JP6773882B2 - 原子炉制御棒駆動装置で使用するための磁気作動の隔離された棒結合 - Google Patents
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Description
図2は、例示的な実施形態の制御棒駆動機構(CRDM)300の平面図である。図3および図4は、図2の同じ例示的な実施形態の制御棒駆動機構300の縦断面図であり、図3は着座位置にあるアセンブリ310を示し、図4は超過移動位置にあるアセンブリ310を示す。2017年6月30日に出願されたMorganらによる共有出願第15/640,428号「STATIONARY ISOLATED ROD COUPLINGS FOR USE IN A NUCLEAR REACTOR CONTROL ROD DRIVE」、および2017年7月10日に出願されたMorganらによる共有出願第15/644,908号「MOVEABLE ISOLATED ROD COUPLINGS FOR USE IN A NUCLEAR REACTOR CONTROL ROD DRIVE」は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。組み込まれた出願および仮出願からの任意の制御棒駆動要素が本明細書に記載の実施形態との任意の組み合わせで使用することができることが理解される。位置指示磁石115およびリフト棒作動磁石104の説明は、組み込まれた‘428出願に与えられている。
図3に見られるように、リフト棒111がボールラッチ127に結合され、駆動棒112がCRA310に結合された後に、CRA310がモータ駆動内側線形ねじ131によって位置決めされる。外側線形ねじ130に取り付けられたボールラッチコイル128は、ボールラッチナットをリフト棒111に結合した状態で圧力境界150内に維持するために励磁されたままである。CRDMモータ126(図4)は、CRDMハウジング106内の内側ロータ133(図4)およびねじ131を回転させる。ねじ131の回転は、回転を防止するためにキー止めされたナットを有するボールラッチ127の垂直方向の移動を引き起こす。ボール137が係合したままである限り、リフト棒111はナットボールラッチ127と共に移動する。すなわち、内側線形ねじ131は、圧力境界150の内側の内側ロータ133によって回転させられると、圧力境界150の内側のねじ山上でこれらの機構の回転およびその結果としての線形移動によって、駆動棒112、リフト棒111、およびCRA310をその下に移動させて保持する。
図4に示すように、駆動棒112は、ソレノイド作動解放コイル102(図3)を使用して上述のようにCRA310から分離することができる。燃料補給のために、モータ126、線形ねじ131、およびボールラッチ127を使用して、結合されたリフト棒111および駆動棒112を超過移動位置に操作する。超過移動位置では、2つのばね作動超過移動ラッチ116がCRDMハウジング106の肩部または窓に係合してCRDM300を超過移動高さにロックする。次いで、燃料補給プロセスの間、電力および冷却をモータ126およびボールラッチコイル128から切り離すかまたはこれらに固定することができる。駆動棒112の下端部は、上部容器から下部容器への分解工程から離れた高さまで運ぶことができる。
図2に示すように、CRDM圧力境界150は、RPVフランジのCRDM構造ハウジング106内のCRDMノズル圧力境界フランジ120から垂直に離れて支持されている。CRDM圧力境界150の上部部分への横方向の支持は、真空ギャップ121を横切って外側ロータ132に近接することによって提供することができる。内側ロータ133(図4)、内側線形ねじ131、ボールラッチ127、およびリフト棒111は、CRDM圧力境界150の壁から横方向に支持されてもよい。
[実施態様1]
原子炉内に制御要素(310)を配置するための制御棒駆動装置(300)であって、前記駆動装置(300)は、
制御要素(310)と、
線形駆動装置(131)と、
前記制御要素(310)と前記線形駆動装置(131)との間の解放可能なラッチ(127)であって、磁界にさらされた場合に前記制御要素(310)を前記線形駆動装置(131)に固定し、磁界にさらされない場合に前記制御要素(310)を前記線形駆動装置(131)から解放する、解放可能なラッチ(127)と、
前記磁界を選択的に生成する誘導コイル(128)または磁性材料と、
を含む制御棒駆動装置(300)。
[実施態様2]
気体および流体に対して不透過性である隔離バリア(150)をさらに含み、前記解放可能なラッチ(127)は前記隔離バリア(150)の内側にあり、前記コイル(128)または前記磁性材料は前記隔離バリア(150)の外側にある、実施態様1に記載の制御棒駆動装置(300)。
[実施態様3]
前記隔離バリア(150)の外側の外側線形ねじ(130)をさらに含み、前記誘導コイル(128)または磁性材料は、前記外側線形ねじ(130)の回転と共に垂直に移動するように前記外側線形ねじ(130)に取り付けられる、実施態様1に記載の制御棒駆動装置(300)。
[実施態様4]
前記線形駆動装置(131)は、前記隔離バリア(150)の内側に内側線形ねじ(131)を含み、前記解放可能なラッチ(127)は、前記内側線形ねじ(131)の回転と共に垂直に移動するように前記内側線形ねじ(131)に取り付けられる、実施態様3に記載の制御棒駆動装置(300)。
[実施態様5]
前記線形駆動装置(131)は、前記内側線形ねじ(131)を回転させるように構成されたモータ(126)および内側ロータ(133)をさらに含み、前記モータ(126)は、前記隔離バリア(150)の両側で前記解放可能なラッチ(127)と前記誘導コイル(128)または磁性材料とを同期して移動させるように、前記外側線形ねじ(130)を回転させるように構成された外側ロータ(132)とさらに接続される、実施態様4に記載の制御棒駆動装置(300)。
[実施態様6]
前記解放可能なラッチ(127)は、
各々が可変直径を有する複数の磁化プランジャ(141)と、
前記プランジャ(141)を前記磁界の反対側に駆動するように、各々が前記プランジャ(141)のうちの1つに結合された複数のばねと、
前記制御要素(310)と前記線形駆動装置(131)とを接合する複数のボール(137)であって、前記可変直径が前記プランジャ(141)の直線運動に基づいて前記ボール(137)を接合構成に出入りさせるように、各ボール(137)は前記磁化されたプランジャ(141)のうちの前記1つに対して偏倚される、複数のボール(137)と、
を含む、実施態様1に記載の制御棒駆動装置(300)。
[実施態様7]
前記プランジャ(141)は前記磁界にさらされた場合に前記ばねを圧縮し、前記プランジャ(141)が前記磁界にさらされた場合に前記ボール(137)が接合構成を維持する、実施態様6に記載の制御棒駆動装置(300)。
[実施態様8]
前記線形駆動装置(131)、前記解放可能なラッチ(127)、および前記誘導コイル(128)もしくは磁性材料を含むハウジング(106)
をさらに含む、実施態様1に記載の制御棒駆動装置(300)。
[実施態様9]
前記制御要素(310)を超過移動位置に保持するように構成された、前記隔離バリア(150)の内側の複数の磁気超過移動ラッチ(116)と、
前記超過移動ラッチ(116)を解放位置に移動させるように構成された、前記隔離バリア(150)の外側の複数の超過移動解放コイル(108)と、
をさらに含む、実施態様1に記載の制御棒駆動装置(300)。
[実施態様10]
前記磁気超過移動ラッチ(116)の各々は、前記超過移動ラッチ(116)を保持位置に付勢するばねを含み、前記超過移動解放コイル(108)は、磁力によって前記ばねを付勢圧縮するように構成される、実施態様9に記載の制御棒駆動装置(300)。
[実施態様11]
原子炉内で制御要素(310)を移動させる方法であって、
制御棒駆動装置(300)内の気体および流体に対して不透過性である隔離バリア(150)の外側に磁界を印加するステップを含み、前記磁界は、前記隔離バリア(150)の内側の解放可能なラッチ(127)と係合して、前記解放可能なラッチ(127)を介して制御要素(310)を線形駆動装置(131)に接合する、方法。
[実施態様12]
前記解放可能なラッチ(127)を解放して前記線形駆動装置(131)から前記制御要素(310)を切り離すように前記磁界を除去するステップ
をさらに含む、実施態様11に記載の方法。
[実施態様13]
前記解放可能なラッチ(127)を介して前記制御要素(310)を垂直に移動させるように前記線形駆動装置(131)を作動させるステップ
をさらに含む、実施態様11に記載の方法。
[実施態様14]
前記磁界は、誘導コイル(128)および電磁石のうちの少なくとも一方によって生成され、前記方法は、
前記解放可能なラッチ(127)が前記制御要素(310)を垂直に移動させるのと同じ垂直位置に留まるように、前記誘導コイル(128)および電磁石のうちの少なくとも一方を移動させるステップ
をさらに含む、実施態様13に記載の方法。
[実施態様15]
前記誘導コイル(128)および電磁石のうちの少なくとも一方を移動させる前記ステップ、および前記線形駆動装置(131)を作動させる前記ステップは、前記隔離バリア(150)の外側の同じモータ(126)を用いて実行される、実施態様14に記載の方法。
[実施態様16]
前記制御要素(310)を原子炉から完全に引き出された超過移動位置に垂直に移動させるために、前記線形駆動装置(131)を作動させるステップをさらに含み、複数の磁気オーバードライブラッチ(116)は、前記超過移動位置において前記隔離バリア(150)の内側の前記制御要素(310)に直接接続された制御棒アセンブリ(310)と係合する、実施態様11に記載の方法。
[実施態様17]
前記超過移動位置において前記制御棒アセンブリ(310)から前記制御要素(310)を取り外すステップ
をさらに含む、実施態様16に記載の方法。
[実施態様18]
前記磁気オーバードライブラッチ(116)を解放して前記制御棒アセンブリ(310)を分離するために、複数の超過移動誘導コイル(128)を励磁するステップ
をさらに含む、実施態様16に記載の方法。
[実施態様19]
前記解放可能なラッチ(127)は、
各々が可変直径を有する複数の磁化プランジャ(141)と、
前記プランジャ(141)を前記磁界の反対側に駆動するように、各々が前記プランジャ(141)のうちの1つに結合された複数のばねと、
前記制御要素(310)と前記線形駆動装置(131)とを接合する複数のボール(137)であって、前記可変直径が前記プランジャ(141)の直線運動に基づいて前記ボール(137)を接合構成に出入りさせるように、各ボール(137)は前記磁化されたプランジャ(141)のうちの前記1つに対して偏倚される、複数のボールと、
を含む、実施態様11に記載の方法。
[実施態様20]
前記プランジャ(141)は前記磁界にさらされた場合に前記ばねを圧縮し、前記プランジャ(141)が前記磁界にさらされた場合に前記ボール(137)が接合構成を維持する、実施態様19に記載の方法。
10 駆動棒−制御棒アセンブリ(CRA)接続部
11 駆動棒
12 作動棒
13 スパッドまたはバヨネット、駆動棒
14 ロックプラグ
15 制御棒アセンブリ(CRA)
16 横方向支持管
101 スクラム力
102 ソレノイド作動解放コイル
103 作動棒
104 リフト棒作動磁石
105 位置指示プローブ、PIPプローブ、位置センサ
106 制御棒駆動機構(CRDM)構造ハウジング
107 冷却剤入口/出口ライン
108 超過移動解放コイル
111 リフト棒
112 駆動棒
115 位置指示磁石
116 ばね作動超過移動ラッチ
117 ばね作動構造支持体
118 キー機構
120 CRDMノズル圧力境界フランジ
121 真空ギャップ
126 固定モータ、CRDMモータ
127 ナットボールラッチ
128 ボールラッチコイル
130 外側線形ねじ
131 内側線形ねじ、線形中空ねじ
132 外側ロータ
133 内側ロータ
134 駆動歯車列
137 ボール
141 ばね対向プランジャ
150 CRDM圧力境界
200 CRDM
300 CRDM
310 CRA
Claims (10)
- 原子炉内に制御要素(310)を配置するための制御棒駆動装置(300)であって、前記駆動装置(300)は、
制御要素(310)と、
線形駆動装置(131)と、
前記制御要素(310)と前記線形駆動装置(131)との間の解放可能なラッチ(127)であって、磁界にさらされた場合に前記制御要素(310)を前記線形駆動装置(131)に固定し、磁界にさらされない場合に前記制御要素(310)を前記線形駆動装置(131)から解放する、解放可能なラッチ(127)と、
前記磁界を選択的に生成する誘導コイル(128)または磁性材料を含み、
前記誘導コイル(128)または磁性材料は、前記解放可能なラッチに合わせて、前記制御要素のストローク距離にわたって動く、
制御棒駆動装置(300)。 - 気体および流体に対して不透過性である隔離バリア(150)をさらに含み、前記解放可能なラッチ(127)は前記隔離バリア(150)の内側にあり、前記コイル(128)または前記磁性材料は前記隔離バリア(150)の外側にある、請求項1に記載の制御棒駆動装置(300)。
- 原子炉内に制御要素(310)を配置するための制御棒駆動装置(300)であって、前記駆動装置(300)は、
制御要素(310)と、
線形駆動装置(131)と、
前記制御要素(310)と前記線形駆動装置(131)との間の解放可能なラッチ(127)であって、磁界にさらされた場合に前記制御要素(310)を前記線形駆動装置(131)に固定し、磁界にさらされない場合に前記制御要素(310)を前記線形駆動装置(131)から解放する、解放可能なラッチ(127)と、
前記磁界を選択的に生成する誘導コイル(128)または磁性材料を含み、
気体および流体に対して不透過性である隔離バリア(150)をさらに含み、前記解放可能なラッチ(127)は前記隔離バリア(150)の内側にあり、前記コイル(128)または前記磁性材料は前記隔離バリア(150)の外側にある、
前記隔離バリア(150)の外側の外側線形ねじ(130)をさらに含み、前記誘導コイル(128)または磁性材料は、前記外側線形ねじ(130)の回転と共に垂直に移動するように前記外側線形ねじ(130)に取り付けられる、制御棒駆動装置(300)。 - 前記線形駆動装置(131)は、前記隔離バリア(150)の内側に内側線形ねじ(131)を含み、前記解放可能なラッチ(127)は、前記内側線形ねじ(131)の回転と共に垂直に移動するように前記内側線形ねじ(131)に取り付けられる、請求項3に記載の制御棒駆動装置(300)。
- 前記線形駆動装置(131)は、前記内側線形ねじ(131)を回転させるように構成されたモータ(126)および内側ロータ(133)をさらに含み、前記モータ(126)は、前記隔離バリア(150)の両側で前記解放可能なラッチ(127)と前記誘導コイル(128)または磁性材料とを同期して移動させるように、前記外側線形ねじ(130)を回転させるように構成された外側ロータ(132)とさらに接続される、請求項4に記載の制御棒駆動装置(300)。
- 原子炉内に制御要素(310)を配置するための制御棒駆動装置(300)であって、前記駆動装置(300)は、
制御要素(310)と、
線形駆動装置(131)と、
前記制御要素(310)と前記線形駆動装置(131)との間の解放可能なラッチ(127)であって、磁界にさらされた場合に前記制御要素(310)を前記線形駆動装置(131)に固定し、磁界にさらされない場合に前記制御要素(310)を前記線形駆動装置(131)から解放する、解放可能なラッチ(127)と、
前記磁界を選択的に生成する誘導コイル(128)または磁性材料を含み、
前記解放可能なラッチ(127)は、
各々が可変直径を有する複数の磁化プランジャ(141)と、
前記プランジャ(141)を前記磁界の反対側に駆動するように、各々が前記プランジャ(141)のうちの1つに結合された複数のばねと、
前記制御要素(310)と前記線形駆動装置(131)とを接合する複数のボール(137)であって、前記可変直径が前記プランジャ(141)の直線運動に基づいて前記ボール(137)を接合構成に出入りさせるように、各ボール(137)は前記磁化されたプランジャ(141)のうちの前記1つに対して偏倚される、複数のボール(137)と、
を含む、請求項1に記載の制御棒駆動装置(300)。 - 前記プランジャ(141)は前記磁界にさらされた場合に前記ばねを圧縮し、前記プランジャ(141)が前記磁界にさらされた場合に前記ボール(137)が接合構成を維持する、請求項6に記載の制御棒駆動装置(300)。
- 原子炉内で制御要素(310)を移動させる方法であって、
制御棒駆動装置(300)内の気体および流体に対して不透過性である隔離バリア(150)の外側に磁界を印加するステップを含み、前記磁界は、前記隔離バリア(150)の内側の解放可能なラッチ(127)と係合して、前記解放可能なラッチ(127)を介して制御要素(310)を線形駆動装置(131)に接合し、前記磁界を選択的に生成する誘導コイル(128)または磁性材料は、前記解放可能なラッチに合わせて、前記制御要素のストローク距離にわたって動く、方法。 - 前記解放可能なラッチ(127)を解放して前記線形駆動装置(131)から前記制御要素(310)を切り離すように前記磁界を除去するステップ
をさらに含む、請求項8に記載の方法。 - 前記解放可能なラッチ(127)を介して前記制御要素(310)を垂直に移動させるように前記線形駆動装置(131)を作動させるステップ
をさらに含む、請求項8に記載の方法。
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