JPH0375592A - 原子炉停止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、制御棒を分離して落下させる方式の原子炉停
止装置に関する。

（従来の技術） 一般に、高速増殖炉に使用される原子炉停止ｌ：装置は
、緊急時に原子炉トリップ信号によりスクラム動作を行
なう構造になっているが、原子炉停止系のより一層の信
頼性向上を図るため、原子炉トリップ信号を発する計測
器、リレー、遮断器等の電子系設備を介することなく、
原子炉内の物理現象により自発的にスクラムさせる機構
が考えられており、その一つにキュリー点電磁石を利用
した原子炉停止装置がある。

第４図および第５図は、キュリー点電磁石方式の従来の
原子炉停止装置を示すもので、図中、符号１は案内管で
あり、この案内管１は、図示しなぃ原子炉容器の上端開
口部を閉塞する遮蔽体２を貫通し炉心の上方位置に垂下
されている。

この案内管１内には、第４図に示すように、下端に電磁
石３を有する延長管４が配置されており、この延長管４
の上端部は、荷重検出器５を介してケース６の下端に連
結され、ケース６とともに案内管１内を上下動するよう
になっている。

案内管１の最上端内部には、第４図に示すように、駆動
モータ７が設置されており、この駆動モータ７には、ボ
ールねじ８が連結されている。そして、このボールねじ
８は、ケース６の上端に固設したナツト９に螺入され、
ケース６は、ボールねじ８の正逆回転により上下動する
ようになっている。

電磁石３の下部には、第４図および第５図に示すように
、電磁石３に磁着されるアーマチュア１０が配置されて
おり、このアーマチュア１０の下部には、制御棒１１が
連結されている。また、前記延長管４の外周部には、第
４図に示すように、案内管１と延長管４とを接続するベ
ローズ１２が配置され、ベローズ１２内外の雰囲気を仕
切っている。

電磁石３は、第５図に示すように、コイル１３を備えて
おり、このコイル１３の内外には、鉄心１４が配されて
いる。この鉄心１４のコイル１３内側部分の下端には、
突起状のビンが一体に設けられ、前記アーマチュア１０
を構成する鉄心１５に挿入されるようになっている。

すなわち、アーマチュア１０は、第５図に示すように、
温度に依存する透磁率をもつキュリー点材料からなるリ
ング状の温度感知合金１６と、この温度感知合金１６の
内側に配された鉄心１５とから構成され、制御棒１１の
上端に固設されている。

なお、第５図において、符号１７は、制御棒１１の全挿
入特に制御棒１１が押入される制御棒用案内管である。

以上の構成において、延長管４の上下動は駆動モータ７
によりなされる。すなわち、駆動モータ７を駆動してボ
ールねじ８を回転させると、ナツト９がボールねじ８の
回転に応じて上下動し・それに伴ないケース６および延
長管４が案内管１内を上下動する。

制御棒１１のつかみ時には、前記動作により延長管４を
下降させ、延長管４下端の電磁石３を、制御棒案内管１
７に配されている制御棒１１の上端のアーマチュア１０
上端面に接触させる。

この状態で、電磁石３に通電してコイル１３の周りの鉄
心磁場を与えると、磁ノノ線は、電磁石３のコイル１３
外側の鉄心１４、アーマチュア１０の温度感知合金１６
、鉄心１５、電磁石３のコイル１３内側の鉄心１４を通
って磁気回路が構成され、電磁石３下面とアーマチュア
１０上面との間に磁着力が発生する。このため、この状
態で延長管４を上動させることにより、制御棒１１も上
動することになる。

原子炉をスクラムさせる場合には、スクラム信号が出さ
れ、その信号により電磁石３が消磁され、アーマチュア
１０が電磁石３から離脱する。これにより、制御棒１１
が炉心内に挿入される。

一方、炉心温度が設定値を上側ると、これか直接引き金
となって制御棒１１が落下し、自動的にスクラムがなさ
れる。すなわち、燃料集合体出口から流出する高温化し
た冷却材がアーマチュア１０の周りに到達すると、磁気
回路を構成する温度感知合金１６がキュリー点以上に昇
温し、温度感知合金１６の磁気特性が変化して電磁石３
とアーマチュア１０との磁着力が減少する。このため、
制御棒１１が自動的に落下し、スクラムがなされる。

（発明が解決しようとする課題） 従来の原子炉停止装置においては、延長管４の下端に電
磁石３を設けるとともに、制御Ｈ４１１の上端に、温度
感知合金１６を有するアーマチュア１０を設けるように
しているため、延長管４をド降させて制御棒１１をつか
みに行く際の許容（−６量の余裕が不足するという問題
がある。

延長管４の軸芯と制御棒１１の軸芯とがずれた状態から
、延長管４を制御棒１１の軸芯に合わせるためには、電
磁石３下端形状をテーパ状とし、制御棒案内管１７上部
のハンドリングヘッドの内側に押入し易くする方法か考
えられるが、テーパ角度を大きくすると、電磁石３下端
面の面積が小さくなり、その分離着力が減少するため、
必要以上にテーパ角度を大きくすることができず、した
がって許容偏心量の余裕を大きくとることができない。

本発明は、このような点を考慮してなされたもので、制
御棒つかみ時の偏心量に対する余裕度を大きくとること
ができる原子炉停止装置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、前記目的を達成する手段として、原子炉容器
の上端開口部を閉塞する遮蔽体をｊｊｉ通して炉心の上
方位置に垂下される案内管と、この案内管内に配置され
下端に電磁石を有する延長管と、この延長管を上下に駆
動する駆動源と、前記電磁石に上端部が磁着される制御
棒とを具備する原子炉停止装置において、前記電磁石は
、筒状のコイルと、このコイルの内側に配されて下端が
コイルの下端から下方に突出し突出部分の先端が先細の
テーパ状をなす内側鉄心と、前記コイルの外側に配置さ
れた外側鉄心と、温度に依７ｊする透磁率をもつキュリ
ー点材料からなる温度感知合金とを備え、かつ前記制御
棒は、その上端に位置して上方に開口し前記内側鉄心の
突出部分を収納して磁気回路の一部を構成するハンドリ
ングヘッドを備えていることを特徴とする。

（作′用） 本発明に係る原子炉停止装置においては、内側鉄心の突
出部分が、制御棒上端のハンドリングヘッドに挿入され
る構造になっている。このため、制御棒つかみ時の偏心
量に対する余裕度を増大させるため、前記突出部分先端
のテーパ角度を大きくしても、磁着面積の減少はほとん
どなく、磁着力の減少を防止できる。

（実施１１ＦＩＪ） 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第３図を参照し
て説明する。

第１図は、本発明に係る原子炉停止装置の一例を示すも
ので、図中、符号１は案出管であり、この案内管１は、
図示しない原子炉容器の上端開口部を閉塞する遮蔽体２
を貫通し炉心の上方位置に垂下されている。

この案内管１内は、第１図に示すように、下端に電磁石
３を有する延長管４が配置されており、この延長管４の
上端部は、荷重検出器５を介してケース６の下端に連結
され、ケース６とともに案内管１内を上下動するように
なっている。

案内管１の最上端内部には、第１図に示すように、駆動
モータ７が設置されており、この駆動モータ７には、ボ
ールねじ８が連結されている。そして、このボールねじ
８は、ケース６の上端に固設したナツト９に螺入され、
ケース６は、ボールねじ８の正逆回転により上下動する
ようになっている。

電磁石３は、第２図に示すように、リング状のコイル２
０を備えており、このコイル２０の内側には内側鉄心２
１が、またコイル２０の外側には外側鉄心２２が、それ
ぞれ配設されている。また、コイル２０の上部には、温
度に依存する透磁率を有するキュリー点材料からなる温
度感知合金２３が配置されている。

内側鉄心２１の下端部は、第２図に示すように、前記コ
イル２０の下端から下方に突出して突出部２１ａを形成
しており、この突出部２１ａの先端は、先細のテーパ状
をなしている。

一方、電磁石３に磁着される制御棒１１の上端部には、
第１図ないし第３図に示すように、内部に空間を有して
上方に開口するハンドリングヘッド２４が一体に設けら
れており、このハンドリングヘッド２４は、図示しない
燃料集合体のハンドリングヘッドと同一形状寸法に形成
されている。

そして、このハンドリングヘッド２４には、制御棒１１
のつかみ時に、前記内側鉄心２１の突出部２１ａが押入
されるとともに、ハンドリングヘッド２４の上端内周面
と突出部２１ａの上端外周面とが、小さなギャップを有
して対向するようになっている。

次に、本実施例の作用について説明する。

本実施例に係る原子炉停止装置において、延長管４の上
下動およびスクラムさせる場合の作用は、前記従来の原
子炉停止装置と同一であるが、制御棒１１のつかみ時の
作用は異なる。

すなわち、制御棒１のつかみ時に、駆動モータ７により
延長管４を下降させていくと、電磁石３の内側鉄心２１
の突出部２１ａが、制御棒１１の上端のハンドリングヘ
ッド２４内に押入される。

そして、外側鉄心２２の下端面とハンドリングヘッド２
４の上端面とが接触した時点で、電磁石３の下降は停止
される。

この状態で、コイル２０に通電すると、コイル２０の周
りに磁場ができる。すなわち、内側鉄心２１、ハンドリ
ングヘッド２４、外側鉄心２２、および温度感知合金２
３により磁気回路が構成され、外側鉄心２２下端面とハ
ンドリングヘッド２４上端面との間、および突出部２１
ａの先端面とハンドリングヘッド２４の内側底面との間
に磁着力が発生する。そして、この磁着力により電磁石
３と制御棒１１とが結合され、駆動モータ７により延長
管４を上動させることにより、制御棒１１が上方に引上
げられる。

原子炉をスクラムさせる場合には、従来と四球、スクラ
ム信号により電磁石３が消磁され、外側鉄心２２および
内側鉄心２１とハンドリングヘッド２４との間の磁着力
がなくなって、制御棒１１は下方へ落下する。

炉心燃料集合体出口から流出する高温化した冷却材が温
度感知合金２３の周りに到達すると、磁気回路の一部を
構成する温度感知合金２３がキュリー点以上に昇温し、
この部分の磁気抵抗が大きくなって磁着力が減少し、制
御棒１１が落下して自発的にスクラムがなされる。

ところで、延長管４が制御棒１１をつかむために下方に
下降していく状態において、延長管４の軸芯と制御棒１
１の軸芯とがずれている場合には、次のようになる。

すなわち、第３図に示すように軸芯がずれていても、内
側鉄心２１の突出部２１ａ先端が、ハンドリングヘッド
２４内に位置していれば、突出部２１ａはハンドリング
ヘッド２４の内側斜面にそって中心軸方向に案内され、
電磁石３と制御棒１１との接合がなされる。この許容偏
心ユは、第３図に符号ａで示されるが、突出部２１ａ先
端のテーパ角度を大きくすることにより、ハンドリング
ヘッド２４の内径の約１／２の大きさまで拡大すること
ができる。しかも、テーパ角度を大きくしても、磁着面
積の威少は極めて少なく、充分な磁着力が得られる。

なお、制御棒１１を交換する場合には、ハンドリングヘ
ッド２４の形状寸法が燃料集合体のハンドリングヘッド
（図示せず）と間−であるので、燃料交換機を用いて行
なう。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、電磁石を構成する内側鉄
心の先端を先細のテーパ状にし、これを制御棒上端のハ
ンドリングヘッド内に押入して制御棒をつかむようにし
ているので、電磁石の磁着力を低下させることなく、制
御棒のつかみ時の偏心量に対する余裕度を大きくとるこ
とができる。

また、制御棒の上端にハンドリングヘッドを設けること
により、制御棒交換時には制御棒のみが交換対象となり
、ハンドリングヘッドを有する案内管内に制御棒を収納
した状態で移送、交換を行なう従来の場合に比較して、
案内管の交換がない分だけコストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の−゛実施例を示す原子炉停止装置の部
分断面図、第２図はその要部拡大断面図、第３図は芯ず
れが生じている場合の動作を示す説明図、第４図は従来
の原子炉停止装置を示す部分断面図、第５図はその要部
拡大断面図である。 １・・・案内管、２・・・遮蔽体、３・・・電磁石、４
・・・延長管、７・・・駆動モータ、１１・・・制御棒
、２０・・・コイル、２１・・・内側鉄心、２１ａ・・
・突出部、２２・・・外側鉄心、２３・・・温度感知合
金、２４・・・ハンドリングヘッド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原子炉容器の上端開口部を閉塞する遮蔽体を貫通して炉
   心の上方位置に垂下される案内管と、この案内管内に配
   置され下端に電磁石を有する延長管と、この延長管を上
   下に駆動する駆動源と、前記電磁石に上端部が磁着され
   る制御棒とを具備する原子炉停止装置において、前記電
   磁石は、筒状のコイルと、このコイルの内側に配されて
   下端がコイルの下端から下方に突出し突出部分の先端が
   先細のテーパ状をなす内側鉄心と、前記コイルの外側に
   配置された外側鉄心と、温度に依存する透磁率をもつキ
   ュリー点材料からなる温度感知合金とを備え、かつ前記
   制御棒は、その上端に位置して上方に開口し前記内側鉄
   心の突出部分を収納して磁気回路の一部を構成するハン
   ドリングヘッドを備えていることを特徴とする原子炉停
   止装置。