこれと一体に回転するボールねじ5が連結され、ボールねじ5と螺合するボールナット6がボールねじ5の回転により昇降駆動されるようになっている。
【0004】
また、ボールナット6の上部にはボールねじ5を囲み中空ピストン7が設けられており、この中空ピストン7の上端にカップリング8を介して制御棒9が連結されている。この制御棒9の周囲には燃料10が4体配置されている。中空ピストン7にはラッチ11が設けられている。このラッチ11は原子炉スクラム等が発生し、中空ピストン7とボールナット6とが分離したときに作動する。
【0005】
さらに、中空ピストン7を囲みガイドチューブ12が設けられており、このガイドチューブ12にはラッチ11の作動時にラッチ11とかみ合うラッチ孔13が形成されている。ラッチ11とラッチ孔13とがかみ合ったとき、中空ピストン7を介して制御棒9はその位置を保持することが可能で、ラッチ孔13は制御棒全挿入に相当する位置ならびに他の位置を含めて複数箇所に穿たれている。
【0006】
また、電動機1にはブレーキ14が設けられ、このブレーキ14により制御棒9の位置を保持することができる。ブレーキ14の下側には位置検出器15が設けられ、この位置検出器15により制御棒9の位置を検出することができる。さらに、電動機1、ブレーキ14はギアカップリング3のまわりに配置される筒状のモータブラケット16によりスプールピース17と連結されている。また、炉心の下部には制御棒駆動機構の上部に制御棒案内管18が設けられている。
【0007】
一方、図5に水圧制御ユニットの主要な構成を示している。この制御棒ユニット19はアキュームレータ20、窒素容器21およびスクラム弁22を備え、充填水配管23から加圧された水がアキュームレータ20に送られ、そこに蓄えられるようになっている。
【0008】
また、水圧制御ユニット19は2本のスクラム配管24を介して2本の制御棒駆動機構と接続されている。水圧制御ユニット19とスクラム配管24との接続部にはそれぞれ止め弁25が設けられている。この止め弁25は原子炉出力運転中は通常閉止状態にある。さらに、スクラム弁22の下流側にパージ水配管26が接続されており、パージ水配管26から常時制御棒機構側を介して原子炉内部へ通水することにより原子炉内部から制御棒駆動機構への異物流入を防止するように構成されている。
【0009】
また、パージ水配管26にはテストタップ27が設けられている。原子炉停止時には制御棒を駆動する際の摩擦を測定する制御棒摩擦測定試験を実施するが、その場合は当該テストタップ27に制御棒摩擦測定試験装置28を接続可能に構成されている。
【0010】
上記構成からなる制御棒駆動機構において、電動機1を始動して駆動軸4を回転させることによりボールねじ5が回転し、ボールナット6が上下に移動する。これに従い中空ピストン7を介して制御棒9が上下に動作し、原子炉出力が変えられるようになっている。また、原子炉の緊急停止を要する場合、スクラム弁22を開放し、アキュームレータ20内に蓄えられた高圧水をスクラム配管24を通して制御棒駆動機構に供給する。このとき、高圧水で中空ピストン7がボールナット6から離れ、上方に急速に移動し、制御棒9が燃料10内に深く挿入される。これにより、原子炉スクラムに移行することが可能になる。このスクラム動作により制御棒9が全挿入状態になると、ラッチ11がラッチ孔13とかみ合い、図6に示すように、制御棒9の位置が全挿入位置に保たれる。
【0011】
一方、制御棒駆動機構の点検では原子炉停止時に制御棒摩擦測定試験が実施され、このとき、上述した制御棒摩擦測定試験装置28が水圧制御ユニット19と接続される。制御棒摩擦測定試験装置28からの昇圧水がスクラム配管24を通して制御棒駆動機構に流入すると、中空ピストン7がボールナット6から離れて上方に移動し、制御棒9がゆっくりと燃料10内に挿入される。そして、制御棒9が全挿入になると、ラッチ11がラッチ孔13とかみ合い、先に述べた原子炉スクラム移行時と同じように、制御棒9の位置が全挿入位置(図6参照)に保持されることになる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、改良型沸騰水が型原子力プラントにおいては定期点検時に約21基の燃料棒駆動機構を点検する必要がある。この点検にあたり、電動機1およびスプールピース17については制御棒駆動機構から取り外すことを求められる。この場合、同時に、電動機1の下方のブレーキ14も取り外すことから、制御棒9の位置を保持できなくなる。制御棒9が引き抜かれた状態では未臨界状態の維持に支障をきたし、あるいは周囲の燃料10への悪影響が懸念されるために電動機1およびスプールピース17等を取り外す際には、図7に示すように、当該制御棒9のセルの燃料10を取り外した上で制御棒9を全引き抜き状態あるいは最下限にある状態を保って未臨界状態を確保する方法が採用されている。このとき、制御棒9は制御棒案内管18上に載置されてその位置が保たれる。
【0013】
この方法においては周囲の燃料10を取り出し、これを点検終了後に再装荷しなければならないが、燃料10の取り出しおよび再装荷を伴うことで、その分点検に要する時間が長引き、点検全工程に多大な影響を及ぼすことになる。このため、燃料10の取り出しは可能な限り少なくしなければならないが、現状の制御棒駆動機構ではこうした要求に応えることができない。
【0014】
本発明の目的は燃料を取り出すことなく、制御棒駆動機構を点検することを可能にする制御棒駆動機構の点検方法を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために水圧制御ユニットと連通するように点検用制御棒駆動装置を設け、制御棒駆動機構の点検にあたり、初めに点検用制御棒駆動装置から昇圧された水を水圧制御ユニットを通して制御棒駆動機構に導き、中空ピストンのラッチをガイドチューブのラッチ孔とかみ合わせて制御棒を保持し、次いで、制御棒駆動機構の電動機および付属する機器を取り外し、しかる後、点検を経て電動機および付属する機器を再び取り付けることを特徴とするものである。
【0016】
このような点検方法によれば、ブレーキの制動力を利用するまでもなく、ラッチのみにより制御棒の位置を保持することができる。これにより、原子炉の未臨界状態を確保しながら、点検対象の制御棒駆動機構の周囲の燃料を取り出すことなく、制御棒駆動機構を点検することが可能になる。
【0017】
また、本発明の点検方法は、制御棒駆動機構に電導機および他の付属する機器を取り付けた後に、さらに制御棒の位置を検出する位置検出器を校正することを特徴とするものである。
【0018】
この点検方法によれば、ボールねじと連結する駆動軸を再下限位置まで回転させても、制御棒位置をラッチにより保持することが可能になる。
【0019】
さらに、本発明の点検方法は中空ピストンのラッチをガイドチューブのラッチ孔とかみ合わせるにあたり、制御棒が全挿入位置におかれるようにかみ合わせることを特徴とするものである。
【0020】
この点検方法によれば、周囲燃料が装荷されていても、確実に原子炉の未臨界状態を維持することが可能になる。
【0021】
また、特に、本発明の方法を可能にする点検用制御棒駆動装置として、望ましいのは制御棒摩擦測定試験装置である。
【0022】
さらに、同様に、望ましいのは水圧制御ユニットのアキュームレータである。
また、同様に、望ましいのは系外からの水を昇圧するポンプである。
【0023】
いずれの手段によっても制御棒を全挿入位置におくことが可能で、先に述べた望ましい効果を得ることができる。
【0024】
また、このような転用可能な手段によれば、点検用制御棒駆動装置を安価に構成することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
本発明の第1実施の形態を図面を参照して説明する。図1において、制御棒駆動機構は従来技術によるものと同一の構成からなる。制御棒駆動機構には水圧制御ユニット19が接続されている。さらに、本発明の点検方法を可能にする点検用制御棒駆動装置として、水圧制御ユニット19と連通する制御棒摩擦測定試験装置28が設けられている。この制御棒摩擦測定試験装置28は水圧制御ユニット19のパージ水配管26に設けられたテストタップ27に接続されている。制御棒摩擦測定試験装置28には図示しない制御棒駆動水ポンプから水が供給される。昇圧された水は試験対象の制御棒駆動機構に通じる止め弁25を開放したときに限り、水圧制御ユニット19からスクラム配管24を通して制御棒駆動機構に送られるようになっている。
【0026】
次に、上記構成による点検方法を説明する。点検に臨んで、制御棒9が全引き抜き状態にあるとき、点検する制御棒駆動機構に通じるスクラム配管24の止め弁25を全開する。このとき、制御棒摩擦試験装置28から昇圧された水が水圧制御ユニット19を経て制御棒駆動機構に流入し、水圧が中空ピストン7の下面に作用する。中空ピストン7は上方に動作し、制御棒9が緩やかな速度で燃料10内に入る。制御棒9は、さらに上方に移動し、全挿入状態になる。
【0027】
この全挿入状態に達したとき、図1に示すように、中空ピストン7のラッチ11が作動し、ガイドチューブ12のラッチ孔13とかみ合う。この結果、制御棒9を全挿入位置に保持することができる。ラッチ11の作動を確認してスクラム配管24の止め弁25を閉止する。
【0028】
この間、点検対象以外のスクラム配管24の止め弁25は閉止したまま、他の制御棒駆動機構には昇圧された水を供給しない。
【0029】
次いで、制御棒駆動機構から位置検出器15、ブレーキ14、電動機1を一体のまま取り外す。さらに、モータブラケット16を取り外す。しかる後に、スプールピース17を取り外す。
【0030】
このように、ブレーキ14の制動力を利用するまでもなく、制御棒9の位置を全挿入位置に保って原子炉の未臨界状態を確保しながら、点検する制御棒駆動機構の周囲の燃料10を取り出すことなく、制御棒駆動機構を点検することが可能になる。
【0031】
点検終了後は取り外し順序と逆に、スプールピース17、モータブラケット16、電動機1、ブレーキ14、位置検出器15を取り付ける。電動機1の取り付けの前に駆動軸4を回転させ、駆動軸4を最下限位置に移しておく。上述した機器を取り付けた後に、位置検出器15を最下限相当の出力となるように校正を実施する。これにより、制御棒9の引き抜き操作を実施することなく、位置検出器15の校正を行うことが可能になる。したがって、制御棒9を全挿入位置に保って原子炉の未臨界状態を確保しつつ、点検対象の制御棒駆動機構の周囲の燃料10を取り出すことなく、位置検出器15の校正を行うことが可能になる。
【0032】
本実施の形態の点検方法によれば、点検用制御棒駆動装置として水圧制御ユニット19に接続する制御棒摩擦測定試験装置28を利用することで、点検する制御棒駆動機構の周囲の燃料10を取り出すことなく、制御棒駆動機構を点検することができる。この点検方法を用いることにより燃料取り出しおよび再装荷のために要する時間につき、制御棒駆動機構1基あたり約90分程度短縮することが可能になる。
【0033】
さらに、本発明の第2実施の形態を説明する。図2において、本発明の点検方法に用いる点検用制御棒駆動装置は水圧制御ユニット19に備えられるアキュームレータ20を用いて構成される。
【0034】
次に、上記構成による点検方法を説明する。点検に臨んで、制御棒9が全引き抜き状態にある(場合により中間引き抜き状態でもよい)とき、スクラム動作可能な2基の制御棒駆動機構と通じているスクラム弁22および止め弁25を開動作させる。アキュームレータ20内に蓄えられた高圧水はスクラム配管24を通って2基の制御棒駆動機構に流入し、水圧が中圧ピストン7の下面に作用する。中空ピストン7は急速に上方に移動し、制御棒9が燃料10内に入り、全挿入状態になる。
【0035】
この全挿入状態に達したとき、図2に示すように、中空ピストン7のラッチ11が作動し、ガイドチューブ12のラッチ孔13とかみ合い、点検対象の2基の制御棒9が全挿入位置を保持する。ラッチ11の作動を確認したとき、スクラム配管24の止め弁25を閉止する。この後は第1実施の形態と同様に、制御棒駆動機構を点検する。
【0036】
このように、本実施の形態においても、ブレーキ14の制動力を利用するまでもなく、制御棒9の位置を全挿入位置に保って原子炉の未臨界性を確保した状態で点検する制御棒駆動機構の周囲の燃料10を取り出すことなく、制御棒駆動機構を点検することが可能になる。
【0037】
また、点検終了後は制御棒駆動機構を先に述べた順序に従い組み立てる。
【0038】
本実施の形態の点検方法によれば、点検用制御棒駆動装置として水圧制御ユニット19のアキュームレータ20を利用することで、点検する制御棒駆動機構の周囲の燃料10を取り出すことなく、制御棒駆動機構を点検することができる。この点検方法を用いることにより燃料取り出しおよび再装荷のために要する時間につき、制御棒駆動機構1基あたり約90分程度短縮することが可能になる。
【0039】
また、特に、本実施の形態によれば、既存のアキュームレータ20を利用することで、点検用制御棒駆動装置を安価に構成できる利点がある。
【0040】
さらに、本発明の第3実施の形態を説明する。図3において、本発明の点検方法を可能にする点検用制御棒駆動装置は第1実施の形態の制御棒摩擦測定試験装置28に代わる、水圧制御ユニット19に補給水を昇圧して供給するポンプ29からなる。このポンプ29の吸い込み側はプラントの純水補給水系と結ばれている。
【0041】
次に、上記構成による点検方法を説明する。点検に臨んで、制御棒9が全引き抜き状態にあるとき、点検する制御棒駆動機構に通じるスクラム配管24の止め弁25を全開する。このとき、ポンプ29から昇圧された水が水圧制御ユニット19を経て制御棒駆動機構に流入し、水圧が中空ピストン7の下面に作用する。中空ピストン7は上方に動作し、制御棒9が緩やかな速度で燃料10内に入る。制御棒9は、さらに上方に移動し、全挿入状態になる。
【0042】
この全挿入状態に達したとき、図3に示すように、中空ピストン7のラッチ11が作動し、ガイドチューブ12のラッチ孔13とかみ合う。この結果、制御棒9を全挿入位置に保持することができる。ラッチ11の作動を確認してスクラム配管24の止め弁25を閉止する。
【0043】
この間、点検対象以外のスクラム配管24の止め弁25は閉止したまま、他の制御棒駆動機構には昇圧された水を供給しない。この後は第1実施の形態と同様に制御棒駆動機構を点検する。
【0044】
このように、本実施の形態においても、ブレーキ14の制動力を利用するまでもなく、制御棒9の位置を全挿入位置に保って原子炉の未臨界状態を確保しながら、点検する制御棒駆動機構の周囲の燃料10を取り出すことなく、制御棒駆動機構を点検することが可能になる。
【0045】
また、点検終了後は制御棒駆動機構を先に述べた順序に従い組み立てる。
【0046】
本実施の形態の点検方法によれば、点検用制御棒駆動装置として水圧制御ユニット19に接続するポンプ29を利用することで、点検する制御棒駆動機構の周囲の燃料10を取り出すことなく、制御棒駆動機構を点検することができる。この点検方法を用いることにより燃料取り出しおよび再装荷のために要する時間につき、制御棒駆動機構1基あたり約90分程度短縮することが可能になる。
【0047】
また、特に、本実施の形態によれば、新たな装置として、ポンプ29を追加するのみで、点検用制御棒駆動装置を安価に構成できる利点がある。
【0048】
【発明の効果】
本発明においてはブレーキの制動力を利用するまでもなく、ラッチにより制御棒の位置を保持することが可能であって、原子炉の未臨界状態を確保しながら、点検対象の制御棒駆動機構の周囲の燃料を取り出すことなく、制御棒駆動機構を点検することができる。したがって、本発明によれば、定期点検工事期間を短縮することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施の形態を示す構成図。
【図2】本発明の第2実施の形態を示す構成図。
【図3】本発明の第3実施の形態を示す構成図。
【図4】従来の制御棒駆動機構(通常状態)を示す断面図。
【図5】従来の水圧制御ユニットを示す系統図。
【図6】従来の制御棒駆動機構(スクラム状態)を示す断面図。
【図7】従来の制御棒駆動機構の点検の一過程を示す説明図。
【符号の説明】
1 電動機
5 ボールねじ
6 ボールナット
9 制御棒
11 ラッチ
12 ガイドチューブ
17 スプールピース
19 水圧制御ユニット
20 アキュームレータ
28 制御棒摩擦測定試験装置
29 ポンプ
Claims (6)
- 電動機により駆動されるボールねじ、このボールねじと螺合するボールナット、このボールナットに一端を連ねると共に、他端を制御棒と連結して設けられた中空ピストン、この中空ピストンの移動を案内するガイドチューブを具備する制御棒駆動機構を備え、前記制御棒駆動機構が、さらに原子炉の緊急停止時、前記中空ピストンに導く高圧水で該中空ピストンを動作させ、前記制御棒を全挿入位置におく水圧制御ユニットと接続されたものにおいて、前記水圧制御ユニットと連通するように点検用制御棒駆動装置を設け、前記制御棒駆動機構の点検にあたり、初めに、前記点検用制御棒駆動装置から昇圧された水を前記水圧制御ユニットを通して該制御棒駆動機構に導き、前記中空ピストンのラッチを前記ガイドチューブのラッチ孔とかみ合わせて前記制御棒を保持し、次いで、前記制御棒駆動機構の該電動機および付属する機器を取り外し、しかる後、点検を経て該電動機および付属する機器を再び取り付けることを特徴とする制御棒駆動機構の点検方法。
- 前記制御棒駆動機構に該電動機および付属する機器を再び取り付けた後に、さらに該制御棒の位置を検出する位置検出器を校正することを特徴とする請求項1記載の制御棒駆動機構の点検方法。
- 前記中空ピストンのラッチを前記ガイドチューブのラッチ孔とかみ合わせるにあたり、前記制御棒が全挿入位置に置かれるようにかみ合わせることを特徴とする請求項1記載の制御棒駆動機構の点検方法。
- 前記点検用制御棒駆動装置が制御棒摩擦測定試験装置である請求項1記載の制御棒駆動機構の点検方法。
- 前記点検用制御棒駆動装置が前記水圧制御ユニットのアキュームレータである請求項1記載の制御棒駆動機構の点検方法。
- 前記点検用制御棒駆動装置が系外からの水を昇圧するポンプである請求項1記載の制御棒駆動機構の点検方法。
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