JPS6345560B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体によるラツチ装置若しくはラツチ
付駆動装置に関し、特に、原子炉の反応度制御装
置を駆動し同装置を所定位置にラツチする液体に
よるラツチ付駆動装置に関するものである。

当該技術で周知のように、原子力プラントでは
核物質の核分裂によつて生じる熱から電気を発生
させている。核物質は複数の燃料集合体内に入つ
ており、この燃料集合体が原子炉の炉心を構成す
る。原子炉冷却材が原子炉の炉心を循環する時
に、炉心から原子炉冷却材に熱が移され、移され
た熱が別の離れた場所に導かれてそこで蒸気及び
電気を通常の方法で発生させる。

原子炉の制御は炉心に散在する制御棒により行
なうのが普通であり、この制御棒は炉心の中へ及
び外に移動可能に装着されている。制御棒は核反
応によつて発生した過剰の中性子を吸収する。制
御棒の外に、水排除棒が原子炉に配設される場合
があり、この水排除棒も炉心の中へ及び外に移動
可能に装着されていて米国特許願第217060号明細
書に記載されたように炉心の反応度に影響する。

原子炉をある期間運転した後、原子炉内の使用
済燃料集合体を新しい燃料集合体と交換しうるこ
とが必要である。この交換作業中には、原子炉の
炉心内の燃料集合体に近付きうるように原子炉容
器の密閉頭部を取り外さなければならない。制御
棒及び水排除棒は、前記密閉頭部に装着されたそ
れぞれの駆動機構に取り付けられているので、密
閉頭部を取り外す前に、制御棒及び水排除棒を炉
心内に保持したまゝそれ等と各駆動機構との接続
を断つのが有利である。

燃料交換中、炉心内に制御棒及び水排除棒を残
しておくことは、制御棒と同制御棒の駆動機構と
の間に接続を断つ機構を設けることによつて可能
になる。このような接続を断つ機構は米国特許第
4147589号明細書に開示されており、そこには、
制御棒と同制御棒の駆動軸との間に遠くから離脱
させうる接手を有する原子炉用の制御棒組体が記
載されている。この接手は駆動軸を先ず降下させ
次に上昇させることによつて作動される。この運
動によつて、互いに関し軸方向に可動な駆動軸の
種々の部分に取り付けられたピンを溝付きの可回
転シリンダ内で実際に再位置決めすることができ
る。

本発明の目的は、原子炉内に留まつたまゝ遠く
から解放しうる軽量、簡単且つ信頼性の高い制御
棒操作装置を提供することである。

この目的から、本発明のラツチ装置は、係合部
材と協働する揺動部材を備えており、駆動軸によ
り係合部材を揺動部材との係合状態に移動させる
と、揺動部材が揺動すると共に係合部材が揺動部
材の中に落ち着く。また、付勢装置は揺動部材を
その初期位置に偏移させており、駆動軸は係合部
材を揺動部材から解放するのにも使用できる。

更に、本発明は、駆動軸を可動に内蔵したハウ
ジングを有するラツチ装置において、第１の孔及
び第２の孔を有すると共に、頂端から底端まで延
び且つ前記第１の孔に延入する第１の溝を一側辺
に沿つて有する揺動部材が前記ハウジング内に揺
動可能に配設されており、前記揺動部材は付勢装
置と組み合つていて前記ハウジングに関して揺動
可能であり、前記駆動軸は、前記第１の溝より巾
の広い頭部を有しこの頭部と共に前記第１の溝を
通り抜けうる係合部材を支持しており、更に、前
記駆動軸を前記揺動部材との係合状態に前記頭部
と共に移動させるように液体圧力を供給する流体
源が前記駆動軸に組み合つていて、この移動によ
り前記揺動部材を前記ハウジングに関して揺動さ
せ、前記頭部が前記第１の孔の中に入り落ち着く
ようになつていることを特徴としている。

原子炉冷却材を使用して、駆動軸がラツチ装置
を通過しうるように駆動軸をラツチ装置との係合
状態に上昇させると共にラツチ装置を揺動させる
のが好ましい。しかる後、駆動ハウジング内の圧
力は均等化され、駆動軸がラツチ装置との係合状
態へ下方に移動するのを許容するが、しかし炉心
に関して上昇位置に駆動軸を保持する。駆動軸が
ラツチ装置より上へ通過するように、もう一度原
子炉冷却材を使用して駆動軸を上昇させ、こうし
てラツチ装置を揺動させる。再び装置の圧力を均
等化して、駆動軸が炉心に接近するように駆動軸
を下降させラツチ装置のそばを通過させる。

本発明は添付図面に例示した好適な実施例に関
する以下の説明から一層容易に明らかとなろう。

第１図及び第２図は、原子炉容器１２を備えた
原子炉を符号１０で総括的に示しており、同容器
１２の頂部には密閉頭部１４がボルト１６によつ
て脱着可能に取り付けられている。容器１２内に
は複数の燃料集合体１８が配設されていて、炉心
２０を構成する。当核技術分野で普通に使用され
るものでよい複数の制御棒駆動装置２２が密閉頭
部１４に貫通状態に装着されていて、図示されて
いない制御棒を当該技術で良く知られたように燃
料集合体１８に出し入れする。

更に第１図及び第２図を参照すると、密閉頭部
１４には複数の水排除棒駆動装置２４も貫通状態
に装着されている。密閉頭部１４の内側からは支
持体２８によつて板２６が吊り下げられている。
この板２６には多数の漏斗状案内部材３０を各制
御棒駆動装置２２及び水排除棒駆動装置２４と直
線状に整列して取り付けてある。各案内部材３０
は、駆動軸３２が滑動可能に配設されるように、
貫通孔を有する。各駆動軸３２はその下端で水排
除棒３４のクラスタに取り付けられ、そして上端
で水排除棒駆動装置２４に取り付けうるか、或い
は下端で図示しない制御棒に取り付けられ、そし
て上端で制御棒駆動装置２２に取り付けられる。
制御棒及び水排除棒の配置は米国特許願第217060
号明細書に記載した通りでよい。各駆動軸３２
は、制御棒駆動装置２２に取り付けられていても
水排除棒駆動装置２４に取り付けられていても、
取り付けた駆動装置から取り外すことができるの
で、密閉頭部１４は、制御棒駆動装置２２と水排
除棒駆動装置２４と案内部材３０の付いた板２６
とを支持したまゝ除去しうる。密閉頭部１４は、
使用済み燃料集合体１８を新しいものと取り換え
る燃料交換作業中、取り外しておく。駆動軸３２
はそれが取り付けられている駆動装置から取り外
しできるので、密閉頭部の除去を容易に行なうこ
とができる。密閉頭部１４を元の所へ置く場合に
は、各駆動軸３２がそれの取り付けられている駆
動装置と整列するのを、案内部材３０が助けるの
で、密閉頭部１４を原子炉容器１２の上に置く時
に、各駆動軸３２はそれの関連する案内部材３０
の中を通つて駆動装置内へ滑り込む。

第３図において、水排除棒駆動装置２４は、密
閉頭部１４を貫通して且つそこに溶接された実質
的に円筒形の金属製ハウジング又は装着部材３６
を備えている。ハウジング３６の頂部にはキヤツ
プ３８が取り付けられており、同キヤツプを貫通
する通路４０には導管４２が接続されている。こ
の導管４２はキヤツプ３８とタンク（図示しな
い）とに結合されており、且つ流量調節弁４４を
備える。ハウジング３６の内部は原子炉容器１２
の内部に露出しているので、原子炉冷却材はハウ
ジング３６内の空間を満たし、前記弁４４が開い
ている時には導管４２を貫流する。ハウジング３
６内に脱着可能に配設された軸受ハウジング４６
の外周には、その下端近くに、複数の第１ピスト
ンリング４８が取り付けられている。同ピストン
リング４８はハウジング３６内で軸受ハウジング
４６を整列させるためハウジング３６の内面と接
触状態にあるが、軸受ハウジング４６の脱着は可
能である。駆動軸３２は、原子炉冷却材の圧力の
影響下で軸受ハウジング４６及びハウジング３６
に関して軸方向に移動できるような態様で、軸受
ハウジング４６内に滑動可能に配設されている。
インコネル（Inconel）製でよい複数の第２ピス
トンリング５０は駆動軸３２に接触しうるように
軸受ハウジング４６に取り外し可能に配設されて
いる。シール装置であるこの第２ピストンリング
５０は、弁４４が開いた時の軸受ハウジング４６
及びハウジング３６を通る原子炉冷却材の流れを
制限しながら軸受ハウジング４６内での駆動軸３
２の滑動を可能にする装置、となる。この様にし
て、弁４４の開閉により駆動軸３２の運動を制御
できる。第２ピストンリング５０は、軸受ハウジ
ング４６をハウジング３６から外す時に取り替え
られるように配置されている。

第３図及び第４図を参照すると、複数の球軸受
５２が同数の軸５４上に設けられており、その設
け方は、球軸受５２の回転を阻止することなくそ
の外表面が駆動軸３２の外表面に接触しうるよう
になつている。第４図に示すように、４つの球軸
受５２は、駆動軸３２の運動を助けながら軸受ハ
ウジング４６内で駆動軸３２を整列させるように
使用しうる。球軸受５２の数に相当する複数のね
じ５６を用いて保持部材５８を軸受ハウジング４
６に取り付け、ねじ５６及び保持部材５８の除去
により取り替えが可能なように球軸受５２を軸受
ハウジング４６内に保持する。同様に球軸受６０
が軸受ハウジング４６の他端に設けられ、駆動軸
３２の整列を行なつている。

再び第３図において、駆動軸３２の頂部にはイ
ンコネル製でよい可撓性の棒又は係合部材６２が
取り付けられており、可撓性６２の頂部には植物
の芽のような形をした部材、即ち頭部６４が取り
付けられている。キヤツプ３８の下端には、中空
の円筒形分割体６６が通路４０と直線状に整列し
て取り付けられている。分割体６６は、前記頭部
６４に適応する大きさの第１室６８及び第２室７
０のような少なくとも３つの室をキヤツプ３８の
下端に区画している。

第３図及び第５図〜第７図を参照すると、ハウ
ジング３６内には第１室６８及び第２室７０の近
くにラツチ装置７２が配設されている。このラツ
チ装置７２は金属製の揺動部材７４を備え、同揺
動部材の一側の全長にわたつて第１の溝７６があ
る。第１の溝７６は、頭部６４がそこを通過する
のを阻止するに足るように小さい寸法であるが、
可撓棒６２の通過は許容する大きさのものであ
る。また、揺動部材７４はその頂端に第１の孔７
８及び第２の孔８０を有しており、揺動部材７４
が適当に揺動した時に、第１の孔７８が第１室６
８と整列し、第２の孔８０が第２室７０と整列し
うる。第１の孔７８は揺動部材７４の底近くまで
延び、下端にたな８２を有する。一方、第２の孔
８０は揺動部材７４の全長にわたり延びている。
第１の孔７８及び第２の孔８０の間には第２の溝
８４が画定されており、この第２の溝８４も、そ
こを頭部６４が通過するのを阻止するが、可撓棒
６２が通過するのは許容する大きさのものであ
る。揺動部材７４内に一端が回転可能に配置さ
れ、他端がハウジング３６内に回転可能に配設さ
れる二つのピン８６によつて、揺動部材７４は第
６図に示すようにハウジング３６内で同ハウジン
グに関して揺動しうるようになつている。コイル
ばねでよい複数の付勢手段８８が各ピン８６に巻
回されており、この付勢手段は、揺動部材７４を
第３図に示すような位置へ付勢するため、一端が
ハウジング３６に、そして他端が揺動部材７４に
取り付けられている。付勢手段８８は、第１の溝
７６の上端がハウジング３６の内面に接触するよ
うな仕方で揺動部材７４を揺動させうるように設
計されている。しかし、頭部６４が第５図に示す
ように第１の溝７６に係合しそれに沿つて移動す
る時には、揺動部材７４が頭部６４によつて揺動
され同頭部を第１室６８内へ滑入させるように、
付勢手段８８は設計されている。

第８図〜第１１図において、水排除棒３４その
他の装置を上昇させるために駆動軸３２を上昇さ
せたい時には、弁４４を開くと、ハウジング３６
の頂端における圧力が低下すると共に、原子炉容
器１２の内部の原子炉冷却材が駆動軸３２に力を
加え、その結果、駆動軸３２はキヤツプ３８へ向
つて上方に移動する。原子炉容器１２内の圧力は
通常約160Kg／cm²であるから、駆動軸３２にかか
るこの圧力によつて約318Kgの力が駆動軸３２に
働き、これによつて上昇動作が生じる。流体が漏
洩するのは軸受ハウジング４６のみからゆつくり
であるから、駆動軸３２は軸受ハウジング４６に
関して低速で上昇する。例えば、約318Kgの力が
働くと、駆動軸３２は約30cm／secの速度で上昇
する。このように上昇速度が低いから、流体ダツ
シユポツトのような減速装置を駆動軸３２に取り
付け該駆動軸の上昇を傾速する必要がない。駆動
軸３２に対する第２ピストンリング５０のシール
が比較的に強く、両者間を通過する原子炉冷却材
の量を制限するので、調節弁４４は駆動軸３２の
移動速度を効果的に制御できる。駆動軸３２が上
昇する時、駆動軸３２は第５図に示すように第１
の溝７６に接触し、同溝に沿つて上昇する。頭部
６４は、ピン８６の位置を通過する時に揺動部材
７４を揺動させるような力を揺動部材７４に加え
る。この揺動によつて、第８図に示すように頭部
６４が揺動部材７４を越え第１室６８に入ること
ができる。頭部６４が揺動部材７４を通過する時
に、可撓棒６２は第１の溝７６を通り第１の孔７
８に入る。可撓棒６２が第１の孔７８に入る時、
揺動部材７４は第８図に示すように付勢手段８８
の作用下に逆方向に揺動しその元の位置へ戻る。
次に、弁４４が閉じ、駆動軸３２及びそこに取り
付けられた諸部材の重量によつて駆動軸３２が軸
受ハウジング４６内を下方へゆつくり滑動するの
で、頭部６４は第８図に仮想線で示すように第１
の孔７８に入る。頭部６４が第１の孔７８内へ下
方に移動を続けると、頭部６４によつて揺動部材
７４は第９図に示す位置へ揺動される。駆動軸３
２及び頭部６４の下方への滑動は、頭部６４が第
１の孔７８の底にあるたな８２に達すると、停止
する。第１の孔７８の底にあるたな８２は頭部６
４を保持する。第９図に示すこの位置にある時、
揺動部材７４は、第１の孔７８が第２室７０と整
列するように、すでに揺動されている。同様に第
９図に示す位置にある時、頭部６４及び駆動軸３
２は水排除棒３４を炉心２０から十分に抜き出し
た上昇位置にある。また、この位置にある時、駆
動軸３２は上方位置に係止される。この位置に
は、水排除棒３４を炉心２０外に出しておきたい
間、維持できる。

水排除棒３４を炉心２０内へ下降させたい時に
は弁４４を再び開くと、原子炉冷却材はハウジン
グ３６、通路４０及び導管４２を流れる。第９図
〜第１１図において、そのため駆動軸３２はハウ
ジング３６に関して再び上昇する。駆動軸３２が
上昇するに連れて、頭部６４も上昇して第２室７
０の中に入る。頭部６４が上昇して第２室７０に
入つた時には、頭部６４はキヤツプ３８と係合
し、このキヤツプが第１０図に示すように駆動軸
３２の更なる上昇を防止する。もう一度、頭部６
４が揺動部材７４を越えた時には、揺動部材７４
が揺動されてハウジング３６と接触し、そして可
撓棒６２は第１０図に示すように第２の溝８４を
貫通する。次に、弁４４を閉じると、駆動軸３２
の両端にかかる圧力が同じレベルになる。一旦圧
力が同レベルに達すると、駆動軸３２及びそれに
取り付けられた諸装置の重量によつて、駆動軸３
２はハウジング３６に関して下方へゆつくり移動
する。駆動軸３２が下方へ移動するに連れて、第
１０図に仮想線で示すように頭部６４が第２の孔
８０に入る。頭部６４は、第２の孔８０を通過す
る時に揺動部材７４に力を加え、同揺動部材７４
を第１１図に示すような位置に揺動させる。第２
の孔８０は揺動部材７４の全長にわたり延びてい
るので、頭部６４の下方への滑動は停止されな
い。むしろ、頭部６４及び駆動軸３２は、水排除
棒３４が最も低い位置へ達してしまうまで、軸受
ハウジング４６内を落下し続け、こうして水排除
棒３４を炉心２０に完全に挿入させる。従つて、
本発明は、ある部材を原子炉炉心に関して上方又
は下方位置に保持できる液圧駆動装置を提供す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子炉を部分的に断面で示す立面図、
第２図は原子炉の頂部の断面図、第３図は駆動装
置の断面図、第４図は第３図の−線断面図、
第５図はラツチ装置の拡大斜視図、第６図及び第
７図はラツチ装置の断面図、第８図〜第１１図は
ラツチ手順の種々の段階を示すラツチ装置の断面
図である。 ３２……駆動軸、３６……ハウジング、５０…
…シール装置、５２……軸受、６２……係合部
材、６４……頭部、７４……揺動部材、７６……
第１の溝、７８……第１の孔、８０……第２の
孔、８４……第２の溝、８８……付勢装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハウジング３６と、 第１の孔７８及び第２の孔８０を有して前記ハ
   ウジング３６に揺動可能に取り付けられると共
   に、頂端から底端まで延び且つ前記第１の孔７８
   に続く第１の溝７６を一側辺に沿つて有する揺動
   部材７４と、 前記揺動部材７４を前記ハウジング３６に関し
   て揺動させるために前記揺動部材７４に取り付け
   られた付勢装置８８と、 一端に頭部６４を有し、この頭部６４が前記第
   １の溝７６を通過し得ないように前記第１の溝７
   ６を通り且つ前記第１の孔７８に入りうる係合部
   材６２と、 前記頭部６４を前記揺動部材７４との係合状態
   に移動させることにより、前記揺動部材７４を前
   記ハウジング３６に関して揺動させ、以て前記係
   合部材６２が前記第１の溝７６を通つている間に
   前記頭部６４が前記第１の孔７８に挿入されるよ
   うにして、前記係合部材６２を前記揺動部材７４
   にラツチすべく前記係合部材６２に接続された駆
   動軸３２と、 前記ハウジング３６内で前記駆動軸３２を案内
   すべく該駆動軸３２を取り囲むように前記ハウジ
   ング３６内に着脱自在に配設された軸受５２と、 流体の漏れを制限すべく前記軸受５２に組み合
   つて前記駆動軸３２との接触状態で配設されたシ
   ール装置５０と、 前記駆動軸３２を前記ハウジング３６に対して
   移動させるための液体圧力を供給すべく前記ハウ
   ジング３６に接続された流体源と、 を備え、前記揺動部材７４は、その内部で前記第
   １の孔７８と前記第２の孔８０との間に延在する
   第２の溝８４を有していて、前記係合部材６２は
   該第２の溝８４を通過できるが、前記頭部６４は
   該第２の溝８４の通過を阻止されている、 ラツチ装置。