JPH06230165A - 駆動軸の落下防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 原子炉の緊急停止に関与しない制御棒の任意
の位置における保持を可能にする。 【構成】 ばね５６の付勢力により駆動軸１の溝１ａに
係止して駆動軸１を軸方向に固定するホールドラッチ５
７と、リリースコイル５３を励磁することでホールドプ
ランジャ５５をばね５６の付勢力に抗して移動させホー
ルドラッチ５７による駆動軸１の固定を解除する解除機
構を備え、電源断状態でホールドラッチ５７により駆動
軸１を固定し、通電を行なうことなく駆動軸１の落下を
防止し、原子炉の緊急停止に関与しない制御棒の任意の
位置における保持を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、長尺部材、例えば原子
炉で用いられる制御棒を保持し、炉心槽に制御棒を挿入
または引抜きする駆動軸の落下防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子炉の炉心槽内部の燃料集合体の燃焼
出力を制御するため、制御棒が炉心槽に挿入、引抜きさ
れている。制御棒は、原子炉容器の上蓋の上部に設置さ
れた制御棒駆動装置によって、挿入、引抜き駆動され
る。

【０００３】制御棒駆動装置は、一端に燃料棒を保持し
て軸方向に上下駆動する駆動軸を備え、駆動軸は例えば
磁気ジャッキ形の駆動装置によって駆動される。磁気ジ
ャッキ形の駆動装置は、駆動軸に噛み合うラッチを持っ
た電機子を、外部コイルによって励磁することにより駆
動軸を上下に昇降動させる。

【０００４】一方、何らかの原因、例えば電源喪失によ
り原子炉を緊急停止させる場合、制御棒を炉心槽内に挿
入して原子炉を安全に停止させる必要がある。このた
め、磁気ジャッキ形の駆動装置では通電時に駆動軸を保
持して駆動を行ない、電源喪失時には駆動軸の保持を解
放して制御棒を自重により落下させ、炉心槽内に制御棒
を挿入して安全に原子炉を停止させるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来制御棒駆動装置に
は、電源喪失時に制御棒を炉心槽内に落下させて原子炉
を安全に停止させる機能を備えているが、電源喪失時に
は原子炉の緊急停止に関与しない制御棒も炉心槽に挿入
されていた。

【０００６】この原子炉の緊急停止に関与しない制御棒
の一例として、減速材（軽水炉では軽水：Ｈ₂ Ｏ）の炉
心内容量を変える制御棒（減速材調整制御棒：Water Di
splacer Rod ：ＷＤＲ）がある。このＷＤＲは、炉心内
に一ぱいに挿入されて炉心内の所定の軽水を排除する全
挿入位置と、炉心から完全に引抜かれて軽水の炉心内の
存在を許容する全引抜き位置との２位置に選択的に保持
される。このＷＤＲは、全引抜き位置での落下防止機構
は備えられているが、挿入、引抜き途中での落下防止機
能は備えられていない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は、長尺部材を一端に保持して軸方向に
上下駆動する駆動軸が備えられた駆動装置において、弾
性部材の付勢力により駆動軸に係止して駆動軸を軸方向
に固定するストッパと、励磁されることにより弾性部材
の付勢力に抗してストッパの駆動軸への係止を解除する
解除機構とからなることを特徴とする。

【０００８】

【作用】駆動軸を駆動させる際は、励磁によって解除機
構を働かせ、ストッパによる駆動軸への係止を解除して
駆動軸を上下動可能にする。電源喪失時には、弾性部材
によってストッパが駆動軸に係止し、駆動軸の落下が防
止される。

【０００９】

【実施例】図１には本発明の一実施例に係る落下防止装
置を備えた駆動装置の断面、図２には落下防止装置の詳
細状況を示してある。図１で示した駆動装置は、原子炉
容器の上蓋の上部に設置され、制御棒を炉心槽に挿入、
引抜きするものである。本実例では、制御棒として減速
材調整制御棒（ＷＤＲ）の駆動装置を例に挙げて説明す
る。

【００１０】図１に示すように、ＷＤＲ（図示省略）を
下部に連結した駆動軸１の外周には円周方向の溝１ａが
設けられている。駆動軸１の外方にはラッチハウジング
２が配され、ラッチハウジング２の外方にはフラックス
リング３を介してコイルハウジング４が配されている。
コイルハウジング４には上部から、上げコイル５、可動
つかみコイル６及び固定つかみコイル７が設けられてい
る。上げコイル５と駆動軸１の間には上げ磁極８及び可
動つかみ磁極９が配され、可動つかみコイル６と駆動軸
１の間には可動つかみ磁極９及び可動つかみプランジャ
１０が配されている。固定つかみコイル７に対向して駆
動軸１との間には固定つかみ磁極１１及びプランジャ１
２が配され、更にプランジャ１２の下方には固定つかみ
プランジャ１３が配されている。

【００１１】可動つかみプランジャ１０と駆動軸１の
間、及び固定つかみプランジャ１３と駆動軸１の間には
ラッチ支持管１４ａ，１４ｂが設けられ、ラッチ支持管
１４ａ，１４ｂには可動つかみラッチ１５、固定つかみ
ラッチ１６がそれぞれラッチピン１５ａ，１６ａを介し
て回動自在に支持されている。可動つかみラッチ１５及
び固定つかみラッチ１６が回動することで、爪が駆動軸
１の溝１ａに係止する。

【００１２】可動つかみプランジャ１０と可動つかみラ
ッチ１５とに亘りラッチリンク１７が設けられると共
に、固定つかみプランジャ１３と固定つかみラッチ１６
とに亘りラッチリンク１８が設けられている。つまり、
可動つかみプランジャ１０の軸方向の移動によりラッチ
リンク１７を介して可動つかみラッチ１５が回動すると
共に、固定つかみプランジャ１３の軸方向の移動により
ラッチリンク１８を介して固定つかみラッチ１６が回動
する。

【００１３】可動つかみ磁極９、可動つかみプランジャ
１０及びプランジャ１２は、ばね１９によってそれぞれ
下方に付勢されている。上げコイル５、可動つかみコイ
ル６及び固定つかみコイル７をシーケンシャルに通電す
ることにより、可動つかみ磁極９、可動つかみプランジ
ャ１０及びプランジャ１２はばね１９の付勢力に抗して
軸方向に移動する。尚、可動つかみラッチ１５及び固定
つかみラッチ１６は同一円周上に３個設けられている。

【００１４】可動つかみコイル６及び固定つかみコイル
７に通電すると、可動つかみプランジャ１０及びプラン
ジャ１２と可動つかみ磁極９及び固定つかみ磁極１１と
が電磁力により接合し、可動つかみラッチ１５及び固定
つかみラッチ１６が駆動軸１に係合する状態に回動す
る。可動つかみコイル６及び固定つかみコイル７の電流
を遮断すると、ばね１９の付勢力により接合面が開いて
可動つかみラッチ１５及び固定つかみラッチ１６が反対
方向に回動する。固定つかみラッチ１６が駆動軸１に係
合した後、固定つかみラッチ１６は押えばね２０によっ
て約１〜２mm程度上昇される。

【００１５】次に、駆動軸１の動作を説明する。通常、
駆動軸１の保持は固定つかみラッチ１６のみによって行
なっている。駆動軸１を上昇させるには、まず可動つか
みラッチ１５を係合方向に回動させる。この時、駆動軸
１は固定つかみラッチ１６により１〜２mm程度持ち上げ
られた状態にあるため、可動つかみラッチ１５は駆動軸
１の溝１ａと係合しない。次いで、固定つかみラッチ１
６を反係合方向に回動させると、駆動軸１が１〜２mm程
度下降し、駆動軸１系の荷重が可動つかみラッチ１５に
かかる（荷重移動）。この状態で上げコイル５に通電す
ると、駆動軸１が上げ磁極８と可動つかみ磁極９の隙間
分約１６mm上昇する。その後、固定つかみラッチ１６を
係合方向に回動して固定つかみラッチ１６への荷重移動
を行ない、可動つかみラッチ１５を反係合方向に回動
し、上げコイル５への通電を遮断して一サイクルの上昇
運動を完了する。このような動作、または逆の動作をく
り返して駆動軸１の上昇または下降を行ない、ＷＤＲを
全挿入位置と全引抜き位置との２位置に選択的に保持す
る。

【００１６】ＷＤＲは原子炉の緊急停止には関与しない
ため、電源が喪失しても駆動軸１が自重によって落下し
ないよう、落下防止装置５１が備えられている。落下防
止装置５１を図１、図２に基づいて説明する。

【００１７】固定つかみコイル７の下部にはラッチハウ
ジング２が延設され、ラッチハウジング２の外方にはフ
ラックスリング３を介して下部コイルハウジング５２が
配されている。下部コイルハウジング５２にはリリース
コイル５３が設けられている。リリースコイル５３と駆
動軸１の間にはリリース磁極５４及びホールドプランジ
ャ５５が配され、ホールドプランジャ５５は弾性部材と
してのばね５６によりリリース磁極５４に対して下方に
付勢されている。ホールドプランジャ５５と駆動軸１の
間にはラッチ支持管６１が設けられ、ラッチ支持管６１
にはストッパとしてのホールドラッチ５７がラッチピン
５７ａを介して回動自在に支持されている。ホールドラ
ッチ５７が回動することで、爪が駆動軸１の溝１ａに係
止する。

【００１８】ホールドプランジャ５５とホールドラッチ
５７とに亘りホールドリンク５８が設けられ、ホールド
プランジャ５５の軸方向の移動によりホールドリンク５
８を介してホールドラッチ５７が回動する。リリースコ
イル５３が通電されていない場合、ばね５６のばね力に
よってホールドプランジャ５５が下方に付勢され、ホー
ルドリンク５８が略水平状態となってホールドラッチ５
７の爪が駆動軸１の溝１ａに係止する。リリースコイル
５３に通電すると、ばね５６のばね力に抗してホールド
プランジャ５５がリリース磁極５４に接合し、ホールド
リンク５８によりホールドラッチ５７が反係合方向に回
動する。つまり、リリースコイル５３、リリース磁極５
４及びホールドプランジャ５５により解除機構が構成さ
れる。

【００１９】上述した落下防止装置の作用を説明する。
駆動軸１の上昇または下降を行なっている間、リリース
コイル５３を通電し、ばね５３のばね力に抗してホール
ドプランジャ５５をリリース磁極５４に接合させ、ホー
ルドラッチ５７を反係合方向に回動する。

【００２０】電源喪失等によりリリースコイル５３への
通電が遮断されると、ばね５３の付勢力によりホールド
プランジャ５５が下方に移動し、ホールドラッチ５７が
回動して駆動軸１に係止する。これにより、駆動軸１は
自重によって落下することがない。ホールドラッチ５７
の爪は駆動軸１の溝１ａに対し略垂直に回動するため、
ホールドラッチ５７のリンク機構が垂直に近い適切な角
度で付設されることになる。これにより、ホールドラッ
チ５３を反係合方向に回動させる際のホールドプランジ
ャ５５の軸方向分力が減少する。

【００２１】図３、図４に基づいて制御棒の挿入、引抜
き時の通電状況を説明する。図３には引抜き時のオシロ
グラフ波形を示し、図４には挿入時のオシログラフ波形
を示してあり、挿入時の符号には「′」を付してある。

【００２２】Ａの縦軸は上げコイル５の電流、Ｂの縦軸
は可動つかみコイル６の電流、Ｃの縦軸は固定つかみコ
イル７の電流、Ｄの縦軸はリリースコイル５３の電流、
横軸は時間を表わしている。

【００２３】引抜き時Ｅ点において、リリースコイル５
３は通電断の状態であり、ホールドラッチ５７は駆動軸
１を保持している状態にある。Ｆ点において、固定つか
みコイル７が励磁され、ホールドラッチ５７は駆動軸１
を保持したままの状態にある。Ｇ点において、固定つか
みラッチ１６による駆動軸１への係合が完了した状態で
電流を低減してコイルの発熱量を抑制する。

【００２４】Ｈ点において、リリースコイル５３の電流
ＤがＯＮになり、ホールドラッチ５７が反係合方向に回
動する（開放状態）。Ｉ−Ｉ間では通常の引抜き動作が
行なわれるが、この間、リリースコイル５３の電流Ｄは
低減電流による励磁によりホールドラッチ５７の開放が
維持され、引抜き動作の干渉はない。

【００２５】Ｊ点において、通常の引抜き動作完了後固
定つかみコイル７の通電が維持され、固定つかみラッチ
１６により駆動軸１が保持されている。Ｋ点にてリリー
スコイル５３の電流Ｄが断になり、駆動軸１は固定つか
みラッチ１６による保持に加えホールドラッチ５７によ
っても保持される。Ｌ点において、上げコイル５の電流
Ａ、可動つかみコイル６の電流Ｂ、固定つかみコイルの
電流Ｃ及びリリースコイル５３の電流Ｄは全て断状態に
なる。従って、コイル発熱の無い状態で駆動軸１は引抜
き保持される。

【００２６】図４に示すように、制御棒の挿入時におけ
る上げコイル５の電流Ａ′、可動つかみコイル６の電流
Ｂ′、固定つかみコイルの電流Ｃ′及びリリースコイル
５３の電流Ｄ′の状況は、引抜き時と同様の波形を示
す。従って、コイル発熱の無い状態で駆動軸１は挿入保
持される。

【００２７】上述した落下防止装置５１は、制御棒の挿
入、引抜き途中に電気系統の故障等により電源が喪失し
ても駆動軸１の落下が防止され、原子炉の緊急停止に関
与しない制御棒（ＷＤＲ）の任意の位置における保持を
通電することなく行なえ、消費電力の軽減及び冷却装置
容量の減少が図れる。

【００２８】

【発明の効果】本発明の駆動軸の落下防止装置は、弾性
部材の付勢により駆動軸を軸方向に固定するストッパ
と、励磁することによりストッパの固定を解除する解除
機構を備え、電源断状態でストッパにより駆動軸を固定
するようにしたので、通電を行なうことなく駆動軸の落
下を防止することができる。この結果、制御棒の駆動装
置に適用することで、原子炉の緊急停止に関与しない制
御棒の任意の位置における保持が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る落下防止装置を備えた
駆動装置の断面図。

【図２】落下防止装置の詳細図。

【図３】制御棒引抜き時の通電状況を表わすグラフ。

【図４】制御棒挿入時の通電状況を表わすグラフ。

【符号の説明】

１ 駆動軸 １ａ 溝 ５ 上げコイル ６ 可動つかみコイル ７ 固定つかみコイル １５ 可動つかみラッチ １６ 固定つかみラッチ ５３ リリースコイル ５４ リリース磁極 ５５ ホールドプランジャ ５６ ばね ５７ ホールドラッチ ５８ ホールドリンク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長尺部材を一端に保持して軸方向に上下
   駆動する駆動軸が備えられた駆動装置において、弾性部
   材の付勢力により駆動軸に係止して駆動軸を軸方向に固
   定するストッパと、励磁されることにより弾性部材の付
   勢力に抗してストッパの駆動軸への係止を解除する解除
   機構とからなることを特徴とする駆動軸の落下防止装
   置。