(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部案内管の内部に該案内管と同心を保って設けられ、下端に制御棒のアーマチュアを吸着する電磁石を有する駆動軸と、この駆動軸の外面に沿って摺動可能に設けられ、外周縁を前記上部案内管内面に臨ませた環状のディスクを有するカラーと、このカラーの下端に連設され、前記電磁石を貫いて前記アーマチュアにかけて延ばしたロッドを有するプッシュロッドと、このプッシュロッドに設けられ、該プッシュロッドを前記カラーの下端に付勢する弾性体と、前記上部案内管の内面に沿って設けられ、前記電磁石および前記アーマチュアを加熱する面状加熱要素と、この加熱要素からさらに奥深い前記上部案内管の内面にあって前記駆動軸の移動に従う前記カラーの該ディスクと係合可能に設けられた係合部とを備えてなる自己作動型炉停止装置。
【請求項２】
前記プッシュロッドの該ロッド内にコイル状加熱要素を設けたことを特徴とする請求項１記載の自己作動型炉停止装置。
【請求項３】
前記案内管内面と前記面状加熱要素との間に熱絶縁空間を形成したことを特徴とする請求項１記載の自己作動型炉停止装置。
【請求項４】
前記カラーの該ディスクと前記係合部とを互いに密着可能な形状に形成したことを特徴とする請求項１記載の自己作動型炉停止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば高速増殖炉の出力制御に用いられる制御棒駆動装置に付設される自己作動型炉停止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速増殖炉の出力制御は炉心内の一定の深さに制御棒を挿入するか、そこから引き抜く方法により実施することができ、この挿入、引き抜きは制御棒と制御棒脱着機構を介して連結している駆動軸を動作させる制御棒駆動装置によって行われている。制御棒と駆動軸との連結を維持するには駆動軸の下端に設けられた電磁石に制御棒の上端に設けられた磁性体からなるアーマチュアを吸着させる。
【０００３】
また、原子炉スクラム時には電磁石への通電を切って磁力を消滅させ、アーマチュアを電磁石から離して制御棒を引き抜く。通常、この種の装置の電磁石には自己作動型炉停止装置として機能するために所定の温度で消磁するキュリーポイント型の電磁石が用いられる。すなわち、万一、炉心出口温度が急上昇したときに、電磁石はそれ自身の温度が高くなり、所定の温度で磁力が消滅し、自動的にスクラムが行われるようになっている。
【０００４】
従来の制御棒駆動装置の一例を図６に示している。この制御棒駆動装置は回転プラグ１に装着された上部生体遮蔽体２を貫く駆動軸３を有し、この駆動軸３の下端に電磁石４が設けられている。また、制御棒５の上端にアーマチュア６が備えられ、電磁石４が励磁されたとき、その磁力によって駆動軸３と制御棒５とが互いに連結されるようになっている。また、駆動軸３および制御棒５はそれぞれ上部案内管７および下部案内管８内に収容されている。
【０００５】
さらに、制御棒駆動装置は上部生体遮蔽体２の上部に駆動モータ９の動力を駆動軸３に伝えるボールねじ１０およびボールナット１１からなる駆動機構ならびにラッチモータ１２を備えたメンテナンス用ラッチ機構１３を備えている。また、制御棒５の位置を検出する位置検出器１４および駆動軸３が駆動されるときの荷重を検出する荷重検出器１５を備えている。これらの上部生体遮蔽体２上に備えられる各要素はハウジング１６内に収容されている。
【０００６】
このような手段を用いて、たとえばモータ９の始動により、ボールねじ１０が回転すると、ボールナット１１を介して駆動軸３が上方向ないし下方向に駆動され、この結果、制御棒５が駆動軸３の動きに追従して同じ方向に動作するようになっている。メンテナンス時にはラッチモータ１２の駆動によりラッチ機構１３が解放されて駆動軸３との切り離しが可能になる。なお、図中、符号１７は圧力容器内領域を外部空間から密封するカバーガスシールを示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記した自己作動型炉停止装置は供用開始からある期間は電磁石４の保持力が十分高く、また停止動作が適正であることが実証されており、何ら問題がないものである。しかし、一般に、電磁石４は耐用寿命は長いものの、ある程度長い年月を経れば劣化が進むことが予想されるため、供用期間中に劣化の進み具合を保持力を測定し、また停止動作を電磁石４に模擬条件を付与した中で試験するのが望ましい。
【０００８】
電磁石４の保持力を測定するには計器類を関係する機器に装着しなければならないが、従来の炉停止装置にはこうした配慮が欠けており、測定は殆ど実施できない。一方、停止動作試験では電磁石４を加熱してキュリー点温度まで次第に高めて行き、その温度に達したときに消磁してアーマチュア６が実際に離れることを確かめる必要があるが、従来の炉停止装置には加熱手段等が全く備えられてなく、停止動作試験も実施が不可能である。
【０００９】
そこで、本発明の目的は高速増殖炉内で実機と同じ条件を保って電磁石とアーマチュアとの間の保持力を測定でき、しかも所望の温度のもとで停止動作試験を実施できるようにした自己作動型炉停止装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に係る発明は上部案内管の内部に案内管と同心を保って設けられ、下端に制御棒のアーマチュアを吸着する電磁石を有する駆動軸と、この駆動軸の外面に沿って摺動可能に設けられ、外周縁を上部案内管内面に臨ませた環状のディスクを有するカラーと、このカラーの下端に連設され、電磁石を貫いてアーマチュアにかけて延ばしたロッドを有するプッシュロッドと、このプッシュロッドに設けられ、プッシュロッドをカラーの下端に付勢する弾性体と、上部案内管の内面に沿って設けられ、電磁石およびアーマチュアを加熱する面状加熱要素と、この加熱要素からさらに奥深い上部案内管の内面にあって駆動軸の移動に従うカラーのディスクと係合可能に設けられた係合部とを備えてなるものである。
【００１１】
上記構成からなる炉停止装置においてはカラーおよびプッシュロッドの静止位置において駆動軸を単独に動作させて電磁石をアーマチュアから切り離すことができる。この電磁石がアーマチュアから離れる瞬間の力については制御棒駆動装置に備えられる荷重検出器により測定する。これにより炉内で実機と同じ条件を保って保持力を測定することができ、得られたデータに高い信頼をおくことが可能になる。
【００１２】
また、この炉停止装置においては上部案内管の内面に設けた面状加熱要素によって電磁石およびアーマチュアを所望の温度、つまりキュリー点温度に加熱することができる。このキュリー点温度では電磁石が消磁し、この磁力の消滅により電磁石とアーマチュアとが離れ、制御棒が引き抜かれる。これにより、高速増殖炉内において停止動作試験を正確に実施することができ、電磁石およびアーマチュアの交換時期を的確に見極めることが可能になる。
【００１３】
また、請求項２に係る発明は前記プッシュロッドの該ロッド内にコイル状加熱要素を設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
上記構成からなる炉停止装置においては面状加熱要素に加えてロッド内のコイル状加熱要素によって電磁石およびアーマチュアを内外から加熱することができ、電磁石およびアーマチュアの各部で温度分布を均一に保って加熱することが可能になる。
【００１５】
さらに、請求項３に係る発明は前記案内管内面と前記面状加熱要素との間に熱絶縁空間を形成したことを特徴とするものである。
【００１６】
上記構成からなる炉停止装置においては熱絶縁空間により電磁石およびアーマチュアの加熱中、熱が上部案内管の管壁を通して外部に失われるのを効果的に防ぐことができる。
【００１７】
また、請求項４に係る発明は前記カラーの該ディスクと前記係合部とを互いに密着可能な形状に形成したことを特徴とするものである。
【００１８】
上記構成からなる炉停止装置においてはカラーのディスクが上部案内管の係合部と接しており、上部案内管内で高温になるガスが上昇して上部案内管２２の外に流出するのを防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図３において、上部生体遮蔽体２を貫いて下方に延びる駆動軸１８はそれの下端に電磁石１９を備えている。この電磁石１９の下端は制御棒５の上端に設けられたアーマチュア６と接し、電磁石１９の励磁によって駆動軸１８と制御棒５とが互いに連結されるようになっている。さらに、駆動軸１８は電磁石１９との間にある距離を保って設けられるカラー２０を備えている。このカラー２０はそれの内面が駆動軸１８の外面と緩く嵌合しており、互いに摺動可能に構成されている。カラー２０の下端には内面から半径方向に突出している後記の連結片が備えられ、この連結片を介してカラー２０とプッシュロッド２１とが互いに連結されている。
【００２０】
図１にカラー２０およびプッシュロッド２１の詳細を示している。このカラー２０は軸方向の中央部に環状のディスク２３を有する。ディスク２３の外周縁は駆動軸１８を取り囲む上部案内管２２の内面近くに臨ませており、その形状は後記の上部案内管２２の凸部の形状に合わせて形成されている。
【００２１】
また、カラー２０はそれの下端に内面から中心方向に突出している３個の連結片２４を備えている。さらに、プッシュロッド２１は上端に連結片２４と接しているヘッド部２５と、このヘッド部２５から下方に延びるロッド２６とを備えている。このロッド２６は電磁石１９の中心孔２７内に挿入されており、その先端は位置決め用センタピンとして働くためにアーマチュア６の上面に穿たれたピン孔２８と嵌合している。
【００２２】
さらに、プッシュロッド２１はロッド２６を囲み、ヘッド部２５と電磁石１９の上面との間に装着されるスプリング２９によって連結片２４に押し付けられている。また、プッシュロッド２１はロッド２６内にニクロム線からなるコイル状ヒータ３０を備えている。このコイル状ヒータ３０は図示しないリード線を介して電源と結ばれている。
【００２３】
一方、図２に示すように上部案内管２２にはそれの内面との間に環状の熱絶縁空間３１を形成してスリーブ３２を設けている。このスリーブ３２は管軸方向に沿って長く延びており、それの内面に面状ヒータ３３を備えている。この面状ヒータ３３は図示しないリード線を介して電源と接続されている。
【００２４】
さらに、駆動軸１８内の壁面を貫いてカラー２０の３個の連結片２４を通す長孔３４が穿たれている。この長孔３４はカラー２０の移動を可能にするためにそれぞれ駆動軸１８の軸方向に沿って形成される。
【００２５】
また、上部案内管２２の内面には面状ヒータ３３よりもさらに奥深い位置にカラー２０のディスク２３を当接して保持力測定時にアーマチュア６から電磁石１９を切り離すための凸部３５（図１参照）を設けている。この凸部３５はディスク２３の外周縁形状に倣い互いに密着可能な形状に形成される。
【００２６】
本実施の形態は上記構成からなり、保持力の測定時、駆動モータ９の始動によりボールねじ１０が回転すると、駆動軸１８が上昇し、これに合わせてカラー２０およびプツシュロッド２１も上方に移動する。このとき、電磁石１９は励磁状態にあり、アーマチュア６が電磁石１９に吸着される制御棒５も同時に上昇する。駆動軸１８が引き続き上昇すると、カラー２０のディスク２３が上部案内管２２の凸部３５に当たり、このとき、カラー２０およびプッシュロッド２１の動きが拘束される。
【００２７】
このカラー２０およびプッシュロッド２１の静止位置で、図４に示すように駆動軸１８は単独での動作が可能になり、電磁石１９をアーマチュア６から切り離すことができる。すなわち、実機と同じ条件で励磁状態を保ったまま、電磁石１９がアーマチュア６から離れる瞬間の力を測定することが可能になる。この保持力の測定は荷重検出器１４を用いて実施する。
【００２８】
従来のものは電磁石１９の保持力を炉内において実機の条件を再現した中で測定することは不可能であったが、本実施の形態においては炉内で実機と同じ条件を保って保持力を測定することができ、得られたデータに高い信頼をおくことが可能になる。また、この測定方法は上部案内管２２の凸部３５、カラー２０、プッシュロッド２１の組み合わせからなる極めて簡便な手段での測定が可能であり、荷重測定用計器の設置を含めて大がかりな測定装置を必要としないので、経済的にも有利である。
【００２９】
また、停止動作試験時、駆動モータ９の始動によりボールねじ１０が回転すると、駆動軸１８が上昇し、カラー２０およびプッシュロッド２１も同時に上方に移動する。また、このときアーマチュア６が電磁石１９に吸着されて制御棒５も同時に上昇する。駆動軸１８が引き続き上昇すると、カラー２０のディスク２３が上部案内管２２の凸部３５に当たり、このときカラー２０およびプッシュロッド２１の動きが拘束される。
【００３０】
この状態（図５参照）において、面状ヒータ３３およびコイル状ヒータ３０に通電して電磁石１９およびアーマチュア６を加熱する。この内外からの加熱により電磁石１９およびアーマチュア６の温度は急上昇し、共にキュリー点温度（約６４０℃）に達する。このキュリー点温度では電磁石１９が消磁するので、磁力の消滅により電磁石１９とアーマチュア６とは離れ、制御棒５は落下して炉心に挿入される。つまり、原子炉スクラムと同様な状況をつくり出すことが可能になる。
【００３１】
したがって、たとえば、キュリー点温度前後での正常な作動が生じたときは電磁石１９およびアーマチュア６に何らの劣化も生じないことを確認することができ、またこの温度付近で不作動であったときは電磁石１９およびアーマチュア６に何らかの劣化ないしそれに類する異常があるものと判定することができる。
【００３２】
このように本実施の形態においては高速増殖炉内において停止動作試験を正確に実施することができ、この結果に基づいて電磁石１９およびアーマチュア６の交換時期を的確に見極めることが可能になる。
【００３３】
さらに、電磁石１９およびアーマチュア６を内外から加熱することができ、各部で温度分布を均一に保って加熱することが可能になる。
【００３４】
また、面状ヒータ３３の外側の熱絶縁空間３１により加熱中に熱が上部案内管２２の管壁を通して外部に失われるのを効果的に防ぐことができる。
【００３５】
さらに、カラー２０のディスク２３が上部案内管２２の凸部３５と接した状態で加熱するので、高温になった、たとえばナトリウムガスが上昇して上部案内管２２の外に流出するのを防止することができる。
【００３６】
また、プッシュロッド２１のロッド２６先端は位置決め用センタピンとして働き、電磁石１９とアーマチュア６との位置決めを容易にする。これにより電磁石の設計変更を最小限に抑えることが可能になり、以前からの知見を生かすことができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は高速増殖炉内で実機と同じ条件を保って電磁石とアーマチュアとの間の保持力を測定することができ、また一方所望のキュリー点温度のもとで停止動作試験を実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自己作動型炉停止装置の実施の形態を示す断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】本発明に係る制御棒駆動装置を示す断面図。
【図４】自己作動型炉停止装置の保持力測定時の動作説明図。
【図５】自己作動型炉停止装置の停止動作試験時の動作説明図。
【図６】従来の制御棒駆動装置を示す断面図。
【符号の説明】
５  制御棒
６  アーマチュア
１８  駆動軸
１９  電磁石
２０  カラー
２１  プッシュロッド
３０  コイル状ヒータ
３３  面状ヒータ
３５  凸部
【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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