(57)【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。【選択図】  図１
2007003322.tif 000002
【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。
【図１】
2007003322.tif 000003
【図２】
2007003322.tif 000004
【図３】
2007003322.tif 000005
【図４】
2007003322.tif 000006
【図５】
2007003322.tif 000007
【図６】
2007003322.tif 000008
【図７】
2007003322.tif 000009
【図８】
2007003322.tif 000010
【図９】
2007003322.tif 000011
【図１０】
2007003322.tif 000012
【図１１】
2007003322.tif 000013
【図１２】
2007003322.tif 000014