(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、１台の水圧制御ユニットで複数台の制御棒駆動機構を駆動する制御棒挿入システムの動作を、各々１台の水圧制御ユニットと制御棒駆動機構で構成させる制御棒挿入システムを備えた耐震試験装置で模擬することである。【解決手段】  本発明は、制御棒駆動機構が接続されていないスクラム配管に流量制御弁およびその制御装置を備えることを特徴とする。【効果】  本発明によれば、制御棒駆動機構が接続されていないスクラム配管に、制御棒駆動機構が接続されたスクラム配管と同様の流量を発生させることができる。【選択図】  図２
2016114440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水圧制御ユニットと、
前記水圧制御ユニットの下流側に接続された複数のスクラム配管と、
前記スクラム配管のうち、一部のスクラム配管の下流側に接続された制御棒駆動機構と、
残るスクラム配管の下流側に接続された流量制御弁と、
前記流量制御弁を制御する制御装置を備えることを特徴とする制御棒挿入性耐震試験装置。
【請求項２】
請求項１記載の制御棒挿入性耐震試験装置であって、
前記制御棒駆動機構が接続されたスクラム配管に流量センサを備えることを特徴とする制御棒挿入性耐震試験装置。
【請求項３】
請求項１記載の制御棒挿入性耐震試験装置であって、
前記制御棒駆動機構が接続されたスクラム配管に圧力センサを備えることを特徴とする制御棒挿入性耐震試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御棒挿入性耐震試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所は、運転によって放射性物質が生じることから、周囲環境へ影響を及ぼさないように、各種の安全対策が講じられている施設である。日本では、原子炉建屋に地震感知器が設置されており、原子炉は設定値を上回る大きな揺れを感知すると制御棒を炉心に挿入して自動停止するように設計されている。
【０００３】
日本電気協会が発行した「原子力発電所耐震設計技術規程JEAC4601-2008」においては、「制御棒は、基準地震動Ssが起きている状態であっても緊急に挿入されなければならない」および「BWRにおいてはシースが、PWRにおいては制御棒被覆管が、中性子吸収材を保持する機能を喪失していない」と記載されており、制御棒に求められる機能として、地震時の挿入機能と中性子吸収材を保持する機能が挙げられている。さらに、これらの機能については、試験あるいは解析によって、許容基準の適合性を確認しなければならないことが規定されている。
【０００４】
沸騰水型原子炉の場合、制御棒は炉心の下側より挿入される。制御棒は、非挿入時には炉心支持板の下方に配置される制御棒案内管に収められ、その下端はカップリングを介して制御棒駆動機構の駆動ピストンに接続されている。制御棒駆動機構にはスクラム配管を介して水圧制御ユニットが接続され、駆動ピストンは、自動停止時には水圧によって駆動される。自動停止信号が発信されると、水圧制御ユニットのスクラム弁が開き、窒素容器に蓄えられていた窒素ガスの圧力がアキュムレータにて水圧に変換され、この水動力はスクラム配管を伝わって制御棒駆動機構に供給される。制御棒駆動機構の駆動ピストンは供給された水圧によって上昇し、先端に接続された制御棒を燃料集合体の間隙に挿入する。
【０００５】
制御棒挿入機能の耐震性を試験によって確認する装置の一例が、特開2012-8085号公報に開示されている。本背景技術では、液体で満たされた容器内部に原子炉内の燃料を模擬した複数の模擬燃料および制御棒が収納され、該制御棒を前記模擬燃料間に挿入する制御棒駆動装置が取り付けられた試験容器と、該試験容器の周囲に設置された反力壁と、該反力壁に固定され、前記試験容器を一方向に振動させる加振機と、前記試験容器が前記一方向に沿って往復動可能に前記試験容器を支持する支持手段とを備えている。本技術により、試験容器を一方向に加振するときに加振機が負担する試験容器の鉛直荷重を低減させ、実際の地震に近い状態で試験容器を好適に加振することを試みている。
【０００６】
一方、制御棒駆動装置の性能試験装置の例が、非特許文献1に開示されている。本背景技術は、改良型制御棒駆動機構を対象としている。改良型制御棒駆動機構では、1台の水圧制御ユニットにスクラム配管を介して2台の制御棒駆動機構が接続されており、1台の水圧制御ユニットで2台の制御棒駆動機構を駆動する方式をとっている。非特許文献1の性能試験装置では、水圧制御ユニットや制御棒駆動機構、およびスクラム配管などの制御棒挿入システムを構成する機器について、実機と同様の接続形態とすることで、要求仕様に対する性能検証や寿命試験が実施されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2012-8085号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】株式会社  日立製作所, 沸騰水型原子力発電所  改良型制御棒駆動機構について（シールレス型）, HLR-070, (1999), p.34.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の制御棒挿入性耐震試験装置は、沸騰水型原子炉の制御棒挿入動作に関係する基本ユニット、すなわち４体の燃料集合体と１体の制御棒および１台の制御棒駆動機構が加振対象である。このため、１台の水圧制御ユニットで１台の制御棒駆動機構を駆動する従来型制御棒駆動機構や高速型制御棒駆動機構を用いた制御棒挿入システムに対しては、実機と同じ機器の接続形態で試験できる。しかしながら、例えば１台の水圧制御ユニットで２台の制御棒駆動機構を駆動する改良型制御棒駆動機構を用いた制御棒挿入システムに対しては、実機と同じ機器の接続形態で試験を行うためには、２つの基本ユニットを加振する試験設備が必要となる。特許文献１の制御棒挿入性耐震試験装置では、水圧制御ユニットのアキュムレータの容量や圧力を調整し、試験装置で発生する制御棒駆動力が実機条件の場合と同等あるいはそれ以下となるように設定し、制御棒の挿入性に対して同等あるいは厳しい条件での試験を行っている。制御棒駆動力を実機条件の場合よりも小さくなるように設定することは制御棒の挿入性に対して厳しい条件となるので安全側の評価につながるものの、水圧制御ユニットや制御棒駆動機構の水動力伝達系の挙動は実機と異なる。
【００１０】
本発明の目的は、例えば改良型制御棒駆動機構のように、１台の水圧制御ユニットで複数台の制御棒駆動機構が駆動される制御棒挿入システムの動作を、各々１台の水圧制御ユニットと制御棒駆動機構で構成させる制御棒挿入システムを備えた耐震試験装置で模擬することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、改良型制御棒駆動装置を用いた制御棒挿入システムの耐震試験装置において、制御棒駆動機構が接続されていないスクラム配管系に，流量制御弁と制御装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、制御棒駆動機構が接続されていないスクラム配管系に，制御棒駆動機構が接続されたスクラム配管と同様の流量を発生させることができ、例えば改良型制御棒駆動機構のように１台の水圧制御ユニットで２台の制御棒駆動機構を駆動する制御棒挿入システムの動作を、各々１台の水圧制御ユニットと制御棒駆動機構で構成させる制御棒挿入システムを備えた耐震試験装置で模擬することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１に係る制御棒挿入性耐震試験装置の全体概略図である。
【図２】実施例１に係る制御棒駆動機構１１０、スクラム配管１２０、水圧制御ユニット１３０、および制御装置１６０の概略図である。
【図３】実施例２に係る制御棒駆動機構１１０、スクラム配管１２０、水圧制御ユニット１３０、および制御装置１６０の概略図である。
【図４】実施例３に係る制御棒駆動機構１１０、スクラム配管１２０、水圧制御ユニット１３０、および制御装置１６０の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、原子力発電施設の原子炉で利用される制御棒の炉心への挿入機能の耐震性を試験する装置に関する。以下、各実施例について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１５】
本実施例を図１〜図４により説明する。図１は本実施例による制御棒挿入性耐震試験装置の全体概略図を示す図で、図２は実施例１に係る制御棒駆動機構１１０、スクラム配管１２０、水圧制御ユニット１３０、および制御装置１６０の概略図である。本実施例は、改良型制御棒駆動機構を利用した沸騰水型原子炉の制御棒挿入システムの耐震試験装置を対象としている。
【００１６】
試験容器１０の内部には、原子炉内の燃料を模擬した模擬燃料２０、模擬燃料２０間の十字断面の間隙に挿入される制御棒３０、模擬燃料２０を設置する燃料支持金具４０、燃料支持金具４０を設置し、原子炉内の炉心支持板の一部を模擬した模擬炉心支持板５０、模擬燃料２０の上部を支持し、原子炉内の上部格子板の一部を模擬した模擬上部格子板６０、および非挿入時の制御棒３０が収められている案内管７０が設置されている。試験の対象は沸騰水型原子炉の炉心構造の１セル分のため、試験体は、模擬燃料２０は４体、制御棒３０・燃料支持金具４０・案内管７０は各１体で構成される。各模擬燃料２０には、接続治具９０を介して加振機８０が接続され、加振機８０は反力壁１００に固定されている。案内管７０の下方には制御棒駆動機構１１０が設置され、制御棒駆動機構１１０の駆動ピストンに制御棒３０が接続される。さらに制御棒駆動機構にはスクラム配管１２０を介して制御棒の駆動エネルギーを供給する水圧制御ユニット１３０が接続されている。実機の環境を模擬するため、試験容器１０は水で満たされており、試験容器１０に接続されたポンプ１４０とヒータ１５０によって内部水は実機と同様の高温・高圧状態に保たれる。
【００１７】
図２は、実施例１に係る制御棒駆動機構１１０、スクラム配管１２０、水圧制御ユニット１３０、および制御装置１６０の概略図である。分岐部２００の上流側には、窒素ガスが蓄えられた窒素容器１７０と、窒素ガスの圧力を水圧に変換するアキュムレータ１８０が接続されている。この図に示すように、スクラム配管１２０には、水圧制御ユニット１３０のスクラム弁１９０よりも下流に分岐部２００がある。分岐部２００より下流の一方のスクラム配管は制御棒駆動機構１１０に接続されている。他方のスクラム配管には流量制御弁２１０が接続され、さらにその下流のスクラム配管はダンプタンク２２０に開放されている。流量制御弁２１０の動作は、制御装置１６０により制御される。スクラム配管１２０には、分岐部２００と制御棒駆動機構１１０の間に、例えばタービン式流量計のような流量センサ２３０が設置されている。制御装置１６０は、この流量センサ２３０で計測された流量を目標値として流量制御弁２１０を駆動することにより、分岐部より下流のスクラム配管において、制御棒駆動機構が接続されていないスクラム配管に、制御棒駆動機構が接続されたスクラム配管と同様の流量を発生させることができる。これにより、分岐部２００より下流のスクラム配管の双方に制御棒駆動機構が接続された場合と等量の流量が供給されるため、動力源である水圧制御ユニット１３０には、２台の制御棒駆動機構が接続された場合と同じ負荷が作用する。したがって、本実施例により、１台の水圧制御ユニットで２台の制御棒駆動機構を駆動する改良型制御棒駆動機構を用いた制御棒挿入システムの動作を、各々１台の水圧制御ユニットと制御棒駆動機構で構成させる制御棒挿入システムを備えた耐震試験装置で模擬することができる。
【実施例２】
【００１８】
図３は、実施例２に係る制御棒駆動機構１１０、スクラム配管１２０、水圧制御ユニット１３０、および制御装置１６０の概略図である。本実施例では、分岐部２００よりも下流のスクラム配管において、制御棒駆動機構１１０の入口部に、例えばダイヤフラム式圧力計のような圧力センサ２４０ａを設けている。さらに、ダンプタンク２１０に開放されるスクラム配管の出口部にも圧力センサ２４０ｂを設けている。そして、制御装置１６０は、この圧力センサ２４０ａで計測された圧力を目標値として、この値に圧力センサ２４０ｂで計測される圧力が一致するように流量制御弁２１０を駆動する。分岐部２００より下流の双方のスクラム配管において、分岐部と配管末端の圧力差が同じであれば、両配管の流量は等量である。したがって、実施例２によっても、制御棒駆動機構が接続されていないスクラム配管に、制御棒駆動機構が接続されたスクラム配管と同様の流量を発生させることができ、１台の水圧制御ユニットで２台の制御棒駆動機構を駆動する改良型制御棒駆動機構を用いた制御棒挿入システムの動作を、各々１台の水圧制御ユニットと制御棒駆動機構で構成させる制御棒挿入システムを備えた耐震試験装置で模擬することができる。
【実施例３】
【００１９】
図４は、実施例３に係る制御棒駆動機構１１０、スクラム配管１２０、水圧制御ユニット１３０、および制御装置１６０の概略図である。本実施例は、スクラム配管１２０が複数に分岐している。そして、分岐部２００より下流のスクラム配管のうち、１つのラインにのみ制御棒駆動機構１１０を接続し、その他のスクラム配管はダンプタンク２２０に開放され、その途中に流量制御弁２１０が接続されている。それぞれの流量制御弁２１０の動作は、制御装置１６０により制御される。実施例１と同様に、スクラム配管１２０の分岐部２００と制御棒駆動機構１１０の間には、流量センサ２３０が設置され、制御装置１６０は、この流量センサ２３０で計測された流量を目標値としてすべての流量制御弁２１０を駆動することにより、分岐部より下流のスクラム配管において、制御棒駆動機構が接続されていないすべてのスクラム配管に、制御棒駆動機構が接続されたスクラム配管と同様の流量を発生させることができる。分岐部２００より下流のすべてのスクラム配管に等量の流量が供給されるため、動力源である水圧制御ユニット１３０には、複数台の制御棒駆動機構が接続された場合と同じ負荷が作用する。本実施例により、１台の水圧制御ユニットで複数台の制御棒駆動機構を駆動する制御棒挿入システムについても、各々１台の水圧制御ユニットと制御棒駆動機構で構成させる制御棒挿入システムを備えた耐震試験装置で模擬することができる。なお、本実施例の流量制御弁の制御方法については、実施例２のような方法をとることもできる。すなわち、ダンプタンク２１０に開放されるスクラム配管のそれぞれの出口部の圧力が、制御棒駆動機構１１０の入口部の圧力に一致するように流量制御弁２１０を駆動することで、分岐部と配管端部の差圧が等しくなり、制御棒駆動機構が接続されていないスクラム配管に制御棒駆動機構が接続されたスクラム配管と同様の流量を発生させることができる。
【符号の説明】
【００２０】
１０  試験容器
２０  模擬燃料
３０  制御棒
４０  燃料支持金具
５０  模擬炉心支持板
６０  模擬上部格子板
７０  案内管
８０  加振機
９０  接続治具
１００  反力壁
１１０  制御棒駆動機構
１２０  スクラム配管
１３０  水圧制御ユニット
１４０  ポンプ
１５０  ヒータ
１６０  制御装置
１７０  窒素容器
１８０  アキュムレータ
１９０  スクラム弁
２００  分岐部
２１０  流量制御弁
２２０  ダンプタンク
２３０  流量センサ
２４０ａ  圧力センサ
２４０ｂ  圧力センサ
【図１】
2016114440.tif 000003
【図２】
2016114440.tif 000004
【図３】
2016114440.tif 000005
【図４】
2016114440.tif 000006