JPH04259895A - 制御棒駆動機構のフリクション試験方法および試験装置 - 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】〔発明の目的〕

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は原子炉の起動・停止や炉
出力制御を行なう電動式制御棒駆動機構に係り、特に制
御棒駆動機構のフリクション試験を制御棒引抜方向で行
ない得るようにした制御棒駆動機構のフリクション試験
方法および試験装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】沸騰水型原子炉等の原子炉の起動・停止
や炉出力制御を行なうために制御棒駆動機構が設けられ
ている。この制御棒駆動機構には制御棒を原子炉炉心部
に出し入れする駆動方式として水圧駆動方式と電動駆動
方式とがある。このうち、電動式制御棒駆動機構（以下
、ＦＭＣＲＤという。）は電動機の可逆回転を利用して
ボールねじのナットにより中空ピストンを昇降させ、原
子炉の炉心部に制御棒を出し入れするようになっている
。

【０００４】ＦＭＣＲＤでは、電動機の駆動により原子
炉の炉心部に制御棒が安定的かつスムーズに出し入れさ
れるか否かを検査するために、定期的にフリクション試
験が行なわれる。

【０００５】従来のＦＭＣＲＤのフリクション試験は、
制御棒の挿入方向でのフリクション試験であり、このフ
リクション試験は、ＦＭＣＲＤ１で制御棒２を全引抜状
態にセットし、このセット後に図１０に示すようにＦＭ
ＣＲＤ１の中空ピストン３の下面にフリクションテスト
ポンプ４から水圧を作用させて中空ピストン３を上昇さ
せ、制御棒２を炉心部５の４体１組の燃料集合体６間に
挿入しつつ、この挿入時の圧力変動を圧力計７で監視し
ながら行なっている。

【０００６】しかし、制御棒挿入方向のフリクション試
験では、フリクションテストポンプ４の駆動により、制
御棒２を挿入させるためには、制御棒系のフリクション
をＦ（Ｆの判定値はエンジニアリングジャッジにより決
まり、例えばｍａｘ．３０ｋｇに設定されている。）と
し、制御棒２および中空ピストン３の水中における重量
をＷ１　（Ｗ１　＝約９１ｋｇ）、Ｗ２　（Ｗ２　＝約
３２ｋｇ）とし、ラビリンスシール８の圧力損失により
生じる中空ピストン３の下面圧をΔＰＡ　とし、中空ピ
ストン３の受圧面積をＡすると、 　　　　ΔＰＡ　・Ａ　　≧　　Ｗ１　＋Ｗ２　＋３０
ｋｇ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…
…（１）の関係が必要であり、この関係式（１）が成立
するとき制御棒２は挿入が可能であり、ＦＭＣＲＤ１の
フリクション測定が可能となる。

【０００７】これに対し、 　　　　ΔＰＡ　・Ａ　　＜　　Ｗ１　＋Ｗ２　＋３０
ｋｇ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…
…（２）の関係がある場合には、制御棒２の挿入ができ
ず、フリクションの測定は不可能となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のＦＭＣＲＤ１で
フリクション試験を行なおうとすると、フリクションテ
ストポンプ４から供給される水圧は、前述した関係式（
１）を満足するものであなければならない。

【０００９】しかし、関係式（１）を満足するフリクシ
ョンテストポンプ４はラビリンスシール８の特性上中空
ピストン３の下面圧を確保するために大流量を必要とし
、ポンプ能力を大きくとらなければならず大型化する一
方、大型化したフリクションテストポンプ４を備えても
、このポンプ４からのＦＭＣＲＤ１に案内される配管系
統の圧力損失の関係から、関係式（１）を満足させるこ
とが困難である。

【００１０】実際に計画中のフリクションテストポンプ
４を採用した場合、そのポンプ能力および配管系統の圧
力損失から ΔＰＡ　・Ａ　　＜　　Ｗ１　＋Ｗ２　＋３０ｋｇの関
係になってしまい、途中で制御棒２の挿入が不能になる
場合がある。しかし、制御棒２の駆動が不能となっても
、制御棒系のフリクションＦは判定値である、例えば３
０ｋｇ以下である可能性がある。

【００１１】また、従来のＦＭＣＲＤ１でフリクション
試験を行なう場合、重量Ｗ（制御棒２の重量Ｗ１　＋中
空ピストン３の重量Ｗ２　）と制御棒系のフリクション
Ｆの荷重の和に打ち勝つ水をフリクションテストポンプ
４から供給しなければならず、フリクションテストポン
プ４のポンプ能力を大きくしなければフリクション試験
を行なうことができない。しかし、ポンプ能力を大きく
して、前記荷重Ｗ＋Ｆに対抗し得る圧力が中空ピストン
下面に作用するまで供給水量を増加させると、供給水量
が１００ｌ／ｍｉｎ　以上で配管系統内を流れる水の流
速が１０ｍ／ｓｅｃ　以上となり設備容量上問題があっ
た。

【００１２】さらに、制御棒２の挿入方向のフリクショ
ン試験は駆動部の挿入速度がフリクションにより大幅に
変動するため測定時間が特定できないとともに、フリク
ション試験中の駆動部の動きがわからないため、途中で
停止していても、中空ピストン３とボールねじ９のナッ
トが分離しているため、シンクロ型検出器による位置検
出ができず、駆動部の停止位置の検知ができず、フリク
ション試験に支障がでるおそれがあった。

【００１３】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、制御棒駆動機構のフリクション試験を制御棒引
抜方向で行ない得るようにし、フリクション試験時のポ
ンプ水量を大幅に減らし、フリクション試験を安定的か
つスムーズに行なうことができる制御棒駆動機構のフリ
クション試験方法および試験装置を提供することを目的
とする。

【００１４】本発明の他の目的はフリクションテストポ
ンプのポンプ能力を小さくすることができ、フリクショ
ン試験装置の小型化・簡素化が図れる制御棒駆動機構の
フリクション試験方法および試験装置を提供することに
ある。 〔発明の構成〕

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る制御棒駆動
機構のフリクション試験方法は、上述した課題を解決す
るために、請求項１に記載したように、電動式制御棒駆
動機構の電動機を駆動させて制御棒を炉心部に全挿入さ
せた後に、フリクションテストポンプから前記制御棒駆
動機構の中空ピストン下面に所要圧力の水圧を上向きに
加え、この水圧を加えた状態で電動機を引抜き駆動させ
て制御棒を連続的に引抜き、この制御棒の引抜時に制御
棒と中空ピストンがボールねじのナットに加わる負荷の
大きさや有無を監視して電動式制御棒駆動機構のフリク
ションが判定値以下であるか否かを測定する方法である
。

【００１６】また、上述した課題を解決するために、本
発明に係る制御棒駆動機構のフリクション試験装置は、
請求項２に記載したように、原子炉圧力容器の底部に多
数取り付けられ、可逆回転可能な電動機駆動により制御
棒を炉心部に出し入れ操作する電動式制御棒駆動機構と
、この制御棒駆動機構の中空ピストン下面に所要圧力の
水圧を上向きに加えるようにフリクションテストポンプ
を備えたフリクションテスト水圧ユニットと、前記制御
棒駆動機構の中空ピストンとこの中空ピストンを昇降さ
せるボールねじのナットの離接状態を検出する分離検出
手段と、この分離検出手段からの検出信号をモニタする
モニタリングシステムとを有し、前記制御棒駆動機構の
フリクション試験時に、制御棒を連続的に引抜操作させ
つつ、この引抜操作時に制御棒と中空ピストンがボール
ねじのナットに加える負荷の大きさや有無を監視して制
御棒駆動機構のフリクションが判定値以下であるか否か
を測定するように設定したものである。

【００１７】

【作用】本発明は上述したように構成したので、制御棒
駆動機構のフリクション試験時には、電動機駆動により
原子炉炉心部に制御棒を全挿入した状態で中空ピストン
下面にフリクションテストポンプから所要圧力の水圧を
かけ、この水圧を作用させた状態で電動機を引抜き駆動
させて制御棒を連続的に引抜き、この制御棒の引抜き時
に制御棒と中空ピストンがボールねじのナットに加える
負荷の大きさや有無を監視して電動式制御棒駆動機構の
フリクションが判定値以下であるか否かを安定的かつス
ムーズに測定し得るようにしたものであり、ＦＭＣＲＤ
のフリクション試験を制御棒の引抜き方向で行なうこと
ができ、制御棒系のフリクション方向が上向き方向であ
るため、駆動部の重量Ｗから制御棒系のフリクションＦ
を引くことができ、中空ピストンに作用する上向き力は
従来より小さくてよい。このため、フリクション試験時
にフリクションテストポンプから供給される水量を大幅
に減らすことができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について添付図面を
参照して説明する。

【００１９】図１は本発明に係る制御棒駆動機構のフリ
クション試験装置の適用対象を示す原子炉の簡略断面図
である。図１に示す原子炉は軽水炉としての沸騰水型原
子炉であり、この原子炉は原子炉圧力容器１０内に炉心
シュラウド１１が収容されて内部に炉心部１２が形成さ
れる。炉心部１２には多数の燃料集合体１３が４体１組
ずつ組を成して装荷される。各燃料集合体１３の下端部
は炉心支持板１４により、上端部は上部格子板１５によ
り支持される。炉心シュラウド１１の上部はシュラウド
ヘッド１６で覆われており、このシュラウドヘッド１６
の上方に気水分離器１７が設置される。この気水分離器
１７は炉心部１２で発生した気液二相流を蒸気と冷却水
とに分離するようになっている。気水分離器１７の上方
に蒸気乾燥器（図示せず）が設置され、気液分離された
蒸気を乾燥させて乾き蒸気にするようになっている。

【００２０】原子炉炉心部１２に装荷される４体１組の
燃料集合体１３間に制御棒１８が制御棒案内管１９から
出し入れ自在に案内され、この制御棒１８の出し入れに
より原子炉の起動・停止や炉出力がコントロールされる
。制御棒１８の原子炉炉心部の出し入れは電動式制御棒
駆動機構（ＦＭＣＲＤ）２０により行なわれる。

【００２１】このＦＭＣＲＤ２０は原子炉圧力容器１０
の底部（下鏡）に固定された制御棒駆動機構ハウジング
（以下、ＣＲＤハウジングという。）２１を有する。Ｃ
ＲＤハウジング２１内には下方から制御棒駆動機構本体
（以下、ＣＲＤ本体）２２が挿入固定される。ＣＲＤ本
体２２をＣＲＤハウジング２１に固定するＣＲＤ本体フ
ランジ２３には下方からスプールピース２４が固定され
、このスプールピース２４の下方に可逆回転可能な電動
機２５とこの電動機２５の回転を検出するシンクロ型検
出器２６がそれぞれ取り付けられる。

【００２２】また、ＣＲＤ本体２２は図２および図３に
示すようにＣＲＤハウジング２１の内周側に収容された
アウタチューブ２８と、このアウタチューブ２８の内周
側に収容されるガイドチューブ２９と、このガイドチュ
ーブ２９の内周側に昇降可能に収容される中空ピストン
（ピストンチューブ）３０とを有し、中空ピストン３０
の下端にはボールねじのナット３１に着脱自在に係合可
能なドライブピストン３１が一体にかつ中空ピストン３
０の一部を形成するように膨出成形される。中空ピスト
ン３０の上端にはカップリング３３が取り付けられ、こ
のカップリング３３を介して中空ピストン３０は制御棒
１８に連結される。

【００２３】上記中空ピストン３０内にはボールねじの
スクリュシャフト３５が貫通配置されており、このボー
ルねじ軸３５は電動機２５の出力シャフト３６が連結さ
れ、この出力シャフト３６を介して電動機２５から回転
駆動力が伝達される。このボールねじのスクリュシャフ
ト３５にはナット３１が回転不能で昇降自在に螺合して
いる。上記出力シャフト３６部分は前記ＣＲＤ本体フラ
ンジ２３に下方から固定されたスプールピース２４に収
容されており、出力シャフト３６とスプールピース２４
との間にはシールボックス３７を介してシール部材３８
が装着されている。

【００２４】なお、符号３９はバッファスリーブであり
、このバッファスリーブ３９の内周側にラビリンスシー
ル３９ａが形成されている。

【００２５】ＦＭＣＲＤ２０には原子炉出力を所定の状
態に調整維持するために制御棒１８を比較的低速で挿入
・引抜させる動作（以下シム動作と称す）と、非常時に
原子炉を緊急停止するために制御棒１８を高速で挿入さ
せる動作（以下スクラム動作と称す）とがある。

【００２６】シム動作は、電動機２５を駆動させて出力
シャフト３６を介してボールねじのスクリュシャフト３
５を回転させる。このスクリュシャフト３５の回転によ
りボールナット３１が上昇し中空ピストン３０を介して
中空ピストン３０を上昇させる。これによって制御棒１
８が低速で所定量挿入される。逆に制御棒１８を引抜く
場合には電動機２５を逆回転させる。電動機２５の逆回
転によりボールねじのスクリュシャフト３５も逆回転し
てボールナット３１が下降し同時に中空ピストン３０も
下降する。これによって制御棒１８は低速で所定量引抜
かれる。

【００２７】また、スクラム動作はＣＲＤハウジング２
１のフランジ２１ａおよびＣＲＤ本体フランジ２３に形
成された高圧水供給ポート４０を介して水圧制御ユニッ
ト４１から高圧水が供給され、この高出力が中空ピスト
ン３０に作用する。この高圧力の作用により中空ピスト
ン３０は前記ボールナット３１から離脱して高速で上昇
し制御棒１８を炉心部１２内に高速で挿入する。制御棒
１８のスクラム挿入により原子炉の緊急停止がなされる
。

【００２８】ＦＭＣＲＤ２０をスクラム動作させる水圧
制御ユニット４１にはワンタッチカプラ４３が備えられ
ており、このワンタッチカプラ４３にフリクションテス
ト水圧ユニット４４が着脱可能に接続される。この水圧
ユニット４４は例えば移動用カート４５内に移動自在に
収容される。水圧ユニット４４は固定設置タイプで、ワ
ンタッチカプラ４３に接続される配管４６に可撓性を持
たせてもよい。

【００２９】フリクションテスト水圧ユニット４４は純
水発生装置等の水源４７に接続されるフリクションテス
トポンプ４８を有し、このポンプ４８の吐出側配管４９
に圧力調整弁５０、流量計５１、圧力計５２および切換
弁５３が順次設けられ、この切換弁５３から例えば可撓
性配管４６を介してワンタッチカプラ４３により水圧制
御ユニット４１に接続される。圧力調整弁５０は圧力計
５２からの検出信号により開度制御されるようになって
いるが、この圧力調整弁５０は単独で開度調整するよう
にしてもよい。フリクションテスト水圧ユニット４４に
流量計５１を設けると、この流量計５１でポンプ吐出流
量を測定することで、ラビリンスシール３９ａでの圧力
損失を単独で測定することができる。

【００３０】また、フリクションテスト水圧ユニット４
４の流量計５１の下流側から戻り配管５５が分岐されて
おり、この戻り配管５５には切換弁５６および絞り弁５
７が取り付けられている。絞り弁５７は、フリクション
テストポンプ４８からＦＭＣＲＤ２０側に水を流すとき
の配管系統の圧力損失に見合う絞りを戻り配管５５に付
与している。

【００３１】一方、ＦＭＣＲＤ２０の出力シャフト３６
には回転ディスク６０が回転一体で軸方向に摺動自在に
スプライン結合等で取り付けられており、この回転ディ
スク６０の外周部はに磁石６１が設けられている。また
、回転ディスク６０は出力シャフト３６に回転一体に固
定されたディスク６２に対向し、両ディスク６０，６２
間に介装されるスプリング６３により常時上方にばね付
勢されている。

【００３２】前記回転ディスク６０の磁石６１に対向し
てスプールピース２４の外側に中空ピストン３０とボー
ルねじのナット３１との荷重的分離状態を検出する分離
検出手段としての分離検出プローブ６５が設けられてい
る。分離検出プローブ６５は回転ディスク６０の磁石６
１の昇降方向のシフトの有無を検出しており、この検出
信号はオシロスコープや電磁オシロ等のモニタリングシ
ステム６６に送られてモニタされる。回転ディスク６０
の磁石６１はボールねじのスクリュシャフト３５に作用
する負荷の大小や有無、すなわち中空ピストン３０とボ
ールナット３１との離接状態により、スプリング６３の
ばね作用で昇降方向にシフトするようになっている。分
離検出スイッチ６５は中空ピストン３０とボールナット
３１とが接触しているときＯＮ、離れているときＯＦＦ
になるようにセットされる。その逆でもよい。

【００３３】また、シンクロ型検出器２６はボールねじ
のナット３１の位置、ひいては中空ピストン３０および
制御棒１８の位置を電動機２５のモータ回転数から検出
する位置検出器であり、その検出信号はモニタリングシ
ステム６６に送られて表示される。

【００３４】次に、制御棒駆動機構のフリクション試験
装置の作用を図２および図５を参照して説明する。

【００３５】ＦＭＣＲＤ２０のフリクション試験は原子
炉の定期検査時に行なわれ、このＦＭＣＲＤ２０のフリ
クション試験時には、フリクション試験の対象となるＦ
ＭＣＲＤ２０にフリクションテスト水圧ユニット４４を
接続する一方、ＦＭＣＲＤ２０の電動機２５を駆動させ
て制御棒１８を原子炉炉心部１２に完全挿入した全挿入
位置にセットする。

【００３６】制御棒１８が全挿入位置にセットされた後
、フリクションテスト水圧ユニット４４の切換弁５３，
５６を切り換えて、フリクションテストポンプ４８から
の水圧を水圧制御ユニット４１を介してＦＭＣＲＤ２０
の中空ピストン３０の下面に作用させる。このとき、フ
リクションテスト水圧ユニット４４は戻り配管５５に取
り付けられた絞り弁５７により配管系統４９，４６の圧
力損失が予め調整されているので、切換弁５３，５６の
切換により、中空ピストン３０の下面に直ちに一定圧力
Ｐｕが作用するようになる。

【００３７】フリクションテスト水圧ユニット４４に戻
り配管５５が存在しないユニットでは、切換弁５３が不
要となるとともに、制御棒１８の全挿入状態の中空ピス
トン３０の下面に分離検出スイッチ６５が作動する直前
まで所要の圧力Ｐｕを作用させればよい。

【００３８】中空ピストン３０の下面に所要の圧力Ｐｕ
を作用させ、その圧力を保ったまま電動機２５を引抜き
駆動させて制御棒１８の連続引抜きを行なう。引抜き速
度は例えば約３０ｍｍ／ｓｅｃ　である。

【００３９】この制御棒１８の引抜き時に制御棒系にフ
リクションがある場合には、制御棒１８引抜きに伴うフ
リクションＦは上方向に作用するため、中空ピストン３
０の力バランスが上方向に大となり、スプリング６１が
ボールねじ３１，３５共々中空ピストン３０を持ち上げ
るため、分離検出プローブ６５が荷重的分離（制御棒１
８と中空ピストン３０がボールねじのボールナット３１
に加わる荷重の大きさおよび有無）を検出し、フリクシ
ョンを検出することができる。このフリクション試験方
法においては、フリクションテスト水圧ユニット４４か
ら中空ピストン３０下面に作用する所要圧力Ｐｕを変化
させることにより、任意のフリクションを測定できる。

【００４０】次に、ＦＭＣＲＤ２０のフリクション試験
時における力のバランス関係を図５を参照して考慮する
。

【００４１】ＦＭＣＲＤ２０はのフリクション試験時の
力のバランス関係は、スプリング６３がボールねじ３１
，３５を含む駆動部（中空ピストン３０および制御棒１
８）を持ち上げるブレークポイント以上では、　　　　
Ｐｕ・Ａ＋Ｓ＋Ｆ≧Ｗ　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　……（３
）となる。

【００４２】ここに、Ｆは制御棒系の上向きに作用する
フリクションであり、このフリクションＦの判定値はエ
ンジニアリングジャッジにより決定され、例えばｍａｘ
．３０ｋｇである。また、Ｐｕは中空ピストン３０の下
面に作用する圧力であり、Ａは中空ピストン３０の下面
面積である。Ｓはスプリング６３のばね力で、分離検出
プローブ６５のＯＦＦ時、すなわちスプリング６３が上
限まで伸びたときの荷重に相当し、例えば約６５ｋｇに
セットされる。さらに、Ｗは駆動系（駆動部）の重量で
、制御棒１８の重量Ｗ１　（例えばＨｆ制御棒の水中重
量約９１ｋｇ）、中空ピストン３０の重量Ｗ１　（水中
重量約３２ｋｇ）、ボールねじ３１，３５の重量Ｗ３　
（水中重量約３１ｋｇ）の和である。

【００４３】ＦＭＣＲＤ２０のフリクションＦの判定値
を例えば３０ｋｇと想定すると、ブレークポイントでの
中空ピストン３０下面の力Ｐｕ・Ａは、 　　　　Ｐｕ・Ａ＝Ｗ−Ｓ−３０ｋｇ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…
…（４）となるように調整するから、（４）式と前記（
３）式から駆動系の重量を消去すると、 　　　　Ｆ　　≧　　３０ｋｇ　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　……（５）となる。

【００４４】ＦＭＣＲＤ２０のフリクション試験時に、
制御棒系のフリクションＦが３０ｋｇを越えると、ボー
ルねじ３１，３５を含む駆動部が持ち上がり、分離検出
プローブ６５で分離信号が検知されるため、フリクショ
ン大（Ｆ＞３０ｋｇ）を図６に示すように検出すること
ができ、そのときの駆動部の位置はシンクロ型検出器２
６で常時確認しながら検出することができる。

【００４５】このＦＭＣＲＤ２０のフリクション試験は
、制御棒１８の引抜き操作により、行なうことができ、
所要圧力Ｐｕを設定することにより、任意のフリクショ
ン値を検出できる。また、制御棒系のフリクションＦは
常に上向きに作用するので、フリクションテストポンプ
４８のポンプ能力を現状設計のポンプ能力以内に抑える
ことができ、ラビリンスシール３９ａでの圧力損失に伴
う流量は例えばＦ＝３０ｋｇのとき６５ｌ／ｍｉｎ　で
あり、Ｆ＝０のとき８０ｌ／ｍｉｎ　となり従来より小
さくなり、これに伴ってフリクションテスト水圧ユニッ
トの配管系統内の流速を１０ｍ／ｓｅｃ　以下に抑える
ことができる。また、ラビリンスシール３９ａでの圧力
損失や流量を流量計５１の測定により検出できる。

【００４６】このフリクション試験中、仮にブレークポ
イントを超える（フリクションＦ＞３０ｋｇ）ことがあ
っても、制御棒１８がハングアップしていない限りフリ
クション試験を続行することができる。これは、ＦＭＣ
ＲＤ２０の駆動部がブレークポイントを超えた場合、中
空ピストン３０がボールねじのナット３１を介して受け
ていた上向きのばね力Ｓ（正確には、ばね力Ｓ−ボール
ねじの重量Ｗ３　）を失うためで、その結果、力バラン
スが崩れ合力が下向きとなるためボールねじのナット３
１とともに引き続き引抜動作（下降）を続けようとする
。

【００４７】このとき、ボールねじは、ばね力Ｓにより
持ち上げられたままであるので、分離信号も引き続き出
力し続けられる。一方、再びフリクションＦが小さくな
りブレークポイントを割る（フリクションＦ＜３０ｋｇ
）場合には、分離検出信号が解除される。このフリクシ
ョン試験結果をモニタリングシステム６６にオシロのイ
メージで表わすと図７のようになる。

【００４８】図８は制御棒駆動機構のフリクション試験
装置の第２実施例を示す概略図である。

【００４９】この実施例に示されたフリクション試験装
置はフリクションテスト水圧ユニット４４Ａを簡素化し
た例を示す。水圧ユニット４４Ａはフリクションテスト
ポンプ４８と圧力調整弁５０、流量計５１、圧力計５２
から構成され、圧力調整弁５０は開度調整を手動あるい
は自動にて行なうようにしたものである。

【００５０】図８に示すフリクション試験装置でのフリ
クション測定は下記の要領にて行なうことができる。

【００５１】ＦＭＣＲＤ２０の電動機２６を駆動させて
制御棒１８を全挿入する。この制御棒１８の全挿入状態
でフリクションテストポンプ４８により中空ピストン３
０下面に所要圧力Ｐｕを加える。この圧力Ｐｕは水圧制
御ユニット４１等の元圧Ｐから配管系統の最大圧力損失
ΔＰｍａｘ　を引いた値である。駆動部の重量Ｗは、中
空ピストン３０の重量、ボールねじ３１，３５の重量の
和であり、分離検出スプリングのばね力をＳとすると、
前記所要圧力Ｐｕは、 　　Ｐｕ ＝（制御棒１８の重量）＋（駆動部の重量）−（スプリ
ングのばね力）−（３０ｋｇ）　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　（６）である。３０ｋｇは制御棒系のフリクショ
ンＦの所定値である。

【００５２】中空ピストン３０の下面の所要圧力Ｐｕを
加えながら、ＦＭＣＲＤ２０により制御棒１８を連続引
抜し、このときの中空ピストン３０とボールナット３１
との荷重的分離状態は、分離検出プローブ６５で検出し
、制御棒系のフリクションＦが判定値を超えるか否か測
定する。

【００５３】そして、フリクションＦが判定値、例えば
３０ｋｇ以上のとき、その位置をシンクロ型検出器２６
で測定して検出ストローク位置を確認する。フリクショ
ンＦが３０ｋｇ以下のとき、異常なしと判断する。

【００５４】また中空ピストン３０の下面に作用する所
要圧力Ｐｕが０の場合を図９を参照して説明する。

【００５５】この場合には、スプリングはのばね力Ｓが
相対的に弱く、常に 　　　　Ｗ−Ｆ（ｍａｘ３０ｋｇ）＞Ｓ　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　……
（７）となり、フリクションＦが約８９ｋｇとなって初
めて　　　　Ｗ−Ｆ　　≦　　Ｓ　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　……（８）となる。但し、Ｆは制御棒系
のフリクション、Ｗは制御棒の重量Ｗ１　（水中約９１
ｋｇ）、中空ピストン３０の重量Ｗ２　（水中約３２ｋ
ｇ）、ボールねじ３１，３５の重量Ｗ３　（水中約３１
ｋｇ）の和であり、また、Ｓは分離検出スプリングのば
ね力（約６５．４５ｋｇ）である。

【００５６】したがって、Ｐｕが０の場合のフリクショ
ン検出範囲はＦが約８９ｋｇ以上の場合のみとなる。

【００５７】

【発明の効果】以上に述べたように本発明においては、
電動式制御棒駆動機構を引抜動作させることにより、制
御棒系に作用するフリクションが判定値を上廻るか否か
を安定的かつスムーズに測定することができる。

【００５８】また、この電動式制御棒駆動機構のフリク
ション試験は、制御棒を引抜きながら行なうことができ
るので、動作方向に下向きになるとともに、制御棒のフ
リクションは上向きに作用するため、中空ピストン下面
に供給される上向きの圧力は小さくてよく、その分フリ
クションテストポンプから供給される水量を少なくする
ことができる。このため、フリクションテストポンプか
ら中空ピストン下面に供給される水量を大幅に減らすこ
とができ、ポンプ容量の小さなポンプの使用が可能とな
り、フリクション試験装置の小型化、簡素化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る制御棒駆動機構のフリクション試
験装置が適用される原子炉の簡略断面図。

【図２】本発明に係る制御棒駆動機構のフリクション試
験装置の一実施例を示す図。

【図３】図２に示す制御棒駆動機構の要部を拡大して示
す図。

【図４】本発明の制御棒駆動機構のフリクション試験装
置に組み込まれるフリクションテスト水圧ユニットの一
例を示す配管系統図。

【図５】本発明の制御棒駆動機構のフリクション試験装
置におけるフリクション試験時の力の作用関係を示すス
ケルトン図。

【図６】図５に示すフリクション試験における力のパラ
ンス関係を示す図。

【図７】図５に示すフリクション試験結果をオシロのイ
メージで表した図。

【図８】本発明に係る制御棒駆動機構のフリクション試
験装置の第２実施例を示す図。

【図９】上記フリクション試験装置においてフリクショ
ンテストポンプから供給される水の圧力が０の場合を示
す図。

【図１０】従来の制御棒駆動機構のフリクション試験関
係を示すスケルトン図。

【符号の説明】

１０　　原子炉圧力容器 １２　　炉心部 １３　　燃料集合体 １７　　気水分離器 １８　　制御棒 １９　　制御棒案内管 ２０　　電動式制御棒駆動機構（ＦＭＣＲＤ）２１　　
制御棒駆動機構ハウジング（ＣＲＤハウジング）２２　
　制御棒駆動機構本体（ＣＲＤ本体）２４　　スプール
ピース ２５　　電動機 ２６　　シンクロ型検出器 ２８　　アウタチューブ ２９　　ガイドチューブ ３０　　中空ピストン（ピストンチューブ）３１　　ボ
ールねじのナット ３２　　ドライプピストン ３５　　ボールねじのスクリュシャフト３６　　出力シ
ャフト ３９　　バッファチューブ ３９ａ　　ラビリンスシール ４１　　水圧制御ユニット ４３　　ワンタッチカプラ ４４　　フリクションテスト水圧ユニット４８　　フリ
クションテストポンプ ５０　　圧力調整弁 ５１　　流量計 ５２　　圧力計 ５３，５６　　切換弁 ５５　　戻り配管 ５７　　絞り弁 ６０　　回転ディスク ６１　　磁石 ６３　　スプリング ６５　　分離検出プローブ ６６　　モニタリングシステム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電動式制御棒駆動機構の電動機を駆動
   させて制御棒を炉心部に全挿入させた後に、フリクショ
   ンテストポンプから前記制御棒駆動機構の中空ピストン
   下面に所要圧力の水圧を上向きに加え、この水圧を加え
   た状態で電動機を引抜き駆動させて制御棒を連続的に引
   抜き、この制御棒の引抜時に制御棒と中空ピストンがボ
   ールねじのナットに加わる負荷の大きさや有無を監視し
   て電動式制御棒駆動機構のフリクションが判定値以下で
   あるか否かを測定することを特徴とする制御棒駆動機構
   のフリクション試験方法。
2. 【請求項２】　　原子炉圧力容器の底部に多数取り付け
   られ、可逆回転可能な電動機駆動により制御棒を炉心部
   に出し入れ操作する電動式制御棒駆動機構と、この制御
   棒駆動機構の中空ピストン下面に所要圧力の水圧を上向
   きに加えるようにフリクションテストポンプを備えたフ
   リクションテスト水圧ユニットと、前記制御棒駆動機構
   の中空ピストンとこの中空ピストンを昇降させるボール
   ねじやナットの離接状態を検出する分離検出手段と、こ
   の分離検出手段からの検出信号をモニタするモニタリン
   グシステムとを有し、前記制御棒駆動機構のフリクショ
   ン試験時に、制御棒を連続的に引抜操作させつつ、この
   引抜操作時に制御棒と中空ピストンがボールねじのナッ
   トに加える負荷の大きさや有無を監視して制御棒駆動機
   構のフリクションが判定値以下であるか否かを測定する
   ように設定したことを特徴とする制御棒駆動機構のフリ
   クション試験装置。