(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動水を供給するポンプの吐出側に設けたマスターコントロールと、このマスターコントロールと配管接続され前記駆動水を制御する複数の水圧制御ユニットとを具備し、前記水圧制御ユニットは、制御棒を急速挿入するアキュムレータおよびスクラム弁と、前記制御棒を挿入する挿入電磁弁と、一方がドライブピストンの下面側に接続され他方が前記スクラム弁及び前記挿入電磁弁に接続される挿入ラインと、前記制御棒の引抜時に位置決めラッチを外すコレットピストン操作電磁弁と、前記コレットピストン操作電磁弁とコレットピストンの下面側とを接続するコレットピストン操作ラインと、前記引抜動作を行う引抜電磁弁と、前記マスターコントロールと前記挿入電磁弁との間に設けられた駆動水用逆止弁とを有し、前記アキュムレータ１台に対して前記スクラム弁、前記挿入電磁弁、前記挿入ライン、前記コレットピストン操作電磁弁、前記コレットピストン操作ライン、前記引抜電磁弁および前記駆動水用逆止弁を複数設けてなることを特徴とする制御棒駆動水圧装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は沸騰水型原子炉（以下、ＢＷＲという）用制御棒駆動装置（以下、ＣＲＤという）を駆動するための制御棒駆動水圧装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
沸騰水型原子炉の出力は、ＣＲＤにより、炉心に制御棒を挿入または引抜動作させることによって制御される。この水圧式ＣＲＤの駆動は、各ＣＲＤ１対１で対応して設けられた水圧制御ユニットによって行われる。そして、何等かの原因で原子炉を緊急停止しなければならない場合には、全制御棒を一斉に炉心に急速に挿入する、いわゆるスクラム動作が行われる。
【０００３】
図６により従来の一般的な水圧式ＣＲＤの構成を説明し、図７により同じく制御棒駆動水圧装置の概略系統を説明する。
図６において、符号１は、ＣＲＤハウジングで、このハウジング１内に下方からＣＲＤ２が挿入され、収容されている。このＣＲＤ２のシリンダチューブ３内には、インデックスチューブ４およびピストンチューブ５がそれぞれ収容されており、インデックスチューブ４の上端には制御棒（図示せず）が接続され、下端にはドライブピストン４ａが連接されている。
【０００４】
シリンダチューブ３の上部には、コレットピストン６に連接されたコレットフィンガ７が配置されており、コレットピストン６およびコレットフィンガ７は、コレットスプリング７ａによって下方に付勢されている。
【０００５】
コレットフィンガ７は、通常時にインデックスチューブ４の外周面にその長さ方向に沿って設けられた位置決めラッチ溝８に係合して、制御棒の位置決めを行い、コレットフィンガ７が相対的に上昇することにより、これがガイドキャップ９に当接して開き、ラッチ溝８との係合を解くような構成となっている。
【０００６】
ＣＲＤハウジング１にはＣＲＤ２を駆動させるための水圧を供給および排出するための挿入ライン10および引抜ライン11が設けられている。シリンダチューブ３内には、引抜ライン11とコレットピストン６の下面とを結ぶコレットフィンガ解除用流路12が設けられている。
【０００７】
ピストンチューブ５の上部には、ピストンチューブ５内をインデックスチューブ４内の空間と連通する連通口14が設けられ、ドライブピストン４ａの上面はピストンチューブ５内の駆動水流路13を通して、引抜ライン11と連通している。挿入ライン10および引抜ライン11は図７に示す制御棒駆動水圧装置に接続されている。
【０００８】
この制御棒駆動水圧装置は、水源（図示せず）に接続されたポンプ15と、このポンプ15の吐出側に設けられたマスターコントロール16と、このマスターコントロール16と配管で接続され駆動水流路の切換および駆動水の制御を行う水圧制御ユニット18とから主に構成されている。
【０００９】
マスターコントロール16には、流量調整弁16ａと圧力調整弁16ｂが直列に接続され、また圧力調整弁16ｂをバイパスするようにして安定化弁16ｃがそれぞれ備えられている。
【００１０】
流量調整弁16ａの上流側は充填水ヘッダ20に配管17ａにより接続し、圧力調整弁16ｂの上流側は駆動水ヘッダ21に配管17ｂにより接続し、圧力調整弁16ｂの下流側は冷却水ヘッダ22に配管17ｃにより接続している。さらに圧力調整弁16ｂの下流側は逆止弁16ｄおよび配管17ｄを介して排水ヘッダ23に接続している。
【００１１】
水圧制御ユニット18は、上記ＣＲＤ２に１対１で対応して複数個設置され、ＣＲＤ２とは挿入ライン10および引抜ライン11により接続している。水圧制御ユニット18には、アキュムレータ25が組込まれるとともに、駆動水の流れ方向を制御する計４個の方向制御弁18ａ，18ｂ，18ｃ，18ｄが備えられている。なお、符号19，24は接続配管26ａ，26ｂ，26ｃ，26ｄは逆止弁で、また符号27はスクラム入口弁、28はスクラム出口弁、29はスクラム排出ヘッダを示している。
【００１２】
つぎに上記構成のＣＲＤ２の挿入および引抜動作について説明する。
制御棒（図示せず）を挿入する場合には、図示しない中央制御室からの挿入信号に応答して水圧制御ユニット18内の方向制御弁18ａ，18ｄが開き、マスターコントロール16内の駆動水圧力調整弁16ｂで調整された駆動水が駆動水ヘッダ21を通って圧力制御ユニット18内に入り、さらに方向制御弁18ａから挿入ライン10を通ってＣＲＤ２内のインデックスチューブ４を押し上げる。
【００１３】
一方、インデックスチューブ４とピストンチューブ５間の水は、引抜ライン11を介して方向制御弁18ｄから排出ヘッダ23を通ってマスターコントロール16に戻り挿入動作が行われる。
【００１４】
制御棒（図示せず）を引抜く場合には、まず水圧制御ユニット18内の方向制御弁18ａ，18ｄが短時間開き、その間にコレットフィンガ７にラッチ溝８を介して掛かっている制御棒（図示せず）とインデックスチューブ４の荷重を除荷し、続いて方向制御弁18ｂ，18ｃが開かれる。
【００１５】
すると駆動水は、方向制御弁18ｃから引抜ライン11を通ってＣＲＤ２に作用し、このＣＲＤ２内で二方向に分かれ、一方はコレットフィンガ解除用流路12を通ってコレットピストン６に作用しコレットフィンガ７をガイドキャップ９を介して押し広げてインデックスチューブ４のラッチ溝８との係合を解除する。
【００１６】
他方はピストンチューブ５内の流路13を通ってその上部の連通口14からインデックスチューブ４内に入り、このインデックスチューブ４のドライブピストン４ａを下方へ押し下げるように働く。
【００１７】
これにより、ドライブピストン４ａの下面の水は、挿入ライン10を介して方向制御弁18ｂから排水ヘッダ23を通ってマスターコントロール16に戻り引抜動作が行われる。
【００１８】
つぎに、緊急停止（スクラム）時の動作について説明する。
スクラム用のエネルギ源として、常時ポンプ15の吐出側が逆止弁26ｃを介して接続された水圧制御ユニット18内のアキュムレータ25に蓄積された水圧を利用し、非常時のスクラム信号に応答して、スクラム入口弁27およびスクラム出口弁28を急速に開弁する。
【００１９】
これによって、アキュムレータ25内の水圧がスクラム入口弁27を介して挿入ライン10からＣＲＤ２に作用し、ドライブピストン４ａを急速に押し上げ、かつインデックスチューブ４とピストンチューブ５間の水を引抜ライン11およびスクラム出口弁28を介して常時大気圧のスクラム排出ヘッダ29に急速に排出することによってスクラム動作が行われる。
【００２０】
以上のような挿入、引抜およびスクラム動作をしない通常運転時には、常時マスターコントロール16から冷却水ヘッダ22、水圧制御ユニット18および挿入ライン10を介してＣＲＤ２に冷却水が供給されている。なお、充填水ヘッダ20、駆動水ヘッダ21、冷却水ヘッダ22および排出ヘッダ23の各ヘッダは、図示しない他の複数の水圧制御ユニットに接続されている。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の構成においてはＣＲＤ２の外部配管として挿入ライン10と引抜ライン11の２本の配管がＣＲＤ２１体当りに必要となり、たとえば110 万ｋｗ級の原子力発電所では370 ラインの配管となり、大きな配管スペースが必要となるとともに配管の製作、据付の費用、工期も大きなものとなる課題がある。
【００２２】
ところで、近時引抜ラインを不要とするＣＲＤが提案されているが、このＣＲＤには引抜ラインが設けられていないため、スクラム時にスクラム出口弁28が開してドライブピストン４ａの上面、すなわちインデックスチューブ４とピストンチューブ５間の圧力を大気圧のスクラム排出ヘッダ29に排出できない。これにより、原子炉内圧力に対抗して制御棒を挿入することとなり、アキュムレータ25を高圧化する必要がある。
【００２３】
また、この種ＣＲＤのドライブピストン４ａにはピストンチューブ５との間にシールリングがないため、スクラム時の必要水量が増大するのでアキュムレータの大容量化も必要となる。一方、通常の制御棒の挿入・引抜動作は１本ずつ行う必要があるため、ＣＲＤと１対１で対応させることとなり、ＣＲＤと同数の水圧制御ユニットが必要となる。
【００２４】
このように、引抜ラインが設けられていないＣＲＤは、水圧制御ユニット18の数が同じで、水圧制御ユニット18内のアキュムレータ25が高圧化、大容量化となるため、水圧制御ユニット18が大型化し、かつ大きな据付スペースを必要とし、それに伴って水圧制御ユニット18の製作、据付が複雑となり、工事が長期にわたる課題がある。
【００２５】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、水圧制御ユニットを簡素化およびコンパクト化して据付スペースを削減し、製作、据付が容易で工期の短縮を図ることができる制御棒駆動水圧装置を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、駆動水を供給するポンプの吐出側に設けたマスターコントロールと、このマスターコントロールと配管接続され前記駆動水を制御する複数の水圧制御ユニットとを具備し、前記水圧制御ユニットは、制御棒を急速挿入するアキュムレータおよびスクラム弁と、前記制御棒を挿入する挿入電磁弁と、一方がドライブピストンの下面側に接続され他方が前記スクラム弁及び前記挿入電磁弁に接続される挿入ラインと、前記制御棒の引抜時に位置決めラッチを外すコレットピストン操作電磁弁と、前記コレットピストン操作電磁弁とコレットピストンの下面側とを接続するコレットピストン操作ラインと、前記引抜動作を行う引抜電磁弁と、前記マスターコントロールと前記挿入電磁弁との間に設けられた駆動水用逆止弁とを有し、前記アキュムレータ１台に対して前記スクラム弁、前記挿入電磁弁、前記挿入ライン、前記コレットピストン操作電磁弁、前記コレットピストン操作ライン、前記引抜電磁弁および前記駆動水用逆止弁を複数設けてなることを特徴とする。
【００２７】
請求項１の発明によれば、水圧制御ユニットの数量を１／２またはそれ以下に減らすことができるので、水圧制御ユニットの簡素化およびコンパクト化が図れ、製作、据付が容易でこれに伴う工期の短縮ができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る制御棒駆動水圧措置の第１の実施の形態を示す概略系統図である。なお、図１中、図７と同一部分には同一符号を付している。
この制御棒駆動水圧装置は、水源に接続したポンプ15と、このポンプ15の吐出側に設けたマスターコントロール16Ａと、このマスターコントロール16Ａと配管17ａ〜17ｃ，20ａ，21ａ，22ａを介して接続した駆動水流路の切換および駆動水の制御を行う水圧制御ユニット18Ａとから主に構成されている。
【００３４】
水圧制御ユニット18Ａは、２台のＣＲＤ２Ａに対応して１台設置され、ＣＲＤ２Ａとは、挿入ライン10およびコレットピストン操作ライン30により接続されている。
【００３５】
マスターコントロール16Ａは、流量調整弁16ａと圧力調整弁16ｂが直列に接続し、圧力調整弁16ｂをバイパスするようにして安定化弁16ｃを接続したものからなっている。流量調整弁16ａの上流側は配管17ａにより充填水ヘッダ20に接続し、圧力調整弁16ｂの上流側は配管17ｂにより駆動水ヘッダ21に接続し、圧力調整弁16ｂの下流側は配管17ｃにより冷却水ヘッダ22に接続している。
【００３６】
前記水圧制御ユニット18Ａには、スクラム時のエネルギ源としての水圧を蓄え２個のスクラム弁31を介して２本の挿入ライン10と接続されたアキュムレータ25と、制御棒駆動時の挿入および引抜動作に応じて流路を切換えるため、挿入電磁弁32ａとコレットピストン操作電磁弁32ｃとが並列に、上記挿入電磁弁32ａと引抜電磁弁32ｂとが直列に配置されたものが２式備えられている。
【００３７】
挿入電磁弁32ａとコレットピストン操作電磁弁32ｃの入口側は逆止弁26ａを介して配管21ａにより駆動水ヘッダ21に接続し、コレットピストン操作電磁弁32ｃの出口側はコレットピストン操作ライン30に接続し、挿入電磁弁32ａの出口側と引抜電磁弁32ｂの入口側からの分岐は挿入ライン10に接続し、引抜電磁弁32ｂの出口側は冷却水ラインの逆止弁26ｂの上流側に配管22ａにより接続している。
【００３８】
一方、水圧制御ユニット18Ａに組込まれたアキュムレータ25は、逆止弁26ｃを介して配管20ａによりヘッダ20に接続され、また前記冷却水ヘッダ22は配管22ａにより、逆止弁26ｂを介してスクラム弁31の下流側の挿入ライン10に接続されている。
【００３９】
つぎに、上記実施の形態の作用について説明する。
マスターコントロール16Ａで調整される圧力水は、充填水圧が最も高いためスクラム用に使用され、駆動水ヘッダ21への駆動水圧力は、２番目に高いため制御棒の挿入および引抜動作時に使用される。冷却水ヘッダ22への冷却水圧力は、最も低いためＣＲＤ２Ａを動作させることができないが、原子炉圧力よりも僅かに高いため、挿入ライン10を通して常時ＣＲＤ２Ａに冷却水を流している。
【００４０】
制御棒（図示せず）を挿入する場合には、図示しない中央制御室からの挿入信号に応答して水圧制御ユニット18Ａ内の片方の挿入電磁弁32ａが開き、駆動水が駆動水ヘッダ21を介して挿入電磁弁32ａから挿入ライン10を通ってドライブピストン４ａの下面に作用し、インデックスチューブ４を押し上げ、挿入動作が行われる。
【００４１】
一方、制御棒（図示せず）を引抜く場合には、片方のコレットピストン操作電磁弁32ｃと引抜電磁弁32ｂが開き、駆動水はコレットピストン電磁弁32ｃおよびコレットピストン操作ライン30を介してコレットピストン（図示せず）に作用し、コレットフィンガ（図示せず）とインデックスチューブ４のラッチが外れ、制御棒（図示せず）とインデックスチューブ４の自重で引抜方向にインデックスチューブ４が動く。
【００４２】
この時、ドライブピストン４ａの下面の水は、挿入ライン10および引抜電磁弁32ｂを介して冷却水ラインに排出されて引抜動作が行われる。そして、冷却水ラインに排出された水は、冷却水ヘッダ22を介して他の水圧制御ユニット18を通って冷却水の一ブラケットして他のＣＲＤ２Ａから原子炉に排出される。
【００４３】
図示しない中央制御室からの挿入または引抜信号が他方の電磁弁に発信されれば、上記と同様に他方のＣＲＤ２Ａに駆動水が供給され、挿入・引抜操作ができる。このように通常時挿入、引抜操作はＣＲＤ２Ａ１台ずつでできる。
【００４４】
つぎに、緊急停止（スクラム）時の動作について説明する。
スクラム用のエネルギ源として、常時充填水ヘッダ20を通してアキュムレータ25内に蓄積された水圧が利用され、この水圧は、非常時のスクラム信号に応答して２台のスクラム弁31が急速に開弁する。
【００４５】
これによって、スクラム弁31を介して挿入ライン10から２台のドライブピストン４ａの下面に作用し、インデックスチューブ４を急速に押し上げることによってスクラム動作が行われる。スクラム動作は緊急停止のためであり、同時に全数のＣＲＤ２Ａを動作させる。
【００４６】
また、以上のような通常の挿入・引抜動作およびスクラム動作をしない通常運転時には、常時マスターコントロール16から冷却水ヘッダ22を介して水圧制御ユニット118 および挿入ライン10から冷却水がＣＲＤ２Ａに供給され原子炉に排出される。
【００４７】
本実施の形態によれば、水圧制御ユニット18Ａ内をアキュムレータ25１台に対して、スクラム弁31、電磁弁32ａ〜ｃ等を２式として、１台の水圧制御ユニット18Ａに２台のＣＲＤ２Ａを接続することにより１プラント当りの水圧制御ユニット18Ａの数量を半減することができる。
【００４８】
つぎに図２により本発明に係る制御棒駆動水圧装置の第２の実施の形態を説明する。
なお、図２中、図１と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。
【００４９】
第２の実施の形態における水圧制御ユニット18Ｂは駆動水ヘッダ21から分岐した配管21ａに１個の駆動水用逆止弁26ａを接続し、この駆動水用逆止弁26ａの下流側に２組の挿入電磁弁32ａおよびコレットピストン操作電磁弁32ｃを設けたことにある。
【００５０】
本実施の形態によれば、作用は第１の実施の形態と同様であるが、水圧制御ユニット18Ｂ内の部品を大幅に減らすことができ、かつ水圧制御装置18Ｂの大幅なコンパクト化と製作コストの低減を図ることができる。
【００５１】
つぎに図３により本発明に係る制御棒駆動水圧装置の第３の実施の形態を説明する。なお、図３中、図１と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。
【００５２】
第３の実施の形態における水圧制御ユニット18Ｃは駆動水ヘッダ21から分岐した配管21ａに１個の駆動水逆止弁26ａを接続するとともに冷却水ヘッダ22から分岐した配管22ａに１個の駆動水用逆止弁26ｂを接続し、この駆動水用逆止弁26の下流側に分岐して２個の引抜電磁弁32ｂと、この引抜電磁弁32ｂの出口側にそれぞれスクラム弁27を設けたことにある。
【００５３】
本実施の形態によれば作用は第１の実施の形態と同様であり、水圧制御ユニット18Ｃ内の部品を減らすことができ、水圧制御ユニット18Ｃのコンパクト化と製作コストの低減ができる。
【００５４】
つぎに図４により本発明に係る制御棒駆動水圧装置の第４の実施の形態を説明する。
なお、図４は本実施の形態の要部のみを概略的に示しており、他の部分は図１ないし図３と同様なので省略し、また同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００５５】
この実施の形態は、アキュムレータ25に接続する充填水用逆止弁26ｃの出口側に設けた２個のスクラム弁31を開−閉制御するパイロット弁33に関するもので、空気系ライン34を分岐して、２台のパイロット弁33を接続し、このパイロット弁33をスクラム弁31に接続している。スクラム弁31とパイロット弁33は１対１で対応して設けられている。
【００５６】
つぎに図５により本発明に係る制御棒駆動水圧装置の第５の実施の形態を説明する。
本実施の形態は第４の実施の形態をより簡素化したものであるので図４と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。すなわち、本実施の形態は空気系ライン34と１個のパイロット弁33を接続し、パイロット弁33の下流側を分岐して、２台のスクラム弁31と接続している。
【００５７】
つぎに第４および第５の実施の形態の作用について説明する。
緊急時に図示しない中央制御室からのスクラム信号に応答して、パイロット弁33が切替わり、スクラム弁31の駆動部の空気を排出することによりスクラム弁31が急開し、アキュムレータ25内の高圧水をＣＲＤ２Ａに供給して、スクラム動作が行われる。
【００５８】
第４の実施の形態によれば、空気系ライン34からパイロット弁33への接続配管を減少できる。第５の実施の形態によれば、空気系ライン34からパイロット弁33への接続配管をより減少できるとともにパイロット弁33をスクラム弁31に対して個々に設ける必要があるので、その数量を削減することができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、水圧制御ユニット１台で２台またはそれ以上のＣＲＤを駆動することができ、１プラント当りの水圧制御ユニット台数を半分またはそれ以下にすることができ、水圧制御ユニットの簡素化、コンパクト化できる。よって、水圧制御ユニットの据付スペースの削減、製作および据付が容易となり、これに伴う工期を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る制御棒駆動水圧装置の第１の実施の形態を示す概略系統図。
【図２】本発明に係る制御棒駆動水圧装置の第２の実施の形態を示す概略系統図。
【図３】本発明に係る制御棒駆動水圧装置の第３の実施の形態を示す概略系統図。
【図４】本発明に係る制御棒駆動水圧装置の第４の実施の形態の要部のみを示す概略系統図。
【図５】本発明に係る制御棒駆動水圧装置の第５の実施の形態の要部のみを示す概略系統図。
【図６】従来の制御棒駆動水圧装置を説明するためのＣＲＤを示す縦断面図。
【図７】従来の制御棒駆動水圧系を示す概略系統図。
【符号の説明】
１…制御棒駆動機構ハウジング、２…制御棒駆動機構、３…シリンダチューブ、４…インデックスチューブ、４ａ…ドライブピストン、５…ピストンチューブ、６…コレットピストン、７…コレットフィンガ、７ａ…コレットスプリング、８…ラッチ溝、９…ガイドキャップ、10…挿入ライン、11…引抜ライン、12…コレットフィンガ解除用流路、13…流路、14…連通口、15…ポンプ、16，16Ａ…マスターコントロール、16ａ…流量調整弁、16ｂ…圧力調整弁、16ｃ…安定化弁、16ｄ…逆止弁、17…配管、18，18Ａ，18Ｂ，18Ｃ…水圧制御ユニット、18ａ，18ｂ，18ｃ，18ｄ…方向制御弁、19…配管、20…充填水ヘッダ、21…駆動水ヘッダ、22…冷却水ヘッダ、23…排水ヘッダ、24…配管、25…アキュムレータ、26ａ…駆動水用逆止弁、26ｂ…冷却水用逆止弁、26ｃ…充填水用逆止弁、26ｄ…スクラム水用逆止弁、27…スクラム入口弁、28…スクラム出口弁、29…スクラム排出ヘッダ、30…コレットピストン操作ライン、31…スクラム弁、32ａ…挿入電磁弁、32ｂ…引抜電磁弁、32ｃ…コレットピストン操作電磁弁、33…パイロット弁、34…空気系ライン。
【図１】
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【図２】
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【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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