JP3897933B2 - Position indicating device for control rod drive mechanism - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沸騰水型原子炉の制御棒駆動機構用位置指示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軽水炉としての沸騰水型原子炉の概略構成を図４により説明する。原子炉圧力容器１内に多数の燃料集合体（図示せず）と制御棒３が装荷されて炉心部２が形成されている。多数の燃料集合体は４体１組のセルを構成し、このセル内の十字状空間に十字状の制御棒３が挿入される。
【０００３】
制御棒３は制御棒駆動機構（以下、ＣＲＤと称す）４により炉心部２へ挿入または引抜き操作されて、その操作設定位置を適宜調整することによって原子炉の出力制御が行われる。ＣＲＤ４は原子炉圧力容器１の下部鏡板に複数配設された制御棒駆動機構ハウジング（以下、ＣＲＤハウジングと称す）５内に下方から挿入されて固定される。
【０００４】
ＣＲＤ４の構成とその作用の概要を図５により説明する。
すなわち、ＣＲＤ４はＣＲＤハウジング５内に中空ピストン６が昇降自在に収容され、この中空ピストン６の頂部に設けた連結部材によって図４に示す制御棒３と中空ピストン６が一体的に連結される。
【０００５】
ＣＲＤ４には、平常時において原子炉出力を所定状態に調整維持するために行う制御棒３の比較的緩慢な挿入引抜動作（シム動作）と、非常時に原子炉を緊急停止するために行う制御棒３の急速挿入（スクラム動作）とがある。一般的に動作はＣＲＤハウジング５の下部に設けた電動機７の駆動で行い、スクラム動作は水圧駆動で行われる。
【０００６】
シム動作時は、電動機７を駆動してその回転駆動を電動機７に接続した駆動軸８を介してボールねじ軸９に伝達し、ボールねじ軸９に螺合したボールナット10を上下動させる。これにより、中空ピストン６に支持連結された制御棒３は炉心２に挿入されまたは引抜かれる。ボールねじ軸９は駆動軸８と連結している。
【０００７】
一方、スクラム動作時には、ＣＲＤ４の外部に設置した水圧制御ユニット11からスクラム配管12を経由し、さらにＣＲＤフランジ13内に形成した挿入流路14を経てＣＲＤ４内に高圧水が注入され、その高圧水で中空ピストン６の下面を加圧し急速に押し上げる。これにより、制御棒３を炉心２部に高速で挿入するようになっている。
【０００８】
このスクラム動作時の制御棒３の挿入量を知るために、中空ピストン６の下端にマグネット15を取付けるとともに、ＣＲＤハウジング５の外側にリードスイッチが一定間隔で配設されたスクラム位置検出プローブ16を設け、中空ピストン６の移動に伴ってマグネット15により順次付勢されるリードスイッチの開閉状況を検出してマグネットの挿入時間、ひいては制御棒３の挿入時間を検知するようにしている。スクラム位置検出プローブ16はＣＲＤハウジング５に設けられたサポートチューブ17内に据付けられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成のスクラム位置検出プローブ16とＣＲＤハウジング５に設けられたサポートチューブ17の間には、図６に拡大して示したようにスクラム位置検出プローブ16をスムーズにサポートチューブ17内に挿入できる程度、つまり、サポートチューブの中心線19から検出プローブの中心線19ａが若干ずれるようにゆとりを持たせた隙間を設けている。この隙間ががたつきの原因となり、スクラム位置検出プローブ16の位置がサポートチューブ17内で変化する。
【００１０】
スクラム位置検出プローブ16がＣＲＤハウジング５から離れた位置に据付けられた場合、マグネット15とスクラム位置検出プローブ16に用いられているリードスイッチ（図示せず）との距離が離れることになり、点灯不能の事象が発生する課題がある。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、制御棒とともに電動および水圧操作により動作する中空ピストンに設けたマグネットの磁力により開閉し、制御棒の位置を検出するためのスクラム位置検出プローブにおいて、サポートチューブ内でがた付くことなく据付けることができ、前記スクラム位置検出プローブがＣＲＤのマグネットから離れることがなく、リードスイッチを確実に開閉動作させることができ、点灯不能の事象が発生することがない制御棒駆動機構用位置指示装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、制御棒と、この制御棒とともに作動する中空ピストンと、この中空ピストンの下端に設けたマグネットと、このマグネットの磁力により開閉し、前記制御棒の位置を検出する複数のリードスイッチを収納配置したスクラム位置検出プローブと、このプローブを収納するサポートチューブと、このサポートチューブ内上部に設けられ、前記プローブを前記サポートチューブの中心部に位置決めする位置決め部材とを具備し、前記位置決め部材は前記プローブの先端部を軸心に沿って挿入するための小径凹部とテーパ部が形成されてなることを特徴とする。これにより前記プローブの先端部が位置決め部材の小径凹部に挿入されてセンタリングが維持でき、誤動作の発生を防止できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１により本発明に係る制御棒駆動機構用位置指示装置の第１の実施の形態を説明する。
本実施の形態は制御棒とともに電動および水圧操作により動作する中空ピストンを設けたマグネットの磁力により開閉し、制御棒の位置を検出するスクラム位置検出プローブの改良に関するものなので、本実施の形態において適用する制御棒駆動機構は図５で説明したものとほぼ同様であるので、その説明は省略する。また、位置指示装置の構造も大略同様であるので、その概略説明は省略する。
【００１７】
本実施の形態が図６に示した従来例と異なる点は、サポートチューブ17の内側上端に位置決め部材20を設け、スクラム位置検出プローブ16の上端に小径先端部21を形成し、この小径先端部21と取合い軸心に沿って位置決めするための小径凹部23を位置決め部材20に設けたことにある。サポートチューブ17の上端には端栓18が取付けられ、位置決め部材20の下端部には小径凹部23に連接するテーパ部22が形成されている。
【００１８】
本実施の形態においては、スクラム位置検出プローブ16が位置決め部材20の下方から挿入されてくると、スクラム位置検出プローブ16の小径先端部21はテーパ部22に沿って小径凹部23内に挿入しセンタリングされ、スクラム位置検出プローブ16はサポートチューブ17内で等間隔を保って位置決めされて固定される。
【００１９】
本実施の形態によれば、スクラム位置検出プローブ16が想定した位置よりもＣＲＤハウジング５から離れた方向で据付けられ、マグネット15とスクラム位置検出プローブ16に用いられているリードスイッチとの距離が離れることはないため、点灯不能の事象が発生する原因を防止できる。
【００２０】
つぎに図２（ａ），（ｂ）により本発明に係る制御棒駆動機構用位置指示装置の第２の実施の形態を説明する。（ａ）は本実施の形態の縦断面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【００２１】
本実施の形態が従来例と異なる点は、サポートチューブ17内の中央部から偏寄することなくほぼ90°間隔に４個の屈曲片状ばね24を設けてスクラム位置検出プローブ16を軸心に沿って均等に固定することにある。
【００２２】
本実施の形態は、図２（ａ），（ｂ）に示したように、サポートチューブ17の内側、周方向４箇所に屈曲片状ばね24を設けることにより、スクラム位置検出プローブ16はサポートチューブ17内で均等にセンタリングされ固定される。
【００２３】
本実施の形態によれば、スクラム位置検出プローブ16が想定した位置よりもＣＲＤから離れた方向で据付けられ、マグネット15とスクラム位置検出プローブ16に用いられているリードスイッチとの距離が離れることはないため、点灯不能の事象が発生する原因を防止できる。
【００２４】
つぎに図３（ａ），（ｂ）により本発明に係る制御棒駆動機構用位置指示装置の第３の実施の形態を説明する。（ａ）は本実施の形態の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【００２５】
本実施の形態が従来例と異なる点は、スクラム位置検出プローブ16の先端部に切り欠き部25を設け、この切り欠き部25に４個のくの字状ばね26の上部を挿入して中心部から偏寄することなく前記プローブ16をサポートチューブ17内に固定したことにある。
【００２６】
本実施の形態は、スクラム位置検出プローブ16の先端近く周方向４箇所にくの字状ばね26を設けることにより、スクラム位置検出プローブ16はサポートチューブ17内でＣＲＤハウジング５に近い位置に固定される。
【００２７】
本実施の形態によれば、スクラム位置検出プローブ16が想定した位置よりもＣＲＤから離れた方向で据付けられ、マグネット15とスクラム位置検出プローブ16に用いられているリードスイッチとの距離が離れることがなく、点灯不能の事象が発生する原因を未然に防止できる。
【００２８】
また、くの字状ばね26の先端はスクラム位置検出プローブ16に設けられた切り欠き部25内に挿入しているため、スクラム位置検出プローブ16をサポートチューブ17に挿入するときに、くの字状ばね26の先端がサポートチューブ17内壁とこすれてくの字状ばね26の先端部が開く懸念はない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、スクラム位置検出プローブがサポートチューブ内で偏寄してがた付くことなくセンタリングされて据付けられるため、スクラム位置検出プローブがＣＲＤハウジング内のマグネットから離れることはない。よって、リードスイッチを確実に開閉動作させることができるので、点灯不能の事象が発生する可能性を削除できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る制御棒駆動機構用位置指示装置の第１の実施の形態を示す縦断面図。
【図２】（ａ）は本発明に係る制御棒駆動機構用位置指示装置の第２の実施の形態を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図。
【図３】（ａ）は本発明に係る制御棒駆動機構用位置指示装置の第３の実施の形態を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図。
【図４】沸騰水型原子炉を説明するための概略的に示す構成図。
【図５】図４における制御棒駆動機構の全体を示す縦断面図。
【図６】従来の制御棒駆動機構用位置指示装置を拡大して示す縦断面図。
【符号の説明】
１…原子炉圧力容器、２…炉心部、３…制御棒、４…制御棒駆動機構、５…制御棒駆動機構ハウジング、６…中空ピストン、７…電動機、８…駆動軸、９…ボールねじ軸、10…ボールナット、11…水圧制御ユニット、12…スクラム配管、13…ＣＲＤフランジ、14…流路、15…マグネット、16…スクラム位置検出プローブ、17…サポートチューブ、18…端栓、19…サポートチューブの中心線、19ａ…検出プローブの中心線、20…位置決め部材、21…小径先端部、22…テーパ部、23…小径凹部、24…屈曲片状ばね、25…切り欠き部、26…くの字状ばね。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a position indicating device for a control rod drive mechanism of a boiling water reactor.
[0002]
[Prior art]
A schematic configuration of a boiling water reactor as a light water reactor will be described with reference to FIG. A large number of fuel assemblies (not shown) and control rods 3 are loaded in the reactor pressure vessel 1 to form a core portion 2. A large number of fuel assemblies constitute a set of four cells, and a cruciform control rod 3 is inserted into a cruciform space in the cell.
[0003]
The control rod 3 is inserted into or pulled out from the core portion 2 by a control rod drive mechanism (hereinafter referred to as CRD) 4, and the output control of the nuclear reactor is performed by appropriately adjusting the operation setting position. The CRD 4 is inserted and fixed from below into a plurality of control rod drive mechanism housings (hereinafter referred to as CRD housings) 5 disposed on the lower end plate of the reactor pressure vessel 1.
[0004]
The configuration of the CRD 4 and the outline of its operation will be described with reference to FIG.
That is, in the CRD 4, the hollow piston 6 is accommodated in the CRD housing 5 so as to be movable up and down, and the control rod 3 and the hollow piston 6 shown in FIG.
[0005]
The CRD 4 includes a relatively slow insertion / extraction operation (shim operation) of the control rod 3 that is performed in order to adjust and maintain the reactor power in a predetermined state, and a control rod that is used to perform an emergency stop of the reactor in an emergency. There are three rapid insertions (scrum operation). In general, the operation is performed by driving an electric motor 7 provided in the lower part of the CRD housing 5, and the scram operation is performed by hydraulic driving.
[0006]
During the shim operation, the electric motor 7 is driven and the rotational drive is transmitted to the ball screw shaft 9 via the drive shaft 8 connected to the electric motor 7, and the ball nut 10 screwed to the ball screw shaft 9 is moved up and down. Thereby, the control rod 3 supported and connected to the hollow piston 6 is inserted into or extracted from the core 2. The ball screw shaft 9 is connected to the drive shaft 8.
[0007]
On the other hand, during the scram operation, high-pressure water is injected into the CRD 4 from the water pressure control unit 11 installed outside the CRD 4 through the scram pipe 12 and further through the insertion channel 14 formed in the CRD flange 13. To pressurize the lower surface of the hollow piston 6 and push it up rapidly. As a result, the control rod 3 is inserted into the core 2 at high speed.
[0008]
In order to know the amount of insertion of the control rod 3 during this scrum operation, a magnet 15 is attached to the lower end of the hollow piston 6 and a scram position detection probe 16 having reed switches arranged at regular intervals outside the CRD housing 5 is provided. An open / close state of the reed switch sequentially energized by the magnet 15 as the hollow piston 6 moves is detected to detect the insertion time of the magnet and hence the insertion time of the control rod 3. The scram position detection probe 16 is installed in a support tube 17 provided in the CRD housing 5.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Between the scrum position detection probe 16 having the above-described configuration and the support tube 17 provided in the CRD housing 5, the scrum position detection probe 16 can be smoothly inserted into the support tube 17 as shown in FIG. That is, a clearance is provided so that the center line 19a of the detection probe slightly deviates from the center line 19 of the support tube. This gap causes rattling, and the position of the scram position detection probe 16 changes in the support tube 17.
[0010]
When the scrum position detection probe 16 is installed at a position away from the CRD housing 5, the distance between the magnet 15 and the reed switch (not shown) used for the scrum position detection probe 16 is increased, and lighting is impossible. There is a problem that this event occurs.
[0011]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is a scram position detection probe for detecting the position of a control rod by opening and closing by the magnetic force of a magnet provided on a hollow piston that operates by electric and hydraulic operation together with the control rod. Can be installed without rattling in the support tube, the scram position detection probe does not leave the CRD magnet, the reed switch can be opened and closed reliably, and an unlit event occurs. An object of the present invention is to provide a position indicating device for a control rod drive mechanism that does not occur.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The invention of claim 1 includes a control rod, a hollow piston that operates together with the control rod, a magnet provided at the lower end of the hollow piston, and a plurality of magnets that open and close by the magnetic force of the magnet and detect the position of the control rod. a scrum position detection probe housing arranged reed switch, a support tube for housing the probe, provided in the upper part the support tube, and a positioning member for positioning the probe in the center of the support tube, wherein The positioning member is formed with a small-diameter concave portion and a tapered portion for inserting the distal end portion of the probe along the axial center. As a result, the tip of the probe can be inserted into the small-diameter recess of the positioning member to maintain centering, and malfunction can be prevented.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of a position indicating device for a control rod drive mechanism according to the present invention will be described with reference to FIG.
Since this embodiment relates to the improvement of the scram position detection probe that detects the position of the control rod by opening and closing by the magnetic force of a magnet provided with a hollow piston that operates by electric and hydraulic operation together with the control rod, it is applied in this embodiment Since the control rod drive mechanism to be performed is substantially the same as that described with reference to FIG. Further, since the structure of the position pointing device is substantially the same, the description thereof is omitted.
[0017]
The present embodiment differs from the conventional example shown in FIG. 6 in that a positioning member 20 is provided at the inner upper end of the support tube 17 and a small-diameter tip 21 is formed at the upper end of the scram position detection probe 16. This is because the positioning member 20 is provided with a small-diameter recess 23 for positioning along the axis 21 and the coupling axis. An end plug 18 is attached to the upper end of the support tube 17, and a tapered portion 22 connected to the small-diameter concave portion 23 is formed at the lower end portion of the positioning member 20.
[0018]
In the present embodiment, when the scram position detection probe 16 is inserted from below the positioning member 20, the small-diameter tip 21 of the scrum position detection probe 16 is inserted into the small-diameter recess 23 along the tapered portion 22. The scram position detection probe 16 is positioned and fixed in the support tube 17 at regular intervals.
[0019]
According to the present embodiment, the scram position detection probe 16 is installed in a direction away from the CRD housing 5 from the assumed position, and the distance between the magnet 15 and the reed switch used in the scrum position detection probe 16 is increased. Therefore, it is possible to prevent the cause of the unlit event.
[0020]
Next, a second embodiment of the position indicating device for a control rod drive mechanism according to the present invention will be described with reference to FIGS. (A) is a longitudinal cross-sectional view of this Embodiment, (b) is AA arrow sectional drawing of (a).
[0021]
This embodiment is different from the conventional example in that four bent piece-like springs 24 are provided at almost 90 ° intervals without deviating from the central portion in the support tube 17 so that the scram position detection probe 16 is an axis. It is to fix evenly along.
[0022]
In this embodiment, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the scram position detection probe 16 is provided on the support tube 17 by providing bent piece-like springs 24 at four locations in the circumferential direction. Centered and fixed evenly within 17.
[0023]
According to the present embodiment, the scrum position detection probe 16 is installed in a direction away from the CRD than the assumed position, and the distance between the magnet 15 and the reed switch used in the scrum position detection probe 16 is not increased. Therefore, it is possible to prevent the cause of an unlightable event.
[0024]
Next, a third embodiment of the position indicating device for a control rod drive mechanism according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b). (A) is a longitudinal cross-sectional view of this Embodiment, (b) is a BB arrow directional cross-sectional view of (a).
[0025]
This embodiment differs from the conventional example in that a notch 25 is provided at the tip of the scram position detection probe 16, and the upper portions of the four dog-shaped springs 26 are inserted into the notch 25. The probe 16 is fixed in the support tube 17 without being deviated from the portion.
[0026]
In the present embodiment, the scrum position detection probe 16 is fixed in the support tube 17 at a position close to the CRD housing 5 by providing the U-shaped springs 26 at four positions in the circumferential direction near the tip of the scrum position detection probe 16. The
[0027]
According to the present embodiment, the scram position detection probe 16 is installed in a direction away from the CRD than the assumed position, and the distance between the magnet 15 and the reed switch used in the scrum position detection probe 16 may be increased. Therefore, it is possible to prevent the cause of the event that the lighting cannot be performed.
[0028]
Further, since the tip of the U-shaped spring 26 is inserted into the notch 25 provided in the scrum position detection probe 16, when the scrum position detection probe 16 is inserted into the support tube 17, the There is no concern that the tip of the spring 26 will rub against the inner wall of the support tube 17 and the tip of the spring 26 will open.
[0029]
【The invention's effect】
According to the present invention, the scram position detection probe is centered and installed without being biased in the support tube, so that the scrum position detection probe does not move away from the magnet in the CRD housing. Therefore, since the reed switch can be reliably opened and closed, the possibility that an unlightable event may occur can be eliminated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a position indicating device for a control rod drive mechanism according to the present invention.
2A is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of a position indicating device for a control rod drive mechanism according to the present invention, and FIG. 2B is a sectional view taken along the line AA in FIG.
3A is a longitudinal sectional view showing a third embodiment of a position indicating device for a control rod drive mechanism according to the present invention, and FIG. 3B is a sectional view taken along the line BB in FIG.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram for explaining a boiling water reactor.
5 is a longitudinal sectional view showing the entire control rod drive mechanism in FIG. 4. FIG.
FIG. 6 is an enlarged longitudinal sectional view showing a conventional position indicating device for a control rod drive mechanism.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reactor pressure vessel, 2 ... Core part, 3 ... Control rod, 4 ... Control rod drive mechanism, 5 ... Control rod drive mechanism housing, 6 ... Hollow piston, 7 ... Electric motor, 8 ... Drive shaft, 9 ... Ball screw Shaft, 10 ... ball nut, 11 ... hydraulic control unit, 12 ... scram piping, 13 ... CRD flange, 14 ... flow path, 15 ... magnet, 16 ... scrum position detection probe, 17 ... support tube, 18 ... end plug, 19 ... center line of support tube, 19a ... center line of detection probe, 20 ... positioning member, 21 ... small diameter tip, 22 ... taper part, 23 ... small diameter recess, 24 ... bent spring, 25 ... notch, 26 ... a U-shaped spring.

Claims (1)

制御棒と、この制御棒とともに作動する中空ピストンと、この中空ピストンの下端に設けたマグネットと、このマグネットの磁力により開閉し、前記制御棒の位置を検出する複数のリードスイッチを収納配置したスクラム位置検出プローブと、このプローブを収納するサポートチューブと、このサポートチューブ内上部に設けられ、前記プローブを前記サポートチューブの中心部に位置決めする位置決め部材とを具備し、前記位置決め部材は前記プローブの先端部を軸心に沿って挿入するための小径凹部とテーパ部が形成されてなることを特徴とする制御棒駆動機構用位置指示装置。A scram having a control rod, a hollow piston that operates with the control rod, a magnet provided at the lower end of the hollow piston, and a plurality of reed switches that open and close by the magnetic force of the magnet and detect the position of the control rod a position detection probe, a support tube for housing the probe, provided in the upper part the support tube, and a positioning member for positioning the probe in the center of the support tube, wherein the positioning member the tip of the probe A position indicating device for a control rod drive mechanism, wherein a small-diameter concave portion and a tapered portion for inserting the portion along the axial center are formed .
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