JPS5960204A - 制御棒駆動機構の位置検出装置 - 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〕 本発明は電動形の制御棒駆動機構の位置検出装置に関す
る。

〔発明の技術的背景〕

従来、沸騰ノ；・、形ｊ１，１子炉の制御棒駆動機構は
水圧により上下に移動するピストンによって制御棒を駆
ｐｊ！＋する水圧形のものであった。しかし、このもの
は制御篠の位置保持のためこの制御棒に連結されるイン
デックスチー−ブの外周に所定間隔でノツチを設け、こ
のノツチにコレットフィンガを係合させて制御棒の位置
保持をなしていた。このだめ、制御４１棒の挿入位置は
上記各ノツチに対応し、た段階的なものとなシ、制御棒
位置の微調１１ｋができない不具合があった。このよう
な不共合を触１消するため、第１図に示す如き゛正動形
の制御棒駆動機構が開発された。すなわち、１は原子炉
圧力容器の下鏡部であって、この下鏡部１を１１通して
制御棒駆動機構ノ・ウノング２が設けられている。そし
て、この制御枠駆動機構ノ・ウソフグ２内にはスピンド
ル３が設けられている。このスピンドル３は外周面に螺
旋状のγ（）ｔあるいは突条たとえばボールねじが設け
られており、モータ４によって１逆両方向に回転駆動さ
れる。そし、て、このスピンドル３にはポールナツト５
が螺合しており、スピンドル３０回転に上ってこの１１
？ニルナツト５が上下に移動するように構成されている
。寸だ、６は駆動シャフトであって、この駆動シャフト
６の下端は上記ポールナツト５に着脱自在に連結され、
また上端は制御棒７に連結されている。そして、通常時
にはモータ４によってスピンドル３を回転し、このスピ
ンドル３の回転によってｙＩ？−ルナット５が上下に移
動し、このボールナツト５とともに駆動シャフト６が上
下に移動して制御棒７を駆動するように構成されている
。また、スクラム時には駆動シャフト６とポールナツト
５との連結が解放されるとともにスクラム水供給管８か
ら高圧のスクラム水が供給され、このスクラム水の圧力
によって駆動シャフト６のみが」二昇して制御棒７を炉
心内に短時間でスクラム挿入するように構成されている
。

また、このような制御棒駆動機構における制御棒の位置
検出装置はたとえば第２図に示す如く構成される。すな
わち１１は回転量検出器であって詠１中、１２．１３を
弁してスピンドル３に連結されている。そしてこの回転
■検出器１１によってスピンドル３０回転量を検出し、
この回転計からポールナツト５の螺進量を検出して駆動
シャフト６の位置すなわち制御棒７の位置を検出するよ
うにｈｑＪ戊されている。しかし、この制御イ１１区動
機構ではスクラム時には駆動シャフト６がポールナツト
７から切離されて上昇するので、上記の如き位置検出装
置ではスクラム時の制御枠７の位Ｉ６を検出することが
できない。

このため、ｐ、Ｊ′１．２図に示す如き駆動シャフト６
の直線移動量を直接検出する位置検出装置を設けること
が検討された。この位置検出装置は従来の水圧形の制御
枠、駆動機構の位置検出装置と同様のものであって、駆
動シャフト６に取付けられた永久磁石１４と、この駆動
シャフト６の移動方向に沿って配列された複数のリード
スイッチ１５・・・とを備えたものである。そして、こ
の駆動シャフト６が移動して永久磁石１４がいずれかの
リードスイッチ１５に近接するとこのリードスイッチ１
５が作動し、よってどのリードスイッチ１５が作動した
丸によって駆動シャフト６の位置すなわち制御ＪｆＩ７
の位置が検出される。しかし、このようなものは制御棒
７の位置が段階的にしか検出できず、精度が低いととも
に多くのリードスイッチ毎に電線を設けねばならず、４
１す造が複雑である不具合があった。

このような不具合を解消するため第３図に示す如き導波
管形の位置検出機構によって駆動シャフト６の位置を直
接検出することが検ｆ＝Ｊされた。すなわち、２ノは余
病製の導波管であって、駆動ンヤフト６の近傍にその移
動方向に沿って没けられている。また、駆動シャフト６
には永久磁石２２が設けられている。そして、上記導波
管２１の中心佃１線に沿って導線２３が張設されている
。戸の導線２３にはパルス電流発生回路２４から・ぐル
ス状の電流が供給されるように構成されている。また、
上記導波管２ノの端部には振動波検出器２５．２５が設
けられ、この導波管２１内を伝わる振動波を検出するよ
うに１１．ｊ成されている。そして、上記心線２３に・
ぐルス屯流が１１ｉｃｊ’ｌるとこの導波管２１の円Ｒ
・ｊ方向に磁界が発生するが、永久？ｉｌｆ石２２の返
済ではこの円周方向の磁界と永久磁石２２の磁界とによ
り、この永久（１（磁石２２に対応した位置においてウ
イードマン（Ｗｉｅｄｅｍａｎｎ　）効果によって導波
管２１に４１．ｉす４！ｉ：動が牛し、この振動波は導
波管２ノ内を伝わって振動波検出器２５．２５で検出さ
れる。よってこの導波管２１を振導波が伝わる速度をあ
らかじめ求めておけばパルス電流の供給から振動波の受
信までの時間によって永久磁石２２の位１１′１すなわ
ち駆動シャフト６の位置を連続的に重接検出できるもの
である。

〔背量技術の間１１α点〕 制御棒駆動機構は放置場所の湯度が約２５０゛Ｃの高ｉ
晶であシ、かつ原子炉圧力容器内から放射線および振動
の影響を受ける。このため、前記導波管形の位置検出機
構では振動波検出器等が高温度によって寿命が短縮され
、壕だ放射線や振動によって誤作動を生じる■」能性が
あり、（Ｍ頼性が低下する不具合があったＯ 〔発明の目的〕 本発明は以」二の事情にもとづいてなされたもので、そ
の目的とするところは導波管形の位置検出機］１りで駆
動シャフトの位置を連続的に高精度に検出でき、しかも
信頼性が高い制御棒駆動機構の位置検出装置を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

本発明は外周に螺旋状の溝または突条を有するスピンド
ルと、このスピンドル舎回転、％＜　ｍｂ　−ｊ−るモ
ータと、このスピンドルに螺合しこのスピンドルの回転
によって上下に移動するナツトと、下☆ｉｌ′、ｊ部が
このナツトに着脱自在に連結されるとともに上端が制御
棒に連結されスクラム時には−に記ナツトとの連結が解
放されるとともに供給されるスクラム水の圧力により」
−封する駆動シャフトとを備えた制御棒駆動機構におけ
る制御棒の位置を検出するものにおいて、上記スピンド
ルの回転量から制御棒の位ｔ６を検出するスピンドル側
位１ごｌ検しＩ口幾４’ｉ”ｊと、上記駆動シャフトに
］（’７．伺けら：ｔ１だ永久磁石と、上記駆動シャフ
トの近傍にとの！１．へ動シャフトの移動方向に沿って
設けらノシ／こ管状の尋波′ｔ？と、この導波管の中心
軸ｈＩ！に沿って５１ト設された導線と、この導線に・
ぐルス状の電ＩＡｃ　＠：　’（Ｊ’、給するパルス電
流発生回路と、土ｈシ１．冶波（ｉ）の☆１１．冒゛１
１Ｓに設けられこの導波管に発生しｌこ］辰動波を検出
する振動波検出器と、上記・ぐルス１Ｅ流発生回路から
の・Ｐルス電流のりＣ生からｌ　ｆｌｌＴ振動波振動波
山６ミ出器波検出寸での時間から制御イＭ・の位１７”
ｆ：を検出するとともに上記スピンドル側位Ｕ！「′検
１」口１を梠からの制御棒位置Ｇ号およびスクラム化号
を受はスクラム時以外ｉ／Ｊ：上記パルス電ｉｆｆ、の
発生から振動波の受信までの時間からイ（Ｉられた制御
ｆ１・）位置と上記スピンドル側位置検出機構からの制
御枠位置信号とを比較しでその結果を表示機構に表示し
１だスクラム時には上記・ｅルス電流の発生から振動波
の受信までの時間から制御枠位置を表示機構に表示する
信号処理回路とを具（６ｉｉ　シたものである。したが
って、通常時には駆動シャフトの位置を直接検出する導
波管形の位置検出装置とスピンドル側位置検１」贋幾横
の検出結果が常時比較されて較正されているので、スク
ラム時にはこの導波管形の位置検出機構の検出結果−を
表示しても充分な信頼性が得られ、よって通常時、スク
ラム時を問わず制御枠の位置を高精度にかつ高い信頼性
で検出することができるものである。

〔発明の実施例〕

Ｕ、下第４図ないし第６図を参照して本発明の一実施例
を説明する。まず第４図を参照して電動形の制御棒駆動
機構を説明する。図中１０１は原子炉圧力容器の下鏡部
であって、との下鏡部１０１を貫通して制御棒駆動機Ｍ
／・ウノング１０２が設けられている。そして、この制
御棒駆動機構ハウジング１０２内にはスピンドル１０３
が設けられている。このスピンドル１０３は外周面に螺
旋状の溝あるいは突条たとえばボールねじが設けられて
おり、モータ１０４によって正逆両方向に回転駆動され
る。そして、このスピンドル１０３にはぎ一ルナット１
ｏ５が螺合しており、スピンドル１０３の回転によって
このポールナツト１０５が上下に移動するようにｔＩＩ
￥成されている。また、１０６は駆動シャフトであって
、この駆動シャフト１０６の下端はｌ　Ｎｔ２ボールナ
ツト１０５に着脱自在に連結され、まだ上ψ１ｊ１１は
制御棒１０７に連結されている。

ぞして、通常時にはモータ１０４によってスピンドル１
０３を回転し、このスピンドル１０３の回転によってゴ
ールナツト１ｏ５が上下に移動し、この１２−ルナツト
１０５とともに駆動シャフト１０６が上下に移動して制
御棒ＩＱ７を駆動するように（１４成されている。また
、スクラム時には駆動シャフト１０６とポールナツト１
０５との連結が解放されるとともにスクラム水供給管１
０８から高圧のスクラム水が供給され、このスクラム水
の圧力によって駆動シャフト１０６のみが上昇して制御
棒１０７を炉心内に短時間でスクラム挿入するように構
成されている。

次にこのような制御棒駆動憬４’：４に設けられた位置
検出装置を第５しＩを参照して説明する。図中り工Ｊは
スピンドル側位置検出機構である。

このスピンドル側位Ｔｉ検出機構１１０はスピンドル１
０３に噛合し、このスピンドル１０３の回転によって回
転きれるウオームボイル１１）を（、ｉｉｊえている。

そしてこのウオームボイル１１１の周縁部には所定の間
隔で複数のピン１１２・・・が突設されている。丑だ、
１１３は機械式のカウンタであって、ウオームボイル１
１１が回転することによってピン１１２・・が１易触し
て作動するように構成されている。しだがって、刻ピン
ドル１０３が回転するとこれに対応してウオームホイル
１１）が回転し、ピン１１２・・・の接触によりカウン
タ１１３がこのピン１１２・・の接ｆＬ＄、数を計数し
、これによってスピンドル１０３の回転１１１を検出し
、制御棒１０７の位ｔ１σを検出するように構成されて
いる。

また、上記駆動シャフト１０６の位置を直接検出する駆
動シャフト側位ｔｐ−検出機構１２０が設けられており
、以下この構成を説明する。上記駆動シャフト１０６に
は永久磁石１２ノが取付けられている。また１２２は導
波管であって金４」ｉ　ＡＡネ・トから形成され管状を
なしている。そしてこの導波管１２２は駆動シャフト１
０６の近傍値ｕｑにこのＩＭへ動シャフト１０６の移動
方向に沿って設けられている。捷だ、この導波管１２２
内にｔよその中心軸線に沿って導線１２３が張設されて
いる。この導線１２３にはノｅルス電流発生回路１２４
が設けられており、このパルス電流発生回路１２４かも
上記導線１２３に・ぐルス状の電流が供４’ｎされるよ
うに構成されている。

まだ、上記導波管１２２の端部には振動波検出器１２５
，１２５が設けられ、との導波管１２２を伝達される振
動波を検出するように構成されている。また、１２６は
信号処理回路である。

そして、上記・やルス電流発生回路１２４からは・ぐル
ス電流と同時にタイミング信号出力され、上記の信号処
理回路１２６に送られるように構成されている。また、
上記振動波検出器１２５゜１２５からの信号は増幅器１
２７を介して上記信号処理回路１２６に送られるように
構成されている。そして、上記パルス電流発生回路１２
４から導線１２３にパルス状の電流が供給されると導波
管１２２に周方向の磁界が生じ、この周方向の磁界と駆
動シャフト１０６の永久磁石１２１の磁界とによってこ
の永久磁石１２１に対応した位置において導波管１２２
に捩り撮動が発生し、この振動波は導波管１２２を伝わ
って振動波検出器１２５．１２５で検出される。

そして上記信号処理回路１２６は・ぐルス電流発生回路
１２４からのタイミング・ぐルスの入力から振動波検出
器１２５，１２５からの信号の入力寸での時間を検出し
、あらかじめ求められている導波管１２２中の振動波の
伝４“１ｉ速度にこの時間を乗じ、永久磁石１２ノの位
置すなわち駆動シャフト１０６の位置を検出するように
構成されている。また、この信号処理回路１２６には前
記スピンドル側位置検出機＋１ヶ１１０のカウンタ１１
３からの信号が入力され、スピンドル１０３の回転量か
らポールナツト１０５０位動すなわち駆動７−＼・フト
１θＧの位１とｔを求めるように構成されている。寸だ
、この信号処理回路１２６にｔｅｌ刀１，１了ｒＩ７ｉ
のスクラム信号Ｓが入力される。そしてこの’ＩＱ−Ｖ
Ｊ処理回路１２６はスクラム信号Ｓが人力されていない
場合すなわちスクラム時以外の時には、鳴動シャフト側
位置検出嵌（１イ１２０からのｆＪＩ−号にもとづいて
求めた制御棒位置をスピンドル側位置検出機構！」）か
らの信号にもとついて求めた制御棒位置と比較して較正
し、表丁饋（１″Ｆ；　７　、ｌ？　ｓに表示させ、ま
だ画！ｔｉｌｌ省？４１棒位置に差が生じた場合には異
常が生じた旨を表示も（構１２８にべ示するように構成
されている。まだ、スクラム信号Ｓが入力した場合すな
わちスクラム１１．５になよ、駆動シャフト側位置検出
機措７　、＞　ｏからの信号にもとづいて求めた制御棒
位置とスピンドル側位置検出機構１１０からの信号にも
とづいて求めたｉｂｆ制御棒位１６′との比較はおこな
わず、駆動シャフト側位置検出機構生からの信号にもと
づいて求めた制御棒位置をそのまま表示機構１２８に表
示する。なお　、２１Ｇ　６図にはこの作動のフローチ
ャートを示す。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明は外周に螺旋状の溝寸だは突条を有す
るスピンドルと、このスピンドルを回転１翳動するモー
タと、このスピンドルに螺合しこのスピンドルの回転に
よって上下に移動するナンドと、下端部がこのす、トに
着脱自在に連結されるとともに上端が制御棒に連結され
スクラノ・時には−に記ナンドとの連結が解放されると
ともに供給されるスクラム水の圧力によシ上寺１する駆
動シャフトとを備えた制御棒、駆動機構における制御棒
の位置を検出するものにおいて、上記スピンドルの回転
量から制御枠のイ１）：置を検出するスピンドル用１検
出値置検出椹！　４’ｌ’ｌと、上記駆動／ヤフトに取
付けられた永久磁石と、上記１駆動シヤフトの近傍にこ
の駆動シャフトの移動方向にと１）って設けられた管状
の導波’Ｒと、この導波管の中心中ｉｌ＋　紳に沿って
張設された導線と、この導線に・９ルス状の電流を供給
するパルス電流発生１ｉ」１路と、上記導波管の端部に
設けられこの導波管に発生した振動波を検出する振動波
検出器と、上記ノ♀ルス１（Ｌ流発生回路からのノヲル
ス電流の発生から十−振動波検出２片の振動波検出器で
の時間から制ｆ１１１１４拳の位１６を検出するととも
に上記スピンドル１１１１位１１′７検出機イ１４から
の制御棒位置イａ−ｊ；およびスクラム１１イ号を受は
スクラム時以外は上記パルス市：流の発生から振動波の
受信捷での時間から得られた制側Ｉ棒位置と上記スピン
ドル側位僅検出機構からの開側１棒位ｊｉ！（信号とを
比較してその結果を表示機構に表示し１だスクラム［１
，１，には上６己・ぐルス電流の発生から振動波の受信
までの時間から制御棒位置を表示機構に表示する１１１
号処理回路とを具備したものである。したがって、通９
；；時には駆動シャフトの位１ｉ／、ｊを直接検出する
導波管形の位置検出装置とスピンドル側位６”（１“（
・Ｘ７出磯構の検出結果が常時比較されて較正されてい
るので、スクラム時にはとの導波管形の位置検出装置の
検出結果を表示しても充分な信頼性が得られ、よって通
常時、スクラム１１Ｔを１］１１わず制御棒の位置を高
４１“５度にかつ高い信頼性で検出することができる鳩
その効果は犬である。

【図面の簡単な説明】

第１図ｄ、電動形の制御棒駆動機構の概略構成図である
。第２図は位置検出装置の従来例の概略構成図である。 第３図は位１ｉ！＋’検出装６′１１の他の４ノｆｉ来
例の概略構成図である。第４図ないし２０６しＩ　！−
Ｊ：本発明の一実施例を示し、第４図は電動形の制御外
駆動機構の概略構成図、第５図は位１ｒ１１ｔｊ＞　Ｉ
Ｊ、！装置１りの概略構成図、第６図６、フローチャー
］・である。 １０．７　　・スピンドル、Ｊ０４・モータ、１０５冒
ドールツーノド、１０６・・・、駆動シャツｆ−１１０
７・・制ｆｉ’ｌｌｌ棒、１１０・・・スピンドル側位
置検出情構、１１３・・カウンタ、１２０・・・＋ｉａ
＜動シャフト側位置検出わ１．”１手、１２１・・・永
久磁イ１．１２２・・・導波管、１２３・・導線、１２
４・・・パルス電流発生回路、１２５・・・振動波検出
器、１２６・・・信号処理回路、１２８・・・表示槻槁
。 第２図 第３　ＤＪ 第６図 −１７＝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外周に螺旋状の溝まだは突条を有するスピンドルと、こ
   のスピンドルを回転駆動するモータと、このスピンドル
   に螺合しこのスピンドルの回転によって上下に移動する
   ナツトと、下端部がこのナツトに着脱自在に連結される
   とともに上端が制御ｌｌ梓に連結されスクラム時には上
   記ナツトとの連結が解放されるとともに供給されるスク
   ラム水の圧力により上昇する駆動シャフトとを備えた制
   御棒駆動機構における制御棒の位置を検出するものにお
   いて、上記スピンドルの回転量力・らｆｌｉｌＪ御棒の
   位置を検出するスピンドル側位置検出＋Ｑ”ｅ　４Ｖ’
   ｉと、上記駆動シャフトに取付けられた永久磁石と、上
   記駆動シャフトの近傍にこの駆動シャフトの移動方向に
   沿って設けられた管状の導波管と、との導波管の中心軸
   線に沿って張設された導線と、この導線にパルス状の電
   流を供給するパルス電流発生回路と、上記導波管の端部
   に設けら、れこの導波管に発生した振動波を検出する振
   動波検出２：９と、上記パルス電流発生回路からの・や
   ルス電流の発生から上記振動波検出器の振動波検出まで
   の時間から制御棒の位置を検出するとともに上記スピン
   ドル側位Ｉ６検出磯構からの制御棒位置信号およびスク
   ラム信号を受はスクラム時以外は上記ノＥルス電流の発
   生から振動波の受信までの時間から得られた制御棒位置
   と上記スピンドル側位置検出機構からの制御棒位ｔ４悟
   号とを比較してその結果を表示機構に表示しまたスクラ
   ム時には上記パルス′亀流の発生から振動波の受信まで
   の時間からｆｉｉ制御棒位置を表示機構に表示する信号
   処理回路と奮具備したことを特徴とする制御棒駆動機構
   の位置検出装置。