(57)【要約】【課題】燃料集合体の相互間に供給される冷却材の流量を増大でき、地震発生時における制御棒の炉心への挿入を短時間に行うことができる沸騰水型原子炉を提供する。【解決手段】沸騰水型原子炉１の炉心支持板に燃料支持金具１３が取り付けられる。燃料支持金具１３の下端部が、炉心支持板の下方に配置された制御棒案内管１０の上端部内に挿入される。制御棒駆動機構１５に連結された制御棒１６が、制御棒案内管１０内に配置され、燃料支持金具に１３に形成された貫通孔３５を通して、燃料支持金具１３に下端部が支持された燃料集合体４相互間に挿入される。ローラ１１が、燃料支持金具１３の下端付近で制御棒案内管１０の内面に設置される。地震発生時には、制御棒１６が回転するローラ１１によってガイドされて燃料集合体４相互間に短時間に挿入することができる。ローラ１１は貫通孔３５内に設置されない。【選択図】図４
2011007515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料集合体が装荷された炉心を内蔵する原子炉圧力容器と、前記原子炉圧力容器内に設置された炉心支持部材と、前記炉心支持部材に設けられ、前記燃料集合体の下端部を支持する複数の燃料支持金具と、前記原子炉圧力容器内に設置され、それぞれの前記燃料支持金具に下端部が支持された各前記燃料集合体の上端部を支持する上部格子部材と、前記炉心支持部材よりも下方で前記原子炉圧力容器内に配置され、前記燃料支持金具の下端部が上端部内に挿入された複数の制御棒案内管と、各々の前記制御棒案内管内にそれぞれ配置されて前記燃料支持金具を通して前記燃料集合体相互間に挿入される制御棒と、前記制御棒と接触して前記制御棒案内管の軸方向に移動する前記制御棒をガイドする回転体を有し、前記制御棒案内管の内面に設けられて前記制御棒案内管の周方向に間隔を置いて配置された複数の制御棒拘束部材とを備え、
前記回転体を、前記燃料支持金具の下端より下方で、且つこの下端から、前記制御棒案内管の軸方向の全長の１／５だけ下方に下がった位置より上方に配置したことを特徴とする沸騰水型原子炉。
【請求項２】
前記制御棒拘束部材が、前記制御棒案内管の内面に設置された支持部材と、この支持部材に回転可能に取り付けられた前記回転体とを有し、
前記回転体が、前記制御棒のブレードの横断面での先端部に向き合って配置された請求項１に記載の沸騰水型原子炉。
【請求項３】
前記制御棒拘束部材が、前記制御棒案内管の内面に設置され、前記制御棒案内管内に位置する横断面が十字形をした前記制御棒の隣り合うブレード間に配置された支持部材と、この支持部材に回転可能に取り付けられた前記回転体とを有し、
前記ブレードが、前記制御棒案内管の周方向において隣り合うの前記制御棒拘束部材に設けられたそれぞれの前記回転体の間に配置される請求項１に記載の沸騰水型原子炉。
【請求項４】
前記回転体がローラ及びボールのいずれかである請求項３に記載の沸騰水型原子炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子炉に係り、特に、制御棒案内管を備えた沸騰水型原子炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉は、内部に炉心を設けた原子炉圧力容器を有している。原子炉圧力容器内に設けられた炉心シュラウドが、複数の燃料集合体が装荷されている炉心を取り囲んでいる。炉心シュラウド内に配置された上部格子板及び炉心支持板が、炉心シュラウドに設置され、複数の燃料支持金具が炉心支持板に設置される。各燃料集合体は、下端部が燃料支持金具によって支持され、上端部が上部格子板に支持される。炉心の最外周に配置された一部の燃料集合体を除いて、４体の燃料集合体が１つの燃料支持金具によって支持される。その一部の燃料集合体は、１体ずつ、１つの燃料支持金具によって支持される。
【０００３】
複数の制御棒駆動機構ハウジングが、原子炉圧力容器の底部を貫通して原子炉圧力容器に設けられている。円筒である制御棒案内管が制御棒駆動機構ハウジング毎に設けられる。各制御棒案内管は炉心支持板の下方に配置され、制御棒案内管の下端が制御棒駆動機構ハウジングの上端に接続されている。燃料支持金具の下端部が制御棒案内管の上端部内に挿入されている。制御棒駆動機構が制御棒駆動機構ハウジング内に設置されており、横断面が十字形をした制御棒が制御棒案内管内に配置される。制御棒は、制御棒を制御棒案内管の軸方向に移動させる制御棒駆動機構に連結されている。
【０００４】
沸騰水型原子炉に用いられる燃料集合体は、正方格子状に配置された複数の燃料棒を有し、これらの燃料棒の下端部及び上端部を下部タイプレート及び上部タイプレートで支持し、上部タイプレートに取り付けられたチャンネルボックス内に全ての燃料棒を収納している。炉心内に配置されて隣り合う燃料集合体のチャンネルボックス間には、水ギャップが形成される。制御棒は、制御棒駆動機構による操作によって、燃料支持金具に形成された、横断面が十字形の貫通孔を通って燃料集合体の相互間、すなわち、水ギャップ内に挿入される。制御棒が炉心内に挿入されたとき、４体の燃料集合体が１体の制御棒に隣接する。
【０００５】
沸騰水型原子炉の原子炉出力１００％の定格運転時には、それぞれの制御棒駆動機構の操作によって大部分の制御棒が炉心から引き抜かれて炉心支持板より下方でそれぞれの制御棒案内管内に収納されている。一部の制御棒が、原子炉出力を制御するために、炉心内、すなわち、燃料集合体間に挿入されている。
【０００６】
沸騰水型原子炉に設けられた再循環ポンプ（またはインターナルポンプ）の駆動によって、冷却水を、原子炉圧力容器内で炉心支持板の下方に形成された下部プレナムから炉心に供給する。炉心に供給される大部分の冷却水は、制御棒案内管の上端部に形成された開口、及び燃料支持金具内で制御棒用の貫通孔の周囲に形成された冷却水通路を通って燃料集合体内に供給される。この冷却水は燃料棒内の核燃料物質の核分裂で発生する熱によって加熱され、一部の冷却水が蒸気になる。この蒸気は、原子炉圧力容器に接続された主蒸気管を通ってタービンに供給される。炉心に供給される残りの冷却水は、制御棒案内管に形成された他の開口から制御棒案内管内に流入し、燃料支持金具に形成された制御棒用の貫通孔を通って燃料集合体間の水ギャップ内に到達する。この冷却水は、水ギャップ内を上昇する。
【０００７】
沸騰水型原子炉の運転中に地震が発生した場合には、原子炉がスクラム（緊急停止）される。このスクラムは、制御棒駆動機構の操作により全ての制御棒を炉心に全挿入することによって行われる。各制御棒の上端部及び下端部には、それぞれローラが設けられている。制御棒の上端部に設けられたローラはチャンネルボックスと接触することによって制御棒とチャンネルボックスとの間の摩擦抵抗力を低減し、制御棒の下端部に設けられたローラは制御棒案内管の内面と接触することによって制御棒と制御棒案内管との間の摩擦抵抗力を低減し、制御棒の炉心への挿入性を高めている。
【０００８】
地震による加振によって燃料集合体の軸方向の中央部が水平方向に大きく揺れるとき、炉心に挿入される制御棒の、上端部及び下端部のローラ以外の部分が、チャンネルボックス、燃料支持金具及び制御棒案内管と接触する可能性がある。これらと制御棒との接触を低減することにより、原子炉のスクラム時に制御棒をさらに速く炉心に挿入することができる。
【０００９】
制御棒の、上端部及び下端部のローラ以外の部分がチャンネルボックス、燃料支持金具及び制御棒案内管と接触する可能性を低減でき、制御棒の挿入性及び引き抜き性をより円滑に行うことができる技術が、特開平１０−３１９１６３公報及び実開昭５５−３０８１０公報に記載されている。これらの公報は、燃料支持金具を記載している。
【００１０】
特開平１０−３１９１６３公報に記載された燃料支持金具は、制御棒用の貫通孔の内面に４つの板バネ部材を内側に向って突出させて設けている。この板バネ部材は、その貫通孔を通して移動する制御棒と接触し、この制御棒の傾斜を抑制する。板バネ部材の替りに、ローラを有するローラ部材を貫通孔の内面に設けることも、特開平１０−３１９１６３公報で提案されている。
【００１１】
特開平１０−３１９１６３公報は、さらに、制御棒案内管の内面に周方向に９０°間隔で４枚の制御棒支持板を取り付けている。各制御棒支持板は、制御棒案内管の軸方向に伸びており、制御棒案内管の中心軸に向って突出している。これらの制御棒支持板と制御棒の接触によって、制御棒の自立性を確保し、いずれの挿入位置においても制御棒の傾斜を防止している。
【００１２】
実開昭５５−３０８１０公報では、複数のガイドローラを、燃料支持金具に形成された制御棒用の貫通孔の内面に設けている。これらのガイドローラは、地震発生時などの緊急を要する制御棒の挿入時において、制御棒との接触による摩擦抵抗力を低減し、制御棒の挿入性を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平１０−３１９１６３公報
【特許文献２】実開昭５５−３０８１０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特開平１０−３１９１６３公報及び実開昭５５−３０８１０公報に記載されたように、板バネ部材またはローラを、燃料支持金具の制御棒用の貫通孔の内面に設けることは、地震時における制御棒の炉心への挿入性を向上させる。このため、原子炉のスクラムをより短時間に行うことができる。
【００１５】
しかしながら、燃料支持金具に形成された、制御棒が挿入される貫通孔は、前述したように、燃料集合体間に形成された水ギャップに冷却水を導く通路になっている。その貫通孔内に板バネ部材またはローラを設けることは、貫通孔の流路断面積を低減させることになる。原子炉の運転中で制御棒が挿入されている貫通孔では、制御棒と貫通孔の内面との間に形成される通路の断面積が狭くなっており、板バネ部材またはローラの設置はその通路の断面積をさらに減少させることになる。このため、水ギャップに供給される冷却水流量が減少する。
【００１６】
特開平１０−３１９１６３公報に記載された、制御棒案内管内面に設けられた制御棒支持板は、制御棒案内管内の制御棒の自立性を確保するためのものである。制御棒支持板の設置によって、地震が発生した時で制御棒移動時における制御棒とチャンネルボックス及び燃料支持金具との接触の低減を図ることができない。
【００１７】
本発明の目的は、燃料集合体の相互間に供給される冷却材の流量を増大でき、地震発生時における制御棒の炉心への挿入を短時間に行うことができる沸騰水型原子炉を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、原子炉圧力容器内に設置された炉心支持部材に設けられ、燃料集合体の下端部を支持する複数の燃料支持金具と、炉心支持部材よりも下方で原子炉圧力容器内に配置され、燃料支持金具の下端部が上端部内に挿入された複数の制御棒案内管と、各々の制御棒案内管内にそれぞれ配置されて燃料支持金具を通して燃料集合体相互間に挿入される制御棒と、制御棒と接触して制御棒案内管の軸方向に移動する制御棒をガイドする回転体を有し、制御棒案内管の内面に設けられた制御棒拘束部材とを備え、
その回転体を、燃料支持金具の下端より下方で、且つこの下端から、制御棒案内管の軸方向の全長の１／５だけ下方に下がった位置より上方に配置したことにある。
【００１９】
制御棒案内管の内面に設けられた制御棒拘束部材の回転体を、燃料支持金具の下端より下方で、且つこの下端から、制御棒案内管の軸方向の全長の１／５だけ下方に下がった位置より上方に配置しているので、地震発生時において炉心内の燃料集合体が水平方向に揺れた場合でも、燃料集合体間に挿入される制御棒を、回転する回転体によってガイドすることができる。これにより、挿入される制御棒が、燃料支持金具に形成された制御棒が挿入される貫通孔の内面と接触すること避けることができ、制御棒の挿入時に発生する摩擦抵抗力を小さくすることができる。したがって、地震発生時において、制御棒を、より短時間に炉心に挿入することができ、地震時において沸騰水型原子炉をより短時間に緊急停止することができる。
【００２０】
また、制御棒案内管内に制御棒をガイドする回転体を設けているので、燃料支持金具に形成された制御棒が挿入される貫通孔内に制御棒をガイドする部材（例えば、特開平１０−３１９１６３公報及び実開昭５５−３０８１０公報に記載された板バネ部材またはローラ）を設ける必要がない。このため、本発明では、燃料支持金具に形成された制御棒が挿入される貫通孔の流路断面積が大きくなって貫通孔の圧力損失を低減できるので、その貫通孔を通して燃料集合体相互間に供給される冷却材の流量を増加することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、燃料集合体の相互間に供給される冷却材の流量を増大でき、地震発生時における制御棒の炉心への挿入を短時間に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の好適な一実施例である実施例１の沸騰水型原子炉の縦断面図である。
【図２】図１に示された沸騰水型原子炉内に配置された燃料集合体及び制御棒案内管の詳細な配置を示す斜視図である。
【図３】図１に示された沸騰水型原子炉に用いられる制御棒の斜視図である。
【図４】図１に示された沸騰水型原子炉での地震発生時における制御棒の炉心への挿入状態を示す説明図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】本発明の他の実施例である実施例２の沸騰水型原子炉における燃料集合体及び制御棒案内管付近の詳細構成図である。
【図７】図６のVI−VI断面図である。
【図８】本発明の他の実施例である実施例３の沸騰水型原子炉に用いられた制御棒案内管の、燃料支持金具付近での横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００２４】
本発明の好適な一実施例である実施例１の沸騰水型原子炉を、図１から図５を用いて説明する。
【００２５】
本実施例の沸騰水型原子炉１は、図１に示すように、原子炉圧力容器２、炉心３、炉心シュラウド５、制御棒案内管１０及び制御棒駆動機構ハウジング１４を備えている。炉心３、炉心シュラウド５及び制御棒案内管１０は原子炉圧力容器２内に配置され、制御棒駆動機構ハウジング１４は原子炉圧力容器２の底部を貫通して原子炉圧力容器２に設けられる。炉心シュラウド５は、複数の燃料集合体４が装荷された炉心３を取り囲んでいる。炉心支持板（炉心支持部材）６が、炉心シュラウド５内に配置され、炉心シュラウド５に設置される。上部格子板（上部格子部材）７は、炉心支持板６の上方で炉心シュラウド５内に配置され、炉心シュラウド５に設置される。
【００２６】
複数の気水分離器８が炉心３の上方で原子炉圧力容器５内に配置される。蒸気乾燥器９が気水分離器８の上方で原子炉圧力容器５内に配置される。環状領域であるダウンカマ３１が、原子炉圧力容器２と炉心シュラウド５の間に形成される。複数のインターナルポンプ２６が原子炉圧力容器２の底部に設けられ、各インターナルポンプ２６のインペラー２７がダウンカマ３１内に配置される。
【００２７】
複数の燃料支持金具１３が、図２に示すように、正方格子状に配置されて炉心支持板６に設置される。各燃料支持金具１３は、制御棒１６が挿入される貫通孔３５（図４参照）が形成され、貫通孔３５を取り囲んで４つの冷却水通路を形成している。この冷却水通路は、燃料支持金具１３の上端に開口する出口開口部３３、及び燃料支持金具１３の側面に開口する入口開口部３４を有する（図２参照）。
【００２８】
炉心３に装荷された各燃料集合体４は、下端部を燃料支持金具１３によって支持され、上端部を上部格子板６によって支持される。燃料集合体４の下部タイプレート（図示せず）が、燃料支持金具１３に形成された出口開口部３３内に挿入されている。炉心３に装荷された大部分の燃料集合体３は、４体ずつ、１つの燃料支持金具１３によって支持される。残りの燃料集合体３は、炉心３の最外周に配置されており、１体ずつ、１つの燃料支持金具１３によって支持される。各燃料集合体４は、核燃料物質を収納した複数の燃料棒（図示せず）を有し、これらの燃料棒を束ねてチャンネルボックス４Ａによって取り囲んでいる。水ギャップ２５が、燃料集合体４の相互間、すなわち、チャンネルボックス４Ａの相互間に形成される。
【００２９】
円筒である複数の制御棒案内管１０が、炉心支持板６より下方に配置される。制御棒案内管１０の下端が、制御棒駆動機構ハウジング１４の上端に接続されている。燃料支持金具１３の下端部が制御棒案内管１０の上端部内に挿入されている。制御棒案内管１０の上端部には、燃料支持金具１３の各入口開口部３４に面する位置にそれぞれ開口部が形成される。４体の燃料集合体４に１体の割合で設けられた制御棒１６が、制御棒案内管１０内に配置される（図４及び図５参照）。制御棒１６は、制御棒駆動機構ハウジング１４内に配置されて制御棒駆動機構ハウジング１４に取り付けられた制御棒駆動機構１５に連結される（図４参照）。
【００３０】
４個の制御棒拘束部材２８が、制御棒案内管１０の内面に設置され、周方向に９０°間隔で配置されている。これらの制御棒拘束部材２８は、制御棒案内管１０の内面から制御棒案内管１０の中心軸に向って突出している。各制御棒拘束部材２８は、ローラ（回転体）１１及び一対の支持部材１２を有する。一対の支持部材１２が、制御棒案内管１０の内面に取り付けられる。ローラ１１が対になった支持部材１２に回転可能に取り付けられる（図５参照）。各ローラ１１は、制御棒案内管１０の軸方向において、燃料支持金具１３の下端よりも下方で燃料支持金具１３の下端付近に配置される。
【００３１】
横断面が十字形である制御棒１６は、図３に示すように、タイロッド１８から四方に伸びる４枚のブレード１７を有し、タイロッド１８の上端部にハンドル１９を設け、タイロッド１８の下端部に下部支持板２０を設けている。ブレード１７は、横断面がＵ字状をしたシース２１、及びシース２１内に配置された中性子吸収部材２２を有する。シース２１の両側端部はタイロッド１８に溶接されている。シース２１の上端がハンドル１９に接合され、シース２１の下端が下部支持板２０に接合されている。上部ローラ２３がハンドル１９に取り付けられ、下部ローラ２４が下部支持板２０に取り付けられる。制御棒１６が制御棒案内管１０内に入っているとき、制御棒１６の４枚のブレード１７のそれぞれの横断面での各先端部が、該当するローラ１１に接触している（図５参照）。
【００３２】
沸騰水型原子炉１が定格出力で運転されているとき、インターナルポンプ２６が駆動され、インペラー２７が回転される。ダウンカマ３１内の冷却水が、インペラー２７によって昇圧され、下部プレナム３２内に導かれる。この冷却水は、さらに、制御棒案内管１０に形成された開口部、燃料支持金具１３の入口開口部３４を通って燃料支持金具１３内に形成された冷却水通路内に流入し、燃料支持金具１３の出口開口部３３から燃料集合体４内に供給される。燃料集合体４内に到達した冷却水は、チャンネルボックス４Ａ内で燃料棒相互間を上昇する間、燃料棒内の核燃料物質の核分裂で発生する熱によって加熱され、一部が蒸気になる。
【００３３】
蒸気及び冷却水を含む気液二相流が炉心３から各気水分離器８内に供給される。各気水分離器８は、気液二相流から蒸気を分離する。分離された蒸気は、さらに、蒸気乾燥器９で水分を除去され、主蒸気配管２９を通してタービン（図示せず）に供給される。タービンは、蒸気によって駆動され、発電を行う発電機（図示せず）を回転させる。タービンから排気された蒸気は、復水器（図示せず）で凝縮されて水になる。この水は、給水として給水配管３０を通って原子炉圧力容器２内に供給される。気水分離器８で分離された冷却水は、ダウンカマ３１内に排出され、給水と混合されてダウンカマ３１内を下降してインペラー２７の位置まで到達する。
【００３４】
下部プレナム３２内に到達した冷却水の一部は、制御棒案内管１０内に導かれ、各燃料支持金具１３に形成された貫通孔３５を通って水ギャップ２５内に達する。この冷却水は水ギャップ２５内を上昇する。
【００３５】
沸騰水型原子炉１が定格出力で運転されているとき、原子炉出力を制御するために、一部の制御棒１６が炉心３内に挿入されている。残りの全ての制御棒１６は、炉心３から全引き抜きされた状態にあり、炉心支持板６より下方で各制御棒案内管１０内に存在する。例えば、沸騰水型原子炉１が定格出力で運転されているときに地震が発生したとする。全ての制御棒駆動機構１５が駆動されて全制御棒１６が完全に炉心３内に挿入される。このようにして、地震発生時に沸騰水原子炉１がスクラムされる。
【００３６】
地震の規模が大きい場合には、図４に示すように各燃料集合体４の軸方向の中央部が水平方向において大きく揺れることになる。この揺れによって、各燃料集合体は弓形状に変形する。各燃料集合体４にこのような大きな横揺れが生じた場合でも、燃料支持金具１３の下端付近で制御棒案内管１０の内面にローラ１１が設けられているので、制御棒１６は、制御棒駆動機構１５によって燃料集合体４の相互間、すなわち、炉心３内に、より短時間で緊急挿入することができる。これは、ローラ１１がブレード１７の横断面の先端部と接触して炉心３に向って移動する制御棒１６をガイドすると共に、制御棒１６の水平方向における動きを拘束するからである。
【００３７】
すなわち、制御棒１６の上端部が変形する燃料集合体４のチャンネルボックス４Ａの外面に接触して水平方向に押された場合でも、ブレード１７の横断面の先端部がローラ１１に接触して制御棒１６の水平方向での動きを拘束するので、制御棒１６が燃料支持金具１３に形成された制御棒用の貫通孔３５の内面に接触することを防止でき、制御棒１６が燃料支持金具１３に接触した場合に生じる摩擦抵抗力が発生しない。地震発生時において炉心３に挿入される制御棒１６は、回転するローラ１１によってガイドされる。ローラ１１は回転可能であるので、炉心３に挿入される制御棒１６がローラ１１に接触しても、これによって発生する摩擦抵抗力は非常に小さい。したがって、地震発生時において燃料集合体４が水平方向に大きく揺れて燃料集合体４が弓形に変形しても、制御棒１６が、炉心３内に、より短時間で挿入することができる。このため、沸騰水型原子炉１のスクラムに要する時間を短縮することができる。
【００３８】
本実施例は、制御棒案内管１０内で燃料支持金具１３の下端付近にローラ１１を設置している関係上、燃料支持金具１３の制御棒用の貫通孔３５の内面に、特開平１０−３１９１６３公報及び実開昭５５−３０８１０公報に記載されたように、板バネ部材またはローラを設置していない。制御棒１６がその貫通孔３５内に挿入されている場合であっても、制御棒１６と貫通孔３５の内面との間に形成される通路の断面積は、特開平１０−３１９１６３公報及び実開昭５５−３０８１０公報に記載された燃料支持金具におけるその断面積よりも増大する。このため、本実施例における貫通孔３５の圧力損失が、特開平１０−３１９１６３公報及び実開昭５５−３０８１０公報に記載された燃料支持金具の貫通孔の圧力損失よりも小さくなり、燃料支持金具に形成された、板バネ部材またはローラが内面に設置されていない制御棒用の貫通孔の圧力損失と同等になる。本実施例では、水ギャップに供給される冷却水の流量が、特開平１０−３１９１６３公報及び実開昭５５−３０８１０公報において水ギャップに供給される冷却水の流量よりも増加する。制御棒案内管１０内の横断面積（通路断面積）は、貫通孔３５の横断面積（通路断面積）よりもはるかに大きいので、制御棒案内管１０内にローラ１１を設置しても、水ギャップ２５に供給される冷却水の流量が少なくなることはない。
【００３９】
ローラ１１は、制御棒案内管１０の軸方向において、燃料支持金具１３の下端より下方で、この下端から、制御棒案内管１０の軸方向の全長の１／５だけ下方に下がった位置より上方に設置することが好ましい。水ギャップ内に供給される冷却水の流量を増大させて地震発生時における制御棒１６を炉心３に最も短時間に挿入できるのは、ローラ１１を制御棒案内管１０内で燃料支持金具１３の下端に最も近い位置に設置したときである。ローラ１１の設置位置が、燃料支持金具１３の下端から、制御棒案内管１０の軸方向の全長の１／５だけ下方に下がった位置よりも下方になった場合には、地震発生時に制御棒１６を炉心３に挿入する際に、制御棒１６が制御棒用の貫通孔３５の内面に接触してしまい、制御棒１６を炉心３に短時間に挿入することができなくなる。制御棒１６が貫通孔３５の内面と接触するのを避けて、制御棒１６を、炉心３に、より短時間に挿入するためには、ローラ１１を、燃料支持金具１３の下端から、制御棒案内管１０の軸方向の全長の１／５だけ下方に下がった位置よりも上方に設置する必要がある。
【００４０】
なお、地震時などのように燃料集合体３が水平方向に揺れているときに制御棒１６を炉心に挿入する際に、ブレード１７の横断面の先端部がローラ１１に接触すればよいので、制御棒案内管１０内に位置する制御棒１６のその先端部がローラ１１に接触していなくてもよい。すなわち、水平方向に揺れている燃料集合体３間に制御棒１６を挿入する際に、ブレード１７の横断面の先端部がローラ１１に接触するように、燃料集合体３が水平方向に揺れていない状態でブレード１７のその先端部とローラ１１の間に間隙を形成してもよい。この間隙の幅が大きくなりすぎると、地震発生時に炉心に緊急挿入される制御棒１６が貫通孔３５の内面に接触してしまう。したがって、間隙の幅は、制御棒１６が貫通孔３５の内面に接触しないように設定する必要がある。
【実施例２】
【００４１】
本発明の他の実施例である実施例２の沸騰水型原子炉を、図６及び図７を用いて説明する。本実施例の沸騰水型原子炉１Ａは、実施例１の沸騰水型原子炉１において制御棒拘束部材２８を制御棒拘束部材２８Ａに替えた構成を有する。沸騰水型原子炉１Ａの他の構成は沸騰水型原子炉１と同じである。
【００４２】
４個の制御棒拘束部材２８Ａが、制御棒案内管１０の内面に設置され、周方向に９０°間隔で配置されている。これらの制御棒拘束部材２８Ａは、制御棒案内管１０の内面から制御棒案内管１０の中心軸に向って突出しており、制御棒案内管１０内に挿入された制御棒１６のブレード１７相互間に配置されている。各制御棒拘束部材２８Ａは、ローラ（回転体）１１及び支持部材１２Ａを有する。
【００４３】
支持部材１２Ａの一端が、制御棒案内管１０の内面に取り付けられる。支持部材１２Ａが隣り合うブレード１７の間に配置され、支持部材１２Ａの他端部に、周方向において隣り合うブレード１７のそれぞれの側面と別々に向き合う２つのローラ取り付け面３７が形成されている。ローラ１１が、ローラ取り付け面３７にそれぞれ回転可能に取り付けられる。各制御棒拘束部材２８Ａの各ローラ１１は、制御棒案内管１０の軸方向において、燃料支持金具１３の下端よりも下方で燃料支持金具１３の下端付近に配置される。本実施例では、１つの支持部材１２Ａに設けられた各ローラ１１が、隣り合っている各ブレード１７のそれぞれの側面に対向している。換言すれば、各ブレード１７はローラ１１間に位置している。本実施例でも、ローラ１１は、前述したように、制御棒案内管１０の軸方向において、燃料支持金具１３の下端より下方で、この下端から、制御棒案内管１０の軸方向の全長の１／５だけ下方に下がった位置より上方に設置することが好ましい。
【００４４】
地震発生時には、ローラ１１が、ブレード１７の側面に接触して炉心３に挿入される制御棒１６をガイドし、制御棒１６の水平方向への動きを拘束する。
【００４５】
制御棒拘束部材２８Ａを内面に設けた制御棒案内管１０を有する沸騰水型原子炉１Ａも、実施例１の沸騰水型原子炉１で生じる各効果を得ることができる。複数の支持部材１２Ａでブレード１７からの荷重を受け持つことによって，１つの支持部材１２Ａに作用する荷重を低減することができる。
【実施例３】
【００４６】
本発明の他の実施例である実施例３の沸騰水型原子炉を、図８を用いて説明する。本実施例の沸騰水型原子炉１Ｂは、実施例１の沸騰水型原子炉１において制御棒拘束部材２８を制御棒拘束部材２８Ｂに替えた構成を有する。沸騰水型原子炉１Ｂの他の構成は沸騰水型原子炉１と同じである。
【００４７】
４個の制御棒拘束部材２８Ｂが、制御棒案内管１０の内面に設置され、周方向に９０°間隔で配置されている。これらの制御棒拘束部材２８Ｂは、制御棒案内管１０の内面から制御棒案内管１０の中心軸に向って突出しており、制御棒案内管１０内に挿入された制御棒１６のブレード１７相互間に配置されている。
【００４８】
各制御棒拘束部材２８Ｂは、ボール（回転体）４３、ボール保持部材４４及び支持部材１２Ａを有する。支持部材１２Ａは、実施例２と同様に、制御棒案内管１０の内面に取り付けられ、隣り合うブレード１７の間に配置される。支持部材１２Ａの、制御棒案内管１０の中心軸側に配置された他端部には、周方向において隣り合うブレード１７のそれぞれの側面と別々に向き合う２つのボール取り付け面４５が形成される。ボール保持部材４４が、２つのボール取り付け面４５にそれぞれ取り付けられる。ボール４３がボール保持部材４４に落下しないように回転可能に取り付けられている。ボール４３及びボール保持部材４４がボールトランスファー部材を構成する。１つのブレード１７が２つのボール４３の間に配置される。
【００４９】
各制御棒拘束部材２８Ｂの各ボール４３は、制御棒案内管１０の軸方向において、燃料支持金具１３の下端よりも下方で燃料支持金具１３の下端付近に配置される。本実施例でも、ボール４３は、制御棒案内管１０の軸方向において、燃料支持金具１３の下端より下方で、この下端から、制御棒案内管１０の軸方向の全長の１／５だけ下方に下がった位置より上方に設置することが好ましい。
【００５０】
地震発生時には、ボール４３がブレード１７の側面に接触して炉心３に挿入される制御棒１６をガイドし、制御棒１６の水平方向への動きを拘束する。
【００５１】
制御棒拘束部材２８Ａを内面に設けた制御棒案内管１０を有する沸騰水型原子炉１Ｂも、実施例１の沸騰水型原子炉１で生じる各効果を得ることができる。ローラ１１を支持する回転軸などが腐食によって破損し、ローラ１１が脱落する可能性があるため、ボール４３およびボール保持部材４４を含むトランスファー部材を用いることにより，制御棒の支持部材の脱落を防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、沸騰水型原子炉に適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１，１Ａ，１Ｂ…沸騰水型原子炉、２…原子炉圧力容器、３…炉心、４…燃料集合体、４Ａ…チャンネルボックス、５…炉心シュラウド、６…炉心支持板、７…上部格子板、１０…制御棒案内管、１１，１１Ａ…ローラ、１２，１２Ａ…支持部材、１３…燃料支持金具、１４…制御棒駆動機構ハウジング、１５…制御棒駆動機構、１６…制御棒、１７…ブレード、２５…水ギャップ、２８，２８Ａ，２８Ｂ…制御棒拘束部材、３５…貫通孔、４３…ボール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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