(57)【要約】【課題】制御棒をスムーズに昇降させるとともに容易に加工することができるガイドチューブを有する制御棒駆動機構を提供する。【解決手段】実施の形態による制御棒駆動機構１０は、円筒状のガイドチューブ１１と、ガイドチューブ１１内に昇降可能に設けられた昇降部材１２と、昇降部材１２上に載置されると共に制御棒８に連結されたピストン１５と、昇降部材１２の外周部およびピストン１５の外周部にそれぞれ設けられた複数のローラ４１と、を備えている。ガイドチューブ１１は、軸方向に延びる一対の第１周方向端部５１を含む第１ガイドチューブ本体５０と、対応する第１周方向端部５１に当接した一対の第２周方向端部６１を含む第２ガイドチューブ本体６０と、一対のローラ４１の間に配置された、ローラ４１を軸方向に案内するガイド部６０と、を有している。ガイド部６０は、第１ガイドチューブ本体５０と一体に形成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器の炉心内に制御棒を挿入させまたは引き抜いて前記炉心の反応度を制御する制御棒駆動機構であって、
前記原子炉圧力容器の下部に設けられた円筒状のガイドチューブと、
前記ガイドチューブ内に昇降可能に設けられた昇降部材と、
前記昇降部材を昇降駆動する駆動部と、
前記昇降部材上に載置されると共に前記制御棒に連結され、スクラム時にはスクラム用高圧水により前記昇降部材とは独立して上昇するピストンと、
前記昇降部材の外周部および前記ピストンの外周部に周方向に互いに離間してそれぞれ設けられ、前記ガイドチューブの内面を転動する複数のローラと、を備え、
前記ガイドチューブは、軸方向に延びる一対の第１周方向端部を含む第１ガイドチューブ本体と、軸方向から見たときに前記第１ガイドチューブ本体とは周方向に異なる位置に配置され、対応する前記第１周方向端部に当接した一対の第２周方向端部を含む第２ガイドチューブ本体と、周方向に互いに隣り合う一対の前記ローラの間に配置され、当該ローラを軸方向に案内するガイド部と、を有し、
前記ガイド部は、前記第１ガイドチューブ本体と一体に形成されていることを特徴とする制御棒駆動機構。
【請求項２】
前記第１ガイドチューブ本体の前記第１周方向端部は、前記第２ガイドチューブ本体の前記第２周方向端部の側に突出する第１突出部を含み、
前記第２ガイドチューブ本体の前記第２周方向端部は、前記第１ガイドチューブ本体の前記第１周方向端部の側に突出する第２突出部を含み、
前記第１突出部は、前記第２突出部より外周側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の制御棒駆動機構。
【請求項３】
前記第１ガイドチューブ本体の前記第１周方向端部は、前記第２ガイドチューブ本体の前記第２周方向端部の側に突出する第１突出部を含み、
前記第２ガイドチューブ本体の前記第２周方向端部は、前記第１ガイドチューブ本体の前記第１周方向端部の側に突出する第２突出部を含み、
前記第２突出部は、前記第１突出部より外周側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の制御棒駆動機構。
【請求項４】
前記第１突出部と前記第２突出部は、互いに嵌合していることを特徴とする請求項２または３に記載の制御棒駆動機構。
【請求項５】
前記第１ガイドチューブ本体の前記第１周方向端部は、前記第２ガイドチューブ本体の前記第２周方向端部の側に突出する突出部を含み、
前記第２ガイドチューブ本体の前記第２周方向端部は、前記第１ガイドチューブ本体の前記突出部を受け入れる凹部を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の制御棒駆動機構。
【請求項６】
前記第１ガイドチューブ本体の前記第１周方向端部は、前記第２ガイドチューブ本体の前記第２周方向端部の側に突出する第１突出部を含み、
前記第２ガイドチューブ本体の前記第２周方向端部は、前記第１ガイドチューブ本体の前記第１周方向端部の側に突出する第２突出部を含み、
前記第１突出部は、前記第２突出部より外周側に配置され、
前記第１突出部は、先端側に設けられた内周側に突出する内周側突出部と、基端側に設けられた第１凹部と、を含み、
前記第２突出部は、先端側に設けられた外周側に突出する外周側突出部と、基端側に設けられた第２凹部と、を含み、
前記第１突出部の前記内周側突出部は、前記第２突出部の前記第２凹部に受け入れられ、前記第２突出部の前記外周側突出部は、前記第１突出部の前記第１凹部に受け入れられていることを特徴とする請求項１に記載の制御棒駆動機構。
【請求項７】
前記第１ガイドチューブ本体の前記第１周方向端部と前記第２ガイドチューブ本体の前記第２周方向端部は、溶接により互いに接合されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の制御棒駆動機構。
【請求項８】
前記ガイドチューブの外周側に、前記第１ガイドチューブ本体と前記第２ガイドチューブ本体とを保持する保持バンドが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の制御棒駆動機構。
【請求項９】
前記保持バンドは、前記ガイドチューブの全周にわたって延び、
前記保持バンドは、前記ガイドチューブに嵌合していることを特徴とする請求項８に記載の制御棒駆動機構。
【請求項１０】
前記保持バンドは、前記第１ガイドチューブ本体および前記第２ガイドチューブ本体に、締結部材を介して固定されていることを特徴とする請求項８に記載の制御棒駆動機構。
【請求項１１】
前記保持バンドは、前記第１ガイドチューブ本体および前記第２ガイドチューブ本体に、溶接により接合されていることを特徴とする請求項８に記載の制御棒駆動機構。
【請求項１２】
前記ガイドチューブの上部に設けられ、スクラム時に上昇する前記ピストンが当接する当接部材と、
前記ガイドチューブの下部に設けられた被検出部材と、
前記被検出部材の位置を検出する検出部材と、
前記ガイドチューブの外面に設けられ、前記被検出部材と前記当接部材とを連結する連結部材と、を更に備え、
前記保持バンドは、前記連結部材の昇降を案内していることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載の制御棒駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、制御棒駆動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉圧力容器の下部に鉛直に設けられた、制御棒（ＣＲ）を昇降駆動させる制御棒駆動機構（ＣＲＤ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。この制御棒駆動機構が制御棒を昇降させることにより、制御棒が、原子炉圧力容器の炉心内に挿入されまたは引き抜かれて、炉心の反応度が制御されるようになっている。
【０００３】
通常昇降時（電動駆動時）、電動機によってボールねじ軸が回転駆動され、ボールねじ軸に螺合するボールナットが、原子炉圧力容器の下部に設けられた円筒状のガイドチューブ内を昇降する。このボールナットと共に、制御棒に連結された中空ピストンが昇降して、この中空ピストンの上昇にともなって制御棒が昇降するようになっている。スクラム（緊急停止）時には、スクラム用高圧水の圧力により中空ピストンをボールナットとは独立して急速上昇させて制御棒が炉心内に急速挿入され、原子炉が緊急停止可能にしている。このように、制御棒駆動機構は、原子炉プラントの運転上および安全上、特に重要な機構となっている。
【０００４】
ところで、図１０に示すように、ボールナット１００の外周部および中空ピストン（図示せず）の外周部には、複数のローラ１０１がそれぞれ設けられており、各ローラ１０１は、ガイドチューブ１０２の内面を転動し、ボールナット１００および中空ピストンがガイドチューブ１０２内を昇降する。図１０および図１１に示すように、ガイドチューブ１０２の内面には、ガイドチューブ１０２の軸方向に延びるガイドプレート１０３が取り付けられており、上述したローラ１０１を軸方向に案内し、ボールナット１００および中空ピストンの回転を規制している。
【０００５】
ガイドプレート１０３は、ガイドチューブ１０２にねじ１０４で締結されている。また、ガイドプレート１０３が周方向または軸方向にずれることを防止するために、ガイドチューブ１０２に対してピン１０５を用いて位置決めされている。
【０００６】
しかしながら、万が一、ガイドプレート１０３がガイドチューブ１０２の内面から浮き上がって隙間が形成され、あるいは軸方向に変形した場合には、ガイドプレート１０３が、その両側に位置する一対のローラ１０１によって挟み込まれる可能性が生じる。この場合、ボールナット１００および中空ピストンのスムーズな昇降が阻害され、制御棒駆動機構の運転性能に悪影響を与えるおそれがある。また、ボールナット１００および中空ピストンのいずれか一方の昇降が阻害されると、通常昇降時にボールナット１００と中空ピストンとが分離し、これらを一体に昇降させることが困難になる可能性もある。
【０００７】
また、ガイドチューブ１０２は、例えば約４ｍの軸方向長さ（全長）を有していることがある。この場合、その全長にわたって、ガイドチューブ１０２とガイドプレート１０３との間に隙間が形成されないように、ガイドチューブ１０２とガイドプレート１０３を精度良く加工して精度良く組み立てることは困難となり得る。
【０００８】
このようなことに対処するために、ガイドプレートが一体に形成されたガイドチューブが知られている。この場合、ガイドチューブの内面に、ガイドプレートに対応する部分として、内周側に突出する突起が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【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】
【００１０】
しかしながら、ガイドチューブとガイドプレートとが一体に形成される場合、ガイドチューブは円筒状に形成されるため、ガイドプレートに対応する突起は、ガイドチューブの対向する部分によって覆われる。このことにより、ガイドチューブの全長にわたって、ガイドチューブの内面に突起を精度良く加工することは困難となり得る。
【００１１】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、制御棒をスムーズに昇降させるとともに容易に加工することができるガイドチューブを有する制御棒駆動機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
実施の形態による制御棒駆動機構は、原子炉圧力容器の炉心内に制御棒を挿入させまたは引き抜いて炉心の反応度を制御する制御棒駆動機構である。制御棒駆動機構は、原子炉圧力容器の下部に設けられた円筒状のガイドチューブと、ガイドチューブ内に昇降可能に設けられた昇降部材と、昇降部材を昇降駆動する駆動部と、昇降部材上に載置されると共に制御棒に連結され、スクラム時にはスクラム用高圧水により昇降部材とは独立して上昇するピストンと、を備えている。昇降部材の外周部および前記ピストンの外周部に、周方向に互いに離間した、ガイドチューブの内面を転動する複数のローラがそれぞれ設けられている。ガイドチューブは、軸方向に延びる一対の第１周方向端部を含む第１ガイドチューブ本体と、軸方向から見たときに第１ガイドチューブ本体とは周方向に異なる位置に配置され、対応する第１周方向端部に当接した一対の第２周方向端部を含む第２ガイドチューブ本体と、周方向に互いに隣り合う一対のローラの間に配置され、ローラを軸方向に案内するガイド部と、を有している。ガイド部は、第１ガイドチューブ本体と一体に形成されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、制御棒をスムーズに昇降させると共に容易に加工することができるガイドチューブを有する制御棒駆動機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、第１の実施の形態において、沸騰水型原子炉の一例を示す縦断面図である。
【図２】図２は、図１の制御棒駆動機構の一例を示す縦断面図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ矢視断面の一部を拡大して示す要部横断面図である。
【図４】図４（ａ）は、図２のＢ−Ｂ矢視断面を示す図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＰ部拡大図である。
【図５】図５（ａ）は、図４のＢ−Ｂ矢視断面の変形例（変形例１）を示す図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＱ部拡大図である。
【図６】図６（ａ）は、図４のＢ−Ｂ矢視断面の変形例（変形例２）を示す図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＲ部拡大図である。
【図７】図７（ａ）は、図４のＢ−Ｂ矢視断面の変形例（変形例３）を示す図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＳ部拡大図である。
【図８】図８は、第２の実施の形態におけるガイドチューブを示す横断面図である。
【図９】図９は、図８に示すガイドチューブの変形例（変形例４）を示す横断面図である。
【図１０】図１０は、従来の制御棒駆動機構におけるガイドチューブを示す横断面図である。
【図１１】図１１は、図１０に示すガイドチューブの外面を示す要部拡大側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態における制御棒駆動機構について説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１乃至図４を用いて、本発明の第１の実施の形態における制御棒駆動機構について説明する。
【００１７】
ここでは、まず、制御棒駆動機構が組み込まれる沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の構成について図１を用いて説明する。
【００１８】
図１に示すように、沸騰水型原子炉１は、原子炉圧力容器２と、原子炉圧力容器２の中央下部に設けられた炉心３と、を備えている。炉心３内には、多数の燃料集合体（図示せず）が装荷され、炉心３の周囲は炉心シュラウド４により囲まれている。また、炉心３の上方には、気水分離器５が設けられている。
【００１９】
原子炉圧力容器２内には、減速材を兼ねる冷却材６が収容されている。炉心３内の冷却材６は、燃料の核分裂連鎖反応により加熱され、水と蒸気とを含む気液二相流となって上昇し、気水分離器５に案内される。気水分離器５において冷却材６は水と蒸気とに分離され、分離された蒸気は、図示しない蒸気タービンを駆動し、その後復水器によって復水となって原子炉圧力容器２に戻される。一方、気水分離器５において分離された水は、ダウンカマ部７を流下し、復水器から戻された復水と混合されて炉心３の下部に流れ込み、その後再び炉心３内に案内される。
【００２０】
炉心３内に装荷された燃料集合体（図示せず）は、４体一組で組み立てられており、燃料集合体の間の領域に断面十字状の制御棒８が下方から出し入れ可能に配置されている。原子炉圧力容器２の下部には、制御棒駆動機構（ＣＲＤ）１０が設けられており、このＣＲＤ１０が、炉心３内の燃料集合体間に制御棒８を挿入させまたは引き抜いて、炉心３内の燃料の反応度を制御し、出力が制御されるようになっている。
【００２１】
次に、図２を用いて、ＣＲＤ１０について説明する。上述したように、ＣＲＤ１０は、原子炉圧力容器２の炉心３内に制御棒８を挿入させまたは引き抜いて炉心３の反応度を制御するためのものである。なお、ここで説明するＣＲＤ１０は、電動型となっている。
【００２２】
図２に示すように、ＣＲＤ１０は、原子炉圧力容器２の下部に設けられた円筒状のガイドチューブ１１と、ガイドチューブ１１内に昇降可能に設けられたボールナット（昇降部材）１２と、ボールナット１２を昇降駆動する電動機（駆動部）１３と、ボールナット１２上に載置されると共に制御棒８に制御棒カップリング１４を介して連結された中空ピストン（ピストン）１５と、を備えている。原子炉圧力容器２の下部には、当該下部を貫通するＣＲＤハウジング（制御棒駆動機構ハウジング）１６が固定されており、上述したガイドチューブ１１は、ＣＲＤハウジング１６内に配置されている。ＣＲＤハウジング１６とガイドチューブ１１との間には、アウタチューブ１７が介在されており、ガイドチューブ１１はアウタチューブ１７の底部に着座している。
【００２３】
電動機１３は、ＣＲＤ１０の下部に配置されている。電動機１３の回転駆動力は、ボールねじ軸１８に伝達されるようになっており、このボールねじ軸１８に、上述したボールナット１２が螺合している。
【００２４】
より具体的には、電動機１３に、ギアユニット１９およびギアカップリング２０を介してアウタカップリング２１が連結されている。このアウタカップリング２１は、冷却材（一次冷却水）６の隔壁としての機能を有するスプールピース２２（後述）の外側（下側）に配置されている。スプールピース２２の内側には、インナカップリング２３が設けられており、インナカップリング２３は、アウタカップリング２１に磁気結合されている。このことにより、アウタカップリング２１の回転駆動力が、インナカップリング２３に非接触で伝達され、インナカップリング２３がアウタカップリング２１の回転に追従するようになっている。インナカップリング２３には、駆動軸２４およびマグネットハウジング２５を介して上述したボールねじ軸１８が連結されている。このようにして、電動機１３の回転駆動力がボールねじ軸１８に伝達され、ボールナット１２がガイドチューブ１１内を昇降するようになっている。
【００２５】
また、電動機１３には、制動ブレーキ（図示せず）が設けられており、ボールねじ軸１８等の部品の回転を停止して、ボールナット１２の昇降を停止可能に構成されている。また、上述したギアユニット１９の内部には、位置検出器（図示せず）が設けられており、この位置検出器により制御棒８の位置を検出することができるようになっている。
【００２６】
上述したＣＲＤハウジング１６の下部およびアウタチューブ１７の下部にフランジ部１６ａ、１７ａがそれぞれ設けられ、上述したスプールピース２２の上部にはフランジ部２２ａが設けられている。これらのフランジ部１６ａ、１７ａ、２２ａが、重ね合わされて図示しない共通のボルトで固定されている。
【００２７】
中空ピストン１５は、通常昇降時（電動駆動時）ボールナット１２上に載置されてボールナット１２と共に昇降するようになっている。一方、中空ピストン１５は、スクラム時（緊急停止時）には、スクラム用高圧水によりボールナット１２とは独立して上昇するようになっている。なお、中空ピストン１５は、ボールナット１２上に載置されるドライブピストン部１５ａと、ドライブピストン部１５ａから上方に延び、ドライブピストン部１５ａより直径が小さいピストンチューブ１５ｂと、を含んでおり、ピストンチューブ１５ｂの上端部に制御棒カップリング１４を介して制御棒８が連結されている。
【００２８】
アウタチューブ１７のフランジ部１７ａには、スクラム用高圧水が注入される注入口２６が設けられている。また、ＣＲＤハウジング１６のフランジ部１６ａには、スクラム用高圧水を供給するスクラム挿入配管２７が連結されている。このことにより、スクラム時、スクラム用高圧水は、注入口２６を介してガイドチューブ１１内の中空ピストン１５の下側の領域に供給され、中空ピストン１５は、供給されたスクラム用高圧水の圧力を受けてボールナット１２から分離して急速上昇する。このことにより、制御棒８が炉心３内に急速挿入される。なお、ガイドチューブ１１の上側には、例えば皿ばねにより構成されたバッファ２８が設けられており、スクラム時に急速上昇する制御棒８および中空ピストン１５による衝撃を緩衝して制動するように構成されている。
【００２９】
このようなＣＲＤ１０には、各部品の位置を検出するためのいくつかの検出部が設けられている。
【００３０】
例えば、図２に示す形態においては、上述したマグネットハウジング２５に、分離検出マグネット３０が内蔵されている。マグネットハウジング２５は、スプールピース２２内に配置されており、コイルスプリング３１を介してスプールピース２２の底部に支持されている。このコイルスプリング３１は、中空ピストン１５がボールナット１２上に載置されている場合、ボールナット１２および中空ピストン１５などの荷重を受けている。このことにより、スクラム時に中空ピストン１５がボールナット１２から分離して上昇した場合には、コイルスプリング３１にかかる荷重が減少し、コイルスプリング３１が伸びて、分離検出マグネット３０を内蔵したマグネットハウジング２５が上昇する。
【００３１】
一方、スプールピース２２の外側には、磁気により作動するリードスイッチを内蔵した分離検出プローブ３２が設けられており、この分離検出プローブ３２によって分離検出マグネット３０の位置が検出されるようになっている。このことにより、分離検出マグネット３０の上昇（移動）が検出され、中空ピストン１５がボールナット１２から分離したことが検出されるようになっている。
【００３２】
また、図２に示す形態においては、中空ピストン１５のドライブピストン部１５ａに、スクラム位置検出マグネット３３が内蔵されている。一方、ＣＲＤハウジング１６の外側に、磁気により作動するリードスイッチを内蔵したスクラム位置検出プローブ３４が設けられており、このスクラム位置検出プローブ３４によってスクラム位置検出マグネット３３の位置が検出されるようになっている。このことにより、スクラム動作中およびスクラム動作後の中空ピストン１５の位置が検出され、制御棒８の位置を検出可能になっている。
【００３３】
さらに、ガイドチューブ１１の下部に、フルイン検出マグネット（被検出部材）３５が設けられている。ガイドチューブ１１の上部には、全挿入検出機構部３６が設けられている。全挿入検出機構部３６は、スクラム時に急速上昇する中空ピストン１５が当接するストップピストン（当接部材）３６ａを有している。ストップピストン３６ａは、コイルスプリング３６ｂによって下方に付勢されている。フルイン検出マグネット３５とストップピストン３６ａは、軸方向（図２の上下方向）に延びるリボン部材（連結部材）３７を介して連結されている。当該リボン部材３７は、図３に示すように、ガイドチューブ１１の外面に、バンド３８とねじ３９を用いて保持されている。より具体的には、ガイドチューブ１１の外面に、軸方向に延びる溝４０が形成され、この溝４０内にリボン部材３７が収容されている。リボン部材３７は、複数のバンド３８によって覆われ、バンド３８が、リボン部材３７の昇降を案内している。複数のバンド３８は、ガイドチューブ１１の軸方向に互いに離間して配置されており、各々が、ねじ３９を介してガイドチューブ１１に固定されている。
【００３４】
このような構成により、スクラム時に急速上昇して制御棒８が全挿入されると、中空ピストン１５が全挿入検出機構部３６のストップピストン３６ａに当接して当該ストップピストン３６ａを押し上げる。このことにより、ストップピストン３６ａにリボン部材３７を介して連結されたフルイン検出マグネット３５がリボン部材３７と共に上昇する。
【００３５】
このフルイン検出マグネット３５の位置は、上述したスクラム位置検出プローブ（検出部材）３４によって検出されるようになっている。このことにより、フルイン検出マグネット３５の上昇（移動）が、スクラム位置検出プローブ３４によって検出され、制御棒８が全挿入されたことが検出されるようになっている。
【００３６】
ところで、図２および図４（ａ）に示すように、ボールナット１２の外周部および中空ピストン１５のドライブピストン部１５ａの外周部には、複数のローラ４１が回転自在にそれぞれ設けられている。複数のローラ４１は、周方向に互いに離間しており、ガイドチューブ１１の内面を転動するようになっている。このことにより、ボールナット１２および中空ピストン１５は、ガイドチューブ１１の内面に沿ってスムーズに昇降可能になっている。なお、図４に示す形態においては、ボールナット１２に４つのローラ４１が取り付けられており、周方向に略９０°間隔で等間隔に配置されている。また、４つのローラ４１のうち互いに隣り合う一対のローラ４１の間に、後述するガイド部７０が設けられており、当該一対のローラ４１は、当該ガイド部７０によって軸方向に案内されるようになっている。なお、中空ピストン１５ドライブピストン部１５ａにも同様にして４つのローラ４１が設けられている。
【００３７】
本実施の形態によるガイドチューブ１１は、第１ガイドチューブ本体５０と、第１ガイドチューブ本体５０とは周方向に異なる位置に配置された第２ガイドチューブ本体６０と、を有している。このうち第１ガイドチューブ本体５０は、軸方向に延びる一対の第１周方向端部５１を含み、第２ガイドチューブ本体６０は、第１ガイドチューブ本体５０の対応する第１周方向端部５１に当接した軸方向に延びる一対の第２周方向端部６１を含んでいる。第１ガイドチューブ本体５０の第１周方向端部５１と、第２ガイドチューブ本体６０の第２周方向端部６１とが当接するように組み合わされて、第１ガイドチューブ本体５０の内面５０ａと第２ガイドチューブ本体６０の内面６０ａとにより連続状のガイドチューブ１１の内面が形成され、円筒状のガイドチューブ１１が構成されている。すなわち、ガイドチューブ１１は、軸方向に２つ割り（縦割り）されるように互いに別体に形成された第１ガイドチューブ本体５０および第２ガイドチューブ本体６０を組み合わせることにより構成されている。
【００３８】
第１ガイドチューブ本体５０の内面６０ａには、ガイド部７０が設けられている。ガイド部７０は、周方向に互いに隣り合う一対のローラ４１の間に配置され、当該ローラ４１を軸方向に案内するようになっている。ガイド部７０は、第１ガイドチューブ本体５０の内面６０ａから内側に突出するように第１ガイドチューブ本体５０と一体に形成されている。すなわち、第１ガイドチューブ本体５０とガイド部７０は、一つの部品として加工されて形成されたものとなっている。なお、ガイド部７０の内面７０ａは、ガイドチューブ１１の内面（すなわち、第１ガイドチューブ本体５０の内面６０ａおよび第２ガイドチューブ本体６０の内面６０ａ）と略同心状に円弧状に形成されており、ガイド部７０がボールナット１２および中空ピストン１５と干渉することを防止している。
【００３９】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、第１ガイドチューブ本体５０の第１周方向端部５１は、第２ガイドチューブ本体６０の第２周方向端部６１の側に形成された第１周方向端面５２と、当該第１周方向端面５２から第２周方向端部６１の側に突出する第１突出部５３と、を含んでいる。このうち、第１突出部５３は、後述する第２周方向端部６１の第２突出部６３より外周側に配置されている。また、第１突出部５３は、第２突出部６３の側に形成された第１突出側面（内周側面）５３ａを含んでいる。
【００４０】
第１突出側面５３ａは、軸方向に沿って形成されており、第１周方向端面５２に対して略垂直に形成されている。すなわち、第１突出側面５３ａは、第１ガイドチューブ本体５０から第２ガイドチューブ本体６０に向う方向（または第２ガイドチューブ本体６０から第１ガイドチューブ本体５０に向う方向、より具体的には図４（ａ）において上下方向）に沿って形成されている。このことにより、第１ガイドチューブ本体５０と第２ガイドチューブ本体６０とを、図４（ａ）に示す上下方向に互いに近づけることにより組み立てることができ、組立を容易化させている。
【００４１】
同様に、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、第２ガイドチューブ本体６０の第２周方向端部６１は、第１ガイドチューブ本体５０の第１周方向端部５１の側に形成された第２周方向端面６２と、当該第２周方向端面６２から第１周方向端部５１の側に突出する第２突出部６３と、を含んでいる。このうち、第２突出部６３は、上述した第１周方向端部５１の第１突出部５３より内周側に配置され、第１突出部５３と第２突出部６３とが互いに入り込むように形成されている。また、第２突出部６３は、第１突出部５３の側に形成された第２突出側面（外周側面）６３ａを含んでいる。第２突出側面６３ａは、第１突出部５３の第１突出側面５３ａに当接している。
【００４２】
第２突出側面６３ａは、軸方向に沿って形成されており、第２周方向端面６２に対して略垂直に形成されている。すなわち、第２突出側面６３ａは、第２ガイドチューブ本体６０から第１ガイドチューブ本体５０に向う方向（または第１ガイドチューブ本体５０から第２ガイドチューブ本体６０に向う方向、より具体的には図４（ａ）において上下方向）に沿って形成されている。このことにより、第１ガイドチューブ本体５０と第２ガイドチューブ本体６０とを、図４（ａ）に示す上下方向に互いに近づけることにより組み立てることができ、組立を容易化させている。なお、本実施の形態においては、第２ガイドチューブ本体６０にガイド部７０が設けられていない例を示しているが、これに限られることはなく、ガイド部７０は、第１ガイドチューブ本体５０ではなく第２ガイドチューブ本体６０に一体に形成されるようにしてもよく、あるいは、第１ガイドチューブ本体５０および第２ガイドチューブ本体６０に、一体にそれぞれ形成されていてもよい。
【００４３】
第１突出部５３と第２突出部６３とは、互いに嵌合していてもよい。すなわち、一対の第１周方向端部５１の第１突出側面５３ａ間の寸法と、一対の第２周方向端部６１の第２突出側面６３ａ間の寸法とが、嵌め合い関係となるような寸法に規定されていてもよい。
【００４４】
なお、本実施の形態においては、第１ガイドチューブ本体５０と第２ガイドチューブ本体６０とは、溶接部７５により互いに接合されている。溶接部７５は、第１周方向端部５１の外周側部分と、第２周方向端部６１の外周側部分とを接合するように形成されている。
【００４５】
図４（ａ）に示す形態においては、軸方向から見たときに（図４（ａ）の視野において）、ガイドチューブ１１の全周のうち第１ガイドチューブ本体５０の占める範囲θ１が、第２ガイドチューブ本体６０の占める範囲θ２より小さくなっている。すなわち、第１ガイドチューブ本体５０の占める範囲が１８０°より小さく、第２ガイドチューブ本体６０の占める範囲が１８０°より大きくなっている。このことにより、第１ガイドチューブ本体５０が第２ガイドチューブ本体６０と組み合わせられる前では、ガイド部７０が一体に形成される第１ガイドチューブ本体５０の内面６０ａが大きく開放されるようになっている。なお、このような第１ガイドチューブ本体５０および第２ガイドチューブ本体６０は、例えば円筒状の材料から形成することが好適である。
【００４６】
次に、このようにして構成された本実施の形態による作用について説明する。
【００４７】
ここでは、まず、ガイドチューブ１１の組立方法について説明する。
【００４８】
まず、互いに別体に形成された第１ガイドチューブ本体５０の第１周方向端部５１と第２ガイドチューブ本体６０の第２周方向端部６１とを互いに近づけて当接させる。この際、第１周方向端部５１の第１突出部５３が、第２周方向端部６１の対応する第２突出部６３の外周側に配置される。
【００４９】
続いて、第１ガイドチューブ本体５０と第２ガイドチューブ本体６０とが溶接により接合され、溶接部７５が形成される。
【００５０】
このようにして、第１ガイドチューブ本体５０と第２ガイドチューブ本体６０とが接合される。連続状の内面を有する円筒状のガイドチューブ１１が得られる。なお、本実施の形態においては、ガイド部７０が第１ガイドチューブ本体５０に一体に形成されているため、ガイド部７０と第１ガイドチューブ本体５０とが別体に形成された場合に使用されるねじやピンなどの部品を不要とすることができる。
【００５１】
このようにして得られたガイドチューブ１１内をボールナット１２および中空ピストン１５が昇降する。例えば、通常昇降時には、電動機１３によりボールねじ軸１８が回転駆動され、ボールねじ軸１８に螺合するボールナット１２が、当該ボールナット１２上に載置されている中空ピストン１５とともにガイドチューブ１１内を昇降する。この際、一対のローラ４１を軸方向に案内するガイド部７０が、第１ガイドチューブ本体５０に一体に形成されているため、ガイド部７０の変形を防止することができ、ローラ４１はスムーズに転動することができる。このことにより、ボールナット１２および中空ピストン１５は、ガイドチューブ１１内で回転することを規制されながら軸方向にスムーズに昇降することができるため、炉心３内への制御棒８の挿入または引き抜きをスムーズに行うことができる。
【００５２】
また、スクラム時（緊急停止時）には、スクラム挿入配管２７から供給されるスクラム用高圧水が注入口２６を介してガイドチューブ１１内の中空ピストン１５の下側の領域に供給される。このことにより、中空ピストン１５のドライブピストン部１５ａがスクラム用高圧水の圧力を受けて、中空ピストン１５がボールナット１２から分離されて、ガイドチューブ１１内を急速上昇する。この際、一対のローラ４１を案内するガイド部７０が、第１ガイドチューブ本体５０に一体に形成されているため、ガイド部７０の変形を防止することができ、ローラ４１はスムーズに転動することができる。このことにより、中空ピストン１５は、ガイドチューブ１１内で回転することを規制されながら軸方向に急速上昇することができるため、炉心３内への制御棒８の急速挿入を行うことができる。
【００５３】
このように本実施の形態によれば、制御棒８に連結された中空ピストン１５および当該中空ピストン１５が載置されるボールナット１２の昇降を案内するガイドチューブ１１が、互いに周方向に異なる位置に配置された第１ガイドチューブ本体５０および第２ガイドチューブ本体６０を有し、第１ガイドチューブ本体５０に、中空ピストン１５の外周部およびボールナット１２の外周部に設けられたローラ４１を軸方向に案内するガイド部７０が一体に形成されている。このことにより、第１ガイドチューブ本体５０の内面６０ａが開放された状態で当該内面６０ａを加工することができ、当該内面６０ａにガイド部７０を容易に形成することができる。また、第１ガイドチューブ本体５０にガイド部７０が一体に形成されていることから、ガイド部７０の変形を防止することができ、ローラ４１を軸方向にスムーズに案内することができる。この結果、制御棒８をスムーズに昇降させると共に容易に加工することができるガイドチューブ１１を有するＣＲＤ１０を提供することができる。
【００５４】
また、本実施の形態によれば、軸方向から見たときにガイドチューブ１１の全周のうち第１ガイドチューブ本体５０の占める範囲が、第２ガイドチューブ本体６０の占める範囲より小さくなっている。このことにより、第１ガイドチューブ本体５０を加工する際、第１ガイドチューブ本体５０の内面６０ａを大きく開放させることができる。このため、第１ガイドチューブ本体５０の内面６０ａをより一層容易に加工することができ、当該内面６０ａにガイド部７０をより一層容易に形成することができる。
【００５５】
また、本実施の形態によれば、第１ガイドチューブ本体５０の第１突出部５３が、第２ガイドチューブ本体６０の第２突出部６３より外周側に配置されている。ここで、第２ガイドチューブ本体６０を円筒状の材料から形成した場合、一対の第２周方向端部６１間の距離が大きくなり、当該第２周方向端部６１間の開口が広がる傾向にある。このような傾向がある場合には、第１ガイドチューブ本体５０の一対の第１周方向端部５１によって第２周方向端部６１を外周側から拘束することができる。このことにより、第２周方向端部６１の第２突出部６３が第１周方向端部５１の第１突出部５３を外周側に押圧する力が第１突出部５３に負荷されるため、この押圧力によって第１周方向端部５１と第２周方向端部６１とが互いに離れることを防止してガイドチューブ１１としての一体性を維持することができ、溶接を不要とすることが可能となる。このため、ガイドチューブ１１を容易に組み立てることができる。
【００５６】
また、本実施の形態によれば、第１突出部５３と第２突出部６３とが、互いに嵌合している。このことにより、ガイドチューブ１１を組み立てる際に、第１ガイドチューブ本体５０と第２ガイドチューブ本体６０とを容易にかつ精度良く位置合わせすることができる。
【００５７】
さらに、本実施の形態によれば、第１ガイドチューブ本体５０の第１周方向端部５１と第２ガイドチューブ本体６０の第２周方向端部６１が、溶接により互いに接合されている。このことにより、第１周方向端部５１と第２周方向端部６１とが互いに離れることをより一層防止でき、ガイドチューブ１１としての一体性をより一層確実に維持することができる。
【００５８】
なお、上述した本実施の形態においては、第１ガイドチューブ本体５０の第１突出部５３が、第２ガイドチューブ本体６０の第２突出部６３より外周側に配置されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、第２突出部６３が第１突出部５３より外周側に配置されていてもよい（変形例１）。
【００５９】
第２ガイドチューブ本体６０の形成方法によっては、第２周方向端部５２間の距離が小さくなり、第２周方向端部５２間の開口が狭まる傾向が生じる場合がある。このような傾向がある場合、第１ガイドチューブ本体５０の一対の第１周方向端部５１によって第２周方向端部６１を内周側から拘束することができる。このことにより、第２周方向端部６１の第２突出部６３が第１周方向端部５１の第１突出部５３を内周側に押圧する力が第１突出部５３に負荷されるため、この押圧力によって第１周方向端部５１と第２周方向端部６１とが互いに離れることを防止してガイドチューブ１１としての一体性を維持することができ、溶接を不要とすることが可能となる。このため、ガイドチューブ１１を容易に組み立てることができる。
【００６０】
なお、この場合、第１突出部５３と第２突出部６３とは、互いに嵌合していてもよい。
【００６１】
また、上述した本実施の形態においては、第２ガイドチューブ本体６０の第２周方向端部６１が第２突出部６３を含んでいる例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第２ガイドチューブ本体６０の第２周方向端部６１は、第１ガイドチューブ本体５０の第１突出部５３を受け入れる凹部６４を含んでいてもよい（変形例２）。
【００６２】
この場合、ボールナット１２や中空ピストン１５の回転を規制する際に受けるガイドチューブ１１の周方向の力を、凹部６４によって受けることができる。このため、このような周方向の力が溶接部７５に負荷されることを防止し、溶接部７５に変形が生じることを防止できる。また、この場合、溶接部７５の溶接量を低減することが可能になる。
【００６３】
なお、第２周方向端部６１が第２突出部６３を含み、第１周方向端部５１が第２突出部６３を受け入れる凹部６４を含むようにしてもよい。
【００６４】
また、上述した本実施の形態においては、例えば、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、第１突出部５３および第２突出部６３が、蟻継ぎ状に形成されていてもよい（変形例３）。
【００６５】
図７においては、一例として、第１突出部５３が第２突出部６３より外周側に配置され、第１突出部５３が、当該第１突出部５３の先端側に設けられた内周側に突出する内周側突出部５３ｂと、当該第１突出部５３の基端側に設けられた第１凹部５３ｃと、を含んでいる。同様に、第２突出部６３が、当該第２突出部６３の先端側に設けられた外周側に突出する外周側突出部６３ｂと、当該第２突出部６３の基端側に設けられた第２凹部６３ｃと、を含んでいる。この場合、第１突出部５３の内周側突出部５３ｂは、第２突出部６３の第２凹部６３ｃに受け入れられ、第２突出部６３の外周側突出部６３ｂは、第１突出部５３の第１凹部５３ｃに受け入れられている。
【００６６】
このことにより、第１ガイドチューブ本体５０と第２ガイドチューブ本体６０が組み立てられた後、第１ガイドチューブ本体５０の第１周方向端部５１と第２ガイドチューブ本体６０の第２周方向端部６１とを係合することができ、第１周方向端部５１と第２周方向端部６１とが、図７（ａ）における上下方向に互いに離れることを防止できる。また、ボールナット１２や中空ピストン１５の回転を規制する際に受けるガイドチューブ１１の周方向の力を、第１突出部５３と第２突出部６３とによって受けることができる。このため、このような周方向の力が溶接部７５に負荷されることを防止し、溶接部７５に変形が生じることを防止できる。また、この場合、溶接部７５の溶接量を低減することが可能になる。
【００６７】
変形例３におけるガイドチューブ１１は、例えば、第１ガイドチューブ本体５０を第２ガイドチューブ本体６０に対して軸方向にスライドさせるようにして組み立てることができる。その後、第１ガイドチューブ本体５０と第２ガイドチューブ本体６０とが溶接により接合される。なお、変形例３においては、第１ガイドチューブ本体５０と第２ガイドチューブ本体６０の両端部が、溶接またはねじ等によって他の周辺部品に固定される場合、第１ガイドチューブ本体５０と第２ガイドチューブ本体６０が互いに軸方向にスライドすることが防止可能となるため、第１ガイドチューブ本体５０と第２ガイドチューブ本体６０とを接合するための溶接を不要とすることができる。
【００６８】
なお、変形例３においては、第１突出部５３が第２突出部６３より内周側に配置され、第１突出部５３が、第２突出部６３の第２凹部６３ｃに受け入れられる外周側突出部６３ｂを含み、第２突出部６３が、第１突出部５３の第１凹部５３ｃに受け入れられる内周側突出部５３ｂを含むようにしてもよい。
【００６９】
（第２の実施の形態）
次に、図８を用いて、本発明の第２の実施の形態における制御棒駆動機構について説明する。
【００７０】
図８に示す第２の実施の形態においては、第１ガイドチューブ本体と第２ガイドチューブ本体とが保持バンドによって保持されている点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図８において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７１】
図８に示すように、ガイドチューブ１１の外周側に保持バンド８０が設けられている。この保持バンド８０は、第１ガイドチューブ本体５０と第２ガイドチューブ本体６０とを保持するためのものである。保持バンド８０は、ガイドチューブ１１の全周にわたって延びてリング状に形成され、保持バンド８０が、第１ガイドチューブ本体５０と第２ガイドチューブ本体６０とが組み合わされたガイドチューブ１１に嵌合することが好適である。
【００７２】
ガイドチューブ１１は、複数の保持バンド８０によって保持されていることが好適である。この場合、複数の保持バンド８０は、ガイドチューブ１１の軸方向に互いに離間して配置される。また、保持バンド８０は、リボン部材３７を覆っており、図３に示すリボン部材３７を固定するためのバンド３８と兼用することができる。
【００７３】
第１ガイドチューブ本体５０の第１周方向端部５１および第２ガイドチューブ本体６０の第２周方向端部６１は、平坦状に形成されている。すなわち、第１周方向端面５２は、ガイドチューブ１１を軸方向から見たときの半径方向に沿って全体的に平坦状に形成されている。同様に、第２周方向端面６２は、ガイドチューブ１１の半径方向に沿って全体的に平坦状に形成されている。そして、本実施の形態においては、第１周方向端部５１および第２周方向端部６１は、図４等に示すような突出部５３、６３は含まれていない。
【００７４】
図８に示す形態においては、まず、互いに別体に形成された第１ガイドチューブ本体５０の第１周方向端部５１と第２ガイドチューブ本体６０の第２周方向端部６１とを互いに近づけて当接させる。このことにより、第１周方向端面５２と第２周方向端面６２とが当接する。その後、第１ガイドチューブ本体５０と第２ガイドチューブ本体６０とが組み合わされたガイドチューブ１１の外周側に、複数の保持バンド８０が取り付けられる。この際、保持バンド８０は、ガイドチューブ１１の軸方向にスライドさせるように各々が所定の位置に配置される。このことにより、第１ガイドチューブ本体５０と第２ガイドチューブ本体６０とが保持バンド８０によって保持され、第１周方向端部５１と第２周方向端部６１とが、図８における上下方向に互いに離れることを防止してガイドチューブ１１としての一体性を維持することができる。このようにして、連続状の内面を有する円筒状のガイドチューブ１１が得られる。
【００７５】
このように本実施の形態によれば、ガイド部７０が一体に形成される第１ガイドチューブ本体５０の内面６０ａが開放された状態で、すなわち、円筒形状となる前にガイド部７０を容易に加工することができる。とりわけ、本実施の形態においては、第１ガイドチューブ本体５０の第１周方向端面５２および第２ガイドチューブ本体６０の第２周方向端面６２が、突出部を形成することなく、ガイドチューブ１１の半径方向に沿って平坦状に形成されている。このため、第１ガイドチューブ本体５０および第２ガイドチューブ本体６０をより一層容易に加工することができる。
【００７６】
また、本実施の形態によれば、第１ガイドチューブ本体５０と第２ガイドチューブ本体６０とが保持バンド８０によって保持されている。このことにより、第１ガイドチューブ本体５０と第２ガイドチューブ本体６０とを接合するための溶接を不要とすることができ、ガイドチューブ１１を容易に組み立てることができる。とりわけ、保持バンド８０の内面が、ガイドチューブ１１の外面に嵌合していることにより、第１ガイドチューブ本体５０と第２ガイドチューブ本体６０をより一層確実に保持することができる。
【００７７】
なお、上述した本実施の形態においては、保持バンド８０がリング状に形成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、例えば、図９に示すように、保持バンド８０は、第１ガイドチューブ本体５０の外面および第２ガイドチューブ本体６０の外面に、ねじ８１、８２（締結部材）を介して固定されるようにしてもよい（変形例４）。すなわち、図９に示す保持バンド８０は、第２ガイドチューブ本体６０の外面から、第１ガイドチューブ本体５０の外面を越えて第２ガイドチューブ本体６０の外面に達するように周方向に延びている。そして、ねじ８１を介して第１ガイドチューブ本体５０に固定されると共に、ねじ８２を介して第２ガイドチューブ本体６０に固定されている。
【００７８】
この変形例４においても、第１ガイドチューブ本体５０と第２ガイドチューブ本体６０とを接合するための溶接を不要とすることができ、ガイドチューブ１１を容易に組み立てることができる。
【００７９】
また、変形例４においては、保持バンド８０を、ねじ８１、８２を用いることなく、溶接によって第１ガイドチューブ本体５０および第２ガイドチューブ本体６０に接合するようにしてもよい。
【００８０】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明してきたが、本発明による制御棒駆動機構は、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１      沸騰水型原子炉
２      原子炉圧力容器
３      炉心
８      制御棒
１０    制御棒駆動機構（ＣＲＤ）
１１    ガイドチューブ
１２    ボールナット
１３    電動機
１５    中空ピストン
３４    スクラム位置検出プローブ
３５    フルイン検出マグネット
３６ａ  ストップピストン
３７    リボン部材
４１    ローラ
５０    第１ガイドチューブ本体
５０ａ  内面
５１    第１周方向端部
５３    第１突出部
５３ｂ  内周側突出部
５３ｃ  第１凹部
６０    第２ガイドチューブ本体
６０ａ  内面
６１    第２周方向端部
６３    第２突出部
６３ｂ  外周側突出部
６３ｃ  第２凹部
６４    凹部
７０    ガイド部
７５    溶接部
８０    保持バンド
８１、８２  ねじ
【図１】
2015114171.tif 000003
【図２】
2015114171.tif 000004
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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