JP2001305262A - Control rod drive mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、沸騰水型原子炉の
原子炉圧力容器下部に設けられた制御棒駆動機構に係
り、特に摺動部にコバルトレスガイドローラを使用した
制御棒駆動機構に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control rod drive mechanism provided at the lower part of a reactor pressure vessel of a boiling water reactor, and more particularly to a control rod drive mechanism using a cobaltless guide roller for a sliding portion. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】図１により制御棒駆動機構の概略を説明
する。図１において、原子炉圧力容器15の底部を貫通し
て制御棒駆動機構ハウジング（以下、CRDハウジングと
記す）16が設けられ、このCRDハウジング16内に中空ピ
ストン１が設けられている。中空ピストン１内にはボー
ルねじ10が挿入されており、ボールねじ10の上端部にす
べり軸受３が取り付けられている。中空ピストン１の下
部にはボールねじナット９が取り付けられ、ボールねじ
ナット９はボールねじ10とねじ結合する。2. Description of the Related Art An outline of a control rod driving mechanism will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a control rod drive mechanism housing (hereinafter referred to as CRD housing) 16 is provided through the bottom of the reactor pressure vessel 15, and the hollow piston 1 is provided in the CRD housing 16. A ball screw 10 is inserted into the hollow piston 1, and a slide bearing 3 is attached to an upper end of the ball screw 10. A ball screw nut 9 is attached to a lower portion of the hollow piston 1, and the ball screw nut 9 is screwed to a ball screw 10.
【０００３】ボールねじナット９にはラッチ支持ピン６
とラッチ爪７が設けられている。CRDハウジング16内面
近傍にガイドチューブ５とアウターチューブが設けら
れ、ガイドチューブ５の上部にストップピストン４と、
その上方にバッファ部皿ばね２が設けられている。The ball screw nut 9 has a latch support pin 6
And a latch claw 7 are provided. A guide tube 5 and an outer tube are provided near the inner surface of the CRD housing 16, and a stop piston 4 is provided above the guide tube 5,
Above it, a buffer portion disc spring 2 is provided.
【０００４】CRDハウジング16の下方には軸封ハウジン
グを介してモータ14が取り付けられている。モータ14の
駆動軸13はボールねじ10を回転駆動する。駆動軸13の上
部側面にコイルスプリング12が設けられ、ボールねじ10
の下端部に皿ばね11が設けられている。A motor 14 is mounted below the CRD housing 16 via a shaft seal housing. The drive shaft 13 of the motor 14 drives the ball screw 10 to rotate. A coil spring 12 is provided on the upper side surface of the drive shaft 13 and a ball screw 10 is provided.
A disc spring 11 is provided at the lower end of the spring.
【０００５】なお、符号８は高圧水入口で、Ａ〜Ｄは第
１のガイドローラで、衝撃荷重が加わらず、耐衝撃性が
要求されないもので、Ｅ，Ｆは第２のガイドローラで、
衝撃荷重が加わり、耐衝撃性が要求されるものである。Reference numeral 8 is a high-pressure water inlet, A to D are first guide rollers, to which no impact load is applied and impact resistance is not required, and E and F are second guide rollers.
An impact load is applied, and impact resistance is required.
【０００６】従来、制御棒駆動機構の摺動部に用いるガ
イドローラの素材として、耐摩耗性に優れているコバル
ト基合金が適用されてきた。しかし、これらガイドロー
ラは炉水に接液することからコバルトの炉水中への放出
が懸念されており、被ばく低減の観点から、コバルトを
含まない材料の適用が望まれていた。Hitherto, a cobalt-based alloy having excellent wear resistance has been applied as a material of a guide roller used for a sliding portion of a control rod drive mechanism. However, since these guide rollers are in contact with the reactor water, release of cobalt into the reactor water is concerned, and from the viewpoint of reducing exposure, application of a material containing no cobalt has been desired.
【０００７】耐衝撃性が要求されない箇所に用いるガイ
ドローラには、その素材としてコバルトを含まない耐摩
耗合金が適用されている。しかしながら、衝撃荷重が付
与される箇所には、この材料では耐衝撃性が悪いことか
ら、従来のコバルト基合金製のガイドローラが適用され
ている。For a guide roller used in a place where impact resistance is not required, a wear-resistant alloy containing no cobalt is used as its material. However, a guide roller made of a conventional cobalt-based alloy is applied to a portion to which an impact load is applied because the material has poor impact resistance.
【０００８】すなわち、Ａ〜Ｄの箇所の第１のガイドロ
ーラにはコバルトを含まない耐摩耗合金製ガイドローラ
が適用されており、Ｅ，Ｆの箇所の第２のガイドローラ
はコバルト基合金製ガイドローラが適用されている。That is, a guide roller made of an abrasion-resistant alloy containing no cobalt is applied to the first guide rollers at the points A to D, and the second guide rollers at the points E and F are made of a cobalt-based alloy. Guide rollers are applied.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の制御棒駆動機構においては、衝撃荷重が付与される箇
所の第２のガイドローラにはコバルト基合金製のガイド
ローラが適用されているため、全ガイドローラの総接液
面積のうち、約20％分に相当するガイドローラに被ばく
低減対策が施されていない課題がある。この接液面積は
制御棒駆動機構１体あたり約8,000mm2となり、１プラン
トあたり1,300MWe級BWRでは、205体の制御棒駆動機構を
使用している。As described above, in the conventional control rod driving mechanism, a guide roller made of a cobalt-based alloy is applied to the second guide roller at a location to which an impact load is applied. For this reason, there is a problem that the guide roller corresponding to about 20% of the total liquid contact area of all the guide rollers has not been subjected to an exposure reduction measure. The liquid contact area is about 8,000 mm 2 per control rod drive mechanism, and a 1,300 MWe-class BWR per plant uses 205 control rod drive mechanisms.
【００１０】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、制御棒駆動機構の衝撃荷重が付与されている
箇所の第２のガイドローラには、耐衝撃性に優れるコバ
ルトを含有しない材料を適用し、それ以外の箇所に使用
される第１のガイドローラには耐摩耗性に優れるコバル
トを含有しない材料を適用して、制御棒駆動機構に起因
するコバルト60による放射線量率を低減して原子力発電
プラントの稼働率の向上を図ることができる制御棒駆動
機構を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a second guide roller at a position where an impact load of a control rod driving mechanism is applied is made of a cobalt-free material having excellent impact resistance. And a cobalt-free material having excellent wear resistance is applied to the first guide roller used in other places to reduce the radiation dose rate due to cobalt 60 caused by the control rod drive mechanism. To provide a control rod drive mechanism capable of improving the operation rate of a nuclear power plant.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、原子
炉圧力容器の底部を貫通して制御棒駆動機構ハウジング
が設けられ、この制御棒駆動機構ハウジング内に中空ピ
ストンが設けられ、この中空ピストンの下端部にボール
ねじナットが取り付けられ、このボールねじナットをね
じ込むねじ部を外面に有するボールねじが前記中空ピス
トン内に挿入され、前記ボールねじを回転駆動するモー
タが前記制御棒駆動機構ハウジングの下方に設けられ、
前記中空ピストンが上下動する摺動部および前記制御棒
駆動機構内に高圧水を流入する高圧水入口近傍に複数の
ガイドローラが設けられてなる制御棒駆動機構におい
て、前記複数のガイドローラのうち、衝撃荷重が加わら
ない箇所のガイドローラを第１のガイドローラとし、衝
撃荷重が加わる箇所のガイドローラを第２のガイドロー
ラとし、前記第２のガイドローラは前記ボールねじナッ
トの外面に設けられたラッチ支持ピンとラッチ用爪との
間に設けられたガイドローラおよび前記高圧水入口近傍
の内面に設けたガイドローラであり、前記第１のガイド
ローラは前記制御棒駆動機構ハウジング内上部に設けら
れたアウターチューブ上部ガイドの内面、ガイドチュー
ブの内面、前記ボールねじの上端部に設けたすべり軸受
の外面および前記ボールねじナットの外面に設けたガイ
ドローラであり、前記第１のガイドローラにはコバルト
を含有しない耐摩耗性合金を適用し、前記第２のガイド
ローラにはコバルトを含有しない耐衝撃性合金を適用し
てなることを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, a control rod drive mechanism housing is provided through the bottom of a reactor pressure vessel, and a hollow piston is provided in the control rod drive mechanism housing. A ball screw nut is attached to the lower end of the hollow piston, a ball screw having a threaded portion for screwing the ball screw nut on the outer surface is inserted into the hollow piston, and a motor that rotationally drives the ball screw is the control rod drive mechanism. Provided below the housing,
In a control rod driving mechanism, wherein a plurality of guide rollers are provided near a sliding portion in which the hollow piston moves up and down and a high pressure water inlet for flowing high pressure water into the control rod driving mechanism, A guide roller at a location where an impact load is not applied is a first guide roller, and a guide roller at a location where an impact load is applied is a second guide roller, and the second guide roller is provided on an outer surface of the ball screw nut. A guide roller provided between the latch support pin and the latch claw, and a guide roller provided on the inner surface near the high-pressure water inlet, wherein the first guide roller is provided at an upper portion inside the control rod drive mechanism housing. Inner surface of the outer tube upper guide, the inner surface of the guide tube, the outer surface of the sliding bearing provided at the upper end of the ball screw, and the A guide roller provided on the outer surface of the screw nut, wherein the first guide roller is made of a wear-resistant alloy containing no cobalt, and the second guide roller is made of an impact-resistant alloy containing no cobalt. It is characterized by being applied.
【００１２】請求項１に係る発明の制御棒駆動機構にお
いては、衝撃荷重が付与される箇所に使用される第１の
ガイドローラとそれ以外の箇所に使用される第２のガイ
ドローラに対して、それぞれ異なる種類のコバルトを含
有しない材料あるいは異なる熱処理を施した耐摩耗ニッ
ケル基合金を適用することにより、コバルト基合金の使
用箇所を減じ、コバルトの溶出による放射線量率を低減
することができる。In the control rod drive mechanism according to the first aspect of the present invention, the first guide roller used at a location to which an impact load is applied and the second guide roller used at other locations. By using different types of materials that do not contain cobalt or wear-resistant nickel-based alloys that have been subjected to different heat treatments, it is possible to reduce the use of the cobalt-based alloy and reduce the radiation dose rate due to the elution of cobalt.
【００１３】請求項２の発明は、前記耐摩耗性合金およ
び前記耐衝撃性合金は、重量比でクロムが10〜45％、ニ
オブが３〜15％、モリブデンが20％以下（０を含ま
ず）、残部がニッケルからなるニッケル基合金であり、
真空炉内で精密鋳造する熱処理が施されていることを特
徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the wear-resistant alloy and the impact-resistant alloy, the weight ratio of chromium is 10 to 45%, niobium is 3 to 15%, and molybdenum is 20% or less (excluding 0). ), The remainder is a nickel-based alloy consisting of nickel,
It is characterized by being subjected to heat treatment for precision casting in a vacuum furnace.
【００１４】請求項２に係る発明では、第２のガイドロ
ーラと、第１のガイドローラに対して、重量比でクロム
が10〜45％、ニオブが３〜15％、モリブデンが20％以下
（０を含まず）、残部がニッケルからなり、真空炉で精
密鋳造する耐摩耗ニッケル基合金に異なる熱処理を施し
た材料をそれぞれ適用する。According to the second aspect of the present invention, the weight ratio of chromium is 10 to 45%, niobium is 3 to 15%, and molybdenum is 20% or less with respect to the second guide roller and the first guide roller. 0 is not included), and the remainder is made of nickel, and materials subjected to different heat treatments are applied to wear-resistant nickel-base alloys to be precision-cast in a vacuum furnace.
【００１５】第１のガイドローラおよび第２のガイドロ
ーラに対して、それぞれ熱処理の異なる耐摩耗ニッケル
基合金を適用することにより、コバルト基合金の使用箇
所を減じ、コバルトの溶出による放射線量を低減するこ
とができる。なお、クロム，ニオブおよびモリブデンは
前述した重量％範囲から外れることは好ましくないの
で、記載したとおりの重量％以内に選択する。By applying wear-resistant nickel-based alloys having different heat treatments to the first guide roller and the second guide roller, the number of locations where the cobalt-based alloy is used is reduced, and the radiation dose due to the elution of cobalt is reduced. can do. Since it is not preferable that chromium, niobium and molybdenum deviate from the above-mentioned weight% range, they are selected within the stated weight%.
【００１６】請求項３の発明は、前記第２のガイドロー
ラは重量比でクロムが10〜45％、ニオブが３〜15％、モ
リブデンが20％以下（０を含まず）、残部がニッケルか
らなる耐摩耗ニッケル基合金を鋳造後、摂氏1000度〜融
点直下までの温度範囲で０〜10時間固溶化熱処理した合
金であり、前記第１のガイドローラは前記合金を鋳造
後、摂氏600度〜1000度までの温度範囲で０〜10時間時
効硬化熱処理した合金であることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the second guide roller, the weight ratio of chromium is 10 to 45%, niobium is 3 to 15%, molybdenum is 20% or less (excluding 0), and the balance is nickel. After the casting of the wear-resistant nickel-based alloy, the alloy was subjected to solution heat treatment at a temperature ranging from 1000 degrees Celsius to just below the melting point for 0 to 10 hours, and the first guide roller was cast from 600 degrees Celsius to The alloy is characterized by being an age hardened heat treatment at a temperature range of up to 1000 degrees for 0 to 10 hours.
【００１７】これにより、衝撃荷重が付与される箇所に
使用される第２のガイドローラと第１のガイドローラに
対して、それぞれ熱処理の異なる耐摩耗ニッケル基合金
を使用することにより、コバルト基合金の使用箇所を減
じ、コバルトの溶出による放射線量を低減することがで
きる。By using a wear-resistant nickel-based alloy having a different heat treatment for each of the second guide roller and the first guide roller used at a location to which an impact load is applied, a cobalt-based alloy is formed. And the radiation dose due to the elution of cobalt can be reduced.
【００１８】請求項４の発明は、前記第２のガイドロー
ラは重量比でクロムが10〜45％、ニオブが３〜15％、モ
リブデンが20％以下（０を含まず）、残部がニッケルか
らなる耐摩耗ニッケル基合金を鋳造後、摂氏1000度〜融
点直下までの温度範囲で０〜10時間固溶化熱処理した合
金であり、前記第１のガイドローラは前記合金を鋳造
後、摂氏1000度〜融点直下までの温度範囲で０〜10時間
時効硬化熱処理した合金であることを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the second guide roller, the weight ratio of chromium is 10 to 45%, niobium is 3 to 15%, molybdenum is 20% or less (excluding 0), and the balance is nickel. After casting a wear-resistant nickel-based alloy, the alloy was subjected to solution heat treatment at a temperature ranging from 1000 degrees Celsius to just below the melting point for 0 to 10 hours, and the first guide roller was cast from 1000 degrees Celsius to It is an alloy which has been subjected to age hardening heat treatment in a temperature range just below the melting point for 0 to 10 hours.
【００１９】これにより、第２のガイドローラと第１の
ガイドローラに対して、それぞれ熱処理の異なる耐摩耗
ニッケル基合金を適用することにより、コバルト基合金
の使用箇所を減じ、コバルトの溶出による放射線量を低
減することができる。Thus, by applying wear-resistant nickel-based alloys having different heat treatments to the second guide roller and the first guide roller, the number of use places of the cobalt-based alloy is reduced, and radiation due to elution of cobalt is reduced. The amount can be reduced.
【００２０】請求項５の発明は、前記第２のガイドロー
ラは重量比でクロムが10〜45％、ニオブが３〜15％、モ
リブデンが20％以下（０を含まず）、残部がニッケルか
らなる耐摩耗ニッケル基合金を鋳造後、熱処理を加えな
い合金であり、前記第１のガイドローラは前記合金を鋳
造後、摂氏600度〜1000度までの温度範囲で０〜10時間
時効硬化熱処理した合金であることを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the second guide roller, the weight ratio of chromium is 10 to 45%, niobium is 3 to 15%, molybdenum is 20% or less (excluding 0), and the balance is nickel. The first guide roller is subjected to age hardening heat treatment in a temperature range of 600 to 1000 degrees Celsius for 0 to 10 hours after casting the alloy. It is an alloy.
【００２１】これにより、第２のガイドローラと第１の
ガイドローラに対して、それぞれ熱処理の異なる耐摩耗
ニッケル基合金を適用することにより、コバルト基合金
の使用箇所を減じ、コバルトの溶出による放射線量を低
減することができる。Thus, by applying wear-resistant nickel-based alloys having different heat treatments to the second guide roller and the first guide roller, the number of locations where the cobalt-based alloy is used is reduced, and radiation due to elution of cobalt is reduced. The amount can be reduced.
【００２２】また、重量比でクロムが10〜45％、ニオブ
が３〜15％、モリブデンが20％以下（０を含まず）、残
部がニッケルからなる耐摩耗ニッケル基合金を鋳造後、
熱処理を加えない合金を第２のガイドローラに適用し、
同合金を鋳造後、摂氏1000度〜融点直下までの温度範囲
で０〜10時間固溶化熱処理し、その後摂氏600度〜1000
度までの温度範囲で０〜10時間時効硬化熱処理した合金
をそれ以外の箇所に使用されるガイドローラに適用す
る。After casting a wear-resistant nickel-base alloy comprising 10 to 45% by weight of chromium, 3 to 15% of niobium, 20% or less of molybdenum (not including 0), and the balance of nickel,
Applying an alloy without heat treatment to the second guide roller,
After casting the alloy, solution heat treatment for 0-10 hours at a temperature ranging from 1000 degrees Celsius to just below the melting point, then 600 degrees Celsius to 1000 degrees Celsius
The alloy subjected to age hardening heat treatment at a temperature range of up to 0 to 10 hours is applied to guide rollers used in other places.
【００２３】これにより第２のガイドローラと第１のガ
イドローラに対して、それぞれ熱処理の異なる耐摩耗ニ
ッケル基合金を適用することにより、コバルト基合金の
使用箇所を減じ、コバルトの溶出による放射線量を低減
することができる。Thus, by applying wear-resistant nickel-based alloys having different heat treatments to the second guide roller and the first guide roller, the use of the cobalt-based alloy is reduced, and the radiation dose due to the elution of cobalt is reduced. Can be reduced.
【００２４】また、重量比でクロムが10〜45％、ニオブ
が３〜15％、モリブデンが20％以下（０を含まず）、残
部がニッケルからなる耐摩耗ニッケル基合金を鋳造後、
摂氏1000度〜融点直下までの温度範囲で０〜10時間固溶
化熱処理した合金を第２のガイドローラに適用し、セラ
ミックスである炭化クロムを第１のガイドローラに適用
する。これにより、第２のガイドローラと第１のガイド
ローラに対して、それぞれ異なる種類のコバルトを含有
しない合金またはセラミックス材料を適用することによ
り、コバルト基合金の使用箇所を減じ、コバルトの溶出
による放射線量を低減することができる。Also, after casting a wear-resistant nickel-based alloy comprising 10 to 45% by weight of chromium, 3 to 15% of niobium, 20% or less of molybdenum (not including 0), and the balance of nickel,
An alloy subjected to solution heat treatment at a temperature ranging from 1000 degrees Celsius to just below the melting point for 0 to 10 hours is applied to the second guide roller, and chromium carbide as a ceramic is applied to the first guide roller. Thus, by using different types of cobalt-free alloys or ceramic materials for the second guide roller and the first guide roller, the use of the cobalt-based alloy is reduced, and radiation due to the elution of cobalt is reduced. The amount can be reduced.
【００２５】また、重量比でクロムが10〜45％、ニオブ
が３〜15％、モリブデンが20％以下（０を含まず）、残
部がニッケルからなる耐摩耗ニッケル基合金を鋳造後、
熱処理を加えない合金を第２のガイドローラに適用し、
セラミックスである炭化クロムを第１のガイドローラに
適用する。これにより、第２のガイドローラと第１のガ
イドローラに対して、それぞれ異なる種類のコバルトを
含有しない合金またはセラミックス材料を適用すること
により、コバルト基合金の使用箇所を減じ、コバルトの
溶出による放射線量を低減することができる。Also, after casting a wear-resistant nickel-base alloy consisting of 10 to 45% by weight of chromium, 3 to 15% of niobium, 20% or less of molybdenum (not including 0), and the balance of nickel,
Applying an alloy without heat treatment to the second guide roller,
Chromium carbide, which is a ceramic, is applied to the first guide roller. Thus, by using different types of cobalt-free alloys or ceramic materials for the second guide roller and the first guide roller, the use of the cobalt-based alloy is reduced, and radiation due to the elution of cobalt is reduced. The amount can be reduced.
【００２６】また、重量比でクロムが10〜45％、ニオブ
が３〜15％、モリブデンが20％以下（０を含まず）、残
部がニッケルからなる耐摩耗ニッケル基合金を鋳造後、
摂氏1000度〜融点直下までの温度範囲で０〜10時間固溶
化熱処理した合金を第２のガイドローラに適用し、金属
にCrＮコーティングを施した材料を第１のガイドローラ
に適用する。これにより、第２のガイドローラと第１の
ガイドローラに対して、それぞれ異なる種類のコバルト
を含有しない合金またはセラミックス材料を適用するこ
とにより、コバルト基合金の使用箇所を減じ、コバルト
の溶出による放射線量を低減することができる。Also, after casting a wear-resistant nickel-based alloy consisting of 10 to 45% by weight of chromium, 3 to 15% of niobium, 20% or less of molybdenum (not including 0), and the balance of nickel,
The alloy subjected to solution heat treatment at a temperature ranging from 1000 degrees Celsius to just below the melting point is applied to the second guide roller for 0 to 10 hours, and a material obtained by coating a metal with CrN is applied to the first guide roller. Thus, by using different types of cobalt-free alloys or ceramic materials for the second guide roller and the first guide roller, the use of the cobalt-based alloy is reduced, and radiation due to the elution of cobalt is reduced. The amount can be reduced.
【００２７】また、重量比でクロムが10〜45％、ニオブ
が３〜15％、モリブデンが20％以下（０を含まず）、残
部がニッケルからなる耐摩耗ニッケル基合金を鋳造後、
熱処理を加えない合金を第２のガイドローラに適用し、
金属にCrＮコーティングを施した材料を第１のガイドロ
ーラに適用する。これにより、第２のガイドローラと第
１のガイドローラに対して、それぞれ異なる種類のコバ
ルトを含有しない合金またはセラミックス材料を適用す
ることにより、コバルト基合金の使用箇所を減じ、コバ
ルトの溶出による放射線量を低減することができる。Also, after casting a wear-resistant nickel-based alloy consisting of 10 to 45% by weight of chromium, 3 to 15% of niobium, 20% or less of molybdenum (not including 0), and the balance of nickel,
Applying an alloy without heat treatment to the second guide roller,
A material obtained by applying a CrN coating to a metal is applied to the first guide roller. Thus, by using different types of cobalt-free alloys or ceramic materials for the second guide roller and the first guide roller, the use of the cobalt-based alloy is reduced, and radiation due to the elution of cobalt is reduced. The amount can be reduced.
【００２８】[0028]
【発明の実施の形態】図１および表１により本発明に係
る制御棒駆動機構の第１の実施の形態を説明する。表１
はコバルトを含有しない２種類の異なる材料、炭化クロ
ムおよび固溶化熱処理を施したNi基合金を適用する例を
示している。また、図１に示したように、制御棒駆動機
構においては、Ａ〜Ｆの箇所にガイドローラを使用して
いる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of a control rod driving mechanism according to the present invention will be described with reference to FIG. Table 1
Shows an example in which two different materials containing no cobalt, chromium carbide, and a Ni-based alloy subjected to solution heat treatment are applied. Also, as shown in FIG. 1, in the control rod drive mechanism, guide rollers are used at the points A to F.
【００２９】[0029]
【表１】 [Table 1]
【００３０】前述したように、Ａ〜Ｄの箇所は、比較的
衝撃が加わらない箇所の第１のガイドローラであり、そ
れ以外のＥ，Ｆの箇所は第２のガイドローラである。制
御棒駆動時に衝撃荷重が加わる箇所の第２のガイドロー
ラには耐衝撃性の材料が要求される。As described above, the portions A to D are the first guide rollers where relatively no impact is applied, and the other portions E and F are the second guide rollers. An impact-resistant material is required for the second guide roller where impact load is applied when the control rod is driven.
【００３１】表１に炭化クロムと固溶化熱処理を施した
Ni基合金に対して、衝撃荷重700kgfを繰り返し負荷し、
割れに至るまでの衝撃回数を測定した結果を示す。両者
を比較した場合、炭化クロムよりも固溶化熱処理を施し
たNi基合金の方が衝撃特性に優れていることがわかる。Table 1 shows that chromium carbide and solution heat treatment were performed.
Repeatedly apply an impact load of 700kgf to the Ni-base alloy,
The result of measuring the number of impacts until cracking is shown. A comparison between the two shows that the Ni-based alloy subjected to the solution heat treatment is superior to the chromium carbide in the impact characteristics.
【００３２】そこで、Ａ〜Ｄの箇所に使用される第１の
ガイドローラに対して、炭化クロムを適用し、Ｅ，Ｆの
箇所に使用される第２のガイドローラに対して、固溶化
熱処理を施したNi基合金を適用する。これにより、コバ
ルト基合金ガイドローラを使用せずにすみ、炉水へのコ
バルト溶出を低減することができる。Therefore, chromium carbide is applied to the first guide rollers used at the points A to D, and the solution heat treatment is applied to the second guide rollers used at the points E and F. Is applied. Thereby, it is not necessary to use the cobalt-based alloy guide roller, and the elution of cobalt into the reactor water can be reduced.
【００３３】また、制御棒駆動機構にはガイドローラを
回転させるためのピンがあり、従来は衝撃のかかる箇所
のガイドローラのピン材もコバルト基合金を使用してい
た。このピン材に対してもコバルトを含有しない材料
（JIS Ｇ 4901 NCF718（ASTM；SB−637 Grade71
8）、XM−19（窒化）、ナイトロニック60等）を使用す
ることが有効である。Further, the control rod drive mechanism has a pin for rotating the guide roller. Conventionally, the pin material of the guide roller at a location where an impact is applied is made of a cobalt-based alloy. Even for this pin material, a material containing no cobalt (JIS G 4901 NCF718 (ASTM; SB-637 Grade71)
8), XM-19 (nitrided), Nitronic 60, etc.) are effective.
【００３４】[0034]
【発明の効果】本発明によれば、衝撃荷重が加わる箇所
に設けられる第２のガイドローラには、耐衝撃性に優れ
るコバルトを含有しない合金とし、それ以外の箇所に設
けられる第１のガイドローラには耐摩耗性に優れるコバ
ルトを含有しない合金またはセラミックス材料とするこ
とにより、制御棒駆動機構に起因するコバルト60による
放射線量率を低減することができる。これにより、原子
力発電プラントの稼働率の向上を図れる等、顕著な効果
がある。According to the present invention, the second guide roller provided at a location to which an impact load is applied is made of an alloy containing no cobalt having excellent impact resistance and the first guide provided at other locations. When the roller is made of an alloy or a ceramic material containing no cobalt, which is excellent in wear resistance, the radiation dose rate due to the cobalt 60 caused by the control rod driving mechanism can be reduced. This has a remarkable effect, such as an improvement in the operation rate of the nuclear power plant.
【図１】本発明に係る制御棒駆動機構の実施の形態およ
び従来例を説明するための一部側面で示す縦断面図。FIG. 1 is a longitudinal sectional view partially showing a side view for describing an embodiment and a conventional example of a control rod driving mechanism according to the present invention.
１…中空ピストン、２…バッファ部皿ばね、３…すべり
軸受、４…ストップピストン、５…ガイドチューブ、６
…ラッチ支持ピン、７…ラッチ用爪、８…高圧水入口、
９…ボールねじナット、10…ボールねじ、11…皿ばね、
12…コイルスプリング、13…駆動軸、14…モータ、15…
原子炉圧力容器、16…CRDハウジング、Ａ〜Ｄ…第１の
ガイドローラ、Ｅ，Ｆ…第２のガイドローラ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Hollow piston, 2 ... Belleville disk spring, 3 ... Slide bearing, 4 ... Stop piston, 5 ... Guide tube, 6
... Latch support pin, 7 ... Latch claw, 8 ... High pressure water inlet,
9: Ball screw nut, 10: Ball screw, 11: Belleville spring,
12 ... Coil spring, 13 ... Drive shaft, 14 ... Motor, 15 ...
Reactor pressure vessel, 16: CRD housing, AD: first guide roller, E, F: second guide roller.
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｆ 1/02 Ｃ２２Ｆ 1/02 1/10 1/10 Ｈ Ｇ２１Ｃ 7/16 Ｇ２１Ｃ 7/16 Ａ Ｇ２１Ｄ 1/00 Ｃ２２Ｆ 1/00 ６０２ // Ｃ２２Ｆ 1/00 ６０２ ６１１ ６１１ ６３０Ｂ ６３０ ６３０Ｄ ６４１ ６４１ ６８２ ６８２ ６９１Ｂ ６９１ ６９１Ｃ Ｇ２１Ｄ 1/00 Ｙ Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) C22F 1/02 C22F 1/02 1/10 1/10 H G21C 7/16 G21C 7/16 A G21D 1/00 C22F 1 / 00 602 // C22F 1/00 602 611 611 630B 630 630D 641 641 682 682 691B 691 691C G21D 1/00 Y
Claims (5)
駆動機構ハウジングが設けられ、この制御棒駆動機構ハ
ウジング内に中空ピストンが設けられ、この中空ピスト
ンの下端部にボールねじナットが取り付けられ、このボ
ールねじナットをねじ込むねじ部を外面に有するボール
ねじが前記中空ピストン内に挿入され、前記ボールねじ
を回転駆動するモータが前記制御棒駆動機構ハウジング
の下方に設けられ、前記中空ピストンが上下動する摺動
部および前記制御棒駆動機構内に高圧水を流入する高圧
水入口近傍に複数のガイドローラが設けられてなる制御
棒駆動機構において、前記複数のガイドローラのうち、
衝撃荷重が加わらない箇所のガイドローラを第１のガイ
ドローラとし、衝撃荷重が加わる箇所のガイドローラを
第２のガイドローラとし、前記第２のガイドローラは前
記ボールねじナットの外面に設けられたラッチ支持ピン
とラッチ用爪との間に設けられたガイドローラおよび前
記高圧水入口近傍の内面に設けたガイドローラであり、
前記第１のガイドローラは前記制御棒駆動機構ハウジン
グ内上部に設けられたアウターチューブ上部ガイドの内
面、ガイドチューブの内面、前記ボールねじの上端部に
設けたすべり軸受の外面および前記ボールねじナットの
外面に設けたガイドローラであり、前記第１のガイドロ
ーラにはコバルトを含有しない耐摩耗性合金を適用し、
前記第２のガイドローラにはコバルトを含有しない耐衝
撃性合金を適用してなることを特徴とする制御棒駆動機
構。A control rod drive mechanism housing is provided through the bottom of the reactor pressure vessel, and a hollow piston is provided in the control rod drive mechanism housing, and a ball screw nut is mounted on a lower end of the hollow piston. A ball screw having a screw portion for screwing the ball screw nut on the outer surface is inserted into the hollow piston, a motor for rotating the ball screw is provided below the control rod drive mechanism housing, and the hollow piston is In a control rod drive mechanism provided with a plurality of guide rollers near a high-pressure water inlet for flowing high-pressure water into the sliding portion and the control rod drive mechanism that moves up and down, among the plurality of guide rollers,
A guide roller at a location where an impact load is not applied is a first guide roller, and a guide roller at a location where an impact load is applied is a second guide roller, and the second guide roller is provided on an outer surface of the ball screw nut. A guide roller provided between the latch support pin and the latch claw and a guide roller provided on the inner surface near the high-pressure water inlet;
The first guide roller includes an inner surface of an outer tube upper guide provided in an upper portion of the control rod drive mechanism housing, an inner surface of the guide tube, an outer surface of a slide bearing provided at an upper end of the ball screw, and a ball screw nut. A guide roller provided on the outer surface, wherein a wear-resistant alloy containing no cobalt is applied to the first guide roller,
A control rod drive mechanism, wherein an impact resistant alloy containing no cobalt is applied to the second guide roller.
金は、重量比でクロムが10〜45％、ニオブが３〜15％、
モリブデンが20％以下（０を含まず）、残部がニッケル
からなるニッケル基合金であり、真空炉内で精密鋳造す
る熱処理が施されていることを特徴とする請求項１記載
の制御棒駆動機構。2. The wear-resistant alloy and the impact-resistant alloy contain 10 to 45% of chromium and 3 to 15% of niobium by weight.
The control rod drive mechanism according to claim 1, wherein the control rod drive mechanism is a nickel-based alloy containing 20% or less of molybdenum (not including 0) and the balance being nickel, and subjected to a heat treatment for precision casting in a vacuum furnace. .
ムが10〜45％、ニオブが３〜15％、モリブデンが20％以
下（０を含まず）、残部がニッケルからなる耐摩耗ニッ
ケル基合金を鋳造後、摂氏1000度〜融点直下までの温度
範囲で０〜10時間固溶化熱処理した合金であり、前記第
１のガイドローラは前記合金を鋳造後、摂氏600度〜100
0度までの温度範囲で０〜10時間時効硬化熱処理した合
金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。3. A wear-resistant nickel base comprising 10 to 45% by weight of chromium, 3 to 15% of niobium, 20% or less of molybdenum (not including 0), and the balance being nickel, wherein the second guide roller has a weight ratio of 10 to 45%. After casting the alloy, the alloy was subjected to solution heat treatment at a temperature ranging from 1000 degrees Celsius to just below the melting point for 0 to 10 hours.
The control rod driving mechanism according to claim 1, wherein the alloy is an alloy that has been subjected to age hardening heat treatment at a temperature range of up to 0 degrees for 0 to 10 hours.
ムが10〜45％、ニオブが３〜15％、モリブデンが20％以
下（０を含まず）、残部がニッケルからなる耐摩耗ニッ
ケル基合金を鋳造後、摂氏1000度〜融点直下までの温度
範囲で０〜10時間固溶化熱処理した合金であり、前記第
１のガイドローラは前記合金を鋳造後、摂氏1000度〜融
点直下までの温度範囲で０〜10時間時効硬化熱処理した
合金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。4. A wear-resistant nickel base comprising 10 to 45% by weight of chromium, 3 to 15% of niobium, 20% or less of molybdenum (not including 0), and the balance of nickel, said second guide roller being a weight ratio. After casting the alloy, the alloy was subjected to solution heat treatment in a temperature range from 1000 degrees Celsius to just below the melting point for 0 to 10 hours, and the first guide roller is a temperature from 1000 degrees Celsius to just below the melting point after casting the alloy. 2. The control rod drive mechanism according to claim 1, wherein the alloy is an alloy subjected to age hardening heat treatment in a range of 0 to 10 hours.
ムが10〜45％、ニオブが３〜15％、モリブデンが20％以
下（０を含まず）、残部がニッケルからなる耐摩耗ニッ
ケル基合金を鋳造後、熱処理を加えない合金であり、前
記第１のガイドローラは前記耐摩耗ニッケル基合金を鋳
造後、摂氏600度〜1000度までの温度範囲で０〜10時間
時効硬化熱処理した合金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。5. A wear-resistant nickel base comprising 10 to 45% by weight of chromium, 3 to 15% of niobium, 20% or less of molybdenum (not including 0), and the balance being nickel. An alloy which is not subjected to heat treatment after casting the alloy. The first guide roller is an alloy which has been subjected to age hardening heat treatment at a temperature range of 600 to 1000 degrees Celsius for 0 to 10 hours after casting the wear-resistant nickel-based alloy. The control rod drive mechanism according to claim 1, wherein:
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000122087A JP2001305262A (en) | 2000-04-24 | 2000-04-24 | Control rod drive mechanism |
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|---|---|
| JP (1) | JP2001305262A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8571162B2 (en) | 2008-09-12 | 2013-10-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Control rod drive mechanism |
-
2000
- 2000-04-24 JP JP2000122087A patent/JP2001305262A/en active Pending
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