JPH0555837B2 - - Google Patents

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JPH0555837B2
JPH0555837B2 JP62179557A JP17955787A JPH0555837B2 JP H0555837 B2 JPH0555837 B2 JP H0555837B2 JP 62179557 A JP62179557 A JP 62179557A JP 17955787 A JP17955787 A JP 17955787A JP H0555837 B2 JPH0555837 B2 JP H0555837B2
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JP
Japan
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electromagnet
plate
end plate
thickness
armature
Prior art date
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JP62179557A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS6423196A (en
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Kazuo Kato
Kotaro Sasaki
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Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Publication date
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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

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  • Electromagnets (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原子力発電装置の制御棒に使用され
ている吸着電磁石に係り、通常は吸着磁石で制御
棒を吊り下げておき、緊急時に電磁石を構成して
いるコイルのコイル電源を切り制御棒を開放する
ものであるが、開放時間の性能を向上した吸着電
磁石に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an adsorption electromagnet used in the control rods of nuclear power generation equipment.Usually, the control rods are suspended by the adsorption magnets, and in an emergency, the coils constituting the electromagnets are suspended. This invention relates to an adsorption electromagnet with improved opening time performance, which is used to turn off the coil power and open the control rod.

吸着電磁石は、原子炉中で使用するため、原子
炉の緊急時には、電磁石のコイル電流を切つてか
ら制御棒が電磁石から離れる迄の時間、即ちスク
ラム開放時間が出来るだけ短いことと、一方完全
な防水性が要求され、制御棒と一体となつたアマ
チユアを電磁石に吸着するため、電磁石のアマチ
ユア吸着側は非磁性板で封止する必要があつた。
このため、従来は黄銅製の板厚が5mmの板を使用
していたが、スクラム開放時間(電磁石のコイル
電流を切つてから制御棒と一体となつているアマ
チユアが電磁石端面から離れるまでの時間)を改
善し短くするため、電磁石吸着面に非磁性板を挿
入し空源長を大きくして、スクラム開放時間特性
の要求性能を満足するようにしていたが、この方
法では吸着特性が悪くなると共に、同じ吸着力を
得るためには大きな起磁力を必要とし、利用でき
る特性範囲が非常に狭くなるという欠点があつ
た。
Adsorption electromagnets are used in nuclear reactors, so in the event of a nuclear reactor emergency, the time from when the electromagnet's coil current is cut until the control rod leaves the electromagnet, that is, the scram opening time, must be as short as possible, and on the other hand, it must be completely Water resistance was required, and in order to attract the armature integrated with the control rod to the electromagnet, it was necessary to seal the armature attraction side of the electromagnet with a non-magnetic plate.
For this reason, conventionally a brass plate with a thickness of 5 mm was used, but the scram release time (the time from when the electromagnet's coil current is cut until the armature integrated with the control rod separates from the end face of the electromagnet) ) In order to improve and shorten the time, a non-magnetic plate was inserted into the electromagnet attraction surface and the air source length was increased to satisfy the required performance of the scram release time characteristics, but this method deteriorated the attraction characteristics. At the same time, in order to obtain the same attraction force, a large magnetomotive force is required, which has the disadvantage that the usable characteristic range becomes extremely narrow.

本発明は、これらの欠点を除去するため、電磁
石の密閉用エンドプレートの材料を、黄銅板から
非磁性ステンレスのSUS304や、非磁性のモネル
メタルに変え、さらに板厚も5mm以下の厚さにし
て吸着力特性を保持し、尚かつ、スクラム解放特
性の向上を行つたものである。
In order to eliminate these drawbacks, the present invention changed the material of the electromagnet's sealing end plate from brass plate to non-magnetic stainless steel SUS304 or non-magnetic Monel metal, and also made the plate thickness less than 5 mm. It maintains the adsorption force characteristics and also improves the scram release characteristics.

本発明の吸着電磁石は、45%ニツケル鉄パーマ
ロイ材(以下45%パーマロイと称する)よりなる
所謂45%パーマロイの鉄心と、その内部に入るコ
イル、及びコイル挿入口を防水の目的から取り付
けるエンドプレートと、電磁石と組合せ電磁石に
吸引され、制御棒と一体になつたアマチユアなど
により構成されており、吸着電磁石の本体にある
エンドプレートの材質を、耐久性、溶接性があり
価格も安価な非磁性ステンレス(SUS304)やモ
ネルメタルにすることと、板厚を薄くすることに
よりスクラム解放時間を短くすることを特徴とす
る。
The adsorption electromagnet of the present invention comprises a so-called 45% permalloy iron core made of 45% nickel iron permalloy material (hereinafter referred to as 45% permalloy), a coil that goes inside the core, and an end plate to which the coil insertion port is attached for the purpose of waterproofing. It consists of an electromagnet and an armature that is attracted by the electromagnet and integrated with the control rod.The material of the end plate in the body of the attracting electromagnet is made of non-magnetic stainless steel, which is durable, weldable, and inexpensive. It is characterized by shortening the scram release time by using (SUS304) or Monel metal and by reducing the plate thickness.

又、本発明の吸着電磁石は、水中又は、高温度
の水蒸気の満ちた雰囲気で使用するため、エンド
プレートはコイルを水滴から保護するためのもの
で、45%パーマロイから成る鉄芯とはアルゴンガ
ス中で友金を用い、溶接による封止、或いは銀ろ
う付けによる封止を行なう。
In addition, since the adsorption electromagnet of the present invention is used underwater or in an atmosphere filled with high-temperature steam, the end plate is used to protect the coil from water droplets, and the iron core made of 45% permalloy is made of argon gas. Inside, tomokin is used and sealing is performed by welding or silver brazing.

第1図は、原子炉の制御棒を保持している吸着
電磁石の断面図であり、制御棒5と一体となつた
電磁石に吸着するアマチユア4が電磁石から離れ
た状態を示す。
FIG. 1 is a sectional view of an adsorption electromagnet holding a control rod of a nuclear reactor, showing a state in which an armature 4 adsorbed to an electromagnet integrated with a control rod 5 is separated from the electromagnet.

1は、電磁石の鉄芯で、45%パーマロイで作ら
れてあり、2はコイル、3は電磁石の中のコイル
を封止するためのエンドプレートである。エンド
プレート3は、電磁石とアマチユア4をコイル2
に電流を流した時電磁石に吸引するためには非磁
性である必要があり、又電磁石の中のコイルを封
止し、鉄芯との間は溶接或いは、ろう付けにより
完全に封止出来る材料であり、又構造であること
が必要である。7は、エンドプレートを電磁石に
溶接するする時、或いはろう付けするときに、コ
イルに熱が通らないよう用いる耐熱材で、通常ア
スベスト板を用いている。アマチユア4は、45%
パーマロイで作つてあり、電磁石コイルに電流を
流した時、電磁石に吸引されており、アマチユア
4と制御棒5は一体となつている。
1 is the iron core of the electromagnet, which is made of 45% permalloy, 2 is the coil, and 3 is the end plate for sealing the coil inside the electromagnet. The end plate 3 connects the electromagnet and armature 4 to the coil 2.
It must be non-magnetic in order to be attracted to the electromagnet when a current is applied to it, and it must be a material that can seal the coil inside the electromagnet and completely seal the gap with the iron core by welding or brazing. It is also necessary to have a structure. 7 is a heat-resistant material used to prevent heat from passing through the coil when welding or brazing the end plate to the electromagnet, and is usually an asbestos plate. Amateur 4 is 45%
It is made of permalloy, and when a current is passed through the electromagnetic coil, it is attracted by the electromagnet, and the armature 4 and control rod 5 are integrated.

制御棒5は、原子炉運転時には、アマチユア4
と共に電磁石に吸着しているが、原子炉に緊急事
態が発生した時は電磁石のコイル電流を切り、ア
マチユアを電磁石から離し、自由落下により制御
棒を炉中に装着する。
The control rod 5 is connected to the armature 4 during reactor operation.
However, in the event of an emergency in the reactor, the coil current of the electromagnet is cut off, the armature is separated from the electromagnet, and the control rod is installed into the reactor by free fall.

電磁石のコイル電流を切つてから、アマチユア
4が電磁石面から離れる迄の時間がスククラム開
放時間で、吸着負荷荷重が10Kgとした時、電磁石
起磁力が600ATの時は、50ms以下、400ATの時
は、40ms以下の値が要求されている。
The time from when the coil current of the electromagnet is cut until the armature 4 separates from the electromagnet surface is the scram opening time, and when the adsorption load is 10Kg, when the electromagnet magnetomotive force is 600AT, it is less than 50ms, and when it is 400AT, it is less than 50ms. , a value of 40ms or less is required.

第2図は、電磁石のコイルにコイル電流が通電
している状態でアマチユア4は電磁石のヨークの
部分に吸引し、密着し、電磁石のコイルによつて
生ずる磁束は、鉄芯のヨークとアマチユアによつ
て閉磁路を形成している。
Figure 2 shows that when the coil current is flowing through the electromagnet coil, the armature 4 is attracted to the yoke part of the electromagnet and comes into close contact with it, and the magnetic flux generated by the electromagnet coil flows between the yoke of the iron core and the armature. Thus, a closed magnetic path is formed.

第3図は、電磁石のコイル電流が遮断され、ア
マチユア4が電磁石から離れる状態を示すが、電
磁石のコイル電流を遮断すると、電磁石及びアマ
チユアの磁束の通路、及び漏れ磁束の通るエンド
プレート3には大きなうず電流6が発生し、磁束
変化の時定数を長くする作用をする。
FIG. 3 shows a state in which the coil current of the electromagnet is cut off and the armature 4 is separated from the electromagnet. However, when the coil current of the electromagnet is cut off, the magnetic flux path of the electromagnet and the armature, and the end plate 3 through which leakage magnetic flux passes. A large eddy current 6 is generated, which acts to lengthen the time constant of magnetic flux change.

本発明では、吸着電磁石のアマチユア4が電磁
石から離れるスクラム解放時間の長さをエンドプ
レートに使用する板材の材質、及び板厚を変え、
スクラム解放時間を大巾に向上するもので、従
来、黄銅板の5mm厚さの板を用いていたのに比べ
非磁性ステンレスのSUS304材或いは、非磁性材
の63%ニツケル、33%銅、4%シリコンの合金で
あるモネルメタルの、板厚3mm以下溶接可能板厚
の材料を使用することにより、吸着負荷荷重は10
Kgの時、スクラム開放時間を電磁石の起磁力が
600ATの時50ms以下、400ATの時40ms以下の仕
様を満足する制御棒用吸着磁石とすることが出来
る。
In the present invention, the length of the scram release time in which the armature 4 of the adsorption electromagnet separates from the electromagnet is determined by changing the material and thickness of the plate used for the end plate.
This greatly improves the scram release time, and compared to the conventional method of using a 5mm thick brass plate, non-magnetic stainless steel SUS304 material or non-magnetic material 63% nickel, 33% copper, 4 By using Monel metal, which is an alloy of % silicon, with a weldable plate thickness of 3 mm or less, the adsorption load can be reduced to 10%.
Kg, the scram opening time is the magnetomotive force of the electromagnet.
It can be used as a control rod adsorption magnet that satisfies the specifications of 50ms or less for 600AT and 40ms or less for 400AT.

本発明は、制御棒用吸着電磁石のエンドプレー
トに従来使用していた板厚5mmの黄銅板に代え、
板厚3mm以下の非磁性ステンレスのSUS304或い
は、モネルメタルを用いるもので、その実施例
を、SUS304を使用したときを第4図に、モネル
メタルを使用したときを第5図に示す。
The present invention replaces the 5 mm thick brass plate conventionally used for the end plate of the control rod adsorption electromagnet.
It uses non-magnetic stainless steel SUS304 or Monel metal with a plate thickness of 3 mm or less, and examples thereof are shown in FIG. 4 when SUS304 is used and in FIG. 5 when Monel metal is used.

制御棒用の吸着磁石は、外径70mmφ、長さ130
mm、アマチユアは、径70mmφ、厚さ25mmで、荷重
は10Kgにより計測した。
The control rod adsorption magnet has an outer diameter of 70mmφ and a length of 130mm.
The diameter of the armature was 70mmφ, the thickness was 25mm, and the load was 10Kg.

第4図aの曲線は、エンドプレートに従来使用
している厚さ5mm黄銅板を用いた場合であり、起
磁力が400ATの時には、約68msとなり、要求仕
様を満足しない。このため、従来は電磁石とアマ
チユアの間に空隙を作つてスクラム解放時間を短
くする工夫をしていたが、本発明では、エンドプ
レートに非磁性ステンレスSUS304の板、或いは
モネルメタルの板を用いた。
The curve in Figure 4a is for the case where the conventionally used 5 mm thick brass plate is used for the end plate, and when the magnetomotive force is 400 AT, it is about 68 ms, which does not meet the required specifications. For this reason, in the past, a space was created between the electromagnet and the armature to shorten the scram release time, but in the present invention, a plate of non-magnetic stainless steel SUS304 or a plate of Monel metal was used for the end plate.

第4図bはSUS304の5mm厚板を、cは
SUS304の3mm厚板をdはSUS304の1mm厚板を
用いた時のスクラム開放時間と起磁力との関係を
示す。
Figure 4 b shows a 5mm thick plate of SUS304, and c shows a 5mm thick plate of SUS304.
d shows the relationship between the scram opening time and the magnetomotive force when a 1 mm thick SUS304 plate is used.

第5図eはモネルメタルの厚板が5mmの時、f
は厚板が3mmの時、gは厚板が1mmの時の値を示
す。SUS304で3mmの時400ATに於けるスクラム
解放時間は33ms、600ATの時43msとなり、空隙
を設けるなどの手段を用いなくても要求仕様を満
足した。又、厚板が1mmの時には、よりスクラム
解放時間は短くなつた。同様に、非磁性のモネル
メタルである63%ニツケル、33%銅、4%シリコ
ンの合金板では、厚板5mmでも起磁力が400AT、
600ATに於けるスクラム解放時間の要求仕様を
満足出来た。
Figure 5e shows f when the Monel metal plate is 5mm thick.
indicates the value when the thick plate is 3 mm, and g indicates the value when the thick plate is 1 mm. When SUS304 was 3mm, the scram release time was 33ms for 400AT and 43ms for 600AT, satisfying the required specifications without using any means such as creating a gap. Also, when the thickness of the plate was 1 mm, the scram release time became shorter. Similarly, a non-magnetic monel metal alloy plate of 63% nickel, 33% copper, and 4% silicon has a magnetomotive force of 400 AT even if the plate is 5 mm thick.
We were able to meet the required specifications for scrum release time in 600AT.

以上の結果によると、エンドプレートに使用し
た材料の固有抵抗は、従来使われていた黄銅板
は、ほぼ4μΩ―cm、非磁性ステンレスSUS304は、
20μΩ―cm以上、モネルメタルは、約50μΩ―cmの
値であり、エンドプレートに使用する非磁性材の
固有抵抗値、及び厚板にスクラム解放時間が大き
く影響されることがわかかつた。
According to the above results, the specific resistance of the materials used for the end plate is approximately 4μΩ-cm for the conventionally used brass plate, and for the non-magnetic stainless steel SUS304.
It was found that the scram release time was greatly influenced by the specific resistance value of the non-magnetic material used for the end plate and the thick plate.Monel metal had a value of about 50μΩ-cm.

本発明の実施例では、電磁石の鉄心材料である
45%ニツケルパーマロイと溶接出来、しかも容易
に入手出来、価格的にも安価な非磁性ステンレ
ス、モネルメタルを用いたものであるが、金属チ
タン、調密非磁性セラミツクス板を用いても同様
な効果が得られる。これ等材料は、本質的に高価
であり、他の材料との溶接は難しいが、電磁石に
溶接する部分を、予め金属材料によりスパツタ
し、これにメツキ等により厚い金属層を作り、
後、ろう付けなどを行なうことにより金属チタ
ン、或いはセラミツクス板に於てもエンドプレー
トを作ることが出来る。
In an embodiment of the invention, the core material of the electromagnet is
Non-magnetic stainless steel and monel metal, which can be welded to 45% nickel permalloy and are easily available and inexpensive, are used, but the same effect can be obtained by using metallic titanium or a sealed non-magnetic ceramic plate. can get. These materials are inherently expensive and difficult to weld with other materials, but the part to be welded to the electromagnet is spattered with a metal material in advance, and a thick metal layer is created by plating or the like.
After that, by performing brazing or the like, an end plate can be made from a metal titanium or ceramic plate.

以上述べたように、材料固有抵抗の高い材料で
厚板が3mm以下の板をエンドプレートとして使用
することにより、原子炉の制御棒を制御するスク
ラム解放時間を大巾に短縮した制御棒吸着電磁石
を構成出来た。エンドプレートの板厚は、本発明
の結果では薄いほど好ましいが、原子炉中で吸着
電磁石が設置される炉内の湿度は、ほぼ100%と
予測されるが、エンドプレートには圧力を受ける
ことはなく、従つて、スクラム解放時間の特性上
からエンドプレートの板厚は、溶接時の溶接性に
よつて決まり、ほぼ板厚は0.5mm程度あればよい。
As mentioned above, by using a plate with a thickness of 3 mm or less made of a material with high material resistivity as an end plate, the control rod adsorption electromagnet can greatly shorten the scram release time that controls the control rods of a nuclear reactor. I was able to configure. According to the results of the present invention, the thickness of the end plate is preferably as thin as possible; however, although the humidity inside the reactor where the adsorption electromagnet is installed is predicted to be approximately 100%, the end plate is subject to pressure. Therefore, from the characteristics of the scram release time, the thickness of the end plate is determined by the weldability during welding, and the thickness should be approximately 0.5 mm.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、吸着電磁石の構造を示す断面図。第
2図は、吸着電磁石のアマチユアを吸着した状態
にあるときの図。第3図は、吸着電磁石からアマ
チユアが離れた時の状態を示す図。第4図は、エ
ンドプレートに5mm厚黄銅板、非磁性ステンレ
ス、SUS304の5mm厚、3mm厚、1mm厚さの板を
用いたときの、起磁力、スクラム解放時間特性を
示す図。第5図は、エンドプレートに、モネルメ
タル板の5mm厚、3mm厚、1mm厚を用いた時の起
磁力、スクラム解放時間特性を示す図。 1……鉄芯、2……コイル、3……エンドプレ
ート、4……アマチユア、5……制御棒、6……
うず電流、7……アスベスト板、8……取り付け
穴、a……エンドプレート厚さ5mm黄銅体、b…
…エンドプレート厚さ5mmステンレスSUS304、
c……エンドプレート厚さ3mmステンレス
SUS304、d……エンドプレート厚さ1mmステン
レスSUS304、e……エンドプレート厚さ5mmモ
ネルメタル、f……エンドプレート厚さ3mmモネ
ルメタル、g……エンドプレート厚さ1mmモネル
メタル。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of an adsorption electromagnet. FIG. 2 is a diagram of the attracting electromagnet in a state where the armature is attracted. FIG. 3 is a diagram showing the state when the amateur is separated from the adsorption electromagnet. Figure 4 is a diagram showing the magnetomotive force and scram release time characteristics when using 5 mm thick brass plates, non-magnetic stainless steel plates, and SUS304 plates of 5 mm thickness, 3 mm thickness, and 1 mm thickness for the end plates. FIG. 5 is a diagram showing the magnetomotive force and scram release time characteristics when Monel metal plates with a thickness of 5 mm, 3 mm, and 1 mm are used for the end plate. 1... Iron core, 2... Coil, 3... End plate, 4... Armature, 5... Control rod, 6...
Eddy current, 7...Asbestos plate, 8...Mounting hole, a...End plate thickness 5mm brass body, b...
...End plate thickness 5mm stainless steel SUS304,
c...End plate thickness 3mm stainless steel
SUS304, d... End plate thickness 1mm stainless steel SUS304, e... End plate thickness 5mm monel metal, f... End plate thickness 3mm monel metal, g... End plate thickness 1mm monel metal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 原子炉の制御棒を吸着するためのヨーク、コ
イル、密閉用エンドプレートにより構成された密
閉形制御棒用吸着電磁石において、エンドプレー
ト用板に、材料固有抵抗が20μΩ―cm以上で、板
厚が3mm以下の非磁性材料板を使用することを特
徴とした制御棒用吸着電磁石。
1. In a closed type control rod adsorption electromagnet consisting of a yoke, a coil, and a sealing end plate for adsorbing the control rods of a nuclear reactor, the end plate plate must have a material resistivity of 20 μΩ-cm or more and a plate thickness of 20 μΩ-cm or more. An adsorption electromagnet for control rods characterized by using a non-magnetic material plate with a diameter of 3 mm or less.
JP62179557A 1987-07-17 1987-07-17 Electromagnet for attracting control rod Granted JPS6423196A (en)

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JPS6423196A JPS6423196A (en) 1989-01-25
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