JPS60181684A

JPS60181684A - 制御棒駆動機構

Info

Publication number: JPS60181684A
Application number: JP59036235A
Authority: JP
Inventors: 聡菅原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-02-29
Filing date: 1984-02-29
Publication date: 1985-09-17

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、液体金属冷却型高速増殖炉にａ３いて、制御
棒の位置を確実に検知できる様にした制御棒駆動機構に
関する。

［発明の技術的背景コ液体金属冷却型増殖炉（以下原子炉と呼ぶ）における制
御棒とその駆動装置とは、制御棒の頂端に設（プられた
ハンドリングヘッドと、駆動装置に設（プられたラッチ
ｆＸｉ　４Ｒとによって互いに連結されＣいる。そして
、原子炉を緊急停止する場合には、上部案内管に設けら
れたモータの回転軸と駆動装置の延長管とを結合する電
磁石の励磁電流をしゃ断して、前記ラッチ機構のフィン
ガと前記制御棒のハンドリングヘッドとの連結を解放し
、制御棒を加速スプリングの力により加速管を介し−Ｃ
加速し、急速に炉心内に挿入するのである。

従来の制御棒駆動機構について、第１図を参照しながら
説明する。

第１図は上記制御棒駆動機構を概略的に示し〕ｃ縦断面
図である。すなわち、長尺反円筒状の上部案内管１内に
は、外側延長管２が上下動のみ可能に配設されている。

上記外側延長管２の頂端部は上部案内管１の頂部に設り
られたモータ３によって駆動されるネジ軸４に螺合せし
められており、さらに上記頂端部内周面には、電磁石５
が装着されＣいる。また、上記外側延長管２の下部には
、下端部に制御棒６のハンドリングヘッド７と係合し得
る係止片８を設はノ〔フィンガ９が設けられてラッチ機
構を形成している。

また、上記外側延長管２内には、内側延長管１０が同心
的に配設されてあり、その内側延長管１０の頂端部には
前記電磁石５に対向するアーマチュア１１が設けられ、
下端部には前記フィンガ９を拡間するための動作棒１２
が連結されている。

しかして、通常時においては、電磁石５が励磁され、ア
ーマチュア１１が電磁石５に吸引されることによって、
内側延長管１０を介して動作棒１２が上動せしめられて
おり、それによってフィンガ９が拡間され、その係止片
８が制御棒６のハンドリングヘッド７に保合されている
。

従って、通常運転時、下部案内管１３内の制御棒６の上
下動動作、すなわち炉心内よりの制御棒６の引抜または
挿入はモータ３によってネジ軸４を回転させ、このネジ
軸４に螺合した外側延長管２及び内側延長管１０を上下
させることによって行なわれる。

また、原子炉の緊急停止に際しては、電磁石５の励磁電
流がしゃ断されると、その吸引力が解除され、内側延長
管１０とともに動作棒１２が下降する。従って、フィン
ガ９の拡間作用がなくなってフィンガ９と制御棒６との
連結が解かれ、制御棒６は加速スプリング１４の反１發
力によって加速管１５を介して急速に下部案内管１３下
方に錠上され、炉心内に急速に挿入される。（これをス
クラムと叶ぶ）［背崇技術の問題点］上記の様な制御棒駆動機構においては、原子炉制御の観
点からスクラム時に挿入された制御棒の位置を正確に知
る必要がある。そこで、第１図に示した様にスクラム時
には制御棒のみラッチ機構から切離して挿入させる分離
落下型の制御棒駆動機構においては、第２図に示す様に
制御棒６と１体的に落下する加速管１５の外周部に組込
んだ永久ｖＡ６１６が、上部案内管１の外周部に巻回し
たコイル１７内を通過する際に生じる電気信号を検出す
る方法が用いられている。しかし、制御棒６をラッチ機
構から切離して、加速スプリング１４の反撥力によって
加速管１５を介して急速に炉心に落下させる方式では、
落下終了までそのまま加速スプリング１４の反撥力を加
えることにより多大な力が加速管１５に加わり、制御棒
及び駆８機構に破損を生ずるおそれがある。そこで、破
損を防止する為に、例えば加速管１５にダッシュラム１
８を、上部案内管１内にダッシュボット１９を各々設置
し、加速管１５が落下するに従っｃ１ダッシュボット１
９内ＩＩ　Ｐ　Ｉ＋の液体がダッシュラム１８により圧
縮されることににって、このダッシュボット１９内゛Ｐ
　”の液体の圧縮圧力により加速管１５の落下速度を減
速させる減速機（１４を用いＣ１加速管１５の落下終了
の゛少し前から減速させる方法がとられている。しかし
、前述の方法では、制御棒６と加速管１５が始めは１体
的に落下づるが、落下終了直前より加速管１５が減速機
構ににって減速されるため、その落下速度は制御棒６の
落下速度よりも遅くなり、制御棒６と加速管１５の１体
性は消滅する。従っＣ１加速管１５の上部外周に組込ま
れた永久磁石１６と上部案内管１の外周部に巻回したコ
イル１７とでは制御棒６の落■位置および落下時間を正
確に検出することができない。また、その信号は、永久
磁石１６のコイル１７内の通過速度が遅いために微弱で
あり、電気的な処理が困難である。一方、制御棒の落下
位置、時間等を正確に検出することは、加速管の減速効
果を低下させれば可能であるが、この場合には、制御棒
や駆動機構に過大な力が加わるため、各部の破損という
問題が再び生ずる。

そこＣ１スクラム時に制御棒の落下位置、落下時間を正
確に遅れなく、充分に強い信号として得−られる位置検
出器を有する制御棒駆！Ｉ！１１１幾構が望まれている
。

［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
、その目的は、スクラムによって制御棒が炉心内に急速
に挿入された時に１１１制御棒の落下位置を正確に検出
することができる機構を備え、もって原子炉の制御の信
頼性向上に奇与し得る制御棒駆動機１１ｔを提供するこ
とにある。

［発明の概要］本発明は、上部案内管と、上部この案内管の上部に設け
られたモータにより軸方向に螺合しＣ駆動させる円板の
下面に取付けられた電磁石と、前記案内管内に配置され
前記電磁石内に−Ｆ部が接続しかつ磁気的に接離陸自在
な延長管と、この延長管の下部に接続されたラッチ機構
と、このラッチ４１４Ｍにより前記延長管ど結合・切離
しできる制御棒と、この制御棒を炉心に加速落下させる
ため前記延長管外側に設けられた加速スプリングと、こ
の加速スプリングの力を前記制御棒に伝える加速管とを
有した原子炉用制御棒駆動機構において、前記加速管は
、上部加速管と下部加速管の二つに分割され、前記下部
加速管に組み込まれた永久磁石と前記案内管内部に取付
けられた原子炉用り一ドスイッチとによって制御棒の位
置検出を行なうことを特徴とづる制御棒駆動機構である
。本発明によれば従来電気的な処理が困難であった８５
％スクラム信号が十分で強くかつ遅れなく得られ、さら
に９０％の信号も得られるので制御棒駆動機構の信頼性
が向上し、もって原子炉システム全体の安全性向上をは
かることができる。

し発明の実施例〕以下、第３図を参照して水弁（Ｊに係る制御棒駆動機構
の第１の実施例を説明する。なお、図中においで、第１
図ａ３よび第２図と同一部分は同一符号で示し、重複す
る部分の説明は省略する。

第３図において、上部加速管２０は加速スプリング１４
の反撥力を直接に受けでおり、又、上部策内管１の内側
に設置したダッシュボッ１〜１９内に挿入するに従って
ダッシュボット１９内の液体を圧縮できる様なダッシュ
ラム１８が上部に設置されている。このダッシュボット
１９とダッシュラム１８どにＪζって上部減速ｍ＋　Ｉ
Ｍは４ト１成されており、制御棒６の落下終了少し前か
ら上部加速管２０は減速される。

まｌ〔、上部加速管２０の下方には下部加速管２１が設
けられている。この下部加速管２１は下端面が制御棒６
のハンドリングヘッド７と接し、上１部の外周部に永久
磁石１６を組み込んでおり、上部加速管２０の下端部と
接する事ができる様になっている。−ｈ１上部案内管１
の内部には下部加速管２１の上部に組゛み込まれた永久
磁石１６が通過した事を検知するためのり一ドスイッヂ
２２が取付けられている。またリードスイッチ２２の下
部には、下部加速管２１を減速しまたは停止させるため
の例えば皿ばね２３と停止板２４からなる下部減速機構
が設置されている。

次に上記の様に構成された本発明に係る制御棒駆動機構
の第１の実施例についてその作用を説明する。

通常時の制御棒の樹枝Ｊ５よび挿入は第１図に示した従
来の制御棒駆動機構と同様にモータ３によって内側延長
管１０、外側延長管２を上下させることにより、上部加
速管２０と下部加速管２１は制御棒６と一体となって上
部案内管１内を上下させることができる。

第３図は緊急停止時、急速に制御棒６を炉心内に挿入し
、制御棒６が停止する直前の状態を示した概略断面−図
である。

すなわち、制御棒６が内側、外側の両扉長管２．１０か
ら切離された時、始めｆｌｉｌＪ御棒６は加速スプリン
グ１４の反撥力を上部加速＠２０と下部加速？ユ′２″
１とを介して受け、上部、下部の両加速犯・２０．２１
と一体的になって炉心内に挿入されていく。しかし、上
部加速管２０は、落下の途中から加速スプリング１４の
反撥力による落下速度がダッシュラム１８とダッシュボ
ッｌ−１９から成る上部減速機４１１１によって徐々に
減速され０行き、下部加速管２１とはなれる。しかし、
下部加速管２１は上部加速管２０からはなれて後も、制
御棒６と一体的に落下し続け、制御棒６が炉心内に挿入
されたことが確認で・きる位置に上部案内管１内に投首
されたリードスイッチ２２を下部加速＠２１の上部に組
込まれた永久磁石１６が通過した後、皿ばね２３と停止
板２４とからなる下部減速（幾構にＪ、り減速され停止
する。この時、永久磁石１６の接触離陸によって原子炉
用リードスイッチ２２は作りＪしてパルス状の信号を発
生する。この電気信号を図示しない検知装置で検知する
ことによって制御棒６の位置を検出することができる。

以上説明した様に、本実施例においては、上部加速管２
０と下部加速管２１の二つの加速管に分割したことによ
り、下部加速管２０は加速スプリング１４の反撥力を直
接受け、かつ、」ニ部減速機構によつ−Ｃ反撥力を吸収
−することで、制御枠及び制御棒駆動１幾構に加わる多
大な力による破損を防止することができる。又、下部加
速管２１は上部加速管２０からはなれて後も、制御棒６
と一体的に落下し続（〕ることにより、上部に組込んだ
永久磁石１６が、上部案内管１内に取付けられたり一ド
スイッヂ２２を作動８せることによって、制御棒の位置
を検出することかで゛きる。すなわち、制御棒が、制御
棒駆動（幾４７１″ｉから切離され、炉心内に急速挿入
された時、制御棒や制御棒駆動機構に何ら損傷を加える
ことなく、制御棒の挿入位置、挿入時間を正確に遅れな
く検出することができる。

従って、原子炉全体としての信すイ１性向上に奇与し得
るものである。又、従来のコイル−磁石法と比較すると
、信号の精度、強度が向上するのみでなく、製作時のコ
ストダウンも計れるものである。

次に本発明の第２の実施例として、下部加速管がスクラ
ム時には、制御棒の下部案内管の頂部付近まＣ落手でき
、かつ燃交時には上部案内管下端部まで引き上げられ′
Ｃ１回転プラグの回転のさまたげとならない制御棒駆動
機構につい゛Ｃ１第１図Ｊ３　Ｊ、び第５図を用いて説
明する。

第４図は本実施例の制御棒駆動１幾横の概略的断面図で
、スクラム時にお（プる制御棒の完全挿入の直前の状態
を示しＣいる。また、第５図は第４図中のＡ部を拡大し
たものである。なお、図中においＣ第１図から第３図と
同一部分は同一符号で示し、重複ダる部分の説明は省略
する。

第４図において下部加速管２１　、ａの上端部は上部加
速管２０の内側下部にはめ込まれており、上下動が可能
になっている。また、下部加速管２１ａの上端部上面に
は上部加速管２０と下部加速管２１ａの切離を助勢する
ためのスプリング２５が取付けられており、通常運転時
には圧縮された状態にある。スクラム時には、上部加速
管２０がダッシュラム１８とダッシュボッ１−１９から
なる減速機構によって減速され始めるまでは、第３図に
示した制御棒駆動機構と同様に上部加速包２０、下部加
速管２１ａ、制御棒６は一体的に落下する。

そして、上部加速管２０が減速機構によって減速される
と、下部加速管２１ａはスプリング２５の反撥力によっ
て下方へ落下し、よっ−Ｃ制御棒６と一体的に落下を続
りる。従って、下部加速管２１ａは下部案内管１３の上
端近くまで制御棒６と−一体向に落下することかできる
。この時、下部加速管２１ａの内に永久磁石１６を組込
んでおりば、上部案内管１内に取付けられたリードスイ
ッチ２２を作動させることができる。永久磁石１６によ
って作動させられたり一トスイッチ２２は、パルス状の
信号を発生し、以下第３図で示した制御棒駆動機構と同
様に制御棒の挿入位置、時間等を検出できる。ここで本
実施例の特徴の１つは、第３図で示した実施例に比較し
て永久磁石１６の移動範囲が大なることである。従って
制御棒の位置検出範囲が大となる。まｌ〔、本実施例の
特徴の第２は、燃交時に下部加速管２１ａを上部案内管
１の下９２１部まで引き上げ、もって回転プラグの回転
をさまたげないことにある。

このため、外側延長管２の外周部には、リング２６か取
イリｔノられている。ここで、燃交時に下部加速管２１
ａを下部案内管１の下端部まぐ引き上げる■（１４につ
い−Ｃ第５図を用いて説明する。第５図（まスクラム後
の状態を示しＣいる。下部フィン力２７は下部フィンガ
スプリング２８によって常時反詩ｈ１方向に力を加えら
れＣいる。又、上部フィンガ２９は上部フィンガスプリ
ング３０によっ、　７ｉ’；時反時計方向に力を加えら
れている。

本機構の動作原理を第４図、第５図を用いて原子炉起動
時から順に説明を加える。

起動のため外側、内側延長管２．１０を制御棒６内にｌ
ｆｔ’ｊ人する。この時リング２６は下部フィンが２７
の内側カム２７ａを時計方向へ押してざらに上院する。

制御棒６のハンドリングヘッド７の上端部が下部加速管
２１ａの下端部にあたり、制ｕ１１棒６、下ＲＩＳ加速
管２１ａが一体となって上方へ引抜かれる。下部加速管
２１ａの上端部が上部加Ｕ　色２０にあたると、上部フ
ィン力２９の内側〕Ｊム２９ａは下部加速管２１ａのキ
ーみそ３１にはいり、下部フィン力２７の上部を時訓方
回へ押す。

この状態で制御棒６、下部加速管２１ａ、上部加速管２
０は一体的に上限まで引抜かれる。

スクラム時には延長管２．１０と制御棒６との接続が断
たれ、制御棒６は上部、下部加速管２０．２１ａと一体
的に、加速スプリング１４の反撥ノｊによって加速され
ながら落下をはじめる。この時、下部フィン力２７は上
部フィン力２７によって時計方向に押され−Ｃいるｌ〔
め、内側７Ｊム２７ａは下部加速管２Ｉａ内に引込んで
おり、外側延長管２のリング２６にあたることは無い。

落下を続（プて、上部加速管２０　ｈ＜減速（幾描に入
る直前に上部フィン力２９の外側７Ｊム２９１）は上部
案内管１の内面に数句けられたカム３２によって時開方
向へ押され、内側カム２９ａが下部加速管２１ａのキー
みぞ３１からはずれることによつＣ１上部加速管２０が
減速されても下部加速管２１ａは制御棒６と一体的に１
ｇ下できる。

次に燃利交換簡には、延長管２．１０のみを上限まで引
抜くが、この時、下部フィンガ２７は下部フィンガスプ
リング２８によって反時計方向に一押されＣおり、外側
延長管２のリング２６と内側カム２７ａがかみ合い、下
部加速管２１ａを引上げる。下部加速管２１ａが上部案
内管１の下端まで引き上げられると、上部フィンガ２９
の内側カム２９ａが、下部加速管２１ａのキーみぞ３１
に係合し、下部フィンガ２７を時計方向に回転させるこ
とによつ−Ｃ１外側延長管２のリング２６との関係を断
つ。従って、下部加速管２１ａは上部加速電２０と一体
となって上部案内管１の下端部に保持された状態となり
、延長管２．１０のみを上限まで引抜くことがＣ゛きる
。この時、上部案内管１の下端と下部案内管１３の上端
の間には、何のＶ４古物もなく、回転プラグの回転動を
さまたげｔイい。

以上述べた様に、この第２の実施例の制御棒駆動機４１
４は、制御棒の位置検出の可能な範囲をひろげ、もって
原子炉の信頼性向上に寄与すると共に燃交時におけるメ
ンテナンス性の向上をもム４れるものである。

［発明の効果］以上説明した様に本発明に係る制御棒駆動機構は、スク
ラム時に制御棒の位置、時間を正確に起れなく検知する
という原子炉制御上の重要課題に対して、その回答を与
えるものであり、制御棒駆動機構そのものの信頼性向上
が得られるとともに、原子炉全体としての信頼性、安全
性向上に腎与し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の制御棒駆動（幾構をｌｌｉに略的に示づ
縦断面図、第２図は従来の制御棒駆動（幾（１４の上部
案内管部を概略的に示す縦断面図、第３図おにひ第４図
は、本発明に係る制御棒駆動（幾構の各々の実施例にお
ける上部案内管部を概略的に示づ縦断面図、第５図は第
４図におけるＡ部の拡大図である。１・・・・・・・・・・・・上部案内管２・・・・・・
・・・・・・外側延長管６・・・・・・・・・・・・制
御棒１０・・・・・・・・・・・・内側延長管１３・・・・
・・・・・・・・手部業内管１４・・・・・・・・・・
・・加速スプリング　−１５・・・・・・・・・・・・
加速室コロ・・・・・・・・・・・・永久磁石２０・・・・・
・・・・・・・上部加速管２１．２１ａ・・・上部加速
管２２・・・・・・・・・・・・原子炉用リードスイツヂ
代理人弁理士　須　山　佐　− 第１１゛１第２図第３図第４図手　続　補　正　書昭和　６’５．２．１”４　白特詐庁長官　殿１、事４！１の表示　特願昭５９−３６２３５号２、発
明の名称制御棒駆動機構３、補正をづる右事件との関係　・　特許出願人神奈川県用崎市幸区堀用町７２＠地（３０７）株式会社　東芝４、代　理　人　〒　１０５東京都港区芝浦−丁目１番１号株式会社東芝　本社事務所内明細書の特許請求の範囲及び発明の詳細な説明の欄７、補正の内容（１）特許請求の範囲を別紙の通り訂正する。（２）発明の詳細な説明を下の通り訂正する。 ■第８頁２行目「土部」を削除する。 ■同６行目「接離陸自在」を「接離自在」と訂正する。 ■第１０頁６〜７行目の「下部」を１下方」と訂正する
。 ■第１１頁１８行目「接触離陸」を「接離」と訂正する
。 ■第１６頁１１行目「２７」を「２９」と訂正する。［別紙］特許請求の範囲（１）液体金属冷却型高速増殖炉の制御棒駆動機構にお
いて、上部案内管と、この上部案内管の上部に設けられ
たモータにより軸方向に螺合して駆動させる円板の下面
に取付けられた電磁石と、前記案内管内に配置され前記
電磁石に上部が接続しかつ磁気的に接離自在な延長管と
、この延長管の下部に接続されたラッチ機構と、このラ
ッチ機構により前記延長管と結合・切離できる制御棒と
、この制御棒盆−炉心に加速落下させるため前記延長管
の外側に設けられた加速スプリングと、この加速スプリ
ングのノｊを前記制御棒に加える上部加速管および下部
加速管に分割された加速管ど、前記下部加速管に組み込
まれた永久磁石と、前記案内管の内部に設けられたリー
ドスイッチとを具備したことを特徴とする制御棒駆動機
構。（２）上部加速管および下部加速管には各々上部と下部
の減速機構が設けられていることを特徴とする特ｒ［請
求の範囲第１項記載の制御棒駆動機構。（３）下部加速管は、スクラム時に上部案内管の下端か
らさらに下方まで上記制御棒に追従して落下し、かつ燃
料交換時には前記案内管の下端位Ｕまで引き上げられて
該゛位置に保持される事を特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の制ｗＪ４１Ｊ駆動機構。（４）リードスイッチは不活性ガスが封入された非磁性
金属製気密容器と、前記気密容器内の一端に装着された
、芯線にスイッチ用リード板が接続された単芯ケーブル
とから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。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）液体金属冷却型高速１殖炉の制御棒駆動機構にお
いて、上部案内管と、この上部案内管の上部に設けられ
たモータにより軸方向に螺合して駆動きせる円、板の下
面に取付けられた電磁石と、前記東向管内に配置され前
記電磁石に上部が接続しかつ磁気的に接離自在な延長管
と、この延長管の下部に接続されたラッチ機構と、この
ラッチ機構により前記延長管と結合・切離できる制御棒
と、この制御棒と炉心に加速落下させるため前記延長管
の外側に設けられた加速スプリングと、この加速スプリ
ングの力を前記制御棒に加える上部加速管および下部加
速管に分割された加速管と、前記下部加速管に組み込ま
れた永久磁石と、前記案内管の内部に設けられたリード
スイッチとを具備したことを特徴とする制御棒駆動機構
。
（２）上部加速管および下部加速管には各々上部と下部
の減速機構が設けられてい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。
（３）下部加速管は、スクラム時に」：部案内管の下端
からさらに下方まで上記制御棒に追従し−Ｃ落下し、か
つ燃料交換時には前記案内管の下端位置まで引き上げら
れて該位置に保持される事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。
（４）リードスイッチは不活性ガスが封入された非磁性
金属製気密容器と、前記気密容器内の一端に装着された
、芯線にスイッチ用リード板が接続された単芯ケーブル
とから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。