特許 6184346 制御棒駆動機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6184346

(24)【登録日】2017年8月4日

(45)【発行日】2017年8月23日

(54)【発明の名称】制御棒駆動機構

(51)【国際特許分類】

   G21C 7/12 20060101AFI20170814BHJP

【ＦＩ】

   G21C7/12 B

【請求項の数】2

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-44931(P2014-44931)

(22)【出願日】2014年3月7日

(65)【公開番号】特開2015-169554(P2015-169554A)

(43)【公開日】2015年9月28日

【審査請求日】2016年7月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】土屋 孝浩

(72)【発明者】

【氏名】児玉 俊博

(72)【発明者】

【氏名】赤塚 宏一

【審査官】 右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２１４２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２３２４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１７４９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２８１７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１５３６８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｃ ７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アウターチューブと、前記アウターチューブ内に配置されたガイドチューブと、前記アウターチューブの下端部が挿入されて前記アウターチューブ及び前記ガイドチューブを支持するスプールピースと、前記スプールピース内に配置された内側磁気継手と、前記内側磁気継手により回転され、前記ガイドチューブ内に配置されたボールねじと、前記ボールねじに噛み合ったボールナットと、前記ボールナットの上に置かれ、制御棒に連結されるピストンチューブと、前記スプールピースの下方に配置されて取り外し可能に前記スプールピースに取り付けられるモータと、前記スプールピースの外側に配置されて前記モータの回転軸に連結され、前記スプールピースを挟んで前記内側磁気継手に対向して配置される外側磁気継手と、前記モータと前記外側磁気継手の間に配置され、前記モータの回転が停止されているときに前記モータの回転軸の回転を阻止する保持ブレーキとを備え、
前記アウターチューブの外径は、前記アウターチューブの全長に亘って前記スプールピースの内径よりも小さく、前記アウターチューブは前記アウターチューブの半径方向において前記スプールピースの内面よりも外側に突出していない構造を有しており、
前記スプールピースの前記内側磁気継手に対向する位置に、前記保持ブレーキとは別に、前記内側磁気継手と磁気的に対となる磁石であって前記内側磁気継手の回転を阻止する回転阻止磁石を設けたことを特徴とする制御棒駆動機構。

【請求項2】

外側磁気継手は前記回転阻止磁石よりも外側に位置している請求項１に記載の制御棒駆動機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御棒駆動機構に係り、特に、沸騰水型原子炉に適用するのに好適な制御棒駆動機構に関する。

【背景技術】

【0002】

沸騰水型原子炉は、原子炉圧力容器を有し、原子炉圧力容器内に、炉心シュラウド、上部格子板、炉心支持板、気水分離器及び蒸気乾燥器を設置している。複数の燃料集合体が装荷された炉心は、炉心シュラウドによって取り囲まれている。炉心支持板は、炉心の下方に配置されて炉心シュラウドに取り付けられる。上部格子板は、炉心の上方に配置されて炉心シュラウドに取り付けられる。炉心は、炉心支持板と上部格子板の間に配置される。気水分離器は上部格子板の上方に配置され、蒸気乾燥器は気水分離器の上方に配置される。

【0003】

炉心に装荷された各燃料集合体の下端部は、炉心支持板に設置された複数の燃料支持金具によって支持される。各燃料集合体の上端部は、上部格子板によって支持される。

【0004】

燃料集合体間に出し入れされて原子炉出力を制御する複数の制御棒が、原子炉圧力容器内に配置される。これらの制御棒のそれぞれは、制御棒駆動機構に連結されている。各制御棒駆動機構は、原子炉圧力容器の底部に設けられた制御棒駆動機構ハウジング内に別々に収納されている。減速材と冷却材を兼ねた冷却水が、原子炉圧力容器内に充填される。

【0005】

沸騰水型原子炉に用いられる制御棒駆動機構の一例が、特開平１０−１３２９７７号公報に記載されている。制御棒駆動機構は、アウターチューブ、ガイドチューブ、ピストンチューブ、ボールねじ、ボールナット、スプールピース、内側磁気継手、外側磁気継手及びモータを有する。アウターチューブのフランジは、特開平１０−１３２９７７号公報の図１に示されるように、スプールピースのフランジに複数のボルトによって取り付けられる。ガイドチューブはアウターチューブ内に配置され、ガイドチューブの下端部がアウターチューブに支持される。ピストンチューブがガイドチューブ内に配置される。ボールねじがピストンチューブの中心軸に形成された中空部内に挿入されている。ボールナットがボールねじと噛み合っており、ピストンチューブの下端がボールナットの上面に置かれている。ピストンチューブの上端部が制御棒の下端部に取り外し可能に連結される。バックシートがボールねじの下端部に設けられる。バックシートは、アウターチューブの下端部でアウターチューブの内側に設けられたバックシート受け部の上面に対向して配置される。制御棒駆動機構の通常状態では、バックシートの下面とバックシート受け部の上面の間に、間隙が形成され、バックシートの下面がバックシート受け部の上面に接触していない。

【0006】

アウターチューブに取り付けられたスプールピース内には、回転軸が取り付けられた内側磁気継手が配置される。この回転軸は、バックシートに取り外し可能に連結される。

【0007】

円筒状の外側磁気継手が、スプールピースの下端部を取り囲んで配置される。外側磁気継手は、支持部材によりスプールピースに取り付けられるモータの回転軸に連結される。外側磁気継手の内面に設けられた外側磁石が、スプールピースの側壁を間に挟んで、内側磁気軸受の外面に設けられた内側磁石と向き合っている。

【0008】

制御棒駆動機構のアウターチューブが原子炉圧力容器の底部に設けられた制御棒駆動機構ハウジング内に挿入され、ボルトで結合されたアウターチューブのフランジ及びスプールピースのフランジが、別の複数のボルトによって、制御棒駆動機構ハウジングのフランジに取り付けられる（特開平１０−１３２９７７号公報の図１参照）。

【0009】

特開平１０−１３２９７７号公報の図１に示された制御棒駆動機構は、内側磁気継手と外側磁気継手を連結する回転軸が不要であり、スプールピースは、圧力バウンダリーを形成し、原子炉圧力容器内の冷却水の外部への漏洩を防止している。特に、制御棒駆動機構ハウジングのフランジとスプールピースのフランジの間に配置されたＯリング及びアウターチューブのフランジとスプールピースのフランジの間に配置されたＯリングは、その冷却水の外部への漏洩を防止している。

【0010】

モータの回転力が、外側磁気継手により内側磁気継手に伝えられ、ボールねじを回転させる。ボールねじの回転によってボールナットが上下動し、これにより、制御棒が炉心に挿入され、または炉心から引き抜かれる。

【0011】

特開平１０−１３２９７７号公報の図１に示された制御棒駆動機構では、上記したように、ボルトで結合されたアウターチューブのフランジ及びスプールピースのフランジを、別の複数のボルトによって、制御棒駆動機構ハウジングのフランジに取り付けている。これに対し、特開平１０−１３２９７７号公報の図１に示された制御棒駆動機構において、特開平１０−１３２９７７号公報の図５に示されるように、アウターチューブのフランジがボルトにより制御棒駆動機構ハウジングのフランジに取り付けられている状態で、スプールピースのフランジを別のボルトにより制御棒駆動機構ハウジングのフランジに取り付けてもよい。このような構造では、制御棒駆動機構ハウジングのフランジとアウターチューブのフランジの間にＯリングが配置され、さらに、アウターチューブの外面とスプールピースの内面との間にＯリングが配置される。

【0012】

特開平８−８２６９０号公報にも、特開平１０−１３２９７７号公報に記載された前述の制御棒駆動機構と同じ構成を有する制御棒駆動機構が記載されている。

【0013】

特開昭６０−４７９８７号公報に記載された制御棒駆動機構も、ボールねじがモータにより回転され、ボールねじと噛み合うボールナットが上下動する。この結果、制御棒が炉心に挿入され、または炉心から引き抜かれる。この制御棒駆動機構では、円筒状のスプールピースの上端部に存在するフランジが制御棒駆動機構ハウジングのフランジに取り付けられ、シリンダ体がスプールピースの下端部のフランジに取り付けられている。制御棒駆動機構のガイドチューブの下端がシリンダ体の上面に置かれ、ガイドチューブがシリンダ体により支持されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【特許文献1】特開平１０−１３２９７７号公報

【特許文献2】特開平８−８２６９０号公報

【特許文献3】特開昭６０−４７９８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

沸騰水型原子炉に適用される従来のモータ駆動の制御棒駆動機構（例えば、特開平１０−１３２９７７号公報の図１に示された制御棒駆動機構）では、アウターチューブのフランジとスプールピースのフランジの間に、ゴム製のＯリングを設けている。このＯリングは、素材の寿命などの観点から、所定の頻度（例えば、１０年に一度）で、スプールピースをアウターチューブから取り外し、新しいＯリングと交換しなければならない。スプールピースをアウターチューブから取り外すためには、制御棒駆動機構ハウジングのフランジとアウターチューブのフランジの間に配置されてこれらのフランジ間の機密を保っている金属製Ｏリングに潰し力を与えて制御棒駆動機構ハウジングのフランジとスプールピースのフランジを結合しているボルトを取り外す必要がある。

【0016】

この結果、アウターチューブのフランジとスプールピースのフランジの間に配置するＯリングを交換した後、スプールピースをボルトにより制御棒駆動機構ハウジングに取り付ける際に、その金属製Ｏリングの潰し状態を確認するため、制御棒駆動機構ハウジングとアウターチューブのフランジの間の隙間を確認する必要がある。

【0017】

特開平１０−１３２９７７号公報の図１に示された制御棒駆動機構では、上記したように、結合されたアウターチューブのフランジ及びスプールピースのフランジが、別の複数のボルトによって、制御棒駆動機構ハウジングのフランジに取り付けられている。特開平１０−１３２９７７号公報の図１に示された制御棒駆動機構において、そのような３つのフランジの結合構造を、特開平１０−１３２９７７号公報の図５に示された制御棒駆動機構におけるそれらの３つのフランジの結合構造、すなわち、アウターチューブのフランジがボルトにより制御棒駆動機構ハウジングのフランジに取り付けられている状態で、スプールピースのフランジを別のボルトにより制御棒駆動機構ハウジングのフランジに取り付ける結合構造に替えた場合でも、アウターチューブの外面とスプールピースの内面の間に配置するＯリングの交換に際しても、制御棒駆動機構ハウジングのフランジとスプールピースのフランジを結合しているボルトを取り外す必要がある。このため、このケースでも、前述のケースと同様に、金属製Ｏリングの潰し状態を確認するため、制御棒駆動機構ハウジングとアウターチューブのフランジの間の隙間を確認する必要がある。

【0018】

さらに、モータ駆動の制御棒駆動機構では、モータの回転力をボールねじに伝えるために、外側磁気継手及び内側磁気継手が用いられる。外側磁気継手及び内側磁気継手は基本的にメンテナンスを必要としないため、アウターチューブのフランジとスプールピースのフランジの間に配置されるＯリングのメンテナンスのためだけに、スプールピースを制御棒駆動機構ハウジング及びアウターチューブから取り外さなくてはならない。この結果、そのＯリングのメンテナンスの作業に要する時間が長くなる。

【0019】

本発明の目的は、メンテナンスに要する時間を短縮することができる制御棒駆動機構を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0020】

前記課題解決するために、本発明は、減速材を兼ねた冷却材（軽水）が収容されるとともに、その中央部分に、多くの燃料集合体が装荷された炉心が配置され、燃料集合体の間には、制御棒が挿入・引抜き自在に設置されており、原子炉の起動・停止、反応度補償、負荷追従などの制御は、炉心に対し制御棒を挿入・引抜きすることにより行われるＢＷＲの原子炉圧力容器下方に配置されるＣＲＤであって、原子炉圧力容器の下鏡部に貫通固定されたハウジングと、そのハウジングの内側に固定されるＣＲＤ本体のうち、ＣＲＤ本体を構成するアウターチューブの耐圧部となるフランジがその下方に設けられるスプールピース部と一体成形されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0021】

本発明のＣＲＤによれば、メンテナンス性を向上、メンテナンス頻度を低減することでランニングコストの低減が可能となる。また、ＣＲＤ内部水の漏えいポテンシャルを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】沸騰水型原子力発電プラントの構成図である。

【図2】図１に示される沸騰水型原子力発電プラントに適用される、本発明の好適な一実施例である実施例１の制御棒駆動機構の縦断面図である。

【図3】図１に示す制御棒駆動機構において、モータを取り外した時にボールねじの回転を阻止する例を示す説明図である。

【図4】本発明の他の好適な実施例である実施例２の制御棒駆動機構の縦断面図である。

【図5】従来の制御棒駆動機構の縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の実施例を以下に説明する。

【実施例1】

【0024】

本発明の好適な一実施例である実施例１の制御棒駆動機構を図２に基づいて説明する。

【0025】

本実施例の制御棒駆動機構を説明する前に、本実施例の制御棒駆動機構が適用される沸騰水型原子力発電プラントの概略構成を、図１を用いて説明する。

【0026】

沸騰水型原子力発電プラントは、炉心への冷却水の供給の形態により、強制循環型沸騰水型原子力発電プラント及び自然循環型原子力発電プラントの２つに分類される。強制循環型沸騰水型原子力発電プラントでは、原子炉に設けられた再循環ポンプ（またはインターナルポンプ）の駆動によって冷却水が強制的に炉心に供給される。自然循環型原子力発電プラントでは、原子炉に再循環ポンプまたはインターナルポンプが設けられていなく、冷却水が自然循環により炉心に供給される。冷却水の自然循環力を高めるために、チムニーが原子炉内に設けられる。

【0027】

本実施例の制御棒駆動機構は、強制循環型沸騰水型原子力発電プラント及び自然循環型原子力発電プラントのそれぞれの原子炉に適用することができる。ここでは、本実施例の制御棒駆動機構が適用される自然循環型原子力発電プラントの構成を、図１を用いて説明する。

【0028】

自然循環型原子力発電プラント１は、原子炉２、タービン１５及び復水器１６を有する。原子炉２は、原子炉圧力容器３を有し、原子炉圧力容器３内に、炉心シュラウド５、上部格子板５３、炉心支持板５４、チムニー１０、気水分離器１１及び蒸気乾燥器１２を設置している。少なくとも自然循環型原子力発電プラント１の運転中では、原子炉圧力容器３は、上端部に蓋４が取り付けられて密封されている。複数の燃料集合体７が装荷された炉心６は、炉心シュラウド５によって取り囲まれている。炉心支持板５４は、炉心６の下方に配置されて炉心シュラウド５に取り付けられる。上部格子板５３は、炉心６の上方に配置されて炉心シュラウド５に取り付けられる。炉心６は、炉心支持板５４と上部格子板５３の間に配置される。

【0029】

炉心６に装荷された各燃料集合体７の下端部は、炉心支持板５４に設置された複数の燃料支持金具（図示せず）によって支持される。各燃料集合体７の上端部は、上部格子板５３によって支持される。

【0030】

上部格子板５３の上方に配置されるチムニー１０は、円筒状の外筒５５及び格子部材５６を有する。外筒５５は、炉心シュラウド５の上端に取り付けられる。格子部材５６は、外筒５５内に配置されて外筒５５の内面に取り付けられる。格子部材５６は、複数の仕切り板を格子状に組み合わせて構成され、外筒５５の下端から外筒５５の上端まで伸びている。格子部材５６によって、横断面が正方形の複数の冷却材通路５７が外筒５５内に形成される。気水分離器１１はチムニー１０の上方に配置され、蒸気乾燥器１２は気水分離器１１の上方に配置される。

【0031】

複数の制御棒案内管８が原子炉圧力容器３内で炉心６の下方に配置される。複数の制御棒駆動機構ハウジング９が、原子炉圧力容器３の底部を貫通して原子炉圧力容器３に取り付けられている。各制御棒案内管８の下端がそれぞれの制御棒駆動機構ハウジング９の上端に連結される。

【0032】

炉心６に装荷された燃料集合体７間に出し入れされて原子炉出力を制御する複数の制御棒２０（図２参照）が、それぞれの制御棒案内管８内に別々に配置される。これらの制御棒８の下端部は、制御棒駆動機構２１の上端部に着脱可能に連結されている。各制御棒駆動機構２１は、制御棒駆動機構ハウジング９内に別々に収納されている。減速材と冷却材を兼ねた冷却水が、原子炉圧力容器３内に充填される。

【0033】

タービン１５は、主蒸気配管５８によって原子炉圧力容器３に設けられたノズル１３に接続される。復水器１６は、タービン１５の下方に配置され、給水配管１７によってノズル１４に接続される。給水ポンプ１８及び給水加熱器１９が給水配管１７に設けられる。

【0034】

必要な数の制御棒２０が、それぞれの制御棒駆動機構２１により炉心６から引き抜かれ、自然循環型原子力発電プラント１の原子炉出力が定格出力である１００％出力まで上昇する。その後、自然循環型原子力発電プラント１は、１つの運転サイクルが終了するまで、実質的に１００％出力で運転される。自然循環型原子力発電プラント１の運転中では、炉心６に供給される冷却水は、それぞれの燃料集合体７内を流れ、燃料集合体７に含まれる複数の燃料棒内の核燃料物質の核分裂により発生する熱によって加熱され、一部が蒸気になる。この結果、冷却水及び蒸気を含む気液二相流が、各燃料集合体７内を上昇する。

【0035】

この気液二相流は、チムニー１０に形成されたそれぞれの冷却材通路５７を上昇し、気水分離器１１に流入する。気水分離器１１は、流入した気液二相流に含まれる冷却水と蒸気を分離する。分離された蒸気は、蒸気乾燥器１２に流入してされに湿分を除去され、主蒸気配管５８に排出される。この蒸気（飽和蒸気）は、タービン１５に導かれてタービン１５を回転させる。タービン１５に連結された発電機（図示せず）も回転され、電力が発生する。

【0036】

タービン１５から排出された蒸気は、復水器１６で凝縮されて水になる。この水は、給水として、給水配管１７を通って原子炉圧力容器３内に供給される。給水は、給水ポンプ１８で昇圧され、給水加熱器１９で加熱されて温度が上昇した後に、原子炉圧力容器３内に導かれる。

【0037】

給水配管１７によって原子炉圧力容器３内に供給された給水は、気水分離器１１で分離された冷却水に混合される。給水を混合した冷却水は、原子炉圧力容器３の内面とチムニー１０の外筒５５及び炉心シュラウド５のそれぞれの外面との間に形成される、横断面が環状であるダウンカマ５９内に流入する。この冷却水は、ダウンカマ５９内を下降して炉心６内の各燃料集合体７内に供給される。

【0038】

核燃料集合体７内への冷却水の供給は、冷却水の自然循環によって行われる。冷却水の自然循環力は、炉心６内を上昇する密度の低い気液二相流とダウンカマ５９内を下降する密度の高い冷却水の密度差によって生じ、この冷却水の自然循環力は、チムニー１０の煙突効果によってさらに強められる。

【0039】

本実施例の制御棒駆動機構２１の構成を、図２を用いて説明する。

【0040】

制御棒駆動機構２１は、ピストンチューブ２３、ボールねじ２４、ボールナット２６、アウターチューブ２８、ガイドチューブ２９、スプールピース３４、内側磁気継手３５、外側磁気継手４０及びモータ３９を有する。ガイドチューブ２９がアウターチューブ２８内に配置され、ガイドチューブ２９の下端部がアウターチューブ２８に支持される。ピストンチューブ２３がガイドチューブ２９内に配置される。上部ガイド３０がアウターチューブ２８の上端部に取り付けられる。ガイドチューブ２９の上端部は外径が小さくなっており、皿バネ３２が、ガイドチューブ２９の外径が小さくなった上端部の外側に配置される。皿バネ３２は、ガイドチューブ２９と上部ガイド３０の間に配置される。３１はコイルバネである。

【0041】

ボールねじ２４がピストンチューブ２３の中心軸に形成された中空部内に挿入されている。ボールナット２６がボールねじ２４と噛み合っており、ピストンチューブ２３の下端がボールナット２６の上面に置かれている。ピストンチューブ２３の上端部が制御棒２０の下端部に取り外し可能に連結される。

【0042】

スプールピース３４が制御棒駆動機構ハウジン９の下方に配置され、スプールピース３４のフランジ３８が制御棒駆動機構ハウジン９のフランジ９Ａに複数のボルト４２により取り外し可能に取り付けられている。シール部材である金属製のＯリング４５が、スプールピース３４のフランジ３８と制御棒駆動機構ハウジン９のフランジ９Ａの間に配置され、スプールピース３４のフランジ３８と制御棒駆動機構ハウジン９のフランジ９Ａの間の気密性を担保している。

【0043】

アウターチューブ２８の下端は、スプールピース３４内に達しており、スプールピース３４内に配置された円筒状の支持部材４８によって支持されている。アウターチューブ２８の外径は、アウターチューブ２８の全長に亘って、スプールピース３４の内径よりも小さくなっており、アウターチューブ２８をスプールピース３４内に挿入することができる。このため、アウターチューブ２８は、アウターチューブ２８の半径方向においてスプールピース３４の内面よりも外側に突出していない。スプールピース３４の内径は、制御棒駆動機構ハウジン９の内径に実質的に等しくなっている。

【0044】

磁気継手が、内側磁気継手３５及び外側磁気継手４０を含んでいる。内側磁気継手３５は、スプールピース３４内に配置され、回転軸３３に取り付けられる。分離検出機構２３がボールねじ２４の下端部に取り付けられる。回転軸３３の上端が分離検出機構２３に取り外し可能に連結される。コイルバネ３７が、回転軸３３に取り付けられたバネ受け６０と分離検出機構２３との間で回転軸３３を取り囲んで配置される。ベアリングケース４７が、バネ受け６０と内側磁気継手３５の間でスプールピース３４内に配置され、スプールピース３４に取り付けられている。回転軸３３は、ベアリングケース４７に設置された複数のベアリングによって回転可能に支持される。

【0045】

モータ３９が、スプールピース３４の下方に配置され、支持部材５１によってスプールピース３４に取り外し可能に取り付けられる。外側磁気継手４０が、モータ３９の回転軸に連結され、スプールピース３４とモータ３９の間に配置される。外側磁気継手４０の円筒部は、スプールピース３４の外側でスプールピース３４を取り囲むように配置される。外側磁気継手４０の円筒部の内面に設けられた外側磁石が、スプールピース３４の側壁を間に挟んで、内側磁気軸受３５の外面に設けられた内側磁石と向き合っている。外側磁気継手４０の内面はスプールピース３４の外面に接触していなく、外側磁気継手４０の内面とスプールピース３４の外面の間には、隙間が形成されている。さらに、保持ブレーキ６１が、モータ３９の上方に配置され取り付けられ、支持部材５１に取り付けられている。保持ブレーキ６１は、モータ３９の回転が停止されているとき、モータ３９の回転軸の回転を阻止し、制御棒２０の自重によりボールねじ２４が回転して制御棒２０が下降することを防いでいる。

【0046】

制御棒２０を炉心６から引き抜き場合には、制御棒駆動機構２１においてモータ３９を制御棒２０の引き抜きが可能な方向に回転させる。モータ３９の回転力は、外側磁気継手４０に伝えられて外側磁気継手４０を回転させる。外側磁気継手４０が回転すると、スプールピース３４内に配置された内側磁気継手３５も、外側磁気継手４０が回転する方向に回転する。この結果、回転軸３３が回転され、ボールねじ２４も外側磁気継手４０が回転する方向に回転される。ボールねじ２４に噛み合うボールナット２６は、ガイドチューブ２９によって回転が阻止されるため、下方に向かって移動する。ボールナット２６に載っているピストンチューブ２３が下降し、制御棒２０が制御棒案内管８内を下降する。このため、制御棒２０が炉心６から引き抜かれ、原子炉出力が上昇する。

【0047】

なお、図２に示された制御棒２０は、炉心６から完全に引き抜かれており、最も低い位置に存在している。

【0048】

ここで、従来例の制御棒駆動機構２１Ｃを図５に基づいて説明する。制御棒駆動機構２１Ｃの構成のうち、本実施例の制御棒駆動機構２１の構成と異なっている部分のみを説明する。制御棒駆動機構２１Ｃでは、アウターチューブ２２の下端部にフランジ４３が形成されている。このフランジ４３は、ボルト４１によって制御棒駆動機構ハウジング９のフランジ９Ａに取り付けられる。スプールピース３４Ａのフランジ３８Ａが、スプールピース３４Ａのフランジ３８Ａ及びアウターチューブ２２のフランジ４３を貫通するボルト４２によって制御棒駆動機構ハウジング９に取り付けられる。制御棒駆動機構２１に設けられた分離検出機構２３は、制御棒駆動機構２１Ｃではギヤカップリング（バックシート）２５とギヤカップリング３６に分離されている。さらに、金属製のＯリング４５が制御棒駆動機構２１Ｃでは、フランジ９Ａとフランジ４３の間に配置され、ゴム製のＯリング４６がスプールピース３４Ａの内面とアウターチューブ２２の外面の間に配置される。

【0049】

このような制御棒駆動機構２１Ｃでは、前述したように、アウターチューブ２２の外面とスプールピース３４Ａの内面の間に配置するゴム製のＯリング４６の交換に際しても、制御棒駆動機構ハウジング９のフランジ９Ａとスプールピース３４Ａのフランジ３８Ａを結合しているボルト４２を取り外す必要がある。このため、フランジ９Ａとフランジ４３の間に配置された金属製のＯリング４５の潰し状態を確認するため、制御棒駆動機構ハウジング９のフランジ９Ａとアウターチューブ２２のフランジ４３の間の隙間を確認する必要がある。制御棒駆動機構２１Ｃは、ゴム製のＯリング４６のメンテナンスのためだけに、スプールピース３４Ａを制御棒駆動機構ハウジング９のフランジ９Ａから取り外さなければならない。

【0050】

本実施例の制御棒駆動機構２１は、アウターチューブ２８に、制御棒駆動機構２１Ｃのように、フランジ４３を形成していなく、制御棒駆動機構ハウジング９のフランジ９Ａとスプールピース３４のフランジ３８をボルト４２で結合している。制御棒駆動機構２１では、アウターチューブ２８は、制御棒駆動機構ハウジング９及びスプールピース３４内に配置される。アウターチューブ２８の外径は、アウターチューブ２８の全長に亘って、スプールピース３４の内径よりも小さくなっており、アウターチューブ２８はアウターチューブ２８の半径方向においてスプールピース３４の内面よりも外側に突出していない。この結果、制御棒駆動機構２１では、制御棒駆動機構２１Ｃのように、アウターチューブ２２の外面とスプールピース３４の内面の間に、シール部材である配置するゴム製のＯリング４６を配置する必要がなくなる。

【0051】

この結果、制御棒駆動機構２１では、制御棒駆動機構２１Ｃに比べてメンテナンスの頻度を低減することができ、メンテナンスに要する時間も短縮することができる。

【0052】

制御棒駆動機構２１では、アウターチューブ２８のフランジ４３が不要であるため、制御棒駆動機構２１Ｃに比べてシール個所が一箇所少なくなり、原子炉圧力容器３内の冷却水の漏えいの可能性のある個所が一個所低減される。これは、沸騰水型原子力発電プラントの信頼性向上につながる。

【0053】

本実施例の制御棒駆動機構２１は、特開昭６０−４７９８７号公報に記載された制御棒駆動機構に比べてもシール個所が一個所低減される。すなわち、特開昭６０−４７９８７号公報に記載された制御棒駆動機構では、スプールピースの上端部のフランジと制御棒駆動機構ハウジングのフランジの間及びスプールピースの下端部のフランジに取り付けられるシリンダ体とこのフランジとの間にそれぞれシール部材を配置する必要がある。制御棒駆動機構２１では、特開昭６０−４７９８７号公報に記載された制御棒駆動機構におけるスプールピースの下端部のフランジとシリンダ体との間に配置されるシール部材に相当するシール部材が不要である。このため、本実施例の制御棒駆動機構２１のメンテナンスに要する時間が、特開昭６０−４７９８７号公報に記載された制御棒駆動機構のメンテナンスに要する時間よりも短くなる。

【0054】

また、本実施例では、従来の制御棒駆動機構２１Ｃにおいてアウターチューブ２２のフランジ４３及び制御棒駆動機構ハウジング９のフランジ９Ａのボルト４１による結合が不要になるため、メンテナンスのために制御棒駆動機構２１の制御棒駆動機構ハウジング９への取り付け及び取り外しの作業を簡略化することができ、この作業に要する時間を短縮することができる。

【0055】

さらに、制御棒駆動機構２１では、フランジ４３がアウターチューブ２８に形成されていなくゴム背のＯリング４６の交換が不要になるため、スプールピース３４Ａの取り外しに備えたギヤカップリング２５とアウターチューブ２２に形成されたバックシート３３によるメタルシールを削除することができる。この結果、制御棒駆動機構２１Ｃの冷却水の漏えいポテンシャルを低減することができる。さらに、バックシート３３も削除することができるため、制御棒駆動機構２１の部品点数を低減できる。

【0056】

なお、モータ３９及び保持ブレーキ６１はメンテナンスの対象になるが、支持部材５１をスプールピース３４から取り外すことにより、モータ３９及び保持ブレーキ６１のメンテナンスを容易に行うことができる。モータ３９及び保持ブレーキ６１のメンテナンスを行う際には、スプールピース３４を制御棒駆動機構ハウジング９から取り外す必要はない。ただし、モータ３９及び保持ブレーキ６１をスプールピース３４から取り外す際には、ピストンチューブ２３に連結された制御棒２０の自重によりボールねじ２４が回転してボールナット２６が下降しないように、制御棒２０を炉心から完全に引抜き、ボールナット２６を最も低い位置に位置させておく。

【0057】

ボールナット２６を最も低い位置に位置していない状態で、モータ３９及び保持ブレーキ６１のメンテナンスのためにモータ３９及び保持ブレーキ６１を含むモータ部５０（図３参照）をスプールピース３４から取り外す場合には、モータ３９及び保持ブレーキ６１をスプールピース３４から取り外した後、素早く、回転阻止磁石４９をスプールピース３４の外面に取り付ける（図３参照）。回転阻止磁石４９は、内側磁気継手３５の内側磁石と磁気的に対となる磁石である。制御棒２０の自重による内側磁気継手３５の回転が、回転阻止磁石４９によって阻止される。このため、制御棒２０の下降が阻止される。

【0058】

原子力発電プラントは、１体の制御棒２０が炉心６から完全に引き抜かれても安全性が確保される。

【0059】

制御棒駆動機構２１では、アウターチューブ２８をスプールピース３４内に配置した支持部材４８で支持しているが、アウターチューブ２８の下端をスプールピース３４で直接支持してもよい。

【実施例2】

【0060】

本発明の他の好適な実施例である実施例２の制御棒駆動機構を、図４を用いて説明する。本実施例の制御棒駆動機構２１Ｂは、実施例１の制御棒駆動機構２１において、に回転阻止磁石４９Ａを追加した構成を有する。回転阻止磁石４９Ａは、内側磁気継手３５の内側磁石と磁気的に対となる磁石であり、内側磁気継手３５の一部と対向する位置でスプールピース３４に取り付けられている。制御棒駆動機構２１Ｂの他の構成は、実施例１の制御棒駆動機構２１と同じである。

【0061】

制御棒駆動機構２１Ｂでは、モータ３９及び保持ブレーキ６１をメンテナンスのためにスプールピース３４から取り外したとき、回転阻止磁石４９Ａがスプールピース３４に設けられているため、ボールナット２６が最も低い位置に位置していない場合でも、制御棒２０の自重による内側磁気継手３５の回転が、回転阻止磁石４９Ａによって阻止される。このため、制御棒２０の下降が防止される。

【0062】

本実施例は実施例１で生じる各効果を得ることができる。さらに、ボールナット２６が最も低い位置に位置していない状態でモータ３９及び保持ブレーキ６１をメンテナンスのためにスプールピース３４から取り外したときにおいても、本実施例は、スプールピース３４に設けられている回転阻止磁石４９Ａの作用により、制御棒２０の自重によるボールねじ２４の回転を阻止することができる。このため、制御棒２０が下降することを防止できる。

【0063】

実施例１及び２の制御棒駆動機構は、強制循環型沸騰水型原子力発電プラントにも適用することができる。

【符号の説明】

【0064】

１…自然循環型原子力発電プラント、２…原子炉、３…原子炉圧力容器、６…炉心、９６…制御棒駆動機構ハウジング、９Ａ，３８…フランジ、１０…チムニー、２０…制御棒、２１，２１Ｂ…制御棒駆動機構、２３…ピストンチューブ、２４…ボールねじ、２６…ボールナット、２８…アウターチューブ、２９…ガイドチューブ、３３…回転軸、３４…スプールピース、３５…内側磁気継手、３９…モータ、４０…外側磁気継手、４５…Ｏリング、４９，４９Ａ…回転阻止磁石、５０…モータ部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】