JPH0720276A - 制御棒駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】構造が簡単で、取扱いステップ数が減少し、原
子炉圧力容器の据付高さおよび建設費の低減、耐震性の
向上を図る。 【構成】制御棒ハウジング５の上端に開口６を設け、こ
の開口６から制御棒駆動機構本体部26を挿抜自在に挿着
する。また、制御棒ハウジング５の下端にウエット式電
動機32を着脱自在に取着する。電動機32の回転軸13を第
１の接続部材16および第２の接続部材19を介して前記本
体部26のねじ軸20に接続する。ウエット式電動機32によ
り、軸封構造がなくなり、原子炉冷却水漏洩の可能性が
なく、本体部26の交換作業を原子炉圧力容器の上部から
遠隔作業で行える。

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、
ＢＷＲと略す）の出力調整を行うための制御棒駆動装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子炉を制御する基本的な操作は反応度
の調整で、この量を適切に制御することによりプラント
全体の制御が可能となる。このような反応度の制御は多
くの原子炉では、中性子吸収材から構成される制御棒を
炉心内外に移動することによりなされている。

【０００３】ＢＷＲにおいては、十字型の制御棒の周り
に４体の燃料集合体が配置されたものが１つのユニット
となって炉心を構成している。前述のように制御棒を炉
心から引き抜くか、または炉心へ挿入することによって
反応度の調整を行うが、この引き抜き，挿入は制御棒に
制御棒駆動装置の連結管を結合されて行われている。

【０００４】図９は制御棒駆動装置10の原子炉圧力容器
１内での配置を示す図である。制御棒駆動装置10は炉心
２の下部にあり、制御棒３は炉心２の下部から挿入され
る。図９左側の制御棒３は炉心２内に挿入された状態
を、同図右側の制御棒３は炉心２から引き抜かれた状態
を示す。

【０００５】制御棒３の長さは炉心２の高さとほぼ等し
く４メートル程度であり、制御棒３の炉心２中での移動
のストロークもやはり炉心２の高さとほぼ同じで４メー
トル程度である。このストロークを確保するため、制御
棒駆動装置10、連結管11の長さもそれぞれ４メートル程
度となっている。従って、制御棒３および制御棒駆動装
置10の全長は最大伸長時で約12メートルとなる。

【０００６】図10は従来の制御棒駆動装置の構成を概略
的に示したものである。制御棒駆動装置10は原子炉圧力
容器１の底部と溶接により一体に構成されている制御棒
ハウジング４およびスプールピース15内に収納されてい
る。電動機12の回転軸13には軸14が連結され、軸14の上
部にはスプールピース15内に設けられた第１の接続部材
16がキー17を介して取り付けられている。

【０００７】軸14は圧力バウンダリを貫通しており、こ
のため軸封機構18が設けられている。第１の接続部材16
にはキースプライン結合により第２の接続部材19が取り
付けられている。第２の接続部材19の上部には長尺のね
じ軸20が結合され、このねじ軸20の上端には軸受21が取
り付けられている。

【０００８】ねじ軸20にはナット22が係合されており、
このナット22の上面には中空の連結管11の下端が当接し
ている。ナット22および連結管11には周方向に等配した
それぞれ４個のローラ23が設けられ、ローラ23はチュー
ブ24の内周面に接触している。なお、ローラ23はチュー
ブ24内面に装着されたプレート25に側面をガイドされて
おり、ナット22および連結管11自身の回転を阻止してい
る。

【０００９】上記構成の制御棒駆動装置10において電動
機12の回転により軸14が回転されるとナット22および連
結管11は軸方向の移動のみ許容され、連結管11に結合さ
れた制御棒（図示せず）は上下動される。

【００１０】このように構成されている制御棒駆動装置
10は定期的な検査のため制御棒ハウジング４から取り出
し、再取り付けが行われる。取り外しの手順は図11
（ａ）に示すように最初に電動機12を取り外し、次に図
11（ｂ）に示すようにボルト28を取り外してスプールピ
ース15を取り外し、最後に図11（ｃ）に示すように制御
棒駆動装置本体部26が制御棒ハウジング４から取り外さ
れる。取り付けはこれと逆の手順で行われる。

【００１１】このため、原子炉圧力容器１の下部には専
用の取扱い装置（図示せず）が設置されるとともに長さ
４メートルの制御棒駆動装置10を下側に抜くための広い
スペースを必要とする。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の制御棒を含めた
制御棒駆動系の全長は前述のように伸長時で約12メート
ル、縮小時でも約８メートルと非常に長いものであり、
制御棒駆動装置はその大部分が原子炉圧力容器の底部を
貫通し外部に突き出た構造となっている。

【００１３】従って、原子炉圧力容器の下側には制御棒
駆動装置の着脱のため大きな空間が必要となり、原子炉
建屋の規模を大きなものとし建設費の増大になるばかり
でなく、圧力容器据え付け位置が相対的に高くなり、耐
震上も不利である。

【００１４】また、原子炉圧力容器の底部にこのような
貫通部を持つことは、原子炉内の冷却水漏洩の可能性も
あり、制御棒駆動装置の着脱のために作業員が原子炉圧
力容器の下方空間に立入って作業しなければならないこ
とを考慮すると好ましくない課題がある。

【００１５】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、構造が簡単で、取扱いステップが少なく、原
子炉圧力容器の取扱い作業を電動機のみとし、電動機の
取扱い装置も簡略化できる制御棒駆動装置を提供するこ
とにある。また、本発明は軸封機構を必要とせず原子炉
冷却水の漏洩がなく、さらに作業員の放射性被曝を低減
することができる制御棒駆動装置を提供することにあ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は原子炉圧力容器
の底部に制御棒ハウジングを固定し、この制御棒ハウジ
ング内の制御棒駆動機構本体部により制御棒を前記原子
炉圧力容器内の炉心内に挿入または引き抜いて該炉心を
制御するための制御棒駆動装置において、前記制御棒ハ
ウジングの上端に開口を設け、この開口から前記制御棒
駆動機構本体部を挿抜自在に挿着し、前記制御棒ハウジ
ングの下端にウエット式電動機または水圧駆動式電動機
を着脱自在に取着し、この電動機の回転軸を第１および
第２の接続部材を介して前記制御棒駆動機構本体部のね
じ軸に接続してなることを特徴とする。

【００１７】

【作用】図１に示したように制御棒ハウジング５の上端
を全面開放した開口６から制御棒駆動機構本体部26を挿
入する。この本体部26の下面を環状底板部材７の上面に
シール部材９を介して当接し、ボルト27により本体部26
を制御棒ハウジング５内に固定する。環状底板部材７の
大径孔８内を挿通してウエット式電動機32の回転軸13を
第１の接続部材16に挿入し、ウエット式電動機32を環状
底板部材７にボルト33により固定する。

【００１８】このようにして原子炉圧力容器の下側に大
きな空間を必要とせず、原子炉圧力容器への取扱いはウ
エット式電動機32のみとなり、その取扱い装置も簡略化
される。また、ウエット式電動機32により従来の軸封構
造が不要となり、原子炉冷却水が漏洩する恐れはない。
さらに、ウエット式電動機32を直接本体部26に結合でき
るため、スプールピース自身が不要となるため、取扱い
のステップ数が減少する。

【００１９】

【実施例】図１から図４を参照しながら本発明に係る制
御棒駆動装置の第１の実施例を説明する。なお、図中図
10と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明
は省略する。

【００２０】図１中符号10ａは第１の実施例における制
御棒駆動装置であり、５は本発明で使用する制御棒ハウ
ジングで、この制御棒ハウジング５は図２に部分的に拡
大して示したように上端部に全面開放された開口６を有
し、下端部に内側に入り込んだ環状底板部材７を有して
いる。環状底板部材７の中央には第１の接続部材16を挿
入するための大径孔８が形成されている。

【００２１】符号26で示す制御棒駆動機構本体部（以
下、本体部26と記す）は制御棒ハウジング５の上方から
挿入され、その底面は環状底板部材７の上面とシール部
材９を介して当接し、ボルト27により締め付けられて固
定する。環状底板部材７の下面にはウエット式電動機32
が電動機取付用ボルト33により固定されている。

【００２２】本体部26の上部ガイド29ａは外径が制御棒
ハウジング５の開口６の直径とほぼ等しいか若干小さく
形成されており、外面につかみ具34を引掛ける切欠部35
が形成されている。つかみ具34は本体部26を吊り下げる
ためのものである。なお、符号36は水圧系に接続する引
抜き配管接続孔である。

【００２３】図１において、上部ガイド29ａは制御棒ハ
ウジング５とは接続しておらず、ボルト27を取り外すこ
とによって上方から挿脱自在となっている。図２は右側
に本実施例で使用する制御棒ハウジング５と、左側に従
来例の制御棒ハウジング４を比較して示しており、図３
は上記実施例の制御棒駆動装置10ａを原子炉圧力容器１
内に収納した例を概略的に示している。図３から原子炉
圧力容器１の下部が簡素化され、原子炉圧力容器１の底
部へのアクセスが可能となることが明らかである。

【００２４】図４は本実施例と従来例の制御棒駆動装置
を原子炉圧力容器に取着し、原子炉圧力容器１を格納容
器の床面に設置した状態について、右側に本実施例を、
左側に従来例を比較して概略的に示している。

【００２５】図２から本実施例で使用する制御棒ハウジ
ング５は上端が全面開放し、下端は内側へ張り出した環
状底板部材７で閉塞されている。これに対して従来例で
は上端が狭まり下端が全面開放している。

【００２６】また、図４から明らかなように原子炉圧力
容器１の下方に長さが約４ｍの本体部26を引き抜くため
の大きなスペースを必要とせず、従来原子炉圧力容器の
下部に設けていた大型構造物としての制御棒駆動機構交
換装置は不要となり、電動機32を取扱うための簡単な装
置を使用すればよいことになる。

【００２７】また、原子炉圧力容器１の据付レベルを従
来例よりも低くできるため、その分原子炉建屋の高さも
低くすることができ、大幅なコストダウンをすることが
できる。さらに、取扱いステップ数が減少し、特に原子
炉圧力容器１の下方の作業が大幅に減少するので原子炉
水のリークに伴う作業員の放射線被曝が大幅に減少す
る。

【００２８】なお、ウエット式電動機32は水中で使用可
能な電動機のことで、電動機の巻線が水中雰囲気（Ｗｅ
ｔ）でも使用可能なように絶縁材で被覆されたものであ
る。構造は通常の電動機と同じである。改良型ＡＢＷＲ
で使用される原子炉内蔵型再循環ポンプの駆動用電動機
がその代表的なものである。

【００２９】ウエット式電動機であれば水中雰囲気での
使用が可能であるため、上記軸封構造を必要とせず、電
動機の回転軸をボールねじに直結することができる。し
たがって、従来のスプールピースが不要となり、取扱い
プロセスも減少する。

【００３０】本体部26を原子炉圧力容器１の上方から取
り出すためには、たとえば従来の原子力プラントに設置
されている燃料交換機のホイストを使用する。そして、
上部ガイド29ａの外周面に設けた切欠部35につかみ具34
に引掛け、ホイストに接続し、つかみ具34で本体部26を
つかみ、ホイストで上昇または下降する。この作業は基
本的には従来行われている燃料交換作業、炉内機器取扱
い作業と同様である。

【００３１】次に図５により本発明に係る第２の実施例
を説明する。なお、図５中図１と同一部分には同一符号
を付して重複する部分の説明は省略する。

【００３２】この第２の実施例に係る制御棒駆動装置10
ｂが第１の実施例と異なる点は本体部26の上部ガイド29
ｂを制御棒ハウジング５の上端面に直接ボルト28により
締結して固定したことにある。

【００３３】この第２の実施例によれば本体部26の制御
棒ハウジング５への装着と固定がいずれも上部で行うこ
とができるため、第１の実施例にように本体部26を上部
から制御棒ハウジング５へ装着後、作業者が下方に移動
する必要はない。なお、その他の効果は第１の実施例と
同様なため説明は省略する。

【００３４】図６は本発明の第３の実施例を示したもの
である。この第３の実施例に係る制御棒駆動装置10ｃは
制御棒ハウジング５の上部と上部ガイド29ｃとを図６
（ｂ），（ｃ）に示したようにバヨネット方式により結
合したものである。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図で挿
入時を示し、（ｃ）は（ｂ）の状態から45°全体を回転
して制御棒ハウジング５と噛み合わせた装着時を示して
いる。

【００３５】この第３の実施例によれば本体部26の制御
棒ハウジング５への装着と固定が旋回機能を持つ制御棒
駆動機構つかみ具を用いて同時に行うことが可能とな
る。

【００３６】図７は本発明の第４の実施例を示したもの
である。この第４の実施例に係る制御棒駆動装置10ｄは
制御棒ハウジング５の下部と本体部26のアウターチュー
ブ30とを図６（ａ）〜（ｃ）に示したバヨネット方式に
より結合したものである。この第４の実施例の独自の効
果は前記第３の実施例とほぼ同様であるので、その説明
は省略する。

【００３７】図８は本発明の第５の実施例を示したもの
である。この第５の実施例に係る制御棒駆動装置10ｅは
本体部26を制御棒ハウジング５内に装着後下方からキー
31に固定したものである。

【００３８】この第５の実施例によれば本体部26と制御
棒ハウジング５との間をキー31により位置決めできるた
め、取り付け作業が容易となる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、構造が簡単で、取扱い
ステップ数が減少し、原子炉圧力容器下方への取扱いは
電動機のみとなるため、その取扱い装置も簡略化され、
従来のように取扱いのための広い空間を必要としない。
したがって、原子炉圧力容器の据付高さの低下、これに
伴う原子炉高さの低減による建設費の低減、耐震性の向
上を図ることができる。

【００４０】また、ウエット式電動機または水圧駆動式
電動機を使用することによって、軸封機構を必要としな
くなるため、原子炉冷却水漏洩の可能性がない。さら
に、制御棒駆動機構本体部の交換作業を原子炉圧力容器
の上部からの遠隔作業で行うことができるので、従来の
交換作業に比較して作業員の放射線被曝量を低減するこ
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装置の第１の実施例を
示す縦断面図。

【図２】本発明と従来例との制御棒ハウジングを比較し
て概略的に示す縦断面図。

【図３】本発明に係る制御棒駆動装置を原子炉圧力容器
に固定した状態を示す概略図。

【図４】本発明と従来例との設置状態を比較して示す概
略図。

【図５】本発明に係る制御棒駆動装置の第２の実施例を
示す縦断面図。

【図６】（ａ）は本発明に係る制御棒駆動装置の第３の
実施例を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視方
向を切断して示す横断面図、（ｃ）は（ｂ）の状態から
45°全体を回転して噛合した状態を示す横断面図。

【図７】本発明に係る制御棒駆動装置の第４の実施例を
示す縦断面図。

【図８】本発明に係る制御棒駆動装置の第５の実施例を
示す縦断面図。

【図９】従来の制御棒駆動装置を原子炉圧力容器に固定
した状態を示す概略図。

【図１０】従来の制御棒駆動機構を示す縦断面図。

【図１１】（ａ）は制御棒駆動機構から電動機を取り外
した状態を示す概略図、（ｂ）は（ａ）からさらにスプ
ールピースを取り外した状態を示す概略図、（ｃ）は
（ｂ）からさらに制御棒駆動機構本体部を取り外した状
態を示す概略図。

【符号の説明】

１…原子炉圧力容器、２…炉心、３…制御棒、４…制御
棒ハウジング（従来）、５…制御棒ハウジング（本発
明）、６…開口、７…環状底板部材、８…大径孔、９…
シール部材、10，10ａ，10ｂ…制御棒駆動装置、11…連
結管、12…電動機、13…回転軸、14…軸、15…スプール
ピース、16…第１の接続部材、17…キー、18…軸封機
構、19…第２の接続部材、20…ねじ軸、21…軸受、22…
ナット、23…ローラ、24…チューブ、25…プレート、26
…制御棒駆動機構本体部、27，28…ボルト、29…上部ガ
イド、30…アウターチューブ、31…キー、32…ウエット
式電動機、33…電動機取付用ボルト、34…つかみ具、35
…切欠部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉圧力容器の底部に制御棒ハウジン
   グを固定し、この制御棒ハウジング内の制御棒駆動機構
   本体部により制御棒を前記原子炉圧力容器内の炉心内に
   挿入または引き抜いて該炉心を制御するための制御棒駆
   動装置において、前記制御棒ハウジングの上端に開口を
   設け、この開口から前記制御棒駆動機構本体部を挿抜自
   在に挿着し、前記制御棒ハウジングの下端にウエット式
   電動機または水圧駆動式電動機を着脱自在に取着し、こ
   の電動機の回転軸を第１および第２の接続部材を介して
   前記制御棒駆動機構本体部のねじ軸に接続してなること
   を特徴とする制御棒駆動機構。