JPH05256979A - 原子炉停止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】零クロス点を検知し、スクラム時の制御棒の炉
心内挿入検知位置を可能な限り深くでき、自動検知機能
を向上させる。 【構成】案内管１内の外側延長管４に係合して加速管18
を設け、この加速管18に永久磁石24を設ける。この永久
磁石24と協働するコイル25を案内管１に設ける。このコ
イル25に正弦波状のコイル信号波形の零クロス時期を検
出する信号変換器28を接続する。この信号変換器28は正
弦波状の信号に対して所定のしきい値と比較し、これを
越えたことと、零クロスしたこととをもって接点信号相
当の信号を発生する回路を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は制御棒をその駆動機構か
ら切り離して炉心に落下させ、これにより核反応を停止
させる方式の原子炉停止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高速増殖炉に使用される制御棒駆動機構
の原子炉緊急停止（以下スクラムと呼ぶ）方式には、ガ
ス加圧方式とスプリング加速方式とがある。ガス加圧方
式においては、制御棒に駆動源から加速力および上下動
を伝達する延長棒に常時ガス圧を作用させておき、スク
ラム時にこのガス圧により制御棒を炉心内に緊急挿入す
るようにしている。また、スプリング加速においては、
制御棒に加速力を与える手段として圧縮したスプリング
を使用し、このスプリングのバネ力を利用してスクラム
時に緊急挿入するようにしている。

【０００３】図２はスプリング加速方式を採用した制御
棒駆動機構の従来例を示す縦断面図である。この図にお
いて、図示しない原子炉容器の上部開口を閉鎖する遮蔽
体２を貫通する案内管１内には、下端部に拡径自在のラ
ッチフィンガ３を備えた外側延長管４を延長管ラッチフ
ィンガ５に保持させて設置されている。

【０００４】延長管ラッチフィンガ５は、案内管１内に
設けられ内部に電磁石６を組み込まれたマグネットホル
ダ７の下端に一体化して設けられており、前記マグネッ
トホルダ７とともに案内管１内を上下動可能に設計され
ている。また、案内管１の上端近傍には駆動モータ８が
設置され、この駆動モータ８は前記マグネットホルダ７
に連結部材10を介して取り付けたナット11に螺合するボ
ールねじ９を駆動し、前記マグネットホルダ７および延
長管ラッチフィンガ５を上下動作させるようにしてい
る。

【０００５】前記外側延長管４内には内側延長管12が同
心的かつ可摺動に配置され、この内側延長管12の下端に
は前記縮径自在のラッチフィンガ３内に係合するフィン
ガロッド13が設けられている。前記ラッチフィンガ３
は、制御棒14の上端部に設置したハンドリングヘッド15
上端の内フランジ付き空洞15ａに係合されている。

【０００６】また、前記内側延長管12の上端部は前記マ
グネットホルダ７内に導入され、その上端をリンク機構
16によって支持されている。このリンク機構16の端末は
電磁石６に吸着保持される吸着部材17と連結されてお
り、電磁石６の滅勢時には吸着部材17の電磁石６からの
離脱により内側延長管12を開放するようにしてある。

【０００７】さらに、前記外側延長管４の下部外周には
加速管18が係合されている。この加速管の下端は前記ハ
ンドリングヘッド15の上端面に当接されている。案内管
１内にはばね受部19と前記加速管18の上端面との間に
は、圧縮した状態の加速ばね20が介在されている。加速
ばね20の上端はばね受部19に固定され、下端は自由端と
されている。

【０００８】この加速ばね20は加速管18を介して制御棒
14に加速力を付与するものである。また、前記加速管18
の上端部は大径としてストッパ18ａを構成させてあり、
このストッパ18ａは前記案内管１に設けた環状のダッシ
ュポット21と協働して加速管18の移動量を規制する。

【０００９】なお、図中22，23は外側延長管４、内側延
長管12の移動量を規制するストッパ、24は加速管18内に
組み込まれた永久磁石、25は案内管１の外周に設けられ
た前記永久磁石24と協働して前記加速管18の位置検出を
行うコイルをそれぞれ示している。前記コイル25のリー
ド線は、案内管１から上方に向かってのび、コネクタ2
6、ケーブル27を経由して別の場所に配置される信号記
録装置29あるいはシリーズにつながる信号変換器30、信
号処理装置31に接続される。前記信号記録装置29、およ
び信号変換器30にはスクラム信号32が入力される。

【００１０】上記構成の従来の制御棒駆動機構の作動を
以下に説明する。まず、原子炉運転中の制御棒駆動は駆
動モータ８によって行われる。すなわち、駆動モータ８
の回転によりボールねじ９が回転される。このボールね
じの回転方向により、ナット11、マグネットホルダ７、
延長管ラッチフィンガ５が案内管１内を上昇または下降
し、制御棒14を保持する外側延長管４、内側延長管12が
昇降され、制御棒14が昇降される。このようにして制御
棒14の図示しない炉心に対する挿入、抜去が行われ、原
子炉出力制御がなされる。

【００１１】次に、地震発生等の非常事態に際して原子
炉をスクラムさせる場合の作動を説明する。まず、上記
のような場合には図示しない手段によりスクラム信号32
が発生される。このスクラム信号32により電磁石６が滅
勢され、吸着部材17が電磁石６から離脱し、内側延長管
12の上端を保持していたリンク機構16が開放される。

【００１２】これにより内側延長管12は落下し、その下
端のフィンガロッド13をラッチフィンガ３の下端から下
方に突出させる。ラッチフィンガ３はフィンガロッド13
の拘束がなくなるので、縮径してハンドリングヘッド15
との結合が解除され、制御棒14は炉心内に落下しスクラ
ムがなされる。

【００１３】なお、この時、加速ばね20により加速力を
付与されていた加速管18は、前記制御棒14の落下を加速
し炉心内への急速挿入を可能としている。

【００１４】なお、落下の初期は加速管18，制御棒14は
一体となって落下するが、加速管18はまもなく環状ダッ
シュポット21に減速されながら当接、停止する。その
後、制御棒14は前記の加速管18の減速、停止とは無関係
に急速落下を継続する。

【００１５】上記のスクラム時の制御棒炉心内挿入の確
認は次のようにして行われる。すなわち、加速管18に組
み込まれた永久磁石24がコイル25を通過するときに、コ
イル25に発生する正弦波状の電磁誘導起電力を取り出
し、ビジコーダ等の信号記録装置29で記録するようにし
たもので、加速管18の位置から制御棒14の位置を間接的
に求めるようにしている。

【００１６】コイル25を設置する位置によって、前記電
磁誘導起電力が制御棒14のどの挿入深さにおいて発生さ
れるかが定められる。すなわち、図３（ａ）に示すよう
にスクラム信号32，コイル信号33が入力される前記信号
記録装置29の記録から、スクラム信号32の発生から前記
コイル信号33による設置位置により定まる制御棒挿入深
さを示す零点（図３中０点）までの挿入に要した時間34
を求めることができる。

【００１７】この時間計測を自動化することを目的とし
た従来例としては、図３（ｂ）に示すように信号変換器
30により正弦波状のコイル信号33の波形に対してしきい
値を35を設定し、これを越えたときに接点相当信号36を
出力し、スクラム信号32の発生から制御棒挿入深さまで
の挿入時間に要した時間ｔを信号処理装置31により算出
することができる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】従来の制御棒駆動機構
には次のような課題がある。すなわち、できるだけ制御
棒の全挿入に近い位置で位置検出を行うには、加速管18
の停止位置に近い部位の案内管１にコイル25を設ける必
要がある。しかしながら、加速管18はダッシュポット21
により減速、停止されるものであるから、図３に示した
コイル信号33の波形は図４に示すコイル信号37の波形の
ように途中で不安定な形状となる。

【００１９】この場合、従来の自動計測手段により得ら
れる時間の挿入深度は、零クロス点に対して離れた時点
を検知せざるを得ない。図３（ｂ）に示すように正弦波
状のコイル信号33の場合も同様である。

【００２０】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、零クロス点を検知し、スクラム時の制御棒の
炉心内挿入検知位置を可能な限り深くでき、自動検知機
能を向上させた原子炉停止装置を得ることを目的として
いる。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は案内管と、この
案内管内に設けられた駆動モータと、この駆動モータに
よって駆動され前記案内管内で昇降されるマグネットホ
ルダと、このマグネットホルダ内に保持されスクラム信
号によって減勢される電磁石と、この電磁石の付勢時に
は該電磁石に上端を保持された内側延長管と、この内側
延長管を同心的に包囲し上端を延長管ラッチフィンガに
支持された外側延長管と、この外側延長管の下端に設け
られ縮径自在で前記内側延長管の下端のフィンガロッド
係合時には拡開して制御棒上端に設けられたハンドリン
グヘッドの上端空洞内面に係合し前記制御棒を保持する
ラッチフィンガと、前記外側延長管に係合して設けられ
下端面を前記ハンドリングヘッドの上端面に当接され前
記制御棒の下降方向のばね圧を印加された加速管と、こ
の加速管に設けた永久磁石と、前記案内管に設けられ前
記永久磁石と協働するコイルとを有する原子炉停止装置
において、前記コイルに接続され正弦波状のコイル信号
波形の零クロス時期を検出する信号変換器を有すること
を特徴とする。この信号変換器は、正弦波状の信号に対
して所定のしきい値と比較し、これを越えたことと、零
クロスしたこととをもって接点信号相当の信号を発生す
る回路を構成するものである。

【００２２】

【作用】上記構成の本発明に係る原子炉停止装置におい
ては、従来の原子炉停止装置におけるのと同様に加速管
上の永久磁石および案内管に設けたコイルの協働により
制御棒の位置を示す正弦波状のスクラムコイル信号が発
生する。この信号の前半のピークをしきい値との比較に
よってこれを越えると、ワンショット信号が発信され、
零レベルとの比較により零クロスが検知されると前記ワ
ンショットとのアンドにより接点信号相当の信号が出さ
れる。これにより、スクラムコイル信号の零クロス点が
検出され、従来の自動検出方法よりも制御棒炉心内挿入
深度の深い位置の検出が可能となる。

【００２３】

【実施例】図１を参照しながら本発明に係る原子炉停止
装置の一実施例を説明する。図２と同一部分には同一符
号を付した図１は本発明の一実施例を示す縦断面図であ
る。なお、この図１中、図２と同一部分については同一
符号を付して重複する部分の説明を省略する。

【００２４】この実施例においては、永久磁石24および
これと協働するコイル25による位置検出手段に加えて、
このコイル25のリード線が案内管１から上方に向かって
のび、コネクタ26を経由して別の場所に設置される信号
変換器28が接続されている。さらにその信号変換器28に
は信号処理装置31が接続されている。前記信号変換器28
には、スクラム信号が取り込まれるようになっている。
この信号変換器28はある一定、つまり所定のしきい値お
よび零クロス点を比較、検知し、この２条件を満足する
ことにより一定幅のパルス出力を発信するものである。
図１においては、駆動モータ８の設置された案内管１横
断方向の隔壁上に設置されている。

【００２５】上記の本願制御棒駆動機構の構成は、図２
に示した従来の制御棒駆動機構の構成に前記コネクタ2
6、信号変換器28を付加したのみであるから、原子炉の
通常運転時には従来のものと同様にして原子炉の出力を
制御を行うことができ、非常事態発生時にも従来のもの
と同様にして制御棒14の急速挿入をなし得ることはもち
ろんである。

【００２６】しかして、原子炉スクラム時にあっては、
非常事態の発生によって発せられるアラーム信号によ
り、電磁石６の滅勢、吸着部材17の電磁石６から離脱、
内側延長管12の上端を保持していたリンク機構16の開
放、内側延長管12の落下、その下端のフィンガロッド13
のラッチフィンガ３下端下方への突出、ラッチフィンガ
３のフィンガロッド13の離脱による縮径、ハンドリング
ヘッド15のラッチフィンガからの離脱等の一連の動きが
有り、制御棒14が炉心内に落下しスクラムがなされるこ
とは図２に示した従来の制御棒駆動機構と全く同様であ
る。

【００２７】また、加速管18、環状ダッシュポット21の
作動も前記従来の制御棒駆動機構におけるのと同様であ
る。さらに、加速管18に設置した永久磁石24、案内管１
に設置したコイル25による位置検出原理も従来の制御棒
駆動機構におけるのと同様に行われている。

【００２８】信号変換器28による位置検出は次のように
してなされる。先ず、スクラム信号32によって電磁石６
が滅勢され、内側延長管12が落下しフィンガロッド13が
ラッチフィンガ３下方に押し出される。この時、外側延
長管４に設けたストッパ22が案内管１に設けた隔壁と衝
突して停止する。次に、加速管18がダッシュポット21に
よる減速下にダッシュポット21に当接、停止する。制御
棒14はさらに落下を継続し、その下端が炉心底部に到達
接触して停止する。

【００２９】ここでコイル25と永久磁石24の位置関係
は、加速管18が環状ダッシュポット21で停止するレベル
より若干上方で同一レベルとなるようにしてある。この
ような位置関係にある時、コイル25と永久磁石24との協
働により出力されるコイル信号37の波形は図４に示す形
状となる。すなわち零クロス点０以降のコイル信号波形
は符号37ａで示すように乱れ、途中で切れる。

【００３０】上記コイル信号37に対して、信号変換器28
は次のように動作する。しきい値35を越えると、しきい
値35との比較機能によりしきい値越えの検知38をして、
ワンショット信号39を発信する。次にコイル信号は零ク
ロス点を越えると、零クロス点との比較機能により零ク
ロス点越えの検知40をして、前記しきい値越え検知38と
の２条件を満足することをもって、２条件満足の検知41
をし、信号変換器28の出力として一定幅の接点信号相当
のパルス42を発信する。この接点信号相当のパルス42は
図１の信号処理装置31により演算処理される。

【００３１】コイル信号にノイズがあった場合、零クロ
ス点越えの検知40ａがなされるが、しきい値越えの条件
が満足されないため、接点信号相当のパルス42が出力さ
れることはなく、ノイズに対して誤動作はしない。零ク
ロス点以降のコイル信号の乱れ37ａに対しても同様であ
る。すなわち、コイル信号波形が変化した場合でも零ク
ロスの時間計測が可能で、計測精度が向上する。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば加速管の停止直前のコイ
ル信号の零クロス点時期を検出することができる。すな
わちスクラム時の制御棒炉心挿入深さをできる限り深く
した位置までの挿入時間を自動的に検出することがで
き、制御棒炉心内挿入自動検知機能の精度向上を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る原子炉停止装置の一実施例を一部
ブロックで示す縦断面図。

【図２】従来の原子炉停止装置を一部ブロックで示す縦
断面図。

【図３】（ａ）は図２における制御棒の挿入深さと時間
との関係を示す特性図、（ｂ）は同じくスクラム信号発
生から制御棒挿入深さまでの挿入時間に要した時間算出
手段を説明するための特性図。

【図４】図２および図１におけるコイルの波形を示す特
性図。

【符号の説明】

１…案内管、２…遮蔽体、３…ラッチフィンガ、４…外
側延長管、５…延長管ラッチフィンガ、６…電磁石、７
…マグネットホルダ、８…駆動モータ、９…ボールね
じ、10…連結部材、11…ナット、12…内側延長管、13…
フィンガロッド、14…制御棒、15…ハンドリングヘッ
ド、16…リンク機構、17…吸着部材、18…加速管、19…
ばね受部、20…加速ばね、21…ダッシュポット、22，23
…ストッパ、24…永久磁石、25…コイル、26…コネク
タ、27…ケーブル、28…信号変換器、29…信号記録装
置、30…信号変換器、31…信号処理装置、32…スクラム
信号、33…コイル信号、34…挿入時間、35…しきい値、
36…接点相当信号、37…コイル信号、38…しきい値越え
の検知、39…ワンショット信号、40…零クロス点越えの
検知、41…２条件満足の検知、42…接点信号相当のパル
ス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 案内管と、この案内管内に設けられた駆
   動モータと、この駆動モータによって駆動され前記案内
   管内で昇降されるマグネットホルダと、このマグネット
   ホルダ内に保持されスクラム信号によって減勢される電
   磁石と、この電磁石の付勢時には該電磁石に上端を保持
   された内側延長管と、この内側延長管を同心的に包囲し
   上端を延長管ラッチフィンガに支持された外側延長管
   と、この外側延長管の下端に設けられ縮径自在で前記内
   側延長管の下端のフィンガロッド係合時には拡開して制
   御棒上端に設けられたハンドリングヘッドの上端空洞内
   面に係合し前記制御棒を保持するラッチフィンガと、前
   記外側延長管に係合して設けられ下端面を前記ハンドリ
   ングヘッドの上端面に当接され前記制御棒の下降方向の
   ばね圧を印加された加速管と、この加速管に設けた永久
   磁石と、前記案内管に設けられ前記永久磁石と協働する
   コイルとを有する原子炉停止装置において、前記コイル
   に接続され正弦波状のコイル信号波形の零クロス時期を
   検出し、所定のしきい値および零クロス点を比較検知し
   て一定幅のパルス出力を発信する信号変換器を設けてな
   ることを特徴とする原子炉停止装置。