JP4553957B2 - 原子炉炉内核計測装置の通路選択装置 - Google Patents

Description

本発明は、原子炉の炉内核計測装置に関し、特に炉内核計測装置において検出器ケーブルが通過する通路選択用案内管を所定数の検出器通路に選択的に切り替える通路選択装置に関するものである。

原子力発電所向け核計測設備においては、一般に炉心内の燃料から放出される中性子束を測定するために、中性子検出器を先端に具備したケーブルを、複数個の検出器通路に選択的に挿通させる通路選択装置が備えられている。原子炉はその容量によって異なるが多数の検出器通路を備えるものであり、これを上記通路選択装置により中性子検出器を選択的に挿通させることによって少ない備品数で効率的な中性子束の遠隔検出を可能とするものである。原子炉の核計測設備の詳細構成は例えば特許文献１に詳しいのでそれを参照されたい。

従来の通路選択装置は、駆動モータの回転力を各種カム機構によるインデックス装置により直接、通路選択用案内管を回転させる方式であり、上記カム機構によるインデックス機構には例えば周知のローラギヤカム機構、パレルカム機構、パラレルカム機構、ゼネバ機構等が利用され得る。また通路選択用案内管の回転を任意の検出器通路に位置決めする機構として、回転ホイールに鋼球をバネ力にて押し付けるクリックストッパ方式と呼ばれるものが一般的に採用されている。

図５は上記クリックストッパ方式による通路選択装置の概略構成を示す図で、図中、１はハウジング、２は回転中心軸、３、４は上記ハウジング１の両端に設けられ、固定軸１５で支持された円板である。５は上記円板３の中心部からハウジング１内に入り上記回転中心軸２の内部を通って、その途中から回転中心軸２の外部に出て、円板４と接続された通路選択用案内管であり、その内部には先端部に中性子検出器（図示せず）の取り付けられているケーブル（図示せず）が通るようになっている。

６は減速機付駆動電動機で電磁クラッチ７の軸と直結されて円板３に固定されている。８は電磁クラッチ７に取り付けられた第１の歯車で、上記回転中心軸２に取り付けられた第２の歯車９と噛み合っている。すなわち、駆動電動機６の回転を上記第１の歯車８と第２の歯車９とのギヤ比設定により回転中心軸２の回転割り出しを直接行うインデックス装置が構成されている。上記通路選択用案内管５は上記回転中心軸２と同じ角度回転するので、このインデックス装置により割り出された所定角度だけ上記通路選択用案内管５を回転させ所定の通路を選択するものである。

第２の歯車９には通路選択スイッチ１１を動作させるカム１０を設けており、そのカムが所定の通路選択スイッチ１１を動作させることで駆動電動機６の電源を遮断するようになっている。（例えば特許文献２を参照）また、電磁クラッチ８の電源を遮断することによって回転中心軸２を切り離すと共に、ホイール１２の慣性力で回り過ぎようとする上記軸２を、ホイール１２に加工された皿溝１３にクリックストッパ１４を押し付けることによって機械的に停止させるようにしている。クリックストッパ１４は前述したように鋼球をバネで回転しようとするホイール１２に押し付けるように構成されているものであり、クリックストッパ方式と呼ばれる所以である。

特開２００５−１９５５７２号公報 特開平１−２０２６９６号公報

ところが上記従来装置のものは、上記インデックス装置で直接、上記通路選択用案内管５を回転させ所定の通路を選択しようとするものであるため、検出器通路数が変化するとその都度インデックス装置を新たに設計、製造しなければならず、あるいは検出器通路数が異なる装置ごとに割り出し数の異なるインデックス装置を準備する必要があった。
また、上記クリックストッパ方式では、通路選択数が増えると出口通路を多くするためにホイール１２の直径が大きくなり、ホイール１２の直径が大きくなるとそれだけ慣性質量が増えるため、その慣性力により所定の選択位置で停止しなくなる可能性が大きくなっていた（通路選択数１５程度までが限度）。また、クリックストッパの押し付け力を定期的に調整する必要があった。

更に上記従来装置のものは、駆動力を遮断するための電磁クラッチが必要であり、駆動電動機用の電源（通常ＡＣ１００Ｖ）と電磁クラッチ用の電源（通常ＤＣ２４Ｖ）の２電源が必要となると共に、電磁クラッチの摩擦板に油分・水分が付着すると摩擦板が滑って伝達力が低下し、駆動側が空回りして回転しなくなる可能性がある他、毎年、伝達トルクと制動トルクを測定し、基準値を外れると電磁クラッチを取り替える必要があった。また、通路選択装置では、通常時に加圧し、定期点検時に真空引きを繰り返すため、玉軸受け等に使用した油分が徐々に摩擦板に付着し経年的に伝達トルクが低下する問題もあった。

この発明は、上述したような問題を解決するためになされたもので、検出器通路数が変化してもインデックス装置を共通使用することにより対応できる通路選択装置を実現することを目的とする。
またこの発明は、電磁クラッチやクリックストッパ方式を採用する必要のない、従って
保守・点検が容易で小型・安価な通路選択装置を実現することを目的とする。

この発明に係る原子炉炉内核計測装置の通路選択装置は、駆動電動機と、上記駆動電動機により駆動され所定割出数の回転出力を導出するインデックス装置と、上記インデックス装置により回転駆動され通路選択用案内管を検出器通路のいずれかに対向配置せしめる回転中心軸と、上記インデックス装置の出力軸と回転中心軸との間に介在し上記回転中心軸の割出数を調整する加・減速装置を備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、インデックス装置と回転中心軸との間に増・減速機構を介在させることにより、検出器通路数が変化しても新たにインデックス装置を設計することなく、既存のインデックス装置を共通使用することにより任意の本数の検出器通路に対応できる通路選択装置を小型・安価に実現できる効果を有する。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について説明する。図１に本発明の原子炉炉内核計測装置の通路選択装置の断面側面図を示している。図２は図１の下面図、図３は図１のIII―III線断面図、図４は歯数変化による回転中心軸の割出数の調整方法を説明する図である。図において、図５の従来装置と同一または相当部分には同一符号で示している。図中、ハウジング１内には４本の固定軸１５により支持された上下円板３、４が存在し、この円板により回転中心軸２がベアリング１６で回転可能に支持されている。

５は上記円板３の中心部からハウジング１内に入り上記回転中心軸２の内部を通って、その途中から回転中心軸２の外部に出て、円板４と接続された通路選択用案内管であり、その内部には先端部に中性子検出器（図示せず）の取り付けられているケーブル（図示せず）が通るようになっている。
また、１７は下部円板４に複数本（この実施例では６本）穿孔された検出器通路で、図示しないが、これを通してケーブルの先端に装着された検出器が炉心内に挿脱されるようになっている。なお、上記ホイール１２は通路選択用案内管５の保持と、選択されていない検出器通路１７への異物混入を防止する目的で設けられている。

２０は周知のインデックス装置であり、駆動電動機（ここではギヤーモータ）６による回転入力を受ける入力軸２１と所定の割出回転角度の出力を行う出力軸２２とを有する。２３は上記インデックス装置２０の出力軸２２に結合された第１のギヤ、２４は上記第１のギヤ２３と噛合うように回転中心軸２に結合された第２のギヤで、これらのギヤ２３、２４にてインデックス装置２０の出力を増・減速して回転中心軸２の割り出し数を調整している。

次に、この発明の動作について説明する。ギヤモータ６によりインデックス装置２０の入力軸２１を１回転させる毎にインデックス装置２０の出力軸２２はインデックス装置２０に固有の割出数Ｙに応じて、１／Ｙ回転する。同様にインデックス装置２０の出力軸２２に固着された第１のギヤ２３も１／Ｙ回転し、第１のギヤ２３と噛合う第２のギヤ２４も回転する。この時、第１のギヤ２３の歯数をＺ１、第２のギヤ２４の歯数をＺ２とすると、インデックス装置２０の入力軸２１が１回転する毎に第２のギヤ２４すなわち回転中心軸２は１／Ｙ×Ｚ１／Ｚ２回転することとなる。

上記のようにこの発明の第１の実施形態では、インデックス装置２０と回転中心軸２との間に第１のギヤ２３と第２のギヤ２４とからなる増・減速装置２５を介在させたので、上記第１のギヤ２３と第２のギヤ２４の歯数を適宜変化させることにより、回転中心軸２の割出数を比較的容易に変更することができる。
図４は歯数変化による回転中心軸２の割出数の調整方法を説明する図である。図はロータリーインデックス装置に適用した場合で、上記第１のギヤ２３の歯数Ｚ１と第２のギヤ２４の歯数Ｚ２を適宜変化させた場合の回転中心軸２のストップ数（割出数）の変化を示している。

先ず、ロータリーインデックス装置２０のストップ数Ｙ（割出数）が６であるとして、Ｚ１を９０、Ｚ２を７５とした場合（１）は回転中心軸２のストップ数（割出数）は５となり、Ｚ１を８５、Ｚ２を８５と同数とした場合（２）は回転中心軸２のストップ数（割出数）は６となり、Ｚ１を６０、Ｚ２を１００とした場合（３）は回転中心軸２のストップ数（割出数）は１０となり、Ｚ１を６０、Ｚ２を１５０とした場合（４）は回転中心軸２のストップ数（割出数）は１５となり、Ｚ１を６０、Ｚ２を２００とした場合（５）は回転中心軸２のストップ数（割出数）は２０となり、更にＺ１を５０、Ｚ２を２００とした場合（６）は回転中心軸２のストップ数（割出数）は２４となる。

従って、上記説明から明らかなように、回転中心軸２のストップ数（割出数）はＹ×Ｚ２／Ｚ１となり、回転中心軸２の割出数を比較的容易に変更することができることが分かる。上記第１のギヤ２３の歯数と第２のギヤ２４の歯数の組み合わせは、検出器通路数の増減に合わせて上記第１のギヤ２３あるいは第２のギヤ２４をネジ１９により適宜交換することにより実現することができる。

従って、この発明によれば、インデックス装置が検出器通路の本数に拘らず共通に使用できることから、安価で汎用性の高い通路選択装置が実現できるものである。
なお、上記実施の形態１では増・減速装置をギヤ列で実現するものについて説明したが、これに限定されるものではなく、歯付ベルトとプーリとの組み合わせ、あるいはチェーンとスプロケットとの組み合わせでも実現できるものである。なお、歯付ベルトとプーリの場合はプーリの端数を、チェーンとスプロケットの場合はスプロケットの歯数をギヤ列と同様に組み合わせを変えることで実現できる。また、駆動源をギヤモータを例に説明しているが、これに限定されるものではなく、サーボモータ、ステッピングモータでも同等の効果を奏し、更にインデックス装置はロータインデックス装置で説明しているが、これに限定されるものではなくパラレルカム方式、ゼネバ方式等でもこの発明の趣旨の範囲内で自由に選択可能であることは言うまでもない。

本発明の実施の形態１による原子炉用炉内核計測装置の通路選択装置を示す断面側面図、 図１の下面図、 図１のIII―III線断面図、 歯数変化による回転中心軸の割出数の調整方法を説明する図、 従来の通路選択装置の断面側面図である。

符号の説明

１ ハウジング、 ２ 回転中心軸、 ３ 上部円板、
４ 下部円板、 ５ 通路選択用案内管、 ６ 駆動電動機、
７ 電磁クラッチ、 ８ 第１の歯車、 ９ 第２の歯車、
１０ カム、 １１ 通路選択リミットスイッチ、 １２ ホイール、
１３ 皿溝、 １４ クリックストッパ、
１５ 固定軸、 １６ ベアリング、 １７ 検出器通路、
１９ ネジ、 ２０ インデックス装置、 ２１ 入力軸、
２２ 出力軸、 ２３ 第１のギヤ、
２４ 第２のギヤ、 ２５ 加減速装置。

Claims (5)

1. 駆動電動機と、上記駆動電動機により駆動され所定割出数の回転出力を導出するインデックス装置と、上記インデックス装置により回転駆動され通路選択用案内管を検出器通路のいずれかに対向配置せしめる回転中心軸と、上記インデックス装置の出力軸と回転中心軸との間に介在し上記検出器通路数の変化に応じて上記回転中心軸の割出数を調整する加・減速装置を備えたことを特徴とする原子炉炉内核計測装置の通路選択装置。
2. 上記加・減速装置は、インデックス装置の出力軸に結合された第１のギヤと、上記第１のギヤと噛み合わされ上記回転中心軸に結合される第２のギヤとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の原子炉炉内核計測装置の通路選択装置。
3. インデックス装置のストップ数（割出数）をＹ、第１のギヤ２３の歯数をＺ１、第２のギヤ２４の歯数をＺ２とすると、回転中心軸のストップ数（割出数）はＹ×Ｚ２／Ｚ１により設定されることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の原子炉炉内核計測装置の通路選択装置。
4. 上記加・減速装置は、歯付ベルトとプーリとの組み合わせにより構成したことを特徴とする請求項１に記載の原子炉炉内核計測装置の通路選択装置。
5. 上記加・減速装置は、チェーンとスプロケットとの組み合わせにより構成したことを特徴とする請求項１に記載の原子炉炉内核計測装置の通路選択装置。

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