JPH1010264A - Control rod drive mechanism - Google Patents

Control rod drive mechanism

Info

Publication number
JPH1010264A
JPH1010264A JP8165510A JP16551096A JPH1010264A JP H1010264 A JPH1010264 A JP H1010264A JP 8165510 A JP8165510 A JP 8165510A JP 16551096 A JP16551096 A JP 16551096A JP H1010264 A JPH1010264 A JP H1010264A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
control rod
electric motor
reactor
hollow piston
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8165510A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takafumi Sato
能文 佐藤
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP8165510A priority Critical patent/JPH1010264A/en
Priority to EP96115554A priority patent/EP0766263B1/en
Priority to US08/722,765 priority patent/US5793826A/en
Priority to EP98124272A priority patent/EP0908899A3/en
Priority to DE69622808T priority patent/DE69622808T2/en
Priority to CNB961201282A priority patent/CN1147868C/en
Priority to CNB031073654A priority patent/CN1315133C/en
Publication of JPH1010264A publication Critical patent/JPH1010264A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the reliability of a plant by detecting the rotational position of an inner rotor and comparing the detected rotational position with that of an outer rotor thereby making possible to detect the slip of a magnet coupling. SOLUTION: Since the distance between a displacement measuring unit 201 and the side face of a rotary member 200 varies periodically due to the rotation of an inner rotor 67, an output synchronized with the rotation is obtained from the displacement measuring unit 201. Consequently, a signal processing system 202 can determine the rotational angle of an inner rotor 67 and the rotational speed thereof. On the other hand, the rotational position of an outer rotor 64 can be measured through a rotational position detector 203 which delivers an output to the signal processing system 202. The signal processing system 202 is an output processing means for comparing the output from the rotational position detector 203 with the output from the displacement measuring unit 201 and it can compare the rotational angle, rotational speed, and the like between the inner rotor 67 and the outer rotor 64. Consequently, generation of a slip in the magnet coupling can be detected using the displacement measuring unit 201, the rotational position detector 203 and the signal processing system 202.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は沸騰水型原子炉(以
下BWRという)に使用されている制御棒駆動機構(以
下CRDという)に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control rod drive mechanism (hereinafter referred to as "CRD") used in a boiling water reactor (hereinafter referred to as "BWR").

【0002】[0002]

【従来の技術】図13は一般のBWRを示す概略構成図
である。図に示すように、原子炉圧力容器1内には、減
速材を兼ねる冷却材2が収容される一方、原子炉圧力容
器1の中央下部には炉心3が配置され、炉心シュラウド
4により取り囲まれている。炉心3には多数の燃料集合
体(図示せず)が装荷され、4体一組の燃料集合体間に
制御棒5が挿脱自在に収容される。
2. Description of the Related Art FIG. 13 is a schematic diagram showing a general BWR. As shown in the drawing, a coolant 2 also serving as a moderator is accommodated in a reactor pressure vessel 1, while a core 3 is arranged at a lower center portion of the reactor pressure vessel 1 and is surrounded by a core shroud 4. ing. A large number of fuel assemblies (not shown) are loaded in the core 3, and control rods 5 are removably accommodated between a set of four fuel assemblies.

【0003】このBWRにおいて、冷却材2は炉心3内
を上方に向かって流れ、その間に炉心3から核分裂連鎖
反応により発生する熱を冷却材2に伝達し、冷却材2を
加熱し、加熱された冷却材2は水と蒸気の気液二相流と
なって炉心3上方へ移動し、炉心3から気水分離器6に
案内される。
[0003] In this BWR, the coolant 2 flows upward in the core 3, during which heat generated by the nuclear fission chain reaction from the core 3 is transmitted to the coolant 2, and the coolant 2 is heated and heated. The cooled coolant 2 travels above the reactor core 3 as a gas-liquid two-phase flow of water and steam, and is guided from the reactor core 3 to the steam separator 6.

【0004】気液二相流の冷却材は、気水分離器6で水
と蒸気に分離された後、蒸気は蒸気乾燥器(図示せず)
を経て主蒸気配管から蒸気タービン系に送られて蒸気タ
ービンを駆動させる。蒸気タービン系で仕事をした蒸気
は、復水器で凝縮されて復水となった後、原子炉復水・
給水系(図示せず)を経て原子炉圧力容器1内に給水と
して再び戻される。
[0004] The gas-liquid two-phase flow coolant is separated into water and steam by the steam separator 6, and then the steam is dried by a steam dryer (not shown).
Through the main steam pipe to the steam turbine system to drive the steam turbine. The steam that worked in the steam turbine system is condensed in the condenser and condensed.
The water is returned to the reactor pressure vessel 1 via a water supply system (not shown) as water supply again.

【0005】一方、気水分離器6で分離された水はダウ
ンカマ部7を流下し、原子炉復水・給水系を通って送ら
れてくる給水と混合した状態で炉心3下部に案内され、
再び炉心3に導かれる。
On the other hand, the water separated by the steam separator 6 flows down the downcomer section 7 and is guided to the lower part of the reactor core 3 in a state where it is mixed with the water supplied through the reactor condensing / water supply system.
It is led to the core 3 again.

【0006】また、原子炉圧力容器1の炉心3には、原
子炉の起動・停止や炉出力調整のため、制御棒5が制御
棒駆動機構8により出し入れされる。この制御棒駆動機
構8は原子炉圧力容器1の底部1aから下方に延びるC
RDハウジング9内に収容される一体構造物であり、C
RDハウジング9の下部フランジ9aにボルト接合によ
り固定される。
A control rod 5 is moved into and out of the core 3 of the reactor pressure vessel 1 by a control rod drive mechanism 8 for starting / stopping the reactor and adjusting the reactor power. The control rod driving mechanism 8 extends downward from the bottom 1 a of the reactor pressure vessel 1.
An integrated structure housed in the RD housing 9;
It is fixed to the lower flange 9a of the RD housing 9 by bolting.

【0007】制御棒駆動機構8は図14に示されるよう
に電動駆動型の制御棒駆動機構であり、下部に電動機1
0が取り付けられ、この電動機10の回転軸11はギア
カップリング機構12を介して制御棒駆動機構8の駆動
軸13に連結される。この駆動軸13はボールねじ軸1
4に回転一体に連結され、このボールねじ軸14にはボ
ールナット15が螺合している。
The control rod drive mechanism 8 is an electric drive type control rod drive mechanism as shown in FIG.
The rotation shaft 11 of the electric motor 10 is connected to the drive shaft 13 of the control rod drive mechanism 8 via the gear coupling mechanism 12. The drive shaft 13 is a ball screw shaft 1
The ball nut 15 is screwed to the ball screw shaft 14.

【0008】このボールナット15には、対をなすロー
ラ16がガイドチューブ17の内周面に形成された軸方
向の取付板18を挟持するように取り付けられている。
また、ボールナット15の上方には、中空ピストン19
が載置され、この中空ピストン19は上端に取り付けら
れたカップリング20を介して制御棒5に連結される。
また、電動機10には電磁ブレーキ21が取り付けら
れ、この電磁ブレーキ21を作動することにより電動機
10を停止させる。この電磁ブレーキ21の下端にはシ
ンクロ位置検出器22が設けられ、このシンクロ位置検
出器22により制御棒5の位置を検出する。
A pair of rollers 16 is mounted on the ball nut 15 so as to sandwich an axial mounting plate 18 formed on the inner peripheral surface of a guide tube 17.
Above the ball nut 15, a hollow piston 19 is provided.
The hollow piston 19 is connected to the control rod 5 via a coupling 20 attached to the upper end.
Further, an electromagnetic brake 21 is attached to the electric motor 10, and the electric motor 10 is stopped by operating the electromagnetic brake 21. A synchro position detector 22 is provided at the lower end of the electromagnetic brake 21, and the position of the control rod 5 is detected by the synchro position detector 22.

【0009】そして、電動機10の上部でギアカップリ
ング機構12の周囲には、モータブラケット23が配設
されており、このモータブラケット23の上部には一次
冷却水の隔壁としてのスプールピース24が固定されて
いる。このスプールピース24には、駆動軸13が貫通
しており、駆動軸13のシール部材としてグランドパッ
キン25を使用している。そして、それ以外の静止シー
ル部ではゴム製のOリング26,27を使用している。
A motor bracket 23 is disposed above the electric motor 10 and around the gear coupling mechanism 12, and a spool piece 24 as a partition wall for primary cooling water is fixed on the motor bracket 23. Have been. The drive shaft 13 passes through the spool piece 24, and a gland packing 25 is used as a seal member for the drive shaft 13. In other stationary seal portions, rubber O-rings 26 and 27 are used.

【0010】このように構成された制御棒駆動機構8に
おいて、電動機10を回転駆動させることにより、回転
軸11および駆動軸13を介してボールねじ軸14が回
転し、このボールねじ軸14の回転によりボールナット
15が上下動するようになっている。その際、ボールナ
ット15はローラ16を介し取付板18により回転が規
制されて上下動し、このボールナット15の上下動によ
り中空ピストン19を介して制御棒5が上下動する。こ
の制御棒5の上下動により、炉心3への挿入・引き抜き
量が調整され、炉出力が制限される。
In the control rod driving mechanism 8 configured as described above, when the electric motor 10 is rotationally driven, the ball screw shaft 14 is rotated via the rotating shaft 11 and the driving shaft 13, and the rotation of the ball screw shaft 14 is performed. As a result, the ball nut 15 moves up and down. At this time, the rotation of the ball nut 15 is restricted by the mounting plate 18 via the roller 16 and moves up and down. The control rod 5 moves up and down via the hollow piston 19 by the up and down movement of the ball nut 15. The vertical movement of the control rod 5 adjusts the amount of insertion and withdrawal from the core 3 and limits the furnace power.

【0011】次に、BWRに緊急事態が発生して、原子
炉をスクラムさせる場合について設明する。すなわち、
原子炉スクラム時には、CRDハウジング9の下部フラ
ンジ9aに接続されたスクラム挿入配管33から注入口
34を介して中空ピストン19の下面側に高圧駆動水は
供給される。この高圧駆動水の供給により、ボールナッ
ト15上に設置されている中空ピストン19が上方に押
し上げられ、制御棒5を炉心3内に高速で挿入させるこ
とにより、原子炉はスクラムされる。ここで、中空ピス
トン19のスクラム位置は、リードスイッチ35を有す
るスクラム位置検出器36により中空ピストン19に取
り付けられた磁石150の位置を検出することで、検出
される。
Next, a case where an emergency situation occurs in the BWR to scram the reactor will be described. That is,
During a reactor scram, high-pressure driving water is supplied from the scram insertion pipe 33 connected to the lower flange 9 a of the CRD housing 9 to the lower surface side of the hollow piston 19 via the injection port 34. By supplying the high-pressure driving water, the hollow piston 19 installed on the ball nut 15 is pushed upward, and the control rod 5 is inserted into the core 3 at a high speed, whereby the reactor is scrammed. Here, the scrum position of the hollow piston 19 is detected by detecting the position of the magnet 150 attached to the hollow piston 19 by the scrum position detector 36 having the reed switch 35.

【0012】上述の従来の制御棒駆動機構8において
は、駆動軸13が一次冷却水の隔壁としてのスプールピ
ース24を貫通しており、駆動軸13のシール部材とし
てグランドパッキン25を使用している。そして、それ
以外の静止シール部ではゴム製のシールを使用している
ため、一次冷却水を完全にシールすることは不可能であ
り、若干の漏洩を許容している。また、グランドパッキ
ン25およびゴム製のOリング26,27は非金属材料
からなっているため、経年劣化し、定期的に交換する必
要がある。また、その結果メンテナンス頻度が高くなる
課題があった。
In the conventional control rod drive mechanism 8 described above, the drive shaft 13 penetrates the spool piece 24 as a partition wall of the primary cooling water, and the gland packing 25 is used as a seal member of the drive shaft 13. . In addition, since a rubber seal is used in the other stationary seal portions, it is impossible to completely seal the primary cooling water, and slight leakage is allowed. In addition, since the gland packing 25 and the rubber O-rings 26 and 27 are made of a nonmetallic material, they deteriorate over time and need to be replaced periodically. Further, as a result, there has been a problem that the maintenance frequency increases.

【0013】そこで、この問題を解決するために、前記
電動機10の回転動力をマグネットの磁力で圧力隔壁を
介して非接触に前記ボールネジ軸14に伝達して、圧力
隔壁の貫通部が不要となる制御棒駆動機構が特願平7−
32557号として出願されている。
Therefore, in order to solve this problem, the rotational power of the electric motor 10 is transmitted to the ball screw shaft 14 in a non-contact manner through the pressure bulkhead by the magnetic force of the magnet, and the penetrating portion of the pressure bulkhead becomes unnecessary. Control rod drive mechanism is Japanese Patent Application No. Hei 7-
No. 32557.

【0014】この特願平7−32557号に記載された
発明について、図15を参照して説明する。制御棒駆動
機構50は電動駆動型制御棒駆動機構であり、原子炉圧
力容器1の底部1aから下方に延びるように配設された
CRDハウジング9の下部フランジ9aにボルト締めに
て固定されている。
The invention described in Japanese Patent Application No. 7-32557 will be described with reference to FIG. The control rod drive mechanism 50 is an electric drive type control rod drive mechanism, and is fixed to the lower flange 9a of the CRD housing 9 disposed to extend downward from the bottom 1a of the reactor pressure vessel 1 by bolting. .

【0015】制御棒駆動機構50はその下部にステッピ
ングモータなどの電動機51が取り付けられ、この電動
機51からの回転駆動力はマグネットカップリング52
を介して駆動軸53に伝達される。マグネットカップリ
ング52は、駆動軸53の下部に配設され、被駆動側の
第1マグネットしてのインナー磁石54と、このインナ
ー磁石54の外側に一次冷却水壁としてのスプールピー
ス56を隔てて、電動機51軸に設けた駆動側の第2マ
グネットとしてのアウター磁石55とから構成されてい
る。これらインナー磁石54およびアウター磁石55は
いずれも円筒状のマグネットを縦に偶数個等分割し、半
径方向に着磁して磁極を交互に配列した構造である。
A motor 51 such as a stepping motor is attached to the lower part of the control rod driving mechanism 50. The rotational driving force from the motor 51 is a magnetic coupling 52.
Is transmitted to the drive shaft 53 via the The magnet coupling 52 is disposed below the drive shaft 53, and has an inner magnet 54 as a first magnet on the driven side and a spool piece 56 as a primary cooling water wall outside the inner magnet 54. And an outer magnet 55 as a second magnet on the drive side provided on the motor 51 shaft. Each of the inner magnet 54 and the outer magnet 55 has a structure in which an even number of cylindrical magnets are equally divided vertically, magnetized in the radial direction, and magnetic poles are alternately arranged.

【0016】図15のA−A線矢視断面図を図16に示
して、マグネットカップリングの構造と原理を簡単に説
明する。なお、図が複雑になるのを避けるため、モータ
ブラケット57等は省略している。この図16は8極の
ラジアル型マグネットカップリングを用いた場合の例で
ある。磁石は円筒を縦に分割した形状で図中に示す矢印
の方向に磁化されており、隣の磁石とN極、S極の向き
が交互になるようにアウターヨーク60、インナーヨー
ク61に取り付けられている。この図に示したインナー
ロータ67とアウターロータ64の相対的な回転位置関
係は、磁極の吸引力と反発力のバランスのとれた安定的
な位相である。このような安定位相は、8極マグネット
カップリングの場合は4つ存在する。
FIG. 16 is a sectional view taken along line AA of FIG. 15, and the structure and principle of the magnet coupling will be briefly described. Note that the motor bracket 57 and the like are omitted to avoid complicating the drawing. FIG. 16 shows an example in which an 8-pole radial type magnetic coupling is used. The magnet is magnetized in the direction of the arrow shown in the figure in a shape obtained by vertically dividing a cylinder, and is attached to the outer yoke 60 and the inner yoke 61 so that the directions of the adjacent magnet and the N pole and the S pole are alternated. ing. The relative rotational positional relationship between the inner rotor 67 and the outer rotor 64 shown in this figure is a stable phase in which the attractive force and the repulsive force of the magnetic poles are balanced. There are four such stable phases in the case of an 8-pole magnetic coupling.

【0017】なお、アウター磁石55とインナー磁石5
4の間にはスプールピース56下部に設けられた圧力隔
壁58がある。インナーロータ67とアウターロータ6
4が図17に示すように、前記の安定位相に対して角度
のずれを持つ場合(以下、この角度をずれ角とい
う。)、アウター磁石55とインナー磁石54間の吸引
力と反発力により、ずれをなくし安定位相に戻そうとす
るトルクが生じる。このトルクとずれ角の関係は、一般
に図18のグラフのようになる。ずれ角度が360÷2
÷極数[deg](例の8極マグネットカップリングで
は、22.5度)でトルクは最大になり(以下、最大静
止トルクという。)これ以上の角度ではトルクは減少し
はじめ、360÷極数[deg](本例では45度)で
は0となる。この360÷極数[deg]を以下、すべ
り発生角度という。すべり発生角度以上の角度では、逆
にずれ角を進めて隣の安定位相に近寄らせようとするト
ルクが働く。
The outer magnet 55 and the inner magnet 5
4, there is a pressure bulkhead 58 provided below the spool piece 56. Inner rotor 67 and outer rotor 6
As shown in FIG. 17, in the case where 4 has an angle shift with respect to the stable phase (hereinafter, this angle is referred to as a shift angle), the attractive force and the repulsive force between the outer magnet 55 and the inner magnet 54 cause A torque is generated to eliminate the deviation and return to the stable phase. The relationship between the torque and the shift angle is generally as shown in the graph of FIG. The deviation angle is 360 ÷ 2
The torque becomes maximum at the number of poles [deg] (22.5 degrees in the case of the 8-pole magnet coupling in the example) (hereinafter referred to as the maximum static torque). In the case of a number [deg] (45 degrees in this example), it becomes 0. This 360 ° pole number [deg] is hereinafter referred to as a slip occurrence angle. At an angle equal to or greater than the slip occurrence angle, a torque acts to advance the deviation angle and approach the adjacent stable phase.

【0018】従って、マグネットカップリングは最大静
止トルク以上のトルクを負荷することはできず、これ以
上のトルクが加わってずれ角度が45度を越えた場合、
インナーロータ67とアウターロータ64は隣の安定位
相まで相対的に回転し、負荷を取り除いても元の安定位
相には戻らなくなる。これをマグネットカップリングの
すべりと呼んでいる。後述のように、マグネットカップ
リングを適用した制御棒駆動機構の場合、すべりが発生
するのを防ぐため、想定される負荷トルクに対し、十分
な余裕を持ったトルク設計を行う必要がある。
Therefore, the magnet coupling cannot apply a torque larger than the maximum static torque, and when the deviation angle exceeds 45 degrees due to the addition of the torque larger than the maximum static torque,
The inner rotor 67 and the outer rotor 64 relatively rotate to the next stable phase, and do not return to the original stable phase even when the load is removed. This is called slippage of the magnetic coupling. As will be described later, in the case of a control rod drive mechanism to which a magnet coupling is applied, in order to prevent occurrence of slip, it is necessary to design a torque with a sufficient margin for an assumed load torque.

【0019】図15に戻って、駆動軸53はボールねじ
軸14に連結され、駆動軸53の回転駆動力はボールね
じ軸14に伝達される。このボールねじ軸14、ボール
ナット15およびローラ16により、中空ピストン昇降
機構が構成されるのは、図14に示された従来例と同様
である。
Returning to FIG. 15, the drive shaft 53 is connected to the ball screw shaft 14, and the rotational driving force of the drive shaft 53 is transmitted to the ball screw shaft 14. The hollow piston lifting / lowering mechanism is constituted by the ball screw shaft 14, the ball nut 15, and the roller 16, as in the conventional example shown in FIG.

【0020】また、電動機51の上部で、マグネットカ
ップリング52の周囲には、モーターブラケット57が
配設されている。そして、スプールピース56とCRD
ハウジング9の下部フランジ9aとの間のシール部材に
は、メタルOリング66が用いられ、このメタルOリン
グ66により一次冷却水の漏洩が防止されるとともに、
ゴム製のOリングに比べメンテナンス頻度を低くしてい
る。
A motor bracket 57 is arranged above the electric motor 51 and around the magnet coupling 52. And spool piece 56 and CRD
A metal O-ring 66 is used as a seal member between the lower flange 9a of the housing 9 and the metal O-ring 66 prevents primary cooling water from leaking.
Maintenance frequency is lower than that of rubber O-rings.

【0021】このような構成の制御棒駆動機構において
は、電動機51の回転駆動によりマグネットカップリン
グ52を介して駆動軸53を回転させる。すなわち、電
動機51の回転駆動により、駆動側のアウター磁石が回
転し、この回転に伴い被駆動側のインナー磁石54が回
転することで駆動軸53を回転させる。駆動軸53が回
転すると、ボールねじ軸14を回転させてボールナット
15を上下動(昇降)させる。このボールナット15の
昇降に伴って中空ピストン19を介して制御棒5が上下
動し、炉出力の調整が行われる。
In the control rod driving mechanism having such a configuration, the driving shaft 53 is rotated via the magnet coupling 52 by the rotational driving of the electric motor 51. In other words, the rotation of the electric motor 51 rotates the outer magnet on the drive side, and the inner magnet 54 on the driven side rotates with this rotation, thereby rotating the drive shaft 53. When the drive shaft 53 rotates, the ball screw shaft 14 is rotated to move the ball nut 15 up and down (up and down). As the ball nut 15 moves up and down, the control rod 5 moves up and down via the hollow piston 19 to adjust the furnace power.

【0022】また、制御棒5の挿入位置への保持は、電
動機51自体の保持トルクおよび電磁ブレーキの作用に
よりボールねじ軸14の回転を規制することにより行わ
れる。
The control rod 5 is held at the insertion position by regulating the rotation of the ball screw shaft 14 by the holding torque of the electric motor 51 itself and the action of the electromagnetic brake.

【0023】一方、原子炉をスクラムさせる場合には、
図14に示される従来例と同様である。図15に示され
る従来例では、制御棒駆動機構50は駆動軸53の下部
に配設し被駆動側のインナー磁石54と、このインナー
磁石54の外側にスプールピース56を隔てて電動機5
1軸に設けた駆動側のアウター磁石55とから構成した
マグネットカップリング52を配置したことにより駆動
軸53のシール部を不要にしている。従って、スプール
ピース56を貫通する部品がなくなるため、従来のグラ
ンドパッキンのような軸シール部材を必要としない。
On the other hand, when scramming the reactor,
This is the same as the conventional example shown in FIG. In the conventional example shown in FIG. 15, a control rod drive mechanism 50 is disposed below a drive shaft 53, and an inner magnet 54 on a driven side, and an electric motor 5 separated by a spool piece 56 outside the inner magnet 54.
By arranging the magnet coupling 52 composed of the outer magnet 55 on the drive side provided on one shaft, the seal portion of the drive shaft 53 is not required. Therefore, since there is no component penetrating the spool piece 56, a shaft sealing member such as a conventional gland packing is not required.

【0024】[0024]

【発明が解決しようとする課題】上述の従来の制御棒駆
動機構においては、マグネットカップリングのすべりが
生じた場合、図15のシンクロ位置検出器22で検出し
た制御棒の位置と、実際の制御棒の位置に差が生じ、プ
ラントを運転する上で障害となる可能性がある。この対
策として、想定される最大の負荷トルクを上回る十分な
伝達トルクをマグネットカップリングに持たせた設計を
行うが、さらに、万が一すべりが発生した場合にそれを
検出する手段を設けておけば、原子炉を停止するなどの
必要な対策を早急にすることができ、プラントの信頼性
がさらに高められる。本発明は係る従来の事情に対処し
てなされたものであり、その目的は、マグネットカップ
リングのすべりが検出できる制御棒駆動機構を提供する
ことにある。
In the above-described conventional control rod driving mechanism, when the slippage of the magnet coupling occurs, the position of the control rod detected by the synchro position detector 22 shown in FIG. Differences in rod positions can occur, which can hinder plant operation. As a countermeasure, the magnet coupling is designed to have a sufficient transmission torque exceeding the assumed maximum load torque.However, if a slip occurs, a means to detect it should be provided. Necessary countermeasures, such as shutting down the reactor, can be promptly performed, and the reliability of the plant is further improved. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a control rod drive mechanism capable of detecting slippage of a magnetic coupling.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る御棒駆動機構の請求項1に記載された
発明は、原子炉下部に延設されたハウジング内に設けら
れ、電動機の回転を駆動軸を介して中空ピストン昇降機
構に伝達して中空ピストンを昇降させ、この中空ピスト
ンに係合する制御棒を原子炉の炉心内に挿入・引抜する
原子炉出力の制御棒駆動機構において、前記ハウジング
の下端部に設けられ原子炉内部の一次冷却水を封じるス
プールピースと、そのスプールピースの外下部に設けら
れた前記電動機の回転軸に接続されるアウターヨーク
と、このアウターヨークに設けられたアウター磁石と、
前記スプールピース内部に設けられ前記中空ピストン昇
降機構に接続される前記駆動軸に設けられたインナーヨ
ークと、このインナーヨークに設けられたインナー磁石
と、このインナー磁石の回転検出手段を有するものであ
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a control rod driving mechanism provided in a housing extending below a reactor and comprising a motor. Is transmitted to the hollow piston elevating mechanism via the drive shaft to raise and lower the hollow piston, and a control rod drive mechanism of a reactor power that inserts and withdraws a control rod engaged with the hollow piston into the reactor core. A spool piece provided at the lower end of the housing to seal primary cooling water inside the reactor, an outer yoke connected to a rotating shaft of the electric motor provided at an outer lower portion of the spool piece, and an outer yoke. An outer magnet provided,
It has an inner yoke provided on the drive shaft provided inside the spool piece and connected to the hollow piston elevating mechanism, an inner magnet provided on the inner yoke, and a rotation detecting means for the inner magnet. .

【0026】また、請求項2記載の制御棒駆動機構は、
請求項1記載の制御棒駆動機構において、回転検出手段
が、前記インナー磁石と共に回転する駆動軸に設けられ
側表面に凹凸を形成させた回転部材と、この回転部材の
回転水平面に対向して設けられ前記回転部材の側表面に
形成された凹凸との距離を測定する変位検出器を有する
ものである。
Further, the control rod driving mechanism according to the second aspect of the present invention,
2. The control rod drive mechanism according to claim 1, wherein the rotation detecting means is provided on a drive shaft provided on the drive shaft which rotates together with the inner magnet, and has a surface formed with irregularities, and is provided opposite to a rotation horizontal plane of the rotation member. And a displacement detector for measuring a distance from irregularities formed on a side surface of the rotating member.

【0027】請求項3記載の制御棒駆動機構は、請求項
1記載の制御棒駆動機構において、インナー磁石の回転
検出手段からの出力と前記電動機の回転軸の軸回転を検
出する回転位置検出手段との出力を比較する出力処理手
段を有するものである。
A control rod driving mechanism according to a third aspect of the present invention is the control rod driving mechanism according to the first aspect, wherein the rotation position detecting means detects the output from the rotation detecting means of the inner magnet and the rotation of the rotating shaft of the electric motor. And an output processing means for comparing the output of

【0028】請求項1乃至3に記載の制御棒駆動機構の
構成によれば、インナー磁石の回転位置をアウター磁石
の回転位置と比較することでこれらの磁石のすべりを検
出することができる。
According to the configuration of the control rod drive mechanism according to any one of claims 1 to 3, slippage of these magnets can be detected by comparing the rotational position of the inner magnet with the rotational position of the outer magnet.

【0029】請求項4記載の制御棒駆動機構は、請求項
3記載の制御棒駆動機構におけるインナー磁石の回転検
出手段に代えて前記制御棒の挿入・引抜による上下位置
を検出する上下位置検出手段を有するものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a control rod driving mechanism for detecting the vertical position of the control rod by the insertion and withdrawal of the control rod in place of the inner magnet rotation detecting means in the control rod driving mechanism of the third aspect. It has.

【0030】このような構成によれば、インナー磁石と
アウター磁石のすべりを検出できる。請求項5記載の制
御棒駆動機構は、原子炉下部に延設されたハウジング内
に設けられ、電動機の回転を駆動軸を介して中空ピスト
ン昇降機構に伝達して中空ピストンを昇降させ、この中
空ピストンに係合する制御棒を原子炉の炉心内に挿入・
引抜する原子炉出力の制御棒駆動機構において、前記ハ
ウジングの下端部に設けられ原子炉内部の一次冷却水を
封じるスプールピースと、そのスプールピースの外下部
に設けられた前記電動機の回転軸に接続されるアウター
ヨークと、このアウターヨークに設けられたアウター磁
石と、前記スプールピース内部に設けられ前記中空ピス
トン昇降機構に接続される前記駆動軸に設けられたイン
ナーヨークと、このインナーヨークに設けられたインナ
ー磁石と、前記電動機の電流と電圧の位相差を検出して
電動機のトルクを推定する手段を有するものである。
According to such a configuration, slippage between the inner magnet and the outer magnet can be detected. The control rod drive mechanism according to claim 5 is provided in a housing extending below the reactor, and transmits the rotation of the electric motor to a hollow piston elevating mechanism via a drive shaft to raise and lower the hollow piston. Insert the control rod that engages the piston into the reactor core
In the control rod drive mechanism of the reactor power to be pulled out, the spool piece is provided at the lower end of the housing and seals the primary cooling water inside the reactor, and is connected to a rotating shaft of the electric motor provided at an outer lower portion of the spool piece. An outer yoke, an outer magnet provided on the outer yoke, an inner yoke provided on the drive shaft provided inside the spool piece and connected to the hollow piston lifting / lowering mechanism, and provided on the inner yoke. And a means for detecting the phase difference between the current and the voltage of the electric motor and estimating the torque of the electric motor.

【0031】請求項6記載の制御棒駆動機構は、原子炉
下部に延設されたハウジング内に設けられ、電動機の回
転を駆動軸を介して中空ピストン昇降機構に伝達して中
空ピストンを昇降させ、この中空ピストンに係合する制
御棒を原子炉の炉心内に挿入・引抜する原子炉出力の制
御棒駆動機構において、前記ハウジングの下端部に設け
られ原子炉内部の一次冷却水を封じるスプールピース
と、そのスプールピースの外下部に設けられた前記電動
機の回転軸に接続されるアウターヨークと、このアウタ
ーヨークに設けられたアウター磁石と、前記スプールピ
ース内部に設けられ前記中空ピストン昇降機構に接続さ
れる前記駆動軸に設けられたインナーヨークと、このイ
ンナーヨークに設けられたインナー磁石と、前記電動機
の電流波形の周波数分析手段を有するものである。
A control rod driving mechanism according to a sixth aspect of the present invention is provided in a housing extending below the reactor, and transmits the rotation of the electric motor to a hollow piston elevating mechanism via a driving shaft to raise and lower the hollow piston. In a control rod drive mechanism of a reactor output, which inserts and withdraws a control rod engaged with the hollow piston into a reactor core, a spool piece provided at a lower end portion of the housing to seal primary cooling water inside the reactor. And an outer yoke connected to a rotating shaft of the electric motor provided at an outer lower portion of the spool piece, an outer magnet provided at the outer yoke, and connected to the hollow piston elevating mechanism provided inside the spool piece. An inner yoke provided on the drive shaft, an inner magnet provided on the inner yoke, and a frequency of a current waveform of the electric motor. And it has a analysis means.

【0032】請求項7記載の制御棒駆動機構は、請求項
6記載の制御棒駆動機構における電動機の電流波形の周
波数分析手段に代えて電圧波形の周波数分析手段を有す
るものである。
A control rod driving mechanism according to a seventh aspect of the present invention has a frequency analysis means for a voltage waveform instead of the frequency analysis means for a current waveform of a motor in the control rod driving mechanism according to the sixth invention.

【0033】請求項8記載の制御棒駆動機構は、原子炉
下部に延設されたハウジング内に設けられ、電動機の回
転を駆動軸を介して中空ピストン昇降機構に伝達して中
空ピストンを昇降させ、この中空ピストンに係合する制
御棒を原子炉の炉心内に挿入・引抜する原子炉出力の制
御棒駆動機構において、前記ハウジングの下端部に設け
られ原子炉内部の一次冷却水を封じるスプールピース
と、そのスプールピースの外下部に設けられた前記電動
機の回転軸に接続されるアウターヨークと、このアウタ
ーヨークに設けられたアウター磁石と、前記スプールピ
ース内部に設けられ前記中空ピストン昇降機構に接続さ
れる前記駆動軸に設けられたインナーヨークと、このイ
ンナーヨークに設けられたインナー磁石と、前記電動機
の負荷トルク検出手段を有し、前記電動機は誘導電動機
であって、前記負荷トルク検出手段は電動機の回転速度
から負荷トルクを検出するものである。
The control rod driving mechanism according to the present invention is provided in a housing extending below the reactor, and transmits the rotation of the electric motor to the hollow piston elevating mechanism via the driving shaft to raise and lower the hollow piston. In a control rod drive mechanism of a reactor output, which inserts and withdraws a control rod engaged with the hollow piston into a reactor core, a spool piece provided at a lower end portion of the housing to seal primary cooling water inside the reactor. And an outer yoke connected to a rotating shaft of the electric motor provided at an outer lower portion of the spool piece, an outer magnet provided at the outer yoke, and connected to the hollow piston elevating mechanism provided inside the spool piece. An inner yoke provided on the drive shaft, an inner magnet provided on the inner yoke, and a load torque detecting means for the electric motor. Has, the motor is an induction motor, the load torque detection means detects a load torque from the rotational speed of the motor.

【0034】請求項5乃至8に記載の制御棒駆動機構の
構成によれば、電動機に加わるトルクを検出すること
で、すべりに伴い発生するトルクの変化を検出すること
ができる。
According to the configuration of the control rod drive mechanism according to the fifth to eighth aspects, by detecting the torque applied to the electric motor, it is possible to detect a change in the torque generated due to the slip.

【0035】請求項9記載の制御棒駆動機構は、原子炉
下部に延設されたハウジング内に設けられ、電動機の回
転を駆動軸を介して中空ピストン昇降機構に伝達して中
空ピストンを昇降させ、この中空ピストンに係合する制
御棒を原子炉の炉心内に挿入・引抜する原子炉出力の制
御棒駆動機構において、前記ハウジングの下端部に設け
られ原子炉内部の一次冷却水を封じるスプールピース
と、そのスプールピースの外下部に設けられた前記電動
機の回転軸に接続されるアウターヨークと、このアウタ
ーヨークに設けられたアウター磁石と、前記スプールピ
ース内部に設けられ前記中空ピストン昇降機構に接続さ
れる前記駆動軸に設けられたインナーヨークと、このイ
ンナーヨークに設けられたインナー磁石と、前記電動機
の回転軸に加わるトルクまたは電動機に連結された駆動
軸に加わるトルクを検出するトルク検出手段を有するも
のである。
The control rod driving mechanism according to the ninth aspect is provided in a housing extending below the reactor, and transmits the rotation of the electric motor to the hollow piston elevating mechanism via the driving shaft to raise and lower the hollow piston. In a control rod drive mechanism of a reactor output, which inserts and withdraws a control rod engaged with the hollow piston into a reactor core, a spool piece provided at a lower end portion of the housing to seal primary cooling water inside the reactor. And an outer yoke connected to a rotating shaft of the electric motor provided at an outer lower portion of the spool piece, an outer magnet provided at the outer yoke, and connected to the hollow piston elevating mechanism provided inside the spool piece. An inner yoke provided on the drive shaft, an inner magnet provided on the inner yoke, and a torsion applied to a rotating shaft of the electric motor. And has a torque detecting means for detecting a torque applied to the concatenated drive shaft click or motor.

【0036】請求項10記載の制御棒駆動機構は、請求
項9記載の制御棒駆動機構において、検出されたトルク
を用いて前記アウター磁石とインナー磁石の間に生じる
すべりを検出するすべり検出手段を有するものである。
According to a tenth aspect of the present invention, in the control rod driving mechanism according to the ninth aspect, a slip detecting means for detecting a slip generated between the outer magnet and the inner magnet using the detected torque. Have

【0037】請求項9および10記載の制御棒駆動機構
の構成によれば、すべりに伴い生ずるトルクの変化を検
出してすべりの検出が可能である。請求項11記載の制
御棒駆動機構は、原子炉下部に延設されたハウジング内
に設けられ、電動機の回転を駆動軸を介して中空ピスト
ン昇降機構に伝達して中空ピストンを昇降させ、この中
空ピストンに係合する制御棒を原子炉の炉心内に挿入・
引抜する原子炉出力の制御棒駆動機構において、前記ハ
ウジングの下端部に設けられ原子炉内部の一次冷却水を
封じるスプールピースと、そのスプールピースの外下部
に設けられた前記電動機の回転軸に接続されるアウター
ヨークと、このアウターヨークに設けられたアウター磁
石と、前記スプールピース内部に設けられ前記中空ピス
トン昇降機構に接続される前記駆動軸に設けられたイン
ナーヨークと、このインナーヨークに設けられたインナ
ー磁石と、前記電動機のステータまたはステータを原子
炉圧力容器に固定する部材に生じる歪みを検出する歪検
出手段を有するものである。
According to the configuration of the control rod driving mechanism according to the ninth and tenth aspects, the slip can be detected by detecting a change in torque caused by the slip. The control rod drive mechanism according to claim 11 is provided in a housing extending below the reactor, and transmits the rotation of the electric motor to a hollow piston elevating mechanism via a drive shaft to raise and lower the hollow piston. Insert the control rod that engages the piston into the reactor core
In the control rod drive mechanism of the reactor power to be pulled out, the spool piece is provided at the lower end of the housing and seals the primary cooling water inside the reactor, and is connected to a rotating shaft of the electric motor provided at an outer lower portion of the spool piece. An outer yoke, an outer magnet provided on the outer yoke, an inner yoke provided on the drive shaft provided inside the spool piece and connected to the hollow piston lifting / lowering mechanism, and provided on the inner yoke. And a distortion detecting means for detecting distortion generated in a stator of the electric motor or a member fixing the stator to a reactor pressure vessel.

【0038】請求項12記載の制御棒駆動機構は、請求
項11に記載の制御棒駆動機構の歪検出手段に代えて、
回転軸を回転拘束するブレーキまたはブレーキを原子炉
圧力容器に固定する部材に生じる歪みを検出する歪検出
手段を有するものである。
According to a twelfth aspect of the present invention, a control rod driving mechanism according to the eleventh aspect of the present invention replaces the distortion detecting means of the control rod driving mechanism according to the eleventh aspect.
It has a strain detecting means for detecting a strain generated in a brake for restricting the rotation of the rotating shaft or a member for fixing the brake to the reactor pressure vessel.

【0039】請求項11および12記載の制御棒駆動機
構の構成によれば、電動機のステータまたはステータを
原子炉圧力容器に固定する部材、あるいは回転軸を回転
拘束するブレーキまたはブレーキを原子炉圧力容器に固
定する部材に生じる歪みを検出することによって、すべ
りに伴い発生するトルクの変化を検出することができ
る。
According to the construction of the control rod drive mechanism of the present invention, the stator of the electric motor or the member for fixing the stator to the reactor pressure vessel, or the brake or the brake for rotatingly restraining the rotating shaft is provided on the reactor pressure vessel. By detecting the distortion generated in the member fixed to the, it is possible to detect a change in torque generated due to the slip.

【0040】請求項13記載の制御棒駆動機構は、原子
炉下部に延設されたハウジング内に設けられ、電動機の
回転を駆動軸を介して中空ピストン昇降機構に伝達して
中空ピストンを昇降させ、この中空ピストンに係合する
制御棒を原子炉の炉心内に挿入・引抜する原子炉出力の
制御棒駆動機構において、前記ハウジングの下端部に設
けられ原子炉内部の一次冷却水を封じるスプールピース
と、そのスプールピースの外下部に設けられた前記電動
機の回転軸に接続されるアウターヨークと、このアウタ
ーヨークに設けられたアウター磁石と、前記スプールピ
ース内部に設けられ前記中空ピストン昇降機構に接続さ
れる前記駆動軸に設けられたインナーヨークと、このイ
ンナーヨークに設けられたインナー磁石と、前記電動機
のステータまたはステータを原子炉圧力容器に固定する
部材に生じる回転加速度を検出する加速度検出手段を有
するものである。
A control rod drive mechanism according to a thirteenth aspect is provided in a housing extending below the reactor, and transmits the rotation of the electric motor to a hollow piston lifting mechanism via a drive shaft to raise and lower the hollow piston. In a control rod drive mechanism of a reactor output, which inserts and withdraws a control rod engaged with the hollow piston into a reactor core, a spool piece provided at a lower end portion of the housing to seal primary cooling water inside the reactor. And an outer yoke connected to a rotating shaft of the electric motor provided at an outer lower portion of the spool piece, an outer magnet provided at the outer yoke, and connected to the hollow piston elevating mechanism provided inside the spool piece. An inner yoke provided on the drive shaft, an inner magnet provided on the inner yoke, and a stator or Stator and those having an acceleration detecting means for detecting a rotational acceleration generated in a member fixed to the reactor pressure vessel.

【0041】請求項14記載の制御棒駆動機構は、請求
項13記載の制御棒駆動機構において、加速度検出手段
に代えて、回転軸を回転拘束するブレーキまたはブレー
キを原子炉圧力容器に固定する部材に生じる回転加速度
を検出する加速度検出手段を有するものである。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a control rod driving mechanism according to the thirteenth aspect, wherein a brake for restraining the rotation of the rotating shaft or a brake is fixed to the reactor pressure vessel instead of the acceleration detecting means. And an acceleration detecting means for detecting a rotational acceleration generated in the motor.

【0042】請求項13および14記載の制御棒駆動機
構の構成によれば、電動機のステータまたはステータを
原子炉圧力容器に固定する部材、あるいは回転軸を回転
拘束するブレーキまたはブレーキを原子炉圧力容器に固
定する部材に生じる回転加速度を検出することによっ
て、すべりに伴い発生するトルクの変化を検出すること
ができる。
According to the construction of the control rod driving mechanism according to the thirteenth and fourteenth aspects, the stator of the electric motor or the member for fixing the stator to the reactor pressure vessel, or the brake or the brake for rotatingly restraining the rotating shaft is provided in the reactor pressure vessel By detecting the rotational acceleration generated in the member fixed to the vehicle, it is possible to detect a change in torque generated due to the slip.

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る制御棒駆動機
構の第1の実施の形態(請求項1乃至3に対応)を図1
(a),(b)に基づいて説明する。図1(b)は図1
(a)のB−B線矢視断面図である。図1(a),
(b)において、図15と同一部分については同一符号
で示し、その構成の説明は省略する。本実施の形態で
は、インナーロータ67とともに回転するインナー磁石
54の回転を検出するために、インナーロータ67が連
結された駆動軸53に円板状の回転部材200を設置し
ている。
FIG. 1 shows a first embodiment (corresponding to claims 1 to 3) of a control rod driving mechanism according to the present invention.
A description will be given based on (a) and (b). FIG.
FIG. 3A is a sectional view taken along line BB of FIG. FIG. 1 (a),
15B, the same parts as those in FIG. 15 are denoted by the same reference numerals, and the description of the configuration will be omitted. In the present embodiment, in order to detect the rotation of the inner magnet 54 that rotates together with the inner rotor 67, the disk-shaped rotating member 200 is installed on the drive shaft 53 to which the inner rotor 67 is connected.

【0044】この回転部材は、スプールピース56内に
設けられるため、原子炉一次冷却水の圧力障壁である圧
力バウンダリ内に設置されていることになる。回転部材
200の表面には、凹凸が形成されている。本実施の形
態では、回転部材200の側面に周期的に多数の溝22
5を設けて構成される。また、スプールピース56側面
には、検出対象面である回転部材200表面に多数の溝
225を設けて形成される凹凸との距離を測定して出力
する回転検出手段たる変位測定装置201が設置されて
いる。
Since this rotating member is provided in the spool piece 56, it is installed in a pressure boundary which is a pressure barrier of the primary cooling water of the reactor. Irregularities are formed on the surface of the rotating member 200. In the present embodiment, a large number of grooves 22 are periodically formed on the side surface of the rotating member 200.
5 is provided. In addition, on the side surface of the spool piece 56, a displacement measuring device 201 is installed as a rotation detecting means for measuring and outputting a distance from irregularities formed by providing a large number of grooves 225 on the surface of the rotating member 200 as a detection target surface. ing.

【0045】この変位測定装置201としては、導体と
の距離を測定できる渦電流変位計、レーザを対象面に照
射して戻るまでの時間から距離を測定するレーザ変位計
などの測定装置を利用することができる。変位測定装置
201の出力は信号線を介して電子カウンタとしての機
能を持つ信号処理システム202に伝えられる。インナ
ーロータ67の回転により、変位測定装置201と回転
部材200の側面との距離が周期的に変化するため、こ
の回転に同期した出力が変位測定装置201から得られ
る。信号処理システム202を用いて、この出力の変動
の周期を数えることでインナーロータ67の回転した角
度がわかる。また、時間に対する回転角度の推移から、
回転速度を求めることができる。
As the displacement measuring device 201, a measuring device such as an eddy current displacement meter capable of measuring a distance to a conductor, a laser displacement meter for measuring a distance from a time until a laser beam is irradiated on an object surface and returned, and the like are used. be able to. The output of the displacement measuring device 201 is transmitted to a signal processing system 202 having a function as an electronic counter via a signal line. Since the distance between the displacement measuring device 201 and the side surface of the rotating member 200 changes periodically due to the rotation of the inner rotor 67, an output synchronized with this rotation is obtained from the displacement measuring device 201. The rotation angle of the inner rotor 67 can be determined by counting the period of the output fluctuation using the signal processing system 202. Also, from the transition of the rotation angle with respect to time,
The rotation speed can be determined.

【0046】一方、アウターロータ64の回転位置は、
電動機51の軸回転を検出するための回転位置検出手段
である回転位置検出器203で測定することができる。
回転位置検出器203としては、たとえば、従来型制御
棒駆動装置のシンクロ位置検出装置などが利用できる。
回転位置検出器203の出力は信号線を介して信号処理
システム202に導かれる。この信号処理システム20
2は、回転位置検出器203と変位測定装置201の出
力を比較する出力処理手段であり、インナーロータ67
とアウターロータ64の回転角度、回転速度などを比較
できる。
On the other hand, the rotation position of the outer rotor 64 is
The rotation can be measured by a rotation position detector 203 which is a rotation position detection means for detecting the rotation of the shaft of the electric motor 51.
As the rotation position detector 203, for example, a synchro position detection device of a conventional control rod driving device can be used.
The output of the rotational position detector 203 is guided to a signal processing system 202 via a signal line. This signal processing system 20
Reference numeral 2 denotes output processing means for comparing the output of the rotational position detector 203 and the output of the displacement measuring device 201.
And the rotation angle and rotation speed of the outer rotor 64 can be compared.

【0047】マグネットカップリングがすべりを生じて
いない場合は、インナーロータ67の回転位置とアウタ
ーロータ64の回転位置のずれは、すべり発生角度以内
である。従って、変位測定装置201および回転位置検
出器203と信号処理システム202を用いることで、
すべりの発生を検知することができる。
When no slip occurs in the magnetic coupling, the difference between the rotational position of the inner rotor 67 and the rotational position of the outer rotor 64 is within the slip occurrence angle. Therefore, by using the displacement measuring device 201, the rotational position detector 203, and the signal processing system 202,
The occurrence of slip can be detected.

【0048】次に本発明に係る制御棒駆動機構の第2の
実施の形態(請求項4に対応)を図2に基づき説明す
る。本実施の形態は、制御棒の上下位置検出手段として
制御棒位置検出装置204、および制御棒位置検出装置
204と回転位置検出器203の出力を比較する信号処
理システム205を設けたことが特徴である。制御棒上
下位置の検出は、例えば従来型の制御棒駆動機構のスク
ラム位置検出器36などと同じ原理で行える。その他に
も、磁歪現象を利用して磁石位置を連続的に検出できる
磁歪センサを用いて、中空ピストン19に設置する図示
しない磁石の位置を検出することもできる。本実施の形
態では制御棒位置検出装置204はCRDハウジング9
外部に設置しているが、これに限らず制御棒駆動機構5
0の内部に配置してもよい。マグネットカップリングに
すべりが生じていなければ、回転位置検出装置203か
ら求めた制御棒位置と制御棒位置検出装置204で検出
した制御棒上下位置には、すべり発生角度以内の微小な
ずれが生じるわずかな差しかない。従って、信号処理シ
ステム205で両者の出力を比較することで、すべりの
発生を検知することができる。
Next, a second embodiment (corresponding to claim 4) of a control rod driving mechanism according to the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is characterized in that a control rod position detecting device 204 and a signal processing system 205 for comparing the outputs of the control rod position detecting device 204 and the rotational position detector 203 are provided as a control rod vertical position detecting means. is there. The detection of the control rod vertical position can be performed based on the same principle as the scrum position detector 36 of the conventional control rod drive mechanism, for example. In addition, the position of a magnet (not shown) installed on the hollow piston 19 can be detected using a magnetostrictive sensor capable of continuously detecting the position of the magnet using the magnetostriction phenomenon. In the present embodiment, the control rod position detecting device 204 is the CRD housing 9
Although installed outside, the control rod drive mechanism 5 is not limited to this.
0. If there is no slippage in the magnet coupling, there is a slight deviation between the control rod position obtained by the rotation position detection device 203 and the control rod vertical position detected by the control rod position detection device 204 within the slip occurrence angle. I don't care. Therefore, by comparing the two outputs with the signal processing system 205, the occurrence of slip can be detected.

【0049】次に、本発明に係る制御棒駆動機構の第3
の実施の形態(請求項5に対応)を図3を用いて説明す
る。本実施の形態では、図15の制御棒駆動機構50、
スプールピース56には変更がないので、電動機周辺部
分のみを示す。電源207から電気動力は電動機206
に供給されるが、この電圧と電流波形を波形処理システ
ム208で測定する。電動機206として従来型制御棒
駆動機構のステッピングモータや誘導電動機、同期電動
機などの交流電動機が考えられるが、一般にこれらの電
動機は負荷動力すなわち負荷トルクの大きさに伴い、電
流の大きさや、電圧と電流波形の位相差が変化する。従
って、電動機206とその電源207の間に波形処理シ
ステム208を設けることによって、この電流値や位相
差を検出して、その負荷トルクの推定を行うのである。
Next, the third control rod driving mechanism according to the present invention will be described.
The embodiment (corresponding to claim 5) will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the control rod drive mechanism 50 of FIG.
Since there is no change in the spool piece 56, only the peripheral portion of the electric motor is shown. Electric power from a power source 207 is supplied to an electric motor 206.
The voltage and current waveforms are measured by the waveform processing system 208. As the motor 206, an AC motor such as a stepping motor of a conventional control rod drive mechanism, an induction motor, and a synchronous motor can be considered. In general, these motors are driven by the magnitude of the current, the voltage and the magnitude of the load power, that is, the load torque. The phase difference of the current waveform changes. Therefore, by providing the waveform processing system 208 between the electric motor 206 and the power supply 207, the current value and the phase difference are detected, and the load torque is estimated.

【0050】位相の検出は、例えば波形をアナログ−デ
ジタル変換して計算機に取り込んで数値処理を行うなど
の方法で、比較的容易に行うことができる。ここで、す
べり発生時にマグネットカップリング部に起こる力学的
現象について、図4のマグネットカップリング横断面図
を用いて説明する。すべり発生の例として、図3の電動
機206で駆動中に、ボールねじ軸14の破損等の理由
によりインナーロータ67が回転不能になった場合を考
える。電動機206のトルクがマグネットカップリング
の最大静止摩擦トルクより大きい場合は、アウターロー
タ64はまわり続け、すべりが発生する。ずれ角度がす
べり発生角度より小さい場合、図4(a)のアウターロ
ータ64は、磁力の作用により、インナーロータ67か
ら図示の方向のトルクを受ける。これは電動機の駆動中
であれば、電動機に負荷トルクとして伝わり、制御棒定
位置保持中であれば電磁ブレーキ21に伝わる。さらに
アウターロータ64が回転して、ずれ角度がすべり発生
角度を越えると、図4(b)に示されるように受けるト
ルクの方向は逆になる。すべりが連続して発生すれば、
交互に方向が反転するトルクが観察される。図5にこの
様子を概念的に示した。発生するトルクは、最大値は最
大静止トルクと同程度で、すべり発生角度を境に正負が
反転する。
The phase can be detected relatively easily by, for example, a method of converting a waveform from analog to digital, taking it into a computer, and performing numerical processing. Here, a mechanical phenomenon that occurs in the magnet coupling portion when a slip occurs will be described with reference to a cross-sectional view of the magnet coupling in FIG. As an example of occurrence of slip, a case is considered in which the inner rotor 67 cannot rotate due to damage to the ball screw shaft 14 or the like during driving by the electric motor 206 in FIG. When the torque of the electric motor 206 is larger than the maximum static friction torque of the magnet coupling, the outer rotor 64 continues to rotate, and slip occurs. When the deviation angle is smaller than the slip occurrence angle, the outer rotor 64 of FIG. 4A receives a torque in the illustrated direction from the inner rotor 67 by the action of the magnetic force. This is transmitted to the electric motor as a load torque while the electric motor is being driven, and transmitted to the electromagnetic brake 21 when the control rod fixed position is being held. When the outer rotor 64 further rotates and the deviation angle exceeds the slip occurrence angle, the direction of the torque received is reversed as shown in FIG. If slips occur continuously,
An alternating torque is observed. FIG. 5 conceptually shows this state. The maximum value of the generated torque is almost the same as the maximum static torque, and the sign is reversed at the slip occurrence angle.

【0051】さらに、図3のアウターロータ64と電動
機206の回転軸11との結合は、電動機206の分解
点検を容易にするため、ギアカップリングなどに簡単に
結合解除ができる機械的なカップリングによってなされ
る(図示せず)が、この形式のカップリングには、通常
回転方向の微小なガタがある。このようなガタにより、
前記のトルクの方向が反転する時などに瞬間的に大きな
衝撃トルクがカップリング部に発生して電動機206に
伝わる。従って電動機206の負荷に、周波数の高いト
ルク成分が含まれるようになる。
Further, the coupling between the outer rotor 64 and the rotating shaft 11 of the electric motor 206 in FIG. 3 is a mechanical coupling which can be easily disengaged with a gear coupling or the like in order to facilitate the overhaul of the electric motor 206. (Not shown), this type of coupling usually has small play in the rotational direction. Due to such play,
When the direction of the torque is reversed, a large impact torque is momentarily generated in the coupling portion and transmitted to the electric motor 206. Therefore, the load of the electric motor 206 includes a high-frequency torque component.

【0052】一方、すべりのない正常な動作状態では前
述のように、定格の負荷トルクが最大静止トルクに比べ
て十分小さくなるよう設計しているので、すべり発生時
のような大きなトルクが電動機206に加わることはな
い。
On the other hand, in the normal operating state without slip, as described above, the rated load torque is designed to be sufficiently smaller than the maximum static torque. Never join.

【0053】本実施の形態は、上記に述べた力学的現象
のうち、すべり発生時に大きなトルクが発生し、しかも
その方向が反転するという特徴に注目してなされたもの
である。電動機の電圧と電流の位相差、または電流値の
変化によって電動機負荷トルクを検出することで、電動
機の駆動中に発生するマグネットカップリングのすべり
を検出することができる。
The present embodiment has been made by paying attention to the feature that a large torque is generated when slippage occurs and the direction of the torque is reversed among the above-mentioned mechanical phenomena. By detecting the motor load torque based on the phase difference between the voltage and the current of the motor or the change in the current value, it is possible to detect slippage of the magnet coupling that occurs during driving of the motor.

【0054】以下に本発明に係る制御棒駆動機構の第4
の実施の形態(請求項6、7に対応)を図6に基づき説
明する。本実施の形態も、第3の実施の形態と同様に図
15の制御棒駆動機構50、スプールピース56には変
更がないので、電動機206周辺部分のみを示す。電源
207からの電気動力は電動機206に供給されるが、
この電流または電圧波形を周波数分析システム209で
周波数分析する。本実施の形態は第3の実施の形態で述
べたすべり発生時の力学的現象のうち、周波数の高い負
荷トルク成分が電動機206に発生するという特徴に注
目してなされたものである。このような負荷トルクによ
り、電流波形または電圧波形に、正常な駆動中には見ら
れない高い周波数成分が観察されるので、前記の周波数
分析によりすべり発生の検出が可能である。
Hereinafter, the fourth embodiment of the control rod driving mechanism according to the present invention will be described.
(Corresponding to claims 6 and 7) will be described with reference to FIG. In the present embodiment, similarly to the third embodiment, there is no change in the control rod drive mechanism 50 and the spool piece 56 in FIG. Electric power from the power supply 207 is supplied to the electric motor 206,
The frequency analysis of the current or voltage waveform is performed by the frequency analysis system 209. This embodiment focuses on the feature that a high-frequency load torque component is generated in the electric motor 206 among the mechanical phenomena at the time of occurrence of slip described in the third embodiment. Due to such a load torque, a high frequency component that is not seen during normal driving is observed in the current waveform or the voltage waveform, so that the occurrence of slip can be detected by the frequency analysis described above.

【0055】以下に本発明に係る制御棒駆動機構の第5
の実施の形態(請求項8に対応)を図7に基づき説明す
る。本実施の形態では、図15の制御棒駆動機構50、
スプールピース56には変更がないので、電動機周辺部
分のみを示す。本実施の形態では、電動機として誘導電
動機210を使用する。この誘導電動機210の回転速
度は、負荷トルク検出手段として設けられる回転位置検
出装置211とそれに接続されたデータ処理システム2
12とで検出する。回転位置検出装置211としては、
例えば現行の制御棒駆動装置のシンクロ位置検出器22
などが使用できる。
Hereinafter, the fifth embodiment of the control rod driving mechanism according to the present invention will be described.
An embodiment (corresponding to claim 8) will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the control rod drive mechanism 50 of FIG.
Since there is no change in the spool piece 56, only the peripheral portion of the electric motor is shown. In the present embodiment, an induction motor 210 is used as the electric motor. The rotation speed of the induction motor 210 is determined by a rotation position detection device 211 provided as load torque detection means and a data processing system 2 connected thereto.
12 and is detected. As the rotation position detection device 211,
For example, the synchro position detector 22 of the current control rod drive device
Etc. can be used.

【0056】一般に誘導電動機の回転速度は、負荷が0
である場合は交流電源の周波数から決まる同期速度には
それぞれの電動機に固有の一定関係があり、トルク−回
転特性と呼ばれる曲線グラフで表される。従って、誘導
電動機の回転速度を回転位置検出装置211で測定し、
データ処理システム212を用いてその電動機のトルク
−回転特性から、負荷トルクを求めることが可能であ
る。
In general, the rotational speed of the induction motor is such that the load is zero.
In the case of, the synchronous speed determined from the frequency of the AC power supply has a fixed relationship unique to each electric motor, and is represented by a curve graph called a torque-rotation characteristic. Therefore, the rotation speed of the induction motor is measured by the rotation position detection device 211,
The load torque can be obtained from the torque-rotation characteristics of the electric motor using the data processing system 212.

【0057】従って、第3の実施の形態の説明時に述べ
たすべり発生時の負荷トルクの変化を電動機の回転速度
変化として検出し、すべりの発生を検出することができ
る。以下に、本発明に係る制御棒駆動機構の第6の実施
の形態(請求項9、10に対応)を図8に基づき説明す
る。本実施の形態では、図15の制御棒駆動機構50、
スプールピース56には変更がないので、電動機213
周辺部分のみを示す。電動機213の回転軸215に連
結されたアウターロータ64と電動機213のロータ2
16との中間部分に、電動機213のトルクを検出する
トルク検出器214を設けている。トルク検出器214
としては、例えば、歪みゲージ式トルク検出器や磁歪式
トルク検出器などを用いることができ、回転軸215の
静止時および回転時のトルクが検出できる。このトルク
検出器214の出力波形を、データ処理システム217
により処理してトルクの大小、方向などの分析を行え
ば、第3の実施の形態の説明時に述べたすべり発生時の
トルクが検出できる。なお、電動機213のロータ21
6下部には電磁ブレーキ21が設けられている。
Therefore, the change in the load torque at the time of occurrence of slip described in the description of the third embodiment can be detected as a change in the rotation speed of the motor, and the occurrence of slip can be detected. Hereinafter, a sixth embodiment (corresponding to claims 9 and 10) of a control rod driving mechanism according to the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the control rod drive mechanism 50 of FIG.
Since there is no change in the spool piece 56, the electric motor 213
Only the peripheral part is shown. The outer rotor 64 connected to the rotating shaft 215 of the electric motor 213 and the rotor 2 of the electric motor 213
A torque detector 214 for detecting the torque of the electric motor 213 is provided at an intermediate portion between the torque detector 214 and the motor 16. Torque detector 214
For example, a strain gauge type torque detector, a magnetostrictive torque detector, or the like can be used, and the torque of the rotating shaft 215 when it is stationary and when it is rotating can be detected. The output waveform of the torque detector 214 is converted to a data processing system 217.
By analyzing the magnitude and direction of the torque by performing the above processing, the torque at the time of occurrence of slip described in the description of the third embodiment can be detected. The rotor 21 of the electric motor 213
An electromagnetic brake 21 is provided below 6.

【0058】以下に本発明に係る制御棒駆動機構の第7
の実施の形態(請求項11、12に対応)を図9に基づ
き説明する。本実施の形態においても、図15の制御棒
駆動機構50、スプールピース56には変更がないの
で、電動機218周辺部分のみを示す。第3の実施の形
態で述べた、すべり発生時にマグネットカップリングに
発生するトルクは、電動機218が駆動中であれば、ロ
ータ216からステータ221に伝達される。このステ
ータ221、およびステータ221を原子炉圧力容器1
に固定する部材である電動機ケーシング219、スプー
ルピース56、さらには図示しないCRDハウジング
は、このトルクによりねじりが加えられることになる。
Hereinafter, the seventh embodiment of the control rod driving mechanism according to the present invention will be described.
An embodiment (corresponding to claims 11 and 12) will be described with reference to FIG. Also in the present embodiment, since there is no change in the control rod drive mechanism 50 and the spool piece 56 in FIG. 15, only the peripheral portion of the electric motor 218 is shown. The torque generated in the magnet coupling at the time of slippage described in the third embodiment is transmitted from the rotor 216 to the stator 221 while the electric motor 218 is being driven. The stator 221 and the stator 221 are connected to the reactor pressure vessel 1
The torque is applied to the electric motor casing 219, the spool piece 56, and the CRD housing (not shown), which are members to be fixed to the motor, by this torque.

【0059】一方、制御棒の定位置保持中では、回転軸
215から電磁ブレーキ21を介して電動機ケーシング
219に伝わるので、電磁ブレーキ21、電動機ケーシ
ング219、スプールピース56、CRDハウジングに
ねじりが加えられる。
On the other hand, while the control rod is held at the fixed position, the power is transmitted from the rotating shaft 215 to the motor casing 219 via the electromagnetic brake 21, so that the electromagnetic brake 21, the motor casing 219, the spool piece 56, and the CRD housing are twisted. .

【0060】本発明では、上に挙げた部材のねじり歪み
を検出する手段を設け、すべり発生時のトルクに伴うね
じり歪みを検出する。図9では、ねじりを検出する手段
の一例として、電動機ケーシング219の表面に歪検出
器220とその出力を処理するデータ処理システム22
2を設置した場合を示している。歪検出器220として
は、例えば、歪みゲージを検出できるようにその設置方
法が決められる。なお、歪検出器220の設置位置は図
9に限らず、前述したすべり発生に伴うトルクによって
ねじりを受ける部材上であればどこでもよい。
In the present invention, means for detecting the torsional distortion of the above-mentioned members is provided, and the torsional distortion accompanying the torque at the time of occurrence of slip is detected. In FIG. 9, as an example of the means for detecting torsion, a distortion detector 220 and a data processing system 22 for processing the output are provided on the surface of the motor casing 219.
2 is installed. For example, a method of installing the strain detector 220 is determined so that a strain gauge can be detected. Note that the installation position of the strain detector 220 is not limited to FIG. 9 and may be anywhere on a member that is torsioned by the torque caused by the slippage described above.

【0061】以下に本発明に係る制御棒駆動機構の第8
の実施の形態(請求項13、14に対応)を図10乃至
図12に基づいて説明する。本実施の形態においても図
15の制御棒駆動機構50、スプールピース56におい
ては変更がないので、電動機223の周辺部分のみを示
す。電動機223には、電動機223周方向の加速度を
検出する加速度センサ224が設置されている。そのA
−A‘断面を図11に示す。電動機223にねじり振動
が発生すると、加速度センサ224で振動の角加速度が
測定できる。
Hereinafter, an eighth embodiment of the control rod driving mechanism according to the present invention will be described.
(Corresponding to claims 13 and 14) will be described with reference to FIGS. 10 to 12. FIG. Also in the present embodiment, since there is no change in the control rod drive mechanism 50 and the spool piece 56 in FIG. 15, only the peripheral portion of the electric motor 223 is shown. The motor 223 is provided with an acceleration sensor 224 that detects acceleration in the circumferential direction of the motor 223. That A
FIG. 11 shows a section taken along the line −A ′. When torsional vibration occurs in the electric motor 223, the acceleration sensor 224 can measure the angular acceleration of the vibration.

【0062】すべりに伴い発生するトルクは電動機22
3にねじるが、特に第3の実施の形態の説明時に述べた
機械的なカップリングのガタによる高い周波数の成分の
トルクは、大きな角加速度のねじり振動を発生させる。
これを加速度センサ224で検出することで、すべりを
検出できる。
The torque generated by the slip is generated by the electric motor 22.
3, the torque of the high frequency component due to the play of the mechanical coupling described in the description of the third embodiment in particular generates torsional vibration with a large angular acceleration.
By detecting this with the acceleration sensor 224, slip can be detected.

【0063】加速度センサ224は複数設置したほう
が、より確実に角加速度を検出できる。例えば、図11
のように、電動機軸215を基準に点対称に加速度セン
サ224を2個設置する。加速度センサ224は図に示
すy方向(加速度検出方向と平行な方向)の直進加速度
を用いれば、図12に示すように、直進振動の場合は正
負の等しい出力が得られるのに対し、回転の場合は正負
の異なった出力になるため、これらを容易に区別するこ
とができる。
When a plurality of acceleration sensors 224 are provided, angular acceleration can be detected more reliably. For example, FIG.
, Two acceleration sensors 224 are installed point-symmetrically with respect to the motor shaft 215. When the acceleration sensor 224 uses a straight acceleration in the y direction (a direction parallel to the acceleration detection direction) shown in the figure, as shown in FIG. In this case, positive and negative outputs are different, and these can be easily distinguished.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上説明したように本発明の制御棒駆動
機構においては、請求項1乃至4記載の発明では、第1
マグネットの回転位置検出を行い、第2マグネットの回
転位置と比較することで、マグネットカップリングのす
べりを検出することができ、プラントの信頼性をさらに
向上させることができる。
As described above, in the control rod driving mechanism of the present invention, the first to fourth aspects of the present invention provide the control rod driving mechanism of the first aspect.
By detecting the rotation position of the magnet and comparing it with the rotation position of the second magnet, slip of the magnet coupling can be detected, and the reliability of the plant can be further improved.

【0065】請求項5乃至14記載の発明においては、
すべりに伴い、マグネットカップリングで発生するトル
クを、電流機電流・電圧の位相差や、電流値、電動機ケ
ーシングなどに生じるねじり歪みなどの変化から検出
し、すべりを検出できる。この結果、プラントの信頼性
をさらに向上することができる。
In the invention according to claims 5 to 14,
With the slip, the torque generated by the magnet coupling is detected from changes in the phase difference between the current and voltage of the current machine, the current value, and the torsional distortion generated in the motor casing and the like, and the slip can be detected. As a result, the reliability of the plant can be further improved.

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

【図1】(a)は本発明に係る制御棒駆動機構の第1の
実施の形態を示す縦断面図、(b)は(a)におけるB
−B線矢視断面図。
1A is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a control rod driving mechanism according to the present invention, and FIG.
-B line arrow sectional drawing.

【図2】本発明に係る制御棒駆動機構の第2の実施の形
態を示す縦断面図。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the control rod drive mechanism according to the present invention.

【図3】本発明に係る制御棒駆動機構の第3の実施の形
態を示す縦断面図。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a third embodiment of the control rod drive mechanism according to the present invention.

【図4】(a)、(b)ともにマグネットカップリング
部のすべり発生時に起こる力学的現象を説明するための
概念図。
FIGS. 4A and 4B are conceptual diagrams for explaining a mechanical phenomenon that occurs when slippage occurs in a magnet coupling portion.

【図5】マグネットカップリング部のすべり発生時に起
こる力学的現象を説明するための概念図。
FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining a mechanical phenomenon that occurs when slippage occurs in the magnet coupling unit.

【図6】本発明に係る制御棒駆動機構の第4の実施の形
態を示す縦断面図。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a fourth embodiment of the control rod drive mechanism according to the present invention.

【図7】本発明に係る制御棒駆動機構の第5の実施の形
態を示す縦断面図。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a fifth embodiment of the control rod drive mechanism according to the present invention.

【図8】本発明に係る制御棒駆動機構の第6の実施の形
態を示す縦断面図。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a control rod drive mechanism according to a sixth embodiment of the present invention.

【図9】本発明に係る制御棒駆動機構の第7の実施の形
態を示す縦断面図。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a control rod driving mechanism according to a seventh embodiment of the present invention.

【図10】本発明に係る制御棒駆動機構の第8の実施の
形態を示す縦断面図。
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing an eighth embodiment of the control rod drive mechanism according to the present invention.

【図11】本発明に係る制御棒駆動機構の第8の実施の
形態における加速度センサの設置位置を示す概念図。
FIG. 11 is a conceptual diagram showing an installation position of an acceleration sensor in an eighth embodiment of the control rod driving mechanism according to the present invention.

【図12】(a)は、本発明に係る制御棒駆動機構の第
8の実施の形態における加速度センサの直進加速度の出
力例を示す概念図、(b)は回転加速度の出力例を示す
概念図。
FIG. 12A is a conceptual diagram illustrating an output example of a linear acceleration of an acceleration sensor according to an eighth embodiment of the control rod driving mechanism according to the present invention, and FIG. 12B is a conceptual diagram illustrating an output example of a rotational acceleration. FIG.

【図13】沸騰水型原子炉の構造を示す概念図。FIG. 13 is a conceptual diagram showing the structure of a boiling water reactor.

【図14】制御棒駆動機構の従来例を示す縦断面図。FIG. 14 is a longitudinal sectional view showing a conventional example of a control rod drive mechanism.

【図15】マグネット型制御棒駆動機構の構造を示す縦
断面図。
FIG. 15 is a longitudinal sectional view showing the structure of a magnet type control rod driving mechanism.

【図16】マグネット型制御棒駆動機構の駆動原理を説
明するための横断面図。
FIG. 16 is a cross-sectional view for explaining the driving principle of the magnet type control rod driving mechanism.

【図17】マグネット型制御棒駆動機構の駆動原理を説
明するための横断面図。
FIG. 17 is a cross-sectional view for explaining the driving principle of the magnet-type control rod driving mechanism.

【図18】マグネットカップリングのずれ角度とトルク
の関係を示す概念図。
FIG. 18 is a conceptual diagram showing a relationship between a deviation angle of a magnetic coupling and a torque.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…原子炉圧力容器 1a…底部 2…冷却材 3…炉心 4…炉心シュラウド 5…制御棒 6…気水分離器 7…ダウンカ
マ部 8…制御棒駆動機構 9…CRDハ
ウジング 9a…下部フランジ 10…電動機 11…回転軸 12…ギアカ
ップリング機構 13…駆動軸 14…ボール
ねじ軸 15…ボールナット 16…ローラ 17…ガイドチューブ 18…取付板 19…中空ピストン 20…カップ
リング 21…電磁ブレーキ 22…シンク
ロ位置検出器 23…モータブラケット 24…スプー
ルピース 25…グランドパッキン 26…Oリン
グ 27…Oリング 31…上部ガ
イド 32…皿ばね機構 33…スクラ
ム挿入配管 34…注入口 35…リード
スイッチ 35…リードスイッチ 36…スクラ
ム位置検出器 50…制御棒駆動機構 51…電動機 52…マグネットカップリング 53…駆動軸 54…インナー磁石 55…アウタ
ー磁石 56…スプールピース 57…モータ
ブラケット 58…圧力隔壁 60…アウタ
ーヨーク 61…インナーヨーク 64…アウタ
ーロータ 67…インナーロータ 199…スプ
ールピース 200…回転部材 201…位置
検出装置 202…信号処理システム 203…回転
位置検出装置 204…制御棒位置検出装置 205…信号
処理システム 206…電動機 207…電源 208…波形処理システム 209…周波
数分析システム 210…誘導電動機 211…回転
位置検出装置 212…データ処理システム 213…電動
機 214…トルク検出器 215…回転
軸 216…ロータ 217…デー
タ処理システム 218…電動機 219…電動
機ケーシング 220…歪検出器 221…ステ
ータ 222…データ処理システム 223…電動
機 224…加速度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reactor pressure vessel 1a ... Bottom part 2 ... Coolant 3 ... Core 4 ... Core shroud 5 ... Control rod 6 ... Steam separator 7 ... Downcomer part 8 ... Control rod drive mechanism 9 ... CRD housing 9a ... Lower flange 10 ... Electric motor 11 ... Rotating shaft 12 ... Gear coupling mechanism 13 ... Drive shaft 14 ... Ball screw shaft 15 ... Ball nut 16 ... Roller 17 ... Guide tube 18 ... Mounting plate 19 ... Hollow piston 20 ... Coupling 21 ... Electromagnetic brake 22 ... Synchro Position detector 23 ... Motor bracket 24 ... Spool piece 25 ... Gland packing 26 ... O-ring 27 ... O-ring 31 ... Top guide 32 ... Disc spring mechanism 33 ... Scrum insertion pipe 34 ... Injection port 35 ... Lead switch 35 ... Reed switch 36 ... Scrum position detector 50 ... Control rod drive mechanism 51 ... Electric motor 52 ... Gunnet coupling 53 Drive shaft 54 Inner magnet 55 Outer magnet 56 Spool piece 57 Motor bracket 58 Pressure barrier 60 Outer yoke 61 Inner yoke 64 Outer rotor 67 Inner rotor 199 Spool piece 200 Rotation Member 201 Position detecting device 202 Signal processing system 203 Rotational position detecting device 204 Control rod position detecting device 205 Signal processing system 206 Electric motor 207 Power supply 208 Waveform processing system 209 Frequency analysis system 210 Induction motor 211 ... Rotary position detecting device 212 ... Data processing system 213 ... Electric motor 214 ... Torque detector 215 ... Rotating shaft 216 ... Rotor 217 ... Data processing system 218 ... Electric motor 219 ... Electric motor casing 220 ... Strain detection 221 ... stator 222 ... data processing system 223 ... motor 224 ... acceleration sensor

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原子炉下部に延設されたハウジング内に
設けられ、電動機の回転を駆動軸を介して中空ピストン
昇降機構に伝達して中空ピストンを昇降させ、この中空
ピストンに係合する制御棒を原子炉の炉心内に挿入・引
抜する原子炉出力の制御棒駆動機構において、前記ハウ
ジングの下端部に設けられ原子炉内部の一次冷却水を封
じるスプールピースと、そのスプールピースの外下部に
設けられた前記電動機の回転軸に接続されるアウターヨ
ークと、このアウターヨークに設けられたアウター磁石
と、前記スプールピース内部に設けられ前記中空ピスト
ン昇降機構に接続される前記駆動軸に設けられたインナ
ーヨークと、このインナーヨークに設けられたインナー
磁石と、このインナー磁石の回転検出手段とを有するこ
とを特徴とする制御棒駆動機構。
1. A control provided in a housing extending below a reactor to transmit the rotation of an electric motor to a hollow piston elevating mechanism via a drive shaft to elevate and lower the hollow piston, and to engage the hollow piston. In a control rod drive mechanism of a reactor power for inserting and withdrawing a rod into a reactor core, a spool piece provided at a lower end portion of the housing to seal primary cooling water inside the reactor, and a lower portion of an outer lower portion of the spool piece. An outer yoke connected to a rotating shaft of the electric motor provided, an outer magnet provided on the outer yoke, and a drive shaft provided inside the spool piece and connected to the hollow piston lifting mechanism. A control, comprising: an inner yoke, an inner magnet provided on the inner yoke, and rotation detecting means for the inner magnet. Rod drive mechanism.
【請求項2】 前記回転検出手段は、前記インナー磁石
と共に回転する駆動軸に設けられ側表面に凹凸を形成さ
せた回転部材と、この回転部材の回転水平面に対向して
設けられ前記回転部材の側表面に形成された凹凸との距
離を測定する変位検出器とを有することを特徴とする請
求項1記載の制御棒駆動機構。
A rotation member provided on a drive shaft that rotates with the inner magnet, the rotation member having an uneven surface formed on a side surface thereof; and a rotation member provided opposite to a rotation horizontal plane of the rotation member. 2. The control rod driving mechanism according to claim 1, further comprising: a displacement detector for measuring a distance from the unevenness formed on the side surface.
【請求項3】 前記インナー磁石の回転検出手段からの
出力と前記電動機の回転軸の軸回転を検出する回転位置
検出手段との出力を比較する出力処理手段を有すること
を特徴とする請求項1記載の制御棒駆動機構。
3. An output processing means for comparing the output from the rotation detection means of the inner magnet with the output from a rotation position detection means for detecting the rotation of the rotating shaft of the electric motor. A control rod drive mechanism as described.
【請求項4】 前記インナー磁石の回転検出手段に代え
て前記制御棒の挿入・引抜による上下位置を検出する上
下位置検出手段を有することを特徴とする請求項3記載
の制御棒駆動機構。
4. The control rod drive mechanism according to claim 3, further comprising a vertical position detecting means for detecting a vertical position of the control rod by inserting and extracting the control rod, instead of the inner magnet rotation detecting means.
【請求項5】 原子炉下部に延設されたハウジング内に
設けられ、電動機の回転を駆動軸を介して中空ピストン
昇降機構に伝達して中空ピストンを昇降させ、この中空
ピストンに係合する制御棒を原子炉の炉心内に挿入・引
抜する原子炉出力の制御棒駆動機構において、前記ハウ
ジングの下端部に設けられ原子炉内部の一次冷却水を封
じるスプールピースと、そのスプールピースの外下部に
設けられた前記電動機の回転軸に接続されるアウターヨ
ークと、このアウターヨークに設けられたアウター磁石
と、前記スプールピース内部に設けられ前記中空ピスト
ン昇降機構に接続される前記駆動軸に設けられたインナ
ーヨークと、このインナーヨークに設けられたインナー
磁石と、前記電動機の電流と電圧の位相差を検出して電
動機のトルクを推定する手段とを有することを特徴とす
る制御棒駆動機構。
5. A control provided in a housing extending below the reactor to transmit the rotation of an electric motor to a hollow piston elevating mechanism via a drive shaft to elevate and lower the hollow piston and engage the hollow piston. In a control rod drive mechanism of a reactor power for inserting and withdrawing a rod into a reactor core, a spool piece provided at a lower end portion of the housing to seal primary cooling water inside the reactor, and a lower portion of an outer lower portion of the spool piece. An outer yoke connected to a rotating shaft of the electric motor provided, an outer magnet provided on the outer yoke, and a drive shaft provided inside the spool piece and connected to the hollow piston lifting mechanism. An inner yoke, an inner magnet provided on the inner yoke, and a phase difference between a current and a voltage of the motor are detected to estimate a torque of the motor. And a control rod driving mechanism.
【請求項6】 原子炉下部に延設されたハウジング内に
設けられ、電動機の回転を駆動軸を介して中空ピストン
昇降機構に伝達して中空ピストンを昇降させ、この中空
ピストンに係合する制御棒を原子炉の炉心内に挿入・引
抜する原子炉出力の制御棒駆動機構において、前記ハウ
ジングの下端部に設けられ原子炉内部の一次冷却水を封
じるスプールピースと、そのスプールピースの外下部に
設けられた前記電動機の回転軸に接続されるアウターヨ
ークと、このアウターヨークに設けられたアウター磁石
と、前記スプールピース内部に設けられ前記中空ピスト
ン昇降機構に接続される前記駆動軸に設けられたインナ
ーヨークと、このインナーヨークに設けられたインナー
磁石と、前記電動機の電流波形の周波数分析手段とを有
することを特徴とする制御棒駆動機構。
6. A control provided in a housing extending below the reactor to transmit the rotation of an electric motor to a hollow piston elevating mechanism via a drive shaft to elevate and lower the hollow piston and engage the hollow piston. In a control rod drive mechanism of a reactor power for inserting and withdrawing a rod into a reactor core, a spool piece provided at a lower end portion of the housing to seal primary cooling water inside the reactor, and a lower portion of an outer lower portion of the spool piece. An outer yoke connected to a rotating shaft of the electric motor provided, an outer magnet provided on the outer yoke, and a drive shaft provided inside the spool piece and connected to the hollow piston lifting mechanism. An inner yoke, an inner magnet provided on the inner yoke, and frequency analysis means for a current waveform of the electric motor. Control rod drive mechanism.
【請求項7】 前記電動機の電流波形の周波数分析手段
に代えて電圧波形の周波数分析手段を有することを特徴
とする請求項6記載の制御棒駆動機構。
7. The control rod drive mechanism according to claim 6, further comprising a voltage waveform frequency analyzing means instead of the current waveform frequency analyzing means of the electric motor.
【請求項8】 原子炉下部に延設されたハウジング内に
設けられ、電動機の回転を駆動軸を介して中空ピストン
昇降機構に伝達して中空ピストンを昇降させ、この中空
ピストンに係合する制御棒を原子炉の炉心内に挿入・引
抜する原子炉出力の制御棒駆動機構において、前記ハウ
ジングの下端部に設けられ原子炉内部の一次冷却水を封
じるスプールピースと、そのスプールピースの外下部に
設けられた前記電動機の回転軸に接続されるアウターヨ
ークと、このアウターヨークに設けられたアウター磁石
と、前記スプールピース内部に設けられ前記中空ピスト
ン昇降機構に接続される前記駆動軸に設けられたインナ
ーヨークと、このインナーヨークに設けられたインナー
磁石と、前記電動機の負荷トルク検出手段とを有し、前
記電動機は誘導電動機であって、前記負荷トルク検出手
段は電動機の回転速度から負荷トルクを検出することを
特徴とする制御棒駆動機構。
8. A control provided in a housing extending below the reactor to transmit rotation of an electric motor to a hollow piston elevating mechanism via a drive shaft to elevate and lower the hollow piston and engage with the hollow piston. In a control rod drive mechanism of a reactor power for inserting and withdrawing a rod into a reactor core, a spool piece provided at a lower end portion of the housing to seal primary cooling water inside the reactor, and a lower portion of an outer lower portion of the spool piece. An outer yoke connected to a rotating shaft of the electric motor provided, an outer magnet provided on the outer yoke, and a drive shaft provided inside the spool piece and connected to the hollow piston lifting mechanism. An inner yoke, an inner magnet provided on the inner yoke, and a load torque detecting means for the electric motor, wherein the electric motor is an induction motor A control rod driving mechanism, wherein the load torque detecting means detects a load torque from a rotation speed of the electric motor.
【請求項9】 原子炉下部に延設されたハウジング内に
設けられ、電動機の回転を駆動軸を介して中空ピストン
昇降機構に伝達して中空ピストンを昇降させ、この中空
ピストンに係合する制御棒を原子炉の炉心内に挿入・引
抜する原子炉出力の制御棒駆動機構において、前記ハウ
ジングの下端部に設けられ原子炉内部の一次冷却水を封
じるスプールピースと、そのスプールピースの外下部に
設けられた前記電動機の回転軸に接続されるアウターヨ
ークと、このアウターヨークに設けられたアウター磁石
と、前記スプールピース内部に設けられ前記中空ピスト
ン昇降機構に接続される前記駆動軸に設けられたインナ
ーヨークと、このインナーヨークに設けられたインナー
磁石と、前記電動機の回転軸に加わるトルクまたは電動
機に連結された駆動軸に加わるトルクを検出するトルク
検出手段とを有することを特徴とする制御棒駆動機構。
9. A control provided in a housing extending below the reactor to transmit rotation of an electric motor to a hollow piston elevating mechanism via a drive shaft to elevate and lower the hollow piston and engage with the hollow piston. In a control rod drive mechanism of a reactor power for inserting and withdrawing a rod into a reactor core, a spool piece provided at a lower end portion of the housing to seal primary cooling water inside the reactor, and a lower portion of an outer lower portion of the spool piece. An outer yoke connected to a rotating shaft of the electric motor provided, an outer magnet provided on the outer yoke, and a drive shaft provided inside the spool piece and connected to the hollow piston lifting mechanism. An inner yoke, an inner magnet provided on the inner yoke, and a torque applied to a rotating shaft of the electric motor or a drive connected to the electric motor. A control rod driving mechanism, comprising: a torque detecting means for detecting a torque applied to a shaft.
【請求項10】 前記検出されたトルクを用いて前記ア
ウター磁石とインナー磁石の間に生じるすべりを検出す
るすべり検出手段を有することを特徴とする請求項9記
載の制御棒駆動機構。
10. The control rod drive mechanism according to claim 9, further comprising a slip detecting means for detecting a slip generated between the outer magnet and the inner magnet using the detected torque.
【請求項11】 原子炉下部に延設されたハウジング内
に設けられ、電動機の回転を駆動軸を介して中空ピスト
ン昇降機構に伝達して中空ピストンを昇降させ、この中
空ピストンに係合する制御棒を原子炉の炉心内に挿入・
引抜する原子炉出力の制御棒駆動機構において、前記ハ
ウジングの下端部に設けられ原子炉内部の一次冷却水を
封じるスプールピースと、そのスプールピースの外下部
に設けられた前記電動機の回転軸に接続されるアウター
ヨークと、このアウターヨークに設けられたアウター磁
石と、前記スプールピース内部に設けられ前記中空ピス
トン昇降機構に接続される前記駆動軸に設けられたイン
ナーヨークと、このインナーヨークに設けられたインナ
ー磁石と、前記電動機のステータまたはステータを原子
炉圧力容器に固定する部材に生じる歪みを検出する歪検
出手段とを有することを特徴とする制御棒駆動機構。
11. A control provided in a housing extending below the reactor to transmit rotation of an electric motor to a hollow piston elevating mechanism via a drive shaft to elevate and lower the hollow piston and engage with the hollow piston. Insert the rod into the reactor core
In the control rod drive mechanism of the reactor power to be pulled out, the spool piece is provided at the lower end of the housing and seals the primary cooling water inside the reactor, and is connected to a rotating shaft of the electric motor provided at an outer lower portion of the spool piece. An outer yoke, an outer magnet provided on the outer yoke, an inner yoke provided on the drive shaft provided inside the spool piece and connected to the hollow piston lifting / lowering mechanism, and provided on the inner yoke. A control rod driving mechanism, comprising: an inner magnet; and a distortion detecting means for detecting distortion generated in a stator of the electric motor or a member fixing the stator to a reactor pressure vessel.
【請求項12】 前記歪検出手段に代えて、前記回転軸
を回転拘束するブレーキまたはブレーキを原子炉圧力容
器に固定する部材に生じる歪みを検出する歪検出手段を
有することを特徴とする請求項11記載の制御棒駆動機
構。
12. The apparatus according to claim 1, further comprising a strain detecting means for detecting a strain generated in a member for fixing the brake to the reactor pressure vessel or a brake for restricting the rotation of the rotating shaft, in place of the strain detecting means. A control rod drive mechanism according to claim 11.
【請求項13】 原子炉下部に延設されたハウジング内
に設けられ、電動機の回転を駆動軸を介して中空ピスト
ン昇降機構に伝達して中空ピストンを昇降させ、この中
空ピストンに係合する制御棒を原子炉の炉心内に挿入・
引抜する原子炉出力の制御棒駆動機構において、前記ハ
ウジングの下端部に設けられ原子炉内部の一次冷却水を
封じるスプールピースと、そのスプールピースの外下部
に設けられた前記電動機の回転軸に接続されるアウター
ヨークと、このアウターヨークに設けられたアウター磁
石と、前記スプールピース内部に設けられ前記中空ピス
トン昇降機構に接続される前記駆動軸に設けられたイン
ナーヨークと、このインナーヨークに設けられたインナ
ー磁石と、前記電動機のステータまたはステータを原子
炉圧力容器に固定する部材に生じる回転加速度を検出す
る加速度検出手段とを有することを特徴とする制御棒駆
動機構。
13. A control provided in a housing extending below the nuclear reactor to transmit rotation of an electric motor to a hollow piston elevating mechanism via a drive shaft to elevate and lower the hollow piston and engage with the hollow piston. Insert the rod into the reactor core
In the control rod drive mechanism of the reactor power to be pulled out, the spool piece is provided at the lower end of the housing and seals the primary cooling water inside the reactor, and is connected to a rotating shaft of the electric motor provided at an outer lower portion of the spool piece. An outer yoke, an outer magnet provided on the outer yoke, an inner yoke provided on the drive shaft provided inside the spool piece and connected to the hollow piston lifting / lowering mechanism, and provided on the inner yoke. A control rod drive mechanism comprising: an inner magnet; and an acceleration detecting means for detecting a rotational acceleration generated in a stator of the electric motor or a member fixing the stator to a reactor pressure vessel.
【請求項14】 前記加速度検出手段に代えて、前記回
転軸を回転拘束するブレーキまたはブレーキを原子炉圧
力容器に固定する部材に生じる回転加速度を検出する加
速度検出手段を有することを特徴とする請求項13記載
の制御棒駆動機構。
14. An acceleration detecting means for detecting a rotational acceleration generated on a member for fixing the brake to a reactor pressure vessel or a brake for restricting the rotation of the rotating shaft, in place of the acceleration detecting means. Item 14. The control rod driving mechanism according to Item 13.
JP8165510A 1995-09-29 1996-06-26 Control rod drive mechanism Pending JPH1010264A (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8165510A JPH1010264A (en) 1996-06-26 1996-06-26 Control rod drive mechanism
EP96115554A EP0766263B1 (en) 1995-09-29 1996-09-27 Control rod drive mechanism
US08/722,765 US5793826A (en) 1995-09-29 1996-09-27 Control rod drive mechanism
EP98124272A EP0908899A3 (en) 1995-09-29 1996-09-27 Control rod drive mechanism
DE69622808T DE69622808T2 (en) 1995-09-29 1996-09-27 Control rod drive mechanism
CNB961201282A CN1147868C (en) 1995-09-29 1996-09-28 Control rod drive mechanism
CNB031073654A CN1315133C (en) 1995-09-29 1996-09-28 Controlling rod driving mechanism

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8165510A JPH1010264A (en) 1996-06-26 1996-06-26 Control rod drive mechanism

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1010264A true JPH1010264A (en) 1998-01-16

Family

ID=15813771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8165510A Pending JPH1010264A (en) 1995-09-29 1996-06-26 Control rod drive mechanism

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1010264A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001024197A1 (en) * 1999-09-29 2001-04-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Device for driving control rod, method and device for testing, and torque-converter transmission
CN103250210A (en) * 2010-12-09 2013-08-14 西屋电气有限责任公司 Nuclear reactor internal electric control rod drive mechanism assembly
JP2014025891A (en) * 2012-07-30 2014-02-06 Toshiba Corp Control rod drive mechanism
CN114111157A (en) * 2021-11-30 2022-03-01 重庆医药高等专科学校 Safe and reliable's bacterin storage device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001024197A1 (en) * 1999-09-29 2001-04-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Device for driving control rod, method and device for testing, and torque-converter transmission
CN103250210A (en) * 2010-12-09 2013-08-14 西屋电气有限责任公司 Nuclear reactor internal electric control rod drive mechanism assembly
JP2014025891A (en) * 2012-07-30 2014-02-06 Toshiba Corp Control rod drive mechanism
CN114111157A (en) * 2021-11-30 2022-03-01 重庆医药高等专科学校 Safe and reliable's bacterin storage device
CN114111157B (en) * 2021-11-30 2023-10-13 重庆医药高等专科学校 Safe and reliable's vaccine storage device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5793826A (en) Control rod drive mechanism
US7322794B2 (en) Method and apparatus for condition-based monitoring of wind turbine components
DK2741985T3 (en) On-site cleaning and seal monitoring systems
Tonks et al. The detection of wind turbine shaft misalignment using temperature monitoring
CN103609005B (en) Motor assembly comprising a brushless DC motor with electronic control elements
He et al. A new external search coil based method to detect detailed static air-gap eccentricity position in nonsalient pole synchronous generators
US8800387B2 (en) Method and system for evaluating a play
Thiele et al. Computationally efficient method for identifying manufacturing induced rotor and stator misalignment in permanent magnet brushless machines
JPH1010264A (en) Control rod drive mechanism
CN104215441B (en) A kind of vertical rotor dynamic radial load maintainer and stability test scheme
CN113765301B (en) Magnetic suspension motor and method for improving dynamic balance debugging accuracy
JP3485988B2 (en) Control rod drive mechanism
EP3875917B1 (en) Rotary encoder and method for determining malfunction of a rotary encoder
Jafarian et al. A TDF model in induction machines for loose bearing diagnosis by neutral voltage
CN103512685A (en) Sealing force testing device used for studying damping seal prerotation effect
Wu et al. Research on electromagnetic and structural characteristics of canned electric‐actuated valve permanent magnet synchronous motor under eccentricity
CN102214489A (en) Rod position measuring device and method
CN207090744U (en) A kind of traction machine for elevator
Melin et al. Advanced instrumentation for extreme environments
Thiele Analysis of cogging torque due to manufacturing variations in fractional pitch permanent magnet synchronous machines
EP3472926B1 (en) Systems and methods for reduction of torsional oscillations in turbomachinery systems
CN217036984U (en) Motor
KR20000025702A (en) Control stick driving apparatus
EP3472930B1 (en) Systems and methods for reduction of oscillations in turbomachinery systems
Kun et al. Research on PIN Photoelectric Non-contact Torque Measurement Device Based on Phase Difference