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制御棒駆動機構 - 株式会社東芝
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発明の名称 制御棒駆動機構
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−3322(P2007−3322A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−183117(P2005−183117)
出願日 平成17年6月23日(2005.6.23)
代理人 【識別番号】100103333
【弁理士】
【氏名又は名称】菊池 治
発明者 遠藤 多喜男 / 小見田 秀雄 / 白川 健悦 / 久保 伸二
要約 課題
構造を簡素化し、部品点数を少なくすることにより、安全性及び保全性を向上した制御棒駆動機構を提供する。

解決手段
本発明に係る制御棒駆動機構は、原子炉圧力容器18の下鏡18aを貫通して固定された制御棒駆動機構ハウジング13の内部に設けられたシリンダチューブ123と、シリンダチューブ123内を上下動するシリンダピストン11と、シリンダピストン11の上面に設定され制御棒110と連結する中空ピストン16と、制御棒駆動機構ハウジング13の外部に配置され流体を供給するポンプ15と、ポンプ15と制御棒駆動機構ハウジング13の下部において連結されシリンダピストン11の下面に流体を供給する流体供給配管14と、制御棒駆動機構ハウジング13の下部において連結されシリンダピストン11の下面の流体を排出する流体排出配管14aと、を有する。
特許請求の範囲
【請求項1】
原子炉圧力容器の下鏡を貫通して設定された制御棒駆動機構ハウジングの内部に設けられたシリンダチューブと、
このシリンダチューブ内を昇降するシリンダピストンと、
このシリンダピストンの上面に連結され前記原子炉圧力容器に内在する制御棒と連結する中空ピストンと、
前記制御棒駆動機構ハウジングの外部に配置され流体を供給するポンプと、
このポンプと前記制御棒駆動機構ハウジングの下部において連結され前記シリンダピストンの下面に流体を供給する流体供給配管と、
前記制御棒駆動機構ハウジングの下部において連結され前記シリンダピストンの下面の流体を排出する流体排出配管と、
を具備することを特徴とする制御棒駆動機構。
【請求項2】
前記制御棒駆動機構ハウジングの外部に配置され前記シリンダピストンの上面と下面との流体を循環する流体循環配管と、この流体循環配管に介在し流体を循環するポンプと、を具備することを特徴とする請求項1記載の制御棒駆動機構。
【請求項3】
前記シリンダピストンの外側面に設けられたマグネットと、前記制御棒駆動機構ハウジングの外側面に設け前記マグネットからの磁力を検知する位置検出センサと、を具備することを特徴とする請求項1又は2記載の制御棒駆動機構。
【請求項4】
前記シリンダピストンの内側面に設けられたマグネットと、前記シリンダピストンを軸方向に貫通して設けられ前記マグネットからの磁力を検知する位置検出センサと、を具備することを特徴とする請求項1記載の制御棒駆動機構。
【請求項5】
前記シリンダピストンの下面に設けられたマグネットと、前記シリンダチューブの下端部に設けられ前記マグネットからの磁力を検知する位置検出センサと、を具備することを特徴とする請求項1記載の制御棒駆動機構。
【請求項6】
前記シリンダチューブの下端部に組み込まれ前記シリンダピストンの下面に流体を供給する水中ポンプを具備することを特徴とする請求項1記載の制御棒駆動機構。
【請求項7】
原子炉圧力容器に内在し制御棒の昇降を案内する制御棒案内管と、
この制御棒案内管内を昇降するシリンダピストンと、
このシリンダピストンの上面に設定され前記制御棒と連結する連結器と、
前記原子炉圧力容器の外部に配置され流体を供給するポンプと、
このポンプと前記制御棒案内管の下部において連結され前記シリンダピストンの下面に流体を供給する流体供給配管と、
前記制御棒案内管の下部において連結され前記シリンダピストンの下面の流体を排出する流体排出配管と、
を具備することを特徴とする制御棒駆動機構。
【請求項8】
原子炉圧力容器の下鏡を貫通して設定された制御棒駆動機構ハウジングと、
この制御棒駆動機構ハウジング内に設けられ制御棒の昇降を案内する制御棒案内管と、
この制御棒案内管内を昇降するシリンダピストンと、
このシリンダピストンの上面に設定され前記制御棒と連結する連結器と、
前記制御棒駆動機構ハウジングの外部に配置され流体を供給するポンプと、
このポンプと前記制御棒駆動機構ハウジングの下部において連結され前記シリンダピストンの下面に流体を供給する流体供給配管と、
前記制御棒駆動機構ハウジングの下部において連結され前記シリンダピストンの下面の流体を排出する流体排出配管と、
を具備することを特徴とする制御棒駆動機構。
【請求項9】
前記制御棒の軸方向に設けられた中空構造と、この中空構造内に設けられ前記制御棒案内管内の下部に設定されたピストンと、このピストンの上部に設けられ前記中空構造との間で形成されたシール部と、を具備することを特徴とする請求項8記載の制御棒駆動機構。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、原子炉内の制御棒を昇降させる制御棒駆動機構に関する。
【背景技術】
【0002】
原子炉内で進行する核反応の制御は、原子炉炉心内に挿入される制御棒の挿入深さを調節する制御棒駆動機構(以下、CRDという。)により行われる。このCRDは、沸騰水型原子力プラントにおいては原子炉圧力容器の下方に設けられている。
【0003】
制御棒に直線運動を与えるこのCRDには、通常、水圧式ピストン駆動方式が採用されている。この駆動機構は、原子炉圧力容器の下方にあって、シリンダ及びピストンから構成され、このピストンは連結棒と接続されている。この連結棒の上端にはカップリングが設けられ、制御棒と着脱自在に連結されるようになっている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
この従来の制御棒駆動機構について、図11及び図12を用いて説明する。
【0005】
原子炉圧力容器32の下部には、CRDハウジングと称される筒体31が複数本溶接にて固定されている。この筒体31の下部には圧力流体の供給口33及び排出口34が設けられている。
【0006】
この筒体31の中に、下方からCRD30が挿入され、このCRD30と筒体31とは、図示しないボルトで締結される。このため、CRD30は、原子炉圧力容器32とは、着脱自在に取り付けられている。また、CRD30は、筒体31に挿入され締結されることにより、水密な有底状をなしている。
【0007】
このCRD30は、筒体31に挿入される内筒36から構成される。この内筒36上部にはガイドキャップ35が附設されている。また、内筒36上部にはコレットフィンガ37が摺動自在に嵌装されている。このコレットフィンガ37と上記のガイドキャップ35との間には伸縮性のコイルばね38が介装されている。
【0008】
このコイルばね38は、上記のコレットフィンガ37を下方へ押し下げるものであるが、上記の内筒36の上部に設けたストッパ36aによってその動作範囲は規制されている。
【0009】
さらにまた、上記のコレットフィンガ37の爪部37aは、後述するインデックスチューブ315のラッチ314に係止するようになっている。しかもこの爪部37aは、コイルばね38の弾力に抗して上記のガイドキャップ35に当接することによって上記のラッチ314から外れるようになっている。
【0010】
一方、上記の筒体31の中には案内筒39が設けられている。この案内筒39の上部には、圧力流体の各流出孔310が穿接されている。また、この案内筒39内には、複数のリードスイッチ311を内蔵した管体(PIPプローブともいう)312が流路313を介して設けられている。上記の排出口34からの圧力流体は、管体312の流路313及び流出孔310を通って案内筒39の外側に流出するようになっている。
【0011】
さらにまた、上記の案内筒39には、複数のラッチ314を有するインデックスチューブ315がOリング315aを介して水密に嵌装されている。このインデックスチューブ315の上部には、制御棒316のカップリングスパッド316aが連結し得るようになっている。
【0012】
また、このインデックスチューブ315の下部には、磁石317が内蔵されている。この磁石317は、インデックスチューブ315が昇降するとき、上記の各リードスイッチ311をON、OFFし、これによりインデックスチューブ315の上昇位置を、外部に設けられるインディケータ表示灯によって検出できるようになっている。
【0013】
従って、上記の供給口33から圧力流体を筒体31内に供給すると、インデックスチューブ315が制御棒316及びコレットフィンガ37と共に上昇する。このとき、コレットフィンガ37の爪部37aは、ガイドキャップ35によって外方へ押し拡げられて、ラッチ314から離脱する。しかして、インデックスチューブ315は、制御棒316と共に上昇し得るようになっている。
【0014】
次に、上記の供給口33からの圧力流体の供給を停止し、他方の排出口34から圧力流体を筒体31内に供給する。このとき上述したように、この圧力流体は管体312の流路313および流出孔310を介して案内筒39の外側に流出して、インデックスチューブ315を降下させる。
【0015】
また、コレットフィンガ37は、コイルばね38の弾性力によってガイドキャップ35から降下して離間し、このコレットフィンガ37の爪部37aはラッチ314に係合するようになっている。さらに、この係合位置は、磁石317とリードスイッチ311によって外部から検出することができる。
【0016】
他方、図12に示すように、上記の筒体31の供給口33には、給水用の制御弁318aが設けられている。また、筒体31の排出口34には、排水用の制御弁322及びフィルタ323を有する排水管324が接続されている。この排水管324は、制御棒16の引抜する際の排水時において、上記筒体31内の流体を上記フィルタ323及び制御弁322を介して外部へ放出するようになっている。
【0017】
さらにまた、上記の排水給水用の制御弁318aに向き合った駆動水供給管319の枝管319aには常閉形の制御弁318bが設けられている。この制御弁318bは、上記の制御弁318aが開弁したとき、閉弁し得るようになっている。
【0018】
また、この制御弁318aに近接した駆動水供給管319と制御弁322に近接した排水管324との間には排水側路325が設けられている。この排水側路325にはフィルタ326が配設されている。
【0019】
このため、制御棒316の挿入又はスクラムにおいて、駆動水供給管319からの圧力流体は制御弁318aから筒体31の供給口33へ圧送されて、インデックスチューブ315を押上げる。同時に、筒体301内の流体は、排水管324のフィルタ323及び制御弁322を介して外部へ放出される。
【0020】
次に、制御棒316の引抜きをするときは、上記の制御弁318aを閉弁すると共に、制御弁318bを開弁する。しかる後に、駆動水供給管319からの圧力流体は、制御弁318bから筒体31の排出口34へ逆流して、インデックスチューブ315を押下げる。同時に、筒体301内の流体は、駆動水供給管319及び排水側路325のフィルタ326及び制御弁327を介して外部へ放出される。
【特許文献1】特開昭60−238786号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0021】
しかしながら、上述した従来の制御棒駆動機構においては、制御棒駆動機構の安全性を重視する観点から構造が複雑でかつ部品点数も多い。このため、制御棒駆動機構の保守点検に長時間を要し、これに伴い従業員が長時間にわたり放射線被爆される、という課題があった。
【0022】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、制御棒駆動機構の構造を簡素化して部品点数を少なくすることにより、制御棒駆動機構の保守点検性を向上さ、従業員の放射線被爆の低減化を図れる制御棒駆動機構を得ることにある。また、制御棒駆動機構ハウジングと制御棒案内管との機能を見直すことにより、原子炉圧力容器の高さの短縮化を図り原子炉の小型化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【0023】
上記目的を達成するため、本発明の制御棒駆動機構においては、原子炉圧力容器の下鏡を貫通して設定された制御棒駆動機構ハウジングの内部に設けられたシリンダチューブと、このシリンダチューブ内を昇降するシリンダピストンと、このシリンダピストンの上面に連結され前記原子炉圧力容器に内在する制御棒と連結する中空ピストンと、前記制御棒駆動機構ハウジングの外部に配置され流体を供給するポンプと、このポンプと前記制御棒駆動機構ハウジングの下部において連結され前記シリンダピストンの下面に流体を供給する流体供給配管と、前記制御棒駆動機構ハウジングの下部において連結され前記シリンダピストンの下面の流体を排出する流体排出配管と、を具備することを特徴とするものである。
【0024】
また、上記目的を達成するため、本発明の制御棒駆動機構においては、原子炉圧力容器に内在し制御棒の昇降を案内する制御棒案内管と、この制御棒案内管内を昇降するシリンダピストンと、このシリンダピストンの上面に設定され前記制御棒と連結する連結器と、前記原子炉圧力容器の外部に配置され流体を供給するポンプと、このポンプと前記制御棒案内管の下部において連結され前記シリンダピストンの下面に流体を供給する流体供給配管と、前記制御棒案内管の下部において連結され前記シリンダピストンの下面の流体を排出する流体排出配管と、を具備することを特徴とするものである。
【0025】
また、上記目的を達成するため、本発明の制御棒駆動機構においては、原子炉圧力容器の下鏡を貫通して設定された制御棒駆動機構ハウジングと、この制御棒駆動機構ハウジング内に設けられ制御棒の昇降を案内する制御棒案内管と、この制御棒案内管内を昇降するシリンダピストンと、このシリンダピストンの上面に設定され前記制御棒と連結する連結器と、前記制御棒駆動機構ハウジングの外部に配置され流体を供給するポンプと、このポンプと前記制御棒駆動機構ハウジングの下部において連結され前記シリンダピストンの下面に流体を供給する流体供給配管と、前記制御棒駆動機構ハウジングの下部において連結され前記シリンダピストンの下面の流体を排出する流体排出配管と、を具備することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0026】
本発明の制御棒駆動機構によれば、制御棒駆動機構の構造を簡素化して部品点数を少なくすることにより、制御棒駆動機構の保守点検性を向上させ、従業員の放射線被爆の低減化を図ることができる。同時に、位置検出センサを採用することにより制御棒駆動機構の信頼性を向上させることができる。さらには、制御棒駆動機構ハウジングと制御棒案内管とを合体することにより、原子炉圧力容器の高さの短縮化を図り原子炉の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0027】
以下、本発明に係る制御棒駆動機構の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【0028】
図1は、本発明の第1の実施の形態の制御棒駆動機構の構成を示す概略縦断面図である。
【0029】
図1に示すように、制御棒駆動機構ハウジング13が、原子炉圧力容器18の下鏡18aの外側に鉛直方向に取り付けられている。この制御棒駆動機構ハウジング13の内側の全長にわたって、シリンダチューブ123が挿入されている。シリンダチューブ123の内側には、シリンダピストン11が挿入されている。このシリンダピストン11の外側面には、ピストンリング12が上下2段取り付けている。
【0030】
このシリンダピストン11の上面には、原子炉圧力容器18の下鏡18aを貫通して中空ピストン16が取り付けられている。この中空ピストン16の上端は、原子炉圧力容器18内に設けられた制御棒110と連結されている。この制御棒110は、原子炉圧力容器18の下鏡18aの内側に設置された制御棒案内管19内に組み込まれ、この制御棒案内管19の内部で昇降する。
【0031】
上記のシリンダピストン11は、シリンダチューブ123の内側を昇降する。シリンダーチューブ123の先端には、貫通孔124aを設けたフランジ123aが設置されている。この貫通孔124aの内側には、上記の中空ピストン16が円滑に上下動するためのガイドローラ124が設けられている。
【0032】
また、制御棒駆動機構ハウジング13の下端には、上記のシリンダピストン11の下面に圧力流体を注入するための流体供給配管14が設置されている。この流体供給配管14には、圧力流体を供給するためのポンプ15、この圧力流体の流量を制御する弁111、この流体の流量を計測する流量計17が接続されている。
【0033】
また、制御棒駆動機構ハウジング13の下端には、上記のシリンダピストン11の下面からの流体を排出するための流体排出配管14aが設置されている。この流体排出配管14aには、この流体の流量を制御する弁113、この流体の流れを計測する流量計114が接続されている。
【0034】
ここで、制御棒駆動機構の、2つの機能について説明する。1つは、制御棒110をステップ状に上下させる機能である。この機能は、シム動作といわれるもので、制御棒110をステップ状に原子炉20内に挿入して原子炉20の核反応を制御するものである。他の1つは、瞬時に制御棒110を原子炉20内に挿入させる機能である。この機能は、スクラム動作といわれるもので、例えば、地震が発生し緊急に原子炉20の運転を停止させる必要が生じたときに、制御棒110を急速に原子炉20内に挿入して原子炉20を急停止するものである。
【0035】
このように構成された本実施の形態において、制御棒110をステップ状に挿入させるときには、ポンプ15を駆動し、弁111を開状態にし、シリンダピストン11の下面に圧力流体を徐々に注入して行う。同時に、この流体の注入量を流量計17にて測定し、制御棒駆動機構ハウジング13のシリンダピストン11の下方内部の体積から、制御棒110が挿入された距離を算出して、制御棒110の位置を算出するものである。このとき、シリンダピストン11の上面の流体は、中空ピストン16と制御棒駆動機構ハウジング13との隙間112から原子炉圧力容器18の内部に流出する。
【0036】
一方、制御棒110をステップ状に徐々に引き抜くときには、流体排出配管14aの弁113を開放し、シリンダピストン11の下面の流体を重力により引き抜く。このとき、流量計114にて流量を測定し、制御棒駆動機構ハウジング13内の体積から、制御棒110が引き抜きされた距離を算出し、制御棒110の下降位置を算出する。
【0037】
もう1つの機能である瞬時に制御棒110を挿入させる動作においては、弁111を瞬時に全開にして、ポンプ15を駆動して、シリンダピストン11の下面に流体を緊急に注入する。このようにして、制御棒110の注入速度を増して、制御棒110を急速に原子炉20内に挿入するものである。
【0038】
本実施の形態によれば、ポンプ15を駆動しながら弁111の開度を制御することにより圧力流体を供給することにより、制御棒駆動機構の構造を簡素化して部品点数を少なくすることにより、制御棒駆動機構の保守点検性を向上さ、従業員の放射線被爆の低減化を図ることができる。
【0039】
図2は、本発明の第2の実施の形態の制御棒駆動機構の構成を示す概略縦断面図である。この実施の形態は、第1の実施の形態にポンプ117を追加して設けたものであり、第1の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【0040】
図2に示すように、シリンダピストン11の下面に設けた配管14には、ポンプ15及び弁111が配置されている。さらに、この配管14とシリンダピストン11の上方の面に相当する位置との間には配管115が追設されている。この配管115には、流体を供給するポンプ117、流体の流れを制御する弁118及び流体の流量を計測する流量計116が配置されている。
【0041】
本実施の形態において、制御棒110をステップ状に挿入するときには、ポンプ117を起動し弁118を徐々に開放し、シリンダピストン11の下面に流体を注入する。そのとき、流量計116にて流量を測定し、流体の注入量と制御棒駆動機構ハウジング13のシリンダピストン11の下方内部の体積から、制御棒110が挿入された距離を求め、制御棒110の位置を算出する。
【0042】
また、制御棒110を引き抜くときには、ポンプ117を起動して流体をシリンダピストン11の上面に注入して行う。
【0043】
一方、制御棒110を瞬時に挿入するときには、ポンプ15を起動し、弁111を瞬時に全開して注入速度を速くして流体をシリンダピストン11の下面に注入して行う。
【0044】
本実施の形態によれば、制御棒110をステップ状に挿入するときはポンプ117を駆動し弁118の開度を制御することにより、さらに制御棒110を瞬時に挿入するときはポンプ15を駆動し弁111を瞬時に全開することにより、制御棒駆動機構の構造を簡素化し、部品を少なくすることができ、制御棒駆動機構の安全性及び保全性を向上させることができる。
【0045】
図3は、本発明の第3の実施の形態の制御棒駆動機構の構成を示す概略縦断面図である。第1の実施の形態においては、制御棒110の位置を流量計測により算出しているが、この実施の形態では、制御棒110の位置を位置検出センサ122により計測するものである。第1の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【0046】
図3に示すように、シリンダピストン11の外側面にマグネット121を配設する。また、制御棒駆動機構ハウジング13の外側面には、磁力を検知する位置検出センサ122を設定している。
【0047】
本実施の形態において、シリンダピストン11が昇降すると、これに伴って制御棒110が上下動する。このようにして、シリンダピストン11に配設されたマグネット121の位置を位置検出センサ122で計測することにより、制御棒110の位置を計測することができる。
【0048】
本実施の形態によれば、制御棒駆動機構ハウジング13の外側面に設けた位置検出センサ122により制御棒110の位置を精度良く計測することにより、制御棒駆動機構の信頼性の向上を図ることができる。
【0049】
図4は、本発明の第4の実施の形態の制御棒駆動機構の構成を示す概略縦断面図である。第3の実施の形態においては、制御棒110の位置を制御棒駆動機構ハウジング13の外側面に配置した位置検出センサ122により計測するものであるが、本実施の形態では、制御棒110の位置を制御棒駆動機構ハウジング13の内部に配置した位置検出センサ126により計測するものである。第3の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【0050】
図4に示すように、シリンダピストン11の内側面に、マグネット127が配置されている。また、中空ピストン16の内部に位置検出チューブ125を介して、磁力を検知する位置検出センサ126が設けられている。
【0051】
本実施の形態において、シリンダピストン11に配設されたマグネット127の位置を位置検出センサ126で計測することにより、制御棒110の位置を計測することができる。
【0052】
本実施の形態によれば、中空ピストン16の内部に設けた位置検出センサ126により制御棒110の位置を計測することにより、制御棒駆動機構の信頼性の向上を図ることができる。
【0053】
図5は、本発明の第5の実施の形態の制御棒駆動機構の構成を示す概略縦断面図である。第3の実施の形態においては、制御棒110の位置を制御棒駆動機構ハウジング13の外側面に配置した位置検出センサ122により計測するものであるが、本実施の形態では、制御棒110の位置を制御棒駆動機構ハウジング13の下部に配置した位置検出センサ128により計測するものである。第3の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【0054】
図5に示すように、シリンダピストン11下面に、マグネット127が配置されている。また、制御棒駆動機構ハウジング13の下部には、磁力を検知する位置検出センサ128が設けられている。
【0055】
本実施の形態において、シリンダピストン11の下面に配置したマグネット127の位置を、位置検出センサ128で精度良く計測することにより、制御棒駆動機構の信頼性の向上を図ることができる。
【0056】
本実施の形態によれば、位置検出センサ128により制御棒110の位置を計測することにより、制御棒駆動機構の簡素化を図り保全性を向上させることができる。
【0057】
図6は、本発明の第6の実施の形態の制御棒駆動機構の構成を示す概略縦断面図である。この実施の形態は、第1の実施の形態のポンプ15の他に水中ポンプ129を追加して設けたものであり、第1の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【0058】
図6に示すように、制御棒駆動機構ハウジング13の内部で、かつシリンダピストン11の下部空間に、図1に示すポンプ15の他に水中ポンプ129を設置している。なお、図1に示すポンプ15の代わりに、水中ポンプ129を設置してもよい。このときは、流体供給配管14の省略を図ることができる。
【0059】
本実施の形態において、水中ポンプ129を内蔵することにより原子炉圧力容器下部空間の省スペース化を図り、制御棒駆動機構の保守点検性を向上させことができる。
【0060】
本実施の形態によれば、原子炉圧力容器下部空間の省スペース化を図ることにより、制御棒駆動機構の保守点検性を向上させることができる。
【0061】
図7は、本発明の第7の実施の形態の制御棒駆動機構の構成を示す概略縦断面図である。第1の実施の形態においては、制御棒110を昇降するための中空ピストン16を設けているが、本実施の形態においては、中空ピストン16を省略したものである。第1の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【0062】
図7に示すように、制御棒案内管19の内部に制御棒110が挿入されている。この制御棒110の下部にシリンダピストン11が組み込まれている。このシリンダピストン11の外側面には、ピストンリング12が設けられている。流体を供給するポンプ15からの配管14は、原子炉圧力容器18の下鏡18aを貫通して、制御棒案内管19の下部に直接的に接続されている。なお、制御棒案内管19の上部は、原子炉圧力容器18に固定された炉心支持板231により支持されている。また、制御棒案内管19の上端は、図示しない燃料集合体を載置するための燃料支持金具230が配置されている。
【0063】
本実施の形態において、ポンプ15からの配管14を制御棒案内管19の下部に直接的に接続することにより、図1の中空ピストン16を介さず制御棒110を駆動することができる。
【0064】
本実施の形態によれば、中空ピストン16を介さず制御棒110を駆動することにより、原子炉圧力容器下部空間の省スペース化を図ることにより、制御棒駆動機構の安全性及び保全性を向上させることができる。
【0065】
図8は、本発明の第8の実施の形態の制御棒駆動機構の構成を示す概略縦断面図である。本実施の形態は、第1の実施の形態における制御棒駆動機構ハウジング13内部に制御棒案内管19が挿入されているものであり、第1の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【0066】
本図に示すように、制御棒駆動機構ハウジング13内部には、制御棒案内管19が挿入されている。この制御棒案内管19は、図1に示すシリンダチューブ123の機能も有している。この制御棒案内管19内部の下方にシリンダピストン11が設けられている。シリンダピストン11の外側面にはピストンリング12が取り付けてある。また、シリンダピストン11には、制御棒110とを連結する連結器26が取り付けてある。制御棒駆動機構ハウジング13の下端にはシリンダピストン11の下面に流体を注入するための配管14が配置されている。この配管14には、上記の流体を供給するためのポンプ15が接続されている。
【0067】
本実施の形態において、制御棒110をステップ状に挿入させるときには、ポンプ15を駆動し、弁111を開状態にし、シリンダピストン11の下面に流体を徐々に注入することにより行われる。同時に、流体の注入量を流量計17で測定して、制御棒駆動機構ハウジング13のシリンダピストン11の下部の体積から、制御棒110が挿入された距離を算出し、制御棒110を所定位置が特定される。このとき、シリンダピストン11の上面の流体は、制御棒案内管19と制御棒110との隙間112から原子炉圧力容器18内に流出される。
【0068】
また、制御棒110をステップ状に徐々に引き抜くときには、弁113を開放して制御棒110の重力で引き抜きする。このとき、流量計114にて排出流量を測定し制御棒駆動機構ハウジング13内の体積から制御棒110の引き抜き距離が算出され、所定位置に制御棒を設定することができる。
【0069】
制御棒110を瞬時に挿入させるときは、弁111を瞬時に全開にして注入速度を速くして加圧流体をシリンダピストン11の下面に送り込まれる。
【0070】
本実施の形態によれば、制御棒110は制御棒案内管13が内蔵された制御棒駆動機構ハウジング13内に格納されるため、従来は炉心下部に必要とされる制御棒110を格納する距離の確保の必要性が無くなり、原炉圧力容器18の高さ方向距離の短縮化が図られ原子炉の大幅な小型化を実現できる。
【0071】
図9は、本発明の第9の実施の形態の制御棒駆動機構の構成を示す概略縦断面図である。本実施の形態は、第8の実施の形態における制御棒駆動機構ハウジング13を短縮化したものであり、第8の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【0072】
図9に示すように、原子炉圧力容器18の下鏡18aには、短縮化した制御棒駆動機構ハウジング13が設けられている。この短縮化した制御棒駆動機構ハウジング13内には、制御棒案内管19が炉心上部に突出して挿入されている。この制御棒案内管19の内部にはシリンダピストン11が設けられている。このシリンダピストン11の上面には、制御110とを結ぶ連結器26が取り付けてある。制御棒駆動機構ハウジング13下端にはシリンダピストン11の下面に流体を注入するための配管14が設置されている。また。制御棒駆動機構ハウジング23下端にはシリンダピストン11の下面の流体を排出するための配管14aが設置されている。
【0073】
本実施の形態において、制御棒110をステップ状に挿入させるときには、ポンプ15を駆動し、弁111を開状態にし、シリンダピストン11の下面に流体を徐々に注入することにより行われる。同時に、流体の注入量を流量計17で測定して、制御棒駆動機構ハウジング13のシリンダピストン11の下部の体積から、制御棒110が挿入された距離を算出し、制御棒110を所定位置が特定される。このとき、シリンダピストン11の上面の流体は、制御棒案内管19と制御棒110との隙間112から原子炉圧力容器18内に流出される。
【0074】
本実施の形態において、制御棒110をステップ状に挿入させるときには、ポンプ15を駆動し、弁111を開状態にし、シリンダピストン11の下面に流体を徐々に注入することにより行われる。また、制御棒110をステップ状に徐々に引き抜くときには、弁113を開放して制御棒110の重力で引き抜きする。制御棒110を瞬時に挿入させるときは、弁111を瞬時に全開にして流体の注入速度を速くして流体をシリンダピストン11の下面に送り込むことができる。
【0075】
本実施の形態によれば、短縮化した制御棒駆動機構ハウジング13内に制御棒案内管19を挿入することにより、従来は炉心下部に必要とされる制御棒110を格納する距離の確保が必要無くなり、原炉圧力容器18の高さ方向距離の短縮化が図られ、原子炉の小型化を達成できる。
【0076】
図10は、本発明の第10の実施の形態の制御棒駆動機構の構成を示す概略縦断面図である。本実施の形態は、第8の実施の形態における制御棒110の中空部110aの下部にはピストンリング218を設けたものであり、第8の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【0077】
図10に示すように、制御棒110の中心部は中空構造110aから形成される。この中空部110aには、ピストン217が挿入されている。このピストン217は、制御棒案内管19の下部に設置された案内管支持板216の上面の中央部に固定されている。また、制御棒110の中空部の下部には、ピストンリング218が取り付けられている。さらに、制御棒110の中空構造110aの上部には、この中空構造110aとピストン217の上端部とから形成される上シール部219が設けられている。
【0078】
本実施の形態において、制御棒駆動機構ハウジング13の底部に接続された配管14から流体が注入され、ピストン217の上端部から流体が吐出される。この吐出された圧力流体により、制御棒110は上方向に押し上げられる。しかる後に、制御棒110の挿入及び引き抜き動作が可能となる。
【0079】
本実施の形態によれば、制御棒駆動機構ハウジング23内に制御棒案内管19を挿入することにより、原子炉圧力容器の高さの短縮化を図り原子炉の小型化を図ることができる。
【0080】
さらに、本発明は、上述したような各実施の形態に何ら限定されるものではなく、流量計による算出及び位置検出センサによる検出を併用して制御棒の位置を求めてもよく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【0081】
【図1】本発明の第1の実施の形態の制御棒駆動機構の構成を示す概略縦断面図。
【図2】本発明の第2の実施の形態の制御棒駆動機構の構成を示す概略縦断面図。
【図3】本発明の第3の実施の形態の制御棒駆動機構の構成を示す概略縦断面図。
【図4】本発明の第4の実施の形態の制御棒駆動機構の構成を示す概略縦断面図。
【図5】本発明の第5の実施の形態の制御棒駆動機構の構成を示す概略縦断面図。
【図6】本発明の第6の実施の形態の制御棒駆動機構の構成を示す概略縦断面図。
【図7】本発明の第7の実施の形態の制御棒駆動機構の構成を示す概略縦断面図。
【図8】本発明の第8の実施の形態の制御棒駆動機構の構成を示す概略縦断面図。
【図9】本発明の第9の実施の形態の制御棒駆動機構の構成を示す概略縦断面図。
【図10】本発明の第10の実施の形態の制御棒駆動機構の構成を示す概略縦断面図。
【図11】従来の制御棒駆動機構の構成を示す概略縦断面図。
【図12】従来の制御棒駆動機構の水圧系統を示すフロー図。
【符号の説明】
【0082】
11…シリンダピストン、12… ピストンリング、13…制御棒駆動機構ハウジング、14… 配管(流体供給配管)、14a… 配管(流体排出配管)、15…ポンプ、16… 中空ピストン、17…流量計、18… 原子炉圧力容器、18a… 下鏡、19…制御棒案内管、110… 制御棒、111…弁、112… 隙間、113 … 弁、114… 流量計、115 … 配管(流体循環配管)、116 … 流量計、117 … ポンプ、118… 弁、121… マグネット、122, 126, 128… 位置検出センサ、123 … シリンダチューブ、124… ガイドローラ、125 … 位置検出チューブ、127 … マグネット、129…水中ポンプ、219…シール部、230 … 燃料支持金具、231…炉心支持板。




 

 


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