JPS63290990A - Shutdown device for nuclear reactor - Google Patents

Shutdown device for nuclear reactor

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Publication number
JPS63290990A
JPS63290990A JP62125605A JP12560587A JPS63290990A JP S63290990 A JPS63290990 A JP S63290990A JP 62125605 A JP62125605 A JP 62125605A JP 12560587 A JP12560587 A JP 12560587A JP S63290990 A JPS63290990 A JP S63290990A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electromagnet
armature
extension tube
attraction
nuclear reactor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62125605A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisao Watanabe
久夫 渡辺
Hiroaki Ikakura
猪鹿倉 尋明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP62125605A priority Critical patent/JPS63290990A/en
Publication of JPS63290990A publication Critical patent/JPS63290990A/en
Pending legal-status Critical Current

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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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  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent a decrease in holding power by intervention of foreign matter between an electromagnet which selectively attracts an armature fixed to the top end of a control element and said armature by forming rugged parts to at least either of the attraction faces of the armature and the electromagnet. CONSTITUTION:The armature 36 is attracted to the electromagnet 38 formed with the rugged parts 105, 105a, 104, 104a on the attraction face 101 when electric current is passed to a coil 41 by an energizing device 103. The coolant between both is displaced at this time to flow from the projecting parts 105, 105a toward the recesses 104, 104a and magnetic particles 106 are attracted into the recesses 104, 104a and, therefore, the generation of a spacing between the attraction faces 101 and 102 is obviated. Alternating magnetic fields different from the magnetic fields generated at the time of attraction are generated when the backward current is passed to the coil 41 by the device 103 after the armature 36 is detached by de-energizing the electromagnet. The particles 106 can be detached by decreasing the current value down to zero.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は原子炉停止装置に係り、特に液体金属冷却型高
速増殖炉において原子炉事故時に原子炉を確実に停止さ
せ得るものに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a nuclear reactor shutdown device, and in particular, to a nuclear reactor shutdown device that can reliably shut down a nuclear reactor in the event of a reactor accident in a liquid metal cooled fast breeder reactor. related to things.

(従来の技術) 一般に原子炉特にナトリウム等の液体金属を冷却材とす
る高速中性子炉の出力制御及び炉停止は、ホウ素あるい
はタンタル等の中性子吸収物質を含む制御棒を炉心支持
板に植設された複数本の核燃料集合体の間に挿入するこ
とによって行われる。すなわち案内管を燃料集合体の長
尺方向に燃料集合体と平行に配置し、この案内管内で制
御棒を上下動させることによって原子炉の反応度を制御
する。上記制御棒を駆動する装置には動作が安定でしか
も信頼性が高いことが要求される。従来から使用されて
いる駆動装置は燃料集合体を収納している原子炉容器の
上部に設置されている。この駆動装置は上記原子炉容器
の上部開口を閉塞する遮蔽プラグの回転プラグ上に固定
された駆動部、及びこの駆動部と制御棒を結合する為回
転プラグを挿通して炉心領域上方まで配設された延長管
とからなる制御棒駆動機構を備え、この駆動機構を中央
制御室から制御するものである。また駆動装置は自動的
あるいは人為的操作により前記駆動部へ駆動信号を出力
するための制御盤を備えている。
(Prior art) In general, power control and reactor shutdown of nuclear reactors, particularly fast neutron reactors that use liquid metal such as sodium as a coolant, are carried out by installing control rods containing a neutron absorbing substance such as boron or tantalum in the core support plate. This is done by inserting it between multiple nuclear fuel assemblies. That is, a guide tube is arranged parallel to the fuel assembly in the longitudinal direction of the fuel assembly, and the reactivity of the nuclear reactor is controlled by moving the control rod up and down within the guide tube. The device for driving the control rods is required to have stable operation and high reliability. Conventionally used drives are installed at the top of the reactor vessel housing the fuel assembly. This drive device includes a drive part fixed on the rotating plug of the shielding plug that closes the upper opening of the reactor vessel, and a rotating plug inserted to connect the drive part and the control rods to the upper part of the reactor core area. It is equipped with a control rod drive mechanism consisting of an extension tube and a control rod drive mechanism, and this drive mechanism is controlled from a central control room. The drive device also includes a control panel for outputting a drive signal to the drive section automatically or manually.

通常駆動部の出力制御及び炉停止の為の動作は電気・機
械的手段により行われる。
Normally, the output control of the drive unit and the operation for shutting down the furnace are performed by electrical and mechanical means.

そこで第3図を参照して従来の制御棒駆動装置の構成に
ついて説明する。図中符号1は駆動部ハウジングであり
、この駆動部ハウジング1は回転プラグ2の下方に延長
された上部案内管3と結合されている。駆動部ハウジン
グ1の頂部には駆動モータ4が設けられ、該駆動モータ
4はケーブル5を介して制御盤6と電気的に結合されて
いる。
Therefore, the configuration of a conventional control rod drive device will be explained with reference to FIG. In the figure, reference numeral 1 denotes a drive unit housing, and this drive unit housing 1 is connected to an upper guide tube 3 extending below the rotary plug 2. As shown in FIG. A drive motor 4 is provided at the top of the drive housing 1, and the drive motor 4 is electrically coupled to a control panel 6 via a cable 5.

駆動モータ4の回転軸にはボールスクリュー7が同心的
に連結され、このボールスクリュー7にはボールナツト
8が螺合している。このボールナツト8は板9を介して
1対のロードセル1oと結合され、このロードセル10
は中空円盤状の板11と結合されている。板11の中空
部にはN磁石12が収容配置されこの電磁石12には筒
12aが結合されている。上記1m12aの下方にはロ
ードセル13が結合されており、このロードセル13の
下部は外側延長管14と結合されている。
A ball screw 7 is concentrically connected to the rotating shaft of the drive motor 4, and a ball nut 8 is screwed into the ball screw 7. This ball nut 8 is connected to a pair of load cells 1o via a plate 9, and this load cell 10
is connected to a hollow disc-shaped plate 11. An N magnet 12 is accommodated in the hollow part of the plate 11, and a tube 12a is coupled to the electromagnet 12. A load cell 13 is connected below the 1m12a, and a lower portion of the load cell 13 is connected to an outer extension pipe 14.

上記外側延長管14は回転プラグ2内を貫通して炉心1
5中に設けられた下部案内管16の上方まで到達してお
り、その先端は内側延長管17のフィンガーロンド18
と共にラッチメカニズムを構成するべく板バネ状の複数
本のラッチフィンガー19となっている。
The outer extension pipe 14 passes through the inside of the rotating plug 2 and extends through the core 1.
5, and its tip reaches above the finger rond 18 of the inner extension tube 17.
Together with this, there are a plurality of latch fingers 19 shaped like leaf springs to constitute a latch mechanism.

上記電磁石12の下側には磁気的に着脱自在にアーマチ
ュア20が設けられ、外側延長管14の内側にあって適
当な隙間をもって設けられた内側延長管17の頂部に固
定されている。内側延長管17は外側延長管14とによ
って二重管構造を形成しており、回転プラグ2の相当位
置を貫通してその先端はラッチフィンガ19と係合する
フィンガーロンド18となっている。上部案内管3と外
側延長管14の隙間部には回転プラグ2の相当位置に生
態遮蔽21が上部案内管3の頂部に固定されて設けられ
ている。生態遮蔽21の下端とベローズ22の上端は気
密に結合され、ベローズ22の下端は外側延長管14の
適切な位置に気密に結合されている。又、内側延長管1
7と外側延長管14の夫々適切な箇所にその両端を気密
に接合されたベローズ23が設けられている。外側延長
管14の段付部24には加速スプリング25が結合され
、加速スプリング25は外側延長管14の外側にあって
コイルバネ状をなして下方へ延長され、加速管26の頭
部にその下端を接触している。加速管26は外側延長管
14の外側に設けられ、その下端は制御棒27のハンド
リングヘッド28に接触しており、又その上端の下面は
ダンピングスプリング2つによって支持される。ダンピ
ングスプリング29の下端は上部案内管3の下端近くに
固定されたス1ヘツパ30によって支持される。
An armature 20 is provided below the electromagnet 12 so as to be magnetically attachable and detachable, and is fixed to the top of an inner extension tube 17 provided inside the outer extension tube 14 with a suitable gap. The inner extension tube 17 and the outer extension tube 14 form a double tube structure, and the inner extension tube 17 passes through a corresponding position of the rotary plug 2, and its tip becomes a finger iron 18 that engages with the latch finger 19. In the gap between the upper guide tube 3 and the outer extension tube 14, an ecological shield 21 is fixed to the top of the upper guide tube 3 at a position corresponding to the rotary plug 2. The lower end of the ecological shield 21 and the upper end of the bellows 22 are hermetically coupled, and the lower end of the bellows 22 is hermetically coupled to an appropriate position of the outer extension tube 14. Also, inner extension tube 1
Bellows 23 are provided at appropriate locations on each of the outer extension tube 7 and the outer extension tube 14, the ends of which are hermetically joined. An acceleration spring 25 is coupled to the stepped portion 24 of the outer extension tube 14, and the acceleration spring 25 is located outside the outer extension tube 14 and extends downward in the form of a coil spring. are in contact with. The acceleration tube 26 is provided outside the outer extension tube 14, and its lower end is in contact with the handling head 28 of the control rod 27, and the lower surface of its upper end is supported by two damping springs. The lower end of the damping spring 29 is supported by a spacing 30 fixed near the lower end of the upper guide tube 3.

制御棒27は中性子吸収材を収納した複数本の吸収ビン
を束ねて保護管内に納めた構造となっている。制御棒2
7と下部案内管16との間には適切な隙間を設けである
The control rod 27 has a structure in which a plurality of absorption bottles storing neutron absorbing material are bundled and housed in a protection tube. control rod 2
7 and the lower guide tube 16, an appropriate gap is provided.

上記構成によると、通常運転時にはラッチフィンガ19
の肩部に制御棒27のハンドリングヘッド28が係合し
ており、外側延長管14と制御棒27は連結されている
。ラッチフィンガ19の内面はフィンガロンド18によ
って拘束されている。
According to the above configuration, during normal operation, the latch finger 19
A handling head 28 of the control rod 27 is engaged with the shoulder portion of the control rod 27, and the outer extension tube 14 and the control rod 27 are connected. The inner surface of the latch finger 19 is constrained by the finger rod 18.

この時アーマチュア20は磁力によって電磁石12に吸
引されて接触している。又、加速スプリング25は上端
を外側延長管14の段付部24に拘束されているととも
もに、下端を制御棒27のハンドリングヘッド28に拘
束された加速管26の頭部に拘束されて圧縮された状態
にある。かかる状態で炉心出力を制御する場合には、制
御盤6を人為的に操作して(または盤内の自動運転回路
により)、駆動モータ4に正転又は逆転の信号を出力し
て駆動モータ4を回転させる。この駆動モータ4の回転
はボールスクリュ7及びボールナツト8によって上下運
動に変換され、それによって制御棒27の引抜・挿入が
行われて出力調整が達成される。尚図中符号31はセン
サである。
At this time, the armature 20 is attracted to and in contact with the electromagnet 12 by magnetic force. Further, the acceleration spring 25 has an upper end restrained by the stepped portion 24 of the outer extension tube 14 and a lower end restrained by the head of the acceleration tube 26 which is restrained by the handling head 28 of the control rod 27. is in a compressed state. When controlling the core output in such a state, the control panel 6 is manually operated (or the automatic operation circuit in the panel is used) to output a forward or reverse rotation signal to the drive motor 4. Rotate. This rotation of the drive motor 4 is converted into vertical movement by the ball screw 7 and ball nut 8, whereby the control rod 27 is pulled out and inserted, and output adjustment is achieved. Note that the reference numeral 31 in the figure is a sensor.

ところで何等かの原因によりプラントに異常状態、例え
ば冷却材流最低下、冷却材温度上昇あるいは炉心中性子
束増大等の故障が起きた場合は上記センサ31により故
障を検出し、該検出信号が制御盤6に伝送される。制御
盤6はかかる検出信号に基づいて予めセットされた論理
回路によってスクラム指令信号を自動的に又は運転員の
操作に従って出力して電磁石12への通電を停止する。
By the way, if an abnormal condition occurs in the plant due to some reason, such as a failure such as the lowest coolant flow, a rise in coolant temperature, or an increase in core neutron flux, the failure is detected by the sensor 31, and the detection signal is sent to the control panel. 6. Based on the detection signal, the control panel 6 outputs a scram command signal automatically or according to an operator's operation using a preset logic circuit, and stops energizing the electromagnet 12.

電磁石12が消勢されるとアーマチュア20は切離され
て筒12aの下端の板状部32との隙間分だけ落下する
。これに伴って内側延長管17が全体的に落下するので
フィンガーロンド18が落下してラッチフィンガ19の
拘束を解除する。ラッチフィンガ19は板バネの復帰力
によって内側に縮径し、その結果制御棒27は重力と加
速管26に伝達される加速スプリング25のバネ力を受
けて急速に下部案内管16中を落下する。かかる動作に
よって制御棒のスクラム動作が達成される。
When the electromagnet 12 is deenergized, the armature 20 is separated and falls by the gap between it and the plate-shaped portion 32 at the lower end of the cylinder 12a. As a result, the inner extension tube 17 falls entirely, and the finger rond 18 falls to release the latch finger 19 from being restrained. The latch finger 19 contracts inward due to the restoring force of the leaf spring, and as a result, the control rod 27 rapidly falls through the lower guide tube 16 under the force of gravity and the spring force of the acceleration spring 25 transmitted to the acceleration tube 26. . A scram operation of the control rods is achieved by such operation.

ベローズ22及びベローズ23は外側延長管14と内側
延長管17の軸方向の移動を可能とし、かつ原子炉容器
内雰囲気を隔離する目的で使用される。又ロードセル1
3は制御棒駆動機構の健全な動作を確認する目的で使用
される。
The bellows 22 and the bellows 23 are used for the purpose of allowing the outer extension tube 14 and the inner extension tube 17 to move in the axial direction and isolating the atmosphere inside the reactor vessel. Also load cell 1
3 is used for the purpose of confirming the sound operation of the control rod drive mechanism.

このような構成をなす制御棒駆動装置は十分な信頼性を
備え、確実な動作を期待することができるものであるが
、原子炉の大型化及び高出力化に伴って非常に高度の安
全性が要求されており、従来の装置に全く別の手段で動
作する原子炉停止装置を導入することが考えられている
。それは原子炉保護装置に故障が発生して有効に原子炉
停止を行なえなくなるような仮想的な事態が発生する確
立は、従来形式の装置を多重化して安全上の裕度を増大
させる方法よりも、別形式の装置を併用した方がより有
効的であると考えられるからである。
The control rod drive system with this configuration has sufficient reliability and can be expected to operate reliably, but as nuclear reactors become larger and have higher output, a very high degree of safety is required. is required, and it is being considered to introduce nuclear reactor shutdown equipment that operates by completely different means into conventional equipment. This means that a hypothetical situation in which a reactor protection device fails and the reactor cannot be effectively shut down is less likely to occur than the conventional method of multiplexing devices to increase the margin of safety. This is because it is considered more effective to use other types of devices together.

またその際従来形式の装置と共通な故障原因を可能な限
り排除した装置が要求されている。
In addition, there is a demand for a device that eliminates as much as possible the causes of failure common to conventional devices.

そこで考えられているのが電磁石によって制御棒を直接
保持するものである。これを第4図を参照して説明する
。図中符号33は制御要素であり、この制御要素33は
炉心に核燃料集合体と平行に植設され内部に冷却材が流
通する案内管34内に昇降自在に収納されている。制御
要素33の頂部には延長棒35が連結され、この延長棒
35の上端にはアーマチュア36が結合されている。制
御要素33の保持は炉心を収納した原子炉容器の上蓋と
なっている遮蔽プラグ39から垂下された延長管37の
下端に設けられた電磁石38により上記アーマチュア3
6を吸着することによってなされる。上記電磁石38は
鉄心42とこの鉄心42中に埋設されたコイル41とか
ら構成され、このコイル41に通電することにより磁力
を発生させこの磁力によりアーマチュア36を吸着する
。上記延長管37の上部は回転プラグ39に固定された
上下動駆動装置40に連結されており、この上下動駆動
装置40により制御要素33の引抜動作あるいは切離し
後のリセットの為の下降動作がなされる。尚上記上下動
駆動装置40には制御装置43が接続されている。又図
中符号44はダラシユポットであり、又符号45は支持
板である。
Therefore, the idea is to directly hold the control rods using electromagnets. This will be explained with reference to FIG. Reference numeral 33 in the figure is a control element, and this control element 33 is housed in a guide pipe 34 that is installed in the reactor core in parallel with the nuclear fuel assembly and allows a coolant to flow therein so as to be able to rise and fall. An extension rod 35 is connected to the top of the control element 33, and an armature 36 is connected to the upper end of the extension rod 35. The control element 33 is held by the armature 3 by an electromagnet 38 provided at the lower end of an extension tube 37 hanging from a shielding plug 39 which is the upper lid of the reactor vessel housing the reactor core.
This is done by adsorbing 6. The electromagnet 38 is composed of an iron core 42 and a coil 41 embedded in the iron core 42. By energizing the coil 41, a magnetic force is generated, and the armature 36 is attracted by this magnetic force. The upper part of the extension tube 37 is connected to a vertical movement drive device 40 fixed to the rotary plug 39, and this vertical movement drive device 40 performs a pulling operation of the control element 33 or a downward movement for resetting after disconnection. Ru. Note that a control device 43 is connected to the vertical movement drive device 40. Further, the reference numeral 44 in the figure is a dart pot, and the reference numeral 45 is a support plate.

上記構成の制御棒駆動装置を採用した場合には次の様な
利点がある。すなわち従来のラッチ機構と異なり、制御
要素のスクラム時の切離し動作において延長管又はそれ
に相当する長尺物体が機械的動作を必要とせず、同時に
ラッチ機構のような比較的複雑な機構がなく、電磁石3
8を選択的に励磁するだけでよいので構成が非常に単純
である。
When the control rod drive device with the above configuration is adopted, there are the following advantages. That is, unlike conventional latching mechanisms, the extension tube or equivalent elongated object does not require mechanical movement in the separation operation during scramming of the control element, and at the same time there is no relatively complicated mechanism such as a latching mechanism, and an electromagnet is used. 3
The configuration is very simple since it is only necessary to selectively excite 8.

よって従来形式の装置との共通故障原因を大幅に減少さ
せ得る。又、電磁石38は冷却材中におかれているため
冷却材の異常な温度上昇によって電磁石38及びアーマ
チュア36の磁気回路に使用されているキュリ一点磁性
部材の温度がそのキュリ一点近傍に達すれば自動的に大
幅な磁力低下が実現されて自動的なスクラムが達成され
る。このようにスクラム動作原理の大きく異なる原子炉
停止装置を従来形式のシステムと併用して2種類の形式
の装置のうちいずれかのスクラム動作のみで原子炉の停
止が達成されるようにすることにより原子炉の安全性を
著しく向上せしめることが可能となる。
Therefore, common causes of failure with conventional types of devices can be significantly reduced. Furthermore, since the electromagnet 38 is placed in the coolant, if the temperature of the magnetic member used in the magnetic circuit of the electromagnet 38 and the armature 36 reaches near the single point due to an abnormal temperature rise of the coolant, the electromagnet 38 will automatically shut down. Automatic scram is achieved with a significant magnetic force drop. By using reactor shutdown equipment with largely different scram operation principles in conjunction with conventional systems, reactor shutdown can be achieved by only scram operation of one of the two types of equipment. It becomes possible to significantly improve the safety of nuclear reactors.

しかしながらかかる構成にあっても次のような問題があ
る。すなわち電磁石38とアーマチュア36の吸着面間
に異物が介在した場合には、アーマチュア36を吸着し
た場合に電磁石38とアーマチュア36との間に隙間が
発生してしまい、制御要素33を保持する為の保持力の
確保が困難になってしまう。電磁石38による保持力は
少なくとも制御要素33に加わる重力等の力に匹敵する
力が必要であり、上下動詩の摩擦力、あるいは流体振動
に起因する力を考慮して保持力に裕度を持たせる必要が
ある。その際吸着面間の隙間の増大による保持力低下を
考慮した場合には更に大きな裕度を持たせる必要がある
。これが不十分な場合には運転中の誤スクラム等の好ま
しくない故障を発生させてしまうからである。一方上記
裕度の確保には一定の困難が内陣する。すなわち制御要
素33、案内管34、及び延長管37はいずれも周囲燃
料あるいは炉心上部機構との関係からその大きさが限定
されており、従って電磁石38とアーマチュア36の形
状も制限を受けることになるからである。さらに電磁石
38とアーマチュア36の結合動作を案内管34内で行
なわせようとする場合は形状の制限が特に強い。このよ
うに保持力に対する余裕度の確保にも大きな制限がある
However, even with this configuration, there are the following problems. In other words, if a foreign object is present between the attracting surfaces of the electromagnet 38 and the armature 36, a gap will be created between the electromagnet 38 and the armature 36 when the armature 36 is attracted, and it will be difficult to hold the control element 33. It becomes difficult to secure the holding force. The holding force by the electromagnet 38 must be at least comparable to the force of gravity, etc. applied to the control element 33, and a margin should be given to the holding force in consideration of the frictional force of vertical motion or the force caused by fluid vibration. It is necessary to In this case, when taking into account the reduction in holding force due to an increase in the gap between the suction surfaces, it is necessary to provide an even larger margin. This is because if this is insufficient, undesirable failures such as erroneous scrams during operation may occur. On the other hand, there are certain difficulties in securing the above margin. That is, the control element 33, the guide tube 34, and the extension tube 37 are all limited in size due to their relationship with the surrounding fuel or the upper core mechanism, and therefore the shapes of the electromagnet 38 and the armature 36 are also limited. It is from. Furthermore, if the coupling operation between the electromagnet 38 and the armature 36 is to be performed within the guide tube 34, there are particularly severe restrictions on the shape. As described above, there is a large limit to securing a margin for the holding force.

(発明が解決しようとする問題点) このように従来の構成にあっては電磁石とアーマチュア
との吸着面間に異物が介在して吸着時に両者間に隙間が
発生することが予惣され、その為保持力に大きな裕度を
持たせなければならないという問題があるとともに、保
持力を確保するために電磁石を大きくするといった構成
にも物理的理由から大きな制限があるという問題があり
、本発明はこのような点に基づいてなされたものでその
目的とするところは、電磁石とアーマチュアとの間にお
ける異物の介在それによる隙間の増大を効果的に防止し
、それによって保持力に対する裕度の確保を軽減させる
ことが可能な原子炉停止装置を提供することにある。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional configuration, it is expected that foreign matter will be interposed between the attracting surfaces of the electromagnet and the armature, and a gap will be generated between the two during attracting. Therefore, there is a problem that a large margin must be given to the holding force, and there is also a problem that there is a large limit due to physical reasons in the structure of increasing the size of the electromagnet to ensure the holding force. It was developed based on these points, and its purpose is to effectively prevent the increase in the gap caused by the presence of foreign matter between the electromagnet and the armature, thereby ensuring a margin for holding force. It is an object of the present invention to provide a nuclear reactor shutdown device that can reduce the amount of energy used.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) すなわち本発明による原子炉停止装置は、原子炉容器内
の炉心に配置され内部を冷却材が流通するとともに1I
iII御要素が挿脱される案内管と、上記制御要素の上
端に固着されたアーマチュアと、上記原子炉容器の上部
開口を閉塞する遮蔽プラグから垂下され上記遮蔽プラグ
の上面側に配置された昇降機構により昇降される延長管
と、この延長管の下端に固着され上記アーマチュアを選
択的に吸着する電磁石と、この電磁石を励磁する励磁機
構と、上記アーマデユア及び電磁石の少なくとも一方の
吸着面に凹凸部を形成したことをInとするものである
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) That is, the nuclear reactor shutdown device according to the present invention is arranged in a reactor core in a reactor vessel, a coolant flows inside the reactor vessel, and 1I
A guide tube through which the III control element is inserted and removed, an armature fixed to the upper end of the control element, and an elevator suspended from the shielding plug that closes the upper opening of the reactor vessel and arranged on the upper surface side of the shielding plug. an extension tube that is raised and lowered by a mechanism; an electromagnet that is fixed to the lower end of the extension tube and selectively attracts the armature; an excitation mechanism that excites the electromagnet; and an uneven part on the attraction surface of at least one of the armature and the electromagnet. The formation of In is defined as In.

(作用) すなわち電磁石及びアーマチュアの@着面の少なくとも
一方に凹凸部を形成して、電磁石とアーマチュアとを吸
着さぜる峙両者間に介在する冷却材が押退【プられる際
凸部から凹部に冷却材流れを発生させて、電磁石とアー
マチュアとの間に侵入した異物をその凹部内に集めるこ
とにより異物による電磁石とアーマチュアとの間の隙間
の発生を抑制するものである。
(Function) In other words, by forming an uneven portion on at least one of the contact surfaces of the electromagnet and the armature, the coolant interposed between the electromagnet and the armature is pushed away from the convex portion to the concave portion. This system generates a flow of coolant to collect foreign matter that has entered between the electromagnet and the armature in the recess, thereby suppressing the creation of a gap between the electromagnet and the armature due to foreign matter.

(実施例) 以下第1図及び第2図を参照して本発明の一実施例を説
明する。尚従来と同一部分には同一符号を付して示しそ
の説明は省略する。図中符号101は電磁石38の吸着
面であり、また符号102はアーマチュア36側の吸着
面である。上記電磁石38側の吸着面101には外周側
より環状凸部105、環状凹部104、環状凸部105
a1及び凹部104aが形成されており、凸部105お
よび105aは滑らかな曲線状に形成されている。また
上記環状凹部104は上記コイル41の真下位置である
。かかる構成とすることにより電磁石38とアーマチュ
ア36との間に侵入した異物(磁性粒子)を凹部104
及び104aに吸着し、該異物106による吸着面10
1及び102間の隙間の形成を抑制するものである。又
図中符号103は励磁装置であり、この励磁装置103
はコイル/41に流れる電流の方向を変換し得るもので
ある。
(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. It should be noted that the same parts as in the prior art are denoted by the same reference numerals and the explanation thereof will be omitted. In the figure, reference numeral 101 is an attraction surface of the electromagnet 38, and reference numeral 102 is an attraction surface on the armature 36 side. The adsorption surface 101 on the electromagnet 38 side has an annular convex portion 105, an annular concave portion 104, an annular convex portion 105 from the outer circumferential side.
a1 and a concave portion 104a are formed, and convex portions 105 and 105a are formed in a smooth curved shape. Further, the annular recess 104 is located directly below the coil 41. With this configuration, foreign matter (magnetic particles) that has entered between the electromagnet 38 and the armature 36 is removed from the recess 104.
and 104a, and the adsorption surface 10 due to the foreign matter 106
This suppresses the formation of a gap between 1 and 102. Further, the reference numeral 103 in the figure is an excitation device, and this excitation device 103
can change the direction of the current flowing through the coil /41.

以上の構成を基にその作用を説明する。まず通常運転時
は励磁装置103よりコイル41に通電され磁気的吸引
力が発生しており、該磁気的吸引力によりアーマチュア
36は電磁石38に吸引され、制御要素33は延長管2
7に保持されている。
The operation will be explained based on the above configuration. First, during normal operation, the coil 41 is energized by the excitation device 103 to generate a magnetic attraction force, and the armature 36 is attracted to the electromagnet 38 by the magnetic attraction force, and the control element 33 is connected to the extension tube 2.
It is held at 7.

またその際電磁石38の吸着時101とアーマデユア3
6の吸着面102とは略密着した状態にある。
Also, at that time, when the electromagnet 38 is attracted, 101 and Armadure 3
It is in substantially close contact with the suction surface 102 of No. 6.

次に原子炉を停止させる場合であるが、この場合には励
磁装置103によるコイル41の通電を断つことにより
なされる。それによって電磁石38によるアーマデユア
36の吸着は解除され、制御要素33は重力により炉心
内に急速で挿入される。
Next, the nuclear reactor is to be stopped, but in this case, the excitation device 103 cuts off the current supply to the coil 41. Thereby, the adsorption of the armadure 36 by the electromagnet 38 is released, and the control element 33 is rapidly inserted into the reactor core by gravity.

かかる一連の動作にあって冷却材中の磁性粒子は通常運
転中におけるコイル41の通電、あるいは原子炉停止時
において電磁石38及びアーマチュア36に残留する磁
気によって発生する外部磁界の作用により電磁石38の
吸着面101及びアーマチュア36の吸着面102に一
部吸着される。
In this series of operations, the magnetic particles in the coolant are attracted to the electromagnet 38 by the action of an external magnetic field generated by the energization of the coil 41 during normal operation or by the magnetism remaining in the electromagnet 38 and armature 36 when the reactor is shut down. Part of it is attracted to the surface 101 and the attraction surface 102 of the armature 36 .

従来はこの磁性粒子により電磁石38とアーマチュア3
6との間に隙間が発生してしまうということになるが、
本実施例の場合には以下の様な作用をなす。すなわち励
磁装置103によりコイル41に電流を流すとアーマチ
ュア36は電磁石38に吸着される。その際両者間の冷
却材は押退けられ凸部105.105aがら凹部104
.104a方向への冷却材流れが発生する。かかる冷却
材の流れにより磁性粒子106は凹部104及び104
aに集められそこに吸着する。したがって電磁石38に
アーマチュア36が吸着しても両者の吸着面101及び
102間に隙間が発生するようなことはない。
Conventionally, the electromagnet 38 and the armature 3 were
This means that there will be a gap between 6 and 6.
In the case of this embodiment, the following effects are achieved. That is, when current is applied to the coil 41 by the excitation device 103, the armature 36 is attracted to the electromagnet 38. At this time, the coolant between the two is pushed away and the convex portion 105,105a is removed from the concave portion 104.
.. A coolant flow occurs in the direction of 104a. The flow of the coolant causes the magnetic particles 106 to collapse into the recesses 104 and 104.
It is collected in a and adsorbed there. Therefore, even if the armature 36 is attracted to the electromagnet 38, there will be no gap between the two attraction surfaces 101 and 102.

次に凹部104に吸着した磁性粒子106を離脱させる
作用について説明する。電磁石38への通電を断ってア
ーマチュア36を離脱させた後励磁装置103によりコ
イル41に逆方向の電流を流す。これによって吸着時と
は異なる交番磁界が発生し、電流値を零まで低減させる
ことにより付着した磁性粒子106が離脱する。よって
凹部104に磁性粒子106が堆積することはない。
Next, the effect of releasing the magnetic particles 106 attracted to the recesses 104 will be explained. After cutting off the power to the electromagnet 38 and removing the armature 36, the excitation device 103 causes a current to flow in the opposite direction to the coil 41. This generates an alternating magnetic field different from that during adsorption, and by reducing the current value to zero, the attached magnetic particles 106 are detached. Therefore, the magnetic particles 106 are not deposited in the recess 104.

尚この逆電流を流しかつ電流を低下させていくという構
成を従来の電磁石及びアーマデユアにそのまま適用して
も吸着した磁性粒子の除去効果を発揮することができる
のはもとよりである。
It goes without saying that even if this configuration of flowing a reverse current and decreasing the current is applied to conventional electromagnets and Armasure as is, the effect of removing the attracted magnetic particles can be exhibited.

以上本実施例によると以下のような効果を奏することが
できる。
According to this embodiment, the following effects can be achieved.

■まず電磁石38とアーマチュア36との間に磁性粒子
106が介在して両者の吸着時101及び102間に隙
間が発生ずることはない。よって隙間の発生を予想して
保持力に大きな裕度を持たせる必要もなく、物理的制約
の藺囲内で十分余裕をもって対処することができる。
(1) First, the magnetic particles 106 are interposed between the electromagnet 38 and the armature 36, so that no gap is created between 101 and 102 when the two are attracted. Therefore, there is no need to provide a large margin in the holding force in anticipation of the occurrence of a gap, and the gap can be dealt with with sufficient margin within the physical constraints.

■また凸部105は滑らかな曲線状をなしているので、
四部104に向って冷却材の流れが効果的に発生し、磁
性粒子106を凹部104に効果的に集めることができ
る。
■Also, since the convex portion 105 has a smooth curved shape,
A coolant flow is effectively generated toward the four parts 104, and the magnetic particles 106 can be effectively collected in the recesses 104.

■また励磁装置103によりコイル41に逆方向の電流
を流すことにより凹部104に吸着した磁性粒子106
を確実に離脱させることができるので凹部104への磁
性粒子106の堆積も効果的に防止される。
■Also, by applying a current in the opposite direction to the coil 41 by the excitation device 103, the magnetic particles 106 adsorbed to the recess 104
Since the magnetic particles 106 can be reliably removed, deposition of the magnetic particles 106 in the recesses 104 can also be effectively prevented.

■このように電磁石38を使用した停止装置の信頼性は
大幅に向上し、かかる装置を従来の槻械式装置と併用す
ることにより異なる故障原因を有する装置を併用した構
成を高い信頼性で実現することができ、原子炉停止に対
する信頼性を大幅に向上させることができる。
■In this way, the reliability of the stopping device using the electromagnet 38 has been greatly improved, and by using this device in combination with the conventional ramming type device, a configuration that uses devices with different failure causes can be realized with high reliability. The reliability of reactor shutdown can be greatly improved.

尚本発明前記−実施例に限定されるものではなく、例え
ば凹凸部の数、形状等については種々のものが考えられ
、またアーマチュア側のみ、あるいはアーマチュア及び
電磁石の両方の吸着面に形成してもよいことはもとより
である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments; for example, the number and shape of the uneven portions may be varied, and the uneven portions may be formed only on the armature side or on both the armature and the electromagnet attraction surfaces. Of course it's a good thing.

[発明の効果] 以上詳述したように本発明による原子炉停止装置による
と、電磁石とアーマチュアとの間に異物が介在して隙間
が発生して保持力が低下することを効果的に防止するこ
とができ、それによって必要以上に保持力に裕度を持た
せる必要がなくなるとともに、装置としての信頼性も大
幅に向上する等その効果は大である。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the nuclear reactor shutdown device according to the present invention, it is possible to effectively prevent a decrease in the holding force due to the generation of a gap due to the presence of foreign matter between the electromagnet and the armature. As a result, there is no need to provide an unnecessarily large margin for the holding force, and the reliability of the device is greatly improved, which has great effects.

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

第1図及び第2図は本発明の一実施例を示す図で、第1
図は電磁石及びアーマチュアの正面図、第2図は磁性粒
子の開放を示す電磁石及びアーマチュアの正面図、第3
図及び第4図は従来例を示す図で、第3図は機械式の制
御棒駆動装置の断面図、第4図は電磁石式の制御棒駆動
装置の断面図である。 36・・・アーマチュア、37・・・延長管、38・・
・電磁石、40・・・上下動駆動装置、101,102
・・・吸着面104,104a・・・凹部、105.1
05a・・・凸部。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図 第3図
FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams showing one embodiment of the present invention.
The figure is a front view of the electromagnet and armature, Figure 2 is a front view of the electromagnet and armature showing the release of magnetic particles, and Figure 3 is a front view of the electromagnet and armature.
4 and 4 show conventional examples, FIG. 3 is a sectional view of a mechanical control rod drive device, and FIG. 4 is a sectional view of an electromagnetic control rod drive device. 36... Armature, 37... Extension tube, 38...
・Electromagnet, 40... Vertical movement drive device, 101, 102
...Adsorption surface 104, 104a...recess, 105.1
05a...Protrusion. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 1 Figure 2 Figure 3

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)原子炉容器内の炉心に配置され内部を冷却材が流
通するとともに制御要素が挿脱される案内管と、上記制
御要素の上端に固着されたアーマチュアと、上記原子炉
容器の上部開口を閉塞する遮蔽プラグから垂下され上記
遮蔽プラグの上面側に配置された昇降機構により昇降さ
れる延長管と、この延長管の下端に固着され上記アーマ
チュアを選択的に吸着する電磁石と、この電磁石を励磁
する励磁機構と、上記アーマチュア及び電磁石の少なく
とも一方の吸着面に凹凸部を形成したことを特徴とする
原子炉停止装置。
(1) A guide tube arranged in the reactor core in the reactor vessel, through which coolant flows and a control element is inserted and removed, an armature fixed to the upper end of the control element, and an upper opening of the reactor vessel. an extension tube that hangs down from the shielding plug that closes the shielding plug and is raised and lowered by a lifting mechanism arranged on the upper surface side of the shielding plug; an electromagnet that is fixed to the lower end of the extension tube that selectively attracts the armature; A nuclear reactor shutdown device comprising: an excitation mechanism that excites; and an uneven portion formed on an attracting surface of at least one of the armature and the electromagnet.
(2)上記凹凸部の凸部は滑らかな曲線状に形成されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の原子
炉停止装置。
(2) The nuclear reactor shutdown device according to claim 1, wherein the convex portion of the uneven portion is formed in a smooth curved shape.
(3)前記励磁装置は上記電磁石を流れる電流方向を変
換可能なものであることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の原子炉停止装置。
(3) The nuclear reactor shutdown device according to claim 1, wherein the excitation device is capable of changing the direction of the current flowing through the electromagnet.
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