JPH0862366A - 制御棒駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、プラントの稼働率を高めるこ
とのできる制御棒駆動装置を提供することにある。 【構成】本装置は、複数の制御棒を駆動する複数の制御
棒駆動機構６，各制御棒駆動機構毎にこれを駆動する高
圧水を供給する複数の第１の水供給系，複数の第１の水
供給系に高圧水分配手段（充填水ヘッダ５，パージ水ヘ
ッダ１７）を介して接続され高圧水を供給する第２の水
供給系、第１の水供給系から制御棒駆動機構６への高圧
水の供給を制御する論理回路２６等から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は制御棒駆動装置に係り、
特にモータ・水圧駆動式の制御棒駆動機構に高圧のスク
ラム水を供給する制御棒駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の沸騰水型原子炉の炉心周り
の縦断面図を示すもので、原子炉圧力容器２７の内部に
は多数の燃料集合体２８を装荷した炉心２９がシュラウ
ド３０内に設置され、原子炉圧力容器２７の底部には多
数の制御棒駆動機構６が設置されている。制御棒駆動機
構６の上端は、燃料集合体２８の間に配置され原子炉の
反応度を制御する制御棒３１に連結されている。制御棒
３１はシュラウド３０内の炉心２９下方の制御棒案内管
３２に格納可能である。

【０００３】制御棒駆動機構６は制御棒駆動機構ハウジ
ング３３内に下方より組み込まれ、制御棒駆動機構６の
下端にはモータ３４が設置されており、モータ３４の駆
動により、制御棒３１の炉心２９内への挿入・引き抜き
（常駆動）を行い、原子炉の反応度を制御する。また、
緊急時には制御棒３１を炉心２９内へ急速に挿入する必
要があるため、制御棒駆動装置３５からスクラム挿入配
管９を介して供給される高圧水によって制御棒３１の炉
心２９内への緊急挿入を行う。

【０００４】従来の制御棒駆動装置３５では図４に示す
ように、復水給水系（図示せず）から供給される復水
が、ポンプ１によって昇圧され主配管２を介して充填水
系３とパージ水系４に分配される。充填水系３に供給さ
れた高圧の復水は、充填水ヘッダ５を介して複数の制御
棒駆動機構６に接続された複数の水圧制御ユニット７に
分配される。分配された復水は充填水逆止弁１５を介し
てスクラム挿入配管９ａ及びアキュムレータ１０に供給
される。論理回路２６ａは、原子炉の通常運転時に閉じ
ているスクラム弁１１を緊急時に開き、アキュムレータ
１０内に蓄圧された高圧の復水をスクラム挿入配管９を
介して制御棒駆動機構６に供給する。

【０００５】上記構成でポンプ１の故障・停止等、何ら
かの理由により高圧の復水の供給が断たれ、長時間に渡
って充填水系３の水圧が低下した場合には、制御棒駆動
機構６の緊急挿入駆動圧力が喪失する前に全ての制御棒
３１を炉心２９に緊急挿入するために、論理回路２６ａ
が全てのスクラム弁１１を開くように制御していた。即
ち、論理回路２６ａは、充填水系３の圧力測定点２０に
おいて水圧を測定して得た充填水圧力信号２５を取り込
み、水圧が所定の圧力以下に低下した場合に、全てのス
クラム弁１１に対してスクラム信号１９を伝送し、全て
の制御棒３１を炉心２９内へ緊急挿入していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成では、
プラント運転上問題のない範囲において何らかの理由
で、ポンプ１の停止または充填水系３の水圧低下が生じ
た場合でも、全制御棒３１の炉心２９内への緊急挿入が
実行されプラントが停止してしまうので、不必要なプラ
ント稼働率の低下をまねくという問題がある。

【０００７】本発明の目的は、プラントの稼働率を高め
ることのできる制御棒駆動装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、複数の制御棒を駆動する複数の制御棒駆
動機構と、各制御棒駆動機構にこれを駆動する高圧水を
供給する複数の第１の水供給系と、該複数の第１の水供
給系に分配手段を介して接続され前記高圧水を供給する
第２の水供給系とを備えた制御棒駆動装置において、前
記第１の水供給系は、前記制御棒駆動機構に接続される
第１の配管と、前記分配手段に接続される第２の配管
と、該第２の配管に逆止弁を介して接続され前記第１の
配管に自動開閉弁を介して接続される第３の配管と、該
第３の配管内の高圧水を前記第１の配管に圧送するため
の高圧ガスを供給する高圧ガス供給系とを備え、更に、
前記高圧ガス供給系のガス圧を測定する第１の圧力測定
手段と、前記第２の水供給系の水圧を測定する第２の圧
力測定手段と、前記第１及び第２の圧力測定手段の出力
に基づいて前記自動開閉弁の開閉を制御する制御手段と
を備えたものである。

【０００９】

【作用】上記手段によれば、制御手段は第１及び第２の
圧力測定手段の出力に基づいて自動開閉弁の開閉を制御
することにより、スクラムすべきと判断される第１の水
供給系の自動開閉弁に対してのみスクラム信号を発し、
その第１の水供給系に対応する制御棒のみを緊急挿入さ
せることができる。従って、プラント運転上不必要な全
制御棒の炉心への緊急挿入を防止できるので、プラント
稼働率を高めることができる。

【００１０】

【実施例】図１を用いて本発明の第１の実施例の制御棒
駆動装置について説明する。本装置は、複数の制御棒を
駆動する複数の制御棒駆動機構６，各制御棒駆動機構毎
にこれを駆動する高圧水を供給する複数の第１の水供給
系，複数の第１の水供給系に高圧水分配手段（充填水ヘ
ッダ５，パージ水ヘッダ１７）を介して接続され高圧水
を供給する第２の水供給系，第１の水供給系から制御棒
駆動機構６への高圧水の供給を制御する論理回路２６等
から構成される。

【００１１】第１の水供給系は、制御棒駆動機構６に接
続されるスクラム挿入配管９，充填水ヘッダ５に接続さ
れる充填水配管８，充填水配管８に逆止弁１５を介して
接続されスクラム挿入配管９にスクラム弁（自動弁）１
１を介して接続されるスクラム挿入配管９ａ，スクラム
挿入配管９ａ内の高圧水をスクラム挿入配管９に圧送す
るための高圧窒素ガスを供給する高圧窒素ガス供給系
（窒素ガス配管１２，窒素ボンベ１３）等からなる。

【００１２】第２の水供給系では、復水給水系（図示せ
ず）から供給される復水をポンプ１によって昇圧して、
主配管２を介して充填水系３とパージ水系４に分配す
る。充填水系３に供給された高圧の復水は、充填水系逆
止弁１４と充填水ヘッダ５を介して複数の制御棒駆動機
構６に接続した複数の水圧制御ユニット７に分配され
る。分配された復水は、充填水配管８と充填水逆止弁１
５を介してスクラム挿入配管９ａ及びアキュムレータ１
０に供給される。

【００１３】原子炉の通常運転時には、スクラム弁１１
が閉じているため、あらかじめ充填された窒素ガスによ
って押し上げられたアキュムレータ１０内のピストン１
０Ａは、高圧の復水により押し下げられ、窒素ガス配管
１２を介して接続される窒素ボンベ１３内の窒素ガスを
更に圧縮し蓄圧する。そして緊急時にはスクラム弁１１
が開き、スクラム挿入配管９ａ及びアキュムレータ１０
内に蓄圧された高圧の復水はスクラム挿入配管９を介し
て制御棒駆動機構６に供給される。充填水系逆止弁１４
と１５は、主配管２と充填水系３の圧力が低下した場合
に、充填水系３とアキュムレータ１０それぞれの圧力を
一時的に保持する。

【００１４】図１の制御棒駆動機構６は図６のような構
造をしている。図６は制御棒駆動機構６の縦断面図で、
制御棒駆動機構６による通常駆動時の制御棒３１の挿入
・引き抜き駆動はモータ３４によって行われる。即ち、
モータ３４により駆動軸３６を回転すると、その回転力
はスプラインカップリング３７を介してボールねじ３８
へ伝達され、ボールねじ３８の回転運動がボールナット
３９の昇降動作に変換される。ボールナット３９と一緒
に中空ピストン４０及び制御棒３１も昇降動作するの
で、モータ３４の回転方向に応じて制御棒３１の炉心２
９への挿入、又は炉心２９からの引き抜きを行うことが
できる。

【００１５】緊急時におけるスクラム動作（制御棒３１
の緊急全挿入）は、制御棒駆動装置３５から高圧のスク
ラム水がスクラム挿入配管９を介して供給されることに
より行われる。即ち、制御棒駆動装置３５から供給され
たスクラム水は内筒４１に流入し、中空ピストン４０を
押し上げる。これにより中空ピストン４０はボールナッ
ト３９から離れて制御棒３１と一体に上昇し、制御棒３
１を炉心２９へ緊急全挿入させる。

【００１６】パージ水系４に供給された復水は流量調節
弁１６で流量調整され、パージ水ヘッダ１７を介して複
数の制御棒駆動機構６に接続した複数の水圧制御ユニッ
ト７に分配される。分配された復水はパージ水逆止弁１
８を介してスクラム弁１１の下流側のスクラム挿入配管
９に供給される。通常運転時には、スクラム挿入配管９
に供給された復水は制御棒駆動機構６内へのクラッド等
の沈降を防止するパージ水として利用される。また緊急
時にはスクラム挿入配管９側の水圧が高くなるため、パ
ージ水逆止弁１８が閉じ、パージ水系４へのスクラム水
の逆流を防止している。

【００１７】次に、論理回路２６の制御内容について説
明する。論理回路２６は、主配管２上に設けた圧力測定
点２２において圧力計等の圧力測定手段で測定された主
配管圧力信号２４と、窒素ガス配管１２上に設けた圧力
測定点２１において圧力計で測定された窒素ガス圧力信
号２３とを取り込み、それぞれの信号の組み合わせに応
じて各水圧制御ユニットにスクラム信号１９を伝送す
る。即ち、緊急挿入が必要と判断される水圧制御ユニッ
トに対してのみ緊急挿入するためのスクラム信号１９を
発し、その水圧制御ユニットに対応する制御棒を緊急挿
入させる。

【００１８】例えば、主配管圧力信号２４と窒素ガス圧
力信号２３が共に、それぞれに設定されたしきい値を下
回り、その状態が所定時間継続した場合（表１に○印で
示す場合）に、この窒素ガス圧力信号２３を出力した水
圧制御ユニット７のスクラム弁１１に対してスクラム信
号１９を発する。こうしてスクラム信号１９を発した水
圧制御ユニット７に対応する制御棒３１を緊急挿入さ
せ、さらにその制御棒３１が緊急挿入したことを知らせ
るための警報を発する。

【００１９】

【表１】

【００２０】また、主配管圧力信号２４と窒素ガス圧力
信号２３の何れか一方の圧力信号が、それぞれに設定さ
れたしきい値を下回り、その状態が所定時間継続した場
合（表１に△印で示す場合）に、主配管圧力又は窒素ガ
ス圧力が低下したことを知らせるための警報を発する。
この場合、スクラム信号１９は発しない。更に、主配管
圧力信号２４と窒素ガス圧力信号２３がともにそれぞれ
に設定されたしきい値よりも高い圧力である場合(表１
に×印で示す場合)には、制御棒駆動装置３５として健
全な状態であるから、そのままプラントの運転を継続す
る。

【００２１】本実施例によれば、論理回路２６が主配管
圧力信号２４及び窒素ガス圧力信号２３の出力に基づい
てスクラム弁１１の開閉を制御することにより、スクラ
ムすべきと判断される水圧制御ユニット７に対応する制
御棒３１のみを緊急挿入することができるので、プラン
ト運転上不必要な全制御棒の炉心への緊急挿入を防止
し、プラント稼働率を高めることができる。

【００２２】次に、図２を用いて本発明の第２の実施例
を説明する。図２は本発明の第２の実施例の制御棒駆動
装置を示す図で、図１と同一部分は同一符号で示してあ
る。本実施例では、第１の実施例の主配管圧力信号２４
の代わりに充填水系３の充填水圧力信号２５を用いる点
が異なっており、その他の構成は第１の実施例と同じで
あるので、ここでは説明を省略する。

【００２３】本実施例の論理回路２６は、充填水系３の
逆止弁１４と充填水ヘッダ５間の配管上に設けた圧力測
定点２０において圧力計で測定した充填水圧力信号２５
と、窒素ガス配管１２上に設けた圧力測定点２１におい
て圧力計で測定した窒素ガス圧力信号２３とを取り込
み、それぞれの信号の組み合わせに応じて各水圧制御ユ
ニット７にスクラム信号１９を伝送する。第１の実施例
と同様に、緊急挿入が必要と判断される水圧制御ユニッ
トに対してのみ緊急挿入するためのスクラム信号１９を
発し、その水圧制御ユニットに対応する制御棒３１を緊
急挿入させる。

【００２４】論理回路２６では、充填水圧力信号２５及
び窒素ガス圧力信号２３とそれぞれのしきい値との大小
関係を比較し、その関係に応じて第１の実施例と同様
に、スクラム弁１１の開閉制御を行う。スクラム信号１
９及び警報を発する条件は表２中に○，△，×印で示し
た３つの場合で異なり、それぞれの場合の論理回路２６
の制御内容は第１の実施例と同様である。

【００２５】

【表２】

【００２６】本実施例では、圧力測定点２０が充填水系
逆止弁１４よりも下流にあるため、何らかの理由でポン
プ１が停止した場合でも、充填水系３側の方が主配管２
側よりも水圧が高くなるので、充填水系逆止弁１４が閉
じて充填水配管８及び充填水系３の配管内の水圧を長時
間維持できる。従って、ポンプ１の停止時にも充填水系
３が制御棒駆動機構６の緊急挿入駆動圧力を維持してい
ることが確認でき、不必要なプラント停止を回避し、プ
ラント稼働率を高めることができる。

【００２７】次に、図３を用いて本発明の第３の実施例
を説明する。図３は本発明の第３の実施例の制御棒駆動
装置を示す図で、図１及び図２と同一部分は同一符号で
示している。本実施例は、主配管２上、充填水系３の逆
止弁１４と充填水ヘッダ５間の配管上、及び窒素ガス配
管１２上に圧力測定手段を設け、主配管２上に設けた圧
力測定点２２で測定された主配管圧力信号２４と、充填
水系３上に設けた圧力測定点２０で測定された充填水圧
力信号２５と、窒素ガス配管１２上に設けた圧力測定点
２１で測定された窒素ガス圧力信号２３とを論理回路２
６に取り込み、論理回路２６は、それぞれの信号の組み
合わせに応じて各水圧制御ユニット７にスクラム信号１
９を伝送する。その他の構成は第１の実施例と同じであ
るので、ここでは説明を省略する。本実施例において
も、第１の実施例と同様に、緊急挿入が必要と判断され
る水圧制御ユニット７のスクラム弁１１に対してのみ緊
急挿入するためのスクラム信号１９を発し、その水圧制
御ユニット７に対応する制御棒３１を緊急挿入させる。

【００２８】本実施例の論理回路２６は、主配管圧力信
号２４，充填水圧力信号２５、及び窒素ガス圧力信号２
３を取り込み、主配管圧力信号２４と窒素ガス圧力信号
２３の組合せに対しては第１の実施例と同様に判断し、
充填水圧力信号２５と窒素ガス圧力信号２３の組合せに
対しては第２の実施例と同様に判断して、これら２つの
判断結果に基づいて、スクラム弁１１の開閉制御を行
う。判断結果としては前述のように○，△，×印で示し
た３つの場合があり、２つの組合せそれぞれについて判
断する（表３参照）。

【００２９】

【表３】

【００３０】スクラム弁１１を開く制御に関しては、○
印の優先順位が最も高く、△，×印の順に優先順位は低
くなる。従って、論理回路２６は、２つの組合せの判断
結果が同じ場合はその判断結果に従った制御を行い、２
つの組合せの判断結果が異なる場合は優先順位の高い判
断結果に従った制御を行う。

【００３１】本実施例では、水圧の測定箇所を多重化す
ることで水圧低下の検知をより確実に行うことができ、
第１及び第２の実施例と同様に、不必要なプラント停止
を回避し、プラント稼働率を高めることができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、プラント運転上問題の
ない範囲において何らかの理由で、高圧水を供給するポ
ンプの停止、または充填水系の水圧低下が生じた場合で
あっても不必要なプラントの停止を回避できるので、プ
ラント稼働率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の制御棒駆動装置を示す
図。

【図２】本発明の第２の実施例の制御棒駆動装置を示す
図。

【図３】本発明の第３の実施例の制御棒駆動装置を示す
図。

【図４】従来の制御棒駆動装置を示す図。

【図５】従来の沸騰水型原子炉の炉心周りの縦断面図。

【図６】第１の実施例の制御棒駆動機構の縦断面図。

【符号の説明】

１…ポンプ、２…主配管、３…充填水系、５…充填水ヘ
ッダ、６…制御棒駆動機構、７…水圧制御ユニット、８
…充填水配管、９…スクラム挿入配管、１０…アキュム
レータ、１１…スクラム弁、１２…窒素ガス配管、１９
…スクラム信号、２０…圧力測定点、２１，２２…圧力
測定点、２３…窒素ガス圧力信号、２４…主配管圧力信
号、２５…充填水圧力信号、２６…論理回路、２７…原
子炉圧力容器、３１…制御棒、３４…モータ、３５…制
御棒駆動装置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の制御棒を駆動する複数の制御棒駆動
   機構と、各制御棒駆動機構にこれを駆動する高圧水を供
   給する複数の第１の水供給系と、該複数の第１の水供給
   系に分配手段を介して接続され前記高圧水を供給する第
   ２の水供給系とを備えた制御棒駆動装置において、 前記第１の水供給系は、前記制御棒駆動機構に接続され
   る第１の配管と、前記分配手段に接続される第２の配管
   と、該第２の配管に逆止弁を介して接続され前記第１の
   配管に自動開閉弁を介して接続される第３の配管と、該
   第３の配管内の高圧水を前記第１の配管に圧送するため
   の高圧ガスを供給する高圧ガス供給系とを備え、更に、 前記高圧ガス供給系のガス圧を測定する第１の圧力測定
   手段と、前記第２の水供給系の水圧を測定する第２の圧
   力測定手段と、前記第１及び第２の圧力測定手段の出力
   に基づいて前記自動開閉弁の開閉を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする制御棒駆動装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記第２の水供給系
   は、前記分配手段に接続される第４の配管と、該第４の
   配管に逆止弁を介して接続されると共に前記高圧水の昇
   圧を行うポンプを有する第５の配管とを備え、 前記第２の圧力測定手段は、前記第５の配管における前
   記ポンプと前記逆止弁の間に接続されたことを特徴とす
   る制御棒駆動装置。
3. 【請求項３】請求項１において、前記第２の水供給系
   は、前記分配手段に接続される第４の配管と、該第４の
   配管に逆止弁を介して接続されると共に前記高圧水の昇
   圧を行うポンプを有する第５の配管とを備え、 前記第２の圧力測定手段は、前記第４の配管に接続され
   たことを特徴とする制御棒駆動装置。
4. 【請求項４】請求項１において、前記第２の水供給系
   は、前記分配手段に接続される第４の配管と、該第４の
   配管に逆止弁を介して接続されると共に前記高圧水の昇
   圧を行うポンプを有する第５の配管とを備え、 前記第２の圧力測定手段は、前記第４の配管に接続され
   た圧力測定手段と、前記第５の配管における前記ポンプ
   と前記逆止弁の間に接続された圧力測定手段とからなる
   ことを特徴とする制御棒駆動装置。