JPH0434393A - 制御棒駆動機構 - 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） 本発明は沸騰水型原子炉等における制御棒を駆動する制
御棒駆動機構の定期点検時等において、その分解および
再組立を容易に行なうことができる制御棒駆動機構に関
する。

（従来の技術） 一般に、沸騰水型原子炉においては、原子炉圧力容器の
底面外部に設けた制御棒駆動機構によって制御棒を炉心
内に挿入または引抜（挿抜）を行なって原子炉出力を制
御している。

従来、この種の沸騰水型原子炉用の制御棒駆動機構の一
例としては第３図に示すように構成されたものがあり、
この図において、原子炉圧力容器１の底面外部には多数
の制御棒駆動機構２・・・が設けられている。

各制御棒駆動機構２の頂部にはそれぞれ制御棒３が連結
されており、各制御棒３は前記制御棒駆動機構２の作動
によって、それぞれ炉心４に対して挿抜されるようにな
っている。

第４図は従来の制御棒駆動機構２の詳細を示す縦断面図
である。この図において、制御棒駆動機構２はその上部
をなす上部機構５の下端に、下部円筒部６の上端を接合
し、この接合端部外周に例えば周方向に等ピッチで配設
された取付ボルト７により締め付け、着脱自在に装着し
ている。

上部機構５は原子炉圧力容器１の底面に、長尺の制御棒
駆動機構ハウジング８の上部を貫通させ、炉内へ若干突
出させた状態で当該貫通部に固着している。

制御棒駆動機構ハウジング８内には、アウタチューブ９
ａとその内部に位置するガイドチューブ９ｂとが同心状
に収容され、それらの相対的位置は固定されている。

一方、下部円筒部６はその底部にモータブラケット１０
を介してモータ１１が取り付けられている。

モータ１１はその回転運動を直線運動に可逆的に変換す
る駆動ねじ１２とナツト１３により、制御棒３をその軸
方向に上下動させることにより、炉心４への挿入、引抜
、つまり挿抜駆動するものである。

すなわち、その出力軸１１ａは歯車機構１４を介して回
転伝達軸１５に連結され、この回転伝達軸１５の上端は
マグネットハウジング１６とこれに着脱自在に噛み合う
バックシート１７を介して駆動ねじ１２に切離し自在に
連結されている。前記駆動ねじ１２は制御棒駆動機構ハ
ウジング８のほぼ全長に及ぶ長さを有する。

駆動ねじ１２には、ナツト１３がねじ込まれており、こ
のナツト１３はその上部の一側に設（プたボール１８ａ
をガイドチューブ９ｂの内面の軸方向＊１９に係合させ
てナット１３自体の回転を拘束している。

このナツト１３の上面には、前記駆動ねじ１２を同心状
に内蔵する長尺の中空ピストン２０の下部開口端が接離
自在に単に載置されている。

中空ピストン２０の長さはナツト１３が最下位置にある
ときに、制御棒３と前記中空ピストン２０の上端とを連
結するカップリングスパッド２１が原子炉圧力容器１内
に突出するように選定されている。

中空ピストン２０はその下端部−側に前記軸方向溝１７
に係合するポール１８ｂを有しており、回転方向に拘束
されている。

さらに、中空ピストン２０にはガイドチューブ９ｂに設
けた図示しない窓孔と協働して、不時の落下を防止する
ラッチ２１が設けられている。

一方、制御棒駆動機構ハウジング８内には、その下部フ
ランジ、アウタチューブ９　ａ　％ガイドチューブ９ｂ
を貫通して設けた導入口２２を通じて常に水（パージ水
）が充填されており、この水は中空ピストン２０と制御
棒駆動機構ハウジング８内上部のラビリンスシール２３
とのギャップを通じて原子炉圧力容器１内の炉水と連通
している。

このように構成された制御棒駆動機構２において、原子
炉通常運転時の制御棒３の挿抜は次のようにして行なわ
れる。

すなわち、モータ１１を正転または逆転させれば、これ
に連結された駆動ねじ１２も正転または逆転され、前記
駆動ねじ１２に螺合され回転方向には拘束されたナツト
１３は上昇または下降する。

このために、このナット１３上面上に自重で単に載置さ
れた中空ピストン２０もナツト１３の上昇または下降に
伴い上昇または下降を行ない、これにカップリングスパ
ッド２１を介して連結された制御棒３が上下動し、炉心
４に対して挿抜される。

一方、緊急事態か発生し制御棒３の急速挿入が要求され
る場合の作動は次の通りである。

つまり、緊急事態発生に際しては、導入口２２から制御
棒駆動機構ハウジング８内の中空ピストン２０下方に高
圧水が供給される。

中空ピストン２０は自重によってナツト１３上に単に載
置されているだけであるから、前記高圧水の注入によっ
てナツト１３から分離して急速に上昇する。

これにより、制御棒３の急速挿入がなされる。

前記中空ピストン２０の上昇行程の終端においては、ラ
ッチ２１の下端部が図示しない窓孔に引っ掛り、制御棒
３の不時の落下を防止する。

上記の制御棒３の緊急挿入がなされた後、これを通常状
態に復帰させるには、まず、モータ１１を駆動してナツ
ト１３を上昇させて、これと前記中空ピストン２０とを
接触させて中空ピストン２０のラッチ２４を元に戻して
窓孔との係合を解除する。

次いでモータ１１を逆転させてナツト１３を下降させ中
空ピストン２０を下降させる。

これで制御棒駆動機構２は通常状態に復帰されたことと
なる。

このような制御棒３の炉心に対する挿抜、緊急挿入が確
実になされることが原子炉の健全性確保上重要であるた
め、制御棒駆動機構２は原子炉の１年毎の定期検査に際
し、予め定めた台数宛分解点検が施される。

この際の取外しは下方からモータ１１、ブラケット１０
、下部円筒部６、上部機構５の順に行なわれ、点検終了
後の組立は前記とは逆の順に行なわれる。

しかし、このような分解・点検時においても、炉心４を
未臨界に維持するために、制御棒３は挿入状態に保持さ
れなければならない。したがって、分解組立時にあって
は制御棒３が落下しないようにする必要がある。

そこで、駆動ねじ１２の回転を抑止するばね作動のスト
ッパ２５を設け、モータ１１が取り外された時点でスト
ッパ２５が作動するようにして前記落下を防止するよう
にしている。

すなわち、モータ１１が取り外されたストッパ２６か引
き抜かれると、ばね作動のストッパ２６がストッパ用歯
車２７に入り込み、回転伝達軸１５と駆動ねじ１２の回
転を抑止し、制御棒３の落下を防止する。

次に下部円筒部６を取り外す際には、回転伝達軸１５を
はじめ下部円筒部６の内部構造物も同時に取り外す。

この時、第５図に示すようにバックシート１７の連結用
内歯車１７ａと、マグネットハウジング１６の連結用外
歯車１６ａとの噛合せを外し、バックシート１７を下方
にずらして、その外歯車１７ｂを、シート２９のシート
用内歯車２９ａに噛み合せる。これにより駆動ねじ１２
は回転を抑止され、かつ制御棒３の落下は防止される。

再組立は上記と逆の手順で行なわれる。すなわち、上部
機構５と下部円筒部６の装着は、バックシート１７の内
歯車１７ａ内に、マグネットハウジング１６の連結用歯
車１６ａを噛み合せて挿入し、バックシート１７を若干
上昇させる。この時、駆動ねじ１２の回転防止はバック
シート１７によるのではなく、下部円筒部６のストッパ
２５と回転伝達軸１５のストッパ用歯車２７との噛合せ
によってなされている。

次いで、モータ１１の装着を行なう。この装着に際し出
力軸１１ａと歯車機構１４の嵌合がなされ、モータ１１
に設けたアーム２６によるストッパ２５のストッパ用歯
車２７からの離脱がなされる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の制御棒駆動機構２ては
その上部機構５と下部円筒部６の再装着か相当困難にな
る場合かあるという課題がある。

つまり、制御棒駆動機構２の定検時等では多数の制御棒
駆動機構２について下部円筒部６を取り外すので、その
再装着の際には以前と異なった上部機構５に下部円筒部
６を取り付ける場合があり、しかも、第６図に示すよう
にストッパ用歯車２７とバックシート１７の外歯車１７
ｂの歯同士の位置が周方向で一致１．ていないために、
このストッパ用歯車２７とストッパ２５の遊びによりガ
タついて回転伝達軸１５が若干回動すると、マグネット
ハウジング１６の連結用外歯車１６ａとバックシート１
７の連結用内歯車１７ａとが容易に噛み合わない場合が
ある。

また、これら両歯車１６ａ、１７ａを無理に噛み合せよ
うとすると、これらに損傷を与える場合がある。

さらに、このような噛合せが不完全なままバックシート
１７を上昇させて回転伝達軸１５の回転拘束を解除する
と、駆動ねじ１２の回転拘束が不可能となり、制御棒３
の落下、炉水の漏洩、機器の破損等を引き起し、機器、
プラントの健全性、安全性の維持上問題があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的は前記のような問題を引き起すことなく、制御棒
駆動機構の再組立を容易かつ円滑になし得る制御棒駆動
機構を提供するものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は前記課題を解決するために次のように構成され
る。

つまり本発明は、上部機構内に収容する駆動ねじに設け
たバックシートに、下部円筒部内に収容する回転伝達軸
に設けたマグネットハウジングを着脱自在に接続すると
共に、前記上部機構と下部円筒部とをこれらの接合端部
の周方向に複数配設した取付ボルトにより着脱自在に取
り付け、前記回転伝達軸は、前記バックシートの連結用
内歯車に着脱自在に噛み合う連結用外歯車と、ストッパ
を係脱自在に係入せしめて前記回転伝達軸の回転を拘束
するストッパ用歯車とをそれぞれ形成する一方、前記バ
ックシートはこれが前記マグネットハウジングから切り
離されたときに、前記上部機構のシートのシート用内歯
車に着脱自在に噛み合って前記駆動ねじの回転を拘束す
る外歯車を形成している制御棒駆動機構において、前記
ストッパ用歯車、前記連結用外歯車および前記シート用
内歯車の各歯の位置と、前記取付ボルトの取付位置とを
その周方向に周期的に一致させたことを特徴とする。

（作用） 制御棒駆動機構の定検時等では多数の制御棒駆動機構の
ストッパをストッパ用歯車に係合させて回転伝達軸およ
び駆動ねじの回転を拘束してから、複数本の取付ボルト
を外して、下部円筒部が上部機構からそれぞれ取り外さ
れる。

このとき、連結用内、外歯車同士の噛合せが外れる一方
、バックシートの外歯車がシートのシート用内歯車に噛
み合うので、バックシート、つまり駆動ねじの回転が拘
束される。

そして、再び多くの下部円筒部を多数の上部機構に装着
するのであるが、このとき、シート用内歯車と、連結用
外歯車と、ストッパ用歯車の各歯の位置と、取付ボルト
の取付位置とがその周方向で周期的に一致している。

そこで、再び下部円筒部を上部機構に装着するときには
連結用内、外歯車同士の噛合せを容易かつ円滑に行なう
ことができる。

したがって本発明によれば、下部円筒部の上部機構への
再装着を容易かつ迅速に行なうことができるので、制御
棒駆動機構の定検作業の作業性を高めることができる。

（実施例） 以下本発明の実施例を第１図および第２図に基づいて説
明する。なお、第１図および第２図中、第３図〜第６図
で示す部分と共通する部分には同一符号を付している。

第２図は本発明の一実施例において、上部機構５から下
部円筒部６を取り外すと共に、この下部円筒部６からモ
ータ１１を取り外した状態を示しており、この状態では
マグネットハウジング１６がバックシート１７より切り
離されている。

つまり、第５図で示す連結用外歯車１６ａが下部円筒部
６の取外しにより図中下方に下がって、バックシート１
７の連結用内歯車１７ａとの噛合せが外されている。

但し、この下部円筒部６を取り外す前にはストッパ２５
をストッパ用歯車２７の谷（歯溝）内に係入させている
ので、回転伝達軸１５の回転は拘束されている。

また、連結用内、外歯車１７ａ、１６ａの噛合せの解除
により、バックシート１７が自重により若干下方へ落ち
て、バックシート１７の外歯車１７ｂがシート２９のシ
ート用内歯車２９ａに噛み合うので、駆動ねじ１２の回
転は拘束されている。

そして、マグネットハウジング１６の連結用外歯車１６
ａの歯数と、シート２９のシート用内歯車２９ａの歯数
とを、ストッパ用歯車２７の歯数の２倍、３倍の整数倍
にそれぞれ設定している。

つまり、ストッパ用歯車２７の歯数の例えば８本を基準
として、連結用外歯車１６ａの歯数を基準の２倍の１６
本に、シート用内歯車２９ａの歯数を３倍の２４本にそ
れぞれ設定している。

しかも、第１図に示すように基準となるストッパ用歯車
２７の谷に、連結用外歯車１６ａとシート用内歯車２９
ａとの谷を周方向に周期的に一致させている。

つまり、ストッパ２５がばね作動により係脱自在に係入
されるストッパ用歯車２７の谷の中心を通る中心線を０
０としたときに、この０°方向でストッパ用歯車２７と
連結用外歯車１６ａとシート用内歯車２９ａの谷が皆一
致しており、この−致は全周に亘って周期的（例えば４
５°毎）に生ずる。

また、第１図に示すように例えば８本の取付ボルト６の
取付位置もストッパ用歯車２７の谷の中心とほぼ一致す
るように、上部機構５と下部円筒部６の接合端部に周方
向に例えば等ピッチで配設されている。

したがって、これら歯車２７．１６ａ、２９ａの谷と取
付ボルト６の取付位置がその周方向で周期的に一致して
いるので、取付ボルト６の締付けによりこれら歯車２７
．１６ａ、２９ａの谷が一致する。

このために、連結用内、外歯車１７ａ、１６ａ同士の噛
合せを容易かつ円滑に行なうことができる。

つまり、制御棒駆動機構２の分解・点検時に下部円筒部
６が上部機構５から取り外される時、その前にストッパ
２５がストッパ用歯車２７に係入され、その時、マグネ
ットハウジング１６の連結用外歯車１６ａとバックシー
ト１７の連結用内歯車１７ａは噛み合ったままであるの
で、ストッパ２５がストッパ用歯車２７のどの歯に掛ろ
うともストッパ用歯車２７、連結用外歯車１６ａ１シー
ト用内歯車２９ａは０°方向に全て谷が揃うことになる
。

したがって、下部円筒部６を上部機構５から取り外すと
、バックシート１７が下方へずれ、バックシート１７の
外歯車１７ｂがシート２９のシート用内歯車２９ａと円
滑に噛み合うことになる。

しかし、第６図に示すように、バックシート１７の外歯
車１７ｂの歯数が回転伝達軸１５の下端のストッパ用歯
車２７の歯数の整数倍でない場合にはストッパ用歯車２
７が４５°回転した場合について考えてみると、０°方
向にはバックシート１７の外歯車１７ｂの歯の山がくる
ことになり、シート２９のシート用内歯車２９ａと噛み
合わないことになる。

そして、本実施例ではマグネットハウジング１６の連結
用外歯車１６ａとバックシート１７の連結用内歯車１７
ａとが噛み合ったところで、バックシート１７を上昇さ
せて回転伝達軸１５の回転拘束を解除するから、駆動ね
じ１２の回転阻止が不可能となることはなく、制御棒３
の落下、炉水の漏洩、機器の破損等を引き起すことはな
い。したがって、機器、プラントの健全性、安全性はこ
れを完全に維持することができる。

なお、前記実施例ではストッパ用歯車２７の歯数を基準
にして、連結用外歯車１６ａおよびシート用内歯車２９
ｂの歯数を、その基準の整数倍に設定したが、本発明は
これに限定されるものではなく、これら歯車２７．１６
ａ、２９ｂのうちで歯数か最も少ないものを基準として
、他のもののの歯数をその整数倍に設定してもよい。

また、これら歯車２７，１６ａ、２９ｂの歯数よりも取
付ボルト７の取付本数の方が少ない場合にはこの取付ボ
ルト７の取付本数を基準にして、前記歯車２７．１６ａ
、２９ｂの歯数を同数を含む整数倍に設定してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、ストッパ用歯車、マグネ
ットハウジングの連結用外歯車およびシートの内歯車の
各歯の位置と、取付ボルトの取付位置とを周方向に周期
的に一致させたので、これら歯車と他の歯車との再噛合
せを容易かつ円滑に行なうことができる。

したがって、制御棒駆動機構の定検時等におけるその再
組立の作業効率を大幅に向上させることができる。また
、これら歯車の再噛合せの容易化かつ円滑化が図られる
ので、その再噛合せ時の歯車の損傷を防止することがで
きる。

１・・・原子炉圧力容器、２・・・制御棒駆動機構、３
・・・制御棒、訃・・上部機構、６・・・下部円筒部、
７・・・取付ボルト、１２・・・駆動ねじ、１３・・・
ナツト、１５・・・回転伝達軸、６・・・マグネットノ
＼ウジング、１６ａ・・・連結用外歯車、１７・・・バ
ックシート、１７ａ・・・連結用内歯車、１７ｂ・・・
外歯車、２５・・・ストッパ、２７・・・ストッパ用歯
車、２９・・・シート、２９ａ・・・シート用歯車。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る制御棒駆動機構の一実施例の要部
模式図、第２図は第１図で示す実施例の一部の分解状態
を示す縦断面図、第３図は一般的な制御棒駆動機構の原
子炉圧力容器への装着状態を示す一部切欠正面図、第４
図は第３図で示す制御棒駆動機構の縦断面図、第５図は
第４図の一部を拡大して示す一部切欠斜視図、第６図は
従来の制御棒駆動機構の一部を拡大して示す模式図であ
る。 代理人弁理士　　　則　近　　憲　佑 ｔ６　回 蔓２　面 蔓 図 羊 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上部機構内に収容する駆動ねじに設けたバックシートに
   、下部円筒部内に収容する回転伝達軸に設けたマグネッ
   トハウジングを着脱自在に接続すると共に、前記上部機
   構と下部円筒部とをこれらの接合端部の周方向に複数配
   設した取付ボルトにより着脱自在に取り付け、前記回転
   伝達軸は、前記バックシートの連結用内歯車に着脱自在
   に噛み合う連結用外歯車と、ストッパを係脱自在に係入
   せしめて前記回転伝達軸の回転を拘束するストッパ用歯
   車とをそれぞれ形成する一方、前記バックシートはこれ
   が前記マグネットハウジングから切り離されたときに、
   前記上部機構のシートのシート用内歯車に着脱自在に噛
   み合って前記駆動ねじの回転を拘束する外歯車を形成し
   ている制御棒駆動機構において、前記ストッパ用歯車、
   前記連結用外歯車および前記シート用内歯車の各歯の位
   置と、前記取付ボルトの取付位置とをその周方向に周期
   的に一致させたことを特徴とする制御棒駆動機構。