JPH10246790A - 制御棒駆動装置 - Google Patents

制御棒駆動装置

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JPH10246790A
JPH10246790A JP9049311A JP4931197A JPH10246790A JP H10246790 A JPH10246790 A JP H10246790A JP 9049311 A JP9049311 A JP 9049311A JP 4931197 A JP4931197 A JP 4931197A JP H10246790 A JPH10246790 A JP H10246790A
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JP
Japan
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drive
tube
control rod
piston
drive piston
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Withdrawn
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JP9049311A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Miyazawa
泰浩 宮澤
Toru Takegawa
徹 武川
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Toshiba Corp
Toshiba Industrial Technology Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Industrial Technology Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクラム動作終了時における一時的な圧力上
昇を抑制することのできる制御棒駆動装置を提供する。 【解決手段】 ドライブピストン108が過挿入された
位置においてドライブピストン108が接するシリンダ
ーチューブ105の内壁には、鉛直方向に沿って、駆動
水圧力解放溝200が設けられており、ドライブピスト
ン108の下面を押し上げていた駆動水は、この駆動水
圧力解放溝200を通って、原子炉内に解放されるよう
になっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は沸騰水型原子炉(B
WR)の水圧式制御棒駆動装置に係り、特に原子炉緊急
停止動作の終了段階において発生する、制御棒駆動装置
内および駆動水供給配管内の、一時的な圧力の上昇を抑
制することを図った制御棒駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、BWRにおいては、原子炉圧力
容器内に冷却材および炉心を収容しており、炉心は複数
の燃料集合体および制御棒等から構成されている。制御
棒は制御棒駆動装置(CRD)により駆動されて上記炉
心への挿入量を調整され、それによって炉心出力の制御
がなされる。
【0003】そこで、図7および図8を参照して従来技
術による制御棒駆動装置の構成を説明する。なお、図7
は従来技術による制御棒駆動装置の縦断面構造を示し、
図8は図7におけるA−A矢視横断面を拡大して示した
ものである。
【0004】図7において符号1は原子炉圧力容器の底
壁を部分的に示しており、この底壁1にCRDハウジン
グ2が固定され、このCRDハウジング2内にCRD本
体103が挿入され、フランジ103aにより固定され
ている。
【0005】このCRD本体103の構成を詳細に説明
すると、まずCRDハウジング2の内周側にアウターチ
ューブ104とシリンダチューブ105が配置されてい
る。このシリンダチューブ105の内周側にはインデッ
クスチューブ106が配置され、さらにこのインデック
スチューブ106の内周側にはピストンチューブ107
が配置されている。
【0006】インデックスチューブ106は上下動可能
とされており、上端にはバイヨネットカップリング10
6aが設けられ、制御棒(図示せず)とは結合後CRD
本体103を45゜回転させて連結されている。また、イ
ンデックスチューブ106の下端にはドライブピストン
108が設けられている。
【0007】インデックスチューブ106の外周部には
複数の凹部であるラッチ溝106bが設けられており、
内面には軸方向に図8に示すように複数(3個)の凹部
であるガイド溝106cが設けられている。さらにイン
デックスチューブ106の上部には、内、外を貫通する
オリフィス106dが設けてある。
【0008】ピストンチューブ107の上部にはバッフ
ァシャフト109が連結され、バッファシャフト109
の外周にはバッファピストン110とバッファスプリン
グ111が配置され、これらを覆うようにストップピス
トン112が取り付けられている。
【0009】ストップピストン112の上部には図8に
示すように等方向に3個のローラ113が接続されてお
り、インデックスチューブ106のガイド溝106cと
嵌り合っている。また、ピストンチューブ107の下端
は、ピストンチューブ107が軸方向、周方向とも移動
しないようフランジ103aに固定されている。
【0010】アウターチューブ104とシリンダチュー
ブ105の上部で両チューブの間には制御棒の位置決め
機構114が設けられている。この位置決め機構114
は、コレットピストン115、コレットフィンガ116
およびリターンスプリング117より構成されている。
そして、コレットフィンガ116の先端部がインデック
スチューブ106に複数設けられたラッチ溝106bの
任意の1つに嵌合することにより制御棒の位置を保持す
るよう構成されている。
【0011】また、フランジ103aには、ドライブピ
ストン108の下面空間に連通され、水圧系(図示せ
ず)からの駆動水をドライプピストン108の下面に供
給する挿入ポート118が形成されている。
【0012】また、上記フランジ103aにはアウター
チューブ104とシリンダチューブ105の間を通って
コレットピストン115の下面に連通され、コレットピ
ストン115の下面に圧力水を供給するコレットピスト
ン操作用ポート119が形成されている。
【0013】さらに、アウターチューブ104の上端に
は、ガイドキャップ120が設けられており、コレット
ピストン115を押し上げた時に、コレットフィンガ1
16を押し広げ、インデックスチューブ106のラッチ
溝106bからコレットフィンガ先端部を外せるよう構
成されている。
【0014】次に、上記構成の制御棒駆動装置の動作に
ついて説明する。
【0015】上記構成の制御棒駆動装置では、制御棒
(図示せず)を炉心内に挿入する場合には、挿入ポート
118から駆動水が供給され、ドライブピストン108
の下面およびインデックスチューブ106の内面が加圧
されて、インデックスチューブ106が上昇し、それに
よって制御棒が炉内に挿入される。
【0016】その際、インデックスチューブ106とシ
リンダチューブ105間の水はガイドキャップ120と
インデックスチューブ106の隙間を通って炉内に排出
される。そして、所定の位置まで挿入されるとインデッ
クスチューブ106のラッチ溝106bにコレットフィ
ンガ116の先端部が嵌合して、制御棒の挿入位置が保
持される。
【0017】制御棒を引き抜く場合は、コレットピスト
ン操作用ポート119から圧力水が供給され、コレット
ピストン115が押し上げられる。すると、コレットフ
ィンガ116がガイドキャップ120で押し広げられ、
インデックスチューブ106のラッチ溝106bからコ
レットフィンガ116の先端部が外れる。
【0018】これによって、制御棒とインデックスチュ
ーブ106等の可動部の自重により、インデックスチュ
ーブ106が下降し、制御棒が炉心から引き抜かれる。
なお、ドライブピストン108の下面およびインデック
スチューブ106内面の水は挿入ポート118から外部
に流出する。
【0019】また、原子炉緊急停止(以下スクラムとい
う)時には高圧の駆動水が挿入ポート118から供給さ
れ、ドライブピストン108の下面およびインデックス
チューブ106内面が加圧され、インデックスチューブ
106が高速で上昇し、その結果制御棒も炉心内に高速
で挿入される。
【0020】また、原子炉が通常運転中で制御棒駆動装
置を操作する必要がない時には、常時水圧系(図示せ
ず)から冷却水を挿入ポート118に供給しており、こ
の冷却水は、インデックスチューブ106の内面を介し
てオリフィス106dを通り、原子炉内に流入する。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の従来の制御棒駆動装置では、以下のような課題があ
る。
【0022】すなわち、スクラム動作終了段階において
ドライブピストンがバッファ機構により減速・停止する
と、挿入ポートより流入する高圧の駆動水の流路が瞬時
に断たれるため、駆動水を内包する制御棒駆動装置およ
び挿入ポートに接続される配管内の圧力が一時的に高く
なる。このため、制御棒駆動装置および挿入ポートに接
続される配管は、この一時的な高圧力に耐え得る構造と
する必要があった。
【0023】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところはスクラム動作終了時
における一時的な圧力上昇を抑制することのできる制御
棒駆動装置を提供することである。
【0024】
【課題を解決するための手段】すなわち、請求項1の発
明は、原子炉圧力容器の底壁に固定された制御棒駆動機
構ハウジングと、この制御棒駆動機構ハウジング内に収
容されたアウターチューブおよびシリンダーチューブ
と、このシリンダチューブ内に配置され、上端に制御棒
が接続され、下端にドライブピストンが設けられた上下
動可能なインデックスチューブと、前記インデックスチ
ューブ内に収容されたピストンチューブと、前記ピスト
ンチューブの上方に配置され、スクラム動作時に急速に
上昇された前記ドライブピストンを減速・停止させるバ
ッファ機構と、前記インデックスチューブの外周部に設
けられたラッチ溝にコレットフィンガを噛み合わせて前
記インデックスチューブを所望高さ位置に係止する位置
決め機構と、前記ドライブピストンの下部に駆動水を流
入させ、前記インデックスチューブを上昇させる挿入ポ
ートとを具備した制御棒駆動装置において、スクラム動
作時に前記ドライブピストンが上昇され、前記バッファ
機構により減速・停止される過挿入位置に至った際に、
前記ドライブピストンの下方に流入された前記駆動水を
原子炉内に流入可能とする駆動水解放流路を設けたこと
を特徴とする。
【0025】また、請求項2の発明は、請求項1記載の
制御棒駆動装置において、スクラム動作時に前記ドライ
ブピストンが上昇され、前記バッファ機構により減速・
停止される過挿入位置に至った際に、前記ドライブピス
トンの側方を通って、前記シリンダーチューブの上方に
至る駆動水解放流路が形成されるように、前記シリンダ
ーチューブの内周壁上方に鉛直方向に沿って駆動水解放
溝を設けたことを特徴とする。
【0026】また、請求項3の発明は、請求項1記載の
制御棒駆動装置において、スクラム動作時に前記ドライ
ブピストンが上昇され、前記バッファ機構により減速・
停止される過挿入位置に至った際に、前記シリンダーチ
ューブと前記アウターチューブを貫通する駆動水解放流
路が形成されるように、前記シリンダーチューブおよび
前記アウターチューブに駆動水解放口を設けたことを特
徴とする。
【0027】
【発明の実施の形態】以下、図1〜図6を参照して、本
発明に係る制御棒駆動機構の実施の形態を説明する。
【0028】図1は本発明の実施の形態に係る制御棒駆
動装置の要部構成を示しており、図2は図1におけるA
−A矢視方向を切断した横断面を拡大して示し、図3は
スクラム動作完了後に全挿入位置に戻った状態を示して
いる。また、図4は本発明の他の実施の形態に係る制御
棒駆動装置の要部構成を示しており、図5は図4におけ
るA−A矢視方向を切断した横断面を拡大して示し、図
6はスクラム動作完了後に全挿入位置に戻った状態を示
している。なお、これらの図1〜図6において、図7、
図8に示した従来の制御棒駆動装置と対応する部分に
は、同一符号を付してある。
【0029】図1に示す制御棒駆動装置において、原子
炉圧力容器の底壁1にCRDハウジング2が固定され、
このCRDハウジング2内にCRD本体103が挿入さ
れ、図7に示したフランジ103aにより固定されてい
る。この図1は、本実施の形態に係る制御棒駆動装置の
スクラム動作直後の状態を示しており、この状態では、
ドライブピストン108が過挿入されている。すなわ
ち、バッファピストン110、バッファスプリング11
1等からなるバッフア機構によって、ドライブピストン
108が減速・停止された直後の状態を示している。
【0030】そして、この実施の形態の制御棒駆動装置
では、上記のように過挿入された位置においてドライブ
ピストン108が接するシリンダーチューブ105の内
壁に、図2に示すように鉛直方向に沿って、駆動水圧力
解放溝200が複数設けられており、ドライブピストン
108の下面を押し上げていた駆動水は、これらの駆動
水圧力解放溝200を通って、原子炉内に解放されるよ
うになっている。このため、スクラム時におけるドライ
ブピストン108の下面の一時的な圧力上昇は抑制され
る。
【0031】また、ドライブピストン108の下面を押
し上げていた駆動水の圧力が、解放され降下すると、ド
ライブピストン108はインデックスチューブ106お
よび制御棒(図示せず)の自重で下降し、コレットフィ
ンガ116の爪がインデックスチューブ106のラッチ
溝106bにかかることによって図3の位置(制御棒全
挿入位置)で保持される。
【0032】この状態では、ドライブピストン108が
接するシリンダーチューブ105の内壁位置が、駆動水
圧力解放溝200が設けられている位置よりも下側にな
る。つまり、この状態では、ドライブピストン108が
接するシリンダーチューブ105の内壁には駆動水圧力
解放溝200は無く、したがって、炉内の冷却材がドラ
イブピストン108の下面側に逆流することはない。ま
たスクラムによる制御棒挿入時にも、ドライブピストン
108がこの位置すなわち制御棒全挿入位置に達するま
では、ドライブピストン108下面の駆動水は、駆動水
圧力解放溝200を通って解放されることがないので、
制御棒全挿入位置までの制御棒の挿入時間が遅延するこ
とはない。
【0033】次に、図4〜図6に示される本発明の他の
実施の形態について説明する。
【0034】図4は、この実施の形態に係る制御棒駆動
装置のスクラム動作の終了段階を示しており、制御棒が
最大限挿入されている状態すなわちドライブピストン1
08が頂点で停止している状態を示している。
【0035】そして、この実施の形態の制御棒駆動装置
では、図5にも示すように、上記のようにドライブピス
トン108が過挿入された際に、ドライブピストン10
8の下側となる位置に、シリンダーチューブ105の内
壁からCRDハウジング2の内面まで通じる水路を形成
する駆動水圧力解放口210が複数設けられている。し
たがって、この状態においては、ドライブピストン10
8の下面を押し上げていた駆動水はこの駆動水圧力解放
口210を通って原子炉内に解放されるため、ドライブ
ピストン108の下面の一時的な圧力上昇は抑制され
る。なお、図5において、211は、コレットピストン
115を押し上げるためのコレット駆動水を流通させる
ためのコレット駆動水ポートである。
【0036】ドライブピストン108の下面を押し上げ
ていた駆動水の圧力が、解放され降下すると、ドライブ
ピストン108はインデックスチューブ106および制
御棒(図示せず)の自重で下降し、コレットフィンガ1
16の爪がインデックスチューブ106のラッチ溝10
6bにかかることによって図6の位置(制御棒全挿入位
置)で保持される。
【0037】この状態では、ドライブピストン108
が、駆動水圧力解放口210の下側に位置するので、ド
ライブピストン108の下側において、シリンダーチュ
ーブ105の内壁からCRDハウジング2の内面まで通
ずる水路は無く、炉内の冷却材がドライブピストン10
8の下面側に逆流することはない。またスクラムによる
制御棒挿入時にも、ドライブピストン108がこの位
置、すなわち制御棒全挿入位置に達するまでにドライブ
ピストン108下面の駆動水が解放されることはないた
め、制御棒全挿入位置までの制御棒の挿入時間が遅延す
ることはない。
【0038】以上のように、上述した2つの実施の形態
のいずれにおいても、ドライブピストン108の下面の
スクラム動作終了直後の圧力上昇が抑制されることによ
り、設計上考慮する圧力も低くすることができる。また
ドライブピストン108を停止させるバッファ機構にか
かる負荷も低減できるので、バッファ機構の構造の簡素
化が図れることにより制御棒駆動装置の製造コストが低
減できる。
【0039】また、図7に示した挿入ポート118につ
ながる配管についても、同様に設計圧力を低くすること
ができる。またそのサポート類にかかる負荷も低減する
ため、サポート構造もコンパクトとする設計が可能とな
り、配置スペースの合理化も図ることができるので、配
管、サポートの製造、据付コストを低減することができ
る。
【0040】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の制御棒駆
動装置によれば、スクラム動作終了時における一時的な
圧力上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る制御棒駆動装置の実施の形態を示
す縦断面図。
【図2】図1のA−A矢視方向の断面構造を拡大して示
す横断面図。
【図3】図1の制御棒駆動装置のスクラムの完了した状
態を示す縦断面図。
【図4】本発明に係る制御棒駆動装置の他の実施の形態
を示す縦断面図。
【図5】図4のA−A矢視方向の断面構造を拡大して示
す横断面図。
【図6】図4の制御棒駆動装置のスクラムの完了した状
態を示す縦断面図。
【図7】従来技術による制御棒駆動装置の縦断面図。
【図8】図7のA−A矢視方向の断面構造を拡大して示
す横断面図。
【符号の説明】
1………原子炉圧力容器の底壁 2………CRDハウジング 103……CRD本体 104……アウターチューブ 105……シリンダチューブ 106……インデックスチューブ 106b…ラッチ溝 107……ピストンチューブ 108……ドライブピストン 109……バッファシャフト 110……バッファピストン 111……バッファスプリング 112……ストップピストン 113……ローラ 114……位置決め機構 115……コレットピストン 116……コレットフィンガ 117……リターンスプリング、 120……ガイドキャップ 200……駆動水圧力解放溝 210……駆動水圧力解放口

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原子炉圧力容器の底壁に固定された制御
    棒駆動機構ハウジングと、 この制御棒駆動機構ハウジング内に収容されたアウター
    チューブおよびシリンダーチューブと、 このシリンダチューブ内に配置され、上端に制御棒が接
    続され、下端にドライブピストンが設けられた上下動可
    能なインデックスチューブと、 前記インデックスチューブ内に収容されたピストンチュ
    ーブと、 前記ピストンチューブの上方に配置され、スクラム動作
    時に急速に上昇された前記ドライブピストンを減速・停
    止させるバッファ機構と、 前記インデックスチューブの外周部に設けられたラッチ
    溝にコレットフィンガを噛み合わせて前記インデックス
    チューブを所望高さ位置に係止する位置決め機構と、 前記ドライブピストンの下部に駆動水を流入させ、前記
    インデックスチューブを上昇させる挿入ポートと を具備した制御棒駆動装置において、 スクラム動作時に前記ドライブピストンが上昇され、前
    記バッファ機構により減速・停止される過挿入位置に至
    った際に、前記ドライブピストンの下方に流入された前
    記駆動水を原子炉内に流入可能とする駆動水解放流路を
    設け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記載の制御棒駆動装置におい
    て、 スクラム動作時に前記ドライブピストンが上昇され、前
    記バッファ機構により減速・停止される過挿入位置に至
    った際に、前記ドライブピストンの側方を通って、前記
    シリンダーチューブの上方に至る駆動水解放流路が形成
    されるように、前記シリンダーチューブの内周壁上方に
    鉛直方向に沿って駆動水解放溝を設けたことを特徴とす
    る制御棒駆動装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の制御棒駆動装置におい
    て、 スクラム動作時に前記ドライブピストンが上昇され、前
    記バッファ機構により減速・停止される過挿入位置に至
    った際に、前記シリンダーチューブと前記アウターチュ
    ーブを貫通する駆動水解放流路が形成されるように、前
    記シリンダーチューブおよび前記アウターチューブに駆
    動水解放口を設けたことを特徴とする制御棒駆動装置。
JP9049311A 1997-03-04 1997-03-04 制御棒駆動装置 Withdrawn JPH10246790A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016118477A (ja) * 2014-12-22 2016-06-30 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 制御棒駆動機構

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JP2016118477A (ja) * 2014-12-22 2016-06-30 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 制御棒駆動機構

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