JPH04233497A - 原子炉の制御棒駆動機構におけるラッチ・リンク装置 - 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】

【０００１】

【発明の背景】

【発明の分野】本発明は、一般的には原子炉に関し、特
に、原子炉の制御棒駆動機構における曲線（ｃｕｒｖｉ
ｌｉｎｅａｒ）移動ラッチ・リンク装置に関するもので
ある。

【０００２】

【先行技術の説明】商用原子炉において、蒸気を発生さ
せ、最終的に電気を発生させる熱は、濃縮ウランのよう
な核分裂性物質の核分裂によって発生される。この核分
裂性物質、即ち核燃料は炉心内に包含されているのが一
般的であり、炉心は、互いに離間された平行配列で同一
平面に配置された複数の核燃料集合体において支持され
る多数の燃料棒から構成されている。

【０００３】核分裂過程を制御するために、可動の制御
棒が炉心全体に分散配置されている。この制御棒は、一
般に、中性子吸収物質を含む複数の細長い棒から成り、
燃料集合体の案内シンブルによって燃料集合体内及び燃
料棒間に画成された長手方向の開口に嵌合される。即ち
、案内シンブルは、炉心に対して制御棒を抜き差しする
際に、これらの制御棒を案内する。制御棒を炉心に挿入
することによって、中性子吸収物質が増大し、核反応が
減じる。逆に、制御棒を引き抜くと、中性子吸収物質が
除去されて、核反応、ひいては炉心の出力が増大する。 原子炉の炉心及び制御棒は、原子炉冷却材が流通する原
子炉容器内に配置され支持される。

【０００４】制御棒は、制御棒駆動機構により炉心に対
して出入れされるクラスタ組立体で支持され、制御棒駆
動機構は、炉心上方の原子炉容器内に配置された上部炉
内構造物によって取り付けられる。原子炉圧力容器は比
較的高い内部圧力に加圧されるのが典型的である。制御
棒駆動機構は、原子炉圧力容器内と同じ圧力環境で作動
する。即ち、制御棒駆動機構は、原子炉圧力容器の管状
延長部分を構成する上部炉内構造物の圧力ハウジング内
に収容されている。

【０００５】極めて一般的に用いられる型の制御棒駆動
機構の一つに「磁気式ジャッキ」と呼ばれるものがある
。この型式の制御棒駆動機構の場合、制御棒は一連の動
きで原子炉に対してジャッキ動作によって出し入れされ
るが、その動きの各々は、不連続な増分距離、即ち「ス
テップ」で制御棒を移動させるものであり、このような
動きは一般に制御棒のステップ動作と呼ばれている。こ
の磁気式ジャッキは、本出願人の米国特許第３，１５８
，７６６号及び米国特許第３，９９２，２５５号明細書
に開示されている。

【０００６】この磁気式ジャッキ型の制御棒駆動機構は
、３個の電磁コイルと、３個のアーマチャーないしはプ
ランジャを含んでおり、これらは駆動棒シャフト、ひい
ては制御棒クラスタ組立体を上下させるよう作動される
。３個のコイルは圧力ハウジングの外側にこれを囲むよ
う取り付けられている。そのうち２個のコイルは、ハウ
ジング内に収容された可動グリッパ装置及び固定グリッ
パ装置の対応のプランジャを駆動させる。第３のコイル
は、可動グリッパに連結されたリフトプランジャを駆動
させる。可動及び固定のグリッパ装置の駆動により、周
方向に互いに離間された複数のラッチが作動され、軸線
方向に一定間隔の多数の環状溝を有する駆動棒シャフト
を把持する。固定グリッパ装置のラッチは、所望の軸線
方向位置で駆動棒シャフトを保持するように駆動される
。また、可動グリッパ装置のラッチは、駆動棒シャフト
を上下するように駆動される。制御棒駆動機構の各ジャ
ッキ動作ないしはステップ動作は、駆動棒シャフトを約
１．５８ｃｍ（５／８ｉｎ．）移動させる。このような
ジャッキ動作ないしはステップ動作は、３組の軸線方向
に離間された電磁コイルを作動して、対応の固定、可動
及びリフトプランジャを駆動し、交互且つ所定順序で対
応の機構の制御棒駆動シャフトを把持、移動、解放する
ことで達成される。

【０００７】従来用いられているような磁気式ジャッキ
型の制御棒駆動機構の構成及びステップ動作の作動モー
ドには、幾つかの問題点がある。従来の制御棒駆動機構
の構成に関する問題点は、固定及び可動グリッパ装置の
ラッチの枢動取付形態に起因するものである。これらの
ラッチは、それぞれ、駆動棒シャフトの溝の１本又は隣
合う２本に係合する１つ又は１対の爪を有している。ラ
ッチは、駆動棒シャフトに対して円弧形軌道で枢動し接
近・後退するので、爪はラッチの枢支点から最も離れて
いるラッチ本体の位置に配置されている。このような位
置にラッチ爪が配置されているので、ラッチ本体にはモ
ーメント荷重が発生し、規定時間の後には、爪の根元で
割れが発生し、最終的にはラッチが破損する傾向がある
。更に、爪の数が最大２つと制限されているので、ラッ
チの有効摩耗寿命も制限されている。

【０００８】一方、従来の制御棒駆動機構の作動モード
に関連される問題点は、各原子炉燃料サイクル中に駆動
棒シャフト及び制御棒クラスタ組立体の位置を変更する
のに用いられる特定の方式に起因するものである。通常
の原子炉運転中、制御棒駆動機構は、炉心の上方に引き
上げられた制御棒クラスタ組立体を、燃料集合体の案内
シンブルと整列しそこから上方に延びている案内管内で
保持するようにしている。しかし、冷却材の上方への流
れによって発生される力が、各制御棒の壁面の一定表面
領域を関連の案内管の内面に接触させ、両者をこすり合
わせる。その結果、最終的に、制御棒の接触領域での肉
厚が許容限界以下に減じられ、制御棒の交換が必要とな
る。

【０００９】制御棒壁面の表面領域の一箇所に接触摩耗
が発生するのを防止し、それにより制御棒の有効寿命を
伸ばすために、制御棒駆動機構の駆動棒シャフト、従っ
てクラスタ組立体の制御棒は、原子炉の各燃料サイクル
の終期に行われる燃料交換毎に３ステップ移動される。 理想的には、摩耗が生じている案内管の部分に対して制
御棒の新しい（傷のない）表面領域を配置するには、１
ステップの位置変更だけで良い。しかしながら、磁気式
ジャッキ型制御棒駆動機構の固有の性質として、それが
駆動された場合に、制御棒が移動しないというミスステ
ップが偶発的に発生することが時折ある。これは、制御
棒の所定の位置変更についての許容できない程の不確実
性、即ち、クラスタ組立体を１ステップだけ移動したつ
もりであっても、制御棒駆動機構が実際に制御棒を１ス
テップだけ位置変更したか否かの疑いを生じさせる。万
一、１ステップの位置変更が行われなかった場合、即ち
、偶発的なミスステップが生じた場合、次の燃料サイク
ルの全期間においても、先と同じ高さ位置の制御棒の表
面領域が更に接触を受け接触時間が伸び、その結果とし
てその領域に許容できない摩耗が生ずる恐れがある。 この受け入れがたい偶発的なミスステップの発生の危険
性を防止するために、従来においては、１ステップでは
なく、３ステップに相当する距離だけ制御棒の位置を変
え、過剰補償するのが一般的であった。従って、１ステ
ップのミスステップが生じても、制御棒は、まだ、２ス
テップだけ位置変更される。３ステップの変化量で制御
棒の位置変更を行うという現在の方式は、あらゆる潜在
的なミスステップによる不確実性を上回る量で制御棒の
位置を変更するという単純な方法により、位置決めの不
確実性を調整するものである。

【００１０】この３ステップの位置変更方式の問題点は
、摩耗が十分に分散しておらず、制御棒の全有効被覆厚
さの全体を利用していないということである。例えば、
特定の原子力プラントにおける制御棒摩耗率が、一燃料
サイクル中に許容可能な摩耗厚さの６０％を用いる摩耗
率であると仮定する。３ステップの位置変更方式の場合
、制御棒は摩耗厚さの許容可能な最小レベルを越えない
ように燃料サイクル毎に位置変更される。この場合、事
実上、制御棒の所定高さ位置における摩耗厚さの４０％
を無駄にしてしまう。

【００１１】従って、上記問題点を解決するために、原
子炉で用いられる磁気式ジャッキ型制御棒駆動機構の構
成及び作動方法を改良する必要がある。

【００１２】

【発明の概要】本発明は、上記必要性を満足するように
設計された改良点を提供するものである。特に、本発明
は、原子炉の制御棒駆動機構における曲線移動ラッチ・
リンク装置に向けられている。

【００１３】本発明による曲線移動ラッチ・リンク装置
は、制御棒駆動機構の駆動棒シャフトに設けられた一連
の環状の溝に対してラッチを曲線経路に沿って接近及び
後退させることのできる平行リンクを用いている。本発
明の装置の取付形態によって、ラッチの長さ方向に沿う
あらゆる点が駆動棒シャフトに対して均等に接近及び後
退運動することができるので、ラッチ本体にモーメント
荷重を生ずることなく、ラッチの長さ全体に亘り複数の
爪を形成することができる。また、爪の数を増やすこと
は、ラッチの摩耗寿命を爪の数に比例して延ばす働きも
ある。

【００１４】従って、本発明は、原子炉の制御棒駆動機
構におけるラッチ・リンク装置に向けられている。この
ラッチ・リンク装置は、（ａ）支持部材、（ｂ）１対の
相対する端部及び１対の相対する側縁部を有する細長い
ラッチ本体と、前記相対する端部の間でラッチ本体の側
縁部の一方に沿って画成された複数のラッチ爪とを備え
る少なくとも１つのラッチ、及び、（ｃ）ラッチ本体に
その一方の端部の近傍で枢動可能に連結されると共に、
相対する端部の間にラッチ本体の長手方向に沿って推進
力を与えるための部材に枢動可能に連結された第１のリ
ンクと、平行四辺形を画成するよう互いに平行関係でラ
ッチ本体に枢動可能に連結されると共に、支持部材に枢
動可能に連結された第２及び第３のリンクとを含んでい
る複数のリンクであって、推進力が第１のリンクを介し
てラッチ本体に作用された場合に、ラッチ本体、ひいて
はラッチ爪をラッチ位置に対して曲線的に接近・後退運
動させるようになっている前記複数のリンク、を備えて
いる。

【００１５】本発明の上記利点や効果及びその他の利点
や効果は、本発明の一実施例を示している図面に沿って
の以下の詳細な説明を読むことによって、当業者にとっ
て明らかとなるであろう。

【００１６】

【発明のより詳細な説明】

以下の説明において、同一の参照符号は、全図面を通し
て同一又は相当部分を示している。また、以下の説明に
おいて、「前方」、「後方」、「左方」、「右方」、「
上方」、「下方」等の語は便宜上の言葉であり、限定的
な語として理解されるべきものではない。

【００１７】

【従来技術】図面、特に図１を参照すると、従来の原子
炉が符号１０により総括的に示されている。この原子炉
１０は、炉心槽１４を含む原子炉容器１２を備え、炉心
槽１４内には複数の核燃料集合体１６が収容され、炉心
１８を画成している。燃料集合体１６は、炉心槽１４の
上部炉心板２０及び下部炉心板２２の間で延び、互いに
一定間隔をおいた平行配列状態で支持されている。原子
炉１０はまた、原子炉容器１２の上部を封ずる容器蓋２
４と、上部炉心板２０の上方に間隔をおいて原子炉容器
１２の上部部分内に横設された上部支持板２６とを有し
ている。

【００１８】更に、原子炉１０は、上部炉心板２０と上
部支持板２６との間で延び支持された複数の案内管組立
体２８を備えており、これらの案内管組立体２８はそれ
ぞれ対応の燃料集合体１６と整列している。案内管組立
体２８の延長部３０は、容器蓋２４と上部支持板２６と
の間で延び支持されている。容器蓋２４に取り付けられ
た複数の制御棒駆動機構３２は、複数の制御棒クラスタ
組立体３４を対応の案内管組立体２８及びその延長部３
０内で移動可能に支持している。 制御棒駆動機構３２は、燃料集合体１６の方に制御棒ク
ラスタ組立体３４を下降するよう駆動可能であり、制御
棒３６を燃料集合体１６内に挿入し、炉心１８の出力を
減じることができる。

【００１９】原子炉容器１２は複数の入口３８及び出口
４０（図１にはそれぞれ１つだけ示す）を有しており、
冷却材がこれらを通って原子炉容器１２に出入りするよ
うになっている。入口３８は炉心槽１４の外側と連通し
、出口４０は炉心槽１４の内側と連通している。冷却材
は入口３８から原子炉容器１２内に流入した後、容器１
２の底部に向かって下方に流れる。この後、冷却材は下
部炉心板２０を通って炉心１８内に上昇し、燃料集合体
の内側及び外側に沿って上方に流れ、上部炉心板２２を
通って炉心１８から流出し、更に案内管組立体２８の内
側及び外側に沿って上昇し、最終的に出口４０を通って
原子炉容器１２から流出する。

【００２０】図２〜図５を参照すると、磁気ジャッキ型
の制御棒駆動機構３２が１本の制御棒クラスタ組立体３
４を上方から案内管組立体２８内で支持している。制御
棒駆動機構３２は、基本的に、細長い圧力ハウジング４
２と、細長い駆動棒シャフト４４と、可動グリッパ装置
４６と、固定グリッパ装置４８と、電磁駆動装置５０と
を備えている。圧力ハウジング４２は、非磁性材料から
作られ、ハウジング４２の細長い中心案内スリーブ５４
により画成された細長い中心通路５２を有している。こ
の圧力ハウジング４２は、原子炉容器１２に対して螺合
され且つ気密にシールされており、容器蓋２４によって
支持されている。

【００２１】制御棒駆動機構３２の駆動棒シャフト４４
は、圧力ハウジング４２の中空通路５２を通って延びて
いる。この駆動棒シャフト４４は、その周方向に形成さ
れた複数の環状の溝５６を有しており、これらの溝５６
は前以て決められた一定の間隔で互いに軸線方向に離間
されている。例えば、溝５６は約１．５８ｃｍ（５／８
ｉｎ．）の間隔で駆動棒シャフト４４に形成される。図
１に示すように、各駆動棒シャフト４４の下端部には１
つの制御棒クラスタ組立体３４が連結される。駆動棒シ
ャフト４４に設けられる溝５６の数は、取り付けられた
制御棒クラスタ組立体３４を約１．５８ｃｍ（５／８ｉ
ｎ．）の間隔又はステップで関連の燃料集合体１６内の
いかなる位置にも配置することができる。制御棒クラス
タ組立体３４の全移動量は約３６６ｃｍ（１４４ｉｎ．
）、即ち２２８ステップである。

【００２２】制御棒駆動機構３２の可動及び固定グリッ
パ装置４６、４８は、圧力ハウジング４２の内部に取り
付けられている。図４及び図５に示すように、各グリッ
パ装置４６、４８は、中心案内スリーブ５４に取り付け
られた支持管５８と、１組のラッチ・リンク装置６０を
備えている。各組には３つのラッチ・リンク装置６０が
あり、駆動棒シャフト４４の周囲に１２０度の間隔で配
置されている。

【００２３】図６〜図１１を参照すると、各ラッチ・リ
ンク装置６０は、ラッチ６２及びリンク６４から構成さ
れている。ラッチ６２は、中心案内スリーブ５４及び支
持管５８に形成された長手方向のスロット内に配置され
て、駆動棒シャフト４４に対して枢動できるよう、上部
ピボットピン６６によってラッチ６２の上端部の近傍が
対応の支持管５８に枢動可能に取り付けられている。ま
た、下部ピボットピン６８が、ラッチ６２の部分的に二
叉の下端部をリンク６４の内側端部に枢動可能に連結し
ている。ラッチ６２の下端部の部分的な二叉部分は、リ
ンク６４の内側端部を受け入れる凹部６２Ａを画成して
おり、ラッチ６２とリンク６４とを連結する下部ピボッ
トピン６８を受け入れるための同軸の穴６２Ｂを含んで
いる。また、支持管５８及び案内スリーブ５４のスロッ
トには平キー７０が設置され、支持管５８が圧力ハウジ
ング４２及び案内スリーブ５４に対して回転しないよう
にしている。

【００２４】また、ラッチ６２の下端部には内方に突出
する爪７２が形成されている。この爪７２は、駆動棒シ
ャフト４４の溝５６の一部と噛合する円弧形状の外面７
２Ａを有している。図６は、ラッチ・リンク装置６０の
ラッチ６２及びリンク６４が駆動棒シャフト４４に向か
って延び、ラッチ爪７２が駆動棒シャフト４４の環状の
溝５６の一つに係合されているところを示している。図
７は、装置６０のラッチ６２及びリンク６４が駆動棒シ
ャフト４４から引き離され、ラッチ爪７２が駆動棒シャ
フト４４の環状の溝５６から離脱されているところを示
している。

【００２５】図２、図３及び図１２〜図１７に示すよう
に、制御棒駆動機構３２の電磁駆動装置５０は、圧力ハ
ウジング４２の外側と内側のそれぞれに取り付けられた
構成要素を有している。より詳細に述べるならば、電磁
駆動装置５０は、圧力ハウジング４２の外側に取り付け
られた３つの独立した環状の電磁リフトコイルＣ、即ち
、上部コイル７４、中間部コイル７６及び下部コイル７
８を備えている。 環状の磁束リング（図示しない）がコイルの径方向内側
で圧力ハウジング４２の回りに取り付けられている。電
磁駆動装置５０はまた、圧力ハウジング４２の中心案内
スリーブ５４の回りに互いに対して軸線方向に離間した
関係で固着された上部及び下部の環状の磁極８０、８２
と、中心案内スリーブ５４の回りに摺動可能に取り付け
られた上部、中間部及び下部の環状のアーマチャー（可
動鉄片）８４、８６、８８とを備えている。上部、中間
部及び下部のアーマチャー８４、８６、８８のリターン
コイルスプリング９０、９２、９４は案内スリーブ５４
を囲んでいる。上部のリターンコイルスプリング９０は
上部固定磁極８０と上部可動アーマチャー８４との間に
配置されている。中間部リターンコイルスプリング９２
は上部可動アーマチャー８４と中間部可動アーマチャー
８６との間に配置されている。下部リターンコイルスプ
リング９４は下部固定磁極８２と下部可動アーマチャー
８８との間に配置されている。更に、荷重移動リターン
スプリング９６が下部可動アーマチャー８８と固定グリ
ッパ装置４８の支持管５８との間に配置されている。可
動及び固定のグリッパ装置４６、４８のラッチ・リンク
装置６０のリンク６４の外側端部は、それぞれ、中間部
及び下部の可動アーマチャー８６、８８にピボットピン
９８によって枢動可能に連結されている。

【００２６】このように、制御棒駆動機構３２は、駆動
棒シャフト４４を介して制御棒クラスタ組立体３４を上
下させる３コイル型電磁ジャッキである。圧力ハウジン
グ４２の外側に取り付けられた３つのコイル７４、７６
、７８は、圧力ハウジング４２内に収容されている可動
アーマチャー８４、８６、８８を駆動させる。可動アー
マチャー８４、８６、８８は、可動及び固定のグリッパ
装置４６、４８のラッチ６２を作動させ、溝付き駆動棒
シャフト４４を把持する。下部の固定グリッパ装置４８
のラッチ６２は、所望の静止位置で駆動棒シャフト４４
を保持するために用いられる。上部の可動アーマチャー
８４により上下される上部の可動グリッパ装置４６のラ
ッチ６２は、駆動棒シャフト４４を上下させるのに用い
られる。制御棒駆動機構３２のステップ毎に、駆動棒シ
ャフト４４は約１．５８ｃｍ（５／８ｉｎ．）ずつ移動
される。

【００２７】より詳細には、コイル７４、７６、７８、
磁極８０、８２及びアーマチャー８４、８６、８８の調
和した動作によって、可動及び固定のグリッパ装置４６
、４８のラッチ６２が駆動され、駆動棒シャフト４４が
垂直方向に移動される。 コイル７４、７６、７８が通電されると、磁速フィール
ドが形成され、非磁性体の圧力ハウジング４２を通って
固定磁極８０、８２と結合する。このようにして、可動
アーマチャー８４、８６、８８の垂直移動を可能とする
に十分な力が、ソレノイドの原理により得られる。

【００２８】図１２〜図１７を参照すると、圧力ハウジ
ング４２に対してステップ動作状態で従来の制御棒駆動
機構３２の駆動棒シャフト４４を上昇させる場合の手順
が示されている。通常の安定状態での原子炉運転中、図
１２に示すように、駆動棒シャフト４４は静止位置に保
持されている。このいわゆる保持モードにおいては、下
部コイル７８のみが励磁される。下部コイル７８が励磁
されると、下部コイル７８は下部アーマチャー８８を上
昇させ、固定グリッパ装置４８の下部の組のラッチ６２
を内方に枢動させて駆動棒シャフト４４と係合させる。 下部コイル７８への電流が選択又は電気的誤動作により
遮断された場合、下部アーマチャー８８は解放され、且
つ、固定グリッパ装置４８のラッチ６２は駆動棒シャフ
ト４４から離脱するよう枢動される。それによって、駆
動棒シャフト４４は落下され、炉心１８内に制御棒クラ
スタ組立体３４が挿入される。これと同じ作用は、制御
棒駆動機構３２の全ての作動時において得られ、原子炉
１０の迅速な停止が可能となる。

【００２９】駆動棒シャフト４４の位置変更、即ちステ
ップ動作は、図１３〜図１７に示す駆動棒シャフト４４
の引上げ工程中の作用を順番に説明することで容易に理
解されるであろう。この引上げ工程は、まず、下部コイ
ル７８への電流を増加させることから始められる。次い
で、中間部コイル７６を励磁し、中間部アーマチャー８
６を上昇させると共に、可動グリッパ装置４６の上部の
組のラッチ６２を駆動棒シャフト４４と係合する位置に
径方向にカム動作させる。しかしながら、この時、可動
グリッパ装置４６のラッチ６２は、駆動棒シャフト４４
の溝５６から約１．５９ｍｍ（１／１６ｉｎ．）下側の
位置に配置される。ここで、下部コイル７８の電流を低
減すると、固定グリッパ装置４８は約１．５９ｍｍ（１
／１６ｉｎ．）下降し、図１３に示すように、駆動棒シ
ャフト４４の荷重を固定グリッパ装置４８のラッチ６２
から可動グリッパ装置４６のラッチ６２に移し変える。 下部コイル７８の電流を続けて低減することによって、
固定グリッパ装置４８のラッチ６２は、駆動棒シャフト
４４の溝５６から図１４に示す位置まで外方にカム動作
される。この動作は荷重移動機能と呼ばれるもので、い
ずれの組のラッチ６２も、カム動作による係合又は離脱
操作中に駆動棒シャフト４４の全重量を支持しないよう
にしている。

【００３０】この後、図１４に示すように、駆動棒シャ
フト４４は可動グリッパ装置４６のラッチ６２のみで保
持される。ここで、上部コイル７４、即ちリフトコイル
７４を励磁する。その結果、約１．５８ｃｍ（５／８ｉ
ｎ．）のステップで上部アーマチャー８４及びそれに連
結された可動グリッパ装置４６が上昇されると共に、駆
動棒シャフト４４及びそれに取り付けられた制御棒クラ
スタ組立体３４が、図１４の位置から図１５の位置へと
前記ステップで上昇される。次いで、下部コイル７８を
励磁すると、図１６に示すように下部アーマチャー８８
が上昇される。この際、固定グリッパ装置４８のラッチ
６２は約１／１６ｉｎ．上昇し、駆動棒シャフト４４の
荷重を可動グリッパ装置４６から受け取る。この後、中
間部コイル４６の励磁を解除すると、可動グリッパ装置
４６のラッチ６２は図１７に示すようにカム動作して離
脱する。最後に、リフトコイル７４の励磁を解除すると
、図１７に示すように、可動グリッパ装置４６はその通
常の位置に下降される。

【００３１】図１８及び図１９を参照すると、制御棒駆
動機構３２の駆動棒シャフト４４の上記ステップ動作を
実行することによって従来の案内管組立体２８内で上下
される従来の制御棒クラスタ組立体３４が詳細に示され
ている。 この制御棒クラスタ組立体３４は、複数の制御棒３６と
、該制御棒３６の上端部に連結される径方向に延びるフ
ルーク１０２を有するスパイダ１００とを備えている。 制御棒３６は、スパイダ１００から下方に延び、互いに
対してほぼ平行となっている。また、制御棒３６は、燃
料集合体１６の一つ（当該制御棒クラスタ組立体３４が
上方に整列されるもの）における案内シンブル（図示し
ない）のパターンと一致するパターンで配列されている
。また、スパイダ１００は中心円筒形部材１０４を有し
、この円筒形部材１０４によってスパイダ１００は制御
棒駆動機構３２の駆動棒シャフト４４の下端部に連結さ
れる。

【００３２】図２０は、従来の案内管組立体２８に取り
付けられた制御棒クラスタ組立体３４を示している。案
内管組立体２８は、外側の管状ハウジング１０６と、こ
のハウジング１０６の内部にブレースプレートにより取
り付けられた、長手方向にスロットが形成された複数の
案内管１０８とを備えている。スロット付き案内管１０
８は、制御棒クラスタ組立体３４の制御棒３６のパター
ンと一致するパターンで配列されており、制御棒３６が
制御棒駆動機構３２の作動により案内管１０８内で上下
に摺動できるようにしている。図２１は、１本の案内管
１０８内に配置された１本の制御棒３６の端部３６Ａを
示している。図示の領域で、摩耗境界面１１０が制御棒
３６の壁面と案内管１０８の壁面との間で生じる。これ
は、案内管１０８内を上昇する冷却材の流れが制御棒３
６に及す流体力によって引き起こされる両壁面間の摩擦
による。

【００３３】図２２は、制御棒クラスタ組立体３４の制
御棒３６が案内管組立体２８の案内管１０８内に配置さ
れている状態を概略的に示している。また、図２２は、
原子炉１０の燃料サイクルの始動時における制御棒３６
の初期位置若しくは始動位置を示している。図２３は、
燃料サイクル（一般的に１２カ月）の終期において、１
回に３ステップの制御棒クラスタ組立体３４の位置変更
を行った後、次の燃料サイクルの準備中における制御棒
３６の状態を示している。制御棒３６は、前述したよう
に、制御棒シャフト４４を３回のステップ動作で連続的
に移動させる制御棒駆動機構３２の作動によって、位置
変更される。

【００３４】従来の３ステップの位置変更方式は、制御
棒駆動機構３２の偶発的なミスステッピングにより引き
起こされる問題点を回避する。しかしながら、この３ス
テップ位置変更方式には、摩耗が十分に分散されておら
ず、制御棒の全有効被覆厚さの全体を完全に利用してい
ないという問題点がある。例えば、特定の原子力プラン
トにおける制御棒摩耗率が、一燃料サイクル中に許容可
能な摩耗厚さの６０％を使用する摩耗率であると仮定す
る。３ステップ位置変更方式の場合、制御棒は摩耗厚さ
の許容可能な最小レベルを越えないように、各燃料サイ
クル毎に位置変更される。この場合、事実上、制御棒の
所定高さ位置における摩耗厚さの４０％が無駄にされる
。

【００３５】

【改良点】図２３のＡ〜Ｄは、案内管組立体２８に対し
て制御棒クラスタ組立体３４を、各燃料サイクル中にお
ける複数の時点で単一ステップずつ位置変更する方法の
工程を概略的に示している。図示実施例では、制御棒駆
動機構３２は、三時点で単一ステップずつ駆動棒シャフ
ト４４、ひいては制御棒クラスタ組立体３４を移動する
ように作動される。１２カ月の燃料サイクルの場合、制
御棒クラスタ組立体３４の単一ステップの位置変更は、
１年の燃料サイクル中に１カ月毎、即ち１２回実行され
、或はまた、４カ月目、８カ月目及び１２カ月目で計３
回実行されるのが良い。上述したような１回の燃料サイ
クル中に３回の制御棒クラスタ組立体３４の単一ステッ
プ位置変更は、図２３のＢ，Ｃ，Ｄにそれぞれ示されて
いる。

【００３６】位置変更する回数を燃料サイクル毎に２回
以上に増やすことによって、ミスステップによる摩耗を
受ける時間が低減され、それに比例してミスステップの
重要性も減じられる。位置変更の回数を多くすることに
よって、摩耗用の制御棒被覆厚さと案内管の肉厚の両方
或はその一方をより有効に利用できる。例えば、制御棒
クラスタ組立体３４が燃料サイクル毎に３回、位置変更
される場合、位置変更毎の摩耗は許容摩耗の２０％程度
である。従って、各摩耗位置は５倍使用できることにな
る。 よって、位置変更毎に２０％の摩耗がある場合、許容可
能な摩耗厚さの１００％が利用される。

【００３７】図２４〜図３２を参照すると、本発明によ
る改良型のラッチ・リンク装置の一実施例が符号１１２
で総括的に示されている。前述したように、従来のラッ
チ６２はそれぞれ、駆動棒シャフト４４の溝の１本又は
隣合う２本と係合する１つ又は１対の爪７２を有してい
る。ラッチ６２は駆動棒シャフト４４に対して円弧形軌
跡で枢動するので、爪７２は、ラッチ６２の枢支点とは
反対のラッチ６２の端部に配置されている。このような
位置にラッチ６２の爪７２が配置されているので、ラッ
チ６２にモーメント荷重が生じ、規定時間外では、爪７
２の根元に割れを発生させ、最終的にラッチ７２を破損
させる傾向がある。

【００３８】本発明の改良型ラッチ・リンク装置１１２
は平行リンクを用いており、制御棒駆動機構の駆動棒シ
ャフトに設けられた一連の環状溝に対してラッチ１１４
を曲線経路（ｃｕｒｖｉｌｉｎｅａｒ　ｐａｔｈ）に沿
って接近及び後退できるようにしている。本発明の改良
型装置１１２の取付形態により、ラッチ１１４の長さ方
向に沿うあらゆる点は駆動棒シャフトに対して均等な接
近・後退運動を行うので、複数の爪１１６をラッチ１１
４の全長に亘って形成することができ、これによりラッ
チ１１４の本体１１８の曲げモーメント荷重を最小にし
、ラッチ１１４の摩耗性能を向上させることができる。 ラッチ１１４の細長い本体１１８は、１対の相対する端
部１１８Ａ、１１８Ｂと、１対の相対する側縁部１１８
Ｃ、１１８Ｄと、１対の相対する面１１８Ｅ、１１８Ｆ
とを有している。複数のラッチ爪１１６は一方の側縁部
１１８Ｃに沿って形成され、本体１１８の両端部１１８
Ａ、１１８Ｂの間で列状に延びている。 また、スロット１２０がラッチ本体１１８の一方の端部
１１８Ａに形成され、１対の凹部１２２Ａ、１２２Ｂが
本体１１８の面１１８Ｅ、１１８Ｆに形成されている。 ラッチ本体１１８には、縦方向に互いに離間された１対
の横方向に延びる上部及び下部の穴１２４Ａ、１２４Ｂ
が貫設されており、これらは凹部１２２Ａ、１２２Ｂ内
で開口すると共に、上部の穴１２４Ａはスロット１２０
と交わっている。

【００３９】また、この改良型ラッチ・リンク装置１１
２は複数のリンク１２６、１２８、１３０を備えている
。各リンクの両端部には穴１３２が貫設されている。第
１のリンク１２６は、上部の穴１２４Ａに通されるピボ
ットピン１３６によって、ラッチ本体１１８に枢動可能
に連結され、また、従来と同様な駆動装置５０の対応の
支持管５８にピボットピン１３４によって枢動可能に連
結されている。第２の対のリンク１２８及び第３の対の
リンク１３０は、ピボットピン１３６、１３８によって
、平行四辺形を形成するように互いに平行の関係でラッ
チ本体１１８と、中間部及び下部のアーマチャー８６、
８８の対応のものに枢動可能に連結されている。従って
、アーマチャー８６、８８が移動してラッチ本体１１８
に推進力が作用されると、ラッチ本体１１８及び爪１１
６が駆動棒シャフト４４に対して曲線運動（ｃｕｒｖｉ
ｌｉｎｅａｒ　ｍｏｖｅｍｅｎｔ）し、その複数の溝５
６と係合状態若しくはラッチ状態となるようになってい
る。

【００４０】このラッチ・リンク装置１１２の構成を除
いて、制御棒駆動機構３２の可動及び固定のグリッパ装
置４６、４８は上で述べた従来構成と同様である。即ち
、３組のラッチ・リンク装置１１２が駆動棒シャフト４
４の回りに１２０度の間隔で配置されている。図２４及
び図２５には、それぞれ、ラッチ・リンク装置１１２が
駆動棒シャフト４４の複数の環状溝５６に対して係合状
態及び非係合状態にあるところが示されている。

【００４１】図３３及び図３４は本発明の改良型ラッチ
・リンク装置の第２の実施例を示している。この第２の
実施例は以下の点を除いて第１の実施例と同様である。 即ち、ラッチ本体１１８の相対する面１１８Ｅ、１１８
Ｆの凹部１２２Ａ、１２２Ｂの代わりに、第２の実施例
におけるラッチ本体１４０は、その両端部１４０Ａ、１
４０Ｂ間で縦方向に延びるスロット１２０を有している
。また、別の穴が第１のリンク１２６用として設けられ
、第２及び第３のリンク１２８、１３０はそれぞれ１本
となっている。

【００４２】図３５及び図３６は本発明の改良型ラッチ
・リンク装置の第３の実施例を示している。この第３の
実施例は以下の点を除いて第２の実施例と同様である。 即ち、第１のリンクは二叉状端部を有しており、その端
部によってリンク１４２はラッチ本体１４４に枢動可能
に取り付けられるようになっている。

【００４３】本発明及びこれに付随する多くの利点は、
上の説明から理解されるであろう。また、本発明の精神
及び範囲を逸脱することなく、或はその実質的な利点を
犠牲にすることなく、形態、構成及び配列に関し種々の
変更が可能であることは明らかであり、よって、以上に
述べられた形態は単に本発明の好適な実施例に過ぎない
と理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の原子炉の縦断面図である。

【図２】原子炉の従来の制御棒駆動機構の切欠き斜視図
である。

【図３】図２の制御棒駆動機構の拡大部分断面図である
。

【図４】図３の４−４線に沿っての制御棒駆動機構の拡
大横断面図である。

【図５】図３の５−５線に沿っての制御棒駆動機構の拡
大横断面図である。

【図６】制御棒駆動機構の拡大部分図であり、従来のラ
ッチ・リンク装置が駆動棒シャフトに向かって延び、駆
動棒シャフトの環状の溝の一つと係合状態にあるところ
を示す図である。

【図７】制御棒駆動機構の拡大部分図であり、従来のラ
ッチ・リンク装置が駆動棒シャフトから引き離され、駆
動棒シャフトの環状の溝の一つから離脱された状態にあ
るところを示す図である。

【図８】制御棒駆動機構から取り外された従来のラッチ
・リンク装置の側面図である。

【図９】図８の９−９線に沿って見た場合のラッチ・リ
ンク装置の正面図である。

【図１０】図９の１０−１０線に沿って見た場合のラッ
チ・リンク装置の平面図である。

【図１１】図８の１１−１１線に沿って見た場合のラッ
チ・リンク装置の背面図である。

【図１２】制御棒駆動機構の拡大部分縦断面図であり、
制御棒シャフトをハウジングに対してステップ動作で上
昇させる連続工程の第１段階を示す図である。

【図１３】制御棒駆動機構の拡大部分縦断面図であり、
制御棒シャフトをハウジングに対してステップ動作で上
昇させる連続工程の第２段階を示す図である。

【図１４】制御棒駆動機構の拡大部分縦断面図であり、
制御棒シャフトをハウジングに対してステップ動作で上
昇させる連続工程の第３段階を示す図である。

【図１５】制御棒駆動機構の拡大部分縦断面図であり、
制御棒シャフトをハウジングに対してステップ動作で上
昇させる連続工程の第４段階を示す図である。

【図１６】制御棒駆動機構の拡大部分縦断面図であり、
制御棒シャフトをハウジングに対してステップ動作で上
昇させる連続工程の第５段階を示す図である。

【図１７】制御棒駆動機構の拡大部分縦断面図であり、
制御棒シャフトをハウジングに対してステップ動作で上
昇させる連続工程の最終段階を示す図である。

【図１８】図１の原子炉で用いられる従来の制御棒クラ
スタ組立体の短縮側面図である。

【図１９】図１８の１９−１９線に沿って見た場合の制
御棒クラスタ組立体の平面図である。

【図２０】制御棒クラスタ組立体及び案内管組立体の拡
大横断面図である。

【図２１】案内管に配置された制御棒の一端を示す拡大
部分図である。

【図２２】制御棒クラスタ組立体及びその制御棒を受け
入れる案内管を示す概略図であり、各燃料サイクル中に
３ステップで制御棒クラスタ組立体を位置変更する従来
の方法の連続工程を示す図である。

【図２３】制御棒クラスタ組立体及びその制御棒を受け
入れる案内管を示す概略図であり、各燃料サイクル中に
複数の時点で単一ステップずつ制御棒クラスタ組立体を
位置変更する改良方法の連続工程を示す図である。

【図２４】本発明による改良型ラッチ・リンク装置の一
実施例を示す図６と同様な制御棒駆動機構の拡大部分図
であり、当該ラッチ・リンク装置が駆動棒シャフトに向
かって延び、駆動棒シャフトの複数の環状溝と係合状態
にあるところを示す図である。

【図２５】本発明による改良型ラッチ・リンク装置が駆
動棒シャフトから引き離され、駆動棒シャフトの複数の
環状溝から離脱された状態にあるところを示す、図７と
同様な制御棒駆動機構の拡大部分図である。

【図２６】図２４及び図２５の改良型ラッチ・リンク装
置のラッチを示す側面図である。

【図２７】図２６の３１−３１線に沿って見た場合のラ
ッチの正面図である。

【図２８】図２７の３２−３２線に沿って見た場合のラ
ッチの平面図である。

【図２９】図２６の３３−３３線に沿って見た場合のラ
ッチの背面図である。

【図３０】図２９の３４−３４線に沿ってのラッチの縦
断面図である。

【図３１】図２４及び図２５の改良型ラッチ・リンク装
置の側面図である。

【図３２】図３１の３６−３６線に沿って見た場合の改
良型ラッチ・リンク装置の背面図である。

【図３３】本発明による改良型ラッチ・リンク装置の第
２の実施例を示す側面図である。

【図３４】図３３の３８−３８線に沿って見た場合の改
良型ラッチ・リンク装置の背面図である。

【図３５】本発明による改良型ラッチ・リンク装置の第
３の実施例を示す側面図である。

【図３６】図３５の４０−４０線に沿って見た場合の改
良型ラッチ・リンク装置の背面図である。

【符号の説明】

１０　　　　原子炉 ２８　　　　案内管組立体 ３２　　　　制御棒駆動機構 ３４　　　　制御棒クラスタ組立体 ３６　　　　制御棒 ４４　　　　駆動棒シャフト ４６　　　　可動グリッパ装置 ４８　　　　固定グリッパ装置 ５０　　　　電磁駆動装置 ５８　　　　支持管 １１２　　　　ラッチ・リンク装置 １１４　　　　ラッチ １１６　　　　爪 １１８　　　　ラッチ本体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　（ａ）１対の相対する端部及び１対の
   相対する側縁部を有する細長いラッチ本体と、前記相対
   する端部の間で前記ラッチ本体の前記側縁部の一方に沿
   って画成された複数のラッチ爪とを含む少なくとも１つ
   のラッチ、及び、（ｂ）前記ラッチ本体にその一方の前
   記端部の近傍で枢動可能に連結されると共に、前記相対
   する端部の間に前記ラッチ本体の長手方向に沿って推進
   力を与えるための部材に枢動可能に連結された第１のリ
   ンクと、前記ラッチ本体に枢動可能に連結されると共に
   、平行四辺形を画成するよう互いに平行関係で支持部材
   に連結され得るようになっている第２及び第３のリンク
   とを含んでいる複数のリンクであって、前記推進力が前
   記第１のリンクを介して前記ラッチ本体に作用された場
   合に、前記ラッチ本体、ひいては前記ラッチ爪をラッチ
   位置に対して曲線的に接近・後退運動させるようになっ
   ている前記複数のリンク、を備える原子炉の制御棒駆動
   機構におけるラッチ・リンク装置。