JP4955955B2

JP4955955B2 - 制御棒駆動機構

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Publication number: JP4955955B2
Application number: JP2005222463A
Authority: JP
Inventors: 健悦白川; 慎一師岡; 泰山本; 伸二久保; 秀雄小見田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-08-01
Filing date: 2005-08-01
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2025-08-01
Also published as: JP2007040728A

Description

本発明は、制御棒駆動機構に係り、特に制御棒の緊急挿入時に駆動水を供給する制御棒駆動機構に関する。

原子炉を制御する基本的な操作は炉心反応度の調整によるもので、この量を適切に制御することによりプラント全体の出力制御が可能となる。このような炉心反応度の制御の多くは、原子炉において中性子を吸収材より構成される制御棒を炉心内外に移動することにより行われる。

沸騰水型原子炉において、１本の十字型の制御棒の周りに４体の燃料集合体を配置したものを１ユニットとして、多数のユニットにより炉心を構成しており、この炉心から上記のように制御棒を引き抜くか、または挿入することによって炉心反応度の調整を行うが、この制御棒の引き抜き又は挿入操作は、制御棒駆動機構を駆動して行っている（例えば、特許文献１参照）。

図２１は従来の制御棒駆動機構を示す縦断面図である。本図に示すように、制御棒駆動機構１は原子炉圧力容器２と溶接により一体に構成されているハウジング３内に挿入されている。この制御棒駆動機構１の各構成部品は、アウタチューブ４を外殻として構成されており、このアウタチューブ４は図示しないボルトによりハウジング３に取り付けられている。

中心部に配置したボールスピンドル５を回転制御する電動機６の動力は、軸受７により回転自在に支持される回転軸８を介してボールスピンドル５に伝達される。さらに、ボールスピンドル５にはボールナット９が螺合されていて、このボールナット９には下部ガイドローラ１０ａ、１０ｂが取り付けられている。

この下部ガイドローラ１０ａ、１０ｂはガイドチューブ１１の内周面に縦方向に設けられた図示しない溝に嵌合されており、ボールナット９の上下方向の動きを案内すると共に、ボールナット９の回転を阻止している。また、ガイドチューブ１１の上部にある上部ガイド１４には回転自在のガイドローラ１５ａ、１５ｂが設けられており、中空ピストン１２の上下方向の動きを案内している。なお、ボールナット９に下端を支えられた中空ピストン１２は、原子炉の炉心に挿入又は引き抜きされる制御棒１３に結合されている。

ガイドチューブ１１の上端には、上部ガイド１４内で上方向に若干移動できるように、円筒状の上部シリンダ１８と皿バネ２３により構成されるバッファ機構２４が取り付けられ、また、皿バネ２３を介して上部ガイド１４により支持され、上部ガイド１４はハウジング３を介して原子炉圧力容器２に支持されている。さらに、炉水が外部に漏れないようにするため、制御棒駆動機構１の電動機６により駆動される回転軸８には、円筒状のスプールピース３１内で軸封パッキン３２が装着され、水密にシールされている。

従来の制御棒駆動機構は上述した構造をしているので、原子炉出力調整のための通常駆動モードと、原子炉を緊急停止するためのスクラムモードは二つの駆動モードがあり、この駆動方法はそれぞれ電動駆動と水圧駆動により行われる。電動駆動は、電動機６の回転によりボールスピンドル５が回転すると、ボールナット９及び中空ピストン１２は軸方向に移動し、中空ピストン１２に結合された制御棒１３は昇降する。

原子炉緊急時の制御棒１３の急速挿入（以下スクラム挿入という。）のときは、図示しないアキュムレータに蓄えられた高圧の駆動水がスクラム配管２６を通り、ボールチェック弁２７を介してガイドチューブ１１内に導かれる。

ガイドチューブ１１内で駆動水は、中空ピストン１２とガイドチューブ１１の間を通り、上部シリンダ１８の上部に取り付けられた円筒状のバッファ機構２４と中空ピストン１２の間のアニュラス部を通って原子炉内へと流れる。前記バッファ機構２４の内面にはネジ山状の多数のラビリンス溝が刻まれていて、中空ピストン１２の外面との間でラビリングシールを形成しており、アニュラス部における駆動水の流れを困難にしている。

このために制御棒駆動機構１の内部は、原子炉圧力容器２の内部よりも高い圧力に保たれることから、駆動水により中空リング１２は急速に押し上げられて、制御棒１３の急速なスクラム挿入がなされる。

なお、スクラム時の制御棒１３の挿入は急速に行われるので、スクラム終了時には制御棒１３の速度を緩やかに減速させ衝撃力を緩和させることは、関連機器の構造健全性を保つ上で有効である。制御棒１３が炉心に挿入される位置に近づくと、中空ピストン１２の下部が上部シリンダ１８の下端に当接して上部シリンダ１８を上方向に押し上げ、これによりバッファ機構２４の皿バネ２３を圧縮されて衝撃を緩和する。

この制御棒駆動機構１は原子炉の安全上重要な機器であるため、例えばスクラム配管２６が破断する等の極めて発生確立が低い事象に対しても安全対策が施されている。

万一、スクラム配管２６が破断した場合には、破断口より炉水が流出して制御棒駆動機構１の内部は減圧される。このために、中空ピストン１２の上下に差圧が生じて中空ピストン１２は押し上げられ、これによりボールスピンドル５が回転して、制御棒１３の引抜け（制御棒逸出）が起こる可能性がある。

これに対する安全対策としては、２つの機器により二重の安全を講じている。その１つはボールチャック弁で、図２２の拡大断面図に示すように、ボールチェック弁２７はアウターチューブ４のフランジ４ａ内に設けられ、図２２（ａ）に示すようにスクラム時には、ボール４９はスクラム配管２６からの駆動水はボールチェック弁２７に妨げられることなく、矢印のようにアウターチューブ４内に供給される。

しかしながら、スクラム配管２６の破断時には図２２（ｂ）に示すように、破断と同時にスクラム配管２６内の駆動水は、外部に放出されて圧力は急低下し、アウターチューブ４内の水圧の方が高くなる。

これにより、ボール４９は上方に押し付けられて、スクラム配管２６からの炉水の流出を防止すると共に、中空ピストン１２の上下に差圧が生じないことから、制御棒１３の移動は阻止される。

他の１つは電磁ブレーキによるもので、図２１に示す電磁ブレーキ３３は、電動機６の回転軸に直結されていて、無励磁状態でブレーキが掛かる構造となっており、電動機６の運転を停止して、電磁ブレーキ３３を無励磁状態とすることにより、ボールスピンドル５の回転を拘束して制御棒１３の引抜けを防止している。
特開昭６０−２３８７８６号公報

上述した従来の制御棒駆動機構において、原子炉緊急時の制御棒スクラム挿入の場合は、高圧駆動水がスクラム配管２６を通り、ボールチェック弁２７のボール４９を下方に押し下げてチェック弁流路の側面からガイドチューブ１１内に導かれる。また、このときにボール４９はチェック弁４９下部流路を塞いで駆動水の炉内への流入を防止している。

このように、上記ボールチェック弁２７はスクラム時に駆動水圧力が炉内圧力より低くなった場合や、駆動水供給配管２６の破断等の場合には、炉内圧によってボール４９は上方に押し付けてスクラム配管２６からの炉水の流出を防止する重要な役割をなしている。

しかしながら、上記ボールチェック弁２７は、高圧駆動水供給配管の配管工事の溶接屑や溶接部の磨きによるワイヤ屑等の異物が混入した場合は、上記異物によってボール４７が上下方向に移動しなくなったり、また、チェック弁下方流路のシール部に異物が入り駆動水が炉内へ漏れることで、制御棒挿入速度の低下や制御棒挿入動作ができなくなる恐れがある、という課題があった。

上記の駆動水内の異物除去対策として、配管工事終了時のフラッシングやの異物検査により対応している。駆動水供給配管にメッシュタイプのフィルタを設けることも考えられるが圧力損失が大きく、また、アキュームレータから駆動水供給孔までの配管長さは数十ｍもあり配管圧損が大きいことから、これによって駆動水の圧力低下でスクラム時間が長くなることから現状はフィルタを設けないで検査により確認している。この検査強化が、検査費増加となり工事短縮の障害となっている、という課題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、制御棒駆動機構に供給される高圧駆動水配管に低圧損型の異物捕捉手段を設けて、制御棒駆動機能の安全性を向上させる制御棒駆動機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、原子炉内において制御棒を昇降自在に水圧により駆動させる制御棒駆動機構と、緊急時にこの制御棒を緊急挿入するための駆動水を貯溜し内蔵するピストンによって駆動水を制御棒駆動機構に供給する制御棒駆動水圧装置と、を有する制御棒駆動機構において、前記制御棒駆動機構のハウジングの外側面に設置され駆動水に含まれる異物を捕捉する異物捕捉手段と、前記制御棒駆動水圧装置の駆動水をこの異物捕捉手段に供給する駆動水供給配管と、前記ハウジングの下部フランジに設けられ前記異物捕捉手段から供給される駆動水を導入する駆動水流入孔と、前記駆動水流入孔の下流側に接続され前記原子炉の炉水が前記制御棒駆動機構を介して制御棒駆動水圧装置へ逆流することを防ぐボールチェック弁と、を有し、前記異物捕捉手段は、箱型の異物トラップを具備し、前記駆動水供給配管と前記駆動水流入孔は、前記異物トラップの水平面で互いにずれた位置に接続されていること、を特徴とするものである。
また、上記目的を達成するため、前記異物捕捉手段は、前記駆動水供給配管に接続され前記駆動水の流れを横方向から下方向に向きを変えるエルボと、このエルボの他端に設けられ駆動水に含まれる異物を堆積させる分岐配管と、を具備することを特徴とするものである。
さらに、上記目的を達成するため、前記異物捕捉手段は、前記駆動水が供給される入口配管が接続される外部容器と、この外部容器内の入口配管内に設けられた乱流促進体と、前記外部容器の駆動水を導出する出口配管と、を具備することを特徴とするものである。
加えるに、上記目的を達成するため、前記異物捕捉手段は、サイクロンセパレータを具備すること、を特徴とするものである。
また、上記目的を達成するため、前記異物捕捉手段は、前記駆動水供給配管に接続される水平配管と異物を捕捉した駆動水を導出する垂直配管とを含むピットを具備すること、を特徴とするものである。

本発明の制御棒駆動機構によれば、制御棒駆動機構の高圧駆動水配管内に残存する溶接屑やワイヤ屑等の異物を駆動水の圧力を低下させることなく除去できるため、ボールチェック弁への異物混入による機能劣化を防止できる。これによって、駆動水の炉内への漏れによるスクラム性能低下や供給配管破断時の炉水流出を確実に防止し、制御棒駆動機能の安全性を向上させることができる。

以下、本発明に係る制御棒駆動機構の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

図１は、本発明の第１の実施の形態の制御棒駆動機構の駆動水供給部の構成を示す縦断面図、図２は、図１の駆動水供給部の説明図で、（ａ）は図１のＡ−Ａから見た縦断面図、（ｂ）は上方向から見た上面図である。本図には、制御棒駆動機構のハウジンク１０１の下部フランジ１０１ａに設けられた駆動水供給部１００の縦断面を示す。駆動水供給部１００は、上記のハウジンク下部フランジ１０１ａから構成される。このハウジンク下部フランジ１０１ａの下面には、制御棒駆動機構の外殻としてアウタチューブ１０３の下端を構成するフランジ１０２が設けられている。このアウタチューブフランジ１０２の下面には、電動機を内蔵したスプールピース１０４が配置され、締付ボルト１２１によりハウジング１０１の下部フランジ１０１ａに取り付けられている。

アウタチューブフランジ１０２には、ボール１０６から構成されるボールチェック弁１０５が内蔵されている。また、ハウジング１０１の下部フランジ１０１ａには、駆動水供給孔１０７が設けられ、上記のボールチェック弁１０５に接続している。この駆動水供給孔１０７の上流側に、異物捕捉手段の一つとして異物トラップ１０８が設けられ、さらに駆動水供給配管１０９が接続されている。

このように構成された本実施の形態において、駆動水は、駆動水供給配管１０９を介してハウジング１０１に形成された下部フランジ１０１ａの上蓋に設けられた異物トラップ１０８に供給され、駆動水供給孔１０７まで流れの向きを変えながら供給される。すなわち、この駆動水供給配管１０９は、異物トラップ１０８の一端の上面から内部中央部まで挿入して接続されている。また、この異物トラップ１０８は、ハウジング１０１の外壁径に沿って湾曲した箱型より形成されている。また同様に、駆動水供給孔１０７への配管は、異物トラップ１０８の他端の下面から、上記駆動水供給配管１０９とは接続位置を互いにずらして、内部中央部まで挿入して接続されている。このように駆動水は、曲がりくねって構成された機器内を通過させることにより、この流れ方向を強制的に変えている。

本実施の形態によれば、制御棒駆動機構に接続された駆動水配管内に残存する異物１１２は、図２に示すように異物トラップ１０８内の異物堆積場所１１０において自重により下部に沈澱堆積させ、異物トラップ１０８の内部で上方に突出した側から異物１１２を除去した駆動水のみを取出すために、駆動水の圧力低下を抑制し、さらには駆動水内の異物を除去することができる。

図３は、本発明の第２の実施形態の制御棒駆動機構の駆動水供給部の構成を示す縦断図である。

この実施の形態は、第１の実施の形態の駆動水供給配管１０９を異物トラップ１０８の側面に設けたものであり、第１の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

本図に示すように、ハウジング１０１の下部フランジ１０１ａの上面には、駆動水供給孔１０７が形成される。この駆動水供給孔１０７の上部には、ハウジング１０１の外壁径に沿って湾曲した箱型の異物トラップ１０８が設置されている。この異物トラップ１０８の側面には、駆動水配管１０９が接続されている。

本実施の形態において、駆動水供給配管１０９を異物トラップ１０８の側面に設けることにより、駆動水は異物トラップ１０８の側面から流入し、異物トラップ１０８の内部で上方に突出した駆動水供給孔１０７から異物が除去された駆動水のみを供給することができる。

本実施の形態によれば、制御棒駆動機構に接続された駆動水配管内に残存する異物は、異物トラップ１０８内の異物堆積場所１１０において自重により下部に沈澱堆積させるために、駆動水の圧力低下を抑制し、さらには駆動水内の異物を除去することができる。

図４は、本発明の第３の実施形態の制御棒駆動機構の駆動水供給部分の構成を示す縦断面図である。

この実施の形態は、第１の実施の形態の異物トラップ１０８をエルボにより形成するものであり、第１の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

本図に示すように、ハウジング１０１の下部フランジ１０１ａには、駆動水供給孔１０７が形成されている。駆動水供給配管１０９は、エルボ１１１を介して駆動水供給孔１０７に接続されている。また、エルボ１１１の他端は下方に延長され、分岐配管から成る異物トラップ１０８が形成されている。

本実施の形態において、駆動水は、駆動水配管１０９を介してエルボ１１１を通過して下方向に向きを変え、駆動水供給孔１０７に接続される。同時に、エルボ１１１の中間において下方向に向きを変え、異物堆積場所１１０において、駆動水に含まれる異物は捕捉される。すなわち、上記エルボ１１１の下流側配管内の流れを分岐して駆動水供給孔１０７に配管接続するもので、エルボ１１１により駆動水の流れは遠心力により配管内周辺部に押しやられて分離され、異物１１２は異物トラップ１０８へ入り異物堆積場所１１０に堆積し、異物が除去された駆動水は駆動水供給孔１０７に供給される。

本実施の形態によれば、エルボ１１１を介して駆動水を供給することにより、制御棒駆動機構に接続された駆動水配管内に残存する異物は、エルボ１１１の異物堆積場所１１０おいて自重により下部に沈澱堆積されるために、駆動水の圧力低下を抑制し、さらには駆動水内の異物を除去することができる。

図５は、本発明の第４の実施形態の制御棒駆動機構の駆動水供給配管に取り付けられる乱流促進体の構成図で、（ａ）はこの縦断面図、（ｂ）は（ａ）図のＢ部を拡大して示す斜視図である。

この実施の形態は、第１の実施の形態の異物トラップ１０８の代わりに乱流促進体２００を設置するものであり、第１の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

本図に示すように、図１に示す制御棒駆動機構のハウジンク１０１の下部フランジ１０１ａに配管を介して乱流促進体２００が設置される。この乱流促進体２００は、外側容器２０３から構成される。この外側容器２０３の上蓋及び下蓋に穴を開け、その穴に入口配管２０１及び出口配管２０２が挿入され固定されている。この入口配管内部２０１には、ねじり板２０４等が取り付けられ乱流促進体２００が形成される。このとき、入口配管２０１と出口配管２０２の中心軸はほぼ一致するように設置される。

本実施の形態において、駆動水供給配管１０９が接続された入口配管２０１の入口から、異物２０６が駆動流体と共に流れ込んだときに、入口配管２０１内に設置されたねじり板２０４により旋回流２０５が生じる。異物２０６の方が水より重い（比重が大きい）ため、上記旋回流２０５により異物２０６は周辺側に集まり、ギャップ２１１を経由して外側容器２０３低部に存在する異物堆積場所２０７に堆積される。

本実施の形態によれば、ねじり板２０４により発生した旋回流２０５により、駆動水に含まれる異物２０６は、外側容器２０３の周辺部の異物堆積場所２０７おいて旋回しながら自重により堆積し、駆動水の圧力低下を抑制しながら駆動水内の異物を除去することができる。

なお、図６（ａ）に示すように、出口配管２０２の先端を面取りし、外側に向けたテーパ形状２０２ａを形成させるようにしてもよい。このようなテーパ形状２０２ａとすることにより、出口配管２０２の近傍に到来した異物２０６は外側容器２０３の周辺へ流れ出し易くなり、異物堆積の効率をより向上させることができる。

また、図６（ｂ）に示すように、出口配管２０２の先端に、外側に向けた突起２１４を形成するようにしてもよい。このような突起２１４の形状とすることにより、流れ２１３による異物堆積場所２０７の異物２０６の舞い上がりを防止して、異物堆積の効率をより向上させることができる。

図７は、本発明の第５の実施形態である制御棒駆動機構の駆動水供給配管に取り付けられる乱流促進体の構成を示す縦断面図である。

この実施の形態は、第４の実施の形態の入口配管２０１及び出口配管２０２を一体化した窓付き配管２１１を設置するものであり、第４の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

本図に示すように、図５に示す入口配管２０１及び出口配管２０２とを一体化しているので、略中央部に貫通孔である窓２０８を１個又は複数個設けた窓付き配管２１１が外側容器２０３と連通して形成されている。この窓付き配管２１１の窓２０８の上流側配管内部には、ねじり板２０４等から形成される乱流促進体が取り付けられている。

本実施の形態によれば、ねじり板２０４により、駆動水に含まれる異物２０６は、貫通孔である窓２０８を介して外側容器２０３の異物堆積場所２０７において自重により下部に沈澱堆積されるために、駆動水の圧力低下を抑制し、駆動水内の異物を除去することができる。さらに、１本の窓付き配管２１１より構成されているので、配管の中心軸を合わせる必要がなく、製作が容易である。

図８は、本発明の第６の実施形態である制御棒駆動機構の駆動水供給配管に取り付けられる乱流促進体の構成を示す縦断面図である。

この実施の形態は、第４の実施の形態の入口配管２０１に内在するねじり板２０４の代わりに配管内部に旋回溝２１０を形成したものであり、第４の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

本図に示すように、入口配管の内面に旋回溝２１０を加工した旋回溝付き入口配管２１０が外側容器２０３の上部に設置されている。

本実施の形態によれば、旋回溝付き入口配管２１０により、駆動水に含まれる異物２０６は、外側容器２０３の異物堆積場所２０７において自重により下部に沈澱堆積されるために、駆動水の圧力低下を抑制し、駆動水内の異物を除去することができる。さらに、図７に示すねじり板２０４を設置する手間そして何らかの原因で、ねじり板２０４が破壊して系内に飛散する恐れがなくなるという長所がある。

図９は、本発明の第７の実施形態である制御棒駆動機構の駆動水供給配管に取り付けられる乱流促進体の構成を示す縦断面図である。

この実施の形態は、第６の実施の形態の旋回溝つき入口配管２０９及び出口配管２０２を一体にした窓付き配管２１１を設置するものであり、第６の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

本図に示すように、配管入口の内面に旋回溝２１０を加工した窓付き配管２１１が外側容器２０３と連通して設置されている。この旋回溝２１０の下流側に貫通孔である窓２０８を１個又は複数個形成している。

本実施の形態によれば、旋回溝付きの窓付き配管２１１により、駆動水に含まれる異物は、外側容器２０３の異物堆積場所２０７において自重により下部に沈澱堆積されるために、駆動水の圧力低下を抑制し、駆動水内の異物を除去することができる。さらに、ねじり板２０４を設置する手間そしてなんらかの原因で、ねじり板２０４が破壊して系内に飛散する恐れがなくなるという長所がある。

図１０は、本発明の第８の実施形態である制御棒駆動機構の駆動水供給配管に取り付けられるサイクロンセパレータを示す斜視図であり、図１１は、図１０のサイクロンセパレータの構成を示す説明図で、（ａ）はこのサイクロンセパレータの斜視図、（ｂ）は上面図である。

この実施の形態は、第４の実施の形態の乱流促進体２００の代わりにサイクロンセパレータ３０２を設けるものであり、第４の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

図１０に示すように、制御棒を駆動する駆動水配管３０１上部にサイクロンセパレータ３０２が設けられている。このサイクロンセパレータ３０２は、図１１に示すように円筒状の容器３０６ａで円錐状の底部３０６ｂを持つ外部容器３０６から構成される。この外部容器３０６には、水平管３０３の軸と垂直管３０４の軸が交わらない構造をなして接続されている。この垂直管３０４は、外部容器３０６の下部から挿入され、外部容器３０６の底部から内部に突出している。

本実施の形態によれば、サイクロンセパレータ３０２内部に旋回流を発生させることができ、これにより異物が外部容器３０６の周辺部へ運ばれ、異物堆積場所３０５に堆積される。このようにして、駆動水に含まれる異物はサイクロンセパレータ３０２で捕捉され、制御棒駆動機構内部への異物の進入が防止される。

なお、図１２に示すように、外部容器３０６内の垂直管３０４の上部に異物の通過を防止できる程度の多孔部３０５を設けてもよい。このように多孔部３０５を設けることによって、駆動水の流れによる圧力損失を低減させ、外部容器３０６の周辺部へ運ばれた異物を多孔部３０５を介して捕捉することができる。

図１３は、本発明の第９の実施形態である制御棒駆動機構の駆動水供給配管に取り付けられるピットを示す斜視図であり、図１４は、図１３のピットの説明図で、（ａ）はこのピットの透視斜視図、（ｂ）は（ａ）の変形例を示す透視斜視図である。

この実施の形態は、第８の実施の形態のサイクロンセパレータ３０２の代わりにピット３０６を設けるものであり、第８の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

本図に示すように、制御棒を駆動する駆動水配管３０１上部にピット３０６が設けられている。このピット３０６は、ハウジング１０１の外側面に設けられたケース３０７から構成される。このケース３０７には、水平管３０３と垂直管３０４が挿入され接続され、これらの軸は直交している。また垂直管３０４は、ケース３０７の下部から挿入され、ケース３０７の底部から内部に突出している。

本実施の形態によれば、ケース３０７の内部において、制御棒駆動水よりも重い（比重が大きい）異物は、ケース３０７の下部に落ち、垂直管３０４の入口部上端に導かれないので垂直管３０４を介して駆動水配管３０１には流出しない。このようにして、制御棒駆動機構内部への異物への進入が防止される。また、このケース３０７を、制御棒駆動機構のハウジング１０１の外側面に沿って曲線状に形成すると、狭い領域にも適用可能となる。

なお、図１４（ｂ）に示すように、ケース３０７内部の垂直管３０４の上部に多孔部３０５を形成してもよい。このように多孔部３０５をけいせいすることにより、駆動水は垂直管３０４上端の開孔部だけでなく多孔部３０５を介して流出するので、圧力損失の低減及び異物の捕捉の効率を向上させることができる。

図１５は、本発明の第１０の実施形態である制御棒駆動機構のボール逆止弁部の構成を示す縦断面図であり、図１６は、図１５のボール逆止弁部のＥ−Ｅから見た断面図である。

この実施の形態は、第１の実施の形態のボールチェック弁１０５の代わりにボール逆止弁部４００を構成したものであり、第１の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

図１５に示すように、ボール逆止弁部４００は、駆動水供給配管である挿入配管１０９が接続される駆動水供給孔４０２から形成され、この駆動水供給孔４０２は、ＣＲＤハウジング１０１のフランジ１０１ａ内に鉛直に設けられている。この駆動水供給孔４０２の下方には、異物等が貯溜されるポケット部４０３が設けられている。また、駆動水供給孔４０２の中間部には、制御棒駆動機構の駆動ピストン４０７の下部に接続する連通孔４０５が形成されている。

上記の連通孔４０５の中間部には、図２１に示す原子炉圧力容器２と接続する横穴４０４が水平に設けられている。この横穴４０４は図１６に示すように鉛直に設けられた鉛直穴４０８と連結されている。また、横穴４０４にはボールチェック弁を構成するボール弁４１０が設けられており、このボール弁４１０の動きはリテーナ４０９でガイドされている。ボール弁４１０の下部には原子炉圧力容器２側と接続する炉内接続孔４１１が設けられている。

本実施の形態において、図２１に示す制御棒１３の挿入動作時には、駆動水は挿入配管１０９から駆動水供給孔４０２を介し連通孔４０５を経由して駆動ピストン４０７の下部に供給され、駆動ピストン４０７を押し上げることができる。

本実施の形態により、上記の駆動水の流れはボール弁４１０により阻止され、ボール弁４１０の下流側への流れは発生しないため、駆動水に混入した異物がボール弁４１０の下流へ到達することはない。また、挿入配管１０９に混入した異物は、ポケット部４０３に貯溜される。このようにして、駆動水に混入した異物はボール弁４１０のシート面４１０ａに侵入することはなくなり、ボール弁４１０の持つシール機能を喪失することがなくなる。

図１７は、本発明の第１１の実施形態である制御棒駆動機構のボール逆止弁部の構成を示す縦断面図であり、図１８は、図１７のボール逆止弁部のＦ−Ｆから見た断面図である。

この実施の形態は、第１０の実施の形態では鉛直孔４０８に設けたボール弁１０６を、圧力容器ボート５０３側に設けたものであり、第１０の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

本図に示すように、ボール逆止弁部５００は、圧力容器ポート５０３に設けられたボール弁５０２から構成される。また、駆動水配管である挿入配管１０９の真下には異物５０４を捕捉する異物トラップ５０５が設けられている。

本実施の形態によれば、駆動水の流れは、圧力容器ボート５０３に設けられたボール逆止弁部５００により阻止されボール弁５０２の下流側に到達することはなくなり、ボール弁５０２の持つシール性能を損なうことがなくなった。また、駆動水に含まれる異物５０４は、挿入配管１０９の真下に設けられた異物トラップ５０５により捕捉されるために、ボール５０２の駆動通路方向には流れず、ボール弁５０２の持つ機能を喪失することはなくなった。

なお、圧力容器ポート５０３は、ボール弁４１０のシール性を向上させるために異物５０４が侵入しない程度に挿入配管１０９側が上りになるように勾配をつけることが望ましい。

図１９は、本発明の第１２の実施形態である制御棒駆動機構の異物トラップ付ボール逆止弁部の構成を示す縦断面図であり、図２０は、図１９の異物トラップ５０５を有する弁体５０６の変形例を示す説明図で、（ａ）は弁体が円柱型である構成図、（ｂ）は三角錐型の構成図、（ｃ）はすり鉢型の構成図である。

この実施の形態は、第１１の実施の形態の異物トラップ５０５の変形例を示すものであり、第１１の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

図１９に示すように、異物５０４を捕捉する機能を有する異物トラップ５０５付きの弁体５０６を有するボール逆止弁部５００を設けている。この異物トラップ５０５を形成した弁体５０６は、面取りした開口部５０７を持つ低部が球状の釣鐘型の形状をなしている。

本実施の形態によれば、駆動水に含まれる異物５０４は、ボール逆止弁部５００付近に設けられた異物トラップ５０５に捕捉され、ボール逆止弁部５００のシール性能を損なうことはなくなった。

なお、異物トラップ５０５を有する弁体５０６の形状としては、図１９に示す釣鐘型の他に、図２０（ａ）に示す低部が平坦な円柱型、（ｂ）に示す円錐型、（ｃ）に示側面が円錐上でありかつ底面が平坦なすり鉢型であってもよい。

さらに、本発明は、上述したような各実施の形態に何ら限定されるものではなく、駆動水供給部とボール逆止弁部とを組み合わせて用いてもよく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の第１の実施の形態の制御棒駆動機構の駆動水供給部の構成を示す要部拡大縦断面図。図１の駆動水供給部の説明図で、（ａ）は図１のＡ−Ａから見た縦断面図、（ｂ）は上方向から見た上面図。本発明の第２の実施形態の制御棒駆動機構の駆動水供給部の構成を示す縦断面図。本発明の第３の実施形態の制御棒駆動機構の駆動水供給部分の構成を示す縦断面図。本発明の第４の実施形態の制御棒駆動機構の駆動水供給配管に取り付けられる乱流促進体の構成図で、（ａ）はこの縦断面図、（ｂ）は（ａ）図のＢ部を拡大して示す斜視図。図６の出口配管のＣ部を拡大して示す説明図で、（ａ）はこの縦断面図、（ｂ）はこの変形例を示す縦断面図。本発明の第５の実施形態である制御棒駆動機構の駆動水供給配管に取り付けられる乱流促進体の構成を示す縦断面図。本発明の第６の実施形態である制御棒駆動機構の駆動水供給配管に取り付けられる乱流促進体の構成を示す縦断面図。本発明の第７の実施形態である制御棒駆動機構の駆動水供給配管に取り付けられる乱流促進体の構成を示す縦断面図。本発明の第８の実施形態である制御棒駆動機構の駆動水供給配管に取り付けられるサイクロンセパレータを示す斜視図。図１０のサイクロンセパレータの構成を示す説明図で、（ａ）はこの斜視図、（ｂ）は上面図。図１１のサイクロンセパレータの変形例を示す斜視図。本発明の第９の実施形態である制御棒駆動機構の駆動水供給配管に取り付けられるピットを示す斜視図。図１３のピットの説明図で、（ａ）はこの斜視図、（ｂ）は（ａ）の変形例を示す透視斜視図。本発明の第１０の実施形態である制御棒駆動機構のボール逆止弁部の構成を示す縦断面図。図１５のボール逆止弁部のＥ−Ｅから見た断面図。本発明の第１１の実施形態である制御棒駆動機構のボール逆止弁部の構成を示す縦断面図。図１７のボール逆止弁部のＦ−Ｆから見た断面図。本発明の第１２の実施形態である制御棒駆動機構の異物トラップ付ボール逆止弁部の構成を示す縦断面図。図１９の異物トラップを有する弁体の変形例を示す説明図で、（ａ）はこの円柱型の構成図、（ｂ）は円錐型の構成図、（ｃ）はすり鉢型の構成図。従来の制御棒駆動機構の構成を示す縦断面図。図２１のボールチェック弁の説明図で、（ａ）はスクラム時の縦断面図、（ｂ）はスクラ配管破断時の縦断面図。

符号の説明

１０１・・・ハウジング、１０２・・・アウターチューブのフランジ、１０３・・・アウターチューブ、１０４・・・スプールピース、１０５・・・ボールチャック弁、１０５ａ・・・駆動水供給孔、１０５ｂ・・・炉水注入孔、１０６・・・ボール、１０７・・・駆動水流入孔、１０８・・・異物トラップ、１０９・・・駆動水配管、１１０・・・異物堆積場所、１１１・・・エルボ、１１２・・・異物、２０１・・・入口配管、２０２・・・出口配管、２０３・・・外側容器、２０４・・・ねじり板、２０５・・・旋回流、２０６・・・異物、２０７・・・異物堆積場所、２０８・・・窓、２１０・・・旋回溝、２１１・・・窓付き配管、３０２・・・サイクロンセパレータ、３０３・・・水平管、３０４・・・垂直管、３０５・・・多孔部、３０６・・・ピット、４００、５００・・・ボール逆止弁部、４０２・・・駆動水供給孔、４０３・・・ポケット部、４０４・・・横穴、４０５・・・連通孔、４０８・・・鉛直穴、４０９・・・リテーナ、４１０・・・ボール弁、４１１・・・炉内接続孔、５０２・・・ボール逆止弁、５０３・・・圧力容器ポート、５０４・・・異物、５０５・・・異物トラップ。

Claims

原子炉内において制御棒を昇降自在に水圧により駆動させる制御棒駆動機構と、緊急時にこの制御棒を緊急挿入するための駆動水を貯溜し内蔵するピストンによって駆動水を制御棒駆動機構に供給する制御棒駆動水圧装置と、を有する制御棒駆動機構において、
前記制御棒駆動機構のハウジングの外側面に設置され駆動水に含まれる異物を捕捉する異物捕捉手段と、
前記制御棒駆動水圧装置の駆動水をこの異物捕捉手段に供給する駆動水供給配管と、
前記ハウジングの下部フランジに設けられ前記異物捕捉手段から供給される駆動水を導入する駆動水流入孔と、
前記駆動水流入孔の下流側に接続され前記原子炉の炉水が前記制御棒駆動機構を介して制御棒駆動水圧装置へ逆流することを防ぐボールチェック弁と、
を有し、
前記異物捕捉手段は、箱型の異物トラップを具備し、前記駆動水供給配管と前記駆動水流入孔は、前記異物トラップの水平面で互いにずれた位置に接続されていること、を特徴とする制御棒駆動機構。
前記駆動水供給配管は、前記異物トラップの側面に接続されていること、を特徴とする請求項１記載の制御棒駆動機構。
原子炉内において制御棒を昇降自在に水圧により駆動させる制御棒駆動機構と、緊急時にこの制御棒を緊急挿入するための駆動水を貯溜し内蔵するピストンによって駆動水を制御棒駆動機構に供給する制御棒駆動水圧装置と、を有する制御棒駆動機構において、
前記制御棒駆動機構のハウジングの外側面に設置され駆動水に含まれる異物を捕捉する異物捕捉手段と、
前記制御棒駆動水圧装置の駆動水をこの異物捕捉手段に供給する駆動水供給配管と、
前記ハウジングの下部フランジに設けられ前記異物捕捉手段から供給される駆動水を導入する駆動水流入孔と、
前記駆動水流入孔の下流側に接続され前記原子炉の炉水が前記制御棒駆動機構を介して制御棒駆動水圧装置へ逆流することを防ぐボールチェック弁と、
を有し、
前記異物捕捉手段は、前記駆動水供給配管に接続され前記駆動水の流れを横方向から下方向に向きを変えるエルボと、このエルボの他端に設けられ駆動水に含まれる異物を堆積させる分岐配管と、を具備することを特徴とする制御棒駆動機構。
原子炉内において制御棒を昇降自在に水圧により駆動させる制御棒駆動機構と、緊急時にこの制御棒を緊急挿入するための駆動水を貯溜し内蔵するピストンによって駆動水を制御棒駆動機構に供給する制御棒駆動水圧装置と、を有する制御棒駆動機構において、
前記制御棒駆動機構のハウジングの外側面に設置され駆動水に含まれる異物を捕捉する異物捕捉手段と、
前記制御棒駆動水圧装置の駆動水をこの異物捕捉手段に供給する駆動水供給配管と、
前記ハウジングの下部フランジに設けられ前記異物捕捉手段から供給される駆動水を導入する駆動水流入孔と、
前記駆動水流入孔の下流側に接続され前記原子炉の炉水が前記制御棒駆動機構を介して制御棒駆動水圧装置へ逆流することを防ぐボールチェック弁と、
を有し、
前記異物捕捉手段は、前記駆動水が供給される入口配管が接続される外部容器と、この外部容器内の入口配管内に設けられた乱流促進体と、前記外部容器の駆動水を導出する出口配管と、を具備することを特徴とする制御棒駆動機構。
前記乱流促進体は、ねじり板より形成されること、を特徴とする請求項４記載の制御棒駆動機構。
前記乱流促進体は、前記入口配管の内面に形成された旋回溝より構成されること、を特徴とする請求項４記載の制御棒駆動機構。
前記入口配管と出口配管とを一体化し、この一体化配管の軸方向の略中央部に少なくとも１個以上の貫通孔を形成したこと、を特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の制御棒駆動機構。
前記外部容器内の出口配管の開口部の先端外側を面取りすること、を特徴とする請求項４記載の制御棒駆動機構。
前記外部容器内の出口配管の開口部の先端外側に突起部を設けること、を特徴とする請求項４記載の制御棒駆動機構。
原子炉内において制御棒を昇降自在に水圧により駆動させる制御棒駆動機構と、緊急時にこの制御棒を緊急挿入するための駆動水を貯溜し内蔵するピストンによって駆動水を制御棒駆動機構に供給する制御棒駆動水圧装置と、を有する制御棒駆動機構において、
前記制御棒駆動機構のハウジングの外側面に設置され駆動水に含まれる異物を捕捉する異物捕捉手段と、
前記制御棒駆動水圧装置の駆動水をこの異物捕捉手段に供給する駆動水供給配管と、
前記ハウジングの下部フランジに設けられ前記異物捕捉手段から供給される駆動水を導入する駆動水流入孔と、
前記駆動水流入孔の下流側に接続され前記原子炉の炉水が前記制御棒駆動機構を介して制御棒駆動水圧装置へ逆流することを防ぐボールチェック弁と、
を有し、
前記異物捕捉手段は、サイクロンセパレータを具備すること、を特徴とする制御棒駆動機構。
原子炉内において制御棒を昇降自在に水圧により駆動させる制御棒駆動機構と、緊急時にこの制御棒を緊急挿入するための駆動水を貯溜し内蔵するピストンによって駆動水を制御棒駆動機構に供給する制御棒駆動水圧装置と、を有する制御棒駆動機構において、
前記制御棒駆動機構のハウジングの外側面に設置され駆動水に含まれる異物を捕捉する異物捕捉手段と、
前記制御棒駆動水圧装置の駆動水をこの異物捕捉手段に供給する駆動水供給配管と、
前記ハウジングの下部フランジに設けられ前記異物捕捉手段から供給される駆動水を導入する駆動水流入孔と、
前記駆動水流入孔の下流側に接続され前記原子炉の炉水が前記制御棒駆動機構を介して制御棒駆動水圧装置へ逆流することを防ぐボールチェック弁と、
を有し、
前記異物捕捉手段は、前記駆動水供給配管に接続される水平配管と異物を捕捉した駆動水を導出する垂直配管とを含むピットを具備すること、を特徴とする制御棒駆動機構。