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JPS5942838B2 - Nuclear reactor control rod drive mechanism - Google Patents
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JPS5942838B2 - Nuclear reactor control rod drive mechanism - Google Patents

Nuclear reactor control rod drive mechanism

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Publication number
JPS5942838B2
JPS5942838B2 JP53010778A JP1077878A JPS5942838B2 JP S5942838 B2 JPS5942838 B2 JP S5942838B2 JP 53010778 A JP53010778 A JP 53010778A JP 1077878 A JP1077878 A JP 1077878A JP S5942838 B2 JPS5942838 B2 JP S5942838B2
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JP
Japan
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control rod
tube
piston
drive
drive mechanism
Prior art date
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JP53010778A
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Japanese (ja)
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JPS54103989A (en
Inventor
孝一 庄司
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、沸騰水型原子炉の出力を調節制御する制御棒
を高速スクラムおよび微調整が可能なようにした原子炉
の制御棒駆動機構に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a control rod drive mechanism for a nuclear reactor that enables high-speed scram and fine adjustment of control rods that adjust and control the output of a boiling water reactor.

原子炉は、炉の反応度制御を炉心内に配置した制御棒に
より行う。
In a nuclear reactor, the reactivity of the reactor is controlled by control rods placed within the reactor core.

その制御棒は、水圧駆動のロッキングピストン形制御棒
駆動機構によって、上下方向の位置決め動作を行うとと
もに、他の信号に優先してスクラム動作を行なう。
The control rod performs a vertical positioning operation using a hydraulically driven locking piston type control rod drive mechanism, and also performs a scram operation with priority over other signals.

即ち第1図に示すように、制御棒を挿入するには、挿入
用選択弁aを開いて駆動ピストンb下面に駆動ヘッダの
圧力がかかり、上面はインデックスチューブCの内芯を
抜けてスクラム排出水ヘッダにつながり、インデックス
チューブC上端に連結された制御棒dが挿入される。
That is, as shown in Fig. 1, to insert a control rod, the insertion selection valve a is opened, pressure from the drive header is applied to the lower surface of the drive piston b, and the upper surface passes through the inner core of the index tube C and is ejected as a scram. A control rod d connected to the water header and connected to the upper end of the index tube C is inserted.

この制御棒の位置は、固定ピストンチューブeの内側に
ある管の中75mm間隔に配置した密封式ガラスシール
の一連のスイッチと、駆動ピストンbに内蔵された永久
磁石によって検出される。
The position of this control rod is detected by a series of sealed glass-sealed switches spaced 75 mm apart in the tube inside the fixed piston tube e and by a permanent magnet built into the drive piston b.

この制御棒駆動機構は、位置決め動作およびスクラム動
作の双方の駆動力を水圧ヘッダによるため、次のような
問題点がある。
This control rod drive mechanism has the following problems because the driving force for both the positioning operation and the scram operation is provided by the hydraulic header.

先ず、位置決め動作では、水圧系による複雑なコントロ
ールを必要とし、一連の動作を完了するまでに時間がか
かる。
First, positioning operations require complicated control using a hydraulic system, and it takes time to complete a series of operations.

また位置決めの調節精度が粗く、一本の制御棒による原
子炉出力の微調整ができず、原子燃料の経済性に大きく
影響する。
In addition, the positioning adjustment accuracy is rough, making it impossible to finely adjust the reactor output using a single control rod, which greatly affects the economic efficiency of nuclear fuel.

次に、スクラム動作に関連しては、炉圧によるスクラム
のための炉圧ヘッダ導入用パイプおよびドレン配管を必
要とし、炉水が制御棒駆動機構内を往復することによる
メンテナンス時の被爆対策が重大な問題となる。
Next, regarding scram operation, a reactor pressure header introduction pipe and drain piping are required for scram using reactor pressure, and measures against exposure to radiation during maintenance due to reactor water reciprocating within the control rod drive mechanism are required. This is a serious problem.

またスクラム速さも制御棒の動作だけでは充分でなくタ
ービントリップ事故時では、制御棒駆動機構のスクラム
と同時にメインスチームバルブの閉塞、さらには減圧弁
の開放を必要とすることもある。
In addition, the scram speed is not sufficient for control rod movement alone; in the event of a turbine trip accident, it may be necessary to close the main steam valve and open the pressure reducing valve at the same time as the control rod drive mechanism scrams.

高速のスクラムが望まれている。High-speed scrum is desired.

さらに、制御棒の位置指示検出器は、必要個数を制御棒
駆動機構の長手方向に並べるため、パイプ内に一括挿入
して制御棒駆動機構の下部よりその中心部に挿設してい
る。
Furthermore, in order to arrange the necessary number of control rod position indicating detectors in the longitudinal direction of the control rod drive mechanism, they are inserted all at once into the pipe and inserted into the center of the control rod drive mechanism from the bottom.

この方法ではスペースを取ることと、一個の検出器の破
損によってもパイプ全体を引抜いて交換する必要がある
ことおよびセットした個個の検出器の位M調整ができな
いこさが欠点であった。
This method has disadvantages in that it takes up space, that even if one detector is damaged, the entire pipe must be pulled out and replaced, and that the position M of each individual detector cannot be adjusted.

本発明は以上の問題点に艦み、限られたスペースに於い
て、微調整可能で高速スクラムができ、特にその性能に
追随し得る位置検出装置を備えた制御棒駆動機構を提供
する。
The present invention addresses the above-mentioned problems and provides a control rod drive mechanism that is capable of fine adjustment and high-speed scram in a limited space, and that is equipped with a position detection device that can particularly track the performance of the scram.

以下に本発明の一実施例について添付図面を参照して説
明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

第2図は沸騰水型原子炉プラントの要部である圧力容器
1、燃料2、制御棒案内管3および制御棒駆動機構ハウ
ジング4の相対位置関係を示す。
FIG. 2 shows the relative positional relationship of the pressure vessel 1, fuel 2, control rod guide tube 3, and control rod drive mechanism housing 4, which are the main parts of a boiling water reactor plant.

制御棒駆動機構はハウジング4内に下方より挿入される
形で設置され、原子炉雰囲気外部に配置された制御棒案
内管3内に収められた制御棒と連結されている。
The control rod drive mechanism is inserted into the housing 4 from below and connected to a control rod housed in a control rod guide tube 3 located outside the reactor atmosphere.

第3図は本発明制御棒駆動機構の主要部を示す。FIG. 3 shows the main parts of the control rod drive mechanism of the present invention.

ハウジング4内壁に沿ってピストンチューブ5を配し、
その中に隙間6を置いてシリンダチューブ7を設ける。
A piston tube 5 is arranged along the inner wall of the housing 4,
A cylinder tube 7 is provided with a gap 6 therein.

シリンダチューブ7には下端部に駆動ピストン8を持つ
インデックスチューブ9を収容する。
The cylinder tube 7 accommodates an index tube 9 having a drive piston 8 at its lower end.

シリンダチューブ7の下端は閉塞され、駆動ピストン8
下方のシリンダチューブγ内に、駆動ヘッダ圧力水の導
入孔10が開口する。
The lower end of the cylinder tube 7 is closed, and the drive piston 8
A drive header pressure water introduction hole 10 opens in the lower cylinder tube γ.

駆動ピストン8背部は前記隙間6さ通じ、スクラム排出
水ヘッダに通じる(連通孔11)。
The back of the drive piston 8 communicates with the gap 6 and the scram discharge water header (communication hole 11).

インデックスチューブ9内にはボールねじ12が挿通さ
れる。
A ball screw 12 is inserted into the index tube 9.

このボールねじ12はベアリング13で支えられると共
に、シリンダチューブ1下端を貫通し、電動機などに連
結して可逆回転が与えられるようになっている。
This ball screw 12 is supported by a bearing 13, passes through the lower end of the cylinder tube 1, and is connected to an electric motor or the like to provide reversible rotation.

14は貫通部のシールを示す。14 indicates a seal at the penetration portion.

またボールねじ12に係合するナツト15が上記駆動ピ
ストン8の下方にセットされる。
Further, a nut 15 that engages with the ball screw 12 is set below the drive piston 8.

ナツト15はシリンダチューブ1の内壁にガイドキーな
どによって回転不能に案内される。
The nut 15 is non-rotatably guided on the inner wall of the cylinder tube 1 by a guide key or the like.

ボールねじ12内心にはインデックスチューブ9上端の
制御棒との結合を解くアンカップリング操作棒16が貫
通している。
An uncoupling operating rod 16 for uncoupling the upper end of the index tube 9 from the control rod passes through the inner center of the ball screw 12.

駆動ピストン8およびナツト15の外周部にはマグネソ
1−17.17が埋設されている。
A magneto 1-17.17 is embedded in the outer periphery of the drive piston 8 and the nut 15.

一方前記隙間6内にはシリンダチューブ7に固定された
インディケークパイプ18が設けられて位置指示を行う
ようになっている(第4図参照)。
On the other hand, an indicator pipe 18 fixed to the cylinder tube 7 is provided in the gap 6 to indicate the position (see FIG. 4).

インディケータパイプ18の中身を第5図に示す。The contents of the indicator pipe 18 are shown in FIG.

パイプ内にはピアノ線などの細線19が走っており、こ
れに止めグリップ20で検出器としてのリードスイッチ
21が止着されている。
A thin wire 19 such as a piano wire runs inside the pipe, and a reed switch 21 as a detector is fixed to this wire with a stopper grip 20.

22゜22はリードスイッチ21の電気配線である。22° 22 is the electrical wiring of the reed switch 21.

インディケータパイプ18内はリードスイッチ21を封
入ガスと同質のガスでガスシールされ、上記インディケ
ータパイプ18はシリンダチューブ7の外周に複数本配
置される。
The inside of the indicator pipe 18 is gas-sealed with the same gas as the gas filling the reed switch 21, and a plurality of the indicator pipes 18 are arranged around the outer periphery of the cylinder tube 7.

本発明は以上のように構成され、次に作用を述べる。The present invention is constructed as described above, and its operation will be described next.

制御棒駆動機構は大別して位置決め動作さスクラム動作
の二つの動きをする。
The control rod drive mechanism performs two main movements: positioning operation and scram operation.

位置決め動作は、駆動部の回転運動をボールねじ12に
伝え、これによってナツト15を上下する。
In the positioning operation, the rotational movement of the drive unit is transmitted to the ball screw 12, thereby moving the nut 15 up and down.

ナツト15の上面にある駆動ピストン8、インデックス
チューブ9がナツト15と共に上下運動し、制御棒が駆
動される。
The drive piston 8 and index tube 9 on the upper surface of the nut 15 move up and down together with the nut 15, thereby driving the control rod.

ねじによる軸方向変位であるから微調整が可能である。Fine adjustment is possible because the displacement is performed in the axial direction using a screw.

スクラム動作は、信号によって開く弁と、弁が開かれた
ことで水圧が駆動ビスI・ンを押し上げて制御棒を急速
に挿入する。
In the scram operation, a valve is opened by a signal, and when the valve is opened, water pressure pushes up the drive screw, rapidly inserting the control rod.

このときは駆動ピストンはナツト15上を離れる一方、
その間にナツト15はボールねじ12の駆動により徐々
に上昇せしめられ、所定位置で停止される。
At this time, while the drive piston leaves the nut 15,
During this time, the nut 15 is gradually raised by the drive of the ball screw 12 and stopped at a predetermined position.

以上の二つの動作とも駆動ピストン8およびナツト15
に装着したマグネット17,1γがインディケータパイ
プ18内のリードスイッチ21を作動し、制御棒の位置
および運動の状態を知ることができる。
In both of the above two operations, the drive piston 8 and the nut 15
The magnets 17, 1γ attached to the rod actuate the reed switch 21 in the indicator pipe 18, allowing the position and movement status of the control rod to be known.

リードスイッチ21のインディケークパイプへの設置取
外しは細線19で行う。
The installation and removal of the reed switch 21 from the indicator pipe is carried out using a thin wire 19.

設置位置の調整もこの細線19で操作する。Adjustment of the installation position is also performed using this thin line 19.

この実施例の原子炉の制御棒駆動機構は、ボールねじさ
ナツトによる駆動方式を導入したことにより、位置決め
の微調整が可能となり、また位置指示装置をコンパクト
化することで、シリンダおよび駆動ピストン並にピスト
ンチューブを巧妙に配して従来のハウジングの大きさを
変えることなく、限定されたスペース内に於いて水圧に
よる高速スクラムも可能とした。
The control rod drive mechanism of the nuclear reactor in this example uses a drive system using a ball screw nut, which enables fine adjustment of positioning, and by making the position indicating device more compact, By cleverly arranging the piston tube in the housing, it is possible to perform high-speed scram using water pressure in a limited space without changing the size of the conventional housing.

原子炉の安全性が充分に保たれ、かつ原子炉出力の微調
整ができて原子燃料の経済性が大巾に向上する。
The safety of the nuclear reactor is sufficiently maintained, and the reactor output can be finely adjusted, greatly improving the economic efficiency of nuclear fuel.

また位置指示装置に用いるインディケータパイプは細管
を使用して上記スペースの節約に資すると共に、個々に
セット可能で単体でのリードスイッチの交換が可能でピ
アノ線が検出器をサポートしていることで、正確な検出
位置の設定が可能なことと耐振動に有効である。
In addition, the indicator pipe used for the position indicating device is a thin tube, which contributes to the above-mentioned space saving, and it can be set individually, allowing the reed switch to be replaced as a single unit, and the piano wire supports the detector. It is possible to set an accurate detection position and is effective in vibration resistance.

またインティケーク内にガスを封入していることで、リ
ードスイッチガラスシールが破損しても動作可能である
Additionally, by filling the interior with gas, the reed switch can still operate even if the glass seal is damaged.

このように信頼性が高い制御棒駆動機構であり、原子炉
全体の稼働率の向上が期待できる特徴あるものである。
This is a highly reliable control rod drive mechanism, which is a unique feature that can be expected to improve the operating rate of the entire reactor.

以上説明したように本発明は、ハウジング内に設けたシ
リンダチューブに、水圧駆動の駆動ピストンおよびその
上方に連設され制御棒の下端と連結するインディクスチ
ューブを収容すると共に、インディクスチューブ内に挿
通されて駆動ピストンおよびシリンダチューブ下端を貫
通して電動機などの駆動源に連結されこの駆動源により
可逆回転を与えられるボールねじを設け、このボールね
じに係合しシリンダチューブ内を回転不能に案内される
ナツトを駆動ピストン下面に接して設け、駆動ピストン
およびナツトの外周部にマグネットを埋設し、さらにシ
リンダチューブとその外周に設置したピストンチューブ
との隙間に、複数本のインディケータパイプを配設し、
上記インディケータパイプ内にはガスが封入され、各イ
ンディケークパイプの内部にリードスイッチがそれぞれ
配置されているので制御棒の位置決めの微調整が可能と
なり、限定されたスペースにおいて水圧による高速スク
ラムも可能となる。
As explained above, the present invention accommodates a hydraulically driven drive piston and an index tube connected above the piston and connected to the lower end of a control rod in a cylinder tube provided in a housing, and also accommodates a hydraulically driven drive piston and an index tube connected to the lower end of a control rod in the cylinder tube. A ball screw is inserted through the drive piston and the lower end of the cylinder tube, connected to a drive source such as an electric motor, and is reversibly rotated by the drive source, and is engaged with the ball screw to guide the cylinder tube in a non-rotatable manner. A nut is placed in contact with the lower surface of the drive piston, a magnet is embedded in the outer periphery of the drive piston and the nut, and multiple indicator pipes are placed in the gap between the cylinder tube and the piston tube installed on the outer periphery of the cylinder tube. ,
The indicator pipes above are filled with gas, and reed switches are placed inside each indicator pipe, making it possible to fine-tune the positioning of the control rods, and even perform high-speed scrams using water pressure in limited spaces. Become.

したがって原子炉全体の信頼性が向上されると共に、そ
の稼働率も向上されるという利点を有する。
Therefore, there are advantages in that the reliability of the entire nuclear reactor is improved and its operating rate is also improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の制御棒駆動機構を示す縦断面図、第2図
は制御棒駆動機構の設置位置を示す原子炉内の配置図、
第3図は本発明機構の主要部を示す縦断面図、第4図は
インディケータパイプの配置位置を示す拡大した横断面
図、第5図は同縦断面図である。 1・・・・・・原子炉圧力容器、2・・・・・・燃料、
計・・・・・制御棒案内管、4・・・・・・制御駆動機
構ハウジング、5・・・・・・ピストンチューブ、6・
・・・・・隙間、7・・・・・・シリンダチューブ、8
・・・・・・駆動ピストン、9・・・・・・インデック
スチューブ、12・・・・・・ボールねじ、15・・・
・・・ナツト、17,17・・・・・・マグネット、1
8・・・・・・インディゲータパイプ、21・・・・・
・リードスイッチ。
Fig. 1 is a longitudinal sectional view showing a conventional control rod drive mechanism, Fig. 2 is a layout diagram inside a nuclear reactor showing the installation position of the control rod drive mechanism,
FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view showing the main parts of the mechanism of the present invention, FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the arrangement position of the indicator pipe, and FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of the same. 1... Reactor pressure vessel, 2... Fuel,
Meter: control rod guide tube, 4: control drive mechanism housing, 5: piston tube, 6:
...Gap, 7...Cylinder tube, 8
... Drive piston, 9 ... Index tube, 12 ... Ball screw, 15 ...
...Natsuto, 17,17...Magnet, 1
8... Indicator pipe, 21...
·Reed switch.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ハウジング内に設けたシリンダチューブに、水圧駆
動の駆動ピストンおよびその上方に連設され制御棒の下
端と連結するインデックスチューブを収容すると共に、
インデックスチューブ内に挿通されて駆動ピストンおよ
びシリンダチューブ下端を貫通して電動機などの駆動源
に連結されこの駆動源により可逆回転を与えられるボー
ルねじを設け、このボールねじに係合しシリンダチュー
ブ内を回転不能に案内されるナツトを駆動ピストン下面
に接して設け、駆動ピストンおよびナツトの外周部にマ
グネットを埋設し、さらにシリンダチューブとその外周
に設置したピストンチューブとの隙間に、複数本のイン
ディケークパイプを配設し、上記インディケータパイプ
内にはガスが封入され、各インディケータパイプの内部
にリードスイッチがそれぞれ配置されることを特徴とす
る原子炉の制御棒駆動機構。
1 A cylinder tube provided in the housing accommodates a hydraulically driven drive piston and an index tube connected above the piston and connected to the lower end of the control rod,
A ball screw is inserted into the index tube, passes through the drive piston and the lower end of the cylinder tube, and is connected to a drive source such as an electric motor, and is reversibly rotated by the drive source. A non-rotatably guided nut is provided in contact with the lower surface of the drive piston, a magnet is embedded in the outer periphery of the drive piston and the nut, and a plurality of indicators are installed in the gap between the cylinder tube and the piston tube installed on the outer periphery of the nut. A control rod drive mechanism for a nuclear reactor, characterized in that pipes are arranged, gas is sealed in the indicator pipes, and reed switches are arranged inside each indicator pipe.
JP53010778A 1978-02-02 1978-02-02 Nuclear reactor control rod drive mechanism Expired JPS5942838B2 (en)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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