JPH0376437B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、各種原子炉の運転時に、該炉内で制
御棒の挿入あるいは引抜く操作を行なつて炉出力
の制御をする制御棒駆動装置に関するものであ
る。

従来の前記制御棒駆動装置は、第１図に示すよ
うに鉛直に配設された筒状のハウジング１、ハウ
ジング１下部に連設された外ケーシング２、外ケ
ーシング２とハウジング１内に上下動自在に配置
された制御棒ａの駆動連結軸３、ハウジング１内
に配設され駆動連結軸３を係脱自在に係止して同
駆動連結軸を介し制御棒ａを上下軸方向に駆動操
作する駆動機構５、および外ケーシング２内側に
おける環状空間の上下部に配設された軸シール７
とベローズ６からなり、さらに、前記制御棒駆動
機構５は、駆動モータ５ａと、駆動モータ５ａに
て正、逆回転されるボールねじ５ｂ，５ｂと、ボ
ールねじ５ｂ，５ｂによつて上下動される電磁石
５ｄと電磁石５ｄによつて駆動されるラツク５
ｅ，５ｅとからなる上下動駆動部５ｃとにより構
成され、ラツク５ｅ，５ｅで制御棒ａを吊持した
駆動連結軸３の上部に設けた凹部に係止させて、
駆動連結軸３を介し制御棒ａを上下動させ原子炉
の出力を制御する構造になつている。

従つて、原子炉の通常運転中において該原子炉
の緊急に停止しなければならない異常事態（例え
ば、電源喪失や地震時等）に遭遇した時は、駆動
機構５における電磁石５ｄを消磁してラツク５ｅ
を外側へ動かし駆動連結軸３を解放することによ
り、制御棒ａを重力で原子炉内へ急速に挿入させ
て炉出力の急速低下即ち炉運転を停止することが
できる。

また、図示のように外ケーシング２の下部は原
子炉容器内の冷却材即ち液体金属ナトリウムの液
面ｂ下に位置され、ベローズ６は液体金属ナトリ
ウムが外ケーシング２と駆動連結軸３間の環状空
間上部へ流入するのを防止するバウンダリーにな
つており、軸シール７は、ベローズ６との間の環
状空間内にガス封入部を形成しかつハウジング１
内へのガス流入を防止する二重シール構造を形成
して、ベローズ６が破損した場合に、前記ガス封
入部のガス圧低下やその流出ガス量を測定するこ
とによりベローズの機能低下を検出でき、バツク
アツプになつている軸シール７によつて汚染ガス
の上方への流失を防止できる構成になつている。

しかし、従来の前記制御棒駆動装置において、
上部のバウンダリーを形成している軸シール７に
は、通常駆動時における駆動連結軸３の上下動作
時にリーク量を一定値以下に維持することが要求
され、一方、原子炉の緊急停止時（スクラム時）
の急速挿入動作の際に、駆動連結軸３の落下速度
（最上限から所定位置までの緊急挿入時間）も厳
しく要求されるが、軸シール７におけるリーク量
を少なくするために該軸シールの軸拘束力を大き
くすればその摺動抵抗が大きくなり落下速度が低
下するし、逆に落下速度を維持するために前記摺
動抵抗を小さくすると前記軸拘束力を小さくする
ことになり、リーク量が大きくなるため、従来の
前記軸シール７は、優先度の大きい落下速度を重
視した上でリーク量ができるだけ少なくなるよう
に軸拘束力を調整したものになつており、通常駆
動時におけるリーク量の減少に限界があり、リー
ク量の減少と急速挿入（落下）速度確保の両者を
十分に満足させることができない欠点がある。

本発明は、従来の制御棒駆動機構における前記
のような欠点を解消するために開発されたもので
あつて、鉛直配置の筒状のハウジング、該ハウジ
ング下部に連設された外ケーシング、該外ケーシ
ングと前記ハウジング内に上下動自在に配置され
た制御棒の駆動連結軸、前記ハウジング内に配設
され前記駆動連結軸を係脱自在に係止して上下動
する駆動機構、および前記外ケーシング内の環状
空間上下部に配設された軸シールとベローズを具
備した制御棒駆動装置において、前記駆動連結軸
を直接に摺動自在に案内した内ケーシングを前記
駆動機構から垂設し、前記駆動機構に係止された
前記駆動連結軸と前記内ケーシング間に駆動連結
軸に突設したシール座と内ケーシングの内側に突
設したシール座とからなるシール部を設けるとと
もに、前記軸シールは前記内ケーシングを摺動自
在に案内してシールする構成にした点に特徴を有
し、その目的とする処は、通常駆動時には十分な
駆動連結軸のシール気密性が確保されるととも
に、スクラム時には同駆動連結軸を介し制御棒を
十分な速度で急速挿入させることができるシール
機構を具えた制御棒駆動装置を供する点にある。

本発明は、前記の構成になつており、通常駆動
時には、ハウジング内に配設された制御棒の駆動
機構によつて駆動連結軸を係合し、同駆動連結軸
と一緒に内ケーシングを上下駆動させて制御棒を
上下に円滑に挿入、引抜き駆動できるとともに、
原子炉を緊急に停止する異常事態発生時即ちスク
ラム時には、駆動機構により係止が解かれ解放さ
れた駆動連結軸が内ケーシング内において重力に
より急速挿入即ち落下し、制御棒を瞬時に炉内へ
最大限に位置づけして原子炉の出力を制御するこ
とができ、しかも、外ケーシング内側の環状空間
上部に配設された軸シールは、内ケーシングの通
常の上下動を可能に案内するシール構成になつて
いるためそのシール機能が著しく高められてお
り、かつ駆動機構によつて係止されている駆動連
結軸と内ケーシング間をシールしたシール部は、
通常駆動時には両者の相対的な摺動がないためそ
のシール機能は著しく高められ、前記軸シールと
シール部におけるシール性能が著しく向上された
ものとなり、さらに、スクラム時における駆動連
結軸は、当初の前記シール部の小さい抵抗のほか
には格別の摺動抵抗がなく極めて円滑な急速挿入
即ち落下となるため、シール機能とともに駆動連
結軸の急速挿入機能がともに著しく高められたも
のとなり、制御棒駆動装置の機能および信頼性が
大幅に向上される。

以下、本発明実施例を図示について説明する。
第２図、第３図に本発明の一実施例を示し、第４
図ないし第６図に該実施例の作動状態を示してお
り、図中１は鉛直方向に配設された筒状のハウジ
ング、２はハウジング１下部に連設された外ケー
シング、３は下端部で制御棒ａを吊持し外ケーシ
ング２とハウジング１内に上下動自在に配置され
た制御棒の駆動連結軸、５はハウジング１内に配
設され駆動連結軸３の上部に係脱自在に係止して
同駆動連結軸３を上下軸方向に駆動する制御棒の
駆動機構であつて、該駆動機構５は、駆動モータ
５ａと、駆動モータ５ａで正、逆回転されるボー
ルねじ５ｂ，５ｂと、ボールねじ５ｂ，５ｂによ
つて上下動される上下動駆動部５ｃとからなり、
さらに、上下駆動部５ｃは、電磁石５ｄによつて
回転される歯車機構５ｆと、該歯車機構５ｆに螺
合して上下動される筒状のラツクホルダ５ｇと、
該ラツクホルダ５ｇ側に枢着された上下動駆動部
５ｃ本体側にリンク５′ｅを介し連結されたラツ
ク５ｅ，５ｅとからなり、電磁石５ｄによつて歯
車機構５ｆを介しラツクホルダ５ｇを上下に移動
させラツク５ｅ，５ｅ先端側を、駆動連結軸３上
部の凹部に係止させて噛合しまたその噛合を解除
する係脱自在の構造になつている。

また、前記外ケーシング２内側の環状空間上、
下部には軸シール１６およびベローズ６が配設さ
れている。

さらに、該実施例においては、前記駆動連結軸
３の上部を直接に摺動自在に案内した内ケーシン
グ１０が設けられており、該内ケーシング１０は
前記ラツクホルダ５ｇの下側に連設され実質的に
前記駆動機構５における上下動駆動部５ｃから連
設された構造になつているとともに、第３図に示
すようにラツク５ｅ，５ｅが駆動連結軸３の上部
に設けられた凹部内に係止している際に、駆動連
結軸３側に設けた突出したシール座２０ａが内ケ
ーシング１０の内側に設けた突出したシール座２
０ｂに位置するシール部２０を設け、さらに、前
記外ケーシング２内側の環状空間上部に設けた軸
シール１６は、内ケーシング１０の外周面を摺動
自在に案内してシールする構造になつている。

図示した実施例は、前記の構成になつておりそ
の作用について説明すると、通常駆動時は、電磁
石５ｄを励磁してラツチホルダ５ｇに取付けられ
ているラツチ５ｅ，５ｅを駆動連結軸３の凹部に
係止させて噛合させ、その状態で駆動モータ５ａ
を回転させると、従来同様にボールねじ５ｂ，５
ｂ、上下駆動部５ｃにより駆動連結軸３を上下軸
方向に駆動できるとともに、ラツチホルダ５ｇと
内ケーシング１０も一体となり上下に駆動され駆
動連結軸３の下端側にて吊持されている制御棒ａ
が炉内にて上下動され原子炉の出力を制御でき
る。

前記の駆動時には、第３図に示すようにシール
部２０におけるシール座２０ｂ上にシール座２０
ａが位置されシール機構を形成するとともに、シ
ール座２０ｂと２０ａとの相対的な摺動がないた
め、そのシール機能は著しく高められており、ま
た、外ケーシング２内の内側上部に配設された軸
シール１６は、内ケース１０の周面を通常速度で
摺動、案内するだけであるため、そのシール機能
は、十分に高められた構造にすることができ十分
なシール機能が得られる。

また、原子炉の緊急停止時即ちスクラム時に
は、従来同様に電磁石５ｄを消磁させ駆動連結軸
３よりラツチ５ｅ，５ｅを遠ざけてその係止を解
放させると、駆動連結軸３が重力により急速挿入
即ち落下し、それに伴なう制御棒ａの急速挿入に
より原子炉の出力を急速制御できる。前記駆動連
結軸３の急速挿入は、シール座２０ｂ上からシー
ル座２０ａが外れるまでの小抵抗がある以外には
格別の摺動抵抗を伴なわず円滑な急速挿入となり
十分な落下速度が得られる。

なお、前記駆動連結軸３の急速挿入時には、シ
ール部２０におけるシールが一時的に解放される
が、駆動モータ５ａの逆回転により上下動駆動部
５ｃを下降させかつラツク５ｅ，５ｅを駆動連結
軸３に係止、噛合させると、前記シール部２０の
シール機能が回復され、ベローズ６、軸シール１
６およびシール部２０からなる二重シール機能が
復旧される。

第４図には通常駆動時において駆動連結軸３を
任意の高さレベルまで引上げた状態を示してお
り、該駆動時には軸シール１６とともにシール部
２０も十分なシール機能を発揮することができ、
また、第５図は任意の高さレベルにてスクラムを
開始するために、電磁石５ｂを消磁しラツク５
ｅ，５ｅの係合を解き駆動連結軸３を解放した状
態を示し、その時はシール部２０にて駆動連結軸
３の急速挿入に少し抵抗を生ずるがその抵抗は直
ぐなくなり、第６図に示すように駆動連結軸３が
内ケーシング１０に対し相対的に少し摺動すると
駆動連結軸３の摺動抵抗はなくなり、十分な急速
挿入速度が得られ、原子炉を急速制御して停止で
きる。

従つて、前記実施例によれば、通常駆動時には
シール機能が十分に確保されるとともに、スクラ
ム時にはシール部２０における抵抗が直ぐなくな
つて摺動抵抗力は殆んどなくなり駆動連結軸とと
もに制御棒ａの十分な急速挿入機能が得られ、制
御棒の駆動装置における駆動機能および信頼性が
大幅に向上される。

以上本発明を実施例について説明したが、勿論
本発明はこのような実施例にだけ局限されるもの
ではなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内で
種々の設計の改変を施しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の制御棒駆動装置の縦断面図、第
２図は本発明の一実施例を示すその全体的な縦断
面図、第３図は第２図の要部拡大図、第４図は第
２図における通常駆動時の任意レベルの作動状態
図、第５図は第２図におけるスクラム開始時の作
動状態図、第６図は同じく駆動連結軸の急速挿入
の作動状態図である。 ａ：制御棒、１：ハウジング、２：外ケーシン
グ、３：駆動連結軸、５：駆動機構、６：ベロー
ズ、１０：内ケーシング、１６：軸シール、２
０：シール部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鉛直配置の筒状のハウジング、該ハウジング
   下部に連設された外ケーシング、該外ケーシング
   と前記ハウジング内に上下動自在に配置された制
   御棒の駆動連結軸、前記ハウジング内に配設され
   前記駆動連結軸を係脱自在に係止して上下動する
   駆動機構、および前記外ケーシング内の環状空間
   上下部に配設された軸シールとベローズを具備し
   た制御棒駆動装置において、前記駆動連結軸を直
   接に摺動自在に案内した内ケーシングを前記駆動
   機構から垂設し、前記駆動機構に係止された前記
   駆動連結軸と前記内ケーシング間に、駆動連結軸
   に突設したシール座と内ケーシングの内側に突設
   したシール座とからなるシール部を設けるととも
   に、前記軸シールは前記内ケーシングを摺動自在
   に案内してシールする構成にしたことを特徴とす
   る制御棒駆動装置。