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JP7569269B2 - Control rod insertability evaluation device and control rod insertability evaluation method - Google Patents
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Control rod insertability evaluation device and control rod insertability evaluation method Download PDF

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Description

本発明は、原子力発電設備における原子炉での制御棒の挿入性を評価するための装置および方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for evaluating the insertability of control rods in a nuclear reactor in a nuclear power plant.

試験時の加振に起因する地震動の発生を抑制できる耐震試験設備の一例として、特許文献1には、水で満たされた容器の内部に原子炉内の燃料を模擬した模擬燃料及び制御棒が収納され、その制御棒を模擬燃料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、試験容器の周囲に設置された反力壁と、反力壁に固定され、試験容器を水平方向に振動させる加振機と、試験容器が水平方向に沿って往復動可能に試験容器を支持する荷重支持機構及びリニアスライド機構とを備える、ことが記載されている。 As an example of seismic testing equipment that can suppress the occurrence of seismic motion caused by vibration during testing, Patent Document 1 describes a test vessel in which mock fuel simulating fuel in a nuclear reactor and control rods are stored inside a vessel filled with water and to which a control rod drive device is attached for inserting the control rod into the mock fuel, a reaction wall installed around the test vessel, a vibrator fixed to the reaction wall and vibrating the test vessel in the horizontal direction, and a load support mechanism and linear slide mechanism that support the test vessel so that the test vessel can reciprocate along the horizontal direction.

特開2016-8892号公報JP 2016-8892 A

地震等による構造物の耐震安全性を評価することは様々な分野において要求されている。例えば、日本における原子力発電設備の振動試験に関する一連の基準等は、その設計・建設・運転などにおいて実現することが適切と考えられる技術および技術的活動の仕様について、原子力発電設備の安全性と信頼性を確保する観点から、日本電気協会電気技術指針(Japan Electric Association Guide(JEAG))において詳細に定められている。 There is a demand in various fields for evaluating the seismic safety of structures against earthquakes, etc. For example, a series of standards for vibration testing of nuclear power plants in Japan are detailed in the Japan Electric Association Guide (JEAG), which specifies the technologies and technical activities that are considered appropriate to implement in the design, construction, operation, etc., from the perspective of ensuring the safety and reliability of nuclear power plants.

また、原子力機器に関する耐震設計技術については、「発電用原子炉施設に関する耐震設計指針」に適合するものとして「原子力発電所耐震設計技術指針追補版(JEAG4601-1991)」において規定されている。 In addition, earthquake-resistant design technology for nuclear equipment is specified in the "Supplement to the Seismic Design Guidelines for Nuclear Power Plants (JEAG4601-1991)" as conforming to the "Seismic Design Guidelines for Nuclear Power Reactor Facilities."

上記の「JEAG4601-1991」には、制御棒に関する地震時機能評価法が付属書4.4に明記されている。この評価法の基本的な考え方は、「制御棒が地震時に要求される動的機能は、地震時に原子炉を確実に停止する為に炉心に挿入されることであり、そのためには地震時における制御棒の挿入性について評価する」ことである。 The above-mentioned "JEAG4601-1991" specifies in Appendix 4.4 the method for evaluating the seismic function of control rods. The basic idea behind this evaluation method is that "the dynamic function required of control rods during an earthquake is to be inserted into the reactor core to ensure that the reactor is shut down during an earthquake, and for this purpose, the insertability of control rods during an earthquake must be evaluated."

このような評価は、解析的に行うことと共に実験的に行うことが必要であり、実験的に制御棒の実証データを得るには耐震試験設備が必要になる。すなわち、地震時を想定して燃料集合体を加振機により加振して、その間に制御棒を挿入させて挿入に必要な時間を評価することにより、制御棒の挿入機能が維持されることを確認する耐震試験設備が必要となる。 This type of evaluation needs to be carried out both analytically and experimentally, and seismic test facilities are required to experimentally obtain verification data for the control rods. In other words, seismic test facilities are required that can vibrate the fuel assemblies using a vibrator simulating an earthquake, insert the control rods during this time, and evaluate the time required for insertion, thereby verifying that the control rod insertion function is maintained.

また、地震以外にも燃料集合体に外力が加わってたわんだ場合の制御棒の挿入性を確かめる試験も重要である。 In addition, tests to verify the insertability of control rods when external forces other than earthquakes are applied to the fuel assemblies and cause them to bend are also important.

地震時の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、特許文献1に開示されている。この技術では、液体で満たされた容器内部に複数の模擬燃料が収納され、その試験容器には制御棒を模擬燃料間に挿入する制御棒駆動装置が取り付けられている。また試験容器にはヒーターとポンプが接続されており、液体を加熱・加圧することで原子炉内の温度・圧力を模擬できるようにしている。試験容器内部の模擬燃料には接続治具を介して反力壁に固定された加振機が複数接続されており、実際の地震に近い状態で模擬燃料をすることを試みている。 One example of a device for testing the seismic resistance of the control rod insertion function during an earthquake is disclosed in Patent Document 1. In this technology, multiple mock fuels are stored inside a container filled with liquid, and the test container is equipped with a control rod drive device that inserts control rods between the mock fuels. A heater and a pump are also connected to the test container, which can heat and pressurize the liquid to simulate the temperature and pressure inside a nuclear reactor. Multiple vibrators fixed to the reaction wall are connected to the mock fuel inside the test container via connecting jigs, and the attempt is made to simulate the fuel under conditions close to an actual earthquake.

上記の特許文献1では、反力壁に固定された加振機と加熱・加圧された試験容器内部の模擬燃料集合体を治具で接続する構造になっている。 In the above-mentioned Patent Document 1, a vibration exciter fixed to the reaction wall and a mock fuel assembly inside a heated and pressurized test vessel are connected by a jig.

しかし、模擬燃料集合体は複数あるため、加振機を固定するための反力壁も複数台必要となり、試験コストが大きくなるおそれがある。また模擬燃料集合体と加振機を接続する接続治具と試験容器との取り合い部の構造を実現することが技術的に難しいという課題があり、改善が求められる。 However, since there are multiple mock fuel assemblies, multiple reaction walls are also required to secure the vibrators, which may increase the cost of testing. In addition, there is an issue that it is technically difficult to realize the structure of the interface between the test vessel and the connection jig that connects the mock fuel assemblies and the vibrators, and improvements are required.

本発明の目的は、制御棒の挿入性の試験を簡易に、かつより実条件に近い条件で再現することが可能な制御棒挿入性評価装置および制御棒挿入性評価方法を提供する。 The object of the present invention is to provide a control rod insertability evaluation device and a control rod insertability evaluation method that can easily reproduce tests of the insertability of control rods under conditions that are closer to actual conditions.

本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、所定の地震動が入力された時の振動状態を模擬する制御棒挿入性評価装置であって、地震開始からの経過時間と燃料集合体のたわみ量とを対応させて記憶した記憶部と、地震開始から制御棒の挿入開始までの時間と前記制御棒の挿入開始からの経過時間との合計時間を用いて前記記憶部から前記たわみ量を引き出すたわみ量引出部と、挿入開始からの前記制御棒の移動距離、前記たわみ量、および前記制御棒に付与される摩擦力を対応させて記憶した摩擦力記憶部と、挿入開始からの前記制御棒の移動距離、前記たわみ量引出部により引き出された前記たわみ量を用いて前記摩擦力記憶部から摩擦力を引き出す摩擦力引出部と、前記摩擦力引出部より引き出された摩擦力を前記制御棒に付与する摩擦力付与部と、を備えたことを特徴とする。 The present invention includes multiple means for solving the above problems, and an example of such a device is a control rod insertability evaluation device that simulates a vibration state when a specified seismic motion is input, and is characterized by having a memory unit that stores the elapsed time from the start of an earthquake and the deflection amount of a fuel assembly in correspondence with each other, a deflection amount extraction unit that extracts the deflection amount from the memory unit using the total time between the start of an earthquake and the start of control rod insertion and the elapsed time from the start of control rod insertion, a friction force memory unit that stores the movement distance of the control rod from the start of insertion, the deflection amount, and the friction force applied to the control rod in correspondence with each other, a friction force extraction unit that extracts a friction force from the friction force memory unit using the movement distance of the control rod from the start of insertion and the deflection amount extracted by the deflection amount extraction unit, and a friction force application unit that applies the friction force extracted by the friction force extraction unit to the control rod.

本発明によれば、制御棒の挿入性の試験を簡易に、かつより実条件に近い条件で再現することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。 According to the present invention, it is possible to easily reproduce the test of the insertability of the control rod under conditions that are closer to the actual conditions. The problems, configurations, and effects other than those described above will become clear from the explanation of the following examples.

本発明の実施例1に係る制御棒挿入性評価装置の全体概略図である。1 is an overall schematic diagram of a control rod insertability evaluation device according to a first embodiment of the present invention. 図1中のA-A’断面における断面図である。This is a cross-sectional view taken along the line A-A' in Figure 1. 実施例1の制御棒挿入性評価装置の機能構成の概略、および摩擦力付与の概要を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an outline of the functional configuration of the control rod insertability evaluation device of the first embodiment and an outline of frictional force application. 実施例1に係る制御棒挿入性評価装置の試験結果を表示する表示画面の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a display screen for displaying test results of the control rod insertability evaluation device according to the first embodiment. 実施例1に係る制御棒挿入性評価装置の試験結果グラフを表示する表示画面の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a display screen displaying a test result graph of the control rod insertability evaluation device according to the first embodiment. 実施例1に係る制御棒挿入性評価装置の試験結果判定を表示する表示画面の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a display screen for displaying a test result judgment of the control rod insertability evaluation device according to the first embodiment. 本発明の実施例2の制御棒挿入性評価装置の概略、および摩擦力付与の概要を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an overview of a control rod insertability evaluation device according to a second embodiment of the present invention and an overview of frictional force application. 本発明の実施例3の制御棒挿入性評価装置の概略、および摩擦力付与の概要を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an overview of a control rod insertability evaluation device according to a third embodiment of the present invention, and an overview of frictional force application.

以下に本発明の制御棒挿入性評価装置および制御棒挿入性評価方法の実施例を、図面を用いて説明する。 Below, an embodiment of the control rod insertability evaluation device and control rod insertability evaluation method of the present invention will be described with reference to the drawings.

なお、本明細書で用いる図面において、同一のまたは対応する構成要素には同一、または類似の符号を付け、これらの構成要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。 In addition, in the drawings used in this specification, identical or corresponding components are given the same or similar reference numerals, and repeated explanations of these components may be omitted.

<実施例1>
本発明の制御棒挿入性評価装置および制御棒挿入性評価方法の実施例1について図3乃至図6を用いて説明する。
Example 1
A control rod insertability evaluation device and a control rod insertability evaluation method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

最初に、制御棒挿入性評価装置の全体構成について図1および図2を用いて説明する。図1は本実施例1に係る制御棒挿入性評価装置の全体概略図、図2は図1中のA-A’断面における断面図である。 First, the overall configuration of the control rod insertability evaluation device will be described with reference to Figures 1 and 2. Figure 1 is an overall schematic diagram of the control rod insertability evaluation device according to the first embodiment, and Figure 2 is a cross-sectional view of the A-A' section in Figure 1.

図1等に示す制御棒挿入性評価装置1は、所定の地震動が入力された時の振動状態を模擬することで制御棒201の挿入性を評価するための装置であり、スクラム時間を評価することができる。 The control rod insertability evaluation device 1 shown in FIG. 1 etc. is a device for evaluating the insertability of a control rod 201 by simulating the vibration state when a specified seismic motion is input, and can evaluate the scram time.

評価対象となる原子炉は、主に沸騰水型原子炉であるが、沸騰水型原子炉としては、好適にはABWR、もしくはABWRより新しい世代のBWRが対象となる。但し、対象の沸騰水型原子炉はABWRの前世代のBWRであってもよいし、また、沸騰水型原子炉に限らず、PWRなどの他の型の原子炉にも好適に適用可能である。 The reactors to be evaluated are primarily boiling water reactors, but the boiling water reactors to be evaluated are preferably ABWRs or newer generation BWRs. However, the boiling water reactors to be evaluated may also be BWRs of the generation before ABWRs, and the evaluation is not limited to boiling water reactors, and can also be suitably applied to other types of reactors, such as PWRs.

図1および図2に示すように、制御棒挿入性評価装置1は、制御棒201、ピストン202、試験容器203、ヒーター204、ポンプ205、制御棒駆動系206、水207、制御棒案内管蓋208、制御棒案内管209、配管210、駆動源211、処理装置212、十字型溝301、板302、接続治具303等を備えている。 As shown in Figures 1 and 2, the control rod insertability evaluation device 1 includes a control rod 201, a piston 202, a test vessel 203, a heater 204, a pump 205, a control rod drive system 206, water 207, a control rod guide tube cover 208, a control rod guide tube 209, piping 210, a drive source 211, a treatment device 212, a cross-shaped groove 301, a plate 302, a connection jig 303, etc.

試験容器203は、制御棒201やピストン202、制御棒案内管209等が格納されている。試験容器203の下部には制御棒201を試験容器203上部へ鉛直方向に上昇駆動させるための制御棒駆動系206が取り付けられている。図示の都合上省略しているが、試験容器203の内部には、制御棒201などの観測や計測用のセンサ取り付けのための観測窓が複数個設けられる。 The test vessel 203 contains the control rod 201, piston 202, control rod guide tube 209, etc. A control rod drive system 206 is attached to the bottom of the test vessel 203 for driving the control rod 201 vertically upward to the top of the test vessel 203. Although not shown for convenience of illustration, multiple observation windows are provided inside the test vessel 203 for attaching sensors for observing and measuring the control rod 201, etc.

試験容器203内は、実際の原子炉と同じ環境を再現するために原子炉内の温度と圧力を模擬した水207で満たされている。この水207は、試験容器203に接続されているヒーター204によって加熱されるとともにポンプ205によって加圧されており、原子炉内の温度(約300℃)・圧力(約7MPa)が模擬されている。このように原子炉内の温度・圧力を模擬することで、より実機に近い条件を模擬することができ、評価精度の向上を図るとともに、より安全性を高めるための試験が可能となる。 The test vessel 203 is filled with water 207 that simulates the temperature and pressure inside a nuclear reactor in order to reproduce the same environment as an actual nuclear reactor. This water 207 is heated by a heater 204 connected to the test vessel 203 and pressurized by a pump 205, simulating the temperature (approximately 300°C) and pressure (approximately 7 MPa) inside a nuclear reactor. By simulating the temperature and pressure inside a nuclear reactor in this way, it is possible to simulate conditions that are closer to those in an actual machine, improving evaluation accuracy and enabling tests to be conducted to enhance safety.

図2に示すように、制御棒案内管209の上部には、制御棒案内管蓋208が設置されており、制御棒案内管蓋208の上部に制御棒201に摩擦力を加えるためのピストン202が固定されている。 As shown in FIG. 2, a control rod guide tube cover 208 is installed on the top of the control rod guide tube 209, and a piston 202 for applying a frictional force to the control rod 201 is fixed to the top of the control rod guide tube cover 208.

制御棒案内管蓋208は燃料集合体支持金具を模擬するように制御棒201が挿入される部分に十字型溝301が備わっている。その制御棒案内管蓋208には8台のピストン202が、制御棒201の表面に対して垂直な往復運動が可能な向きで配置されている。 The control rod guide tube cover 208 has a cross-shaped groove 301 where the control rod 201 is inserted to simulate a fuel assembly support bracket. Eight pistons 202 are arranged in the control rod guide tube cover 208 in a direction that allows them to reciprocate perpendicular to the surface of the control rod 201.

ピストン202は、それぞれ、制御棒201と接触する板302に対して接続治具303により接続されており、板302を制御棒201に対して垂直に押し当てる部材である。このピストン202が往復運動を行うことで、板302を制御棒201表面に押し付けることが可能となる。このピストン202が、図3に示す摩擦力付与部108に相当する。 The pistons 202 are connected to the plates 302 that contact the control rod 201 by connecting jigs 303, and are members that press the plates 302 perpendicularly against the control rod 201. The reciprocating motion of the pistons 202 makes it possible to press the plates 302 against the surface of the control rod 201. The pistons 202 correspond to the frictional force imparting unit 108 shown in FIG. 3.

制御棒201が挿入される際、ピストン202により板302を制御棒201に押し付けることで制御棒201に対して摩擦力を発生させる。この摩擦力を制御することでたわみが生じた燃料集合体の間の制御棒201の挿入時に生じる挿入抗力を模擬する。板302は金属材料でもよいし、ゴムなどの樹脂材料でもよく、その材質に制限はない。 When the control rod 201 is inserted, the piston 202 presses the plate 302 against the control rod 201, generating a frictional force against the control rod 201. By controlling this frictional force, the insertion resistance that occurs when the control rod 201 is inserted between the deflected fuel assemblies is simulated. The plate 302 may be made of a metal material or a resin material such as rubber, and there are no restrictions on its material.

ピストン202には、ピストン202の駆動源211と、駆動源211から動力をピストン202へ供給する配管210a,210b,210c,210dが接続されている。以下では、各配管210a,210b,210c,210dの区別が必要無いときには添字(a,b,c,d)を省略するものとする(他の構成の添字についても同様とする)。 Piston 202 is connected to a driving source 211 for piston 202 and pipes 210a, 210b, 210c, and 210d that supply power from driving source 211 to piston 202. In the following, when there is no need to distinguish between each of pipes 210a, 210b, 210c, and 210d, the subscripts (a, b, c, and d) will be omitted (the same applies to the subscripts of other components).

配管210は制御棒201の挿入に干渉しない経路を通過し、駆動源211へ接続される(図1参照)。摩擦力をピストン202で与えることで試験容器203外部に設置した加振機等で模擬燃料集合体を加振する必要がなく、これに伴って試験容器との取り合いも不要になることから、試験コストの削減が可能となる。また、模擬燃料集合体が不要となることでも試験コストの削減を図ることができる。駆動源211は油圧や空気圧等の圧力でもよいし、電力等でもよい。駆動源211は動力を制御する処理装置212と接続されている。 The piping 210 passes through a path that does not interfere with the insertion of the control rod 201, and is connected to the driving source 211 (see Figure 1). By applying frictional force with the piston 202, there is no need to vibrate the mock fuel assembly with a vibrator or the like installed outside the test vessel 203, and as a result, there is no need to connect it to the test vessel, which makes it possible to reduce test costs. In addition, the elimination of the need for a mock fuel assembly also reduces test costs. The driving source 211 may be pressure, such as hydraulic or pneumatic pressure, or may be electricity. The driving source 211 is connected to a processing device 212 that controls the power.

次いで、図1中の処理装置212で実施される処理と制御棒挿入性評価装置の機能構成について図3を用いて説明する。図3は制御棒挿入性評価装置の機能構成の概略、および摩擦力付与の概要を示す図である。 Next, the processing performed by the processing device 212 in FIG. 1 and the functional configuration of the control rod insertability evaluation device will be explained using FIG. 3. FIG. 3 is a diagram showing an outline of the functional configuration of the control rod insertability evaluation device and an outline of the application of friction force.

処理装置212は、地震発生時のスクラム発生時に制御棒が燃料集合体から受ける挿入抗力を模擬した摩擦力を出力するとともに、挿入性の評価結果を処理・表示するための装置であり、コンピュータで構成されている。処理装置212は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)や、ROM(Read Only Memory)、SSD(Solid State Drive)あるいはHDD(Hard Disk Drive)、およびディスプレイ等の、一般的なコンピュータとしてのハードウエアを備える。SSD等には、OS(Operating System)、アプリケーションプログラム、および各種データ等が格納されている。OSおよびアプリケーションプログラムは、RAMに展開され、CPUによって実行される。 The processing device 212 is a device that outputs frictional forces simulating the insertion resistance that the control rod receives from the fuel assembly when a scram occurs during an earthquake, and processes and displays the results of the evaluation of the insertability, and is composed of a computer. The processing device 212 is equipped with general computer hardware such as a CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), SSD (Solid State Drive) or HDD (Hard Disk Drive), and a display. The SSD etc. stores an OS (Operating System), application programs, various data, etc. The OS and application programs are deployed in the RAM and executed by the CPU.

処理装置212は、機能構成として、図3に示すように、挿入経過時間記録部102、取得データ記憶部111、比較評価部112、表示部113、記憶部105、引出部104、摩擦力記憶部106、摩擦力引出部107等を有している。 As shown in FIG. 3, the processing device 212 has, as its functional configuration, an insertion time recording unit 102, an acquired data storage unit 111, a comparison evaluation unit 112, a display unit 113, a storage unit 105, a drawer unit 104, a friction force storage unit 106, a friction force drawer unit 107, etc.

制御棒移動距離取得部103は、制御棒駆動系206の動作指示量を記録・取得する部分であり、取得情報を取得データ記憶部111に出力する。なお、制御棒移動距離取得部103は、センサで制御棒201の駆動距離を直接計測する形態であってもよく、この場合は処理装置212内の構成ではなくなる。 The control rod travel distance acquisition unit 103 is a part that records and acquires the operation instruction amount of the control rod drive system 206, and outputs the acquired information to the acquired data storage unit 111. Note that the control rod travel distance acquisition unit 103 may be in a form that directly measures the drive distance of the control rod 201 with a sensor, in which case it will not be a component within the processing device 212.

挿入経過時間記録部102は、制御棒駆動系206への動作指示タイミングを取得することで、制御棒挿入開始直前より制御棒挿入部101における挿入開始からの経過時間を取得する。取得した経過時間の情報を取得データ記憶部111に出力する。なお、制御棒移動距離取得部103が制御棒201の動作を直接検出するセンタとする場合は、動作開始タイミングを検出することで制御棒移動距離取得部103が挿入経過時間記録部102を兼ねることができる。 The insertion elapsed time recording unit 102 acquires the elapsed time from the start of insertion in the control rod insertion unit 101 immediately before the start of control rod insertion by acquiring the operation instruction timing to the control rod drive system 206. The acquired elapsed time information is output to the acquired data storage unit 111. Note that if the control rod movement distance acquisition unit 103 is used as a center that directly detects the operation of the control rod 201, the control rod movement distance acquisition unit 103 can also function as the insertion elapsed time recording unit 102 by detecting the operation start timing.

取得データ記憶部111は、制御棒移動距離取得部103、挿入経過時間記録部102において取得された情報を記憶する部分であり、好適には上述のSSDあるいはHDDで構成される。 The acquired data storage unit 111 is a part that stores the information acquired by the control rod travel distance acquisition unit 103 and the insertion elapsed time recording unit 102, and is preferably configured with the SSD or HDD described above.

比較評価部112は、制御棒201の挿入開始から挿入終了までのスクラム時間と設計閾値とを比較し、スクラム時間が設計閾値を下回るときは合格、スクラム時間が設計閾値以上の時は不合格と判定する。あるいは、制御棒201のうち挿入されるべき長さのすべてが挿入終了時に正常に挿入されているときは合格、挿入されるべき長さ未満が挿入終了時に挿入されているときは不合格と判定してもよい。比較評価部112による判定結果は、表示部113に出力される。 The comparison evaluation unit 112 compares the scram time from the start to the end of the insertion of the control rod 201 with a design threshold, and judges it as pass if the scram time is below the design threshold, and as fail if the scram time is equal to or greater than the design threshold. Alternatively, it may be judged as pass if the entire length of the control rod 201 that should be inserted is normally inserted at the end of the insertion, and as fail if less than the length that should be inserted is inserted at the end of the insertion. The judgment result by the comparison evaluation unit 112 is output to the display unit 113.

表示部113は、比較評価部112における評価結果を表示する装置であり、上述のディスプレイに相当する。この画面には、後述する図4や図5、図6に示す各種結果が表示される。それらの詳細は後述する。 The display unit 113 is a device that displays the evaluation results in the comparative evaluation unit 112, and corresponds to the display described above. This screen displays various results shown in Figures 4, 5, and 6, which will be described later. The details of these will be described later.

記憶部105は、所定の地震動に対する燃料集合体のたわみ量の時間履歴、すなわち地震開始からの経過時間と燃料集合体のたわみ量とを対応させて記憶する記憶装置であり、上述の取得データ記憶部111と同様にSSDあるいはHDDで構成される。 The memory unit 105 is a storage device that stores the time history of the deflection of the fuel assembly in response to a specified seismic motion, i.e., the time elapsed since the start of the earthquake and the deflection of the fuel assembly in correspondence with each other, and is configured as an SSD or HDD, similar to the acquired data memory unit 111 described above.

引出部104は、地震開始から制御棒201の挿入開始までの時間と挿入経過時間記録部102から入力される制御棒201の挿入開始からの経過時間との合計時間を用いて、該当のタイミングにおける燃料集合体のたわみ量を記憶部105から引き出す部分であり、たわみ量引出ステップの実行主体である。 The extraction unit 104 is the part that extracts the deflection amount of the fuel assembly at the corresponding timing from the memory unit 105 using the total time between the start of the earthquake and the start of the insertion of the control rod 201 and the elapsed time from the start of the insertion of the control rod 201 input from the insertion elapsed time recording unit 102, and is the main part that executes the deflection amount extraction step.

摩擦力記憶部106は、挿入開始からの制御棒201の移動距離、燃料集合体のたわみ量、およびそのたわみ量と位置で制御棒201に加わる挿入抗力となる摩擦力との3つの情報を対応させて記憶する装置であり、上述の記憶部105や取得データ記憶部111と同様に好適にはSSDあるいはHDDで構成される。 The frictional force memory unit 106 is a device that stores three pieces of information in association with each other: the travel distance of the control rod 201 from the start of insertion, the amount of deflection of the fuel assembly, and the frictional force acting as the insertion resistance on the control rod 201 at that amount of deflection and position. Like the memory unit 105 and acquired data memory unit 111 described above, the frictional force memory unit 106 is preferably configured as an SSD or HDD.

記憶部105において記憶される燃料集合体のたわみ量は、直交座標や極座標を用いて二次元で表現される2つの物理量とすることができるが、燃料集合体の中心軸からの距離として一次元で表現してもよい。 The amount of deflection of the fuel assembly stored in the memory unit 105 can be expressed as two physical quantities expressed two-dimensionally using Cartesian coordinates or polar coordinates, but it may also be expressed one-dimensionally as the distance from the central axis of the fuel assembly.

これに対応して、摩擦力記憶部106で記憶する燃料集合体のたわみ量の表現方法は決定され、摩擦力記憶部106において記憶される燃料集合体のたわみ量は、二次元で表現する2つの物理量とすることができる。 Correspondingly, the method of expressing the deflection amount of the fuel assembly stored in the frictional force memory unit 106 is determined, and the deflection amount of the fuel assembly stored in the frictional force memory unit 106 can be expressed as two physical quantities expressed in two dimensions.

これら記憶部105や、摩擦力記憶部106で記憶する情報は解析的に求めてもよいし、実験で求めてもよい。 The information stored in the memory unit 105 and the frictional force memory unit 106 may be obtained analytically or experimentally.

摩擦力引出部107は、制御棒移動距離取得部103から入力される挿入開始からの制御棒201の移動距離、引出部104により引き出されたたわみ量を用いて、該当のタイミングにおける摩擦力記憶部106から摩擦力を引き出す部分であり、摩擦力引出ステップの実行主体である。摩擦力引出部107は、引き出した摩擦力をピストン202の個数と板302の摩擦係数で割った値の情報を駆動源211に対して出力する。 The friction force extraction unit 107 is a part that extracts the friction force from the friction force memory unit 106 at the corresponding timing using the movement distance of the control rod 201 from the start of insertion input from the control rod movement distance acquisition unit 103 and the deflection amount extracted by the extraction unit 104, and is the main entity that executes the friction force extraction step. The friction force extraction unit 107 outputs information on the value obtained by dividing the extracted friction force by the number of pistons 202 and the friction coefficient of the plate 302 to the drive source 211.

駆動源211では、処理装置212の摩擦力引出部107において導き出された摩擦力でピストン202は板302を制御棒201へ押し付けるように駆動制御を行う。 The driving source 211 controls the piston 202 to press the plate 302 against the control rod 201 using the frictional force derived in the frictional force extraction section 107 of the processing device 212.

摩擦力付与部108は、駆動源211により駆動され、摩擦力引出部107より引き出された摩擦力を制御棒201に付与する装置であり、摩擦力付与ステップの実行主体である。この摩擦力付与部108は、上述のようにピストン202に相当し、制御棒201に摩擦力が付与される。 The frictional force applying unit 108 is a device that is driven by the driving source 211 and applies the frictional force extracted by the frictional force extracting unit 107 to the control rod 201, and is the main body that executes the frictional force applying step. As described above, this frictional force applying unit 108 corresponds to the piston 202, and applies a frictional force to the control rod 201.

この摩擦力付与部108は、付与する摩擦力を時間変化させるものとすることができるが、時間経過に関わらず一定の摩擦力を付与するものとしてもよい。 The frictional force applying unit 108 can be configured to apply a frictional force that changes over time, but it may also apply a constant frictional force regardless of the passage of time.

この状態で制御棒駆動系206に相当する制御棒挿入部101により制御棒201が挿入動作を開始し、所定の地震動における制御棒201の挿入性の評価を実施する。 In this state, the control rod 201 begins to be inserted by the control rod insertion section 101, which corresponds to the control rod drive system 206, and an evaluation of the insertability of the control rod 201 in a specified seismic motion is performed.

まず、制御棒挿入開始直前より制御棒挿入部101において挿入開始からの経過時間を挿入経過時間記録部102で記録し、また制御棒201の初期位置からの移動距離を制御棒移動距離取得部103で取得する。 First, immediately before the start of control rod insertion, the control rod insertion section 101 records the elapsed time from the start of insertion in the insertion elapsed time recording section 102, and the movement distance of the control rod 201 from its initial position is acquired by the control rod movement distance acquisition section 103.

地震開始から制御棒挿入開始までの時間と挿入開始からの経過時間の合計時間を用いて燃料集合体のたわみ量の時間履歴の記憶部105からその合計時間に対応する燃料集合体のたわみ量を引出部104にて引き出す(たわみ量引出ステップ)。 The amount of deflection of the fuel assembly corresponding to the total time, calculated from the time history memory unit 105 for the amount of deflection of the fuel assembly, is extracted by the extraction unit 104 using the total time between the start of the earthquake and the start of control rod insertion and the time elapsed since the start of insertion (deflection amount extraction step).

引き出した燃料集合体のたわみ量と制御棒201の移動距離とを用いて摩擦力記憶部106を参照して摩擦力引出部107にて該当する時間における摩擦力を引き出す(摩擦力引出ステップ)。 The amount of deflection of the pulled-out fuel assembly and the travel distance of the control rod 201 are used to refer to the frictional force memory unit 106, and the frictional force at the corresponding time is extracted by the frictional force extraction unit 107 (frictional force extraction step).

引き出した摩擦力は摩擦力付与部108にて制御棒201に付与される(摩擦力付与ステップ)。摩擦力の付与は処理装置212から駆動源211を介して行われる。 The extracted frictional force is applied to the control rod 201 by the frictional force applying unit 108 (frictional force applying step). The frictional force is applied from the processing device 212 via the driving source 211.

処理装置212では実施される上記の一連の流れは挿入開始直後から挿入終了まで絶えず実施され、その間、ピストン202で制御棒201へ与える摩擦力は制御される。 The above series of steps are carried out in the processing device 212 continuously from immediately after the start of insertion until the end of insertion, during which time the frictional force exerted by the piston 202 on the control rod 201 is controlled.

なお、挿入完了の判定は、制御棒移動距離取得部103により取得される移動距離が所定閾値を超えると判断されるタイミングとしてもよいし、制御棒201の挿入完了位置に設けるセンサによる直接の検出結果としてもよい。 The completion of insertion may be determined based on the timing at which the movement distance acquired by the control rod movement distance acquisition unit 103 is determined to exceed a predetermined threshold, or may be determined as a direct detection result by a sensor installed at the insertion completion position of the control rod 201.

次いで、制御棒挿入性評価装置1における評価結果画面の表示例を図4乃至図6を用いて説明する。図4は試験結果を表示する表示画面の一例を示す図、図5は試験結果グラフを表示する表示画面の一例を示す図、図6は試験結果判定部の判定結果を表示する表示画面の一例を示す図である。 Next, examples of the display of the evaluation result screen in the control rod insertability evaluation device 1 will be described with reference to Figures 4 to 6. Figure 4 shows an example of a display screen that displays the test results, Figure 5 shows an example of a display screen that displays a test result graph, and Figure 6 shows an example of a display screen that displays the judgment results of the test result judgment unit.

図4は、表示部113に表示される試験結果で得られたデータを表示する画面であり、表402には、挿入開始からの経過時間403、その時間における制御棒の移動距離データ404、摩擦力引出部107で摩擦力記憶部106から引き出された摩擦力405、摩擦力付与部108で制御棒201に対して負荷した摩擦力406の数値が表示される。 Figure 4 is a screen that displays the data obtained from the test results displayed on the display unit 113. A table 402 displays the elapsed time 403 from the start of insertion, the control rod travel distance data at that time 404, the frictional force 405 extracted from the frictional force memory unit 106 by the frictional force extraction unit 107, and the numerical values of the frictional force 406 applied to the control rod 201 by the frictional force application unit 108.

引き出した摩擦力と負荷した摩擦力の両方を記録しておくことにより、処理装置212で導いた摩擦力が的確に制御棒201に入力されているかを監視することができる。 By recording both the extracted frictional force and the applied frictional force, it is possible to monitor whether the frictional force introduced by the processing device 212 is being accurately input to the control rod 201.

図5は、表示部113に表示される図4の表402をグラフ化した画面であり、グラフ501には、表402で示した時刻ごとのデータが時間履歴グラフとして示されており、各々のデータが、縦軸502a,502b,502c、横軸504a,504b,504c、グラフ503a,503b,503cの形式で表示される。 Figure 5 is a screen in which table 402 in Figure 4 displayed on display unit 113 has been graphed. Graph 501 shows the data for each time shown in table 402 as a time history graph, with each piece of data displayed in the form of vertical axes 502a, 502b, 502c, horizontal axes 504a, 504b, 504c, and graphs 503a, 503b, 503c.

図4に示す表402や図5に示すグラフ501は、時々刻々と更新されてもよいし、挿入開始から挿入完了までのデータを記録しておいて挿入完了直後にまとめて表示してもよい。図5のようにグラフを表示することで、試験データの時間経過が一目でわかり、試験官が試験に不具合が生じていないかの判断を迅速に実施できる。 The table 402 shown in FIG. 4 and the graph 501 shown in FIG. 5 may be updated from moment to moment, or the data from the start of insertion to the completion of insertion may be recorded and displayed together immediately after the completion of insertion. By displaying a graph as in FIG. 5, the time progression of the test data can be seen at a glance, and the examiner can quickly determine whether any problems have occurred in the test.

なお、データの時間ステップ幅は制御棒の移動距離を測定する測定機器のサンプリング周期を最小とすることが望ましい。 It is desirable to set the time step width of the data to a minimum that is equal to the sampling period of the measuring device that measures the control rod travel distance.

また、監視画面に表示例で示している表示項目は必要最小限のものであり、これらに追加して試験容器203内の温度・圧力を監視して表示してもよいし、記憶部105から引き出した燃料集合体のたわみ量を記録し、また表示してもよい。 The display items shown in the example on the monitoring screen are the minimum necessary, and in addition to these, the temperature and pressure inside the test vessel 203 may be monitored and displayed, and the amount of deflection of the fuel assembly retrieved from the memory unit 105 may be recorded and displayed.

図6は、表示部113に表示されるスクラム時間の評価結果を表示する画面であり、表601には、設計目安値表示領域602、スクラム時間表示領域603、判定結果表示領域604が表示される。 Figure 6 shows a screen displaying the scrum time evaluation results displayed on the display unit 113, with a table 601 displaying a design guideline value display area 602, a scrum time display area 603, and a judgment result display area 604.

設計目安値以内にスクラム時間が収まる場合に判定列に合格が表示される。設計目安値は予め処理装置212に入力し、スクラム時間は、制御棒201の挿入開始から挿入完了までの時間が表示される。制御棒201の挿入完了時刻は、予め挿入完了となる制御棒201の移動距離を処理装置212に入力しておき、この移動距離に到達した時刻となる。 If the scram time falls within the design target value, pass is displayed in the judgment column. The design target value is input in advance into the processing device 212, and the scram time is displayed as the time from the start of the insertion of the control rod 201 to its completion. The travel distance of the control rod 201 at which insertion is complete is input in advance into the processing device 212, and the time at which this travel distance is reached is determined as the time at which the control rod 201 reaches this travel distance.

次に、本実施例の効果について説明する。 Next, we will explain the effects of this embodiment.

上述した本発明の実施例1の制御棒挿入性評価装置1は、所定の地震動が入力された時の振動状態を模擬する装置であって、地震開始からの経過時間と燃料集合体のたわみ量とを対応させて記憶した記憶部105と、地震開始から制御棒201の挿入開始までの時間と制御棒201の挿入開始からの経過時間との合計時間を用いて記憶部105からたわみ量を引き出す引出部104と、挿入開始からの制御棒201の移動距離、たわみ量、および制御棒201に付与される摩擦力を対応させて記憶した摩擦力記憶部106と、挿入開始からの制御棒201の移動距離、引出部104により引き出されたたわみ量を用いて摩擦力記憶部106から摩擦力を引き出す摩擦力引出部107と、摩擦力引出部107より引き出された摩擦力を制御棒201に付与する摩擦力付与部108と、を備えている。 The control rod insertability evaluation device 1 of the first embodiment of the present invention described above is a device that simulates a vibration state when a predetermined seismic motion is input, and includes a memory unit 105 that stores the elapsed time from the start of the earthquake and the deflection amount of the fuel assembly in correspondence with each other, an extracting unit 104 that extracts the deflection amount from the memory unit 105 using the total time between the start of the earthquake and the start of the insertion of the control rod 201 and the elapsed time from the start of the insertion of the control rod 201, a friction force memory unit 106 that stores the movement distance of the control rod 201 from the start of insertion, the deflection amount, and the friction force applied to the control rod 201 in correspondence with each other, a friction force extracting unit 107 that extracts the friction force from the friction force memory unit 106 using the movement distance of the control rod 201 from the start of insertion and the deflection amount extracted by the extracting unit 104, and a friction force applying unit 108 that applies the friction force extracted by the friction force extracting unit 107 to the control rod 201.

これによって、制御棒201の挿入の阻害要因となる燃料集合体のたわみを加振機を使用することなく再現できるようになり、炉内温度・圧力を模擬した地震時のスクラム時間の評価(制御棒挿入性)試験を従来に比べて容易に実施することができるようになる。また、加振機を使用せずに済むため、試験装置の製作コストを小さくすることができるとの効果も奏する。 This makes it possible to reproduce the deflection of the fuel assembly, which is a hindrance to the insertion of the control rod 201, without using a vibrator, and makes it easier than ever to carry out tests to evaluate the scram time during an earthquake that simulates the temperature and pressure inside the reactor (control rod insertability). In addition, because it is not necessary to use a vibrator, it also has the effect of reducing the manufacturing costs of the test equipment.

また、原子炉内の温度と圧力を模擬した水207で満たされ、制御棒201および摩擦力付与部108が格納された試験容器203を更に備え、試験容器203は、制御棒201を鉛直方向に駆動させる制御棒駆動系206と、水207を加熱するヒーター204と、試験容器203の内側を加圧するポンプ205と、を有するため、原子炉内の温度、圧力を容易に再現することができるようになり、評価精度の更なる向上を図れるとともに、より一層安全性を高めるための試験を実施できるようになる。 The system further includes a test vessel 203 filled with water 207 that simulates the temperature and pressure inside a nuclear reactor and in which a control rod 201 and a frictional force imparting unit 108 are housed. The test vessel 203 has a control rod drive system 206 that drives the control rod 201 vertically, a heater 204 that heats the water 207, and a pump 205 that pressurizes the inside of the test vessel 203. This makes it possible to easily reproduce the temperature and pressure inside a nuclear reactor, thereby further improving the evaluation accuracy and enabling tests to be carried out to further enhance safety.

更に、記憶部105において記憶されるたわみ量は、二次元で表現される2つの物理量であることや摩擦力記憶部106において記憶される燃料集合体のたわみ量は、二次元で表現する2つの物理量であることで、燃料集合体のたわみをより精密に表現することができ、より実機に近い条件での挿入性評価を容易に実行できるようになる。 Furthermore, since the deflection amount stored in the memory unit 105 is two physical quantities expressed in two dimensions, and the deflection amount of the fuel assembly stored in the friction force memory unit 106 is two physical quantities expressed in two dimensions, the deflection of the fuel assembly can be expressed more precisely, and it becomes easier to perform an insertability evaluation under conditions closer to those of the actual machine.

また、評価結果を表示する表示部113を更に備えた、特に表示部113には、経過時間、移動距離、摩擦力記憶部106から引き出された摩擦力、摩擦力付与部108で付与された摩擦力が表示されることにより、評価結果をより容易に把握できるようになる。 The device further includes a display unit 113 that displays the evaluation results. In particular, the display unit 113 displays the elapsed time, the distance traveled, the frictional force extracted from the frictional force memory unit 106, and the frictional force applied by the frictional force application unit 108, making it easier to understand the evaluation results.

更に、制御棒201の挿入開始から挿入終了までのスクラム時間と設計閾値とを比較し、スクラム時間が設計閾値を下回るときは合格、スクラム時間が設計閾値以上の時は不合格と判定する比較評価部112を更に備えたことで、挿入性の評価がより容易となる。 Furthermore, by further providing a comparison evaluation unit 112 that compares the scram time from the start to the end of the insertion of the control rod 201 with a design threshold, and judges it as pass if the scram time is below the design threshold, and as fail if the scram time is equal to or greater than the design threshold, evaluation of the insertability becomes easier.

また、摩擦力付与部108は、制御棒201と接触する板302と、板302を制御棒201に対して垂直に押し当てるピストン202と、を有し、ピストン202の駆動源211と、駆動源211から動力をピストン202へ供給する配管210と、を更に備えたことにより、燃料集合体にたわみが生じた際に制御棒201に付加される挿入の抵抗となる力を容易な構造で実現することができる。 The frictional force applying unit 108 also has a plate 302 that contacts the control rod 201 and a piston 202 that presses the plate 302 perpendicularly against the control rod 201, and further includes a drive source 211 for the piston 202 and a pipe 210 that supplies power from the drive source 211 to the piston 202. This allows for a simple structure to be realized that generates a force that acts as a resistance to insertion and is applied to the control rod 201 when the fuel assembly is deflected.

更に、摩擦力付与部108は、付与する摩擦力を時間変化させることで、より実際の地震動により変形が生じた場合に近い条件での試験が可能となる。 Furthermore, the frictional force applying unit 108 can vary the applied frictional force over time, making it possible to perform testing under conditions closer to those that would occur if deformation were caused by actual earthquake motion.

<実施例2>
本発明の実施例2の制御棒挿入性評価装置および制御棒挿入性評価方法について図7を用いて説明する。図7は本実施例2の制御棒挿入性評価装置の概略、および摩擦力付与の概要を示す図である。
Example 2
The control rod insertability evaluation device and the control rod insertability evaluation method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 7. Fig. 7 is a diagram showing an outline of the control rod insertability evaluation device according to the second embodiment and an outline of frictional force application.

本実施例の制御棒挿入性評価装置1Aは、図7に示すように、基本的な構成は実施例1と同様であるが、燃料集合体に複数の構造案がある場合の試験装置である。 As shown in Figure 7, the control rod insertion evaluation device 1A of this embodiment has the same basic configuration as in Example 1, but is a test device for when there are multiple structural proposals for the fuel assembly.

燃料集合体の構造が異なる場合、そのたわみ量やその時間履歴も異なるものになる。そこで、本実施例の制御棒挿入性評価装置1Aでは、構造が異なる燃料集合体のたわみ量を予め記憶しておくこととする。 If the structure of the fuel assembly is different, the amount of deflection and its time history will also be different. Therefore, in the control rod insertability evaluation device 1A of this embodiment, the amount of deflection of fuel assemblies with different structures is stored in advance.

図7に示すように、本実施例2の処理装置212Aでは、記憶部105Aが記憶する燃料集合体のたわみ量情報703,704は、燃料集合体の構造ごとに異なるラベルが付与されている。 As shown in FIG. 7, in the processing device 212A of this embodiment 2, the fuel assembly deflection amount information 703, 704 stored in the memory unit 105A is assigned a different label for each fuel assembly structure.

同様に、摩擦力記憶部106Aで記憶する、燃料集合体のたわみ量と、そのたわみ量と制御棒の移動距離に対応する挿入抗力となる摩擦力も、燃料集合体の構造によって異なることから、記憶部105Aと同一のラベリングになるように、摩擦力記憶部106Aが記憶する摩擦力情報701,702は、燃料集合体の構造ごとにラベルと同一のラベルが付与されている。 Similarly, the amount of deflection of the fuel assembly stored in frictional force memory unit 106A and the frictional force that acts as the insertion resistance corresponding to that amount of deflection and the travel distance of the control rod also differ depending on the structure of the fuel assembly, so that the labeling is the same as that of memory unit 105A, the frictional force information 701 and 702 stored in frictional force memory unit 106A is given the same label as the label for each structure of the fuel assembly.

図7ではラベルの種類が2つの場合を示しているが、想定する燃料集合体の構造は3種類以上存在してもよく、その場合はラベリングの数が増えることで対応する。 Figure 7 shows the case where there are two types of labels, but there may be three or more types of fuel assembly structures, in which case this can be accommodated by increasing the number of labelings.

試験実施時は、一回の挿入開始から終了までの間の記憶部105Aおよび摩擦力記憶部106Aから引き出す値のラベリングは同一とし、挿入試験ごとにラベリングを変更可能なものとする。 When the test is performed, the labeling of the values retrieved from the memory unit 105A and the friction force memory unit 106A from the start to the end of one insertion is the same, and the labeling can be changed for each insertion test.

その他の構成・動作は前述した実施例1の制御棒挿入性評価装置および制御棒挿入性評価方法と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。 The rest of the configuration and operation are substantially the same as those of the control rod insertability evaluation device and control rod insertability evaluation method of the first embodiment described above, and details are omitted.

本発明の実施例2の制御棒挿入性評価装置および制御棒挿入性評価方法においても、前述した実施例1の制御棒挿入性評価装置および制御棒挿入性評価方法とほぼ同様な効果が得られる。 The control rod insertability evaluation device and control rod insertability evaluation method of the second embodiment of the present invention also provide substantially the same effects as those of the control rod insertability evaluation device and control rod insertability evaluation method of the first embodiment described above.

また、記憶部105Aが記憶するたわみ量は、燃料集合体の構造ごとに異なるラベルが付与されており、摩擦力記憶部106Aが記憶する摩擦力は、燃料集合体の構造ごとにラベルと同一のラベルが付与されていることにより、一つの試験装置で複数の燃料集合体の構造を想定した試験が可能となり、様々な条件の試験に対応する評価装置・評価方法とすることができる。従って、構造の異なる模擬燃料集合体を用意する必要がなく、また試験ごとに模擬燃料集合体の換装も必要ないため、試験コストを削減でき、かつ試験に要する期間も短縮することができるようになる。 In addition, the deflection amounts stored in memory unit 105A are labeled differently for each fuel assembly structure, and the frictional forces stored in frictional force memory unit 106A are labeled with the same labels as those for each fuel assembly structure, making it possible to test multiple fuel assembly structures with one testing device, and providing an evaluation device and evaluation method that can handle testing under a variety of conditions. Therefore, there is no need to prepare mock fuel assemblies with different structures, and there is no need to replace the mock fuel assemblies for each test, which reduces testing costs and shortens the time required for testing.

<実施例3>
本発明の実施例3の制御棒挿入性評価装置および制御棒挿入性評価方法について図8を用いて説明する。図8は本実施例3の制御棒挿入性評価装置の概略、および摩擦力付与の概要を示す図である。
Example 3
The control rod insertability evaluation device and the control rod insertability evaluation method according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 8. Fig. 8 is a diagram showing an outline of the control rod insertability evaluation device according to the third embodiment and an outline of frictional force application.

図8に示すように、本実施例の制御棒挿入性評価装置1Bは、基本的な構成は実施例1と同様であるが、本実施例では、更に耐震裕度を考慮する。 As shown in FIG. 8, the control rod insertability evaluation device 1B of this embodiment has the same basic configuration as in embodiment 1, but in this embodiment, seismic margin is also taken into consideration.

図8に示すように、処理装置212Bは、摩擦力引出部107より引き出された摩擦力に耐震裕度を付加する耐震裕度付加部801を更に有する。耐震裕度の付加は摩擦力を係数倍してもよいし、計算式を利用してもよい。 As shown in FIG. 8, the processing device 212B further includes a seismic margin adding unit 801 that adds a seismic margin to the frictional force extracted by the frictional force extracting unit 107. The seismic margin can be added by multiplying the frictional force by a coefficient or by using a calculation formula.

また、摩擦力付与部108は、耐震裕度が付加された摩擦力を制御棒201に付与する。 The frictional force applying unit 108 also applies a frictional force with seismic tolerance added to the control rod 201.

その他の構成・動作は前述した実施例1の制御棒挿入性評価装置および制御棒挿入性評価方法と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。 The rest of the configuration and operation are substantially the same as those of the control rod insertability evaluation device and control rod insertability evaluation method of the first embodiment described above, and details are omitted.

本発明の実施例3の制御棒挿入性評価装置および制御棒挿入性評価方法においても、前述した実施例1の制御棒挿入性評価装置および制御棒挿入性評価方法とほぼ同様な効果が得られる。 The control rod insertability evaluation device and control rod insertability evaluation method of the third embodiment of the present invention also provide substantially the same effects as those of the control rod insertability evaluation device and control rod insertability evaluation method of the first embodiment described above.

また、摩擦力引出部107より引き出された摩擦力に耐震裕度を付加する耐震裕度付加部801を更に備え、摩擦力付与部108は、耐震裕度が付加された摩擦力を制御棒201に付与することにより、実機よりも大きな挿入抗力が制御棒201に加わり、挿入性の評価に加えて安全側の試験を実施できるようになる、との効果が得られる。 The system further includes a seismic margin adding section 801 that adds a seismic margin to the frictional force extracted from the frictional force extraction section 107. The frictional force applying section 108 applies a frictional force with a seismic margin added to the control rod 201, so that an insertion resistance greater than that of the actual device is applied to the control rod 201, and this has the effect of making it possible to perform safety tests in addition to evaluating the insertability.

なお、本実施例の耐震裕度付加部801は実施例2の制御棒挿入性評価装置1Aに対しても適用可能である。 The seismic margin adding unit 801 of this embodiment can also be applied to the control rod insertability evaluation device 1A of embodiment 2.

<その他>
なお、これまで説明してきた実施例は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されない。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
<Other>
It should be noted that the embodiments described above are merely examples of the implementation of the present invention, and the technical scope of the present invention should not be interpreted as being limited by these embodiments. In other words, the present invention can be implemented in various forms without departing from its technical concept or main features.

1,1A,1B…制御棒挿入性評価装置
101…制御棒挿入部
102…挿入経過時間記録部
103…制御棒移動距離取得部
104…引出部(たわみ量引出部)
105,105A…記憶部
106,106A…摩擦力記憶部
107…摩擦力引出部
108…摩擦力付与部
111…取得データ記憶部
112…比較評価部
113…表示部
201…制御棒
202…ピストン
203…試験容器
204…ヒーター
205…ポンプ
206…制御棒駆動系(制御棒駆動装置)
207…水(液体)
208…制御棒案内管蓋
209…制御棒案内管
210,210a,210b,210c,210d…配管
211…駆動源
212,212A,212B…処理装置
301…十字型溝
302…板
303…接続治具
402…表
403…経過時間
404…移動距離データ
405…摩擦力
406…摩擦力
501…グラフ
502a,502b,502c…縦軸
503a,503b,503c…グラフ
504a,504b,504c…横軸
601…表
602…設計目安値表示領域
603…スクラム時間表示領域
604…判定結果表示領域
701,702…摩擦力情報
703,704…たわみ量情報
801…耐震裕度付加部
1, 1A, 1B... Control rod insertability evaluation device 101... Control rod insertion section 102... Insertion elapsed time recording section 103... Control rod movement distance acquisition section 104... Pull-out section (deflection amount pull-out section)
105, 105A...Memory unit 106, 106A...Frictional force memory unit 107...Frictional force extraction unit 108...Frictional force application unit 111...Acquired data memory unit 112...Comparative evaluation unit 113...Display unit 201...Control rod 202...Piston 203...Test vessel 204...Heater 205...Pump 206...Control rod drive system (control rod drive device)
207...Water (liquid)
208...Control rod guide tube cover 209...Control rod guide tube 210, 210a, 210b, 210c, 210d...Pipe 211...Drive source 212, 212A, 212B...Processing device 301...Cross-shaped groove 302...Plate 303...Connection jig 402...Table 403...Elapsed time 404...Movement distance data 405...Friction force 406...Friction force 501...Graph 502a, 502b, 502c...Vertical axis 503a, 503b, 503c...Graph 504a, 504b, 504c...Horizontal axis 601...Table 602...Design guideline value display area 603...Scram time display area 604...Judgment result display area 701, 702...Friction force information 703, 704...Deflection amount information 801...Seismic margin addition section

Claims (13)

所定の地震動が入力された時の振動状態を模擬する制御棒挿入性評価装置であって、
地震開始からの経過時間と燃料集合体のたわみ量とを対応させて記憶した記憶部と、
地震開始から制御棒の挿入開始までの時間と前記制御棒の挿入開始からの経過時間との合計時間を用いて前記記憶部から前記たわみ量を引き出すたわみ量引出部と、
挿入開始からの前記制御棒の移動距離、前記たわみ量、および前記制御棒に付与される摩擦力を対応させて記憶した摩擦力記憶部と、
挿入開始からの前記制御棒の移動距離、前記たわみ量引出部により引き出された前記たわみ量を用いて前記摩擦力記憶部から摩擦力を引き出す摩擦力引出部と、
前記摩擦力引出部より引き出された摩擦力を前記制御棒に付与する摩擦力付与部と、を備えた
ことを特徴とする制御棒挿入性評価装置。
A control rod insertability evaluation device that simulates a vibration state when a predetermined seismic motion is input,
a memory unit that stores the amount of deflection of the fuel assembly in correspondence with the time elapsed since the start of the earthquake;
a deflection amount retrieval unit that retrieves the deflection amount from the memory unit using a total time of the time from the start of the earthquake to the start of the insertion of the control rod and the elapsed time from the start of the insertion of the control rod;
a friction force storage unit that stores a movement distance of the control rod from the start of insertion, the deflection amount, and a friction force applied to the control rod in a corresponding manner;
a friction force extracting unit that extracts a friction force from the friction force memory unit by using a moving distance of the control rod from the start of insertion and the deflection amount extracted by the deflection amount extracting unit;
a friction force applying portion that applies the friction force extracted from the friction force extracting portion to the control rod.
請求項1に記載の制御棒挿入性評価装置において、
原子炉内の温度と圧力を模擬した液体で満たされ、前記制御棒および前記摩擦力付与部が格納された試験容器を更に備え、
前記試験容器は、
前記制御棒を鉛直方向に駆動させる制御棒駆動装置と、
前記液体を加熱するヒーターと、
前記試験容器の内側を加圧するポンプと、を有する
ことを特徴とする制御棒挿入性評価装置。
In the control rod insertability evaluation device according to claim 1,
A test vessel is further provided which is filled with a liquid simulating the temperature and pressure in a nuclear reactor and contains the control rod and the friction force applying portion,
The test vessel comprises:
a control rod drive mechanism that drives the control rod in a vertical direction;
A heater for heating the liquid;
and a pump for pressurizing the inside of the test vessel.
請求項1に記載の制御棒挿入性評価装置において、
前記記憶部において記憶される前記たわみ量は、二次元で表現される2つの物理量である
ことを特徴とする制御棒挿入性評価装置。
In the control rod insertability evaluation device according to claim 1,
The control rod insertability evaluation device, wherein the deflection amounts stored in the memory unit are two physical quantities expressed two-dimensionally.
請求項3に記載の制御棒挿入性評価装置において、
前記摩擦力記憶部において記憶される前記わみ量は、二次元で表現する2つの物理量である
ことを特徴とする制御棒挿入性評価装置。
In the control rod insertability evaluation device according to claim 3,
the deflection amounts stored in the frictional force storage unit are two physical quantities expressed two-dimensionally.
請求項1に記載の制御棒挿入性評価装置において、
評価結果を表示する表示部を更に備えた
ことを特徴とする制御棒挿入性評価装置。
In the control rod insertability evaluation device according to claim 1,
The control rod insertability evaluation device further comprises a display unit that displays an evaluation result.
請求項5に記載の制御棒挿入性評価装置において、
前記表示部には、前記経過時間、前記移動距離、前記摩擦力記憶部から引き出された摩擦力、前記摩擦力付与部で付与された摩擦力が表示される
ことを特徴とする制御棒挿入性評価装置。
The control rod insertability evaluation device according to claim 5,
the display unit displays the elapsed time, the moving distance, the frictional force retrieved from the frictional force memory unit, and the frictional force applied by the frictional force application unit.
請求項1に記載の制御棒挿入性評価装置において、
前記制御棒の挿入開始から挿入終了までのスクラム時間と設計閾値とを比較し、前記スクラム時間が前記設計閾値を下回るときは合格、前記スクラム時間が前記設計閾値以上の時は不合格と判定する比較評価部を更に備えた
ことを特徴とする制御棒挿入性評価装置。
In the control rod insertability evaluation device according to claim 1,
a comparison evaluation unit that compares a scram time from the start of insertion of the control rod to the end of insertion with a design threshold, and judges the control rod to be pass when the scram time is below the design threshold, and judges the control rod to be fail when the scram time is equal to or greater than the design threshold.
請求項1に記載の制御棒挿入性評価装置において、
前記記憶部が記憶する前記たわみ量は、前記燃料集合体の構造ごとに異なるラベルが付与されており、
前記摩擦力記憶部が記憶する前記摩擦力は、前記燃料集合体の構造ごとに前記ラベルと同一のラベルが付与されている
ことを特徴とする制御棒挿入性評価装置。
In the control rod insertability evaluation device according to claim 1,
The deflection amount stored in the memory unit is assigned a different label for each structure of the fuel assembly,
the frictional force stored in the frictional force storage unit is given a label identical to the label for each structure of the fuel assembly.
請求項1に記載の制御棒挿入性評価装置において、
前記摩擦力引出部より引き出された摩擦力に耐震裕度を付加する裕度付加部を更に備え、
前記摩擦力付与部は、耐震裕度が付加された摩擦力を前記制御棒に付与する
ことを特徴とする制御棒挿入性評価装置。
In the control rod insertability evaluation device according to claim 1,
a margin adding section that adds a seismic margin to the frictional force drawn out from the frictional force drawing section,
The control rod insertability evaluation device, wherein the frictional force applying unit applies a frictional force to which a seismic tolerance is added to the control rod.
請求項1に記載の制御棒挿入性評価装置において、
前記摩擦力付与部は、前記制御棒と接触する板と、前記板を前記制御棒に対して垂直に押し当てるピストンと、を有し、
前記ピストンの動力源と、
前記動力源から動力を前記ピストンへ供給する供給配管と、を更に備えた
ことを特徴とする制御棒挿入性評価装置。
In the control rod insertability evaluation device according to claim 1,
The frictional force applying portion has a plate that contacts the control rod and a piston that presses the plate perpendicularly against the control rod,
A power source for the piston; and
a supply pipe for supplying power from the power source to the piston.
請求項1に記載の制御棒挿入性評価装置において、
前記摩擦力付与部は、付与する前記摩擦力を時間変化させる
ことを特徴とする制御棒挿入性評価装置。
In the control rod insertability evaluation device according to claim 1,
The control rod insertability evaluation device, wherein the frictional force applying unit changes the frictional force applied over time.
請求項1に記載の制御棒挿入性評価装置において、
前記制御棒の挿入性を評価する対象の原子炉は、ABWR、もしくはABWR以降の新世代のBWRである
ことを特徴とする制御棒挿入性評価装置。
In the control rod insertability evaluation device according to claim 1,
The control rod insertability evaluation device is characterized in that the reactor in which the control rod insertability is evaluated is an ABWR or a new generation BWR subsequent to the ABWR.
所定の地震動が入力された時の振動状態を模擬する制御棒挿入性評価方法であって、
制御棒が炉心に挿入される際に、地震開始から前記制御棒の挿入開始までの時間と前記制御棒の挿入開始からの経過時間との合計時間に基づいて燃料集合体のたわみ量を求めるたわみ量引出ステップと、
挿入開始からの前記制御棒の移動距離、前記たわみ量引出ステップにより引き出された前記たわみ量に基づいて前記制御棒に付与する摩擦力を求める摩擦力引出ステップと、
前記摩擦力引出ステップより引き出された摩擦力を前記制御棒に付与する摩擦力付与ステップと、を有する
ことを特徴とする制御棒挿入性評価方法。
A method for evaluating control rod insertability, which simulates a vibration state when a predetermined seismic motion is input,
a deflection amount calculation step of calculating a deflection amount of the fuel assembly based on a total time between the start of the earthquake and the start of the insertion of the control rod when the control rod is inserted into the reactor core, and a time elapsed since the start of the insertion of the control rod;
a friction force extraction step of determining a friction force to be applied to the control rod based on a moving distance of the control rod from the start of insertion and the deflection amount extracted in the deflection amount extraction step;
a friction force applying step of applying the friction force extracted in the friction force extracting step to the control rod.
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