JPS60128388A - 制御棒駆動機構の駆動方法 - 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−の技術分野〕 本発明は、沸騰水型原子炉（以下ＢＷＲと称する）の制
御棒駆動システムに関する。

〔発明の技術的背景〕　− 読は、第１図に示すように、原子炉圧力容器（以下ＲＰ
Ｖと称する）ｌ内に多数の燃料集合体２を装荷して炉心
３を構成している。これらの燃料集合体２は、第２図に
示す如く角筒状の燃料チャンネル４内に多数の燃料棒５
がマトリックス状に配列して収容された構成のもので、
各燃料集合体２は上部を上部格子板６によって支持され
、下端を、炉心支持板７を貫通して配置された燃料支持
金具８によって支持されている。燃料支持金具８の下端
には制御棒案内管９が連結され、各制御棒案内管９の下
端は、ＲＰＶｌの底部を貫通して取付けられた制御棒駆
動ハウジング（以下ＣＲＤハウジングと称する）１Ｏの
上端に連結されている。各ＣＨＤハウジングｌＯ内には
制御棒駆動機構（以下ＣＨＤと称する）１１が収容され
、各ＣＲＤ　１１はその下端フランジ１２をＣＲＤハウ
ジング１０の下端フランジ１３にボルト締めによって取
付けられている。ＣＲＤ　１１の上端には制御棒（以下
ＣＲと称する）１４が連結されている。このＣＲ１４は
第２図に示す如く断面十字形をなすもので、制御棒案内
管９内に挿通され、燃料支持金具８を貫通して、４体の
燃料集合体２の間に形成される十字形空間内に挿入され
、または下方へ引抜かれる。なお図中１５は炉心３の燃
料集合体２間に配置された中性子１Ｏの内側にはサーマ
ルチューブ１６、アウタ一チー−ブ１７が順次配置され
、アウターチューブ１２の下端は閉塞して前記下端フラ
ンジ１２が形感されている。またアクタ−チューブ１７
の上部には環状空間が形成され、コレットピストン１８
が昇降自在に収容されている。コレットピストン１８の
上面にはコレットフィンガ１９が連設され、かつ、これ
らのピストン１８およびコレットフィンガ１９はコレッ
トスプリング２０によシ下方向へ付勢されている。

アウターチューブ１７内にはインデックスチューブ２ノ
が昇降自在に収容されている。このインデックスチュー
ブ２ノは外周に高さ位置の異なる複数のノツチ２２を有
し、下端には駆動ピストン２３を備えている。１だイン
デックスチューブ２１の上端にはカップリングスパッド
２４が取付けてあシ、このカップリングスパッド２４上
部のスプリングフィンガ２５が前記ＯＲ１４の下端に着
脱自在に連結されている。

インデックスチューブ２１はいずれかのノツチ２２に前
記コレットフィンガ１９を係合させて下降動作が禁止さ
れている。また前記アウターチューブ１７の上端にはガ
イドキャップ２６が形成されている。このガイドキャッ
プ２６は、コレットピストン１８が上昇したときコレッ
トフィンガ１９と係合してこのコレットフィンガノ９を
インデックスチューブ２１０ノツチ２２に対して保合不
能状態とする。

また、インデックスチューブ２１内にはピストンチー−
ゾ２７が下方よシ挿入され、このピストンチューブ２７
の周壁土部にはバッファオリフィス２８が複数個設けら
れている。

前記ＣＨＤハウジングＩＯの下端フランジ１３からアウ
ターチューブ１７の下端７ランゾ１２にわたって、挿入
用加圧水供給孔２９および引抜用加圧水供給孔３０が形
成されている。挿入用加圧水供給孔２９は前記駆動ピス
トン２３の下面側に連通し、引抜用加圧水供給孔３０は
ピストンチューブ２７内、バッファオリフィス２８およ
びピストンチューブ２７・インデックスチュー１２１間
を通して駆動ピストン２３の上面側に連通して込る。ま
たアウターチューブ１７内には引抜用加圧水供給孔３Ｏ
と前記コレットピストン１８の下面側とを結ぶ細径のコ
レットフィンガ解除用流路３１が形成されている。

第４図は前記挿入用または引抜用加圧水供給孔２９．３
０内圧加圧水を供給する制御棒駆動水圧装置（以下ＩＣ
Ｕと称する）３２を示すもので、図中３３は復水貯蔵タ
ンク、３４はポンプであシ、３５はアキュムレータであ
る。また図中３６は流量調整弁、３７は開閉弁であシ、
３８ａ、３８ｂ　、３８ｃ　、３８ｄは方向選択弁であ
る。

復水貯蔵タンク３３内の水はポンプ３４によシ加圧され
、流路調整弁３６全通して送出されるが、この流量調整
弁３６と挿入用加圧水供給孔２９との間には方向選択弁
３８ａが介挿され、流量調整弁３６と引抜用加圧水供給
孔３０との間には方向選択弁３０が介挿されている。ま
た他の２つの方向選択弁３８ｅ　、３８ｄは排水用の流
路を開閉するものである。なお、第４図中３９はポンプ
３４の吸込側圧力を検出する圧力検出器、４０はポンプ
３４の吐出側の流量を検出する流量検出器でめシ、流量
検出器４０からの検出信号は制御部４ノへ出力され、前
記流量調整弁３６の開度を制御する。また図中４２゜４
３は逃し弁であり、４４，４５．４６は逆止弁である。

逆止弁４４．４５の出口側は排出ヘッダー４７に接続さ
れている。

次に動作を説明する。

ＣＲ１４の挿入動作は次のように行なわれる。

挿入信号が発生すると、まず方向選択弁３８ａ。

３８ｄが開弁し、ポンプ３４よシ送出された加圧水が挿
入用加圧水供給孔２９を通して駆動ピストン２３の下面
側へ供給され、インデックスチューブ２ノが上昇する。

同時に駆動ピストン２３の上面側の水は引抜用加圧水供
給孔３ｏを通過し、方向選択弁３８ｄおよび逆止弁４４
を経て排水ヘッダー４７に放出される。インデックスチ
ューブ２ノの上昇によシ、その上端にカップリングツノ
４ツド２４を介して連結されたＣＲ１４も一体に上昇し
、炉心３に挿入される。ここで、インデックスチー−プ
２ノとコレットフィンガ１９との関係は第５図の通シで
ある。インデックスチューブ２１に設けられたノツチ２
２を上から下に向って、仮に２２ｈ＊２２ｂ＊２２ｃｒ
２２ｒｌとし、コレットフィンガ１９がノツチ２２ａに
係合している状態（第５図（ａ））から次のノツチ２２
ｂに係合するところまでインデックスチューブ２ノを挿
入するものとすると、まずインデックスチュープ２ノを
同図（ｂ）のように、ノツチ２２ｂがコレットフィンガ
１９を通過するところまで過剰に上昇させる。その後、
方向選択弁３８ａ、３８ｄを閉弁させ、駆動ピストン２
３の下向側への加圧水の供給を停止してＣＲ１４とイン
デックスチューブ２１とを自らの自重によシ落下させる
と゛、同図（ｃ）に示すように所定のノツチ２２ｂがコ
レットフィンガ１９に係合したところで、インデックス
チューブ２ノおよびＣＲ１４が停止する。このように、
過剰な上昇位置から所定の位置までインデックスチュー
ｆ２１’Ｊ、−よびＣＲ１４を落下させる動作をセトル
動作と称している。

第６図はＣＲ１４の引抜動作時におけるインデックスチ
ューブ２ノとコレットフィンガ１９との関係を示すもの
である。今、同図（、）の如くコレットフィンガ１９が
ノッチ２２ｃＫ係合している状態から１つ上位のノツチ
２２ｂに係合する（同図（ｆ）　）ところまでインデッ
クスチューブ２１を引抜くものとすると、まず引抜信号
にょ）方向選択弁３８ｍ　、３８ｄが短時間（約１秒間
）だけ開弁して駆動ピストン２３の下面側に加圧水が供
給される。そこでインデックスチューブ２１は同図（、
）の位置から（ｂ）の位置までゎずかに上昇し、コレッ
トフィンガ１９をノツチ２２ｃよシ離脱させる。続いて
方向選択弁３８ｍ　。

３８ｄが閉弁すると同時に他の２つの方向選択弁３８ｂ
、３８ｃが開弁する。これによってポン７’Ｊ４よシ送
出された加圧水が引抜用加圧水供給孔３Ｏを通して駆動
ピストン２３の上面側へ供給され、同時にコレットフィ
ンガ解除用流路３ノを通してコレットピストン１８の下
面側へも供給される。したがって同図（ｃ）の如くコレ
ットピストン１８と共にコレットフィンガ１９がコレッ
トスジリング２ｏを圧縮しながら上昇し、コレットフィ
ンガ１８の上端がガイドキャップ２６に摺接してインデ
ックスチー−プ２１の外周面よシ離間する。このためコ
レットフィンガ１８はいずれのノツチ２２に対しても保
合不能な状態となる。この状態は約２秒間保持されるが
、その間にインデックスチューブ２１は駆動ピストン２
３の上面に作用する加圧水によシ同図（ｄ）の如く引抜
保持されるべき位置の近くまで引抜かれる。このとき駆
動ピストン２３の下面側の水は挿入用加圧水供給孔２９
を通過し、方向選択弁３８ｃおよび逆止弁４４を経て排
水ヘッダー４７に放出される。その後、方向選択弁３８
ｂ、３８ｃを閉弁させ、コレットフィンガ１９の下面側
および駆動ピストン２３の上面側への加圧水の供給を停
止すると、同図（、）の如くコレットフィンガ１９がコ
レットスジリング２０によシ下方へ復帰してノツチ２２
に対し係合可能な状態となる。続いてＣＲ１４およびイ
ンデックスチューブ２１は自らの自重によシ落下する。

そして最初のノツチ２２ｂが同図（ｆ）の如くコレット
フィンガ１９に係合したところでインデックスチューブ
２１およびＣａＩ２が停止し、引抜動作が完了する。こ
の引抜動作の場合、同図（ｅ）から（ｆ）に至る変化を
七トル動作と称している。

〔背景技術の問題点〕

ＣＲ１４の挿入または引抜操作時のセトル動作を円滑に
行なわせるためＶＣ１炉心３内では第２図の如（ＣＲ１
４と燃料集合体２との間にＣＲ１４の自由落下を妨げな
い程度の隙間Ｃが設けられている。

一方、燃料集合体２は核燃料の燃焼が進行するにつれて
高温クリープ等によシ変形が生じる。

そしてこの変形があまシ大きくなると、ＣＲ１４と燃料
集合体２との間の隙間Ｃが小さくなり、ＣａＩ２が燃料
集合体２に接触してその自由落下が妨げられるようＫな
るのそ、燃料集合体２の変形量が、ＣＲ１４の自由落下
を妨げる程度に至る期間を燃料集合体２の寿命と定め、
燃料集合体２の変形量が予測された一定の量に達すると
その燃料集合体２を新しいものと交換するようにしてい
る。

とζろで、経済性の向上および放射性廃棄物の低減をは
かる上で、燃料集合体２の寿命すなわち使用期間を延長
することが望まれる。しかしながら、燃料集合体２の使
用期間を長くするとその変形量も太きくなｊ５．ＣａＩ
２のセトル動作が不確実になシ、ＢＷＲの安全性を低下
させるおそれがあった。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情にもとづいてなされたもので、
その目的は、燃料集合体の変形によ＃）ＣＲと燃料集合
体との接触が生じてもＣＲの七トル動作が確実に行なわ
れ、燃料集合体の使用期間を延長して経済性の向上およ
び放射性廃棄物の低減をはかシ、かつＢＷＲの安全性を
向上することができるＢＷＲの制御棒駆動システムを提
供することにある。

〔発明の概要〕

以上の目的達成のため、本発明の制御棒駆動システムは
、ＣＲの挿入・引抜操作時における七トル動作を、コレ
ットピストンを作動させない程度の低圧の加圧水を引抜
用加圧水供給孔よシ供給し、ＣＲおよびインデックスチ
ューブの自重に加圧水の圧力を加えて行なわせることを
特徴としている。

これＫよって、燃料集合体の変形によ、９０Ｒと燃料集
合体との接触が生じてもＣＲのセトル動　。

作は確実に行なわれることになる。

したがって燃料集合体の使用期間を延長することもでき
、その結果、経済性が向上し、放射性廃棄物も低減する
。

また、ＣＲの七トル動作が確実になるため、ＢＷＲの安
全性が向上する。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を示す。なお第１図ないし第４図
に示す部分については従来と同様であシ、ＨＣＵ　３２
を制御する制御装置に特徴があるので、第７図および第
８図によシ動作を説明することによって、上記制御装置
の構成を明らかにする。

まずＣＲＪ　４の挿入動作は次のように行なわれる。

挿入信号が発生すると、まず方向選択弁３８ａ。

３８ｄが開弁する。これによってポンプ３４より送出さ
れた加圧水が挿入用加圧水供給孔２９を通して駆動ピス
トン２３の下向側へ供給され、インデックスチューブ２
１が上昇する。今、インデックスチューブ２１に設けら
れたノツチ２２を上から下に向って２２ｍ　＋　２２ｂ
　、２２ｃ、。

２２ｄとし、コレットフィンガ１９がノツチ２２ｍに係
合している第７図（、）の状態から、コレットフィンガ
１９が１つ下位のノツチ２２ｂに係合するところまでイ
ンデックスチューブ２１を挿入するものとすると、まず
インデックスチューブ２１を同図（ｂ）のように、ノツ
チ２２ｂがコレ、トフィンガ１９をわずかに通過すると
ころまで過剰に上昇させる。このとき駆動ピストン２３
の上面側の水は引抜用加圧水俣１８（ｆｓｔ）を通過し
、方向選択弁３８ｄおよび逆止弁４４を経て排水ヘッダ
ー４７に放出される。　。

次に方向選択弁３８ａ、３８ｄを閉弁させると同時に他
の２つの方向選択弁３８ｂ　、３８ｃを開弁させて、コ
レットピストン１８を作動させない程度の低圧の加圧水
を引抜用加圧水供給孔３Ｏより供給する。このとき、加
圧水の一部はコレットフィンガ解除用流路３１を通して
コレットヒストン１８の下面側へ供給されるが、低圧で
あるためコレットピストン１８は作動しない。そして加
圧水はピストンチューブ２７内、バッフ７オリフイス２
８およびピストンチューブ２７とインデックスチューブ
２ノとの間を通して駆動ピストン２３の上面側へ供給さ
れるので、インデックスチューブ２１およびＣＲＪ４は
自らの自重に加圧水の圧力が加えられてセトル動作する
。すなわち、インデックスチューｆ２１およびＣＲＪ４
は、同図（Ｃ）の如くノツチ２２ｂがコレットフィンガ
１９に係合したところで停止し、挿入動作が完了する。

また、ＣＲ１４の引抜動作は次のように行なわれる。な
お、第８図（＝）の如くコレットフィンガ１９がノツチ
２２ｃに係合している状態から１つ上位のノツチ２２ｂ
に係合する　同図（ｆ）　のところまでインデックスチ
ュー１２１を引抜くものとする。

まず引抜信号によシ方向選択弁３８ａ、３８ｄが短時間
（約１秒間）だけ開弁して駆動ピストン２３０下面側に
加圧水が供給される。そこでインデックスチューブ２１
が同図（ａ）の位置から（ｂ）の位置までわずかに上昇
し、コレットフィンガ１９をノツチ２２ｃよシ離脱させ
る。

続いて方向選択弁３８ａ、３１Ｊｄが閉弁し、同時に他
の２つの方向選択弁３８ｂ、３８ｃが開弁する。これに
よってボン７６３４より送出された加圧水が引抜用加圧
水供給孔３０を通して駆動ピストン２３の上向側へ供給
され、同時にコレットフィンガ解除用流路３ノを通して
コレットヒストン１８の下面側へも供給される。したが
って同図（ｃ）の如くコレットピストン１８と共にコレ
ットフィンガ１９がコレットスゲリング２０を圧縮しな
がら上昇し、コレットフィンｆｉｇの上端が力゛イドキ
ャラｆｚｅに摺接してインデックスチューブ２１の外周
面よシ離間する。このためコレットフィンガ１８はいず
れのノツチ２２に対しても保合不能な状態となる。

この状態は約２秒間保持されるが、その間にインデック
スチューブ２１は駆動ピストン２３の上面に作用する加
圧水によシ同図（ｄ）の如く引抜保持位置近くまで引抜
かれる。このとき、駆動ピストン２３の下面側の水は挿
入用加圧水供給孔２９を通過し、方向選択弁３８ｃおよ
び逆止弁４４を経て排水ヘッダー４２に放出される。

その後、方向選択弁３８ｂ　、３８ａを閉弁させ、コレ
ットフィンガ１９の下面側および駆動ピストン２３の下
面側への加圧水の供給を停止すると、同図（、）の如く
コレットフィンガ１９がコレットスプリング２０によシ
下方へ復帰してノツチ２２に対し係合可能な状態となる
。

続いて、再び方向選択弁３８ｂ　、３８ｃを開弁させ、
コレットピストン１８を作動させない程度の低圧の加圧
水を引抜用加圧水供給孔３Ｏよシ供給する。このとき加
圧水の一部はコレ。

トフィンガ解除用流路３１を通してコレットピストン１
８の下面側へ供給されるが、低圧であるためコレットピ
ストン１８は作動しない。そして加圧水はピストンチュ
ーブ２７内を通過して駆動ピストン２３の上面に作用す
るので、インデックスチューブ２１およびＣＲ１４は自
らの自重に加圧水の圧力が加えられて七トル動作する。

すなわちインデックスチューブ２ノおよびＣＲ１４は、
同図（ｆ）の如くノツチ２２ｂがコレットフィンガ１９
に係合したところで停止し、引抜動作が完了する。

以上の構成では、燃料集合体２の変形によりＯＲＪ　４
と燃料集合体２との接触が生じてもＣＲ１４のセトル動
作はＨＣＵ　３２よシ供給される加圧水によって強制的
に行なわれるので、燃料集合体２の使用期′間を延長す
ることができる・したがって、燃料集合体２の使用期間
延長によシ経済性が向上し、放射性廃棄物も減少する。

また、ＣＲ１４のセトル動作が確実になるため調の安全
性が向上する。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば、燃料集合体の変
形によシＣＲと燃料集合体との接触が生じてもＣＲのセ
ト火動作が確実に行なわれ、燃料集合体の使用期間を延
長して経済性の向上おかつ朧の安全性を向上することが
できる兄の制御棒駆動シ哀テムを提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は同の一部を示す概略断面図、第２図は第１図の
■−■断面図、第３図はＣＨＤの縦断面図、第４図はＨ
ＣＵの概略系統図、第５図および第６図は従来例を示す
もので、第５図はＣＲの挿入動作時におけるインデック
スチューブとコレットフィンガとの関係を動作順に示す
模式図、第６図は同じ（ＣＲの引抜動作時における模式
図、第７図および第８図は本発明の一実施例を示すもの
で、第７図はＣＲの挿入時におけるイアデックスチュー
ブとコレットフィンガとの関係を動作順に示す模式図、
第８図は同じ（ＣＲの引抜動作における模式図である。 １・・−ＲＰＶ（原子炉圧力容器）、２・・・燃料集合
体、３・・・炉心、１０・・・ＣＲＤ／−ウジング（制
御棒駆動機構７〜ウクング）、１１・・・ＣＲＤ　（制
御棒駆動機構）、１４・・・ＣＲ（制御棒）、１８・・
・コレラ。 トビヌトン、１９・・・コレットフィンガ、２０・・・
コレットスプリング、２１・・・インデックスチュ・・
・ノツチ、２３・・・駆動ピストン、２９・・・挿入用
加圧水供給孔、３０・・・引抜用加圧水供給孔、３２・
・・ＨＣＵ　（制御棒駆動水圧装置）。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第３ 第１図 第４図 第５図 （ａ）　（ｂ）　（Ｃ） 第６ （ｄ）　（ｅ）　（ｆ） 第。 （ａ）　（ｂ） （Ｃ） 第８ （ｄ）　（ｅ）　（ｆ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外周に高さ位置の異なる複数のノツチが設けられ上端に
   制御棒を連結したインデックスチューブと、このインデ
   ックスチューブの下端に設けられた駆動ピストンと、前
   記インデックスチューブのいずれかのノツチに係合して
   インデックスチューブの下降動作を禁止するコレットフ
   ィンガと、このコレットフィンガと一体に昇降自在に設
   けられ上昇動作によシコレッ、トフィンガを前記インデ
   ックスチューブのノツチに対し保合不能状態とするコレ
   ットピストンと、このコレットピストンを下方向へ復帰
   させるコレットスプリングと、前記駆動ピスト／の下面
   側に連通する挿入用加圧水供給孔と、前記駆動ピストン
   の上面側および前記コレットピストンの下面側に連通ず
   る引抜用加圧水供給孔と、挿入信号により前記挿入用加
   圧水供給孔よシ供給してインデックスチューブを所定の
   挿入保持位置よりもわずかに過剰に挿入動作させたのち
   、前記引抜用加圧水供給孔へ前記コレットピスト／を作
   動させない程度の低圧の加圧水を供給してインデックス
   チューブを七トル動作させ、引抜信号によシ前記挿入用
   加圧水供給孔よシ短時間だけ加圧水を供給してインデッ
   クスチューブをわずかに上昇させコレ、トフィンガをノ
   ツチより′離脱させたのち、前記引抜用加圧水供給孔よ
   り加圧水を供給し前記コレットピストンを上昇さセテコ
   レ、トフィンガをノツチに対し係合子・能状態としてイ
   ンデックスチューブを所定の引抜保持位−置近くまで引
   抜動作させ、続いて引抜用加圧水供給孔へ前記コレット
   ピストンを作動させない程度の低圧の加圧水を供給して
   インデックスチューブをセトル動作させる制御棒駆動水
   圧装置とを具備したことを特徴とする制御棒駆動システ
   ム。