JPS6014196A - 加圧水型原子炉における中性子吸収体要素のクラスタの操作装置 - 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】 発明の分野 本発明はスペクトルシフト制御をもつ加圧水型原子炉に
おける中性子吸収材要素のクラスタを忰作するｇｌｉ！
？、に関する。

スぜクトルシフト制御をもつ加圧水型原子炉は、フラマ
トーメ会ネ上が７９ｇ２年７０月２７日に出願した仏国
特許出煽自第ｇ２／／ｇ、０／／号と１９ｇ、２年７．
２月ｇ日に出願した仏国特許出願第ｇ、２／２０．Ｓ’
１３号に説明され、そして知られている。

このような原子炉は、原子炉の運転サイクルの久々の段
階で中性子エネルギスペクトルを汲えることによって、
核燃料を上手に利用できる。原子炉の運転サイクルの第
１部分の間に、中性子吸収材要素のクラスタを炉芯の中
へ導入し、炉芯の減速材の容積を減らすことによって−
また低エネルギーの中性子を吸収することによって中性
子スペクトルを強める。原子炉の運転サイクルの第２部
分において、吸収体要素のクラスタを原子炉の炉芯から
引き出し、第１段階中に形成された核分裂性物質を消費
する。吸収材要素は、好１しくけ中性子衝撃作用で核分
裂性物質に変換出来る親物質である。この親物質は大成
ウラニウム２３３を低い割合で含むウラニウムである。

スペクトルシフト制御をもつ原子炉は、その出力に関す
る限り通常の型の加圧水型原子炉と同様の方法で制御さ
れる。この出力制御は制御棒の集合体によって確実にな
され各制御棒は、通常、電磁制御式ラチェットからなる
駆動機構によって炉芯の中で垂直に動かされる。原子炉
の炉芯は垂直に１だ並んで配置された角柱の集合体から
成り、各集合体は案内管の集合体を有し、ＩＩｉ制御４
仝を形成するクラスタの吸収体要素のクラスタをこの案
内管の集合体に可変の深さに導入することができる。

制御棒は原子炉の炉芯の集合体の一部分とのみ関連し、
制御棒を収容しているこれらの集合体の各々はこの制御
棒を正確に垂直に移動きせるための機構と関連している
。

制御棒とは違って、スペクトルノフト５ｌｉｌ制御ｇ値
の吸収体クラスタは、原子炉の運転サイクルの段階中ク
ラスタを収容する集合体の中の一定位置即ち、サイクル
の第１段１着中最大４＋？ｊ人位置にあり、サイクルの
第２トＬ１竹中、完全斤引出し位（伐にを）る。

特許川原ｆ１第ｇ、２／２０．Ｓグ３号には、制御装置
が記載されており、この装置は原子炉の運転サイクルの
第１段階の終わりに、原子炉の出力を制御する１９１１
　ｃＤ棒の移動と、同じ集合体と関３ｊ：ｉ　ｌ、た、
スペクトルシフト制御の為の吸収体クラスタの引き出し
の両方を行うことを可能にする。

事実、制佃１棒とスペクトルジフト１ｌｌＪ御の為のク
ラスタを、制御枠の快素を収容するようになった案内管
の箸／の集合体と、スペクトルシフト制御の為の吸収体
クラスタを収拝するようになった案内管の第λの集合体
とからなる同じ燃料集合体と関連させることが望捷しい
。

特許出願第ｇ２／２θ、３’７３号は、下部に制御枠を
固定した第１・鍍状制御軸と、第１制御軸の中にこれと
同ｔｌＱｌ＋に配置され、下部にスペクトルシフト制御
の為の吸収体クラスタを固定した第コ制御軸とを備えだ
装置を説明している。

第１　ｔＩｆ制御軸はその外表面に溝を有し、普通のフ
チエツト装置によって第１詞御軸を７段ずつ移動させる
。この泪Ｉｎ軸は、大きな高石の垂面な漏洩防止包囲体
の中で移動し、該包囲体は原子炉容器の蓋に固定されか
つ、この原子炉容器の内部容４１ｉと連通ずる。ラチェ
ット］幾植はこのｎ囲体に固定されている。上方への移
動の終わりに、第１　ｊ’ｉｌＪ御軸は制御棒の最大引
き出しに相当する位置を越えてコ、３段余分に移動する
ことが出来る。第１制御軸のこの高所オーバーランによ
り、第２　’＋１ｒｌｌ呻軸を第１制御軸にひっかける
フィンガーを開放位置におくことができる。

第２制御−１は、内面が円筒を形成している４３／制御
軸の中で、ピストンを形成する密封セグメントを備えた
拡大部分を有している。従って、ピストンと関連した密
封セグメントの外径は、ピストンと円筒との間に漏洩防
止密封を作るように、第１制御軸の内径と等しい。排気
弁が、１洩防止包囲体の上部に配置され、この弁を開く
と、第２　ｊｆ＋ｌｊ（卸ｒ、ｄｌｌのピストンより上
の第１制御１抽の内容積の上部の中の圧力低ドを生せし
める。＠　／　ＧＩｊｌＪ　９１）軸が高所オーバーラ
ン位置にあるので、原子炉の運転サイクルのり３７段ｉ
階の＜Ｓ！わりに、この弁を開くと、スペクトルシフト
制萌１の為の吸収体要素のクラスタを引き出し、そして
クラスタをり珂／制御軸内の高い位置におくことができ
る。この位置で、第１ｆｌｉ制御佃Ｉで支持されたピデ
ットフィンが−により、９１＜　２　’ａ３１１４１１
　ｔｈＩ＋　ｒ、１　第１　ｆｌｉｌｉ　１ｊｌ　＋！
ｉｆ：　上Ｋ　ヒ’：）　カケ７）　ｉｃ　トカ可能に
なる。

原子炉の連転サイクルの第２段階中、Ωつの制御軸は一
体になりスペクトルシフ）　ｉ０制御の為の吸収体クラ
スタは”’ｊ　偶１　ｉ、Ｍの動きにスロ従１−る。し
かしながら、とのサイクルの第２段階に２いて、制御棒
は引き出これた位置に殆んど常に涌まる。

このような装置は非ｒｓ　Ｋ　ｒｊｉ単で、原子炉の４
９７７造上の修正金要しないが、原子炉の運転サイクル
の第１段１昔中、制伊ｊ棒の移（助の毎に第２酬愼Ｉｕ
のピストンの慴」？［セグメントと第１　匍ｆ　何’軸
の内面との間に滑りすｌ靜倉し続けるという欠点をイイ
している。

皐実、スペクトルシフト制ａ９の為の吸収体クラスタと
第λ制御軸は、この全段南中不動でありり九／軸と制御
棒は主として局部域で非常に頻繁に動かされる。

第コ制御軸のピストンは、第１段階の終シに、非常に短
い間単独で使用されるが、このピストンの密封セグメン
トは摩耗し、第１制御軸の内面の摩擦による劣化をうけ
る危Ｉ食がある。

更に、第１制御軸の上方移動中、密手［セグメントが第
１制御軸の内面とたえず接触している為、第コ制御軸は
ひきずられる危険がある。

発明の概要 本発明の目的に、スペクトルシフト制御をもつ加圧水型
原子炉の中性子吸収要素のクラスタを操作する装置にお
いて、燃料集合体を有し、その一部において、一方では
、垂直案内管の；１ｇ／集合体が原子炉制御棒の制側１
された移動をｏＪ能にし、他方では、垂直案内管の第２
果合体が中性子吸収体要素のクラスタの導入を町■ピに
し、中性子吸収体のクラスタは原子炉の連Ｆ−２，運転
段階中対応する果合体の吊大挿入位ＩＶｊ、か、完全引
出し位置のいずれかにあり１．１ｉｉＪ御棒の各々は、
その上部が原子炉容Ｔ′黛の内部容積と１・８通するμ
ｉ洩防止包、Ｉｎ２体の中で、Ｉｉｇ状ノに状のｆバ／
Ｊｒｌ°直＋Ｉｉ制御輔に硬結され、吸収体クラスタの
各々ｒｒｓ、その上部が、第１１ＩＩＪ　ｍｌ　１１１
１１の中に同４１１に１１τかねた第ａ２　ｆ！ｊ’Ｊ
　（＋ル軸に連結され、吸収体のクラスタを掃作する装
置は、第二制イ卸輔の拡大部分によって形成されたピス
トンを肯え、該ピストンは第１　＋’１ｉｉｌ　＋１Ｔ
ＩＩ　＋ｌｉの内部円筒形空間の中で移動可能でありか
つ吸収体のクラスタの高い引出し位１σにおいて、第１
制御・！ｌ＋の内部空間内でピストンより」二に１１：
じた圧力低下の作用で、移動することができ、これによ
って高所オーバーラン位置で第１制御軸に第二Ｈｉｌｌ
　ｊｉｌ：［１軸をひつンノ・け、この操作装置は、１
団１卸枠の移動中、ピストンと第１制御軸内部円筒形空
間との１１１１に１１・耗を生ぜしめる孕捺を避けるこ
とを町（止にし、かつ又１ｖ）、収体安素のクラスタが
最大挿入６１直（ｔこある””「、Ｘ＋＜　／佃制御軸
の上方移動中、′第二’＋Ｉｉｌ　（ｉ＋４１　ｌ１ｑ
ｉｌが’：ｌ＋　／　ｆｌｌ’ｊ　１４１　ｉ細によっ
て引きずられる危険を爲７γ１−１することを口Ｔ　Ｍ
ｌ：　Ｖこするようにした、装ＬＭを提案するものであ
る。。

この目的の為に第１　ｆｌ：１１御軸の内部円筒形９間
は第１制御州１の長さの大部分にわたって第１の直径の
第１領域と、執／　ｎｉｌ徊１蘭が、■所オーバーラン
位置へ来るとき、低位置で第λ制御軸のピストンを囲む
第１制御軸の下部に相当する第１領域の小部分に亘って
第１領域の直廊よりも実質的に小さい第λの直径をもち
、截頭円錐形部分によって第１領域に連結された第２領
域とを有し、ピストンはその笥囲に少くとも７つの半径
方向に拡張可能な環状の密封セグメントを備え、該セグ
メントの直径は応力のかかつてない状態では、円筒形空
間の第１領域の直径よりも実質的に小きくかつ第、２領
域の１Ｇ径と同一であり、該セグメントの半径方向の拡
張は、第１　ｆｔｌ制御軸の内部空間が低下圧力下にモ
茂かれ、ピストンがこの内部空間の第２領域から上方に
２龜動する時、密封セグメントが第１領域で第１　Ｘｊ
τ１１伺ｌ輔の内面と滑動接融す為ようになるに十分で
ある。

本発明を正しく理解する為に非限だ的な実施例を例示と
して、松材図面を参照して、スペ、クトルシフ）　ｊｊ
＋制御をもつ加圧水冷却式原子炉の燃料親要素のクラス
タを操作する為の装置を説明する。

実施例 第１ａ図は、第１制御軸２の下部を示し、この１１１１
Ｆｉ、図には示されていない原子炉容器の舊に一体的に
固定され、原子炉容器の内部容積と連迫している漏洩防
止閉部容器１の中に配置されている。

第２制御＋１１１１３は、第１ａ図及び第１ｂ図でわか
るように、管状の制御＋ｉｌ＋　２の中に閉釦容器１に
関して制御ｉｌｌ　２と同１ｈｌｌに配置される。

１１４制御ｆｆ１ｉ　２はその下端が装置５を介して制
御棒の連結部４に連結され、第２の制御用）３は装置７
を介して親装素クラスタの連結部６に連結されている。

固定装置５及び７は特許出願第ｇ　２／２０　、　！ｒ
４ｔ３号に説明しである。

管状の制御軸２は、ａｉ制御１ＩＩＩ２の全長と比較し
て非常に短い長さの小径域１０を備えている。この小径
域１０は、その上に位置する第１制御軸の内部円筒形空
間の部分から截頭円離形の支持面１０％によって分離さ
れている。この小径域１ｏの長さはほぼ／ＳＣｍであり
、制御軸２の長さは１１．ｍ以上である。この小径域１
０は、制御軸２の下部に位置し、制御軸２の外面はこの
制御軸に亘って等間隔をなした連続環状溝１２を作るよ
うに加工されている。

漏洩防止包囲体１は、３つの巻線とλつのラチェットユ
ニット１５．１６とを備えている電磁ユニット１４を在
来の方法で支持し、２つのラチェットユニツ）１５．１
６はそれらの歯が第１制御軸の溝と協働するようになっ
ていて、第１制御軸を垂直方向に移動させる。

第１制御軸２はその上部に第１制御軸２をひっかけるた
めのビデットフィンガー１８を備えている。制御！１１
］２が漏洩防止包囲体１の中で高所オーバーラン位置に
入り込んだ時に、マントル１９によシこれらピ？ットフ
イン〃−を作動させて開放することができる。次に、マ
・ントル１９は、フィンｇ−１８の開放動作のために漏
洩防止包囲体の上部の肩２０に当たるようになる。

第２Ｔｉ）ＩＩ　（ｉ：Ｉ　＋１ｊｉ１３にｔ、”（を
ンｆ−９セグメント２３を備えかツ第λ制（ｉ’ｓＪ　
ｆｌｉ：Ｉｆ　３　（７）下ｆｉｌ！　Ｉｃ　’１Ｊｉ
ｊ定されたＦＪＪ　’ｉｌ素クラスタの上方移動による
引抜きのだめのピストンを形成する拡張５ｇｌ５分２２
を有している。

漏洩防止包囲体はその上部か低圧回１＆　２４に連結さ
れ、この回路２４は制御弁２５を有している。

第１ａ図及び第１ｂ図において、ｊｉｉｌＪ御囮１２及
び３はそれらの低位置で示されており、第２　？ｌｉｌ
制御軸３は原子炉の運転サイクルの第１段階の全体に亘
ってこの似位ｉ？’ｔに留まっている。原子炉の運転サ
イクルの笛／段階の終りで、原子炉内の制御棒に連結さ
れた舗２は全て、ｄ；’ｄ洩防止包囲体１内の高位置に
持ち来だされる。朋制御軸２のこの上方、移動の終わり
に、マントル１９は眉２０に当たるようになり、マント
ル１９より上の需１　歯Ｉ　１１’ｌｌ！　２の上部は
、漏洩防止包囲体の上部チャンネル２７に係合する。

この位置では低圧回路２４はｉｌｉ制御輔制御内部の円
筒空間と直接連通する。ｆｉｊｌｌ　１＋１１１薗１２
の６１１は、制御軸２が数ステラフ０の大きさでわずか
な高ｒＪ［オーバーランを行なうことが狂（照として可
能であるように設計されている。制御軸２のこの筒所オ
ーバーラン中にマントル１９はフィンガー１８を開放方
向に作動する。制御１１１２の小径域１０の位置は、こ
の小径域が制御軸２の高所オーバーラン中、依然として
低位置にある制御ＩＩＩＩＩＩ３のピストン２２の廻り
の位置へくるように選択されている。応力のかかつてい
ない状態では、直径が制御軸２の飴域１０の内径に近い
半径方向に拡張可能なセグメント２３はピストン２２よ
り上に位置するｊ）ｉ！制御呻２の内部の円筒空間の部
分とピストン２２より下に位置するこの内部円筒壁間の
部分との間を硲実に隔絶する。

操作装置は制御ｌｌｌ１ｌＩ３及び親委素燃料のクラス
タの引上げに備える。この目的の為に弁２５が開かれて
チャンネル２７及びピストン２２より上の制御軸２の内
部円筒空間の中に著しい圧力１戊下を生じさせる。この
圧力低下はピストン２２より下では生じない、なぜなら
ばセグメント２３が密封を作り、すなわち制＠ｊ軸２の
内部円筒空間の中に少なくとも相当な圧力低下をもたら
すからである。

ピストン２２の１１１１ｊＩＩＩｌｌＫ加わる圧力差に
よシ、御御州１２の中のｊｊ１１個１１１１１’ｉ１３
　？ｉｌ−持ち上げ、セグメント２３を、小径域に４入
゛Ｔることによシ漏れ止め密封が成された後、セグメン
ト２３が小径域ＩＯを立ち去る時、セグメント２３を側
１卸川１２の円筒空間の内向に押付けるのに十分、セグ
メント２３は半径方向に拡張する。

これらのセグメント２３を、小径域でも゛制御軸２の内
部空間の大径域でも密封を保証するために、どのように
作るかは残りの説明かられかるだろう。

’ｉ’ｊ１１　＋１１４１　＋帥３は、端′−伜止都に
よりＩ肺を停止させるとき才で：１ｊｌｌ　Ｉ卸ＩｉＩ
！！　２内で上昇し、従って、フィンガー１８に係合す
る為に′制御軸３に加工された溝Ｑま、フィンガー１８
に面する位置にある。次に、＋３１１　ｍｌ＋ｌｑｂ　
２のわずかな下方移動により、フィンガーを閉じ、１ｊ
＋ｌ］　ｊ卸目和２及び３を一１不化させる。

；廿ＩＪ　ｒ＋ｌｌ　（呻２と一体オパｔすｉｌｉ！Ｉ
　ｉｎ梯の移動中、第二仙＃軸３が第１ａ図乃至己／ｂ
図に示すような低位置にある（ＩＪｌ　ピストン２２及
びセグメント２３は但旨＋；−１１・：２１１２の内部
空間の大１萌域の禎域の中にある。

セグメント２３と匍ｊ御棒２のＰｑ面とσＥ）間の隙間
により、セグメント２３とｆｊｌｉ　ｍ　６ζｂ　２の
内面との１１ｉ１に何等摩擦なしに１ｉｔｌＪ　（；［
１１樺を移動させることができる。

この隙間は、匍Ｘ御輔２の内部伊１Ｆ、１大径部すなＪ
つち走行部の直径と、小径域１０の内径との差と同じ程
ばの大きさのものである。この隙間すなわちこ゛の直径
差は／ミリメートルの１０分の）、３乃至３ミリメート
ルであるのがよく、好７トシ〈は／ミリメートルの７０
分の３乃至３ミリメートルで４ちる。

応力のかかつていない状態でのセグメント２３の直径は
、小径域１０の直径よりもわずかに大きいのがよく、制
御軸２の上方移動の終わりに、これらのセグメント２３
ンまねすかな摩擦とセグメント２３のわずかな収縮を伴
って小径域１０に入り、しだがってセグメント２３はピ
ストン２２　Ｃ）　ｉ＋ｌ＋ｉ　９１１１に非常により
密封を保証する。

これらのセグメント２３は小径域ｌＯの１ム径よりもわ
ずかに小さい直径をイｊするのがよくピストン２２の両
側の圧力差は、セグメント２３と小径域１０の内面との
間の空間内の高い圧力低下により作られる。

あらゆる場合において、圧力差によるセグメントの半径
方向の拡Ｉ屏は、小径域］　（＋に入るピストン２２に
より引きおこされる。制否ｌ俸の移１力は、セグメント
２３の摩耗なしに、また、＜ｔｉｌｌ側１　ｅ　３がｎ
ｉ制御軸２によって引きずら１することなしにおこる。

摩耗部材２９はセグメント２３を半径方向の衝撃から保
護し、上部セグメント２３ｂよシ上でピストン２２の周
囲に配置されている。

今、本発明による操作装置のピストンの漏れ止めシール
を保証するのに用いられる半径方向拡張セグメントを第
２図乃至第７図を参照して説明する。

第２ａ図、第２ｂ図及び第２Ｃ図は、正方形あるいは長
方形断面のリングから成る半径方向拡張セグメントにつ
いて在来の方法で作られた３種類の部分を示し、このリ
ングは閉じられておらず、成る弾性を有している。セグ
メントが応力のかかつていない状態にあるときには、リ
ングの両端は接触していない。

第２図に示すように、まっすぐな縁をもつ部分３０を有
する単一のリングからなるセグメントは相当な漏洩を引
きおこす。第２ｂ図に示す重なりを持つ部分３１は、漏
洩を少なくシ、最後に冴１．２ｃ図に示す部分は恭れを
大変少なくするが、このような接合部３２の製作は大要
にｌＬＬ、い。

本発明による操作装め゛のピストン２２と関連した半径
方向拡張がセグメント２３を形成するために第２ａ図、
飢ハ図及び第２０図に示す種類のリングを用いることが
できる。

第３ａ図、第３ｂ図及び亀３０図は１本発明に依るピス
トン２２の実施し１］を示し、このピストンＦｉ弊状沼
５３４を有し、複合セグメント３５がこの環状溝３４に
押入され、複合セグメント３５は第２ｂ図に示す型式の
コ本のセグメント３５ａ及び３５ｂの組立体から１ルシ
、セグメント３５ａ及び３５ｂはｋ　２Ａ　３Ｃｌシ１
に示すように互いにＩｇゲに配列される７１ｊなりをも
つ部分３６ａ及び３６ｂを備えている。２本のセグメン
）３５ａ及び３５ｂは同１リロに配列されかつ互いに向
い合っている。応力のかかつていない状態では、セグメ
ン）３５ｂの外径は、応力のかかつていない状態でのセ
グメント３５ａの内径にほぼ一＋！ましい。

ビン３７により５，２つのセグメント３ｓｌ一定な相対
的角変位１１′Ｉに保づ゛、：させることができる。セ
グメント３５を溝、３４の上面に押付けるために環状３
４の下面とセグメント３５の下面との間にばね３８が配
設されている。

第３ｂ図に示す様に、ピストン２２が＋ｔｑｌｔ　２の
小径域１０の中の位置にある時、セグメント３５はこの
小径域１０の内面と接触し、　Ｌ５；力のかかつていな
い状態ではセグメント３５の直径は小径域１０の内径よ
シもわずかに大きい。ピストン２２０位置３ｂで、ピス
トン２２より、」二に圧力低下が適用される場合、圧力
差がセグメント３５の下面と、このセグメントの内部円
筒面の両方に加えられ、したがって一方においてはセグ
メント３５は。

環状斡３４の上面に押付けられ、他方においてはこのセ
グメント３５０ま半径方向の拡張を受け、この半径方向
の拡張（１セグメント３５の部分３６ａと３６ｂの唇状
部の分離により大径域へのピストン２２の上昇中、続き
、ついにはセグメント３５の外部円筒面が制御−Ｊ１２
の内面と接触する。コつの部分３６を１ｇ０ｕに配置す
る事により、セグメントの内部と外部のと間の漏洩を相
当に制限することができる。ピストン２２は督だ、セグ
メント３５より」二に　４゛シ：ｐ（リング３９を有し
、このリングはその直径がセグメント３５の外径と、小
径域１０の外（Ｉｌｌにおける制御；；・）（の内部空
間の直径との曲である。このリング３９は、制御棒を操
作するにあｆＣり　ｂ　ｔｌｌｌ　ｆｉｌ　ｔｔＱｌｌ
　２の移動中、セグメント３５と制御軸２の内面との接
触ケ回避することを可能にし、これらの移！１１７１中
、わずかな・１９１１方向の不安定さが起こりやすい。

この場合、保設リング３９＆、Ｊ：制御輔２の内面と接
触し、セグメント３５との接触なしに制御軸２及び制ｉ
ｐ＋　ＩＩＱｌ＋　３の相対的な心出しを揚び可能にす
る。

セグメント３５を閣状血゛３４の上面に押付けるばね３
８は本質的ではない。何故ならば、制御リフ１１２及び
ｆｔ１ｌｌ　Ｚｌ軸３の相対的な動きによってピストン
２２が小径域１０に４゛ｉ人される時、セグメントの直
径が応力のか炉っていない状態で、小径域１０の直径よ
りもわずかに太きければ、これらのセグメントが滑りに
よって溝３４の上部に向って移動されるからである。他
方、セグメントの直径が小径域１０の直径よりもわずか
に小さかったとじたら、セグメント３５の上面と％＋ｐ
ｔ、３４の上面との＋ｈｉの漏れを回避するために、げ
ね３８は本質的である。

第ダａ図、第１Ｉｂ図及び第１１ｃ図は、第３図に示す
ピストンと実際上号しいピストン２２の第コの型式の密
封セグメントを示している。

密封セグメント４５ｕ３、つの基本セグメント４５ａ、
４５１）、４５Ｃから成っていて、それら基本セグメン
トは全て、第２ａ図に示すようなまっすぐな部分を持っ
ている。

セグメント４５ａの外径は応力のかかつていない状態で
は、互いに等しく上下に配置されているセグメント４５
ｂ、４５ｃの内径とｔ’ｘ　Ｆ’Ｌ　等しい。

セグメント４５ａの高さはセグメント４５ｂ１４５ｃの
高さの２倍に等しい。

第４ｃ図で分かる様に、セグメン）４５８に４５ｂ、４
５ｃのまっすぐな部分４６ａ、４６ｂ。

４６ｃはセグメント４５の１１８１ｉＩ線を中心に回転
するものと仮定して、互いに１２θ０にそれぞれ配置さ
れている。

第３図を参照して説明した第１の実施例の場合における
如き、ばね４８によってセグメント４５をピストン２２
に設けられた溝４４の上面に押付けることが出来、保内
牒４９がセグメント４５よシ上に配置寵されている。

第５ａ図及び第５ｂ図は、本発明による操作装ｆｉｔの
ピストン２２に加工された環状溝５４の内側に配置され
ている密封セグメント５５を示している。

セグメント５５は内部半径方向拡張セグメント５５ａ及
びこれ又半径方向に拡張できる外部セグメント５５ｂか
らｂｙ、つている。

内部セグメン）　５　ｊ　ａは、第、２ｂ図に示すよう
な重なシを持った部分５６に市って接合された３つの円
環部品から成っている。

外部セグメント５５ｂはまた、第２ｂ図に示す様な市な
りを持つ；ηＩＳ分５７に沿って接合された断面長方形
の３つの円環部品から成っている。

セグメント５５ａ及び５５ｂに／２θ”で配列されてい
る３つの部分５６及び３つの部分５７はそれ自体、互い
に６０°にそれぞれ配置されている。

内部円筒形の波形げね５８は、内部セグメント５５ａの
３つの部分に外向きの力を加えることを可能にし、外部
バネ５９（１″１．セグメン）５５ｂの３つの部分に内
向きの力を加えることｒ可能にする。

げね５９は、め部セグメント５５ｂの外部円筒面に設け
られた溝６０の内側に配置されている。

ピストン２２が小径域１０に導入される時、内部バネ５
８は圧部され、予めわずかに（６カを加えられている外
部ばねはゆるむ。

ピストン２２の両側に圧力差が生じる時、捷だ、軸３が
上昇する時、内部ばね５８はゆるみ、外部ばねは拡張す
る。

内部ばね５８によって外向に及ｔ１された力（曲Ｆｐ　
Ａ　）と外部げね５９によって内向に及はされた力（曲
＋ＪＮＢ）をセグメント５５の半径方向の波形Ｒの関数
として示す。曲線Ｃは密封セグメント５５に及はされた
合力に相当している一点ＩＵ、制御軸２の小径域１０内
でセグメント５５の最大収縮状１２しに＋ａ　ｉイ・シ
、点Ｅは、外部応力のないばねの定當状寒に関係し、点
Ｆには、セグメントが制御１１１＋　２の大径域内にあ
る時圧力の作用下におけるセグメントの最大半径方向拡
張状態に関係している。

ばね５８及び５９は、それらの特性曲線が点Ｎで交差す
るように透析され点Ｎの横座標は定常状態における密封
セグメントの点Ｒに相当する。かくしてセグメントは応
力ゼロの状態にある。

かくして、ノつのｔｚ；ｒ：ねの平衡は作用により、定
常状態でのセグメントの直径を商い正確度で調整するこ
とができ、ユつのばねの特性ｆ：選択することによりこ
のセグメントの両側に加えられる圧力差の関数としてセ
グメントの半径方向の拡張を極めて正確にｉ！！ｉｔ　
整することができる。

第５ｃ図４　；、１１．５　ａ図及び第５ｂ図に示すセ
グメト５５の笈形形１かを示し、この例では、セグメン
ト５５の外部田圃部品５５ｋｌよその底部と上部にλつ
のｔｉｎ　６０　ａと６０ｂをそれぞれ有し、それらの
ｒＭ：　ＶＣ２つの外部ばね５９Ｂと５９ｂがそれぞれ
配置されていて、外部セグメン）５５ｂを形成する円環
部品を保持する。

第６ａ図及び第６ｂ図はピストン２２の実施例の変形形
態を示し、このピストンはねじ部６２を、軸３の拡張さ
れためねじ部分にねじ込むことによって組立てられてい
る。ピストン２２の本体はピストン２２の上部の大径部
分を直径の小さい下部円筒部分２２ｂから分ける截頭円
錐形支持部２２ａを有している。截頭円錐形支持ＶＡ６
３　ａを有する作動リング６３が滑シ摩擦でピストン２
２の下部２２ｂに嵌められている。截頭円錐形支持部２
２ａと６３ａとの１川には円環セグメント６４が挿入で
れ、このセグメント６４はその内面に、截頭円錐形支持
部２２ａ及び６３ａと接触しているλつの截頭円錐形支
持部を有している。

シリンダー２２の下部２２ｂには外面に截頭円錐形支持
部６６ａを有する作動リング６６が、滑シ摩擦で嵌めら
れている。ばわ７０によシリング６３と６６との分離を
維持することができる。

セグメント６４と実際上等しいセグメント６８は、その
ａ頭円金１幌形支持面の一方を而６６ａに押付られ、他
方の截頭円錐形支持面が、ピストン２２の下１１５円筒
部分２２ｃに嵌められている作動リンブロアの支持部６
７ａに押付けられている。

このリング６７がピストン２２の連続領域２２ｂと２２
Ｃの直径に対応して直径の異なる第１ボア６７ｂ及び第
、２７１？アロ７ｃを有している。領域２２ｂと２２ｃ
におけるピストン２２の面６７ｂと６７ｃｉｊ、リング
６７がピストン上で摺動することが出米又ピストン２２
の部分２２ｃとがアロ７ｃとの間に民好な密封を保証す
るように加工されている。包囲体を【１−たすα体はが
アロ７ｂリング６３及び６６のボアとピストンの部分２
２ｂとの間で循環し、がっ圧力が平衡する。この目的の
為に、ピストン２２の４ｉ１Ｓ分２２ｂに長さ方向の溝
を機械加工するのが良い。

セグメント６４％６４は半径方向拡張セグメントであり
、応力の加えられてない状態ではセグメントの直径は制
Ｗｉｌｌ　ｌｉｉｍｂ　２の小径域１ｏの内径よりもわ
ずかに大きい。

第６す図に示す様にピストン２２が移動して小径域１０
と一致するとき、セグメント６４と６８の外面が小径域
１０の内面と接触して作動リング６３と６６をリング６
７に対してわずかに移動させる。

圧力差がセグメント６４および６８の両側に生じ、ピス
トンが上方に移動する時この圧刃先はデア６７Ｃと小径
域１０の直径との間に＝−＋れる円形断面に働き、截頭
円錐形の支持部６７ａを介してセグメント６８を拡張さ
せ、ばね７６を介して作動リング６３と作Ｎｕ　ＩＪソ
ング６を上方に移動させ、ばね７６はセグメント６４を
拡すさせる。

この解決策は、作動リングと截頭円錐形の支持面とを用
いることによって圧力の加えられる断面を増すことによ
シピストンの上昇中ピスト・ンに及はされる力を増す利
点を持っている。リングを作動するための截頭円錐形の
部分の角度を調整する事により、更に制御することイ、
また出来る。

第７ａ図及び第７ｂ図は本発明に依る操作装置に用いら
れるピストン２２の留封セグメントの極めて単純な別の
実施例を示す。

この’ａ：ｉ　ＩＩ上セグメントで１ケア４に配置され
た弾性セグメントから成り、そのＵ型あるいはｖ型の横
断面７３は２つの枝部７３ａ、７３ｂを有し、その分＾
［Ｌはセグメントの弾性変形によって変わる。

このセグメントの開放部は、吸収体クラスタが下方に操
作される時、圧力が商い領域に向けられる。

この弾性変形は、第７ｂ図でわかるように、例えけ、ぎ
ストン２２が小径域１０に入るときに得られる。すると
、セグメントの外径が小径域１０の内径よりわずかに大
きければ、枝部７３ａと７３ｂＢ互いに近付けられる。

圧力差がセグメント７３の両１則に生じた時、このセグ
メントの内１１３に働く力は、枝７３ａと７’３ｂの分
１；ｔｉｒを犬き（、その結果、ピストン２２が圧力差
の作用で１４Ｉｆ　２の中で上昇する時、枝部７３　ａ
は制御軸２の大径域の内面と接触することができる。

本発明に依るｋ（面に用因られるセグメントは種々の材
料で作ることが出来１例えば、炭素１石墨、コバルトの
耐１１−“：粍合金、ニッケル含有量の高い合金、クロ
ム処理したセグメントをもつ鋳鉄、又は硬質クロムメッ
キをもつ鋳鉄、又は、クロム処理した弾性鋼又は硬質ク
ロムメッキ又は化学的なニッケルメッキの工程を受けた
弾性鋼で作られるのが良い。

上記の説明で示した様に、本発明の主要な利点として、
吸収材のクラスタを引上げる操作装置を起動する時にの
み第コ制御軸の作動ピストンの密封セグメントを第１制
御軸の内面と接触させることができる。特に、これらの
セグメントの早い摩耗や原子炉制御棒の移動中に第ス制
御軸が第１制御軸の中で上昇する危険がメ１７けられる
。セグメントの漏洩防止は、吸収体のクラスタが上昇し
始める時に第１制御軸と第コ制御軸の相対的な位１＾が
完全に決定されるので、自動的に生じる。ｔｆ＋実、第
１制御軸の高いオーバーランの位置は、吸収体クラスタ
が完全に挿入された時に第コ制御軸の低位置と同様に完
全に決定される。かくして、第１制御軸の小径域での作
動ピストンと密制セグメントのＩＭ直金児全に確実な方
法で、決定することかできる。

本発明は、これ丑で説明した実施例に制限されるもので
はなくそれどころか全ての変形態様を含む。

而して、説明してきた作動ピストンは通常密封セグメン
トをたったｌり備えているが、幾つかの一密封セグメン
トを互いに上下に配置することが可能である。例えばａ
つの密封セグメントを用いると、第１　ｆｔ制御ｎ’＋
１１の内部円筒形空間でピストンを良好に心出しするこ
とができる。

半径方向拡張セグメントをこれ寸で説明したもの以外の
形状にすることもまた■１能である。

第１制御ｆｉ’ｌｌｌの１都全体を占める小径域を用い
ることができ、反対に、作動ピストンの長さ（／θｃＴ
ｎから／　３　ｃｎＴ　）よりもほんの憧か長い長さを
占める小径域を用いることも可能である。

最後に、本発明に依る操作装置は、スペクトルシフト制
御を持つ原子炉が吸収体クラスタ若しくに二同じ集合体
に尋人される制御棒を有するような全ての揚台に適用し
うる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は本発明に依る操作装置醒の２つの制御軸の下
半分の垂直な対称平面を＋ｌｆｉる断面図である。 第１ｂ図は駆動軸の上半分と漏洩防止包囲体の垂直な対
称平面を通る断面図である。 第２ａ図、第２ｂ図および第２Ｃ図は３つの通常の実施
例に依る半径方向に拡張可能な密封セグメントの接合帯
域の斜視図である。 第３ａ図は第１の実施例に依るＷｉ封上セグメント備え
た本発明に依る装置の作動ピストンを第１制御軸の大径
域の位置で示す部分断面である。 第３ｂ図はピストンを第１制御軸の小径域の位置で示す
第３ａ図と同様な図である。 第３Ｃ図は第３ａ図のＡ線に沿った密封セグメントの平
面図である。 第１１．ａ図は第スの実施ｙ０に依る密封セグメントを
有するピストンを第１制御軸の大径域の位Ｗで示す部分
断面である。 第グｂ図は、第４８図に示す密封ピストンを、第１操作
軸の小径域の位置で示す部分断面である。 第１１ｃ図は、第り８図及び第グｂ図のピストンの密封
セグメントのＢ線にＷ）つた平面図である。 第５ａ図は、　ｒ＋’ｊ、　３の実施例に依る＠封セグ
メントを有する本発明に依る操作装置１３のピストンの
７部の垂直半開におけるＮｙｒ面図である。 第５ｂ図に、第３ａ図のＣ線に治った密封セグメントの
平面図である。 第３ｃ図は、第３の実施例の変形態（子に依る密封セグ
メントを（Ｉｔｉｉえｌヒ本発明に依る操作装置のピス
トンの半分の’Ａｆｔ　＋ｉ＋＋図である。 第５ｄ図に１第３ａ図及び第５ｂ図に示す部上セグメン
トの４’ｌ’？成髪ｘ世における力の分布を、密封セグ
メントの半径方向の歪みの１９．１？とじて示したグラ
フである。 第乙ａＵ５／、Ｉは、第１　ｔｉｉ制御軸の大径域の部
分で示す第グの実施例に愼る密」３１セグメントを備え
た本発明に依る忰作装置のぎストンの部分断面図である
。 第６す図はめ６８図に示すピストンの第１制御ｌｌｌ１
ｂの小径域の部分での１．）「面図である。 第７ａ図は、第１制御す１０の大径域の部分における、
第５の実施例に依る密封セグメントを備えた本発明に依
る操作装置のピストンの７部の垂直平面における半分の
断面図である。 第７ｂ図は第７８図に示すピストンの第１ｉ山イＩｔｉ
ｌ軸の小径域の部分での半分の断酊である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）スペクトルシフト制御をもつ加圧水型原子炉の中
   性子吸収体要素のクラスタの操作装置において、一方で
   は、原子炉ｆ！＋ｌｉ御棒の制御された移動を可能にす
   る垂Ｍ案内管の第１集合体を、他方では、中性子吸収体
   要素のクラスタの導入を可能にする垂直案内管の第コ集
   合体を１部に有する燃料集合体を備え、中性子吸収体要
   素のクラスタは、原子炉の連続運転段階中、対応する集
   合体の中の最大挿入位置か完全引出し位置のいずれかに
   あり、制御棒の各々は、その上部かつ、原子炉容器の内
   部容積と連通ずる漏洩防止包囲体１の内部で、管状形状
   のｆｆｉ／垂直制御軸２に連結され、吸収体クラスタの
   各々は、その上部が対応する第１制御軸２の中に同軸に
   置かれた第−制側１軸３に連結されて？す、吸収体のク
   ラスタを操作する装置は、第２制御軸３の拡大部によっ
   て形成され、第１制御１１ｉ１１！　２の内部円筒形空
   間で移動可能なピストン２２を備え、ピストンは、吸収
   体のクラスタの高い引出し位置で、第１制御軸２の内部
   空間の中にピストン２２より上に生じた圧力低下の作用
   下で、移動して高所オーバーラン位置で第１制御軸２に
   第２制御軸３をひっかけることができ、第１制御＠２の
   内部円筒形空間は、第１制御軸の長さの大部分にわたっ
   て第１の直径をもつ第１領域と、第１制御軸２が高所オ
   ーバーラン位置にくる時低位置において第２制御軸３の
   ピストン２２を囲む第１制御軸２の下部に相当する、第
   １領域の長さの小部分に亘って、第１領域の直径よりも
   実質的に小さい第コの直径を持ち、截頭円錐形の部分１
   ０ａによって第１領域に連結された第コ領域とを有し、
   ピストン２２はその周囲に半径方向に拡張できる少くと
   も１つの環状の密封セグメント２３を備え、該セグメン
   トの直径は応力のかかつてない状態では、円筒形空間の
   ゛　第１領域の直径よりも実質的に小さくかつ第コ領域
   １０の裔径と同じであり、セグメントの半径方向の拡張
   は、第１制？＋１１軸２の内部空間が低下圧力下に置か
   れ、かつピストン２２がこの内部空間の第２領域から上
   方に移動するとき、密封セグメント２３が８ｇ／領域に
   おける第１　ｑｉ制御ｄｑｌ＋　２の内面と渭り接触す
   るのに十分であることを特徴とする操作装置。 （２１前記ピストン２２はその７部のまわシに配置され
   た少くとも７つの半径方向に拡張可能な密」！４セグメ
   ントを有し、ピストン２２の前記一部は１１が１方向に
   （■径の異なったλつの連に介した部分２２ｂと２２ｃ
   から成り、ピストン２２上で摺動す邊ように数句られだ
   作動リング６７を備え、作動リング６７はピストン２２
   ０部分２２ｂと２２Ｃにぞれぞれ対応するユつの連続し
   たポア６７ｂと６７ｃを４１し、ピストン２２の下方部
   分２２ｃとリング６７のｄ？アロ７ｃは副洩防止４妾触
   をしかつ上方部分２２ｂ及び対応するボア６７ｂの直径
   よりも小さい直径金石し、上方部分２２ｂおよびがアロ
   ７ｂは非４〕、弓洩防止の仕方で設けられ、作動リング
   ６７の上部は２１６任方向に拡張可能なリング６８のだ
   めの截頭円ａｔ）　ｉｔ’；の部分６７ａを備え、前記
   半径方向に拡張可能なリング６８はリング６７の截頭円
   錐形の部分６７ａに面している第二の截頭円錐形の部分
   ６６ａにあたっていることを特徴とする特Ｊ′Ｆ請求の
   範囲第（１）項に記載の操作装置。 （３）　前記第二の截頭円錐形の支持面６６ａは第二作
   動リング６６上に機械加工され、該作内υリング６６は
   ピストンの部分２２ｂに非漏洩防止の仕方で摺動するよ
   うに設けられ、リング６３はピストン２２の部分２２１
   ）Ｋ摺動か・つ非漏洩防止の仕方で設けられ、拡張可能
   なリング６４　ｆ：Ｊ。 ばね７０を介して、截Ｗ１４円錐形の支持面ｆｉ　３　
   ａをもつリング６３に当たり、かつピストン２２に機械
   加工されて部分２２ｂの最上部を構成する截頭円錐形の
   支持面２２ａに当っていることを特徴とする特許請求の
   ｄ１Ｑ囲第（２）ノロに記載の操作装置。 （４１前記半径方向に−Ｉｊノン）１２町ｆｉＥな車状
   密封セグメントは断面矩形で、部分３０　、３１　、３
   ２によって切れている少くとも７つのリングから成るこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１１項に記載の操作
   装置。 （５）　前記半径方向に１広張可１指な密封セグメント
   は断面矩形３５ａ　、３５ｂのａつのリングの集合体か
   ら成り、２つのリングは同軸に配置された部分３６ａと
   ３６１）によって切れていて、かつ互に内側外（４１１
   １にあり、部分３６ａと３６ｂは両すング例共通な１ｑ
   Ｉｌ線を中心とする回転を仮定して　略／ｇＯ°に配置
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第（４）項
   に記載の操作装置。 （６）　前記半径方向に拡張可能な密封セグメントは、
   同州１に配置された３つのリング４５ａ、４５ｂ。 ４５　ｃ　カら成９、彩すンタはＨ１ｉ分４６ａ１４６
   ｂ、４６ｃによってそれぞれ切れており、リングのうち
   のａつ４５１）Ｎ　４５　ｃ　Ｊは重ねられｒＫ　３の
   リング４５ａは、他の２つのリングの高さ全体にわたっ
   てその内側に配置され、部分４６　ａ　Ｎ　４６　ｂ　
   −ｓ　４　ｆｉ　ｃは３つのリングニ共通の軸線を中心
   とする回転を仮定して１．２０°（Ｃ′配装されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（４）項に記載の操
   作装置。 （７）前記密封セグメントはピストン２２に機械加工さ
   れかつピストンと同軸のｆｆ４ｓ３４．４４の中に配置
   され、ピストンの溝３４．４．４の下面と漏洩防止セダ
   メン）３５．４５の”Ｆ而との間に、ばね３８．４８が
   挿入されでいることを特徴とする特許請求の範囲第（５
   ）珀又（は第（６）珀（・て妃ル゛シの操作装置。 （８）　前記半径方向に拡ツ１り可能な蕾刃セグメント
   は、ｌ方が他方の内（ｆｉｌｌに同軸に配ｆ＋：さねた
   一つのリング５５ａと５５Ｌ１より成り、リングの各々
   は長さの短い部分５６によって分離されん一少くとも３
   つの等しい環状の部分より成りこれら部分は２つの環状
   のばね５８．５９の集合体によって接合保持され、これ
   らのばねのうちの１つのばね５８は内リング５５ａの内
   １）！ｉ：に百−冒αさｒｌ、かつこのリングの外側に
   向かう力仝及はし、もう７つの＆７１′ね５９１は、外
   リング５５ｂの外表面に配置６．されかつこのリング５
   ５ｂの内偵１に向かう力を及はし、内リングの部分５６
   と外リングの部分５７ＦＪ’、リングに共通のＩｌｌ　
   ａｌを中心とする回転を仮定して、一定な角度距離に配
   置６されていることを官σ６とする背許諸求の’！６　
   Ｉｌｌ第（１）項に記載のＩｓ／１作装置。 （９）　前記゛１′、−径方向に拡張可能なセグメント
   は断面がＵ字形あるいｉｔ　ｖ字形である円３莞リング
   からなり、リングのλつの弾性枝部は外力の作用下で互
   いに近すけたり離したりすることができ、枝部７３　ａ
   　、　７　、”Ｉ　ｂのパ■はピストン２２の溝７４の
   中で、下方（（向けられていることを特徴とする時的−
   請求の範囲第（１）珀に記載のｒφ作・聯を尾。 ＯＧ　半径方向に拡張可能な密封セグメントは、炭素、
   石Ｌ：、〜、コバルト合金、ニッケル合金、クロムメッ
   キセグメントク待＆）？　、ｌ：史′Ｐ■りｒＩ　、ｔ
   ＼メッキセグメントｉ（ｊ’Ｊ　を大、クロムメツキー
   −！ｉＩ）生ぐ１゛４る！！！饗クコクロムメッキｌ；
   １１１′Ｊ二Ｍ　、什こｒ的にニツクルシツキし、７’
   Ｃデ）１性丼１の＋ｉＦＫ　ＪｔＡする利料から出来て
   いることを特徴とする特許請求の範囲第（１１３０ｅこ
   記載の操作装置。 ＋ｉｌｌ　前記ピストン２２はその周囲の部分に映買の
   突出保護リング３９．４９を備え、該保♂リリングの外
   径は応力のかかつてない状態の荏刊−ヒグメントの外径
   よりも大きく、筆だｊｌｊ　両＋！Ｑｂの内部９間の第
   １領域の直径よりも小さいととを特徴とする特許請求の
   範囲第（１１項に記αの操作装置。 ０７Ｊ　制御軸２の内部円筒形空間の前記曳二領域１０
   の直径は軸２の内部９間の筆／領、域の１〕」径よりも
   ７０分のＳミリメートル乃至３ミリメートルだけ小さい
   ことを斬敬とする７１．ｉ許請求の工厖＠１第（１１項
   に記載の操作装置゛。 ０　制径］軸２の内部円筒形空間のｎＩＩ紀４二領凪は
   長さが１０センチメートル乃至／Ｓセンナメートルであ
   るととを特徴とする特許請求の範囲第（１１項に記載の
   操作装置。