JPH0933683A

JPH0933683A - 制御棒及び原子炉吸収体クラスタの自動分離装置

Info

Publication number: JPH0933683A
Application number: JP8183580A
Authority: JP
Inventors: Yves Bergamaschi; イブ・ベルガマスキ
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1995-07-12
Filing date: 1996-07-12
Publication date: 1997-02-07
Also published as: EP0753861A3; FR2736747A1; FR2736747B1; EP0753861A2; US5606582A; EP0753861B1; DE69606236D1

Abstract

(57)【要約】【課題】人手により作業を解消すると共に切離しの中
立化を可能にする制御棒及び原子炉吸収体クラスタ間の
自動分離装置を提供することにある。【解決手段】この装置は、原子炉容器内部の圧力と温
度の少なくとも一方がある値以下に降下したときに、吸
収体燃料棒クラスタ（６）をその制御棒（５）から自動
的に切り離すことを可能にするものである。任意に鎖錠
部材（３２）の下に配置されている気圧計モジュールに
よって完成されるところの可動アセンブリを制作するた
めに、取付けヘッド（３７）と鎖錠部材（３２）との間
に配置された熱モジュール（３５）を主として用いる。
用途は加圧水型原子炉である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加圧水型原子炉の
炉心で中性子を吸収する手段と原子炉の制御棒との間の
切離し装置に関するものである。分離は原子炉をそのコ
ールド停止状態に導く段階の間に自動的に起きる。

【０００２】本発明は、加圧水型原子炉における炉心再
装入作業などの時間を短縮すること、およびこれに関連
して放射線に対する人の被爆量を減少することを可能に
する加圧水型原子炉における特に重要な応用を有する。

【０００３】

【従来の技術】加圧水型原子炉を制御するために、現在
は中性子吸収能を有する燃料棒クラスタを使用してい
る。燃料棒クラスタは、前記炉心の反応度にしたがって
原子炉によって供給される出力を調整するように、炉心
の内部で垂直に燃料要素間に置かれ、まとめて「燃料ア
センブリ（ｆｕｅｌａｓｓｅｍｂｌｙ）」と呼ばれ
る。これらの手段をこの出願では「吸収体クラスタ（ａ
ｂｓｏｒｂｅｃｌｕｓｔｅｒｓ）」と呼ぶ。

【０００４】制御棒にそれぞれ取り付けられている各吸
収体クラスタは、たとえば、制御棒と協働して、きつい
チューブ状囲壁の内部に置かれる、ねじナット型の変位
機構によって変位する。その囲壁は原子炉容器に連結さ
れて、原子炉容器封止カバーの上に垂直に配置される。

【０００５】制御棒の下側部分は連結手段によって終端
する。その連結手段は吸収体クラスタのつかみポメル
（ｐｏｍｍｅｌ）に係合し、原子炉容器の封止カバーが
ひとたび外されると、特殊な工具によって遠方から手動
でゆるめることができる。

【０００６】原子炉の運転には炉心の燃料アセンブリの
定期的な交換を要する。

【０００７】その操作は封止カバーを原子炉容器から外
す必要がある。その際には、封止カバーによって支持さ
れている制御棒駆動機構を一緒に外す。原子炉容器蓋を
外した後で、特殊な工具を用いて、制御棒をそのそれぞ
れの吸収体クラスタから手動で個々に切り離す。その後
で、炉心の上部に置かれている原子炉の内部装置を制御
棒群と同時に外す。制御棒は内部装置で引き上げる。

【０００８】その後で燃料アセンブリの被覆をはがし、
炉心から取り出すことができる。炉心の再装入作業中お
よびその状態における保守作業中は原子炉は停止するこ
とは明らかである。そのことを「コールド停止状態（ｃ
ｏｌｄｓｈｕｔｄｏｗｎｓｔａｔｅ）」と呼ぶ。した
がって、安全基準を満たすためには吸収体クラスタは燃
料アセンブリの内部に完全に留まっていなければならな
い。

【０００９】制御棒をそれに関連する吸収体クラスタか
ら切り離すためには、各リンクの手動操作に比較的長い
時間がかかる。したがって、手動分離作業の総時間は比
較的長く、その時間中は作業員は放射線に被爆すること
になる。

【００１０】米国特許第２２６１５９５号は、制御棒と
それに関連する吸収体クラスタの間の連結装置を開示し
ている。この装置によって封止カバーを原子炉容器から
外す前に切り離せるようにして、制御棒の変位機構を使
用できるようにしている。分離および再連結は制御棒を
降下させた後に上昇させ、その間に吸収体クラスタは燃
料アセンブリの中に完全に挿入される。

【００１１】このような装置には、原子炉容器の開放の
後のリンクの手動分離を避け、したがって、炉心の再装
入作業時間を短縮し、かつ人の放射線被爆量を減少する
という利点がある。

【００１２】しかし、制御棒ベースを連結するための手
段は、それらの手段が動作しない位置にあるときは、吸
収体クラスタつかみ部材内に係合されたままである。し
たがって、炉心を被覆している内部装置が通常のように
して制御棒の上にあるならば、内部装置を外す間に一つ
または複数の吸収体クラスタが偶発的に上昇することに
配慮する必要がある。これは、たとえば、制御棒のベー
スと、関連する吸収体クラスタのつかみ部材との間の整
列が不完全で、前記要素を付着すなわち鎖錠させること
になることによる。そうなると炉心の放射能が上昇する
ことになり、原子炉容器が開かれたときに燃料アセンブ
リ中の吸収体クラスタを維持するための安全基準に全く
適合しない。更に、連結手段が動作位置にあるときに、
装置が詰まった場合に制御棒と吸収体クラスタの間の連
結を切り離す手段は無い。

【００１３】ドイツ特許第４２１２２８４号が、原子炉
内部の異常な温度上昇の場合に、制御棒をそれに関連し
ている吸収体クラスタと、前記クラスタ内部の推進力と
から自動的に確実に切り離す温度管理装置を開示してい
る。

【００１４】この装置は、一つまたは複数の金属ベロー
ズと、相互に通じて、一次流体が満たされている補助タ
ンクとで構成されている熱膨張モジュールに連結されて
いるボルトによって動作位置に維持されるボール型連結
手段を有する。膨脹モジュールの内部に満たされている
流体の膨脹の作用の下でベローズが長くなると、最初に
切り離せるようにし、その後で吸収体クラスタを押し戻
すようにしてボルトを変位させる。

【００１５】しかし、このような装置は、外部からの操
作を要しないという利点があるが、切離しを確実にし、
吸収体クラスタの内部に押し込むだけである。連結手段
を非動作位置または動作位置に置くことを調整するボル
トの位置が、原子炉の温度、および実際に膨脹モジュー
ルの温度に直接依存する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、外部
の介入なしに、および米国特許第２２６１５９５号の発
明で見られる諸欠点なしに、従来の態様のジョイントに
おける人手による作業を解消し、したがって、原子炉容
器が開かれたときに行われる作業の時間を短縮し、しか
も放射線被爆量を減少するために、原子炉容器の封止カ
バーを外す前に、原子炉をコールド停止状態に置く間
に、制御棒とそれに関連する吸収体クラスタの間のリン
クに、制御棒を吸収体クラスタから自動的に分離させる
ことを可能にする装置を設けることである。

【００１７】本発明の別の目的は、制御棒と吸収体クラ
スタの間の前記リンクに、ドイツ特許第４２１２２８４
号の自動分離装置とは異なって中立化できる、自動分離
装置を与えることである。自動分離の中立化によって、
一方では、原子炉が原子炉容器の開放以外の理由でコー
ルド停止状態に置かれたならば、不必要な切離しを避
け、他方では、たとえば、従来技術におけるように、原
子炉容器の封止および原子炉の出力の上昇の前のコール
ド停止状態中に、再連結する性能を避けることを可能に
する。

【００１８】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の主
な目的は、取付けヘッドと、鎖錠された状態と鎖錠を解
除された状態を占めることができると共に軸線方向の動
きによって状態が変更されるようになる可動鎖錠部材と
を組み込んだ、加圧水型原子炉の炉心の燃料要素の間に
挿入することを意図されている吸収体クラスタのポメル
と、原子炉容器の密閉カバーの上部に配置されている密
閉蓋の内部に配置されている制御機構によって引き起こ
された運動を吸収体クラスタに伝わる制御棒との間の自
動分離装置であって、取付けヘッドと鎖錠部材の間に置
かれ、温度の作用下に軸線方向に変形すると共に軸線方
向に動くことができるアセンブリを形成する熱モジュー
ルも備えることを特徴とする自動分離装置によって達成
される。

【００１９】本発明の好適な実施例においては、熱モジ
ュールが密封注水ベローズを備える。

【００２０】取付けヘッドは、小さなばねによって突き
出して、制御棒のクラッディングすなわちシースの中に
納められているシリンダの中で滑る、少なくとも一つの
径方向取付けフィンガを備え、前記シリンダは取付けフ
ィンガを受容するために、内部部分内に、頂部から底部
まで、面取りした拡大部と、高さの一部にわたって機械
加工されて、断面がＵ形である軸線方向ノッチとを有す
る。取付けヘッドの上に第２のばねが配置される。第２
のばねは取付けヘッドを下方に押す。

【００２１】鎖錠部材は制御棒のクラッディングの内部
に同軸状に装着された円筒状部材であって、鎖錠部材が
高い位置にあるときに、制御棒のクラッディングの内部
に配置されるボールの前方に配置できる環状鎖錠溝を有
する。ボールは、クラッディングの底に配置されている
径方向の円錐台形空所の中に受容される。その空所の厚
さはボールの直径より小さい。ボールが径方向外向きに
出ることを阻止するように前記空所の形は定められる。

【００２２】抜取りチューブがクラッディングの下端部
上に滑るようにして装着されて、十分に剛い第３のばね
によって下方に押されて制御棒を持ち上げる。この抜取
りチューブは上部に軸線方向部分を有するスロットを有
する。その軸線方向部分にらせん部が続き、シリンダと
一体である案内ピンの上を滑ることによってシリンダの
移動を案内する。

【００２３】制御棒のクラッディングが、案内ピンと同
じ高さで、制御棒に対するシリンダの一回転の一部だけ
回転させる水平スロットを有し、したがって、Ｕ形内部
ノッチから取付けフィンガを自由にし、したがって取付
けヘッドの自由な下方移動を許す。

【００２４】原子炉容器水の温度があるしきい値（たと
えば、約８０℃）より低く降下した場合に、本発明の装
置によって制御されて、制御棒に対する吸収体クラスタ
の自動分離が起きる。その後で取付けフィンガがＵ形軸
線方向ノッチに接触し、水の収縮のためにべローズが短
くなった作用の下に鎖錠部材がその上側位置まで上昇す
る。そのために、鎖錠部材の環状溝の中のボールに径方
向に係合することが許される。

【００２５】この切り離された位置において、圧力が上
から鎖錠部材に加えられると、まず鎖錠部材は円筒状ス
ロットの軸線方向部分の高さに等しい高さだけ下に移動
し、その後で、案内ピンの上のスロットのらせん部の作
用の下に、シリンダを一回転の一部分だけ回して取付け
フィンガをＵ形ノッチから切り離し、それによって取付
けヘッド−熱モジュール−鎖錠部材のアセンブリが下方
に移動できるようにし、したがって、制御棒が吸収体ク
ラスタのポメルに再び連結できるようにする。

【００２６】構造の変更例では、鎖錠部材の下端部より
低く配置されている気圧計モジュールで装置を完成する
ことが可能である。その後で鎖錠部材は二つの部分に分
割される。それら二つの部分は第４のばねによって相互
に連結される。第４のばねの変位は案内および停止ピン
と軸線方向スロットとのシステムによって制限される。
前記気圧計モジュールは真空の下に維持され、かつ原子
炉容器の内部で優勢な圧力変動の関数として軸線方向に
変形して、鎖錠部材の状態を変更させる。

【００２７】気圧計モジュールは、軸線方向ブッシュが
その上に配置されている下側ベースと、軸線方向ブッシ
ュを覆う上側キャップと、ブッシュとキャップをきつく
連結する金属ベローズと、ブッシュの内部に置かれた第
５のばねとで構成することが好ましい。

【００２８】この構造の変更例では、一方では、原子炉
容器内部の圧力が十分に降下したとき、および他方では
容器内部の温度が十分に低下した時に、自動分離が行わ
れる。

【００２９】

【発明の実施の形態】図１は加圧水型原子炉の容器１の
正面図を示す。この容器は上部が半球状カバー２によっ
て封じられる。そのカバーは耐密囲壁３を支持する。各
耐密囲壁３の内部に、吸収体燃料棒クラスタ６の制御棒
５が変位できるようにする機構４が置かれる。この機構
は分離可能な雄ねじを有するねじナット型のものである
ことが好ましい。吸収体棒クラスタ６は制御棒５の下側
部分の内部に吊り下げて配置される。燃料棒は中性子吸
収能を有する。

【００３０】原子炉７の炉心は並置されている燃料アセ
ンブリシステム８によって構成される。前記燃料アセン
ブリ８の真上である、炉心７の上限は炉心プレート９に
よって定められる。したがって、炉心７の反応度は、吸
収体クラスタ６を炉心７の一部の燃料アセンブリ８の内
部に、いくぶん深く挿入することによって調節される。
炉心７の上で、容器に取り付けられて、鎖錠柱１２によ
って炉心プレート９に連結されている上側支持プレート
１１の上に垂直に吊り下げられている重ね合わされた二
つの要素１０ａ、１０ｂによって構成された「クラスタ
ガイド（ｃｌｕｓｔｅｒｇｕｉｄｅｓ）」と呼ばれる
ケースの中で吸収体クラスタ６は滑る。炉心の上部に配
置されているそれらの機器は「上部内部機器」と呼ばれ
る剛体アセンブリを形成する。

【００３１】クラスタガイド１０ｂの内部の種々の高さ
の所に穴開き横プレート１３が配置される。それらのプ
レートによってクラスタの種々の要素の不連続案内が確
実に行われる。下側クラスタ案内要素１０ｂの下側部分
の内部の、水がクラスタ案内要素１０から容器外流チュ
ーブの向きに径方向に流れる場所に、別の連続案内要素
１４が配置される。

【００３２】図２の右側部分、および、本発明の装置１
６の下側部分を示す特に図４において、垂直に配置され
ているスロットを設けられているスリーブ１５によって
構成されている連続案内要素１４を拡大して見ることが
できる。装置１６は制御棒５を吸収体クラスタ６のため
の鎖錠部１７に連結する。制御棒５で組み立てるために
鎖錠構造部がポメル１８によって構成される。その鎖錠
構造部には燃料棒を支持する放射状アーム１９が備えら
れる。

【００３３】炉心の再装入作業またはそれに類似の作業
が水中で行われ、その作業に容器密閉カバーの取り外し
が続く。それらの作業中は、容器内部の温度はあるレベ
ル、たとえば、６０℃、より低く維持しなければなら
ず、かつ吸収体クラスタ６は燃料アセンブリ８（図２に
は示していない）の内部に完全に挿入されたままでなけ
ればならない。ポメル１８は燃料アセンブリ８の上端部
片２０の上に載っている。

【００３４】容器カバーを開いたときに、本発明の装置
を取り扱うための特殊な工具を制御棒５の上端部に格納
できる。

【００３５】制御棒５を関連する吸収体クラスタのポメ
ル１８から切り離した後、上側の内部機器を持ち上げる
ことによって制御棒５を抜き出す。この抜取り作業中
に、制御棒５が下側部分に有する肩２１によって、上側
内部機器により持ち上げられる。その肩は、連続案内ス
リーブ１５に設けられている取付け歯２２によって駆動
される。

【００３６】吸収体クラスタ６のポメル１８は開口部２
３と、制御棒５の下端部を受けるための円筒形くぼみ２
４とを有する。くぼみ２４の内部に円筒形の鎖錠室２６
が機械加工で形成される。鎖錠室２６の上部は円錐形の
収縮部２７によってくぼみ２４に連結される。

【００３７】制御棒５は円筒形シース２８によって構成
される。そのシースの下側部分がある高さにわたって縮
められ、その後で、開口部２３の中に入っている中実軸
２９によって終端する。

【００３８】制御棒５のシース２８はこのくびれ部の下
側部分の同じ軸線方向側に設けられ、一連の円錐台形径
方向ノッチ３０を有し、そのベースがシース２８の内部
に入る。それらの径方向ノッチ３０のおのおのの内部に
はボール３１が置かれる。そのボールの直径はシース２
８の厚さを超える。各ボール３１はその径方向ノッチ３
０の内部を動くことができる。鎖錠部材３６によってそ
れらのボール３１は制御棒５の外に向かって引き離すこ
とができる。各径方向ノッチ３０のくびれ部によって、
各ボール３１のこの向きの完全な引離しは阻止される。

【００３９】鎖錠部材３２が制御棒５の下側部分の内部
に設けられる。この鎖錠部材３２は制御棒５の中心に同
軸に配置され、その長手垂直軸に従って変位できる。鎖
錠部材３２の底に環状鎖錠溝３３が機械加工される。そ
れらの溝は制御棒５のシース２８のくびれ部を越えて延
長し、前記くびれ部の上に、拡大部３４を有する。その
拡大部は金属ベローズ３５の下端部に堅く連結され、制
御棒５の軸線に従って変形できる。

【００４０】本発明の主な特徴に従って、鎖錠部材３２
の頂部が内部チューブすなわち鎖錠部材３６の内部に係
合する。チューブ３６の上側部分が、鎖錠具３８が上部
に設けられている取付けヘッド３７によって終端する。
チューブ３６の拡大部３９がベローズ３５の上端部にき
つく連結される。内部チューブ３６の内部の第１のばね
４０が置かれ、鎖錠部材３２を内部チューブ３６から切
り離そうとする。

【００４１】内部チューブ３６は垂直くぼみ４１を有す
る。このくぼみは、鎖錠部材３２の上端部に径方向に鎖
錠されている案内停止ピン４２を受ける。くぼみ４１は
内部チューブ３６の内部容積をベローズ３５の内部の容
積に連結する。これら二つの容積には非圧縮性か、また
はほとんど非圧縮性の物質を含む。その物質の体積は温
度に応じて大幅に変化する。それらの条件が満たされる
場合、この物質は中性子束放射線に適合しなければなら
ず、また、ベローズ３５に封止損失がある場合には、原
子炉の水およびその内部の化学元素に適合しなければな
らず、鉱物質を除去した水が使用できるので有利であ
る。

【００４２】取付けヘッド３７と、ベローズ３５と、鎖
錠部材３２とは、この第１の実施例では、頑丈な同軸ア
センブリを構成する。このアセンブリは制御棒の内部を
滑ることができ、したがって、その長さは温度に依存す
る。

【００４３】鎖錠部材３２の内部の開口部４３がベロー
ズ３５の内部に連結され、その開口部にも水を満たすこ
とができる。その開口部は、熱モジュールの所望の変形
特性を達成することを可能にする追加の容積を構成す
る。

【００４４】制御棒５の内部スペースの分離部４５と、
取付けヘッド３７の突出し部４６との間に設けられてい
る第２のばね４４が、前記ヘッドを底へ向かって押す。
第２のばね４４の剛性は第１のばね４０の剛性より大き
い。取付けヘッド３７は、小さいばね４８によって押し
戻されるフィンガ４７を支持する。制御棒５の内部スペ
ースに突き込むために、またはシリンダ４９の中に一部
または全部が引き込められるようにするために、その取
付けフィンガ４７は横に動くことができる。シリンダ４
９は制御棒５の内部スペースの収縮部５０に接触し、制
御棒に対して一回転の一部分だけ回ることができる。こ
の回転の大きさは、径方向の案内停止ピン５１の変位に
よって制限される。その案内停止ピン５１はシリン４９
と一体であって、制御棒５のシース２８の厚さの内部
に、シース２８の円周方向部分にわたって設けられてい
る水平スロット５２に部分的に入る。シリンダ４９の内
部スペースの上側部分には拡張部５３が設けられ、制御
棒５の内部スペース上に出る。シリンダ４９のこの内部
スペースは軸線方向の垂直ノッチ５４も有する。そのノ
ッチの横断面は図３Ｂに示すように大文字のＵの横断面
と同じである。ノッチ５４の下端部は肩５５によって封
止される。その上端部は拡張部５３と同じ高さの所でシ
リンダ４９の厚さの中に入り込み、その縁部５６が丸く
される。

【００４５】抜取りチューブ４７が制御棒５の下端部の
上に滑るように装着される。そのチューブは、制御棒５
のくびれ部の上に装着された第３の内部ばね５８を有す
る。そのばねは、くびれ部５９のベースと、抜取りチュ
ーブ５７の内部に形成されている内面６０との間に配置
される。この第３のばね５８は、制御棒５を少なくとも
上昇させるのに適切な圧力を制御棒５に加えるように予
め応力を加えられる。抜取りチューブ５７の下端部はク
ラスタポメル１８の上に置かれる。

【００４６】制御棒５のシース２８のくびれ部に別の案
内停止ピン６１が径方向に鎖錠される。このピンは前記
シース２８の内側および外側へ突き出る。前記案内ピン
６１のうち、シース２８の外側を通る部分が、抜取りチ
ューブ５７の厚さの部分に、そのチューブの軸線に平行
に設けられている垂直スロットの６２に入る。案内停止
ピン６１の他端部が、鎖錠部材３２の軸線に沿って形成
されている垂直くぼみ６３の中に係合する。

【００４７】図３Ａ〜図３Ｃを参照して、抜取りチュー
ブ５７はスロット６４を有する。このスロットは、チュ
ーブの軸線に平行に向けられている垂直分岐６４ａによ
って構成される。その分岐は、チューブの軸線に平行に
向けられている第２の分岐の上に出る。第２の分岐は、
らせん部分の形の第２の傾斜分岐６４ｂの上に出る。ス
ロット６４は径方向ピン４１に係合する。そのピンはシ
リンダ４９と一体であって、制御棒５の水平スロット５
２と協働する。

【００４８】制御棒５のシース２８の内部の水平スロッ
ト５２を図４に詳しく示す。そのスロットによって回転
できるようにされることが分かる。その回転の大きさ
は、シリンダ４９に対するその幅と、ノッチ５４の下端
部を封止する肩５５によって構成される受け部の引込み
とによって決定される。

【００４９】この装置は長い分解棒６６によって完成さ
れる。その分解棒は制御棒５の中心部に軸線方向に配置
され、その下側部分がボス６７によって終端する。その
ボスは取付けヘッド３７の鎖錠具３８に入る。

【００５０】分解棒６６は制御棒５の頂部まで上昇す
る。そこには、その分解棒を垂直方向に作動できるよう
にし、かつそれを軸線方向に鎖錠して保守できるように
する制御手段（図示せず）が配置される。その場所では
分解棒の終端ボスは取付けヘッド３７の変位を妨げな
い。

【００５１】制御棒５は、たとえば、下側クラスタガイ
ド１０ｂ内に装着されている連続ガイド１４に対する前
記棒の回転を停止させることを可能にする。制御棒５は
また、前記棒とクラスタポメル１８が係合した後で、そ
の棒とポメルを回転式に連結することを可能にする手段
（図示せず）をも備える。

【００５２】［装置の動作］次に図５Ａないし図５Ｄを
参照して上記装置の動作を説明する。二回の炉心燃料再
供給の間の異なる段階における原子炉の場合について考
えることにする。たとえば、発電のために原子炉が３５
０°で運転している場合には、装置の部品は図２に示す
位置を占める。図５Ａはこの位置における装置の主な部
品を示す。

【００５３】制御棒５は並進運動中は吸収体クラスタ６
に連結される。鎖錠部材３２は下側位置にあり、ボール
３１を「出た（ｏｕｔ）」位置、すなわち、制御棒５の
シース２８の厚さの中と、吸収体クラスタ６のポメル１
８の鎖錠室２６の中に部分的に入った位置に保持する中
実部をボールの前に有する。鎖錠部材３２は第２のばね
４４の作用下により低い位置に維持される。その下側端
部がシース２８の収縮部の底と制御棒５に接触する。し
たがって、ボール３１は、図１に示す機構４によって制
御棒５に加えられる軸線方向の力を吸収体クラスタ６の
ポメル１８へ伝える。

【００５４】第３のばね５８は、抜取りチューブ５７を
押し戻すことによって、制御棒５と吸収体クラスタ６の
ポメルとを離すように常に動かそうとする。したがっ
て、ばね５８は、ボール３１と、そのくぼみ３０と、ポ
メル１８の円錐形収縮部３７との間の常時接触を維持し
ようとする。これによって、ボール３１と問題の部品と
の間の衝撃を避けたり、許容できるものにする。そのよ
うな衝撃は、たとえば、そのような機構の動作中にその
機構によって制御棒５に伝えられる加速度または減速度
の結果として生ずることがあり、接触面を劣化させる傾
向がある。

【００５５】小さいばね４８によって押し戻される取付
けフィンガ４７は取付けヘッド３７から突き出る位置に
あって、その端部が制御棒５のシース２８の内部に接触
する。

【００５６】この位置では、装置に近い温度の上昇また
は下降が、水を満たされているベローズ３５によって構
成されている熱モジュールを長くしたり、短くしたりす
る。それらの長さ変化は第２のばね４４の収縮または伸
長によって補償され、鎖錠部材３２は下側位置に留ま
る。そのために取付けヘッド３７が上昇または下降し、
取付けヘッドによって支持されている取付けフィンガ４
７が制御棒５のシース２８の内部スペースの中で軸線方
向に動く。

【００５７】温度が十分に低下すると、取付けフィンガ
４７はシリンダ４９の内部で下降する。貫入が終わる
と、取付けフィンガ４７が中間位置に来て、シリンダ４
９のノッチ５４の内部でそれが移動できるようにするま
で、入口面取り部５８は取付けヘッド３７の内部で取付
けフィンガ４７を押し戻す。

【００５８】ある温度、たとえば、１５０℃、に達する
と、取付けフィンガ４７は、図５Ｂに示すように、肩５
５に接触する。その肩はシリンダ４９のノッチ５４を封
じる。

【００５９】温度が低下し続けると、取付けヘッド３７
はその下降工を停止させられて、熱モジュール、すなわ
ち、ベローズ３５が短くなり、それに伴って鎖錠部材３
２が上昇する。所与の温度に達すると、ボール３１が前
記溝３３の内部の「復帰」位置に置かれるようにするた
めに、鎖錠部材３２の溝３３がボール３１の高さと同じ
高さにきて、切り離せるようにして前記ボール３１が、
ポメル１８の鎖錠室２６から出られるようにする。この
切離し温度は、６０℃より低い容器カバー上昇温度に対
しては、たとえば、８０℃である。

【００６０】切り離している間は、吸収体クラスタ６
は、たとえば、制御棒５の上に吊すことができ、ポメル
１８のベースは燃料アセンブリの上端部片２０の上数セ
ンチメートルである。

【００６１】この連結外し位置では、制御棒５はポメル
１８から切り離される。そうするとポメルは、前記クラ
スタの重量と抜取りチューブ５７を介してさらされる、
第３のばね３８の圧力との組み合わせた作用の下に燃料
アセンブリの上端部片２０の上に落ちる。

【００６２】ポメル１８の降下中は、抜取りチューブ５
７は第３のばね５８によって押し下げられ、ポメル１８
が以前に占めていた位置を占めるように制御棒５の上を
滑る。そうすると、ボール３１のくぼみ３０の円錐形く
びれ部により冗長的に、ボール３１がポメル１８から切
り離されたときにボールが失われることが不可能にな
る。抜取りチューブ５７のこの動きは、前記抜取りチュ
ーブ５７の内部に機械加工された径方向内面５８が制御
棒５の外部肩６９に接触するようになったときに、停止
する。

【００６３】制御棒５が吸収体クラスタ６のポメル１８
から切り離されると、制御棒は図１に示す機構４の支援
でポメル１８の上に置かれる。その後でこの装置の主な
部品およびクラスタポメルが占める位置を図５Ｃに線図
で示す。

【００６４】抜取りチューブ５７は吸収体クラスタ６の
ポメル１８に接触する。それは吸収体クラスタの上端部
片の上に載る。その後で、第３のばね５８が制御棒５を
上昇させ、シース２８と制御棒５の中実軸２９を維持す
る。そうするとそれはそれぞれ円筒形くぼみ２４からと
ポメル１８の開口部２３から終端する。

【００６５】ベローズ３５によって構成されている熱モ
ジュールの変形特性と、鎖錠溝２６の形状とは、切り離
し温度以下に温度が低下してもボール３１の位置が影響
を受けないようなものである。

【００６６】容器カバーがひとたび持ち上げられると、
制御棒５は上側の内部機器と同時に放出され、内部機器
が持ち上げられたときに、図１における連続ガイド１４
の取付け歯２２に肩２１が接触する。

【００６７】本発明の装置によって得られる、吸収体ク
ラスタ６のポメル１８に対する制御棒５の配置によっ
て、上側の内部機器の引き抜き中に、吸収体クラスタが
誤ったタイミングで上昇することが避けられる。

【００６８】炉心の再装入に続いて、上側の内部機器は
制御棒５と同時に所定位置に戻され、かつ制御棒は、そ
れぞれのポメル１８に対して、カバーの除去前に占めて
いた位置と同じ相対位置を占め、その後で上側の内部機
器の位置と同じ位置を占める。この位置を図５Ｃに示
す。この位置では、制御棒５の上端部は吸収体クラスタ
案内要素１０を越えて延長する。

【００６９】制御棒５と吸収体クラスタ６を再び連結す
るために必要な場合は、装置取扱い工具を使用する。そ
の工具は各制御棒５の上部に係合する。制御棒５を再び
結合させるために、制御棒５のシース２８の下端部を連
結する円錐面７０まで制御棒は降ろされ、その終端軸２
９がポメル１８の開口部２３の入口における収縮部７１
に接触する。工具の重量の作用で降下が起きる。そのた
めに機器は過大な負荷が加えられても損傷を受けない。

【００７０】制御棒５が降下すると、内部シリンダ４９
に連結されている径方向のピン５１が抜取りチューブ５
６のスロット６４の長手方向部分６４ａの中に入り、そ
の後で、ボール３１がポメル１９のくぼみ２４に入る
と、前記同じスロットのらせん部６４ｂに入る。前記ら
せん部６４ｂの中で径方向ピン５１が移動すると、シリ
ンダ４９の一回転の一部分だけ回転させる。そうすると
前記シリンダの肩５５が引き込められ、取付けフィンガ
４７を、それが鎖錠されている取付けヘッド３７の内部
の完全な引込み位置に引き込ませる。

【００７１】そうするとこの取付けヘッド３７は自由に
され、熱モジュール、すなわち、ベローズ３５および鎖
錠部材３２とともにそれが形成するアセンブリが、後者
が下側の位置に達するまで、種々の要素に加えられる重
力と、取付けヘッド３７に加えられる第２のばね４４の
圧力との作用の下で降下する。

【００７２】鎖錠部材３２が降下するとボール３１がシ
ース２８の内部の円錐くぼみ３０の外側へ向けて押し、
それらのボールをポメル１８の鎖錠室２６の中に押し込
む。

【００７３】制御棒５に加えられる力が緩められると、
ボール３１が円錐収縮部２７に接触するまで、制御棒は
第３のばね５８の作用の下に上昇する。この上昇中に、
径方向ピン５１はスロット６４のらせん部６４ｂの中に
入り、スロット６４の長手方向垂直部６４ａが、ノッチ
５４が取付けフィンガ４７の軌道に一致するスタート位
置に置かれるまで、シリンダ４９を回す。その後で連結
が行われ、本発明の装置の部品が占める位置を図５Ｄに
示す。その後で容器カバーを所定位置に戻すことができ
る。

【００７４】自動分離システムの誤動作の場合、たとえ
ば、ベローズ３５の封じ損の場合に、制御棒５を吸収体
クラスタ６から手動で切り離すために、その特殊な作業
工具を使用することもできる。

【００７５】したがって、本発明の装置は、ベローズ３
５の封自が破れたとすると、鎖錠部材３２は底位置に置
かれるか、あるいは底位置で動けなくなるように設計さ
れる。したがって、原子炉が冷却されても連結は維持さ
れる。これは、鎖錠部材３２に下向きの圧力を常に加え
る第１のばね４０によって行われる。熱モジュールの剛
性が失われた場合には、鎖錠部材３２は前記部材３２を
底位置に移動させるか、底位置に維持させるかの少なく
とも一方の動作を行う。

【００７６】特殊工具の使用により分解棒６６を持ち上
げることによって非常手動連結解除が行われ、制御棒５
５はその同じ工具で鎖錠されたままにされる。

【００７７】分解棒６６が上昇すると、ある距離が覆わ
れたときに鎖錠部材３２が移動する。分解棒６６を終端
させるボス６７は取付けヘッド３７を最初に上昇させて
その鎖錠部３８に係合させ、その後で、ベローズが破れ
たとすると、鎖錠部材３２のピン４２が取付けヘッド３
７のチューブ３６のくぼみ４１の底に接触する。そうす
ると鎖錠部材３２は持ち上げられる。その制御棒は上側
位置に移動させられ、そのくぼみ６３の下側端部が、制
御棒５のシース２８を横切るピン６１に接触する。その
後で、鎖錠部材３２の内部の溝３３がボール３１の前方
に配置される。これによって連結が解除できるようにさ
れる。

【００７８】最後に、その工具の助けにより、制御棒５
がポメル１８から引き離されて、分解棒６６が動作しな
い位置に下降するまで、第３のばね５８の作用の下に引
き上げられる。装置の部品と吸収体クラスタ６のポメル
１８によって占められる位置は、自動分離およびそれに
続く、棒をポメルの上に置いた後の位置と同じである
（図５Ｃ参照）。

【００７９】自動分離の中立化には、取付けフィンガ４
７を内部シリンダ４９の肩５５に接触させることによっ
て、取付けヘッド３７の鎖錠温度以下に温度を下げるこ
とを要する。また、吸収体クラスタ６を燃料アセンブリ
の中に挿入された位置に置くこと、およびそのポメル１
８を燃料アセンブリの上端部片の上に載せることが必要
である。

【００８０】これらの条件が満たされると、その円錐面
７０がポメル１８の収縮部７１に当接するまで変位機構
の助けをかりて制御棒５に圧力を及ぼすことにより、中
立化が起こる。

【００８１】制御棒５を降下させると、前述の特殊作業
工具を用いて行う手動再連結作業におけるように、取付
けフィンガ４７が取付けヘッド３７に完全に復帰する。
そうするとシリンダ４９の内部で取付けヘッド３７を下
げることができるようになり、それとともに鎖錠部材３
２がその底位置に降下する。それらの条件の下では、以
後の温度降下によって取付けヘッド３７は下降し、鎖錠
部材３２は下側位置に留まる。したがって、自動分離が
中立化され、本発明の装置の内部部品が、同じ温度に対
して、図５Ｄに示す位置を占める。

【００８２】取付けフィンガ４７をシリンダ４９の肩５
５の上に置くための適切な温度上昇の後で、自動分離が
再び行われる。

【００８３】最後に、自動分離の中立化無しに温度が切
離し温度を超えて上昇したとすると、容器カバーを開く
こと無しに再び連結することが可能である。この再連結
は変位機構の支援によって行われる。その手順は、この
作業を特殊作業工具を用いて行う場合と同じである。

【００８４】［変更例］本発明の装置の第２の実施例を
図６に示す。この実施例は、鎖錠部材を第２の感圧モジ
ュールと一緒に、二つの部分で用いることのみが第１の
実施例と異なる。したがって、鎖錠部材３２はここでは
重なり合った二つの部分で構成される。上側部分３２ａ
は熱モジュールに連結され、下側部分３２ｂの底に鎖錠
溝３３が機械加工される。後者は、上側部分３２ａ内に
形成されている開口部の中で係合されている収縮部を上
側部分の内部に有する。それら二つの部分は相互に連結
され、それによって下側部分３２ｂに径方向に鎖錠され
て、上側部分３２ａ内に形成されている軸線方向開口部
７３の中に係合されている停止ピン７２によって、ボー
ルリンクの鎖錠されない移動に等しい相対的な並進変位
の可能性が得られる。第４のばね７４が下側部分３２ｂ
の収縮部に装着され、二つの部分を引き離すように動こ
うとする。

【００８５】鎖錠部材の下側部分３２ｂの下側で制御棒
シース２８ａの中に気圧計モジュール１００が置かれ
る。この気圧計モジュール１００は制御棒５と同軸の中
央軸線方向ブッシュ７５によって構成され、ベース７６
によって下側部分が封じられ、キャップ内で上側部分に
係合する。軸線方向ブッシュ７５に金属ベローズ７８が
装着され、ブッシュ７５のベース６７をキャップ７７の
縁部にきつく連結する。気圧計モジュール１００の内部
が真空になる。案内停止ピン７９がキャップ７７に径方
向に鎖錠され、軸線方向ブッシュ７５に機械加工されて
いる軸線方向スロット８０に係合する。第５のばね８１
が軸線方向ブッシュ７５の内部に置かれ、キャップ７７
を上昇させようとする。第５のばね８１の剛性は第４の
ばね７４の剛性より高く、図２の第１のばね４０および
第２のばね４４の剛性より低い。

【００８６】原子炉が全出力で運転している時は、容器
内部の温度は数百℃に達し、圧力は１００バールを超え
る。第２の実施例の装置の部品が占める位置を図５に示
す。気圧計モジュール１００に加えられる圧力は図５の
ばね８１を圧縮し、そのモジュールを最大短縮位置に維
持する。キャップ７７の底はブッシュ７５の上端部に接
触する。

【００８７】取付けフィンガ４７は制御棒５の内部スペ
ースの内部に入る突出し位置にある。第２のばね（図６
には図示せず）が取付けヘッドに下向きの圧力を及ぼ
す。その圧力は熱装置、たとえば、ベローズ３５によっ
て、鎖錠部材の上側部分３２ａに伝えられる。この圧力
は、下側部分３２ｂの収縮部の上端部が上側部分３２ａ
の開口部の所に持ってこられるまで、第４のばね７４を
圧縮する。下側部分３２ｂはボール３１に面する中実部
分を有し、連結を維持する。

【００８８】取付けフィンガをシリンダの肩に接触させ
る前記温度を超えて温度が降下するものとすると、鎖錠
部材の上側部分３２ａは熱モジュールによって上昇し、
一方下側部分３２ｂはキャップ７７に係合したままであ
って、第４のばね７４によってこの位置に保持される。

【００８９】鎖錠部材の上側部分３２ａが切離し移動に
等しい高さまで上昇するためには運転温度が十分に低
く、かつ第５のばね８１によってキャップ７７に常に加
えられる圧力に対して、前記キャップ７７と下側部分３
２ｂを切離し移動に等しい高さだけ上昇させるために適
切になるまで圧力が十分に低下するとすると、自動分離
が行われる。その結果、切離し溝３３がボール３１に向
き合うことになる。

【００９０】たとえば、温度が８０℃まで降下し、圧力
が数バールまで低下すると、このようにして切離しが行
われる。切離し移動が行われると、キャップ７７の頂部
が制御棒シース２８ａの表面８２に接触する。その時は
気圧計モジュール１００は最大に引き伸ばされた位置に
あり、その後で圧力が低下しても鎖錠部材の位置には作
用しない。

【００９１】最後に、気圧計モジュール１００の金属ベ
ローズ７８の封じが破れ、かつ熱モジュールベローズ３
５の封じが維持されているとすると、切離し温度に達し
た時に切離しが行われる。

【００９２】熱モジュールの封じが破れ、かつ気圧計モ
ジュール１００の封じが維持されているか、前記二つの
モジュールの封じが失われたとすると、切離し圧力と切
離し温度に達しても鎖錠部材の下側部分３２ｂは下側位
置に留まるために、連結は維持される。

【００９３】そうすると特殊作業工具によって切離しを
行うことが可能になる。この場合の切離し作業の手順
は、本発明の装置の第１の実施例の動作についての説明
で述べたそれに類似する。鎖錠部材の下側部分３２ｂを
ピン７２で上昇させることが可能である。

【００９４】同様にして、再連結手順および自動分離中
立化手順は、本発明の装置の第１の実施例の動作につい
ての説明で述べたものと比較して不変である。

【００９５】本発明は以上説明した実施例に限定される
ものではなく、いくつかの変更例を有する。

【００９６】すなわち、制御棒の下端部を吸収体クラス
タポメルに連結するために他の手段を使用することが可
能である。また、鎖錠部材を制御棒の取り付けるために
他の手段を使用することも可能である。取付け手段はそ
の内部部品ではなくて、制御棒によって支持することも
できる。

【００９７】最後に、本発明の装置は加圧水型原子炉に
応用できるばかりでなく、炉心内部の吸収体要素の並進
運動によって制御を行い、その制御を、容器の外部に配
置している機構によって行い、容器−横断伝動部材によ
って吸収体要素に伝える種類の原子炉であれば、どのよ
うな原子炉にでも応用できる。

【００９８】また、たとえば、熱交換器の前記容器の内
部に設置できるようにするために、例外的に長い伝動部
材を有する細長い容器を使用するような原子力施設に本
発明を使用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が組み込まれている原子炉容器の上側部
分の断面図である。

【図２】本発明の装置の二つの部分の断面図である。

【図３Ａ】本発明の装置で受け部を抜き出すためにシリ
ンダの回転を行えるようにしたノッチの部分正面図であ
る。

【図３Ｂ】図３ＡのＢ−Ｂ線に沿う水平断面図である。

【図３Ｃ】図３ＡのＣ−Ｃ線に沿う水平断面図である。

【図４】本発明の装置の下側部分の断面図である。

【図５Ａ】本発明の装置のある動作段階における簡略化
した断面図である。

【図５Ｂ】本発明の装置の第２の動作段階における簡略
化した断面図である。

【図５Ｃ】本発明の装置の第３の動作段階における簡略
化した断面図である。

【図５Ｄ】本発明の装置の第４の動作段階における簡略
化した断面図である。

【図６】本発明の装置の変更例の正面断面図である。

【符号の説明】

５制御棒６吸収体燃料棒クラスタ３２鎖錠部材３５熱モジュール３７取付けヘッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】取付けヘッド（３７）と、固定された状
態と固定を解除された状態とを占めることができると共
に軸線方向の動きによって状態が変更されるようになる
可動鎖錠部材（３２）と、熱モジュールとを組み込ん
だ、加圧水型原子炉の炉心（７）の燃料要素（８）に挿
入するための吸収体クラスタ（６）のポメル（１８）と
原子炉容器（１）の密閉カバー（２）の上部に配置され
た密閉蓋の内部に配置されている制御機構（４）によっ
て引き起こされた運動を吸収体クラスタ（６）に伝える
制御棒（５）との間の自動分離装置であって、熱モジュ
ールは、温度の作用下に軸線方向に変形すると共に軸線
方向に動くことができるアセンブリを形成するために、
取付けヘッド（３７）と鎖錠部材（３２）との間に置か
れて密封注水ベローズ（３５）を備え、取付けヘッド
（３７）は、小ばね（４８）によって突き出して、制御
棒（５）のシース（２８）の中に収納されているシリン
ダ（４９）の中で滑る少なくとも一つの径方向取付けフ
ィンガ（４７）を備え、前記シリンダは内部部分と、頂
部から底部までの面取り拡大部（５３）と、取付けフィ
ンガ（４７）を受容するために、高さ部分の断面がＵ形
である軸線方向ノッチ（５４）と、取付けヘッド（３
７）の上に置かれて、原子炉容器（１）の水温が第１の
所与温度以下に低下した場合に吸収体クラスタ（６）が
自動的に切り離されるように常に押し下げる第２のばね
（４４）とを備え、その後で取付けフィンガ（４７）
は、水の収縮のためにベローズ（３５）が縮む作用下で
上側位置まで上昇する軸線方向ノッチ（５４）と鎖錠部
材（３２）に接触して、鎖錠部材（３２）の環状溝（３
０）の中のボール（３１）に径方向に係合できるように
し、吸収体クラスタ（６）のポメル（１８）との再結合
が制御棒（５）の頂部に圧力が加えられたときに生じ、
後者は、シリンダ（４９）のスロット（６４）の軸線方
向部分（６４ａ）に等しい高さだけまず下方に移動させ
られた後、案内ピン（５１）に加えられるスロット（６
４）のらせん部（６４ｂ）の作用の下にシリンダ（４
９）を一回転の一部分だけ回して取付けフィンガ（４
７）をＵ形ノッチ（５４）から自由にし、鎖錠部材（３
２）の熱モジュールの取付けヘッド（３７）のアセンブ
リが下方に移動できるようにすることを特徴とする前記
自動分離装置。
【請求項２】鎖錠部材（３２）が制御棒（５）のシー
ス（２８）の中に同軸に取り付けられた滑動円筒形部材
であり、前記鎖錠部材（３２）は環状鎖錠溝（３３）を
有し、その環状鎖錠溝は、鎖錠部材（３２）が上部位置
にあるときに、制御棒（５）のシース（２８）の中に置
かれているボール（３１）の前方に配置でき、ボール
（３１）はシース（２８）の底の径方向円錐台形くぼみ
（３０）の中に受容され、シースの厚さはボール（３
１）の直径より小さく、前記径方向くぼみ（３０）は、
ボール（３１）が径方向外向きに出ることを阻止するよ
うに形状付けされることを特徴とする請求項１に記載の
装置。
【請求項３】シース（２８）の下端部に滑るようにし
て装着されて、制御棒（５）を持ち上げるのに十分に剛
い第３のばね（５８）によって下方に押される抜取りチ
ューブ（５７）を備え、抜取りチューブ（５７）は軸線
方向部分（６４ａ）を有するスロット（６４）をその上
部に有し、その軸線方向部分（６４ａ）にらせん部（６
４ｂ）が続き、シリンダ（４９）と一体である案内ピン
（５１）の上を滑ることによってそれはシリンダ（４
９）の移動を案内することを特徴とする請求項１に記載
の装置。
【請求項４】制御棒（５）のシース（２８）が、案内
ピン（５１）と同じ高さで、制御棒（５）に関するシリ
ンダ（４９）の一回転の一部分だけ回転を許す水平スロ
ット（５２）を有してＵ形内部ノッチ（５４）から取付
けフィンガ（４７）を自由にし、取付けヘッド（３７）
の自由な下方移動を許すことを特徴とする請求項３に記
載の装置。
【請求項５】鎖錠部材（３２）の下端部より低く配置
されている気圧計モジュール（１００）を備え、鎖錠部
材は二つの部分（３２ａ、３２ｂ）に分割され、それら
二つの部分は第４のばね（７４）によって相互に連結さ
れ、第４のばねの変位は案内停止ピンシステム（７９）
および軸線方向スロット（８０）によって制限され、前
記気圧計モジュール（１００）は真空下に維持されると
共に原子炉容器（１）の内部で優勢な圧力変動の関数と
して軸線方向に変形して、鎖錠部材（３２）の状態を変
更させることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】気圧計モジュール（１００）が、軸線方
向ブッシュ（７５）が上に配置されている下側ベース
（７６）と、軸線方向ブッシュ（７５）を覆う上側キャ
ップ（７７）と、ブッシュ（７５）及びキャップ（７
７）をきつく連結する金属ベローズ（７８）と、ブッシ
ュ（７５）の内部に置かれた第５のばね（８１）とで構
成することが好ましいことを特徴とする請求項５に記載
の装置。