JPS6247272B2

JPS6247272B2 -

Info

Publication number: JPS6247272B2
Application number: JP54062737A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Imazaki; Yoshitsugu Koyama
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1979-05-23
Filing date: 1979-05-23
Publication date: 1987-10-07
Also published as: JPS55155293A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、沸騰水型原子炉用制御棒駆動装置
（以下CRDと呼ぶ）に係り、特に急速挿入時の緩
衝装置を具備したCRDに関する。

従来の沸騰水型原子炉においては、第１図、第
２図に示す様に圧力容器１の内部に配置された複
数個の燃料集合体２の隙間に、下部より制御棒５
を挿入、引抜きして原子炉の制御を行なう。

CRDは、圧力容器１の下部鏡板に配設した
CRDハウジング４内に下部より挿入して取り付
け、該CRDの中空ピストン１３の頂部で制御棒
５下部と連結して、制御棒５を駆動する。通常
CRDには、原子炉出力を所定の状態に調整及び
維持するための挿入、引抜動作（シム動作）と原
子炉を緊急停止するための急速挿入動作（スクラ
ム動作）の機能が要求される。

第２図に示すCRDにおいては、上記動作は水
圧を作用させることに行なう。つまり、CR挿入
時は、インポート２５より給水加圧し中空ピスト
ン１３下面にかかる力で、中空ピストンを押し上
げる、又、CR引抜時は、アウトポート２６より
給水加圧し、中空ピストン１３の落下防止のため
のコレツトフインガー２１を解除すると同時に中
空ピストン１３の内部にかかる力で、中空ピスト
ンを押し下げる。特にスクラム時は、インポート
２５より高圧給水し、中空ピストン１３を高速度
で押し上げる。

上記駆動をするCRDにあつては、中空ピスト
ン１３の高速駆動時に、その終端において、各部
品に過大な力が生じない様に滑らかに中空ピスト
ン１３を減速、停止する必要がある半面スクラム
時間をできるだけ短縮する必要性から、効率的な
緩衝装置が要求される。

従来のCRDにおいては、第２図に示す様にピ
ストンチユーブ１６の上部に、上に行くに従つて
径を小さくした数個のオリフイス２７を設け、ス
クラム時の終端近くで、中空ピストン１３下部内
面に取り付けたシール部材２８がこのオリフイス
２７を順次ふさいでいくことにより、中空ピスト
ン１３とピストンチユーブ１６とで囲まれた部分
の水をピストンチユーブ１６内に排出されにくく
して圧力を上昇させることにより、中空ピストン
１３を減速、停止する構造となつている。皿バネ
３０は停止の瞬間のみ作用する。

しかし上記構造では、中空ピストン１３の下部
内面に取り付けたシール部材２８は、黒鉛で作ら
れているために強度的な面から、減速作用をする
圧力の大きさが制限されること、又、そのために
減速ストロークが長くなり、スクラム時間が長く
なること等の問題がある。

本発明の目的は、上記の点を考慮し、スクラム
終端時部品に過大な力がかかるのを防ぎ、同時に
スクラム時間を短縮するために、効率的に減速作
用をする緩衝装置を備えた制御棒駆動装置を得る
ことにある。

以下一実施例の図面を参照して本発明を詳細に
説明する。尚、従来部分と同一個所には同一符号
をつける。

CRD下部のフランジ部には、図示しないが
CRDをCRDハウジングに取り付けるためのサー
クル状の８個のボルト穴を有し、CRD内部に給
水加圧するためのインポート２５、及びアウトポ
ート２６を各１ヶづつ設けたリング状のフランジ
２３より成る。このフランジ２３の内面には、中
空ピストン１３を包囲し案内するシリンダーチユ
ーブ１９と、CRD上部の落下防止用コレツトピ
ストン２０用流路をなす、アウターチユーブ１８
とを同心二重管として、溶接にて取り付けてあ
る。アウターチユーブ１８の上部には、中空ピス
トン１３を案内し、又、落下防止用コレツトフイ
ンガー２１をラツチフリーの状態にするためのガ
イドキヤツプ２２を取り付けてある。

CRD中央には、ピストンチユーブ１６を下部
においてフランジ２３に嵌合し、ナツト２４で固
定して配置してある。ピストンチユーブ１６は、
中空状を呈し、上部には緩衝装置が設けられてい
る。ピストンチユーブ１６の頂部は密閉してある
が、ピストンチユーブ１６と中空ピストン１３で
囲まれた空間と、ピストンチユーブ１６内部とを
連通するための流路１７を複数個設けてある。中
空ピストン１３は、ピストンチユーブ１６とシリ
ンダーチユーブ１９の隙間にあり、摺動しうる様
になつている。中空ピストン１３頂部には、CR
との連結部材１０が取り付けてある。又、中空ピ
ストン１３の位置決めのため、同周上に複数個の
ミゾが設けられている。このミゾには前記コレツ
トフインガー２１が係合する。駆動時は給水圧力
が中空ピストン１３に作用しうる様に、中空ピス
トン１３の下部内外面にシール部材１５，２８を
取り付け、ピストンチユーブ１６上部の緩衝装置
には独自にシール部材を取り付けてある。

次に本発明による緩衝装置について説明する。

第４図において、ピストンチユーブ１６の頂部
に下部にテーパー部を有する軸４２を接続し、こ
の軸４２に複数個の皿バネ４１を組み合わせて取
り付け、さらに軸４２の先端に皿バネ４１のスト
ツパー４３をを取り付けてある。皿バネ４１の外
周には皿バネ４１の外側をガイドし、皿バネ４１
のストッパー４３とで空間を形成するシリンダー
４０を設けてある。シリンダー下部には、上記軸
４２の径よりほんの少し大きい孔５０を設けてあ
る。前記ストツパー４３にはシリンダー４０との
間をシールする金属製のシール部材４５を取り付
け、シリンダー４０外面には、中空ピストン１３
との間をシールするシール部材４４を取り付けて
ある。

第５図を参照して、次に緩衝装置の第２の実施
例について説明する。

本実施例では、第１の実施例の装置のストツパ
ー４３の下端面に、下部にテーパ部を有する軸４
２を取り付け上端にも同一形状の軸４６を設置す
る。また前記シリンダー４０の上端に、上記軸４
６の径よりほんの少し大きい孔５１を有したリン
グ４７を取り付けた構造である。

尚、上記の実施例において軸４２，４６の形状
は、下部にテーパ部を有する構造としてあるが、
同一径をした棒状の軸を使用して、間隙部にシー
ル部材を施す構造として緩衝装置を構成してもか
まわない。この場合、シール部材としてはメタル
リングを使用する。

次に以上説明の装置の作用及び動作について説
明する。

まずCRDの全体について説明する。CRDは、
制御棒５の位置調整をするための挿入引抜動作
（シム動作）及び制御棒５の急速挿入をするため
のスクラム動作をする。

シム動作の挿入時は、インポート２５から、給
水加圧を行なう。中空ピストン１３は、ピストン
チユーブ１６とシリンダーチユーブ１９との間で
シールされているため、中空ピストン１３の下面
に給水圧力が加わり、この力は、炉圧による下方
向の力よりも大きいため、中空ピストン１３は制
御棒５を支持しながら挿入される。制御棒５が所
定の位置まで挿入された時、インポート２５から
の給水を止めれば、中空ピストン１３の外周に切
られた溝にコレツトフインガー２１が掛かり、確
実に位置決め固定される。

シム動作の引抜時は、まずインポート２５から
給水加圧して中空ピストン１３を少しだけ挿入
し、位置決め用溝をコレツトフインガー２１から
外す。次にアウトポート２６から、給水加圧する
とコレツトフインガー２１のついたコレツトピス
トン２０は下面にかかる給水圧力による力で持ち
上げられ、コレツトフインガー２１はガイドキヤ
ツプ２２のテーパ面により外側に押し広げられ
て、中空ピストン１３に対し、固定不能の状態に
なる。同時に給水圧力は、中空ピストン上部の流
路１７を通つて中空ピストン１３の内面にかか
り、この下方向の力で中空ピストン１３は制御棒
５と共に引き抜かれる。制御棒１５が所定の位置
よりやや上の位置まで引き抜かれた時アウトポー
ト２６からの給水加圧を止めるとコレツトピスト
ン２０は、バネ（記憶せず）の力で元の位置まで
戻り、コレツトフインガー２１により中空ピスト
ン１３は位置決め固定される。

スクラム動作時は、インポート２５から給水加
圧する。この時の圧力は、中空ピストン１３を高
速で挿入する必要があるので、シム動作時よりも
高圧とし、シム動作時と同じ原理により中空ピス
トンは高速で全挿入される。スクラム時のストロ
ーク終端では、本発明の緩衝装置により、制御棒
及び中空ピストン１３は減速停止される。

以下に本発明の緩衝装置の作用、動作について
第４図を参照して説明する。

スクラム時ストローク終端に中空ピストン１３
下部内面の段付き部がシリンダー４０下部に当た
り、シリンダー４０を持ち上げていくと、シリン
ダー４０内の皿バネ４１が圧縮されると同時に軸
４２とシリンダー４０下部の孔５０との間の隙間
が、軸４２のテーパーに沿つて小さくなつていく
ため、軸４２とストツパー４３及びシリンダー４
０とで囲まれた部分の水が排出されにくくなり、
中空ピストン１３にかかる抗力がしだいに大きく
なつて、中空ピストン１３を減速し、停止させ
る。

第２の実施例では（第５図参照）スクラム時ス
トローク終端に、中空ピストン１３下部内面の段
付き部がシリンダー４０下部にあたり、シリンダ
ー４０を持ち上げていくと、シリンダー４０内の
皿バネ４１が圧縮されると同時に、軸４２とシリ
ンダー４０下部の孔５０との隙間及び、軸４６と
シリンダー４０上部の孔５１との隙間が軸４２と
軸４６のテーパーに沿つて小さくなつていくため
軸４２と、ストツパー４３及びシリンダー４０と
で囲まれた部分の水が排出されにくくなる。又同
時にストツパー４３と軸４６及びシリンダー４０
とで囲まれた部分へ水が流入されにくくなり、中
空ピストン１３にかかる抗力がしだいに大きくな
つて、中空ピストン１３を減速し、停止させる。

尚、軸と孔との間隙部にシール部材を施す構造
では、シール部材を通過する少量の水があるのみ
なので、大きな抗力が生じ、安定した緩衝機能を
有する。

以上の説明の様に本発明による緩衝装置は、ダ
ツシユポツト形式による流体ダンパーを採用して
いるため、いずれの部品に対しても過大の応力が
生ずることはない。又、流体ダンパーとメカニカ
ルダンパーを併用しているため、制動力は充分大
きく安定しており、制動距離も短かくてよく、効
率的である。従つてスクラム動作性能のよい制御
棒駆動装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は沸騰水型原子炉内にCRDを設置した
状態を示す説明図、第２図は、従来の制御棒駆動
装置の縦断面図、第３図は本発明の一実施例によ
る制御棒駆動装置の縦断面図、第４図は第３図の
緩衝装置部を示しておりａは制御棒引抜時、ｂは
挿入時を示す状態図、第５図は第４図の他の実施
例を示しａは制御棒引抜時、ｂは挿入時を示す状
態図である。１３…中空ピストン、１６…ピストンチユー
ブ、１９…シリンダーチユーブ、４０…シリンダ
ー、４１…皿バネ、４２…軸、４３…ストツパ
ー、４４…シール部材、５０，５１…孔。

Claims

【特許請求の範囲】

１制御棒下部と連結して上下動する中空ピスト
ンと、この中空ピストンの外周に設置され中空ピ
ストンを案内するチユーブと、前記中空ピストン
内部に挿入設置されるピストンチユーブと、前記
中空ピストン下端の内側に形成した下方が小径の
段付き部と、前記ピストンチユーブ上方に設置さ
れスクラム時の終端において中空ピストン下端の
段付部と係合する緩衝装置とからなる制御棒駆動
装置において、前記緩衝装置はピストンチユーブ
の上部に立設された下部にテーパ部を有する軸
と、この軸の外周に上下動自在に設けられたピス
トンチユーブ外径よりも外径が大のシリンダー
と、軸とシリンダーとの間に介挿されたバネと、
軸に固定されてバネの上方への抜け出しを防止す
るストツパーと、ストツパーとシリンダー間に設
けられてストツパーとシリンダー間を摺動自在に
シールするシール部材とを具備し、シリンダー下
部の軸挿通部には軸の外径よりもやや大径の孔を
設けてなる制御棒駆動装置。