JPH11344587A - 原子炉制御装置及び原子炉制御装置用電磁継手の製造方法 - Google Patents
原子炉制御装置及び原子炉制御装置用電磁継手の製造方法Info
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- JPH11344587A JPH11344587A JP10154876A JP15487698A JPH11344587A JP H11344587 A JPH11344587 A JP H11344587A JP 10154876 A JP10154876 A JP 10154876A JP 15487698 A JP15487698 A JP 15487698A JP H11344587 A JPH11344587 A JP H11344587A
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Abstract
制御棒切り離し及び緊急挿入の温度応答性を改善する。 【解決手段】 原子炉制御装置３０は、制御棒駆動装置
に連結された制御棒駆動軸１、制御棒、制御棒の上端に
連結された制御棒連結軸３７、及び制御棒連結軸３７の
上端部と制御棒駆動軸１の下端部との間に介装された電
磁継手４０を有し、電磁継手４０は、電磁コイル７が内
蔵された電磁石鉄心５を備えた上部継手部材４１と、制
御棒連結軸３７の上端部に取り付けられ同軸的に配置さ
れた外側鉄心４５及び内側鉄心４３を備えた下部継手部
材４９とを有する。電磁コイル７による磁路１７内に位
置するように外側鉄心４５及び内側鉄心４３の間に円周
状に間隔を置いて複数の温度感知合金部材４７が配置さ
れている。
Description
炉などの原子炉の炉内核反応を制御する装置に関し、特
に緊急反応停止用部材を備えた原子炉制御装置に関す
る。
性子吸収物質を含んだ制御棒が使用される。その制御棒
は、原子炉容器の天井部又は底部に配置された制御棒駆
動装置により炉心内への挿入度が調整されることによ
り、中性子の吸収度合いが調整されて反応を制御する。
又、このような原子炉制御装置には、緊急時に制御棒を
迅速に炉心内に完全挿入することにより炉心反応を急速
に停止することが期待されている。これを高速増殖炉用
制御装置について図４を参照して説明する。図におい
て、制御棒駆動軸１は図示しない制御棒駆動装置に連絡
していて、通常時は制御棒連結軸３を介して制御棒（図
示しない。）を上下方向に駆動する。その制御棒駆動軸
１の下端には、純鉄又はモリブデン鋼などの強磁性体材
料からなる電磁石鉄心５が取り付けられ、その内部に電
磁コイル７が設けられ、これは図示しない制御系によっ
て作動が制御される電源に連絡している。即ち電磁石鉄
心５と電磁コイル７は電磁継手の一方の部材である電磁
石を形成している。一方、制御棒連結軸３の上端には電
磁継手の相手方部材が内側鉄心９，外側鉄心１１及びFe
−Ni合金又はFe−Ni−Co合金などの温度感知合金部材１
３から構成されて取り付けられている。内側鉄心９及び
外側鉄心１１の材料は、電磁石鉄心５のそれと同じであ
り、通常運転時に曝露される冷却材温度より２００℃程
度高いキュリー点を持つと共に飽和磁束密度が高い。温
度感知合金部材１３は、電磁石鉄心５の構成材料のキュ
リー点と冷却材の通常時温度の間の設定温度に等しいキ
ュリー点を持ち飽和磁束密度が高い材料から形成されて
いる。
矢印に示すような冷却材１５が流れている。そして電磁
コイル７には所定の電流が流れて磁路１７を形成し、制
御棒駆動軸１と制御棒連結軸３は、電磁継手により確り
と連結されている。このような状態では、制御棒駆動装
置による制御棒駆動軸１の動きが制御棒連結軸３に正し
く伝えられて、所定の核反応制御が行われる。而して、
原子炉に何らかの異常が発生し、原子炉の停止が必要に
なれば、電磁コイル７への給電を絶ち、制御棒連結軸３
を分離し落下させる。しかしながら、何らかの原因によ
り制御動作による切り離しができない場合が論理的に考
えられる。このような場合、冷却材の温度が異常に上昇
することが多いが、冷却材温度が温度感知合金部材１３
のキュリー点に達し、その飽和磁束密度が低下して磁路
１７を流れる磁束が減少する。このようにして、吸着力
が急激に減少することにより、自動的に内側鉄心９と外
側鉄心１１は電磁石鉄心５の吸着面から分離し、制御棒
連結軸３及び制御棒が炉心内に落下挿入されて炉心の連
鎖反応を迅速に停止する。
において、制御棒連結軸の自動切り離し、落下挿入を確
実に行うには、温度感知合金部材１３の温度感知作用が
重要であり、冷却材温度の変動に迅速に感応することが
重要である。従って、温度感知合金部材１３の取り付け
構造は、図５に示すようになっている。即ち、図５の
（ｂ）に明らかなように、軸方向及び半径方向に延びる
細溝乃至スリット１９が円周方向に間隔を置いて多数削
成されていて、このスリット内を冷却材１５（図４）が
流れる。このようなスリット１９は、図５の（ａ）のよ
うに内側鉄心９及び外側鉄心１１と一緒に溝加工により
作成され、冷却材との接触面積を大きくし、温度応答性
を高くしている。しかしながら、前述の構成では、温度
感知合金部材１３は内径部分で連続しているので、この
部分での温度応答性が今一つであった。その上、原子炉
の規模が大きくなると、更に早い応答性を必要としてお
り、如上の構造の電磁継手を持つ制御装置は増大する速
応性を満足できなかった。従って、本発明は、原子炉自
動停止機能の信頼性が良く且つ増大する速応性を備えた
原子炉制御装置を提供することを課題とする。
め、本発明によれば、原子炉制御装置は制御棒駆動装置
に連結された制御棒駆動軸、原子炉炉心内に挿脱される
制御棒、この制御棒の上端に連結された制御棒連結軸、
及び制御棒連結軸の上端部と制御棒駆動軸の下端部との
間に介装された電磁継手を有して構成され、前記電磁継
手は制御棒駆動軸の下端に取り付けられ電磁コイルが内
蔵された電磁石鉄心を備えた上部継手部材と、制御棒連
結軸の上端部に取り付けられ同軸的に配置された外側鉄
心及び内側鉄心を備えた下部継手部材とを有し、その電
磁コイルによって形成される磁路内に位置するように外
側鉄心及び内側鉄心の間に円周方向に間隔を置いて複数
の温度感知合金部材が配置されている。この温度感知合
金部材は、所定のキュリー点を持つ強磁性体材料から形
成されおり、そして半径方向及び軸方向に延びる両端面
が全域に亙って隣接の冷却材貫流空間に曝露されてい
る。又、本発明によれば、前記電磁継手の下部継手部材
は、内側鉄心の段付き軸状素材と外側鉄心の環状素材と
の間に温度感知合金部材の環状素材を軸方向に挟んで圧
接し、しかる後前記温度感知合金部材の環状素材を円周
方向に分割する複数の軸方向細溝を前記内側鉄心の軸状
素材と前記外側鉄心の環状素材の外周部に一体削成する
方法により製造される。
の実施形態を説明する。尚、前述の従来技術に関する図
面を含め全図に亙り、同一部分には同一の符号を付して
いる。先ず、図２を参照して本発明による原子炉制御装
置３０の全体構造及び原子炉内における配置状況等を説
明する。図２は、その関係を概念的に示したものである
が、燃料集合体２１が水平面的にはハニカム状に配置さ
れて炉心２３を形成している。燃料集合体２１はラッパ
管の中に炉心燃料２１ａを内蔵し、核反応により熱を発
生するが、その核反応熱は内部を上昇して貫流する冷却
材２５により奪われて搬出される。燃料集合体２１の外
形形状と同じ外形形状を有する制御棒案内管２７が配設
され、燃料集合体２１と協働して前述の炉心２３を形成
している。その制御棒案内管２７の中には、原子炉制御
装置３０の制御棒３１が昇降自在に配置されている。複
数の燃料集合体２１及び制御棒案内管２７の上方を被っ
て冷却材導入管２９が配置され、その側壁に冷却材流出
用のフローホール２９ａが穿設され、これらはカバーガ
スに接する冷却材液面２５ａの下方に位置している。制
御棒駆動装置３３が原子炉容器の上蓋上に設置され、そ
こから延びた制御棒駆動軸１が、電磁継手４０を介して
制御棒連結軸３７に分離自在に連結されている。そし
て、前述のように燃料集合体２１を貫流して加熱・昇温
された高温冷却材２５は，冷却材導入管２９内に入り、
電磁継手４０に接触しつつ流れ、フローホール２９ａか
ら上部プレナム内へ流出し、しかる後適宜な熱消費機
器、例えば中間熱交換器等に向かって原子炉容器を出て
いく。前述のように、制御棒駆動軸１は、結局制御棒３
１に連結されているから、制御棒駆動装置３３を作動す
ることにより、制御棒３１を昇降し、炉心２３内の核反
応を適切に制御する。
の構造を説明する。制御棒駆動軸１の下端部には、電磁
石鉄芯５が固定され、その中に電磁コイル７が配設され
て上部継手部材４１を形成している。電磁コイル７は、
制御棒駆動軸１の中を延びる導線３５を介して図示しな
い電源に連絡し、この電源は原子炉のモニター系を含む
運転制御装置によって制御される。内側鉄芯４３、外側
鉄芯４５及び温度感知合金部材４７から構成される下部
継手部材４９が制御棒連結軸３７の上端に連結されてい
る。上部継手部材４１の下端面及び下部継手部材４９の
上端面はそれぞれ平滑に削成されて、吸着面４１ａ，４
９ａとなっている。そして、電磁コイル７に通電されれ
ば、磁路１７が形成されて上部継手部材４１及び下部継
手部材４９は、図示のごとく吸着面４１ａ，４９ａで接
触し、大きな電磁力で吸着されている。電磁石鉄芯５、
内側鉄芯４３、外側鉄芯４５及び温度感知合金部材４７
を構成する材料は、通常運転時の冷却材温度よりも高い
キュリー点を有し、高い飽和磁束密度を有しているか
ら、制御棒３１は制御棒駆動軸１に連結し、炉内核反応
の制御に供される。
示すような手順を経て製作される。図３の（ａ）に示す
ように、内側鉄芯４３の素材１４３は段付き軸の形状で
準備される。外側鉄芯４５の素材１４５は、環状形状或
いは穴付き円板の形状で準備される。温度感知合金部材
４７の素材１４７も同様である。これらを図示のように
配置し、（ｂ）図に示すように組み立てる。しかる後、
軸方向に大きな力を作用しつつ拡散溶接法等により互い
に圧接する。設備、材料の特性などを考慮して、他の圧
接方法が採用できる。このようにして製作された下部継
手部材４９の素材１４９の形状が（ｃ）図に示されてい
る。このような素材１４９に軸方向及び半径方向に延び
た溝空間即ちスリット５１を回転工具にて削成する。こ
のスリット５１は、（ｄ）図に示すように放射状に多数
形成される。図面では、３０個のスリット５１が削成さ
れているが、勿論この数及び幅等の寸法は適宜変更可能
である。このようなスリット５１の形成により、素材１
４７は、多数の温度感知合金部材４７に円周方向に分割
された形となり、その半径方向及び軸方向に延びる両端
面は全域に亙ってスリット５１に完全に面している。そ
して、このように製作された下部継手部材４９を（ｅ）
図に示すように制御棒連結軸３７の上端部材３７ａに連
結し、スリット５１に連続する冷却材導入溝３７ｂを削
成する。
中、冷却材２５は白抜き矢印に示すように上向きに流
れ、一部は導入溝３７ｂに案内されてスリット５１を貫
流し、その際温度感知合金部材４７の半径方向及び軸方
向に延びる両端面の全域に接触する。従って、冷却材単
位接触面積当たりの容積が増大しているから、冷却材の
温度が異常に上昇すればそれに効率的に感応する。温度
感知合金部材４７の熱伝導率を２０Ｗ／（ｍ・℃）と
し、冷却材２５からの熱伝達率を５００００Ｗ／（ｈ・
ｍ・℃）、冷却材２５の流速を１．５ｍ／ｓ、冷却材２
５の温度上昇率を３０℃／ｓとして、温度応答遅れ時間
が２０％改善されるという試算結果が得られている。
子炉制御装置の制御棒駆動軸と制御棒連結軸との間の電
磁継手において、円周状に配置される温度感知合金部材
の円周方向端面が全域にわたって冷却材に触れるように
したので、温度応答性が向上し、冷却材温度の上昇に迅
速に追従して制御棒を切り離して落下せしめ、原子炉を
安全に停止することができる。
る。
念図である。
工程説明図である。
図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 制御棒駆動装置に連結された制御棒駆動
軸、原子炉炉心内に挿脱される制御棒、同制御棒の上端
に連結された制御棒連結軸、及び前記制御棒連結軸の上
端部と前記制御棒駆動軸の下端部との間に介装された電
磁継手を有し、前記電磁継手は、前記制御棒駆動軸の下
端に取り付けられ電磁コイルが内蔵された電磁石鉄心を
備えた上部継手部材と、前記制御棒連結軸の上端部に取
り付けられ同軸的に配置された外側鉄心及び内側鉄心を
備えた下部継手部材とを有し、前記電磁コイルによって
形成される磁路内に位置するように前記外側鉄心及び内
側鉄心の間に円周状に間隔を置いて複数の温度感知合金
部材が配置され、所定のキュリー点を持つ強磁性体材料
からなる前記温度感知合金部材の円周方向端面が全域に
亙って隣接する冷却材流れ空間に曝露されていることを
特徴とする原子炉制御装置。 - 【請求項２】 内側鉄心の段付き軸状素材と外側鉄心の
環状素材との間に温度感知合金部材の環状素材を軸方向
に挟んで圧接し、しかる後前記温度感知合金部材の環状
素材を円周方向に分割する複数の軸方向細溝を前記内側
鉄心の軸状素材と前記外側鉄心の環状素材の外周部に一
体削成することを特徴とする原子炉制御装置用電磁継手
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15487698A JP3993304B2 (ja) | 1998-06-03 | 1998-06-03 | 原子炉制御装置及び原子炉制御装置用電磁継手の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15487698A JP3993304B2 (ja) | 1998-06-03 | 1998-06-03 | 原子炉制御装置及び原子炉制御装置用電磁継手の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11344587A true JPH11344587A (ja) | 1999-12-14 |
| JP3993304B2 JP3993304B2 (ja) | 2007-10-17 |
Family
ID=15593879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15487698A Expired - Lifetime JP3993304B2 (ja) | 1998-06-03 | 1998-06-03 | 原子炉制御装置及び原子炉制御装置用電磁継手の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3993304B2 (ja) |
-
1998
- 1998-06-03 JP JP15487698A patent/JP3993304B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3993304B2 (ja) | 2007-10-17 |
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