JPS5847231A - 制御棒駆動装置用ロ−プの張力検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ワイヤローブ（以下ローブと呼ぶ）を用いて
制御棒の挿入、引抜きを行なう際の該制御棒の重量；二
よるローブの張力の変化を検出する制御棒駆動装置用ロ
ーブの張力検出装置に関する。

一般にガス冷却形高温ガス炉においては、電動の制御棒
駆動装置によりロープ、たとえばステンレス鋼製ローブ
に吊持された中性子吸収体を充填した制御棒を、炉心へ
挿入したり、また引抜きしたりして炉内の核分裂反応を
制御している。

第１図はローブを用いて制御棒の挿入、引抜きを行なう
従来の制御棒駆動装置の一例を示すもので、以下これに
ついて説明する。

図中、符号１は原子炉炉心の上部のみを部分的に示した
ものであり、炉心１には制御棒挿入孔２が設けられてい
る。この制御棒挿入孔２の上方にはこの挿入孔２の延長
線上に案内管６が同心的に設置されている。

そして、これら案内管６および制御棒挿入孔２に制御棒
４が昇降されるようになっている。この制御棒４は複数
本が株数つなぎされており、上部の制御棒４の上端面は
、連結金具５を介してローブ６に接続されており、この
ローブ６はドラム７に巻装されている。

このドラム７は軸受８，８によって回転自在に支承さ・
れ、ギヤ９，１０を介してモータ１１により正逆回転が
できるようになっている。

上記ドラム７の回転位置を検出するために位置検出器１
２がギヤ１０に設けられ、ドラムの回転位置にもとづい
て制御棒４の昇降位置を検出できるようになっている。

ローブ６はガイドプーリ１３に接触しながらドラムに巻
き戻し、または巻き下げされる。

このガイドプーリ１３は案内管乙の上端を固定している
駆動部フランジ１４に取着されている。

このような構成の制御棒駆動装置において、たとえば地
震などの外的要因、あるいは炉心１で発生する熱や中性
子照射等の内的原因による炉心の制御棒挿入孔２の変形
により制御棒４の挿入または引抜き動作が不能となる事
態が考えられる。

特に引抜き不能の状態を感知せず更に引抜き動作を続け
ればローブの破断、または制御棒駆動部が過負荷の状態
になり、重大な故障の原因ともなり、そのうえ正常な出
力制御が不可能となる恐れがある。

したがって、常にローブに加わる張力が、正常な制御棒
重量と適性な増減量たとえば摩擦抵抗分等の範囲内に維
持されてることを監視しておき、この範囲を越えた場合
には、その制御棒駆動装置による出力制御を停止するが
、しかし、停止した制御棒駆動装置に代えて他の制御棒
駆動装置あるいはさらに他の駆動方式の原子炉停止装置
によって原子炉の出力制御を行なう必要がある。

従来の」−記制御棒駆動装置におけるローブの張力を監
視するスラックロープ検出機構を第２図により説明する
。

すなわち、前述した第１図におけるガイドプーリ１３を
利用したカウンターウェイト機構で、制御棒の重置のみ
が作用している場合のドラム７およびガイドプーリ１６
と、駆動部フランジ１４から突設された支持体と、この
支持体１５に設けられたビン１５ａに枢着されたリンク
１６．１７と、このリンク１６の先端に取り付けられた
錘り１８と、この錘り１８の上下側に配設され、該錘り
１８と釣り合った状態を基準として制御棒４の重量によ
るロープ乙の張力の摩擦抵抗分等による許容変動幅を検
出するりミントスイッチ１９．２０とからなっている。

しかしながらこの機構ではローブ６の張力検出がそのロ
ーブ６の張力変動による上限と下限の２点しか検出でき
ないため、その変動中の設定が非　５− 常に難しい欠点がある。

たとえばそれぞれの張力検出値を小さく設定すれば、ロ
ーブ、制御棒および制御棒駆動装置各部動部の健全性に
影響を与えないで挿入、引抜き動作が行なわれているに
もかかわらず、リミットスイッ？１９．２０が作動し、
その都度該当する制御棒駆動装置は停止され、原因究明
のための点検が必要となる。

また、逆に大きく設定すれば、挿入動作時においては単
なる挿入不能の状態か、ローブ６の破断によるものかの
判断がつき炊くその後の対策が難しい。

引抜動作時においてはリミットスイッチ作動までにロー
ブ、制御棒および駆動部に無理が生じ、その健全性を損
なう恐れもでてくる。

さらに制御棒による原子炉の出力制御は、通常の出力制
御の他に何らかの事故発生による炉の緊急停止、いわゆ
るスクラム動作時においては制御棒の炉心への挿入速度
は、通常の出力制卸時の速度に比べ数１０倍の速度とな
り、その停止時にはロープ６の張力は２倍以上にもなる
。

したがって、通常の出力制御時に設定したロープ６の張
力の増加分の限界値を大きく越え、遂にはりミントスイ
ッチ自体を損傷することにもなり、スクラム動作後通常
運転に復帰した後は、スラソクローブ検出機構としての
役目を果さなくなる恐れが十分に考えられる。

逆にスクラム時のローブ張力を基準にリミットスイッチ
の作動位置を設定すれば、通常運転時にはほとんどその
意味を果さない機構となる。

以上説明した様に従来のロープの張力検出装置は種々の
欠点がある。

本発明は上記欠点を除去するためになされたもので、そ
の目的はロープに加わる荷重、およびその変化を連続的
に監視可能にし、通常の出力制御動作、緊急停止時のス
クラム動作の動作形態に関係なく、ロープ張力の検出と
いう機能を維持できるスラックロープの張力検出機構を
有する制御棒駆動装置用ロープの張力検出装置を提供す
ることにある。

本発明は回転式の電気抵抗変位計たとえばポテンシオメ
ータをガイドプーリの回転軸に固着し、荷重の変化によ
って軸が周方向へ変位する時の抵抗の変化量を、それと
ｌ個した実荷重量として検出可能としたものである。

すなわち、本発明は制御棒を連結したロープがドラムに
巻装され、該ドラムの巻上げまたは巻戻しによって該制
御棒な吊り上げまたは吊り下げたりして高温ガス炉にお
ける原子炉の出力制御を行うための制御棒駆動装置用ロ
ーブの張力を検出する装置において、前記ロープに加わ
る前記制御棒の荷重の増減を一点支持したガイドプーリ
の回転軸に回転式電気抵抗計を設けるとともに該電気抵
抗の変化を連続的に検出しかつ前記制御棒の荷重の増減
をスプリングの伸縮でバランスするスラックロープ検出
機構を設けてなることを特徴とする制御棒駆動装置用ロ
ープの張力検出装置である。

以下、第３図から第６図を参照して本発明に係る装置の
一実施例を説明する。

第３図は本発明における装置を、一部分のみ示す原子炉
内に組込んだ例を第１図および第２図と同一部分は同一
符号で概略的に一部を側面で示す縦断面図であり、第４
図は第６図における要部の断面図、第５図は第４図のｖ
−■矢視方向に切断した断面図、第６図は第５図の斜視
図で一部分のみ変則的に示している。

すなわち、第３図において駆動部フランジ１４に案内管
３が固定され、この案内管６内に制御棒４が昇降される
ように連結金具５を介してロープ６に連結されている。

このロープ６はドラム７に巻装され、ドラム７は図示し
てない軸受によって回転自在に支承されている。

ロープ６はガイドプーリ１６に接して案内され、ガイド
プーリ１６はプーリ支持金具２１、アーム４１　および
調整ネジ６２を備えたスラックローブ検出機構６９を介
してフランジ３０に取着されている。

スラックロープ検出機構３９は第４図から第６図に示し
たようにロープ６に接するガイドプーリ１３を軸２２で
支承したプーリ支持金具２１と、このプーリ支持金具２
１を回転軸２４によって回転自在にフランジ３０に支持
する固定金具３２と、前記プーリ支持金具２１に接続さ
れたリンク機構３３と、このリンク機構６６に接続され
前記フランジ３０にネジ着された外周面にネジを有する
調整ネジ６２と、この調整ネジ６２の軸方向中心部を貫
通し摺動自在でかつ該調整ネジ６２内に側面がスプリン
グ３１で包囲されたガイド棒４０とからなっている。

またリンク機構６６は一端が支持金具２１に固定された
アーム４１と、このアーム４１の他端にはビン４２を介
してフック４３が枢着されており、フック４６の上部に
はスプリ□ング３１を載置する座４４が設けられたもの
からなっている。

なお、座４４にはガイド棒４０が接続され、ガイド棒４
０は調整ネジ６２の軸方向中心部に設けられた透孔４５
内を摺動自在に挿通している。

調整ネジ３２は固定フランジ３０に設けられたメネジ４
６にネジ込まれ、ネジ込みの程度により、調整ネジ６２
の高さが加減される。

なお、第４図において、プーリ軸２２の両端にはベアリ
ング押えろ６によって支持された軸受２６が設けられて
回転できるようになっている。

またブーり軸２２にはキー溝が設けられ、そのキー溝に
キー６７が嵌着されてプーリ１３と軸２２とを接続して
いる。

さらにプーリ支持金具２１の上部には回転軸２４が挿着
され、回転軸２４の両端部にはＣ型止め輪６８がかぶせ
られて左右への位置ずれが防止され、またキー２５によ
って回転軸２４とプーリ支持金具２１とが接続し固定さ
れる。

回転軸２４の中央部にはブツシュ６４が挿着されて支持
金具２３と摺動自在に回転軸２４が支持される。

さらに回転軸２４の他端部にはキー２８によって固定さ
れたポテンシオメータ２７が接続され、ポテンシオメー
タ２７は取付板２９によってフランジ３０に支持されて
いる。

しかして、上記構成の装置において、制御棒４を吊持し
たロープ６を巻装したドラム７と、本発明におけるスラ
ックロープ検出機構３９のがイドプーリ１６は第３図に
示す様に常に所定の角度を有している。

したがって、プーリ１３には制御棒４の重量に伴なう前
記角度による分力が作用しプーリ１３を含むプーリ支持
金具２１は分力が作用する方向へ傾くことになる。

その分力に相当するスプリング力を調整ネジ３２でスプ
リング３１のたわみ量を調整して与えることにより、制
御棒重量のみが作用した状態におけるプーリ支持金具２
１の位置を決定することができる。

その位置におけるポテンシオメータ２７の電気抵抗値を
基準とする。

制御棒４を炉心１の挿入孔２に挿入する際に、摩擦抵抗
等による上向きの力が生じた場合、ロープ６に加わる荷
重はその上向き力の分だけ小さくなる。

したがって、その分だけプーリ１３に作用する分力も小
さくなる。

その状態においては第７図の如く支持金具２１は、ロー
プ６側にスプリング６１により押圧され、その押圧され
た量に相当して支持金具２１に固定された回転軸２４が
周方向へ変位し、同時に回転軸２４に固着されたポテン
シオメータ２７の軸も同じ角度だけ回転する。

ポテンシオメータ２７の回転によりその電気抵抗値は前
述の基準位置における抵抗値から減（増え）ることにな
る。

また制御棒４を炉心１の挿入孔２から引抜く際は、逆に
制御棒重量に摩擦抵抗等による負荷が加味され、第８図
に示したようにスプリング６１を縮める方向へ基準位置
から変位することになる。

それによってポテンシオメータ２７の抵抗値も基準抵抗
値から増え（減）ることになる。

そこで、ロープ６に制御棒４が吊持されていない状態に
おけるポテンシオメータ２７の抵抗値と、前述した制御
棒４の重量のみが作用した基準状態における抵抗値との
差分が、制御棒重量に相当す１３− るようにあらかじめ較正しておけば、抵抗値の増減量が
制御棒重量に対し何Ｋｇに相当するかもただちに読み取
ることができる。

したがって、通常の出力制御を行なう場合のロープ張力
の増減量およびスクラム時の増（減）量にそれぞれ許容
範囲を設定し、設定値を越えた場合には信号を発し、そ
の制御棒駆動装置によるそれ以上の動作を停止する様運
転制御回路を構成しておけばロープ、制御棒および制御
棒駆動装置の駆動部各部に無理な負荷を与えることのな
い出力制御動作を行なうことができる。

もちろんロープ張力の変動は、制御室に設けられた記録
計に時間の経過と共に連続的に記録され、運転操作員が
目視にても監視できるため、その変動の傾向から制御棒
の炉心内での運転状況を判定することが可能である。

以上説明したように本発明によればロープに加わる実荷
重の変化をポテンシオメータにより連続的に監視するこ
とにより、制御棒の炉心への挿入、引抜き動作が適正な
荷重の増減の範囲で行なわれているかどうかを判定でき
る。また、熱または中性子照射等によりロープが劣化な
いしは破断した状態は、極めて短時間に荷重が減少する
ことで単に挿入不能の場合とは異なる傾向を示すことを
検知することができるため、その状況にあった原子炉の
運転制御を行なうことが可能となる。よって、本発明は
原子炉の運転効率および安全対策上にも多大な効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の制御棒駆動装置用ロープの張力検出装置
を１部側面で示す概略断面図、第２図は第１図における
スラソクローブ検出機構を１部断−面で示す正面図、第
３図は本発明に係る装置の一実施例を１部側面で概略的
に示す断面図、第４図は第６図におけるスラックロープ
検出機構を示す断面図、第５図は第４図中ｖ−Ｖ線に沿
う矢視断面図、第６図は第５図における斜視図、第７図
は第５図における制御棒挿入動作時の作用状態を示す断
面図、第８図は第５図における制御棒引抜動作時の作用
状態を示す断面図である。 １・・・炉心　　　　　　　２・・・制御棒挿入孔３・
・・案内管　　　　　　４・・・制御棒５・・・連結金
具　　　　　６・・・ワイヤロープ７・・・ドラム　　
　　　　８・・・軸受９・・・ギヤ　　　　　　　１０
・・・ギヤ１１・・・駆動モータ　　　　１２・・・位
置検出器１３・・・ガイドプーリ　　　１４・・・駆動
部フランジ１５・・・支持体　　　　　　１５ａ・・・
ビン１６・・・リンク　　　　　　１７・・・リンク１
８・・・錘り　　　　　　　　１９・・・リミゾトスイ
ッテ２０・・・リミットスイッｆ　　２１・・・支持金
具２２・・・プーリ軸　　　　２３・・・取付金具２４
・・・回転軸　　　　　　２５・・・キー２６・・・軸
受　　　　　　　２７・・・ポテンシオメータ２８・・
・キー　　　　　　　２９・・・ポテンシオメータ取付
板 ３０・・・フランジ６１・・・スプリング３２・・・調
整ネジ　　　　　６３・・・リンク機構３４・・・ブツ
シュ　　　　　３５・・・ブツシュ３６・・・ベアリン
グ押え　　３７・・・キー３８・・・Ｃ型止め輪　　　
３９・・・スラックロープ検出機構 ４０・・・ガイド棒　　　　　４１・・・アーム４２・
・・ビン　　　　　　　４６・・・フック４４・・・座
　　　　　　　４５・・・透孔４６・・・ネジ孔 代理人弁理士　　須　山　佐　− −”　　　　　　　　　−２１９ 々阿　　つ　　紀肩 禾　　乙　　回 第３図 第４図 Ｈｖ −ｖ 第５図 第　６　図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　制御棒を連結したロープがドラムに巻装され、該
   ドラムの巻上げまたは巻戻しによって該制御棒を吊り上
   げまたは吊り下げたりして高温ガス炉における原子炉の
   出力制御を行うための制御棒駆動装置用ローブの張力を
   検出する装置において、前記ローブに加わる前記制御棒
   の荷重の増減を一点支持したガイドプーリの回転軸に回
   転式電気抵抗計を設けるとともに該電気抵抗の変化を連
   続的に検出しかつ前記制御棒の荷重の増減をスプリング
   の伸縮でバランスするスラブクローブ検出機構を設けて
   なることを特徴とする制御棒駆動装置用ローブの張力検
   出装置。 ２、回転式電気抵抗計はポテンシオメータからなること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の制御棒駆動装
   置用ローブの張力検出装置。 ６、　スラブクローブ検出機構はロープに当接するガイ
   ドプーリを軸で支承したプーリ支持金具と、このプーリ
   支持金具を回転軸によって回転自在に固定用フランジに
   支持する固定金具と、前記プーリ支持金具（＝接続され
   たリンク機構と、このリンク機構に接続され前記固定フ
   ランジにネジ着された調整ネジと、この調整ネジ内を貫
   通し摺動自在でかつ側面（″−スプリングで包囲された
   ガイド棒とを具備したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の制御棒駆動装置用ローブの張力検出装置。