JPS6314318B2 - - Google Patents

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、特に制御棒（以下CRと
呼ぶ）との連結部を改良したCRDに関する。

沸騰水型原子炉においては第１図に示す様に圧
力容器１の内部に燃料集合体２を配置し、該燃料
集合体２の隙間に下部よりCRを挿入および引抜
きすることにより原子炉の制御を行なう。CRD
は圧力容器１下部に取り付けた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
空ピストン頂部でCRと連結して上記の目的のた
めにCRを駆動する。駆動形式としては通常原子
炉出力を所定の状態に調整維持するためのシム動
作と、原子炉を緊急停止するためのスクラム動作
がある。従来のCRDでは、CRの挿入引抜動作は
水圧による中空ピストンの上下駆動により行な
う。つまり、CRの挿入はインポートより加圧給
水し、中空ピストン下面及び上部内面に加わる力
により行い、引抜はアウトポートより加圧給水し
ラツチを解除した後インポートより除水してCR
と中空ピストンの自重により行なう。又、CRD
の取付け取外し時のCRと中空ピストンとの分離
および結合は中空ピストンの上部にある連結部材
によりアンカツプリングピストンを操作して行
う。上記構造のCRDにおいてはその駆動性能を
高めるため中空ピストン上部を充分に密閉し、且
つ確実にCRと中空ピストンとの分離および結合
操作ができる連結部材が必要である。

本発明の目的は上記の点を考慮してなされたも
ので、CRとの結合および分離機能上信頼性の高
いCRDの連結部材を具備した制御棒駆動機構を
提供することにある。

以下図面を参照して本発明に係る制御棒駆動機
構の一実施例を詳細に説明する。まず、CRD全
体の構造（第２図参照）について説明する。
CRD下部にはCRDをCRDハウジング４に取り付
けるための８ケのボルト穴を有したフランジ２３
がある。フランジ２３は中央に穴を有したリング
状を呈しており、インポート２５およびアウトポ
ート２６が各１ケずつ設けられている。フランジ
２３の内面にはアウターチユーブ１８とシリンダ
ーチユーブ１９を同心状に溶接して取り付けてい
る。CRD中央にはピストンチユーブ１６を配設
し、下部はフランジ２３内面に嵌合してナツト２
４で固定してある。ピストンチユーブ１６とフラ
ンジ２３内面の嵌合面にシール材１４が装備して
ある。ピストンチユーブ１６上部は段状に径を大
きくしてあり、その下部に皿バネ１７を取り付け
てある。ピストンチユーブ１６は中空状をてい
し、その内部には図示しない位置指示装置を装入
してある。ピストンチユーブ１６とシリンダーチ
リーブ１９の間には中空ピストン１３が嵌合し上
下自在に動きうる。ピストンチユーブ１６外周面
と中空ピストン１３内周面には水が自由に流れる
様すき間を設けてあり、中空ピストン１３下部に
はその外周面とシリンダーチユーブ１９の間をシ
ールするためのシール材１５を装備してある。中
空ピストン１３外周面には全周切り欠きを一定の
間隔で全長に渡り設けてあり、切り欠き部にはシ
リンダーチユーブ１９とアウターチユーブ１８に
嵌合したコレツトピストン２０上部に取り付けた
６本のコレツトフインガー２１がかみ合う。中空
ピストン上部にはCR５との連結部材が取り付け
てある。次に連結部材の詳細について説明する。
第３図に示す様に当該連結部材はピストンチユー
ブ１６、スパツド１０、シリンダー３０、キヤツ
プ３１及びアンカツプリングロツド１１より成
る。ピストンチユーブ１６は第２図に示す様に当
該CRDの中心に配設され、上端は前記アンカツ
プリングロツド１１の下部に位置し、下部はフラ
ンジ２３を貫通しシール材１４によつてフランジ
２３との間の液密を保つている。

ピストンチユーブ１６は通常は固定されている
が、CR５と中空ピストン１３とを分離するとき
のみナツト２４を外すことによつて所定の距離だ
け上下に移動できるようになつている。第３図に
示すスパツド１０は円筒状を呈し該スパツド１０
下部外面に切られたネジにより、中空ピストン１
３頂部に取り付けられる。前記スパツド１０の上
部は６枚の舌状に形成され、それぞれ舌の上部は
バネ力を有して半径方向に変位しうる。前記スパ
ツド１０にはシリンダー３０の流路３２と連通す
る流路３４が設けられる。前記スパツド１０の下
部内面にはシリンダー３０が取り付けられる。該
シリンダー３０の内面は上部が小径で下部が大径
の段付に形成され、径の小さい上部内面には円周
状に多数の溝が形成されてラビリンスとなつてお
り内部に挿入されるアンカツプリングロツドとの
間のシール性を高めている。前記シリンダー３０
にはシリンダー外径部に軸方向全長に渡りスリツ
ト状の流路３２が形成され、流路３２はスパツド
１０に設けられた流路３４に通じている。

かつ当該流路３２の下部は、シリンダー３０の
下部とキヤツプ３１とで囲まれた溝３５を通り前
記シリンダー３０内に通じている。前記シリンダ
ー３０下部外周面にはネジ又は嵌合によりキヤツ
プ３１が取り付けられる。

キヤツプ３１は前記シリンダー３０の下ぶたの
役割をし、下部内周面には円周状に多数の溝が形
成されてラビリンスとなつており内部に挿入され
るアンカツプリングロツドとの間のシール性を高
めている。アンカツプリングロツド１１は外周に
ラビリンスを形成されたピストン部１１−ａを有
した棒状に形成され、ピストン部は前記シリンダ
ー３０及びキヤツプ３１に内包されて該シリンダ
ー内面を上下に摺動しうると同時に、棒状部は上
下のラビリンス面を上下に摺動しうる。当該アン
カツプリングロツド内面にはロツドの下端から前
記ピストン部１１−ａの上部まで流路３６が設け
られ、この流路３６はシリンダー３０の内部に穴
３７により通じている。

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全体について第２図を参照し
て説明する。CRDの動作には、通常の挿入引抜
動作（シム動作）及び緊急挿入動作（スクラム動
作）がある。通常の挿入動作はインポート２５か
らが炉圧よりやや高い圧力で給水することにより
行なう。この時、中空ピストン１３上部は連結部
材により充分液密に閉塞され、又中空ピストン１
３下部外周面とシリンダーチユーブ１９との間も
シール材１５によつてシールされているためピス
トンチユーブと中空ピストンとの間のシール性の
有無に関係なく中空ピストン１３の内側は外側に
比べ高圧力状態になり、この力により中空ピスト
ン１３は上方向に駆動して原子炉内へ挿入され
る。中空ピストン１３を所定の位置まで挿入した
後インポートからの給水を停止することにより、
コレツトフインガー２１が中空ピストン外面に形
成された切欠部にかかり、中空ピストン１３を支
持して位置決めが行われる。緊急挿入時はインポ
ート２５から炉圧より充分に高い圧力で給水する
ことによつて上記と同様の原理で挿入される。こ
の時、ピストン挿入速度は非常に大きな値になる
が、ストローク終端でピストンチユーブ１６上部
の皿バネ１７により除々に減速され制止する。引
抜動作はまずインポート２５より加圧給水して中
空ピストン１３を少し挿入しコレツトフインガー
２１とのラツチを解除する、その後アウトポート
２６より加圧給水してコレツトピストン２０を押
し上げ、コレツトフインガー２１がガイドキヤツ
プ２２により外側に押し広げられてラツチフリー
となつた状態でインポート２５より除水すれば中
空ピストン１３はその自重により下方向に引き抜
かれる。中空ピストン１３を所定の位置まで引抜
いた時、インポート２５からの除水及びアウトポ
ート２６からの加圧給水を止めればコレツトフイ
ンガー２１が元にもどり、中空ピストンの切り欠
きにかかつて位置決めが行われる。次にCRDと
CR５の結合動作について第２図及び第４図を参
照して説明する。CRDとCR５が分離した状態で
は中空ピストン１３は最下部の位置にあり、上部
の連結部材CR５下部より離れた位置にある。こ
の状態よりインポート２５から加圧給水して徐々
に中空ピストン１３を挿入していくと、連結部材
の上部の６本の舌状部はCR５下部に達した後そ
の内面に沿つて中心方向に曲がることによりCR
５下部内に完全に挿入される。この時、CR５の
下部の孔にスプリング４０によつて下方に付勢さ
れて上下動自在に設けられたロツクプラグ１２は
中心方向に曲がつた連結部材の舌状部により一旦
持ち上げられるが、舌状部がCR５下部内に完全
に挿入したときバネ４０の力で上記連結部材１０
の舌状部の中に収まる。こうして、アンカツプリ
ングロツド１１によりロツクプラグ１２が持ち上
げられない限りロツクプラグ１２は連結部材の舌
状部内に収まつており、舌状部が内側に曲つて連
結が解除することを防いでいる。従つて中空ピス
トン１３とCR５の結合は確実に維持された状態
になる。（第４図ａ参照）次にCRDとCR５の分
離動作について説明する。CRDとCR５を分離す
る時点ではCR５下部がCR案内管３の下部のテー
パ部に接し炉水がシールされる状態まで中空ピス
トン１３は引抜かれている。この状態でピストン
チユーブ１６を所定距離押し上げることにより、
アンカツプリングロツド１１を押し上げ連結部材
内のロツクプラグ１２を上部に外す。次に、イン
ポート２５より除水すると中空ピストン１３は自
重により下部方向へ移動し連結部材上部の舌状部
が中心方向に曲がることにより中空ピストン１３
とCR５が分離する。（第４図ｂ参照）次に制御棒
駆動時の当該連結部材の作用及び動作について説
明する。シム動作のうち、挿入動作はインポート
２５から炉圧より少し高い圧力で給水し、中空ピ
ストン１３の内面にかかる力により行なう。又ス
クラム動作はインポート２５から高圧水を注入し
同様に中空ピストンの内面にかかる力により行な
う。上記のいずれの動作中においても中空ピスト
ン１３の内側は外側に比べ常に高圧状態にある。
従つて通常の構造では中空ピストンの内側から外
側まで貫通して設けられたアンカツプリングロツ
ドには上方へ向う力が加わつて上方へ移動しCR
と中空ピストンとの連結を解除してしまうおそれ
がある。しかしながら本発明装置では、アンカツ
プリングロツド１１にかかる力は下記に説明する
ように常に下方向になる様に工夫してある。

すなわち第３図に示すように本発明ではアンカ
ツプリングロツド１１のピストン部１１−ａの上
側に流路３６及び穴３７を介して中空ピストン１
内側と同じ水圧が加わる構成としている。従つて
ピストン部の径を適宜設定することによつてピス
トン部１１−ａに加わる下向きの力を大きくする
ことができるので、ピストン部と一体に固定され
ているアンカツプリングロツドを常に下部位置に
保持することができる。従つてスクラム動作時及
びの挿入動作時において、アンカツプリングロツ
ド１１は常に最下端に保持されてCRDとCR５の
連結は維持される。また上記動作時は中空ピスト
ン１３内は高圧に保つ必要があるため内部液体が
外部へ漏れることがあつてはならないが、アンカ
ツプリングロツドとシリンダーとの間はラビリン
ス等のシール機構によつてシールされているため
中空ピストン内は充分に高圧に保つことができ
る。

以上説明したように本発明装置では中空ピスト
ンの上部を閉塞してシリンダ部材が設けられ、こ
のシリンダ部材内にはロツド部材に固定されたピ
ストンが上下動自在に設けられている。そしてこ
のピストンの上部空間は中空ピストン内と連通す
る流路が形成されて中空ピストン内と同じ圧力が
加わり、またピストンの下側空間は中空ピストン
外と連通する流路が形成されて中空ピストン外の
原子炉内圧と同圧になるように構成されている。
従つて中空ピストン内側に原子炉内圧よりも高い
圧力を供給して中空ピストンを上方へ駆動する時
にもアンカツプリングロツドは上方へ移動するこ
となく下方位置にとどまる。このためアンカツプ
リングロツドが上方へ動いて制御棒と制御棒駆動
機構とを不用意に切離しすることがないので信頼
性の高い制御棒駆動機構とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は沸騰水型原子炉のCRDの設置状態を
示す断面図、第２図は本発明の一実施例による
CRDの縦断面図、第３図ａは第２図の連結部の
詳細断面図、同図ｂは第３図ａにおけるＡ−Ａ断
面図、第４図は連結部の連結状態を示し、ａは連
結した状態図、ｂは開放した状態図、第５図ａは
本発明の他の実施例を示す断面図、同図ｂは第５
図ａにおけるＡ−Ａ断面図である。 ４……CRDハウジング、１３……中空ピスト
ン、１１……アンカツプリングロツド、３０……
シリンダー、２５……インポート、１１_-a……ピ
ストン部、３２……流路、３６……流路、３７…
…穴、３４……流路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉圧力容器下部に設置されるハウジング
   内を液圧によつて上下動する中空ピストンと、こ
   の中空ピストンの上端に設けられて制御棒を着脱
   自在に保持するスパツドとこの中空ピストンの内
   側に高圧液体を供給する注入口と、中空ピストン
   の上端を閉塞して設置されるシリンダ部材と、こ
   のシリンダ部材内外を上下動可能に貫通して設け
   られて上端部が制御棒の下部を押し上げることに
   よつて制御棒と制御棒駆動機構とを結合分離する
   ロツド部材と、このロツド部材とシリンダ部材間
   に設けられてシリンダ部材とロツド部材間を摺動
   自在にシールするシール機構とを具備し、 シリンダ部材内にはロツド部材に固定されてシ
   リンダ部材内を上下動し得るピストンが設けら
   れ、このピストン上側のシリンダ部材内と中空ピ
   ストンの内側のシリンダ部材外とが連通するよう
   にピストン上側と下部とに開口部を有してロツド
   部材内に形成された流路と、ピストン下側のシリ
   ンダ部材内と中空ピストン外側とを連通する流路
   とを形成したことを特徴とする制御棒駆動機構。