控制棒驱动机构制造技术

本发明专利技术公开一种控制棒驱动机构，其设有：滑阀块，其设于所述罩壳的下端，用于封阻原子反应堆内部的一次冷却水；与所述电动机的旋转轴相连接的外部轭铁，所述电动机设于所述滑阀块的外侧下部；设于所述外部轭铁里的外部磁铁；内部轭铁，其设于所述滑阀块内部，并设在连接所述中空活塞升降机构的驱动轴上；设于所述内部轭铁里的内部磁铁；以及所述内部磁铁的转动检测装置。其可提高结构强度及可靠性，且易于进行修理和更换。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于作为轻水反应堆的沸腾水型原子反应堆(BWR)的控制棒驱动机构(CRD)。
技术介绍
图22是表示一般的沸腾水型原子反应堆的简要构成图。如图所示，在原子反应堆压力容器(RPV)1内，收容有兼作减速材料的冷却材料2，另外，在原子反应堆压力容器1的中央下侧，配置有堆芯3，并由堆芯套罩4包围着。在堆芯3中装填有许多燃料组块(未图示)，在4块一组的燃料组块间，装取自如地收放有控制棒5。在此沸腾水型原子反应堆中，冷却材料2在堆芯3向上方流动，在其间，将堆芯3的核裂变链式反应产生的热传递给冷却材料2，由此加热冷却材料2，被加热的冷却材料2变成水和蒸汽的液汽二相流，并向堆芯3的上方移动，再从堆芯3被引入汽水分离中器6。由汽水分离器6将成为液汽二相流的冷却材料分离成水和蒸汽后，蒸汽经由图中未示出的蒸汽干燥器，从主蒸汽管道被送入蒸汽涡轮机组，以驱动蒸汽涡轮机。经蒸汽涡轮机组作用过的蒸汽由冷凝器凝缩变成冷凝水之后，经原子反应堆冷凝水供水系统(图中未示)再作为供水返回到原子反应堆压力容器1内。另一方面，由汽水分离器6分离的水经下水管7流下，在与经由原子反应堆冷凝水·供水系统送来的供水相混合的状态下，引导至堆芯3的下部，并再导入堆芯3内。另外，在原子反应堆压力容器1的堆芯3里，为了起动·停止原子反应堆及调整反应堆的输出功率，控制棒5通过控制棒驱动机构8进行取放。所述控制棒驱动机构套壳9是从原子反应堆压力容器1的底部1a伸展至下方的，所述控制棒驱动机构8是收放在控制棒驱动机构套壳9内的一体构造物，其由螺栓接合被固定于控制棒驱动机构套壳9的下部凸缘9a上。控制棒驱动机构8是如图23所示的电动驱动型的控制棒驱动机构，其下部安装有电动机10，该电动机10的旋转轴11经齿轮联轴节机构12与控制棒驱动机构8的驱动轴13相连结。此驱动轴13与滚珠螺栓轴14可一体旋转地相连结，滚珠螺母15与该滚珠螺栓轴14相螺合。在滚珠螺母15上安装有成对的转子16，以夹持在引导管道17的内圆面上形成的轴向安装板18。并且，在滚珠螺母15的上方，设置有中空活塞19，该中空活塞19经由在上端安装的联轴节20与控制棒5相连结。另外，在电动机10上装有电磁制动器21，通过该电磁制动器21动作而使电动机10停止。在该电磁制动器21的下端设有同步位置检测器22，由该同步位置检测器22检测控制棒5的位置。并且，在电动机10的上部齿轮联轴节机构12的周围，设有电动机托架23，在该电动机托架23的上部固定有作为一次冷凝水的隔壁的滑阀块24。驱动轴13穿通该滑阀块24，用密封垫25作为驱动轴13的密封。而且，在此外的静止密封部采用橡胶制的O型环状物26、27。另外，在引导管道17的上部，通过阻挡活塞28固定有圆筒29，该阻挡活塞28是为阻止上升移动超过中空活塞19的规定长度，在该圆筒29和阻挡活塞28之间安装有螺线圈型弹簧30。并且，在圆筒29和上部导引件31之间，安装有缓冲用的碟形弹簧机构32。在由此构成的控制棒驱动机构8中，通过旋转驱动电动机10，经旋转轴11及驱动轴13，滚珠螺栓轴14转动，由该滚珠螺栓轴14的转动，滚珠螺母15上下运动。此时，滚珠螺母15通过转子16由安装板18限制转动而上下运动，根据该滚珠螺母15的上下运动，通过中空活塞19，控制棒5上下运动。由该控制棒5的上下运动来调整向堆芯3的插入拔出量，控制反应堆的输出。以下，说明有关在沸腾水型原子反应堆中发生紧急状态而迅速关闭原子反应堆的情况。也就是，在原子反应堆关闭时，从连接在控制棒驱动机构套壳9的下部凸缘9a的停堆插入配管33，经注入口34向中空活塞19的下面供给高压驱动水。通过供给高压驱动水，将设置于滚珠螺母15上的中空活塞19向上推起，通过向堆芯3内高速插入控制棒5，使原子反应堆关闭。在此，由具有舌簧接点开关35的停堆位置检测器36，通过检测出安装于中空活塞19的磁铁150的位置，来检测中空活塞19的停堆位置。在上述已有技术的控制棒驱动机构8中，驱动轴13穿通作为一次冷凝水的隔壁的滑阀块24，用密封垫25作为驱动轴13的密封部件。而且，靠其以外的静止密封部或橡胶制的密封部都不可能完全密封一次冷凝水，允许有若干泄漏。并且，由于密封垫25及橡胶制O型环状物26、27是由非金属材料构成，因长年退化，所以必须定期更换。其结果是，存在维护频率高的问题。因此，为解决此问题，特愿平7-32557号专利申请的控制棒驱动机构，其由磁场的磁力通过压力隔壁，非接触地将前述电动机10的旋转动力传递给所述滚珠螺栓轴14，而不需要压力隔壁的贯通部。有关该特愿平7-32557号专利申请中记载的专利技术，参照图24进行说明。控制棒驱动机构50是电动驱动型控制棒驱动机构，其靠螺栓紧固在为从原子反应堆压力容器1的底部1a伸展到下方而配设的控制棒驱动机构套壳9的下部凸缘9a上。控制棒驱动机构50，在其下端安装有步进电机等电动机51，来自该电动机51的旋转驱动力通过磁耦合52传递给驱动轴53。磁耦合52是由设置于驱动轴53下面，且做为被驱动侧的第1磁铁的内部磁铁54和做为驱动侧的第2磁铁的外部磁铁55构成，所述外部磁铁55是在上述内部磁铁54的外侧，隔着作为一次冷凝水隔壁滑阀块56，设置于电动机51的轴上。这些内部磁铁54及外部磁铁55的结构都是将圆筒状的磁体由纵向等分割成偶数个，沿半径方向磁化，以交替并列设置磁极。将沿图24的A-A线箭头的剖视图示于图25，简单说明磁耦合的构造和原理。另外，为避免使图复杂，省略了电动机托架等。该图25是采用8极径向型磁耦合时的例子。磁铁以纵向分割圆筒的形状，沿图中所示箭头的方向被磁化，磁铁安装在外部轭铁60和内部轭铁61上，以使相邻磁铁N极、S极的方向相交替。该图所示内部转子67和外部转子64相对的转动位置关系是处于磁极的吸引力和排斥力具有平衡的稳定的相位。在8级磁耦合的情况下，这样的稳定相位有4个。而且，在外部磁铁55和内部磁铁54之间具有设在滑阀块56的下面的压力隔壁58。内部转子67和外部转子64如图26所示，当对于上述的稳定相位带有角度偏差γ时(以下称该角度为偏差角)，由外部磁铁55和内部磁铁54之间的吸引力和排斥力，产生扭矩以回到无偏差的稳定相位，该扭矩τ’与偏差角的关系一般是图27的曲线图那样，其中横坐标为偏差角γ，纵坐标为返回稳定相位的扭矩τ’，偏差角度γ在360÷2÷极数〔deg〕(以本例的8级磁耦合22.5度)γ1时扭矩为最大(以下称最大静扭矩T)。在超过这以上的角度，扭矩开始减少，在360÷极数(deg)(在本例为45度)γ2时扭矩成为零。在该360÷极数(deg)以下，称为滑动产生角度β。在超过滑动产生角度以上的角度，相反偏差角增大，扭矩作用将使朝相邻的稳定相位接近。由此，磁耦合不能负荷超过最大静扭矩以上的扭矩，当施加超过这以上的扭矩使偏差角度超过45度时，内部转子67和外部转子64相对转动到相邻的稳定相位处，即使去掉负荷也回不到原来的稳定相位处。将此叫作磁耦合的滑动。如后所述，在应用磁耦合的控制棒驱动机构的情况下，为了防止发生滑动，对于设想的负荷扭矩，有必要设计具有足够余量的扭矩。回到图24，驱动轴53与滚珠螺栓轴14相连结，驱动轴53的旋转驱动力被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制棒驱动机构，其在原子反应堆下部延伸设置的罩壳内，通过驱动轴将电动机的转动传递给中空活塞升降机构，以使中空活塞进行升降，将与该中空活塞接合的控制棒插入.拔出原子反应堆的堆芯，其特征在于设有：滑阀块，其设于所述罩壳的下端，用于封 阻原子反应堆内部的一次冷却水；与所述电动机的旋转轴相连接的外部轭铁，所述电动机设于所述滑阀块的外侧下部；设于所述外部轭铁里的外部磁铁；内部轭铁，其设于所述滑阀块内部，并设在连接所述中空活塞升降机构的驱动轴上； 设于所述内部轭铁里的内部磁铁；以及所述内部磁铁的转动检测装置。

【技术特征摘要】
JP 1995-9-29 1995-253291;JP 1996-6-26 1996-1655101.一种控制棒驱动机构，其在原子反应堆下部延伸设置的罩壳内，通过驱动轴将电动机的转动传递给中空活塞升降机构，以使中空活塞进行升降，将与该中空活塞接合的控制棒插入·拔出原子反应堆的堆芯，其特征在于设有滑阀块，其设于所述罩壳的下端，用于封阻原子反应堆内部的一次冷却水；与所述电动机的旋转轴相连接的外部轭铁，所述电动机设于所述滑阀块的外侧下部；设于所述外部轭铁里的外部磁铁；内部轭铁，其设于所述滑阀块内部，并设在连接所述中空活塞升降机构的驱动轴上；设于所述内部轭铁里的内部磁铁；以及所述内部磁铁的转动检测装置。2.如权利要求1所述的控制棒驱动机构，其特征是所述旋转检测装置具有转动部件，其设在与所述内部磁铁一同转动的驱动轴上，在其侧表面形成凸凹；位移检测器，其面对所述转动部件的转动水平面设置，用于测定与在所述转动部件的侧表面上形成的凸凹的距离。3.如权利要求1所述的控制棒驱动机构，其特征在于设有输出处理装置用于将来自上述内部磁铁的转动检测装置的输出，与检测所述电动机旋转轴转动的转动位置检测装置的输出进行比较。4.如权利要求3所述的控制棒驱动机构，其特征在于控制棒位置检测装置，用于代替所述内部磁铁的转动检测装置，以检测所述控制棒的插入·拔出的上下位置。5.一种控制棒驱动机构，其在原子反应堆下部延伸设置的罩壳内，通过驱动轴将电动机的转动传递给中空活塞升降机构，以使中空活塞进行升降，将与该中空活塞接合的控制棒插入·拔出原子反应堆的堆芯，其特征在于设有滑阀块，其设于所述罩壳的下端，用于封阻原子反应堆内部的一次冷却水；与所述电动机的旋转轴相连接的外部轭铁，所述电动机设于所述滑阀块的外侧下部；设于所述外部轭铁里的外部磁铁；内部轭铁，其设于所述滑阀块内部，并设在连接所述中空活塞升降机构的驱动轴上；设于所述内部轭铁里的内部磁铁；所述内部磁铁的转动检测装置；以及检测电动机的电流和电压的位相差，以推断所述电动机扭矩的装置。6.一种控制棒驱动机构，其在原子反应堆下部延伸设置的罩壳内，驱动轴将电动机的转动传递给中空活塞升降机构，以使中空活塞进行升降，将与该中空活塞接合的控制棒插入·拔出原子反应堆的堆芯，其特征在于设有滑阀块，其设于所述罩壳的下端，用于封阻原子反应堆内部的一次冷却水；与所述电动机的旋转轴相连接的外部轭铁，所述电动机设于所述滑阀块的外侧下部；设于所述外部轭铁里的外部磁铁；内部轭铁，其设于所述滑阀块内部，并设在连接所述中空活塞升降机构的驱动轴上；设于所述内部轭铁里的内部磁铁；所述内部磁铁的转动检测装置；以及所述电动机的电流波形的频率分析装置。7.如权利要求6所述的控制棒驱动机构，其特征在于设有电压波形的频率分析装置，以替代所述电动机的电流波形的频率分析装置。8.一种控制棒驱动机构，其在原子反应堆下部延伸设置的罩壳内，通过驱动轴将电动机的转动传递给中空活塞升降机构，而使中空活塞进行升降，将与该中空活塞接合的控制棒插入·拔出原子反应堆的堆芯，其特征在于设有滑阀块，其设于所述罩壳的...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤能文，田中信之，渡部幸夫，
申请(专利权)人：东芝株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]