JPS61139793A - 原子炉の制御棒駆動機構 - 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〕 この発明は、沸騰水形原子炉の制御棒駆動機構に関する
。

〔発明の技術的背景〕

沸騰水形原子炉の従来の制御棒駆動機構を第５図につい
て説明する。

制御棒駆動機構４のハウジング２は、−その上端部外壁
において原子炉圧力容器の底壁１に鉛直かつ水密に固着
され、その上端部に制御棒案内管３の下端が鉛直かつ水
密に固着され、大部分が長尺の円筒形であって、下端は
フランジ部１３に形成されている。ハウジング２の内周
面にはサーマルスリーブ５が密着してはめ込まれ、さら
にその内側には、下端にフランジ部１４を有する長尺円
筒形の主シリンダ６が、ハウジング２と同心にサーマル
スリーブ５の内面との間に一定の間隔を保持して下方よ
り挿入されると共に、フランジ部１３の下面外縁部にフ
ランジ部１４の上面において複数本のボルト１５により
締着されている。主シリンダ６内には、下端にピストン
ヘッド７を有する駆動ピストン８が上下移動自在に挿入
されている。

駆動ピストン８：よ、その上方部が中空のピストン棒で
あって内部シリンダ９を形成し、その上端に固着のカプ
リングスパッド１０及びスプリングフィン力１゛１１に
より制御棒案内管３内を上下移動自在の制御棒工２の下
端に連結されている。ピストンヘッド７にはその中心長
さ方向に貫通穴が設けられ、９の貫通穴を挿通するピス
トン管１６には、その上端に内部シリンダ９内に挿入さ
れた停止ピストンヘッド１７が、又、下端に主シリンダ
６の内意底部をふさぎ下先端中心に小直径突出部を有す
る下部ピストンヘッド１８が固着されている。

ピストン管１６の上端部薯こはこの管壁を内外ｌこ貫通
する複数個の流水孔１９を設け、流水孔１９を通じてピ
ストン管１６の内部と内部シリンダ９の内部ピストンヘ
ッド７の上面側とを連通させている。

主シリンダ６の上端部には環状のコレットシリンダ２０
が設けられ、コレットシリンダ２０内ｌこは、その中を
一定範囲上下移動可能に環状コレットピストン２１が挿
入されている。コレットピストン２１の内外周面には、
上下方向に位置をずらしてそれぞれ２個づつの環状コレ
ットシールリング２２が付設されている。なお、外周面
のコレットシールリング２２のそれぞれは、内周面のコ
レットシールリング２２のそれぞれより上方に位置して
いる。コレットピストン２１の内側上端部には、コレッ
トシリンダ２０と同心にして薄肉部分円筒状をなす複数
個のたわみ部材２３が、上方に向けて鉛直に一体に形成
され、これらのたわみ部材２３゛の上端にはｆｉたわみ
部材２３と同一材質の部分環状コレットフィンガ２４が
駆動ピストン８側に突出して一体に敗り付けられている
。コレットフィンガ２４は、上面が外側端部付近から中
心に向けて下降する傾斜面と、この傾斜面の端部に続き
内側端部まで延びる水平面とにより形成されている。な
お、コレットフィンガ２４の下面は、コレットシリンダ
２０の内壁上端面に接触する位置でその下降を抑制され
る。又、下降する駆動ピストン８を軸線方向任意所望の
位置で保持するために、駆動ピストン８の外周面には、
軸線方向所定間隔に、コレットフィンガ２４と保合可能
な形状を有する複数個の環状ノツチ２５を凹設している
。コレットシリンダ２０の上方に延長された外周壁にし
てコレットフィンガ２４のやや上方位置には、内側に向
けて突出する環状のガイドキャップ２６が設けられてい
る。ガイドキャップ２６の下面には、コレットフィンガ
２４の前記傾斜面と係合する環状溝が設けられていて、
コレットピストン２１の上昇に伴いコレットフィンガ２
４の前記傾斜面がガイドキャップ２６の前記環状溝ｉこ
沿い滑動すること番こより、コレットフィンガ２４は外
方に移動されノツチ２５より外される。なお、コレット
シリンダ２０内には、コレットピストン２１とガイドキ
ャップ２６間番こコレットピストン２１を常時下方に付
勢する圧縮コイルばね２７が挿入されており、コレット
フィンガ２４のノツチ２５への係合を確実にしている。

主シリンダ６のフランジ部１４には、ピストンヘッド７
と下部ピストンヘッド１８間の主シリンダ６内に開口す
る第一送水路２８と、下部ビストンヘッド１８の下方主
シリンダ６内に開口する第二送水路２９とが設けられ、
第一送水路２８、第二送水路２９はそれぞれ送水管３０
．３１を介して後記作動水装置に接続されている。分岐
線水路３２は、第二送水路２９から分岐して主シリンダ
６の周壁内を鉛直に立ち上り、その上端はコレットピス
トン２１の下方コレットシリンダ２０内番こ開口してい
る。

″いま、送水管３１内を常圧にして高圧作動水を第一送
水路２８を経て主シリンダ６内に送入すれば、内部シリ
ンダ９を含む駆動ピストン８は上方に押し上げられ、制
御棒１２は１を底壁とする圧力容器内の図示しない原子
炉炉心内深くに挿入される。この場合、コレットフィン
ガ２４は駆動ピストン８により押し拡げられてノツチ２
５から外れるので、駆動ピストン８のコレットフィンガ
２４による拘束は解かれる。制御棒１２が原子炉炉心中
所望の深さに達しコレットフィンガ２４がノツチ２５に
係合する位置で、第一送水路２８を経る高圧作動水の供
給を止めれば、制御棒１２をその深さに保持することが
できる。高圧作動水が第一送水路２８を経て主シリンダ
６内に流入するとき、下部ピストンヘッド１８は圧下さ
れ、その前記小直径突出部の下先端が主シリンダ６の下
底壁３３に密着することにより、ピストン管１６の深穴
水流路３４に連通する前記小直径突出部の下端開口見閉
鎖される。

次に、送水管３０内を常圧にして第二送水路２９へ高圧
作動水を送入すれば、高圧作動水は、分岐線水路３２を
経てコレットピストン２１の下方コレットシリンダ２０
室内に流入し、コレットピストン２１従ってコレットフ
ィンガ２４を押し上げ、それによりコレットフィンガ２
４上端部の傾斜面はガイドキャップ２６の環状溝に係合
し、コレットフィンガ２４は開いてノツチ２５から外れ
、駆動ピストン８は下降自由となる。他方、高圧作動水
により下部ピストンヘッド１８は押し上げられその上端
面が主シリンダ６の下方段部３５に接触して停止し、高
圧作動水は、ピストン管１６の深穴水流路３４、流水孔
１９を経て内部シリンダ９内に入りピストンヘッド７を
介し駆動ピストン８を圧下し、駆動ピストン８の下降に
伴ってカプリングスパッド１０スプリングフインガ１１
を介し制御棒１２も下降する。そして、制御棒１２が所
望位置に達すれば、高圧作動水の第二送水路２９への供
給を止めること番こより制御棒１２の下降は止み、コレ
ットフィンガ２４がノツチ２５と係合することにより、
制御棒１２はその位置に保持される。

次に、制御棒駆動機構４に使用される作動水装置を第６
図について説明する。第６図においては制御棒駆動機構
４は簡略化して図示しているが、その詳細は第５図に示
す通りである。

制御棒駆動機構４の通常運転時は、復水貯蔵タンク５１
中の作動水を、ポンプ５２で加圧したのち流量制御弁５
３により流量を制御し、さらに圧力調整弁５４により圧
力調整を行ったのち、作動水管５５、逆止弁５６を経て
制御棒駆動機構４に供給する。そして、制御棒１２の挿
入又は引抜時においては、方向選択弁５７の開閉制御を
行い、作動水を挿入配管５８又は引抜配管５９を通して
制御棒駆動機構４の送水管３０又は３１へ供給し、ピス
トンヘッド７従って駆動ピストン８を上又は下方向へ移
動して制御棒１２の炉心内への挿入又は引抜を行う。

原子炉に異常が発生し原子炉保護系からスクラム信号が
発せられたときは、スクラム人口弁６０及びスクラム出
口弁６１を同時に開き、スクラムアキュムレータ６２に
平時貯えた圧力水をスクラム人口弁６０及び挿入配管５
８を経て制御棒駆動機構４に供給する。このとき、制御
棒駆動機構４から排出された作動水は、引抜配管５９及
びスクラム出口弁６１を経て図示しないスクラム排出ヘ
ッダへ導かれる。なお、６３は整流管、６４はスクラム
アキュムレータ６２への圧力水供給管である。

〔背景技術の問題点〕

前記の構成ｉこよる制御棒駆動機構４において、何らか
の原因によりスクラム出口弁６１が閉鎖の状態でスクラ
ムが行われた場合、スクラムアキュムレ−タロ２に蓄え
られた圧力水はスクラム人口弁６０、挿入配管５８、送
水管３０を経てピストンヘッド７の下面側に圧力を加え
る一方、ピストンヘッド７の上面側の作動水はスクラム
出口弁６１が閉鎖されているため、流水孔１９、送水管
３１、引抜配管５９を経てスクラム排出ヘッダへ逃げる
ことができなくなる。したがって、送水管３１側の水圧
力が極度に高くなり、主シリンダ６、駆動ピストン８、
ピストン管１６など制御棒駆動機構４の構成部材に高水
圧が作用して高圧力が発生し、強度上大きな問題となる
虞があった。

〔発明の目的〕

この発明は、制御棒駆動機構用作動水装置のスクラム出
口弁が閉鎖された状態でスクラムが行われた場合におけ
る前記問題点を解決するためになされたもので、制御棒
駆動機構において作動水を排出する送水管側の水圧力を
低く保つことにより、主シリンダ駆動ピストンピストン
管など制御棒駆動機構の構成部材に水圧力によって生ず
る応力を減少させ、それら構成部材の強度上の余裕を得
ると共に安全性を向上することができる制御棒駆動機構
を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

この発明による制御棒駆動機構は、原子炉圧力容器底壁
に垂下固着されたハウジング、その内部に、主シリンダ
、駆動ピストン、ピストン管が順次内側へと重層され、
主シリンダの上端に設けられコレットピストンが下方に
ばね付勢されて収納されているコレットシリンダを備え
た、前記従来の制御棒駆動機構と同様の構成に加えて、
コレットピストンが上限位置にあるとき、コレットピス
トン下面コレットシリンダ室内を主シリンダ上端開口部
に連通させる流水路をコレットシリンダ壁に設け、スク
ラム作動時において、制御棒駆動機構内の排作動水が主
シリンダ上端開口部を経て原子炉圧力容器内へ放出され
るように構成したことにより、前記目的を達するもので
ある。

〔発明の実施例〕

この発明の第一実施例を第１図、第２図（ａ）　、　（
ｂ）、第６図について説明する。第１図、第２図（ａ）
　、　（ｂ）において第５図に示す部分と同様又は均等
の部分には第５図におけると同一の符号を付してその説
明を省略し、第５図についての前記説明をもってそれに
代える。

この発明の第一実施例である制御棒駆動機構４０は、制
御棒駆動機構４（第５図）における主シリンダ６を主シ
リンダ６ａで置き代えたもので、主シリンダ６ａは、そ
の上端部に一体に形成されたコレットシリンダ２０１が
その内外周壁を内外に貫通し円周上番こ配設された複数
個の流水穴４１を備えていることが主シリンダ６と異な
り、その他の部分は全く主シリンダ６と同一である。流
水穴４１のコレットシリンダ２０ａにおける上下方向位
置は、コレットピストン２１がコレットシリンダ２０ａ
の内底面上に着座したとき、コレットピストン２１の内
外周面にはめ込まれた環状のコレットシールリング２２
の上方にある。この実施例においては、流水穴４１はコ
レットシリンダ２０ａの内外周壁に設けられているが、
流水穴４１はコレットシリンダ２０ａの内外いずれか一
方の周壁に設けても良い。

前記のように構成されたこの発明による制御棒駆動機構
４０の作用を次に説明する。なお、制御棒駆動機構４０
用作動水装置は、制御棒駆動機構４用のものと全く同様
であるから作動水装置に関しては第６図によって説明す
る。

第２図（ａ）は、コレットピストン２１が圧縮コイルば
ね２７の付勢ｔこよりコレットシリンダ２０ａの底面上
に着座した制御棒駆動機構４０の通常の作用状態を示し
ている。この状態及びスクラム出口弁６１が閉鎖の状態
で原子炉のスクラムが行われると、制御棒駆動機構４に
つき前記したと同様にして、ピストンへラド７の下面に
スクラムアキュムレータ６２の圧力水が供給され、ピス
トンヘッド７は上昇する。このとき、ピストンヘッドフ
上面の作動水はスクラム出口弁６１が閉鎖されているた
め送水管３１を経て排出することができない。したがっ
て、その作動水は第二送水路２９より分岐細水路３２を
通ってコレットピストン２１の下面に達し、第２図（ｂ
）に示すように、これを押し上げる。コレットピストン
２１が上昇を終了した時点では、コレットシールリング
２２が流水穴４１より上方ｌこ位置するため、流水穴４
１が開放されることになる。これにより、分岐側水路３
２を通ってコレットシリンダ２０ａ内に入った作動水は
、流水穴４１を矢印４２．４３に示すように通過し、主
シリンダ６ａの上端開口部を経て底壁１を有する原子炉
圧力容器内へ放出される。

次に、この発明の第二実施例を第３図、第４図について
説明する。第３図、第４図において、第５図に示す部分
と同様の部分には第５図におけると同一の符号を付して
その説明を省略し、第５図についての前言己説明をもっ
てそれ番こ代える。

第二実施例の第一実施例に対する相違点は、第一実施例
のコレットシリンダ２０ａを有する主シリンダ６ａに代
えて、コレットシリンダ２０ｂを有する主シリンダ６ｂ
を設け、コレットシリンダ２０ｂの内外周壁には、それ
ぞれ内周面に円周上に複数個の作動水逃し用の流水縦溝
４４を、コレットシリンダ２０ａにおける流水穴４１に
代えて設けたことである。そして、この流水縦溝４４は
、コレットピストン２１が押し上げられて上限位置にあ
るとき、コレットシールリング２２を上下方向にまたぐ
位置にある。なお、流水縦溝４４は必ずしもコレットシ
リンダ２０ｂの内外周壁双方に設ける必要はなく、内周
壁又は外周壁のいずれか一方でも良い。

この第二実施例においては、原子炉のスクラム時、分岐
側水路３２を通過してコレットピストン２１の下面に達
した作動水はこれを押し上げ（第３図）、コレットピス
トン２１が上昇を終了した時点では、流水縦溝４４はコ
レットシールリング２２を上下にまたいだ位置にあるた
め、分岐側水路３２を通過してコレットシリンダ２０ｂ
に入った作動水は、流水縦溝４４内を矢印ｌこ示すよう
に通り抜け、主シリンダ６ｂの上端開口部を経て底壁１
（第１図）を有する原子炉圧力容器内へ放出される。

〔発明の効果〕

この発明による制御棒駆動機構は、原子炉圧力容器の底
壁に垂下固着されたハウジング内に挿入固着された主シ
リンダの上端に設けられコレットピストンが下方にばね
付勢されて収納されているコレットシリンダを備え、主
シリンダ内に上下移動自在に収納された駆動ピストンの
下端ピストンヘッドの上面に作用する作動水の送水路に
コレットピストン下方コレットシリンダ室内が連通ずる
ように構成された前記従来のものと同様な制御棒駆動機
構において、コレットピストンが上限位置に押し上げら
れたときコレットピストン下方コレットシリンダ室内を
主シリンダ上端開口部に連通させる流水路をコレットシ
リンダに追設したことにより、原子炉スクラム時ｌこ、
作動水排出流路中に設けられているスクラム出口弁が閉
鎖していても、制御棒に連結されている駆動ピストンの
上昇により制御棒駆動機構内より圧し出される作動水は
、コレットシリンダに設けられた流水路を経て主シリン
ダ上端開口部に到り原子炉圧力容器内に放出されるので
、主シリンダ駆動ピストンピストン管など制御棒駆動機
構構成部材は高水圧にさらされることを防止され、それ
ら構成部材の強度上の余裕が生じ、この機構全体の安全
性が向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第一実施例を示す制御棒駆動機構の
縦断面図、第２図（ａ）　、　（ｂ）は第１図に示す制
御棒駆動機構４０の互いに異なる作用状態における要部
拡大縦断面図、第３図はこの発明の第二実施例を示す要
部拡大縦断面図、第４図は第３図Ｍ−ＩＶ断面における
断面図、第５図は従来の制御棒駆動機構の縦断面図、第
６図は従来の制御棒駆動機構の作動水装置の構成ブロッ
ク図である。 ２・・・ハウジング、６ａ　、６ｂ・・・主シリンダ、
８・・・駆動ピストン、１６・・・ピストン管、１９・
・・流水孔、ｚｏａ、ｚｏｂ・・・コレットシリンダ、
２１・・・コレットピストン、２８・・・第一送水路、
２９・・・第二送水路、４０・・・制御棒駆動機構、４
１・・・流水穴（流水路）、４４・・・流水縦溝（流水
路）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）原子炉圧力容器の底壁に垂下固着された長尺の円
   筒状ハウジングと、このハウジング内に挿入固着された
   長尺の主シリンダと、下端にピストンヘッドを有し上方
   に延びるピストン棒が中空にして内部シリンダをなしそ
   の上端が制御棒下端に連結され前記主シリンダ内に上下
   移動自在に挿入された駆動ピストンと、前記ピストンヘ
   ッドの上面及び下面に作用する作動水の送水路と、前記
   駆動ピストンの中心を長さ方向にピストンロッド部にお
   いて貫通し前記内部シリンダ内に位置する停止ピストン
   ヘッドを上端に固着され下端に前記主シリンダの底部を
   ふさぐ下部ピストンヘッドを固着され中心長さ方向に深
   穴水流路を有するピストン管と、このピストン管の上端
   部管壁を内外に貫通する流水孔と、前記主シリンダの上
   端部に設けられ前記ピストンヘッドの上面に作用する作
   動水の前記送水路から作動水を内底に送入される環状の
   コレットシリンダと、このコレットシリンダの上壁に上
   限位置を規制され下方にばね付勢されてコレットシリン
   ダ内に上下移動自在に挿入された環状コレットピストン
   とを備えた原子炉の制御棒駆動機構において、前記コレ
   ットピストンが上限位置に押し上げられたときコレット
   ピストン下方前記コレットシリンダ室内を前記主シリン
   ダ上端開口部に連通させる流水路をコレットシリンダ壁
   に設けたことを特徴とする原子炉の制御棒駆動機構。
2. （２）コレットシリンダ壁に設けた流水路がコレットシ
   リンダ壁を内外に貫通する複数個の流水穴であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の原子炉の制御
   棒駆動機構。
3. （３）コレットシリンダ壁に設けた流水路がコレットシ
   リンダ内周壁に凹設した複数条の流水縦溝であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の原子炉の制御
   棒駆動機構。