(57)【要約】【課題】交換作業及びメンテナンス作業が容易なボールナットのガイド機構を備えた制御棒駆動機構を提供する。【解決手段】制御棒駆動機構５０は、制御棒５を駆動するためのピストン１９を昇降させるピストン昇降機構１４と、ピストン昇降機構を駆動する駆動部１０とを有し、制御棒を炉心３内に挿入させまたは炉心から引抜くようになっている。ピストン昇降機構は、駆動部によって駆動されるボールねじ軸１４ａと、ボールねじ軸に係合しピストンを昇降させるボールナット１５と、ボールナットの周縁に取付けられた複数の第１ローラ１６と、上下方向に沿って延び、対応する第１ローラと係合してこの第１ローラを案内する複数のガイドレール５５とを有する。各ガイドレールは、複数のガイドレールの周りを取り囲む複数のガイドリング５４により保持され、各ガイドリングは、ガイドレールに沿って上下方向に配置される。【選択図】図１
2015021945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御棒を駆動するためのピストンを昇降させるピストン昇降機構と、当該ピストン昇降機構を駆動する駆動部とを有し、前記制御棒を炉心内に挿入させまたは前記炉心から引抜くとともに、スクラム時に高圧水を注入して前記ピストンを押し上げて、前記制御棒を前記炉心内に挿入する制御棒駆動機構において、
前記ピストン昇降機構は、前記駆動部によって駆動されるボールねじ軸と、当該ボールねじ軸に係合し前記ピストンを昇降させるボールナットと、
前記ボールナットの周縁に取付けられた複数の第１ローラと、
上下方向に沿って延び、対応する第１ローラと係合してこの第１ローラを案内する複数のガイドレールとを有し、
各ガイドレールは、複数のガイドレールの周りを取り囲む複数のガイドリングにより保持され、
各ガイドリングは、前記ガイドレールに沿って上下方向に配置されていることを特徴とする制御棒駆動機構。
【請求項２】
前記ピストンは、複数の第２ローラを介して前記ガイドレールに沿って案内され、
前記ピストンの下部周縁に、前記ガイドリング側に向けて付勢されたラッチ部材が回動可能に取付けられており、
通常時に、前記ラッチ部材は、前記ボールナットにより係合されてガイドリング内に収まり、
スクラム時に、前記ピストンが前記ボールナットから離れて上昇した際、前記ラッチ部材が、前記ガイドリング側に向かって外側へ突出して前記ガイドリングの上端部に当接可能になってい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】
水平断面において、前記ピストンの各第２ローラの輪郭のうち当該第２ローラの回転軸から最も外方に離間した縁部と前記ガイドレールとの間に隙間が設けられていることを特徴とする請求項２記載の制御棒駆動機構。
【請求項４】
前記ガイドリングは、円周方向に設けられた複数の部分に分割可能になっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の制御棒駆動機構。
【請求項５】
前記ガイドレールは、上下方向に設けられた複数の部分に分割可能になっていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の制御棒駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、軽水炉としての沸騰水型原子炉（以下、ＢＷＲという。）に使用される制御棒駆動機構（以下、ＣＲＤという。）に関する。
【背景技術】
【０００２】
先ず、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）について、図６を参照して説明する。図６は、沸騰水型原子炉の構成の一例を示す概略縦断面図である。図６に示すように、原子炉圧力容器１内には、減速材を兼ねる冷却材２が収容され、また、原子炉圧力容器１の中央下部には炉心３が配置され、この炉心３は、炉心シュラウド４により囲まれている。また、炉心３には多数の燃料集合体（図示せず）が装荷され、４体一組の燃料集合体間に、制御棒５が下方から出し入れ自在に収容される。
【０００３】
このＢＷＲにおいて、冷却材２は、炉心３内を上方に向かって流れる間に、炉心３から核分裂連鎖反応により発生する熱を伝達され加熱される。この加熱された冷却材２は、水と蒸気の気液二相流となって上方へ移動し、炉心３から気水分離器６に案内される。
【０００４】
そして、気液二相の冷却材は、気水分離器６で水と蒸気に分離される。このうち、蒸気は、不図示の蒸気乾燥器を経て、主蒸気配管から蒸気タービン系に送られて、蒸気タービンを駆動させる。さらに、蒸気タービンを駆動させた蒸気は、復水器で凝縮されて復水となった後、原子炉復水系及び給水系を経て、原子炉圧力容器１に給水として再び戻される。
【０００５】
一方、気水分離器６で分離された水は、ダウンカマ部７を流下し、原子炉復水系及び給水系を通って送られてくる給水と混合した状態で炉心３下部に案内され、再び炉心３に導かれる。
【０００６】
また、原子炉圧力容器１の炉心３には、原子炉の起動乃至停止や炉出力調整のため、制御棒５が原子炉圧力容器１の底部１ａを貫通して設けられたＣＲＤハウジング９の下部フランジ９ａに接続されたＣＲＤ８により出し入れされる。
【０００７】
このＣＲＤ８の構成の一例として、電動駆動型式のＣＲＤを図７に示す。図７に示すように、ＣＲＤ８は、下方に設けられた駆動部１０により駆動されるボールねじ軸１４ａと、ボールねじ軸１４ａに螺合されたボールナット１５と、を備えている。ボールナット１５の上面には、制御棒５に連結された中空状のピストン１９が載置されている。
【０００８】
駆動部１０によってボールねじ軸１４ａが回転駆動すると、ボールねじ軸１４ａに螺合されたボールナット１５が摺動して、ボールねじ軸１４ａの軸方向、すなわち上下方向に移動する。このボールナット１５の上下移動に伴い、ピストン１９を介して制御棒５が上下移動する。これにより、制御棒５の炉心３への挿入・引き抜き量が調整され、炉出力がコントロールされる。
【０００９】
ここで、前述したボールナット１５について図８を参照して更に詳述する。図８は、水平面に沿ったボールナット１５の断面図を拡大して示す。ボールナット１５の周縁には、図８に示すように、複数のローラ１６がピン１６ａを介して取り付けられている。複数のローラ１６は、ボールねじ軸１４ａの周方向に並べて配置されている。また、複数のローラ１６のうちの隣り合う２つのローラ１６の間に、上下方向に延びる取付板１８が設置されている。この取付板１８が隣り合う２つのローラ１６に当接することにより、ボールナット１５の回動が規制される。
【００１０】
図７に示すように、このボールナット１５は、上下方向に沿って延びるガイドチューブ１７内に収容され、当該ガイドチューブ１７に沿って上下方向に案内される。このガイドチューブ１７は、一体に形成された全長４ｍほどからなる長尺状の中空円筒からなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−２３７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したＣＲＤ８は、メンテナンス作業時にガイドチューブ１７を取外すことができる構造になっている。しかしながら、上述したように、ガイドチューブ１７は、一体に形成された全長４ｍほどからなる長尺状の中空円筒からなる。このため、メンテナンス作業を行う際には、巨大なガイドチューブ１７を取外した後、当該ガイドチューブ１７の内面の点検及び補修を行い、再びガイドチューブ１７を装置に取付ける。このため、メンテナンス作業に多大な労力と時間を要していた。
【００１３】
また、ＢＷＲに緊急事態が発生すると原子炉をスクラムさせる場合がある。スクラム時には、ピストン１９が、高圧水によってガイドチューブ１７内を急速に押し上げられる。このため、ピストン１９の外周に設置された構成部品（例えばラッチ部材）とガイドチューブ１７の内面とが接触して、ガイドチューブ１７に微小且つ局所的な変形が生じる場合がある。この微小且つ局所的な変形はスクラム機能に影響を及ぼさないものの、他の部品を傷つける虞があるため、局所的な変形であってもガイドチューブ１７全体を交換しなければならなかった。ガイドチューブ１７を交換する場合には、交換作業に多大な労力と時間を要するだけでなく、部品コストも多く掛かってしまう。
【００１４】
本発明が解決しようとする課題は、このようなガイドチューブの代わりに、交換作業及びメンテナンス作業を容易に行うことが可能なボールナットのガイド機構を備えた制御棒駆動機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
実施の形態に係る制御棒駆動機構は、制御棒を駆動するためのピストンを昇降させるピストン昇降機構と、当該ピストン昇降機構を駆動する駆動部とを有し、前記制御棒を炉心内に挿入させまたは前記炉心から引抜くとともに、スクラム時に高圧水を注入して前記ピストンを押し上げて、前記制御棒を前記炉心内に挿入するようになっている。前記ピストン昇降機構は、前記駆動部によって駆動されるボールねじ軸と、当該ボールねじ軸に係合し前記ピストンを昇降させるボールナットと、前記ボールナットの周縁に取付けられた複数の第１ローラと、上下方向に沿って延び、対応する第１ローラと係合してこの第１ローラを案内する複数のガイドレールとを有する。各ガイドレールは、複数のガイドレールの周りを取り囲む複数のガイドリングにより保持され、各ガイドリングは、前記ガイドレールに沿って上下方向に配置されている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ボールナットを案内するガイドレール及びガイドリングに対して、交換作業及びメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施の形態による制御棒駆動機構の構成の一例を示す縦断面図。
【図２】ボールナットを横断する水平断面における、制御棒駆動機構を示す拡大断面図。
【図３Ａ】図１に示す制御棒駆動機構のガイドリング及びガイドレールを示す斜視図。
【図３Ｂ】ガイドリング及びガイドレールの他の例を示す斜視図。
【図３Ｃ】ガイドリング及びガイドレールの更に他の例を示す斜視図。
【図４】ピストンを横断する水平断面における、制御棒駆動機構を拡大して示す拡大断面図。
【図５】ラッチ部材の作用を説明するための縦断面図であって、（ａ）は、ピストンがボールナットに載置されている状態を示し、（ｂ）は、スクラム時に、ラッチ部材がガイドリング側に突出してガイドリングの上端部に当接可能な状態を示す。
【図６】沸騰水型原子炉の従来例の構成の一例を示す概略縦断面図。
【図７】図６に示す制御棒駆動機構を示す縦断面図。
【図８】ボールナットを横断する水平断面における、図７に示す制御棒駆動機構を示す拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、一実施の形態について説明する。図１は、一実施の形態による制御棒駆動機構（ＣＲＤ）の構成の一例を示す縦断面図である。図１に示すＣＲＤ５０は、例えば背景技術において図６を用いて説明した沸騰水型原子炉に用いられる。図１に示すように、ＣＲＤ５０は、いわゆる電動駆動型制御棒駆動機構（ＦＭＣＲＤ）からなる。このようなＣＲＤ５０は、制御棒５を駆動するためのピストン１９と、当該ピストン１９を昇降させるピストン昇降機構１４と、当該ピストン昇降機構１４を駆動する駆動部１０とを備えている。
【００１９】
上述したＣＲＤ５０を構成する構成部材のうち、先ず、駆動部１０について説明する。駆動部１０は、鉛直下方に配置された電動機１０ａと、この電動機１０ａからの回転駆動力をピストン昇降機構１４に伝達するドライブシャフト機構１２と、を有している。このうち、ドライブシャフト機構１２は、電動機１０ａの回転軸１１に連結され、電動機１０ａの回転駆動力を減速して出力するギヤカップリング機構１２ａと、ギヤカップリング機構１２ａに連結され、当該ギヤカップリング機構１２ａによって出力される駆動力をピストン昇降機構１４に伝達する駆動軸１３と、を含んでいる。
【００２０】
なお、図１に示すように、電動機１０ａの下方には電磁ブレーキ２１が取り付けられ、この電磁ブレーキ２１を作動させることにより電動機１０ａを停止させることができる。また、この電磁ブレーキ２１の下端には、シンクロ位置検出器２２が設けられ、このシンクロ位置検出器２２により制御棒５の位置を検出することができる。さらに、電動機１０ａの上方であってギヤカップリング機構１２ａの周囲には、モータブラケット２３が配設され、このモータブラケット２３の上部には、一次冷却水の隔壁としてのスプールピース２４が固定されている。このスプールピース２４内に、上述した駆動部１０の駆動軸１３が軸支されている。
【００２１】
次に、駆動部１０の駆動軸１３によって駆動されるピストン昇降機構１４について説明する。ピストン昇降機構１４は、駆動部１０の駆動軸１３に連結されたボールねじ軸１４ａと、このボールねじ軸１４ａに螺合され、ピストン１９を昇降させるボールナット１５と、を有している。
【００２２】
図２に、ボールナット１５を横断する水平断面における、ＣＲＤ５０を拡大して示す。図２に示すように、ボールナット１５の周縁に、複数の第１ローラ１６が第１ピン１６ａを介して取付けられており、各第１ローラ１６は、ボールねじ軸１４ａの周方向に等間隔で並べて配置されている。より詳細には、ボールねじ軸１４ａの中心を通り互いに直交する２本の直線Ｌ１の各々に、一対の第１ローラ１６が、ボールねじ軸１４ａの中心に関して対称に配置されている。また、各第１ローラ１６は、前記第１ピン１６ａにより回転自在に支持され、各第１ローラ１６の第１ピン１６ａの軸方向は、当該第１ローラ１６が配置される直線Ｌ１と直交している。
【００２３】
また、図２に示すように、ＣＲＤ５０は、上下方向に沿って延びる複数のガイドレール５５を有し、各ガイドレール５５は、対応する第１ローラ１６と係合してこの第１ローラ１６を案内するようになっている。複数のガイドレール５５は、第１ローラ１６に対応して、ボールねじ軸１４ａの周方向に等間隔で並べて配置されている。より詳細には、ボールねじ軸１４ａの中心を通り互いに直交する２本の直線Ｌ１の各々に、一対のガイドレール５５が、ボールねじ軸１４ａの中心に関して対称に配置されている。
【００２４】
各ガイドレール５５には、上下方向に延びる第１溝５５ａが形成されており、当該第１溝５５ａに、対応する第１ローラ１６が挿入されている。各第１ローラ１６が対応するガイドレール５５の第１溝５５ａに挿入されて当該ガイドレール５５と係合することにより、ボールナット１５の回動が規制されると共に、ボールナット１５が上下方向に案内されるようになっている。
【００２５】
各ガイドレール５５は、複数のガイドレール５５の周りを取り囲む複数のガイドリング５４により保持される。図３Ａに、このガイドレール５５及びガイドリング５４の斜視図を示す。図３Ａに示すように、各ガイドリング５４は、ガイドレール５５に沿って上下方向に配置されている。図示する例では、隣り合う２つのガイドリング５４の間隔は、他の隣り合う２つのガイドリング５４の間隔と等しくなっているが、これに限らず異なっていてもよい。
【００２６】
また、図３Ａに示すように、各ガイドリング５４は、その内周面に、上下方向に延びる複数の第２溝５４ａが形成されており、各第２溝５４ａに、対応するガイドレール５５が挿入されて位置決めされている。本実施の形態では、各ガイドレール５５と各ガイドリング５４は、小ネジ５６によって締結されている。具体的には、各ガイドレール５５の外面側に複数の雌ネジが形成されていて、各雌ネジと重なるガイドリング５４の部分に貫通孔が形成されている。そして、小ネジ５６が、各ガイドレール５５の雌ネジに、対応するガイドリング５４の貫通孔を介して螺合されている。本実施の形態では、１つのガイドレール５５の４つの雌ネジに、対応する小ネジ５６が螺合されて、１つのガイドリング５４と１つのガイドレール５５とが締結されている。もっとも、各ガイドレール５５と各ガイドリング５４との連結手段は、このような例に限定されず、それ自体既知の種々の連結手段によって、これらが連結されていてもよい。
【００２７】
図１に戻って、ボールナット１５の上方には、中空状のピストン１９が載置されている。図４に、ピストン１９の水平断面を拡大して示す。図４に示すように、ピストン１９の周縁に、複数の第２ローラ６６が第２ピン６６ａを介して取付けられており、複数の第２ローラ６６は、ボールねじ軸１４ａの周方向に等間隔で並べて配置されている。より詳細には、図４に示すように、ボールねじ軸１４ａの中心を通り互いに直交する２本の直線Ｌ２の各々に、一対の第２ローラ６６が、ボールねじ軸１４ａの中心に関して対称に配置されている。また、各第２ローラ６６は、前記第２ピン６６ａにより回転自在に支持され、各第２ローラ６６の第２ピン６６ａの軸方向は、当該第２ローラ６６が配置される直線Ｌ２と直交している。
【００２８】
また、図４に示すように、各ガイドレール５５は、ピストン１９の第２ローラ６６と係合してこの第２ローラ６６も案内する。具体的には、各第２ローラ６６は、対応する第１溝５５ａに挿入されている。各第２ローラ６６が対応するガイドレール５５の第１溝５５ａに挿入されて当該ガイドレール５５と係合することにより、ピストン１９の回動が規制されると共に、ピストン１９が上下方向に案内されるようになっている。
【００２９】
また、ピストン１９の下部周縁に、ラッチ機構５３が設けられている。このラッチ機構５３について、図５（ａ）（ｂ）を参照して説明する。図５は、ラッチ機構の作用を説明するための縦断面図であって、（ａ）は、通常時に、ピストン１９がボールナット１５上に載置されている状態を示し、（ｂ）は、スクラム時に、ラッチ機構５３が作動した状態を示す。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、ラッチ機構５３は、ピストン１９の下部周縁に、ピン５８を介して回動可能に取付けられたラッチ部材５３ａと、当該ラッチ部材５３ａとピストン１９の外周面との間に設けられ、ラッチ部材５３ａをガイドリング５４側に向けて付勢するばね５９と、を含んでいる。
【００３０】
このうち、ラッチ部材５３ａは、棒状の部材から構成されている。ラッチ部材５３ａは、上端に設けられたピン５８を介してピストン１９の周縁に回動可能に取付けられ、下方に向かって延びている。ラッチ部材５３ａの下端部には、下方に突出する突起状のラッチ側係合部５３ｃが形成されている。このラッチ側係合部５３ｃは、下方に位置するボールナット１５の上端の周縁に形成された上方に突出する突起状のナット側係合部１５ｃに係合可能になっている。具体的には、ラッチ側係合部５３ｃは、ボールナット１５のナット側係合部１５ｃとボールねじ軸１４ａとの間に形成される上方に開放した空間に収容可能になっている。そして、ラッチ側係合部５３ｃは、ナット側係合部１５ｃとボールねじ軸１４ａとの間でこれらに係止される。
【００３１】
また、ラッチ部材５３ａのラッチ側係合部５３ｃよりもピストン１９の外周側には、平坦状のラッチ側係止部５３ｂが形成されている。ラッチ側係止部５３ｂは、ラッチ側係合部５３ｃの下端よりも上方に位置している。図５（ｂ）に示すように、ラッチ部材５３ａの下方側がガイドリング５４側に突出するようにラッチ部材５３ａが回動した際に、ラッチ側係止部５３ｂは、ガイドリング５４の上面の平坦状のリング側係止部６０と当接可能な状態となる。
【００３２】
図５（ａ）に示すように、通常時において、ピストン１９は、ボールナット１５上に載置されている。このとき、ピストン１９に支持されたラッチ部材５３ａのラッチ側係合部５３ｃは、ボールナット１５のナット側係合部１５ｃに係合している。これにより、ラッチ部材５３ａは、ガイドリング５４内に収容されることとなる。一方、スクラム時には、図５（ｂ）に示すように、高圧水が注入されて当該高圧水によりピストン１９がボールナット１５から離れて上昇する。このとき、ばね５９の付勢によって、ラッチ部材５３ａの下方側が、ガイドリング５４側に向かって外方へ突出し、ガイドリング５４の上面にあるリング側係止部６０に対向する。その後、なんらかの要因により高圧水が減圧してしまってピストン１９が下降してしまったとする。しかしながら、ラッチ部材５３ａがガイドリング５４側に突出しリング側係止部６０に対向しているため、ラッチ部材５３ａのラッチ側係止部５３ｂが、ガイドリング５４のリング側係止部６０と当接する。このことにより、ピストン１９が大きく降下することなく、制御棒５が挿入された状態を維持することができる。
【００３３】
また、上述したように、スクラム時には、ピストン１９が上昇して、ラッチ部材５３ａの下方側がガイドリング５４側に向かって外方へ突出する。この際、ラッチ部材５３ａがガイドリング５４下面と接触してピストン１９の上昇を妨げることがないよう、図５（ａ）（ｂ）に示す縦断面において、ガイドリング５４の下方部は、半径方向外側から内側に向かって上方に傾斜する傾斜面５７になっている。
【００３４】
なお、図１に示すように、ピストン１９の上部には、上下方向に延びる中空のピストンチューブ１９ａが連接され、ピストン１９は、ピストンチューブ１９ａの上端に設置されたバヨネット結合によるカップリング２０を介して、制御棒５に接続されている。また、ピストン１９の中空空間及びピストンチューブ１９ａの中空空間に、ボールねじ軸１４ａが延びている。
【００３５】
以上のような構成からなる本実施の形態の作用について図を参照しながら説明する。
【００３６】
先ず、通常時の作用について述べる。電動機１０ａが駆動されて、回転軸１１及び駆動軸１３を介してボールねじ軸１４ａが回転する。このようにボールねじ軸１４ａが回転すると、ボールねじ軸１４ａに螺合されたボールナット１５がボールねじ軸１４ａの外周上を摺動して、ボールねじ軸１４ａの軸方向、すなわち上下方向に移動する。具体的には、図２に示すように、ボールねじ軸１４ａが回転されてボールナット１５がボールねじ軸１４ａ上を摺動すると、各第１ローラ１６が、対応するガイドレール５５に係合することによって、ボールナット１５の回動が規制されて、ボールナット１５が上下方向に案内される。
【００３７】
ボールナット１５が上下方向に移動されると、ボールナット１５上に載置されたピストン１９も、ボールナット１５に連動して上下方向に移動する。具体的には、ピストン１９の各第２ローラ６６が対応するガイドレール５５に係合して、回動を規制されながら上下方向に移動される。
【００３８】
ボールナット１５が上下方向に移動されると、ピストンチューブ１９ａ及びカップリング２０を介してピストン１９に接続された制御棒５も、ピストン１９に連動して上下方向に移動する。制御棒５が上下方向に移動することにより、制御棒５の炉心３への挿入量または引抜量が調整され、炉出力がコントロールされる。
【００３９】
次に、ＢＷＲに緊急事態が発生し原子炉をスクラムさせる場合について説明する。原子炉のスクラム時には、ＣＲＤハウジング９の下部フランジ９ａに接続されたスクラム挿入配管２５から注水口２６を介して、ピストン１９下方のシリンダー３１内に高圧駆動水が急速に供給される。シリンダー３１内に高圧駆動水が急速に充填されていくと、ピストン１９がボールナット１５から離間して上方に急速に押し上げられて、制御棒５が炉心３内に高速で挿入される。このとき、ピストン１９がボールナット１５から離間し、図５（ｂ）に示すように、ラッチ部材５３ａのラッチ側係合部５３ｃとボールナット１５のナット側係合部１５ｃとの係合が解除されて、ラッチ部材５３ａが、ばね５９の付勢によって、ガイドリング５４側に向かって外方へ突出しガイドリング５４の上端部に当接可能な状態になる。その後、なんらかの要因により高圧水が減圧してしまってピストン１９が下降しても、ラッチ部材５３ａがガイドリング５４側に突出しているため、ラッチ部材５３ａのラッチ側係止部５３ｂが、ガイドリング５４のリング側係止部６０と当接する。このことにより、ピストン１９が大きく降下することなく、制御棒５が挿入された状態を維持することができる。
【００４０】
以上のように、本実施の形態によれば、上下方向に沿って延びる複数のガイドレール５５が、ボールナット１５の対応する第１ローラ１６と係合してこの第１ローラ１６を案内する。また、各ガイドレール５５は、複数のガイドレール５５の周りを取り囲む複数のガイドリング５４によって保持されている。このため、ボールナット１５のガイド機構を構成するガイドリング５４またはガイドレール５５の保守点検時において、対象となる一部のガイドリング５４またはガイドレール５５を取外して、これらの部品５４、５５の点検及び補修を行った後、再びこれらの部品５４、５５を取付けることができる。このように、ガイドリング５４またはガイドレール５５の保守点検時に、ガイドリング５４及びガイドレール５５の一部を取外して、保守点検作業を行うことができるため、当該保守点検作業を容易に行うことができる。また、ガイド機構を構成する部品５４、５５の交換にあたっては、交換対象となるガイドリング５４またはガイドレール５５のみを交換すればよいため、部品コストを節約することができる。
【００４１】
更にまた、各ガイドリング５４は、ガイドレール５５に沿って上下方向に配置されているため、ガイドリング５４またはガイドレール５５の保守点検に際し、これらガイドリング５４及びガイドレール５５を取外す必要がない場合には、隣り合うガイドリング５４の間の空間を利用して、ガイドリング５４の内面やガイドレール５５の内面を点検することができる。このため、ガイドリング５４やガイドレール５５の保守点検作業を容易に行うことができる。
【００４２】
また、ボールナット１５のガイド機構が、複数のガイドリング５４と複数のガイドレール５５とから構成されることにより、ボールナット１５のガイド機構を構成する部品を中空円筒チューブ内に一体に組込む場合に比べて、ガイド機構の必要強度を維持しつつ、材料コストを大幅に削減することが可能である。
【００４３】
また、本実施の形態によれば、ピストン１９は、各第２ローラ６６を介して対応するガイドレール５５に沿って案内され、ピストン１９の下部周縁に、ガイドリング５４側に向けて付勢されたラッチ部材５３ａが回動可能に取付けられている。ラッチ部材５３ａは、通常時に、ボールナット１５により係合され、スクラム時に、ピストン１９がボールナット１５から離れて上昇した際、ラッチ部材５３ａが、ガイドリング５４側に突出してガイドリング５４の上端部に当接可能になっている。従って、スクラム時に、なんらかの要因により高圧水が減圧してしまってピストン１９が下降しても、ラッチ部材５３ａが、ガイドリング５４の上端部に当接し得る。これにより、ピストン１９が大きく降下することなく、制御棒５が挿入された状態を維持することができる。
【００４４】
なお、上述した実施の形態において、スクラム時は、制御棒５及びピストン１９がボールナット１５から分離される。この場合、シンクロ位置検出器２２では制御棒５の位置を検出できない。この場合、ピストン１９の下端に取り付けられたマグネット２７と、磁力により作動するリードスイッチ２８を内蔵した位置検出器２９とにより、制御棒５の位置を検出する。但し、ＣＲＤ５０を構成する部品の一部が原子炉圧力容器１の内部に設けられており、位置検出器２９がＣＲＤ５０の外部に設置されていて、その上端が原子炉圧力容器１の底部１ａよりも下方に位置することから、制御棒５の全ストロークを検出することができない。
【００４５】
位置検出器２９は、スクラム時の挿入時間の仕様値で決められている０％、１０％、４０％、及び６０％の制御棒５の位置を検出することができるように構成されている。さらに、１００％の制御棒５の位置についても、スクラム時の挿入時間の仕様値で決められており、これは別の機構により検出している。
【００４６】
すなわち、図５に示すように、スクラム時に、制御棒５及びピストン１９を制動するための皿ばね機構３０の下部に、ピストン１９がその内部を上下移動するシリンダー３１が配置されている。当該シリンダー３１内の上方に、コイルばね３２とストップピストン３３とが設けられている。このストップピストン３３には、図２に示すように、上下方向に延びる長尺のガイドリボン３９が接続され、当該ガイドリボン３９の下方に、図１に示すマグネット３４が取り付けられている。このガイドリボン３９は、ガイドリング５４の外周面に形成された溝に収納されている。このガイドリボン３９は、対応するガイドリング５４の溝を覆うように取り付けられた各バンド４２により、上下方向に沿って案内される。
【００４７】
このような機構により、制御棒５が１００％の位置に到達すると、ピストン１９がストップピストン３３を幾分押し上げることにより、ガイドリボン３９を介してマグネット３４が幾分押し上げられ、位置検出器２９に内蔵されたリードスイッチ２８により１００％の位置が検出される。
【００４８】
次に、ＣＲＤ５０の異常を検知する方法の一例について述べる。ＣＲＤ５０には、更に、制御棒５の落下事故を未然に防止するために、制御棒５及びピストン１９がボールナット１５の上から分離したことを検出する分離検出機構が設けられている。
【００４９】
すなわち、図１に示すように、スプールピース２４内には、マグネット３５を内蔵したマグネットホルダー３６が駆動軸１３に摺動自在に嵌合され、このマグネットホルダー３６の下部にコイルスプリング３７が設けられている。また、リードスイッチを内蔵した分離検出器３８が、ＣＲＤ５０の外部に設置されている。
【００５０】
このような構造により、制御棒５の引抜き動作中に制御棒５と燃料集合体との間の摩擦抵抗などにより、制御棒５及びピストン１９が吊り下がった状態となり、ピストン１９がボールナット１５の上から分離した場合に、マグネットホルダー３６に作用していた制御棒５及びピストン１９の荷重が解除される。このため、コイルスプリング３７が伸びてマグネット３５が押し上げられ、分離検出器３８のリードスイッチが作動する。これにより、制御棒５及びピストン１９がボールナット１５の上から分離したことが検出される。
【００５１】
≪変形例≫
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明及び以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。
【００５２】
上述した実施の形態では、図３Ａに示すように、各ガイドリング５４が一体に形成されている例を示したが、ガイドリング５４の構成は、上述した構成に限定されない。図３Ｂに、ガイドリングの他の構成例を示す。図３Ｂに示す例では、複数のガイドリングのうちの一部のガイドリング６１が、円周方向に設けられた複数の部分６１ａ、６１ｂに分割可能になっている。具体的には、ガイドリング６１は、一対で構成されており、その境界領域において、一方の部分６１ａは、ガイドリング６１の周方向に延びる帯状の凸部６４ａを有し、他方の部分６１ｂは、周方向に延びる帯状の凸部６４ａに係合する凹部６４ｂを有している。
【００５３】
このような変形例によれば、ガイドリング６１を部分的に取外して、メンテナンス作業や交換作業を行うことができるため、当該作業を更に効率よく行うことができる。
【００５４】
上述した実施の形態では、図３Ａに示すように、各ガイドレール５５が一体に形成されている例を示したが、ガイドレール５５の構成は、上述した構成に限定されない。図３Ｃに、ガイドレールの他の構成例を示す。図３Ｃに示す例では、複数のガイドレールのうちの一部のガイドレール６２が、上下方向に設けられた複数の部分６２ａ、６２ｂに分割可能になっている。具体的には、ガイドレール６２の境界領域において、一方の部分６２ａは、上方から下方に向かうにつれて先細りする凸部６５ａを有し、他方の部分６２ｂは、当該凸部に係合する凹部６５ｂを有している。
【００５５】
このような変形例によれば、ガイドレール６２を部分的に取外して、メンテナンス作業や交換作業を行うことができるため、当該作業を更に効率よく行うことができる。
【００５６】
上述した実施の形態では、具体的には言及されなかったが、図４に示すように、水平面に沿った断面において、ピストン１９の各第２ローラ６６の輪郭のうち当該第２ローラ６６の回転軸から最も外方に離間した縁部６６ｂとガイドレール５５とが接触している。しかしながら、このような例に限定されない。水平面に沿った断面において、ピストン１９の各第２ローラ６６の輪郭のうち当該第２ローラ６６の回転軸から最も外方に離間した縁部とガイドレール５５との間に隙間が設けられていてもよい。このような形態によれば、ピストン１９が上下方向に移動する際に、ガイドレール５５の第１溝５５ａに挿入されるピストン１９の第２ローラ６６が、ガイドレール５５から抵抗を必要以上に受けなくなり、ガイドレール５５によって必要以上に拘束されることを抑制することができる。
【００５７】
なお、実施の形態は例示であり、発明の範囲はそれに限定されず、例えば図３Ｂと図３Ｃを組み合わせた変形例とすることもできる。
【符号の説明】
【００５８】
１…  原子炉圧力容器、  １a…  底部、  ２…  冷却材、  ３…  炉心、  ４…  炉心シュラウド、  ５…  制御棒、  ６…  気水分離器、  ７…  ダウンカマ部、  ８…  制御棒駆動装置（ＣＲＤ）、  ９…  ＣＲＤハウジング、  ９a…  下部フランジ、  １０…  駆動部、  １０ａ…  電動機、  １１…  回転軸、  １２…  ドライブシャフト機構、  １２ａ…  ギヤカップリング機構、１３…  駆動軸、  １４…  ピストン昇降機構、  １４ａ…  ボールねじ軸、  １５…  ボールナット、  １５ｃ…  ナット側係合部、  １６…  第１ローラ、  １６a…  第１ピン、  １７…  ガイドチューブ、  １８…  取付板、  １９…  ピストン、  １９a…  ピストンチューブ、  ２０…  カップリング、  ２１…  電磁ブレーキ、  ２２…  シンクロ位置検出器、  ２３…  モータブラケット、  ２４…  スプールピース、  ２４ａ…  取付フランジ、  ２５…  スクラム挿入配管、  ２６…  注入口、  ２７…  マグネット、  ２８…  リードスイッチ、  ２９…  位置検出器、  ３０…  皿ばね機構、  ３１…  シリンダー、  ３２…  コイルばね、  ３３…  ストップピストン、  ３４…  マグネット、  ３５…  マグネット、  ３６…  マグネットホルダー、  ３７…  コイルスプリング、  ３８…  分離検出器、  ３９…  ガイドリボン、  ４０…  小ねじ、４１…  ピン、  ４２…  バンド、  ５０…  制御棒駆動機構（ＣＲＤ）、  ５３…  ラッチ機構、５３ａ…  ラッチ部材、  ５３ｂ…  ラッチ側係止部、  ５３ｃ…  ラッチ側係合部、  ５４…  ガイドリング、  ５４ａ…  第２溝、  ５５…  ガイドレール、  ５５ａ…  第１溝、  ５６…  小ねじ、  ５７…  傾斜面、  ５８…  ピン、  ５９…  ばね、  ６０…  リング側係止部、  ６１…  ガイドリング、  ６２…  ガイドレール、  ６６…  第２ローラ、  ６６ａ…  第２ピン
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図７】
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