JPH0511093A - 制御棒駆動機構試験装置 - Google Patents

制御棒駆動機構試験装置

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JPH0511093A
JPH0511093A JP3166619A JP16661991A JPH0511093A JP H0511093 A JPH0511093 A JP H0511093A JP 3166619 A JP3166619 A JP 3166619A JP 16661991 A JP16661991 A JP 16661991A JP H0511093 A JPH0511093 A JP H0511093A
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JP
Japan
Prior art keywords
control rod
rod drive
drive mechanism
signal
labyrinth seal
Prior art date
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Pending
Application number
JP3166619A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Inoue
浩 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH0511093A publication Critical patent/JPH0511093A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 制御棒駆動機構を保護しながら摩擦力測定試
験を精度良く効率的に行うことによって、定検時の被曝
低減及びプラントの安全性に寄与する制御棒駆動機構試
験装置を提供する。 【構成】 制御棒駆動機構試験装置は、水源23と、こ
の水源23から導出された挿入配管22と、この挿入配
管22に介挿された流量調整弁24と、前記挿入配管2
2に取付けられた流量計25と、前記挿入配管22に取
付けられた圧力測定部29と、この圧力測定部29から
の信号が入力される演算処理部30と、この演算処理部
30からの信号と前記流量計25からの信号が入力され
る制御部31と、この制御部31からの信号により制御
される前記流量調整弁24と、前記演算処理部30から
の信号が入力される表示部32と、演算処理部30から
の信号が入力される記録部33とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、沸騰水型原子炉に係
り、特に制御棒駆動機構の摩擦力を測定する試験装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】以下図4乃至図5を参照して従来の技術
について説明する。まず、図4において原子炉圧力容器
1内には炉心2がシュラウド3内に収容された状態で設
置されている。炉心3は複数の燃料集合体4及び制御棒
5等から構成されている。また上記炉心3は上部格子板
6および炉心支持板7によりその上端および下端を支持
している。上記炉心支持板7には複数の燃料支持金具8
が取付けられており、前記燃料集合体4は、この燃料支
持金具8により支持されている。
【0003】上記原子炉圧力容器の下鏡板1aには複数
のスタブチューブ9が溶接固定されている。このスタブ
チューブ9の上方には制御棒駆動機構ハウジング10お
よび制御棒案内管11が配設されている。そして上記シ
ュラウド3の下端は複数のシュラウドサポートレグ12
およびバッフルプレート13を介して原子炉圧力容器1
に固定されている。前記制御棒案内管11は炉心支持板
7と上記制御棒駆動機構ハウジング10によりその上下
端が支持されている。次に、従来の制御棒駆動機構の摩
擦力測定装置について図5を参照しながら説明する。
【0004】原子炉圧力容器1に設けられた制御棒駆動
機構ハウジング2内に、中空ピストン14、前記中空ピ
ストン14が貫通摺動するラビリンスシール15から成
る制御棒駆動機構16が備えられている。中空ピストン
14には制御棒5が連結されており、この中空ピストン
14の上下動に伴い、制御棒5も制御棒案内管11内又
は前記制御棒案内管11の上部に設置される燃料集合体
4の間を上下動し、原子炉プラント運転中、原子炉出力
の制御を行う。
【0005】通常、制御棒6は、制御棒駆動機構ハウジ
ング2の下部に固定された軸封ハウジング17を介して
取付けられた電動機18により挿入又は引抜きの動作が
行われる。即ち、電動機18の軸19の回転をボールね
じに伝達し、前記ボールネジ21に組合せられたボール
ナット21を回転することにより上下動し、更に前記ボ
ールナット21に積載された中空ピストン14を上下動
することにより、制御棒5を挿入又は引抜き作動してい
る。
【0006】またプラント緊急時には、中空ピストン1
4の下面に、制御棒駆動機構ハウジング2の下部に固定
された挿入配管22より高圧水を注水し、制御棒駆動機
構5の中空ピストン5を持ち上げることにより、制御棒
6を緊急挿入し、原子炉を停止している。
【0007】プラント運転中、燃料集合体4の外筒を構
成する燃料チャンネルは、その燃料の燃焼に伴い、若干
変形を生じ、制御棒挿入の際に、摩擦力を増加させ、制
御棒の挿入性に影響を与えることがある。また、制御棒
5の経年変化及び制御棒駆動機構16とラビリンスシー
ル15の組合せによっては制御棒5の挿入性が変動す
る。従って、制御棒駆動に関する摩擦力を把握すること
は、原子炉の信頼性及び安全性に強く影響を与える。こ
のため、従来より制御棒駆動に関する摩擦力は、プラン
ト定検時にその測定が実施され、プラントの運転に際
し、十分信頼性、安全性を確認している。
【0008】制御棒駆動に関する摩擦力は水源として使
用される試験用水源23より、流量調整弁24、流量計
25を介して、挿入配管22から試験水QTを流入させ
て、制御棒駆動機構16の中空ピストン14を押し上
げ、制御棒5を挿入することにより測定される。このと
き、挿入配管22の圧力状態は、圧力計26を介して記
録部27に表示される。仮に制御棒駆動に関する摩擦力
をF、制御棒5の水中重量をWCR、中空ピストン14の
水中重量WHP、中空ピストン14の下面積(受圧面積)
をAHPとするならば、中空ピストン14及び連結された
制御棒5が挿入されるために必要な中空ピストン3の下
面圧力PHPは PHP=(WCR+WHP+F)/AHP …… (1) と表わされる。従って、WCR,WHP,AHPが既知である
場合には、PHPを測定することによって、制御棒駆動に
関する摩擦力Fが導かれる。
【0009】但し、試験水QT は、すべて、中空ピスト
ン14の下面に供給されるのではなく、試験水QT の一
部のリーク流量QL はラビリンスシール15を抜けて、
制御棒案内管11の中に流れ込む。
【0010】制御棒駆動に関する摩擦力挿入測定試験中
は、原子炉が停止し、原子炉内は大気圧状態であり、し
かも制御棒駆動機構16内におけるラビリンスシール1
5部以外の流体圧力損失(以下圧損という)は、ほぼ無
視できることから、中空ピストン14下面圧とラビリン
スシール15部圧損値はほぼバランスすることになる。
ラビリンスシール15部の流体圧力損失係数(以下圧損
係数という)をK、ラビリンスシール15に流れ出る試
験水の一部のリーク流量をQLとすれば、ラビリンスシ
ール15部における圧損ΔPは、 ΔP=KQL 2 …… (2) と表わされる。ラビリンスシール15部の圧損と数値的
にほぼ同値となる中空ピストン14の下面圧を考える上
で、ラビリンスシール15の圧損係数Kは重要である。
すなわち、圧損係数Kが十分大きく、制御棒駆動機構1
6内部の中空ピストン14下面に圧力がこもり易い場合
は、ラビリンスシール15部の少量のリーク量QL で、
中空ピストン14下面圧力とバランスするラビリンスシ
ール4部圧損が発生し、又逆に、圧損係数が、ラビリン
スシール15の経年変化等により小さくなっている場合
は、ラビリンスシール15部には大流量のリーク流量Q
L が流出されることにより、中空ピストン14下面圧力
とバランスするラビリンスシール15部の圧損が発生す
る。中空ピストン14の駆動流量をQD とすれば、上記
流量の関係は下記の様に表わされる。 QT =QD +QL …… (3)
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ラビリンスシール15
の圧損係数を事前に確認せず、一定の試験水流量QT
制御棒駆動ラインの摩擦力測定試験を行えば、ラビリン
スシール15の圧損係数Kが十分大きい場合、(2),
(3)の式により、試験水流量QT から少量のラビリン
スシール15部のリーク流量QL を差し引いた多量の中
空ピストン14の駆動流量QD が流入するため、中空ピ
ストン14、即ち制御棒5は急速に挿入され、衝突の際
の衝撃力が大きく、試験精度上及び機器の保護上問題が
ある。
【0012】一方、ラビリンスシール15の圧損係数が
小さい場合、(2),(3)の式により、試験水流量Q
T から多量のラビリンスシール15部のリーク流量QL
を差し引いた少量の中空ピストン14の駆動流量QD
か流入しない為に、中空ピストン14、即ち制御棒5の
挿入に時間がかかり、定検時間増大に伴う被曝上の問題
がある。更にプラント緊急時には、制御棒6を緊急挿入
し、原子炉を所定の時間内に停止できないおそれがあ
る。
【0013】本発明は、上記の点を考慮してなされたも
ので、制御棒駆動に関する摩擦力測定試験時に、予め少
量の試験水を流入し、その時の試験水圧力を事前測定す
ることによって、ラビリンスシール部の圧損係数を計算
し、試験時の試験水量を適切に制御すると同時に、その
圧損係数を表示、記録して、制御棒駆動機構を保護しな
がら、摩擦力測定試験を精度良く効率的に行うことによ
って、制御棒駆動機構の信頼性を確保し、衝突の際の機
器の衝撃力を緩和することにより、プラントの信頼性、
安全性の向上に寄与し、更に定検時の被曝低減を図るこ
とのできる制御棒駆動機構試験装置を提供することを目
的としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、水源と、この水源から導出され
た挿入配管と、この挿入配管に介挿された流量調整弁
と、前記挿入配管に取付けられた流量計と、前記挿入配
管に取付けられた圧力測定部と、この圧力測定部からの
信号が入力される演算処理部と、この演算処理部からの
信号と前記流量計からの信号が入力される制御部と、こ
の制御部からの信号により制御される前記流量調整弁
と、前記演算処理からの信号が入力される表示部と、演
算処理部からの信号が入力される記録部とからなる制御
棒駆動機構試験装置を提供する。
【0015】
【作用】このように構成されたもののうち、圧力測定部
においては、制御棒駆動に関する摩擦力測定試験に先立
ち、ラビリンスシール圧損係数を測定可能な少流量の試
験水を流した時の圧力を測定し、その信号を基に演算処
理部においては、ラビリンスシール圧損係数を計算す
る。次にその演算処理部において発生するラビリンスシ
ール圧損係数の電気信号は、試験時の試験水流量を制御
する制御部へ送出される。ここで、図2を用いてラビリ
ンスシール圧損係数Kと制御棒駆動に関する摩擦力測定
時の試験水流量QT との関係を示す曲線Aについて述べ
る。
【0016】今摩擦力測定試験時に考慮すべき摩擦力の
許容値(管理値)が与えられた場合、それに対応して、
制御棒と中空ピストンを挿入するのに必要な中空ピスト
ン下面圧も(1)式によって求められる。またバランス
するラビリンスシールの圧損も同様に求められる。更
に、(2)式によりラビリンスシール圧損係数が測定し
てあるならば、試験水流量が求められる。曲線Aは、前
記ラビリンスシール圧損係数と試験水流量の関係をグラ
フ化したものであり、この関係は予め演算処理部にイン
プットされている。従って、摩擦力測定時に必要な試験
水流量に相当する電気信号を制御部へ送信することが可
能となっている。
【0017】次に制御部においては、演算処理部から得
られた電気信号を基に、試験時の試験水流量を調整する
流量調整弁を制御し、その結果、ラビリンスシールの状
態、即ちラビリンスシールの圧損係数に相応した試験水
流量で摩擦力測定試験の実施が可能となる。更に、演算
処理部にて計算された圧損係数は、表示部にて、試験員
が確認でき、また、記録部にてデータの保存が可能とな
っている。
【0018】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。
【0019】図1は本発明による制御棒駆動機構試験装
置の概要を示す構成図である。図1において、原子炉圧
力容器1に設けられた制御棒駆動機構ハウジング10内
に、ラビリンスシール15、中空ピストン14等から成
る制御棒駆動機構16が備えられている。
【0020】制御棒駆動に関する摩擦力測定時には、挿
入配管22より、中空ピストン14下面に試験水流量Q
T を注入して中空ピストン14及びこれに連結された制
御棒5を挿入することにより、試験を施行する。
【0021】図中のQT は試験水流量、QL はラビリン
スシール15を流れるリーク流量、QD は中空ピストン
を駆動させる流量であり、QT はQL とQD との和であ
る。次にこのような構成からなる本実施例の作用につい
て説明する。まず、摩擦力測定試験に先立ち、ラビリン
スシール15の圧損係数を測定するために少量の試験水
流量を注入する。少量の試験水流量を注入した時の圧力
を圧力測定部29で測定し、その信号を基に、演算処理
部30にてラビリンスシール15の圧損係数を計算す
る。
【0022】次に、演算処理部30において発生するラ
ビリンスシール15の圧損係数の電気信号は試験時の試
験流量を制御する制御部31へ送出される。制御部31
は、この電気信号に従い、流量調整弁24の制御を行
う。また、演算処理部30で計算されたラビリンスシー
ル15の圧損係数は、表示部32にて示され、試験員が
確認できると同時に、記録部33にも記録される。
【0023】このように本実施例によれば、制御棒駆動
に関する摩擦力測定時に、予め少量の試験水を流し、そ
の時の試験水圧力を測定することによって、ラビリンス
シール部の圧損係数を計算し、試験時の試験水量を適切
に制御することにより、摩擦力測定試験を精度良く且つ
効率的に行うことができる。他の実施例について図3を
用いて説明する。
【0024】図3において、中空ピストン14の下面圧
力を精度良く測定するために、制御棒駆動機構ハウジン
グ10の下端に圧力計34を設ける。前記圧力計34か
らの圧力信号を圧力測定部29に送信し、演算処理部3
0にてラビリンスシール15の圧損係数をより正確に計
算できるものである。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
制御棒駆動に関する摩擦力測定時に、予め少量の試験水
を流し、その時の試験水圧力を測定することによって、
ラビリンスシール部の圧損係数を事前計算し、試験時の
試験水流量を適切に制御することにより、制御棒駆動機
構を保護しながら、摩擦力測定試験を精度良く且つ効率
的に行うことによって、定検時の被曝低減を図り、更に
プラントの信頼性、安全性の向上に寄与するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による制御棒駆動機構試験装置の概略を
示す構成図。
【図2】ラビリンスシール圧損係数と制御棒駆動に関す
る摩擦力測定試験水流量との関係を示す図。
【図3】本発明の他の実施例の概略を示す構造図。
【図4】従来の原子炉圧力容器内部の全体を示す構造
図。
【図5】従来の制御棒駆動機構試験装置の概略を示す構
成図。
【符号の説明】
14…中空ピストン 16…制御棒駆
動機構 22…挿入配管 25…流量計 24…流量調整弁 23…試験用水
源 29…圧力測定部 30…演算処理
部 31…制御部 32…表示部 33…記録部 34…圧力計

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水源と、この水源から導出された挿入配
    管と、この挿入配管に介挿された流量調整弁と、前記挿
    入配管に取付けられた流量計と、前記挿入配管に取付け
    られた圧力測定部と、この圧力測定部からの信号が入力
    される演算処理部と、この演算処理部からの信号と前記
    流量計からの信号が入力される制御部と、この制御部か
    らの信号により制御される前記流量調整弁とからなる制
    御棒駆動機構試験装置。
  2. 【請求項2】 演算処理部からの信号が入力される表示
    部と、演算処理部からの信号が入力される記録部とを有
    する請求項1記載の制御棒駆動機構試験装置。
JP3166619A 1991-07-08 1991-07-08 制御棒駆動機構試験装置 Pending JPH0511093A (ja)

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JP3166619A JPH0511093A (ja) 1991-07-08 1991-07-08 制御棒駆動機構試験装置

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008203162A (ja) * 2007-02-22 2008-09-04 Global Nuclear Fuel Americas Llc 原子炉の制御セルのセル摩擦測定基準を判定する方法
KR101121515B1 (ko) * 2010-12-28 2012-02-28 두산중공업 주식회사 제어봉 가이드 튜브 마찰 시험용 게이지
JP2013156077A (ja) * 2012-01-27 2013-08-15 Toshiba Corp 制御棒駆動機構のフリクション試験測定装置
CN104681110A (zh) * 2015-01-27 2015-06-03 中国核动力研究设计院 一种棒束通道全透明可视化实验装置
CN112164480A (zh) * 2020-09-03 2021-01-01 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) 一种控制棒驱动线的落棒试验装置和系统

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