JPH06294882A - 制御棒駆動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 制御棒駆動機構の下部構造物の３分割構造を
単純化し、機器の信頼性の向上を図ると共に、原子炉下
方での作業性を向上させ作業時間の短縮をもって作業員
の被爆低減に寄与する制御棒駆動機構を提供することを
目的とする。 【構成】 本発明に係る制御棒駆動機構はアウターチュ
ーブ９と、このアウターチューブ９下端にスプールピー
ス３３及びモータブラケット３２を介して取り付けられ
ているモータ３１を具備して成る制御棒駆動機構におい
て、突設されたスタッド３４及びこのスタッド３４に螺
合するナット３５を有する前記モータ３１と、前記モー
タブラケット３２の上下端面を形成し内側に設けられ前
記スタッド３４を挿脱するスタッド孔３４ａを有するフ
ランジ３２ａとから構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は沸騰水型原子炉（以下Ｂ
ＷＲという）に供する制御棒駆動機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＢＷＲにおいて、制御棒駆動機
構は出力制御及び原子炉停止を行うための重要な機器で
あることから、制御棒駆動機構に対して、その健全性の
確認及び維持の観点から定期的に検査が実施されてい
る。しかしながら制御棒駆動機構の機構は複雑であり着
脱には多くの時間を必要とするため、信頼性のみならず
放射線防護及び工程管理の面からもその簡素化が望まれ
ている。

【０００３】以下、図８及び図９を参照して制御棒駆動
機構の従来例について説明する。図８において、制御棒
駆動機構２は原子炉圧力容器底部１を貫通して設けられ
ており、原子炉出力を制御するために制御棒３を原子炉
圧力容器内に収容された炉心（図示せず）内に挿入・引
抜を行うものである。制御棒駆動機構２は下方から順
に、モータ４，モータブラケット５，スプールピース
６，制御棒駆動機構本体７から構成されている。以下、
詳細に制御棒駆動機構２の構成について説明する。

【０００４】制御棒駆動機構ハウジング８は長尺円筒形
にして、その上端において原子炉圧力容器底部１に鉛直
に貫通して設けられている。この制御棒駆動機構ハウジ
ング８の内周側にはアウターチューブ９が収容されてお
り、このアウターチューブ９の下端には中間フランジ１
０が一体に設けられている。また、前記アウターチュー
ブ９の内周側にはガイドチューブ１１が収容されてお
り、このガイドチューブ１１の内周側には、さらに中空
ピストン１２が上下動自在に収容されている。

【０００５】この中空ピストン１２上端には連結部材１
３が備えられ、この連結部材１３を介して前記制御棒３
と連結されている。また、中空ピストン１２内にはボー
ルねじ１５が挿通されており、このボールねじ１５には
シャフト１６を介してモータ４から回転駆動力が伝達さ
れる。さらに、ボールねじ１５にはボールナット１７が
螺合しており、ボールねじ１５の回転動を上下動に変換
することによって、ボールナット１７に上載された中空
ピストン１２を介して制御棒３を挿入・引抜操作する。

【０００６】前記シャフト１６は中間フランジ１０に下
方から設置されるスプールピース６内に貫通を許して収
容されており、スプールピース６内の系統水の漏洩を防
止するためシールボックス１８を介してシール部材１９
が装着されている。また、シャフト１６の下端はモータ
ブラケット５内にて連結部材２２を介してモータシャフ
ト２３に連結している。このモータブラケット５は複数
の取付ボルト２０によってスプールピース６下端に設置
され、モータブラケット５の下端面のフランジ５ａには
複数のボルト２１によってモータ４が設置されている。

【０００７】このように構成された制御棒駆動機構２の
ような原子力プラントの主要構成設備は、その重要度に
応じて定期的に検査を行うことが義務付けられており、
この定期検査時には設備を分解し、各構成機器について
の部品交換、損傷の有無等を確認する作業が実施され
る。

【０００８】図９を参照して定期検査時の制御棒駆動機
構の分解手順について説明する。制御棒駆動機構２の分
解は、その構成物を取扱装置（図示せず）を用いて下方
より取り外すことによって行われる。従って、まずモー
タ４が取り外され、連結部材２２ａ，２２ｂの歯合が解
かれる。このとき、それまでモータ４内のブレーキ（図
示せず）によって回転を阻止されていたシャフト１６は
連結部材２２ａ，２２ｂが分離することによって回転自
在となる。このため、制御棒３及び中空ピストン１２が
自重によってボールナット１７を介してボールねじ１５
及びこのシャフト１６へ回転力を伝達し、回転しながら
制御棒３が引き抜ける可能性がある。従って、従来スプ
ールピース６の底部に逆転防止装置２４を設けノッチ２
５を連結部材２２ａに係合させてシャフト１６の回転を
防止していた。この逆転防止装置２４はモータ４上面に
突設されるピン２６が逆転防止装置２４内から引き抜か
れることによって作動するものである。

【０００９】上述したようにモータ４を取り外した後、
モータブラケット５を取り外し、さらにスプールピース
６を取り外す。このように３分割で着脱するのは、フラ
ンジ５ａがモータブラケット５に突設されているため、
モータ４及びモータブラケット５を取り外した後でなけ
れば、取付ボルト２０を取付ボルト孔２０ａから抜脱で
きず、スプールピース６を取り外すことができないこと
による。

【００１０】取り外されたモータ４，フランジ５ａ及び
スプールピース６は専用の施設において部品交換及び点
検に供される。なお、スプールピース６まで取り外した
場合には逆転防止装置２４も取り外されるが、この時に
は制御棒３及び中空ピストン１２の自重によって、ボー
ルねじ１５下端部に設けられた支持部材２８が所定の距
離だけ下方へ移動する。この支持部材２８に設けられた
歯車状のスプライン２８ａが、アウターチューブ下端部
２７に設けられたスプライン２７ａと歯合することによ
りボールねじ１５の回転を防止し制御棒３の引抜を防止
している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来の制御棒駆
動機構においては、原子炉の定期検査時に作業員が原子
炉下方において分解作業を行うに際し、モータ，モータ
ブラケット，スプールピースの順番に取り外し、また逆
の手順で取付を行うこととなり長時間の作業を必要とし
ている。従って、定期検査時間の短縮、すなわち保守性
の効率低下要因となるばかりでなく、作業員の被爆防止
上好ましくなかった。

【００１２】また、スプールピースを取り外す前にモー
タを取り外すことによって、逆転防止装置が要求される
等取り外される下部構造物が複雑となり作業員に精神的
圧迫を与えるばかりでなく、作業時間の延長要因にもな
っていた。

【００１３】本発明は係る従来の事情に対処してなされ
たものであり、その目的は、制御棒駆動機構の下部構造
物の３分割構造を単純化し、機器の信頼性の向上を図る
と共に、原子炉下方での作業性を向上させ作業時間の短
縮をもって作業員の被爆低減に寄与する制御棒駆動機構
を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の制御棒駆動機構においては請求項１記載の
発明では、原子炉圧力容器の下鏡部に貫通固定された制
御棒駆動機構ハウジングと、この記制御棒駆動機構ハウ
ジングの内側に固定されているアウターチューブと、こ
のアウターチューブ下端に固定されるスプールピース
と、このスプールピース下端に固定され外径が前記スプ
ールピースの外径と略同一である円筒部とその上下両端
部に前記円筒部の外側へ形成されるフランジを有するモ
ータブラケットと、このモータブラケットの下端部の前
記フランジに取り付けられ外径が前記モータブラケット
の円筒部の外径と略同一であるモータを具備して成る制
御棒駆動機構において、上端面にスタッドが突設された
前記モータと、前記モータのスタッドにナットを介して
結合されるフランジを設けて成るモータブラケットとを
有し、前記フランジは前記円筒部の内側に形成されて成
ることを特徴とする制御棒駆動機構を提供するものであ
る。

【００１５】請求項２記載の発明では、前記モータブラ
ケットのフランジの外径が前記モータの外径と略同一で
あることを特徴とする請求項１記載の制御棒駆動機構を
提供するものである。

【００１６】請求項３記載の発明では、請求項１記載の
制御棒駆動機構のモータブラケットに代えて、前記モー
タのスタッドにナットを介して結合されるフランジを設
けて成るモータブラケットを有し、前記フランジは前記
円筒部の外側に形成されて成ることを特徴とする制御棒
駆動機構を提供するものである。

【００１７】請求項４記載の発明では、前記モータブラ
ケットのフランジの外径が前記モータの外径と略同一で
あることを特徴とする請求項３記載の制御棒駆動機構を
提供するものである。

【００１８】請求項５記載の発明では、請求項１記載の
制御棒駆動機構のモータ及びモータブラケットに代え
て、上端部に複数の凸部と凹部を交互に円周上に配して
なるカップリングが配設されるモータと、下端部に複数
の凸部と凹部を交互に円周上に配設されかつ前記モータ
のカップリングに連結されるカップリングが配設されて
成るモータブラケットを有することを特徴とする制御棒
駆動機構を提供するものである。

【００１９】請求項６記載の発明では、前記モータブラ
ケットの外径が前記モータの外径と略同一であることを
特徴とする請求項５記載の制御棒駆動機構を提供するも
のである。

【００２０】最後に請求項７記載の発明では、上端部か
ら所定の距離を有して穿設される長円形の穴と、この穴
に挿通されるピンとを有する回り止めをモータブラケッ
トに有することを特徴とする請求項５または請求項６記
載の制御棒駆動機構を提供するものである。

【００２１】

【作用】上記構成の制御棒駆動機構においては、請求項
１及び請求項２記載の発明では、モータに突設されたス
タッドをモータブラケットの円筒部の内側に形成された
フランジにナットを介して締め付けることによってモー
タとモータブラケットを連結する。従って、スプールピ
ースを取り外すための取付ボルトを、モータ及びモータ
ブラケットを取り外すことなく抜脱できる。

【００２２】また、請求項３及び請求項４記載の発明で
は、モータに突設されたスタッドをモータブラケットの
円筒部の外側に設けられスプールピースの外径よりも小
さい外径を有するフランジにナットを介して締め付ける
ことによってモータとモータブラケットを連結する。従
って、スプールピースを取り外すための取付ボルトをモ
ータ及びモータブラケットを取り外すことなく抜脱でき
る。

【００２３】さらに、請求項５及び請求項６記載の発明
では、モータブラケットの下端の内設されたカップリン
グの凸部とモータの上端部に設けられたカップリングの
凹部を合わせて挿入し、その後所定の角度回転させるこ
とによってモータブラケットの凸部がモータの凸部に重
なることによってモータブラケットとモータを連結す
る。従って、スプールピースを取り外すための取付ボル
トをモータ及びモータブラケットを取り外すことなく抜
脱できる。

【００２４】最後に請求項７記載の発明では、通常運転
時にモータとモータブラケットのカップリングが嵌合し
ている際には、重力によって回り止めは長円形の穴の上
端部にピンが位置する状態でモータの回転を防止してい
る。この状態においては、回り止めに万一の振動によっ
て、外れようとする力が働く場合においても、回り止め
が長円形の穴の上部に所定の距離を有しているので上端
部がモータブラケットと干渉し外れることはない。

【００２５】一方、保守・点検時に回り止めを外す場合
には、回り止めを上方へずらし、ピンを長円形の穴の下
端部まで移動させることによって回り止めはモータから
外れるのでモータブラケットとモータはカップリングを
解放することができる。

【００２６】

【実施例】以下に本発明に係る制御棒駆動機構の第一の
実施例を図１内至図３に基づき説明する。図１におい
て、従来例と同一の部分には同一符号を付し、その構成
については説明を省略する。

【００２７】図１に詳細を示した制御棒駆動機構３０
は、主としてモータ３１，モータブラケット３２，スプ
ールピース３３，制御棒駆動機構本体７から構成されて
いる。スプールピース３３の下端面には複数の取付ボル
ト２０により円筒状のモータブラケット３２の上端面が
固定されている。このモータブラケット３２の円筒部３
２ｂ下端に形成されるフランジ３２ａは内側に形成され
ており、モータ３１と内接している。

【００２８】モータ３１の上面にはスタッド３４が突設
されており、内設されたフランジ３２ａにはスタッド３
４を挿通可能なスタッド孔３４ａが穿設されている。そ
して、モータ３１のスタッド３４をスタッド孔３４ａに
挿通させ、ナット３５で締め付けることによってモータ
ブラケット３２とモータ３１は連結されている。

【００２９】図２を用いてモータブラケット３２の構造
について説明を加える。図２（ａ）において、モータブ
ラケット３２はスタッド３４の個数に対応する複数の窓
３６を円筒部３２ｂに有する構造物である。図２（ｂ）
は図２（ａ）のＡ−Ａ線縦断面図である。図２（ａ），
（ｂ）に示される窓３６を設けることによってナット３
５を治具を用いて着脱することができる。また、図３に
示されるように、モータブラケット３２及びモータ３１
をスプールピース３３に取り付けた後においてもモータ
ブラケット３２に形成された窓３６から連結部材２２の
連結状況を確認することができる。

【００３０】このように構成された制御棒駆動機構３０
においては、下部構造物を取り外す際フランジ３２ａが
内側に形成されているため、取扱装置がフランジ３２ａ
に阻害されることなく取付ボルト１４を抜脱することが
できる。すなわち、モータ３１及びモータブラケット３
２を取り外すことなく、スプールピース３３をモータ３
１及びモータブラケット３２と一体で取り外すことが可
能である。また、取り外しだけでなく取り付ける場合に
おいても同様に一体として取り扱える。

【００３１】更に、下部構造物を一体で着脱することか
ら、連結部材２２の歯合がスプールピース３３を制御棒
駆動機構本体７に設置したまま解かれることはない。従
って、一体で下部構造物を取り外す場合には従来の技術
で説明した支持部材２８の下端部に設けられたスプライ
ン２８ａと、アウターチューブ下端部２７に設けられた
スプライン２７ａが歯合してボールねじ１５の回転によ
る制御棒３の引抜が防止できる。よって、従来モータを
取り外した段階で必要であった逆転防止装置，ノッチ，
ピンが削除できる。

【００３２】次に本発明に係る制御棒駆動機構の第二の
実施例について図４を用いて説明する。図４において、
図１と同一部分には同一符号を付し、その構成について
説明を省略する。本発明の第二の実施例に係るモータブ
ラケット３７は、円筒部３７ｃの上下端面に円盤状のフ
ランジ３７ａ，３７ｂが設けられている。スプールピー
ス３３の下端面は複数の取付ボルト２０によりモータブ
ラケット３７の上部のフランジ３７ａに装着されてい
る。モータ３１の上面にはスタッド３４が突設されてお
り、モータブラケット３７の下部のフランジ３７ｂには
スタッド３４を挿通可能なスタッド孔３４ａが穿設され
ている。そして、モータ３１のスタッド３４をスタッド
孔３４ａに挿通させ、ナット３５で締め付けることによ
ってモータブラケット３７とモータ３１は連結されてい
る。

【００３３】このように構成された制御棒駆動機構３８
においても、モータ３１及びモータブラケット３７を取
り外さすことなく、スプールピース３３をモータ３１及
びモータブラケット３７と一体で取り外すことが可能で
ある。また、取り外しだけでなく取り付ける場合におい
ても同様に一体として取り扱える。

【００３４】また、第一の実施例と同じ理由により、従
来モータを取り外した段階で必要であった逆転防止装
置，ノッチ，ピンが削除できる。次に本発明に係る制御
棒駆動機構の第三の実施例について図５を用いて説明す
る。図５において、図１と同一部分には同一符号を付
し、その構成について説明を省略する。図５において、
スプールピース３３の下端面は複数の取付ボルト２０に
より円筒部３９ｂを有するモータブラケット３９の上端
面に装着されている。このモータブラケット３９の下端
に形成されるフランジ３９ａは内側に突設されており、
モータ３１と内接している。また、モータブラケット３
９の下端にはカップリング４１ａが設けられており、モ
ータ４０の上端に設けられたカップリング４１ｂと嵌合
することによって連結されている。

【００３５】モータブラケット３９及びモータ４０の構
造について以下図６を参照して説明する。図６（ａ）に
おいて、モータブラケット３９は下端にカップリング４
１ａが設けられており、図６（ｂ）に示されるモータ４
０の上端部に設けられたカップリング４１ｂと嵌合する
ものである。このカップリング４１ａ，４１ｂは、はめ
合わせる時にはカップリング４１ａの凸部４３ａにカッ
プリング４１ｂの凹部４４ｂを合わせて挿入し、その後
４５度回転させることによってカップリング４１ａの凸
部４３ａがカップリング４１ｂの凸部４３ｂに重なり、
この凸部４３ａ，４３ｂによってモータブラケット３９
とモータ４０を連結するものである。

【００３６】また、モータブラケット３９には通常運転
時に万一の振動によってカップリング４１ａ，４１ｂが
回転し、モータ４０が脱落することを防止するための回
り止め４２が設けられている。なお、４４ａはカップリ
ング４１ａの凹部を示す。

【００３７】図７を用いてこの回り止め４２の構造及び
作用について説明する。回り止め４２はモータブラケッ
ト３９内に設けられたピン４６によって支持されてお
り、回り止め４２の上端から所定の距離Ｌ１を有して穿
設される長円形の穴４５を有している。図７（ａ）に示
されるように、通常運転時にカップリング４１ａ，４１
ｂが嵌合している際には、重力によって回り止め４２は
穴４５の上端部にピン４６が位置する状態でモータ４０
の回転を防止している。この状態においては、回り止め
４２に万一の振動によって、図中Ｂで示される外れよう
とする力が働く場合がある。この場合においても、回り
止め４２の上端部の長さＬ１が回り止め４２が収納され
る溝４８とピン４６との距離Ｌ２よりも長いため、回り
止め４２がピン４６を軸に回転しようとするとモータブ
ラケット３９と干渉し外れることはない。

【００３８】一方、図７（ｂ）に示されるように、保守
・点検時に回り止め４２を外す場合には、回り止め４２
を上方へずらし、ピン４６を長円形の穴４５の下端部ま
で移動させることによって回り止め４２はモータ４０か
ら外れるのでモータブラケット３９とモータ４０はカッ
プリング４１ａ，４１ｂを解放することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の制御棒駆動
機構においては、モータ，モータブラケット，スプール
ピースを単純構造としてかつ下部構造物の着脱作業に際
し、一体で取り扱うことができるので、制御棒駆動機構
の信頼性向上を図ると共に原子炉下方での作業性を向上
させ作業時間の短縮をもって作業員の被爆低減に寄与す
ることができる。また、回り止めを有する制御棒駆動機
構においては通常運転時におけるモータとモータブラケ
ットの連結の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る制御棒駆動機構の第一の実施例を
示す縦断面図。

【図２】本発明に係る制御棒駆動機構の第一の実施例の
モータブラケットの構造を示し、（ａ）は外形図、
（ｂ）は（ａ）におけるＡーＡ線縦断面図。

【図３】本発明に係る制御棒駆動機構の第一の実施例の
モータブラケットの設置状況を示す説明図。

【図４】本発明に係る制御棒駆動機構の第二の実施例を
示す縦断面図。

【図５】本発明に係る制御棒駆動機構の第三の実施例を
示す縦断面図。

【図６】本発明に係る制御棒駆動機構の第三の実施例の
カップリング構造を示し、（ａ）はモータブラケットの
カップリングの説明図、（ｂ）はモータのカップリング
の説明図。

【図７】本発明に係る制御棒駆動機構の第三の実施例の
回り止め構造を示し、（ａ）は回り止めの嵌合状態説明
図、（ｂ）は回り止めの解放状態説明図。

【図８】制御棒駆動機構の従来例を示す縦断面図。

【図９】制御棒駆動機構の従来例の分解手順図。

【符号の説明】

７…制御棒駆動機構本体 ８…制御棒駆動機構ハ
ウジング ９…アウターチューブ １１…ガイドチューブ １４…取付ボルト ２０…取付ボルト ２０ａ…取付ボルト孔 ２７…アウターチュー
ブ下端部 ３０…制御棒駆動機構 ３１…モータ ３２…モータブラケット ３２ａ…フランジ ３２ｂ…円筒部 ３３…スプールピース ３４…スタッド ３４ａ…スタッド孔 ３５…ナット ３６…窓 ３７…モータブラケット ３７ａ…フランジ ３７ｂ…フランジ円筒部 ３７ｃ…円筒部 ３８…制御棒駆動機構 ３９…モータブラケッ
ト ３９ａ…円筒部 ４０…モータ ４１ａ，４１ｂ…カップリング ４２…回り止め ４３ａ，４３ｂ…凸部 ４４ａ，４４ｂ…凹部 ４５…穴 ４６…ピン ４７…スタッド孔 ４８…溝

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉圧力容器の下鏡部に貫通固定され
   た制御棒駆動機構ハウジングと、この記制御棒駆動機構
   ハウジングの内側に固定されているアウターチューブ
   と、このアウターチューブ下端に固定されるスプールピ
   ースと、このスプールピース下端に固定され外径が前記
   スプールピースの外径と略同一である円筒部とその上下
   両端部に前記円筒部の外側へ形成されるフランジを有す
   るモータブラケットと、このモータブラケットの下端部
   の前記フランジに取り付けられ外径が前記モータブラケ
   ットの円筒部の外径と略同一であるモータを具備して成
   る制御棒駆動機構において、上端面にスタッドが突設さ
   れた前記モータと、前記モータのスタッドにナットを介
   して結合されるフランジを設けて成るモータブラケット
   とを有し、前記フランジは前記円筒部の内側に形成され
   て成ることを特徴とする制御棒駆動機構。
2. 【請求項２】 前記モータブラケットのフランジの外径
   が前記モータの外径と略同一であることを特徴とする請
   求項１記載の制御棒駆動機構。
3. 【請求項３】 請求項１記載の制御棒駆動機構のモータ
   ブラケットに代えて、外径が前記スプールピースの外径
   よりも小さい円筒部とその上下両端部に前記円筒部の外
   側へ形成され前記モータのスタッドにナットを介して結
   合されるフランジを設けて成るモータブラケットを有
   し、前記フランジは前記円筒部の外側に形成されて成る
   ことを特徴とする制御棒駆動機構。
4. 【請求項４】 前記モータブラケットのフランジの外径
   が前記モータの外径と略同一であることを特徴とする請
   求項３記載の制御棒駆動機構。
5. 【請求項５】 請求項１記載の制御棒駆動機構のモータ
   及びモータブラケットに代えて、上端部に複数の凸部と
   凹部を交互に円周上に配してなるカップリングが配設さ
   れるモータと、下端部に複数の凸部と凹部を交互に円周
   上に配設されかつ前記モータのカップリングに連結され
   るカップリングが配設されて成るモータブラケットを有
   することを特徴とする制御棒駆動機構。
6. 【請求項６】 前記モータブラケットの円筒部の外径が
   前記モータの外径と略同一であることを特徴とする請求
   項５記載の制御棒駆動機構。
7. 【請求項７】 上端部から所定の距離を有して穿設され
   る長円形の穴と、この穴に挿通されるピンとを有する回
   り止めをモータブラケットに有することを特徴とする請
   求項５または請求項６記載の制御棒駆動機構。