JPS5948689A - 原子炉制御装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は中性子吸収材を充填した制御棒を炉心に上下方
向に挿入・引抜きすることによシ、出力制御・あるいは
起動停止を行なう原子炉制御駆動装置に係シ、特に地震
時に働く縦方向の力に対して、制御棒と炉心の相対位置
ずれ（核反応度の急変）を防止することを特徴とした制
御棒および制御棒駆動機構に関するものである。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕第１図および第
２図は従来の原子炉制御駆動装置を示すもので、以下こ
れについて説明する。

第１図において１は、炉心２が内蔵された原子炉容器で
あシ、この原子炉容器１内の炉心支持板１ａに支持され
、制御棒集合体等の炉心構成要素２ａの内股された炉心
２の直上位置には、原子炉容器１の上端開口部を閉塞す
るゾラダ４によって支持された炉心上部機構３が配置さ
れている。この炉心上部機構３内には、制御棒駆動機構
５用の案内管６が設けられ、炉心構成要素２ａの１つで
ある制御棒案内管７内に収納された制御棒８は、第２図
に示すように案内管６内のラッチ機構９を介して前記制
御棒駆動機構５に接続されている。制御棒８内には中性
子吸収断面積の大きい吸収体（Ｂ４Ｃペレット等）１０
が配設され、制御棒８の上下動に伴ない原子炉の核反応
を制御するようになっている。即ち制御棒８は中性子吸
収体１０を内蔵した円柱状の保護管８ａから成シ、上端
には制御棒駆動機構５との接続切離をするハンドリング
ヘッド８ｂを有している。

制御棒８および制御案内管７は炉心２での核反応を制御
するために必要な配置で、燃料等信の炉心構成要素２ａ
と共に炉心支持板２ｂに複数本配設されている。

一方、制御棒駆動機構５は前述の制御棒８の炉心２内で
の動きを外部から駆動するための装置で、原子炉容器１
内にあシ、制御棒８と接続する延長管５ｂおよびこれら
のガイドの役目をする上部案内管５ｃおよびハウジング
５ｄとから成る。そして、このハウジング５ａ内にはモ
ータ５ｅとこのモータ５ｅによって回転駆動されるスク
リュー５ｆとが設けられている。そして、このスクリュ
ー５ｆにはナツト５ｇが螺合し、スクリュー５ｆの回転
によシこのナツト５ｇが上下に移動される。そして、こ
のナツト５ｇは保持電磁石機構５ｈ、切離機構５１を介
して延長管５ｈに接続されている。延長管５ｂの下端に
は前述のラッチ機構９を有し、制御棒ハンドリングヘッ
ド８ｂとの間で着脱動作が行なえる構造となっている。

核反応の制御は制御棒駆動機構５が制御棒８を掴んだ状
態で行ない、制御棒案内管７に沿って制御棒８を引抜く
と核反応が活発になり、出力に合せて予め計算された位
置に停止し炉出力に合せて挿入位置の制御が行なわれる
。

このように制御棒８を炉心に対して上下方向に移動して
炉内の核反応を制御する方式は炉内の核反応制御法とし
て有効な方法の１つである。

ところが制御棒案内管７ならびに他の炉心構成要素２ａ
は炉心支持板１ａに配置され、一方、炉心２との上下方
向の相対位置で核反応制御を行なう制御棒８は原子炉容
器１上部のしゃへいプラグ４上に設置されている制御棒
駆動機構駆動部５ａで上下動されるため、大きな縦振動
を伴う地震発生時には、炉心支持板１ａと炉容器１上板
であるしゃへいプラグ４上面とでは別個の応答を示し、
炉心２と制御棒内中性子吸収体１０の相対位置がずれる
。

大型炉においては原子炉容器１およびその上部のしゃへ
いプラグ４の直径が太きいため、炉心２と制御棒内中性
子吸収体１０の地震時の相対位置のずれは太きい。そし
て地震時のこの事象に対しても炉出力制御上問題となら
ないよう対応が必要である。

〔発明の目的〕

本発明は上記の点に対してなされたもので、制御棒を炉
内の制御棒案内管にねじで係合して炉内側で支持し、制
御棒の上下運動は制御棒駆動機構の駆動軸の一部で制御
棒を回転することによシ行ない、制御棒が基本的には炉
心で支持されていることを利用して、地震時の上下振動
に対して、制御棒と炉心との上下方向の変位を所定値以
内に収め、核反農の急変を防止することを目的とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を説明する。図中５− １０１は原子炉容器であって、この原子炉容器１０１内
には炉心１０２が収容され、この炉心１０２は炉心支持
板１０３によって支持されている。そして、この炉心板
１０３には燃料集合体、制御棒１０８等の炉心構成要素
が装荷されている。また、シ中へいプラグ１０４には炉
心上部機構１０が設けられ、この炉心上部機構１０６に
は制御棒駆動機構１０５が設けられている。そして、こ
の制御棒駆動機構１０５、制御棒１０８等からなる原子
炉制御装置は以下の如く構成されている。

第４図は本発明による原子炉制御装置を概略的に示した
図であるが、概略の機器構成は、制御棒８、制御棒案内
管７、制御棒駆動機構１０５等から構成されている。

本発明による制御棒駆動機構１０５の駆動部１０５ａは
駆動モータ１１１とこれを設置支持するハウジング１１
２とから成シ、駆動モータ１１１の駆動伝達軸は減速機
１１３、トルクリミッタ、歯車１１４等を介して、外側
延長管６一 １１５の上端に係合されている。駆動モータ１１１の回
転力は適切な増幅を得て、外側延長管１５に回転力を力
える機構と々っている。延長管部１０５ｂは内側延長管
１１６、外側延長管１１５の２重管構造から成シ、外側
延長管１１５と内側延長管１１６との間には制御棒１０
８の挿入ストロークに対応する長尺のキー１１７を有し
ている。このキー１１７により外側延長管１１５は内側
延長管１１６との相対的な回転はできずに上下方向の摺
動のみが可能となっている。また外側延長管１１５と内
側延長管１１６との間には上下方向に伸縮自在なベロー
ズ１１８ａを具備して、炉内のカバーガスのシールを行
々っている。外側延長管１１５と案内管１０５ｃとの間
には回転部シール用のメカニカルシール１１８ｈを具備
して両者の間で、これまた炉内カバーガスのシールを行
なっている。

内側延長管１１６の下端は凸型の多角面（例えば六角）
が一体的に形成されておシ、相対して制御棒１０８のハ
ンドリングヘッド部１０８ｂには凹型の多角面が、これ
また制御棒ハンドリングヘッド部１０８ｈ側に一体的に
形成されている。内側延長管１１６下端を制御棒ハンド
リングヘッド部１０８ｈに挿入することにより凸凹の多
角面どおしが係合する。即ち、制御棒１０８ｈと内側延
長管１１６下端が結合された状態では。

内側延長管１１６の回転力は制御棒１０Ｂに上述の多角
面〔以下回部を着脱機構１１９と呼ぶ〕を介して伝達さ
れる。むろん制御棒ハンドリングヘッド部１０８ｈに対
して内側延長管１１６の下端部即ち着脱機構１１９を回
転せずに上方へ引抜けば、両者の保合は解除されること
になる。

一方、本発明による制御棒１０Ｂは中性子吸収材を内蔵
した保護管１０８ａの外表面には後述する制御棒案内管
１０７のめねじ溝１２０に対応するおねじ部１２１が一
体的に形成されている。制御棒案内管１０７は他の炉心
構成要素と同様に炉心支持板１θ３に配設され、炉心支
持板１０３との取付部には回転防止のキー１２２が設置
され、支持板１０３に対する制御棒案内管１０７の回転
を防止している。また、制御棒案内管１０７の内表面の
一部にはめねじ溝１２０が一体的に形成されておシ、制
御棒１０８保睦管１０８ａの外表面に形成されたおねじ
部１２ノと適切なギャップを介して係合している。従っ
て、制御棒１０Ｂと制御棒案内管１０７との間はねじに
より保合されているため制御棒１０ｇを回転することに
よシ、ねじのねじれ角にょ多回転と上下動が可能となっ
ている。

以上の如く構成された本発明の一実施例による原子炉の
出力制御は、制御棒１０８と内側延長管１１６下端の着
脱機構１１９とが結合された状態で、駆動部５ａの駆動
モータ１１１にょシ行なう。駆動モータ１１１の回転力
は減速機１１３、歯車１１４等を介して外側延長管１１
５の回転力として伝達される。なお外側延長管は回転の
みを行なう。外側延長管１１５の回転はキー１１７を介
して内側延長管１１６を回転させ、さらに同部下端の着
脱機構１１９を介して、制御棒１０１１に伝達される。

制御棒１０Ｂはそ９− の保護管１０８ａの外表面のねじ１２１にょシ制御棒案
内管１０７と係合しているため、制御棒１０Ｂは制御棒
案内管１０７内で回転、上下運動に変換する。なお、制
御棒案内管は支持板にキーで回転防止する。制御棒１０
Ｂの上下方向の移動は外側延長管１１５（回転のみ上下
方向は固定）に対し、キー１１７を介して内側延長管１
１６が上下方向に移動して追従する。

即ち、駆動モーター１１１の回転力は最終的に制御棒１
０Ｂの回転上下運動として伝達され、制御棒１０８は制
御棒案内管１０７内を回転しながら上下運動することに
より、炉心１０２との相対位置を変化させ、核反応の制
御を行なう。

制御棒１０Ｂが制御棒案内管１０７の最下端まで挿入さ
れると炉内の核反応は最も抑制され。

全引抜位置では最も活発になる。これらの制御動作はい
ずれも駆動部５＆の駆動モータ１１１の回転により行な
われる。

一方、万一出力運転中に地震が発生し、炉心１０２に挿
入された制御棒１０Ｂを引抜または１０− 挿入しようとする上下方向の力が働いたとしても、本発
明によれば制御棒１０ｇは制御棒案内管１０７内でネジ
係合によシ炉心１０２側に固定されているため、内側延
長管１１６が上下方向に移動するだけで、制御棒１０８
と炉心１０２との上下方向の相対位置はねじ部に存在す
るギャップ以内（制御上の許容範囲内）に押えられ、所
要の制御位置の確保が可能である。

々お、燃料交換時等回転プラグを操作する必要がある場
合には、前述の内側延長管１１６を引上げ保持すること
により、着脱機構１１９が解除され、回転プラグの回転
操作の支障となら々いので従来型の機能を損うものでは
々い。

〔発明の効果〕

以上説明の如く本発明によれば鉛直地震により炉心支持
板とじゃへいプラグとで相対変位が生じる事象が発生し
ても、炉心に対する事前の制御棒挿入位置（制御位置）
を確保することが可能となシ、鉛直地震による炉心内で
の急激な反応度変化を防止することができる。しかも本
発明は制御棒および同駆動機構の一部を改良するだけで
上述の効果を得ることができ、核反応を制御する基本機
能を損うこと々く、かつ原子炉構造他機器への波及を最
小に留めることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来例を示し、第１図は高速増殖
炉の一般的な縦断面、第２図は制御棒駆動装置拡大断面
図である。第３図ないし第６図は本発明の一実施例を示
し、第３図は全体の縦断面図、第４図は原子炉制御装置
の縦断面図、第５図は第４図の■−■線に沿う断面図、
第６図は第４図のＶｌ−ＶＩ線に沿う断面図である。 １０１・・・原子炉容器、１０２・・・炉心、１０３・
・・炉心支持板、１０４・・・しゃへいプラグ、１０５
・・・制御棒駆動機構、１０５ａ・・・駆動部、１ｏｓ
ｂ・・・延長管部（全体）、１０５ｃ・・・上部案内管
、１０７・２・制御棒案内管、１０８・・・制御棒、８
ａ・・・保護管、８ｂ・・・ハンドリングヘッド部、８
Ｃ・・・ダラシラム、１１ノ・・・駆動モータ、１１５
・・・外側延長管５１１６・・・内側延長管、１２０・
・・めねじ部、１２１・・・おねじ部。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦１３− 第１図 第２図 １も１シ　■−−−。 １１開昭５９−４８６８９　　（５） 第３図 第４図 １．１−一” １８ □ １２ ４ １１６ ０５ａ ｂ １０５　　　■「−Ｂ　■ ０８ １６ ）１２１ １０４　　　　　　　　　　１２０ ＋　　　　　　１０８８ １ｏ５ｏ１１７１０７ ０３ ｖｒ　　　　　　　ｉｖ　　ｉ　　　　　　　　　／第
５図 １５ 第６図 ■−−−− ５０６−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原子炉容器上部に配置した制御棒駆動機構と、炉内制御
   棒案内管内にあシ制御棒駆動機構の駆動軸に連結される
   制御棒からなる原子炉制御装置において、炉内制御棒案
   内管内面にねじ溝を設け、また、このねじ溝と噛合う案
   内部を制御棒の外周面に設け、また上記制御棒駆動機構
   は駆動軸を介して上記制御棒を回転することによりこの
   制御棒を上下に駆動するものであることを特徴とする原
   子炉制御装置。