JPS6061680A - 制御棒駆動水の水圧制御システム - 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〕 本発明は制御棒駆動水の水圧制御システムに係り、特に
原子炉スクラム時に原子炉内に急速挿入される制御棒の
急速挿入速度を適宜減速するようにした制御棒駆動水の
水圧制御システムに関する。

〔発射の技術的背景とその問題点〕

一般に沸謄水型原子炉の出力制御は冷却材流量の１１」
す御のほかに、制御棒の原子炉内への挿入またはその引
抜きにより行なわれている。この制御棒の挿入、引抜き
は制御棒、駆！ＩＡＩ］機溝により操作されるが、この
制御棒駆動機構は水圧ｉｔ’制御ユニットから制御棒駆
動水（以下、駆動水という）を供給されることによ＃）
′ｇｗＪするようになっている。

第１図は制御棒駆動装置の一般的構成を示し、この制御
棒駆動装置は主に制御棒駆動機構Ａと水圧制御ユニット
Ｂとを有する。制御棒駆動機溝Ａは原子炉圧力容器１の
底部に垂設され、原子炉圧力容器１の炉心２に制御？Ｊ
３を挿入し、かつ引抜きを行なうようｉＣｌっている。

そしてこの制御棒駆動機溝人は第１図では説明の便宜上
、１体のみを図示しているが、制御棒３の設置数に対応
して複数、かつ互いに独立して動作するようにそれぞれ
配設されている。制御棒駆動機構Ａはいわゆる操作シリ
ンダよりなり、このシリンダ内を上下動するピストン５
に制御棒３が連結され、このピストン５の下側に位置す
るシリンダの下部室に駆動水を注入してピストン５を上
昇させ、制御棒３を炉心２内に挿入するようになってい
る。また、ピストン５の上側に位置するシリンダの上部
室に駆動水を注入してピストン５を下降せしめ、制御棒
３を炉心２から引抜きを行なうようになっている。

このようにシリンダ内を上下動するピストン５の運動位
置は、このピストン５の運動方向に複数配設されたリー
ドスイッチ６により適宜検出されるようになっている。

そして制御棒３はピストン５と連動し、このピストン５
の運動位置は制御棒３の挿入位置と常に対応しているの
で、このリードスイッチ６により制御棒３の位置が検出
されることになる。リードスイッチ６からは制御棒３の
挿入位置の段階に応じて適宜の位置検出信号が出力され
る。

上記７リンダの下部室には挿入配管７が、その上部室に
は引抜配管８がそれぞれ接続され、これら挿入配管７と
引抜配管８の他端は水圧制御ユニツ）Ｂを介して、図示
しない給水源と排水部とに接続され、駆動水をこの給水
源から制御棒駆動機ｒ４４へ供給すると共に、上記シリ
ンダの上部室の駆動水を戻り水として上記排水部へ排水
するようになっている。水圧制御ユニツ）Ｂは図示しな
い給水分から供給される駆動水の流れ方向を弁類等によ
り切換制御すると共に、水圧を高圧に蓄圧するアキュム
レータＬＯを動作せしめて高圧の制御棒駆動水、すなわ
ちスクラム水を制御棒駆動機構Ａへ供給するようにした
ものである。したがって伺うかの原因によ）原子炉の運
転を緊急停止させる、いわゆる原子炉のスクラム時には
、上記水圧制御クラム水が制御棒駆動機溝Ａの多数へ供
給され、多数の制御棒３が原子炉圧力容器１内の炉心２
へ一斉に急速挿入される。急速挿入された各制御棒３は
各制御棒駆動機１＝４Ａのオーバー・ストロークに設け
られた減速機溝（図示省略）によシ、挿入連管が？ｔＬ
凍きれ、かつ停止Ｆされて原子炉スクラムが完了する。

上記オーバー・ストロークは、原子炉出力を制御するた
めに必要とされる制御棒３の挿入動作完了範囲、すなわ
ち１００％ストロークを越えてさらに上方へ挿入できる
ように設定された行程であり、制御棒３の挿入運動を停
止せしめるものである。このような原子炉スクラム発生
から同、完了までの一連の動作を第２図のフローチャー
トに示す。なお、図中Ｐ１〜Ｐ７はフローチャートの各
ステップを示す。

まず、Ｐｌで原子炉スクラム時にスクラム信号が出力さ
れ、このスクラム信号はＰｌで水圧制御ユニットＢのス
クラム人口弁［ｌとスクラム出目弁１２とを開弁させる
。これにより水圧を高圧に蓄圧するアキュムレータ１０
より高圧のスクラム水が制御棒駆動機構Ａに供給され、
多数の制御棒３は原子炉圧力容器１の炉心２に一斉に急
速挿入される。

Ｐ３では急速挿入された各制御棒３は各制御棒駆動機構
Ａにおける制御棒３の挿入動作完了範囲（１００％スト
ローク）を越えてさらに上方へ挿入される。この１（１
０％ストロークを越えた制御棒３はＰ′　４でオーバー
ストロークに至り、ここで減速機溝により減速され、や
がて停止されて各制御棒３の急速挿入は完了する（Ｐ５
）。原子炉スクラムが完了すると、Ｐ６で上記スクラム
信号の出力が停止され、これにより上記スクラム人口弁
１１とスクラム出目弁［２とが閉弁され、スクラム水の
給水がしゃ断される。

しかしこのような従来の制御棒駆動水の水圧制御システ
ムでは原子炉スクラム時には高水圧のスクラム水により
制御棒３を一斉に急速挿入させ、この急速挿入された制
御棒３を制御棒駆動機構Ａのオーバーストロークの減速
機構により減速せしめるので、制御棒３の挿入完了時に
制御棒３および制御棒駆動機１’４Ａに加わる機械的衝
撃や水力学的衝撃（水撃）が大きいという問題があった
。勿論、このような機械的衝撃や水力学的衝撃（水撃）
により制御棒３や制御棒駆動機構Ａが損傷するものでは
ないが、より高度な安全性を得るためにはこれら衝撃を
緩和することが望ましい。

本発明は上述した事情に鑑みなされたもので、原子炉ス
クラム時に急速挿入される各制御棒およびこの制御棒を
駆動する各制御棒駆動機溝に加わる機械的衝撃や水力学
的衝撃（水撃）を緩和し、より高度な安全性を有する制
御棒駆動水の水圧制御システムを提供することを目的と
する。

〔発明の概要〕

上述した目的を達成するために本発明に係る制御棒駆動
水の水圧制御システムは次のように構成される。

原子炉スクラム時に高圧の制御棒［動水を制御棒駆動機
構に供給し、この制御棒駆動機構によシ原子炉内に制御
棒を急速挿入するようにしたものにおいて、上記原子炉
内に急速挿入された上記制御棒の挿入位置に応じて、上
記制御棒駆動機溝に供給される上記制御棒駆動水の水圧
を適宜減圧し、上記制御棒の急速挿入の速度を減少する
ようにして構成される。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。なお、第１図ないし第５図中同一部分には同一符号を
付してその説明を省略する。

まず、低連した水圧制御ユニツ）Ｈの一般的構成を第１
図に基づいて詳述する。この水圧制御ユニットＢは４つ
の方向制御弁［３，１４，１５，１６、を環状かつ直列
に配管により接続し、この方向制御弁Ｅ３と［６との間
にはスクラム水給水配管１７が接続される。このスクラ
ム水給水配管［７の他端はスクラム人口弁Ｌ１を介装さ
せてからアキュムレータ【０に接続される。このアキュ
ムレータ１０は高圧のスクラム水を蓄蔵するものでおり
、アキュムレータ水容器ＬＯａとアキュムレータ窒素容
器ＬＯｂとを備えている。アキュムレータ水容器ＬＯａ
の内部処はピストンＩＯｃが収容されており、このピス
トンｌＯｅの下部室は上記アキュムレータ窒素容器ｔａ
ｂの出口側と連通ずるように接続されている。このアキ
ュムレータ窒素容器ｔｏｂ内には屋素ガスが充填されて
おね−アキュムレータ７に客Ｒ１０ｍのピストン１０ｅ
が下方に押圧されている状態ではこの窒素ガスはビス）
　７１０　ｅによシ圧縮され、高圧を蓄圧している。上
記ピストンｌＯｃには、このピストンｌＯｅを収容する
アキュムレータ水容器１０　ａの上部室へ駆動水が給水
ポンプ」８より常時給水されておシ、この駆動水の水圧
によりアキュムレータ水容器１０ａの最下部に押圧され
ている。

上記方向制御弁［３と１４との中間部には給水ポンプ［
８から駆動水が供給されるように配管され、方向制御弁
１４と１５との中間部には引抜配管８が接続されると共
に、この引抜配管８との接続部には、スクラム出口弁１
２を介装せしめたスクラム水排水配管１９が接続され、
このスクラム水排水管Ｉ９よりスクラム水を排水するよ
うになっている。また挿入配管７はスクラム水給水配管
１７のスクラム人口弁【ｌの下流側に接続され、スクラ
ム人口弁１１の開弁によりスクラム水がこの挿入配管７
を介して制御棒駆動機溝Ａへ供給されるようになってい
る。

また方向制御弁Ｉ５と１６との中間部は駆動水の戻り水
等を排水できるよう図示しない排水部と配管により接続
されている。

第３図は本発明に係る制御棒駆動水の水圧制御システム
の一実施例を示すフローチャートであり、図中Ｐ１０〜
Ｐ１７はフローチャートの各ステップを示す。

まず、ＰＬＯで原子炉スクラム時にはスクラム信号が出
力され、このスクラム信号はｐＨで水圧制御ユニットＢ
のスクラム人口弁【１とスクラム出目弁Ｌ２とを開弁さ
せる。これによりアキュムレータ［Ｏにより高圧に蓄圧
されたスクラム水は開弁されたスクラム人口弁１１に案
内されてスクラム水給水配管１７から挿入配管７を介し
て制御棒駆動機溝Ａへ供給される。一方、制御棒駆動機
＠にのシリンダ上部室に収容されている駆動水は戻り水
として引抜配管８からスクラム水排水配管１９を介して
開弁じているスクラム出目弁［２に案内されて排水され
る。このために制御棒３の多数は原子炉圧力容器１内の
炉心２へ一斉に急速挿入され、制御棒３は挿入動作完了
範囲、すなわち原子炉出力の制御のために必要とされる
挿入範囲の１００％ストロークに到達する（ＰＩ３）。

この制御棒３の挿入位置は制御棒駆動機溝Ａに設けたＩ
Ｊ　ミツトスイッチ６により適宜検出され、このリミッ
トスイッチ６によシ制御棒３が制御棒駆動機構Ａの１０
０％ストロークまたはその近傍に到達したことを検出し
たときは、その検出信号により水圧制御ユニットＢの方
向制御弁１６を開弁する（　Ｐ　１３　）。このためア
キュムレータ［０よシ給水された高圧のスクラム水の一
部は、この開弁された方向制御弁１６に案内されて図示
しない排水部へ排水される。しだがってスクラム水はこ
の排水分だけ減圧されて制御棒駆動機ｒ４Ａへ供給され
、Ｐ　１４で制御棒駆動機構Ｂのオーバーストロークの
減速機構にてその挿入速度がスクラム水の上記減圧分だ
け余分に減速される。その結果、原子炉スクラム完了時
（Ｐ　１５　）には制御棒３はオーバーストロークにお
いて充分に減速されてから停止する。そのためにこの制
御棒３および制御棒駆動機溝Ａへの機械的衝撃や水力学
的衝撃（水撃）は充分に緩和される。原子炉スクラムが
完了すると、Ｐ」６でスクラム信号の出力が停止され、
このスクラム信号によりＰｌｌで開弁されたスクラム人
口弁１１、スクラム出口弁１２は共に閉弁する。すなわ
ち、スクラム水の給排水は、これで終了する。

なお本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨を変更しない限り、種々変形して実施し得
るものである。すなわち、上述実施例では、制御棒３が
１００％ストローク、またはその近傍に到達したときに
方向制御弁［０を開弁してスクラム水の一部を排水部へ
排水するようにしだが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、制御棒駆動機１＊Ａへ供給しようとするスク
ラム水の一部を他へ排水せしめればよい。第４図および
第５図は本発明の変形例を示すもので、第４図に示すよ
うに挿入配管７の中間部と、スクラム水排水配管［９の
スクラム出目弁［２の下流側とを連通せしめるバイパス
配管間を設け、このバイパス配管間の中途に電磁開閉弁
３０ａを設ける。そして第３図のフローチャートのＰ　
１３のステップでは方向制御弁【６は閉弁状態を保持さ
せて、上記電磁開閉弁３０＆を開弁せしめ、挿入配管７
へ供給されたスクラム水の一部を上記バイパス配管３０
を通してスクラム水排水配ａ１９より排水するようにし
てもよい。

また、第５図に示すように通常の原子炉出力制御のだめ
の制御棒の挿入・引抜は駆動水によらず、他の駆動源に
よシ行ない、原子炉スクラム時にのみ駆動水（スクラム
水）を使用する制御棒駆動装置の場合にも本発明を適用
することができる。この場合は第５図に示すように、ス
クラム水給水配管［７と挿入量＋＃７との接続部にスク
ラム水排水配ｆ＃３１を接続し、この排水配管３１の中
途に電磁開閉弁３１ａを介装せしめ、スクラム水が適宜
排水されるようになっている。そして第３図のフローチ
ャートのＰ　１３のステップ、すなわち制御棒３が制御
棒駆動機ｒ＃Ａの１００％ストローク、またはその近傍
に到達したときに、上記電磁開閉弁３１ａを開弁じ、制
御棒駆動機構Ａへ供給しようとするスクラム水の一部を
開弁された電磁開閉弁３１ａを通してスクラム水排水配
管３１から排水するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明に係る制御棒駆動水の水圧制御
システムは、原子炉スクラム時に原子炉に急速挿入され
た制御棒の挿入位置に応じて、制御棒駆動機構に供給さ
れる高圧のスクラム水の水圧を適宜減圧し、上記制御棒
の急速挿入速度を減速するようにした。したがって原子
炉スクラム時に制御棒が原子炉に急速挿入される際に、
この制御棒やこの制御棒を駆動する制御棒駆動機溝に加
わる機械的衝撃や水力学的衝撃（水撃）を著しく緩和す
ることができる効果を有する。その結果、制御棒や制御
棒駆動機構の健全性、安全性を向上させる効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は制御棒駆動装置の一般的溝成を示す概要図、第
２図は従来の制御棒駆動水の水圧制御７ステムによる制
御棒挿入速度の減速方法を示すフローチャート、第３図
は本発明に係る制御棒駆動水の水圧制御システムの一実
抱例による制御棒挿入速度の減速方法を示すフローチャ
ート、第４図は本発明の詳細な説明するだめの制御棒駆
動装置の概要図、・第５図は本発明の他の変形例が適用
される制御棒駆動装置の概要図である。 １・・・原子炉圧力容器、２・・・炉心、３・・・制御
棒、６・・・リミットスイッチ、７・・・挿入配管、８
・・・引抜配管、【０・・・アキュムレータ、１１・・
・スクラム人口弁、Ｌ２・・スクラム出口弁、【３．１
４、Ｌ５、［６・・・方向制御弁、１７・・・スクラム
水給水配管、１９．３１・・・スクラム水排水配管、加
・・・バイパス配管、３０ａ、３１［・・電磁開閉弁、
入・・・制御棒駆動機構、Ｂ・・・水圧制御ユニット。 代理人弁理士　則　近　憲　佑（ほか１名）第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉スクラム時に高圧の制御棒駆動水を制御棒駆
   動機溝に供給し、この制御棒駆動機溝により制御棒を原
   子炉内に急速挿入するようにしたものにおいて、上記原
   子炉内に急速挿入された上記制御棒の挿入位置に応じて
   、上記制御棒駆動機構に供給される上記制御棒駆動水の
   水圧を適宜減圧し、上記制御棒の急速挿入速度を減速す
   るようにしたことを特徴とする制御棒駆動水の水圧制御
   システム。 ２、制御棒の挿入位置がその挿入動作完了位置であると
   きに高圧の制御棒駆動水の水圧を適宜減圧するようにし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の制御
   棒駆動水の水圧制御システム。 ３、制−棒の挿入位置がその挿入動作完了位置の近傍で
   おるときに高圧の制御棒駆動水の水圧を適宜減圧するよ
   うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の制御棒駆動水の水圧制御システム。 ４、制御棒の挿入位置は制御棒駆動機構に設けたリミッ
   トスイッチによシ検出するようにしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の制御棒駆動水の水圧制御
   システム。 ５、制御棒駆動機構に供給される高圧の制御棒駆動水の
   一部を外部へ逃がすことにより、この制御棒駆動水の水
   圧を適宜減圧するようにしたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の制御棒駆動水の水圧制御システム
   。