JPH06109889A - 制御棒位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、制御棒の位置を正確に、か
つその落下速度にも影響されずに検出することの可能な
制御棒位置検出装置を提供しようというものである。 【構成】 本発明は、制御棒の位置を検出する装置にお
いて、超音波送受信器12と超音波が反射する構造15とし
た制御棒の延長棒11とを具備することにより、制御棒２
の位置を検出することが可能な構成としたことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は原子炉の出力を制御する
制御棒の位置を検出する制御棒位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高速炉に限らず原子炉の出力を制御する
ための一手段として制御棒がある。この制御棒は中性子
を吸収し、核分裂の連鎖反応をコントロールするための
もので、原子力プラントの中でも重要な機器の一つであ
る。またプラントが異常状態になった場合には、制御棒
を炉心に挿入し原子炉を停止させるという重要な役割を
も有している。この制御棒の位置を知ることは原子炉の
状態を知ることであり、特に原子炉を緊急に停止させる
ために制御棒を挿入した時の位置を知ることは、中性子
検出器により原子炉の出力を知ることと同様に重要な検
出パラメータである。

【０００３】従来、制御棒の位置を検出するシステムと
しては、エンコーダやシンクロナスモータ等による連続
式位置検出装置がある。しかしながら、エンコーダやシ
ンクロナスモータは制御棒を上部で駆動している制御棒
駆動機構に設置されているため、制御棒を緊急に炉心に
挿入する場合には、この制御棒駆動機構と制御棒本体と
が切り離され、制御棒本体のみが炉心内に上方から挿入
されるため、制御棒の炉心内での位置を知ることはでき
ない。そのため、このような場合には制御棒の落下する
途中にリミットスイッチを設け、リミットスイッチを制
御棒が接触することによってその位置を知る方法が一般
的に行われている。しかしながらバックアップの制御棒
として備えられている後備炉停止系制御棒の場合には、
炉心に挿入された状態は制御棒全てが冷却材中にあるた
め、その位置をリミットスイッチによって知ることはで
きない。そのため、制御棒と一体になっており制御棒の
上部にある制御棒延長棒に、永久磁石を内蔵し、制御棒
を囲む形で円形のコイルを設け、そのコイルの中を永久
磁石が通り磁石のつくる磁場がコイルを横切る際に生ず
る電流を検出して、制御棒の位置を知る方法が採られて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の制御棒位置検出装置では次のような問題があっ
た。

【０００５】すなわち、高温の冷却材中で作動するリミ
ットスイッチがないためリミットスイッチを用いること
はできない。またコイルを用いる場合には、制御棒を囲
むようにコイルを制御棒駆動機構上部案内管内に設置す
るため、コイルの直径が大きくなる反面、制御棒延長棒
内の永久磁石は制御棒延長棒の寸法的に制約があり、大
きくかつ強い磁場を作り出すことができないため、コイ
ルに生ずる起電力が大きくとれなかった。また制御棒が
炉心に挿入された時には制御棒の落下速度が小さくなっ
ているため、コイルを横切る磁束がゆっくりとなり、コ
イルに生ずる起電力が小さくなってしまうことと、起電
力のピークがなだらかになってしまうことにもなった。
これらによって制御棒の挿入位置は大きな誤差でしか知
ることができなかった。さらにコイルは制御棒駆動機構
上部案内管に溶接によって設置されるため、コイル単体
ではメンテナンスができず、制御棒駆動機構上部案内管
ごと原子炉容器内から引き抜く等して大がかりなメンテ
ナンスを行なわねばならなかった。

【０００６】本発明は、かかる従来の事情に対処してな
されたもので、制御棒の位置を正確に、かつその落下速
度にも影響されずに検出することの可能な制御棒位置検
出装置を提供しようというものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は制御
棒の位置を検出する装置において、超音波送受信器と、
超音波が反射する構造とした制御棒延長棒とを具備する
ことにより、制御棒の位置を検出することが可能な構成
としたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記構成の本発明の制御棒位置検出装置では、
超音波を制御棒の延長棒に横から送信することにより、
制御棒の延長棒から反射した超音波を受信しその反射信
号を検出することによって、正確に制御棒の位置を知る
ことができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の制御棒位置検出装置の詳細を
図面を参照して一実施例について説明する。

【００１０】図１は本発明の一実施例の構成を示すもの
で、図において冷却材７中の炉心８には制御棒案内管３
が配設され、この制御棒案内管３内には制御棒２が挿入
自在に配設されている。この制御棒２の周囲には制御棒
駆動機構上部案内管４が炉心１の上方に配設されてい
る。

【００１１】前記制御棒位置検出装置１は超音波を反射
しやすくした部分と反射しずらくした部分とを有するよ
うに加工し、制御棒２に接続された制御棒延長棒11と、
超音波を発しまた受信する超音波素子12と、超音波素子
12を収める案内管13から構成されている。この超音波素
子12は案内管13の内壁に押し付けられており効率よく超
音波を制御棒延長棒11に向けて発射できるようになって
いる。超音波素子12には、信号を送りまた受信するため
の無機絶縁（ＭＩ）ケーブル14が接続されており、他端
は図示されてはいないが、超音波の信号処理回路に接続
されている。

【００１２】前記制御棒延長棒11には幅を変えた溝15が
形成されている。この制御棒延長棒11はさらに制御棒切
り離し機構５によって制御棒駆動機構６に接続されてい
る。通常運転時には制御棒２は制御棒駆動機構６によっ
て上下動し原子炉出力を制御する。またプラントの異常
時には制御棒２は制御棒切り離し機構５で制御棒駆動機
構６と切り離されて炉心８へと挿入され原子炉を停止さ
せることになる。制御棒２が切り離され炉心８内へ挿入
される時には、超音波パルスが超音波送受信素子12から
制御棒延長棒11に向かって発信され、制御棒延長棒11か
ら反射された超音波パルスは超音波送受信素子12に戻り
超音波信号処理回路で処理され制御棒延長棒11のどの部
分が通り過ぎたかを判定する。

【００１３】一般に超音波による形状の判定は約１mm程
度まで可能である。このことから、制御棒延長棒11に刻
む溝の幅も１mm単位で変えることによりどの溝が超音波
送受信素子12の位置を通過したかが判定可能となる。し
かも１mm単位で位置検出が可能となる。またコイルによ
る検出は10mmから20mm程度であるため本発明による位置
検出は飛躍的に精度のよいものとなる。超音波素子12は
案内管13内に入っているため、直接冷却材に触れずに交
換できる。従って制御棒駆動機構上部案内管４を引き抜
かずとも単体で交換等のメンテナンスが簡単に可能とな
る。

【００１４】このように上記構成の実施例によれば、精
度よく制御棒の落下位置の検出が可能となる。また単体
でのメンテナンスが可能となり信頼性が向上し原子力プ
ラントの安全性の向上に寄与することができる。

【００１５】次に図２を参照して本発明の他の実施例を
説明する。超音波送受信素子12は制御棒延長棒11に対し
て斜めに設置されている。制御棒延長棒11に刻まれた溝
16は図２に示すように上下の一方が超音波送受信素子に
対向する斜めの位置に形成されており、超音波送受信素
子12から発射された超音波は正確に反射されるようにな
っている。またさらに他の実施例として超音波送受信素
子は図示しない原子炉容器の側壁内部上方又はしゃへい
プラグ等に設置し、超音波は導波棒によって炉心内に導
く方法もある。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の制御棒位
置検出装置を用いて制御棒の位置を測定すれば、制御棒
の位置が精度よく測定することができ、メンテナンスが
容易にできることとなり原子力プラントの安全性の向上
に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る制御棒位置検出装置の
縦断面図。

【図２】

【符号の説明】

他の実施例を示す制御棒位置検出装置の縦断面図。 １…制御棒位置検出装置、２…制御棒、３…制御棒案内
管、４…制御棒駆動機構上部案内管、５…制御棒切り離
し機構、６…制御棒駆動機構、７…冷却材、８…炉心、
11…制御棒延長棒、12…超音波送受信素子、13…案内
管、14…無機絶縁ケーブル、15, 16…溝。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 浩二 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉の制御棒の位置を検出する制御棒
   位置検出装置において、制御棒の上部に接続された制御
   棒延長棒側面の一部に超音波反射部を形成し、制御棒延
   長棒の側方から超音波を発射し当該制御棒延長棒からの
   超音波の反射を受信する超音波送受信器を具備したこと
   を特徴とする制御棒位置検出装置。