JPH0298687A - 制御棒駆動装置 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、原子炉の制御棒駆動装置に係り、特に、ワイ
ヤローブ（以下「ロープ」と呼ぶ）を用いて制御棒の挿
入、引抜きを行なう際のロープの張力の変化を検出でき
る制御棒駆動装置に関する。

（従来の技術） 一般にガス冷却形高温ガス炉においては、電動の制御棒
駆動装置によりロープ、たとえばステンレス鋼製ローブ
に吊持された中性子吸収体を充填した制御棒を、炉心へ
挿入したり、また引抜きしたりして炉内の核分裂反応を
制御している。

第３図はロープを用いて制御棒の挿入、引抜きを行なう
従来の制御棒駆動装置の一例を示すもので、以下これに
ついて説明する。

図中、符号１は原子炉炉心の上部のみを部分的に示した
ものであり、炉心１には制御棒挿入孔２が設けられてい
る。この制御棒挿入孔２の上方にはこの挿入孔２の延長
線上に案内管３が同心的に設置されている。

そして、これら案内管３および制御棒挿入孔２の制御棒
４が昇降されるようになっている。この制御棒４は複数
本が株数つなぎされており、上部の制御棒４の上端面は
、連結金具５を介してロープ６に接続されており、この
ロープ６はドラム７に巻装されている。

このドラム７は軸受８によって回転自在に支承さハ、ギ
ヤ９．１０を介してモータ１１により正逆回転ができる
ようになっている。

上記ドラム７の回転位置を検出するために位置検出１１
．２がギヤ１０に設けられ、ドラムの回転位置にもとづ
いて制御４１１４の昇降位置を検出できるようになって
いる。

ロープ６はガイドブー９１３に接触しながらドラムに巻
き戻し、または巻き下げされる。

このガイドブー＋／１３は案内管３の上端を固定してい
る駆動部フランジ１４に取着されている。

このような構成の制御棒駆動装置において、たとえば地
震などの外的要因、あるいは炉心１で発生する熱や中性
子照射等の内的原因による炉心の＃＃捧挿入孔２の変形
により制御棒４の挿入または引抜き動作が不能となる事
態が考えられる。

特に引抜き不能の状態を感知せず更に引抜き動作を続け
ればロープの破断、または制御棒駆動部が過負荷の状態
になり１重大な故障の原因ともなり、そのうえ正常な出
力制御が不可能となる恐れがある２ したがって、′＃にロープに加わる張力が、正常な制御
棒重量と適性な増減量たとえば摩擦抵抗分等の範囲内に
維持されていることを監視しておき。

この範囲を越えた場合には、その制御棒駆動装置による
出力制御を停止するが、しかし、停止した制御棒駆動装
置に代えて他の制御棒駆動装置あるいはさらに他の駆動
方式の原子炉停止装置によって原子炉の出力制御を行な
う必要がある。

より説明する。

すなわち、前述した第３図におけるガイドプーリ１３を
利用したカウンターウェイト機構で、制御棒の重量のみ
が作用している場合のドラム７およびガイドプーリ１３
と、駆動部フランジ１４から突設された支持体１５と、
この支持体１５に設けられたピン１５ａに枢着されたリ
ンク１６．１７と、　このリンク１６の先端に取り付け
られた錘り１８と、この錘り１８の上下側に配設され、
該錘番月８と釣り合った状態を基準として制御棒４の重
量によるロープ６の張力の摩擦抵抗分等による許容変動
幅を検出するリミットスイッチ１．９．２０とからなっ
ている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながらこの機構ではロープ６の張力検出がそのロ
ープ６の張力変動による上限と下限の２点しか検出でき
ないため、その変動幅の設定が非常に難しい欠点がある
。

たとえばそれぞれの張力検出値を小さく設定すれば、ロ
ープ６、制御棒４および制御棒駆動装置各駆動部の健全
性に影響を与えないで挿入、引抜き動作が行なわれてい
るにもかかわらず、リミットスイッチ１９．２０が作動
し、その都度該当する制御棒駆動装置は停止され、原因
究明のための点検が必要となる。

また、逆に張力検出値を大きく設定すれば、挿入動作時
においては単なる挿入不能の状態か、ロープ６の破断に
よるものかの判断がつき難くその後の対策が難しい。引
抜動作時においてはリミットスイッチ作動までにロープ
、制御棒および駆動部に無理が生じ、その健全性を損な
う恐れもでてくる。

さらに制御棒による原子炉の出力制御は、通常の出力制
御の他に何らかの事故発生による炉の緊急停止、いわゆ
るスクラム動作時においては制御棒の炉心への挿入速度
は１通常の出力制御時の速度に比べ数１０倍の速度とな
り、その停止時にはロープ６の張力は２倍以上にもなる
。

したがって９通常の出力制御時に設定したロープ６の張
力の増加分の限界値を大きく越え、遂にはりミツトスイ
ッチ自体を損傷することにもなり。

スクラム動作後通常運転に復帰した後は、スラックロー
プ検出機構としての役目を課さなくなる恐れが十分に考
えられる。

逆にスクラム時のロープ張力を基準にリミットスイッチ
の作動位置を設定すれば、通常運転時にはほとんどその
意味を課さない機構となる。

以上説明した様に従来のロープの張力検出装置は種々の
欠点がある。

本発明は上記欠点を除去するためになされたもので、そ
の目的はロープに加わる荷重、およびその変化を連続的
に監視可能にし、通常の出力制御動作、緊急停止時のス
クラム動作のＶ」作形態に関係なく、ロープ張力の検出
という機能を維持できる張力検出機構を有する制御棒駆
動装置を提供することにある。

［発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 本発明は、炉心の上方に配設したドラムにロープの一端
部を巻装し、ロープの他端部に制御棒を吊り下げて、ド
ラムの回転によって制御棒を上下方向に移動させて原子
炉の出力を制御する制御棒駆動装置であって、プーリ軸
まわりに回転可能に配設されたガイドプーリと、このガ
イドプーリがロープをその張力に応じて側方に押圧する
ようにプーリ軸を押圧する弾性体と、この弾性体の変形
量を検出する検出器とを具備することを特徴とするもの
である。

（作　用） プーリで押圧されたロープはプーリとの接点を境にして
下方は鉛直方向に制御棒の荷重で引張られており、上方
は鉛直方向に対して所定の角度を有してドラムに巻取ら
れている。したがって制御棒荷重の分力がガイドプーリ
の向心方向に働く。

そこでプーリ支持金具の回転軸を支点にしてモーメント
が働く。このモーメントに応じて弾性体が変形し、この
変形量が検出される。これによりロープ負荷荷重を連続
的に検出出来る。

（実施例） 以下第１図から第２図を参照して本発明に係る装置の一
実施例を説明する。なお、第３図、第４図の従来例と同
一部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。

第１図は本発明における装置を、一部分のみ示す原子炉
内に組込んだ例を概略的に示した縦断面図、第２図は第
１図における要部の断面図を示す。

すなわち第１図および第２図において、駆動部フランジ
１４に案内管３が固定され、この案内管３内に制御棒４
が昇降されるように連結金具５を介してロープ６に連結
されている。このロープ６はガイドプーリ１３に接して
案内され桃動自在に支持されている。この支持点を境に
して、下方は鉛直方向に制御棒４の荷重で引張られてお
り、上方は鉛直方向に対して所定の角度を有してドラム
７に巻かれている。ドラム７は図示していない軸受によ
って回転自在に支持されている。前記ガイドプーリ１３
はプーリ支持金具２１の軸２２によって回転自在に支持
されている。プーリ支持金具２１は固定金具２３の軸２
４によって回転自在に支持され、固定金具２３は固定フ
ランジ２５に固定される。一方ガイドプーリ支持金具２
１には軸２４を境にしてガイドプーリ１３とは反対側に
ロープ張力検出機構２６が配設されている。このロープ
張力検出機構２６は、プーリ支持金具２１に取付けられ
たアーム２７と、その先端のリンク機構２８と、このリ
ンク機［２ｇに接続されたガイド捧２９と、固定フラン
ジ２５にネジ着された調整ネジ３０と、ガイド棒２９を
包囲するようにスプリング３１が装着され、そのスプリ
ング３１の上端は調整ネジ３０に支持され、下端はガイ
ド棒２９の座で支持されている。

またガイド棒２９はａｍネジ３０内を摺動自在に貫通し
、その先端には接続板３３を介して例えばポテンショメ
ータなどの直線変位検出器３４が接続されている。なお
説明は省略するが、軸２２．軸２４には必要に応じて軸
受およびキーなどが装着され、また左右へのずれや抜は
出しを防止するために、軸受押え板及びＣ型止め輪、ブ
ツシュなどを設けた対策が施しである。

上記構成の装置において、前箱の如くロープ６は第２図
に示す様にガイドプーリ１３による支持点を境にして上
方は鉛直方向に対して所定の角度を有している。したが
ってガイドプーリ１３には制御棒４による負荷荷重の分
力が作用し、ガイドプーリ１３を含むプーリ支持金具２
１は軸２４を支点にして分力方向にモーメントが作用す
る。一方プーリ支持金具２１の他端はアーム２７．リン
ク機ｊｐｔ２８．ガイド捧２９．調整ネジ３０．スプリ
ング３１などで支持されており、初期状態は調整ネジ３
０のネジ込み量によりスプリング３１を伸縮させてロー
プ負荷荷重とバランスさせている。もし何らかの原因で
前記負荷荷重が増加した場合は例えば第２図の様な配置
ではプーリ支持金具２１が反時計廻り方向に回転する。

リンク機ｇｔＺ８によって回転変位がガイド８２９の直
線変位として伝達される。軸２４を支点にしたモーメン
トがバランスする分だけスプリング３１が縮む。この縮
少長さに合わせてガイド捧２９が上昇し、この上昇量を
直線変位検出器３４で電気信号として検出する。負荷荷
重が減少した場合はスプリング３１は伸びてガイド捧２
９は下降する。事前にロープ負荷荷重と直線変位検出器
３４の出力の関係を調べて較正しておくことによってロ
ープ負荷荷重を連続的に検出出来る。

したがって通常の出力制御を行なう場合のロープ張力の
増減量およびスクラム時の増減量にそれぞれ許容範囲を
設定し、設定値を越えた場合には信号を発し、その制御
棒駆動装置によるそれ以上の動作を停止するよう運転制
御回路を構成しておけばロープ６、制御棒４およびＳ御
捧駆動装置の駆動部各部に無理な負荷を与えることのな
い出力制御動作を行なうことが出来る。もちろんロープ
張力の変動は、制御室に設けられた記録計に時間の経過
と共に連続的に記録され、運転操作員が目視にても監視
できるため、その変動の傾向から制御棒の炉心内での運
転状況を判定することが可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によればロープに加わる実荷
重の変化をポテンショメータなどの直線変位検出器で連
続的に検出し監視出来るので、制御棒の炉心への挿入、
引抜き動作が適正な荷重の増減の範囲内で行なわれてい
るかでうがを判定できる。また、熱または中性子照射等
によりロープ劣化ないしは破断した場合は、極めて短時
間に荷重が減少し、それを速やかに感度良く検知するこ
とが出来るので、その状況にあった原子炉の運転制御を
行なうことが可能となる。よって本発明は原子炉の運転
効率および安全対策上にも多大な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の一実施例を概略的に示す縦
断面図、第２図は第１図におけるロープ張力検出機構を
示す縦断面図、第３図および第４図は従来例の説明に使
用した図で、第３図は従来の制御棒駆動装置の一例を示
す概略縦断面図、第４図は従来のローブ張力検出１柳を
示す縦断面図である。 １・・・炉心　　　　　　４・・・制御棒６・・・ワイ
ヤロープ　　７・・・ドラム１３・・・ガイドプーリ　
　２１・・・プーリ支持金具２２、２４・・・軸　　　
　　２８・・・リンク機構２９・・・ガイド捧　　　　
３０・・・調整ネジ３１・・・スプリング　　　３４・
・・直線変位検出器代理人　弁理士　　則　近　憲　苗 量　　　　　第子丸　　　健 第１図 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉心の上方に配設したドラムにロープの一端部を
   巻装し、上記ロープの他端部に制御棒を吊り下げて、上
   記ドラムの回転によって制御棒を上下方向に移動させて
   原子炉の出力を制御する制御棒駆動装置において、プー
   リ軸まわりに回転可能に配設されたガイドプーリと、こ
   のガイドプーリがロープをそのロープの張力に応じて側
   方に押圧するようにプーリ軸を押圧する弾性体と、この
   弾性体の変形量を検出する検出器とを具備することを特
   徴とする制御棒駆動装置。
2. （２）上記プーリ軸はプーリ支持金具で支承され、この
   プーリ支持金具はリンク機構を介して上記弾性体の反発
   力により回動するように付勢されていることを特徴とす
   る請求項１記載の制御棒駆動装置。