JPH0261593A - 制御棒保持機構用の自己作動型電磁石 - Google Patents

制御棒保持機構用の自己作動型電磁石

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JPH0261593A
JPH0261593A JP63212114A JP21211488A JPH0261593A JP H0261593 A JPH0261593 A JP H0261593A JP 63212114 A JP63212114 A JP 63212114A JP 21211488 A JP21211488 A JP 21211488A JP H0261593 A JPH0261593 A JP H0261593A
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iron core
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coil
magnetic flux
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JP63212114A
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Makoto Saito
誠 斎藤
Minoru Gunji
軍司 稔
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Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
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Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、異常発生時に原子炉を緊急停止させるため制
御棒を炉心へ自動的に挿入する自己作動型電磁石に関す
るものである。
更に詳しく述べると本発明は、一方の鉄芯の全ての吸着
面とコイル取付は部との間にそれぞれ感温磁性材を設け
ることによって、キュリー点以上での残留磁束が特定の
吸着部に集中することを防ぎ、キュリー点以上での吸着
力の変化を大きくして動作の信頼性を向上した制御棒保
持機構用の自己作動型電磁石に関するものである。
[従来の技術] 一般に高速炉等では炉停止の信頼性を高めるため異常時
に制御棒を炉心に挿入する機構を備えている。この機構
の信頼性を高めるために、外部からの操作や信号に依存
せずに原子炉を安全に停止することができるように自己
作動型電磁石を用い、それで制御棒を保持する構成が提
案されている。
従来の自己作動型電磁石としては、第7図に示すように
、第1の鉄芯10と第2の鉄芯12とを組み合わせ、そ
れにコイル14を組み込み、鉄芯の一部に感温磁性材1
6を配置した構成がある0両鉄芯10,12は回転対称
体で、コイル14は第1の鉄芯lOの中央脚部に巻装さ
れている。感温磁性材16は、カップ状をなす第2の鉄
芯12の外側円筒部に組み込まれている。
このような自己作動型電磁石は炉心近傍の高温冷却材中
に設置される。炉心に何らかの異常が生じ周囲温度が上
昇して感温磁性材16のキュリー点を超えると、感温磁
性材16は磁性を失いその部分で磁気回路が遮断される
。従って磁気回路全体の磁気抵抗が増大するため、吸着
面X、Yを通過する磁束密度が低下する。そのため吸着
力が低下し、制御棒の自重によって第2の鉄芯12は第
1の鉄芯10から切り離され落下する。これがこの自己
作動型電磁石の動作原理である。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら磁気回路は電気回路と異なり、空間にはあ
る程度の透磁率が存在するため、鉄芯の一部が磁気的に
遮断されても空間を通る磁束が残留する。これによる残
留吸着力がこの電磁石では大きな問題となる。制御棒を
確実に切り離すためには遮断後の吸着力は制御棒の自重
に対して十分に小さいことが必要なためである。
周囲温度がキュリー点を超えていない場合と超えた場合
の磁束分布のシミュレーシッン結果の例を第8図A、B
に示す、なお図面を簡略化するため磁束分布については
右半分のみ表示しである。キュリー温度を超えて感温磁
性材16が磁性を失い磁気回路の一部が磁気的に遮断さ
れた場合、磁束は磁気抵抗の大きな感温磁性材16の近
傍で大量に空間に洩れることになる。
−a的には、コイル14に近い部分は磁束密度が大きく
、遮断部に近いほど小さくなる。吸着力は吸着面を通過
する磁束密度に依存するため、吸着面と遮断部及びコイ
ルの相対的な位置関係によって、遮断後の吸着力は異な
ることになる。
従来形状の場合、吸着面Yはコイル16から遠く又遮断
部に近いため磁束密度は小さいが、分割面Xはコイル1
4に近く遮断部から遠いため磁束密度はかなり大きく残
留している。その結果、キュリー点を超えてもかなり大
きな吸着力が残ることになり、炉停止機構としての信頼
性に問題が生じる。
この残留吸着力を下げるためには、中央脚部の鉄芯断面
積を小さくしたり、吸着面間に間隙を設ける等の方法が
考えられるが、それでは磁気回路全体の磁気抵抗が大き
くなり、キュリー点未満の定常運転状態での吸着力も低
下することになる。アンペア・ターン数を減らす方法も
同様に定常運転状態での吸着力が低下することになる。
従って従来技術のような基本構造を有する限り、キュリ
ー温度での吸着力を犠牲にすることなくキュリー点以上
での吸着力を小さくすることができなかった。
本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消し
、キュリー点未満での吸着力は十分大きく、しかもキュ
リー点以上での吸着力を十分小さくして定常運転中は誤
動作の心配がなく、温度異常上昇時は確実に制御棒の切
り離し動作を行わせることができるような制御棒保持機
構用の自己作動型電磁石を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 上記のような目的を達成できる本発明は、二分割可能な
構造の鉄芯とコイルとを具備し、鉄芯の一部に感温磁性
材を組み込み周囲温度に応じて二つの鉄芯の吸着−切り
離しにより制御棒の保持−切り離しを行う電磁石におい
て、コイルを装着する方の鉄芯の全ての吸着面とコイル
取付は部との間にそれぞれ感温磁性材を設けた制御棒保
持機構用の自己作動型電磁石である。
例えば、一方の鉄芯を円柱体の中央で切り欠いたような
全体はぼU字型の構造とし、その両脚部にそれぞれコイ
ルを巻装し、両コイル巻き付は個所と両吸着面との間に
感温磁性材を設け、それに対してアーマチェアとなる他
方の鉄芯を円板状にする構造が好ましい。
[作用] 上記のような構造では、周囲温度が感温磁性材のキュリ
ー点以上になるとコイルと全ての吸着面が直接鉄芯で磁
気的に短絡されず、全ての吸着面はコイルから遮断され
る。このため全ての吸着面の磁束密度は遮断部感温磁性
材のコイル側から空間に漏れた磁束の一部だけとなり、
極めて小さく吸着力は殆ど発生しない、従ってキュリー
点前後での吸着力の変化が極めて大きくなり定常運転中
の誤動作の可能性は殆どなくなり、しかも異常発生時に
おける切り離し動作の信幀性が高くなる。
[実施例] 第1図は本発明に係る自己作動型電磁石の一実施例を示
す断面図である。また第2図A、  Bはキュリー点未
満での磁束分布とキュリー点以上での磁束分布を示す説
明図であり、図面を簡略化するため磁束分布は右半分の
み描いである。
第1の鉄芯20は回転対称体であり、中央脚部20aと
外周円筒部20bとが上部で連続したような構造をなし
、中央脚部20aにコイル24が巻装されている。中央
脚部20aと外周円筒部20bの下端面がそれぞれ吸着
面となり、アーマチュアとなる円板状の第2の鉄芯22
を吸着する。なお図示するのを省略するが、実際には従
来同様、第2の鉄芯22からは制御棒が吊設される。
この電磁石では、第1の鉄芯20のコイル取付は部と吸
着面との間にそれぞれ感温磁性材26a、26bを設ケ
チイル。
第2図Aからも判るように、キュリー温度に達しない場
合には、感温磁性材26a、26bは強磁性体であるか
ら、コイル24で発生した磁束は殆ど全て磁気回路内を
通り、吸着面X。
Yでは磁束密度が大きく十分な吸着力が働く。
これによって制御棒は保持される。
周囲温度がキュリー点を超えると感温磁性材26a、2
6bはその磁性を失う、すると第2図Bに示すように、
磁束が吸着面の手前でバイパスする形となるため吸着面
X、Yでの磁束密度は大幅に低下する。このため吸着力
が低下し、制御棒の自重によって第2の鉄芯22は切り
離されて落下し原子炉を停止させる。
ところでこのような構造の場合には、中央脚部に設置し
た感温磁性材26aは外周円筒部に設置した感温磁性材
26bに比べて温度応答性が劣る問題がある。迅速な動
作が要求される場合に、より好ましい構造を第3図〜第
5図に示す、なお第4図は第3図におけるIV−IV断
面を示し、第5図は第3図におけるV−V断面を示す。
この実施例では、第1の鉄芯30は基本的には円柱体の
中央に溝状の切り欠きを設けたような形状をなし、両側
の脚部30a、30bが上部で連続している構造である
。そしてそれぞれの脚部30a、30bにコイル34a
、34bが巻装される0両脚部30a、30bの先端吸
着面でアーマチュアとなる円板状の第20鉄芯32を吸
着する0両脚部30a、30bのコイル取付は部と両級
着面との間に感温磁性材36a、36bが組み込まれる
。
またキュリー点前後における磁束分布を第6図A、Bに
示す0周囲温度がキュリー点未満の場合には磁束は殆ど
全てが磁気回路を流れ、吸着面での磁束密度は高く十分
大きな吸着力を発生する(第6図A参照)、それに対し
て周囲温度がキュリー点を超えると、発生した磁束は空
間を漏れてバイパスするため、吸着面には空間に漏れた
磁束の掻く一部だけが流れるに過ぎず、吸着面での磁気
的吸着力は極めて小さくなる(第6図B参照)、またこ
の実施例において、感温磁性材36a、36bをより長
くするが、あるいは両方の感温磁性材36a、36bの
間の寸法をより狭くすれば、キュリー点を超えた場合に
おける吸着面での磁束密度を更に小さくすることができ
る。
[発明の効果] 本発明では上記のようにコイルと全ての吸着面の間にそ
れぞれ感温磁性材が組み込まれているから、周囲温度が
キュリー点を超えた場合には全ての吸着面がコイルから
隔絶されるため、全ての吸着面で磁束密度が非常に小さ
くなり吸着力は殆ど発生せず異常時における切り離しの
信頬性は著しく向上する。またアンペア・ターン数や鉄
芯の断面積を大きくとることでキュリー点未満での吸着
力を十分大きくできるため、定常運転中の誤動作の可能
性は低減し自己作動型電磁石としての信鎖性は著しく向
上する。
特に一方の鉄芯をU字型構造とすると、全ての感温磁性
材が外側に位置するため温度応答性が良好となり好まし
い、また第1の鉄芯の外形を円柱体に近い構造とし、そ
れに対応してアーマチェアとなる第2の鉄芯を円板状に
すれば、制御棒落下後のリセット作業等の場合に第1の
鉄芯と第2の鉄芯との相対的な回転等を考慮する必要が
なくなり、作業性に支障を及ぼすこともない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る自己作動型電磁石の一実施例を示
す概略構成図、第2図A、Bはそのキュリー点前後にお
ける磁束分布を示す説明図、第3図は本発明の他の実施
例を示す説明図、第4図はそのrV−IV断面図、第5
図はそのv−■断面図、第6図A、Bはそのキュリー点
前後における磁束密度分布を示す説明図である。 また第7図は従来技術の一例を示す断面図、第8図A、
Bはそのキュリー点前後における磁束密度分布を示す説
明図である。 10.20.30・・・第1の鉄芯、12,22゜32
・・・第2の鉄芯、14,24.34a、34b ・・
・コイル、16,26a、26b、36a。 36b・・・感温磁性材。 特許出願人 動力炉・核燃料開発事業団代  理  人
     茂  見     穣第1IIA 2゜ 第31!! 第4図 第5図 第 図 第 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、二分割可能な構造の鉄芯とコイルとを具備し、鉄芯
    の一部に感温磁性材を組み込み周囲温度に応じて二つの
    鉄芯の吸着−切り離しにより制御棒の保持−切り離しを
    行う電磁石において、コイルを装着する方の鉄芯の全て
    の吸着面とコイル取付け部との間にそれぞれ感温磁性材
    を設けたことを特徴とする制御棒保持機構用の自己作動
    型電磁石。 2、一方の鉄芯は円柱体の中央を切り欠いた全体をほぼ
    U字型の構造とし、その両脚部にそれぞれコイルを巻装
    し、両コイル取付け部と両吸着面との間に感温磁性材を
    設け、アーマチュアとなる他方の鉄芯は円板状をなして
    いる請求項1記載の自己作動型電磁石。
JP63212114A 1988-08-26 1988-08-26 制御棒保持機構用の自己作動型電磁石 Granted JPH0261593A (ja)

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JPH0261593A true JPH0261593A (ja) 1990-03-01
JPH0559400B2 JPH0559400B2 (ja) 1993-08-30

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