JP5595682B2

JP5595682B2 - 制御棒駆動水圧系の水圧制御ユニット

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Publication number: JP5595682B2
Application number: JP2009159360A
Authority: JP
Inventors: 悟関根; 和浩川越; 龍俊徳山; 悟郎柳瀬
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-07-03
Filing date: 2009-07-03
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2029-07-03
Also published as: JP2011013164A

Description

本発明は、制御棒駆動機構を作動させる制御棒駆動水圧系の水圧制御ユニットに係り、特に水圧制御ユニットを構成するスクラム弁の弁シート周辺構造を改良した制御棒駆動水圧系の水圧制御ユニットに関する。

沸騰水型原子炉には、原子炉圧力容器の下部に多数の制御棒駆動機構が設けられる。制御棒駆動機構は制御棒の挿入・引抜、スクラム動作が制御棒駆動水圧系により行なわれ、原子炉の運転が制御される。制御棒駆動水圧系は、制御棒駆動水ポンプ、スクラムディスチャージボリューム、水圧制御ユニット（以下、ＨＣＵという。）から主に構成される。

また、水圧制御ユニットは、スクラム弁、流路選択弁等の各種弁とアキュムレータおよび窒素ガス容器とから構成されており、特にスクラム動作時には、水圧制御ユニットのスクラム入口弁とスクラム出口弁を開き、アキュムレータの水圧力を制御棒駆動機構の駆動ピストン下部に付与し、制御棒に大きな加速度を与え、スクラム動作させるようになっている。

従来の水圧制御ユニット（ＨＣＵ）は、特許文献１に示すようにＨＣＵ室に設けられ、ユニットフレーム内にＮ_２ガス容器、アキュムレータおよびスクラム弁が収容されてユニット構造に構成される。

また、スクラム弁は、スクラム入口弁とスクラム出口弁とからなる。スクラム弁は、スクラム入口弁とスクラム出口弁の弁箱（上部弁箱と下部弁箱）内に特許文献２に示すように、弁シート機構を組み込んで一体化される複合型弁である。スクラム弁の上部弁箱と下部弁箱は４隅部がスタッドボルトで締め付けられ、一体化される。上部弁箱と下部弁箱内に弁体と弁シートが収納され、スクラム弁は開閉可能に保持される。

スクラム弁は、特にスクラム動作の場合、水圧制御ユニットのスクラム入口弁とスクラム出口弁が開口し、アキュムレータ内の高圧水圧力をＣＲＤの駆動ピストン下部に与える。駆動ピストン上部の冷却材は、スクラム出口弁からスクラムディスチャージボリュームに逃がし、制御棒に大きな加速度を与え、制御棒を緊急に挿入し、スクラム動作させるようになっている。

また、水圧制御ユニットのスクラム弁は、図９に示されるものが用いられている。このスクラム弁１は、上部弁箱２ａと下部弁箱２ｂの間に弁シート機構３が一体に保持される。弁シート機構３は、弁シート４がＳＵＳ鋼からなるシート受け５ａとディスク状のシート押え５ｂに挟持されてサンドイッチ構造に構成される。

弁シート４に着座する弁体６はスクラム弁１の本体駆動部（図示せず）にて昇降駆動される弁ステム６Ａの先端に一体に設けられる。弁体６が弁シート４に着座することでスクラム弁１は閉じられ、弁体６が弁シート４から離れることで、スクラム弁１は開放される。なお、符号７ａ，７ｂはリング状のガスケットである。

さらに、スクラム弁１の上部弁箱２ａと下部弁箱２ｂとの、例えば４隅部はスタッドボルト（図示せず）で締結され、固定される。上部弁箱２ａと下部弁箱２ｂとの間に弁シート機構３が挟持され、一体的に据え付けられる。

特開２００２−１８１９８０号公報特開平２−１６４９４号公報

水圧制御ユニットのスクラム弁１は、図９に示すように、弁シート機構３がサンドイッチ構造に構成され、シート受け５ａとディスク状のシート押え５ｂの間に弁シート４が挟持される。ディスク状シート押え５ｂは、下面に周辺リブ８が突出し、この周辺リブ８がシート受け５ａの上面に形成される凹部にメタルタッチで接触している。これにより、シート押え５ｂは、シート受け５ａの上面凹部に嵌り合って、シート押え５ｂはスライドが防止され、安定的に保持される。

スクラム弁１の弁シート機構３は、上部弁箱２ａと下部弁箱２ｂとの間に締め付けられ挟持される。弁シート４はシート受け５ａとシート押え５ｂの間に固定される一方、シート押え５ｂは周辺リブ８を介してシート受け５ａにメタルタッチ（メタルコンタクト）で保持されている。

その際、シート受け５ａとシート押え５ｂのメタルタッチ面積が周辺リブ８の小さな接触面積で規制されるため、シート押え５ｂの接触面積（受圧面積）が小さく、シート押え５ｂの周辺リブ８に局所的に弾性限界荷重を超える大きな変形荷重が作用する虞があった。

また、上部弁箱２ａと下部弁箱２ｂとをスタッドボルト・ナットの締付けにより、締付力を調整しているが、隅部に設けられる４本のスタッドボルトの締付状態をバランスよく調整することが困難である。各スタッドボルトの締付力、締付状態如何によっては、締付状態がアンバランスになり、締付時の調整が困難となったり、シート押え５ｂの周辺リブ８は弾性変形領域の変形で対応することができず、塑性変形が局所的に発生し、弁シート４を過大に圧縮し、シート機能を阻害する虞があった。

スクラム弁１の弁シート周辺構造は、スクラム弁上部弁箱２ａと下部弁箱２ｂを締め付ける際の締付力や締付手順の影響を受け易く、スクラム弁１の組立時に締付状態をバランスよく全体調整することが困難であり、この締付力のバランスの困難性に起因して、保守・メンテナンス作業に多大の作業時間を要している。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、スクラム弁の分解・組付けの作業性を良好にし、弁シート機構の構成部材が塑性変形するのを未然にかつ確実に防止し、弾性変形領域内の変形にて対応が可能な制御棒駆動水圧系の水圧制御ユニットを提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、スクラム弁の弁シート機構に弾性変形領域を超える変形荷重が作用するのを未然にかつ確実に防止し、スクラム弁の保守・メンテナンス作業を容易にして作業性を良好にし、信頼性を向上させた制御棒駆動水圧系の水圧制御ユニットを提供するにある。

本発明の別の目的は、スクラム弁の全体形状や外形寸法の外形形態を変えることなく、分解・組付け作業を簡素化し、保守・メンテナンス作業を容易にした制御棒駆動水圧系の水圧制御ユニットを提供するにある。

本発明に係る制御棒駆動水圧系の水圧制御ユニットは、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、高圧窒素ガスを蓄える窒素ガス容器と、この窒素ガス容器に接続されて高圧水を制御棒駆動機構に供給するアキュムレータと、制御棒緊急挿入時にアキュムレータ内の高圧水を開放するスクラム弁と、これらを接続する配管とを備えた制御棒駆動水圧系の水圧制御ユニットにおいて、前記スクラム弁は、上部弁箱と下部弁箱が一体結合された２分割構造の弁箱と、この弁箱内に収納されて保持される弁シート機構とを有し、前記弁シート機構は、シート受けとシート押えの間に弁シートを挟持してサンドイッチ構造に積層して構成し、前記シート押えまたはシート受けと一体に、あるいは前記シート押えまたはシート受けを組み付けて一体的に、外周スリーブを設け、この外周スリーブの上面および下面を前記上部弁箱の下面および下部弁箱の上面にメタルタッチで接触させ、挟持させたことを特徴とするものである。

本発明に係る制御棒駆動水圧系の水圧制御ユニットは、スクラム弁の分解・組付けの作業性が良好で、弁箱内の弁シート構造の塑性変形を未然にかつ確実に防止し、保守・メンテナンス作業を容易にかつ効率よく行なえ、また、外周スリーブにより締付力を受け、弁シートの圧縮代はシート押え、シート受けの寸法差により決定されるため、弁シートに過大な圧縮を生じることはなく、弁シート機構の機能を高い信頼性をもって維持することができる。

制御棒駆動機構を作動させる制御棒駆動水圧系に備えられる水圧制御ユニットを示すユニット構造図。制御棒挿入時の水圧制御ユニットを示す系統図。制御棒引抜時の水圧制御ユニットを示す系統図。制御棒スクラム時の水圧制御ユニットを示す系統図。本発明に係る水圧制御ユニットのスクラム弁の実施形態を示す縦断面図。図５に示された水圧制御ユニットのスクラム弁の弁シート周辺構造を示す部分断面図。スクラム弁の弁シート周辺構造の第２実施形態を示す部分断面図。スクラム弁の弁シート周辺構造の第３実施形態を示す部分断面図。従来のスクラム弁の弁シート周辺構造を示す部分断面図。

本発明に係る制御棒駆動水圧系の水圧制御ユニットの実施形態について添付図面を参照して説明する。

図１は、制御棒駆動機構（以下、ＣＲＤという。）を作動させる制御棒駆動水圧系に備えられる水圧制御ユニット（以下、ＨＣＵという。）１０を示す。ＨＣＵ１０は沸騰水型原子力プラントの原子炉建屋内のＨＣＵ室（図示せず）に、ＣＲＤに対応して据え付けられる。ＨＣＵ１０はユニットフレーム１１内に高圧窒素ガス（Ｎ２ガス）を蓄える窒素ガス容器１２と、この窒素ガス容器１２に接続されて高圧水をＣＲＤ２７（図２〜図４参照）に供給するアキュムレータ１３と、制御棒２８の緊急挿入時（スクラム時）にアキュムレータ１３内の高圧水を開放するスクラム弁１４とを組み込んで主なユニット構成部材が構成される。スクラム弁１４は、スクラム時に、アキュムレータ内の高圧水をＣＲＤの駆動ピストン下部に付与するスクラム入口弁１５と駆動ピストン上部の冷却材をスクラムディスチャージボリュームに逃がすスクラム出口弁１６とを組み合せて構成される。

ＨＣＵ１０は、図２ないし図４に示す制御棒駆動水圧系１８の主要な構成要素を構成している。制御棒駆動水圧系１８はＨＣＵ１０の他、制御棒駆動水ポンプ１９、スクラムディスチャージボリューム２０を備えている。スクラムディスチャージボリューム２０にスクラム排出容器２１が備えられており、このスクラム排出容器２１にスクラム時のスクラム排水がディスチャージされる。

また、ＨＣＵ１０は、スクラム弁１４の他に、４個の方向制御弁２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを備えた流路選択弁２２、ＨＣＵ１０を制御棒駆動水圧系１８の系統から仕切る複数の仕切弁２３、チェック弁２４等の各種弁を有する。符号２５はゴミ、異物等を除去するフィルタである。

さらに、制御棒駆動水圧系１８は、制御棒駆動水ポンプ１９からの駆動水をＣＲＤ２７の駆動ピストン２７ａの下側に供給する挿入配管２９と、駆動ピストン２７ａの上側の冷却材（水）を排出水ヘッダ３０に引き抜く引抜き配管３１、アキュムレータ１３に冷却水を充填させるアキュムレータ充填配管３２、およびＨＣＵ１０から分岐され、スクラムディスチャージボリューム２０にスクラム水を排出するスクラム排出管３３等の各種配管を有する。

［第１実施形態］
ＨＣＵ１０に備えられるスクラム弁１４は、図５に示す縦断面構造を有する。スクラム弁１４は、スクラム入口弁１５とスクラム出口弁１６を備えるが、この入口弁１５および出口弁１６は構成が類似するので、一方のスクラム入口弁１５について説明する。

スクラム弁１４（１５）は、ケース本体３６の上部に本体駆動部３７を備える。本体駆動部３７は、空気圧力の付加によりスプリング３８の付勢力に抗して押圧駆動するダイアフラム機構３９を有する。このダイアフラム機構３９には、ケース本体３６内をガイドスリーブ４０に案内されるコネクチングロッド４１が設けられ、コネクチングロッド４１の下端に、コネクタ４４を介して弁ステム４５が一体に連結される。

ケース本体３６の下端部には、スクラム弁１４の弁箱（弁ケース）４６が設けられる。弁箱４６は、上部弁箱４７と下部弁箱４８とから２分割構造に構成される。上部弁箱４７と下部弁箱４８は、隅部、例えば４隅部を、上下方向に貫くナット付スタッドボルト５６で締め付けることにより、弁箱４６が一体的に構成される。上部弁箱４７の弁ステム４５はスライド可能にシールするグランドパッキン５０を貫いて下方に延び、弁ステム４５の下端に弁体５１が一体に設けられる。

弁体５１は、弁シート機構５２の弁シート５３に着座することにより、スクラム弁１４が閉じられ、弁体５１が弁シート５３から上動して離れることによりスクラム弁１４が開放される。

弁シート機構５２は、シート受け５４とシート押え５５の間に弁シート５３を挟持して一体的に組み付けられる。弁シート機構５２は、上部弁箱４７下面の内周側凹部と下部弁箱４８上面の内周側凹部とにより形成される合わせ収納部に収納される。上部弁箱４７と下部弁箱４８とは、４隅部にスタッドボルト５６を通し、スタッドボルト５６の上下端部を締付ナット５７で締め付けることにより、弁シート機構５２が締着される。

弁箱４６の上部弁箱４７内に、弁チャンバ５８が形成され、弁シート機構５２の上方の弁チャンバ５８からスクラム流路５９がほぼ直交する方向に延びており、スクラム流路５９の反対側流路は、弁（図示せず）により閉塞されている。このスクラム流路５９は、ＣＲＤ２７の挿入配管２９に連通しており、挿入配管２９の一部を構成している。

また、弁箱４６の下部弁箱４８内に、弁シート機構５２の流入口からアキュムレータ１３に通じる流路６０が形成され、この流路６０を介してスクラム弁１４に、アキュムレータ１２の高圧水を作用させている。

また、アキュムレータ１３内で、ピストン６２が昇降自在に支持され、このピストン６２にＮ_２ガス容器１２の高圧Ｎ_２ガスを作用させている。Ｎ_２ガス容器１２内の圧力は図１に示す圧力計６３により常時計測される。

ところで、スクラム弁１４（１５）の弁シート機構５２は、上部弁箱４７および下部弁箱４８とともに弁シート周辺構造を構成している。スクラム弁１４の弁シート周辺構造は、図６に示す断面構造を有する。スクラム弁１４の弁シート機構５２は、スカートあるいはスリーブ付きのシート押え５５とブロック状のシート受け５４の間に弁シート５３が介装され、挟持される。シート受け５４は、シート押え５５の外周スリーブに嵌め合うように挿入され、シート押え５５の外周部頂面、すなわち、外周スリーブの上面および外周スリーブの下面が、上部弁箱４７下面の内周側凹部および下部弁箱４８上面の内周側凹部にメタルタッチ（メタルコンタクト）で接触し、シート押え５５は外周部の上面および下面が上部弁箱４７および下部弁箱４８とそれぞれメタルタッチで接触し、挟持される。外周スリーブは、上部弁箱４７および下部弁箱４８と広い接触面積を有し、受圧面積を従来の弁シート機構より増加させることができた。

加えて、弁シート機構５２のシート押え５５およびシート受け５４は耐熱ステンレス鋼原子力発電規格ＧＸＭ−１あるいはＧＸＭ−２のオーステナイト系ＳＵＳ鋼が用いられ、従来のＳＵＳ鋼より大きな耐圧荷重を有する。また、弁シート５３には、例えばカーボン繊維やグラス繊維を含有したフッ素樹脂材料、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）あるいはＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）が用いられる。弁シート５３に用いられるＰＴＦＥは、締付応力を緩和する側にシート形態を変形させることができ、受圧応力を分散させ、均一化を図ることができる。

また、シート押え５５の外周スリーブにより締付けを受け、弁シート５３の圧縮代はシート押え５５とシート受け５４の寸法差により規定され、弁シート５３に過大な圧縮を生じさせることがない。

なお、図６において、符号６５はリーク流を防止するリング状ガスケット、符号６６はリーク流を案内するガイド溝であり、図５の符号６７は積層されたグランドパッキンのパッキン押え、符号６８はストッパである。

［制御棒の挿入時］
制御棒駆動機構（ＣＲＤ）２７を動作させて制御棒２８を原子炉炉心部に挿入する場合には、制御棒駆動水ポンプ１９の駆動状態において、制御棒駆動水圧系１８を図２に示すように動作させる。一方、ＨＣＵ１０の各種弁の開閉関係は、図２に示すように制御され、流路選択弁２２の方向制御弁２２ａ，２２ｃを閉じ、他の方向制御弁２２ｂ，２２ｄを開放させる。また、スクラム弁１４を構成するスクラム入口弁１５とスクラム出口弁１６は共に閉じており、ＨＣＵ１０の仕切弁２３はそれぞれ開放させておく。なお、流路選択弁２２の方向制御弁２２ａ，２２ｄには、流量調整弁が備えられている。

制御棒駆動水ポンプ１９の駆動状態で、ＨＣＵ１０の各種弁類が図２に示す開閉状態をとるとき、復水器や復水貯蔵器（共に図示せず）からの駆動水は、流路選択弁２２内の流路を通り、挿入配管２９からＣＲＤ２７の駆動ピストン２７ａの下側に供給され、制御棒２８を押し上げて原子炉炉心部に挿入させる。

一方、ＣＲＤ２７の駆動ピストン２７ａの上側の冷却材（冷却水）は引抜配管３１から流路選択弁２２内の流路を通り、排水配管７１を経て排出水ヘッダ３０に排出される。

これにより、ＣＲＤ２７の駆動ピストン２７ａは上動し、ピストン作動ロッドの上端にカップリングされた制御棒２８は原子炉炉心部に挿入され、原子炉の出力を低下させる方向で制御する。

［制御棒の引抜き時］
制御棒２８を原子炉炉心部から引き抜く場合には、水圧制御ユニット（ＨＣＵ）１０の流路選択弁２２を図３に示すように、開閉制御する。流路選択弁２２の方向制御弁２２ｂ，２２ｄを閉じ、他の方向制御弁２２ａ，２２ｃを開放させる。このＨＣＵ１０の各種弁の開閉状態で流路を切り換えると、図２の挿入配管２９はＣＲＤ２７からの排水側に、引抜配管３１はＣＲＤ２７の供給側にそれぞれシフトする。

この制御棒駆動水ポンプ１９駆動状態で、ＨＣＵ１０の各種弁類を図３に示す開閉状態とすると、駆動水は流路選択弁２２内の流路を通って引抜配管３１から、ＣＲＤ２７の駆動ピストン２７ａの上側に供給され、駆動ピストン２７ａを押し下げる。

一方、駆動ピストン２７ａの下側の冷却材（水）は、挿入配管２９から流路選択弁２２内の流路を通り、排水配管７１から排出水ヘッダ３０に排出される。

ＣＲＤ２７の駆動ピストン２７ａの上下の冷却水を給排することにより、駆動ピストン２７ａが下降し、この下降に伴って制御棒２８が原子炉炉心部から引き抜かれ、原子炉の出力を向上させる方向に制御している。

［スクラム時］
ＣＲＤ２７の制御棒２８をスクラム動作させる場合には、ＨＣＵの各種弁類を図４に示すように開閉制御させる。このスクラム動作時にはスクラム弁１４の入口弁１５および出口弁１６をそれぞれ開放する。

このスクラム時には、図５に示すダイアフラム機構３９への加圧空気の供給を停止する。すると、ダイアフラム機構３９のダイアフラムは、スプリング３８のばね力（付勢力）により上動し、コネクチングロッド４１を上動させる。このコネクチングロッド４１の上動に追従してコネクタ４４および弁ステム４５を上動させ、弁体５１を弁シート機構５２の弁シート５３から離す。弁体５１が上動することにより、弁が開状態となり、スクラム弁１４（入口弁１５および出口弁１６）が開放し、スクラム動作が開始される。

スクラム弁１４が開口すると、アキュムレータ１３内の高圧水は、流路６０から弁チャンバ５８に入り、続いて、弁チャンバ５８からスクラム流路５９、および図３に示す挿入配管２９を通り、ＣＲＤ２７の駆動ピストン２７ａの下側に供給される。ＨＣＵ１０のスクラム弁１４（入口弁１５および出口弁１６）が開くと、アキュムレータ１３の高圧水がＣＲＤ２７の駆動ピストン２７ａの下部に付与される。

一方、ＣＲＤ２７の駆動ピストン２７ａ上部の冷却材は、引抜配管３１から引き抜かれ、スクラム出口弁１６を通ってスクラム排出管３３に導かれ、スクラムディスチャージボリューム２０のスクラム排出容器２１に逃がす。スクラム出口弁１６では、ＣＲＤ２７の駆動ピストン２７ａ上部の冷却材は、スクラム流路５０から流路６０、弁ポート５３ａ、弁チャンバ５８を経てスクラム排出容器２１側に排出される。

これにより、ＣＲＤ２７の駆動ピストン２７ａに大きな加速度を付与し、制御棒２８は原子炉炉心部に緊急挿入される。

何らかの理由により、アキュムレータ１３の出口圧力が原子炉圧力より低下する場合には、ＣＲＤ２７のボール逆止弁（図示せず）のボール位置が変わり、原子炉圧力が駆動ピストン２７ａの下部に加わり、スクラム動作が完了する。

また、スクラム弁１４（１５，１６）の弁シート周辺構造は、図６に示すように構成される。弁箱４６は上部弁箱４７と下部弁箱４８の２分割構造に構成され、上部弁箱４７および下部弁箱４８の４隅部をスタッドボルト５６、ナット５７で締め付けて挟持させることで一体化され、弁シート機構５２はサンドイッチ構造に構成される。その後、弁シート機構５２は、シート押え５５の外周部が、従来の周辺リブより支圧面積が大きい外周スリーブ（あるいはスカート）として一体に構成され、シート押え５５と一体構造の外周スリーブは上面（シート押え外周部上面）および下面が上部弁箱４７の下面および下部弁箱４８の上面とメタルタッチ（コンタクト）で接触し、挟持される。

具体的には、シート押え５５（と一体の）外周スリーブは、その上面および下面が上部弁箱４７下面の内周側凹部および下部弁箱４８上面の内周側凹部とメタルタッチで接触して挟持される。シート押え５５の外周スリーブ内に弁シート５３およびブロック状シート受け５４が積層状態で収納される。シート受け５４はシート押え５５と外周部で接しているものの、軸方向には直接接触していない。

しかも、シート押え５５およびシート受け５４は、従来のＳＵＳ鋼より耐荷重が大きな耐熱ステンレス鋼原子力発電用規格ＧＸＭ−１またはＧＸＭ−２で形成される。このため、締付荷重を受けるシート押え５５の変形は、常に弾性変形領域内で行なわれる。したがって、弁シート機構５２はシート押え５５やシート受け５４に塑性変形が生じて破損したり、永久変形が生じるのを未然にしかも確実に防止できる。

弁シート機構５２が締付荷重を受けたり、締付力のバラツキが生じても、弁シート機構５２のシート押え５５は弾性変形領域の変形で対応することができ、塑性変形が生じることがない。

弁シート機構５２は締付方法にかかわらず、弾性限界を超える荷重を受けて塑性変形することがないので、弁シート機構５２を含むスクラム弁１４の組立作業が容易となり、スクラム弁１４（１５，１６）の保守・メンテナンス作業を簡単かつ容易に行なうことができる。

また、サンドイッチ構造に保持される弁シート５３は、カーボン繊維入りのＰＴＦＥやＥＴＦＥのシート材料が用いられ、締付荷重を受けてコールドフロー（ＣｏｌｄＦｌｏｗ）が生じ、応力を緩和する側に形態が変化し、シート機能を充分に維持することができる。

さらに、スクラム弁１４（１５，１６）の弁シート機構５２の外形形状、寸法は、従来の弁シート機構の外形形状、寸法と同じであり、従来の弁箱４６に収納可能である。同じ外形形態に構成される。しかも、弁シート機構５２は弁シート５３を挟持するシート押え５５の外周部に外周スリーブを一体に形成し、シート押え５５の外周スリーブ内に弁シート５３およびシート受け５４を収納する３ピースの弁シートサンドイッチ収納構造としたので、シート押え５５、弁シート５３およびシート受け５４が締付荷重や衝撃荷重を受けて塑性変形することがない。

［第２実施形態］
図７は、制御棒駆動水圧系の水圧制御ユニットの第２実施形態を示すものである。

水圧制御ユニット（ＨＣＵ）の全体的な構成は、図１ないし図５に示すＨＣＵ１０と異ならないので、同じ構成および作用には同一符号を用いて説明を省略ないし簡略化する。

第２実施形態に示される水圧制御ユニット（ＨＣＵ）のスクラム弁１４Ａは、第１実施形態に示されるスクラム弁１４と、同じ外形形状、寸法の外形形態を有し、弁箱４６内に弁シート機構５２Ａが収納され、保持される。弁シート機構５２Ａはシート受け５４Ａ、弁シート５３およびシート押え５５Ａの３ピースを組み立てて構成される。弁シート機構５２Ａは３ピースのサンドイッチ収納構造であるが、弁シート機構５２Ａに設けられる外周スリーブをシート受け５４Ａに一体に成形したものである。

この弁シート機構５２Ａは、シート受け５４Ａの周辺部から立ち上がる円筒状の外周スリーブを設け、シート受け５４Ａと一体の外周スリーブ内に弁シート５３と弁押え５５Ａを積層して収納し、３ピースのサンドイッチ収納構造としたものである。シート受け５４Ａの外周スリーブの上面および下面、すなわちシート受け５４Ａの上面（頂面）および下面（底面）は、弁箱４６の上部弁箱４７下面の内周側凹部および下部弁箱４８上面の内周側凹部にメタルタッチ（メタルコンタクト）で接触している。シート受け５４Ａの外周スリーブ上面および外周スリーブ下面（シート受け底面）は上部弁箱４７下面の内周側凹部および下部弁箱４８上面の内周側凹部に（一部リング状のガスケット６５を介して）メタルタッチで接触し、挟持される。

弁シート機構５２Ａの弁シート５３およびシート押え５５Ａの外周面は、シート受け５４Ａの外周スリーブに嵌合して収納され、放射方向のスライドが防止される。

第２実施形態の弁シート機構５２Ａも、第１実施形態の弁シート機構５２と同様に弁シート機構５２Ａは、締付荷重をシート受け５４Ａの弾性変形領域で受け、塑性変形するのを未然にしかも確実に防止することができる。このため、弁シート機構５２Ａは塑性変形して損傷を受けることがない。また、シート受け５４Ａの外周スリーブにより締付力を受け、弁シート５３の圧縮代は、シート受け５４Ａとシート押え５５Ａの寸法差により規定されるため、弁シート５３に過大な圧縮を生じることがないため、第１実施形態の弁シート機構５２と同様に、弁シート機構５２Ａを含むスクラム弁１４の組立作業性が良好となり、保守・メンテナンス作業を容易に効率よく行なうことができる。

［第３実施形態］
図８は、制御棒駆動水圧系の水圧制御ユニットの第３実施形態を示すものである。

水圧制御ユニット（ＨＣＵ）の全体的構成は、図１ないし図５で示すＨＣＵ１０と異ならないので、同じ構成および作用にも同一符号を用いて説明を省略ないし簡略化する。

第３実施形態に示された水圧制御ユニット（ＨＣＵ）のスクラム弁１４Ｂは、第１実施形態に示されるスクラム弁１４と同じ外形形状、寸法の外形形態を有する。このスクラム弁１４Ｂは、第１実施形態と同様に弁箱４６内に弁シート機構５２Ｂが収納され、保持されるが、弁シート機構５２Ｂは、シート受け５４Ｂ、弁シート５３、シート押え５５Ｂおよび外周スリーブ７０の４ピースを組み立てて構成される４ピースのサンドイッチ収納構造であり、３ピースのサンドイッチ構造の弁シート機構５２，５２Ａとは異なる。

弁シート機構５２Ｂの外周スリーブ７０は、スリーブ上面および下面が上部弁箱４７の下面の内周側凹部および下部弁箱４８上面の内周側凹部にメタルタッチ（メタルコンタクト）で接触し、外周スリーブ７０内にシート受け５４Ｂ、弁シート５３およびシート押え５５Ｂがサンドイッチ構造に積層され、このサンドイッチ構造のシート受け５４Ｂ、弁シート５３およびシート押え５５Ｂは外周スリーブ７０内に積層状態で収納され、シート受け５４Ｂ、弁シート５３およびシート押え５５Ｂの放射方向のスライドが規制される。

第３実施形態の弁シート機構５２Ｂにおいても、従来の弁シート機構の周辺リブより大きな支圧面積（接触面積）で締付荷重を受け、しかも、外周スリーブ７０は、ＸＭ−１９あるいは耐熱ステンレス鋼原子力発電用規格ＧＸＭ−１またはＧＸＭ−２が用いられる。

第３実施形態の弁シート機構５２Ｂは、締付荷重を外周スリーブ７０の弾性変形領域で受けることができ、弁シート機構５２Ｂが塑性変形するのを未然にしかも確実に防止できる。

したがって、第３実施形態に用いられる弁シート機構５２Ｂも、シート受け５４Ｂ、シート押え５５Ｂ、外周スリープ７０が、塑性変形するのを確実に防止でき、弁シート機構５２Ｂを含むスクラム弁１４Ｂの組立作業性を良好に維持することができ、保守・メンテナンス作業を容易に効率よく行なうことができる。

１０水圧制御ユニット（ＨＣＵ）
１１ユニットフレーム（本体フレーム）
１２窒素（Ｎ_２）ガス容器
１３アキュムレータ
１４スクラム弁
１５スクラム入口弁
１６スクラム出口弁
１８制御棒駆動水圧系
１９制御棒駆動水ポンプ
２０スクラムディスチャージボリューム
２１スクラム排出容器
２２流路選択弁
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ方向制御弁
２３仕切弁
２４チェック弁
２５フィルタ
２７制御棒駆動機構（ＣＲＤ）
２７ａ駆動ピストン
２９挿入配管
３０排出水ヘッダ
３１引抜き配管
３２アキュムレータ充填配管
３３スクラム排出管
３６ケース本体
３７本体駆動部
３８スプリング
３９ダイアフラム機構
４０ガイドスリーブ
４１コネクチングロッド
４４コネクタ
４５弁ステム
４６弁箱
４７上部弁箱
４８下部弁箱
５０グランドパッキン
５１弁体
５２弁シート機構
５３弁シート
５３ａ弁ポート
５４シート受け
５５シート押え
５６スタッドボルト
５７ナット
５８弁チャンバ
５９スクラム流路
６０流路
６２ピストン
６３圧力計
６５ガスケット
６６ガイド溝
６７パッキン押え
６８ストッパ
７０スリーブガイド
７１排水配管

Claims

高圧窒素ガスを蓄える窒素ガス容器と、この窒素ガス容器に接続されて高圧水を制御棒駆動機構に供給するアキュムレータと、制御棒緊急挿入時にアキュムレータ内の高圧水を開放するスクラム弁と、これらを接続する配管とを備えた制御棒駆動水圧系の水圧制御ユニットにおいて、
前記スクラム弁は、上部弁箱と下部弁箱が一体結合された２分割構造の弁箱と、この弁箱内に収納されて保持される弁シート機構とを有し、
前記弁シート機構は、シート受けとシート押えの間に弁シートを挟持してサンドイッチ構造に積層して構成し、
前記シート押えまたはシート受けと一体に、あるいは前記シート押えまたはシート受けを組み付けて一体的に、外周スリーブを設け、この外周スリーブの上面および下面を前記上部弁箱の下面および下部弁箱の上面にメタルタッチで接触させ、挟持させたことを特徴とする制御棒駆動水圧系の水圧制御ユニット。
前記弁シート機構は、シート押えの周辺部から立ち下がる外周スリーブを一体に設け、この外周スリーブに弁シートおよびシート受けを収納し、
前記シート押えと一体の外周スリーブの上面および下面を、前記上部弁箱下面の内周側凹部および下部弁箱上面の内周側凹部にメタルタッチで接触させ、挟持させた請求項１に記載の制御棒駆動水圧系の水圧制御ユニット。
前記弁シート機構は、シート受けの周辺部から立ち上がる外周スリーブを一体に設け、この外周スリーブに弁シートおよびシート押えを収納し、
前記シート受けと一体の外周スリーブの上面および下面を前記上部弁箱下面および内周側凹部および下部弁箱上面の内周側凹部にメタルタッチで接触させ、挟持させた請求項１に記載の制御棒駆動水圧系の水圧制御ユニット。
前記弁シート機構は、シート押え、弁シートおよびシート受けを積層状態で収納する外周スリーブを備え、
前記外周スリーブの上面および下面を前記弁箱下面の内周側凹部および前記下部弁箱上面の内周側凹部にメタルタッチで接触させ、挟持させた請求項１に記載の制御棒駆動水圧系の水圧制御ユニット。
前記弁シート機構は、弁シートにＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体）またはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）またはＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）のシート材料を用いた請求項１に記載の制御棒駆動水圧系の水圧制御ユニット。
前記弁シート機構は、シート押えとシート受けが相互に軸方向に非接触であることを特徴とする請求項１に記載の制御棒駆動水圧系の水圧制御ユニット。
前記弁シート機構の外周スリーブの材質は外周スリーブに作用する支圧応力を上回る許容応力を有する材料であることを特徴とする請求項１に記載の制御棒駆動水圧系の水圧制御ユニット。
前記弁シート機構の外周スリーブの材質はＸＭ−１９あるいは耐熱ステンレス鋼原子力規格ＧＸＭ−１あるいはＧＸＭ−２であることを特徴とする請求項１に記載の制御棒駆動水圧系の水圧制御ユニット。