JPS586000Y2 - 高速増殖炉用制御棒 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は原子炉制御棒、特に高速増殖炉用制御棒にお
ける制御棒吸収体と制御棒駆動軸との着脱部の構造に関
するものである。

高速地殖炉におけ゛る制御棒吸収体と制御棒駆動軸との
着脱部機構としては、制御棒駆動軸に開閉可能な爪部材
を設け、この爪部材を制御棒吸収体の頂部に位置するバ
ンドリングヘッド′に係合・離脱させる′ものが一般的
である。

この種の着脱部機構として従来より採られている典型的
なものは。

図示の通りである。

すなわち、第１図に示す通り。吸収体本体２、支持管３
及び頂部の・ラド１ノングヘツド４を備えた制御棒吸収
体１は制御棒下部室内管５内に上下動可能に収納されて
いる。

□制御棒下部案内管５の下′端部はエントランスノズル
６を介して炉心支持板７に支持され、また頂部には下部
案内管ハンドリングヘッド８が設けられている。

制御棒吸収体１はハンドリングヘッド４と制御棒駆動軸
９の下□端に設けられた吸収体着脱機構１０との係合を
介して制御棒駆動軸９に゛通給し、制御棒駆動機構案内
管１「に案内されて制御棒駆動軸９が上下動することに
よって制御棒吸収体１も上下動する。

吸収体着脱機構１０の操作は吸収体着脱機構１０及１２
によって行う。

吸収体着脱機構１０及゛びハンドリングヘッド４の構成
は第２図及び第３図に示す如くであって、支持管３の頂
部に固定するハンドリングヘッド４は略円筒状であり、
その上端近傍の内側に係止部１３を凸出させて設けであ
る′。

一方、制御棒駆動軸９の下端部附近にはピン１４に関し
て揺動可能な爪部材１５が設けられ、爪部材１５の下端
部の外側に凸出する係止部１６が設けちれている。

また、爪部材１５の内側にはピン１４をはさんで２個の
押し面１７゜１８が形成されている。

ハンドリングヘッド４と制御棒駆動軸９とを連結させる
場合には、吸収体着脱機構１０及１２を押し下げると、
そめ下端に設け−すこコー７１９が爪部材１５の押し面
１８を押し、係止部１′６がピン１４に関して外方に変
位し。

ハンドリングヘッド４の係止部１３に係合可能左なる。

また、ハンドリングヘッド４と制御棒駆動軸９とを切り
離す場合には、吸収体着脱機構操作軸１２を引き上げる
と、コーン１９が爪部材１５の押し面１７を押し、これ
によって爪部材１５の係止部１６がピン１４に関して内
方に変位し、爪部材１５の係止部１６とハンドリングヘ
ッド４の係止部１３との係合が解かれる。

このような制御棒は、原子炉の運転時には、ハンドリン
グヘッド４と吸収体着脱機構１０とを結合させ、したが
って制御棒吸収体１と制御棒駆動軸９とを連結させ、こ
の状態で制御棒駆動軸９を上下動させることにより、制
御棒駆動軸９に懸垂する制御棒吸収体１を上下動させて
炉心の反応度を制御するのであり、また、原子炉を停止
し、燃料交換を行う際には、制御棒吸収体１を下限位置
に置いた状態で、ハンドリングヘッド４と吸収体着脱機
構１０との係合を解さ、制御棒駆動軸９と制御棒吸収体
１とを切り離し、制御棒吸収体１を炉心内に残置させる
のである。

しかしながら、原子炉制御棒は核的にも或いは熱的にも
厳しい環境下で使用されるものであって。

上記従来の制御棒の着脱部構造では機械的事故、例えば
変形若しくは焼付き等によって爪部材１５が固着して正
常に作用せず、制御棒吸収体１と制御棒駆動軸９との切
り離しが不可能となる恐れがあり１、このような事故が
生ずると、燃料交換が不可能となり、、原子炉の機能を
失うことになるので。

これについての対策が必要である。

従来考えられているこのための対策としては。

制御棒吸収体をつかんだまま制御棒駆動機構と共に上方
のキャスク内に引抜く方法や、原理の異なる別個の切り
離し機構を余分に組み込む方法等があるが、前者の方法
は原子炉の安全に余裕を持たせるために準備されたワン
・ロンド・スタックを利用して制御棒吸収体を炉心から
引き抜くものであるが、取扱設備が大損りになるという
欠点がある。

また後者の方法は、構造が複雑となり信頼性低下の問題
が生じる。

この考案は、上記の如き事情に鑑みてなされたものであ
って、不測の事故□よって爪部材が作動しない場合にも
、制御棒吸収体と制御棒駆動軸との切り離しを容易かつ
確実に行うことができ、また、構造が簡単で従来の着脱
部構造に犬さな修正を加えることなしに実施し得る着脱
部構造を備えた高速増殖炉用制御棒を提供することを目
的とするものである。

この目的□対応して、この考案の高速増殖炉用制御棒は
、制御棒駆動軸に設けた爪部材が制御棒吸収体の頂部に
位置するハンドリングヘッドと係合・離脱することによ
って制御棒駆動軸と制御棒吸収体とが着脱するように構
成された高速増殖炉用制御棒において、制御棒駆動軸を
ハンドリングヘッド□押圧することによってハンドリン
グヘッドが爪部材と係合しない形状若しくは位置に塑性
変形するように構成したことを特徴としている。

以下この考案の詳細を、一実施例を示す第４図、第５図
、第６図及び第７図について説明する。

第４図及び第５図において、２４はハンドリングヘッド
であって、従来の制御棒と同様、に制御棒吸収体の支持
管２３の頂部に固着している。

ハンドリングヘッド２４は略円筒伏であり、上端から軸
方向に複数のス５り割り４１を入れて形成した複数の、
係止片４２を基部４３上に軸方向に起立させて備えてい
る。

それぞ５れの係止片４２の上端部の内側には係止部４４
が凸出して形成されており。

係止部４４の上面は案内面４５を構成し、また係止部４
４の下面は係止面４６を構成する。

係止片４２は後に述べるように、制御棒駆動軸２９と制
御棒吸収体とが接続した状態で上下動する場合には、係
止片４２は作動荷重によって変形することがないよう□
設計する必要があり、また、制御棒駆動軸２９と制御棒
吸収体とを切り離す時に制御棒駆動軸から押込荷重を受
けた場合には、係止片４２は片持ばりとして作用し、そ
の押込荷重によって塑性撓み変形を生ずる必要があり、
これらの必要を満し得るように、係止片４２ないしハン
ドリングヘッド２４の形状、特にスリ割り４１の深さ、
数及び幅、及び材料を選択する。

また、係止部４４の係止面４６の傾斜は第７図の線Ａで
示す制御棒引抜き時の係止部４４の半径方向変位曲線の
勾配θ□を、どのよう□規定するか匝よって決定され、
同様に、係止部４４の案内面４５の傾斜は第７図線Ｂで
示す制御棒駆動軸押込時の係止部４４の半径方向変位曲
線の勾配θ２をどのように規定する。

かによって決定される。制御棒駆動軸２９は第５図に示
す如く略円筒伏であって、下端部近傍□半径方向に膨出
した駆動軸着脱ヘッド４７を備えている。

この駆動軸着脱ヘッド４７にはピン３４に関して揺動可
能な爪部材３５が設けられ、爪部材３５の下端部の外側
に凸出する係止部３６が設げられている。

また爪部材３５の内側にはピン３４をはさんで２個の押
し面３７．３Ｂが形成されている。

爪部材３５の姿勢制御は制御棒駆動軸２９内□収納され
ている吸収体着脱機構操作軸３２の下端に設けられたコ
ーン３９によって行う。

このように構成された高速増殖炉用制御棒において、制
御棒駆動軸２９とノ・ンドリングヘッド４２との着脱を
行う場合の操作は次の通りである。

まず１通常時の着脱操作では、制御棒駆動軸２９を下降
させ、駆動軸着脱ヘッド４７の下面″４８が制御棒吸収
体のハンドリングヘッド４２の上端の斜面４５に接触し
た状態で停止される。

この場合の接触圧力（最大押込力）と、それによる係止
部４４０半径方向の弾性変位量は第７図線Ｂ上のｂ点で
示される。

次に吸収体着脱機構操作軸３２を押し下げ、先端のコー
ン３９によって爪部材３５の押し面３８を半径方向外方
に押すことによって爪部材３５が開き、爪部材３５の下
端の係止部３６がハンドリングヘッド２４の係止部４４
の係止面４６と係合可能になる。

（第５図に示す状態）この状態から制御棒駆動軸２９を
上昇させると、係止面４６に係止部３６が係合し、制御
棒吸収体は懸垂状態で追随上昇して炉心から引き抜かれ
る。

この引き抜き時に、引抜力に起因して係止片４２が片持
ばりとして弾性変形し、その係止部４４０半径方向の変
位量と最大引抜力は第７図線Ａ上のａ点で示される。

また、制御棒駆動軸２９と制御棒吸収体とを切り離す場
合には、吸収体着脱機構操作軸３２を引き上げると、コ
ーン３９が爪部材３５の押し面３７を押し、これによっ
て爪部材３５の係止部３６とハンドリングヘッド２４の
係止部４４との係合が解かれる。

次に爪部材３５が変形や焼付き等の事故によって作動せ
ず、したがって制御棒駆動軸２９と制御棒吸収体との切
り離しが不可能となった場合には、制御棒駆動軸２９を
ハンドリングヘッド２４に通常押込力を超えて押し込む
と、駆動軸着脱ヘッド４７の下面４８が、係止片４２の
上端の押し面４５を押圧し、係止片４２は降伏点を越え
て半径方向外方に塑性変形する。

この場合の係止部４４の半径方向変位は第７図線Ｂで示
される。

係止部４４の変位が線Ｂ上の０点に達してから押込力を
除去すると、係止部４４の変位は破線Ｃで示す如く変位
の一部を回復するが、なおδ、の塑性歪による変位を残
す。

このδ、が爪部材３６の最外側面と係止部４４の最内側
面との間に、第６図に示す間隙δ（δ≧Ｏ）を形成する
に足る変位量であるように設計すれば、制御棒駆動軸２
９だげを引き上げることができる。

このようにこの考案によれば、変形、焼付きその他不測
の事故によって爪部材が作動しない場合にも、制御棒吸
収体と制御棒駆動軸との切り離しを容易かつ確実に行う
ことができ、また構造が簡単で従来の着脱部構造に大き
な修正を加えることなしに実施し得る着脱部構造を備え
た高速増殖炉用制御棒を得ることができろ。

なお、この切り離し操作ではハンドリングヘッドの係止
片が塑性変形をするので、制御棒の再使用はそのままで
は不可能となるが、一般に制御棒は燃料交換の度に交換
することを原則としているため問題はない。

また、この制御棒の交換は燃料交換機により、下部案内
管ハンドリングヘッド２８をつかみ、下部案内管５（第
１図）と共に交換するので、ハンドリングヘッド４２が
変形しても何等の支障はない。

【図面の簡単な説明】

第１図に％高速増殖炉用制御棒を示す縦断面説明図、第
２図は従来の制御棒着脱部構造を示す縦断面説明図、第
３図Ａは制御棒吸収体ハンドリングヘッドの平面説明図
、第３図Ｂは従来の制御棒吸収体ハンドリングヘッドの
縦断面説明図、第４図Ａはこの考案の一実施例に係る制
御棒吸収体ハンドリングヘッドの平面説明図、第４図Ｂ
は第４図Ａに示すハンドリングヘッドの縦断率、輯明図
、第５図はこの考案の一実施例に係る制御棒着脱部構造
を示す縦断面説明図、第６図は第５図に示す制御棒着脱
部構造において係止片が変形した状態を示す縦断面説明
図、及び第７図は係止片の変形量と作用荷重の関係を示
すグラフである。 ２４、・・・・・・ハンドリングヘッド、２９・・・・
・・制御棒駆動軸、３２・・・・・・吸収体着脱機構操
作軸、３５・・・・・・爪部材、４１・・・・・・スリ
割り、４２・・・・・・係止片。 ４４・・・・・・係止部、４７・・・・・・駆動軸着脱
ヘッド。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）制御棒駆動軸に設けた爪部材が制御棒吸収体の頂
   部に位置するハンドリングヘッドと係合・離脱すること
   によって前記制御棒駆動軸と前記制御棒吸収体とが着脱
   するように構成された高速増殖炉用制御棒において、前
   記制御棒駆動軸を前記バンドリングヘッドに押圧するこ
   とによって前記ハンドリングヘッドが前記爪部材と係合
   しない形状若しくは位置に塑性変形するように構成した
   ことを特徴とする高速増殖炉用制御棒。
2. （２）前記ハンドリングヘッドは、上端から軸方向にス
   リ割りを入れて形成した軸方向に起立する複数の係止片
   を備えた筒状体であり、かつ、前記係止片の内側に前記
   爪部材と係合り得る係止部が形成されており、前記制御
   棒駆動軸を前記ハンドリンクヘッドに押圧すること□よ
   って前記係止部が前記爪部材と係合しない形状若しくは
   位置に前記係止片が塑性変形するように構成したことを
   特徴とする実用新案登録請求の範囲第（１）項記載の高
   速増殖炉用制御棒。 □