(57)【要約】      （修正有）【課題】原子炉を制御するための吸収棒を操作するための装置を提供する。【解決手段】原子炉バットの閉鎖スラブ１０上の上部モータ室と、モータ室とバットの内側に延びる案内シース３ａ内に延びる棒制御支柱３とを備える装置において、上部室の内側配置の非磁気材料から作られた封止式静電閉じ込めチャンバと、機械接触なく線形の並進運動を伝達する第１の同期磁気結合システムであって、チャンバの外側で垂直に並進する第１の外部構成要素、及びチャンバの内側配置の棒制御支柱３と一体化された第１の内部構成要素を備え、第１の外部構成要素と第１の内部構成要素の磁気結合力により、第１の外部構成要素が垂直に並進変位されるとき、第１の内部構成要素と棒制御支柱３が、垂直並進変位に追従する第１の同期磁気結合システムと第１の磁気結合システムの第１の外部構成要素の並進方向変位を伝達する第１の電動機械手段を備えるモータ室とを備える。【選択図】図１Ａ
2016206180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉、好適にはナトリウム冷却式の高速中性子炉を制御するための吸収棒（１１）を操作するための装置（１）において、
−  原子炉バット（１３）の閉鎖スラブ（１０）上に位置決めされ、棒制御支柱（３）である第１の支柱の変位に対する制御を伝達する電動手段（２ａ、２ｂ）を密閉する上部モータ室（２）と、
−  上部部分が前記モータ室（２）内に延び、下部部分が、前記バットの内側に延びる案内シース（３ａ）内に延び、前記原子炉バットの前記閉鎖スラブ（１０）の凹部（１０ａ）を横切る、前記棒制御支柱（３）と、
−  前記棒制御支柱（３）の下端部に締結された、吸収棒を把持するためのグリッパである把持手段（４）であって、前記把持手段（４）が、前記棒制御支柱（３）の延長部内に配置されて前記棒制御支柱（３）と位置合わせされた吸収棒（１１）の上端部（１１ａ）を掴むことが可能である、吸収棒を把持するための把持手段（４）と
を備える装置（１）において、
−  前記上部室の内側に配置された非磁気材料から作られ、シュラウドの形であり、好適には円筒形の回転側壁（５ａ、５ｂ）を備え、その底面（５ｃ）で開いており、前記案内シース（３ａ）によって横切られる前記閉鎖スラブ（１０）の凹部（１０ａ）の周りで前記原子炉バットの前記閉鎖スラブ（１０）に封止式に締結された、封止式静電閉じ込めチャンバ（５）と、
−  機械接触なく線形の並進運動を伝達する第１の同期磁気結合システム（６ａ）であって、
−  好適には軟強磁性要素によって分離された交互配置の永久磁石からなる永久磁石のブロックを備え、前記ブロックが、前記閉じ込めチャンバ（５）の外側で前記上部モータ室（２）の内側に配置され、垂直方向に並進することが可能である、第１の外部構成要素（６ａ−１）、及び
−  少なくとも１つの軟強磁性要素を備え、前記閉じ込めチャンバ（５）の内側に配置され、前記棒制御支柱（３）の上部部分と一体化された、第１の内部構成要素（６ａ−２）を備え、前記第１の外部構成要素（６ａ−１）及び前記第１の内部構成要素（６ａ−２）の磁気結合力により、前記第１の外部構成要素（６ａ−１）が垂直方向に並進して変位されるとき、前記第１の内部構成要素（６ａ−２）及び前記棒制御支柱（３）が、前記垂直方向の並進方向の変位に追従することを可能にする、前記第１の同期磁気結合システム（６ａ）と、
−  前記第１の磁気結合システム（６ａ）の前記第１の外部構成要素（６ａ−１）の垂直方向の並進方向の変位を伝達する第１の電動機械手段（２ａ）を備える前記モータ室（２）とをさらに備えることを特徴とする装置（１）。
【請求項２】
−  長手方向軸（ＸＸ’）に沿って前記棒制御支柱（３）の回転方向の変位を伝達する第２の電動機械手段（２ｂ）を備える前記上部モータ室（２）と、
−  長手方向軸（ＸＸ’）に沿った前記棒制御支柱（３）の回転によって、それぞれ前記制御棒（１１）の前記端部（１１ａ）を掴み又は解放するように作動させることが可能な前記把持手段（４）と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記棒制御支柱（３）の上部部分の中心凹部（３−１）内へ、好適には前記封止式閉じ込めチャンバの回転側壁（５ｂ）の長手方向軸内に挿入される、案内シャフトである第２の支柱（７）を備え、前記制御支柱（３）が、前記第１の磁気結合システム（６ａ）によって並進方向に作動されたとき、前記案内シャフト（７）に対して摺動することが可能であり、前記案内シャフトが、垂直方向の並進が阻止され、その長手方向軸（ＸＸ’）の周りで回転方向に駆動されることが可能であり、前記案内シャフトが、その長手方向軸（ＸＸ
’）の周りの前記案内シャフトの回転がその長手方向軸（ＸＸ’）の周りの前記棒制御支柱（３）の回転を駆動するように、前記中心凹部（３−１）と協働することが可能であることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
機械接触なく回転運動を伝達する第２の同期磁気結合システム（６ｂ）において、
−  少なくとも１つの軟強磁性要素を備え、前記封止式閉じ込めチャンバ（５）の内側に配置され、垂直方向の並進が固定され、前記チャンバ（５）の前記長手方向軸（ＸＸ’）に沿って回転方向に変位させることが可能であり、垂直方向の並進が固定された前記案内シャフト（７）と一体化された、第２の内部構成要素（６ｂ−２）、及び
−  好適には交互配置の永久磁石及び軟強磁性要素からなる永久磁石のブロックを備え、前記ブロックが、前記封止式閉じ込めチャンバ（５）の外側で前記上部モータ室（２）の内側に配置され、前記封止式閉じ込めチャンバの回転側壁（５ａ）の前記長手方向軸（ＸＸ’）に沿って回転方向に変位させることが可能である、第２の外部構成要素（６ｂ−１）を備え、前記第２の磁気結合システムの前記第２の外部構成要素（６ｂ−１）及び前記第２の内部構成要素（６ｂ−２）の磁気結合力により、前記第２の外部構成要素（６ｂ−１）が回転方向に変位されるとき、前記第２の内部構成要素（６ｂ−２）、前記案内シャフト（７）、及び前記棒制御支柱（３）が、同じ長手方向軸に沿って前記回転における同じ変位に追従することを可能にする、第２の同期磁気結合システム（６ｂ）と、
−  前記封止式閉じ込めチャンバの前記回転側壁（５ａ）の前記長手方向軸（ＸＸ’）に沿った前記第２の外部構成要素（６ｂ−１）の前記回転方向の変位を伝達する第２の電動機械手段（２ｂ）を備え、好適には、ピニオン・ギア型の回転方向の変位を伝達する機械手段を密閉する前記上部モータ室（２）とを備えることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記封止式閉じ込めチャンバ（５）の外側で前記上部モータ室（２）の内側に電磁コイル（８−２）と組み合わされた永久磁石（８−１）を備える磁気吸引カップ（８）である構成要素を備える前記原子炉の緊急停止のための装置を備え、それにより、
−  前記吸引カップ（８）が、吸引カップ・ベース（８ａ）と一体化され、前記モータ室（２）が、前記吸引カップ・ベースの並進方向の変位に対する制御を伝達する第１の電動機械手段（２ａ）を備え、
−  前記電磁コイル（８−２）の電気的起動（８−２’）が、前記磁気吸引カップの前記磁石（８−１）によって生成される磁界（８−１’）を変更し、前記磁界が、前記第１の磁気結合システム（６ａ）の前記第１の外部構成要素（６ａ−１）の金属部分（６ｃ）を閉じ込め、前記吸引カップ（８）と前記第１の磁気結合システムの前記第１の外部構成要素（６ａ−１）との間に磁気接合によるリンクを生じさせ、したがって前記吸引カップ・ベース（８ａ）の変位によって前記第１の外部構成要素（６ａ−１）の並進方向の変位を提供し、
−  前記電磁コイルの電気的起動がない場合、前記磁気吸引カップの前記磁石の磁界（８−１’’）を再確立し、前記磁界は、前記第１の磁気結合システムの前記第１の外部構成要素の前記金属部分（６ｃ）上へ誘導されなくなり、したがって前記第１の磁気結合システム（６ａ−１、６ａ−２）の重力落下を引き起こし、したがって、前記吸収棒（１１）が前記棒制御支柱の下端部にある前記把持手段（４）によって掴まれているとき、前記吸収棒（１１）の重力落下を引き起こすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
第１のダンパ要素（９−１）を備える磁気ダンパを構成する落下減衰装置（９）をさらに備え、前記第１のダンパ要素（９−１）が、第２のダンパ要素（９−２）に面して相対的に変位して摺動することが可能な永久磁石からなり、前記第２のダンパ要素（９−２）が、電気抵抗の低い材料、好適には銅から作られ、前記第１のダンパ要素（９−１）の下に配置されており、前記第２のダンパ要素（９−２）に対する前記第１のダンパ要素（９−
１）の相対的な変位が、前記原子炉の自動停止のための装置（８）が前記吸収棒の重力落下を許可するときに生じることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
磁気ダンパを構成する前記落下減衰装置（９）が、
−  フェルールの形状であり、前記チャンバ（５）の外側で前記上部室（２）の底部部分内に固定され、同軸に配置（ＸＸ’）された第２のダンパ要素（９−２）と、
−  前記第１の磁気結合システム（６ａ）の前記第１の外部構成要素（６ａ−１）に同軸に締結された永久磁石からなり、前記原子炉の自動停止のための前記装置（８）が前記第１の磁気結合システムの前記第１の外部構成要素（６ａ−１）の解放を許可したとき、前記フェルールと前記チャンバの円筒形の側壁（５ａ）との間の環状空間内で、前記フェルール状の第２のダンパ要素の内側で同軸に摺動することが可能な第１のダンパ要素（９−１）とを備えることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記棒制御支柱（３）の前記下端部にある前記把持手段（４）は、複数のフィンガ（４ａ）を備えるグラブを形成し、前記グラブが、後退位置では前記棒制御支柱の前記軸（ＸＸ’）の方向に配置され、前記棒制御支柱（３）の軸方向の回転の作用を受けると、可逆的に、前記棒制御支柱（３）の前記軸から角度的に離れる方へ動きかつ／又は径方向に伸張するように旋回又は屈曲し、前記吸収棒（１１）の上部部分（１１ａ）と協働してそれ自体をその位置で阻止し、前記吸収棒を掴むことが可能であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記把持手段は、ねじ留めによる螺旋状の接続で互いに協働する少なくとも２つの部分（４−１、４−２）を備え、
−  前記棒制御支柱の端部と一体化された第１のねじ付き部分（４−１）であって、前記第１のオス固定部分が、そのねじ付き部分（４−１ａ）の下流に、広くなった横断直径を有する領域（４−１ｂ）を備える、第１のねじ付き部分（４−１）と、
−  互いにねじ留めすることによって前記第１のねじ付き部分に対して並進方向に変位させることが可能な第２のタップ付き部分（４−２）とを有し、
−  前記第２のタップ付き部分（４−２）が、前記第２のタップ付き部分に対する前記第１のねじ付き部分の相対的な回転を駆動する前記棒制御支柱の回転から生じる相対的なねじ留めによる前記２つの前記ねじ付き部分（４−１）及びタップ付き部分（４−２）の相対的な並進のため、前記第１の部分の広くなった直径の前記領域（４−１ｂ）に遭遇すると、径方向に離れる方へ動く前記可撓性フィンガを支承することを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
線形の並進運動を伝達する前記第１の磁気結合システム（６ａ）が、
−  軟鉄板のリングによって分離された好適にはネオジウム−鉄−ホウ素の合金の永久磁石リング（６ｃ）のスタックの形で前記回転側壁と同軸に配置された永久磁石のブロックからなる第１の外部構成要素（６ａ−１）と、
−  前記チャンバ（５）の前記回転側壁と同軸に配置され、少なくとも前記棒制御支柱（３）の前記上部部分に締結された軟鉄リングのスタックからなる第１の内部構成要素（６ａ−２）とを備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の内部構成要素と前記第１の外部構成要素の両方がそれぞれ、軟強磁性要素によって分離された交互配置の永久磁石を備えることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
回転運動を伝達する前記第２の磁気結合システム（６ｂ）が、
−  好適にはネオジウム−鉄−ホウ素の希土類合金である、前記チャンバの前記回転側壁（５ｂ）と同軸に配置された永久磁石の環状ブロックからなる第２の外部構成要素（６
ｂ−１）と、
−  少なくとも前記チャンバの前記回転側壁と同軸に配置された前記案内シャフト（７）の上部部分（７−１）に締結された軟鉄要素からなる第２の内部構成要素（６ｂ−２）とを備えることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
回転運動を伝達する前記第２の磁気結合システム（６ｂ）が、
−  前記チャンバの前記回転側壁（５ｂ）から同じ径方向の距離をあけて横に並べて配置された軟鉄要素によって分離された永久磁石のアセンブリからなり、前記要素のそれぞれの輪郭がそれぞれ、円弧区間の形状（６ｄ−１）、好適には同じ円弧区間を有する、第２の外部構成要素（６ｂ−１）と、
−  前記案内シャフト（７）の前記上部部分（７−１）の前記長手方向軸（ＸＸ’）から同じ径方向の距離をあけて横に並べて配置された軟鉄要素のアセンブリからなり、前記要素のそれぞれの輪郭がそれぞれ、同じ円弧区間の形状（６ｄ−２）、好適には同じ円弧区間を有する、第２の内部構成要素（６ｂ−２）とを備えることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の操作装置を使用して、燃料棒（１４）間に配置されたシース（１２）に対する吸収棒（１１）の相対的な並進によって、原子炉、好適にはナトリウム冷却式の高速中性子炉型（ＦＮＲ−Ｎａ）の燃料アセンブリ（１４）によって放出される中性子の流れを制御するために使用される吸収棒を操作するための方法。
【請求項１５】
前記操作装置が、好適には請求項６又は７と組み合わせて請求項５に記載のものであり、前記原子炉が、前記磁気吸引カップ（８）及び好適には前記磁気ダンパ装置（９）の電源を切断することによって、前記棒制御支柱及び前記把持手段によって前記棒制御支柱に締結された前記吸収棒の自由重力落下によって自動的に停止されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉、好適には高速中性子炉型（ＦＮＲ）、特にナトリウム冷却式の、出力を制御すべく使用される吸収棒を操作するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、原子炉内では、原子炉の中性子出力を制御することを可能にする中性子吸収材料、たとえばホウ素ベースの材料の吸収棒を使用して、連鎖反応の一定の制御が提供される。これらの吸収棒は、「制御棒」としても公知である。これらの吸収棒は、燃料棒間のシース内で垂直方向に並進することができるように垂直方向に配置される。これらの吸収棒は、所望の中性子の流れに応じて、引き上げ（抜き取り）又は垂直方向に並進させることができる。したがって、これらの吸収棒は、原子炉を制御することを可能にする。より厳密には、吸収棒はシース内に収納されており、原子炉の芯を構成する高密度の束をともに形成するように、燃料アセンブリと同一の幾何形状（特に、６角形の形状）の横断面を有する。吸収棒がハウジング内にあるとき、燃料アセンブリの出力はゼロであり、ハウジングの外側に位置決めされたとき、吸収棒の抜き取りの高さに応じて、ゼロから最大値までの出力で調整される。
【０００３】
高速中性子炉は、熱中性子炉に比べてより完全に、核分裂性材料（ウラン及びプルトニウム）を核燃料として使用するように設計される。冷却剤は、ナトリウムなどの液体金属又はヘリウムなどのガスとすることができる。
【０００４】
本発明は、より詳細には、それ自体燃料棒内に配置されたそのシースに対する吸収棒の相対的な並進によって、ナトリウム冷却式高速中性子炉型（ＦＮＲ−Ｎａ）の原子炉の燃料アセンブリによって放出される中性子の流れを制御するために使用される吸収棒を操作する方法に関する。
【０００５】
当該技術分野で「棒制御機構」として一般に周知の吸収棒を操作するための装置の予期される機能は、
−  所与の位置で吸収棒を保持すること、
−  原子炉の芯を構成している燃料アセンブリの間にて、シースの形態にあるハウジングに相対して吸収棒の挿入又は抜き取りを実行すること、
−  原子炉を停止させるための緊急要求の場合に吸収棒をそのハウジング内へ落とすことである。
【０００６】
従来作製され又は動作中の原子炉に存在する吸収棒を操作するための様々なタイプの装置は、実質上同じ設計を有する。これらの装置は、図１に示すように、
−  原子炉タンクの閉鎖スラブ１０の上方に配置され、棒制御支柱３として一般に知られている支柱の上部部分を密閉し、機械伝達２−２、２−３及びピニオン／ラック又は留めねじ型の変位の制御の電動手段２−１を密閉する上部モータ室２と、
−  その上端部で前記制御支柱の並進方向の変位を制御する前記電動手段２−１と、その下端部で吸収棒を把持するための装置４又はグリッパとの間の物理的リンクとして作用する前記棒制御支柱３と、
−  制御支柱３の延長部内に配置されて制御支柱３と位置合わせされた吸収棒１１（図１Ａに表す）の上端部を掴むことが可能である前記グリッパ４と、
−  棒制御支柱の中心凹部内に配置され、前記電動化室２内の電動手段によって制御され、棒制御支柱３から独立して垂直方向に並進するその変位によってグラブ・フィンガなどのグリッパの開放／閉鎖動作を制御する第２のグリッパ制御支柱５−１と、
−  原子炉のバットの閉鎖スラブ１０を横切り、前記バットの内側に延び、棒制御支柱３の下部部分を密閉し、閉鎖スラブの下に延びる案内シース３ａと、
−  前記案内シースの内側の前記棒制御支柱の並進を許可することによって前記案内シース３ａと前記棒制御支柱３との間の空間を閉鎖する金属ベローズの形の第１の可撓性の封止式閉鎖手段７ｂと、
−  棒制御支柱３の内側で前記グリッパ制御支柱５−１の並進を許可することによって前記棒制御支柱３とグリッパの第２の制御支柱５−１との間の空間を閉鎖する金属ベローズの形の第２の可撓性の封止式閉鎖手段７ａとを備える。
【０００７】
棒制御支柱と同様に、第２のグリッパ制御支柱は、モータ室２まで通っている。
金属ベローズ７ａ、７ｂは、原子炉バット内に収容される高温の液体ナトリウムの蒸発から生じるナトリウム・エアロゾルから、バットの内側及びバットの上のモータ室の内側で棒操作装置の可動部分を形成する操作装置と相対的に変位して協働する電動化手段及び他の機械要素を保護する。
【０００８】
前記可撓性の閉鎖ベローズがない場合、ナトリウム・エアロゾルは、相対的に変位する機械要素間に摩擦の増大を引き起こすはずであり、「低温」部分上に固体堆積物の形で固定され、それらの動作を阻止するはずである。
【０００９】
棒操作装置は、
−  棒制御支柱３及び棒制御支柱３に取り付けられた吸収棒１１の落下を含む可動機器の重力落下による原子炉の高速自動停止のための装置８ｂであって、２つの金属部分（可動部分上に配置されたものを含む）をともに磁気的に保持する電磁石８ｂの切換えによってこの落下を操作することができる装置８ｂと、
−  可動部分の重力落下を減衰させる装置９ａであって、このダンパが概してガス又はオイル式である、装置９ａと、
−  上部室２の内側にナトリウム・エアロゾルに対する障壁として作用するアルゴンガスを射出する装置（図１には図示せず）とをさらに有する。
【００１０】
棒操作装置の可動部分による垂直方向の並進及びコントローラの並進によるそのシース１２からの吸収棒１１の抜き取りは、芯の反応性レベルを変動させることを可能にする。この制御モードは、正常動作である。
【００１１】
芯の反応性の高速停止を必要とする状況で、棒操作装置は、非常に短い時間で吸収棒をバットの内側のそのハウジング内へ挿入することを可能にし、したがって原子炉の停止に必要な抗反応性を引き起こす機能を有していなければならない。折り返し位置内への吸収バーの挿入は、操作装置の可動部分の重力落下によって引き起こされる。この重力落下は、ロッキング構成要素８ｂの解放によって行われ、吸収棒をその下端部で把持した状態で、装置の可動部分の機械要素の落下を可能にする。この動作は減衰装置９ａによって支援され、これにより、トラック端部で可動機構の重力落下のエネルギーを減衰させて、吸収棒の完全性を保つことを可能にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
数十年にわたって存在する棒制御装置の使用は、特定の数の機械的な動作の欠陥を示してきた。本発明は特に、ナトリウムが支柱に沿って立ち上がることを招いた封止式金属ベローズの摩耗又は破損から生じる機械的欠陥に対処することに関する。これらの漏れは、可動機械部分上にナトリウム・エアロゾル堆積物の蓄積が観察されたことの原因であり、保守動作を必要とする機構の摩擦又はさらには異常停止及び阻止を引き起こす。
【００１３】
本発明は、より概略的には、装置の概略的な設計を簡略化してその保守動作時間を低減させるという目的を有する。
したがって、本発明の主な目的は、これらの既存の棒操作装置の信頼性を強化することであり、装置の遭遇する欠陥は、可動機械部分に入って機械的な閉塞を生じさせるナトリウム・エアロゾルの腐食作用の結果であり、本質的には金属ベローズの破損によって引き起こされる。
【００１４】
本発明者らは、金属疲労の現象に対する耐性がより強い波の形状、又は封止の破損前に第１のジャケットの穿刺の検出を可能にする２重ジャケットの設置に関する、封止式金属ベローズを改善する解決策を求めてきた。しかし、この最終結果は、封止の損失の出現を遅延させるだけである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
これが、本発明が、設備による金属ベローズの交換を含む新しい棒操作装置を提供する理由であり、この設備は、
−  ナトリウム環境の雰囲気中の棒制御支柱を、ナトリウム環境の外側で接触による機械運動の伝達のための室のすべての構成要素から分離する静電閉じ込め障壁と、
−  ナトリウム環境の外側の前記閉じ込め障壁の外側でモータ室の内側に存在する接触によって運動を機械的に伝達する装置に加えて、前記閉じ込め障壁を通じた前記棒制御支柱への機械運動の非接触伝達のための磁気結合装置とを含む。
【００１６】
この運動の伝達は、非磁気封止シュラウドの形で非磁気材料から作られた閉じ込め障壁を通って作用する磁気結合システムの実装を示唆する。
より厳密には、本発明は、原子炉、好適にはナトリウム冷却式の高速中性子炉（ＦＮＲ）を制御するための吸収棒を操作するための装置であって、
−  原子炉バットの閉鎖スラブ上に位置決めされ、棒制御支柱として知られている第１の支柱の変位に対する制御を伝達する電動手段を密閉する上部モータ室と、
−  その上部部分が前記モータ室内に延び、その下部部分が、前記バットの内側に延びる案内シース内に延び、原子炉バットの閉鎖スラブの凹部を横切る、前記棒制御支柱と、
−  前記棒制御支柱の下端部に締結された、吸収棒を把持するための、グリッパとして知られている装置であって、前記グリッパが、棒制御支柱の延長部内に配置されて棒制御支柱と位置合わせされた吸収棒の上端部を掴むことが可能である、装置と
を備える装置において、
−  前記上部室の内側に配置された非磁気材料から作られ、シュラウドの形であり、好適には円筒形の回転側壁を備え、その底面で開いており、前記案内シースによって横切られる閉鎖スラブの凹部の周りで原子炉バットの閉鎖スラブに封止式に締結された、封止式静電閉じ込めチャンバと、
−  機械接触なく線形の並進運動を伝達する第１の同期磁気結合システムであって、
−  好適には軟強磁性要素によって分離された交互配置の永久磁石からなる永久磁石のブロックを備え、前記ブロックが、前記閉じ込めチャンバの外側で前記上部モータ室の内側に配置され、垂直方向に並進することが可能である、第１の外部構成要素、及び
−  少なくとも１つの軟強磁性要素を備え、前記閉じ込めチャンバの内側に配置され、前記棒制御支柱の上部部分と一体化された、第１の内部構成要素を備え、前記第１の外部構成要素及び前記第１の内部構成要素の磁気結合力により、第１の外部構成要素が垂直方向に並進して変位されるとき、前記第１の内部構成要素及び棒制御支柱が、前記垂直方向の並進方向の変位に追従することを可能にする、第１の同期磁気結合システムと、
−  前記第１の磁気結合システムの前記第１の外部構成要素の垂直方向の並進方向の変位を伝達する第１の電動機械手段を備える前記モータ室とを備えることを特徴とする装置を提供する。
【００１７】
前記第１の外側及び内部構成要素は、封止式閉じ込めチャンバの側壁の両側で、磁気リンクを可能にする空気間隙を挟んで互いに面して配置されることが理解されよう。
本明細書では、「軟強磁性要素」という用語は、磁性を指し、すなわちこの材料の主な特性が、消磁しない硬磁性材料、特にネオジウムなどの希土類から作られた材料とは異なり、容易に磁化し、磁界の影響を受けなくなった後はその磁化能力を迅速に失うことを指す。
【００１８】
１実施形態では、前記第１の内部構成要素及び前記第１の外部構成要素の２つがそれぞれ、軟強磁性要素によって分離された交互配置の永久磁石を備える。この構成は、結合力を増大させ、結合部の寸法を低減させることを可能にする。
【００１９】
より詳細には、前記上部モータ室は、好適にはギア付きモータ型の第１のモータを密閉し、接触によって変位を伝達する第１の機械手段と協働し、第１の機械手段は、第１のギア列と、少なくとも１つの遊星ローラねじ又は１つのボールねじとを備える。
【００２０】
本発明による装置の前記封止式静電閉じ込めチャンバは、バットからくるナトリウム・エアロゾルの機械的に侵食性の環境を前記チャンバの内側に閉じ込め、運動伝達チェーンとの接触によって相対的に運動する機械部分を漏れのリスクなく前記チャンバの外側で絶縁することを可能にする。これは、封止式チャンバの壁を通って作用する棒制御支柱に運動を伝達する前記磁気結合部を実施することによって可能になる。
【００２１】
本発明の利益は、ナトリウム・エアロゾルの侵食性環境の外側に配置することによって、接触による機械伝達のチェーンを保護しながら、侵食性環境内に位置する単一の構成要素（本明細書では、棒制御支柱）への機械運動の伝達を保証する可能性にある。実際には、本発明は、既存の装置で記録されているナトリウム・エアロゾルに対する故障をなくすことを可能にする。ナトリウム・エアロゾルの存在下で機械的な隙間がほとんどないことによりいかなる部分も互いに相対的に運動しなくなることで、摩擦による摩耗及び閉塞のリスクがなくなる。
【００２２】
さらに、接触による機械伝達チェーンの機械的に相対的に変位する構成要素はすべて、ナトリウム・エアロゾル環境の外側にあるため、それによって、保守状況にある操作者にとっての化学的な危険及び核の危険が低減され、核の除染及び化学的な除染の必要が棒制御支柱に制限される。したがって、封止式の壁／チャンバを通して侵食性媒体内の構成要素と機械的に相互作用する磁気結合技術によって提供されるこの能力は、あらゆる核汚染の伝搬を制限することをさらに求めている核の分野で特に有利である。
【００２３】
非接触で、したがって摩耗しない磁気結合部の利益はまた、装置に対する保守動作時間を大幅に低減させ、その利用可能性を増大させることである。
閉じ込めチャンバでは、グリッパの制御支柱による把持の起動が、棒制御支柱とは区別されるように、閉じ込めチャンバの壁を通って並進方向に制御される。さらに、グリッパの制御支柱を保持した場合、２つの棒間の間隙内にナトリウム・エアロゾルが存在するというリスクが残るはずである。これらを考慮すると、本発明では、棒制御支柱の上部部分内へ挿入された案内シャフトを回転させることによって、封止のバリアを貫通して作用する第２の磁気結合部によって作動される新しいタイプのグリッパを必要とするという結論に達した。
【００２４】
好適には、本発明による棒操作装置は、
−  その長手方向軸に沿って前記棒制御支柱の回転方向の変位を伝達する第２の電動機械手段を備える前記上部モータ室と、
−  その長手方向軸に沿った前記棒制御支柱の回転によって、それぞれ前記制御棒の端
部を掴み又は解放するように作動させることが可能な前記グリッパとをさらに備える。
【００２５】
既存の棒操作装置のクランプ制御支柱がなくなることで、前記チャンバの内側で相対的に運動する接触部分の機械的な間隙が消え、機械的閉塞を引き起こすはずのエアロゾル堆積物のおそれがなくなる。
【００２６】
より詳細には、前記制御支柱の下端部にある前記グリッパは、複数のフィンガを備えるグラブを形成し、グラブは、後退位置では棒制御支柱の軸の方向に配置され、棒制御支柱の軸方向の回転の作用を受けると、可逆的に、棒制御支柱の軸から角度的に離れる方へ動きかつ／又は径方向に伸張するように旋回又は屈曲し、吸収棒の上部部分と協働してそれ自体をその位置で阻止し、吸収棒を掴むことが可能である。
【００２７】
より詳細には、前記グリッパは、ねじ留めによる螺旋状の接続で互いに協働する少なくとも２つの部分を備え、
−  棒制御支柱の端部と一体化された第１のねじ付き部分であって、前記第１の固定部分が、そのねじ付き部分の下流に、広くなった横断直径を有する領域を備える、第１のねじ付き部分と、
−  互いにねじ留めすることによって前記第１のねじ付き部分に対して並進方向に変位させることが可能な第２のタップ付き部分とを有し、
−  前記第２のタップ付き部分は、第２のタップ付き部分に対する第１のねじ付き部分の相対的な回転を駆動する棒制御支柱の回転から生じる相対的なねじ留めによる２つのねじ付き部分及びタップ付き部分の相対的な並進のため、前記第１の部分の広くなった直径の前記領域に遭遇すると、径方向に離れる方へ動く前記可撓性フィンガを支承する。
【００２８】
好適には、装置は、前記棒制御支柱の上部部分の中心凹部内へ、好適には前記封止式閉じ込めチャンバの回転側壁の長手方向軸内に挿入される、案内シャフトとして知られている第２の支柱を備え、前記制御支柱は、前記第１の磁気結合システムによって並進方向に作動されたとき、前記案内シャフトに対して摺動することが可能であり、前記案内シャフトは、垂直方向の並進が阻止され、その長手方向軸（ＸＸ’）の周りで回転方向に駆動されることが可能であり、前記案内シャフトは、その長手方向軸（ＸＸ’）の周りの案内シャフトの回転がその長手方向軸（ＸＸ’）の周りの棒制御支柱の回転を駆動するように、前記中心凹部と協働することが可能である。
【００２９】
したがって、棒制御支柱の回転は、案内シャフトの回転から生じる。
より詳細には、案内シャフトの横断面の形状が、前記棒制御支柱の上部部分の中心凹部の形状と協働し、摺動接続（案内シャフトの軸に沿った変位）及び旋回接続（案内シャフトの軸の周りの回転）を一度に提供し、制御支柱が案内シャフトに対して相対的に線形に変位して動くことを可能にし、制御支柱が案内シャフトと同時に回転すること、すなわち摺動旋回接続を可能にし、これは、案内シャフトに対して並進する磁気結合部の相対的な位置とは独立して行われる。
【００３０】
また好適には、本発明による棒操作装置は、
−  機械接触なく回転運動を伝達する第２の同期磁気結合システムであって、
−  少なくとも１つの軟強磁性要素を備え、前記封止式閉じ込めチャンバの内側に配置され、垂直方向の並進が固定され、前記チャンバの長手方向軸に沿って回転方向に変位させることが可能であり、垂直方向の並進が固定された前記案内シャフトと一体化された、第２の内部構成要素、及び
−  好適には軟強磁性要素によって分離された交互配置の永久磁石からなる永久磁石のブロックを備え、前記ブロックが、前記封止式閉じ込めチャンバの外側で前記モータ室の内側に配置され、封止式閉じ込めチャンバの回転側壁の長手方向軸に沿って回転方向に変
位させることが可能である、第２の外部構成要素を備え、前記第２の外部構成要素及び前記第２の内部構成要素の磁気結合力により、前記第２の外部構成要素が回転方向に変位されるとき、前記第２の内部構成要素、前記案内シャフト、及び棒制御支柱が、同じ長手方向軸に沿って前記回転における同じ変位に追従することを可能にする、第２の同期磁気結合システムと、
−  封止式閉じ込めチャンバの回転側壁の長手方向軸に沿った前記第２の外部構成要素の前記回転方向の変位を伝達する第２の電動機械手段を備え、好適には、ピニオン・ギア型の回転方向の変位を伝達する機械手段を密閉する前記上部モータ室とをさらに備える。
【００３１】
より詳細には、前記内部構成要素及び外部構成要素の２つは、並進方向に固定される。
前記第２の外部構成要素及び内部構成要素は、封止式閉じ込めチャンバの壁の両側で、低減された空気間隙を挟んで互いに面して配置され、封止式閉じ込めチャンバの前記回転側壁の長手方向軸に対して同軸に配置されることが理解されよう。
【００３２】
同期磁気結合システムは、当業者には知られている。この技術は、磁気引力の原理、すなわち永久磁石によって生じる磁界の磁気誘導の強度に関係する保持力の存在を適用する。非磁気性の壁の一方の側に位置する永久磁石からなる誘導部分は、磁力線を生成し、次いでこの磁力線は、非磁気性の壁の他方の側に位置する軟強磁性要素の金属部分からなる被誘導部分を閉じ込める。磁気結合技術は、永久磁石と強磁性要素との間の空気間隙が小さいままである限り、非磁気性の壁を通して接触なく運動を伝達することを可能にする。磁気結合部は、線形の並進又は回転を駆動するために使用することができる。非磁気性の封止式シュラウドによって分離される２つの要素は、永久磁石が設置される部分に対する「駆動」又は「誘導」部分、及び磁気的にリンクされた部分に対する「被駆動」又は「被誘導」部分としても知られている。
【００３３】
より詳細には、線形の並進運動を伝達する第１の磁気結合システムは、
−  軟鉄板のリングによって分離された好適にはネオジウム−鉄−ホウ素の合金から作られた永久磁石リングのスタックの形でチャンバの前記回転側壁と同軸に配置された磁石からなる第１の外部構成要素と、
−  チャンバの前記回転側壁と同軸に配置され、少なくとも制御支柱の上部部分に締結された軟鉄リングのスタックからなる第１の外部構成要素とを備える。
【００３４】
永久磁石リング及び軟鉄要素は、２つの内側及び外部構成要素にわたって交互配置のパターンで分散させることができる。この配置は、結合力を増大させ、結合部の寸法を低減させることを可能にする。
【００３５】
同様に、回転運動を伝達する第２の磁気結合システムは、
−  好適にはネオジウム−鉄−ホウ素の希土類合金である、チャンバの前記回転側壁と同軸に配置された永久磁石の環状ブロックからなる第２の外部構成要素と、
−  少なくともチャンバの前記回転側壁と同軸に配置された前記案内シャフトの上部部分に締結された軟鉄要素からなる第２の内部構成要素とを備える。
【００３６】
知られているように、「軟鉄」という用語は、鉄と軟鋼の両方を指す。
より詳細には、回転運動を伝達する第２の磁気結合システムは、
−  チャンバの前記回転側壁から同じ径方向の距離をあけて横に並べて配置された軟鉄要素によって分離された永久磁石のアセンブリからなり、前記要素のそれぞれの輪郭がそれぞれ、円弧区間の形状、好適には同じ円弧区間を有する、第２の外部構成要素と、
−  前記案内シャフトの上部部分の長手方向軸（ＸＸ’）から同じ径方向の距離をあけて横に並べて配置された軟鉄要素のアセンブリからなり、前記要素のそれぞれの輪郭がそれぞれ、円弧の同じ横断面の形状、好適には円弧の同じ横断面を有する、第２の内部構成
要素とを備える。
【００３７】
好適には、本発明による棒操作装置は、前記封止式閉じ込めチャンバの外側で前記上部モータ室の内側に電磁コイルと組み合わされた永久磁石を備える磁気吸引カップとして知られている構成要素を備える原子炉の緊急停止のための装置をさらに備え、それにより、
−  前記吸引カップは、吸引カップ・ベースと一体化され、前記上部モータ室は、前記吸引カップ・ベースの並進方向の変位に対する制御を伝達する第１の電動機械手段を備え、
−  前記電磁コイルの電気的起動は、前記磁気吸引カップの磁石によって生成される磁界を変更し、前記磁界が、第１の磁気結合システムの前記第１の外部構成要素の金属部分を閉じ込め、前記吸引カップと第１の磁気結合システムの第１の外部構成要素との間に磁気接合によるリンクを生じさせ、したがって前記吸引カップ・ベースの変位によって前記第１の外部構成要素の並進方向の変位を提供し、
−  前記電磁コイルの電気的起動がない場合、前記磁気吸引カップの磁石の磁界を再確立し、この磁界は、第１の磁気結合システムの第１の外部構成要素の金属部分上へ誘導されなくなり、したがって前記第１の磁気結合システムの重力落下を許可し、したがって、前記吸収棒が棒制御支柱の下端部にある前記グリッパによって掴まれているとき、前記吸収棒の重力落下を許可する。
【００３８】
磁気吸引カップは、従来技術のように磁気接合力を生じさせるためはなく、永久磁石によって生成される磁束の向きを変更するために、電磁コイルを含むという特殊性を有する。したがって、磁気吸引カップは、２つの状態、すなわちＯＮ及びＯＦＦを有し、これらの状態は、電磁コイルに対して電力を供給するか否かの結果である。電磁コイルがアクティブである場合、インダクタ永久磁石によって生成される磁界は、棒制御支柱、グリッパ、及び吸収制御棒を含む吸収棒の保持のために軸方向に変位するように駆動される１組の構成要素によって形成される支持されるべき可動アセンブリの金属部分を閉じ込める。そうでない場合、インダクタの磁界は、機構の別の部分上へ誘導されて保持を取り消し、棒を落下させる。
【００３９】
この磁気吸引カップは、電磁コイルのみ（磁石に結合されない）が原子炉の自動停止のための装置を提供した従来技術より、パワーの弱い電磁コイルを実施することをさらに可能にする。このアセンブリは、前記吸引カップ・ベースの並進方向の変位を制御する伝達手段が落下させられることなく固定されたままであるため、電磁コイルの非活動化の際に重力落下する可動部分を比較的簡略化することをさらに可能にする。
【００４０】
本発明では、原子炉の緊急停止に対する要求の場合における機構の可動部分の落下エネルギーの吸収は、フーコー電流磁気ダンパによって行われる。
また好適には、本発明による棒操作装置は、第１のダンパ要素を備える磁気ダンパを構成する落下減衰装置を備え、第１のダンパ要素は、第２のダンパ要素に面して相対的に変位して摺動することが可能な永久磁石からなり、第２のダンパ要素は、電気抵抗の低い材料、好適には銅から作られ、第１のダンパ要素の下に配置されており、前記第２のダンパ要素に対する前記第１のダンパ要素の相対的な変位は、原子炉の自動停止のための装置が前記吸収棒の重力落下を許可するときに生じる。
【００４１】
したがって、第２のダンパ要素に対して相対的に変位する第１のダンパ要素の磁界は、フーコー電流を誘導することが可能であり、フーコー電流は、第２のダンパ要素に対する第１のダンパ要素の前記相対的な変位に対抗するラプラス力を生成する。
【００４２】
磁気制動の原理は、磁束の変動から生じることが当業者には知られており、この磁束は、最初は一定であるが、磁気グラウンド及び低電気抵抗のグラウンドの相対的な変位によ
って変更され、低電気抵抗のグラウンド（第２のダンパ要素）に対して相対的に変位する磁気グラウンド（第１のダンパ要素）の磁界は、低電気抵抗のグラウンド（第２のダンパ要素）内に起電力を誘導することが可能であり、この起電力はフーコー電流を生成し、フーコー電流は磁界を生成し、低電気抵抗のグラウンド（第２のダンパ要素）に対する磁気グラウンド（第１のダンパ要素）の前記相対的な変位に対抗するラプラス力を生成する。
【００４３】
より詳細には、磁気ダンパを構成する落下ダンパ装置は、
−  フェルールの形状であり、前記チャンバの外側で前記上部室の底部部分内に固定され、同軸に配置された第２のダンパ要素と、
−  前記第１の磁気結合システムの前記第１の外部構成要素に同軸に締結された永久磁石からなり、原子炉の自動停止のための前記装置が前記第１の磁気結合システムの前記第１の外部構成要素の解放を許可したとき、前記フェルールと前記チャンバの円筒形の側壁との間の環状空間内で、前記フェルール状の第２のダンパ要素の内側で同軸に摺動することが可能な第１のダンパ要素とを備える。
【００４４】
ここで、銅フェルールの形状の導電グラウンドは、閉じ込めシュラウドの外側で上部室の底部部分に締結され、ダンパのインダクティ（ｉｎｄｕｃｔｅｅ）を形成する。磁気グラウンド、好適には希土類合金（ネオジウム−鉄−ホウ素）から作られる永久磁石は、一定の磁界を生じさせてインダクティの前で動くインダクタ部分である。
【００４５】
この実施形態では、インダクタは、可動機器上に配置される。別の構成では、インダクタは別個のものとすることができ、単一の同じ部分をともに形成するようにインダクティ付近に配置して取り付けることができる。後者の場合、可動アセンブリは、その落下中にインダクタに当たり、インダクティに対するその相対的な変位を引き起こす。
【００４６】
この磁気ダンパ装置は、有利には、較正された出口の方へ押されるガスの体積を圧縮するピストンの原理に基づいて動作するガス・ダンパ装置に取って代わる。具体的には、本発明によるフーコー電流磁気ダンパは、必要とされる機械部分の数を大幅に簡略化するという利益を有する。ここで、空気式ピストン型の機構から、一方を他の内側で摺動させるように組み立てられた２つの要素（永久磁石型の磁気インダクタ及び低電気抵抗の材料）からなるシステムへ進む。しかし、最も重要な利益は、ダンパが起動を必要とすることなく常に動作することである。制動力を生成するのは、重力落下する可動アセンブリ上に存在するインダクタの落下の速度である。この制動力は、インダクタの変位に固有である。そのような装置は、いかなる外部条件にも依存しないため、受動動作装置と説明することができ、これは核の安全性の規則に関して大いに評価されている。
【００４７】
したがって、本発明はまた、本発明による操作装置を使用して、燃料棒間に配置されたそのシースに対する吸収棒の相対的な並進によって、原子炉、好適にはナトリウム冷却式の高速中性子炉型（ＦＮＲ−Ｎａ）の燃料アセンブリによって放出される中性子の流れを制御するために使用される吸収棒を操作するための方法を提供する。
【００４８】
より詳細には、原子炉は、前記磁気吸引カップ及び好適には以下に定義する磁気ダンパ・装置の電源を切断することによって、棒制御支柱及び前記グリッパによって棒制御支柱に締結された吸収棒の自由重力落下によって自動的に停止される。
【００４９】
本発明の他の特徴及び利点は、以下の添付の図面を参照しながら例示の目的で与えられる非限定的な以下の説明を読めばより明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】従来技術のＦＮＲ原子炉の吸収棒操作装置の概略垂直断面図。
【図１Ａ】例示の目的のために２つの燃料アセンブリ１４間に位置決めされた吸収棒１１を収容する原子炉バット１３内に配置された本発明による吸収制御棒を操作するための装置の概略垂直断面図。
【図１Ｂ】上部モータ室２の内側の接触によって機械運動を伝達する手段を説明する本発明による吸収制御棒を操作するための装置の概略垂直断面図。
【図２】磁気吸引カップ型の自動停止装置８とともに第１の同期磁気結合システム６ａを含む制御支柱３の並進に関与する様々な別個の構成要素を示す図。
【図３】第２の同期磁気結合システム６ｂを含む本発明による操作装置による吸収棒１１の掴みを制御する機能に関与する様々な構成要素を示す図。
【図４Ａ】封止式閉じ込めチャンバ５の内側の案内シャフト７の回転を制御するように組み立てられた第２の同期磁気結合システム６ｂの様々な要素を示す中央垂直断面図。
【図４Ｂ】封止式閉じ込めチャンバ５の内側の案内シャフト７の回転を制御するように組み立てられた第２の同期磁気結合システム６ｂの様々な要素を示す横断上面図。
【図５Ａ】分離された磁気ダンパ９の様々な構成要素を備える原子炉の自動停止のための制御支柱３の自動解放の機能に関与する様々な構成要素を示す図。
【図５Ｂ】正常動作モードで組み立てられた磁気ダンパ９の様々な構成要素を備える原子炉の自動停止のための制御支柱３の自動解放の機能に関与する様々な構成要素を示す図。
【図５Ｃ】重力落下後の自動原子炉停止モードにおける磁気ダンパ９の様々な構成要素を備える原子炉の自動停止のための制御支柱３の自動解放の機能に関与する様々な構成要素を示す図。
【図６】本発明による把持装置の様々な部分を示す図。
【図６Ａ】その把持フィンガ４ａが、吸収棒１１の上部部分１１ａが掴まれていない後退位置にある、図６の把持装置４を示す図。
【図６Ｂ】その把持フィンガ４ａが、吸収棒１１の上部部分１１ａが把持装置４によって阻止位置で掴まれている伸張位置にある、図６の把持装置４を示す図。
【図７】本発明による磁気吸引カップ８を示す図。
【図８Ａ】吸収制御棒１１に対する制御支柱３及び把持装置４の様々な相対的な位置を表す図。
【図８Ｂ】吸収制御棒１１に対する制御支柱３及び把持装置４の様々な相対的な位置を表す図。
【図８Ｃ】吸収制御棒１１に対する制御支柱３及び把持装置４の様々な相対的な位置を表す図。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
図１Ａは、原子炉バット１３の閉鎖スラブ１０上に配置された本発明による制御棒を操作するための装置１を概略的に表し、２つの燃料アセンブリ１４のみが示されており、吸収制御棒１１が、バットの床面上のその円筒形のハウジング１２内に位置する。本発明による棒制御操作装置１は、棒ハウジング又はシース１２の長手方向軸内に配置された垂直長手方向軸ＸＸ’を有する。
【００５２】
棒制御操作装置１は、吸収棒１１のハウジング１２の上に、前記バットの内側に延びる円筒形の横断面を備える案内シース３ａの内側の垂直長手方向軸ＸＸ’内に配置された棒制御支柱３を備える。
【００５３】
棒制御支柱３は、制御支柱３の下端部に、吸収棒１１の上端部１１ａを掴むことが可能なグラブの形の把持装置４を備える。
操作装置１は、後述する棒制御支柱３を垂直方向に並進させる手段を備える。制御支柱３の垂直方向の並進は、制御棒１１の上端部１１ａが把持装置４によって掴まれているときにそのハウジング１２に対する制御棒１１の挿入及び抜き取りを可能にするように設計
される。
【００５４】
案内シース３ａの上には、その開いた上端部の周りに締結フランジ３ａ−１が取り付けられており、前記フランジ３ａ−１は、原子炉バット１３の閉鎖スラブ１０の凹部１０ａの周りでスラブ１０上に載っている締結スリーブ１０ｂの上部フランジ１０ｂ−１に締結されることを可能にし、前記凹部１０ａは案内シース３ａによって横切られる。
【００５５】
スラブ１０上には、前記凹部１０ａ及び案内シース３ａを覆う上部室２が配置され、この上部室２は、封止式静電閉じ込めチャンバ５を密閉し、封止式静電閉じ込めチャンバ５は、３１６Ｌ型のステンレス鋼などの非磁気材料から作られ、シュラウド状であり、上部室２及び案内シース３ａの長手方向軸ＸＸ’と同じ回転軸の円筒壁５ａ及び５ｂを有する回転面を備える。封止式閉じ込めシュラウド５は、案内シースの上部開口のレベルにあるその底面５ｃで開いており、閉鎖スラブ１０の内側の凹部の開口１０ａに面している。シュラウド５は、その下端部でその開いた底面５ｃの周りに周辺フランジ５ｄを備え、周辺フランジ５ｄは、案内シース３ａの上部締結フランジ３ａ−１上に封止式締結を作製するために使用される。上部室２は、ケーシング２ｃを構成する壁によって区切られており、その下端部で前記案内シース３ａの上部締結フランジ３ａ−１及び／又はシュラウド５の下部フランジ５ｄ及び／又はスリーブ１０ｂの上部締結フランジ１０ｂ−１によって閉鎖される。閉鎖スラブ１０の上のシュラウドの締結の封止は、Ｏリングを使用して行われる。これは、シュラウド５の外側の室２の領域の環境をシュラウド５の内部雰囲気から絶縁することを可能にする。
【００５６】
シュラウド５内に収容された棒制御支柱３の上部部分は、中心凹部３−１を含み、中心凹部３−１の内側には、案内シャフト７として知られている支柱が延びる。案内シャフトの上部部分７−１は、シュラウド５の上部部分の内側で第２の磁気結合部６−ｂ２（後述）の内部構成要素と一体化され、シュラウド５は、棒制御支柱３の上により小さい直径の円筒壁５ｂを有する。案内シャフト７は、その上部部分７−１内で凹部３−１の上に、突出部分又は膨らみ７ａ（図４Ａ）を備え、この突出部分７ａは、案内シャフトを一定の高さで維持し、その長手方向軸ＸＸ’の周りで案内シャフト７の１回転のみを可能にするように、シュラウド５の円筒壁の案内軸受５ｅと協働する。制御支柱３の上部部分の前記中心凹部３−１は、案内シャフト７に沿った制御支柱３の摺動を可能にしてそのハウジング１２に対する制御棒１１の挿入又は抜き取りにより原子炉の反応性を制御することを可能にするのに十分な高さの上に延びる。実際には、棒１１がこのハウジング１２の内側に完全に挿入されたときの原子炉の停止と、ハウジング１２からハウジング１２の上への棒１１の部分的な抜き取りとの間の制御棒１１のこの移動距離は、吸収棒内で、放射性材料（核分裂性領域として知られている）を収容する部分の高さに対応する。
【００５７】
棒１１の上端部１１ａをそれぞれ掴みかつ解放するための把持装置４の開放及び閉鎖の際の作動は、それぞれ一方の方向及び他方の方向におけるその垂直長手方向軸ＸＸ’に沿った棒制御支柱３の回転によって行われる。
【００５８】
案内シャフト７と支柱３の凹部３−１との間の協働は、摺動旋回接続内で行われる。これを実現するために、案内シャフト７は、制御支柱３の上部部分の中心凹部の横断面と同じ正方形の横断面を有し、案内シャフト７は、その垂直長手方向軸ＸＸ’に沿った案内シャフト７の回転が棒制御支柱３の回転を駆動するように、この中心凹部内に挿入される。
【００５９】
上部室２は、２つの同期磁気結合システム６ａ，６ｂを密閉する。第１の同期磁気結合システム６ａは、垂直方向の線形の並進運動を棒制御支柱３に伝達することが可能である。第２の同期磁気結合システム６ｂは、装置の垂直長手方向軸ＸＸ’に沿った軸方向の回転運動を案内シャフト７に伝達することが可能である。
【００６０】
第１の同期磁気結合システム６ａは、第１の磁気結合システムの「インダクタ」部分又は「駆動」部分を構成する永久磁石の第１のブロックを備える第１の外部構成要素６ａ−１を備える。永久磁石のこのブロックは、ネオジウム−鉄−ホウ素から作られた永久磁石のリングを備えるリング６ｃ−１（図２）の同軸スタックからなり、リング６ｃ−１は、軟鉄板のリングによって分離されており、図２に示すように軸方向に穿孔された永久磁石のブロックを構成する。前記リング６ｃ−１は、封止式シュラウド５の主円筒壁５ａによって横切られ、主円筒壁５ａを同軸に取り囲み、前記円筒壁５ａに沿って前記円筒壁５ａの周りを垂直方向に並進することが可能である。
【００６１】
第１の同期磁気結合システム６ａは、「被駆動」又は「被誘導」部分を構成する第１の内部構成要素６ａ−２を備え、第１の内部構成要素６ａ−２はまた、軸方向に穿孔されたブロック６ａ−２を構成する軟鉄リング６ｃ−２のスタックからなり、軟鉄リング６ｃ−２のスタックは、棒制御支柱３の上部部分の周りでこの部分に締結され、棒制御支柱３は、軟鉄リングのスタックの前記ブロック６ａ−２の軸方向の穿孔内に同軸に配置され、この軸方向の穿孔を横切る。
【００６２】
第１の外部構成要素６ａ−１及び第１の内部構成要素６ａ−２は、同じ高さで同軸に配置され、封止式シュラウド５の円筒壁５ａの両側で、低減された空気間隙を挟んで互いに面し、磁気的にリンクされており、その結果、駆動部分６ａ−１が垂直方向に並進して変位されるとき、被駆動部分６ａ−２はこの並進運動に追従する。
【００６３】
第１の内部構成要素６ａ−２が、棒制御支柱３及び該当する場合は吸収制御バー１１の負荷を支承するため、結合部の剛性に応じて支承される負荷の質量に比例する軸方向のずれが観察される可能性がある。しかし、磁気結合部の寸法設定は、当業者には知られているように、このずれが最小のままであり、負荷に対するずれの曲線の線形部分内に収まるように行われ、結合部の剛性を変更しない。
【００６４】
より詳細には、負荷は、棒制御支柱３、グリッパ４、及び吸収制御棒１１を含む吸収棒の操作のために軸方向に変位するように駆動される１組の構成要素によって形成される可動機器に対して３００〜４００ｋｇ程度である。可動機器のこれらの要素はすべて、原子炉芯の管理のための吸収棒１１の上昇の高さに対応する約１メートルの高さにわたって並進させられる。
【００６５】
実際には、ブロック６ａ−１の磁石及び軟鉄のリングのスタックは、±０．５ｍｍ〜±１ｍｍのずれ剛性を得るのに十分な約６００ｍｍの結合高さにわたって磁気結合部を生じさせることを可能にし、４〜５ｍｍの磁気壁に対する空気間隙は６〜７ｍｍであり、したがって壁５ａとそれぞれ第１の外部構成要素６ａ−１及び第１の内部構成要素６ａ−２との間の距離は１ｍｍ未満である。
【００６６】
第１の外部構成要素６ａ−１及び第１の同期磁気結合システム６ａの垂直方向に並進する変位は、第１のモータ２ａ−１を備える第１の電動手段２ａを使用して行われ、第１のモータ２ａ−１は、ギア列２ａ−２を備える接触によって運動を伝達する機械要素と協働し、ギア列２ａ−２は、２つの遊星ローラねじ２ａ−３を備え、遊星ローラねじ２ａ−３は、金属支持部８ａと一体化されたナット２ａ−４の垂直方向に並進する変位を制御する。したがって、２つのローラねじ２ａ−３のシステムの２つのナット２ａ−４は、吸引カップ８を支持する板８ａと一体化される。「遊星ローラねじ」とは、第１のギア列から生じるねじの回転運動を、前記ねじ及び前記ナットの螺旋状のねじ接続によってねじの並進運動に変換する当業者には知られている機構である。
【００６７】
磁気吸引カップ８として知られている要素は、磁気吸引カップ８を第１の外部構成要素６ａ−１に、とりわけ第１の外部構成要素６ａ−１の永久磁石のブロックのリング６ｃ−１のスタックの上部閉鎖板６ｃ（図２）に磁気的にリンクする引力を生成する。
【００６８】
図７に表すように、磁気吸引カップ８は、第１の外部構成要素６ａ−１の上端部のステンレス鋼部分６ｃとのその磁気接合を保証する磁束を生成する永久磁石８−１を備える。磁気吸引カップ８は、前記第１の外部構成要素６ａ−１に対して同軸に配置された軸方向の穿孔８ｃを有する同じ環状の形状を有し、シュラウド５の円筒壁５ａの周りで第１の外部構成要素６ａ−１のリング状の上部部分６ｃに面するように配置される。
【００６９】
磁気吸引カップ８は、前記永久磁石８−１に結合された電磁コイル８−２の電気的起動をトリガすることによって原子炉の自動緊急停止を可能にする装置である。永久磁石８−１に付随する電磁コイル８−２は、次のように永久磁石８−１によって生じる磁界の向きを変更する機能を有する。電磁コイル８−２が電流によって電力供給されるとき、それによって生成される電磁コイル８−２の磁束８−２’は、第１の外部構成要素６ａ−１の上端部の金属板６ｃに接合された永久磁石８−１を保持する磁束８−１’を変更する働きをし、したがって部分６ｃは、磁石８−１の相当な引力を受ける。電磁コイル８−２が電流によって電力供給されなくなったとき、方向８−１’’をとる永久磁石８−１によって生成される磁束は、板６ｃを通過しなくなり、それにより第１の外部構成要素６ａ−１の解放を引き起こす。磁石８−１と板６ｃとの間の残留磁気による接合現象を回避するために、吸引カップ８と閉鎖板６ｃとの間にばねエジェクタを追加することができる。磁石８−１と板６ｃとの間に１ミリメートル程度の空気間隙を配置することが重要である。
【００７０】
したがって、磁気吸引カップ８は、電源の遮断の場合に原子炉の自動停止機構がトリガされることを必要とする核の安全性の要件に準拠している。
原子炉の自動停止のための磁気吸引カップ８は、磁気減衰装置９と協働する。磁気減衰装置９の構造及び動作は、後に説明する。本発明による操作装置１は、磁気落下吸収器装置９を備え、磁気落下吸収器装置９は、図５Ａ〜５Ｃに示すように、
−  金属部分６ｃ’（図５Ａ〜５Ｃ）及び第１の磁気結合システム６ａの第１の外部構成要素６ａ−１の下端部と一体化されたネオジウム−鉄−ホウ素の永久磁石のスタックから形成され、中空の管状形状を有し、その中心穿孔９ｃが封止シュラウド５の前記円筒壁５ａによって横切られる、インダクタ・ブロック９−１と、
−  管状のブロック９−１より広い直径の銅フェルールの形をなし、長手方向軸ＸＸ’と同軸に配置され、封止シュラウド５の下部フランジ５ｄに締結された被誘導部分９−２とから構成される。
【００７１】
第１の外部構成要素が、上記のように磁気吸引カップ８の非活動化によって解放されたときに落下した場合、第１の線形結合システムの第１の外部構成要素６ａ−１の下に配置された磁気ダンパの磁化ブロック９−１は、固定された被誘導内部要素９−２の内側で、内部要素９−２に対して相対的に同軸に変位することが分かる。
【００７２】
低電気抵抗のグラウンド９−２に対する磁気グラウンド９−１の相対的な変位は、磁束の変動のため、知られているように、前記相対的な変位に対抗するラプラス力をもたらし、落下する磁気部分９−１の減速による制動の有効性は、被誘導金属部分９−２に対するその同軸変位速度に比例する。
【００７３】
実際には、本発明による装置の構成では、第１の外部構成要素６ａ−１及び第１の外部構成要素６ａ−１に磁気的にリンクされた可動機器の要素の落下を生じさせる磁気ロック８の非活動化の際、導電要素９−２の影響領域内への磁気ダンパの永久磁石要素９−１の貫入が、フェルール９−２の内側でシュラウド５の底面にある下部周辺フランジ５ｄに対
する磁石ブロック９−１の下端部の機械端部停止の衝撃を最小にするのに十分な制動を生成する。
【００７４】
実際には、銅フェルール９−２は、約６００ｍｍの高さｈ３にわたって延びる。機械端部停止の際の停止前の可動機器の最終的な速度は、約０．２ｍ／秒である。シュラウド５の円筒壁５ａの最大外径は、約１５０ｍｍである。銅フェルール９−２の内径は、約２００〜２５０ｍｍである。図５Ｃに表すように、すべての構成要素６ａ−１及び９−１の可動機器の落下後、第１の外部構成要素６ａ−１の下端部６ｃ’は、円筒壁５ａと銅フェルール９−２との間の環状空間内への磁化インダクタ部分９−１の挿入後、銅フェルール９−２の上端部の真上に到達する。
【００７５】
第２の同期磁気結合システム６ｂは、上記の相対的な回転を防止する摺動接続のため、その長手方向軸ＸＸ’に対する棒制御支柱３の同時回転を駆動するその長手方向軸ＸＸ’に沿った案内棒７の回転を制御する。
【００７６】
第２の同期磁気結合システム６ｂは、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、
−  主円筒壁５ａより小さい直径の円筒壁５ｂを有する上部室のレベルにあるシュラウド５の内側で案内棒７の上部部分７−１に対して同軸に締結され、長手方向軸ＸＸ’から同じ径方向の距離をあけて横に並べられた軟鉄要素のアセンブリからなり、それぞれの前記要素の輪郭がそれぞれ、同じ円弧区間の形状６ｄ−２、好適には同じ円弧区間を有する、円形の横断面を有する第２の内部構成要素６ｂ−２と、
−  封止シュラウド５の上部円筒壁５ｂの外側で、上部円筒壁５ｂ及び第２の内部構成要素６ｂ−２に面して同軸に配置され、チャンバの前記回転側壁５ｂから同じ径方向の距離をあけて横に並べて配置された軟鉄要素によって分離されたネオジウム−鉄−ホウ素から作られた永久磁石要素のスタックからなり、それぞれの前記要素の輪郭がそれぞれ、円弧区間の形状６ｄ−１、好適には同じ円弧区間を有する、第２の外部構成要素６ｂ−１とを備える。
【００７７】
前記第２の外部構成要素６ｂ−１は、第２のモータ２ｂ−１によって作動される第２のギア列２ｂ−２のピニオン伝動によって回転方向に駆動されるピニオン６−１と一体化されるため、その軸ＸＸ’に沿って回転するように機械的に駆動されることが可能になるように取り付けられる。１組の第２の電動回転手段２ｂ、２ｂ−１、２ｂ−２は、上部室２内で封止シュラウド５の外側に配置される。
【００７８】
このように構成された第２の回転結合システム６ｂは、磁気吸引カップ８の非活動化による原子炉の自動停止の際に重力落下する可動機器の一部ではない。
棒制御支柱３の下端部で締結された把持装置４は、吸収制御棒１１の上端部１１ａを掴みかつ解放するための開放及び閉鎖の際に、棒制御支柱３の回転によって作動可能である。これは、第２の回転結合システム６ｂの作動の結果である。より厳密には、図６に示すように、把持装置４は、棒制御支柱３の下端部に締結された第１の要素４−１を備え、第１の要素４−１は、ねじ付きオス部分４−１ａと、ねじ切り４−１ａの下に配置されたねじなし下部部分とを含み、ねじなし下部部分は、より大きい直径の部分４−１ｂと、より小さい直径の下端部分４−１ｃとを含む。グリッパ４の第１の部分４−１は、メスねじ立て４−２ａを含む第２の部分４−２とねじ留めによって協働することが可能である。第２の部分４−２は、第１の部分４−１のねじ切り４−１ａに第２の部分４−２をねじ込むことによって、グリッパがその下端部に取り付けられているときに棒制御支柱３の長手方向軸ＸＸ’の周りに規則的に分散された複数の長手方向フィンガ４ａを支承する。棒制御支柱３の回転の作動は、グリッパ４の第１の部分４−１の回転を駆動し、それにより、回転方向に応じて、メス部分４−２を垂直方向に並進させ又は引き上げることを可能にし、メス部分４−２のメスねじ立て４−２ａは、第１の部分４−１のねじ切り４−１ａと協働す
る。
【００７９】
フィンガ４ａはそれぞれ、外方に回された肩部４ｂによって形成されたラグ型の下端部を含む。可撓性フィンガ４ａは、後退位置において、第２の部分４−２を同軸に覆う第３の部分４−３の下部部分４ｃの下端部停止表面によって、低減された直径の領域４−１ｃの可能な限り近くで維持される。この部分４−３は、管状の上部部分４−３ａと、円錐形状の下部部分４ｃと、部分４−３ａ及び４ｃ間の接続を提供する中間の長手方向接続要素とを含む。長手方向要素４−３ｂ間の開いた領域４−３ｃは、フィンガ４ａの径方向の伸張を許可する。
【００８０】
２つのランドが位置決めされており、一方のランド４−２ｂは部分４−２上に位置し、他方のランド４−３ｄは部分４−３上に位置し、これらのランドは、並進中に回転阻止４−２のために使用され、したがって螺旋状の接続を摺動接続に変換する。
【００８１】
可撓性フィンガ４ａは、メス部分４−２がねじ切り４−１ａで第１の部分４−１に対してその最下部位置に位置決めされるとき、部分４ｃの前記端部停止表面によって後退位置で維持される。
【００８２】
１方向における部分４−２に対する部分４−１の相対的な回転は、ねじ切り４−１ａの上端部への部分４−２の上昇を駆動し、それにより、第１の部分４−１の伸張された直径の表面４−１ｂにラグ４ｂが遭遇したとき、端部停止表面４ｃによって保持されたラグ４ｂを切り離し、フィンガ４ａを径方向の伸張によって互いから離れる方へ動かすことを可能にする。
【００８３】
把持装置の上部部分４−４は、部分４−３の上部部分の上端部と一体化される。この部分４−４は、支柱３に対する部分４−３の相対的な回転を防止するように案内シース３ａの下端部にあるノッチと協働することが可能な形状を含む。
【００８４】
制御棒１１を掴むために、グリッパ４は、後退位置で制御棒１１の上部凹部１１ａ内に挿入される。次いで、棒制御支柱３は、部分４−２に対する部分４−１の回転を生成するように回転させられ、それにより部分４−１との螺旋状の接続にある部分４−２は、上方へ垂直方向に並進するように変位される。それにより、
−  ラグ４ｂ及びフィンガ４ａは、グリッパ４の下部本体４−３の支承表面４ｃに載らなくなり、径方向に伸張するように弛緩して、元の形状を取り戻し、後退位置に抑制されなくなり、
−  制御棒１１の上端部にある内部ハウジング１１ａ内へ再び上昇することによって、ラグ４ｂは外面４ｄを呈し、次いで外面４ｄは、内部ハウジング１１ａの周辺端部停止表面１１ｂと協働し、内部ハウジング１１ａは、図６Ｂに示すように、棒制御支柱３の回転によって、制御棒１１の上部部分の凹部１１ａの内側でグリッパ４を阻止する。
【００８５】
グリッパ４を制御棒１１から取り外すために、逆の方向に回転が生じ、この回転には、部分４−２を下へ戻し、部分４−２のラグ４ｂを制御棒１１の支承表面１１ｂから切り離すという作用がある。部分４−２の下降を駆動する制御支柱３の回転は、ラグ４ｂがもう一度下部部分４−３の端部停止表面４ｃと協働して後退位置で維持されるまで行われ、次いで、並進による第１の同期結合システム６ａを使用してグリッパ４の垂直方向の並進を上昇させることによって、グリッパ４を制御棒１１の上部ハウジング１１ａから切り離すことを可能にする。
【００８６】
グリッパ４のフィンガ４ａは、外部部分４−２上の上部部分で可撓性を有し、フィンガ４ａの下端部にある１組のラグ４ｂは、部分４−３の円錐形の追加の表面４ｃと協働する
円錐形状の外面を有する。
【００８７】
案内シース３ａは、バイオネット装置型のロッキング手段３ｂと協働して棒制御支柱３が頂部位置にあるときに棒制御支柱３のロッキングを可能にすることが可能な案内軸受３ｃを含む。
【００８８】
棒制御支柱３の並進及び回転は、図８Ａに示すように、頂部位置で棒制御支柱３をロック解除することを可能にし、次いで、その下降する垂直方向の並進により、図８Ｂに１２で表すそのハウジングの内側で吸収制御棒１１を把持することを可能にし、図８Ｃに表すように、前記吸収制御棒１１の可変の上方への並進により原子炉の活動を可能にし、それを制御する。
【００８９】
バイオネット・システムによって頂部位置にある機械ロッキング手段３ｂは、磁気吸引カップ８の電源遮断の場合でも棒制御支柱３の落下を防止することを可能にし、したがって、案内シース３ａの内側に棒制御支柱３を残すことによって、上部保持室を取り除くことを可能にする。知られているように、頂部位置における棒制御支柱の機械ロッキングのための手段は、ラグがノッチと一致するように支柱３が回転方向に位置決めされたときに案内シースの内側で軸受３ｃの溝内のノッチと協働するロッキング・ラグを含む。安全ブッシングは、前記ロックされたラグをノッチ内で保持することを可能にし、前記ブッシングは、保持ばねと協働し、手段がロック解除されるとき、アセンブリの上部並進によって切り離されることが可能である。
【００９０】
シャーシ２ｄは、閉鎖スラブ１０の上で可動機器の要素のすべてを支持及び案内する室２の機械構造を形成し、シャーシ２ｄ上に、室２のケーシング２ｃの壁を構成する金属シートが締結される。
【００９１】
上部室２の壁２ｃ、封止シュラウド５の円筒壁５ａ〜５ｂ、第１の外部構成要素６ａ−１及び第１の内部構成要素６ａ−２、磁気吸引カップ８の要素８−１及び８−２、ならびに磁気ダンパ装置９の要素９−１及び９−２はすべて、第２の外部構成要素６ｂ−２及び第２の外部構成要素６ｂ−１、案内シース３ａ、棒制御管３、ならびに案内バー７とともに、すべて装置の垂直長手方向軸ＸＸ’に沿って同軸に配置される。
【００９２】
いくつかの案内軸受３ｄ、３ｅは、案内シース３ａの内側で棒制御支柱３の軸方向の案内を提供する。上部軸受３ｃは、アルゴン雰囲気中にあり、ロッキング手段を棒制御支柱３の頂部位置で支承する。
【００９３】
スリーブ１０ｂ又は案内管３ａの上部フランジに対するシュラウド５の下部フランジ５ｄの締結は、２つの封止Ｏリングによって実現される。
シュラウドと並進する磁気結合部の前記第１の内部構成要素との間の空気間隙（間隙）が詰まるという残留リスクを回避するために、可動機器の内部要素、すなわち棒制御支柱３と一体化された第１の内部構成要素６ａ−２の垂直方向の並進を阻止しうる固体エアロゾル堆積物のリスクを回避するように、シュラウド５の内側でアルゴンの逆圧を確立して、ナトリウム・エアロゾルのあらゆる戻りを防止し、かつ／又はこの領域を１００℃に加熱することが可能である。内部要素の垂直方向の並進は、壁５ａとの接触なしに、並進する第１の同期磁気結合システム６ａの第１の外部構成要素６ａ−１との磁気リンクによって行われる。
【００９４】
それぞれのギア列２ａ−２及び２ｂ−２に付随する同期減速ギア２ａ−１及び２ｂ−１は、シュラウド５の外側の上部室２内の可動機器の並進及び棒制御支柱の回転の制御を提供する位置センサ（図示せず）と協働する。これらのセンサは、特に、並進トラック端部
位置間で並進する第１の磁気結合システム６ａの外部部分６ａ−１の位置、ならびに後退位置及び伸張位置におけるグリッパ４のクランプ４ｂの端部位置間の棒制御支柱の回転位置を制御し、また吸収制御棒１１の上部ハウジング１１ａの端部停止表面１１ｂ上の阻止を制御する。
【００９５】
例示として、装置１は、次のように寸法設定される。
−  上部室２の壁２ｃの外径は、約３５０ｍｍである。
−  案内シースの最も広い部分の外径は、約３００ｍｍである。
【００９６】
−  バット１３の閉鎖スラブ１０の下に延びる案内シースの全体的な長さＬは、約Ｌ＝約１０ｍである。
−  上部室２の高さＨ１は、約Ｈ１＝４ｍである。
【００９７】
−  上部室２の内側のシュラウド５の高さＨ２は、約Ｈ２＝３ｍである。
【図１】
2016206180.tif 000003
【図１Ａ】
2016206180.tif 000004
【図１Ｂ】
2016206180.tif 000005
【図２】
2016206180.tif 000006
【図３】
2016206180.tif 000007
【図４Ａ】
2016206180.tif 000008
【図４Ｂ】
2016206180.tif 000009
【図５Ａ】
2016206180.tif 000010
【図５Ｂ】
2016206180.tif 000011
【図５Ｃ】
2016206180.tif 000012
【図６】
2016206180.tif 000013
【図６Ａ】
2016206180.tif 000014
【図６Ｂ】
2016206180.tif 000015
【図７】
2016206180.tif 000016
【図８Ａ】
2016206180.tif 000017
【図８Ｂ】
2016206180.tif 000018
【図８Ｃ】
2016206180.tif 000019
【外国語明細書】
2016206180000001.pdf