JPH0474995A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高速増殖炉実証炉の原子炉制御棒駆動機構に
係り、とくにガスユニットなどの設備合理化に好適な制
御棒駆動機構に関する。

〔従来の技術〕

従来の原子炉制御棒駆動機構はたとえば１９８３年６月
発行の動力炉技報Ｎａ　４６　、第６３頁乃至第７１頁
「高速増殖原型炉「もんじゆ」用制御棒廓動機構第２次
試作のナトリウム中試験結果概要」に記載され、その構
成の要部を第５図に示すものが紹介されている。

第５図に示す制御棒駆動機構の主要な動作はつぎのとお
りである。

（１）ｗｌＡ動軸１４ノ上下動 駆動モータ２０が回転すると、ポールスクリュ２１゜ポ
ールナツト２２を介してロードセル２３が直線運動に変
換し、ホールドマグネット２４がアーマチュア２５を吸
着する。そのため、マグネットリンク２６が駆動軸１４
を保持して、該駆動軸１４と１体になったラッチ軸１５
が上下動する。なお、上記マグネットリンク２６が定位
置にて、また停電時の駆動軸１４の保持は電磁ブレーキ
２７により行う。

（２）スクラム スクラムはホールトマグネット２４が消磁すると、アー
マチュア２５が切離れて連結するマグネットリンク２６
が解放する。一方、内筒３９の下方部にシール４０によ
って閉塞し、駆動軸１４のピストン１９をシール】３を
介して遮断するシリンダ１８内には、スクラム加速ガス
がスクラム加速ガスユニット１０からスクラム加速ガス
用アキュムレータ８内を介して供給されている。そのた
め、制御棒２８および即動軸１５は一体となって上記ガ
ス圧および重力による加速により落下する。（３）燃料
交換 制御棒２８が原子炉（図示せず）内に完全に挿入された
位置において、ラッチモータ２９が駆動すると、ラッチ
軸１５が下降してフィンガ３０がデラッチ状態になる。

この状態で駆動モータ２０が駆動し、駆動軸１４が下限
位置から燃料交換下限位置まで上昇して制御棒２８を切
離す。引続きラッチモータ２９が能動すると、ロック機
構３７により機械的にロックされる。なお、制御棒２８
のラッチ、デラッチそれぞれの状態の保持は、ラッチモ
ータ２９に直結するＯＦＦブレーキ（図示せず）により
行う。

（４）制御棒駆動機構の駆動部１と上部案内管部６との
切離し 本動作は、制御棒駆動機構のメンテナンスのため、駆動
部１と上部案内管部６とを切離す必要がある場合のみ行
う。

上部案内管部６の切離しは、制御棒２８が挿入状態で駆
動モータ２０の駆動により駆動軸１４をさらに下方に移
動させると１、ラッチ軸３２とのポールラッチ（図示せ
ず）を外すことによって上部案内管部６の駆動軸３１が
駆動軸１４から切り離され駆動部１と上部案内管部６と
が切離される。

つぎに駆動部１と上部案内管部６との再結合をする場合
には、駆動モータ２０が駆動し、前記駆動軸１４の上下
動で述べた方法により駆動軸１４がストローク下限まで
下降する、ついでランチモータ２９が駆動してラッチ軸
１５が挿入する駆動軸１４を上部案内管部６とが再結合
し、しかるのち、ラッチモータ２９が駆動してラッチ軸
１５が元の位置に引抜かかれると、再結合動作が完了す
る。

（５）シール機能 ラッチ軸３２とダッシュラム３４との間およびダッシュ
ラム３４とダッシュポット３５との間には溶接ベローズ
３３．３８が設けられているので、駆動軸１４と上部案
内管部６の相対運動およびラッチ軸１５と駆動軸１４の
相対運動を吸収しつつ炉内の雰囲気と外気とを遮断する
。

なお、図示の１１はハウジング背圧ガスユニットにして
、Ａｒガスを案内筒２内を介して内筒３９内のハウジン
グ背圧ガス用アキュムレータ９に供給して制御棒駆動機
構の駆動部１をＡｒガス雰囲気に保持している。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、高速増殖炉実証炉に適用した場合には
、スクラム加速力を得るためのスクラム加速ガス用アキ
ュムレータ８をハウジング背圧ガス用アキュムレータ９
の他に駆動部１に設置するとハウジング背圧ガスユニッ
ト１１の他にガスエリア８内のガス圧を制御するための
スクラム加速ユニット１０を設置する必要があって設備
合理化を実現する上で限界があった。

またスクラム加速ガス用アキュムレータ８を設置すると
、スクラム時落下衝撃荷重が作用するため、制御棒など
の構造物の長寿命化を実現する上では衝撃荷重を軽減す
る対策が必要であった。

また案内筒２内に両アキュムレータ８，９を設置すると
、制御棒駆動機構の上部駆動部１の小形化をはかるため
、制御棒駆動機構の全長を短かくする上で制約があった
。

本発明の第１の目的は、ガス系設備を中心とした設備合
理化を可能とする制御棒駆動機構を提供することにある
。

本発明の第２の目的は、制御棒などの構造物に与えるス
クラム時の落下衝撃力を緩和し、構造物の長寿命化を可
能とする原子炉制御棒駆動機構を提供することにある。

本発明の第３の目的は、制御棒翻動部分全長の短尺化を
可能とする原子炉制御棒軛動機構を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

上記第１の目的を達成するために、本発明は、取付台に
固定された案内筒と、該案内筒内に支持され、外部の背
圧ガスユニットに案内筒を介して接続し、背圧ガス雰囲
気に保持された内筒と、該内筒内に設置され制御棒に連
結する駆動軸を上下動および着脱する上部駆動部と、上
記内筒の下端面に支持され、上記駆動軸を貫通するとと
もに上端部の上記駆動軸との間にシールを介挿し、下端
部のシリンダ内と上記駆動軸に有するピストンとの間に
シールを介挿し、内部を密封状態に形成したスクラム加
速ガス用アキュムレータと、該スクラム加速ガス用アキ
ュムレータ内にスクラム加速ガスを供給するスクラム加
圧ガスユニットを備えた制御棒駆動機構において、上記
内筒の下面に上下両端部を上記内筒および上記案内筒内
に開口し、内部に上記ピストンとの間にシールを介挿す
るシリンダと、上記案内壁の内壁面に固定され、上記シ
リンダの外周面との間にシールを介挿し、上記案内筒内
に上記ピストンを境にして上方のスクラム加速ガス用ア
キュムレータと下方のハウジング背圧ガス用アキュムレ
ータを形成する仕切壁と。

該仕切壁によって仕切られた上記両アキュムレータ内に
、上方のスクラム加圧用アキュムレータを下方のハウジ
ング背圧ガス用アキュムレータ内より相対的に高圧にな
るようにガスを供給する１個のガスユニットとを備えた
ものである。

また上記第２の目的を達成するために、上記シリンダの
終端部の径を拡開してピストンと離間するように構成し
たものである。

また上記第２の目的を達成するために、上記シリンダの
終端部に開口する軸方向に長穴を設けたものである。

また上記第３の目的を達成するために、本発明は、取付
台に固定された案内筒と、該案内筒内に支持され、外部
の背圧ガスユニットに案内筒を介して接続し、背圧ガス
雰囲気に保持された内筒と。

該内筒内に設置され、制御棒に連結する駆動軸を上下動
および着脱する上部駆動部と、上記内筒の下端面に支持
され、上記駆動軸を貫通するとともに上端部の上記駆動
軸との間にシールを介挿し、内部に固定されたシリンダ
と上記駆動軸に形成されたピストンとの間にシールを介
挿し、両シールによって内部を密封状態に形成されたス
クラム加速ガス用アキュムレータと、該スクラム加速ガ
ス用アキュムレータ内にスクラム加速ガスを供給するス
クラム加速ガスユニットと、上記取付台に支持され、貫
通する上記駆動軸との間のシールおよびベローズにより
内部を密封されたベローズ背圧ガスエリアとを備えた制
御棒間動機構において、上記案内筒内全体に同一圧力の
スクラム加速ガスを供給する上記スクラム加速ガスユニ
ットと、上記内筒の下面に直接上記ベローズ背圧ガスエ
リアを備えたものである。

〔作　用〕

請求項１の発明は、仕切壁とシリンダとの間のシールと
、上記シリンダとピストンとの間のシールにより案内筒
内に、上記ピストンを境にして上方のスクラム加速ガス
アキュムレータと、下方のハウジング背圧ガス用アキュ
ムレータとに仕切り、かつ上記上方のスクラム加速ガス
用アキュムレータ内の圧力をハウジング背圧ガス用アキ
ュムレータ内の圧力に対して相対的に高く保持している
ので、駆動軸が上部制御棒駐動機構から解放されると上
記ピストンが下向きに加圧されるガス圧により上記シリ
ンダ内にそうで加速されながら降下する。ついで、上記
ピストンの降下にともなって両アキュムレータ内の容積
は多少変化する傾向になる。しかるに両アキュムレータ
の容積に対するピストンの下降による容積の変化の割合
は小さく両アキュムレータの容積に吸収される。

したがって、上記ピストンによるスクラムストロークは
略一定のガス加速力によって行うことができ、かつスク
ラム加速ガスユニットを削除することができるので、設
備の合理化をはかることができる。

また請求項２の発明はシリンダの終端部の径を拡開して
ピストンと離間するように構成したので、上記ピストン
が下降するのに伴って上記ピストンとシリンダとの間が
離間して両アキュムレータ内が連通し、上記ピストンの
ガス加速力が失われてスクラムストロークの終端部にお
ける駆動軸の衝撃を緩和することができ、これによって
駆動軸および制御棒の長寿命化をはかることができる。

また請求項３の発明は、上記ピストンが下降するのに伴
って上記シリンダに設けた穴が上記ピストンの上下面に
連通し、上記ピストンのガス加速力が失われるのでスク
ラムストロークの終端における駆動軸の衝撃を緩和する
ことができ、これによって長寿命化をはかることができ
る。

また請求項４の発明は、上記ピストンと上記シリンダを
削除し、かつ上記仕切壁を削除して案内筒内全体をスク
ラム加速ガス雰囲気にするとともに上記内筒の下端面に
シールおよびベローズによって上記案内筒と遮断された
ベローズ背圧ガス用エリアを直接備えたものであるから
、駆動部が短尺となり、原子炉構造体全体の構成を小形
化することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を示す第１図について説明する
。第１図に示すように、取付台７上にシール５を介して
気密を保持するように支持された案内筒２はシール３を
介して外部との気密を保持するように内筒３９を支持し
ている。該内筒３９は複数の穴を介して上記案内筒２を
連通ずるとともに内部には制御棒駆動機構１を内蔵して
いる。上部駆動機構１は既に第５図で述べた従来のもの
と、上方の電磁ブレーキ２７から下方のマグネットリン
ク２６までは同一構成をしている。また上記内筒３９の
下端面にはシリンダ１８を支持している。該シリンダ１
８はその内面に駆動軸１４に形成されたピストン１９と
の間に気密を保持するためのシール１３を介挿している
。またシリンダ１８はその外周面と、上記案内筒３の内
壁面に固定された仕切壁４１の内面との間に気密を保持
するためのシール４を介挿している。したがって案内筒
２内は両シール４，１３によって上記ピストン１９を境
にして上方のスクラム加速ガス用アキュムレータ８と、
下方のハウジング背圧ガス用アキュムレータ９とを構成
している。上記両アキュムレータ８，９は１個のハウジ
ング背圧ガスユニット１１に接続するとともに調整弁３
６によって上方の加速ガス用アキュムレータ８が下方の
ハウジング背圧ガス用アキュムレータ９よりも相対的に
高圧に保持され、圧力差によって上記ピストン１９を常
に下方に押圧している。

上記取付台７はベローズ背圧ガスエリア１７の上方部を
構成する上部案内部６と上記駆動軸１４との間に気密を
保持するためのシール１６を介挿している。

つぎに動作について説明する。

（１）駆動軸１４の上下動、燃料交換およびシール機能
は従来と同一であるから説明を省略する。

（２）スクラム ホールドマグネット２４を消磁し、アーマチュア２５を
切離して連結するマグネットリンク２６を解放すると、
駆動軸１４に形成されたピストン１９の上面に下方のハ
ウジング背圧ガス用アキュムレータ９より高圧の加速ガ
ス用アキュムレータ８のガス圧が加わっているため、駆
動軸１４および制御棒２８は一体となって重力加速およ
びガス圧加速しこより下降する。

（３）上部制御棒駆動機構１と上部案内管部６との切離
し 上部案内管部６の切離しは、駆動軸１４がストローク下
限に達したとき、駆動モータ２０をオーバランさせて上
部案内管部６の駆動軸３１およびラッチ軸３２とのポー
ルラッチをはずすことによって行う。

上部案内管部６の再結合は、駆動モータ２０で駆動軸１
４がストローク下限まで挿入して嵌合部を挿入する。そ
こでラッチモータ２９を回転させることにより、ラッチ
軸１５を挿入したのち、ラッチモータ２９を回転させる
ことにより、ラッチ軸１５を元の位置に引抜くと再結合
は完了する。

本実施例では上記の動作を行うとともにつぎに説明する
動作を行う。

外部とシール３，５によって気密を保持された案内筒２
内は両シール４，１３によって互いに気密を保持された
加速ガス用アキュムレータ８と下方のハウジング背圧ガ
ス用アキュムレータ９とを構成している。また両アキュ
ムレータ８，９は、加速ガスユニット１１からのガスに
よって上方の加速ガス用アキュムレータ８が下方のハウ
ジング背圧ガス用アキュムレータ９よりも相対的に高圧
になるように保持され、常にピストン１９が下降するよ
うに押圧されている。

さらに両アキュムレータ８，９の容積は大きく。

ピストン１９が下降してもそれによって容積の変動を吸
収する。

そのため１個の加速ガスユニット１１のみを設置すれば
よいので、設備の合理化をはかることができる。またス
クラム時、出力運転時のスクラム加速エリアを形成する
スクラム加速ガス用アキュムレータ８内の圧力変動を従
来に比較して小さく抑えることができる。

つぎに本発明の他の一実施例であるピストンとシリンダ
の部分を拡大して示す第２図により説明する。

第２図においては、シリンダ１８の終端部の径を他の部
分より拡大し、ピストン１９と離間するようにしたもの
である。

つぎに動作について説明する。

本実施例によれば、スクラム時ピストン１９が下降して
シリンダ１８の拡大部に達すると、ピストン１９とシリ
ンダ１８との気密が断たれて両者１８．１９の離間部分
より高圧のスクラム加速ガスが低圧側に流れる。

したがって、スクラム時の制御棒２８および駆動軸１４
への落下衝撃力を低減することができ、かつダッシュラ
ム３４とダッシュポット３５への負荷を低減することが
できる。

なお、スクラム終了後、ピストン１９を上昇してシリン
ダ１８とシール１３によって気密を保持したとき調整弁
３６を開放してスクラム加速用アキュムレータ８内を元
の所定の圧力に上昇させる。

つぎに上記第２図の実施例の変形例を示す第３図につい
て説明する。

第３図においては、シリンダ１８の直径を終端部まで同
一径にする代りにシリンダ１８の終端部に開口する軸方
向に細長い長穴１８ａを円周方向に複数個形成した場合
である。

そのため、シリンダ１８内を摺動するピストン１９がス
リット開始位置から駆動軸１４がストローク下限位置に
達する間スクラム加速ガス用アキュムレータ８内が背圧
ガス用アキュムレータ９内と連通ずるので、制御棒２８
および駆動軸１４への落下衝撃力を低減することができ
、かつダッシュラム３４とダッシュポット３５への負荷
を低減することができる。

なおスクラム終了後は上記第２図に示す実施例と同様ピ
ストン１９を上昇してシリンダ１８とシール１３によっ
て気密を保持したとき、調整弁３６を開放してスクラム
加速用アキュムレータ８内を元の所定圧力に上昇させる
。

つぎに本発明のさらに他の一実施例である上部制御棒駆
動機構の駆動部分を示す第４図について説明する。

第４図においては、シリンダとピストン部分を削除し、
案内筒３内全体をスクラム加速ガスユニット１０から調
整弁３６を介して供給されるスクラム加速ガスにて、加
速ガス雰囲気に保持している。

上記８ｍ弁３６は案内筒２内が所定のガス圧力に達した
とき閉止する。

また、上部制御捧駐動部１を内蔵する内筒３９の下端面
に、取付台７に支持されたベローズ背圧ガスエリア１７
を支持するとともに、内筒３９内と、上記ベローズ背圧
ガスエリア１７とを遮断するため、駆動軸１４との間に
シール１６を介挿している。

したがって、本実施例によれば、案内筒３および原子炉
炉心上部機構を小形化することができる。

〔発明の効果〕

請求項１の発明によれば、スクラム加速用アキュムレー
タの大容量化にともない、ピストンの移動による圧力変
動を吸収することができる。またスクラム加速ガスユニ
ットを制御することができるので設備の合理化をはかる
ことができる。

請求項２および３の発明によれば、スクラム時における
駆動軸および制御棒の加速力をストローク終端部を解放
することができるので、上記駆動軸および制御棒の落下
衝撃力を低減して長寿命化をはかることができる。

請求項４の発明によれば、ピストンとシリンダを削除す
ることができるので、駆動部の短尺化をはかるとともに
原子炉炉心上部機構の小形化をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す制御棒駆動機構の縦断
面図、第２図は本発明の他の一実施例を示すピストンと
シリンダ部分の縦断面図、第３図は本発明の他の一実施
例を示すピストンとシリンダ部分の縦断面図、第４図は
本発明のさらに他の一実施例を示す上部制御棒駆動機構
の縦断面図、第５図は従来の制御棒駆動機構を示す縦断
面図である。 １・・・駆動部、２・・・案内筒、３・・・シール、４
・・・シール、５・・・シール、６・・・上部案内管部
、７・・・取付台、８・・・スクラム加速ガス用アキュ
ムレータ、９・・・ハウジング背圧ガス用アキュムレー
タ、１０・・・スクラム加速ガスユニット、１１・・・
ハウジング背圧ガスユニット、１２・・・シール、１３
・・・シール、１４・・・駆動軸、１５・・・ラッチ軸
、１６・・・シール、１７・・・ベローズ背圧ガスエリ
ア、１８・・シリンダ、１９　　ピストン、２０・・・
駆動モータ、２１・・・ポールスクリュ、２２・・・ポ
ールナツト、２３・・・ロードセル、２４・・・ホール
ドマグネット、２５・・・アーマチュア、２６・・・マ
グネットリンク、２７・・・電磁ブレーキ、２８・・・
制御棒、２９・・ラッチモータ、３０・・・フィンガ、
３１・・・駆動軸、３２・・ラッチ軸、３３・・・溶接
ベローズ、３４・・・ダッシュラム、３５・・ダッシュ
ポット、３６・・・バルブ、３８・・・溶接ベローズ、
３９・・・内筒、４０・・・シール、４１・・・シール
。 代理人弁理士　　秋　本　正　実 第 ］ 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、取付台に固定された案内筒と、該案内筒内に支持さ
   れ、外部の背圧ガスユニットに上記案内筒を介して接続
   し、背圧ガス雰囲気に保持された内筒と、該内筒内に設
   置され、制御棒に連結する駆動軸を上下動および着脱す
   る上部駆動部と、上記内筒の下端面に支持され、上記駆
   動軸を貫通するとともに上端部の上記駆動軸との間にシ
   ールを介挿し、下端部のシリンダ内と上記駆動軸に有す
   るピストンとの間にシールを介挿し、内部を密封状態に
   形成したスクラム加速ガス用アキュムレータと、該スク
   ラム加速ガス用アキュムレータ内にスクラム加速ガスを
   供給するスクラム加速ガスユニットを備えた制御棒駆動
   機構において、上記内筒の下面に設置され上下両端部を
   上記内筒および上記案内筒内に開口し、内部に上記ピス
   トンの外周面との間にシールを介挿するシリンダと、上
   記案内筒の内壁面に固定され、上記シリンダの外周面と
   の間にシールを介挿し、上記案内筒内に上記ピストンを
   境にして上方のスクラム加速ガス用アキュムレータと下
   方の背圧ガス用アキュムレータを形成する仕切壁と、上
   記両アキュムレータ内に、上方のスクラム加速ガス用ア
   キュムレータを下方の背圧ガス用アキュムレータより相
   対的に高圧になるようにガスを供給する１個のガスユニ
   ットとを備えたことを特徴とする制御棒駆動機構。 ２、上記シリンダはその終端部の径を拡開して上記ピス
   トンと離間するように構成されたことを特徴とする請求
   項１記載の制御棒駆動機構。 ３、上記シリンダはその終端部に開口する軸方向に細長
   い穴を設けたことを特徴とする請求項１記載の制御棒駆
   動機構。 ４、取付台に固定された案内筒と、該案内筒内に支持さ
   れ、外部の背圧ガスユニットに上記案内筒を介して接続
   し、背圧ガス雰囲気に保持された内筒と、該内筒内に設
   置され、制御棒に連結する駆動軸を上下動および着脱す
   る上部駆動部と、上記内筒の下端面に支持され、上記駆
   動軸を貫通するとともに上端部の上記駆動軸との間にシ
   ールを介挿し、下端部のシリンダ内と上記駆動軸に有す
   るピストンとの間にシールを介挿し、内部を密封状態に
   形成したスクラム加速ガス用アキュムレータと、該スク
   ラム加速ガス用アキュムレータ内にスクラム加速ガスを
   供給するスクラム加速ガスユニットと、上記取付台に支
   持され上記貫通する駆動軸との間のシールおよびベロー
   ズにより内部を密封されたベローズ背圧ガスエリアとを
   備えた制御棒駆動機構において、上記案内筒内全体を同
   一圧力のスクラム加速ガス雰囲気に保持するため、スク
   ラム加速ガスを供給する上記スクラム加速ガスユニット
   と上記内筒の下面に直接上記ベローズ背圧ガスエリアを
   備えたことを特徴とする制御棒駆動機構。