JPS60113188A - 原子炉制御棒下部案内管構造 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、例えば、＾速増殖炉用の原子炉制御棒下部案
内管構造に関するものである。

〔発明の背景〕

高速増殖炉の炉出力を制御するには、内部に中性子吸収
ベレットが充填された制御棒が上下に駆動されるように
配設されている。この制御棒の駆動装置の概要を第１図
によシ説明する。第１図はナトリウム冷却型原子炉の制
御棒集合体とその駆山 動部及び開戸機器の構成を示す説明図である。図におい
て、１は制御棒果合体であり、制御棒集合体１は下部ダ
ッシュポット２を有する下部案内管３に収納されておシ
、制御棒果合体１はラッチ機構部４を介してラッチ軸５
に連結されている。ラッチ軸５は駆動延長軸６、ダッシ
ュラム及びガイトスリーブ８の内側を貫通し処長管９に
連結されている。延長管９はラッチベローズ１０及びス
トロークベローズ１１の内側に収納されておυ、上部機
４１　（図示せず）に連結されている。ダッシュラム７
、ラッチベローズ１０及びストロークベローズ１１等は
上部案内管１２の中に収納されておシ、上部案内ｇ１２
にはダッシュボット１３及びガスシール機構１４が取り
付けられている。尚、上部案内管１２は遮蔽プラグ１５
によシ、また、下部案内管３は炉心支持板１６で保持さ
れている。

第１図は原子炉でスクラムした状態を示すもので、制御
棒果合体１が全挿入位置にある。炉出力が定常時の場合
、制御棒集合体１は駆動延長軸６、ダッシュラム７、ガ
イドスリーブ８及び姑長眉９等と共に下部案内管３内を
引き上げられ、微斌の上下動により炉出力が調整される
ようになっている。一方、スクラム時の制御棒果合体１
は定常運転時の位置から高速度で、図示の位置に挿入さ
れるようになっている。炉型、炉の大きさによって異な
るが、制御棒集合体１の落差は約１ｍで、この距酢を約
１．５秒で下降させる例もある。下降部分の重量はおよ
そ２００Ｋｇであシ、これを受け止めるのにダッシュボ
ット２や制御棒集合体１の下端にはショックをやわらげ
る構造が工夫されている。

しかし、第１図に示した部分だけで、約１５ｍに達し、
このうちダッシュラム７よシ下部の制御棒構成物は約５
ｍあり、それの横振れに対する支点はダッシュボット１
３が最下端となる。このように長軸となるため、熱忽形
によシ上部案内管１２と駆動延長軸６の間で芯ずれが生
じたりする。

まだ、下部案内管３も長さが３ｍと長いのでそのおそれ
が十分にある。これらの芯ずれのままスクラムすると、
制御棒集合体１は下端が下部ダッシュボット２に挿入で
きなくなるほかに、そこに至る間に制御棒集合体１と下
部案内管３との接触が生じ、衝撃による振動、かぢり等
を生じ、格下速度の減速及び正常な挿入状態が得られな
い等の事態を招くおそれがある。

第２図は第１図の制御棒集合体１及び下部案内管３部分
の詳細図である。第２図はスクラムされた状態の位置関
係にあるが、上記の如く高速で落下した時の衝撃吸収は
、機械的にはピストン２２とスプリング２３による収縮
とで、また、ダッシュポット２内のナトリウムをダッシ
ュラム２０によシ押し込む際の液体（ナトリウム）のク
ッション効果により行われる。第２図の状態では、ナト
リウムは流入口２５より矢印２６の如く流れ込み、下部
案内管３とダッシュボット２との隙間２７を上昇し制御
棒集合体１への流入口２８よシ矢印２９の如く流入し、
多数の制御棒２１の間をぬって上昇して流出口３０よシ
出て矢印３１のように流れる。この流れを円滑に、かつ
、制御棒果合体１の中を均一にナトリウムが流れるため
に、流入口２８、人口プレナム３４から集合体部分に流
入する管板３５にあけられた分配孔３６は大きさ、位置
がきめ細かく検討されである。

一方、下部案内管３と制ＨｊｆｉＪ果合体１の外管３２
との隙間３３は極力狭く取られている。例えば、隙間３
３は、５μｍの！／ｌｌがある。下部案内管３が約３ｍ
に対し制御棒集合体１の外管の長さは、例えば、原型炉
「もんじゆ」では、約２Ｉｎである。

従って、上記のように互に熱変形が生じた場合には、こ
の隙間３３の部分で接触することが十分に考えられる。

これに対処して、外管３２の表面に突起物を設置する等
の案もあるが、下部案内管３及びダッシュボット２とダ
ッシュラム２０の芯合せは難しい。この芯合せができな
いと、上記の如く下部案内（ｇ　３の内面への衝撃的な
接触及びダッシュラム２０の先端部がダッシュポット２
内に挿入する時の衝芙などが生じ、炉心の構造物や制御
棒２１への振動を与え、それぞれの伎能に障害を及ぼし
兼ねない。また、かぢりを生じた場合、それが原因で匍
」呻棒２１の抜き出しが不能になることも考えられる。

従って、制御棒果合体１を所定の短時間で、衝撃的な接
触、摩擦等を与えないように円滑に挿入する構造の実現
が強く望まれていた。

〔発明の目的〕

本発明は上記の状況に鑑みなされたものでめり、急速挿
入時に制御棒集合体を下部ダッシュポット内に、衝撃的
または振動接触を避は円滑に挿入でき信頼性を向上でき
る原子炉制御棒下部案内管構造を提供することを目的と
したものである。

〔発明の概要〕

本発明の原子炉制御棒下部案内管構造は、炉心支持板に
支持され下部案内管が上部に一体に形成配下部案内管内
を落下し該下部案内管内に充填される流体によシ緩衝さ
れ上記ダッシュポット内に挿入される制御棒集合体に形
成されたダッシュラムとを設けてなシ、上記下部ダッシ
ュポット内に上記ダッシュラムが挿入された位置の該ダ
ッシュラムに開口されているナトリウム流入口より上部
位置の上記下部案内管部分に、上記下部ダッシュポット
と同心に上記ダッシュラム外径よシやや大径に形成され
た細径部と、該細径部上部に該細径部に接続し上部を該
細径部よシ太径に形成されたテーパ部とから構成される
装置 である。

制御棒集合体は長さが約２ｍで、この制御棒集合体と、
これが挿入されている下部案内管（直径約１００ｆｆｉ
＋＋１長さ約３ｍ）の隙間は約５薗程度であり、約５０
０Ｃのナトリウム環境では熱変形が若干化じるのは避け
られない。従って、両者は接触，摺動することを前提に
設計形成され、その一つは下部案内管の上部（グリッパ
一部分）は拘束されてなく、マた、グリツバ−も若干の
自由度がある。従って、互にある程度の方向転換、傾き
が許されるので、両者間のかちり発生が避けられる。

しかし、最下部のダッシュポットにダッシュラムが挿入
される時点での芯ずれに対する効果は何ら有していない
。これに鑑み、本発明はダッシュラムがダッシュポット
に挿入される前に芯合せが自動的にできる構造としたも
のである。また、上記したように落下途中での相対的な
ずれに対するある程度の自由度を、そのまま確保できる
ように、即ち、ずれが加算された場合でも調芯ができる
ようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の原子炉制御棒下部案内管構造を実施例を用
い従来と同部分は同符号で示し同部分の構造の説明は省
略し第３図により説明する。第３図（イ）は制御棒集合
体及び下部案内管部分の詳細図、（口）は（イ）の１■
一川用視＋ｇ′Ｔ面図でリシ、ダッシュラム２０が下部
ダッシュポット２に挿入される面前の状態を示している
。そして、下部案内管３は下部ダッシュボット２の上端
が位置するあた９で上方部分との間をサポート管１９に
接続され、サポート管１９の内側には調芯管１７が配設
されている。

調芯管１７は上下方向のほほ下半分は下部ダッシュポッ
ト２と同心に、かつ、ダッシュラム２０の外径よりやや
大径の等径の細径部３７に形成され上半分は上方側が拡
大された真円の大径のテーパ１８に形成されている。一
方、ダッシュラム２０の下部ダッシュポット２の上面に
逆円！１１　＊　ｖｃ影形成れた斜面部に対応するよう
に形成された下面テーパ部の上部の外管３２の外周に円
周方向に等間隔にスペーサ２４が４個取り伺けられてい
る。そして、調芯管１７の細径部３７の内周面とスペー
サ２４表面との間の隙間は、ダッシュポット２の内径と
ダッシュポット２に仲人されるダッシュラム２０の下端
の外径との間の隙間とほぼ等しく形成され、即ち、細径
管３７の内径よシスペーサ２４の外周位置が微小径とな
るようになっている。

調芯管１７は、第３図のように下部案内管３を下部ダッ
シュポット２の上端付近で切断し絞９込み形成しないで
、別に製作した他の実施例の第４図のように第３図の該
当する部分に浴接し取シ付けてもよく、重要なことは、
絞り込まれたテーノくに沿ってスペーサ２４が移動でき
る＋４造とすることである。調芯管１７を、管の絞シ込
みによシ加工する方法、壕たけ削り出して製作する方法
等があるが、最終的にはスペーサ２４が接触摺動する部
分のテーパ１８を真円にして清らかにする必要がある。

そして、接触摺動する部分を表面硬化材のニッケル基合
金等全溶射加工し仕上げてｋくと、摺動に対してかぢシ
等を防止でき好都合である。

上記の本実施例のように下部案内管３を一部で細径部３
７となるように形成して調芯作用を持たせるものの他に
、下部案内管３そのものを調芯管にすることも可能であ
る。クリえば、スペーサ２４の外径を下部案内管３の内
径に近づけておくことである。しかし、この場合、制御
棒集合体１が動く範囲の約１ｍを摺動することになり、
落下速度の減衰を早めたり、変形による制御棒集合体１
と下部案内管３の相対的なずれに対する逃げの自由度を
制限するおそれがある。

第５図は熱変形により制御棒集合体１と下部案内管３と
がずれを生じた状態での各部の接触状況を示す模式図で
ある。制御棒集合体１の芯に対して熱変形した下部案内
管３がずれている。下部案内管３は上部がフリーで下部
はダッシュボット２に接合され、さらにダッシュボット
２は強固な炉で 心下部に下部支持構造物（図示せず）鳳接合されている
。従って、熱変形によるゆがみ（ひずみ）は図示の如く
上部に表われている。ダッシュボット２に近い部分にあ
る調芯管１７には変形は現われ難い。よって、調芯管１
７と下部ダッシュポット２との芯ずれはまず生じないも
のと考えられる。

制御棒集合体１は、落下する前は第５図の状態より約１
ｍ上部に位置しているので、最大径になるスペーサ２４
が下部案内管３の片面に接する状態となる。しかし、落
下して下部ダッシュポット２に近づくにつれて元の芯に
近づき、調芯管１７の部分に至った後、そのテーパ１８
に沿ってさらに中心に導かれ、ダッシュボット２にダッ
シュラム２０の下端が遅する前に、完全に元の芯に戻さ
れる。従って、このような変形が生じたとき、従来のＴ
ｇ造の場合に発生していたダッシュラム２０の下端とダ
ッシュボット２の上面との衝撃的な当りを回避すること
ができる。

上記した第３図の構造と第４図の構造との相違によって
、制御棒集合体１を導くことに対する差異はないが、調
芯管１７のテーパ１８部分にスペーサ２４が接するとき
の衝撃を吸収する点では、第３図のように二重管式にな
っている方が好ましいと考えられる。即ち、調芯管１７
の下部がフリーであるだめに、衝突によって受けるエネ
ルギーを自由端での振動で開放し、下部案内管３及びダ
ッシュボット２に及ぼす衝撃力を緩和できる。しかし、
調芯管１７とサポート管１９の間に形成されるスタグナ
ントナトリウム域では、特に両者の接合する部分での材
料の隙間腐食が懸念されるので、ナトリウムを流れ易く
してナトリウム中の不純物が停滞するのを防ぐようにす
るため例えば調芯管１７に穴または切り込みを設ける等
の工夫をすることが好ましい。

また、制御棒集合体１のダッシュラム２０と下部ダッシ
ュポット２との芯合せをするための調芯管１７の取付位
置は、第６図に示すように制御棒集合体１へのナトリウ
ム流入口２８よシ上部に設置されている。その理由は、
縮小化が望まれている炉心４１４成埼素を、本実施例の
６４造とするために長尺化することのないようにするた
めである。例えば、従来の下部ダッシュポット２のテー
パ部分を長くとって勾Ａ己をゆるやかにし、下部ダッシ
ュポット２の下端部との接触衝撃を小さくすると共に芯
合せのガイドの役目を持たせることも可能であるが、こ
のために、ダッシュラム２ｏへのナトリウム流入孔が覆
われてしまうので、それを避けるためにはダッシュラム
２ｏを長くする必要がある。従って、その分だけ制御棒
が長くなるのは好ましくない。

このように本実施例の原子炉制御棒下部案内管（ｈ造は
、下部ダッシュポットと同心にダッシュラム外径よシや
や大径に形成された細径部と、該細径部上部に該細径部
に接続し上部を該細径部より大径に形成されたテーパ部
とを有する調芯管を、下部ダッシュポットの上端位置よ
り上部位置の下部案内管部分に設けたので、上部駆動機
構部や下部案内管の熱変形等によるゆがみ、芯ずれが生
じている場合における制御棒集合体の上下動による調整
、特に急速挿入（スクラム）の際に、制御棒集合体と下
部案内管または下部ダッシュポットとの接触によるかち
り、衝撃、完全挿入の不備等のトラブルをなくすことが
できる。即ち、ダッシュラムが落下の際に、下部案内管
の調芯管のテーパ部分によってダッシュラムの外周の突
起物のスベ−サが案内され調芯され、細径部に人シ円滑
に挿入される。このだめ、炉の制御に幻して商い信頼性
を確保できる。また、スクラム時の衝撃による振動発生
を抑制し、他の炉心機器への振動の影響を減少できる。

上ｄピ実施列は高速増殖炉の場合について述べたが、他
の炉型、例えば、軽水炉においても、１１４用できる。

また、調芯管は円筒状物の場合について述べたが、３個
以上に分割された円筒状物でも作用効果は同じである。

そして、スペーサは、摺動摩擦の小さい例えばニラクル
基金金号の硬質材料製のボールベアリングにしてもよく
、スペーサは少なくとも３個以上を相互の１９１を等間
隔にして配設する。冑、下部ダッシュポットとダッシュ
ラムとの直径方向の隙間は、ナｌ−１７ウムクツシヨン
効果を上げること及びスクラム後にグリッパ−を外して
制御棒を垂直に維持することのため、飼えば、０．５〜
１卿のように極めて小さく形成されている。

このため、上記実施例の芯合せ（汲構がない限シ押へ時
には衝撃的な当たシが発生することが避けられない。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く本発明の原子炉制御棒下部案内管構造
は、急速挿入時に制御棒集合体を下部ダッシュポット内
に、衝撃的または振動接触を避は円滑に挿入でき信頼性
を向上できる効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の原子炉の制御棒果合体とその駆動部及び
関連機器の構成を示す説明図、第２図は第１図の制御棒
集合体及び下部案内管部分の詳細図、第３図（イ）は不
発明の原子炉１１１１側ｌ棒下部条内管構造の実施例の
制御棒集会体及び下部案内管部詳ＰＡ図、（ロ）は（イ
）のｎｔ−■矢視断面図、第４図は本発明の原子炉制御
棒案内管ｔ４造の他の実施例の第３図Ａ部と同部分の断
面図、第５図は第３図の作用説明図、第６図は第３図の
Ｂ部詳細図である。 軸、１６・・・炉心支持板、１７・・・調芯管、１８・
・・テーパ、２０・・・ダッシュラム、２４・・・スペ
ーサ、２８・・・流入口、３７・・・細径部。 代理人　弁理士　長崎博男 （ほか１名） 第　２　色 第　３　凹 （イン （口ｐ ＄４　目 茅５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炉心支持板に支持され下部兼内管が上部に一人時に
   上記下部案内管内を落下し該下部案内管内に充填される
   流体によシ緩衝されて上記ダッシュポット内に挿入され
   る制御棒果合体に形成されたダッシュラムとを設けたも
   のにおいて、上自己下部ダッシュポット内に上記ダッシ
   ュラムが挿入された位置の該ダッシュラムに開口されて
   いるナトリウム流入口より上部住難の上記下部案内管部
   分に、上記下部ダッシュポットと同心に上記タラシュラ
   ム外径よシやや大径に形成された細径部と、該細化部上
   部に該細径部に」Ｕ絖し上部を該細性郁より大径に形成
   されたテーパ部とから形成される調芯、装置を設けたこ
   とを特徴とする原子炉制御棒下部案内管構造。 ２、上記ダッシュラムの上記テーパ部上部の円周上に上
   記調芯装置の上記細径部に対し外周位置が微小径となる
   ように形成された少なくとも３個のスペーサが固着され
   ている特許請求の範囲第１項記載の原子炉側（財）棒上
   部案内管構造。