JPH0636058B2 - 制御棒保持機構用の自己作動型電磁石 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は異常発生時に原子炉を緊急停止させるため制御
棒を炉心へ自動的に挿入する自己作動型電磁石に関し、
更に詳しくは、二分割構造の鉄芯が両方の吸着部で互い
に確実に接触する機構を設けて制御棒の保持−切り離し
の誤動作を防止できるようにした制御棒保持機構用の自
己作動型電磁石に関するものである。

［従来の技術］ 一般に高速炉等では炉停止の信頼性を高めるため異常時
等に制御棒を炉心に挿入する機構を備えている。この機
構の信頼性を高めるために、外部からの操作や信号に依
存ぜずに原子炉を安全に停止させることができるように
自己作動型電磁石を組み込んだ構成が提案されている。

この種の制御棒保持機構としては例えば第３図Ａに示す
ような構成がある。中性子吸収体を有する制御棒１０は
炉心部の案内管１２内に位置し保持される。制御棒保持
機構は駆動軸１４と、その下端に位置する自己作動型電
磁石１６等からなり、該電磁石１６の磁気的吸引力によ
って前記制御棒１０を保持する。

従来の自己作動型電磁石１６は、第１及び第２の鉄芯１
８，２０を組み合わせた二分割構造の鉄芯と、コイル２
２とを具備し、磁気回路の一部に感温磁性材２４が組み
込まれている構成である。なお符号２６は非磁性連結部
材を示す。

自己作動型電磁石１６は炉心近傍の高温冷却材中に置か
れている。従って炉内に何らかの異常が生じると周囲温
度が上昇し、感温磁性材２４はその異常温度に感応して
磁性を失うため鉄芯１８，２０同士の吸着部での磁気的
吸引力が低下し、第３図Ｂに示すように切り離されて制
御棒１０は自重により落下し原子炉を停止させる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように自己作動型電磁石では磁気回路を構成する
鉄芯が二分割構造になっていて吸着−切り離しを行なえ
るようになっている。従来技術では分割された鉄芯のそ
れぞれは一体加工されているから、２個所の吸着部（符
号１及びIIで表す）で間隙を発生させないように接触さ
せることは器械加工の精度上極めて困難である。現実に
はどちらかの吸着部には０．１mm程度の隙間が生じるこ
とは避けられない。分割鉄芯１８，２０間の磁気的吸引
力はこの隙間寸法に強く影響されるため、電磁石毎の磁
気的吸引力のばらつきは大きくなる。

この種の電磁石１６では、温度異常時には磁気的吸引力
が制御棒の自重に対して十分小さくなり、逆に定常運転
中は制御棒の自重に対して十分大きくしておく必要があ
る。従ってこの磁気的吸引力は両者のバランスを考慮し
て一定の狭い範囲内の値に設計する必要があるが、上記
のばらつきはこの設計を困難なものにすると共に誤動作
の原因となる。

現状では磁気的吸引力はコイルに流す電流の値で調整す
る以外にないが、作動性能を高めるためには感温磁性材
を磁気的に緩和させておくことが望ましい。このために
は十分大きな電流を流す必要がある、電流値の制御によ
る磁気的吸引力の調整は応答性を犠牲にする結果をもた
らす。

また鉄芯同士の吸着部に隙間があると、そこに磁性不純
物が侵入沈着する可能性があり、電磁石の磁気的性質に
悪影響を及ぼす問題も生じる。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消
し、電磁石が本来有する磁気的吸引能力を再現性よく発
揮させることができ、そのため定常運転中の誤動作の危
険を低下し且つ温度異常時の制御棒切り離し動作を確実
に行わせることができ、しかも鉄芯同士の吸着部への磁
性不純物の侵入沈着を防ぎ、それらによって炉停止の信
頼性を大幅に向上させることができるような制御棒保持
機構用の自己作動型電磁石を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成できる本発明は、互いに吸着し合う２
個所の吸着部を備え、両吸着部で組み合わせることによ
って磁気回路を形成する第１及び第２の鉄芯と、コイル
とを具備し、磁気回路の一部に感温磁性材を組み込み周
囲温度に応じて制御棒の保持−切り離しを行う電磁石に
おいて、両吸着部のうちのいずれか一方について、一方
の鉄心のその吸着面を含む一部が他部に対して制御棒軸
方向に移動可能な機構を設け、両吸着部で鉄芯同士が同
時に接触するようにした制御棒保持機構用の自己作動型
電磁石である。

ここで好ましい構成としては、鉄芯の一部が他部に対し
てネジ式に結合し、相対的に回転させることによって両
方の吸着部で鉄芯同士が必ず同時に接触するように微調
整可能としたものがある。

［作用］ 分割された鉄芯のそれぞれを一体加工する構成では器械
加工の精度上、２個所の吸着部の両方で共に鉄芯同士を
接触させることは極めて困難である。ところが本発明で
は一方の鉄芯の一方の吸着面を含む一部が他部に対して
制御棒軸方向に移動可能な機構になっているから、それ
によって両吸着部で鉄心同士が同時に接触するように調
整できる。これによって電磁石が本来有する磁気的吸引
能力を再現性よく最大限に発揮させることが可能とな
る。このため磁気的吸引力の調整をコイル電流値で制御
する必要がなくなり、制御棒の保持−切り離しの誤動作
の危険性が低下する。

また吸着部において鉄芯同士の間隙がなくなるため、磁
性不純物の侵入や沈着を防止でき、電磁石の磁気的性質
が変化することもない。

これらのことから緊急時における炉停止の信頼性が大幅
に向上することになる。

［実施例］ 第１図は本発明に係る制御棒保持機構用の自己作動型電
磁石の一実施例を示す説明図である。

この自己作動型電磁石は、第１の鉄芯３０と第２の鉄芯
３２及びコイル３４を備えている。第１の鉄芯３０は中
央の円柱部３０ａと、その外側上方の円筒部３０ｂとが
上部で連続一体化された構造である。第２の鉄芯３２は
上方の円筒部４０と下方のカップ状部４２との間を非磁
性材４４で連結すると共に、それを取り囲むように円筒
部４０とカップ状部４２との外面に密着して円筒状態の
感温磁性材４６を設けた構造である。

さて本発明が従来技術と顕著に相違する点は両鉄芯３
０，３２間の吸着部Ｉ，IIの構造である。本発明では一
方吸着部について、一方の鉄芯の一方の吸着面を含む一
部が他部に対して制御棒軸方向に移動可能な機構になっ
ていて、両吸着部Ｉ，IIで鉄芯同士が必ず接触するよう
にした点である。

この実施例では第２の吸着部IIに関連してそのような位
置調整機構が設けられている。つまりネジ鉄芯４８を備
え、それがカップ状部４２の底面を貫通するように螺合
させており、ネジ鉄芯４８を回転することによってその
先端面と第１の鉄芯３０の円柱部３０ａ下面との間隙を
調整できるようになっている。

このような自己作動型電磁石を組み立てるには次のよう
な手順で行う。まずネジ鉄芯４８を下げて第２の吸着部
IIで鉄芯同士が接触しないようにし、第１の鉄芯３０と
第２の鉄芯３２とを組み合わせる。ここで電磁石コイル
３４に通電し第１の鉄芯３０と第２の鉄芯３２とを吸着
させる。次にネジ鉄芯４８を徐々に回転させて上昇さ
せ、ネジ鉄芯４８の上面が第１の鉄芯３０の円柱部３０
ａ下面に接触する位置を捜す。この位置が両方の吸着部
Ｉ，IIで鉄芯３０，３２同士が同時に接触する位置であ
り、最大の磁気的吸引力、即ち電磁石が本来有する設計
上の磁気的吸引力が得られる位置となる。

これによって分割されている鉄芯３０，３２がそれぞれ
別個に製造されにも関わらず、両者を組み合わせた時に
両方の吸着部Ｉ，IIで必ず鉄芯同士が接触させるように
容易に調整できることになる。

第２図はネジ鉄芯４８の回転角と磁気的吸引力の関係を
示す線図であり、横軸は間隙寸法を回転角に換算して表
してある。回転角０度のところが接触位置となる。一体
加工型電磁石の場合には磁気的吸引力の範囲は一般に斜
線で示す範囲程度であり、いくら器械的加工精度を上げ
ても磁気的吸引力はかなりのばらつきを持つ。ところが
本発明では接触状態であるから、磁気的吸引力は高く且
つばつきがなく設定できることになる。

以上本発明の一実施例について詳述したが、本発明はこ
のような構成のみに限定されるものではなく、電磁石の
磁気回路の構成などについては使用条件等に応じて適宜
変更できることは言うまでもない。

［発明の効果］ 本発明は上記のように一方吸着部について、一方の鉄芯
の一方の吸着面を含む一部が他部に対して制御棒軸方向
に移動可能な機構を設けた自己作動型電磁石であるか
ら、２個所の吸着部で鉄芯同士を同時に接触させること
ができ、一方の吸着部に隙間が生じる一体加工型電磁石
よりも高い吸着力を得ることができる効果がある。両方
の吸着部で同時に接触する本発明の電磁石では、磁気的
吸引力の値は設計値にほぼ等しくばらつきが少ないた
め、制御棒の重量に対して磁気的吸引力の設定が容易と
なり、正常時における制御棒保持の誤動作を防止し、温
度異常時の確実な切り離し動作を行わせることができ、
これらにより自己作動型炉停止機構の信頼性を向上させ
ることができる。

特に鉄芯の一部が他部に対してネジ式に結合している構
成では、鉄芯同士の接触度合の調整が容易となり、組み
立て作業性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自己作動型電磁石の一実施例を示
す説明図、第２図はネジ鉄芯の回転角と磁気的吸引力と
の関係を示す線図、第３図Ａ，Ｂは制御棒保持機構とそ
の動作の一例を示す説明図である。 １６……自己作動型電磁石、３０……第１の鉄芯、３２
……第２の鉄芯、３４……コイル、４４……非磁性材、
４６……感温磁性材、４８……ネジ鉄芯。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに吸着し合う２個所の吸着部を備え、
   両吸着部で組み合わせることによって磁気回路を形成す
   る第１及び第２の鉄芯と、コイルとを具備し、磁気回路
   の一部に感温磁性材を組み込み周囲温度に応じて制御棒
   の保持−切り離しを行う電磁石において、両吸着部のう
   ちいずれか一方について、一方の鉄芯のその吸着面を含
   む一部が他部に対して制御棒軸方向に移動可能な機構を
   設け、両吸着部で鉄芯同士が同時に接触することを特徴
   とする制御棒保持機構用の自己作動型電磁石。
2. 【請求項２】鉄芯の一方の吸着面を含む一部が他部に対
   してネジ式に結合している請求項１記載の自己作動型電
   磁石。