JPH1026685A - Control-rod drive mechanism, controller and operation method thereof - Google Patents

Control-rod drive mechanism, controller and operation method thereof

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JPH1026685A
JPH1026685A JP8181849A JP18184996A JPH1026685A JP H1026685 A JPH1026685 A JP H1026685A JP 8181849 A JP8181849 A JP 8181849A JP 18184996 A JP18184996 A JP 18184996A JP H1026685 A JPH1026685 A JP H1026685A
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JP
Japan
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control rod
drive mechanism
reluctance motor
linear reluctance
stator
Prior art date
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Application number
JP8181849A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyoma Otama
清磨 大玉
Takao Mikami
隆夫 三上
Katsuhiko Motai
勝彦 馬渡
Ayanori Ishibashi
文徳 石橋
Hideo Komita
秀雄 小見田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH1026685A publication Critical patent/JPH1026685A/en
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    • 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 provide a simple structure which has no shaft seal part, realize high reliability and facilitate maintenance and inspections by adopting a linear reluctance motor to directly impart a linear movement of a drive shaft connected with a control rod. SOLUTION: A linear reluctance motor 19 inserts a drive shaft 18 into a stator iron core 24 so that the drive shaft 18 can freely move vertically to control the current of a fixed coil 26. Consequently, electromagnetic attraction and repulsion force are generated between teeth 25 of the iron core 24 and teeth 29 of the drive shaft 18 as driving force to the direction in which the drive shaft advances. This allows the drive shaft 18 connected with a control rod 1 in a reactor pressure vessel 9 to linearly and smoothly move vertically without coming in contact with a stator. As a result, the drive shaft 18 has no penetration part in a housing 17 for a control rod drive mechanism outside the pressure vessel 9, which eliminates the necessity to install shaft seal part. Therefore, such a simple structure reduces the frequency of maintenance and inspections and improves the reliability of a sealing part at the bottom of the pressure vessel 9.

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、沸騰水型原子炉及
び高速増殖炉型原子炉に係り、特に原子炉内に内蔵して
制御棒の挿入あるいは引抜きにより出力調整を行う制御
棒駆動機構とその制御装置及び運転方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a boiling water reactor and a fast breeder reactor, and more particularly, to a control rod drive mechanism which is built in a reactor and adjusts output by inserting or removing a control rod. The present invention relates to a control device and an operation method.

【0002】[0002]

【従来の技術】沸騰水型原子炉あるいは高速増殖炉型原
子炉においては、中性子吸収材からなる制御棒を炉心に
挿入するか、あるいは引抜くことによる反応度制御か
ら、原子炉の出力調整を行うが、この制御棒の挿入ある
いは引抜き操作は、制御棒に連結している連結管を制御
棒駆動機構により上下動することで行われる。従来の制
御棒駆動機構について沸騰水型原子炉を例とすると、図
10及び図11の縦断面図に示すように炉内の制御棒1は、
カップリング2を介して制御棒駆動機構3の連結管4と
連結されている。
2. Description of the Related Art In a boiling water reactor or a fast breeder reactor, the power of the reactor is adjusted by controlling the reactivity by inserting or removing a control rod made of a neutron absorbing material into the core. The control rod is inserted or withdrawn by moving the connecting pipe connected to the control rod up and down by the control rod drive mechanism. For a conventional control rod drive mechanism using a boiling water reactor as an example,
As shown in the longitudinal sectional views of FIGS. 10 and 11, the control rod 1 in the furnace
The control rod drive mechanism 3 is connected to the connection pipe 4 via the coupling 2.

【0003】連結管3の内部にはボールネジ5が装入さ
れており、このボールネジ5はさらに、モータカップリ
ング6を介して駆動モータ7に連結している。また、ボ
ールネジ5にはボールナット8が上下動自在に螺着され
ていて、このボールナット8により前記連結管4が制御
棒1と共に支持されている。従って、ボールネジ5を駆
動モータ7により回転させることで、ボールナット8に
より連結管4が上下に駆動されて、制御棒1の炉心に対
する挿入あるいは引抜き操作が行われる。
[0003] A ball screw 5 is inserted into the connection pipe 3, and the ball screw 5 is further connected to a drive motor 7 via a motor coupling 6. A ball nut 8 is screwed to the ball screw 5 so as to be vertically movable. The connection nut 4 is supported by the ball nut 8 together with the control rod 1. Therefore, when the ball screw 5 is rotated by the drive motor 7, the connection pipe 4 is driven up and down by the ball nut 8, so that the control rod 1 is inserted into or pulled out of the core.

【0004】なお、前記駆動モータ7は原子炉圧力容器
9の外に設置されているために、駆動モータ7とボール
ネジ5との間には軸封部10を設けて、原子炉圧力容器9
の内部を外部より水封する密閉構造としている。また、
原子炉スクラム時には、スクラム水11を制御棒駆動機構
ハウジング12の下部から注入することにより、ボールナ
ット8に搭載支持されている連結棒4を水圧によりボー
ルナット8から離脱して押し上げることにより、制御棒
1を急速に炉内に挿入させる。
Since the drive motor 7 is installed outside the reactor pressure vessel 9, a shaft sealing portion 10 is provided between the drive motor 7 and the ball screw 5 so that the reactor pressure vessel 9
Has a sealed structure that seals the inside from outside with water. Also,
At the time of the reactor scram, the scram water 11 is injected from the lower part of the control rod drive mechanism housing 12 so that the connecting rod 4 mounted and supported on the ball nut 8 is released from the ball nut 8 by water pressure and pushed up. The rod 1 is quickly inserted into the furnace.

【0005】原子炉圧力容器9における制御棒駆動機構
3の設置状態は、図11の縦断面図に示すように、制御棒
1の長さは炉心13の高さとほぼ等しく4m程度であり、
また、制御棒1の制御棒案内管13による炉心14内で移動
ストロークは、炉心14の高さとほぼ同じで4m程度であ
る。従って、この制御棒1のストロークを確保するため
に、連結管4の長さも6m程度必要である。
As shown in the longitudinal sectional view of FIG. 11, the control rod drive mechanism 3 in the reactor pressure vessel 9 has a length of the control rod 1 approximately equal to the height of the reactor core 13 and about 4 m.
The moving stroke of the control rod 1 in the core 14 by the control rod guide tube 13 is approximately the same as the height of the core 14 and is about 4 m. Therefore, in order to secure the stroke of the control rod 1, the length of the connecting pipe 4 also needs to be about 6 m.

【0006】なお、制御棒駆動機構3は、図10に示すよ
うに原子炉圧力容器9を貫通して溶接により原子炉圧力
容器9の下部に固着された制御棒駆動機構ハウジング12
のハウジングフランジ12aと、前記駆動モータ7を取付
けた軸封端栓15の軸封端栓フランジ15aをボルト締めす
ることにより原子炉圧力容器9に固定される。
As shown in FIG. 10, the control rod drive mechanism 3 penetrates the reactor pressure vessel 9 and is fixed to the lower part of the reactor pressure vessel 9 by welding.
The housing flange 12a and the shaft sealing end plug flange 15a of the shaft sealing end plug 15 to which the drive motor 7 is mounted are fixed to the reactor pressure vessel 9 by bolting.

【0007】また、制御棒1及び制御棒案内管13の着脱
は、原子炉圧力容器9の上側から行われているが、制御
棒駆動機構3の着脱は原子炉圧力容器9の下側から行わ
れている。このために、原子炉圧力容器9の下方には、
長さ約4mの制御棒駆動機構3を下側に引抜くための高
いスペースが必要となっていた。
The control rod 1 and the control rod guide tube 13 are attached and detached from the upper side of the reactor pressure vessel 9, but the control rod drive mechanism 3 is attached and detached from the lower side of the reactor pressure vessel 9. Have been done. For this purpose, below the reactor pressure vessel 9
A high space for pulling out the control rod drive mechanism 3 having a length of about 4 m downward is required.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】制御棒駆動機構3にお
いては、連結管4はボールネジ5とボールナット8に搭
載されて離脱自在に支持されており、構造が複雑である
ために高精度の加工が必要であると共に高価である。さ
らに、作動の信頼性を確保するには保守及び点検を頻度
多く実施する必要があった。
In the control rod driving mechanism 3, the connecting pipe 4 is mounted on a ball screw 5 and a ball nut 8 and is detachably supported. Since the structure is complicated, high-precision processing is performed. Is necessary and expensive. Further, in order to ensure the reliability of operation, it is necessary to frequently perform maintenance and inspection.

【0009】また、駆動モータ7を原子炉圧力容器9の
外に設置しているために、駆動モータ7とモータカップ
リング6との間には軸封部10を設けて、原子炉圧力容器
9の内部を外部より密封する必要があり、この軸封部10
の信頼性を確保するための保守及び点検も多頻度に行う
必要があった。
Further, since the drive motor 7 is installed outside the reactor pressure vessel 9, a shaft seal 10 is provided between the drive motor 7 and the motor coupling 6, and the reactor pressure vessel 9 is provided. The inside of the shaft must be sealed from the outside,
Maintenance and inspections to ensure the reliability of the system had to be performed frequently.

【0010】さらに、原子炉圧力容器9の下部には、制
御棒駆動機構3を原子炉圧力容器9の下部にて着脱する
構造となっていることから、高さが高く広いスペースを
あけてあり、このために、原子炉圧力容器9等を収容す
る原子炉建屋は、大規模なものとして建設費の増大につ
ながると共に、原子炉圧力容器9の据付位置が相対的に
高くなって、耐震設計上不利となる支障があった。
Further, since the control rod drive mechanism 3 is attached to and detached from the lower part of the reactor pressure vessel 9 at a lower portion of the reactor pressure vessel 9, a high and wide space is provided. Therefore, the reactor building accommodating the reactor pressure vessel 9 and the like is large in scale, which leads to an increase in construction costs, and the installation position of the reactor pressure vessel 9 is relatively high, so that the seismic design is There was a disadvantage that was disadvantageous.

【0011】本発明の目的とするところは、制御棒と連
結した駆動軸を直接的に直線運動させるリニアリラクタ
ンスモータを採用して、軸封部がなく簡素な構造で信頼
性が高く、保守及び点検が容易で脱着に多くの場所を要
さない制御棒駆動機構とその制御装置及び運転方法を提
供することにある。
An object of the present invention is to employ a linear reluctance motor that directly linearly moves a drive shaft connected to a control rod, and has a simple structure without a shaft sealing portion, high reliability, and high maintenance and maintenance. It is an object of the present invention to provide a control rod drive mechanism that can be easily inspected and does not require many places for attachment and detachment, and a control device and an operation method thereof.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項1記載の発明に係る制御棒駆動機構は、原子炉圧
力容器を貫通して設置すると共に炉心内に制御棒を挿入
または引抜き操作する制御棒駆動機構において、上部が
前記原子炉圧力容器に固着すると共に下部を閉止端栓で
封止した制御棒駆動機構ハウジングと、この内部に前記
原子炉圧力容器内の制御棒と連結して上下動する外周に
歯形を形成した駆動軸と、前記駆動軸を移動自在に駆動
する固定子の内周に歯形を形成した固定子鉄心及び固定
子コイルからなるリニアリラクタンスモータと、前記駆
動軸の歯形に係止して制御棒を保持するラッチ機構と、
前記駆動軸の歯形または歯形に装着した磁石等により制
御棒の挿入位置を検知する位置検出器を設けたことを特
徴とする。
In order to achieve the above object, a control rod driving mechanism according to the present invention is provided so as to penetrate a reactor pressure vessel and insert or withdraw a control rod into or from a reactor core. In a control rod drive mechanism, a control rod drive mechanism housing whose upper part is fixed to the reactor pressure vessel and whose lower part is sealed with a closed end plug is connected to a control rod in the reactor pressure vessel. A linear reluctance motor including a drive shaft having a tooth profile formed on an outer periphery that moves up and down, a stator core and a stator coil having a tooth profile formed on an inner periphery of a stator that movably drives the drive shaft; A latch mechanism that holds the control rod by locking to the tooth form;
A position detector is provided for detecting the insertion position of the control rod using the tooth shape of the drive shaft or a magnet mounted on the tooth shape.

【0013】制御棒駆動機構は原子炉圧力容器の下部に
固定されていて、軸封部のないことから密封性が良好
で、リニアリラクタンスモータにより制御棒の挿入ある
いは引抜き操作が直接的で直線運動にて行われる。制御
棒の挿入位置は位置検出器で検知すると共に、所定位置
に到達した後はラッチ機構にて保持して、リニアリラク
タンスモータの電源を切るが、再び制御棒の挿入あるい
は引抜き操作を行う場合には、電源を入れて駆動力を発
生させた後に、ラッチ機構を解除してから所定位置に駆
動する。
The control rod drive mechanism is fixed to the lower part of the reactor pressure vessel and has good sealing performance because there is no shaft seal. The linear reluctance motor allows the control rod to be inserted or withdrawn directly, resulting in a linear motion. It is performed in. The insertion position of the control rod is detected by the position detector, and after reaching the predetermined position, it is held by the latch mechanism, and the power of the linear reluctance motor is turned off. After the power is turned on and the driving force is generated, the latch mechanism is released and then driven to a predetermined position.

【0014】請求項2記載の発明に係る制御棒駆動機構
は、リニアリラクタンスモータが、制御棒駆動機構ハウ
ジング内の水中に設置する水中モータとしたことを特徴
とする。リニアリラクタンスモータを防水構造の水中モ
ータとしたことにより、制御棒駆動機構ハウジング内の
封水、あるいは原子炉圧力容器からの侵入水に対しても
支障なく運転が可能で保守点検も容易に行える。
A control rod driving mechanism according to a second aspect of the present invention is characterized in that the linear reluctance motor is an underwater motor installed underwater in the control rod driving mechanism housing. Since the linear reluctance motor is an underwater motor having a waterproof structure, the linear reluctance motor can be operated without any trouble against water sealing in the control rod drive mechanism housing or intrusion water from the reactor pressure vessel, and maintenance and inspection can be easily performed.

【0015】請求項3記載の発明に係る制御棒駆動機構
は、水中モータとしたリニアリラクタンスモータが、固
定子の固定子鉄心及び固定子コイルをキャンで水密に囲
ったキャンド型としたことを特徴とする。水中モータと
して固定子を形成する固定子鉄心及び固定子コイルをキ
ャンで水密に囲った防水構造であることから、防水性と
絶縁性が良好で保守点検が容易である。
According to a third aspect of the present invention, in the control rod driving mechanism, the linear reluctance motor, which is an underwater motor, is a cand type in which a stator core and a stator coil are watertightly surrounded by a can. And Since the stator structure as a submersible motor has a waterproof structure in which a stator core and a stator coil are water-tightly surrounded by a can, the waterproofness and insulation are good, and maintenance and inspection are easy.

【0016】請求項4記載の発明に係る制御棒駆動機構
は、水中モータとしたリニアリラクタンスモータが、固
定子の固定子鉄心及び固定子コイルを樹脂でモールドし
たことを特徴とする。水中モータとして固定子の固定子
鉄心及び固定子コイルを樹脂でモールドした防水構造に
していることから、絶縁性が良好で防水性にも優れて保
守点検が容易である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a control rod driving mechanism, wherein a linear reluctance motor as an underwater motor is formed by molding a stator core and a stator coil of a stator with resin. Since the underwater motor has a waterproof structure in which the stator core and the stator coil of the stator are molded with resin, the insulating property is good, the waterproof property is excellent, and the maintenance and inspection are easy.

【0017】請求項5記載の発明に係る制御棒駆動機構
は、水中モータとしたリニアリラクタンスモータが、固
定子の固定子鉄心及び固定子コイルを樹脂でモールドす
ると共にキャンで水密に囲ったキャンド型としたことを
特徴とする。水中モータとして固定子の固定子鉄心及び
固定子コイルを樹脂でモールドした上に、キャンで水密
に囲っているので防水性と絶縁性が共に極めて良好で、
信頼性が高く保守点検も容易である。
According to a fifth aspect of the present invention, in the control rod driving mechanism, a linear reluctance motor as an underwater motor is a canned type in which a stator iron core and a stator coil of a stator are molded with resin and water-tightly surrounded by a can. It is characterized by having. As a submersible motor, the stator core and stator coil of the stator are molded with resin, and are watertightly sealed with a can.
High reliability and easy maintenance and inspection.

【0018】請求項6記載の発明に係る制御棒駆動機構
は、制御棒駆動機構が、制御棒駆動機構ハウジング内に
スクラム水を注入して水圧により前記駆動軸を介して制
御棒を急速に炉内に挿入させることを特徴とする。原子
炉スクラム時に、電源の喪失等でリニアリラクタンスモ
ータによる制御棒の急速挿入が困難な時にも、スクラム
水の水圧により急速に制御棒を炉心内に挿入することが
できる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the control rod driving mechanism, the control rod driving mechanism injects scram water into the control rod driving mechanism housing, and rapidly drives the control rod through the drive shaft by water pressure. It is characterized by being inserted into the inside. Even when it is difficult to quickly insert a control rod by a linear reluctance motor due to loss of power or the like during a reactor scram, the control rod can be quickly inserted into the reactor core by the water pressure of the scram water.

【0019】請求項7記載の発明に係る制御棒駆動機構
は、制御棒駆動機構において、駆動軸を制御棒駆動機構
ハウジング内から原子炉圧力容器の上部に引抜き可能
に、また固定子と位置検出器及びラッチ機構は、一体あ
るいは分割して原子炉圧力容器の下部より引出し可能と
したことを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the control rod drive mechanism, the drive shaft can be pulled out of the control rod drive mechanism housing to the upper part of the reactor pressure vessel, and the stator and the position are detected. The vessel and the latch mechanism are characterized in that they can be pulled out from the lower part of the reactor pressure vessel integrally or separately.

【0020】長い駆動軸は原子炉圧力容器の上部に引抜
き、リニアリラクタンスモータ固定子と位置検出器及び
ラッチ機構は、一体あるいは分割して高さを低くして原
子炉圧力容器の下部より取出すので、原子炉圧力容器の
下部スペースの高さが低くできる。
The long drive shaft is pulled out to the upper part of the reactor pressure vessel, and the linear reluctance motor stator, the position detector and the latch mechanism are integrally or separately reduced in height and taken out from the lower part of the reactor pressure vessel. The height of the lower space of the reactor pressure vessel can be reduced.

【0021】請求項8記載の発明に係る制御棒駆動機構
は、リニアリラクタンスモータが、複数台を同軸で設置
すると共に前記駆動軸の歯形と各リニアリラクタンスモ
ータの固定子鉄心の歯形との相対的位置をずらして配置
したことを特徴とする。駆動軸の歯形位置に対して複数
台の各リニアリラクタンスモータの固定子鉄心の歯形を
相対的にずらしていることから、駆動軸の駆動力となる
総合推力の変動幅が小さく、かつ最低総合推力が大きく
得られる。
In a control rod driving mechanism according to an eighth aspect of the present invention, the linear reluctance motor includes a plurality of linear reluctance motors installed coaxially, and the tooth profile of the drive shaft and the tooth profile of the stator core of each linear reluctance motor. It is characterized in that the positions are shifted. Since the tooth profile of the stator core of each of the multiple linear reluctance motors is shifted relative to the tooth profile position of the drive shaft, the fluctuation range of the total thrust that is the driving force of the drive shaft is small, and the minimum total thrust Is greatly obtained.

【0022】請求項9記載の発明に係る制御棒駆動機構
は、リニアリラクタンスモータが、複数台を同軸で設置
すると共に各リニアリラクタンスモータの固定子コイル
に位相をずらした電流を供給することを特徴とする。複
数台の各リニアリラクタンスモータの固定子コイルに対
して供給する電流の位相がずれているので、総合推力の
変動幅が小さく、かつ最低総合推力が大きく得られる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the control rod driving mechanism, a plurality of linear reluctance motors are installed coaxially, and a current having a phase shifted is supplied to a stator coil of each linear reluctance motor. And Since the phases of the currents supplied to the stator coils of each of the plurality of linear reluctance motors are shifted, the fluctuation range of the total thrust is small and the minimum total thrust is large.

【0023】請求項10記載の発明に係る制御棒駆動機構
は、リニアリラクタンスモータが、固定子を軸方向に複
数に分割すると共に前記駆動軸の歯形と各固定子の固定
子鉄心の歯形との相対的位置をずらして配置したことを
特徴とする。駆動軸の歯形と複数に分割した各固定子に
おける固定子鉄心の歯形との相対的位置をずらしている
ので、駆動軸の駆動力となる総合推力の変動幅が小さ
く、かつ最低総合推力が大きく得られる。
According to a tenth aspect of the present invention, in the control rod driving mechanism, the linear reluctance motor divides the stator into a plurality of parts in the axial direction, and sets the tooth shape of the drive shaft and the tooth shape of the stator core of each stator. It is characterized in that the relative positions are shifted. Since the relative position between the tooth profile of the drive shaft and the tooth profile of the stator core in each of the stators that are divided is shifted, the fluctuation range of the total thrust that is the driving force of the drive shaft is small, and the minimum total thrust is large. can get.

【0024】請求項11記載の発明に係る制御棒駆動機構
は、リニアリラクタンスモータが、固定子の固定子コイ
ルを軸方向に複数に分割すると共に各固定子コイルに位
相をずらした電流を供給することを特徴とする。複数の
各固定子コイルに対して供給する電流の位相がずれてい
るので、総合推力の変動幅が小さく、かつ最低総合推力
が大きく得られる。
In a control rod driving mechanism according to an eleventh aspect of the present invention, the linear reluctance motor divides the stator coil of the stator into a plurality in the axial direction and supplies a current having a phase shifted to each stator coil. It is characterized by the following. Since the phases of the currents supplied to the plurality of stator coils are shifted, the fluctuation range of the total thrust is small, and the minimum total thrust is large.

【0025】請求項12記載の発明に係る制御棒駆動機構
の制御装置は、リニアリラクタンスモータを備えた制御
棒駆動機構において、電源電力を所定の周波数と位相及
び電圧あるいは電流等に変換する電源インバータと、制
御棒の位置指令信号とスクラム信号及び位置信号を入力
して制御棒情報と共にラッチ操作信号を出力する制御棒
位置制御装置と、前記制御棒情報を入力して前記電源イ
ンバータを介して所定の制御棒操作を行わせる速度制御
装置とからなることを特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a control rod driving mechanism for a control rod driving mechanism having a linear reluctance motor, wherein the power supply inverter converts power supply power into a predetermined frequency and phase, a voltage, a current or the like. A control rod position control device for inputting a control rod position command signal, a scrum signal, and a position signal and outputting a latch operation signal together with control rod information; and And a speed control device for performing the control rod operation.

【0026】制御棒位置制御装置からの制御棒情報とラ
ッチ操作信号により、速度制御装置は電源インバータを
介して制御棒駆動機構を適切な速度と移動距離により所
定の位置への制御棒操作を行う。
In response to the control rod information and the latch operation signal from the control rod position control device, the speed control device operates the control rod drive mechanism to a predetermined position at an appropriate speed and moving distance via a power inverter. .

【0027】請求項13記載の発明に係る制御棒駆動機構
の運転方法は、リニアリラクタンスモータを備えた制御
棒駆動機構において、制御棒と連結した駆動軸をリニア
リラクタンスモータにより駆動すると共に駆動軸の駆動
速度を所定の制御棒挿入あるいは引抜き速度からスクラ
ム挿入速度まで前記リニアリラクタンスモータの電源周
波数を可変して行うことを特徴とする。制御棒駆動機構
のリニアリラクタンスモータに供給する電源周波数を可
変することにより、所定の挿入あるいは引抜き速度から
スクラム挿入速度まで任意に変化させて、制御棒の広範
囲な速度による操作ができる。
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a driving method of a control rod driving mechanism having a linear reluctance motor, wherein the driving shaft connected to the control rod is driven by the linear reluctance motor and the driving shaft of the driving shaft is provided. The drive speed is varied from a predetermined control rod insertion or withdrawal speed to a scrum insertion speed by varying the power supply frequency of the linear reluctance motor. By varying the power supply frequency supplied to the linear reluctance motor of the control rod drive mechanism, the control rod can be arbitrarily changed from a predetermined insertion or withdrawal speed to a scrum insertion speed, and the control rod can be operated over a wide range of speeds.

【0028】請求項14記載の発明に係る制御棒駆動機構
の運転方法は、リニアリラクタンスモータを備えた制御
棒駆動機構において、スクラム信号の入力により駆動軸
をリニアリラクタンスモータで急速に駆動して制御棒の
急速挿入により原子炉をスクラムさせることを特徴とす
る。リニアリラクタンスモータを急速駆動そせることに
より、制御棒の炉心に対する急速挿入を行って、原子炉
をスクラムさせることができる。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the control rod driving mechanism having a linear reluctance motor, the drive shaft is rapidly driven by the linear reluctance motor by inputting a scrum signal. The reactor is scrammed by rapid insertion of a rod. By rapidly driving the linear reluctance motor, the reactor can be scrammed by rapidly inserting the control rod into the core.

【0029】請求項15記載の発明に係る制御棒駆動機構
の運転方法は、リニアリラクタンスモータを備えた制御
棒駆動機構において、原子炉プラントに生じた過渡現象
を検知した信号を制御装置に入力してリニアリラクタン
スモータに供給する電力の周波数及び位相等を制御して
駆動軸を介して制御棒を炉心に迅速な挿入もしくは引抜
きにより原子炉の出力を制御して原子炉の過大な圧力上
昇や温度上昇あるいは急激な温度低下を回避させること
を特徴とする。
A method of operating a control rod drive mechanism according to the invention according to claim 15 is a control rod drive mechanism having a linear reluctance motor, wherein a signal detecting a transient phenomenon occurring in a reactor plant is input to a control device. Control the frequency and phase of the power supplied to the linear reluctance motor by controlling the output of the reactor by rapidly inserting or extracting the control rod into or from the reactor core via the drive shaft, resulting in an excessive pressure increase or temperature increase of the reactor. It is characterized in that a rise or a rapid drop in temperature is avoided.

【0030】原子炉プラントにおける過渡現象の検知信
号を制御装置に入力して、この過渡現象の検知信号によ
りリニアリラクタンスモータの駆動力を制御して、制御
棒の迅速な挿入もしくは引抜きによる原子炉の出力制御
により、前記原子炉プラントにおける過渡現象を容易に
緩和することができる。
A detection signal of transient phenomena in the reactor plant is input to a controller, and the driving force of the linear reluctance motor is controlled by the detection signal of the transient phenomena. By the output control, a transient phenomenon in the nuclear reactor plant can be easily mitigated.

【0031】請求項16記載の発明に係る制御棒駆動機構
の制御装置は、制御装置において、電源インバータの電
源入力側にバッテリーと無停電インバータによる無停電
電源装置、またはフライホィールとインダクションモー
タ及び無停電インバータによる無停電電源装置を設けた
ことを特徴とする。
The control device for a control rod drive mechanism according to the invention of claim 16 is the control device, wherein the power input side of the power inverter is provided with an uninterruptible power supply comprising a battery and an uninterruptible inverter, or a flywheel and an induction motor. It is characterized in that an uninterruptible power supply by a power failure inverter is provided.

【0032】外部電源の喪失あるいは瞬時停電等の変動
に際しては、無停電電源装置からバッテリーの直流、あ
るいはフライホィールの慣性エネルギーによる電力を無
停電で供給されるので、制御棒駆動機構における制御棒
操作を支障なく行うことができる。
When the external power supply is lost or the power supply fluctuates due to a momentary power failure, the uninterruptible power supply supplies uninterrupted power from the battery DC or the inertia energy of the flywheel. Can be performed without any trouble.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態について図
面を参照して、沸騰水型原子炉を例に説明する。なお、
同様上記した従来技術と同じ構成部分については同一符
号を付して詳細な説明を省略する。第1実施の形態は請
求項1乃至請求項7に係り、図1の縦断面図に示すよう
に制御棒駆動機構16においては、制御棒駆動機構ハウジ
ング17を上部で原子炉圧力容器9を貫通して溶接により
原子炉圧力容器9の底部に固着している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, taking a boiling water reactor as an example. In addition,
Similarly, the same components as those of the above-described prior art are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted. In the first embodiment, the control rod drive mechanism 16 has the control rod drive mechanism housing 17 at the upper part and penetrates the reactor pressure vessel 9 as shown in the longitudinal sectional view of FIG. And fixed to the bottom of the reactor pressure vessel 9 by welding.

【0034】制御棒駆動機構ハウジング17の内部には、
原子炉圧力容器9内で炉内に挿入あるいは引抜きされる
制御棒1とカップリング2を介して連結した駆動軸18を
挿通して、上下動自在に駆動するリニアリラクタンスモ
ータ19を設置している。また、前記リニアリラクタンス
モータ19の下部で駆動軸18の周囲には、位置検出器20と
ラッチ機構21を設置すると共に、下端部を閉止端栓22で
水密に封止して、ハウジングフランジ17aと閉止端栓フ
ランジ22aをボルトで締付けて構成している(請求項
1)。
Inside the control rod drive mechanism housing 17,
A linear reluctance motor 19, which is driven up and down freely, is installed through a drive shaft 18 connected via a coupling 2 to a control rod 1 inserted or withdrawn into the reactor in the reactor pressure vessel 9. . In addition, a position detector 20 and a latch mechanism 21 are installed around the drive shaft 18 below the linear reluctance motor 19, and the lower end is water-tightly sealed with a closed end plug 22 to form a housing flange 17a. The closed end plug flange 22a is configured to be tightened with a bolt (claim 1).

【0035】前記リニアリラクタンスモータ19は、図2
の横断面図に示す固定子23と図3の要部斜視図に示す駆
動軸18とからなり、固定子23は固定子鉄心24の内側に歯
形25と溝が設けられ、この溝には固定子コイル26が装備
されている。また、リニアリラクタンスモータ19は、制
御棒駆動機構ハウジング17内で、殊に駆動軸18と固定子
鉄心24の内側との間に介在される封水、あるいはスクラ
ム水11に対して支障なく運転できる水中モータの構造と
している(請求項2)。
The linear reluctance motor 19 has a structure shown in FIG.
3 and a drive shaft 18 shown in a perspective view of a main part of FIG. 3. The stator 23 has a tooth profile 25 and a groove provided inside a stator core 24, and is fixed in this groove. A child coil 26 is provided. Further, the linear reluctance motor 19 can be operated without any trouble in the control rod drive mechanism housing 17, particularly, with respect to water sealing or scrum water 11 interposed between the drive shaft 18 and the inside of the stator core 24. It has the structure of a submersible motor (claim 2).

【0036】この水中モータとしては、固定子鉄心24と
固定子コイル26を共に、耐蝕性金属あるいは樹脂製のキ
ャン27で囲んだキャンド型とするか、固定子鉄心24と固
定子コイル26を共に、樹脂による樹脂モールド28処理す
るか、あるいは前記キャン27と樹脂モールド28の両処理
を施した構成とする(請求項3〜5)。なお図1に示す
ように、制御棒駆動機構ハウジング17の下部には、原子
炉スクラム時に制御棒1を急速挿入するために駆動軸18
の下部に水圧を加えるスクラム水11の注水管31が設けて
ある(請求項6)。
In this underwater motor, both the stator core 24 and the stator coil 26 are of a cand type surrounded by a corrosion-resistant metal or resin can 27, or the stator core 24 and the stator coil 26 are both used. The resin mold 28 is treated with a resin, or both the can 27 and the resin mold 28 are treated (claims 3 to 5). As shown in FIG. 1, a drive shaft 18 is provided below the control rod drive mechanism housing 17 in order to quickly insert the control rod 1 during a reactor scram.
An injection pipe 31 for the scrum water 11 for applying water pressure is provided at a lower portion of the water supply tank (claim 6).

【0037】制御棒駆動機構ハウジング17内に設置され
る駆動軸18は、外周に歯形29と溝30が形成されている簡
素な形状なので保守点検の頻度は低くて済み、制御棒1
の保守点検時に原子炉圧力容器9の上部に引抜くことが
できる。また、固定子鉄心24及び固定子コイル26からな
る固定子23は、水中モータとして一体化されており、位
置検出器20及びラッチ機構21と共に、一体もしくは分割
して原子炉圧力容器9の下部より引出し可能な構造とし
ている(請求項7)。
The drive shaft 18 installed in the control rod drive mechanism housing 17 has a simple shape in which a tooth profile 29 and a groove 30 are formed on the outer periphery.
Can be pulled out to the upper part of the reactor pressure vessel 9 during maintenance and inspection of the reactor. Further, the stator 23 including the stator core 24 and the stator coil 26 is integrated as a submersible motor, and is integrated with or separated from the lower part of the reactor pressure vessel 9 together with the position detector 20 and the latch mechanism 21. It can be pulled out (claim 7).

【0038】前記位置検出器20は図4に示すように、前
記駆動軸18の外周に近接して配置されていて、駆動軸18
の歯形29を介して駆動軸18の位置から、制御棒1の炉心
における挿入位置を直接的に検出するものである。な
お、前記駆動軸18の歯形29は、そのままの状態の外に、
予め位置検出用のマークとして図示しない鏡面仕上げや
反射板の取付け、あるいは永久磁石を埋設する等したり
する。この歯形29に対する位置検出器20としては、制御
棒1の上下動に対応した歯形29の移動の近接検知、鏡面
や反射板による光検知、さらに、磁気検知部等を備えて
いる。
The position detector 20 is disposed close to the outer periphery of the drive shaft 18 as shown in FIG.
The insertion position of the control rod 1 in the core is directly detected from the position of the drive shaft 18 through the tooth profile 29 of FIG. In addition, the tooth profile 29 of the drive shaft 18 is in the state as it is,
A mirror finish (not shown), a reflection plate is attached, or a permanent magnet is buried in advance as a mark for position detection. The position detector 20 for the tooth profile 29 includes proximity detection of the movement of the tooth profile 29 corresponding to the vertical movement of the control rod 1, light detection by a mirror surface or a reflection plate, and a magnetic detection unit.

【0039】さらに、図4で示すラッチ機構21には爪21
aが設けられていて、この爪21aが前記駆動軸18の溝30
の間で歯形29と係止して、駆動軸18を介して制御棒1を
保持するように構成している。
The latch mechanism 21 shown in FIG.
a is provided, and the claw 21 a is provided in the groove 30 of the drive shaft 18.
The control rod 1 is held via the drive shaft 18 by engaging with the tooth profile 29 between the two.

【0040】次に、上記構成による作用について説明す
る。リニアリラクタンスモータ19においては、固定子23
の固定子鉄心24の内側に前記駆動軸18を上下動自在に挿
入して、固定子コイル26の電流を制御することにより、
固定子鉄心24の歯形25と駆動軸18の歯形29との間に、駆
動軸18の進行方向に対する駆動力として電磁的な吸引力
及び反撥力が発生する。
Next, the operation of the above configuration will be described. In the linear reluctance motor 19, the stator 23
By vertically inserting the drive shaft 18 inside the stator core 24 to control the current of the stator coil 26,
An electromagnetic attractive force and a repulsive force are generated between the tooth profile 25 of the stator core 24 and the tooth profile 29 of the drive shaft 18 as a driving force in the traveling direction of the drive shaft 18.

【0041】従って、前記炉内の制御棒1と連結した駆
動軸18に対して、固定子23と非接触状態で直線的に円滑
な上下移動すると共に、任意の位置において保持を行う
ことができる。また、リニアリラクタンスモータ19は、
水中モータとして制御棒駆動機構ハウジング17内に設置
されていて、炉内の制御棒1と連結した駆動軸18を上下
駆動することから、封入水と共に原子炉圧力容器9から
の炉水に触れることがある。
Accordingly, it is possible to linearly and smoothly move up and down with respect to the drive shaft 18 connected to the control rod 1 in the furnace in a non-contact state with the stator 23 and to hold it at an arbitrary position. . Also, the linear reluctance motor 19
Since it is installed in the control rod drive mechanism housing 17 as a submersible motor and drives the drive shaft 18 connected to the control rod 1 in the furnace up and down, it comes into contact with the reactor water from the reactor pressure vessel 9 together with the sealed water. There is.

【0042】しかし、固定子23が耐蝕性金属または樹脂
製のキャン27で囲んだキャンド型、あるいは樹脂により
モールドしていることから、固定子鉄心24及び固定子コ
イル26には浸水せず、従って腐食しないので信頼性が高
い。さらに、キャンド型の場合は、たとえ表面が炉水で
汚染した場合にも分解時の洗浄に対しても支障なく行え
ることから、保守点検も容易で作業員の被曝を低減する
効果がある。
However, since the stator 23 is a canned type surrounded by a can 27 made of a corrosion-resistant metal or resin, or is molded with resin, the stator core 24 and the stator coil 26 are not immersed in water. High reliability because it does not corrode. Further, in the case of the cand type, even if the surface is contaminated with reactor water, the cleaning can be performed without any trouble, so that maintenance and inspection are easy and there is an effect of reducing the exposure of workers.

【0043】なお、前記駆動軸18については、原子炉圧
力容器9の外部において制御棒駆動機構ハウジング17等
を貫通する部分がないことから軸封部を設ける必要がな
い。これにより、制御棒駆動機構16としては軸封部等の
保守点検も不要で、制御棒駆動機構ハウジング17の下端
部における閉止端栓22により容易に水密に封止すること
から信頼性が向上する。
Since the drive shaft 18 does not have a portion penetrating through the control rod drive mechanism housing 17 and the like outside the reactor pressure vessel 9, it is not necessary to provide a shaft sealing portion. Accordingly, the control rod drive mechanism 16 does not require maintenance and inspection of the shaft sealing portion and the like, and the control rod drive mechanism housing 17 is easily watertightly sealed by the closed end plug 22 at the lower end, thereby improving reliability. .

【0044】なお、長い駆動軸18は外周に歯形29が設け
られているのみ簡単な形状なことから、保守点検は頻度
が少なくて済み作業が簡便であると共に、制御棒1の保
守点検時に十分な深さで放射線を遮蔽する水を貯溜して
いる原子炉圧力容器9内へ上方から引抜くことができ
る。また、リニアリラクタンスモータ19と位置検出器20
及びラッチ機構21については、一体もしくはそれぞれ分
割して制御棒駆動機構ハウジング17内より原子炉圧力容
器9の下部に取出し可能な構造としている。
Since the long drive shaft 18 has a simple shape only with the tooth profile 29 provided on the outer periphery, the maintenance and inspection are infrequent and the work is simple, and the maintenance and inspection of the control rod 1 are sufficient. It can be withdrawn from above into the reactor pressure vessel 9 which stores water for shielding radiation at an appropriate depth. Also, the linear reluctance motor 19 and the position detector 20
The latch mechanism 21 has a structure that can be taken out of the control rod drive mechanism housing 17 to the lower part of the reactor pressure vessel 9 integrally or separately.

【0045】このために、原子炉圧力容器9の下部に設
ける保守点検のためのスペースは、高さの低いリニアリ
ラクタンスモータ19の固定子23等を引抜くだけのスペー
スがあればよい。従って、原子炉圧力容器9下部のスペ
ース高さが低く、原子炉建屋を低くすることにより耐震
構造が強化された原子炉構造で建設費も低減できる。
For this reason, the space for maintenance and inspection provided at the lower part of the reactor pressure vessel 9 may be sufficient if the space for pulling out the stator 23 of the linear reluctance motor 19 having a low height is sufficient. Therefore, the space height below the reactor pressure vessel 9 is low, and the reactor building can be reduced in construction cost by reducing the reactor building and strengthening the earthquake-resistant structure.

【0046】前記位置検出器20は、前記駆動軸18の歯形
29により非接触で駆動軸18の位置から、制御棒1の炉心
における挿入位置を直接的に検出するもので、高精度の
制御棒位置検出ができる。
The position detector 20 has a tooth shape of the drive shaft 18.
With 29, the insertion position of the control rod 1 in the core is directly detected from the position of the drive shaft 18 in a non-contact manner, and the control rod position can be detected with high accuracy.

【0047】この位置検出器20によれば、制御棒1の絶
対位置及び駆動軸18の速度の外に、リニアリラクタンス
モータ19の駆動方向を決定する駆動軸18の歯形29と固定
子鉄心24の歯形25との相対位置等を検出して、前記リニ
アリラクタンスモータ19の制御装置に信号を出力するこ
とにより、リニアリラクタンスモータ19の起動や停止及
び運転の制御を行うことができる。
According to the position detector 20, besides the absolute position of the control rod 1 and the speed of the drive shaft 18, the tooth shape 29 of the drive shaft 18 and the stator core 24 for determining the drive direction of the linear reluctance motor 19 are determined. By detecting the relative position with respect to the tooth profile 25 and outputting a signal to the control device of the linear reluctance motor 19, the start, stop and operation of the linear reluctance motor 19 can be controlled.

【0048】前記リニアリラクタンスモータ19において
は、駆動軸18と固定子23とは非接触状態とされているこ
とから、たとえば制御棒1を操作しない場合等でリニア
リラクタンスモータ19に対する電源が遮断されている時
には、固定子23による駆動軸18を保持するための駆動力
となる電磁力が喪失する。この際にラッチ機構21は、制
御棒1と共に駆動軸18が自重により落下することを防止
するためのもので、ラッチ機構21の爪21aは通常の状態
で前記駆動軸18の溝30の間に入って歯形29に係止してい
る。
In the linear reluctance motor 19, since the drive shaft 18 and the stator 23 are not in contact with each other, for example, when the control rod 1 is not operated, the power supply to the linear reluctance motor 19 is cut off. When there is, the electromagnetic force serving as a driving force for holding the driving shaft 18 by the stator 23 is lost. At this time, the latch mechanism 21 is for preventing the drive shaft 18 together with the control rod 1 from dropping by its own weight, and the claw 21a of the latch mechanism 21 is located between the groove 30 of the drive shaft 18 in a normal state. It is locked in the tooth form 29.

【0049】従ってラッチ機構21によれば、リニアリラ
クタンスモータ19における駆動力の低下、あるいは喪失
に際しても、駆動軸18と共に制御棒1を支持して現状位
置の保持が行なわれる。なお、制御棒1を操作する時に
は、ラッチ機構21で駆動軸18を保持した状態でリニアリ
ラクタンスモータ19に電力を供給して、駆動軸18におけ
る制御棒1を含む自重に対する保持のための方向の駆動
力を発生させた後に、ラッチ機構21を解除して爪21aを
駆動軸18の歯形29から釈放させる。
Therefore, according to the latch mechanism 21, even when the driving force of the linear reluctance motor 19 is reduced or lost, the control rod 1 is supported together with the driving shaft 18 to maintain the current position. When operating the control rod 1, power is supplied to the linear reluctance motor 19 while the drive shaft 18 is held by the latch mechanism 21, and the drive shaft 18 is held in a direction for holding the control shaft 1 against its own weight including the control rod 1. After the driving force is generated, the latch mechanism 21 is released and the pawl 21a is released from the tooth form 29 of the driving shaft 18.

【0050】次に、リニアリラクタンスモータ19による
制御棒1の挿入あるいは引抜きに見合った方向と速度と
なる方向の駆動力を固定子23より駆動軸18に与えること
により、制御棒1の挿入あるいは引抜き操作が行われ
る。また、制御棒1の位置については常に位置検出器20
が検知して、位置信号を出力しているので、制御棒1が
所定位置に到達したことは図示しない制御装置において
検出することができる。
Next, by applying a driving force to the drive shaft 18 from the stator 23 in a direction corresponding to the direction and speed corresponding to the insertion or withdrawal of the control rod 1 by the linear reluctance motor 19, the control rod 1 is inserted or withdrawn. An operation is performed. The position of the control rod 1 is always determined by the position detector 20.
Is detected and a position signal is output, so that the control device (not shown) can detect that the control rod 1 has reached the predetermined position.

【0051】従って、制御棒1が所定位置に接近した時
点で、制御装置によりリニアリラクタンスモータ19によ
る駆動力を制御して、制御棒1の移動速度を低下させる
と共に、所定位置で保持するための駆動力とし、所定位
置に到達したことを確認した後にラッチ機構21により保
持させる。
Therefore, when the control rod 1 approaches the predetermined position, the control device controls the driving force of the linear reluctance motor 19 to reduce the moving speed of the control rod 1 and to hold the control rod 1 at the predetermined position. The driving force is used as a driving force, and after confirming that the driving force has reached a predetermined position, the driving force is held by the latch mechanism 21.

【0052】なお、所定位置付近における位置調整は容
易であり、ラッチ機構21により所定位置に保持した後
は、リニアリラクタンスモータ19への電源を停止して駆
動力をなくす。さらに、原子炉スクラム時には、制御棒
1を急速に炉内に挿入させなければならないが、この際
にはリニアリラクタンスモータ19により、駆動棒18を急
速駆動することにより容易に行える。
It is easy to adjust the position in the vicinity of the predetermined position. After the position is held at the predetermined position by the latch mechanism 21, the power supply to the linear reluctance motor 19 is stopped to eliminate the driving force. Further, during the reactor scram, the control rod 1 must be rapidly inserted into the reactor. In this case, the control rod 1 can be easily driven by rapidly driving the drive rod 18 by the linear reluctance motor 19.

【0053】また、原子炉スクラム発生の条件で電源の
確保が不十分の場合には、スクラム水11を制御棒駆動機
構ハウジング17の下部の注水管31から注入することによ
り、水圧により駆動軸18を押し上げることで、カップリ
ング2を介して制御棒1を急速に炉心内に挿入させるこ
とができるので、安全性と信頼性が高い。なお、別途制
御棒駆動機構16の電源に、無停電電源を設置することに
より、外部電源系統の停電や瞬時電圧降下に際しても、
リニアリラクタンスモータ19により、支障なく制御棒1
のスクラム操作を可能として信頼性が向上する。
When the power supply is insufficient under the condition of the reactor scram generation, the scram water 11 is injected from the water injection pipe 31 at the lower part of the control rod drive mechanism housing 17 so that the drive shaft 18 is driven by water pressure. By pushing up, the control rod 1 can be rapidly inserted into the core via the coupling 2, so that safety and reliability are high. In addition, by installing an uninterruptible power supply to the power supply of the control rod drive mechanism 16, even in the event of a power failure or instantaneous voltage drop of the external power supply system,
Control rod 1 with linear reluctance motor 19
And the reliability is improved.

【0054】第2実施の形態は請求項8乃至請求項11に
係り、一般にリニアリラクタンスモータ19については、
発生する推力の変動が大きい特徴があり、このために高
速運転時にはその変動が平均化されて特に問題とはなら
ないが、回転子に相当する駆動棒18の停止時における保
持状態や起動及び低速運転時には、この変動が大きい特
性が支障となる場合がある。
The second embodiment relates to claims 8 to 11, and in general, regarding the linear reluctance motor 19,
There is a feature that the fluctuation of the generated thrust is large.Therefore, at the time of high-speed operation, the fluctuation is averaged, and there is no particular problem. Occasionally, a characteristic with a large variation may hinder.

【0055】すなわち、制御棒駆動機構16,32のように
駆動棒18が縦位置で、常時自重による負荷が加わってい
るような用途では、変動値の最小時には駆動軸18の保持
や起動が困難となったり、低速運転時に振動が発生する
等の不具合が生ずることになる。
That is, in applications where the drive rod 18 is in a vertical position and a load is constantly applied by its own weight, such as the control rod drive mechanisms 16 and 32, it is difficult to hold or start the drive shaft 18 when the fluctuation value is minimum. Or inconvenience such as occurrence of vibration during low-speed operation.

【0056】本第2実施の形態における制御棒駆動機構
のリニアリラクタンスモータにおいては、前記対策の第
1として図5の縦断面図に示すように、制御棒駆動機構
32の制御棒駆動機構ハウジング17内に、複数台で例えば
2台のリニアリラクタンスモータ19a,19bを同軸で併
設する。また、各リニアリラクタンスモータ19a,19b
の固定子鉄心24の歯形25は、駆動軸18の歯形29との相対
位置をずらした配置に構成している(請求項8)。
In the linear reluctance motor of the control rod drive mechanism according to the second embodiment, as a first countermeasure, as shown in a vertical sectional view of FIG.
A plurality of, for example, two linear reluctance motors 19a and 19b are coaxially installed in the 32 control rod drive mechanism housings 17. In addition, each linear reluctance motor 19a, 19b
The tooth shape 25 of the stator core 24 is arranged so that the relative position with respect to the tooth shape 29 of the drive shaft 18 is shifted.

【0057】この第1の対策の制御棒駆動機構32につい
ては、制御棒駆動機構ハウジング17内における各リニア
リラクタンスモータ19a,19bの固定子鉄心24の設置に
は若干の機械的加工を要するが、電源は同一のもので済
むことが特徴である。なお、その他の部分について上記
第1実施の形態と同様の構成としており、これにより得
られる作用と効果についても同様であることから、次に
上記第1実施の形態と異なる点についてのみ説明する。
Regarding the control rod drive mechanism 32 of the first measure, the installation of the stator cores 24 of the linear reluctance motors 19a and 19b in the control rod drive mechanism housing 17 requires some mechanical processing. The feature is that the same power supply is sufficient. The other parts are configured in the same manner as in the first embodiment, and the operations and effects obtained thereby are also the same. Therefore, only the points different from the first embodiment will be described below.

【0058】次に、上記構成による作用について説明す
る。駆動軸18の歯形29に対して2台のリニアリラクタン
スモータ19a,19bの固定子鉄心24の歯形25の相対位置
をずらして配置したことにより、それぞれのリニアリラ
クタンスモータ19a,19bが発生する推力変動が補完さ
れる。
Next, the operation of the above configuration will be described. Thrust fluctuations generated by the respective linear reluctance motors 19a and 19b by disposing the two linear reluctance motors 19a and 19b relative to the tooth profile 25 of the stator core 24 with respect to the tooth profile 29 of the drive shaft 18 are shifted. Is complemented.

【0059】すなわち、図6の推力特性曲線図で示すよ
うに、1台のリニアリラクタンスモータが発生する推力
は一点鎖線の曲線33であり、同じく1台のリニアリラク
タンスモータで固定子鉄心24の歯形25の相対位置をずら
した場合には実線の曲線34のように、推力波形は同じで
あるが駆動軸位置に対して平行に推移する。
That is, as shown in the thrust characteristic curve diagram of FIG. 6, the thrust generated by one linear reluctance motor is a dashed-dotted curve 33, and the tooth profile of the stator core 24 is also controlled by one linear reluctance motor. When the relative position of 25 is shifted, the thrust waveform is the same but changes parallel to the drive shaft position, as indicated by the solid curve 34.

【0060】従って、2台のリニアリラクタンスモータ
で、歯形相対位置をずらさずに使用した場合の総合推力
は、太い一点鎖線の曲線35に示すように前記1台の推力
(一点鎖線の曲線33)の2倍となり、その総合最低推力
値Aは小さく総合推力としての変動幅が大きくなる。
Therefore, when two linear reluctance motors are used without shifting the relative positions of the tooth profiles, the total thrust is one thrust (dashed-dotted line 33) as shown by a thick dashed-dotted curve 35. The total minimum thrust value A is small and the range of variation as the total thrust is large.

【0061】しかし、2台のリニアリラクタンスモータ
を互いに歯形の相対位置をずらして使用した場合の総合
推力は、太い実線の曲線36に示すようになり、総合最大
推力値は前記の太い一点鎖線の曲線35より小さいが、総
合最低推力値Bは前記総合最低推力値Aよりはるかに大
きく、従って変動幅の極めて小さな質の良い総合推力が
得られる。
However, the total thrust when the two linear reluctance motors are used with the relative positions of the tooth profiles shifted from each other is shown by a thick solid line curve 36, and the total maximum thrust value is represented by the thick dashed line. Although smaller than the curve 35, the overall minimum thrust value B is much larger than the overall minimum thrust value A, so that a high quality overall thrust with a very small fluctuation range can be obtained.

【0062】以上のことから、複数台のリニアリラクタ
ンスモータで互いに歯形相対位置をずらすことにより、
歯形相対位置をずらさずない場合に比べて、はるかに大
きい最低推力が得られると共に、変動の少ない安定した
推力で駆動棒18を駆動することができる。
From the above, by shifting the relative positions of the tooth profiles with each other with a plurality of linear reluctance motors,
Compared to a case where the tooth profile relative position is not shifted, a much larger minimum thrust can be obtained, and the drive rod 18 can be driven with a stable thrust with little fluctuation.

【0063】なお、リニアリラクタンスモータ19におい
て駆動棒18を駆動する推力変動を補完する方法として
は、前記した駆動軸18の歯形29に対して2台(複数台)
のリニアリラクタンスモータ19a,19bで、固定子鉄心
24の歯形25の相対位置を機械的にずらした構成のものの
外に、次の第2乃至第4の対策があり、いずれも上記第
1の対策と同様の作用と効果が得られる。
As a method of complementing the variation in the thrust for driving the drive rod 18 in the linear reluctance motor 19, two (a plurality) of the tooth shapes 29 of the drive shaft 18 are used.
Of linear reluctance motors 19a and 19b and stator core
In addition to the configuration in which the relative positions of the 24 tooth profiles 25 are mechanically shifted, there are the following second to fourth countermeasures, and the same actions and effects as those of the first countermeasure can be obtained.

【0064】第2の対策としては、同軸に併設した2台
(複数台)のリニアリラクタンスモータ19a,19bにお
いて、各固定子鉄心24の歯形25の相対位置はずらしてい
ないが、各固定子コイルに、位相をずらした電流を供給
するように構成している(請求項9)。この第2の対策
による制御棒駆動機構では、制御棒駆動機構ハウジング
17内の2台のリニアリラクタンスモータ19a,19bの設
置工作は簡易であるが、異なる2つの位相の電源が必要
とすることが特徴である。
As a second countermeasure, in the two (a plurality of) linear reluctance motors 19a and 19b provided coaxially, the relative positions of the tooth shapes 25 of the stator cores 24 are not shifted, but the respective stator coils are not shifted. In this case, a current whose phase is shifted is supplied. In the control rod drive mechanism according to the second measure, the control rod drive mechanism housing
The installation work of the two linear reluctance motors 19a and 19b in 17 is simple, but is characterized in that power supplies of two different phases are required.

【0065】第3の対策としては、1台のリニアリラク
タンスモータ19において、固定子23を軸方向に複数に分
割すると共に、この分割した各固定子の固定子鉄心24の
歯形25と前記駆動軸18の歯形29との相対位置をずらして
配置した構成とする(請求項10)。この第3の対策によ
る制御棒駆動機構では、制御棒駆動機構ハウジング17内
の2つの固定子鉄心24の設置には若干の機械的加工を要
するが、電源は同一のもので済むことが特徴である。
As a third countermeasure, in one linear reluctance motor 19, the stator 23 is divided into a plurality in the axial direction, and the tooth profile 25 of the stator core 24 of each of the divided stators and the drive shaft The configuration is such that the relative positions of the 18 tooth shapes 29 are shifted from each other (claim 10). The control rod drive mechanism according to the third measure is characterized in that the installation of the two stator cores 24 in the control rod drive mechanism housing 17 requires some mechanical processing, but requires the same power supply. is there.

【0066】第4の対策としては、1台のリニアリラク
タンスモータ19において、固定子23を軸方向に複数に分
割すると共に、この分割した各固定子23の固定子鉄心24
の歯形25の相対位置はずらさないが、前記各固定子コイ
ルには、それぞれ位相をずらした電流を供給するように
構成する(請求項11)。この第4の対策による制御棒駆
動機構では、制御棒駆動機構ハウジング17内の2つの固
定子鉄心24の設置工作は簡易であるが、異なる2つの位
相の電源を必要とすることが特徴である。
As a fourth measure, in one linear reluctance motor 19, the stator 23 is divided into a plurality in the axial direction, and the stator core 24 of each of the divided stators 23 is divided.
The relative positions of the tooth profiles 25 are not shifted, but currents with phases shifted from each other are supplied to the respective stator coils (claim 11). The control rod drive mechanism according to the fourth measure is characterized in that the installation work of the two stator cores 24 in the control rod drive mechanism housing 17 is simple, but requires power supplies of two different phases. .

【0067】第3実施の形態は請求項12乃至請求項15に
係り、図7の制御系統ブロック図に示すように、リニア
リラクタンスモータ19による制御棒駆動機構16,23の制
御装置としては、電源インバータ37と制御棒位置制御装
置38及び速度制御装置39とから構成されている。なお、
電源インバータ37は電源40からの電力を所定の周波数と
位相及び電圧あるいは電流等に変換して、リニアリラク
タンスモータ19に供給する。
As shown in the control system block diagram of FIG. 7, the control device of the control rod drive mechanisms 16 and 23 by the linear reluctance motor 19 includes a power supply. It is composed of an inverter 37, a control rod position control device 38 and a speed control device 39. In addition,
The power supply inverter 37 converts the power from the power supply 40 into a predetermined frequency and phase, a voltage, a current, or the like, and supplies the same to the linear reluctance motor 19.

【0068】また、制御棒位置制御装置38は、原子炉の
出力制御のために、制御棒1の挿入あるいは引抜きによ
る所定位置を指示するための位置指令信号41と、制御棒
1を急速挿入させるスクラム信号42、及び位置検出器20
から制御棒1の位置を示す位置信号43を入力して、各種
制御棒情報を速度制御装置39に出力すると共に、ラッチ
機構21に対して作動と解除のラッチ操作信号44を出力す
る。
Further, the control rod position control device 38 causes the control rod 1 to be quickly inserted and a position command signal 41 for designating a predetermined position by inserting or extracting the control rod 1 for controlling the output of the reactor. Scrum signal 42 and position detector 20
A position signal 43 indicating the position of the control rod 1 is input to output various control rod information to the speed control device 39 and a latch operation signal 44 for activation and release to the latch mechanism 21.

【0069】速度制御装置39においては、前記制御棒位
置制御装置38よりの制御棒情報から、電源インバータ37
に対してリニアリラクタンスモータ19により駆動棒18を
駆動して、所定の方向と速度による制御棒操作を行わせ
る速度制御信号を出力するように構成している(請求項
12)。
In the speed control device 39, the power supply inverter 37 is used based on the control rod information from the control rod position control device 38.
The driving rod 18 is driven by a linear reluctance motor 19 to output a speed control signal for performing a control rod operation in a predetermined direction and speed.
12).

【0070】次に、上記構成による作用について説明す
る。電源インバータ37は電源40からの電力の周波数や位
相等を変えることにより、リニアリラクタンスモータ19
が出力する推力を制御することができる。従って、制御
棒位置制御装置38は、制御棒1の位置指令信号41に対応
すると共に、位置検出器20からの制御棒1の位置信号43
により、各種制御棒情報である制御棒1の移動方向と移
動量及び移動量に見合った速度等を演算して、速度制御
装置39に出力する。
Next, the operation of the above configuration will be described. The power supply inverter 37 changes the frequency and phase of the power from the power supply 40 so that the linear reluctance motor 19
Can control the output thrust. Accordingly, the control rod position control device 38 responds to the position command signal 41 of the control rod 1 and the position signal 43 of the control rod 1 from the position detector 20.
Thus, the moving direction and the moving amount of the control rod 1, which are various kinds of control rod information, and the speed corresponding to the moving amount are calculated and output to the speed control device 39.

【0071】これにより速度制御装置39は、電源インバ
ータ37に対して、リニアリラクタンスモータ19の駆動棒
18により制御棒1を所定の操作を行わせる速度制御信号
を出力する。
Thus, the speed control device 39 is connected to the power supply inverter 37 by the drive rod of the linear reluctance motor 19.
A speed control signal for causing the control rod 1 to perform a predetermined operation is output by 18.

【0072】従って、制御棒駆動機構16,32において
は、制御棒1を所定の速度で炉心内に挿入あるいは引抜
き駆動と、停止状態とする保持制御が可能であると共
に、原子炉スクラム時には、制御棒位置制御装置38に入
力されたスクラム信号42により、リニアリラクタンスモ
ータ19を高速駆動して、急速に制御棒1を炉心内に挿入
するスクラム対応とすることもできる(請求項13,1
4)。
Accordingly, the control rod driving mechanisms 16 and 32 can perform the driving for inserting or pulling out the control rod 1 into the core at a predetermined speed and the holding control for stopping the control rod. The linear reluctance motor 19 is driven at a high speed by the scrum signal 42 input to the rod position control device 38, so that the control rod 1 can be rapidly inserted into the reactor core.
Four).

【0073】なお、制御棒位置制御装置38はラッチ機構
21に対し、駆動棒18の移動に際しては、リニアリラクタ
ンスモータ19の駆動力が制御棒1を連結した駆動棒18の
保持力を上回った時点でラッチ機構21を解除する。ま
た、駆動棒18が所定位置に到達して停止した時点、及び
電源喪失等でリニアリラクタンスモータ19における駆動
棒18の駆動力が低下した時等には、ラッチ機構21を作動
させて、制御棒1の位置を保持するラッチ操作信号44を
出力する。
The control rod position control device 38 has a latch mechanism.
On the other hand, when the drive rod 18 moves, the latch mechanism 21 is released when the drive force of the linear reluctance motor 19 exceeds the holding force of the drive rod 18 to which the control rod 1 is connected. Further, when the drive rod 18 reaches a predetermined position and stops, and when the driving force of the drive rod 18 in the linear reluctance motor 19 decreases due to loss of power or the like, the latch mechanism 21 is operated to control the control rod. A latch operation signal 44 for holding the position of 1 is output.

【0074】さらに、原子炉における制御棒1のスクラ
ム対応をより確実にするために、原子炉スクラムに際し
て、急速に制御棒1を挿入する操作をリニアリラクタン
スモータ19による駆動するものと、注水管31よりスクラ
ム水11を注入することで、水圧により制御棒1を急速挿
入するものを併用して、いずれかをバックアップとする
ことにより信頼性が向上する。
Further, in order to more reliably cope with the scram of the control rod 1 in the reactor, the operation of rapidly inserting the control rod 1 in the reactor scram is driven by the linear reluctance motor 19 and the water injection pipe 31. By injecting the scrum water 11 more, the one in which the control rod 1 is rapidly inserted by water pressure is used in combination, and the reliability is improved by using either one as a backup.

【0075】前記したように、リニアリラクタンスモー
タ19の駆動電源である電源インバータ37においては、周
波数や位相を制御することにより制御棒1を任意の速度
で炉心内に挿入あるいは引抜きをすることが可能であ
り、これにより迅速な原子炉の出力制御が容易に行え
る。また、リニアリラクタンスモータ19の駆動源が電力
であることから、多数の制御棒1を同時に操作すること
や、反復して操作することも容易に可能である。
As described above, in the power supply inverter 37, which is the drive power supply for the linear reluctance motor 19, the control rod 1 can be inserted into or pulled out of the core at an arbitrary speed by controlling the frequency and phase. Accordingly, rapid power control of the reactor can be easily performed. Further, since the drive source of the linear reluctance motor 19 is electric power, it is easy to operate many control rods 1 at the same time or to operate repeatedly.

【0076】従って、原子炉の出力変動及び外部電源変
動等による原子炉の過大な圧力上昇や温度上昇、あるい
は急激な温度低下等の過渡現象に対応して、迅速で適切
な制御棒1操作により原子炉出力を適切に制御して、容
易に過渡現象を緩和することができる(請求項15)。
Therefore, in response to transient phenomena such as excessive pressure rise and temperature rise of the reactor due to fluctuations in the power of the reactor and fluctuations in the external power supply, and sudden temperature drops, the operation of the control rod 1 is performed quickly and appropriately. By appropriately controlling the reactor power, transient phenomena can be easily mitigated (claim 15).

【0077】第4実施の形態は請求項16に係り、図8の
制御系統ブロック図に示すように、リニアリラクタンス
モータ19による制御棒駆動機構の制御装置は、電源イン
バータ37と制御棒位置制御装置38及び速度制御装置39と
からなっているが、さらに、電源インバータ37の入力側
に無停電インバータ45とバッテリ−46による無停電電源
装置47を接続して構成されている。なお、前記の構成以
外は上記した第3実施の形態の構成と同様であるので、
次に第3実施の形態と異なる作用及び効果についてのみ
説明する。
As shown in the control system block diagram of FIG. 8, the control device of the control rod drive mechanism by the linear reluctance motor 19 is a power supply inverter 37 and a control rod position control device. It comprises a power control inverter 38 and an uninterruptible power supply 47 with a battery -46 connected to the input side of the power supply inverter 37. Since the configuration other than the above is the same as the configuration of the third embodiment described above,
Next, only operations and effects different from those of the third embodiment will be described.

【0078】制御棒駆動機構16,23の制御装置において
は、外部からの電源40が入力される電源インバータ37の
入力側に無停電電源装置47が接続されていることから、
外部電源系統において停電、あるいは瞬時電圧降下等が
発生して、電源40が喪失あるいは変動すると、前記無停
電電源装置47のバッテリ−46から無停電インバータ45を
介して、電源40に代わって無停電にて電源インバータ37
に正常な電力が供給される。
In the control device of the control rod drive mechanisms 16 and 23, since the uninterruptible power supply 47 is connected to the input side of the power supply inverter 37 to which the external power supply 40 is input,
If a power failure or an instantaneous voltage drop occurs in the external power supply system and the power supply 40 is lost or fluctuates, the uninterruptible power supply replaces the power supply 40 via the uninterruptible inverter 45 from the battery 46 of the uninterruptible power supply 47. At power inverter 37
Is supplied with normal power.

【0079】従って、制御棒駆動機構16,32において
は、外部電源系統の乱れによる通常運転時の制御棒1の
操作は勿論のこと、スクラム時においても何等支障を来
すことなく、原子炉の安全運転が行われることから、原
子力プラントにおける信頼性が向上する。
Therefore, in the control rod drive mechanisms 16 and 32, not only the operation of the control rod 1 during normal operation due to disturbance of the external power supply system, but also the operation of the reactor without any trouble during scram. Since the safe operation is performed, the reliability in the nuclear power plant is improved.

【0080】第5実施の形態は請求項16に係り、図9の
制御系統ブロック図に示すように、リニアリラクタンス
モータ19による制御棒駆動機構16,23の制御装置は、電
源インバータ37と制御棒位置制御装置38及び速度制御装
置39とからなると共に、電源インバータ37の入力側に無
停電インバータ48とインダクションモータ49及びフライ
ホィール50による無停電電源装置51を接続して構成して
いる。なお、前記の構成以外は上記した第3実施の形態
の構成と同様であるので、次に第3実施の形態と異なる
作用及び効果についてのみ説明する。
As shown in the control system block diagram of FIG. 9, the control device of the control rod drive mechanisms 16 and 23 by the linear reluctance motor 19 comprises a power inverter 37 and a control rod. In addition to a position controller 38 and a speed controller 39, an uninterruptible inverter 48, an induction motor 49 and an uninterruptible power supply 51 composed of a flywheel 50 are connected to the input side of the power inverter 37. Since the configuration other than the above is the same as the configuration of the above-described third embodiment, only the functions and effects different from those of the third embodiment will be described below.

【0081】制御棒駆動機構16,23の制御装置において
は、外部からの電源40が入力される電源インバータ37の
入力側に無停電電源装置51が接続されていることから、
電源40の喪失あるいは瞬時停電等に際しては、インダク
ションモータ49とフライホィール50が保有する回転エネ
ルギーが、無停電インバータ48を介して電源40に代わり
無停電にて電源インバータ37に正常な電力が供給され
る。これにより、上記第4実施の形態と同様にして原子
炉の安全運転が行われる。
In the control device of the control rod driving mechanisms 16 and 23, since the uninterruptible power supply 51 is connected to the input side of the power supply inverter 37 to which the external power supply 40 is input,
When the power supply 40 is lost or a momentary power failure occurs, the rotational energy held by the induction motor 49 and the flywheel 50 supplies normal power to the power supply inverter 37 by the uninterruptible power instead of the power supply 40 via the uninterruptible inverter 48. You. Thus, safe operation of the reactor is performed in the same manner as in the fourth embodiment.

【0082】なお、上記した本発明については、高速増
殖炉型原子炉に適用することが容易で、この場合も上記
した沸騰水型原子炉の場合と同様の作用と効果が得られ
るものである。
The present invention described above can be easily applied to a fast breeder reactor, and in this case, the same operation and effect as those of the boiling water reactor can be obtained. .

【0083】[0083]

【発明の効果】以上本発明によれば、制御棒駆動機構の
内部構造が簡易であると共に軸封止部がないことから保
守点検の頻度が少なく、原子炉圧力容器の底部における
封止部の信頼性が向上する。また、制御棒駆動機構の分
解に際して、駆動棒は制御棒と同様に原子炉圧力容器内
に引抜き可能に、リニアリラクタンスモータ等は原子炉
圧力容器の下部に引出す構造としているので、原子炉圧
力容器の下部の保守点検スペースが低くて済むことか
ら、原子炉建屋を低くすることが可能で、耐震構造の強
化が計れる。
As described above, according to the present invention, since the internal structure of the control rod drive mechanism is simple and there is no shaft sealing portion, the frequency of maintenance and inspection is low, and the sealing portion at the bottom of the reactor pressure vessel is formed. Reliability is improved. Also, when disassembling the control rod drive mechanism, the drive rod can be pulled out into the reactor pressure vessel like the control rod, and the linear reluctance motor etc. are drawn out to the lower part of the reactor pressure vessel. The space required for maintenance and inspection at the lower part of the building can be reduced, so that the reactor building can be lowered and the seismic structure can be strengthened.

【0084】さらに、制御棒の駆動を直接的に直線駆動
とし、駆動速度を制御棒の挿入あるいは引抜きからスク
ラム挿入まで任意に設定することが可能なことから、応
答時間を短くすることができ、原子炉の出力変動及び原
子炉外部電源変動等による原子炉プラント過渡現象の緩
和が容易で、原子炉プラントの性能が向上する。
Further, since the drive of the control rod is directly linear drive and the drive speed can be set arbitrarily from the insertion or withdrawal of the control rod to the insertion of the scrum, the response time can be shortened. Transient phenomena of the reactor plant due to fluctuations in the power of the reactor and fluctuations in the power supply outside the reactor are easily alleviated, and the performance of the reactor plant is improved.

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

【図1】本発明に係る第1実施の形態の制御棒駆動機構
の縦断面図。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a control rod driving mechanism according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明に係る第1実施の形態のリニアリラクタ
ンスモータの固定子横断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a stator of the linear reluctance motor according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明に係る第1実施の形態の駆動軸の要部斜
視図。
FIG. 3 is a perspective view of a main part of the drive shaft according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明に係る第1実施の形態のラッチ機構等の
縦断面図。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a latch mechanism and the like according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明に係る第2実施の形態の制御棒駆動機構
の縦断面図。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a control rod driving mechanism according to a second embodiment of the present invention.

【図6】リニアリラクタンスモータの推力特性曲線図。FIG. 6 is a thrust characteristic curve diagram of a linear reluctance motor.

【図7】本発明に係る第3実施の形態の制御系統ブロッ
ク図。
FIG. 7 is a control system block diagram according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明に係る第4実施の形態の制御系統ブロッ
ク図。
FIG. 8 is a control system block diagram of a fourth embodiment according to the present invention.

【図9】本発明に係る第5実施の形態の制御系統ブロッ
ク図。
FIG. 9 is a control system block diagram according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】従来の制御棒駆動機構の縦断面図。FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a conventional control rod driving mechanism.

【図11】制御棒駆動機構と原子炉圧力容器の設置関係
を示す縦断面図。
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing an installation relationship between a control rod drive mechanism and a reactor pressure vessel.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…制御棒、2…カップリング、3,16,32…制御棒駆
動機構、4…連結管、5…ボールネジ、6…モータカッ
プリング、7…駆動モータ、8…ボールナット、9…原
子炉圧力容器、10…軸封部、11…スクラム水、12,17…
制御棒駆動機構ハウジング、12a…ハウジングフラン
ジ、13…制御棒案内管、14…炉心、15…軸封端栓、15a
…端栓フランジ、18…駆動棒、19,19a,19b…リニア
リラクタンスモータ、20…位置検出器、21…ラッチ機
構、21a…ラッチ機構の爪、22…閉止端栓、22a…閉止
端栓フランジ、23…固定子、24…固定子鉄心、25,29…
歯形、26…固定子コイル、27…キャン、28…樹脂モール
ド、30…溝、31…注水管、33…モータ1台の推力曲線、
34…歯形相対位置をずらしたモータ1台の推力曲線、35
…歯形相対位置をずらさないモータ2台の総合推力曲
線、36…歯形相対位置をずらしたモータ2台の総合推力
曲線、37…電源インバータ、38…制御棒位置制御装置、
39…速度制御装置、40…電源、41…位置指令信号、42…
スクラム指令信号、43…位置信号、44…ラッチ操作信
号、45,48…無停電インバータ、46…バッテリー、47,
51…無停電電源、49…インダクションモータ、50…フラ
イホィール、A…歯形相対位置をずらさない時の総合最
低推力値、B…歯形相対位置をずらした時の総合最低推
力値。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Control rod, 2 ... Coupling, 3, 16, 32 ... Control rod drive mechanism, 4 ... Connecting pipe, 5 ... Ball screw, 6 ... Motor coupling, 7 ... Drive motor, 8 ... Ball nut, 9 ... Reactor Pressure vessel, 10… Shaft seal, 11… Scrum water, 12,17…
Control rod drive mechanism housing, 12a: Housing flange, 13: Control rod guide tube, 14: Core, 15: Shaft sealed end plug, 15a
... End plug flange, 18 ... Drive rod, 19, 19a, 19b ... Linear reluctance motor, 20 ... Position detector, 21 ... Latch mechanism, 21a ... Latch mechanism claw, 22 ... Closed end plug, 22a ... Closed end plug flange , 23… stator, 24… stator core, 25,29…
Tooth profile, 26 ... stator coil, 27 ... can, 28 ... resin mold, 30 ... groove, 31 ... water injection pipe, 33 ... thrust curve of one motor,
34 ... Thrust force curve of one motor with shifted tooth profile relative position, 35
... Total thrust curve of two motors whose tooth profile relative positions are not shifted, 36 ... Total thrust curve of two motors whose tooth shape relative positions are shifted, 37 ... Power inverter, 38 ... Control rod position control device,
39: speed controller, 40: power supply, 41: position command signal, 42:
Scrum command signal, 43 position signal, 44 latch operation signal, 45, 48 uninterruptible inverter, 46 battery, 47
51: uninterruptible power supply, 49: induction motor, 50: flywheel, A: total minimum thrust value when the relative position of the tooth profile is not shifted, B: total minimum thrust value when the relative position of the tooth profile is shifted.

フロントページの続き (72)発明者 石橋 文徳 三重県三重郡朝日町大字縄生2121 株式会 社東芝三重工場内 (72)発明者 小見田 秀雄 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内Continued on the front page (72) Inventor Buntoku Ishibashi 2121 Naoyo, Asahi-machi, Mie-gun, Mie Prefecture Inside Mie Plant, Toshiba Corporation (72) Inventor Hideo Komita 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Toshiba Yokohama Corporation In business office

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原子炉圧力容器を貫通して設置すると共
に炉心内に制御棒を挿入または引抜き操作する制御棒駆
動機構において、上部が前記原子炉圧力容器に固着する
と共に下部を閉止端栓で封止した制御棒駆動機構ハウジ
ングと、この内部に前記原子炉圧力容器内の制御棒と連
結して上下動する外周に歯形を形成した駆動軸と、前記
駆動軸を移動自在に駆動する固定子の内周に歯形を形成
した固定子鉄心及び固定子コイルからなるリニアリラク
タンスモータと、前記駆動軸の歯形に係止して制御棒を
保持するラッチ機構と、前記駆動軸の歯形または歯形に
装着した磁石等により制御棒の挿入位置を検知する位置
検出器を設けたことを特徴とする制御棒駆動機構。
1. A control rod drive mechanism which is installed through a reactor pressure vessel and inserts or withdraws a control rod into a reactor core, wherein an upper part is fixed to the reactor pressure vessel and a lower part is a closed end plug. A sealed control rod drive mechanism housing, a drive shaft having a tooth profile formed on the outer periphery that moves up and down in connection with the control rod in the reactor pressure vessel, and a stator that movably drives the drive shaft A linear reluctance motor including a stator core and a stator coil having teeth formed on the inner periphery of the motor; a latch mechanism for retaining the control rod by engaging with the teeth of the drive shaft; and attaching to the teeth or teeth of the drive shaft. A control rod drive mechanism provided with a position detector for detecting an insertion position of the control rod using a magnet or the like.
【請求項2】 前記リニアリラクタンスモータが、制御
棒駆動機構ハウジング内の水中に設置する水中モータと
したことを特徴とする請求項1記載の制御棒駆動機構。
2. The control rod drive mechanism according to claim 1, wherein the linear reluctance motor is an underwater motor installed underwater in a control rod drive mechanism housing.
【請求項3】 前記水中モータとしたリニアリラクタン
スモータが、固定子の固定子鉄心及び固定子コイルをキ
ャンで水密に囲ったキャンド型としたことを特徴とする
請求項2記載の制御棒駆動機構。
3. The control rod driving mechanism according to claim 2, wherein the linear reluctance motor as the underwater motor is a cand type in which a stator core of a stator and a stator coil are watertightly surrounded by a can. .
【請求項4】 前記水中モータとしたリニアリラクタン
スモータが、固定子の固定子鉄心及び固定子コイルを樹
脂でモールドしたことを特徴とする請求項2記載の制御
棒駆動機構。
4. The control rod drive mechanism according to claim 2, wherein the linear reluctance motor as the underwater motor has a stator core and a stator coil of a stator molded with resin.
【請求項5】 前記水中モータとしたリニアリラクタン
スモータが、固定子の固定子鉄心及び固定子コイルを樹
脂でモールドすると共にキャンで水密に囲ったキャンド
型としたことを特徴とする請求項2記載の制御棒駆動機
構。
5. The linear reluctance motor used as the underwater motor is a cand type in which a stator core and a stator coil of a stator are molded with resin and water-tightly surrounded by a can. Control rod drive mechanism.
【請求項6】 前記制御棒駆動機構が、制御棒駆動機構
ハウジング内にスクラム水を注入して水圧により前記駆
動軸を介して制御棒を急速に炉内に挿入させることを特
徴とする請求項1記載の制御棒駆動機構装置。
6. The control rod drive mechanism according to claim 1, wherein scram water is injected into the control rod drive mechanism housing, and the control rod is rapidly inserted into the furnace through the drive shaft by water pressure. 2. The control rod drive mechanism device according to claim 1.
【請求項7】 前記制御棒駆動機構において、駆動軸を
制御棒駆動機構ハウジング内から原子炉圧力容器の上部
に引抜き可能に、また固定子と位置検出器及びラッチ機
構は一体あるいは分割して原子炉圧力容器の下部より引
出し可能としたことを特徴とする請求項1記載の制御棒
駆動機構。
7. The control rod drive mechanism, wherein a drive shaft can be pulled out of the control rod drive mechanism housing to the upper part of the reactor pressure vessel, and the stator, the position detector, and the latch mechanism are integrally or separately formed. The control rod drive mechanism according to claim 1, wherein the control rod drive mechanism can be pulled out from a lower part of the furnace pressure vessel.
【請求項8】 前記リニアリラクタンスモータが、複数
台を同軸で設置すると共に前記駆動軸の歯形と各リニア
リラクタンスモータの固定子鉄心の歯形との相対的位置
をずらして配置したことを特徴とする請求項1記載の制
御棒駆動機構。
8. The linear reluctance motor is characterized in that a plurality of linear reluctance motors are installed coaxially and the relative positions of the tooth profile of the drive shaft and the tooth profile of the stator core of each linear reluctance motor are shifted. The control rod drive mechanism according to claim 1.
【請求項9】 前記リニアリラクタンスモータが、複数
台を同軸で設置すると共に各リニアリラクタンスモータ
の固定子コイルに位相をずらした電流を供給することを
特徴とする請求項1記載の制御棒駆動機構。
9. The control rod driving mechanism according to claim 1, wherein a plurality of linear reluctance motors are installed coaxially and supply a current having a phase shifted to a stator coil of each linear reluctance motor. .
【請求項10】 前記リニアリラクタンスモータが、固
定子を軸方向に複数に分割すると共に前記駆動軸の歯形
と各固定子の固定子鉄心の歯形との相対的位置をずらし
て配置したことを特徴とする請求項1記載の制御棒駆動
機構。
10. The linear reluctance motor is characterized in that a stator is divided into a plurality in the axial direction, and a relative position between a tooth profile of the drive shaft and a tooth profile of a stator core of each stator is shifted. The control rod drive mechanism according to claim 1, wherein
【請求項11】 前記リニアリラクタンスモータが、固
定子の固定子コイルを軸方向に複数に分割すると共に各
固定子コイルに位相をずらした電流を供給することを特
徴とする請求項1記載の制御棒駆動機構。
11. The control according to claim 1, wherein the linear reluctance motor divides a stator coil of the stator into a plurality of pieces in an axial direction and supplies a current having a phase shifted to each stator coil. Rod drive mechanism.
【請求項12】 前記リニアリラクタンスモータを備え
た制御棒駆動機構において、電源電力を所定の周波数と
位相及び電圧あるいは電流等に変換する電源インバータ
と、制御棒の位置指令信号とスクラム信号及び位置信号
を入力して制御棒情報と共にラッチ操作信号を出力する
制御棒位置制御装置と、前記制御棒情報を入力して前記
電源インバータを介して所定の制御棒操作を行わせる速
度制御装置とからなることを特徴とする制御棒駆動機構
の制御装置。
12. A control rod drive mechanism provided with the linear reluctance motor, wherein a power supply inverter for converting power supply power into a predetermined frequency, phase, voltage or current, a control rod position command signal, a scrum signal and a position signal And a speed control device for inputting the control rod information and performing a predetermined control rod operation via the power supply inverter. A control device for a control rod drive mechanism, characterized in that:
【請求項13】 前記リニアリラクタンスモータを備え
た制御棒駆動機構において、制御棒と連結した駆動軸を
リニアリラクタンスモータにより駆動すると共に駆動軸
の駆動速度を所定の制御棒挿入あるいは引抜き速度から
スクラム挿入速度まで前記リニアリラクタンスモータの
電源周波数を可変して行うことを特徴とする制御棒駆動
機構の運転方法。
13. A control rod driving mechanism having a linear reluctance motor, wherein a drive shaft connected to the control rod is driven by the linear reluctance motor, and a driving speed of the drive shaft is increased by a predetermined control rod insertion or withdrawal speed to insert a scrum. A method of operating a control rod drive mechanism, wherein the power supply frequency of the linear reluctance motor is varied up to a speed.
【請求項14】 前記リニアリラクタンスモータを備え
た制御棒駆動機構において、スクラム信号の入力により
駆動軸をリニアリラクタンスモータで急速に駆動して制
御棒の急速挿入により原子炉をスクラムさせることを特
徴とする請求項13記載の制御棒駆動機構の運転方法。
14. A control rod driving mechanism provided with the linear reluctance motor, wherein a drive shaft is rapidly driven by a linear reluctance motor by input of a scram signal, and a reactor is scrammed by rapid insertion of a control rod. The method of operating a control rod drive mechanism according to claim 13.
【請求項15】 前記リニアリラクタンスモータを備え
た制御棒駆動機構において、原子炉プラントに生じた過
渡現象を検知した信号を制御装置に入力してリニアリラ
クタンスモータに供給する電力の周波数及び位相等を制
御して駆動軸を介して制御棒を炉心に迅速な挿入もしく
は引抜きにより原子炉の出力を制御して原子炉の過大な
圧力上昇や温度上昇あるいは急激な温度低下を回避させ
ることを特徴とする制御棒駆動機構の運転方法。
15. A control rod drive mechanism provided with the linear reluctance motor, wherein a signal that detects a transient phenomenon occurring in the reactor plant is input to a control device to determine the frequency and phase of power supplied to the linear reluctance motor. Controlling the power of the reactor by quickly inserting or removing the control rod through the drive shaft into or out of the reactor core to avoid excessive pressure rise, temperature rise or sudden temperature drop of the reactor Operation method of control rod drive mechanism.
【請求項16】 前記制御装置において、電源インバー
タの電源入力側にバッテリーと無停電インバータによる
無停電電源装置、またはフライホィールとインダクショ
ンモータ及び無停電インバータによる無停電電源装置を
設けたことを特徴とする請求項12記載の制御棒駆動機
構の制御装置。
16. The control device according to claim 1, wherein an uninterruptible power supply including a battery and an uninterruptible inverter, or an uninterruptible power supply including a flywheel, an induction motor, and an uninterruptible inverter is provided on a power input side of the power inverter. The control device for a control rod drive mechanism according to claim 12.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102956274A (en) * 2011-08-17 2013-03-06 中国核动力研究设计院 Hybrid linear reluctance motor type control rod drive mechanism
KR101502700B1 (en) * 2013-10-22 2015-03-13 한국원자력연구원 Apparatus for automatically coupling and separating between extension rod assembly and movable member assembly of control element drive mechanism
WO2019147317A3 (en) * 2017-12-04 2019-10-17 Westinghouse Electric Company Llc Rotational apparatus usable with control drum apparatus in nuclear environment

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