JPS5928693A - 制御棒駆動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は高速増殖炉に適した制御棒駆動機構に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

液体ナトリウムを冷却材とする高速増殖炉では炉心の核
燃料の出力を制御したり、また炉内で異常事態が発生し
た場合には炉内の中性子を吸収して核反応を緊急停止す
る操作が行われ、これらの操作に制御棒が使用されるこ
とは周知のことである。

この制御棒はラッパ骨内に植設した複数本の吸収ピンが
格子板でその上下端部が支持されてなるもので、ラッパ
管の上部には掴み部が形成されている。

この制御棒を炉心領域へ挿入したり引抜いたりして中性
子の吸収量を変化させて原子炉の核反応を制御する。

炉心で異常事態が発生した場合は炉心内に制御棒を急速
に挿入して核反応を停止させる。

急速に挿入させる動作は制御棒駆動機構および重力落下
により行うが、挿入に要する時間、挿入回数、制御棒ま
たは炉心の構造ないしは材料の制限がある。

また原子炉の燃料交換時においては炉心領域に制御棒を
完全に挿入した状態で制御棒駆動機構を切離し炉上部機
構を移動させる必要がある。

そこで制御棒の完全挿入と切離しを確認する手段が必要
になる。

従来、制御棒駆動機構としては種々の形式のものが提案
されている。なかでも制御棒を直接マグネットで磁気的
に吸引力によって連結する形式が構造上の単純さならび
に切離し操作において機械的動作を不用にし得る点など
で他の形式よりも有利であると考えられている。

第１図は従来の代表的なマグネット直接連結型制御棒駆
動機構の主要部分の概略断面図である。

図において符号１は図示してない原子炉容器の上部開口
を閉塞するしゃへいプラグを部分的に示したもので、こ
のプラグ１に貫通孔２を挿通して長尺筒状上部案内管１
８が７ランク部１８ａを介して固定している。

上部案内管１８の上部はハウジング４に接続１゜その頂
部には図示してないがモーターが載置されている。一方
、上部案内管１８の下部は原子炉容器の冷却材つまり液
体ナトリウム５内に没入している。

また上部案内管１８の内部には延長管６が挿入されてお
り、延長管６の上部にはナツト７が固定され、ナツト７
はモーターの回転によって回転するスクリュー軸８にね
じ込まれて接続している。

延長管６の下端にはマグネット１０が設置されており、
炉心２２内に植設された下部案内管２４内の制御棒９を
吸引し連結している。したがって駆動部のモーターを回
転するとスクリュー軸８が回転しナツト７延長管６制御
棒９が一体となって上下動する。

上記制御棒駆動機構においてＹ急に炉停止を行なう場合
には、マグネット１０の励磁電流を遮断することによっ
て制御棒９を切離すが、重力加速のみでは炉心２２内へ
挿入させる速度に限界があり、また制御＄９の挿入の確
実性に問題点がある。

そのため、ガスシリンダー・スプリングなどの加速機構
を必要とするが、マグネット連結方式では原子炉のスペ
ース上の制約から、制御棒連結用マグネットの大きさが
制限されて、制御棒保持力のかねあいから加速機構を備
えることは非常に困難となる問題点がある。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
制御棒の挿入時間が短縮でき、ブツシュロッドが制御棒
を炉心挿入まで完全に押込みてき−しかも挿入時の案内
管内部に多少の摩擦が生じても加速挿入できる信頼性の
高い制御棒駆動機構を提供することにある。

〔発明の概要〕

すなわち一本発明はモーターにより回転するスクリュー
軸にねじ込まれたナツトを上端に固定した延長管によっ
て、スクラム時には延長管よシ制御棒を切離して制御棒
単体を炉心に挿入する制御棒駆動機構において、スプリ
ングまたはガスシリンダーで作動する加速軸を設け、定
常状態では加速軸を延長管内に設けたマグネットで保持
し、加速軸の力が直接マグネットに作用しないようにし
て制御棒の保持を確実にし、スクラム時には制御棒の挿
入を確実に行なうことができる制御棒駆動機構である。

〔発明の実施例〕

以下−第２図を参照しながら本発明に係る制御棒駆動機
構の一実施例を詳しく説明する。

第２図は本発明に基づく制御棒駆動機構の延長管内部分
を拡大して示したものである。

第２図においては本発明の要部のみ示し、第１図との共
通部分は同一符号で示しである。

第２図ａは制御棒を延長管に、連結し引抜いた状態であ
る。

延長管６の下部は第１のマグネット１０を介して制御棒
９が連結されている。

延長管の上部には第２のマグネット１１が設けられてお
り、このマグネット１１は延長管６の内部に設けた加速
軸１４を吸着保持している。

加速軸１４にはストツバ−１６が取着されており、延長
管６の内部に設けた受座１３との間でスプリング１５を
圧縮保持している。

この状態では、加速軸１４の下端は制御棒頂部より離れ
ており、加速軸１４の力が制御棒９に作用しないように
なっている。

ストッパー１６には複数個の爪１９が外周に突出してお
り、延長管６に切られた長孔１７を通し・　　てスクラ
ム時には、上部案内管のストツノよ−２０により係止す
るようになっている。

制御棒９をスクラムする際は、マグネット１０とマグネ
ット１１の電源回路を同時に遮断すると制御棒９、及び
加速軸１４が同時に釈放されて加速軸１４は、スプリン
グ１５の反発力により制御棒９を加速挿入することにな
る。

第２図すはスクラム後の状態を示したものである。

制御′＋ＩＰ−９は炉心２２内に完全に挿入され、加速
＋１１＋　１４はストッパー１６の外周の爪１９が、上
部案内管１８の下部に設けられたストツバ−２０及びシ
ョック吸収器２１に接触し停止している。

スプリング１５は伸びた状態にあり、加速軸１４の下端
は制御棒９からやや離れた位置にある。

第２図Ｃはスクラム後、制御棒９と延長管６を連結する
状態を示したものである。

延長管６は炉心２２近傍まで下降して、下端のマグネッ
ト１０が制御棒９と接触している。

加速軸１４は頂部アーマチュア１２がマグネ・ソト１１
　に接触して釣る。

この時マグネット１１は加速軸１４により若干押上げら
れた状態にあり、スプリング２３はやや圧縮されている
。

この時、延長管６と加速軸１４との熱膨張による長さの
差はこのスプリング２３の圧縮量によって打消されるよ
うになっている。

〔発明の効果〕

以上の様に、本発明によればマグネットによる制御棒直
接連結方式の制御棒駆動機構においても、スプリングに
よる加速力を負荷できるので、従来の重力加速のみを手
段としたものに比べて制御棒に大きな加速力が与えられ
る。したがって制御棒を炉心に確実に挿入でき、また挿
入時間を短縮することができる。

すなわち、加速軸１４が制御棒９を切離しから炉心２２
への完全挿入まで押込むので、炉心２２の熱変形・スエ
リング等による変形で制御棒９と下部案内管２４の摩擦
抵抗が大きくなっても制御棒９を確実に挿入することが
できる。

また、加速機構部をしやへいプラグ１上に設けてストソ
バ−１６と、上部案内管１８の内部にあるストッパー２
０にリードスイッチ等を設置すれば、制御棒の切離挿入
を確認することができ、原子炉の安全性に著しい向上を
もたらすことができる。

なお、マグネット連結方式では原子炉内のスペース上の
制約から、制御棒連結用マグネットの大きさに制限され
て、制御棒の保持力とのかね合いから、加速機構を備え
ることは非常に困難であった。

これに対し本発明によって加速スプリングの力を保持す
るマグネットを備えたことによって、制御棒を加速挿入
させるだめの力が、制御棒連結時の制御棒連結用マグネ
ットに加わらないようにできるために制御棒連結用マグ
ネットの保持力に、余裕が持てるようにできる。

さらに、緊急時に電源回路の故障によって制御棒連結用
マグネット解除不能になっても、加速機構保持用のマグ
ネットを消磁すれば加速力が連結された制御棒に加わっ
て制御棒連結用マグネットの保持力が限界以上になるた
めにスクラム可能となる。

〔発明の他の実施例〕

本発明は上記実施例に限定されることなく第３図および
第４図に示したような他の実施例を有する。

各図とも第２図と同一部分は同一符号で示し重複する部
分の説明を省略する。

第６図は第２図における制御棒駆動機構を簡略化した構
造である。

すなわち前記第２図に示した実施例の加速軸１４のスト
ッパー１６　より上の部分及び延長管６の受座１３を省
略し、マグネシト１１を第２図に示す受座１３の位置に
変更しアーマチュア１２がストツバ−１６に固定された
一体型としたもので、この実施例によれば加速機構全長
が短かぐなる利点がある。

なお、この実施例では、マグネット１１の上端にはスプ
リング２３が設けられているだけでなく、アーマチュア
１２との間にもスプリング１５が介在されている。

第４図は本発明な流体浮上型制御棒１駆動機構に適用し
た場合の例で制御棒９にピストン２５を設けたものであ
る。

この実施例における流体浮上型制御棒は下部案内管２４
を流れる流体の圧力がピストン２５　Ｋ作用することに
より定常状態では延長管に接触する迄浮上して停止して
いる。

スクラム時にはピストン２５に作用する流体圧がなくな
ると同時に本発明に基づく加速機構を作動させることに
よって、制御棒９を加速軸１４で押込むことにより加速
挿入ができ、より確集に早く制御棒を炉心に挿入するこ
とができろ。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の制御棒駆動機構を概略的に示す縦断面図
、第２図は本発明に係る制御棒１駆Ｔｉ！Ｉ＋機構の一
実施例を示す縦断面図で、ａは定常保持状態、ｂはスク
ラム時、Ｃはスクラム後の再結合時をそれぞれ示し、第
６図および第４図は本発明の他の実施例をそれぞれ示す
縦断面図である。 １・・・　しゃへいプラグ ２・・・貫通孔 ４・・・ハウジング ５・・・　液体ナトリウム ６・−・延長管 ７・・・ナツト ８−・・　スクリュー軸 ９・・・制御棒 １０・・・第１のマグネット １１−・・第２のマグネット １２・・・アーマチュア １３・−・受　座 １４・・・加速軸 １５・・・　スプリング １６・・・　ストッパー １７・・・長　孔 １８・・・上部案内管 １９・・・爪 ２０・・・　ストッパー ２１・・・　ショック吸収器 ２２・・・炉　心 ２３・・・　スプリング ２４・・・下部案内管 ２５・・・　ピストン 代理人弁理士　頭出　佐− 第１図 第２ｖＡ 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、モーターにより回転するスクリュー軸にねじ込まれ
   たナツトを上端に固定した延長管によって制御棒の上下
   動を行ない、スクラム時には延長管から制御棒を切離し
   て制御棒単体を炉心に挿入する制御棒駆動機構において
   、前記延長管内にスプリングまたはガスシリンダーで作
   動する加速軸を設け、定常状態では前記加速軸を前記延
   長管内に設けたマグネットにより保持したことを特徴と
   する制御棒駆動機構。 ２、加速軸の上端にはアーマチュアが接続され、該アー
   マチュアはマグネットにより保持されてなる特許請求の
   範囲第１項記載の制御棒駆動機構。 ３、マグネットの上端にはスプリングが設けられてなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の制御棒駆
   動機構。