JPH0476077B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、制御棒と制御棒駆動機構との連結を
バヨネツト機構で行なう沸騰水型原子炉（一般に
ABWRと称せられる）に係り、特に制御棒と制
御棒駆動機構との着脱を、制御棒または制御棒駆
動機構のいずれの側からでも行なえるようにした
沸騰水型原子炉（以下BWRと称する）に関す
る。

［発明の技術的背景］ BWRは、第４図に示すように冷却材（軟水）
を収容する原子炉圧力容器１の内部に炉心シユラ
ウド２が設けられ、この炉心シユラウド２内に設
けられた炉心支持板３上に多数の燃料集合体４を
装荷して炉心５が構成されている。上記各燃料集
合体４は角筒状のチヤンネルボツクス内に多数の
燃料棒を収容してなるもので、平面図上において
は炉心シユラウド２内にマトリツクス状になるよ
うに配列されており、原子炉圧力容器１内の底部
より上方へ向つて流通する冷却材を核反応熱で加
熱する。また炉心５には制御棒（以下CRと称す
る）６が配設されている。このCR６は、第５図
および第６図に示す如く中性子吸収物質を内蔵し
た４枚のブレード６ａを断面が十字形となるよう
に組合せ、下端にはソケツト６ａを有するもの
で、上記４枚のブレード６ａをそれぞれ隣接する
燃料集合体４間に介在させて、４体の燃料集合体
４に対し１体の割合で配置されている。そして各
CR６を上記燃料集合体４間に下方より挿入する
ことによりその挿入量に応じて炉心出力が抑制さ
れ、また各CR６を上記燃料集合体４間より下方
へ引抜くことにより炉心出力が高められて、原子
炉運転時における出力制御が行なわれる構成とな
つている。

また第４図中７は上記炉心５の下方に各CR６
ごとに対応して設けられた円筒形状の制御棒案内
管（以下CR案内管と称する）で、このCR案内管
７は第６図に示す如く各CR６を内部に挿通させ、
原子炉通常運転時に昇降動作するCR６の案内を
するものである。そして原子炉圧力容器１の下方
にはCR６を昇降駆動する制御棒駆動機構（以下
CRDと称する）８が設けられている。

前記炉心シユラウド２の上端はシユラウドヘツ
ド９で閉塞されており、このシユラウドヘツド９
上には気水分離器１０が接続されている。この気
水分離器１０は炉心５で加熱されて蒸発した冷却
材蒸気を気水分離するものであり、さらに気水分
離器１０上には、気水分離された蒸気を乾燥させ
る蒸気乾燥器１１が接続されている。そして蒸気
乾燥器１１を通過した蒸気は、図示しない主蒸気
管を通して原子炉容器１外の発電機駆動用タービ
ンへ送出される。

前記CR案内管７は、第７図に示すように炉心
支持板３を貫通してその上端外周部を炉心支持板
３に支持され、さらにその上端部を炉心支持板３
の上面側に突設されたピン１２に係合させてその
回転が禁止されている。また各CR案内管７の上
端四隅部には、それぞれ燃料集合体４を下方より
支持する燃料サポート１３が形成されている。さ
らにCR案内管７の内周面下端部にはCR６の下端
部を着座させるシート面１４が設けられ、CR案
内管７の内周面のほぼ中間高さ位置にはCR６の
ブレード６ａと係合してCR６の回転を禁止する
回り止め部７ａが設けられている。

前記CRD８は第７図に示す如く円筒形状の制
御棒駆動ハウジング（以下CRDハウジングと称
する）１５に収容支持されている。CRDハウジ
ング１５は、原子炉圧力容器１の底部鏡板１ａを
貫通してこの底部鏡板１ａに溶接されているもの
で、CRD８は上記CRDハウジング１５内に収容
されるピストン１６と、このピストン１６を昇降
駆動するモータ部１７とを有し、モータ部１７を
CRDハウジング１５の下方に位置させた状態で、
CRDハウジング１５の下端フランジ部１５ａに
ボルト等により取付けられている。

前記CRD８の上端はCR６の下端に着脱自在に
連結されるが、このような連結機構には種々のも
のがある。特にバヨネツト機構を採用したものは
ABWR（AdvanceBWR）と称されており、第８
図ａ，ｂおよび第９図ａ，ｂにその具体的構造を
示す。すなわち、CRD８のピストン１６上端に
は周方向等間隔に配置された４本のたて長な係合
片１８ａよりなるバヨネツト式連結部１８が設け
られ、各係合片１８ａの外面先端部には膨出部１
８ｂが形成されている。さらに、上記４本の係合
片１８ａの中央には支持棒１８ｃが上方向へ向つ
て突設され、この支持棒１８ｃで４本の係合片１
８ａの内方へのたわみ量を制限するようにしてい
る。一方、CR６下端のソケツト６ｂには上記連
結部１８を収容する凹所１９ａが設けられ、その
凹所１９ａの内周面開口端部には上記各係合片１
８ａに対応するように４つの係合突起１９ｂを周
方向等間隔に突出させてバヨネツト式被連結部１
９が構成されている。そして上記連結部１８と被
連結部１９とが連結された状態では凹所１９ａの
底面が支持棒１８ｃに当接し、CR６の重量が支
持棒１８ｃによつて支持されるようになる。

そこでCR６とCRD８との着脱は、CR６を原
子炉運転時における動作範囲よりさらに下降さ
せ、CR６の下端部をCR案内管７のシート面１４
上に着座させた状態で行われる。すなわち、CR
６とCRD８との連結は、まずCR６をCR案内管
７のシート面１４に着座させ、CRD８のピスト
ン１６を上昇させていく。このときCRD８側の
係合片１８ａが第８図ａ，ｂの如く係合突起１９
ｂ間を通過するようにし、支持棒１８ｃが凹所１
９ａの底面に当接したところでCRD８を約45゜回
転させて、第９図ａ，ｂの如く各係合片１８ａの
膨出部１８ｂと凹所１９ａ内の係合突起１９ｂと
を係合させる。このとき、CR６の回転はCR６の
各ブレード６ａと回り止め部７ａとの係合により
禁止される。また、CR６とCRD８との離脱は、
まずCR６をCR案内管７のシート面１４に着座さ
せ、第９図ａ，ｂの状態からCRD８を約45゜回転
させて第８図ａ，ｂの如く各係合片１８ａの膨出
部１８ｂを凹所１９ａ内の係合突起１９ｂより外
し、係合片１８ａが係合突起１９ｂ間の通過する
ようにして係合ピストン１６を下降させていく。
なお、離脱操作を行なう場合にもCR６は各ブレ
ード６ａと回り止め部７ａとの係合により回転を
禁止されることになる。

［背景技術の問題点］ CRとCRDとの着脱を、相互に所定角度回転さ
せることにより可能とする従来のBWRでは、CR
の回転はCR案内管のほぼ中間高さ位置に設けら
れた回り止め部により禁止されているため、両者
の着脱は専らCRDを回転させることによつて行
なわれる。このためCRのみを取出す場合でもそ
の都度CRDをCRDハウジングから取外さねばな
らなかつた。このため、CRDの取外しに長時間
を要し、ペデスタル内での作業時間が長時間に及
ぶため作業員の被曝線量が増加するという問題が
あつた。なお、CRDを取外すことなくCRの方を
回転させて離脱を行なうことも考えられる。とこ
ろが、CRを回転させるためにはこれを回り止め
部よりも上方までCRDのピストンによつて上昇
させた状態で行なわねばならず、回り止め部がか
なり高い位置にあることからCRDのピストンが
傾いてしまい、そのような状態で両者の離脱を行
なうことは実際上、きわめて困難であつた。

［発明の目的］ 本発明はこのような事情にもとづいてなされた
もので、その目的は、CRとCRDとの着脱を、相
互に所定角度回転させることにより可能とする
BWRにおいて、CRとCRDとの着脱をCRまたは
CRDのいずれの側からでも行なうことができ、
特にCRの取外し作業はCRDをCRハウジングよ
り取外すことなく短時間で行なえるようにして作
業員の被曝線量の大幅低減を図ることにある。

［発明の概要］ 本発明は、以上の目的達成のため、炉心に対し
挿入・引抜動作して原子炉運転時の出力制御を行
なうCRと、このCRを内部に挿通させて原子炉運
転時に昇降動作するCRに対する案内機能を有す
るCR案内管と、前記CRの下端に連結して原子炉
運転時にはそのCRをCR案内管の内部で昇降さ
せ、CRとの着脱はCRに対し所定感度回転するこ
とによつて行なうCRDと、前記CRD案内管の下
端部に設けられ前記の下端部を上方より嵌合させ
てCRの回転を禁止する回り止め部とを具備して
達成される。

［発明の実施例］ 第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示す
もので、第１図はBWRの概略構成を示す。すな
わち、冷却材（軟水）を収容する原子炉圧力容器
１０１の内部には炉心シユラウド１０２が設けら
れ、この炉心シユラウド１０２内に設けられた炉
心支持板１０３上に多数の燃料集合体１０４を装
荷して炉心１０５が構成されている。上記各燃料
集合体１０４は各筒状のチヤンネルボツクス内に
多数の燃料棒を収容してなるもので、平面図上に
おいて炉心シユラウド１０２内にマトリツクス状
になるように配列されており、原子炉圧力容器１
０１内の底部より上方へ向つて流通する冷却材を
核反応熱で加熱する。また炉心１０５にはCR１
０６が配設されている。このCR１０６は中性子
吸収物質を内蔵した４枚のブレード１０６ａを断
面が十字形となるように組合せ、下端にソケツト
１０６ｂ（第２図参照）を有するもので、上記４
枚のブレード１０６ａをそれぞれ隣接する燃料集
合体１０４間に介在させて、４体の燃料集合体１
０４に対し１体の割合で配置されている。そして
各CR１０６を上記燃料集合体１０４間に下方よ
り挿入することによりその挿入量に応じて炉心出
力が抑制され、また各CR１０６を上記燃料集合
体１０４間より下方へ引抜くことにより炉心出力
が高められて、原子炉運転時における出力制御が
行なわれる構成となつている。

また図中１０７は上記炉心１０５の下方に各
CR１０６ごとに対応して設けられた円筒形状の
CR案内管で、このCR案内管１０７は各CR１０
６を内部に挿通させ、原子炉通常運転時に昇降動
作するCR１０６の案内をするものである。そし
て原子炉圧力容器１０１の下方にはCR１０６を
昇降駆動するCRD１０８が設けられている。

前記炉心シユラウド１０２の上端はシユラウド
ヘツド１０９で閉塞されており、このシユラウド
ヘツド１０９上には気水分離器１１０が接続され
ている。この気水分離器１１０は炉心１０５で加
熱されて蒸発した冷却材蒸発を気水分離するもの
であり、さらに気水分離器１１０上には、気水分
離された蒸気を乾燥させる蒸気乾燥器１１１が接
続されている。そして蒸気乾燥器１１１を通過し
た蒸気は、図示しない主蒸気管を通して原子炉容
器１０１外の発電機駆動用タービンへ送出され
る。

前記CR案内管１０７は、炉心支持板１０３を
貫通してその上端外周部を炉心支持板１０３に懸
架され、さらにその上端部を炉心支持板１０３の
上面側に突設されたピンに係合させてその回転が
禁止されている。また各CR案内管１０７の上端
四隅部には、それぞれ燃料集合体１０４を下方よ
り支持する燃料サポートが形成されている。さら
にCR案内管１０７の内周面下端部には第２図に
示す如くCR１０６の下端部を着座させるシート
面１１２が設けられている。また、CR案内管１
０７の下端部には係止部１１３が設けられてい
る。

また第１図および第２図に示すように、前記
CRD１０８は原子炉圧力容器１０１の底部鏡板
１０１ａを貫通してこの底部鏡板１０１ａに溶接
された円筒形状のCRDハウジング１１４に収容
支持されている。そしてこのCRDハウジング１
１４内に、前記CR案内管１０７の係止部１１３
を上方より導入させている。

CRD１０８は前記CRDハウジング１１４の内
周に嵌合するアウターチユーブ１１５の上端に被
係止部１１６を有し、この被係止部１１６と前記
CR案内管１０７の係止部１１３とで互いに係脱
自在なバヨネツト連結機構が構成されている。そ
してさらにCRD１０８は上記アウターチユーブ
１１５を昇降動作するピストン１１７、このピス
トン１１７を昇降駆動するモータ部１１８（第１
図参照）を有し、モータ部１１８部をCRDハウ
ジング１１４の下方に位置させた状態で、CRD
ハウジング１１４の下端フランジ部にボルト等に
より取付けられている。

前記CRD１０８のピストン１１７上端には、
周方向間隔に配置された４本のたて長な係合片１
１９ａよりなるバヨネツト式連結部１１９が設け
られ、各係合片１１９ａの外面先端部には膨出部
１１９ｂが形成されている。さらに、上記４本の
係合片１１９ａの中央には支持棒１１９ｃが上方
向へ向つて突設され、この支持棒１１９ｃで４本
の係合片１１９ａの内方へのたわみ量を制限する
ようにしている。一方、CR１０６下端のソケツ
ト１０６ｂには上記連結部１１９を収容する凹所
１２０ａが設けられ、その凹所１２０ａの内周面
開口端部には上記各係合片１１９ａに対応するよ
うに４つの係合突起１２０ｂを周方向等間隔に突
出させてバヨネツト式被連結部１２０が構成され
ている。そして上記連結部１１９と被連結部１２
０とが連結された状態では凹所１２０ａの底面が
支持棒１１９ｃに当接し、CR１０６の重量が支
持棒１１９ｃによつて支持されるようになる。

前記CR案内管１０７内の下端部には、CR１０
６の各ブレード１０６ａの下端部を上方より嵌合
させる回り止め部１２２が設けられている。この
回り止め部１２２は円筒体の上部に４つの嵌合溝
１２３を等間隔に形成した構成のもので、各嵌合
溝１２３はCR１０６のブレード１０６ａを嵌合
させ得る幅寸法を有し、各嵌合溝１２３の両内面
上半部にはブレード１０６ａを上方より嵌合させ
る際のガイドとなる傾斜面１２３ａが形成されて
いる。そしてCR１０６の各ブレード１０６ａと
嵌合溝１２３とは、第２図の如くCR１０６のソ
ケツト１０６ｂをCR案内管１０７のシート面１
１２に着座する位置まで下降させた状態で互いに
上下方向より凹凸嵌合する関係にある。

そこでCR１０６とCRD１０８との着脱は、次
の２通りの方法で行なうことができる。

まず第１の方法は、CRD１０８を回転する方
法である。これはCR１０６を原子炉運転時にお
ける動作範囲よりさらに下降させ、CR１０６の
下端部（ソケツト１０６ｂ）をCRD案内管１０
７のシート面１１２上に着座させた状態で行われ
る。すなわち、CR１０６とCRD１０８との連結
は、まずCR１０６をCR案内管１０７のシート面
１１２に着座させ、CRD１０８のピストン１１
７を上昇させていく。このときCRD１０８側の
係合片１１９ａが係合突起１２０ｂ間を通過する
ようにし、支持棒１１９ｃが凹所１２０ａの底面
に当接したところでCRD１０８全体を約45゜回転
させて、各係合片１１９ａの膨出部１１９ｂと凹
所１２０ａ内の係合突起１２０ｂとを係合させ、
CRD１０８をCRDハウジング１１４にボルトに
よつて取付ける。また、CR１０６とCRD１０８
との離脱は、まずCR１０６をCR案内管１０７の
シート面１１２に着座させ、CRD１０８のCRD
ハウジング１１４に対する取付けボルトを外し、
CRD１０８全体を約45゜回転させて各係合片１１
９ａの膨出部１１９ｂを凹所１２０ａ内の係合突
起１２０ｂより外し、係合片１１９ａが係合突起
１２０ｂ間を通過するようにして係合ピストン１
１７を下降させていく。

そしてこのようにしてCR１０６とCRD１０８
との着脱を行なう際、CR１０６はブレード１０
６ａの下端部と回り止め部１２２の嵌合溝１２３
との係合により回転を禁止されているので、
CRD１０８をCR１０６に対して容易に回転させ
ることができる。

次に第２の方法はCR１０６の方を回転する方
法で、CRD１０８は残してCR１０６のみ取外す
必要がある場合に特に有効である。これはCRD
１０８のピストン１１７によりCR１０６を最下
位置よりわずかに上昇させてCR１０６のブレー
ド１０６ｂ下端部を回り止め部１２２の嵌合溝１
２３より離脱させた状態で行われる。すなわち、
まずCR１０６をCRD１０８のピストン１１７に
よつてわずかに上昇させ、CR１０６のブレード
１０６ｂ下端部を回り止め部１２２の嵌合溝１２
３より離脱させた状態でCR１０６の方を約45゜回
転させて、各係合片１１９ａの膨出部１１９ｂか
ら凹所１２０ａ内の係合突起１２０ｂを離脱さ
せ、そのままCR１０６を上方へ吊上げるのであ
る。この場合はCRD１０８のピストン１１７が
CRDハウジング１１４内で回転を禁止されてい
るため、CR１０６の回転操作は容易に行なえる。

したがつて、以上の構成では、CR１０６と
CRD１０８との着脱をCR１０６またはCRD１０
８のいずれの側からでも行なうことができ、特に
CR１０６の取外し作業はCRD１０８をCRハウ
ジング１１４より取外すことなく短時間で行なう
ことができるので、作業員の被曝線量の大幅低減
を図ることができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によれば、CRと
CRDとの着脱を相互に所定角度回転させること
により可能とするBWRにおいて、CRとCRDと
の着脱をCRまたはCRDのいずれの側からでも行
なうことができ、特にCRの取外し作業はCRDを
CRハウジングより取外すことなく短時間で行な
うことができ、作業員の被曝線量の大幅低減を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示す
もので、第１図はBWRの概略構成を示す断面
図、第２図はCR案内管とCRDとの接続部周辺の
断面図、第３図は第２図の−矢視図、第４図
ないし第９図は従来例を示すもので、第４図は
BWRの概略構成を示す断面図、第５図は第７図
の−断面図、第６図は第７図の−断面
図、第８図ａはCRとCRDとの連結解除状態を示
す断面図、同図ｂは同図ａの−断面図、第９
図ａはCRとCRDとの連結状態を示す断面図、同
図ｂは同図ａの−断面図である。 １０５……炉心、１０６……CR（制御棒）、１
０６ａ……ブレード、１０６ｂ……ソケツト、１
０７……CR案内管（制御棒案内管）、１０８……
CRD（制御棒駆動機構）、１２２……回り止め部、
１２３……嵌合溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炉心に対し挿入・引抜動作して原子炉運転時
   の出力制御を行なう制御棒と、この制御棒を内部
   に挿通させて原子炉運転時に昇降動作する制御棒
   に対する案内機能を有する制御案内管と、前記制
   御棒の下端に連結して原子炉運転時にはその制御
   棒を制御棒案内管の内部で昇降させ、制御棒との
   着脱は制御棒に対し所定角度回転することによつ
   て行なう制御棒駆動機構と、前記制御棒案内管の
   下端部に設けられ、前記制御棒の下端部を上方よ
   り嵌合させて制御棒の回転を禁止する回り止め部
   とを具備したことを特徴とする沸騰水型原子炉。 ２ 前記回り止め部は制御棒の４枚のブレードの
   下端部をそれぞれ嵌合させる４つの嵌合溝を有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   沸騰水型原子炉。