JPH1130683A - 原子炉制御棒の駆動装置 - Google Patents
原子炉制御棒の駆動装置Info
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- JPH1130683A JPH1130683A JP9184058A JP18405897A JPH1130683A JP H1130683 A JPH1130683 A JP H1130683A JP 9184058 A JP9184058 A JP 9184058A JP 18405897 A JP18405897 A JP 18405897A JP H1130683 A JPH1130683 A JP H1130683A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型原子炉に使用する制御棒駆動装置におい
て、制御棒位置の微細な調節を可能とし、且つ健全性を
向上する。 【解決手段】 原子炉の制御棒駆動装置３０は、下端が
制御棒に連結されると共に鉛直方向に延びて可動の制御
棒駆動軸３１と、制御棒駆動軸３１の上方に整列して設
けられステータ３７及びロータ３９を有する電動機４０
と、ロータ３９に連結されロータ３９の回転運動を直線
運動に変換するボールねじ機構７０と、ボールねじ機構
７０と制御棒駆動軸３１の上端部との間に設けられ磁気
回路の一部を形成する駆動筒軸６０と、駆動筒軸６０と
協働して磁気回路を形成する磁束案内手段を含む電磁連
結手段５０とを有し、駆動筒軸６０は、切り離し面５３
で吸着連結する上部導磁軸５５と下部導磁軸５１を有し
て制御棒駆動軸３１の全行程において前記磁気回路の一
部を常に構成する。
て、制御棒位置の微細な調節を可能とし、且つ健全性を
向上する。 【解決手段】 原子炉の制御棒駆動装置３０は、下端が
制御棒に連結されると共に鉛直方向に延びて可動の制御
棒駆動軸３１と、制御棒駆動軸３１の上方に整列して設
けられステータ３７及びロータ３９を有する電動機４０
と、ロータ３９に連結されロータ３９の回転運動を直線
運動に変換するボールねじ機構７０と、ボールねじ機構
７０と制御棒駆動軸３１の上端部との間に設けられ磁気
回路の一部を形成する駆動筒軸６０と、駆動筒軸６０と
協働して磁気回路を形成する磁束案内手段を含む電磁連
結手段５０とを有し、駆動筒軸６０は、切り離し面５３
で吸着連結する上部導磁軸５５と下部導磁軸５１を有し
て制御棒駆動軸３１の全行程において前記磁気回路の一
部を常に構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉の制御棒を
駆動する装置に関し、特に小型原子炉の制御棒を駆動す
る装置に関する。
駆動する装置に関し、特に小型原子炉の制御棒を駆動す
る装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】軽水冷却炉や液体金属冷却炉等の一般の
原子炉において、炉心内の核反応を調節して出力等を制
御するための原子炉制御棒は、棒状の中性子吸収体乃至
中性子吸収棒として構成される。従って、この制御棒を
軸方向に変位させて炉心への挿入量を調節して所定の制
御を行うのである。而して制御棒が挿入される原子炉炉
心内にはかなりの圧力及び温度の液体冷却材がある一
方、主として電磁コイル等を用いる駆動力源は比較的低
温の雰囲気に設ける必要性から原子炉容器の外周部に設
けられるので、往々にして制御棒駆動軸の周辺にはシー
ル装置が設けられる。更に原子炉制御棒駆動装置には、
原子炉トリップ時の緊急挿入機能、即ち原子炉の緊急停
止のためにこの制御棒を全部炉心内に素早く挿入して炉
心内反応を速やかに停止する機能が求められている。こ
のような機能を備えた制御棒駆動機構乃至装置として
は、種々のものが提案され、使用されている。その代表
的な例を説明すると、（ａ）駆動力源として電動回転モ
ータを使用し、そのロータの回転をラックピニオン機構
やボールねじ機構を介して制御棒の直線運動に変換し、
制御棒駆動軸の周りにシールを設ける電磁回転モータ方
式のもの、（ｂ）水圧シリンダを用いて直接的に制御棒
駆動軸に軸方向駆動力を作用させる水圧駆動式のもの、
（ｃ）圧力管内に制御棒駆動軸を配置し、その制御棒駆
動軸を掴んでステップ状に駆動するラッチリンク機構を
圧力管内に設け、圧力管外に設けた駆動電磁コイルによ
りそのラッチリンク機構を駆動してシールを省略した磁
気ジャッキ方式のもの、等がある。
原子炉において、炉心内の核反応を調節して出力等を制
御するための原子炉制御棒は、棒状の中性子吸収体乃至
中性子吸収棒として構成される。従って、この制御棒を
軸方向に変位させて炉心への挿入量を調節して所定の制
御を行うのである。而して制御棒が挿入される原子炉炉
心内にはかなりの圧力及び温度の液体冷却材がある一
方、主として電磁コイル等を用いる駆動力源は比較的低
温の雰囲気に設ける必要性から原子炉容器の外周部に設
けられるので、往々にして制御棒駆動軸の周辺にはシー
ル装置が設けられる。更に原子炉制御棒駆動装置には、
原子炉トリップ時の緊急挿入機能、即ち原子炉の緊急停
止のためにこの制御棒を全部炉心内に素早く挿入して炉
心内反応を速やかに停止する機能が求められている。こ
のような機能を備えた制御棒駆動機構乃至装置として
は、種々のものが提案され、使用されている。その代表
的な例を説明すると、（ａ）駆動力源として電動回転モ
ータを使用し、そのロータの回転をラックピニオン機構
やボールねじ機構を介して制御棒の直線運動に変換し、
制御棒駆動軸の周りにシールを設ける電磁回転モータ方
式のもの、（ｂ）水圧シリンダを用いて直接的に制御棒
駆動軸に軸方向駆動力を作用させる水圧駆動式のもの、
（ｃ）圧力管内に制御棒駆動軸を配置し、その制御棒駆
動軸を掴んでステップ状に駆動するラッチリンク機構を
圧力管内に設け、圧力管外に設けた駆動電磁コイルによ
りそのラッチリンク機構を駆動してシールを省略した磁
気ジャッキ方式のもの、等がある。
【０００３】磁気ジャッキ方式の制御棒駆動装置の基本
的構造は特公昭４４−８５５２号公報に示され、その後
各種の改善がなされている。その構造及び機能は、該公
報に示されるように、制御棒に取外し自在に連結される
制御棒駆動軸の外面に所定のピッチで円周溝が形成さ
れ、これに位置的に静止した保持用掴みラッチと、上下
方向に変位される昇降用掴みラッチとが交互に係合して
制御棒駆動軸を掴み、昇降用掴みラッチが制御棒駆動軸
ひいては制御棒をステップ状に持ち上げ、或いは下げ降
ろしし、昇降用掴みラッチが戻る間保持用掴みラッチが
制御棒駆動軸を保持し、このようにして制御棒駆動軸を
上下方向に駆動する。この方式の制御棒駆動装置では、
保持用及び昇降用の２個の掴みラッチが圧力ハウジング
の内側に設けられる。一方その２個の掴みラッチをそれ
ぞれ駆動する２個の電磁コイル及び昇降用掴みラッチを
持ち上げるリフトコイルを含む複数の電磁駆動コイルが
圧力ハウジングの外側に配設されている。そして圧力ハ
ウジングが内部に圧力流体を閉じ込めているからシール
部材は必要とされない。そして、原子炉トリップ時に
は、２つの掴持ラッチを同時に引き込めて制御棒駆動軸
との係合を断てば、制御棒駆動軸は重力落下して、制御
棒の全体が炉心内に挿入される。
的構造は特公昭４４−８５５２号公報に示され、その後
各種の改善がなされている。その構造及び機能は、該公
報に示されるように、制御棒に取外し自在に連結される
制御棒駆動軸の外面に所定のピッチで円周溝が形成さ
れ、これに位置的に静止した保持用掴みラッチと、上下
方向に変位される昇降用掴みラッチとが交互に係合して
制御棒駆動軸を掴み、昇降用掴みラッチが制御棒駆動軸
ひいては制御棒をステップ状に持ち上げ、或いは下げ降
ろしし、昇降用掴みラッチが戻る間保持用掴みラッチが
制御棒駆動軸を保持し、このようにして制御棒駆動軸を
上下方向に駆動する。この方式の制御棒駆動装置では、
保持用及び昇降用の２個の掴みラッチが圧力ハウジング
の内側に設けられる。一方その２個の掴みラッチをそれ
ぞれ駆動する２個の電磁コイル及び昇降用掴みラッチを
持ち上げるリフトコイルを含む複数の電磁駆動コイルが
圧力ハウジングの外側に配設されている。そして圧力ハ
ウジングが内部に圧力流体を閉じ込めているからシール
部材は必要とされない。そして、原子炉トリップ時に
は、２つの掴持ラッチを同時に引き込めて制御棒駆動軸
との係合を断てば、制御棒駆動軸は重力落下して、制御
棒の全体が炉心内に挿入される。
【０００４】次に、電磁回転モータ方式の制御棒駆動装
置を図４を参照して概説すると、図において原子炉容器
上蓋１に案内管３が挿着されていて、これに制御棒駆動
軸５が挿通されている。案内管３の上部フランジには駆
動機構ハウジング７がフランジ接合され、更に駆動機構
ハウジング７と制御棒駆動軸５の上端部との間にはシー
ル機構９が介装されて、原子炉容器内の加圧流体（軽水
炉では加圧水又は加圧蒸気、高速増殖炉では加圧カバー
ガス）の漏れを防止する。駆動ハウジング７内の上部に
は駆動モータ１１が設けられ、これは駆動歯車列を介し
て駆動ねじ軸１５を回転するようになっている。制御棒
駆動軸５の上端に固定されたアーマチュア１７は、電磁
石１９に電磁的に吸着され、そして電磁石１９の外端部
に取り付けられたナット２１が駆動ねじ軸１５に螺合し
ている。ねじの回転をスムーズにするにはナット２１及
び駆動ねじ軸１５をボールねじ機構にするのが好適であ
る。電磁石１９への給電線２１は螺旋状に巻かれて上方
に延びている。そして駆動モータ１１を作動して駆動ね
じ軸１５を回転駆動すれば、制御棒駆動軸５は上下方向
に連続的に駆動され、これにより制御棒が炉心に挿脱さ
れる。原子炉トリップ時には、電磁石１９への給電が断
たれて電磁石１９とアーマチュア１７の連結が切られ、
制御棒駆動軸５は重力落下する。 又、水圧駆動式のも
のは詳述しないが沸騰水型原子炉等で使用されている。
置を図４を参照して概説すると、図において原子炉容器
上蓋１に案内管３が挿着されていて、これに制御棒駆動
軸５が挿通されている。案内管３の上部フランジには駆
動機構ハウジング７がフランジ接合され、更に駆動機構
ハウジング７と制御棒駆動軸５の上端部との間にはシー
ル機構９が介装されて、原子炉容器内の加圧流体（軽水
炉では加圧水又は加圧蒸気、高速増殖炉では加圧カバー
ガス）の漏れを防止する。駆動ハウジング７内の上部に
は駆動モータ１１が設けられ、これは駆動歯車列を介し
て駆動ねじ軸１５を回転するようになっている。制御棒
駆動軸５の上端に固定されたアーマチュア１７は、電磁
石１９に電磁的に吸着され、そして電磁石１９の外端部
に取り付けられたナット２１が駆動ねじ軸１５に螺合し
ている。ねじの回転をスムーズにするにはナット２１及
び駆動ねじ軸１５をボールねじ機構にするのが好適であ
る。電磁石１９への給電線２１は螺旋状に巻かれて上方
に延びている。そして駆動モータ１１を作動して駆動ね
じ軸１５を回転駆動すれば、制御棒駆動軸５は上下方向
に連続的に駆動され、これにより制御棒が炉心に挿脱さ
れる。原子炉トリップ時には、電磁石１９への給電が断
たれて電磁石１９とアーマチュア１７の連結が切られ、
制御棒駆動軸５は重力落下する。 又、水圧駆動式のも
のは詳述しないが沸騰水型原子炉等で使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述の磁気ジャッキ方
式の制御棒駆動装置は、シールを用いないのでシール不
良などの問題を生ぜずこの点では優れているが、制御棒
駆動軸ひいては制御棒の変位がステップ状になって連続
的乃至微細な調節が困難であるから、小型の、即ち制御
棒の駆動ストロークの短い原子炉には不向きである。又
前述の電動回転モータ方式の制御棒駆動装置では、制御
棒の変位が連続的であるから微細な調節が可能であり、
小型の原子炉には向いているのであるが、シール機構と
螺旋状の給電線を用いており、これらの耐久性乃至健全
性に問題がある。従って、本発明の課題は、健全性に問
題が生じやすいシール機構や可動給電線を用いず、しか
も微細な調節が可能で構造が単純な小型原子炉用制御棒
駆動装置を提供することを課題とする。
式の制御棒駆動装置は、シールを用いないのでシール不
良などの問題を生ぜずこの点では優れているが、制御棒
駆動軸ひいては制御棒の変位がステップ状になって連続
的乃至微細な調節が困難であるから、小型の、即ち制御
棒の駆動ストロークの短い原子炉には不向きである。又
前述の電動回転モータ方式の制御棒駆動装置では、制御
棒の変位が連続的であるから微細な調節が可能であり、
小型の原子炉には向いているのであるが、シール機構と
螺旋状の給電線を用いており、これらの耐久性乃至健全
性に問題がある。従って、本発明の課題は、健全性に問
題が生じやすいシール機構や可動給電線を用いず、しか
も微細な調節が可能で構造が単純な小型原子炉用制御棒
駆動装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】如上の課題を解決するた
め、本発明によれば、原子炉制御棒の駆動装置は、下端
が制御棒に連結されると共に鉛直軸方向に延びて可動の
制御棒駆動軸と、この制御棒駆動軸の上方に整列して設
けられステータ及びロータを有する電動機と、前記ロー
タに連結され該ロータの回転運動を直線運動に変換する
ボールねじ機構と、このボールねじ機構と前記制御棒駆
動軸の上端部との間に設けられ磁気回路の一部を形成す
る連結切り離し機構と、同連結切り離し機構と協働して
磁気回路を形成する磁束案内手段を含む電磁連結手段と
を有して構成され、前記連結切り離し機構は、切り離し
面で吸着連結する少なくとも２個の導磁部材を有し前記
制御棒駆動軸の全行程において前記磁気回路の一部を常
に形成することを特徴とする。
め、本発明によれば、原子炉制御棒の駆動装置は、下端
が制御棒に連結されると共に鉛直軸方向に延びて可動の
制御棒駆動軸と、この制御棒駆動軸の上方に整列して設
けられステータ及びロータを有する電動機と、前記ロー
タに連結され該ロータの回転運動を直線運動に変換する
ボールねじ機構と、このボールねじ機構と前記制御棒駆
動軸の上端部との間に設けられ磁気回路の一部を形成す
る連結切り離し機構と、同連結切り離し機構と協働して
磁気回路を形成する磁束案内手段を含む電磁連結手段と
を有して構成され、前記連結切り離し機構は、切り離し
面で吸着連結する少なくとも２個の導磁部材を有し前記
制御棒駆動軸の全行程において前記磁気回路の一部を常
に形成することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下添付の図面を参照して本発明
の実施形態を説明する。先ず図１を参照するに、図示し
ない炉心を内部に有する原子炉容器の上蓋２３の上部に
本発明の制御棒駆動装置３０が設けられる。原子炉容器
内の炉内構造物の一部である駆動軸案内管２５は、下部
が図示しない制御棒に切り離し自在に連結される制御棒
駆動軸３１を取り囲み、そして制御棒駆動装置３０のケ
ーシングとなる概略円筒形の圧力ハウジング３３が溶接
等により上蓋２３の上面に連結されて立っている。オー
ステナイト系ステンレス鋼のような非磁性材料からなる
圧力ハウジング３３の上端には取付けプラグ３５が水密
に螺着され、その細い延長部３５ａの外側にステータ３
７が固定され、更にはその内側に軸受を介してロータ３
９が設けられている。自明のようにステータ３７とロー
タ３９は電動機４０を形成する。
の実施形態を説明する。先ず図１を参照するに、図示し
ない炉心を内部に有する原子炉容器の上蓋２３の上部に
本発明の制御棒駆動装置３０が設けられる。原子炉容器
内の炉内構造物の一部である駆動軸案内管２５は、下部
が図示しない制御棒に切り離し自在に連結される制御棒
駆動軸３１を取り囲み、そして制御棒駆動装置３０のケ
ーシングとなる概略円筒形の圧力ハウジング３３が溶接
等により上蓋２３の上面に連結されて立っている。オー
ステナイト系ステンレス鋼のような非磁性材料からなる
圧力ハウジング３３の上端には取付けプラグ３５が水密
に螺着され、その細い延長部３５ａの外側にステータ３
７が固定され、更にはその内側に軸受を介してロータ３
９が設けられている。自明のようにステータ３７とロー
タ３９は電動機４０を形成する。
【０００８】圧力ハウジング３３の下部の外側に電磁石
４１が設けられ、その鉄芯上端部４１ａに対応して圧力
ハウジング３３の内側に短円筒状の上部導磁ピース４３
が固定されている。更に電磁石４１の鉄芯下端部４１ｂ
に対応して圧力ハウジング３３の内側に短円筒状の導磁
アダプタ４５が設けられ、これに磁気的に連なって短円
筒状の下部導磁ピース４７が圧力ハウジング３３の内側
に取り付けられている。以上のような電磁石４１及び磁
束案内手段（磁性材料からなる）たる上部導磁ピース４
３、下部導磁ピース４７並びに導磁アダプタ４５は後述
するように電磁連結手段５０を形成する。尚、電磁石４
１の鉄芯下端部４１ｂを下部導磁ピース４７の位置まで
延ばし、導磁アダプタ４５を省略することもある。制御
棒駆動軸３１の上端に固定的に連結された下部導磁軸５
１及びその上端の切り離し面５３に対向する上部導磁軸
５５は、磁気的な連結切り離し機構即ち駆動筒軸６０を
形成する。これらの下部導磁軸５１及び上部導磁軸５５
は、マルテンサイト系ステンレス鋼のような耐食性に優
れた磁性材料からなり、同様の材料からなる上部導磁ピ
ース４３、下部導磁ピース４７並びに導磁アダプタ４５
と共に閉じられた磁気回路を形成する。この構造におい
て、駆動筒軸６０と導磁アダプタ４５の隙間Ｃ３は、駆
動筒軸６０と導磁ピース４３，４７との隙間Ｃ１，Ｃ２
に対し十分大きくするか、又は高さ方向の距離を短くし
て導磁アダプタ４５から駆動筒軸６０への磁束の漏れ込
みを小さくしている。
４１が設けられ、その鉄芯上端部４１ａに対応して圧力
ハウジング３３の内側に短円筒状の上部導磁ピース４３
が固定されている。更に電磁石４１の鉄芯下端部４１ｂ
に対応して圧力ハウジング３３の内側に短円筒状の導磁
アダプタ４５が設けられ、これに磁気的に連なって短円
筒状の下部導磁ピース４７が圧力ハウジング３３の内側
に取り付けられている。以上のような電磁石４１及び磁
束案内手段（磁性材料からなる）たる上部導磁ピース４
３、下部導磁ピース４７並びに導磁アダプタ４５は後述
するように電磁連結手段５０を形成する。尚、電磁石４
１の鉄芯下端部４１ｂを下部導磁ピース４７の位置まで
延ばし、導磁アダプタ４５を省略することもある。制御
棒駆動軸３１の上端に固定的に連結された下部導磁軸５
１及びその上端の切り離し面５３に対向する上部導磁軸
５５は、磁気的な連結切り離し機構即ち駆動筒軸６０を
形成する。これらの下部導磁軸５１及び上部導磁軸５５
は、マルテンサイト系ステンレス鋼のような耐食性に優
れた磁性材料からなり、同様の材料からなる上部導磁ピ
ース４３、下部導磁ピース４７並びに導磁アダプタ４５
と共に閉じられた磁気回路を形成する。この構造におい
て、駆動筒軸６０と導磁アダプタ４５の隙間Ｃ３は、駆
動筒軸６０と導磁ピース４３，４７との隙間Ｃ１，Ｃ２
に対し十分大きくするか、又は高さ方向の距離を短くし
て導磁アダプタ４５から駆動筒軸６０への磁束の漏れ込
みを小さくしている。
【０００９】更に、駆動筒軸６０と電動機４０との間に
ボールねじ機構７０が設けられている。即ちボールねじ
機構７０の駆動ねじ軸７１の上端は、電動機４０のロー
タ３９に連結し、駆動筒軸６０の上部導磁軸５５にハブ
７３により固定されたナット７５に駆動ねじ軸７１の下
端が螺合している。このような構造では、電動機４０に
給電してロータ３９を回転すると、駆動ねじ軸７１が回
転し、回転が規制されたナット７５即ち駆動筒軸６０が
上下方向に駆動される。なお、制御棒駆動軸３１と図示
しない制御棒との連結部を操作して、連結したり切り離
したりするグリッパ操作軸２７が制御棒駆動軸３１の中
を延び、その上端部にはサーボマグネット２８が設けら
れている。このサーボマグネット２８と協働して、制御
棒の着脱状態及び引き抜き位置を検出する磁歪式位置検
出器２９がロータ３９及び駆動ねじ軸７１の中を貫いて
延びている。
ボールねじ機構７０が設けられている。即ちボールねじ
機構７０の駆動ねじ軸７１の上端は、電動機４０のロー
タ３９に連結し、駆動筒軸６０の上部導磁軸５５にハブ
７３により固定されたナット７５に駆動ねじ軸７１の下
端が螺合している。このような構造では、電動機４０に
給電してロータ３９を回転すると、駆動ねじ軸７１が回
転し、回転が規制されたナット７５即ち駆動筒軸６０が
上下方向に駆動される。なお、制御棒駆動軸３１と図示
しない制御棒との連結部を操作して、連結したり切り離
したりするグリッパ操作軸２７が制御棒駆動軸３１の中
を延び、その上端部にはサーボマグネット２８が設けら
れている。このサーボマグネット２８と協働して、制御
棒の着脱状態及び引き抜き位置を検出する磁歪式位置検
出器２９がロータ３９及び駆動ねじ軸７１の中を貫いて
延びている。
【００１０】上述の構成の制御棒駆動装置３０の作用を
説明すると、原子炉の通常運転時には、電磁石４１に給
電され、発生した磁束は上部導磁ピース４３、上部導磁
軸５５、下部導磁軸５１、下部導磁ピース４７及び導磁
アダプタ４５を通る磁気回路を流れる。従って切り離し
面５３は吸着面として作用し、上部導磁軸５５と下部導
磁軸５１は確りと連結される。以上の磁気回路は、切り
離し面５３のストロークＳで表される制御棒駆動軸３１
の全行程において常に保持される。このように電磁石４
１を励磁した状態で、電動機４０を作動すれば、ロータ
３９の回転はボールねじ機構７０により軸方向の変位に
変換され、駆動筒軸６０を介して制御棒駆動軸３１に伝
えられ、制御棒を炉心の中に挿入したり、或いは炉心の
中から引き抜いて炉内核反応を制御する。原子炉のトリ
ップ時には、電磁連結手段５０の電磁石４１への給電を
断ち、電磁コイルを非励磁にして磁束の発生を停止す
る。従って駆動筒軸６０の上部導磁軸５５と下部導磁軸
５１との間の切り離し面５３を通る磁束はどの位置にお
いてもなくなり、下部導磁軸５１は制御棒駆動軸３１及
び制御棒と一緒に重力落下する。再び制御棒を引き上げ
るには、電動機４０を作動させて上部導磁軸５５を全行
程の最下位置まで降ろし、電磁石４１を給電、励磁して
上部導磁軸５５と下部導磁軸５１とを磁気的に連結す
る。その後、電動機４０のロータ３９を逆方向に回転す
ればよい。
説明すると、原子炉の通常運転時には、電磁石４１に給
電され、発生した磁束は上部導磁ピース４３、上部導磁
軸５５、下部導磁軸５１、下部導磁ピース４７及び導磁
アダプタ４５を通る磁気回路を流れる。従って切り離し
面５３は吸着面として作用し、上部導磁軸５５と下部導
磁軸５１は確りと連結される。以上の磁気回路は、切り
離し面５３のストロークＳで表される制御棒駆動軸３１
の全行程において常に保持される。このように電磁石４
１を励磁した状態で、電動機４０を作動すれば、ロータ
３９の回転はボールねじ機構７０により軸方向の変位に
変換され、駆動筒軸６０を介して制御棒駆動軸３１に伝
えられ、制御棒を炉心の中に挿入したり、或いは炉心の
中から引き抜いて炉内核反応を制御する。原子炉のトリ
ップ時には、電磁連結手段５０の電磁石４１への給電を
断ち、電磁コイルを非励磁にして磁束の発生を停止す
る。従って駆動筒軸６０の上部導磁軸５５と下部導磁軸
５１との間の切り離し面５３を通る磁束はどの位置にお
いてもなくなり、下部導磁軸５１は制御棒駆動軸３１及
び制御棒と一緒に重力落下する。再び制御棒を引き上げ
るには、電動機４０を作動させて上部導磁軸５５を全行
程の最下位置まで降ろし、電磁石４１を給電、励磁して
上部導磁軸５５と下部導磁軸５１とを磁気的に連結す
る。その後、電動機４０のロータ３９を逆方向に回転す
ればよい。
【００１１】
【実施例】以上の本発明を出力０．７５Ｍwtの舶用炉用
制御棒駆動装置として実現した実施例を図２を参照して
説明する。尚この原子炉の炉心等価直径は３８５mmと非
常に小さく、４台設けられる制御棒駆動装置の外径は１
４０mmに制限されている。図において、制御棒駆動装置
１３０は、上蓋１２３で一部が示される原子炉容器の中
に設けられ、圧力ハウジングに相当するものは設けられ
ていない。電動機１４０を構成するステータ１３７は上
蓋１２３の内側に取り付けられ、ロータ１３９はステー
タ １３７の内側に軸受を介して回転自在に取り付けら
れる。電磁連結手段１５０を構成する電磁石１４１の鉄
芯兼用枠１４１ａの上端は、電動機１４０のステータ１
３７の下端に連結され、内側に上部極１４３を一体的に
形成している。更に鉄芯兼用枠１４１ａの下端は下方に
延出し、下部極１４７を一体的に形成している。これら
の鉄芯兼用枠１４１ａ，上部極１４３及び下部極１４７
は、電磁石１４１の励磁コイルにより発生される磁束を
案内する機能を有する。制御棒に連結された下部導磁軸
１５１とこれに切り離し面１５３を介して吸着される上
部導磁軸１５５が連結切り離し機構１６０を形成する。
尚、図示していないが、下部導磁軸１５１の下方には、
落下加速用のばねが組み込まれている。更に、上部導磁
軸１５５の上半部の外面には、ねじ面１５５ａが形成さ
れ、ねじ面１５５ａはボールナット１７５と螺合してい
る。ボールナット１７５は電動機１４０のロータ１３９
内に固定されていて、ロータ１３９が回転するとねじ面
１５５ａを上下方向に駆動する。即ちねじ面１５５ａと
ボールナット１７５はボールねじ機構１７０を形成し、
電動機１４０のロータ１３９の回転運動を上部導磁軸１
５５の上下方向変位に変換する。切り離し面１５３の全
ストロークＳで示される制御棒駆動軸の全行程におい
て、下部導磁軸１５１と上部導磁軸１５５が、鉄芯兼用
枠１４１ａ，上部極１４３及び下部極１４７と一緒に閉
じられた磁気回路を形成するように、上部極１４３及び
下部極１４７の位置が設定されている。
制御棒駆動装置として実現した実施例を図２を参照して
説明する。尚この原子炉の炉心等価直径は３８５mmと非
常に小さく、４台設けられる制御棒駆動装置の外径は１
４０mmに制限されている。図において、制御棒駆動装置
１３０は、上蓋１２３で一部が示される原子炉容器の中
に設けられ、圧力ハウジングに相当するものは設けられ
ていない。電動機１４０を構成するステータ１３７は上
蓋１２３の内側に取り付けられ、ロータ１３９はステー
タ １３７の内側に軸受を介して回転自在に取り付けら
れる。電磁連結手段１５０を構成する電磁石１４１の鉄
芯兼用枠１４１ａの上端は、電動機１４０のステータ１
３７の下端に連結され、内側に上部極１４３を一体的に
形成している。更に鉄芯兼用枠１４１ａの下端は下方に
延出し、下部極１４７を一体的に形成している。これら
の鉄芯兼用枠１４１ａ，上部極１４３及び下部極１４７
は、電磁石１４１の励磁コイルにより発生される磁束を
案内する機能を有する。制御棒に連結された下部導磁軸
１５１とこれに切り離し面１５３を介して吸着される上
部導磁軸１５５が連結切り離し機構１６０を形成する。
尚、図示していないが、下部導磁軸１５１の下方には、
落下加速用のばねが組み込まれている。更に、上部導磁
軸１５５の上半部の外面には、ねじ面１５５ａが形成さ
れ、ねじ面１５５ａはボールナット１７５と螺合してい
る。ボールナット１７５は電動機１４０のロータ１３９
内に固定されていて、ロータ１３９が回転するとねじ面
１５５ａを上下方向に駆動する。即ちねじ面１５５ａと
ボールナット１７５はボールねじ機構１７０を形成し、
電動機１４０のロータ１３９の回転運動を上部導磁軸１
５５の上下方向変位に変換する。切り離し面１５３の全
ストロークＳで示される制御棒駆動軸の全行程におい
て、下部導磁軸１５１と上部導磁軸１５５が、鉄芯兼用
枠１４１ａ，上部極１４３及び下部極１４７と一緒に閉
じられた磁気回路を形成するように、上部極１４３及び
下部極１４７の位置が設定されている。
【００１２】以上の構成の実施例において、通常の運転
時には常に電磁石１４１は励磁されているから、下部導
磁軸１５１と上部導磁軸１５５とは切り離し面１５３に
おいて吸着されていて、電動機１４０を作動させて制御
棒を駆動する。そして、原子炉トリップ時には、電磁連
結手段１５０の電磁石１４１への給電を断ち、電磁石１
４１を非励磁にする。そうすると下部導磁軸１５１は、
切り離し面１５３において上部導磁軸１５５から分離
し、ばね力で加速落下し、制御棒は炉心内に落下して原
子炉をスクラムする。図３に切り離し面１５３における
磁気的隙間量を０．５mmとしたときの吸着力と電磁石１
４１の電流値の関係を全行程に亙り示している。磁気的
隙間量は、０だと吸着力はさらに増加するが切り離し時
間が０．２秒以下にならず制御棒駆動装置としての機能
を満足しないが、隙間量を０．５mmとすると切り離し時
間が０．０６秒になり、制御棒駆動装置の必要機能を満
足する。尚、磁気的隙間量は、切り離し面１５３に非磁
性材料をメッキ又は溶着する等して製造する。
時には常に電磁石１４１は励磁されているから、下部導
磁軸１５１と上部導磁軸１５５とは切り離し面１５３に
おいて吸着されていて、電動機１４０を作動させて制御
棒を駆動する。そして、原子炉トリップ時には、電磁連
結手段１５０の電磁石１４１への給電を断ち、電磁石１
４１を非励磁にする。そうすると下部導磁軸１５１は、
切り離し面１５３において上部導磁軸１５５から分離
し、ばね力で加速落下し、制御棒は炉心内に落下して原
子炉をスクラムする。図３に切り離し面１５３における
磁気的隙間量を０．５mmとしたときの吸着力と電磁石１
４１の電流値の関係を全行程に亙り示している。磁気的
隙間量は、０だと吸着力はさらに増加するが切り離し時
間が０．２秒以下にならず制御棒駆動装置としての機能
を満足しないが、隙間量を０．５mmとすると切り離し時
間が０．０６秒になり、制御棒駆動装置の必要機能を満
足する。尚、磁気的隙間量は、切り離し面１５３に非磁
性材料をメッキ又は溶着する等して製造する。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば制
御棒乃至制御棒駆動軸は、ボールねじ機構を介して電動
機により連続的に駆動変位され、更に電磁連結手段によ
り連結切り離し機構が切り離されるので、シール部材を
用いずに制御棒位置を微細に調節できる。
御棒乃至制御棒駆動軸は、ボールねじ機構を介して電動
機により連続的に駆動変位され、更に電磁連結手段によ
り連結切り離し機構が切り離されるので、シール部材を
用いずに制御棒位置を微細に調節できる。
【図１】本発明の実施形態を示す立断面図である。
【図２】本発明の実施例を示す立断面図である。
【図３】前記実施例の作用を説明するグラフである。
【図４】従来装置の一例を示す断面図である。
２３ 上蓋 ２５ 駆動軸案内管 ３０ 制御棒駆動装置 ３１ 制御棒駆動軸 ３３ 圧力ハウジング ３５ 取付けプラグ ３７ ステータ ３９ ロータ ４０ 電動機 ４１ 電磁石 ４１ａ 鉄芯上端部 ４１ｂ 鉄芯下端部 ４３ 上部導磁ピース ４５ 導磁アダプタ ４７ 下部導磁ピース ５０ 電磁連結手段 ５１ 下部導磁軸 ５３ 切り離し面 ５５ 上部導磁軸 ６０ 駆動筒軸 ７０ ボールねじ機構 ７１ 駆動ねじ軸 ７３ ハブ ７５ ナット １２３ 上蓋 １３０ 制御棒駆動軸 １３７ ステータ １３９ ロータ １４０ 電動機 １４１ 電磁石 １４１ａ 鉄芯兼用枠 １４３ 上部極 １４７ 下部極 １５０ 電磁連結手段 １５１ 下部導磁軸 １５３ 切り離し面 １５５ 上部導磁軸 １５５ａ ねじ面 １６０ 連結切り離し機構 １７０ ボールねじ機構 １７５ ボールナット
フロントページの続き (72)発明者 今吉 祥 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 市川 利郎 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 下端が制御棒に連結されると共に鉛直方
向に延びて可動の制御棒駆動軸と、同制御棒駆動軸の上
方に整列して設けられステータ及びロータを有する電動
機と、前記ロータに連結され該ロータの回転運動を直線
運動に変換するボールねじ機構と、同ボールねじ機構と
前記制御棒駆動軸の上端部との間に設けられ磁気回路の
一部を形成する連結切り離し機構と、同連結切り離し機
構と協働して磁気回路を形成する磁束案内手段を含む電
磁連結手段とを有し、前記連結切り離し機構は、切り離
し面で吸着連結する少なくとも２個の導磁部材を有し前
記制御棒駆動軸の全行程において前記磁気回路の一部を
常に構成することを特徴とする原子炉制御棒の駆動装
置。 - 【請求項２】 前記制御棒駆動軸、前記ロータ、前記ボ
ールねじ機構、前記連結切り離し機構が原子炉容器に連
通した圧力ハウジング内に設けられ、前記ステータ及び
前記電磁連結手段の電磁石が前記圧力ハウジングの外側
に配置されていることを特徴とする請求項１記載の原子
炉制御棒の駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9184058A JPH1130683A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | 原子炉制御棒の駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9184058A JPH1130683A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | 原子炉制御棒の駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1130683A true JPH1130683A (ja) | 1999-02-02 |
Family
ID=16146645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9184058A Pending JPH1130683A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | 原子炉制御棒の駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1130683A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012529657A (ja) * | 2009-06-10 | 2012-11-22 | バブコック・アンド・ウィルコックス・ニュークリアー・オペレーションズ・グループ・インコーポレイテッド | 原子炉用の制御棒駆動機構 |
| JP2013522621A (ja) * | 2010-03-12 | 2013-06-13 | バブコック・アンド・ウィルコックス・ニュークリアー・オペレーションズ・グループ・インコーポレイテッド | 原子炉用制御棒駆動機構 |
| CN103559919A (zh) * | 2013-10-31 | 2014-02-05 | 四川华都核设备制造有限公司 | 控制棒驱动机构及控制棒驱动方法 |
| JP2014523228A (ja) * | 2011-07-22 | 2014-09-08 | バブコック・アンド・ウィルコックス・ニュークリアー・オペレーションズ・グループ・インコーポレイテッド | 環境的に頑強な電磁石、及び該電磁石を用いた、原子炉で使用するための電動機 |
| US9813641B2 (en) | 2000-06-19 | 2017-11-07 | Comcast Ip Holdings I, Llc | Method and apparatus for targeting of interactive virtual objects |
| US10349096B2 (en) | 2001-08-03 | 2019-07-09 | Comcast Ip Holdings I, Llc | Video and digital multimedia aggregator content coding and formatting |
| CN111656459A (zh) * | 2018-01-29 | 2020-09-11 | 韩电原子力燃料株式会社 | 核燃料棒末端距离调节装置 |
-
1997
- 1997-07-09 JP JP9184058A patent/JPH1130683A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9813641B2 (en) | 2000-06-19 | 2017-11-07 | Comcast Ip Holdings I, Llc | Method and apparatus for targeting of interactive virtual objects |
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| US9985488B2 (en) | 2011-07-22 | 2018-05-29 | RWXT Nuclear Operations Group, Inc. | Environmentally robust electromagnets and electric motors employing same for use in nuclear reactors |
| US10770942B2 (en) | 2011-07-22 | 2020-09-08 | Bwxt Nuclear Operations Group, Inc. | Environmentally robust electromagnets and electric motors employing same for use in nuclear reactors |
| CN103559919A (zh) * | 2013-10-31 | 2014-02-05 | 四川华都核设备制造有限公司 | 控制棒驱动机构及控制棒驱动方法 |
| CN111656459A (zh) * | 2018-01-29 | 2020-09-11 | 韩电原子力燃料株式会社 | 核燃料棒末端距离调节装置 |
| CN111656459B (zh) * | 2018-01-29 | 2023-10-17 | 韩电原子力燃料株式会社 | 核燃料棒末端距离调节装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040713 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040910 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20060228 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060303 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061107 |