JPS5934190A - 原子炉用制御棒駆動装置 - 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〕 本発明は原子炉用制御棒駆動数「に係り、特に原子炉運
転中の異常時に外部から操作することなく、駆動機構内
で電気回路が自動的に動作し、制御棒をスクラムし、安
全に原子炉を停止することができる制御棒駆動装置に関
する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

高速増殖炉用制御棒駆動機構は原子炉運転上の安全性お
よび信頼性を高めるために、従来から動作機構の異なる
２種類の装置が設置されている。

しかし、将来実用炉の段階になると、この２種類の制御
棒駆動装置だけでは軽水炉における硼酸水注入系の様な
多様性がなく、安全上は必ずしも十分とは言えないと考
えられる様になってきた。

そこで第３の制御棒駆動装置として、両者とも動作原理
が異なり、しかも外部から操作することなく、原子炉の
異常時に自動的に動作する炉停止装置を設置することが
考えられている。

その炉停止装置はすでに国外では何種類かのアイデアが
提案されている。そのなかで最も実現性が高いと推察さ
れるのは制御棒を駆動機構の延長軸下部に設けた電磁石
で吸着保持し、原子炉の異常時にはこの電磁石の昇温に
より鉄心のキュリーポイントを利用して保持力を低下さ
せることにより制御棒を自動的にスクラムする装置であ
る。

しかし、この装置では原子炉内で駆動機構の電磁石を、
制御棒の周囲燃料出口の冷却材により昇温する必要があ
り、下部案内管に燃料ピンを組込む機構および炉心上部
機構内で特殊な流路な構成する管路な設けなければなら
ないなど、いずれもかなり困難な構造変更を必要として
いる。

また、第６の炉停止系の機構を設けることは、炉心にお
けろ制御棒の本数を増加し、その増加分だけ燃料集合体
の本数を減少することＫなるので炉心設計上、極めて不
経済な原子炉になるものと考えられる。

〔発明の目的〕

本発明は以上の問題点を解決するためになされたもので
、従来の制御棒駆動機構に第３の炉停止−系の機構を付
加して制御柿木数を増加することなく原子炉の安全性を
増加した原子炉用制御棒駆動装置を提供することにある
。

〔発明の概要〕

本発明は原子炉炉心内に植設された案内管に挿入された
中性子吸収体を炉容器じゃへいプラグ上に設けた駆動機
構により延長管と連結して操作する制御棒駆動機構にお
いて、前記延長管の上部案内管下端に熱電対を設け、前
記駆動機構内に設けた温度制御器により前記駆動機構内
のマグネットの電源を遮断し自動スクラムさせることを
特徴とする原子炉用制御棒駆動装置である。

そして、本発明によれば原子炉の異常時に制御棒案内管
に隣接する燃料集合体の冷却材出口温度が異常に高くな
り、熱電対の出力信号が温度調節器の設定値を越えると
スクラムマグネットの電源が遮断されて制御棒か自動ス
クラムすることにある。

〔発明の実施例］ 以下、図面を参照しながら本発明の一実施例を説明する
。

図において、符号１は炉上蓋であって、その炉上蓋１の
上に配設されたノ・ウジフグ２内には駆動モータ３によ
りて駆ｆｉｈ回転されるリードスクリュ４が長手方向に
設けられている。

そのリードスクリュ４には上下動のみ可能で下面に電磁
石５を装着したポールナツト６が螺合せしめられ、その
電磁石５にはアーマチュア７を介して駆動軸８が結合さ
れている。

上記駆動軸８の下部は前記ノーウジフグ２内に設けら鱈
、た加速シリンダ９０頂壁９ａを貫通し、加速シリンダ
９内に上下方向に摺動可能に配設されたピストン１．０
ＶＣ連結固着されている。

そのピストン１０には炉内に設けられた上部案内管１１
内に同軸的に設けられた内、外側両エクステンションロ
ッド１２　＋　１３が連結機構１４を介して連結されて
いる。

前記加速シリンダ９のビ′ストン上部室９ｂはガス系ユ
ニットＧに接続されており、さらにそのピストン上部室
９ｂ内にはピストン１０　’＆下方向に附勢する加速ス
ブリンダ１５が配設されている８また前記外側エクステ
ンションロッド１３の下端には制御棒１６の頂端部に設
けられたノ・ンドリンクヘッド１７　と係合し得るラッ
チフィンガ１８が設けられている。

内１１１＋エクステンションロッド１２の下端には一ヒ
記ラッチフィンガ１８の内側面に当接し、そのラッチフ
ィンガ１８との相対的移動によってラッチフィンガ１８
を開閉するカム部材】９か固着され、上記ラッチフィン
ガ１８およびカッ、部材】９によりグリッパ機構が溝底
されている。

しかして、通常そのカム部材１９によりラッチフィンガ
１８を押し拡げた状態とすることによってラッチフィン
ガ１８が制御ＩＭ’１６のノ・ンドリングヘッ２ド１７
な係合せしめられ、外側エクステンションロッド１３の
下端に制御棒１６の頂端部が把持されている。

一方、原子炉容器（図示せず）内に装置された炉心部２
０　ｖＣは、上下方向に延び前記制御棒１６を案内する
下部案内管２１が設げられている。

またハウジング２内の上部には温度制御器２４が配設さ
れ、温度制御器２４に温度センサとして熱電対２５が接
続されている。

熱電対２５の先端は上部案内管１１の下端部に位置して
いる。

温度制御器２４の一方のリード線２６はハウジング２の
上端面に固定したコネクタ２７　Ｋ接続し他方のリード
線２８は電磁石５に接続している。

コネクタ２７はリード線２９により電源３０に接続して
いる。

また電源３０かもコネクタ２７を介し接続したリード線
３１は電磁石に接続している。

なお、図中符号２２　、２３はそれぞれストロークベロ
ーズおよびラッチベローズ、　３２は燃料集合体、Ｌは
冷却材液面である。

しかして、通常の制御棒１６の駆動に際しては、駆動モ
ータ３によってリードスクリュ４を回動することによっ
て、ポールナツト６、電磁石５、駆動軸８、およびピス
トン１ｏを介して内外側エクステンションロッド１２　
、１３が上下動せしめられ。

それによって制御棒１６の上下動制御が行なわれる。

図は全ストロークの引抜状態を示し、制御枠１６は炉心
２０より上方に引抜かれた状態にある。

一方、原子炉のスクラム時には電磁石５の電源３０を遮
断することにより上記電磁石５から消磁によってアーマ
チュア７が電磁石５かも釈放され、内外側内エクステン
ションロッド１２　、１３は加速シリンダ９内の加速ピ
ストンがガス圧で加圧され、ガス圧および加速スプリン
グ１５０作用によって駆動軸８とともにピストンｌＯが
加速されて急速に下降せしめられ、内外側エクステンシ
ョンロッド１２１１３等とともに制御棒１６が下部案内
管２１内を急速に落下し炉心に挿入され、スクラム動作
が行なわれる。

また、原子炉運転中に何らかの原因によって加速シリン
ダ内のガス圧が失われていても、ピストン１０ハ加速ピ
ストン１５によって下方向に附勢されているので、スク
ラム時には上記加速スプリング１５の作用によってピス
トン１０が急速に降下せしめられ、スクラム時間が所定
時間を超過することは確実に防止されイ）。

なお、加速ピストン１５の力としては、スクラム開始時
にピストンとシリンダ壁との静止摩擦力に打ち勝つ穆度
であれば、スクラム初期の加速力としては十分であり、
それ程大きな力は必要でなＶｌ。

捷だ、スクラム後制御棒１６を再び運転時の位置に引上
げるには、駆動モータ３により電磁石５をアーマチュア
７と接する位置１で下降させ、電磁石を励磁してアーマ
チュア７を吸着し、再度駆動モータ３により駆動軸８を
引き上げることにより、制御棒１６ヲ引抜位置に戻すこ
とができる。

さらに、燃料交換時には、ピストン１０の下方に設けら
れた連結機構１４を操作して内側エクステンションロッ
ド１２を下方に移動させてラッチフィンガ１８ヲ閉じ、
外側エクステンションロッド１３　と制御棒１６の連結
を解除し、制御棒１６を下部案内Ｗ　２１に全挿入した
状態で駆Ｕ１軸８等を引上げることによって、制御棒駆
動装置を炉心から完全に分離した状態とすることができ
、しやへいプラグの一部分である回転プラグを回し、燃
料交換機を使って燃料交換作業を行なうことができる。

〔発明の効果〕

本発明は上述した通常のスクラム操作の外に、上部案内
管１１の下端に熱電対２５な設け、その出力信号を駆動
部ハウジング内に設けた温１■制御器２４に接続し、ス
クラム電磁石５と電源３０との電気回路をこの温度制御
器２４で開閉操作するものである。

即ち、原子炉の異常時には、炉心２０内の制御棒案内管
２１に隣接する燃料集合体３２の冷却材出口温度が異常
に高くなるので、温度制御器２４の設定温度を通常運転
時の燃料出口温度より若干高く設定しておけば、熱電対
２５の出力がこの設定値を越える。そして、温度調節器
が作動し駆動機構内のスクラム電磁石５の電源回路を遮
断し、外部操作盤から制御信号が入らなくとも、自動的
に制御棒をスクラムすることが出来る。

以上に述べた様に、本発明によれば従来の制御棒駆動機
構に温度検出用の熱電対と、温度制御器を絹込むだけで
、現在考えられている第６の炉停止系と全く同等の機能
を付加することができる。

本発明は上記実施例に限らずスクラム電磁石により延長
管下端のラッチ機構を解除して、制御棒のみをスクラム
させる形式の制御棒駆動機構についても実施可能であり
、極めて有効な手段と考えられる。

また、技術的にも、上部案内管への熱雷１対の取付と、
駆動機構内への温度匍丁御器の組込みであり、：従来技
術で十分に実施可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る原子炉用制御棒駆動装置の一実施例
を示す断面図でおる。 ４　・−・　リードスクリュ ５・・・電磁石 ６　・・・　ポールナツト ８・・・駆動軸 ９　・・・　加速シリンダ １０　　・・・　ピストン １２　　・・・　内ＩＱ−ｒ−クステンションロッド１
３　　・・・外側エクステンションロッド１５　　・・
・加速スプリング １６・・・制御棒 ２４　　・・・　温度制御器 ２５・・・熱電対 ３０・・・電源 代理人弁理士　悄山　佐−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　炉上蓋上に配設されたハウジング内に加速シ
   リンダを設け、その加速シリンダ内に摺動可能に内蔵さ
   れたピストンを、リードスクリュに螺合されたボールナ
   ツトに電磁石を介して連結された駆動軸の下端に固着す
   るとともに、そのピストンの下部に制御棒を把持するグ
   リッパ機構を設けた内外筒エクステンションロッドを連
   結し、サラニ上配加速シリンダ内に、上記ピストンを下
   方に附勢する加速スプリングを配設しかつ前記炉上蓋下
   面に上部案内管下端し、この上部案内管下端に温度セン
   サを設け、この温度センサを温度制御器に接続し、この
   温度制御器を前記電磁石の電源に接続したことを特徴と
   する原子炉用制御棒駆動装置。
2. （２）　　温度センサは熱電対からなり、ハウジング内
   の上部に設けられた温度制御器に接続されてなることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の原子炉用制御棒
   駆動装置。