制御棒駆動機構
【課題】制御棒案内管を取外すことなく原子炉圧力容器上部から制御棒駆動機構を据え付けおよび取り外し可能であり、かつ制御棒駆動機構の適切な支持を行なうことによりメンテナンス性、信頼性の高い制御棒駆動機構を提供する。
【解決手段】制御棒駆動機構本体９０における制御棒案内管６１の内面底部より下方に位置する部位の外径ｄ１が制御棒案内管６１の底部の開口部内径ｄ２より小さく、かつ、制御棒駆動機構本体９０における制御棒駆動機構ハウジング９の頂部より下方に位置する部位の外径ｄ１が制御棒駆動機構ハウジング９の頂部の開口部内径ｄ３より小さいことにより、制御棒案内管６１の据付状態において制御棒駆動機構本体９０を原子炉圧力容器の上部から着脱が可能である。
【解決手段】制御棒駆動機構本体９０における制御棒案内管６１の内面底部より下方に位置する部位の外径ｄ１が制御棒案内管６１の底部の開口部内径ｄ２より小さく、かつ、制御棒駆動機構本体９０における制御棒駆動機構ハウジング９の頂部より下方に位置する部位の外径ｄ１が制御棒駆動機構ハウジング９の頂部の開口部内径ｄ３より小さいことにより、制御棒案内管６１の据付状態において制御棒駆動機構本体９０を原子炉圧力容器の上部から着脱が可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御棒駆動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１３に、従来の沸騰水型原子炉（以下、ＢＷＲと称する）の縦断面構造を示す。
【０００３】
原子炉圧力容器（ＲＰＶ）１０１内には、減速材を兼ねる冷却水１０２が収容され、中央下部には炉心１０３が配置され、炉心シュラウド１０４により囲まれている。炉心１０３には、図示されていない多数の燃料集合体が装荷され、４体１組の燃料集合体間に制御棒１０５が出し入れ自在に収容されている。
【０００４】
このＢＷＲにおいて、冷却水１０２が炉心１０３内を上方に向かって流れ、その間に炉心１０３から核分裂連鎖反応により発生する熱が冷却水１０２に伝達され、冷却水１０２が加熱される。加熱された冷却水１０２は、水と蒸気の気液二相流となって炉心１０３の上方へ移動し、炉心１０３から図示されていない気水分離器に案内される。
【０００５】
気液二相の冷却水１０２は、気水分離器で水と蒸気に分離された後、蒸気は図示されていない蒸気乾燥器を経て主蒸気配管から蒸気タービン系に送られて蒸気タービンを駆動させる。蒸気タービンを駆動した蒸気は復水器で凝縮され復水となった後、原子炉復水系および給水系を経て原子炉圧力容器１０１に給水として再び戻される。
【０００６】
一方、気水分離器で分離された水は、ダウンカマ部１０７を流下し、原子炉復水系および給水系を通って送られてくる給水と混合した状態で炉心下部に案内され、再び炉心１０３に導かれる。
【０００７】
また原子炉圧力容器１０１の炉心１０３には、原子炉の起動・停止や炉出力調整のため、制御棒１０５が制御棒駆動機構（ＣＲＤ）１０８により出し入れされる。制御棒駆動機構１０８は、原子炉圧力容器１０１の底部１０１ａを貫通して延びる制御棒駆動機構ハウジング１０９内に収容される所謂アセンブリとしての構造物であり、制御棒駆動機構ハウジング１０９の下部フランジ１０９ａにボルト接合により固定される。
【０００８】
図１４に、電動駆動式による制御棒駆動機構１０８の縦断面構造を示す。
【０００９】
制御棒駆動機構１０８の下部に、モータブラケット１２３、スプールピース１６０を介してモータユニット１１１が設けられている。モータユニット１１１は、電動機１１０、電磁ブレーキ１２１、シンクロ位置検出器１２２を有し、制御棒駆動機構１０８の回転軸１１１に電動機１１０が取り付けられている。回転軸１１１は、ギアカップリング機構１１２を介して制御棒駆動機構１０８の駆動軸１１３に連結される。駆動軸１１３が、ボールねじ軸１１４に回転一体に連結され、このボールねじ軸１１４にはボールナット１１５が螺合している。
【００１０】
ボールナット１１５には、対をなすローラ１１６がガイドチューブ１１７の内周面に形成された軸方向の取付板１１８を挟持するように設置される。ボールナット１１５の上方にはピストン１１９が設置され、このピストン１１９は中空状のピストンチューブ１１９ａ上端に設置されたカップリング１２０を介して制御棒１０５に連結される。そして、電動機１１０の駆動により回転軸１１１および駆動軸１１３を介してボールねじ軸１１４が回転し、このボールねじ軸１１４の回転によりボールナット１１５が上下動するようになっている。
【００１１】
その際、ボールナット１１５は、取付板１１８により回転が規制されて上下動し、このボールナット１１５の上下動によりピストン１１９を介して制御棒１０５が上下動する。
【００１２】
この制御棒１０５の上下動により、炉心１０３への挿入・引抜量が調整され、炉出力が制御される。
【００１３】
ＢＷＲに緊急事態が発生して原子炉を緊急停止させるスクラムモードに入った場合、制御棒駆動機構ハウジング１０９の下部フランジ１０９ａに接続されたスクラム挿入配管１２５からスクラム水入口サポート（注水口）１２６を介してピストン１１９の下面側に高圧駆動水が供給される。
【００１４】
この高圧駆動水の供給により、ボールナット１１５上に設置されているピストン１１９が上方に押上げられ、制御棒１０５を炉心１０３内に高速で挿入させることでスクラムが達成される。
【００１５】
図１５に、従来の制御棒駆動機構と炉内構造物との接続構成を示す。
【００１６】
制御棒駆動機構本体１９０は制御棒駆動機構ハウジング１０９内に設置されており、制御棒案内管１６１とバイオネットカップリングとにより結合されている。制御棒案内管１６１の上部は炉心支持板１６２上にあり、回転防止用のピン１６８が設置されている。
【００１７】
制御棒案内管１６１を炉内に設置する場合は、ピン１６８の位相合わせを要するため作業が煩雑であり、工期を増大させていた。制御棒駆動機構の据え付けおよび取り外しは、制御棒駆動機構本体１９０、図示されていないスプールピース、図示されていないモータブラケットおよび図示されていないモータユニットの４段階に分けて行なわれる。
【００１８】
先ず、制御棒駆動機構の据付の手順について説明する。制御棒案内管１６１の据付状態において、制御棒駆動機構本体１９０を制御棒駆動機構ハウジング１０９の下部開口部より挿入した後、軸中心に４５°回転させることで制御棒案内管下部１６１ａと制御棒駆動機構本体１９０の上部に取付けてある上部ガイド１５３をバイオネット結合させる。この時、制御棒案内管１６１にも回転力が一部伝達されるが、ピン１６８により回転が防止される。制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ１０９ａおよび制御棒駆動機構本体フランジ１９０ａをボルトを用いて締結する。
【００１９】
次に、制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ１０９ａ、制御棒駆動機構本体フランジ１９０ａおよびスプールピースを下方よりボルトを用いて締結する。その後、モータブラケットおよびモータユニットを順にボルトで締結することで、据え付けを完了する。制御棒駆動機構の取り外しは、上述した据え付け手順の逆の操作により行なわれる。
【００２０】
ところで近年、耐震裕度のより一層の向上等の観点から、原子炉圧力容器１０１を従来より原子炉建屋下部に設置する沸騰水型原子炉が検討されている。このような原子炉では、原子炉圧力容器１０１の下部スペースに制約があるため、原子炉圧力容器１０１下方からの制御棒駆動機構の据え付けおよび取り外しができない。従って、原子炉圧力容器１０１の上部から据え付けおよび取り外し可能である制御棒駆動機構の適用が求められている。
【００２１】
以下に、従来の制御駆動機構を開示した文献名を記載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開２０００−２１４２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
従来の制御棒駆動機構においては、制御棒駆動機構ハウジング上部の開口部における内径と比較し、制御棒駆動機構本体の外径が大きいため、原子炉圧力容器上部からの制御棒駆動機構の据え付けおよび取り外しが不可能であった。このため、耐震裕度を高めるため原子炉圧力容器を原子炉建屋の下部に設置することができなかった。
【００２４】
また、制御棒駆動機構ハウジングの上部開口部から据付および取り外し可能な制御棒駆動機構であったとしても、従来は制御棒駆動機構本体の取外時には制御棒案内管の取り外しを要し、プラント停止時の作業物量および工期が増大する等の問題があった。さらに、制御棒駆動機構の適切な支持方法について立案されていなかった。
【００２５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、制御棒案内管を取り外すことなく原子炉圧力容器上部から制御棒駆動機構を据え付けおよび取り外し可能であり、かつ制御棒駆動機構本体の適切な支持を行なうことができる制御棒駆動機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明による制御棒駆動機構は、制御棒案内管内に設置された制御棒と連結し、制御棒駆動機構ハウジング内に設置される沸騰水型原子力発電所の制御棒駆動機構において、前記制御棒案内管の据付状態において制御棒駆動機構本体を原子炉圧力容器の上部から着脱が可能なように、前記制御棒駆動機構本体における、前記制御棒案内管の内面底部より下方に位置する部位の外径が前記制御棒案内管の底部の開口部内径より小さく、かつ、前記制御棒駆動機構本体における、前記制御棒駆動機構ハウジングの頂部より下方に位置する部位の外径が前記制御棒駆動機構ハウジング頂部の開口部内径より小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の制御棒駆動機構によれば、制御棒案内管を取り外すことなく原子炉圧力容器上部から制御棒駆動機構を着脱が可能であり、制御棒駆動機構本体の適切な支持を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態１による制御棒駆動機構の構成を示した縦断面図。
【図２】図１における部分Ｃを拡大して示した縦断面図。
【図３】図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面構造を示した横断面図。
【図４】同実施の形態１による制御棒駆動機構において制御棒駆動機構本体の荷重を支える経路を示した説明図。
【図５】同実施の形態１による制御棒駆動機構においてスクラムモードにおいてピストンが高速に上昇したときの荷重を支える経路を示した説明図。
【図６】同実施の形態１による制御棒駆動機構において制御棒駆動機構ハウジングが破断したときの制御棒駆動機構本体の荷重を支える経路を示した説明図。
【図７】同実施の形態１による制御棒駆動機構において地震時に制御棒駆動機構本体の荷重を支える経路を示した説明図。
【図８】本発明の実施の形態２による制御棒駆動機構の構成を示した縦断面図。
【図９】図８における部分Ｄを拡大して示した縦断面図。
【図１０】図８におけるＢ−Ｂ線に沿う断面構造を示した横断面図。
【図１１】本発明の実施の形態３による制御棒駆動機構の構成を示した縦断面図。
【図１２】本発明の実施の形態４による制御棒駆動機構における結合部分の断面構造を示した横断面図。
【図１３】従来の沸騰水型原子炉の概略構造を示した縦断面図。
【図１４】同沸騰水型原子炉の制御棒駆動機構の構造を示した縦断面図。
【図１５】同制御棒駆動機構と炉内構造物との接続構成を示した縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３０】
（１）実施の形態１
本発明の実施の形態１による制御棒駆動機構について、図１〜図７を用いて説明する。
【００３１】
図１に、本発明の実施の形態１による制御棒駆動機構の縦断面構造として、特に炉心支持板６２、制御棒案内管６１、制御棒駆動機構ハウジング９および制御棒駆動機構本体９０の据付状態を示す。
【００３２】
制御棒駆動機構本体９０を据え付けた状態において、制御棒案内管６１における制御棒案内管底部６１ｂの開口部より下方に位置する部位の制御棒駆動機構本体９０の外径（ｄ１）は、制御棒案内管底部６１ｂの開口部内径（ｄ２）より小さく、かつ制御棒駆動機構本体９０の外径（ｄ１）は、制御棒駆動機構ハウジング９における制御棒駆動機構ハウジング頂部９ｂの内径（ｄ３）より小さい径となっている。
【００３３】
このような寸法関係により、制御棒案内管６１を取り外すことなく、制御棒駆動機構本体９０を上方から据え付けおよび上方へ取り外すことができる。
【００３４】
また、制御棒駆動機構本体９０における制御棒駆動機構本体上部９０ｂの外径（ｄ４）は、制御棒案内管６１における制御棒案内管底部６１ｂの開口部内径（ｄ２）より大きい径となっている。
【００３５】
これにより、制御棒駆動機構本体９０を制御棒案内管６１の上方より据え付けた時、制御棒駆動機構本体上部９０ｂは制御棒案内管底部６１ｂより上に位置する。制御棒案内管底部６１ｂが、制御棒駆動機構本体上部９０ｂおよび制御棒駆動機構ハウジング９により軸方向に挟まれており、制御棒案内管６１を軸方向に拘束することが可能である。
【００３６】
図１におけるＣで囲まれた部分を拡大して図２に示す。制御棒駆動機構ハウジング９における制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａと、スプールピース６０とがマウンティングボルト７０で締結されている。さらに、制御棒駆動機構本体９０とスプールピース６０におけるスプールピースフランジ部６０ａとに切り欠き部が形成されており、この切り欠き部内に結合部材６３が嵌合するように収納されている。この結合部材６３と制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａとがボルト６４で締結され、スプールピース６０に対する制御棒駆動機構本体９０の回転が阻止されている。
【００３７】
図３に示されたように、制御棒駆動機構本体９０の下部外周側において、制御棒駆動機構本体９０とスプールピースフランジ部６０ａとに円弧状の切り欠き部が左右対称に２個形成されている。この切り欠き部に、２個の着脱可能な円弧状の結合部材６３であって、例えばＳＵＳ３０４等のステンレス材で製造されたものが嵌合されている。
【００３８】
尚、本実施の形態１では円を２分割した２個の円弧状の結合部材６３が用いられている。しかし、円を中心から放射状に分割する数は任意であり３個以上の数であってもよい。この結合部材６３は、図２を用いて説明したように、制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａとボルト６４により締結されている。これにより、制御棒駆動機構ハウジング９と制御棒駆動機構本体９０との間で軸方向の荷重が伝達可能となり、かつ両者間における回転を拘束することが可能となる。
【００３９】
図１、図２に示されたように、制御棒駆動機構本体９０の下部には、けがき線によるマーキング６５、６６が形成され、同様に制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａの側面にはマーキング６７が形成されている。
【００４０】
上述のような構成を備えた本実施の形態１において、制御棒駆動機構本体９０および制御棒駆動機構９０の下部部材の据え付け手順について説明する。
【００４１】
原子炉圧力容器上部より、据付状態にある制御棒案内管６１の内部を通過するように、制御棒駆動機構本体９０を制御棒駆動機構ハウジング９内に据え付ける。この時、制御棒駆動機構本体９０は、制御棒案内管６１との間でバイオネット結合を行わない。このため、制御棒駆動機構本体９０の据え付け時に制御棒駆動機構本体９０を回転させる必要がない。
【００４２】
この結果、制御棒案内管６１に回転力が伝達されることがなく、炉心支持板６２の上部において、図１５に示されたような従来必要であった回転防止用のピン６８は不要である。従って、制御棒案内管６１の据え付け時において回転方向における位相合わせ作業が不要となり、制御棒案内管６１の据え付けに要する工期が短縮される。
【００４３】
制御棒駆動機構本体９０の下部における切り欠き部の内部底面に形成されたマーキング６５を、制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａの下面と軸方向において合致するように、また制御棒駆動機構本体９０の切り欠き部下方の側面に形成されたマーキング６６を、制御棒駆動機構本体ハウジング下部フランジ９ａの側面に形成されたマーキング６７と回転方向の方位が合致するように、図示されていない制御棒駆動機構取扱装置あるいは治工具等を用いて、原子炉圧力容器下方における制御棒駆動機構本体９０の軸方向および回転方向の位置調整を行なう。
【００４４】
制御棒駆動機構取扱装置あるいは治工具を用いて、原子炉圧力容器下方において制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａにスプールピース６０をマウンティングボルト７０により締結する。その後、スプールピース６０の下部に図示されていないモータブラケットを介してモータユニットを設置する。機器の取り外しは、上述した据え付けの際の手順とは逆の手順により行なわれる。
【００４５】
これにより、本実施の形態１の制御棒駆動機構によれば、制御棒案内管６１を取り外すことなく原子炉圧力容器上部から制御棒駆動機構の据え付けおよび取り外しが可能である。これにより、耐震裕度を高めるべく原子炉圧力容器を原子炉建屋の下部に設置することが可能となる。
【００４６】
尚、制御棒案内管６１の据え付けおよび取り外しには、通常は１本当たり約３０分を要すると考えられ、３０分に本数を乗じた分だけ工期を短縮することができる。
【００４７】
上述のように制御棒駆動機構本体９０の下部の切り欠き部においてマーキング６５、６６が形成されており、制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ部９ａの側面にマーキング６７が形成されている。
【００４８】
結合部材６３が制御棒駆動機構本体９０の下部の切り欠き部に嵌合され、制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａに対して結合部材６３がボルト６４で締結されている。これにより、制御棒駆動機構本体９０の軸方向の位置決め、および回転方向の拘束が可能である。この結果、機器の据付時において、制御棒駆動機構本体９０駆動時等に作用する制御棒駆動機構本体９０への回転力に対し、制御棒駆動機構の回転位相を適切に管理することが可能である。
【００４９】
さらに本実施の形態１によれば、以下に示すようにそれぞれの状態において制御棒駆動機構本体並びに制御棒駆動機構ハウジングを適切に支持することができる。
【００５０】
ａ）通常状態における支持
結合部材６３が制御棒駆動機構本体９０の下部の切り欠き部に嵌合され、制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａに対してボルト６４で締結されていることにより、通常状態において、制御棒駆動機構本体９０の荷重が図４において矢印で示されたような荷重伝達経路により支持される。
【００５１】
即ち、制御棒駆動機構本体９０の荷重が、結合部材６３、スプールピース６０、ボルト７０、制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａ、制御棒駆動機構ハウジング９に順次伝達されていく。さらに、制御棒駆動機構ハウジング９の側面に設けられたスタブチューブ７１に荷重が伝達され、スタブチューブ７１が支点９１において原子炉圧力容器下部底部１ａにより支持されていることで、荷重が原子炉圧力容器１に伝達される。
【００５２】
ｂ）スクラム時における支持
制御棒駆動機構本体上部９０ｂの外径（ｄ４）が、制御棒案内管底部６１ｂの開口部内径（ｄ２）より大きい径であり、制御棒案内管底部６１ｂが制御棒駆動機構本体上部９０ｂおよび制御棒駆動機構ハウジング９により軸方向に挟まれた構成となっている。さらに、結合部材６３が制御棒駆動機構本体９０の下部の切り欠き部に嵌合され、制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａとボルト６４で締結された構造となっている。このような構造により、スクラム時において図５において矢印で示されたように荷重が伝達され支持される。
【００５３】
スクラム時では、ピストン１９が制御棒駆動機構本体９０内の上限位置まで高速で到達し、制御棒駆動機構本体９０に設置されたバッファ６９と接触して停止する。このことで、制御棒駆動機構本体９０に対して上方への荷重が作用する。しかしこの荷重は、図示されたような荷重伝達経路により支持されて、制御棒駆動機構本体９０の浮上がりが防止される。
【００５４】
即ち、制御棒駆動機構本体９０に上方への荷重が作用し、この荷重が結合部材６３、制御棒駆動機構ハウジング９、スタブチューブ７１に伝達され、スタブチューブ７１を支点７１で支持している原子炉圧力容器下部底部１ａを経て原子炉圧力容器１に伝達される。
【００５５】
ｃ）制御棒駆動機構ハウジングが破断した時における支持
制御棒駆動機構ハウジング９に万一ひび等が発生し破断したような状況を仮定する。
【００５６】
制御棒駆動機構ハウジング９が破断すると、制御棒駆動機構本体９０の支持を期待できない状態となる。このような場合であっても、本実施の形態１によれば、制御棒駆動機構ハウジング９の自重を図６において矢印で示されたような荷重伝達経路により支持が可能である。
【００５７】
即ち、破断した制御棒駆動機構ハウジング９の自重が、結合部材６３、制御棒駆動機構本体９０、制御棒駆動機構本体上部９０ｂ、制御棒案内管６１、炉心支持板６２に伝達されて支持される。
【００５８】
ｄ）地震発生時における支持
制御棒案内管６１は、炉心支持板６２の上部に乗って支持されている状態にある。地震発生時には、このような制御棒案内管６１に対して上方へ向かって浮き上がらせるような荷重が作用する。
【００５９】
しかしこの場合も、図７において矢印で示されたような荷重伝達経路によりこの荷重が支持され、制御棒案内管６１の浮上がりを防止することができる。
【００６０】
即ち、この荷重が制御棒案内管６１における制御棒案内管底部６１ｂから制御棒駆動機構本体上部９０ｂを経て制御棒駆動機構本体９０、結合部材６３、制御棒駆動機構ハウジング９、スタブチューブ７１を支点７１で支持している原子炉圧力容器下部底部１ａを経て原子炉圧力容器１に伝達されて支持される。
【００６１】
（２）実施の形態２
本発明の実施の形態２による制御棒駆動機構について、図８〜図１０を用いて説明する。尚、上記実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００６２】
上記実施の形態１では、結合部材６３が制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａに対してボルト６４で締結されている。これに対し本実施の形態２では、図８、図８におけるＤで囲まれた部分を拡大した図９、図８におけるＢ−Ｂ線に沿う横断面を示した図１０に示されたように、結合部材６３が制御棒駆動機構本体９０の下部においてボルト６４により締結されている点が相違する。
【００６３】
このような構成においても、制御棒駆動機構本体９０と制御棒駆動機構ハウジング９との間で軸方向の荷重伝達および回転の拘束が可能であり、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００６４】
（３）実施の形態３
本発明の実施の形態３による制御棒駆動機構について、図１１を用いて説明する。
【００６５】
上記実施の形態１では、制御棒駆動機構本体９０の外周側とスプールピースフランジ部６０ａの内周側に左右対称に形成された円弧状の切り欠き部に、結合部材６３が収納されている。
【００６６】
これに対し本実施の形態３では、制御棒駆動機構本体９０の外周側とスプールピースフランジ部６０ａの内周側に加えて、さらに制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａの内周側に左右対称に円弧状の切り欠き部が形成されており、結合部材６３が収納されている。
【００６７】
このように、本実施の形態３では結合部材６３の収納箇所が拡張されており、結合部材６３の厚みもより厚くなっている。このため、結合箇所における強度が向上している。
【００６８】
本実施の形態３によっても、制御棒駆動機構本体９０と制御棒駆動機構ハウジング９との間で軸方向の荷重伝達および回転の拘束が可能であり、上記実施の形態１、２と同様の効果が得られる。
【００６９】
（４）実施の形態４
本発明の実施の形態４による制御棒駆動機構について、図１２を用いて説明する。
【００７０】
図１２に、本実施の形態４における制御棒駆動機構本体９０、制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａ、スプールピースフランジ部６０ａを結合部材６３ａを用いて固定する横断面構造を示す。
【００７１】
上記実施の形態１では、制御棒駆動機構本体９０の外周側とスプールピースフランジ部６０ａの内周側に左右対称に形成された円弧状の切り欠き部に、円が２分割された形状を有する結合部材６３が収納されている。
【００７２】
本実施の形態４では、制御棒駆動機構本体９０の下部外周側において、中心から放射状に延在するように４個の直方体形状の切り欠き部が形成されており、この切り欠き部内にＳＵＳ３０４等のステンレス材で製造されたキー６３ａが結合部材として嵌合されており、それぞれが制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａとボルト６４により締結されている。
【００７３】
本実施の形態４では、結合箇所が４箇所存在し増加しているため締結作業が増えるが、強度性が向上すると考えられる。ここで、切り欠き部及び結合部材は４個に限らず２個以上の数であればよく、また形状も直方体には限定されず任意の形状でよい。
【００７４】
本実施の形態４においても、制御棒駆動機構本体９０と制御棒駆動機構ハウジング９との間で軸方向荷重の伝達および回転の拘束が可能であり、上記実施の形態１〜３と同様の効果が得られる。
【００７５】
上記実施の形態１〜４によれば、制御棒案内管を取り外すことなく原子炉圧力容器上部から制御棒駆動機構の据え付けおよび取り外しができるため、耐震裕度を高めるべく原子炉圧力容器を原子炉建屋の下部に設置することが可能である。制御棒案内管を取り外す必要がないため、その分工期を短縮することができる。
【００７６】
また、結合部材により、制御棒駆動機構本体を回転方向において適切に拘束することができる。さらに、通常時、スクラム時、制御棒駆動機構ハウジングの破断時、さらには地震時のいずれにおいても、制御棒駆動機構本体の自重並びにそれぞれの場合において作用する加重を適切に支持することができる。
【００７７】
上述した実施の形態はいずれも一例であって本発明を限定するものではなく、本発明の技術的範囲内において様々に変形することが可能である。
【符号の説明】
【００７８】
９ 制御棒駆動機構（ＣＲＤ）ハウジング
９ａ 制御棒駆動機構（ＣＲＤ）ハウジング下部フランジ
９ｂ 制御棒駆動機構（ＣＲＤ）ハウジング頂部
１９ ピストン
６０ スプールピース
６０ａ スプールピースフランジ部
６１ 制御棒案内管
６１ａ 制御棒案内管下部
６１ｂ 制御棒案内管底部
６２ 炉心支持板
６３ 結合部材
６３ａ 結合部材
６４ ボルト
６５、６６、６７ マーキング
６９ バッファ
７０ マウンティングボルト
９０ 制御棒駆動機構（ＣＲＤ）本体
９０ｂ 制御棒駆動機構（ＣＲＤ）本体上部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御棒駆動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１３に、従来の沸騰水型原子炉（以下、ＢＷＲと称する）の縦断面構造を示す。
【０００３】
原子炉圧力容器（ＲＰＶ）１０１内には、減速材を兼ねる冷却水１０２が収容され、中央下部には炉心１０３が配置され、炉心シュラウド１０４により囲まれている。炉心１０３には、図示されていない多数の燃料集合体が装荷され、４体１組の燃料集合体間に制御棒１０５が出し入れ自在に収容されている。
【０００４】
このＢＷＲにおいて、冷却水１０２が炉心１０３内を上方に向かって流れ、その間に炉心１０３から核分裂連鎖反応により発生する熱が冷却水１０２に伝達され、冷却水１０２が加熱される。加熱された冷却水１０２は、水と蒸気の気液二相流となって炉心１０３の上方へ移動し、炉心１０３から図示されていない気水分離器に案内される。
【０００５】
気液二相の冷却水１０２は、気水分離器で水と蒸気に分離された後、蒸気は図示されていない蒸気乾燥器を経て主蒸気配管から蒸気タービン系に送られて蒸気タービンを駆動させる。蒸気タービンを駆動した蒸気は復水器で凝縮され復水となった後、原子炉復水系および給水系を経て原子炉圧力容器１０１に給水として再び戻される。
【０００６】
一方、気水分離器で分離された水は、ダウンカマ部１０７を流下し、原子炉復水系および給水系を通って送られてくる給水と混合した状態で炉心下部に案内され、再び炉心１０３に導かれる。
【０００７】
また原子炉圧力容器１０１の炉心１０３には、原子炉の起動・停止や炉出力調整のため、制御棒１０５が制御棒駆動機構（ＣＲＤ）１０８により出し入れされる。制御棒駆動機構１０８は、原子炉圧力容器１０１の底部１０１ａを貫通して延びる制御棒駆動機構ハウジング１０９内に収容される所謂アセンブリとしての構造物であり、制御棒駆動機構ハウジング１０９の下部フランジ１０９ａにボルト接合により固定される。
【０００８】
図１４に、電動駆動式による制御棒駆動機構１０８の縦断面構造を示す。
【０００９】
制御棒駆動機構１０８の下部に、モータブラケット１２３、スプールピース１６０を介してモータユニット１１１が設けられている。モータユニット１１１は、電動機１１０、電磁ブレーキ１２１、シンクロ位置検出器１２２を有し、制御棒駆動機構１０８の回転軸１１１に電動機１１０が取り付けられている。回転軸１１１は、ギアカップリング機構１１２を介して制御棒駆動機構１０８の駆動軸１１３に連結される。駆動軸１１３が、ボールねじ軸１１４に回転一体に連結され、このボールねじ軸１１４にはボールナット１１５が螺合している。
【００１０】
ボールナット１１５には、対をなすローラ１１６がガイドチューブ１１７の内周面に形成された軸方向の取付板１１８を挟持するように設置される。ボールナット１１５の上方にはピストン１１９が設置され、このピストン１１９は中空状のピストンチューブ１１９ａ上端に設置されたカップリング１２０を介して制御棒１０５に連結される。そして、電動機１１０の駆動により回転軸１１１および駆動軸１１３を介してボールねじ軸１１４が回転し、このボールねじ軸１１４の回転によりボールナット１１５が上下動するようになっている。
【００１１】
その際、ボールナット１１５は、取付板１１８により回転が規制されて上下動し、このボールナット１１５の上下動によりピストン１１９を介して制御棒１０５が上下動する。
【００１２】
この制御棒１０５の上下動により、炉心１０３への挿入・引抜量が調整され、炉出力が制御される。
【００１３】
ＢＷＲに緊急事態が発生して原子炉を緊急停止させるスクラムモードに入った場合、制御棒駆動機構ハウジング１０９の下部フランジ１０９ａに接続されたスクラム挿入配管１２５からスクラム水入口サポート（注水口）１２６を介してピストン１１９の下面側に高圧駆動水が供給される。
【００１４】
この高圧駆動水の供給により、ボールナット１１５上に設置されているピストン１１９が上方に押上げられ、制御棒１０５を炉心１０３内に高速で挿入させることでスクラムが達成される。
【００１５】
図１５に、従来の制御棒駆動機構と炉内構造物との接続構成を示す。
【００１６】
制御棒駆動機構本体１９０は制御棒駆動機構ハウジング１０９内に設置されており、制御棒案内管１６１とバイオネットカップリングとにより結合されている。制御棒案内管１６１の上部は炉心支持板１６２上にあり、回転防止用のピン１６８が設置されている。
【００１７】
制御棒案内管１６１を炉内に設置する場合は、ピン１６８の位相合わせを要するため作業が煩雑であり、工期を増大させていた。制御棒駆動機構の据え付けおよび取り外しは、制御棒駆動機構本体１９０、図示されていないスプールピース、図示されていないモータブラケットおよび図示されていないモータユニットの４段階に分けて行なわれる。
【００１８】
先ず、制御棒駆動機構の据付の手順について説明する。制御棒案内管１６１の据付状態において、制御棒駆動機構本体１９０を制御棒駆動機構ハウジング１０９の下部開口部より挿入した後、軸中心に４５°回転させることで制御棒案内管下部１６１ａと制御棒駆動機構本体１９０の上部に取付けてある上部ガイド１５３をバイオネット結合させる。この時、制御棒案内管１６１にも回転力が一部伝達されるが、ピン１６８により回転が防止される。制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ１０９ａおよび制御棒駆動機構本体フランジ１９０ａをボルトを用いて締結する。
【００１９】
次に、制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ１０９ａ、制御棒駆動機構本体フランジ１９０ａおよびスプールピースを下方よりボルトを用いて締結する。その後、モータブラケットおよびモータユニットを順にボルトで締結することで、据え付けを完了する。制御棒駆動機構の取り外しは、上述した据え付け手順の逆の操作により行なわれる。
【００２０】
ところで近年、耐震裕度のより一層の向上等の観点から、原子炉圧力容器１０１を従来より原子炉建屋下部に設置する沸騰水型原子炉が検討されている。このような原子炉では、原子炉圧力容器１０１の下部スペースに制約があるため、原子炉圧力容器１０１下方からの制御棒駆動機構の据え付けおよび取り外しができない。従って、原子炉圧力容器１０１の上部から据え付けおよび取り外し可能である制御棒駆動機構の適用が求められている。
【００２１】
以下に、従来の制御駆動機構を開示した文献名を記載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開２０００−２１４２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
従来の制御棒駆動機構においては、制御棒駆動機構ハウジング上部の開口部における内径と比較し、制御棒駆動機構本体の外径が大きいため、原子炉圧力容器上部からの制御棒駆動機構の据え付けおよび取り外しが不可能であった。このため、耐震裕度を高めるため原子炉圧力容器を原子炉建屋の下部に設置することができなかった。
【００２４】
また、制御棒駆動機構ハウジングの上部開口部から据付および取り外し可能な制御棒駆動機構であったとしても、従来は制御棒駆動機構本体の取外時には制御棒案内管の取り外しを要し、プラント停止時の作業物量および工期が増大する等の問題があった。さらに、制御棒駆動機構の適切な支持方法について立案されていなかった。
【００２５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、制御棒案内管を取り外すことなく原子炉圧力容器上部から制御棒駆動機構を据え付けおよび取り外し可能であり、かつ制御棒駆動機構本体の適切な支持を行なうことができる制御棒駆動機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明による制御棒駆動機構は、制御棒案内管内に設置された制御棒と連結し、制御棒駆動機構ハウジング内に設置される沸騰水型原子力発電所の制御棒駆動機構において、前記制御棒案内管の据付状態において制御棒駆動機構本体を原子炉圧力容器の上部から着脱が可能なように、前記制御棒駆動機構本体における、前記制御棒案内管の内面底部より下方に位置する部位の外径が前記制御棒案内管の底部の開口部内径より小さく、かつ、前記制御棒駆動機構本体における、前記制御棒駆動機構ハウジングの頂部より下方に位置する部位の外径が前記制御棒駆動機構ハウジング頂部の開口部内径より小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の制御棒駆動機構によれば、制御棒案内管を取り外すことなく原子炉圧力容器上部から制御棒駆動機構を着脱が可能であり、制御棒駆動機構本体の適切な支持を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態１による制御棒駆動機構の構成を示した縦断面図。
【図２】図１における部分Ｃを拡大して示した縦断面図。
【図３】図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面構造を示した横断面図。
【図４】同実施の形態１による制御棒駆動機構において制御棒駆動機構本体の荷重を支える経路を示した説明図。
【図５】同実施の形態１による制御棒駆動機構においてスクラムモードにおいてピストンが高速に上昇したときの荷重を支える経路を示した説明図。
【図６】同実施の形態１による制御棒駆動機構において制御棒駆動機構ハウジングが破断したときの制御棒駆動機構本体の荷重を支える経路を示した説明図。
【図７】同実施の形態１による制御棒駆動機構において地震時に制御棒駆動機構本体の荷重を支える経路を示した説明図。
【図８】本発明の実施の形態２による制御棒駆動機構の構成を示した縦断面図。
【図９】図８における部分Ｄを拡大して示した縦断面図。
【図１０】図８におけるＢ−Ｂ線に沿う断面構造を示した横断面図。
【図１１】本発明の実施の形態３による制御棒駆動機構の構成を示した縦断面図。
【図１２】本発明の実施の形態４による制御棒駆動機構における結合部分の断面構造を示した横断面図。
【図１３】従来の沸騰水型原子炉の概略構造を示した縦断面図。
【図１４】同沸騰水型原子炉の制御棒駆動機構の構造を示した縦断面図。
【図１５】同制御棒駆動機構と炉内構造物との接続構成を示した縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３０】
（１）実施の形態１
本発明の実施の形態１による制御棒駆動機構について、図１〜図７を用いて説明する。
【００３１】
図１に、本発明の実施の形態１による制御棒駆動機構の縦断面構造として、特に炉心支持板６２、制御棒案内管６１、制御棒駆動機構ハウジング９および制御棒駆動機構本体９０の据付状態を示す。
【００３２】
制御棒駆動機構本体９０を据え付けた状態において、制御棒案内管６１における制御棒案内管底部６１ｂの開口部より下方に位置する部位の制御棒駆動機構本体９０の外径（ｄ１）は、制御棒案内管底部６１ｂの開口部内径（ｄ２）より小さく、かつ制御棒駆動機構本体９０の外径（ｄ１）は、制御棒駆動機構ハウジング９における制御棒駆動機構ハウジング頂部９ｂの内径（ｄ３）より小さい径となっている。
【００３３】
このような寸法関係により、制御棒案内管６１を取り外すことなく、制御棒駆動機構本体９０を上方から据え付けおよび上方へ取り外すことができる。
【００３４】
また、制御棒駆動機構本体９０における制御棒駆動機構本体上部９０ｂの外径（ｄ４）は、制御棒案内管６１における制御棒案内管底部６１ｂの開口部内径（ｄ２）より大きい径となっている。
【００３５】
これにより、制御棒駆動機構本体９０を制御棒案内管６１の上方より据え付けた時、制御棒駆動機構本体上部９０ｂは制御棒案内管底部６１ｂより上に位置する。制御棒案内管底部６１ｂが、制御棒駆動機構本体上部９０ｂおよび制御棒駆動機構ハウジング９により軸方向に挟まれており、制御棒案内管６１を軸方向に拘束することが可能である。
【００３６】
図１におけるＣで囲まれた部分を拡大して図２に示す。制御棒駆動機構ハウジング９における制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａと、スプールピース６０とがマウンティングボルト７０で締結されている。さらに、制御棒駆動機構本体９０とスプールピース６０におけるスプールピースフランジ部６０ａとに切り欠き部が形成されており、この切り欠き部内に結合部材６３が嵌合するように収納されている。この結合部材６３と制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａとがボルト６４で締結され、スプールピース６０に対する制御棒駆動機構本体９０の回転が阻止されている。
【００３７】
図３に示されたように、制御棒駆動機構本体９０の下部外周側において、制御棒駆動機構本体９０とスプールピースフランジ部６０ａとに円弧状の切り欠き部が左右対称に２個形成されている。この切り欠き部に、２個の着脱可能な円弧状の結合部材６３であって、例えばＳＵＳ３０４等のステンレス材で製造されたものが嵌合されている。
【００３８】
尚、本実施の形態１では円を２分割した２個の円弧状の結合部材６３が用いられている。しかし、円を中心から放射状に分割する数は任意であり３個以上の数であってもよい。この結合部材６３は、図２を用いて説明したように、制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａとボルト６４により締結されている。これにより、制御棒駆動機構ハウジング９と制御棒駆動機構本体９０との間で軸方向の荷重が伝達可能となり、かつ両者間における回転を拘束することが可能となる。
【００３９】
図１、図２に示されたように、制御棒駆動機構本体９０の下部には、けがき線によるマーキング６５、６６が形成され、同様に制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａの側面にはマーキング６７が形成されている。
【００４０】
上述のような構成を備えた本実施の形態１において、制御棒駆動機構本体９０および制御棒駆動機構９０の下部部材の据え付け手順について説明する。
【００４１】
原子炉圧力容器上部より、据付状態にある制御棒案内管６１の内部を通過するように、制御棒駆動機構本体９０を制御棒駆動機構ハウジング９内に据え付ける。この時、制御棒駆動機構本体９０は、制御棒案内管６１との間でバイオネット結合を行わない。このため、制御棒駆動機構本体９０の据え付け時に制御棒駆動機構本体９０を回転させる必要がない。
【００４２】
この結果、制御棒案内管６１に回転力が伝達されることがなく、炉心支持板６２の上部において、図１５に示されたような従来必要であった回転防止用のピン６８は不要である。従って、制御棒案内管６１の据え付け時において回転方向における位相合わせ作業が不要となり、制御棒案内管６１の据え付けに要する工期が短縮される。
【００４３】
制御棒駆動機構本体９０の下部における切り欠き部の内部底面に形成されたマーキング６５を、制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａの下面と軸方向において合致するように、また制御棒駆動機構本体９０の切り欠き部下方の側面に形成されたマーキング６６を、制御棒駆動機構本体ハウジング下部フランジ９ａの側面に形成されたマーキング６７と回転方向の方位が合致するように、図示されていない制御棒駆動機構取扱装置あるいは治工具等を用いて、原子炉圧力容器下方における制御棒駆動機構本体９０の軸方向および回転方向の位置調整を行なう。
【００４４】
制御棒駆動機構取扱装置あるいは治工具を用いて、原子炉圧力容器下方において制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａにスプールピース６０をマウンティングボルト７０により締結する。その後、スプールピース６０の下部に図示されていないモータブラケットを介してモータユニットを設置する。機器の取り外しは、上述した据え付けの際の手順とは逆の手順により行なわれる。
【００４５】
これにより、本実施の形態１の制御棒駆動機構によれば、制御棒案内管６１を取り外すことなく原子炉圧力容器上部から制御棒駆動機構の据え付けおよび取り外しが可能である。これにより、耐震裕度を高めるべく原子炉圧力容器を原子炉建屋の下部に設置することが可能となる。
【００４６】
尚、制御棒案内管６１の据え付けおよび取り外しには、通常は１本当たり約３０分を要すると考えられ、３０分に本数を乗じた分だけ工期を短縮することができる。
【００４７】
上述のように制御棒駆動機構本体９０の下部の切り欠き部においてマーキング６５、６６が形成されており、制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ部９ａの側面にマーキング６７が形成されている。
【００４８】
結合部材６３が制御棒駆動機構本体９０の下部の切り欠き部に嵌合され、制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａに対して結合部材６３がボルト６４で締結されている。これにより、制御棒駆動機構本体９０の軸方向の位置決め、および回転方向の拘束が可能である。この結果、機器の据付時において、制御棒駆動機構本体９０駆動時等に作用する制御棒駆動機構本体９０への回転力に対し、制御棒駆動機構の回転位相を適切に管理することが可能である。
【００４９】
さらに本実施の形態１によれば、以下に示すようにそれぞれの状態において制御棒駆動機構本体並びに制御棒駆動機構ハウジングを適切に支持することができる。
【００５０】
ａ）通常状態における支持
結合部材６３が制御棒駆動機構本体９０の下部の切り欠き部に嵌合され、制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａに対してボルト６４で締結されていることにより、通常状態において、制御棒駆動機構本体９０の荷重が図４において矢印で示されたような荷重伝達経路により支持される。
【００５１】
即ち、制御棒駆動機構本体９０の荷重が、結合部材６３、スプールピース６０、ボルト７０、制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａ、制御棒駆動機構ハウジング９に順次伝達されていく。さらに、制御棒駆動機構ハウジング９の側面に設けられたスタブチューブ７１に荷重が伝達され、スタブチューブ７１が支点９１において原子炉圧力容器下部底部１ａにより支持されていることで、荷重が原子炉圧力容器１に伝達される。
【００５２】
ｂ）スクラム時における支持
制御棒駆動機構本体上部９０ｂの外径（ｄ４）が、制御棒案内管底部６１ｂの開口部内径（ｄ２）より大きい径であり、制御棒案内管底部６１ｂが制御棒駆動機構本体上部９０ｂおよび制御棒駆動機構ハウジング９により軸方向に挟まれた構成となっている。さらに、結合部材６３が制御棒駆動機構本体９０の下部の切り欠き部に嵌合され、制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａとボルト６４で締結された構造となっている。このような構造により、スクラム時において図５において矢印で示されたように荷重が伝達され支持される。
【００５３】
スクラム時では、ピストン１９が制御棒駆動機構本体９０内の上限位置まで高速で到達し、制御棒駆動機構本体９０に設置されたバッファ６９と接触して停止する。このことで、制御棒駆動機構本体９０に対して上方への荷重が作用する。しかしこの荷重は、図示されたような荷重伝達経路により支持されて、制御棒駆動機構本体９０の浮上がりが防止される。
【００５４】
即ち、制御棒駆動機構本体９０に上方への荷重が作用し、この荷重が結合部材６３、制御棒駆動機構ハウジング９、スタブチューブ７１に伝達され、スタブチューブ７１を支点７１で支持している原子炉圧力容器下部底部１ａを経て原子炉圧力容器１に伝達される。
【００５５】
ｃ）制御棒駆動機構ハウジングが破断した時における支持
制御棒駆動機構ハウジング９に万一ひび等が発生し破断したような状況を仮定する。
【００５６】
制御棒駆動機構ハウジング９が破断すると、制御棒駆動機構本体９０の支持を期待できない状態となる。このような場合であっても、本実施の形態１によれば、制御棒駆動機構ハウジング９の自重を図６において矢印で示されたような荷重伝達経路により支持が可能である。
【００５７】
即ち、破断した制御棒駆動機構ハウジング９の自重が、結合部材６３、制御棒駆動機構本体９０、制御棒駆動機構本体上部９０ｂ、制御棒案内管６１、炉心支持板６２に伝達されて支持される。
【００５８】
ｄ）地震発生時における支持
制御棒案内管６１は、炉心支持板６２の上部に乗って支持されている状態にある。地震発生時には、このような制御棒案内管６１に対して上方へ向かって浮き上がらせるような荷重が作用する。
【００５９】
しかしこの場合も、図７において矢印で示されたような荷重伝達経路によりこの荷重が支持され、制御棒案内管６１の浮上がりを防止することができる。
【００６０】
即ち、この荷重が制御棒案内管６１における制御棒案内管底部６１ｂから制御棒駆動機構本体上部９０ｂを経て制御棒駆動機構本体９０、結合部材６３、制御棒駆動機構ハウジング９、スタブチューブ７１を支点７１で支持している原子炉圧力容器下部底部１ａを経て原子炉圧力容器１に伝達されて支持される。
【００６１】
（２）実施の形態２
本発明の実施の形態２による制御棒駆動機構について、図８〜図１０を用いて説明する。尚、上記実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００６２】
上記実施の形態１では、結合部材６３が制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａに対してボルト６４で締結されている。これに対し本実施の形態２では、図８、図８におけるＤで囲まれた部分を拡大した図９、図８におけるＢ−Ｂ線に沿う横断面を示した図１０に示されたように、結合部材６３が制御棒駆動機構本体９０の下部においてボルト６４により締結されている点が相違する。
【００６３】
このような構成においても、制御棒駆動機構本体９０と制御棒駆動機構ハウジング９との間で軸方向の荷重伝達および回転の拘束が可能であり、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００６４】
（３）実施の形態３
本発明の実施の形態３による制御棒駆動機構について、図１１を用いて説明する。
【００６５】
上記実施の形態１では、制御棒駆動機構本体９０の外周側とスプールピースフランジ部６０ａの内周側に左右対称に形成された円弧状の切り欠き部に、結合部材６３が収納されている。
【００６６】
これに対し本実施の形態３では、制御棒駆動機構本体９０の外周側とスプールピースフランジ部６０ａの内周側に加えて、さらに制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａの内周側に左右対称に円弧状の切り欠き部が形成されており、結合部材６３が収納されている。
【００６７】
このように、本実施の形態３では結合部材６３の収納箇所が拡張されており、結合部材６３の厚みもより厚くなっている。このため、結合箇所における強度が向上している。
【００６８】
本実施の形態３によっても、制御棒駆動機構本体９０と制御棒駆動機構ハウジング９との間で軸方向の荷重伝達および回転の拘束が可能であり、上記実施の形態１、２と同様の効果が得られる。
【００６９】
（４）実施の形態４
本発明の実施の形態４による制御棒駆動機構について、図１２を用いて説明する。
【００７０】
図１２に、本実施の形態４における制御棒駆動機構本体９０、制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａ、スプールピースフランジ部６０ａを結合部材６３ａを用いて固定する横断面構造を示す。
【００７１】
上記実施の形態１では、制御棒駆動機構本体９０の外周側とスプールピースフランジ部６０ａの内周側に左右対称に形成された円弧状の切り欠き部に、円が２分割された形状を有する結合部材６３が収納されている。
【００７２】
本実施の形態４では、制御棒駆動機構本体９０の下部外周側において、中心から放射状に延在するように４個の直方体形状の切り欠き部が形成されており、この切り欠き部内にＳＵＳ３０４等のステンレス材で製造されたキー６３ａが結合部材として嵌合されており、それぞれが制御棒駆動機構ハウジング下部フランジ９ａとボルト６４により締結されている。
【００７３】
本実施の形態４では、結合箇所が４箇所存在し増加しているため締結作業が増えるが、強度性が向上すると考えられる。ここで、切り欠き部及び結合部材は４個に限らず２個以上の数であればよく、また形状も直方体には限定されず任意の形状でよい。
【００７４】
本実施の形態４においても、制御棒駆動機構本体９０と制御棒駆動機構ハウジング９との間で軸方向荷重の伝達および回転の拘束が可能であり、上記実施の形態１〜３と同様の効果が得られる。
【００７５】
上記実施の形態１〜４によれば、制御棒案内管を取り外すことなく原子炉圧力容器上部から制御棒駆動機構の据え付けおよび取り外しができるため、耐震裕度を高めるべく原子炉圧力容器を原子炉建屋の下部に設置することが可能である。制御棒案内管を取り外す必要がないため、その分工期を短縮することができる。
【００７６】
また、結合部材により、制御棒駆動機構本体を回転方向において適切に拘束することができる。さらに、通常時、スクラム時、制御棒駆動機構ハウジングの破断時、さらには地震時のいずれにおいても、制御棒駆動機構本体の自重並びにそれぞれの場合において作用する加重を適切に支持することができる。
【００７７】
上述した実施の形態はいずれも一例であって本発明を限定するものではなく、本発明の技術的範囲内において様々に変形することが可能である。
【符号の説明】
【００７８】
９ 制御棒駆動機構（ＣＲＤ）ハウジング
９ａ 制御棒駆動機構（ＣＲＤ）ハウジング下部フランジ
９ｂ 制御棒駆動機構（ＣＲＤ）ハウジング頂部
１９ ピストン
６０ スプールピース
６０ａ スプールピースフランジ部
６１ 制御棒案内管
６１ａ 制御棒案内管下部
６１ｂ 制御棒案内管底部
６２ 炉心支持板
６３ 結合部材
６３ａ 結合部材
６４ ボルト
６５、６６、６７ マーキング
６９ バッファ
７０ マウンティングボルト
９０ 制御棒駆動機構（ＣＲＤ）本体
９０ｂ 制御棒駆動機構（ＣＲＤ）本体上部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御棒案内管内に設置された制御棒と連結し、制御棒駆動機構ハウジング内に設置される沸騰水型原子力発電所の制御棒駆動機構において、
前記制御棒案内管の据付状態において制御棒駆動機構本体を原子炉圧力容器の上部から着脱が可能なように、
前記制御棒駆動機構本体における、前記制御棒案内管の内面底部より下方に位置する部位の外径が前記制御棒案内管の底部の開口部内径より小さく、かつ、
前記制御棒駆動機構本体における、前記制御棒駆動機構ハウジングの頂部より下方に位置する部位の外径が前記制御棒駆動機構ハウジング頂部の開口部内径より小さいことを特徴とする制御棒駆動機構。
【請求項２】
前記制御棒駆動機構ハウジングの下部に締結されたスプールピースを備え、
前記スプールピースは、前記原子炉圧力容器の下部側から着脱が可能であることを特徴とする請求項１記載の制御棒駆動機構。
【請求項３】
前記制御棒駆動機構本体は、前記制御棒案内管の底部より上方に位置し外周へ向かって張り出す張り出し部を有し、前記張り出し部の最大外径が前記制御棒案内管の底部の開口部内径より大きいことを特徴とする請求項１又は２記載の制御棒駆動機構。
【請求項４】
前記制御棒案内管の軸方向移動を制限するため、前記制御棒駆動機構ハウジングの上端と、前記制御棒駆動機構本体の前記張り出し部との間に、前記制御棒案内管の底部が軸方向において挟まれることを特徴とする請求項３記載の制御棒駆動機構。
【請求項５】
前記制御棒駆動機構本体の底部に、前記制御棒駆動機構ハウジングの底面と軸方向を一致させるための第１のマーキングが形成され、
さらに前記制御棒駆動機構本体の底部側面と、前記制御棒駆動機構ハウジングの底部側面とに、周方向の位置決めを行うための第２、第３のマーキングがそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の制御棒駆動機構。
【請求項６】
少なくとも、前記制御棒駆動機構本体の底部の外周側面と、前記制御棒駆動機構ハウジングの下部に締結されたスプールピースにおける前記制御棒駆動機構ハウジングと接触する部分における内周側面とに、あるいは少なくとも、前記制御棒駆動機構本体の底部の外周側面と、前記制御棒駆動機構ハウジングの下部に締結されたスプールピースにおける前記制御棒駆動機構ハウジングと接触する部分における内周側面と、前記制御棒駆動機構ハウジングの底部における内周側面とに、連続した空間を有するように切り欠き部がそれぞれ形成されており、
前記切り欠き部内に、前記制御棒駆動機構ハウジングと前記制御棒駆動機構本体のそれぞれの軸方向の荷重を相互に伝達し、かつ相互の回転を拘束するための結合部材が収納されており、
前記結合部材は、前記制御棒駆動機構ハウジング又は前記制御棒駆動機構本体に締結されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載の制御棒駆動機構。
【請求項７】
前記切り欠き部は、円が２以上の数で放射状に分割された形状を有し、前記結合部材は前記数だけ収納されていることを特徴とする請求項６記載の制御棒駆動機構。
【請求項８】
前記切り欠き部は、中心から２以上の数で放射状に延在する形状を有し、前記結合部材は前記数だけ収納されていることを特徴とする請求項６記載の制御棒駆動機構。
【請求項１】
制御棒案内管内に設置された制御棒と連結し、制御棒駆動機構ハウジング内に設置される沸騰水型原子力発電所の制御棒駆動機構において、
前記制御棒案内管の据付状態において制御棒駆動機構本体を原子炉圧力容器の上部から着脱が可能なように、
前記制御棒駆動機構本体における、前記制御棒案内管の内面底部より下方に位置する部位の外径が前記制御棒案内管の底部の開口部内径より小さく、かつ、
前記制御棒駆動機構本体における、前記制御棒駆動機構ハウジングの頂部より下方に位置する部位の外径が前記制御棒駆動機構ハウジング頂部の開口部内径より小さいことを特徴とする制御棒駆動機構。
【請求項２】
前記制御棒駆動機構ハウジングの下部に締結されたスプールピースを備え、
前記スプールピースは、前記原子炉圧力容器の下部側から着脱が可能であることを特徴とする請求項１記載の制御棒駆動機構。
【請求項３】
前記制御棒駆動機構本体は、前記制御棒案内管の底部より上方に位置し外周へ向かって張り出す張り出し部を有し、前記張り出し部の最大外径が前記制御棒案内管の底部の開口部内径より大きいことを特徴とする請求項１又は２記載の制御棒駆動機構。
【請求項４】
前記制御棒案内管の軸方向移動を制限するため、前記制御棒駆動機構ハウジングの上端と、前記制御棒駆動機構本体の前記張り出し部との間に、前記制御棒案内管の底部が軸方向において挟まれることを特徴とする請求項３記載の制御棒駆動機構。
【請求項５】
前記制御棒駆動機構本体の底部に、前記制御棒駆動機構ハウジングの底面と軸方向を一致させるための第１のマーキングが形成され、
さらに前記制御棒駆動機構本体の底部側面と、前記制御棒駆動機構ハウジングの底部側面とに、周方向の位置決めを行うための第２、第３のマーキングがそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の制御棒駆動機構。
【請求項６】
少なくとも、前記制御棒駆動機構本体の底部の外周側面と、前記制御棒駆動機構ハウジングの下部に締結されたスプールピースにおける前記制御棒駆動機構ハウジングと接触する部分における内周側面とに、あるいは少なくとも、前記制御棒駆動機構本体の底部の外周側面と、前記制御棒駆動機構ハウジングの下部に締結されたスプールピースにおける前記制御棒駆動機構ハウジングと接触する部分における内周側面と、前記制御棒駆動機構ハウジングの底部における内周側面とに、連続した空間を有するように切り欠き部がそれぞれ形成されており、
前記切り欠き部内に、前記制御棒駆動機構ハウジングと前記制御棒駆動機構本体のそれぞれの軸方向の荷重を相互に伝達し、かつ相互の回転を拘束するための結合部材が収納されており、
前記結合部材は、前記制御棒駆動機構ハウジング又は前記制御棒駆動機構本体に締結されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載の制御棒駆動機構。
【請求項７】
前記切り欠き部は、円が２以上の数で放射状に分割された形状を有し、前記結合部材は前記数だけ収納されていることを特徴とする請求項６記載の制御棒駆動機構。
【請求項８】
前記切り欠き部は、中心から２以上の数で放射状に延在する形状を有し、前記結合部材は前記数だけ収納されていることを特徴とする請求項６記載の制御棒駆動機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−２５７３５６（Ｐ２０１１−２５７３５６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３４１２６（Ｐ２０１０−１３４１２６）
【出願日】平成２２年６月１１日（２０１０．６．１１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１１日（２０１０．６．１１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
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