JPS623917B2 - - Google Patents

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JPS623917B2
JPS623917B2 JP53018522A JP1852278A JPS623917B2 JP S623917 B2 JPS623917 B2 JP S623917B2 JP 53018522 A JP53018522 A JP 53018522A JP 1852278 A JP1852278 A JP 1852278A JP S623917 B2 JPS623917 B2 JP S623917B2
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JP
Japan
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bellows
control rod
drive mechanism
drive
spring constant
Prior art date
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Application number
JP53018522A
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Japanese (ja)
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JPS54112487A (en
Inventor
Makoto Matsumura
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Actuator (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高速増殖炉の制御棒駆動機構に係り、
特にバウンダリーを形成するシール用ベローズ部
を改良した制御棒駆動機構に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a control rod drive mechanism for a fast breeder reactor,
In particular, it relates to a control rod drive mechanism with improved sealing bellows forming a boundary.

制御棒駆動機構は、原子炉の反応度制御を行う
ために炉心内に配置した制御棒の操作機構部分と
原子炉内とのバウンダリーを形成する構造部分を
備えている。この駆動機構は寿命中所定回数のス
クラムが可能でかつ機構自体の健全性も保証され
たものでなければならない。このスクラム条件は
制御棒挿入開始から終了までのスクラム時間が一
秒以内という短時間であり、この駆動部分の動作
範囲が約1000mmと大きいために、原子炉との境界
を形成する部品としては非常に苛酷な条件といえ
る。
The control rod drive mechanism includes a structural part that forms a boundary between the inside of the reactor and a control rod operating mechanism part arranged in the reactor core to control the reactivity of the nuclear reactor. This drive mechanism must be capable of scramming a predetermined number of times during its life, and must also ensure the integrity of the mechanism itself. This scram condition requires a short scram time of less than one second from the start to the end of control rod insertion, and the operating range of this drive part is as large as approximately 1000 mm, making it extremely difficult to use as a part that forms the boundary with the reactor. It can be said that the conditions are harsh.

ところでこの境界を形成する部品として従来は
溶接ベローズが使用されてきたが、このベローズ
は静的条件に近い変形動作をする構造を対象とし
て作られているため、スクラム時のような急速変
形を行う条件下で使用すると、動的応答に伴う局
部的な集中変形を起し、この繰返しによる疲れ破
壊を発生することが考えられる。
By the way, welded bellows have conventionally been used as parts that form this boundary, but since these bellows are made for structures that deform under near-static conditions, they are capable of rapid deformation such as during a scram. If used under such conditions, localized concentrated deformation may occur due to dynamic response, and fatigue failure may occur due to repeated deformation.

本発明の目的は、上記した点に対してなされた
ものでスクラム条件の急速変形条件下でも、でき
る限り均一変形を行い、所要の寿命に対し十分余
裕のあるシールベローズを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a seal bellows that deforms as uniformly as possible even under rapid deformation conditions such as scram conditions, and has a sufficient margin for the required life.

以下、本発明の制御棒駆動機構を一実施例の図
面を参照して詳細に説明する。
Hereinafter, the control rod drive mechanism of the present invention will be explained in detail with reference to the drawings of one embodiment.

制御棒駆動機構は第1図に示すように駆動部1
と下部機構2とを有し、原子炉容器の上蓋3に複
数本植設されている。このうち、駆動部1は上蓋
3に立設された細長い筒状ハウジング4を有する
一方、上記ハウジング4内の頂部には駆動モータ
5が収納されている。上記駆動モータ5の出力軸
はボールベアリング6に支持されリードスクリユ
7に連結されるとともに、上記リードスクリユ7
は垂直方向下方に延び、その下端がフインガ支持
筒体内に挿入されている。
The control rod drive mechanism includes a drive section 1 as shown in FIG.
and a lower mechanism 2, and a plurality of them are implanted in the upper lid 3 of the reactor vessel. Of these, the drive unit 1 has an elongated cylindrical housing 4 that stands up on the upper lid 3, and a drive motor 5 is housed in the top of the housing 4. The output shaft of the drive motor 5 is supported by a ball bearing 6 and connected to a lead screw 7.
extends vertically downward, and its lower end is inserted into the finger support cylinder.

一方、前記リードスクリユ7には、スクリユナ
ツト9が螺合されており、このスクリユナツト9
には電磁石21が一体的に取付けられている。上
記電磁石21は駆動モータ5の回転駆動によつて
上下動するようになつており、その電磁石21の
上下動はスクリユナツト9の案内用突起がハウジ
ング4の内周壁の案内溝を係合することにより回
転することなく案内される。
On the other hand, a screw nut 9 is screwed onto the lead screw 7.
An electromagnet 21 is integrally attached to the. The electromagnet 21 is moved up and down by the rotation of the drive motor 5, and the up and down movement of the electromagnet 21 is caused by the guide protrusion of the screw nut 9 engaging the guide groove on the inner circumferential wall of the housing 4. Guided without rotation.

前記フインガ支持筒体8は上端にアーマチユア
22を載置する一方、前記フインガ支持筒体8の
下端部はラツチ機構10を介して外側エクステン
シヨンロツド12と内側エクステンシヨンロツド
13を把持している。電磁石21には、電磁石2
1とアーマチユア22をネジ結合するためのスク
ラムロツクボルト23が取付けられており、駆動
部1の上端から挿入される操作棒24により回転
操作される。
The armature 22 is placed on the upper end of the finger support cylinder 8, while the lower end of the finger support cylinder 8 grips the outer extension rod 12 and the inner extension rod 13 via a latch mechanism 10. There is. The electromagnet 21 has an electromagnet 2
A scram lock bolt 23 for screwing together the drive unit 1 and the armature 22 is attached, and is rotated by an operating rod 24 inserted from the upper end of the drive unit 1.

また、前記下部機構2は原子炉容器の上蓋3に
挿嵌され、上蓋から原子炉容器内に垂下された案
内管11を有し、上記案内管11の上端部は前記
ハウジング4に嵌合している。上記案内管11は
外側エクステンシヨンロツド12と内側エクステ
ンシヨンロツド13とを上下方向に摺動自在に組
込んでいる。上記外側エクステンシヨンロツド1
2の下端部には一対のグリツパ14が揺動自在に
支持されており、上記グリツパ14は炉心に挿入
される制御棒15を固定支持するようになつてい
る。なお、前記案内管11と外側エクステンシヨ
ンロツド12との間や、両エクステンシヨンロツ
ド12,13間にはベローズ16,17がそれぞ
れ介在され、放射性を帯びたガスや蒸気がハウジ
ング4内に漏出するのを防止するバウンダリーを
形成している。
Further, the lower mechanism 2 has a guide tube 11 that is inserted into the upper cover 3 of the reactor vessel and hangs down from the upper cover into the reactor vessel, and the upper end of the guide tube 11 is fitted into the housing 4. ing. The guide tube 11 incorporates an outer extension rod 12 and an inner extension rod 13 so as to be slidable in the vertical direction. Above outer extension rod 1
A pair of grippers 14 are swingably supported at the lower end of the reactor 2, and the grippers 14 fixedly support a control rod 15 inserted into the reactor core. Note that bellows 16 and 17 are interposed between the guide tube 11 and the outer extension rod 12 and between the extension rods 12 and 13, respectively, to prevent radioactive gas or steam from entering the housing 4. It forms a boundary that prevents leakage.

第2図、第3図は動的効果の影響をもつとも受
けるストローグベローズについて本発明を適用し
た詳細図である。これらのベローズは、スクラム
条件を考慮したベローズ構造の動的変形挙動解所
を行つた結果によりその欠点を補うように考慮さ
れたものである。すなわち本発明は負荷を受ける
ベローズ部の下端部付近のバネ定数を他の部分の
バネ定数よりも大きくして動的現象による破損を
防止するものである。第2図は下部(負荷を常け
る部分)の内径を下部に行くに従つて大きくして
バネ定数を大きくしたベローズ31を用いたもの
である。第2図のうち破線は従来ベローズの内径
である。第3図は上部ベローズで変形をかせぎ下
部をバネ定数の大きい成形ベローズ32としたも
のである。第2図の変形例として動的効果をやわ
らげ、寿命を長くする効果のあるものとして、外
径を下部に行くに従つて小さくするものや、ベロ
ーズ下部の構成板材を2枚あるいは3枚としたり
上部より丈夫な材料を下部に使用する例も考えら
れる。
FIGS. 2 and 3 are detailed views in which the present invention is applied to a stroke bellows which is also affected by dynamic effects. These bellows were designed to compensate for their shortcomings based on the results of analyzing the dynamic deformation behavior of the bellows structure in consideration of scram conditions. That is, the present invention prevents damage due to dynamic phenomena by making the spring constant near the lower end of the bellows portion receiving a load larger than the spring constant of other parts. In FIG. 2, a bellows 31 is used in which the inner diameter of the lower part (the part that constantly carries the load) increases toward the lower part to increase the spring constant. The broken line in FIG. 2 is the inner diameter of the conventional bellows. In FIG. 3, the upper bellows absorbs the deformation, and the lower part is a molded bellows 32 with a large spring constant. As a modified example of Fig. 2, which has the effect of softening the dynamic effect and extending the life, there is a method in which the outer diameter decreases toward the bottom, and a method in which the lower part of the bellows is composed of two or three plates. It is also possible to use a material for the lower part that is stronger than the upper part.

次に、制御棒駆動機構の作用について述べる。 Next, the operation of the control rod drive mechanism will be described.

通常運転時、原子炉の反応度を調整するシム動
作中には、スクラムロツクボルト23の螺合をは
ずした状態で電磁石21を励磁しておく。しかし
て、第1図に示すように駆動モータ5の回転運動
はリードスクリユ7により電磁石21の上下方向
の運動に変換され、さらに上記電磁石21の上下
方向の運動は、アーマチユア22、フインガ支持
筒体8、ラツチ機構10、外側エクステンシヨン
ロツド12を介して制御棒15に伝達され、上記
制御棒15を上下動させる。このようにしてシム
動作が行なわれる。
During normal operation, the electromagnet 21 is energized with the scram lock bolt 23 unscrewed during shim operation to adjust the reactivity of the reactor. As shown in FIG. 1, the rotational movement of the drive motor 5 is converted into the vertical movement of the electromagnet 21 by the lead screw 7, and furthermore, the vertical movement of the electromagnet 21 is converted by the armature 22 and the finger support cylinder 8. , the latch mechanism 10, and the outer extension rod 12 to the control rod 15, causing the control rod 15 to move up and down. The shim operation is performed in this manner.

また、スクラム時には電磁石21が消磁され
る。上記電磁石21の消磁により、アーマチユア
22が電磁石21から切離され、これによりフイ
ンガ支持筒体8、両エクステンシヨンロツド1
2,13および制御棒15が一体的に落下され、
スクラム動作が行なわれる。
Further, during scram, the electromagnet 21 is demagnetized. By demagnetizing the electromagnet 21, the armature 22 is separated from the electromagnet 21, and the finger support cylinder 8 and both extension rods 1 are thereby separated.
2, 13 and the control rod 15 are dropped together,
A scrum operation is performed.

この時、ベローズ16が1100mm下方に伸張し、
従来のベローズが取付いている場合のベローズの
変形状態は下部のみに集中する。この変形挙動が
スクラム時に繰返され、疲れ破壊を生じる原因と
なる。ところが本発明のベローズをとりつける
と、下部の強いバネ定数が力を上部に伝えるので
静的変形状況あるいはそれに近い形となり、ベロ
ーズの健全性が保証される。つまり、その変形状
態は第4図に示したaの変形曲線からbの変形曲
線のようになる。
At this time, the bellows 16 extends 1100mm downward,
When a conventional bellows is installed, the deformation of the bellows is concentrated only in the lower part. This deformation behavior is repeated during scramming, causing fatigue failure. However, when the bellows of the present invention is installed, the strong spring constant of the lower part transmits the force to the upper part, resulting in a static deformation state or a state close to it, and the integrity of the bellows is guaranteed. In other words, the deformation state changes from the deformation curve a to the deformation curve b shown in FIG.

以上説明のように本発明の動的変形挙動に十分
耐えうるベローズを取付けた制御棒駆動機構は、
スクラム時のベローズの局部変形が少くなりベロ
ーズ部のバウンダリー機能保持寿命が向上する。
またベローズの蛇行がなくなりスクラム特性も改
善される。よつて制御棒駆動機構の信頼性が高ま
る。
As explained above, the control rod drive mechanism of the present invention equipped with a bellows that can sufficiently withstand dynamic deformation behavior is
Local deformation of the bellows during scram is reduced and the boundary function retention life of the bellows portion is improved.
Furthermore, the meandering of the bellows is eliminated and the scram characteristics are improved. This increases the reliability of the control rod drive mechanism.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の制御棒駆動機構の一実施例を
示す縦断面図、第2図は第1図のベローズ部を示
した説明図、第3図は第2図の他の実施例を示す
説明図、第4図は本発明のベローズを使用した時
の変形挙動を示す概念図である。 5……駆動モータ、9……スクリユナツト、1
2……外側エクステンシヨンロツド、13……内
側エクステンシヨンロツド、16,17……ベロ
ーズ、31……バネ定数を大きくしたベローズ、
32……バネ定数を大きくした成形ベローズ。
FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view showing one embodiment of the control rod drive mechanism of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the bellows portion of FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the control rod drive mechanism of FIG. The explanatory diagram shown in FIG. 4 is a conceptual diagram showing the deformation behavior when the bellows of the present invention is used. 5... Drive motor, 9... Screw nut, 1
2... Outer extension rod, 13... Inner extension rod, 16, 17... Bellows, 31... Bellows with increased spring constant,
32... Molded bellows with a large spring constant.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 原子炉炉心を収納した容器の上蓋に立設され
たハウジングと、このハウジング内に取付けられ
た駆動モータと、この駆動モータの回転によつて
移動可能な駆動部と、この駆動部に連結され連動
可能なロツド部材と、このロツド部材と上蓋との
間に伸縮自在に設けられて、これらロツド部材と
上蓋との間の気密を保持するベローズ部とからな
る制御棒駆動機構において、前記ベローズ部は下
端部付近のバネ定数を他の部分のバネ定数よりも
大きくすることを特徴とする制御棒駆動機構。
1. A housing installed upright on the upper lid of a container housing a nuclear reactor core, a drive motor installed in this housing, a drive section movable by the rotation of this drive motor, and a drive section connected to this drive section. In a control rod drive mechanism comprising an interlockable rod member and a bellows part which is extendably provided between the rod member and the upper cover and maintains airtightness between the rod member and the upper cover, the bellows part is a control rod drive mechanism characterized by making the spring constant near the lower end larger than the spring constant of other parts.
JP1852278A 1978-02-22 1978-02-22 Control rod driving mechanism Granted JPS54112487A (en)

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JPS54112487A JPS54112487A (en) 1979-09-03
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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