JP6864074B2 - 原子炉制御棒駆動装置で使用するための固定した隔離された棒結合 - Google Patents
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Description
本発明は、原子炉制御棒駆動装置で使用するための固定した隔離された棒結合に関する。
図１は、例示的な実施形態の制御駆動装置と共に使用可能な駆動棒−制御棒アセンブリ（ＣＲＡ）接続部１０を示す。大部分の従来のＰＷＲ制御棒アセンブリでは、駆動棒１１および作動棒１２は、原子炉圧力容器１の上方からロックプラグ１４を介してＣＲＡ１５に接合するロック可能なスパッドまたはバヨネット１３まで横方向支持管１６内に延在する。ＣＲＡ１５は、垂直挿入量に基づいて核連鎖反応を制御するために使用することができる中性子吸収材料を含む。制御棒は、制御棒駆動機構からの力を受けて、作動棒１２および駆動棒１３の垂直方向の動きによって上方から駆動される。
以下の文書は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。Ｔｓｕｃｈｉｙａらによる米国特許出願公開第２０１５／０２５５１７８号、Ｗｉａｒｔらによる米国特許第４４２３００２号、Ｍａｒｔｉｎによる米国特許第４３６９１６１号、Ｍａｒｔｉｎらによる米国特許第４３３８１５９号、Ｍａｔｔｈｅｗｓによる米国特許第４０４４６２２号、Ｈｙｄｅらによる米国特許第９３０５６６９号、ＭｃＫｅｅｈａｎらによる米国特許第３９３３５８１号、Ｅｓｃｈｅｎｆｅｌｄｅｒらによる米国特許第４０４８０１０号、Ｎｉｓｈｉｍｕｒａによる米国特許第４０９２２１３号、Ｒｏｍａｎらによる米国特許第４１４７５８９号、Ａｄｃｏｃｋによる米国特許第４２８８８９８号、Ｓｍｉｔｈによる米国特許第４４８４０９３号、Ｂａｔｈｅｊａによる米国特許第５２７６７１９号、Ａｋａｔｓｕｋａらによる米国特許第８９１５１６１号、Ｆｉｓｃｈｅｒらによる米国特許第４５１８５５９号、Ｇｏｌｄｂｅｒｇらによる米国特許第５５１７５３６号、Ｈｉｔｃｈｃｏｃｋらによる米国特許第５４２８８７３号、Ｍａｒｕｙａｍａらによる米国特許第８５７１１６２号、Ｆｊｅｒｓｔａｄらによる米国特許第８７５７０６５号、Ｔａｎｉによる米国特許第５７７８０３４号、Ｓｈａｒｇｏｔｓらによる米国特許第９３３６９１０号、Ｔｈｏｒｐ，ＩＩによる米国特許第３９４１６５３号、ＤｅＷｅｓｓｅによる米国特許第３９９２２５５号、ＤｅＳａｎｔｉｓによる米国特許第８８１１５６２号、および「Ｉｎ−ｖｅｓｓｅｌ Ｔｙｐｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｒｏｄ Ｄｒｉｖｅ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ Ｕｓｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｌａｔｃｈｉｎｇ ｆｏｒ ａ Ｖｅｒｙ Ｓｍａｌｌ Ｒｅａｃｔｏｒ」Ｙｏｒｉｔｓｕｎｅ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｎｕｃ．Ｓｃｉ．＆Ｔｅｃｈ．，Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．８，ｐ．９１３−９２２（Ａｕｇ．２００２）。
例示的な実施形態は、原子炉内の中性子を制御するための直線的に移動可能な制御要素を含む制御棒駆動装置を含む。例示的な制御棒駆動装置は、格納容器のような外部空間から加圧された原子炉の内部を不透過的に分離する隔離バリアを含むことができる。１つまたは複数の誘導コイルは隔離バリアの外側にあり、一方、制御要素は原子炉内の隔離バリアの内側にある。例示的な制御棒駆動装置は、誘導コイルを励磁および消磁して磁石を直線的に駆動することによって、制御要素に固定的に接続された磁石を介して制御要素を移動させることができる。誘導コイルは、原子炉への制御要素の完全な挿入および原子炉からの完全な引き抜きと同等に全距離にわたって磁石を完全に移動させるために垂直距離に固定されてもよい。閉じた冷却剤ループが誘導コイルを冷却することができ、そうでなければ、誘導コイルは、原子炉の端部の周りのハウジング内の原子炉内部とは異なる真空または他の環境に維持され得る。例示的な実施形態の制御棒駆動装置は、制御要素に直接接合する磁石を収容する制御棒アセンブリを含むことができる。制御棒アセンブリは、超過移動位置を維持するために隔離バリアの内側の磁気超過移動ラッチとロックすることができる。隔離バリアの外側の超過移動解放コイルは、ラッチとアセンブリとの間の接続を調整するために、ばね付勢され得るラッチを解放または移動させることができる。
例示的な方法は、制御要素に固定された磁性材料を介して制御要素を駆動するために少なくとも１つの誘導コイルを励磁および／または消磁するステップを含む。このようにして、制御要素は、隔離バリアを貫通する機械的連結なしに挿入され引き抜かれ得る。複数の誘導コイルでは、個々のコイルを選択的に励磁および消磁して、それらの間の磁性材料を駆動し、それによって制御要素を駆動することができる。すべてのコイルが消磁されると、制御要素は重力によって原子炉内に駆動され、スクラムを達成することができる。例示的な方法は、制御棒を超過移動位置に駆動することができ、超過移動位置では、制御棒アセンブリから／それへ／その上の制御要素の取り外し、取り付け、および／または他のメンテナンスのために、超過移動ラッチが制御棒を保持する。所望の超過移動動作に続いて、超過移動コイルが励磁され、ラッチ内の磁性材料を介してラッチを解放して、それらを開位置に付勢する。
例示的な実施形態は、添付の図面を詳細に説明することにより、より明らかになり得る。添付の図面では、同様の要素は同様の符号によって示されているが、これらは単に例示として与えられており、それらが示す用語を限定するものではない。
これは特許文献であるため、読む際には、一般的な広範な構築規則を適用する必要がある。この文書に記載され、図示されているすべては、添付の特許請求の範囲内に入る主題の一例である。本明細書に開示した特定の構造的および機能的詳細は、実施例をどのように作製し使用するかを説明するためのものに過ぎない。本明細書に具体的に開示されていないいくつかの異なる実施形態および方法は、特許請求の範囲に含まれる。したがって、特許請求の範囲は、多くの代替形態で具体化されてもよく、本明細書に記載された実施例のみに限定されると解釈するべきではない。
第１、第２などの用語が、様々な要素を説明するために本明細書で使用することができるが、これらの要素は、これらの用語によって順序を限定されるべきではないことが理解され得る。これらの用語は、ある要素を別の要素と区別するためだけに使用される。「第２」以上の序数がある場合、必ずしも差異や他の関係がなくても、単に複数の要素が存在していなければならない。例えば、例示的な実施形態または方法の範囲から逸脱することなく、第１の要素を第２の要素と呼ぶことができ、同様に、第２の要素を第１の要素と呼ぶことができる。本明細書で使用する場合、「および／または」という用語は、関連する列挙された項目の１つまたは複数のすべての組み合わせを含む。「など（ｅｔｃ．）」の使用は「など（ｅｔ ｃｅｔｅｒａ）」として定義され、前の項目の同じグループに属する他のすべての要素を任意の「および／または」の組み合わせに含めることを示す。
ある要素が別の要素に「接続される」、「結合される」、「嵌合される」、「取り付けられる」、または「固定される」などと言及されている場合、それは他の要素に直接接続されてもよいし、介在する要素が存在してもよいことが理解され得る。一方で、ある要素が別の要素に対して「直接接続される」、「直接結合される」などと言及される場合には、介在する要素は存在しなくてもよい。要素間の関係を記述するために使用される他の単語も同様なやり方（例えば、「間に」に対して「直接間に」、「隣接する」に対して「直接隣接する」など）で解釈するべきである。同様に、「通信可能に接続される」などの用語は、無線で接続されているか否かにかかわらず、仲介デバイス、ネットワークなどを含む２つの電子デバイス間の情報交換およびルーティングのすべての変形を含む。
本明細書で使用する場合、単数形（「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」）は、そうでないことを明記しない限り、単数形および複数形の両方を含むことが意図される。「備える」、「備えている」、「含む」、および／または「含んでいる」という用語は、本明細書で使用される場合、記載した特徴、特性、ステップ、動作、要素、および／または構成要素が存在することを明示するが、１つまたは複数の他の特徴、特性、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはこれらのグループが存在することまたは追加することを除外しないことがさらに理解され得る。
以下に説明する構造および動作は、図面に記載および／または注記された順序から外れることがある。例えば、連続して示される２つの動作および／または図面は、関係する機能／動作に応じて、実際には同時に実行されてもよいし、逆の順序で実行されてもよい。同様に、以下に説明する例示的な方法の個々の動作は、繰り返して、個別に、または逐次的に実行されてもよく、以下に説明する単一の動作以外のループまたは他の一連の動作を提供することができる。以下に説明される特徴および機能を有する任意の実施形態および方法は、任意の実行可能な組み合わせで、例示的な実施形態の範囲内に含まれることが想定されるべきである。
本発明者らは、原子炉内の制御棒駆動装置は、通常、原子炉のＣＲＤＭ圧力境界１５０を通過しなければならない、またはその内側になければならない直接接触点を使用する、機械的駆動装置であることを新たに認識した。そのような直接の接触および配置は、メンテナンスなしで数ヶ月または数年の期間にわたって制御棒を動かすために通常動作しなければならない機械的駆動装置にとって困難な環境を作り出す。例えば、例示的な実施形態のＣＲＤＭ１００圧力境界１５０内に見られる原子炉温度、漏出冷却剤、および非凝縮性ガスは、機械的駆動部品で腐食および関連する応力腐食割れ、水素化、および水素爆燃の問題を引き起こすおそれがある。冷却機構および駆動装置との直接接触からの熱は、例示的な実施形態のＣＲＤＭ１００の圧力境界１５０と相互作用して、動作の過程にわたって機械的駆動装置の作動中に熱サイクルの問題も引き起こす。機械的接続に必要な制御棒駆動装置内の貫通もまた原子炉冷却材の漏出のための経路を表す。本発明者らは、例示的な実施形態のＣＲＤＭ１００の圧力境界１５０、および高故障点を表す機械的接触との係合が少ない制御棒駆動装置の必要性を新たに認識した。以下に説明する例示的な実施形態は、本発明者らによって発見されたこれらおよび他の問題に対する解決策を独自に可能にする。
図２は、例示的な実施形態の制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）１００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ＣＲＤＭ１００の縦断面図であり、図３は着座位置にあるＣＲＡ１１０を示し、図４は超過移動位置にあるＣＲＡ１１０を示す。
図３は、ＣＲＡ１１０とＣＲＤＭ１００の残りの部分との間の結合および分離の機能を示す。図３に示すように、リフト棒１１１および駆動棒１１２は下方のＣＲＡ１１０に結合されており、ＣＲＤＭ１００はスクラム力のためにバッファアセンブリ１０１に対して近い着座位置にある。下部ソレノイド作動解放コイル１０２が内部作動棒１０３の磁気部分１１４を持ち上げて保持するように励磁されると、切り離されたリフト棒１１２および駆動棒１１１の位置は、励磁されたスクラムコイル制御システム内のリフトコイル１１３によって一定に保持される。駆動棒１１１に対する作動棒１０３のこの動きは、作動棒１０３の下端部のロックプラグの上方のばねを圧縮する。次いで、駆動棒１１１が、ＣＲＡ１１０上に完全に着座するまで、ＣＲＡ１１０結合スパッドの適合する輪郭上で一定量降下する。ソレノイド作動解放コイル１０２が消磁され、ばね力がロックプラグ１４（図１）をＣＲＡ１１０スパッドに挿入し、駆動棒１１１をＣＲＡ１１０にロックする。解放コイル１０２は、結合中に短期間だけ動作し、次いで通常の駆動棒作動中に機械的ばね力がＣＲＡ１１０を捕捉する。解放コイル１０２は、一般に、空気環境内でのシャットダウン中に短期間動作することができる。コイル１０２を冷却することができる。
ＣＲＤＭ圧力境界１５０内の作動棒１０３の上端部にある作動棒指示磁石１０４は、位置指示プローブ１０５内のスイッチとの相互作用によって作動棒１０３の解放位置または係合位置の位置指示を提供することができる。位置指示プローブ１０５は他の磁気的影響を避けるために遮蔽され、プローブ１０５と作動棒指示磁石１１５との間の距離は信頼性を保証するために最小にされる。
分離が望まれる場合には、例示的な実施形態のＣＲＤＭ１００は、スクラム力１０１のためにバッファアセンブリ内のＣＲＡ１１０着座位置に駆動される。ソレノイド作動解放コイル１０２は、ロックプランジャ（例えば、図１のロックプラグ）のばね力を克服するように励磁され、作動棒１０３の位置変化が解放を確認するために検出される。次に、駆動棒１１１がリフトコイル１１３によってＣＲＡ１１０スパッドから着座した制御棒位置の上方へゆっくり上昇される。ＣＲＡ１１０が解放されたことが確認され、ＣＲＤＭの位置がＣＲＡ１１０の着座した高さより上にあるときには、解放コイル１０２が消磁されてばねを弛緩させることができる。次いで、ＣＲＤＭリフトコイル１１３が燃料補給作業のために消磁される場合には、リフト棒１１２および駆動棒１１１を超過移動保持位置（図４）に持ち上げることができる。
ソレノイド作動解放コイル１０２がＣＲＡ１１０から駆動棒１１１を解放することに失敗した場合には、シャットダウン時に代替的な機械的作動が利用可能である。ＣＲＤＭ構造ハウジング１０６の上部フランジを取り外すことができ、ツールを作動棒１０３にねじ込んで、リフト棒１１２および駆動棒１１１の位置をしっかりと保持しながら作動棒１０３を引っ張ることができる。この動作により、下部ロックプラグの上方のばねが圧縮され、メンテナンスおよび修理のためにＣＲＡ１１０のスパッドが駆動棒１１１から解放される。
ＣＲＤＭの位置決めおよびスクラム
リフト棒１１２および駆動棒１１１をＣＲＡ１１０に結合した後に、ＣＲＡ１１０はスクラムコイル位置決めおよび制御システム内のリフトコイル１１３によって位置決めされる。延長コイル機構内のリフトコイル１１３のグループは、リフト磁石１０９（図２および図４）または例示的な実施形態のＣＲＤＭ１００圧力境界１５０内の他の磁性材料を介してリフト棒１１２を磁気的に結合し移動させるために、順番にオン・オフされる。ＣＲＤＭ構造ハウジング１０６内には可動部分がなくてもよく、延長スクラムリフトコイル１
１３の配置によって生成される垂直方向に進行する磁界のみが存在してもよい。浮揚されたリフト棒１１２、駆動棒１１１、およびＣＲＡ１１０は磁界に追従する。位置指示プローブ１０５からのフィードバックは、リフトコイル１１３によって生成された磁界を調整し、原子炉制御のためにＣＲＡ１１０をその所望の位置に移動させ続ける。延長リフトコイル１１３の配置の間隔、数、および強度は、内部リフト棒１１２、駆動棒１１１、およびＣＲＡ１１０の微動ステップ制御を提供する。
リフト棒１１２および駆動棒１１１をＣＲＡ１１０に結合した後に、ＣＲＡ１１０はスクラムコイル位置決めおよび制御システム内のリフトコイル１１３によって位置決めされる。延長コイル機構内のリフトコイル１１３のグループは、リフト磁石１０９（図２および図４）または例示的な実施形態のＣＲＤＭ１００圧力境界１５０内の他の磁性材料を介してリフト棒１１２を磁気的に結合し移動させるために、順番にオン・オフされる。ＣＲＤＭ構造ハウジング１０６内には可動部分がなくてもよく、延長スクラムリフトコイル１
１３の配置によって生成される垂直方向に進行する磁界のみが存在してもよい。浮揚されたリフト棒１１２、駆動棒１１１、およびＣＲＡ１１０は磁界に追従する。位置指示プローブ１０５からのフィードバックは、リフトコイル１１３によって生成された磁界を調整し、原子炉制御のためにＣＲＡ１１０をその所望の位置に移動させ続ける。延長リフトコイル１１３の配置の間隔、数、および強度は、内部リフト棒１１２、駆動棒１１１、およびＣＲＡ１１０の微動ステップ制御を提供する。
スクラムリフトコイル１１３とＣＲＤＭ圧力境界１５０との間の熱伝達を制限するために、例示的な実施形態のＣＲＤＭ１００圧力境界１５０とＣＲＤＭ構造ハウジング１０６内の延長リフトコイル１１３の配置との間に真空があってもよい。これは、例示的な実施形態のＣＲＤＭ１００の圧力境界１５０において、熱サイクルを最小限に抑えるより均一な温度勾配を提供することができる。
例示的な実施形態のＣＲＤＭ１００の圧力境界１５０およびリフト棒１１２の内部の単純化により、ＣＲＤＭ圧力境界１５０のサイズを縮小することが可能になり、その結果、例示的な実施形態のＣＲＤＭ１００の圧力境界１５０の壁厚を、腐食、水素化、および／または水素爆燃の問題の影響を最小限に抑えるために強化することができる。
スクラムを必要とする原子炉安全機構は、励磁状態にある延長スクラムリフトコイル１１３のための制御システムへの入力を提供する。原子炉状態がスクラムを是認する場合には、制御システムは延長リフトコイル１１３のすべてを消磁する。これにより、内部リフト棒１１２、駆動棒１１１、およびＣＲＡ１１０を浮揚させる磁界が低下し、重力が支持されていない重りに急速に作用して原子炉をスクラムする。延長スクラムリフトコイル１１３の電流の損失を引き起こすいかなるＣＲＤＭ故障もまた、保守的な制御棒スクラムにつながる可能性がある。
リフト棒上のガイドローラまたはキー機構１１８（図２）は、例示的な実施形態のＣＲＤＭ１００の圧力境界１５０とインターフェースし、動作中のシムの間にリフト棒１１２、駆動棒１１１、およびＣＲＡ１１０の回転を防止する。スクラム力１０２（図３）のためのＣＲＤＭバッファアセンブリは、ＣＲＡ１１０結合におけるばねに加えて、スクラム中にリフト棒１１２、駆動棒１１１、およびＣＲＡ１１０の衝撃を緩和するための手段を提供する。
リフト棒１１２ヘッド上の位置指示磁石１１５は、２つの位置指示プローブ１０５内のスイッチを作動させて、ＣＲＤＭ性能解析のための位置指示およびスクラム応答タイミングを提供する。延長スクラムリフトコイル１１３の一部は、ＣＲＤＭ動作中に連続的に励磁され、それらの移動範囲を通る冷却流で冷却することができる。冷却剤入口／出口１０７（図４）は、ＣＲＤＭ１００の頂部の固定位置に接続されており、コイル配置全体にわたって延在する。
燃料補給プロセスのためのＣＲＤＭ調製
駆動棒１１１は、上述のようにＣＲＡ１１０から分離されている。次に、延長スクラムリフトコイル１１３およびそれらの制御システムを使用して、図４に示すようにリフト棒１１２および駆動棒１１１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が例示的な実施形態のＣＲＤＭ１００の圧力境界１５０の肩部または窓に係合して、ＣＲＤＭ１００を超過移動高さにロックする。次いで、延長スクラムリフトコイル１１３およびそれらの制御システムへの電力を固定またはシャットダウンすることができる。駆動棒の下端部は、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ばれる。
駆動棒１１１は、上述のようにＣＲＡ１１０から分離されている。次に、延長スクラムリフトコイル１１３およびそれらの制御システムを使用して、図４に示すようにリフト棒１１２および駆動棒１１１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が例示的な実施形態のＣＲＤＭ１００の圧力境界１５０の肩部または窓に係合して、ＣＲＤＭ１００を超過移動高さにロックする。次いで、延長スクラムリフトコイル１１３およびそれらの制御システムへの電力を固定またはシャットダウンすることができる。駆動棒の下端部は、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ばれる。
燃料補給が完了すると、延長スクラムリフトコイル１１３およびそれらの制御システムが給電されて、リフト棒１１２および駆動棒１１１の重りを超過移動位置に運ぶ。次に、超過移動解放コイル１０８が励磁されて、例示的な実施形態のＣＲＤＭ１００の圧力境界１５０の構造支持体上に静止しているばね作動構造支持体１１７を圧縮する。磁石または磁性材料１１９が、超過移動解放コイル１０８によって超過移動ラッチ１１６内で外向きに引き寄せられ、それによってばね作動支持体１１７が例示的な実施形態のＣＲＤＭ１００の圧力境界１５０の構造的支持体をクリアし、リフト棒１１２および駆動棒１１１を延長リフトコイル制御システムと共に位置決めして、動作のためにＣＲＡ１１０を再結合することができる。超過移動解放コイル１０８は、ばね力を克服して超過移動位置の外に駆動するために、空気雰囲気中でシャットダウン時に短時間だけ励磁されてもよい。したがって、これらのコイル１０８の冷却は任意選択と見なされる。
ＣＲＤＭ支持構造体
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を横切ってスクラムばねコイル配置に近接していること以外には提供されない。
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を横切ってスクラムばねコイル配置に近接していること以外には提供されない。
ＣＲＤＭ構造ハウジング１０６はまた、ＣＲＤＭノズル圧力境界フランジ１２０に固定されている。断熱ワッシャおよび他の品目を利用して、ＲＰＶヘッドからＣＲＤＭ１００内の構成要素への熱伝達を低減することができる。延長スクラムリフトコイル配置は、熱伝導を避けるために、圧力境界１５０ではなくＣＲＤＭ構造ハウジング１０６から支持されている。ＰＩＰプローブ１２２は、ＣＲＤＭ構造ハウジング１０６の上部フランジを通って垂直に挿入され、ＣＲＤＭ構造ハウジング１０６の最小の上端部および下端部で横方向に支持されている。追加の水平ＣＲＤＭ支持インターフェースを上部容器ＣＲＤＭ支持体と個々のＣＲＤＭ支持構造体との間に適用することができる。
このように説明された例示的な実施形態および方法は、当業者には理解され得るように、例示的な実施形態は、以下の特許請求の範囲内にあるが、日常的な実験によって変更および置換することができる。例えば、圧力容器の上方で制御棒を駆動するほぼ垂直の配向がいくつかの例に関連して示されているが、制御棒および制御棒駆動装置の他の構成および位置は、単純に適切な寸法および配置であれば例示的な実施形態および方法と互換性があり、特許請求の範囲内に含まれる。そのような変形は、これらの請求項の範囲から逸脱していると見なすべきではない。
［実施態様１］
原子炉内に制御要素を配置するための制御棒駆動装置（１００）であって、前記駆動装置（１００）は、
隔離バリア（１５０）と、
前記隔離バリア（１５０）の外側の誘導コイル（１１３）と、
前記隔離バリア（１５０）の内側の磁性材料（１１９）と、を含み、前記材料（１１９）は、前記制御要素に固定されるように構成され、前記隔離バリア（１５０）は、前記隔離バリア（１５０）の前記内側および前記外側にわたって圧力勾配が維持され得るように気体および流体に対して不透過性である、制御棒駆動装置（１００）。
［実施態様２］
前記制御要素の全ストローク距離に少なくとも等しい長さに整列した複数の前記誘導コイル（１１３）
をさらに含む、実施態様１に記載の制御棒駆動装置（１００）。
［実施態様３］
前記誘導コイル（１１３）を冷却するために冷却剤流を運ぶように構成された、前記誘導コイル（１１３）に沿った閉じた冷却剤チャネル
をさらに含む、実施態様１に記載の制御棒駆動装置（１００）。
［実施態様４］
前記誘導コイル（１１３）は不動であり、前記磁石および前記制御要素と共に移動しない、実施態様１に記載の制御棒駆動装置（１００）。
［実施態様５］
前記磁性材料（１１９）は、永久磁石および電磁石のうちの少なくとも一方であり、前記材料（１１９）は、前記制御要素の作動棒（１０３）の垂直端部に配置される、実施態様１に記載の制御棒駆動装置（１００）。
［実施態様６］
前記誘導コイル（１１３）および前記隔離バリア（１５０）を収容するハウジング（１０６）をさらに含み、前記ハウジング（１０６）は前記隔離バリア（１５０）の外側の真空（１２１）を維持するように構成される、実施態様１に記載の制御棒駆動装置（１００）。
［実施態様７］
前記ハウジング（１０６）内に冷却剤入口および出口（１０７）
をさらに含む、実施態様６に記載の制御棒駆動装置（１００）。
［実施態様８］
前記制御要素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（１００）。
［実施態様９］
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８に記載の制御棒駆動装置（１００）。
［実施態様１０］
前記磁性材料（１１９）が固定されている制御棒アセンブリ（１１０）をさらに含み、前記制御棒アセンブリ（１１０）は中央駆動棒およびリフト棒（１１１、１１２）を含み、前記制御棒アセンブリ（１１０）は前記制御要素に直接接合するように構成される、実施態様１に記載の制御棒駆動装置（１００）。
［実施態様１１］
原子炉内で制御要素を移動させる方法であって、
制御棒駆動装置（１００）において隔離バリア（１５０）の外側の第１の誘導コイル（１１３）を励磁するステップを含み、前記励磁するステップは、前記制御要素が直線的に移動するように、前記隔離バリア（１５０）の内側の前記制御要素に固定された磁性材料（１１９）を駆動し、前記励磁するステップは前記誘導コイル（１１３）を移動させない、方法。
［実施態様１２］
前記誘導コイル（１１３）は真空環境（１２１）内にあり、前記制御要素は加圧された原子炉環境内にある、実施態様１１に記載の方法。
［実施態様１３］
前記磁性材料（１１９）が前記第１の誘導コイル（１１３）と第２の誘導コイル（１１３）との間を移動するように、前記第２の誘導コイル（１１３）を励磁し、前記第１の誘導コイル（１１３）を消磁するステップ
をさらに含む、実施態様１１に記載の方法。
［実施態様１４］
前記制御要素を重力によって原子炉内に駆動するために、前記第１の誘導コイル（１１３）および複数の第２の誘導コイル（１１３）を消磁するステップ
をさらに含む、実施態様１１に記載の方法。
［実施態様１５］
前記制御棒駆動装置（１００）は前記制御要素に固定された制御棒アセンブリ（１１０）を含み、前記制御棒アセンブリ（１１０）は前記磁性材料（１１９）を含む、実施態様１１に記載の方法。
［実施態様１６］
前記第１の誘導コイル（１１３）は、前記制御要素の全ストローク距離に少なくとも等しい長さに整列した複数の前記第１の誘導コイル（１１３）を含む、実施態様１５に記載の方法。
［実施態様１７］
前記誘導コイル（１１３）および前記隔離バリア（１５０）は、ハウジング（１０６）の内側に封止され、前記ハウジング（１０６）は、前記隔離バリア（１５０）の外側の真空（１２１）を維持するように構成される、実施態様１１に記載の方法。
［実施態様１８］
前記制御要素を原子炉から完全に引き出された超過移動位置に駆動するために、前記第１の誘導コイル（１１３）を励磁す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に直接接続された制御棒アセンブリ（１１０）と係合する、実施態様１１に記載の方法。
［実施態様１９］
前記超過移動位置において前記制御棒アセンブリ（１１０）から前記制御要素を取り外すステップ
をさらに含む、実施態様１８に記載の方法。
［実施態様２０］
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（１１０）を分離するために、複数の超過移動誘導コイル（１０８）を励磁するステップ
をさらに含む、実施態様１８に記載の方法。
［実施態様１］
原子炉内に制御要素を配置するための制御棒駆動装置（１００）であって、前記駆動装置（１００）は、
隔離バリア（１５０）と、
前記隔離バリア（１５０）の外側の誘導コイル（１１３）と、
前記隔離バリア（１５０）の内側の磁性材料（１１９）と、を含み、前記材料（１１９）は、前記制御要素に固定されるように構成され、前記隔離バリア（１５０）は、前記隔離バリア（１５０）の前記内側および前記外側にわたって圧力勾配が維持され得るように気体および流体に対して不透過性である、制御棒駆動装置（１００）。
［実施態様２］
前記制御要素の全ストローク距離に少なくとも等しい長さに整列した複数の前記誘導コイル（１１３）
をさらに含む、実施態様１に記載の制御棒駆動装置（１００）。
［実施態様３］
前記誘導コイル（１１３）を冷却するために冷却剤流を運ぶように構成された、前記誘導コイル（１１３）に沿った閉じた冷却剤チャネル
をさらに含む、実施態様１に記載の制御棒駆動装置（１００）。
［実施態様４］
前記誘導コイル（１１３）は不動であり、前記磁石および前記制御要素と共に移動しない、実施態様１に記載の制御棒駆動装置（１００）。
［実施態様５］
前記磁性材料（１１９）は、永久磁石および電磁石のうちの少なくとも一方であり、前記材料（１１９）は、前記制御要素の作動棒（１０３）の垂直端部に配置される、実施態様１に記載の制御棒駆動装置（１００）。
［実施態様６］
前記誘導コイル（１１３）および前記隔離バリア（１５０）を収容するハウジング（１０６）をさらに含み、前記ハウジング（１０６）は前記隔離バリア（１５０）の外側の真空（１２１）を維持するように構成される、実施態様１に記載の制御棒駆動装置（１００）。
［実施態様７］
前記ハウジング（１０６）内に冷却剤入口および出口（１０７）
をさらに含む、実施態様６に記載の制御棒駆動装置（１００）。
［実施態様８］
前記制御要素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（１００）。
［実施態様９］
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８に記載の制御棒駆動装置（１００）。
［実施態様１０］
前記磁性材料（１１９）が固定されている制御棒アセンブリ（１１０）をさらに含み、前記制御棒アセンブリ（１１０）は中央駆動棒およびリフト棒（１１１、１１２）を含み、前記制御棒アセンブリ（１１０）は前記制御要素に直接接合するように構成される、実施態様１に記載の制御棒駆動装置（１００）。
［実施態様１１］
原子炉内で制御要素を移動させる方法であって、
制御棒駆動装置（１００）において隔離バリア（１５０）の外側の第１の誘導コイル（１１３）を励磁するステップを含み、前記励磁するステップは、前記制御要素が直線的に移動するように、前記隔離バリア（１５０）の内側の前記制御要素に固定された磁性材料（１１９）を駆動し、前記励磁するステップは前記誘導コイル（１１３）を移動させない、方法。
［実施態様１２］
前記誘導コイル（１１３）は真空環境（１２１）内にあり、前記制御要素は加圧された原子炉環境内にある、実施態様１１に記載の方法。
［実施態様１３］
前記磁性材料（１１９）が前記第１の誘導コイル（１１３）と第２の誘導コイル（１１３）との間を移動するように、前記第２の誘導コイル（１１３）を励磁し、前記第１の誘導コイル（１１３）を消磁するステップ
をさらに含む、実施態様１１に記載の方法。
［実施態様１４］
前記制御要素を重力によって原子炉内に駆動するために、前記第１の誘導コイル（１１３）および複数の第２の誘導コイル（１１３）を消磁するステップ
をさらに含む、実施態様１１に記載の方法。
［実施態様１５］
前記制御棒駆動装置（１００）は前記制御要素に固定された制御棒アセンブリ（１１０）を含み、前記制御棒アセンブリ（１１０）は前記磁性材料（１１９）を含む、実施態様１１に記載の方法。
［実施態様１６］
前記第１の誘導コイル（１１３）は、前記制御要素の全ストローク距離に少なくとも等しい長さに整列した複数の前記第１の誘導コイル（１１３）を含む、実施態様１５に記載の方法。
［実施態様１７］
前記誘導コイル（１１３）および前記隔離バリア（１５０）は、ハウジング（１０６）の内側に封止され、前記ハウジング（１０６）は、前記隔離バリア（１５０）の外側の真空（１２１）を維持するように構成される、実施態様１１に記載の方法。
［実施態様１８］
前記制御要素を原子炉から完全に引き出された超過移動位置に駆動するために、前記第１の誘導コイル（１１３）を励磁す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に直接接続された制御棒アセンブリ（１１０）と係合する、実施態様１１に記載の方法。
［実施態様１９］
前記超過移動位置において前記制御棒アセンブリ（１１０）から前記制御要素を取り外すステップ
をさらに含む、実施態様１８に記載の方法。
［実施態様２０］
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（１１０）を分離するために、複数の超過移動誘導コイル（１０８）を励磁するステップ
をさらに含む、実施態様１８に記載の方法。
１ 原子炉圧力容器
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
１００ 制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）
１０１ スクラム力、バッファアセンブリ
１０２ ソレノイド作動解放コイル、スクラム力
１０３ 内部作動棒
１０４ 作動棒指示磁石
１０５ 位置指示プローブ
１０６ ＣＲＤＭ構造ハウジング
１０７ 冷却剤入口／出口
１０８ 超過移動解放コイル
１１０ ＣＲＡ
１１１ 駆動棒、リフト棒
１１２ 内部リフト棒、駆動棒
１１３ 延長スクラムリフトコイル、ＣＲＤＭリフトコイル
１１４ 磁気部分
１１５ 位置指示磁石、作動棒指示磁石
１１６ ばね作動超過移動ラッチ
１１７ ばね作動構造支持体、リフト磁石
１１８ キー機構
１１９ 磁性材料
１２０ ＣＲＤＭノズル圧力境界フランジ
１２１ 真空ギャップ
１２２ ＰＩＰプローブ
１５０ ＣＲＤＭ圧力境界
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
１００ 制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）
１０１ スクラム力、バッファアセンブリ
１０２ ソレノイド作動解放コイル、スクラム力
１０３ 内部作動棒
１０４ 作動棒指示磁石
１０５ 位置指示プローブ
１０６ ＣＲＤＭ構造ハウジング
１０７ 冷却剤入口／出口
１０８ 超過移動解放コイル
１１０ ＣＲＡ
１１１ 駆動棒、リフト棒
１１２ 内部リフト棒、駆動棒
１１３ 延長スクラムリフトコイル、ＣＲＤＭリフトコイル
１１４ 磁気部分
１１５ 位置指示磁石、作動棒指示磁石
１１６ ばね作動超過移動ラッチ
１１７ ばね作動構造支持体、リフト磁石
１１８ キー機構
１１９ 磁性材料
１２０ ＣＲＤＭノズル圧力境界フランジ
１２１ 真空ギャップ
１２２ ＰＩＰプローブ
１５０ ＣＲＤＭ圧力境界
Claims (7)
- 原子炉内に制御要素を配置するための制御棒駆動装置（１００）であって、前記駆動装置（１００）は、
隔離バリア（１５０）と、
前記隔離バリア（１５０）の外側の誘導コイル（１１３）と、
前記隔離バリア（１５０）の内側の磁性材料（１１９）と、を含み、前記材料（１１９）は、前記制御要素に固定されるように構成され、前記隔離バリア（１５０）は、前記隔離バリア（１５０）の前記内側および前記外側にわたって圧力勾配が維持され得るように気体および流体に対して不透過性であり、
前記誘導コイル（１１３）および前記隔離バリア（１５０）を収容するハウジング（１０６）をさらに含み、前記ハウジング（１０６）は前記隔離バリア（１５０）の外側の真空（１２１）を維持するように構成される、制御棒駆動装置（１００）。 - 前記制御要素の全ストローク距離に少なくとも等しい長さに整列した複数の前記誘導コイル（１１３）
をさらに含む、請求項１に記載の制御棒駆動装置（１００）。 - 前記誘導コイル（１１３）は不動であり、前記磁性材料（１１９）および前記制御要素と共に移動せず、前記磁性材料（１１９）は、永久磁石および電磁石のうちの少なくとも一方であり、前記制御要素の作動棒（１０３）の垂直端部に配置された指示磁石をさらに含む、請求項１に記載の制御棒駆動装置（１００）。
- 原子炉内に制御要素を配置するための制御棒駆動装置（１００）であって、前記駆動装置（１００）は、
隔離バリア（１５０）と、
前記隔離バリア（１５０）の外側の誘導コイル（１１３）と、
前記隔離バリア（１５０）の内側の磁性材料（１１９）と、を含み、前記材料（１１９）は、前記制御要素に固定されるように構成され、前記隔離バリア（１５０）は、前記隔離バリア（１５０）の前記内側および前記外側にわたって圧力勾配が維持され得るように気体および流体に対して不透過性であり、
前記制御要素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）であって、各々が前記超過移動ラッチ（１１６）を保持位置に付勢するばねを含む、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）であって、磁力によって前記ばねを付勢圧縮するように構成された超過移動解放コイル（１０８）と、
をさらに含む、制御棒駆動装置（１００）。 - 原子炉内で制御要素を移動させる方法であって、
制御棒駆動装置（１００）において隔離バリア（１５０）の外側の第１の誘導コイル（１１３）を励磁するステップを含み、前記励磁するステップは、前記制御要素が直線的に移動するように、前記隔離バリア（１５０）の内側の前記制御要素に固定された磁性材料（１１９）を駆動し、前記励磁するステップは前記誘導コイル（１１３）を移動させない、前記第１の誘導コイル（１１３）および前記隔離バリア（１５０）は、ハウジング（１０６）の内側に封止され、前記ハウジング（１０６）は、前記隔離バリア（１５０）の外側の真空を維持するように構成される、方法。 - 前記誘導コイル（１１３）は真空環境（１２１）内にあり、前記制御要素は加圧された原子炉環境内にある、請求項５に記載の方法。
- 前記制御要素を重力によって原子炉内に駆動するために、前記第１の誘導コイル（１１３）および複数の第２の誘導コイル（１１３）を消磁するステップ
をさらに含む、請求項５に記載の方法。
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