JPS6015593A - 制御棒駆動装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、制御棒駆動装置の構造に係シ、特に安全性を
高めるのに効果的な制御棒駆動装置に関する。

〔発明の背景〕

一般に原子炉には、原子力発電のエネルギ源である核燃
料の置かれている炉心における核分裂反応の度合を制御
するだめの制御棒が設けられている。制御棒は核分裂に
よシ発生した中性子を吸収するだめの中性子吸収材を内
包、あるいはそれ自身が中性子吸収材であシ、この中性
子吸収作用を有する制御棒の原子炉炉心への挿入度によ
シ核燃料の連鎖反応を制御するものである。

原子炉における核燃料の連鎖反応の制御を行なうために
は制御棒を炉心へ挿入、あるいは引抜くという動作が必
要でアシ、このために制御棒を駆動させるための機構が
必要となる。

この制御棒を駆動させるだめの機構（以下この機構を「
制御棒駆動機構」および、この機構を有する装置を「制
御棒駆動装置」と記す。）に要求される駆動機能には大
きく２種類がある。

第１の駆動機能はあるピッチで段階的に制御棒の挿入、
あるいは引抜き動作を行なう機能でおる。

（以下この機能を「通常駆動機能」と記す。）この通常
駆動機能は原子炉の起動時に制御棒を徐々に引抜く場合
、定格出力運転時に原子炉出力の維持のために制御棒を
引抜いて核燃料の反応度劣化補償を行なう場合、炉心内
部の出力分布調整を行なうために制御棒の引抜き、挿入
を行なう場合、制御棒の挿入パターンの調整、おるいは
交換する場合などに要求される機能でちる。

制御棒駆動機構に要求されるもう１つの駆動機能は、全
数の制御棒を同時に、しかも、急速に炉心に挿入させる
機能である。（以下この機能を「スクラム機能」と記す
。）このスクラム機能は、通常の原子炉停止の場合、あ
るいは、何らかの異常により原子炉を緊急停止させる必
要が呈した場合に要求される機能である。

原子炉に何らかの異常が発生した場合に制御棒の全数を
急速に原子炉炉心に挿入させる事によシ原子炉をすみや
かに、かつ、安全に停止させるスクラム機能は、原子力
発電所の安全性の上からも至上課題である。

原子力発電所の安全性の面から考えて最も重要な機器で
ある制御棒を駆動させるための制御棒駆動装置には通常
駆動機能、および、スクラム機能の維持に対して非常に
高い信頼性が要求されている。

従来、沸騰水型原子炉においては、制御棒駆動装置は原
子炉圧力容器の下部におかれ、原子炉圧力容器下鏡部を
貫通し、制御棒駆動装置と制御棒とはカップリング機構
によシ連結されている。

一般的な制御棒駆動装置の概略図を第１図に示す。

第１図に示すように制御棒駆動装置のその外観はアウタ
チューブｌとフランジ２よシ構成されておシ、この制御
棒駆動装置は原子炉圧力容器下鏡のハウジング３の内部
に挿入されフランジ２によシ制御棒駆動装置とハウジン
グ３とが固定される。

制御棒駆動装置はアウタチューブ１の内部にその駆動機
構の大部分が納められた非常に精密な機器でアシ、その
主要部品としてはアウタチューブ１の内側に位置するシ
リンダチューブ４、そのシリンダチューブ４の内面を摺
動するインデックスチューブ５、およびそのインデック
スチューブ５の内側に位置するピストンチューブ６等の
チューブ類、および、インデックスチューブ５の最上部
に取シ付けられ制御棒カッブリ／グアとのカップリング
に用いられるカップリングスパッド８、および制御棒カ
ップリング７とカップリングスパッド８のカップリング
を解除する時に用いられピストンチューブ６の最上部に
位置するアンカップリングロッド９、更に、制御棒側か
ら制御棒駆動装置内へ侵入する原子炉炉水に含まれるク
ラッドを除去するためにアウタチューブ１の最上部に位
置するアウタフィルタ１０、ちるいはフランジ２の上面
に取り付けられるストレーナ１１、更に制御棒駆動装置
の通常駆動時にインデックスチューブ５の外表面に設け
られた溝とかみ合うことによってインデックスチューブ
５の停止位置を設定するコレットフィンガ１２、更にシ
リンダチューブ４とインデックスチューブ５、および、
インデックスチューブ５とピストンチューブ６、および
ピストンチューブ６と７２ンジ２などのそれぞれの摺動
面に用いられるシール１３類などが主要部品である。次
に通常駆動時の挿入動作時における制御棒駆動機構とし
ての各部の動きは、７う／ジ２に設けられた通路Ａよシ
導入される駆動水はシリンダチューブ４下部に導かれ、
インデックスチューブ５の下面に圧力を加えインデック
スチューブ５を上方に押し上げ、更に、インデックスチ
ューブ５とピストンチューブ６とで形成された空間にあ
る駆動水はピストンチューブ６の上部に設けられた孔１
４を通ってピストンチューブ６の内面に導かれ通路Ｂを
通って系外へ導かれ挿入動作が行なわれる。第１図の矢
印ａは制御棒駆動装置の挿入動作時の駆動水の流れを示
す。引抜動作時は挿入動作時とは逆の動きによシ引抜動
作が行なわれる。

スクラム時における制御棒駆動装置の各部の動きは基本
的には通常駆動時における挿入動作時と同一であるが、
原子炉内部の炉水圧力が通路Ａよシ導入される駆動水の
圧力よシ高い場合、原子炉炉水はアウタチューブ１とハ
ウジング３の内側に取シ付けられているサーマルスリー
ブ１５との間に形成される空間を通シ、フランジ２に取
シ付けられたストレーナ１１を通過し、更にフランジ２
に設けられたオリフィス１６を通って通路Ｃに導かれる
。ここで通路Ｃはフランジ２の内部に設けられたボール
チェック弁１７と接続されておシ通路Ｃを通過した炉水
はその圧力が通路Ａよシ導かれる駆動水の圧力よシ高い
だめボールチェック弁１７内に設けられたボール１８を
通路Ａの方向に押し上げ、通路Ｃに導かれた炉水がイン
デックスチューブ５下部に導かれインデックスチューブ
５を急速に押し上げスクラム動作が行なわれる。

アウタチューブ１とハウジング３との間に位置するサー
マルスリーブ１５はハウジング３が取シ伺けられている
制御棒案内管１９下部に取シ付けられてお９、サーマル
スリーブ１５の下部はリング２０に固接されてお）、こ
のリング２０を介してハウジング３の内面に接触してい
る。このサーマルスリーブ１５は薄い板の組合せで構成
されておシ、又、リング２０を介して・・シリング３の
内面に接触しているだけであるので、このサーマルスリ
ーブ１５には制御棒駆動装置の重量をささえる機能は全
くなく制御棒駆動装置の重量は全てフランジ２を介しハ
ウジング３によってささえられる構造となっている。こ
のため、何らかの理由でハウジング３が破断した場合ノ
・ウジフグ３以外に制御棒駆動装置の重量をささえる構
造物を有しないため制御棒駆動装置は落下し、原子ｒ内
の炉水が原子炉外へ流れ出るという可能性があった。こ
の為従来の制御棒駆動装置にはハウジング３が破断し制
御棒駆動装置が落下することに対する安全対策が施され
ておシその概略図を第２図に示す。

制御棒駆動装置の落下防止装置は第２図に示すようにハ
ウジング３の間に設置された上ビーム２１と下ビーム２
２とその間にある緩衝器２３、および緩衝器２３とロッ
ド２４を介して接続されている格子２５から構成されて
いる。ロッド２４と格子２５はネジ止め構造となってい
る。又、格子２５は制御棒駆動装置のフランジ２の下部
に位置している。第２図に示すような装置を用いること
によシ制御棒駆動装置の落下は防止できるが制御棒駆動
装置を定期点検で分解する場合は全ての格子２５を分解
して取シはずさねばならないという不便な点があった。

さらに、この落下防止装置を取シ付けねばならないため
、原子炉圧力容器下部に大きなスペースが必要になると
いう欠点もあった。

〔発明の目的〕

本発明の目的はハウジングが破断した際にも、落下防止
装置の助けを借シることなく、制御棒駆動装置それ自体
で落下を防止するようにした点にある。

〔発明の概要〕

上述の目的を達成するため、本発明の制御棒駆動装置は
、フランジと制御棒案内管をスリーブによｐ連結するこ
とを特徴とする。

上記の如く構成することによシ、ハウジングが破断した
場合にも、制御棒駆動装置それ自体はスリーブを介して
制御棒案内管によ）支持される。

制御棒駆動装置を支持するに充分な強度を持たせる為、
スリーブは従来のものに比し充分な肉厚を有するものが
用いられる。

又、定期的な保守、あるいは交換の為に、制御棒駆動装
置をその据付位置から取出す際の障害とならないようス
リーブと制御棒案内管はバヨネット機構他の着脱自在な
機構によシ連結する。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第３図によシ説明する。第３
図に示すように制御棒案内管１９にはハウジング３が取
シ付けられている。制御棒駆動装置はフランジ２を介し
てハウジング３に固定されるが、このフランジ２上面に
はスリーブ２６が直接固設されておシ又このスリーブ２
６の上端はバヨネット機構によって制御棒案内管１９下
部と接続される構造となっている。スリーブ２６の内側
にはアウタチューブ１、シリンダチューブ４、インデッ
クスチューブ５、ピストンチューブ６がそれぞれ配置さ
れ、更にシリングチューブ４とインデックスチューブ５
、インデックスチューブ５とピストンチューブ６、ピス
トンチューブ６とフランジ２などのそれぞれの間はシー
ル１３を介して摺動する構造である。

本発明による制御棒駆動装置の特徴はスリーブ２６を直
接フランジ２上面に固設しその上端を７（ヨネット機構
によシ制御棒案内管と接続できる構造とした点であシ、
このような構造である制御棒駆動装置は装置全体を）・
ウジング３の内部に挿入しバヨネット機構によシスリー
ブ２６の上端と制御棒案内管１９下部とを接続し、更に
ハウジング３と制御棒駆動装置のフランジ２とをネジ止
めすることにより制御棒駆動装置はハウジング３を介し
て原子炉圧力容器下部にしつかシと固定されることにな
る。又、７う／ジ２上面にスリーブ２６を直接固設し、
更に、スリーブ２６の上端はノくヨネット機構により制
御棒案内管１９に接続されるので、たとえハウジング３
がなくても制御棒駆動装置全体の重量をささえるのに十
分な構造となっている。また、第１図に示した従来型の
制御棒駆動装置において原子炉炉水の圧力でスクラム動
作を行なう場合、制御棒駆動装置内に導入された炉水は
フランジ２に取シ付けられたストレーナ１１を通過し更
にオリフィス１６から通路Ｃを通ってボールチェック弁
１７に導かれ、更にボール１８を押し上げインデックス
チューブ５の下部を加圧してスクラム動作を行なうが、
第３図に示した本発明の実施例においても炉水によるス
クラム動作の過程はほとんど従来型と同一である。すな
わち、制御棒駆動装置内部に導入された炉水懐スリーブ
２６とアウタチューブ１との間で形成される隙間を通シ
、スリーブ２６とアウタチューブ１０間にｓｂフランジ
２面に設けたオリフィス１６から通路Ｃを経てポールチ
ェック弁１７内に位置するボール１８を押し上げてイン
デックスチューブ５下部に導入され、インデックスチュ
ーブ５下端を加圧しスクラム動作を行なう。この時の水
の流れを第３図の矢印すで示す。又、他の動作において
は第１図に示す場合と同じである。

本発明の実施例に示した制御棒駆動装置は第１図に示し
たサーマルスリーブ１５を第３図に示すようなフランジ
２上面に直接固設したスリーブ２６と構造を変えている
がこの変更に伴う制御棒駆動装置の他の部分の変更はほ
とんどない。すなわち第１図に示すサーマルスリーブ１
５、ストレーナ１１、リング２０を第３図に示すように
スリーブ２６をフランジ２の上面に直接固設しオリフィ
ス１６と通路Ｃを第３図に示す位置に移すという変更だ
けでよい。そしてこの強度的に十分な構造のスリーブ２
６を用いることによシ何らかの理由でハウジング３が破
断しても制御棒駆動装置の重量はスリーブ２６で十分に
ささえられるため制御棒駆動装置は落下することがない
。又、ハウジング３が破断しても制御棒駆動装置が落下
することがなくなるので第２図に示したような制御棒駆
動装置の落下防止機構は不要となる。この落下防止機構
が不要となることによシ、制御棒駆動装置の据付時、お
よび定期点検時に落下防止機構の解体１組立作業が不要
となシエ数の低減、および作業性の向上にも有効である
。また、スペースの削減にも有効である。

第３図ではオリスイス１６をスリーブ２６とアウタチュ
ーブ１とで形成される隙間の最下部に設けたが、第１図
に示したオリフィス１６と通路Ｃの位置を変えずにスリ
ーブ２６の下部に１個あるいは複数個の孔とフィルタを
設は制御棒駆動装置内に尋人された炉水をこの孔とフィ
ルタを通してオリフィス１６まで導くようにしても特に
問題はない。

更に第３図においてスリーブ２６とアウタチューブ１と
で形成される隙間にフィルタを設は炉水に含まれる異物
を除去すればよシよい効果が得られる。

次に第４図、第５図でスリーブ２６を７ランク２上面に
固着する方法の具体的実施例を示す。第４図に示した例
はフランジ２上面に設けた溝にスリーブ２６をはめ込み
第４図に示すように溶接によシ固着した場合である。又
、第５図に示した例はフランジ２上面に設けた溝の内面
および、スリーブ２６下部にネジを設はスリーブ２６と
フランジ２とをネジによシ固着した例である。第４図。

第５図に示した例はそれぞれ溶接の場合とネジ止めの場
合の一例であるが、第４図、第５図に示した以外の方法
であってもスリーブ２６とフランジ２とを固着すること
が可能であればよいことはいう且でもない。

〔発明の効果〕 本発明によれば、スリーブをフランジ上面に直接固設す
ることによシ、このスリーブがフランジで接合されたハ
ウジングと強度的に同じ効果を持つので、例え、ハウジ
ングが破断しても制御棒駆動装置の落下を防止すること
が可能と々シ安全性の向上に効果がある。さらに、制御
棒駆動装置の落下防止装置が不要となることにより、制
御棒駆動装置の据付時、および定期点検時における組立
。

分解の作業工数の大巾低減が可能となシ、特に定期点検
時における作業工数の大巾低減は作業員の破曝の大巾低
減に効果的である。また、落下防止装置が不要となるこ
とによシ、その落下防止装置取付スペースも不要となる
。このことは、原子炉圧力容器下部キャビティのスペー
ス確保、供用期間中検査スペースの確保、制御棒駆動装
置交換装置の作業性の向上に効果的であり、かつ、この
ようにスペースが広くなることは原子炉建屋の高さを低
くすることにも効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の制御棒駆動装置の構造を示す断面図、第
２図は制御棒駆動装置の落下防止機構の概略図、第３図
は本発明の実施例を示す断面図、第４図、第５図はスリ
ーブとフランジを固設する方法を示す断面図である。 １・・・アウタチューブ、２・・・フランジ、３・・・
ハウジング、２６・・・スリーブ、Ａ、Ｂ、Ｃ・・・通
路、矢印ａ・・・挿入動作時の駆動水の流れ、矢印ｂ・
・・スクラ１９　７　蓼　耐 笥　２Ｅｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉圧力容器の制御棒駆動装置ハウジング内に挿
   入し、フランジを用いて固定するようにした制御棒駆動
   装置において、制御棒駆動機構をその内部に有するアウ
   タチューブと前記制御棒駆動機構ハウジングの間にスリ
   ーブを設け、このスリーブの一方を制御棒案内管に他方
   を前記フランジに軸方向に連結したことを特徴とする制
   御棒駆動装置。 ２、前記スリーブと前記７シンジを固着し、前記スリー
   ブと前記制御棒案内管をノくヨネット機構によシ連結し
   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。