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JAERI-M 8 1 3 7
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JAERI-M
8 1 3 7
改良型制御棒装置の設計と諸試験
(JRR-2改修工事)
1 979年3月
根本博次郎・ JII上弘紀・小金沢卓・佐藤貢・宮坂靖彦
日 本 原 子 力研究所Japan Atomic Energy Research Institute
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JAERI-M reports, issued irregularly, describe the results of research works carried out in JAERI. Inquiries about the availability of reports and their reproduction should be addressed to Division of Technical Information, Japan Atomic Energy Research Institute, Tokaimura, Naka-gun, Ibaraki-ken, Japan.
この報;tf舎は. H本11;0:{-力研究所が JAERI.Mレポートと Lて，不定期iに刊行 Lている
Pll究報作者です.人 T'.f.主製などのお間合わせは， 日本!区(-力6If 花Jólr伐材:j情報部(;'/.:晶~I}I~
m;fDjll1;東il付・れあて. J;巾Lこしください.
JAERI.M report沿. IS::iUピdirregularly， deocribe the rcsults of research works carried out
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Tokai.mur3， Naka-gun， lbarnki-kcII， Japan
JAERI-M 8 137
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(1)
jAERI-M 8137
改良型制御俸装置の設計と諸試験
( jRR-2改修工事)
日本原子力研究所東海研究所研究炉管理部
根本伸次郎・川上 弘紀 ・ 小金沢卓+
佐藤 貢・宮坂晴彦
( 1 9 7 9年 1月 31日受理}
研究用原子炉 jRR-2は， 1 97 5年に炉体の改修を実施した。改修に付随して故障の多
かった制御棒装置を，改良型制御俸装置に全数更新した o 主な変更点は，制御俸駆動用のラッ
クピニオン方式をポー Jレねじ万式とし.水平駆動軸を炉頂に移したことである。電磁石 .ON
一MG検出器，カールコードなどの主要な部品は，放射線照射，摩耗，熱サイク Jレ等の試験及び
試作試験によって確証を得て製作した。 1973年に実機の試作試験を行ない，横擬使用条件
下における 10 0 0回以上のスクラム試験を実施し，問題点を摘出し本型作に反映した。
1 9 7 5年 11月の改修炉心における臨界試験に成功し.その後の特性試験によって，本装置
の性能は. I日制御俸と同等であると確認した。改修後 35サイクル .10000時間以上の運
転実績から十分満足できる結果であり，計画，試作試験をはじめとする各種の試験及び運転結
果を整理した本報は.制御俸装置の設計製作の記録として十分な意味をもつものと考える。
+)保健物理部放射性汚染処理第2腺
(1)
JAERI-M 8137
Design and Tests of the Modified Control Rod Drive System
(Modification of JRR-2)
Denjiro NEMOTO, Koki KAWAKAMI, Takasi KOGANEZAWA,
Mitugu SATO and Yasuhiko MIYASAKA
Division of Research Reactor Operation,
Tokai Research Establishment, JAERI
(Received January 31, 1979)
In the modification of Research Reactor JRR-2 completed by October 1975, the control rods and drive systems were all replaced by the modified ones to improve the mechanism. The drive mechanism was changed from rack-pinion to ball-nut screw, and the drive package was relocated from reactor side wall to reactor top face.
Electromagnet, On-Magnet detector and Curl-cord were newly designed, and subsequently subjected various tests under irradiation such as radiation damage, heat cycle and wear resistance.
Full-scale mock-up tests were then made to confirm the functions and endurance of the modified control rod drive system, in more than 1000 scrams.
Following on criticality test of the reactor complete by November 11, 1975, the functional tests and reactivity worth measurements were made showing good results of the new system. The system is now operating successfully more than 10,000 hours (35 cycles) after modification.
Keywords: Research Reactor JRR-2, Modification, Control Rod Drive System, Ball-Nut Screw, Electro Magnet, On-Magnet Detector, Curl-Cord, Functional Test, 1000 scrams.
(2)
JAERI-M 813 7
Design and Tests of the Modified Contro1 Rod Drive System
(Modification of JRR-2)
Denjiro NEMOTO， Koki KAWAKAMI， Takasi KOGANEZAWA，
Mitugu SATO and Yasuhiko MIYASAKA
Division of Research Reactor Operation，
Tokai Research Estab1ishment， JAERI
(Received January 31， 1979)
In the modification of Research Reactor JRR-2巴omp1etedby October
1975， the contro1 rods and drive systems were a11 rep1aced by the modified ones to improve the mechanism. The drive mechanism was changed
from rack-pinion to ba11-nut screw， and the drive package was relocated from reactor side wa11 to reactor top face.
Electromagnet， On-Magnet detector and Cur1-cord were newly designed，
and subsequent1y subjected various tests under irradiation such as
radiation damage， heat cycle and wear resistance.
Full-scale mock-up tests were then made to confirm the functions and
endurance of the modified contro1 rod drive system， in more than 1000 scrams.
Following on critica1ity test of the reactor complete by November 11，
1975， the functlonal tests and reactivity worth measurements were made showing good results of the new system. The system is now operating
successfu11y more than 10，000 hours (35 cyc1es) after modification.
Keywords: Research Reactor JRR-2， Modification， Contro1 Rod Drive System，
Ball-Nut Screw， E1ectro Magnet， On-Magnet Detector， Curl四 Cord，Functional
Test， 1000 scrams.
(2)
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(3)
)AERI-M o137
目次
まえがき…-
1. 改造の経過と概要 ........……・……・・・・……… ..……-・…・-….............. …-・ 目 2
1. 1 経 過 ...・H ・..………...…..........・H ・-・・目H ・H ・......・M ・...............……・・……-…H ・H ・.....・H ・....・H ・ 2
1.2 慨 要 ………………ー・・・・・・・…....・H ・....・・・・…・-…・ ・……-・・・・・・・…・・・……….............…・ 3
Z 改良型制御棒装置の設計…..............・H ・-……....・M ・-……・...・M ・-……........・H ・..........・H ・・・・・ 1 0
2. 1 設計の泉本方針 ………・…...・H ・-……・・・・…………・・・……・....・M ・-…・・・・H ・H ・・…… 10
2.2 設計条件 …....……・・…・……......・・・・…・.......・H ・…・……….......・...…....…… 1 0
2.3 構透...・H ・-………………...・H ・..……………………...・H ・..………....・H ・-……….........…...・H ・ 11
2. 3. 1 制御棒 ........……....・H ・-…....・H ・..………H ・M ・-・…・・H ・H ・....・H ・...…・・……....・H ・・・ 1 1
2. 3.2 駆動装置…・・…….........…………...・H ・-・…・………・・……………・…・・…...・M ・..… 19
2. 3. 3 水平軸 ....・H ・....…-・…...・H ・.....・M ・....………・・……-……-……-・…....・H ・・・H ・H ・ 21
2.4 駆動機権の性能 …………...・a・H ・H ・-…・・・・・-…一…...・H ・.............・H ・………...・H ・ 24
2.5 安全構造 ……………_.u・M ・....・H ・-……・……・…・-………....・H ・-・…・・・…ー…・・.......… 2 4
2.6 アルミニウム外筒の強度 ...・M ・....・H ・-一………・…・…・....・d ・..…・-……-…・・H ・H ・-・ 2 9
1 主要な部品の開発確認試験 ….....・H ・...……....・H ・.................・H ・...…....……・・・・……… 3 2
3.1 繊 要 .....・H ・-……・・・........……………・・ ・……..…......…………・・-……・・・ 3 2
3.2 電儲石の開発試験 ・・H ・H ・-…....・H ・...…・……....・H ・........……...・H ・....・H ・.........…… 3 2
3.2. 1 旧電磁石の把鍾と設計指針の決定........…………“H ・H ・H ・H ・-…...・H ・.....・H ・-…… 3 2
3.2.2 媛性材(ヨーク材)の選定 ......・H ・・・H ・H ・......・H ・....・H ・...........………….......…・…・・ 3 5
3. 2. 3 特性向上のためのパラメータ・スタディ ・H ・H ・..…...・H ・-・…....…・…....・M ・..…・ 3 5
3.2.4 電気絶縁材料の選定 ・H ・H ・-…...・H ・.......・H ・-…H ・H ・......・H ・.....・H ・-・目H ・H ・-….....・H ・… 3!l
3.2.5 電舷石の腐蝕対策 ・H ・H ・-…........・H ・-…..........・H ・.......・M ・-……....・H ・..........・H ・ 43
3.2.6 電依石の気密対策 … H ・H ・....・H ・…....・H ・-…-………・・…………・……......・H ・ 45
3.2.7 ON一M G検出器の開発 ・H ・H ・.........…………………・...........・H ・...・H ・...・H ・-………. 4 5
3.2.8 0 N -MG検出器の構成と動作 ...・H ・-……...・M ・.....・・・・・・・H ・H ・-…・・…....・H ・-… 4 6
3.2.9 開発試験の結果 …...・H ・...・H ・......・H ・-…・・・…・…...・H ・......・M ・...・H ・・…・…...・H ・-… 4 6
3.3 カー Jレコード ..............・H ・…・....・H ・-………・.....・H ・..………...・H ・...・H ・H ・......・H ・……… 49
3.3.1 概要........…....・H ・…....・H ・......・H ・..…H ・H ・....・H ・...・H ・...…H ・H ・.....…...・H ・....・H ・-…… 49
3.3.2 材料の選定 ...・H ・...・M ・....・H ・....・H ・......・H ・-…….........…………...・H ・........・M ・........・H ・ 49
3. 3. 3 試作試験 ...・H ・......……H ・H ・.....・H ・......・H ・.....・H ・-……....・H ・..…"…H ・H ・.......・H ・-・…・ 5 6
3. 3. 4 端子ポッテング材の選定 ...・H ・-…..........・ H・~.... .・M ・……………・・………....・H ・ 56
3.4 軸封装置 ・…....・H ・...・H ・....・H ・.....................・H ・-…....・M ・........・H ・.......・H ・.....・H ・...・H ・ 60
3.4. 1 繊要 ・H ・H ・..…...・H ・-…・
(3)
J A E R I - M 8 13 7
1 4 . 2 ttfetglfflS^ 6 0
a 4.3 W i t f S g © * -J ?r -, r a s i t - e o i s s •••- 6 2
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Append ix 1. X ^ A e C 7 * i - t fAf l - ISICf t - f S a S J S A P l l T 1 0 1
2 Ames L a b o r a t o r y USAEC «t 0 ©»f85 1 1 0
(4)
JAERI-M 8137
3. 4. 2 軸封装置の選定 …・…・・………....・H ・..…目・H ・M ・....・M ・..……・・・・H ・H ・..........…… 60
3. 4.3 軸封装置のモックアップ試験とその結果 …....・M ・…....・M ・…・・・・………・…・ 62
3.5 稽下試験 ・H ・H ・-…...・ a・・・・・…………・・……............……H ・M ・-…-…………………・・・ 63
3. 5. 1 既 要 ..，・H ・...……...・H ・....一.....・H ・-……・……・H ・H ・-…・......・H ・.....・H ・………・ー・ o3
3.5.2 スクラム時間の調整 ......・H ・....…....・H ・.........・M ・-…・・…'"・H ・...・…・目H ・H ・....・・H ・H ・ 61
3.5.3 衝撃加速度の測定 ・・H ・H ・....…....・H ・...……........……...・H ・....・d・...・H ・H ・H ・............ 6!)
3.5.4 衝隼応力の損u定・…・……...・H ・-…・-……H ・M ・.........…..…・…-…・………….....・H ・ 69
4. 改良型制御棒装置の試作実証試験 …・…....・H ・....…………・…・・・・・・・・・・・…………・ 12
4.1 慨 要 ………….......・H ・-……・・….........…………………………-……・・……・ 12
4.2 試験条件 ・…・・……..................................・H ・， 'u…-・・・・・…・・・H ・H ・............・H ・ 12
4.3 試験の内容 .....・H ・.....…・…....・H ・-…....・H ・....・H ・..............・H ・...・H ・-…………-・・…・・・… 72
4.3.1 連続運転中の測定項目 …....……...・H ・-…・・・・・H ・H ・........・H ・....・H ・・・H ・H ・....・H ・.... 12
4.3.2 機能試験での揖u定項目 ……・……....・H ・-………………....・H ・...…......・H ・目 H ・H ・. 12
4.3.3 分解検査 …・-…・・・・……・………・-・…・…-一一………・…..............……・・…・-…・・・・ 13
4.4 連続運転試験の結果 …・…....・M ・....・H ・....・H ・-…...・H ・..…………............・H ・.....・…… 13
4.5 試作実証試験による主な改良点 ……・・………...・H ・......・H ・...・M ・-……………........一 13
4.5.1 7 Jレミニウム外筒フランジ部の改良 ………...・H ・......・H ・....・H ・H ・H ・..……………・・・ 13
4.5.2 トぷシー Jレド固定部の改良 ...・H ・..一…..….............…......・H ・・….......・H ・-……・・・ 11
4.5.3 ロッドジャム検出方法の変更 …・・・・・・・…………………....・M ・.........・H ・-… 11
5. ~凶作及び据付と検査 …・…・・…・・....・H ・.........……....・H ・-・………..，・H ・......................・H ・・・・・ 81
5. i 限 委 ………...........……・…………...・H ・-・0 ・・ H ・H ・・・・・・・....・....・H ・-・回一…-…...…………一一. 81
5.2 設計仕嫌 一・・・・・…・…・...・H ・…・・……ー…-…....・H ・…...・H ・.....・H ・..・・…-………-… 81
5.3 準拠すべき法令，規格及び基準 …………....・H ・....・...…..............・H ・-一……・…… 81
5.4 工場製作 ........…...・H ・.....・H ・...・H ・...........................・H ・-……....・H ・.......・H ・-…・・・・・…… 84
5.5 炉内鋸付 -……………...・H ・-…....・H ・....…....・M ・....……-・…..................・M ・-…… 84
5.6 試験検査の内容 .............・M ・........・H ・.....・……...・M ・....・H ・-……....・H ・-…・…・・…・・… 88
a 改良型制御俸装置の運転結果 ..，・H ・-…H ・H ・...・H ・....・H ・..........・H ・......・H ・-…………・-…一… 96
6.1 慨 要 …・・・ ・・・・…・……..…・・・目H ・H ・....・H ・-……....・...……...・H ・-………………… 96
6.2 諸特性 ……………ー………“…・……日…n …・・…………………一日・… 96
1. あとがき ………..........・H ・-・…・-…...・H ・..…………・...............・H ・..........・H ・..，・H ・H ・M ・..…・・…・ 99
謝 辞 ......ー・…………....・M ・-…...・H ・..‘H ・H ・h ……H ・H ・……・…………H ・H ・....・H ・....・M ・・ 99
参考文献 ………….......…..............・H ・.....…・・H ・H ・H ・H ・....................一………・…………………..100
Appendix
1. スクラム時にアルミニウム外筒に
(4 )
JAERI-M 8137
Contents
Foreword 1
1. Outline of the Modification 2 1.1 Schedule 2 1.2 Summary 3
2. Design of the Modified Control Rod System 10 2.1 Operational Requirements 10 2.2 Design Criteria 10 2.3 Description of the Equipments 11 2.3.1 Vertical Assembly 11 2.3.2 Motor Module 19 2.3.3 Horizontal Assembly 21 2.4 Function of Drive Mechanism 24 2.5 Safety Structure 24 2.6 Strength of Aluminum Tube 29
3. Developments and Tests of Major Parts 32 3.1 Description 32 3.2 Developments of Electro Magnet 32 3.2.1 Study of Electro Magnet 32 3.2.2 Selection of Magnetic Material 35 3.2.3 Tests of Electro Magnets 35 3.2.4 Selection of Electric Insulator 39 3.2.5 Corrosion Tests 43 3.2.6 Leak Tight Tests 45 3.2.7 Design of ON^Magnet Detector 45 3.2.8 Function of ON-Magnet Detector 46 3.2.9 Final Specification of Electro Magnet 46
3.3 Developments of Curl Cord 49 3.3.1 Description 49 3.3.2 Selection of Material 49 3.3.3 Tests of Curl Cord 56 3.3.4 Selection of Potting Resin 56 3.4 Seal Package 60 3.4.1 Description 60 3.4.2 Selection of Sealing Mechanism 60 3.4.3 Tests of Seal Package , 62
(5)
.JAERI-M 8137
Contents
Foreword ••••••..••••..••••••••••.•••..••••..•••.•••..••.•...•• 1
1. Out1ine of the Modificat.ion •...••.••••••••.•.•••••..•••... 2
1.1 Schedu1e ...........市・・・........ ......・・................. 2
1.2 Summary •• .••••.••• .".. ••••.••••.•.• .•. • .， ......... .••.•. 3
2. Design of the Modified Contro1 Rod Systern .................10
2.1 Operationa1 Requirernents ................................10
2.2 Design Criteria .............. .............. .... ......... 10
2.3 Description of the Equiprnents • . . • • • • • • • • • . • .• . • • • . . • • • " 11
2.3.1 Verti巳a1Assernb1y • • • • • • . • . • • . . . . . • • . . . • • • . . . • . . . . . . .• 11
2.3.2 Motor Modu1e • • • • • • • • • • . • • . • . • • . . • • • • • . • • • • . • • • . . • . . " 19
2.3.3 Horizonta1 Assernb1y • . • . • • • . . . .・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 21
2.4 Function of Drive Mechanisrn •••.•......••••....••...••... 24
2.5 Safety Structure ........................................ 24
2.6 Strength of A1uminurn Tube .•••••••••..••••••.•••••.•••••• 29
3. Developrnents and Tests of Major Parts ••••.••••••••.••..... 32
3.1 Description •• " . . • • • . • • • • . • . • • . • • • . • • . • • • • • . • • • • . . • • • . .• 32
3.2 Deve10pments of Electro Magnet .......................... 32
3.2.1 Study of E1ectro Magnet ・・・.......................32
3.2.2 Se1ection of Magnetic Materia1 . . . • • • . • • • • • • . . . • • • • . " 35
3.2.3 Tests of E1ectro Magnets ••••••..•••.••••.•..•••...••• 35
3.2.4 Se1ection of E1ectric Insu1ator ..........・・・・・・・・・・・・ 39
3.2.5 Corrosion Tests ...................................... 43
3.2.6 Leak Tight Tests ..................................... 45
3.2.7 Design of ON-Magnet Detector •••••••.•••••••.•••••.••• 45
3.2.8 Function of ON-Magnet D:モtector • •• . . " • • • • • •• • • • • • • • " 46
3.2.9 Fina1 Specification of Electro Magnet ••...••••..•.••. 46
3.3 Developrnents of Cur1 Cord .................‘・・・・・・・・・・・・・ 4;)
3.3.1 Description .........・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 49
3.3.2 Se1ection of Material •.•••••••.•••..•.•••••.••••••.•• 49
3.3.3 Tests of Curl C口rd ...................・・・・・・・・・・・・・・・・ 56
3.3.4 Se1ection of Potting Resin ...................・・・・・・・・ 56
3.4 Sea1 Package ...............，............................ 60
3.4.1 Description ••••••.••••..•••..•••••.•••.•••.•••••.••• 60
3.4.2 Selection of Sealing Mechanisrn ....................... 60
3.4.3 Tests of Seal package •••••••••.•••••••••••••••••.•••• 62
(5)
JAERI-M 8137
3.5 Rod Drop Mechanism 63 3.5.1 Description 63 3.5.2 Scram Time 67 3.5.3 Measurements of Impact Acceleration 69 3.5.4 Measurements of Impact Distortion 69
4. Full Size Mock-up Test 72 4.1 Description 72 4.2 Test Condition 72 4.3 Test Item 72 4.3.1 Long Running Test 72 4.3.2 Functional Test 72 4.3.3 Examination of Parts 73
4.4 Evaluation of Long Running Test 73 4.5 Reflection to the Design 73 4.5.1 Aluminum Tube Flange , 73 4.5.2 Lower Shield 77 4.5.3 Rod Jam Detection 77
5. Fabrication and Instalation , 81 5.1 Description 81 5.2 Specification , 81 5.3 Code, Regulation and Standard .., 81 5.4 Fabrication , 84 5.5 Instalation , , 84 5.6 Inspection 88
6. Operation of the Modified Control Rod System , 96 6.1 Description , , 96 6.2 Function and Characteristics 96
7. Postscript 99
Acknowledgement 99
Reference 100
Appendix 1. Stress Analysis of Aluminum Tube under Scram Condition •••101 2. Letter from Ames Laboratory, USAEC , n o
(6)
JAERI -M 813 7
3.5 Rod Drop Mechanism . . . • • . . . . . . . . . . • • . . . . . . . . . . . . . . . •. . . .. 63
3.5.1 Description ................................・・・・・・・・・・.63
3.5.2 Scram Time ....•..••....•..........••.......••.....••. 67
3.5.3 Measurements of Impact Acceleration ..................69
3.5.4 Measurements of Impact DistortioJl ・・ a・・・・・・・・・・・・・・・・・ 69
4. Full Size Hock-up Tes t . • . • . • • . . • • "・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 72
4.1 Description ..••. ..••. ..••. ..• ..•. ..•... ...... . ..•. .•.. .• 72
4.2 Test Condition ••..••.......•.•...............•......•..• 72
4.3 Test Item ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 72
4.3.1 Long Running Test ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 72
4.3.2 Functional Test ...............・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 72
4.3.3 Examination of Parts ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 73
4.4 Evaluation of Long Running Test ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 73
4.5 Reflection to the Design .........・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 73
4.5.1 Aluminum Tube Flange . • • . . . • . • . . • . • . . . • . . .・・・・・・・・・・・・ 73
4.5.2 Lower Shield • • . . . • . . . • • . . • • . . . • • • . • . . . . . . . . . . . . . . • . .• 77
4.5.3 Rod Jam Detection .............・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 77
5. Fabrication and Instalation •.••...•....•..••.••..•••..•... 81
5.1 Description • . . . • . . • • • . • • • . . • . • . . . • . . • . • . . . • . . . . • . . . . . • .. 81
5.2 Specification .............・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 81
5.3 Corle， Regulation and Standard ........................... 81
5.4 Fabrication ......................・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 84
5.5 Instalation ........................・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 84
5.6 Inspection '" ••• . ••. • • •• • • . . . . • • . '. • • . . • • . . • • • . . • •. . . • .， 88
6. Operation of the Modified Control Rod System •••....•.•••. 96
6.1 Descriptlon ...............・・・・・・唱・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 96
6.2 Function and Charact~ristics ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 96
7. Postscript . . • . . • . . . • • . . • . • • . . . • • . • . • . .， . ........・・・・・・・・・・ 99
Acknowledgement • . • • . . . . • • • • • . • . . . • • • . . • • . . .・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 99
Reference .•......••... .••.•. . ...•• .••. ...••. ..••••. .........・・ 100
Appendix
1. Stress Analysis of Aluminum Tube under Scram Condition ・・・ 101
2. Letter from Ames Laboratory， USAEC ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 110
(6)
J A E R I - M 8 1 3 7
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- 1 -
JAERI-M 8137
まえがき
JRR-2は，昭相 40年以来. I高出力での共同利用運転を行なってきた。その間，熱遮蔽
軽水系への重水漏洩問題と燃料孔スリープの腐食変形問題がたびたび発生し，そのつど応急情
置を行ない，運転計画を遥成して来た。これを解決するため炉体改修計画が，昭和 47年 10
月に具体化され 50年に改修工事を完了した。改修工事のうち，重水漏洩の防止対策としては.
重水タンク・フランジ部に円筒状の立仁りシールを溶接して炉心タンクを上方に約 80訓長く
し，全て溶接構造で重水系と熱遮蔽軽水系を隔離した。燃料孔の対策としては，重水漏洩防止
対策によって，炉心上部遮蔽体を新に製作し，交換する必要が生じたので，これを気密構造と
する外，燃料孔を変形に強い円形に変更した。
炉体の改修によって，制御俸の駆動位置が炉壁部から炉頂部に変更された。また旧制御俸は
電依石の吸着力不足や電気系統の絶縁劣化等によるトラプルが多く，安定した運転が篠保でき
なかった。そのため炉体改修の機会に，これまでの使用経験をもとに，制御俸装置を新たに設
計製作し，全数更新した。改良型制御俸装置は，中性子吸収体の駆動万式として，ラックピニ
才ン方式に代って，ポールねじ方式を係用したこと，制御俸の駆動位置が炉頂になったこと，
制御俸の保守盤備範囲を拡大するため，下部シー Jレドを設け，炉心からの放射線を低減するよ
うにしたことが，大きな変更点である。改良型制御峰装置の製作に当っては電磁石，電依石とア
7 チ，， 7の吸着を検出する ON一M G検出器，電流供給用のカー Jレコード等主要な部品の開発
を行ない，試作機による 1000:0以上のスクラム試験を含む耐久試験を実施して，問題点を
鏑出し本設計に反映した。
改良型制御俸装置は昭和 50年 10月に改修炉心に据付調整を完了した。制御俸は，据付前
に炉室で炉外機能試験を行なってから炉内に婦人した。据付調整後の長終機能試験によって，
6式の制御梅の引抜き速度，スクラム特性など平均した値を示し，良好であることを確認した。
1 1月 11日に改修炉心での臨界に成功した。その後原子炉特性試験によって，制御棒等価
反応度，過剰反応度，停止余裕などの核的特性は，旧制御棒と同等であることを健認、した。昭
和 51年 6月から最高出力での共同利用運転に入り. 3 5サイク Jレ，約 10 0 0 0時間の運転
実績を持つ制御俸装置は， トラプノレの発生もなく安定した良好な運転を持続している。また軸
封装置等の消粍部品の交換もなく，選定に誤り無く耐久性，信頼性が高いことが実証されてい
る。
以下，制御俸装置の顕要，製作経過，設計，開発確認試験，担豊能及び耐久試験結果及び運転
実績について報告する。
-1-
J A E R I - M 8 1 3 7
i . &&<Dm®tmg
1.1 8 1
J RR - 2 ffl&fiXffttiifi. »8fll4 7 ^ 1 0 Bicmfoitbtzo ^ n . i ; t t , ? i T t l | f ' i P ©
ftCoi>t4 8 ^ 3 ^ 4 t ? l c S * S : t t ^ « - * 1 4 d : J 6 ' i t i * < t 9 S a * , ^W^Bfl te^nfco
I f c f l i B i i l f f l f f c S h ^ A O l H t * ^ t f « £ i : o u t l i , IBfflffli«©SMS©^ -* T-*-5 n u t r i a (Cfco-t, fflStttM^. « ig^ t *©B^e .S ta f f l ! a * t l f i ^W5E i &l i tfefco
4 8 *M ££•*?( ; :£*&f t .Sit £ 4 t * f c o 4 8 ¥ « i c i i * t J b ? > n ^ « * i S H ' ^ W i c t > t - i o T , &an§<JiB)1¥g • © « * & : ft <tHfi:
fSEasifciiJi-f sfca, ^«jii««««, m±&m®. a i s » » , Biffixee&tf^ajx (t* ) ©5 tt£f?;Ki£;i£A,/.fo £*/n»» (t* ) * !S i sa» i t 8 i * s i i 6 ^£«S t t t u xs^a5D
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£Sicfi.5!8:ft&o;xis©#iftj ©snr*Dt«-*>'c<£i, , iswr««ica-D-c^i*ft^ic<t fc/i
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- 2 -
JAERI-M 8137
1.改造の経過と概要
1. 1 経過
] R R -2の改修工事計画は，昭和 47年 10月に具体化した。それにともなって原子炉の
安定運転を健保するために，制御俸装置を新造することに決め，改良型制御棒装置の設計，製
作について 48年 3月までに基本設計方針がまとめられるよう調査，検討が開始された。
調査は稼動中の園内及び圏外の原子炉をはじめ，建設中の原子炉等広範囲にわたり実路した。
また制御俸装置の主たるトラプルの原因であった電磁石については，旧制御俸の電磁石のメー
カである東北金属において，儲性材料，情造などの面から原因の調査と開発研究をはじめた。
同時に改良型制御棒装置の製作発注先の調査も合せて実施した。その調畳結果にもとづいて
4 8年 3月までに基本設計方針をまとめた。
4 8年度にはまとめられた基本設計方針にもとづいて，改良型制御俸装置の基本設計と試作
実証試験を実施するため，多摩川精機悌，東北金属紛，目立電線紛，日本精工紛及び芳沢機工
(株}の 5社と契約を結んだ。多摩川精機(株)が改良型制御俸装置をまとめる主務会社とし，
主要な郎品の開発試験と製作を担当する 4社との聞の調整にあたることになった。基本設計を
行なって実機の試作によって設計，製作方法の縫認，実証をおこない，使用条件での確性また
は耐久試験を実施し，問題点の摘出をおこな P.基本的に問題がないことを確認した。
試作実証試験にもとづいて，改良型制御俸装置の設計仕嫌を決定し，開発研究と実機の試作
を担当した 4社に発注した。 49年 6月に]RR -2炉体改修工事とともに， r制御棒装置の
変更に係る設計及び工事の方法Jの認可申請をおこない，認可事項に従って炉体改修にともな
う上部遮蔽体との取り合い等の調整をしながら工喝製作と試験検査を進め， 50年 4月に完成
した。なお制御俸上部シールドの重コンクリー卜(比重 5以上}の打設については，炉体改修
工事の関連から清水建設が担当した。
5 0年 7月には炉体上部遮蔽体の仮組立試験が，炉体改修工事担当の目立造船(株}の桜島
工場でおこなわれ.制御俸の挿入試験及び水平軸の一部であるベアリングハウス(制御俸との
脱着機構を含む)の据付を実施した。 8月中には炉体改修工事が終了し，ひきつぜき水平軸及
び駆動装置の据付をおこなった。制御俸の据付と炉内機能試験は 10月に終了した。 11月6
日までに工事認可にもとづく必要な原子力安全局の使用前検査を終了した。炉体改修後の臨界
試験は 11月 11日に実施して，改修炉心での臨界に成功した。制御棒較正試験中の 11月
2 1日に軽水もれ事故が発生し，その繍修工事のため 4ヶ月間中断した。縛修工事終了後 51
年 4月に制御俸較lEを完了し，旧制御俸と同じ特性であり健全であることを縫認した。
その後各種の原子炉特性試験と定期検査など監督官庁の検査を経て， 6月に最高出力による
利用運転を再開し今日に至るまで安定運転を確保している。
2-
J A E R I - M 8 1 3 7
1.2 ft #
j RR-2lomfptatKoumit, me.^\S]^m<m-ftmoe^onmm^x^TRO* cn^OUmmiZFig- 1.1 ©<fc-5SC, p,b®tpC-fr<b'¥%2 3 limffllii] — m ±.X', &«$$#
J R R - 2 » « X # I C J ; l J ^ i i i e * ^ ^ © t 7 K f f l S « * R l h t " S f c i 6 © , ft j t 0 -V-^A ' i f
fcSciiU F ig . 1.2, Fig- 1.3 C^- f J; -5 l l |B i lSK©J i t f ttl«-Bt*©^KS? * <i H
SSSSHB«*»c«*« : *J j ; l3 r - ra5^ f f l t t«©S€l i U J ^ t . 8rl0i&JaJ#gR©ifcR£ Table 1.1 iC/p-fo SJ»# © * P A e g & t f ^ t t f R"R» t d f t f f l f i i B I * Fig • l . l . F i g . 1. 4 C S t .
§ i J f f l i * ( i S 3 ^ t * 4 " ' j : ^ U ( i l * i l M ^ ^ A ^ H « S K © ^ l J •? A # x 1? B M * c * 0 . JF.I>
±©XBSK±S h 7 ^ * l ) ! # j l > n t . ^©fc«6^gttl lS-f#5*. ? 7 A ( X j 7 i h ' J 5^11? CRod off Magnet fl1** )*<£< . Og-f «3©KSagA«6tftT*S tt^ -a fz„ *z<r>t%$iW ®.fr<tzr3 2fr<DitmmT-mm£ti&m, mx&mm&wmfr-iti, m*]»#©«$.«&£ Fig- 1. 5 IC^f--
*6 i : o a it e eat ufco
® « « £ # & © & &
© ON-MG&tt!£ftffli&.& ® *f t©ff i f t* tJK
«8c*KStt©iSoS««feS0i^fflffiffl
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" F f f i i / - ^ KfflJRtf ( *p^A^©&W«(g i« ) « » # © 2 # S J « i g
- 3 -
]AERIーM 81 37
1.2 概要
]RR-2の制御俸装置は制御俸，水平軸及び駆動装置で構成される。
]RR-2の原子炉出力の制御は，垂直方向に動く同一仕様の 6本の制御俸によって行う。
これ 1の制御俸は Fig.1.1のように，炉心の中心から半径 231"の1;'1一周上で，各燃料要
素に対して対称に配置されているので，ほ Y同一の性能を有する。 6本の制御俸のうち 1本が
調整惨として，他の 5本は粗調整俸(シムロッド)として用いられる。
]RR-2改修工事により熱遮蔽水系への垂水の漏洩を防止するための，立上りシー Jレが新
しく設置されるので，旧制御俸は使用することができなくなった。このため改良型制御俸装置
を新進し. Fig ・1.2. Fig ・1.3 に示すように駆動装置の据付位置を従来の炉墜部から炉頂
部に変更し，水平軸も生体遮蔽体を貫通する炉内から，炉頂部生体遮蔽体外に据付位置を変更
した。た Y し中性子吸収体の材質，形状，炉心内の位置，駆動速度及び全スクラム時間などの
反応度制御能力に影響をおよぽす部分の仕横の変更はしなかった。新旧制御棒装置の比較を
Tabl e 1. 1 に示す。制御俸の炉内配置及び中性子吸収体と燃料の位置関係を Fig.1.1.
Fig. 1.4に示す o
制御俸は炉心重水中ないしは重水蒸気を含んだ高湿度のヘリウムガス雰閉気中にあり.炉心
からの中性子やガン 7(r】線の照射を受ける環境条件下にある。
|日制御俸は防水，防湿対策が十分でなく電気絶縁劣化や電磁石の吸着力不足等の構造，特性
上の欠陥によるトラプルが多かった。そのため不要な!京子炉スクラム(スクラム卜リヲプ信号
にRod off加fagnetがある}が多く，原子炉の安定運転が確保できなかった。その上寿命が
短かく年間 2本の交換率で廃棄される程，耐久性信頼性が無かった。旧制御棒の組立犠略を
Fig ・1.5に示す。
改良型制御律装置は使用環境条件を十分に考慮して，耐久性信頼性が高く安定運転が確保で
きるよう設計に配慮した。
主な改良点は次のとおりである。
① 電磁石特性の改良
② ON一MG検出方法の改良
⑥ 寿命の延長対策
耐放射線性の高い電気絶縁材料の使用
気密情造による防水，防湿対策
耐蝕性，耐摩耗性の高い材料の使用
④ ポールねじの採用
⑤ 取級が簡易でシール特性の良い軸封装置の採用
⑥ 保守墜備範囲の鉱大
下郎シールドの取付{炉心からの放射線低減)
制御俸の 2分割構盗
以上のは，炉体の改修によって，制御律駆動装置，水平紬が炉頂部ダクト内に鋸付られ，ま
た炉頂盤と案内盤{燃料孔，制御事事孔など)の聞にエアーカーテンを傑用したため.不安定な
-3ー
J AER I - M 8 13 7
A ( 1 3 3 B)
B ( 2 6 7 R)
O D ( 3 52.510
f!R ( 2 3 1 R)
VT ( 3 8 5 R)
O D 'I v VC. 1 2*:7>W*«+U ;#>'&o
#l«*SS?LlOffl:18
F i g . 1 • 1 i£li ; Jl & tf S* *sf ?L fi i
JAERI-M 8137
足場などでの危険な作業や保守整備作業時における，凝縮重水の処理及びそれによるトリチウ
ムの被曝が無くなって，安全に作業ができるよう改善された。
A (133m ; Aリングで 6本の燃料孔があゐ。
B (267R) BリY グで 6;;$:の燃料孔があゐ。
OD (352.5 H) ; 0 DリY グで 12本の燃料孔1.;.あゐ。
OR (231 R) 制御機孔のリ Y グ e6本の而III卸雌孔がある。
VT (38 5R)垂直実験孔の位置
F i g. 1・':!iIJ御 俸 孔 及 び 燃料孔位置
-4ー
J A E R I - M 8 1 3 7
i^^fhfA. i-^ri
TSbrfefolta
X
H.
F i g . 1-2 »SSfflffli»gB©S#tt!ti&El
JAERI-M 8137
注梼嘩肢体
D.zO
020 tank
Fてし
F i g. 1・2 改良型制御棒装置の据付槻略図
"。
J A E R I - M 8 1 3 7
T ' * 3 ^
3 ^ ^ j & i
F i g . 1-3 IHflfflttgBcDHtffti&E
- 6 -
8 1 3 7 JAERI-M
注停車肱梓
。向ω.N
|日制御棒装置の据付紙略図
-6ー
F i g. 1・3
J A E R I - M 8 1 3 7
_VT-KH2 VT-I n«B«*»t» «H»TMt BtFMt* MlffMBl
If:
3. Fig. 1-4 M®RU%mm)Fft&.W
- 7 -
JAERI-M 8137
J判。-12. VT~I 円耐湿.，帽訓"・市園開P"・・ ・..11111:1
IL'・IT奮.“
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Fi g， 1・4 燃料及び制御棒炉内位置
一7ー
J A E R I - M 8 1 3 7
T a b l e l . l grlBtt l&]£tt<DJt&
m a IH a ® m ®f M 59 ft fflitt
* K - ; * A J I 8 ) S ( 9 f t 9 9 4 ) P 3 f i s ( ^ s * 7 a n s * 7 * 6 i o ^ S U S - 3 0 4 1 5 1.5mm
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(• ^ ^ i® >v: ES it
»*50 |g t t l5S; 7 S> ? t°— * V # — ^ t a t ( u — K5 ) fc]»«<4H&ti3£:£ £ H L , t t U „
ftjapfl-fli T ' U - ; - * A ( 6 0 6 I - T 6 )
0o 1 1 4mm
T ) K - ^ A ( 6 0 6 1 — T 6 )
0o 10 0mm
J A E R 1 -M 81 3 7
Tablel.l 新旧制御装置の比較
項 目 旧制御棒 新制御俸
制御材 変更しない。
中性子吸収材 カドミウム J1 8級 (99.99%)
中性子吸収材寸法 円筒{内径"'70.外径"'73， 6 1 0 i')
中性子吸収併被痩 8U8-304 厚さ 1.!'imm
制御材の駆動 変更しない。
駆動範囲 711 mm
駆動速度 70mm/min以下
スクラム特性 変更しない。
スクラム方式 電磁石の励磁電流を切ると自由落
下する方法
スクラム解遅放れ(i!HI. )時間 50msec以内
全スクラム時間 600msec以内
電磁石
徳造 気密構造(缶封}である。 気密梅;告である。
磁性材 ニッケル・鉄合金{バー 7 ロイ t ッケ Jレ・鉄合金(センデルタ N
TMG) 4%Mo・79%Ni -50)50%Ni
電O触盤N石の-検とMア出a マチュアの機械的にリミットスイッチを駆動 無端鉄心入りソレノイドを利用し
接(ON-Mag方検法出) する方法 磁東の変化を検出する方法。
ロットジャムの検出方 ON-Mag検出器を利用しシーケン 駆動装置内のウォムギャを利用し
法 ス回路で検出する方法 機械的にトルク過大を検出する過
負符検器を利用する方法。制御材
婦人時トルク 12士2kg・咽で作動i
トルク過大防止 機械的にスリップする方式スリッ 駆動装置のサーボモータの停動.1プしたという情報は得られない。 停動しているという情報は得られ
t.n 、。但l句材駆動方式 ラックピニオン ボールねじ(リード 5)
制御律位置検出方式 多回転式抵抗器(ヘリポット)の 変更しない。
抵抗値の変化から検出する方式
制御簿外筒 アルミニウム (6061-T6) アルミニウム (6061-T6)
φ。114mm oo lOOmm
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昭和 41年 5月制御棒組立図J RR-2 F i g. 1・5
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- 1 0 -
]AERI-M 8司、 7
2.改良型制御棒装置の設計
2.1 股肘の基本方針
改良型制御俸装置の設計にあたって基本方針を次のように決定した。
1)反応度制御効果及びスクラム特性は変更しな L、。
中性子吸収体の材質，形状，炉心内での位置，駆動速度及びスクラム時聞は旧制御俸と
同じとする。
2) 電磁石特性を改良する。
特に吸着力特性の向上を計る。
3) 制御棒の寿命を延ばす o
① 寿命の目標を 6年，最低でも 3年とする。
② 耐放射線性の慣れた電気絶縁材の傑用及び絶縁劣化防止対策。
③ 耐蝕性，耐摩耗性の優れた材料の採用。
④ 電磁石，シールド等は溶篠密封構造とする。
4 )保守整備範囲の拡大を計る。
① 下部シーJレドの取付(鉛及びボラル板)
炉心からの直綾な放射線照射を防止する。
② 制御俸の上下二分割僧造とする。
主要な部品である電磁石，ボールねじ及びカールコード等の交倹，点検整備ができる。
@ 点検保守が容易であること。
水平柚や軸封装置の点検や保守整備が容易であること。
2.2 股計条件
改良型制御俸装置の設計条件は次のとおりである。
1)中性子吸収体の炉心内の位置
① 炉心の中心から半径 23 11111の同一周上にある制御律孔に婦人する。
② 制御俸孔内で中性子吸収体が下限にあるとき.グリッドプレ]ト上面より約 79脚上
方の位置である。
2) 中性子吸収体の炉心内での駆動範囲
前項②の位置から垂直上方に約 711闘の範囲である。
3) 中性子吸収体のヨ!被き速度
7欄/司以下，ストローク時間で 620-660秒以内
4 )スクラム方式
電鍍石の励依電流を切るとスクラム落下体(中性子吸収体}が自由落下する方式である。
-10ー
J A E R I - M 8 1 3 7
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9 ) ~- 'I 7 A -y - n, 'N 'J •? A 2 0 0 "Ac ; SaEPt SiS 1 x 1 0 " * atmcc/sec
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-11-
JAERI-M 8137
5 )スクラム遅れ時間(Break away t ime : BAT )
スクラム信号が発生し，電磁石からスクラム落下体が雌れ，落下しはじめるま.での遅れ
時間は，電鍍石の励磁電流 400mAのとき 50 msec以下とする。
6) 全スクラム時間
中性子吸収体が上限にあるとき，スクラム信号が発生してから下限まで落下するのに必
要な時間で，電信石の励il電流 400mAのとき 60 0 msec以下とする o
7 )制御棒の使用温度及び圧力
① 中性子吸収体
長高重水温度 6 3 'c
重水圧力 :約 20 OllAq
② その他の部分
最高ヘリウム温度 :63'C
ヘリウム圧力 :約 70nAq
重水蒸気雰囲気中
8) 駆動装置入力
電源 2相 100/100V.50Hz
9) へリウムシール
へリウム 200nA"加圧時 震高 1x 1 O-'atmcc/sec
2.5 構造
制御樽装置は制御律，水平紬及び駆動装置で梅成される。 JRR-2の出力制御は，垂直方
向に動く同一仕様の 6本の制御俸によって行う。これらの制御俸は Fig・1.1に示すように，
炉心の各蛾料要素に対して対称に配置されているので同ーの性能を有する。
2. 3. 1 $IJ御律
炉頂部から炉心に入る制御俸は Fig.2. 1 • phot.o・1に示すように. 1)ボールねじ. 2)カ
ールコード. 3)電鍾石. 4)スクラム落下体. 5)アルミニウム外筒. 6)上部シ -Jレド・アセンプ
リ. 7)下部シールド・アセンプリ，などにより構成される。制御俸は主要部品の交換など保守
整備を考慮して，上部シールド・ 7センプリとアルミニウム外簡が分割できる構造である
Fig ・2.2 0 それらはフランジ僑造で，アジャスタによって一体となっている。 7-./ャスタの
下端函は炉体中央遮蔽体上面の支持板に受けられ，制御俸の金荷重が支えられる，とともに中
性子吸収体の炉心でのエレベーションを調獲できる構造である。制御俸と炉体との取り合い部
(制御俸婦人孔)のヘリウムガス・シールは燃料孔と同様 Oリングを使用している。
1)ポールねじ
制御俸は原子炉炉心内において，中性子吸収体をスムースに上下に移動させ，正確に位置決
めしなければならない。そのため高い動力伝選能力と運動伝達精度が要求される。したがって
制御俸のドライプシャフトの回転運動を直線運動に変換する方式に，ポールねじを採用した。
-11-
J A E R I - M 8 1 3 7
- 1 2 -
JAERI-M 8137
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- 1 4 -
JAERI-M 8137
取付は上端固定，下端自由である。
ポールねじは織滅的に高い精度に製作でき軸方向の隙間，パックラッシュとも小さく精度高
く位置制御ができる。また機械効率が 90%以上と高い効率を有し，所要トルクが小さく駆動
動力が小さくてすむ利点がある。
ポールねじはアンギュラ玉軸受と考えることができ，負街容量をころがり摩僚におきかえて
いるので，耐摩耗性に優れ精密に長い寿命で使用できる。
昭和 413年 5月原研大洗研究所の材料試験炉(jMTR)において，定格出力で運転中にポ
ールねじを使用している自動制御用の制御俸がステックするというトラプルが発生した。その
ため jRR-2においては， jMTRの湯合とくらべ使用条件，負荷条件ともに問題に江らな
いくらい良い条件であったが，製作途中であり，制御樺の使用条件，負荷条件を考慮して問題
点の鏑出と対策を検討した。自動制御用制御棒は原子炉の自動制御中は往復回転運動(揺動}。。
をおこなう。ポールねじは 1ケ所で 90--120 程度の揺動をすると，微少揺動によりポ
ールが寄り合い，ポールがつまり回転に要するトルクが次第に階大し，時には回転ノド能{ステ
ック}になることが予怨された。ステック初止対策として定圧予圧方式とスペーサボーJレ方式
が考えられたが， jRR-2では負荷が小さいなどにより自動制御用制御棒にスペーサボール
方式を採用した。スペーサボール方式はロードポールとスペサーボールを交互に入れ，ロード
ポールが拘束されてステックするのを防止する方法である。
ポールねじにスペーサボールを挿入した場合としない場合について寿命を比較検討すると，
スペーサボールを挿入すると，寿命は帰入しない場合の約 1/4になる。 jRR -2仕様のポ
ールねじの基本動定格荷重はスベーサポール婦人で 145kg，悌入しない場合 23 0 kgである。
しかし，それに対してポールねじの負荷は 15kgと小さく，スペーサボール使用の有無が，直
ちに寿命に彫曹を及ぼすことはないと判断した。
ポールねじの寿命はポール転動函の疲労による剥隙(Flaking)によって決る。スラスト荷
重を受けて回転する場合，ねじ溝面及びポールに絶えず繰り返し集中応力が働き，これがある
回転数に遥すると剥般が発生するもので，この剥厳が生じ始めるまでの繰り返し数{インバタ
卜数}またはナットの総走行距厳あるいは総回転数を，与えられた一定荷重(または等価荷量)
のもとにおける寿命と言う。寿命は一般に負荷の 3乗に反比例すると言われている。
jRR-2制御機用ポールねじの仕機をTab1 e 2. 1 ，概略図を Fig・2.3に示す。
2) カールコード
電依石の励般電流の供給用電線及びON一MG検出信号用電線は，電儲石の上下運動に従っ
て伸縮しなければならな L、。そのため電線石の駆動腐図の部分の EPR(エチレンプロピレン
・ゴム)被痩電線をステンレス鋼のスプリングに添わせ，パインダとしてシリコンガラステープ
を巻きカールコード(Cur Id Cord)とした。カールコードのJニ端は上部シー Jレド下部に固定
され.端末電線は上部シールド内のスパイラル管を通してコネクタに接続されている。
3)電磁石
電敏石はスクラム落下体(中性子吸収体}を吸着.懸垂して位置制御をおこない，原子炉に
異常事態が生じたときに，励信電源を切ってスクラム落下体を炉心に重力落下させ緊急停止さ
せる，重要な機能を有する。電儲石の精造は中性子吸収体の上下駆動にポールねじを使用して
-14-
J A E R I - M 8 1 3 7
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- 1 5 -
JAERI-M 8137
Table 2.1 制御棒用ポールねじ 設計仕様
ポ ー ル ねじ諸元 ポー ル ね じ 仕 様
リード 5 ~本動定格荷重 Ca 2 3 0 k g
B.C.D 1 5.5 基本動定格荷重 Ca' 1 4 5 k ポE {スベサー ール婦人)
B C D リード角 50
5 2' 基本静定格荷量 Coa 3 1 5 k g
振れ方向 右 軸 HRC ポール溝部と [折出硬化〉 40-47
球径 2.175 (1/8) 焼入れ指定部
の表面かたさナヲト HRC
軸方向すきま 0.050以下 (街出硬化) 40-47
累積リード誤差 0.050/300 精度等級すきま記号 HC
軸に対するナザト外径の振れ 0.060以下軸・ナヲト SUS630(17-4PH) ~ - ，レ SUS440C
材 料軸に対するナヲト外径の平行
0.030以下ポールチ a ープ SUS304
Jlf そ の 他
軸の曲り 0.300/全長以下 ポールねじ使用方法ポーJ吋，"1;垂直取付固定一自由駆動側上部
i球の回絡数 3.5巻 x1 ~IJ ポールねじ型式 W1508-1s-H-J NSK(日本情工}
ポールねじの寿命{寿命距離S)は次式で決る。
S=(Ca/P )'x1 O'x.t(mm】 p:軸方向荷重 ..t :リード. C a 基本勤定格荷量
‘川削吃..:I~二
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企主主血血ヱ即刊噌唾タ喧!l_ð~~酬Vぷ JO，釦占~'If・，;恥.，' !:!""A'1
F i g. 2・3 ポールねじ概 略図
-15ー
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-16-
]AERI-M 8137
いるため.'11依石中心に孔をあけた円筒型である Photo2。
a桂性材(ヨーク)には鉄・ニッケ Jレ合金のセンデルタ(Ni 5 0 % )を使用して‘いる。励
儲コイル巻数はポリアミドエミド皮嘆の 0.8'"のコイルワイヤ 690Tで，エポキシ系樹脂で
モードしである。
電鍍石内には電儲石がスクラム落下体を吸着あるいは離脱の状態であるかを検出する (ON
-MG検出)コイルが，依力線に直交するように入っている。 ON一MG検出は舷界の変化を
うけて，倹出コイルの自己インダクタンスが変化する性質を利用している。
電敏石の励依コイル及びON一MG検出コイルのリード線の出入部には，ハーメチックシー
ルを用いて気密情造としている o ハーメチェツクシールの外部端子にカー Jレコードを接続した
後，樹脂(エピコートー 828)をポ y テングし電気絶縁及び防湿防水処置をしている。
4) スクラム落下体
スクラム落下体は photo・3 のようにア 7 チュア，スクラミングパイプ.中性子吸収体キ
ヤヲプ及び中性子吸収体(pho to・4)からなる。ア 7 チュアの中心には電磁石と同様にポー
ルねじを通す孔があけてある。スクラミングパイプは中性子吸収体と }7チュアを連結するパ
イプで，ポールねじに取付られた電依石に懸垂された中性子吸収体の駆動範囲を保障し，上部
一点支持のポールねじ下端のセンターリングとガイドの機能を有 iJている。中性子吸収休キャ
ップは中性子吸収体を取付る部であり衝撃吸収部である。また，キャップ上部の穴加などにより
水力学的に落下速度及び落下衝撃吸収の調墜をおこなっている o
中性子吸収体は Fig・2.4のように Din7 0世x6 1 0 e x 1. 5 tのカドミウムをステン
レス鋼で被覆した円筒である。
5 )アルミニウム外筒
アルミニウム外筒は耐蝕アルミニウム (A6061-T6)で，外筒の軸方向に付けた溝で
ポールねじのまわり止めをしている o その他電磁石の上下動のガイド，中性子吸収体のガイド
及び振れ止めなどの織能をもっている。また原子炉スクラム時のスクラム落下体の落下衝撃は，
外筒の下端にあるストップエンドで受ける構造である。
6) 上部シールド・アセンプリ
上部シールドは Fig・2.1に示すよう，水平軸との結合と水平方向の軸回転を垂直方向の軸
回転に変換するギャヘッド，ポー Jレねじと接続するシールド軸，電磁石用電線を通すスパイラ
ル管，軸受及び軸封装置を包括する外径 114世のステンレス鋼の缶体で，内部には比重 5g
/~以上の震コンクリートがポストパクト法により充療されており気密徳造である。これは原
子炉の上段遮蔽体の一部を得成するものである。また電後石用電線はスパイラル管の出口で，
樹脂(エピコート 828)のポッテングによりヘリウムガスのシーJレをしたのち，コネクタに
倭続する構造である。シールド軸部からのヘリウムガスもれを止める，軸封装置としてVリン
グを使用している。
7) 下部シールド・アセンブリ
下自Eシ-Jレγ'ciT Jν ミニウム外筒の下段中央遮蔽体の下嶋部に相当する位置に収付られてい
る。これは炉心から直接照射される中性子線や T線の低減を計り，電依石やカー Jレコード等を
保護する外，保守整備時における遮蔽を兼ね備えるものである。また，下部シールドの中心に
-16-
J A E R I - M 8 1 3 7
tf-^fctl
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-17-
JAERI-M 8137
電磁石
Photo.2 ボ ノレねじと電磁石
77チェア
スクラミングJマイプ
下部シールド
スタラミングパイプ
Photo.3 77チュア，スクラミングノマイ7'
中性子吸収体キャップ及び下部シールド
-17ー
J A E R I - M 8 1 3 7
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JAERI-M 8137
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F i g. 2・4 中性子吸収体組立図
Ph 0 t o. 4 中性子吸収休
-18-
J A E R I - M 8 1 3 7
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P h o t o . 5 ffifjjgl
- 1 9 -
J A E R 1 -M 8 1 3 7
はスクラミングパイプが通る孔があけてあり，ヒ部にはガイドローラハウスが吹付けである。
これは 1 クラミンクパイプのガイド及びセンターリングの機能を nしている。また，その放射
線遮厳効果は T線，中性子線に対して約 2桁の減衰効穿がある。
2.3.2 駆動袋鼠
駆動業向は Fig. 2. 5 及び Photo ・ 5 に 'J~ すように，駆動用電動機と減速歯車列などの駆動
郎・位向検 IIU号・過負待機 11H普及び駆動範凶設定部{カム・リミットスイッチ)より様成され
る。
駆動部は ACIOOV"2¥1>サーボモータの[n]転数 2800RPMを中性子吸収体を規定速
度('11抜速度 10 n/珊以下)で駆動するのに必要な，約 13.3RPMまで歯車列で減速する。
この歯車列の設終段のウォームギャ部で自重(電俄石・スクラム落下体など)による逆転防止
(セルフロック)をする。またウォームギャのスラスト力を利用して，負荷の過大トルクを検
出する。過負荷検出機備を備えている。この過負荷検出器の婦人側の検出接点を利用して，中
性子吸収体の婦人不能(Rod jam)の検出を行なっている o 設定値は 12士 2kg・棚である。
位置の検出は，出力軸から減速歯車列により倭続された 3連ポテンショメータ(1 0 K 11 ・
1 0 回転)のアナログ電気信号によって得る。駆動範囲 711 帽を O~l 0 09百表示する。
駆動範囲の設定は，やはり出力紬から減速歯車列により接続されたカムホイー Jレと 2個のリ
ミット・スイッチを用いて，中性子吸収体の上限と下限の位置を設定し，サーボモータを停止
させ駆動範囲を決定している。中性子吸収体の駆動範囲に対するカムホイーJレの円周長さが
3751fla/711Jllrとなっており約 1/2で，設定精度が高くなっている。なおリミット・ス
イッチの動作不良などで駆動範囲の設定機構が正常に働かない場合は.アルミニウム外筒の軸
方向構 (730n)によって機械的に制限される。したがって中性子吸収体が炉心外に逸脱す
ること ';1tJ. ， 、。
Photo.5 駆動装置
-19ー
ギャモジュール
過負荷検出器アクチエ-?
サーボモータ
ストローク設定用カム
位置検出用ポテンショメータ
J A E R I - M 8 1 3 7
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- 2 1 -
]AERI-M 8137
2.a3 水平軸
水平触に駆動装置の回転出力を制御偉のポールねじに伝達する軸で Fig・2.6に示すような
構造である。軸接続部はl京民.iJとしてキーとピン(ロールピン}を使用して回転の確実な伝遅を
図っている。水平紬は伝達軸，フェイズ・モジ:1-)1，'ユニバーサル・ジョイント及び各種の
軸受により織成されている。
フェイズ・モジュールは駆動装置と伝遺軸との結合部に設置されている。これは制御俸の中
性子吸収体の全停入位置{下限)を設定するときに使用し.電鉱石のア 7 チュアへの押付量の
調整を容易に行うことができる。
フェイズ・モジュー Jレは軸の結合の位相を変えることができる o 軸の 1回転は 20分割され。
ており，畳小ステップで 18 ~ .制御俸位置で 0.25..の調整が可能である。 Fig. 2. 7 •
Photo ・60
制御俸と水平軸の結合は，炉体上段違蔽体上部の鉛リング遮蔽体内に組込まれたベアリング
・ハウスユニットによっておこなう Photo. 7。 これは軸の軸方向の伸縮が可能な機構にな
っており，先端のスペースシャフトが出入りし，水平軸と制御棒の接続，切り様しがワンタッ
チで行うことができる。
-21-
J A E R I - M 8 1 3 7
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水平軸
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ユニノマーサルジョイント
F i g. 2・7
ベアリングハウス
ユニJぜーサルジョイント
フェーズモジュールPhoto，6
スペースシャフト
ベ ア リ ン グ ハ ウ ス ユ ニ ッ ト 及 び
スペースシャフ卜
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Photo，7
J A E R I - M 8 1 3 7
2.4 KtH»«©ttH6
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( X M - H U « ) l S : 6 2 0 ~ 6 6 0 s ) 3) ?K - -^ to li 'J - K 5 m
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-24-
JAERI-M 8 1 3 7
2.4 駆動織婦の性能
制御俸装置の駆動機構の厩略は Fig・2.8の通りであり，中性子吸収体の駆動速度は，原子
炉制御上安定していなければならな L、。駆動速度は駆動用サーボモ}タの容量や減速歯車列な
どの伝動系の効率によって決まる。そのため Fig.2. 9の手順によって，駆動機構のチェックを
おこなった。そのおもな結果はTable2. 2 のとおりである。
なお駆動機構の条件は次のとおりである。
1>中性子吸収体駆動範囲(ストローク}
2) 中性子吸収体駆動速度(51抜速度}
7 1 11111
7 Ollll/m以下
(ストロークタイムの目標 620~660s)
3) ポールねじ リード 5 JlII
4) 負荷(電磁石・中性子吸収体等) 15kg
制一一世羽~--一→-j
-一.?世骨旺旺一.JEコ
一昨動 装 置
F i g. 2・8 制御棒駆動機構慨略図
2.5 安全備遺
原子炉の安全上，制御俸装置の異常で問屈になるのは
① 中性子吸収体が帰入できなくなること。
@ 中性子吸収体が駆動範囲を飴えて，移動すること。
である。したがって安全対策として，下記の検出機構を設けてある。
1)ロッド・ジャムの検出
一.;>jx I即1 :お r
l負 l
l荷 1
I 15KgI
制 御 棒
ロッド・ジャムとは，中性子吸収体が婦人出来ない状態をいう。駆動装置は，中性子吸収体
-24-
J A E R I - M 8 1 3 7
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NO
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JAERI-M 8137
負
L 制御棒駆動範囲
NO
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.£ = 5 mm
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t = 6 2 0 ~ 6 6 0 a e c
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1*5 K"? T, 7 B ^ 0 . 9 t ( S ^ 7 A « T * c J ; c . r 4 ? 2 .
L M * 5 5 kg
z T, = ± ( L M + Ls )
2 « 7 B
^ ? 7 i S T * i i : L s =• ± < 0. 4 5 + 0. 8 5 ) = ± 1. 3 kg-cu
( + t t « i R # ) TM TS
L s ^ l 0 kg T M : SUBS 1- iu ?
Z = 5
Ts : ^ ? H i T * l " i ' ?
3 mn* Tk^tt Y^9 : Tp »i»»K»eoft«ii»ff* - wcmtix tm&ms K » S « C M . M > T p = 0 . 4 kg-oi ti&o
HJAttofiffih'l' _tSE->-L/ K • h * * : Tc # f t ^ i - h # T = ( T p + T c ) + ( T M + T a ) = 3 . 7 k g - a l
? T Tc = 2.0 k g - c W f t f f i T * T g j = ( T p - W c ) - ( T M + T s ) = l . l k g - c m I B E M i - ? : T M » * ( S ± # T ( 2 ) = ( T P + T c ) + T M =2.85 kg-cm
T M = 0 - 4 5 kg-cn
T a = 0 . 8 5 kg-cn
fcaffiTftT^CTp+Tcl-Tji = 1 . 9 5 k g - c
4 tESMB *,*-+• <,$,$ : 7 l e»»* « i t » » ? U f f l £ a 7 l = 0 . 9 7 = ?i " 7 ! ' 7s = 0. 0 9 7, !=;0.1
tf=£?n 7, = 0 . 5 4
7 3 = 0 . 2
5 «»*•*-#*- I S U J T ° « B f t 8 « f f l * * S i a i l ] t S - Z = l / 2 0 Oi f f i igL. * t t « f f l & £ T = a 7 k g - « ftffi:t-n>9&-* - # * - * « . « ) i - * J i : | « ! t t 5 i
T - z 3-7 . . . tj 200*0.1
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Wi 0.5 W, = = = 5 Cw)
i) 0. 1
-26-
JAERI-M 8137
項 賭
'rable 2.2 駆 動 機 構 性 能 計 算 結果
算目
ストロータ :x
x=711
ポールねじリード :l.
l.=5 mm
ストローク・タイム:t
t =620......660.e c
21ポールおじの軸に生iポールねじ効率:守B
ずるトルク T， 甲B当凪9と仮定
電磁石重量
11ポールねじ
回転数 N
LM句 5kg
スクラム落下体重量:L.
{中性子吸収体)
Ls当 10 kg
ポールねじリード :l.
l.=5
31負荷計算 |水平軸ト Jレタ:Tp
駆動装置 (M.M) I Tp=0.4 kg百
出力輔の負荷トル l上部シーレド・いレク;Tc
ク T Tc=2.0 kg-c・電磁石トルク:TM
TM=0.45kg-岨
スクラム落下体トルク:T.
Ts=0.85kg-咽
]c 針
ポールねじ回転数
(x/l.) 60x N=60一一一一=ー一一一=12.9""" 13.8( rpm)
l.. t
hy
スム』石磁置の荷負
〕，
。
は
L
ク
+
ル
。
M
ト
る
L
る
ず
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・
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一
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肺
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一
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一
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-1
U
体
土
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下
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ル
落
f
-
ム
T
MM句
e
フ
=士 (0.45+0.85)=士1.3kg・咽
τM Ts
TM :1電磁石トルク
Ts スクラム落下体トルク
制御棒駆動時の負荷は動作モードに応じて 4種に分類さ
れる。
有負荷上昇T 三(Tp+Tc)+(τ'M+T. )=3.1kg-咽
有負荷下降T①=(Tp+Tc)ー(T町←T.)=1.1 kgー咽
無負荷上昇T②=(Tp+Tc)+1M: =2.85kg-岨
無負荷下降T③=(Tp+Tc )-TM =1.95kg-個
甲=甲1 ・'1. . '1， =0.0 91， ~寺0.1
41駆動装置 |スバーギ苧効事..引
減速歯車列の伝達 '1， =0.9
甲=I布n ヘリカルギャ効率:ゎ
守，=凪 54
ウォームギャ効率:れ
れ =0.2
511駆動装置サーボモー!負荷トルク T
タ仕様の決定 T=3.7kg-咽
伝達効皐:申
サーボモータ軸トルク:T.
ポールねじ回転数 :N
N= 13.5
負荷容量 :W，
サーボモータ出力パ九
伝達効寧
。駆動装置の歯車系減速比をZ=I/200と仮定し.
負荷トルクをサーボモータ軸のトルクに換算すると
T T-z a7 ，=一一一一一=一一一一一一 =0.19(kg-咽}
甲 200xO.l
。出力軸にか、る負荷の容量は
W
Rdw
ou
N
一一UA
EU
民dw町。"' m
ル』るす算換力出
}
輸
同の
5
↓
=
モ
5一ー
ボ
且
一
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も
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一
専
問
点
負
W一
-2&-
J A E R I - M 8 1 3 7
3 I Sf jt »t *
£ f c « ; * i f c £ l / 2 0 O i b r o S ^ T * - * * - * © El(£eii2 7 0 0 rpra t t t S .
( x / / ) 60x t =60 x = = 632 sec N Ht
Jit J: »«***»%* - * * - * ffltt«li H&SftEUSS : 2 8 0 0 rpm H± E f t K w ? : i . 2 k g - c , I ^ J i J : i 2WHi
t iHSLfc .
6 !Eft£>H<D£lei55it
ifilfe
( S e l f L o c k )
•> * - A IJ - Fft : p
mm \P
/J = 0. 1 ~ 0 . 2
t s u s i 'J *nm) ttSft : a n
•? * -A*-f «/ (tBAtt )*>&•? *-A-Nfflii(£B5ih(i
AS;/"OHffi«-ilMi»»J«l|S(Self Lock) t O 9 .
6 !Eft£>H<D£lei55it
ifilfe
( S e l f L o c k )
•> * - A IJ - Fft : p
mm \P
/J = 0. 1 ~ 0 . 2
t s u s i 'J *nm) ttSft : a n coa a n
,o = 9 ° ~ l 2° i t t * , , L t * i , T
^ = 3° 26 ' g l fl = 9° —12°
t « o iseis5±©«im*#t- s o
-27—
JAERI-M 8137
項 目 諸 :n; 計 算
となる。
また減速比を 1/200としているのでサーボモータの
回転教は 27 0 0 rpm となる。
以上の条件からストロークタイムt(;I
(x/.tl 60x t=60X-ー一一=ーー一=632sec
N N..t
となり仕織の 620-660sec を満足する。
以上の結果からサーボモータの仕織は
無負荷回転数:2 80 0 rpm以上
起動トルク :1.2 kg.圃
最大出力:1 2W以上
と決定した。
2・
角
F
ulau
一。2
μ
0
3
ρ
:
ム
=
・
・
数
-
F角
係
ォ
鎗
機
ウ
摩
摩
止
}
防
K
転
e
逆
OTh
の
p
置
f
，
襲
バ
ェ
動
能
tM
チ
駆
機
[
の
eo ウォームホイル{出力軸}からウォームへの回転防止は
ウォームリード角βと周医療角ρの大小で決り，
/i妥ρの関係を自動締り状態 (Self Lockl とL、つ。
μ=0.1-0.2 こ訟で摩擦角 ρは次式から
( S U Sと1)ン青銅〉
αn =200
-n
一αμ-s
-nu
-c
=
nw n
a
t
庄力角 :αn
ρ=90_12
0
となる。したがって
β=30
26';五ρ=90
_120
となり逆転防止の機能を有する。
-27ー
J A E R I - M 8 1 3 7
i n s i
(Sift Vn>?mM tkm (ff<tttD
* ¥ * *
Fig. 2-io 0j»»ga©s-a^dh(«*
± P H * s t t t H S n f c t t
T K * s « t b $ n f c i *
D 3, K« ^ t i d M J t l t t i •c *• s J « » 5 1 7 ^ ~ T ©«tt*«tt(fl**TX:tib <« o
F i g . 2 - 1 1 <tij 911 ft £ It <D £<&<>:& d m £ ® £ 1 3
- 2 8 -
8 1 37 JAERI-M
制御律
リニアガイド用構
⑪ 駆動範囲制限
水平軸
置装動駆
制御棒装置の各種検出機構F i g. 2・10
1 』/削』抽.......::II.LI-出l ¥¥間岬1"P"""".J1臥庁 L ノ
l-( ¥
下限が検出されたとき。
ο ログド・ジャムが検出されたとき。
ヘ一一
J|電磁石山ユアの援触仰さ枇吋 :.(表
制御俸装置の検出と検出結果の処理
-28-
F i g. 2・11
J A E R I - M 8 1 3 7
WAI^ICfctfS 1-^ ?©«*-£•& fflr£ 5 *<, S ^ i P x ^ 7AB#(C, * t t f ! R j R * * « « T ^ +
bfcS5©*-gSg* - r 4 J; 9 HSSStsK^^ * * i t o * •> 2) SB Kb 16 ffl © ffetj K
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Hi. SUtttlica^ ->rfe. «a t ; : * # ( i f t i i «no P#SB©*a t t f f l a«<! :« f f l t e f t©«Ui©«lS« -F ig . 2 1 0 , F i g . 2 1 1 lc*-To
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V
H
1
li# ft K (I)
xh5/7"xyK(H)
*f-vu (1) * x ^ (2)
F i g . 2 -12 * » j e * l £ 4 » © * 7 ' ^ 0
- 2 9 -
JAERI-M 8137
が婦人出来ない状態を検出できる省造になっている。その機構は，減速歯車列車査終のウオーム
ギャの駆動時におけるヴオームに作用するスラスト力を利用し，リミット・スイッチを作動さ
せて，負荷トルクの滑大を検出する過負荷検出器である。したがって，中性子吸収体の引依，
婦人時におけるトルクの増大を検出できるが，原子炉スクラム時に，中性子吸収体が落下途中
で万一ステックした湯合，あるいは自動制御中ボールねじ等がステックし，挿入トルクが僧大
した時のみ異常表示するよう回路構成がなされている。
2) 駆動範囲の制限
駆動装置の駆動範囲の設定部分が正常に機能しないときは，上下限ともアルミニウム外筒の
溝によって機織的に制限される。この状態は負荷トルクの僧大となって表れ，下限の場合はロ
ッド・ジャムとして検出される。なお，駆動装置の出力軸の停動トルク(4 6 kg一四)が水平
軸，制御俸にか h っても，構造に異常は生じない o
制御棒装置の各種検出機備と検出結果の処煙の慨略を Fig.2.10. Fig ・2.1 1に示す。
2.6 アルミニウム外簡の強度
制御棒装置の構造強度は吸収体の落下に対する検討が巌も重要である。
中性子吸収体が落下{スクラム)したとき，衝撃応力は外筒，外筒下端のストッパ一部{ス
トップエンド)及ぴ中性子吸収体キャップに生ずる。これらの部分の衝撃応力の計算は，重水
によるダンバー効果を考慮せずに空気中での落下として. Fi g. 2. 1 2のモデル(])として行な
う。これは Fig.2. 1 2のモデル(2)の理論計算式(弾性波の伝波に着目した衝撃応力解析}を
参考にしたものである。(機械学会論文集. 3 0巻 215号. 39年 7月. 29巻 19 7号，
3 8年 1月，松本浩之他}
守護
丁
」一外筒(I)
中性子吸収体キャップ(皿)
ストップエンド佃
(ストッパ一部)
モデル(1) モデル (2)
F i g. 2・12 衝隼応力発生部のモデル図
-29-
J A E R I - M 8 1 3 7
fcJiMVrlt, RfHttocft t^MftC m )*«Vo ©S«t?»3SL*:<i£, I f c ^ t x *
3". W(Stt©*tt?R1XftDl)!)«Vo ©aS-C»5?bfc)i^C(J, «*©«PJ|(Cft»ffi«-« S
t*<g«cii, -en-?n-g©*^*©iSA (»tt& ) <?; w&t-c, ^n?>(i-s©feiSji «Ci = | / g E i / r * f e o # t t f t i LT£g|«£g:aSi?--5o -e b t S - « ! « © « » x * ^ * ' -i l * i *-^*'-©mte4/L£ftfcx;f..M,4.-_C3:L,(,, (i ; L-r , I , ]I , fflcS-f SJSAtfi * * * « t , 9J5S; T- fit)* ft So &ffi# (COOT ©fit (i, ^ft^ftfls? i ( 1 , 2 , 3 ) £ o
Ei • r i
E2 • Ti
A3 l[ E3 • r 3
F
A3 | / E 3 • r» F
1 - 1
1 - 2
I E 3 • ra Ai l/Ei • Ti + A 2 1/ E 2 • r 2 ff3 = • *- ! • V. 1 - 3
J Ei • T, + A 2 ^|E2 • rz + As J F =A. , Ei • T, + A 2 1/ Es • rz + As 1/ E 3 • Yz 1-4
(1)
Vo = J 2 g H (2)
- tS t rEt t « » * £ « » , r « * f f i f t » « » . A(4*Bat, gtifiSiniiK&tfHIi&TiftS
Vo = V2 g H = 3 ? 3 a / 8
T-*Sc ^-ffifiROW^O^ttflt&CFBfffiatliTable 2. 3 ©£*>•'; t? £ 3 <
-30 -
JAERI-M 8137
応力解析は，円筒状の中性子吸収体{阻)がVoの速度で衝突した場合，衝雪量によってエネ
ルギー嶺失がなく，衝撃中は衝察面の変位速度が等しいと仮定する。
今.円筒状の中性子吸収体皿がVoの速度で衝突した場合には，衝撃の瞬間に衝撃面をはさ
む各領威には，それぞれ一定の大きさの応力(弾性波) t1jが生じて，それらは一定の伝波速
度Ci= V gEi/rをもっ禅性波として各領域を伝波する。そして各酬の運動エネルギー
と歪みエネルギーの和は与えられたエネ Jレギーに等しいとして. 1. 1l.固に生ずる応力f1i
を求めると，次式で表わされる。各領主主についての値は，それぞれ添字( 1. 2. 3 )をつ
けて区別する。
d， ~ j平 A. r;:・ T.. V.
F
ぃ F A. r;:・r.. V。
F
d， ~ AI ~・ rl +A2 ~・ T2 甘v •
F
F =A. F子1+ん戸二2+ A.戸コ7
Vo = f-τ
1 -1
1-2
1 -3
1 -4
(2)
上式で Eは縦弾性係数. r は単位体積重量 .Aは断面積. gは重力加速度及びHは落下高さ
(中性子吸収体の駆動範囲)である。
衝撃面の変位速度(V 0 )は，落下高さ (H)が71岬であるため(2)式により
V. 戸H=373四 /5
である c
各領績の材料の物性値及び断面積はTable2. 3 のとおりである。
-30-
J A E R I - M 8 1 3 7
Table 2. 3 «*IEA^^SBWtt^C^ttffl&i^ftBSt
nmmmm *t « tffr iH 8! car Kg/of kg/at 3
ft n a) A 6 0 6 1 - T 6 ffxlOO!
Aj = 4
= 1 2 0 6
7TX9 2 2
Ei = 7 . 0 x l O5 r i = 2 7 x 1 O" 3 ft n a) A 6 0 6 1 - T 6 ffxlOO!
Aj = 4
= 1 2 0 6
4 Ei = 7 . 0 x l O5 r i = 2 7 x 1 O" 3
K <© A 6 0 6 1 - T 6
ffx92! tfx7 8 s
E 2 = 7 . 0 x l o 5 n = 2 7 x l O" 3
K <© A 6 0 6 1 - T 6 As
4 = i a 6 9
4 E 2 = 7 . 0 x l o 5 n = 2 7 x l O" 3
S U S - 3 0 4 B 71* 8 8* 71X-T 62
E3 = 2 . 0 x 1 0 ' 73 =7 .93x l 0"3 S U S - 3 0 4 B A3 — 4
= 1 5.4 6
4 E3 = 2 . 0 x 1 0 ' 73 =7 .93x l 0"3
ff, = a 0 7 k 8 / r f C §14ftJEA ) T^s- •? .* . fl. 1§ <; 2=a 0 7 kg/a? ( E«JS# ) ^ h ; / i y f
tf2 = 6.i 0 kg/rf ( E « J S * ) *tt?KiR<** + y-f
ttc, #«!«©«•« ic J: S«*JS;*j©JiKtfcrmS£Table 2 4lc*-fo
Table24 ®«(D. ©, ©OttSi;: J; SitRftWgJft
i i «
1 2 3
i i « « ® J S A ( k g / ^ ) ¥s S fotl (kg/a* ) W S JS^jCkg/c* 2)
x 1- -, r x y K A6061^T6
A606l^T6
SUS-304B
t?i a07
<72 3.07
<?3 6.10
A6061-T6
SUS-304B
SUS-304B
tf, 209
0 2 6.06
03 8.95
A6061-T6
A6061-T6
A6061-T6
tfi 1.73
tf2 1.73
0 3 3.44
«*J»KH-*Offffl&a t*s.^T s-^ICk^ffSJEAflltffl-oor Appendix 1 i : * t ,
- 3 1 -
JAERI-M 8137
Table 2. 3 衝撃応力発生部の材料の物性値及び断面積
制御事事衝隼材質 断 面 積 A ar
弾性係数 E'
応力発生部 kg/ar
πx 1002 πx 9 22
外筒 α) A6061-T6 ん= E. =7.0X105
4 4
=12.06
1Z'x922 1z' x 782
ストップ・エン A6061-T6 A，.= E2 =7.0X105
4 4 ド ⑪
=18.69
πx882 1z' x 7 62
中性子吸収体 SUS-304B As= E3 =2. 0 x 1 O. 4 4
キャップ ⑪ =15.46
したがってll)式により各領主主の衝撃応力 σi';i
σ. = 3. 0 7 kg/ar (引張応力} アルミニウム外筒
(12= 3. 07 kg/ar (圧縮応力} ストップエンド
(12= 6. 1 0 kg/ar (圧縮応力) 中性子吸収体キャップ
である。
また，各領主義の材質による衝撃応力の比鮫検討結果をTable2. 4に示す。
領域
アルミニウム外筒
ストップエンド
中性子吸収体キャッ
Table 2. 4 領域(1).⑪，⑪の紡質による比較計算結果
1
材質|応力(げ)1 材 質
(1. 3.07 IA6061-T6
(12 3.07 ISUS-304B
(13 6.10 ISUS-304B
単体体積重量 7
kg/~
T. =2.7 x 1 0-3
T2 =2.7X10-3
T3 =7.93x10-3
応力 (kg/coZ)
(1. 1.73
(12 1.73
(13 3.44
なお強度計算の詳細及びモックアップによる衝撃応力解析について Appendix1に示す。
-31-
J A E R I - M 8 1 3 7
3. n^SxtDfflmmmm,®
3.1 « m
nms.m^ff^mm^&m^knTr-ommtttxs.m^mmLX. ^g^oats^-fT^ o to
Pl^ic. Fig- 3.1 (C^-TJ; 9fc€iK5fc££gttSI5aDCoi'>Tfi?&ftHft©#&©«i8, *
*:©*£fti;:opTiFffi8iit£fln*.-t:. S I S M S « g u .
3.2 ««8£<Z)M£ttf*
12.1 IP€«S©ffig.tB§:ff-fgStffl&S£
0]a*icfi£ffl*n5«ia£(iK^A*s^# < ((&M?smtm^ ), *? 7 Am & Bengal s o
&MM$J8#!i*tt?!R«<*ffl±TffitM-rf-^fci;£fcffl-rst#, * t t ^ K K < t © S S fflffl«8B£li. 4>*8BC#-^tai;AifflSfL*S.i*fc4"Sfl|jfe*So C©d tlilBffiSJfflU*
IHiBlffliffoSiaSftttiiFig. a 2 fc^f i ^(CRifAfi'h* < . ¥< SSft UT L J i ^ f t tc£ffiA<tt< . *£«itlCUt<!:i»C!ftlf;&K:+#tt#tt£?tSJ!.«U#ts. W o t . ^ © nsfcssi&t* b t s t , s«ss©i£tttt«*i#y :L<K*A. ^^7A)»ft^pisa t ia t flEffl = &lcSi5£M£K:j£L,TOto -eff l t to«t t t t©«Sli*iJISSn^^7 A«¥&a#M©tt« ^ + S I M b t *>, RgfAfcttaiiK , tef ( i 5kg ) i ; a t t * S * ! « <, M&S^T-n-
-3 t o
J»U*««5©SflM£*toT„aff-tfc«<D#*.;&£§E*.-c, g-f:IPffl$£±lgtt, * ? 7 A i f t B S f f l * i : S £ i ( 5 OmsecHT ) &»j£Lt<, * ? 7 A P & B # K A S S ^ « « F , 3 - C * ftli, ««5©Si«m«£A s ^^t i i -CfcK»^C*S©*5««S©l§: t tS! ! f fC^A L t . * fflt&ft-f j R R - 2 « l o a » i ( AMFtt • USA ) © B « 5 i fflg$ij»# ( Mtt • fiffl ) ffl«fiB5ffli£»S:0:iSllS£~JfiLto *©l8*fe*(iTable 3. 1 © £ *>• 0-? S 5 o
4t««5©a«3-f»^<D'r-7»mm$iitn®.zli}i$'&?®.w.fo$:<&mLx^6fr, o
- 3 2 -
JAERI-M 8137
3.主要部品の開発確認試験
3.1 概要
改良型制御律装置を製作するにあたっては信頼性，耐久性ω向上を計るために，実機の試作
実証試験を行い事前に使用条件下での確証と耐久試験を実路して，問題点の確認を行なった。
とくに制御棒は原子炉で使用すると，放射化及び放射能汚染が生じ，保守整備が不可能になり
制御俸の信頼性，寿命に重要な影響をおよぽす。そのため昭和 47年に炉体改修の方針決定と
同時に. Fig ・3.1に示すように電磁石など主要な部品については設計製作の方法の確認，実
証を主体とする広範囲の研究繍発を計画し，制御棒の製作に先立って，試作試験を実施した。
その結果について評価検討を加えて，詳細設計仕織を決定した。
3.2 電磁石の開発鼠験
3.2.1 旧電磁石の把握と設計指針の決定
制御棒に使用される電磁石は吸着力が大きく(敏東密度が高い九スクラム解放時間が短い
{袋留磁気が小さい)こと，耐蝕性・耐放射線性に優れていること及び絶縁劣化をおこさない
ことが要求される。
改良型制御俸は中性子吸収体の上下駆動にボールねじを使用するため，中性子吸収体の懸垂
用の電磁石は，中央部にポールねじが通る孔をあけた中空構造である。このことは旧型制御棒
と著しく異なるところである。
旧制御棒の電磁石特性は Fig.3.2に示すように吸着力は小さく，早〈飽和してしまい特性
に余裕がなく，中空矯造にしたときに吸着カに十分な特性を得る見通しがた、なかった。その
原因を調査検討した結果，電舷石の設計仕織がきびしく吸着力，スクラム解放時閣及び励磁電
流の三点に規定値を設定していた。そのため磁性材の選定は制限されスクラム解放時間の仕様
を十分満足しても，吸着力特性が懇く，負荷 (15kgJに対して余裕がなく，官u盤石やア 7 チ
ュア表面の酸化膜やゴミなどの影響を受けやすく吸着力不足となり，寿命が短かったことがやj
った。
新しい電鍍石の製作にあたって設計仕様の考え方を変えて，原子炉の安全上重要な，スクラ
ム解飲時間のみに規定値(5 0 msec以下}を設定した。スクラム解放時聞が規定値以内であ
れば..依石の励般電流が多少噌えても吸着力に余裕のある電舷石の設計段作に努力した。そ
のため先ず JRR-2初期の制御俸 (AMF社・ USAJの電鍍石と国産制御俸 (M社・原研)
の電依石の試験及び調査を実施した。その調査結果はTable3. 1 のとおりである。
また電依石の励磁コイルへのケープル接続邸と電磁石が中性子吸収体を懸垂しているか，い
なL、かを検出する (ON一MG検出}方法に欠陥があり，絶縁劣化などによる無用なトラプル
やスクラムの原因となっていた。それら欠陥部についても a 数々の催証試験をおこなって改良
-32-
W8E-0N-MG
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ON-MG*mSffl
* - A/ 3 - K
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F i g . 3 - 1 Kf t lC t fett^i i J S ^ O i - ^ l
10 20 30 40 50 60
b « S « t CmA) ( 1 9 7 2 a 2 4£E.!:!4'©fc©)
F i g . 3 - 2 i B W B B S & i
- 3 3 -
|品叶-1
l 器官の肋の ~--j
F i g. 3・1 製作にともはう諸試験経過プロック図
(
u Q)
m
540
E京地ー
草Et百法 304 11'
h k
• 20
s
0・__ 0---
J:rスクラム解散時間特性
宍朝早 10 g
〆.ィニ性
/ 。。 10 20 30 40 50 60
励磁電流 (mA) (1 9 7 2. 8. 2 4 使~:1中のもの)
F i g. 3・2 I日電磁石特性
。。。。
JA
ER
I-M
81
37
s 03 03
an
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日JRR-2制御棒用電盤石の特性
---、-----A M F 仕横喧盛石 国産 M 社仕様電磁石 原研仕様電磁石
コバルト，鉄合金 (SMEl 珪素ー鉄合金 (LS S 1 鉄，ニヲケル合金 (TMGl
1 盛性材 1 % S i 4 % M 0 7 9%N i 1 %珪素鉄 .I'f --:t'ロイ
且 3oウレタン線 6 0 0 0 T O. 3 o二重絹巻線 4 7 8 0 T 且 3o一重ガラス巻線2 コイルワイヤ
( max 5 0 mA 1 165士 100 4 5土 50
励磁電流に比例し直線的に増す。 3 0 k g まで励磁電流に比例するがそ 18 kg (30mAlで飽和する。吸 着 カ
の後以後飽和する。飽和電流 110mA
1 5 ms e c 【30mAlと短かい。 励磁電流に対機し，立上りが早く .3O~ 35m s e c ( 3 0 mA 1 4 スクラム解政時間 5 0 mAで仕 の 50 ms e cをオーバ
ーする。
58.5X155L の円柱で， 5 R 9 o x 1 5 5 Lの円柱で気密構造 58.5気o密x 1 10Lの円柱でヨークそれ自
気密情造，エントプレートの下に色占--巴』体で 構造にしている。吸着面をのぞきハードクロムメ，キ
5 構 造 型の仮を入れステンレスでキャンニングしている。
セメンジ~ -Jレは高磁東密度を持つ舷 制御棒用電磁石の磁性材としては感化
性初で吸着力は強い，しかし残留磁束 力と保磁力が小さく，高磁東密度のも
密度も高<.スクラム解故時聞が長く のが要求される。
なる。そのため，エンドプレートの下 パー 7 ロイは保磁力が小さく，スタラ
に色!r-込E型 の プ レ ー ト を 入 れ ， 磁気 ム解放時閣の仕棟を満足したが .li量東
6 回路にギャヲプをつくり.スクラム解 密度が低いところで飽和してしまい，
放時間の調整をしていたものと考えら 吸着力に余裕がなかった。
れる。
Table3.1
ム?
1969(44年)1 2月より順次使用1965(40年 11 1月より順次使用1970(45年)4月まで使用
J A E R I - M 8 1 3 7
3.2 2 fflitttf ( a - 9Pi ) O J S S
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- 3 5 -
JAERI-M 8137
と対策を講じた o
3.2.2 ~量性材(ヨーク材)の選定
制御棒用電依石の舷性材としては，非常に高い透敏率を有し俗化力が小さ L、(励依電流が少
ない)とともに履歴損失が僅少な材料が望ましい。しかし実在する高透織率金属舷性材は.一
般的に高い依束密度を得られる反面，保舷力 (AT)が大きく浅留般東密度(銭留健気)が高
L 、。したがって電後石の吸着力は大きくなるが，スクラム解放時間の仕鎌を満足しなくなる。
制御俸用電磁石特性として，吸着力 l立大きく，スクラム解放時間は短くという相反する仕様を
満足する電敏石を得るために，バラメータスタディを実施した。
敏性材の選定にあたっては高い磁東密度をもち，保舷力に対する彼束密度の立上りのするど
い特性があることを条件とした。以上を考慮して初め珪素ー鉄合金のなかから 1%詮素鉄(L
SS)とセンバーシル (SPS・3%珪素鉄}の 2種，コバルトー鉄合金のセメンジュール
( SME ・2%V， 49 %Co )及びニッケ Jレー鉄合金のセンデルタ(N -5 0・50 96 Ni )
の 4種の磁性材を選んだ。 Fig.3.3参照 制御俸の使用条件から敏性材の耐蝕性を考慮する
と，珪素ー鉄合金は問題があった。つまり実型車な腐蝕防止には，キャンニングをして完全密封に
する必要があった。しかし中性子吸収体の駆動にボー Jレねじを使用するため，電磁石の中央に
孔をあけ，中空繕造となった。そのため構造が複雑となり完全気密のキャンニングはむずかし
いとの判断から，珪素ー鉄合金の採用を断念した。結局磁性材としてコパ Jレ卜ー鉄合金のセメ
ンジュールとニッケルー鉄合金のセンデルタの 2種について，種々のパラメータ・スタディを
実施し，その結果により電彼石用儀性材として選定することにした。
セメンジュールはAMF製制御俸の電依石敏性材と類似し，吸着刀特性が優れた敏性材であ
る。またセンデルタは米国， AME S Labの研究用原子炉 (ALRR，CP-5型)の制御
練用電舷石の磁性材である Ferroni (4 9%Ni， 519桓Fe)と顛似し，スクラム解放時間
特性の良い敏性材である。 ALRRの制御俸のスクラム解放時間は 15 -2 0 msecである。
Appendix 2 参照
3. 2. 3 特性向上のためのパラメータ・スタディ
電依石の特性向上のために，電磁石の性能を左右する主な備成要素である敏性材，コイル巻
数，エンドプレー卜及びスペーサの材質，厚さの組合せがスクラム解放時間及び吸着力特性に
与える影響を測定した。
官UI.石特性の目標値を
1) 吸着力特性 3 0 kgまで励般電流に比例すること。
2) スクラム解政時間 負荷 15kgのとき 15 msec以下。
とした。電依石特性に影響をおよぼす事頃として，下記の婆困を考慮した。
1) 依性材{ヨーク材)
セメンジ~ -Jレ，センテ・Jレタ
2) スペーサの材質とi事さ
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3) エンドプレートの材質と厚さ
8U8-304
Brass
4) コイル巻数
1000t. 2000t. 3000t. 4000t
以上の要因を組合せ，電依石の試作試験を実施したが，いずれも目標値を満足する結果は得ら
れなかった。吸着力特性はいちじるしく向上したが，スクラム解放時閣は基準値を大きく超過
し，制御俸用電磁石にはならなかった。選んだ敏性材のセンデルタ及びセンメジ a ールは高透
倍率，高感東密度を有すると同時に残留舷気も高い。残留健気の影響をなくしスクラム解放時
間特性を良くするために，スペーサとエンドプレートの材質や厚さの組合せを替えて，その効
果を期待したわけであるが，満足した結果を得られなかった。
電催石の幾留信気をいかに低減させるか';;'J スクラム解放時間の特性向上の鍵であり iその
ための調査研究の結果，鋭気回路中に空隙をつくることによって，残留俗気を低減できること
が明らかになった。その原理はリング状係性体を最大保磁力 Hmまで舷化したときの減磁曲線
をFig.3.4とすると. Hmまで磁化したあと磁化電流を断つと依性体の磁束密度は Bmから
Boまで下降する。 Boは残留磁束密度(残留舷気)，そこで磁性体中にわずかな空隙をつく
ると依束密度は Boからさらに減少して Bdになる。敏性体(舷気回路中)中に空隙をつくる
と筏留磁気をかなり小さく抑えることができる現象である。
以上の調査研究の結果をもとに JRR-2としては，依気回路の一部，ア 7 チ a アの吸着面
を同心円状に切開IJして空隙をつくり，残留磁気を減少させる工夫をしてスクラム解放時間特性
を向上させることにした。
実験は舷性材センデルタとセメンジュー Jレについて，健気回路中の空隙の大きさをパラメー
タにして，コイル巻数とスクラム解放時間の関係を保磁力 600ATで実施した。
実験用電磁石.7.チ z アの形状は Fig・3.5のとおりである。
健気回路の空隙はアマチュアの接触面を刷り込んでつくり，その削り込み債は 70ttxO.13
d . 7 0世xO. 1 8 d及び 709>XO.29dの3種である。
実験の結果は Fig・3.6のとおりで，スクラム解放時間特性はセンデルタがセンメジ"-)レ
より優れていることが確認できた。またセンデルタの吸着力特性はセメンジ"-)レより劣ると
は言え，設計目標を十分に満足しており，原子炉制御俸用電儀石の敏性材として優れているこ
とが線認できた。
先の実験の結果をふまえて，係性材センデルタについて空隙の大きさをパラメータに，コイ
Jレ巻数 1000Tの条件で，敏化力{励磁電流}と吸着力及びスクラム解放時間の関係を測定
した。 舷気回路の空間車のっくり万は前の実験と同織であるが，深さを O.1 d， O. 1 9 d • 0.32
dの3極とした。
実験結果は Fig・3.7及び Fig・3.8 のとおりで良い結果が得られた o 実験の電依石特性図
からもわかるように，保健力 300AT.空隙 0.32d程度で設計目標値を十分に満足する原
-37-
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怖"磁化力 (H)
F i g. 3・4 空隙を有するリング鉄心とその減磁曲線
77チュア
寸dトギ判プ(磁気回路空隙)
F i g. 3・5 実験用電磁石・ア 7 チ概略図
-38-
JAERI-M 8137
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-39-
JAERI-M 8137
子炉制御俸用電盛石が製作できることが確認できた。
制御俸用電磁石の仕様を満足する電依石が製作できることが縫認できたので，改良型制御棒
の電依石取付スペースの制限と電依石電源容量の兼ね合いを考慮して，コイル巻数を減すこと
を検討した。保舷力は励磁電流とコイル穐数の績であるので，励磁電流の規定値を 400mA
と定め，保織力 300ATからコイル巻数を690Tとした。励般電流が大きい場合コイ Jレワイ
ヤの電流容置と発熱が問題と江ったが，コイルワイヤの径を 0.1砕から O.8世に変更すること
によって解決し，ワイヤ径を太くすることによって直流抵抗が小さくなると同時に機械的強度
も憎して全てに好都合となった。確認実験の結果も良好で，十分に仕嫌を満足することが催認
できた。
あらかじめ電磁石とアマチュアとの接触面にスクラム解放時閣の調整用の空隙をつくったこ
とは，酸化膜の形成などの経年変化の影響を少なくするなど二次的効果をもたらしている。
3.2.4 電気絶縁材料の選定
1) 続要
電磁石の寿命を決定する主な要因は，電気絶縁及び彼性材，特に吸着面の健全性である。そ
のため電気絶縁材と磁性材の選定にあたって耐放射線性，耐水耐湿性及び耐蝕性について実証
試験をおこなった。
電磁石の電気絶縁劣化の主な原因は，放射線照射によるコイルワイヤ，リード線の被覆材，
モールド樹脂などの絶縁体の劣化や水滴や湿気による劣化である。電気絶縁劣化防止対策とし
て巻線，リード線及びモールド樹脂の対放射線性の確認試験を実絡し，また電磁石を気密構造
とするなどの対策を設計にもり込んだ。
電気絶縁材の耐放射線性は電磁石が稼動する位置で，原子炉運転中の線量率が 10・R/hで
あるため，積算照射畳で 2x 1 O. Rまで耐えるものとした。電線石の電気絶縁材としてはコ
イルワイヤ，リード線の被覆及び励依コイルと ON一MG検出素子のコァ及びモールド樹脂な
どである。電舷石の電気絶縁材の選定には，原研高崎研究所が動力炉・咳燃料開発事業団から
「高速炉の計装.α-rケープ等に用いる耐放射線性絶縁材料j の受託研究成果である， r電気絶縁材料等の耐放射線の評価J(1972.3月)が大変参考になった。
コイルワイヤの絶縁皮膜として 5種，モールド樹脂として 5種を選び，それぞれコパルト-
6 0線源による T線照射試験を実施して，耐放射線性の確認をしたのち電磁石の絶縁材として
エポキシ系樹脂を選定した。
2) コイルワイヤの絶縁皮膜材の選定
コイルワイヤの絶縁皮膜材として 5種を選ぴ，耐屈曲性，耐摩耗性，捻回及び破捜電圧など
放射線照射前後の機械的，電気的特性の試験を実施した。その結巣， JRR-2の使用条件な
ど総合判断をし，絶縁皮膜にポリアミド・イミドイナメ Jレを使用した，<'グネットコイル lA
1 W )を選定した。耐放射線性を確認したコイルワイヤは Table3.2のとおりである。
-39-
J A E R I - M 8 1 3 7
Mi- yy=.->\, (SME) Fe -Go
• k y f * ^ (N5 0) F e - N i
5000
F i g . 3 - 6 R * E © + ' - r y f m t ^ t ^ t i o n O u g » i 7-v 7 Ais»«fiai©iffl«
- 4 0 -
Gap 0.13
Gap 0.18
Gap 0.29
8 1 3 7 JAERI-M
90
(N50) Fe-Ni
起磁力 600AT ______~
ー-/Y"-r一一，
センデりレタ80
70
60
50
40
30
20
(uωωE)
E官制帽接
4h巾
hu円
10
5000 4000 3000 2000 1000 。( T )
吸着面のギャップ変化にともなうコイル巻数と
スクラム解放時間の関係
-40ー
コイル巻数
F i g. 3・6
J A E R I - M 8 1 3 7
B-0¥i N50 m S S i^KTV-h SUS304
n^gSfc 1000T — —A d: 0.1
100 200 300 400 e m t> (AT)
P i g . 3 • 7 * ? 7 A » l | » t t
500 600
200
180
160
140
=2 120
•R 100
* 80
60
40
20
0
(ftffiffl 12mm/fnin
_L _l_ 100 200 300 400
& m x ( A T ) Fig. 3-8 »#£##.
-41-
500 600
JAERI-M 8137
(uωω自)
|ヨーク材 N50
dJ 電磁石 1エンドブルート SyS304
|コイル巻数 1000T
A _ -!J.- -A
--~ @US-304)，g/d :0・1
/ /A
'" --r、一一心/ ~，..---o--- -Z60
1話法4 lt、h k
20
。 500 300 400
起時力 (AT)
Fig目 3・7 スクラム解放時間特性
600
g
白
Uの，4“
‘目(s) 宍 100
判事 80
60
アムスラー引張試験
機使用 12mmパmn
20
。300 400
起 磁 力 (AT)
F i g. 3・8 吸着カ特性
-41-
600
J A E R I - M 8 13 7
T a b l e a 2 £ W Ltz o -i JV n A +
•7 7* y h 7 4 Yffig « 8 t « « t t ' ( « 6 f f l H r « 6 « 6 i ; R )
ie *§• *& ® tt *4 107 10' 10'
2 3 5 2 3 5
© A I W ^ ' J T i M S F
© A I W ^ ' J T i M S F
© A I W ^ ' J T i M S F
P E W J I S C3210
# IJ X X -f Jl/ P E W J I S C3210
# IJ X X -f Jl/
P V F ••# U t" ^ J l ' ^ l J l ' 7 - JU P V F ••# U t" ^ J l ' ^ l J l ' 7 - JU
D G C J I S C3206
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]AERI-M 8137
Table且2 検討したコイルワイヤ
7 グネットワイヤ品名 耐放射線性{使用可能線鼠 R)
10・ 109
記号 絶 縁 材 料 3 5 2 3 5
。-一
AIW ポリアミドイミド ー. ー・
。ポリエステルP E W C
]IS C3210
PVF ポリピニ Jレホ Jレ7-)レ
DGC 二重ガラス]IS C3206 。ISW ポリイミド ---#_~~・
( IMW)
注
アミドイミド系のAIWは 5x 109 Rまで巻付以外の特性がすべて，ポリイミド系の
ISWに対応する値を保っている。また¥1 Wは自己径巻付のような激しい変形を与え
なければ. 5 x 1 0・Rにおいても 1SW以上の強さを保っている。
コイルワイヤAIWは自己径巻付のような激しい変形を加えられなければ. 5 x 1 09 R
(常温)の照射量においても，優れた強さを保つことが催認、された。電舷石の励副主コイルの大
きさから，激しい変形が加えられることは無<..仕様を十分に満足するものとして採用を決定
した。
3) コイルワイヤ AIWの耐放射線性
選定したコイルワイヤAIWのコパルト 60線源による T線照射前後の諸特性試験結果につ
いて報告する。この試験によってコイルワイヤAIWの耐話:射線の確証を得た釈である。
照射試験試料はコイルワイヤ (AIW)0.8¥f>(励儲コ")レ用}及び 0.1¥f> ( ON一MG検
出コイル周)の 2極に.r線邑 5XI07.....5xlO・Rを照射して，その前後の破嬢電圧，
摩耗，捻回及び可とう性などの特性試験を実施した。その結果はTable3. 3 のとおりである。
試験結果の概要を以下に迩ぺる。
(1) 敏線電圧
0.8fl.0.l世ともに T線照射により，破線電圧が若干低下する傾向が認められる。
(2) 耐摩粍性
T線を 1x 1 0・R照射しでも耐摩耗性の低下は認められなかったが. 5 x 1 0・R照
射すると急微な低下が組められた。
(3) 捻回
--42-
J A E R I - M 8 1 3 7
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-43-
]AERI-M 8137
T線を照射することにより皮膿の密着性は除々に低下し始め. 5 x 1 0・R照射すると
未照射品と比較して 30%前後の低下が認められた。
1') 可とう性
T線を 1x 1 0・R照射すると皮膿に惑影響をおよぼすようになり. 5 x 1 0・R照射
すると 0.8'/>は 3倍径で. 0.1世は 3%以上伸張すると亀裂が発生するようになる。
以上の結果であるが，励磁コイル .ON一MG検出コイル共に樹脂によってモールドされ，
ヨーク内に密封されるため(2)，(3). (4)の結果はコイルに悪影響をおよぼさないと推定できる。
4) 励磁コイル .ON-MG検出コイルのモールド樹脂の選定
励厳コイルには絶縁強化と耐湿，耐水性をもたせるため， ON一MG検出コイルには規則正
しく依気回路中に，コイルがセットできるよう樹脂をモールドすることにした。モールド樹脂
として 5種の樹脂を還ぴ，電気絶縁特性，耐水性などについて照射前後の機械的，電気的特性
を検査し，耐放射線性の確認をした。その結果住友 3Mのスコッチキャストレジン#25 0と
エピホーム R2 4 5 0を選定した。
試験したモールド樹脂
① スコッチキャストレジン #250
② スコッチキャストレジン #252
③ スコッチキャストレジン #282
④ エピホーム R24 5 0
⑤ エピホーム R24 4 0
耐水性の確認は樹脂をモールドしたコイルを 650
Cの温水の中に 24時間以上浸し，電気絶
縁試験を実施して確認した。
5) 励敏コイル .ON一MG検出コイルのリード線の選定
励磁コイルと ON一MG検出コイルのハイメチックシール端子までのリード線の条件は，耐
放射線性はもとより耐熱性が要求される。これは電磁石組立巌終に樹脂を注入するためである。
倹討の結果，絶縁体ポリエチレンに電子線照射加工を錨し，架婦させ耐熱性，耐亀裂性を著し
く向上させた，イラックス電線A(住友電工}を選定した。この線材は耐放射線性はもちろん
のこと .320-3800
Cの半田ごてに触れても絶縁被覆が溶けない程耐熱性が優れている。
電儲石に使用するにあたっては，イラックス電線のリード線にさらにガラス布チュープを被せ
て保護をした。
3.2.5 電彼石の腐蝕対策
官E依石の腐蝕特に吸着面の腐蝕は，吸着力特性に直接影響をおよぽし，寿命を短縮する要因
となる。そのため電磁石構造材や係性材そのもののが耐蝕性に優れていること，あるいは電依
石の構造上の腐蝕防止対策を講じなければならない。
耐蝕性の61認のため先に選んだ敏性材，センデルタとセメンジ""-Jレについて腐蝕実験を実
施した。腐蝕環績として大気中，水道水中. 5%温水中及び 5%温水噴霧中の 4条件の中での
発鯖試験を実施した。その結果ニッケル・鉄合金である 0'.γデルタが耐蝕性に優れていること
が信認できた。敏性材そのものが耐蝕性に優れていることから，ヨークそのものを励俄コイル
-43-
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(回} 【回)【皿皿世】 (R】 径 厚さ り径 (KV) 1倍 2倍 3倍 4倍 5倍 3% 5% 10% 15% 1倍 2倍 3倍 4倍
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未照射 且806 0.033 凪872 (IO.O) (0) ω) の〉 (0) (ω (226 ) 008 )
5 x 1 07 10.2 。。。。。 。。。。 616.8 110.3
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5 x 1 O' 10.4 4 3 2 。。 。。。。 181.3 80.0 0.806 0.033 0.872 ( 8.0) (5) (5) じゅ (2) ω) (0) ( 69) ( 75)
未照射 0.100 0.011 凪1225.9 。。。。
( 5.4)
5 x 1 07 0.100 0.011 0.122
5.2 。。。。( 5.0)
0.1 1 x 1 O' 0.100 0.011 0.122 5.7 。。。。 一【5.0)
5 x 1 O' 且100 0.011 且1225.6 3 3 3 3
( 5.0)
燃合せ 供試コイル 5ケ中のキ裂発生 供試料 5本中のキ裂発生試 供試コイル 5ケ中のキ 往復式摩耗6 GL=200mm
法 コイル数 糾数 裂発生コイル数 回測定の平均
5本側 }内はPH判定によるも PH判定によるもの 値 2本測定の平
定の平 の 〉内は最 均値
均 小値 { 】内は.
( )内 巻付測定は常温中 小値
は最小
値
」ーーー
Table3.3
よ
J A E R I - M 8 1 3 7
* « S © » f P c * f c r>xit, -fe y f * J ( i - » *»>#&& < ( Ni - 5 o $ ) . S t t * 1 * : * *
7 4 ^KKiBlBtticftftfc^SSiH ( S U S - 3 0 4 ) « f f l U i ^ .
3.2 6 S«5©M?8&36
S£».&«£<!: Lfco mffifltjit-rsfctoicaaa -f #.DcON-MG$!ffi=M ^© 'J - K«
ifl-gBtCgSHIlBJfCli, ^ - > f- » * is-^ffiTZ&m b, #*<!:© RHUS-ft'-AC J:*
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127 ON-MG&aj8§©l§838 J RR-2©Sdffli#!i«tBl5CJ;TCx^ 7AjgT<* ( tt^KiKft) «•©#, fiiLtfi
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T v f . T a i i , itaft-?-ti;en©ttjg(;*»-it5«ffiSE©«si?©iE{t©»#-&7tj-t, *®n ^ o a a - O ' / H y*a*£fb-f 5tt«£fUffl-rs, «&£#:£*$« L O N - M G ^ W ®
- 4 5 -
JAERI-M 8137
等の密封容器とすることができ，キャンニングの必要がなくなるので加工工程が少なく，製作
が容易になる二次的効果が得られる。以上の結果から改良型制御俸装置用電依石の係性材とし
て，センデルタ (N-50)を録用することに決定した。
電依石の製作にあたっては，センデルタはニッケル分が多く(Ni -5 0 % ) . 母材が軟か
いため表面保護のためにハードクロムメッキ処処を行なっている。
その他の構造材の端子部カパー，エンドプレート，ア 7 チュアのベローズ，ピス及びロック
ワイヤ等には耐蝕性に優れた不鋳鋼 (SUS-304)を使用している。
3.2.6 電依石の気密対策
電磁石の絶縁劣化は湿気及び凝縮水によることは明らかであり，絶縁劣化防止策として電依
石を気密纏造とした。気密構造とするために励依コイル及びON一MG検出コイルのリード線
と外部との接続個所には，ハーメチックシール端子を使用し，本体との聞は電子ビームによる
シール溶接とした。エンドプレー卜部もシール溶接構造で完全密封とした。ま t$¥-部との接続端
子もカーJレコード接続後に樹脂をポッテングし防水，防湿処置をする構造である。
(1) 電磁石の気密度
1 x 1 0-・atmcc/sec以下(エチレングライコール法}
(2) ハーメチックシール規格
NEC A313 半田メッキ仕上げ}
電流容量 5A
絶縁低抗 100000MO以上 (DC500V)
耐電圧 800V
コパー :鉄(54%) .ニッケル(29% ) .コパル卜(1 7 % )合金を使用
3.2.7 ON一MG検出器の開発
JRR-2の制御棒は電磁石によってスクラム落下体(中性子吸収体}を吸着，懸垂して位
置制御をおこない，原子炉に異常事態が生じたときには電磁石の励舷電源を断にして，スクラ
ム落下体を炉心に重力落下させる構造である。このため電舷石にスクラム落下体が吸着あるい
は離脱の状態であるかどうかを確認する必要がある。この確認をON一MG検出という。
旧制御様でのON一MG検出はリミットスイッチまたはリードスイッチを用い，機滅的方法
で検出していた。
これらのスイッチ頬は完全な気密構造でない上に，電依石の使用爆墳は重水蒸気を含んだ高
温度ヘリウム雰囲気であるために，しばしば腐蝕や般化などによる導通の劣化や電気絶縁劣化
等による ON-MG検出系の故障が多く生じた。高温度環境下において使用する電気接点は，
完全な気密構造として絶縁劣化防止対策を講じなければならなL、。機械的方法では完全な気密
帯構造とするには，技術的に問緬があり .ON一MG検出方法について検討を行なった。
調査検討の結果，電磁石の依気回路中に直交するように，もう 1つのコイルをセットすると
7'7 チ a アの吸着，四位脱それぞれの状態における電舷石の敏界の変化ω影響をうけて，そのコ
イルの自己インダクタンスが変化する性質を利用する.無接点方式を係用しON-MG検出の
-45-
J A E R I - M 8 1 3 7
S t , i l O M * i ; A C 1 0 V , 4 0 0 Hz ©$ffiffl€fi£ffif/tR<&ffl UrgeS b , It 425 ft
m t J . c:©&tBtiE©*/jNicj;-pTKg^iiflfc^£«iSrb, •en^nicjSbfcffij&m>j«-# T 7 y 7 - a ^ * t - S ^ f t t r » 5 o
| l l i 3 ' ( * | H ! x f A > ( N - 5 0 , 5 0 « N i ) ©3T(C0. 1 > © A I W 4 1 1 0 0 T ® 3 - f J u i * ^ « - 7 j ^ 3 ( T M H . 5 « M o , 7 9 « N i ) O ^ T C O . 1 PfflA I W4-1 3 0 0 T © = M ^ £ i f i 5 i J c g g S L , *8&5ft©!Sffi(-fflj&*Tv^ . r o l l , » K © t t ^ CJSUT, 1 5 0 ? " ^ y*#StIiJ(ftfCgfl;-f S <fc 9 I5:tt U S 5 .
i i 8 ON-MG&ffigl©#*!&£Sift ON-MG&Wi£©«i3cf:i:Fig. 3.9 © i f c ' J T * 5 . F ig- 3.9 C*il>-C«i8S©l5lua«fle«^^t- •» I ' T y / i ^ i f e s n J . C f t f i i & i l i :
g | i - j Ki««ErtcH^snfciISi<»©^ffl3>f ;nc — S©3?«t«E«-Sa#E|]SnU
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JRR-2-Pffi/Bl,ToSON-MGtfcffl£tt, « « 5 © a « « « E 4 0 0 m A © t ^ , &ffi H JislC&H*-- y I-£0 AC 1 0V, 4 0 0 H z &WJ11 L"tO£o COfijBSdJtEHOFF -MG©B#. **JDC 1.5 V. ON ~MG ©«$*•) DC 1. 0 VT", H i t LTiift 0. 5 V£'f§T l> 5o U / - c # ^ T g ¥ « E < & D C 1.2 o V l C I S S b r , tfcfla«E£ifc&L*©*'J\lcj; o-C'J u-- t « i f P $ - a - 7 ^ / f i S J b t i ' 5 . ON-MG&ffllSttfi Table 3 4 , F i g . 3.1 0 © £ t»-0 t*-5o «* . -S t t J iON-MGt t f f l3 ^ n o t t l ^ O N - M G ^ i O F F - M G ^ O l S t t l « E © ^ A « 3 5 a $ a ± i c / j 5 J; 9 C U T O 5 =
3.a9 B H B S I * © * *
- 4 6 -
JAERI-M 8137
耐久性と信頼性を高めた。
無接点式ON一M G検出方法の原理は電磁石内の依気回路に直交する位置に検出コイルを国
定じ，このコイルにAC 1 0 V， 4 0 0 Hz の検出用電源を抵抗Rを通して倭続し，電依石内
儀東の変化による検出コイルのインダクタンス変化を抵抗Rの両繍に生ずる電圧降下として検
出する。この検出電圧の大小によって吸着か離脱かを判断し，それぞれに応じた接点出力を得
てランプ表示をする方法である。
検出コイルはセンデルタ(N -5 0， 5 0 % Ni )のコアに 0.1.，.のAIWを 11 0 0 Tの
コイルとセンパー 7 ックス(TMH， 5 %Mo， 79 % N i )のコアに O.1 '/>のAIWを
1 3 00 Tのコイ Jレを直列に後続し，電磁石内の底面に組込み77チ z アの吸着，揮監脱の状態
に応じて，自己インダクタンスが規則的に変化するよう設計しである。
3.2.8 ON-MG検出器の構成と動作
ON-MG検出器の構成は Fig・3.9のとおりである o
Fig.3.9において電磁石の励磁電流はマグネットアンプから供給される。これは本検器と
はjjl)ユニットになっている o ON一MG検出器は発振ユニット，比較ユニット，電源コーニット
及び検出コイルによって布陣成される。
発振ユニットは電磁石内に固定された直径 1閣の検出コイルに一定の交流電圧を常時印加し
ておき，検出コイルの自己インダクタンスの変化を電圧の変化に変換して取り出す目的で使用
する a 電圧変化は検出コイルに直列に接続された抵抗 R2 の両端の電圧変化として検出してい
る。このユニットは出力周波数，振幅ともに安定であることが肝要で，回路車構成上最も大事な
ユニットである。
比較ユニットには基準側入力と検出側入力とがある。
基準側入力は 7 グネットアンプの出力{励磁電流)に比例した電圧{励磁コイルと直列に継
がれた抵抗 Rl の両端電圧)をアンプAl で必要な基準レベルにされる。検出側入力は電磁石
に7<'チ 2 アが吸着あるいは，離脱によって規則的に翻コるR2の両端電圧を整流アンプA2 で
直流レベルに変えられる。それらの信号が比較ユニットに入り，比較回路A3 で両信号を比較
し，検出側信号レベルが基準側信号レベルより高 L、か低いかに応じて，リレー(R Yl )を
ON-OFFさせて接点出力を取り出し，ランプ表示をさせてい"，， 0
JRR-2で使用している ON一MG検出器は，電依石の励磁電流 400mAのとき，検出
コイルに発信ユニットより ACI0V，400Hzを印加している。この時の検出電圧はOFF
一MGの時，約 DC1.5 V， ON一MGの時約 DC1.0 Vで，電圧差として約 0.5Vを得てい
る。したがって基準電圧を DC1.2品Vに設定して，検出電圧と比較しその大小によってリレ
ーを動作させランプ表示をしている。 ON一MG検出特性は Table3. 4， Fig. 3.1 0のと
おりである。なお設計上ON一MG検出コイルの性能を ON一MG時 ιuFF一MG時の検出
電圧の差が 35%以上になるようにしている。
3.2.9 開発試験の結果
電磁石特性.耐久性及び信頼性の向上を目的とした開発銭験の結果をもとに，電依石特性の
-46-
J A E R I - M 8 1 3 7
8 M
0FF-M3 150 CV3
, « ¥ « E 1.25 CVD
ON • MG 1.00 CV]
Moaai is - CA] ft ttJ « E £ tt
n=« Cfttaa^)!
EZZZZ
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T 7 -Affl
e H M ^ OUT | (±i2v) l £ ; :
!U-s< h f g f i i - s- h
I
AC100V
F i g . 3 - 9 O N - M G & l i l i l © « l £
- 4 7 -
8 137 JAERI-M
CV) 1.50 OFF.ID
設定点
(
〉
)
CV)
(V)
1.25
1.00 ON.MG
出師、週部
MG励磁電流... [A)
検出電圧特性
.-.----ーーーーーーーーーーーー-、; (基準側入力)
工予>，-，A崎>-i旦瓦ト・4接点出力
t----tT-与診屯Z4LLIEI (検出側入カ
L [比較コニ汁)(1ch毎〉」
γ一二ごアコuγk士削 lt':: I ~(~幼U立""">1 1_1 . に.JI Lin I f三シ...- r---------， I ! ト→電源ユニツト i
発振ユニツト
仁 --1¥ご... 一一一-一「ACl00V
励磁電流検出用抵抗検出用低抗
f目
マグネット
ON-MG検出器の構成
-47-
F i g. 3・9
J A E R I - M 8 1 3 7
T a b l e 3 - 4 ON-MG&itifttt
m&mm ( A ) « E (V.) H E (V.) © S E ^ ( V S )
;"-"—fey-7—i? V,/V,xi00(«)
0.1 0.12 0 0.1 1 8 0.0 0 2 1.7
0.2 0.1 7 3 0.1 5 9 0.0 14 8.1
0.3 0.3 3 1 0.2 6 3 0.0 6 8 2 1.0
0.4 1.3 1 3 0.5 7 7 0.7 3 6 5 6.1
0.5 4.2 0 9 1.8 8 7 2 3 2 2 5.5.2
0.6 6.1 2 0 3.4 1 7 2.7 0 3 4 4.2
0.7 7.0 2 3 4.3 6 6 2 .657 3 7.8
0.8 7.4 3 3 4.8 2 0 a6 i 3 3 5.2
0.9 7.7 21 5.0 7 8 2 6 4 9 3 4.3
1.0 7.7 7 2 5.2 7 0 2 .520 3 Z 2
10
8
> ^ 6
w its?
2
0 02 0.4 0.6 0.8 1.0
m&^mmmm (A)
Fi g. 3 • 10 ON MQ*tt l# t t - 4 8 -
JAERI-M 8137
T ab 1 e 3・4 ON一MG検出特性
励磁電流 77チュア無 アマチュア有 77チュア有無 Jマーセンテージ
(A) 篭圧 (V，) 電圧 (V.) の電圧差(V，) V，/V ，x100 (%)
0.1 0.120 0.118 0.002 1.7
。目2 0.173 0.159 0.014 8.1
0.3 0.331 0.263 0.068 21.0
0.4 1.313 0.577 0.736 56.1
0.5 4.209 1.887 2.322 5.5.目2
0.6 6.120 3.417 2.703 44.2
0.7 7.023 4.366 2.657 37.8
0.8 7.433 4.820 3.613 35.2
0.9 7.727 5.078 2.649 34.3
1.0 7目772 5.270 2.520 32.2
10
8
aυ
(〉)
auτ
出
嗣
肺
門
町
喧
2
。 02 0.4 0.6
電磁石励磁電流 (A)
0.8 1.0
F i g. 3・10 ON MG検出特性
-48-
J A E R I - M 8 1 3 7
i«Stt£K©J: 9ic*«6fc„ (1) e«A 4 2 OAT (2) R * * m 1 4 Okg (3) x?7A$ftBf|ifl K«^A«5 OkgfflS®a«*«ffl<!:^ 5 Omsec KXT f t i> «±©1#«:*fco««S«-»tt-f Sfca&lC, H»®ISffllIiEa^^llJfibfco afP*«5©
iftD-fttili Table 3.4, F i g . a i l & y : F i g - a i 2 T-*5„ SSgifflfeSli Fig • a 1 3
««£©&ftflSE»l*©£*£% t ic , &ai!S!lffli»ffl««S©*IS;tttt«*Table a 5 , Fig- a 1 4RtfFig. a 1 5 ©J; 9 i : « S l , 85$; CSf&StT^-? =.T ) fift: bfco *© iRfttii Fig. a i 6 ©<t JsOSSfe*So
8 S o ? %-S;coo-cB&#ftt©HliEae*IIS6 bfco aBKiSflSSica'f^ l- 6 0«ag c i o , r i * 5 x i o ' Rfe««b, M fBtigc faCfflittt fflaijs u/co -&©&* (iHMSfttt. ON-MG<*ffli|#tt(.^-rnfeg<b'i< . ffli&fctttlCftft-tO 3 Ct #(!&-*?# fco Table a 7 #H
3.3 *—;ua—K
a a I « g iHffll*©««5lcenB«flE£0JJn b, ON-MGttffl<f^*£]SI-r«'ir-y-'Hii*&W«S!,
asa©ffl^T-c*«5©±TI!iicUfcA^r««Wj:W*ai!i*t5SJffi^^ttrffiffi*n 5 . <*SgJli))#.:*i>-xtCT-£ 5 i i f r - y j i - t * - * S - y : f c ( ) s l T * - J i ' 3 - l ( i t i ) .
jgufco *©s*«f f l * (N : *+ i>c iBS£-ra* - - ' i '3 - K^m^-c^/co
112 «&©££ ij-ji,a- K(±*7 'J y?", if-?* fat} >< 4 y t-'W^bfl|l&$n6o * - * 3 - KC fft
fifcl »*©+&. 4>ttf qftiRft©* h °-?©l*«^e>, n 4 ^ g 7 0 ~ 8 0 p , 1 1 1 5 0 ~2 0 0*», #ft8 7 0 i i t ( J 4 . 4fcy-^^»«««<!fSate««©«KI**ttl i 1 ~2 x 1 0 1 0 RiiS£@tS$£ btz*
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-49-
1AERI-M 8137
目標値を次のように決めた。
(1) 起舷力 420AT
12) 吸着力 約 140kg
(3) スクラム解放時間 吸着力が 50kg相当の励依電流のとき 50 msec 以下とする
以上の特性をもっ電緩石を製作するために，実機の試作実証試験を実施した。試作電依石の
設計仕様は TabI e 3. 4 • Fi g. 3. 1 1及び Fig.3.12である。試験の結果は Fig.3.13
のとおりで目標値を十分満足する電鉱石が製作できる確証を得た。
電磁石の試作実証試験の結果をもとに，改良型制御俸用電舷石の本設計仕様をTable3. 5.
Fig.3.14及び Fig.3.15 のように決定し. 8式(電磁石とア 7 チュア)製作した。その
特性は Fig・3.1 6のとおり良好である。
8式のうち一式について耐放射性の実証試験を実施した。試験は電舷石にコパJレト 60線源
により. r線を 5x 1 08 Rまで照射し，照射前後の電依石の特性等の測定をした。その結果
は電磁石特性， ON -MG検出特性いずれも変化なく，耐放射性に優れていることが確認でき
た。 TabI e 3. 7 参照
3.3 カールコード
3. 3. 1 lft 要
制御俸の電磁石に励磁電流を印加し， ON一MG検出信号を伝送するケープルは高放射線，
高湿度の環場下で電磁石の上下動にしたがって機械的な伸縮運動をする苛飴な条件で使用され
る。伸縮運動がスムースにできるようケープルをカールさせた(以下カールコードと言う}。
カールコードの耐放射線性，耐摩耗性など電気的機械的特性の確認のため，試作実証試験を実
路した。その結果使用条件を十分に満足するカールコードが開発できた。
3.3.2 材料の選定
カールコードはスプリング，ケープル及びパインド材から構成される。カールコードの寸法
は制御棒の寸法，中性子吸収体のストロークの関係から，コイル径 70 ~ 8 0酔，胴長 15 0
~2 0 OJlJl，伸長 87 O IlJlとなる。またケープル被覆材など電気絶縁材の耐放射線性は 1~2
XI010R程度をg標とした。
1) スプリングの検討
スプリング用素線には断面形が九の中空.中実，断面形 L型 .U主~ ，弦型及びテープ状のも
のが考えられた。
それらの加工性，ケープルとの共存性などの検討結果，スプリング素線にはステンレス鋼線
を使用することに決めた o スプリング素線径世 1.6~ 3. 5 ，スプリング外径 5 5 JIJIと70 JIJIの
スプリングを試作し，スプリング特性を試験した結果，スプリング素線径は酔1. 0~1.3 のも
ので良いとの結論を得た。
2) カールコード芯線の選定
カールコード芯線の導体は 0.5J1r(20/0.18)，錫メッキ軟銅線とし，その絶縁被覆材
-49-
J A E R I - M 8 1 3 7
T a b l e a 5 & ft= W, K 5 ft $ S
9 g m m ftfflfl.aB*tt m. « 5 C ~ 8 0 C ftfflfl.aB*tt
Sffflfl H e it*. t l * i a 4 t t ' « * * - C B r . * t t ^ ¥ © »
ffiffl»t4 3 - 9 N - 5 0 ffiffl»t4 r -7 -f- =. r 8 U N - S 0 R 8 g B S U S - 2 7
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- 5 0 -
JAERI-M 8137
Table 3.5 試作電滋石仕様書
項 目 摘 要
使用外部条件 温度 5'C-80'C
雰囲気H eガスと重水蒸気を含む気体中で高 r.中性子等の放射線下
使用材料 ヨーク N -5 0
7 7チ晶 7 吸着部 N-5 0 保持郎 SUS-27
エンドプレート SUS-27 1 t .及び石綿
コイル ワイヤ 乱 SOBDGC 6 9 0 T
ボビン スコザチプライイソ#1 002
含浸樹脂スコマチキャストレンジ#2 5 0
IJード線 イラ ψ クス電線
ON-NG 素子 巻コア N -5 0
ワイヤ 0.15OPEW(ポリエステル}
モールド樹脂 スコ，チキャストレジン#2 5 0
性 能 直流低抗 4.5士 0.3Q
絶縁抵抗 1 0 MQ以上(D C 5 0 0 Vメガー}
絶縁耐圧 ACI000V 1分間耐えること
吸着力 DC600mA時 1 3 0 kg以上
スクラム解放時間 吸着力 50 kg時 ， 荷 重 15 kgにて 50 mse c以下
定格電流 DC600mA
寸法 ，構造 Fig.al1. Fig.a12の湿り
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J A E R I - M 8 1 3 7
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-51-
JAERI-M 8137
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F i g. 3・11 試作電舷石組立図
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F i g. 3・12 試作アマチュア組立図
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ft » A(K») - 15.1 36.3 662 103.8 134.0 157.0 167.9 175.1 178.1
(msec) - 55 13.8 25.0 35.3 433 45.7 46.7 47.0 47.7
F i g . 3 • 13 &ft?tfl£S#Ftt
- 5 2 -
JAERI-M 8137
200 アムスラー引強試験機使用
引張速度 50mm/min
150 吸着力特性
(
s
ふ古エ-ljj)
100 干司
朝早
言語
30
// zos z
、円~
10
。 。02 0.4 0.6 。白8 1.0
J子旦空30.1 02 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
吸着カ(K9) 15.1 36.3 662 100.8 134.0 157.0 167.9 175.1 178.1
スクラム解放時間 55 13.8 25.0 お.3 43.3 45.7 46.7 47.0 47.7 (msec)
F i g. 3・13 試作電儲石特性
-52-
J A E R I - M 8 1 3 7
Table a6 J g f l B H a f i O / a f t t t f f J f c f t
IB m. m s Sf € 18 S
N i 8 0. 1 8 % F e 1 5. 5 7 % Mo 4. 2 7 %
N i 4 8. 2 7 « F e 5 8. 3 6 « Co 0. 7 3 * S i 0. 1 9 *
3 •f >f m m 4 5 0 0 T 6 9 0 T
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- 5 3 -
JAERI-M 8137
Table 3.6 新!日電鍍石の設計仕織比較
l日 喧 a量 石 新 屯 舷 石
磁 性材 組成
N i 8 O. 1 8 % Ni 4 8. 2 7 ~
Fe 15.57% Fe 5 8. 3 6 ¥li
Mo 4.2 7 % Co O. 7 3 <1i
S i O. 1 9 <1i
コイル巻線4 5 0 0 T
6 9 0 T
直流抵抗(2 0 "cで)
52.11(l 4.2 7 (l
自己インダクタ ン ス
(77チ s ア付着 10 0 H zで測定)
0.8 6 H 。目 19 H
特性
吸着力特性 特性
スクラム解敏時 間 特 性 吸着力特性
Fig.3.1のとおり スクラム解敏時間特性
Fig.3.11のとおりーー
主要寸法 主要寸法 F i g.1 2. 1 3のとおり
~位石 o 5 8. 5 x 1 2 0 mm 電位石 O86.0 x 104mm
77 チ ~7 O 6 5.5 x 2 2 mm 77チ品 7 O 8 8目ox 3 0 mm
。ボールねじ使用のため中心に O1 9 mmの
孔をあけてある。 十-0@日
0 "7 7 チ~"7の中央偲には且 3 のギャザ
プをつけている。
量一間「v
ーイ一本一一千機~
Fi g. 3・14 電彼石組立図
-53-
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J AERI -M 8 13 7
Fi g. 3 • 15 T T - f ^ T f f l i
200 i-
§l5Siiffi 12 mm/in in
200 400 600 800 1000
S t i l t ( i nA) (I972.7.14.fflj£)
F i g . 3 - 1 6 I t B f i f t tt
- 5 4 -
1200
81 37 JAERI-M
"~.l， 1"JJI‘D ，匂邑... ".、， "勺.一-J..ft ~5C-.~一一
ιと立旦旦主と」凶。舎町
内
1 _.同"¥ tl r一向 .0-1
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守マ~.ア組阜圃"'・.?，'内!c/-..
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\刊日出血~，!......If、
:S.51.3.20 U 11I 1: 岡本原子 b衝突備え‘繍!tllllt・ 1L ・凋静~.
T'?チュア組立図F i g. 3・15
。-
吸着力特性
アムスラ 引張試験材使用
引娠速度 12mm/min
200
50
〆画、
u ω ω E '-' 150 E E 酒
盛4 11'
た100
0・出
R j/申
醤
1200 1000
0972.7.14.測定)
新電磁石特性
-54-
800 600
(i nA) 励磁電流
F i g. 3・16
400 200 。
JA
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電磁石の r線照射試験結果
tま験項目スクラム解放時間 (maecl 吸 着 力 (kgl ON-MG検出特性バーセンテージ (%】
励 磁 • 流 (mA 1 励 磁 電 流 (mA l 励 磁 電 流 (mA l
照射.量 400 500 600 400 500 600 400 500 600
。 29.3 38.7 44.7 84.0 1 ;; 1. 0 47.0 37.7 35.5
LOO"lO'R 2 9.0 38.0 43.0 1 0 4.0 1 6 4.0 42.0 35.7 34.6
L20"10'R 2 7.0 3 8. 0 4 1. 0 9 4.0 162.0 44.8 36.1 33.9
1.17"107R 2 6.0 34.0 38.0 102.0 158.0 41.4 35.7 34.5
帯電1.20"10・R 24.0 33.0 38.0 1 0 2. 0 1 1 1. 0 1 58.0 42.7 3 4. 9 33.4
備考 当~ 500 mA励径のとき，荷量(鉛プロ噌ク 1 検出特性パーセンテーグ(%】はON-MG検
をかけ確認。 出コイルの出力電圧の77チ=7無しの場合{
OFF-MG l V， .アマチュア有りの場合(7ムスラー試験機使用
ON-MG 】V，とすると
引張速度 50mm/m ( V， -V， l/V， x 1 0 0 = ( l%
と定義する。
400mA励磁時
V，=2V
V，=1 V
Table 3.7
ムUI
J A E R I - M 8 1 3 7
t l t i ! S t « i t t i : i t l t l ^ x f i / y / D ei,yjj* ( E P R ) <fcx 7 J ^ f f l 2 i 4 I ^ ftfo *ne.*«icr«*i. 2 x 1 o« RHW u assisPsgiRia&tt, (fejifitrCii'S^w^tt t « l ® a » . *«&«*>.£ <fc*«««<t$tt©««8£lgJ6 L t : i S i [ l I t t i B « g t f c c ( j T t .
&1*©SSSTable 3.8 . 3 .9 , 1 1 0 ©£ fc 0 ? * So ^ g l ^ g E W & t t l i 7"«©fia#H-i ^ t f t t W f t T Lttl^o te&ffiK 12 r » © ) $ « • : # £ < 4 5 t l < tt-5 A« £ «E l 0 0 V H T ©ffiffl*Eic:*.u^rP3H(ittOo
l l A l i l . 2 x i o ' R - C i f l C ^ 7 7 ^ i A i ^ f t i i f H ^ , *'fia£&T-(iS[BASf®< Jl ftffc5. E P R * * ( i « i 1 0 O®<oB&&&-C0Hkt>iK&? Z *
R€S£4*©«fci)&-ti-tl,fc U. ^ © I C f t l i a i S I t i i i a t .
1 1 3 S£ft&» & t t * ~ . > u 3 - K l i E P R t * 4 * * J ; 0 ^ . n®cD&m^7- m y f - Z i l J , -&©
>r--f *>*•*.-f 'J v T ' O ' M y K t « o '-f-f v K f - r o M f i i i , « t t W 8 ! t f f l « i ^ n o r i / ^ ' i S V i ' 1 ) 3 y * ' 7 X f - ^ i 8 2 i 4 S A C . S f l P * - ^ 3 - K©*i£ , t t « « T a b l e 1 1 l O t f c O T S ' S o
& f t * - / u 3 - h '©#1S*ft£t&. r«6)SWlS©*1lffiLTiBXtt, iWte*t«tt©6ta§£fc Ct£ ofco W « * f i a » « * - - " ' 3 - K £ F i g . 3. 1 7 ©Sa< -fe » I- L, 4 5@/-a-ffliiKT-« « < * « * * S o » » & * 4 0 0 O g T # i h l , t * « I I K * i * H / t S i * , a # t f e ( C » f i l i l^ t l<£A^>fco 4 0 0 0 | T ( ? ± U f c a S C r » * l i 9 W ( 4 8 x l 0 ' R > L f c & £ b i c { 1600 o@©<*«a»«-n*Lfc*«, (,^-rtifePfiiiae.ft-rs^tt. iB*tt#«ST?&fco
^ f t ^ ' h ^ o c i ^ s f e t t i : , /-M y ?"ic-y U 3 y f f 7 > t f - r 4 « l t J : i i : i / t . *-->f 3 - KOtft l t t tai* Fig- 3.1 8 ic^-To
13 .4 «8-P# -j x vrtttDMfe *J«#««SiK©Jfe«i*f t©£ ' j : iS iaf f l—31: , | 8 6 i i - * 3 - KCftJSSP***^Sft
5= ««£<LI8it*f*<!: L T « « S © M = M * S a ! O N - M G « I U 3 M ' ( 0 « l f S l i , * -j u n - K©y - K«*f t6S»c* lB*« l ' o-f y ^ L, « a ( 6 g * I S t 5 C t i cLfco
fe»i# ^ x y ^ ' t f <fc UTlifcSlW, I « W R t t S £ f i f i « » t t i : i n t i > 5 c i A i | * S f t 5o
1) OB-ftf 9-f y r w © K » # j f y r t t t b t , x t° a - h 8 2 8 , P P - 1 2 0 1 Q , T 7 ^ ? M I - A V 1 2 1 B
S t f i i g t t B l f t t M " - ! * / * - « • « # . flffiiM ? ^ •*>&«*« KB *Mc,fc - ^ t ^ H i f , J6S
HJtLfco » / , £ * j f y / t t o « l * T a b l e 1 1 2 i c^ - fo
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- 5 6 -
]AERI-M 8137
として耐放射線性に優れているエチレンプロピレンゴム(E P R )とエラックスの 2種を選ん
だ。それら電線に T線を 1.2x 1 0・R照射し交流短時間彼境特性，絶縁抵抗など電気的特性
と引張試験，摩耗試験など織械的特性の試験を実施して耐放射線性の篠認をおこなった。
試験の結果TabI e 3. 8. 3.9. 3. 1 0 のとおりである。交流短時敏峻特性は T線の照射に
よって特性は低下しない。絶縁低抗は T線の照射畳が多くなると懇くなるが交流 10 0 v以下
の使用電圧において問題はない。
引張試験では引張強さ，伸びとも T線の照射線置が多くなると低下している。特にイラクス
電線Aは1.2X I0'Rで表面にクラックが入り劣化が著しいが，摩耗試験では表面が硬く良
好である。 EPR電線は約 100回の摩耗試険で導体が露出する 3
以上の試験結果から耐摩耗性には問題があるが. E P Rを選定した。使用にあたっては EP
R電線を 4本のより合せ線とし，その上に保護被覆を施すことにした。
3.3.3 試作試験
試作カールコードは EPR電線 4本をより合せ，電線の保護にテトロンテープを巻き，その
ケープルをスプリングにパインドする。パインドテープの材質は，機械的強度の強いクロロプ
レンゴム及びシリコンガラステープの 2種を選んだ。試作カールコードの構造，仕織はTable
3. 1 1のとおりである。
試作カールコードの伸縮摩粍試験. r線照射試験を実縮して耐久性. I耐放射線性の確認をお
こなった。伸縮摩粍試験はカールコードを Fig・3.17の如くセットし. 4 5回/分の速度で
連続伸縮させる。試験途中 40 0 0固で停止して摩耗損傷度を検査した結果，両者ともに摩耗
は見られなかった。 4000回で停止した試料に T線を照射 (4.8xI07 R)した後さらに
1 6 0 0 0回の伸縮試験を実施したが，いずれも摩粍は見られず健全性.I耐久性が確認できた。
カールコード仕様の最終決定にあたっては，カー Jレコード取付部スペース等を考慮し，仕上り
寸法が小さいことを条件に，パインダにシリコンガラステープを使用することにした。カール
コードの設計仕様を Fig・3.1 8に示す。
3. 3. 4 端子ポッテング材の選定
制御線電気系統の絶縁劣化の主な原因の一つに.11鉱石とカールコードの接続部があげられ
る。絶縁劣化防止対策として電般石の励磁コイル及びON一MG検出コイルの端子部は，カー
ルコードのリード織を接続後に樹脂をポッテングし，電気絶縁を僚保することにした。
絶縁ポッテング材としては電気的./1械的特性及び耐放射線性に優れていることが要求され
る。
1) 端子ポッテング材の試験
ポッテング材として，エピコート 828. PP-1201Q .アラルダイト AV121B
及ぴ速硬性瞬間後着併ハイスバーを遷ぴ，温度サイクルや放射線照射によって変質せず，絶縁
劣化や金属及びリード線 (EPR被覆材)との倭着性の劣化を生じないことを纏認する試験を
実施した。選んだポッテング材の特徴をTable3.1 2に示す。
t式験は絶縁性の信組のため Fig.3.1 &のa図の銭験サンプルを，金!繭及びリード線被慣に
-56-
J A E R I -M 8 1 3 7
T a b l e a 8 » fig * ft U. 8. U
tt^No * ft « 6 « » « M « ^ n a M *t « 1
1 2 0 / 0 . 1 8 E P R t = 0. 6 2.2 mm 0
2 // // // 3. 1 x 1 0 7 R
3 // // // 6. 3 x 1 0 ' R
4 // // // 1. 2 x 1 0 » R
5 1 2 / 0 . 1 8 4 7 * ? * A t = 0. 4 1. 5 mm 0
6 // // // a i x i o r R
7 // // // 6. 3 x 1 o ' R
8 // it // 1. 2 x 1 o « R
Table a9 KfeigffiKfei. a<£W.&B#Ft318«#tt
IS** No nmma ( M Q - km > 52 SfE )S B» IHH» « Sffi C K V - A C )
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*9 - Y
2 K V / 1 #
2 4 4 5 0 1 4 1 6 1 6
1 0 K V / 1 #
*9 - Y
2 K V / 1 # 3 4 4 5 0 1 6 1 8 1 4
1 0 K V / 1 #
*9 - Y
2 K V / 1 #
4 3 3 5 0 1 4 1 6 1 6
1 0 K V / 1 #
*9 - Y
2 K V / 1 #
5 oo 1 6 1 6 1 6
1 0 K V / 1 #
*9 - Y
2 K V / 1 #
6 oo 2 0 1 6 1 6
1 0 K V / 1 #
*9 - Y
2 K V / 1 #
7 9 2 0 0 2 0 1 8 2 2
1 0 K V / 1 #
*9 - Y
2 K V / 1 #
8 4 6 0 0 1 0 1 0 1 2
1 0 K V / 1 #
*9 - Y
2 K V / 1 #
T a b l e a l O S l S i a ^ f c i t f W f t l S i a
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( k g / m m 2 )
3 I S & 3
( kg /mm 2 ) t%) i 2 3 w- m i 0.4 4 1.1 8 8 0 0 1 0 0 1 4 0 1 2 5 1 2 2
2 0.4 7 0.7 6 5 7 7 1 0 0 1 3 0 9 0 1 0 7
3 0.4 9 0.6 9 4 8 0 1 0 5 1 5 5 1 2 0 1 2 7
4 0.5 4 0.6 1 3 0 7 1 0 0 1 1 0 1 2 5 1 1 2
6 1.0 2 1.9 2 4 2 3 3 5 0 4 8 0 5 6 0 4 6 3
7 1.0 9 1.5 6 3 0 0 8 0 0 6 0 0 5 3 0 6 4 3
8 1.1 3 1.1 9 2 1 0 1 6 0 0 9 0 0 1 4 0 0 1 3 0 0
9 - 1.0 2 1 0 1 3 6 5 1 5 0 0 1 9 5 0 1 6 0 5
- 5 7 -
JAERI-M 8137
Tab 1 e 3.8 伸 縮 摩耗試試料
低料Nn it 体 絶縁被覆材 繍心外径 照 射 線 量
1 20/0.18 EPR t=0.6 2.2m町 。2 11 11 11 3.1 x l07 R
3 " " 11 6.3 X I0'R
4 必，" " 1.2 X I0'R
5 12/且18 イラ，クヌ A t=0.4 1.5mm 。6 " " " 3.1 X I07 R
7 " 必， 11 且 3 X I0'R
B " 11 11 1.2 X I0.R
Table 3.9 絶縁抵抗および交流短時間破壊特性
試料Nn 絶縁抵抗 (MQ-km) 交流短時間破境電圧 CKV-ACl
1 5 500 1 "
18 1 8 10KV/l分
2 " " 5 0 1 "
1 6 1 6 スタート
3 " " 5 0
16 18 14 2KV/l分
4 3350 1 4 1 6 1 6
5 C寓3 1 6 1 6 1 6
6 00 20 1 6 1 6
7 9200 20 18 22
8 4600 1 0 10 1 2
Table3.10 51張試験および摩耗試験
試 料 号| 張 試 験 摩 粍 民 験
モジ品ラス 引張強さ {申 ぴ 導体露出までの摩粍回敏{図}
Nn ( kg/mm'】 Ckg/mm' l (%l 1 2 3 平 均
1 0.44 1.18 800 1 0 0 140 125 1 2 2
2 0." 7 0.76 577 1 00 130 90 1 0 7
3 0.49 0.69 480 1 05 1 5 5 1 2 0 1 2 7
4 0.54 乱 61 307 1 00 1 1 0 125 1 12
6 1. 02 1.92 423 350 480 560 463
7 1.09 1.56 300 自00 600 530 6" 3
8 1.1 3 1.19 210 1600 900 1" 0 0 1 3 0 0
9 1.0 2 1 0 1365 1 500 1950 1 6 0 5
-57-
JAERI-M 8 1 3 7
T a b l e a u a f t * - > i > 3 - K t t *
« s ~^~-— arcs
A B
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# * * * 2 0 £ / 0 . 1 8 2 0 * / 0.1 8
# * » s I. 0 mm 1. 0 mm
ft? - 7 * S * S 0. 0 5 m m 0. 0 5 m m
3L 1- Is S 7 u t° !• > a' A U £ 0. 5 mm 0. 5 m m
J ; i J & t » g 5. 1 mm 5. 1 mm
T- h n V7- -7&W-S 0.1 mm 0.1 mm
-y - 7. # K ( j * 4 v T - v 7 f- -•f ) > o o ^ i / - y ] ' i i/'J 3 St! 77.T-7
x7 <i >r 9 <t + t\.m t s u s 3 0 4 j 1.2 mm 1. 2 mm
i / ' ) y / l ! g ( L ) It) 2 0 0 mm #12 0 0mm
x / ' l y / H i ( D ) » 7 0mm ft 7 0 mm
a - K «r B >S27 CSUS-304)
/ g § \ X7"'J y#
^=> /(SUS-304)
X7 >l y r K- <# 1 L IJ F1 IJ
T ^ ill ?9g9O0
US
F i g . 3 • 17 tt«Wft«*«l»e
- 5 8 -
JAERI-M 8137
Table3.11 試作カールコード仕様
J7¥¥¥ごf品A B
線 ，[.¥ 数 4 4
構 成 20本/0.18 20本/0.18導 体
外 II 1.0mm 1.0mm
紙テープ巻厚さ 0.05mm O.05mm
エチレンプロピレンゴム車さ 0.5 mm 0.5 mm
より合せ外径 5.1 mm 5.1 mm
テ ト ロ ン テ ー プ巻厚さ 0.1 mm 0.1 mm
シース材質{バインデングテープ〕 タロロプレーンゴム νリコンガラステープ
スプリングワイヤ外径 (SUS304 ) 1.2 mm 1.2mm
スプリング胴長(L ) 約 200mm 約 200mm
スプ 1) ング胴径【 D) 約 70mm 約 70mm
コード断面 @ スプリング¥司晶乙品用ワイヤワイヤ
<SUS-3(4)
スプ リン グ形 状
ト一一 L一一→
F i g. 3・17 伸縮摩粍試験続略図
一-58-
アルミ管
内経90φ
J A E R I -M 8 1 3 7
F i g . 3 - 1 8 * - ; u = , _ Kf±«
Tab 1 e a 1 2 S |* * ••; T > V M <n ffi ®
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2 PR-1201Q ^SE^'A
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- 5 9 -
JAERI-M 8137
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F i g. 3・18 カールコード仕嫌
「Jmm欄耐民....ト修:J....
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Table3.12 試験ポ γ テング翻jの槻要
品 名 主 成 分 用 法 仕上り状態 メーカ
主剤 1O.硬化剤 1で混合，流動 透明で表面はなめらかエピコート
1 エポキシ系樹脂 性が良好であるので，流し込みの である。硬度はある程 シェル化学828
型が必要である。 度固くなる。
主A1J2 0 .硬化1で混合，エピコ ゴム状で弾性に富む薄PRODCTS
ートほど流動性は良くなL、。 いチョコレート色RESEARCH 合成ゴム
2 I PR-1201Q 自然乾燥で 24時間敏置。 & 液状チオコール
CHEMICAL 加熱佐織でも良いが，急搬に加熱CORP
すると内郎に気泡ができる。
主制 1O.硬化 1で混合流動性は 完全硬化すると石の嫌7ラルダイル
3 エポキシ系樹脂 あまり良くないが自然乾燥では隙 に固くなる。 チパ化学AV12IB
閣の郎品には流れ込む。 色は白
主剤 1.硬化剤 1で混合流動性は 完全便化するとエピコ速便性瞬間倭
工ポキν系樹脂 エピコートと周様である。 ート程度になる無色透4 着剤
【ポリアミン} 5分程度で硬化し始め. 20分で 明{ハイ '守・}
硬化する。
-59-
J A E R 1 - M 8 1 3 7
»-f 5f t«f t t©t tag©/ ;a6Fig . 1 1 9 © b0©tS&-* V7°^C J; 0 HS6 Lfco S *£-* y 7"-^ © 18 #fiiij »©««£***-£• Table a l 3 t i t . & & © & * # j f y / t t i U
t i t f 3 - M 2 8 t P R - 1 2 0 1 Q**«ffl(C**«Tt*«, JR&t t i J R R - 2 ©&ffll?ifi
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3.4 * & £ •
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- f i n -
]AERI-M 8137
対する倭着性の確認のためFig.3.19 のb図の試験サンプJレにより実施した。
試験サンプルの照射前後の試験結果を Table3. 1 3に示す。試験の結果ポッテング材とし
てエピコート 828とPR-1201Qが候補にあがったが，取扱性と JRR-2の使用実績
等を考慮して，エピコート 828をポッテング材として選定した。
SUS630B
ポッテング材
トI6図 a 絶縁性試験用 図 b 倭着性試験用
Fig. 3. 19 綿子ポッテング材試験サンプル
3.4 輸封装置
3. 4. 1 慨要
JRR-2は炉心力パーガスとしてへリウムガスを使用している。炉上部遮蔽体を貫通し炉
心に婦人される制御俸はヘリウムガスシールをしなければならない。制御律帰入孔と制御俸と
の聞は静的シールであり，比較的容易にシールができる。シールは使用経験が豊富で取扱いが
容易な tt 0 "リングを採用した。制御材駆動用の回転シャフ卜部のヘリウムガスシール(以下
軸封装置という)の選定はモックアップ試験によりシール特性の確認の上慎重に行なった。
3. 4.2 軸封装置の選定
軸封装置の選定にあたっては，米国Arneslab.のALRRをはじめ稼動中の原子炉の使用
例ゃ，動力炉核燃料開発事業団のATRの建設にあたって実施した，軸封装置開発試験の結果
等を調査参考にした。
ヘリウムガスのシ}ル目標値を 1x 1 0-‘atm cc/s 以下とし.制御俸装置の性能，使用
条件等を考慮して特に次の評価項目について，いくつかの軸封装置について比較検討を加えた。
川 密封性(シール特性}
(2) 所要動力{回転トルクの大小 J
--{jn_
J A E R I - M 8 1 3 7
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8 0 0 5 0 4 2 6
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Na l P R 1 2 0 1 - Q
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2 It
1 0 0 0 1 0 0 0 5 5 6 // 2 It 6 . 3 X 1 0 ' 1 0 0 0 = 0 lOOOoo 2 6 2 6 it // 2 It
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1 0 0 0 2 0 0 5 2 6 // 3 x fcfa - h 8 2 8 6 . 3 x 1 0 ' 6 0 0 1 5 0 2 S 2 ( T - ; 7 ) a // 3 x fcfa - h 8 2 8
1 0 0 0 < " 1 0 0 0 < // tt 1 2kg<r
//
4 it
1 0 0 0 2 0 0 5 1.5 6 // 4 it 6 . 3 x 1 0 ' 1 0 0 0 ° o 1 0 0 0 2 6 2 6 // // 4 it
" @ i o o o < 1 0 0 0 < " tt it 1 2kg<
//
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6 it
1 0 0 0 1 0 0 0 5 5 6 // 6 it 1 . 0 x 1 0 ' 1 0 0 0 = ° lOOOoo 2 6 2 6 // // 6 it
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7 it
1 0 0 0 1 0 0 0 5 5 6 // 7 it 1.0 x 1 0 ' 1 0 0 0 ° = lOOOoo 2 6 2 6 it // 7 it
* ® i o o o < 1 0 0 0 < " tt 11 1 2kg<
//
8 P R 1 2 0 1 - Q
1 0 0 0 1 0 0 0 5 5 6 // 8 P R 1 2 0 1 - Q 1.0 x 1 0 " lOOOoo lOOOoo 2 6 2 6 // // 8 P R 1 2 0 1 - Q
* ® iooo<r 1 0 0 0 < It it 8 k g <
//
9 tt
1 0 0 0 1 0 0 0 5 5 6 // 9 tt 1 .0X10* 1 0 0 0 0 0 lOOOoo 2 6 2 6 // // 9 tt
« ® 1 0 0 0 < 1 0 0 0 < It it 7kg<r
//
1 0 tt
1 0 0 0 1 0 0 0 5 5 6 // 1 0 tt 1.0 x 1 0 * 1 0 0 0 ° o lOOOoo 2 6 2 6 // // 1 0 tt
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//
1 1 T7Ji /#"-f h A V 1 2 1 B
1 0 0 0 1 0 0 0 5 5 6 // 1 1 T7Ji /#"-f h A V 1 2 1 B 6.3 x 1 0 7 IOOO00 lOOOoo 2 6 2 6 // // 1 1 T7Ji /#"-f h A V 1 2 1 B
" ® iooo<r 1 0 0 0 < " it it 1 2kgC
//
1 2 it
1 0 0 0 1 0 0 0 5 5 6 // 1 2 it 6.3 x i o 7 1 0 0 0 0 0 lOOOoo 2 6 2 6 // // 1 2 it
» ® 1 0 0 0 < 1 0 0 0 < 11 II 12kg<r
//
1 3 ttj( X / N * -
1 0 0 0 1 0 0 0 5 5 6 // 1 3 ttj( X / N * - 6 . 3 X 1 0 7 1 0 0 0 1 0 0 0 2 6 2 6 // // 1 3 ttj( X / N * -
11 ® 1 2 5 tt 1.8 6kg<
//
1 4 tt
1 0 0 0 1 0 0 0 5 5 6 // 1 4 tt 6 . 3 X 1 0 ' 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 2 6 2 6 // // 1 4 tt
" ® 5 1.5 1.9 0.9 e k g <
//
!6JlffititliDC5 0 0> tfttffi( 1 0 0 OoolifcUg^lCfil^ffl)
- 6 1 -
JAERI-M 8137
Table3.13 端 子 ポ yテング材試験結果
試項目ポ，テング織名
r線照射 絶縁抵抗【&(1) 絶縁耐圧(KV)
験番号 線量 R 線 問 7ース間 線開アース閣
Nn 800 50 4 2
1 PR1201-Q 6.3 Xl 0' 1000 400 2良 1.6
11 @ 1000ぐ 150 1.5 1.5
1000 1000 5 5
2 11 6.3 x 1 0' 1000<国 1000∞ 2良 2良
11 @ 1000ぐ 1000ぐ 11 11
1000 200 s 2
3 エピコート 828 6.3XI0' 600 150 2良 2(アーク)
1000ぐ 1000ぐ 11 11
1000 200 5 1.5
4 11 6.3 x 1 0' 1000∞ 1000 2良 2良
11 @ 1000ぐ 1000ぐ 11 11
1000 1000 5 5
5 11 1.0 x 1 O. 1000∞ 1000∞ 2良 2良
11 ⑮ 1000ぐ 1000ぐ 11 11
1000 1000 5 5
6 11 1.0 x¥ 0・ 1000∞ 10000。 2良 2良
11 @ 1000ぐ 1000ぐ 11 11
1000 1000 5 5
7 11 1.0 x 1 O' 1000<坦 100ぴ抽 2良 2良ト 11 @ 1000ぐ 1000ぐ 11 11
1000 1000 5 5
8 PR1201-Q 1.0 x 1 O. 1000∞ 1000∞ 2良 2良
H @ 1000ぐ 1000ぐ 11 11
1000 1000 5 5
9 11 1.0 x 1 O. 1000<国 1000∞ 2良 2良
11 @ 1000ぐ 1000ぐ H 11
1000 1000 5 5
10 11 1.0XI0' 100()oo 1000<国 2良 2良
11 電器 1000ぐ 1000ぐ 11 11
1000 1000 5 5
11 7ラルダイトAV121B 6.3 x¥ 0' 1000∞ 1000∞ 2良 2良
，円V @ 1000ぐ 1000ぐ 11 11
1000 1000 5 5
12 11 6.3XI0' 1000∞ 100伽国 2良 2良
11 @ 1000ぐ 1000ぐ 11 11
1000 1000 5 5
13 J、イスrf- 邑3xI0' 1000 1000 2良 2良
" @ 12 5 11 1.8
1000 1000 5 5
14 d少 6.3x 1 0' 1000<拍 1000<四 2良 2良
11 @ 5 1.5 1.9 0.9
一備考 @ 温度サイクル試験後
絶縁抵抗はDC500メガ使用(1000聞は無限大に近いもの}
耐‘圧は，電量量石のit電圧が 1KVであるので 2KVを印加した。
-61ー
接着強度形状
リード線に5kgが渇
良
11 図a
1 2kgぐ
良
11 11
1 2kgぐ
良
11 11
1 2kgぐ
良
11 11
1 2kgぐ
良
11 図 b
1 2kgぐ
良
11 11
8kgぐ
良
11 11
1 2kgぐ
良
11 11
8kgぐ
良
11 11
7kgぐ
良
11 11
6kgぐ
良
11 11
1 2kgぐ
良
11 11
1 2kgぐ
良
11 11
6kgぐ
良
11 。6kgぐ
J A E R I - M 8 1 3 7
M) « & c •< - y T n> 7 v - y 7 x- 9 * "« y x )
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(1) i l A t t ^ S ^ t t l b ' i O o
(2) f l ' l X . I t s g ^ t l / . t O o ( i ') m&.T-fr®2tL6 )
(3) S j#©OX7jS | a£A, , t ' j&Oo
14) •> * 7 h O l S ^ ' i l ' .
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(6) •y-^«^a5©igtt^fB*T-K#^^-^*i^^< t t t ' .
(7) flUtt, fRaoAsSlT-^SSot^JSiiMB?:)5.!: O ^ t i ' .
(8) « fe*5(gaiT*3o 2) ^ * — * JU y — JL-
(1) S M t t ^ & ^ o
(2) *<&a«f tO„ (SSf tSBa- f iSSUKf i©* ) (3) taSAH^teOo -y-ji/ 'J y 7it?-7° IJ y 'EICJ; oT7 D -y-y 7-y-^lCffltfl,
14) i*«)°x j i$ / i i i , gfetSBoffi^'hS ^ f S f t S ^ + J i 1 .
(5) ifM^yyrcfftis'ii^
(6) ttttglfflRtt^^-^^^'^ttL'c
JSit*!LH#!<t 0C< O_hig«-p* 4 tt £©&/£«•& r>Tl>J,
3.4.3 ftliStgB©* * ?T *7"SSi$ £-£©&*
ttSSB^SUBffJCfgS-rsico^rii—Ri/-^*^ * - * JU -> — JU , Hf t -y-^V ')
y 7*y->\, t-f Z, 9"7>\< 'y->v-ft&\,Zir Z Z. tCLfco -tfflJ«-C-t oTgJfflltStti&gfiJRtt
8B£ lf t l ©tt£t&!£8fi£KfP U ttUeStl 3 rpm. 1 0^«(C(Hg^(6]*^x.5l|g^
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fco v-ji 'i#ttttttiiv 'J V7&.XJ* ii-1>* -y-JixDmb® -y-*&& t 77^-y-^^^i. - 6 2 -
]AERI-M 8137
(aJ .造と強度(取付部スペース，取扱い，保守)
¥4J 価格(イニシャルランニングエタスペンス}
検討の結果軸封装置として市販品の中から Vリングシールとメカニカノレシールを選定した。
選定後モックアップ試験を実施しシール特性を健認した。選定した軸封装置は次のような特徴
を有する。
1) vリング
V リングは軟かく曲りやすいゴムのリップをシャフトに直角な面に抑付け，回転シャフ卜の
有効なシールをする。
(1) 弾力性があって変形しない。
(2) 偏心に 影響きれないミリ単位で許容される)
(3) 動力のロスがほとんど無い。
(4) シャフトの摩耗がない。
(5) 摩擦熱が少ない。
(6) シール取付部の設計が簡単で取付スペースが少なくてすむ。
(7) 取付，取扱いが容易で不調のとき応急処置がとりやすい。
(8) 価格が低廉である。
2) メカニカ Jレシー Jレ
<1l 密封性が良い。
(2) 寿命が長い。(摩耗部分は密封端面のみ)
(3) 調整がいらない。シールリングはスプリング圧によってフローテングシールに押付ら
れ，自動的に密封を保つ。
(4) 動力のロスが少ない。密封端面の面積が小さく摩擦係数が小さい。
(5) 軸やハウジングの摩耗がない。
(6) 軸封装置の取付スペースが少なくてすむ。
以上の長所を有する反面，構造が複維で取付精度が高く取鍛いがむずかしく，不調の場合の
応急処置がとりにくい上高価であるなどの欠点をもっている。
3. 4.3 軸封装置のモックアップ試験とその結果
軸封装置を制御俸に実装するについては一次シールをメカニカルシール，二次シーJレをVリ
ングシールとするダブルシール方式にすることにした。その方針にそって制御律軸封装置取付
部と 1対 1の軸封試験装置を製作し，軸回転数 13 r開n.1 0分毎に回転方向を変える実装条
件下でのシール特性試験を実施した。軸封試験装置の既略を Fig・3.20に示すロ
軸封装置はドライガスシールでシールガスがヘリウムであるなど，メーカにおいても経験が
少ないことなどからメーカの技術開発部，設計者と連継をとり軸封装置の仕様を決定した。 V
リングについてはステンレス鋼のシールリングと組合わせ，ガスシール特性の向上を計った。
メカニーカルシー Jレのシール材は考えられる鰻良のシール材の中から，フローテングシールに
はカーボンをシールリングには組硬合金{タングスチンカーパイ卜}を選定組合わせることにし
た。シール特性試験は V リング及びメカニカルシールの単独のシール特性とダプ H シール特性
-62-
J A E R I - M 8 1 3 7
(Co OTIS 16 Lfco ttMSl©«S*Fig. 3.2 1 , Fig. 3.2 2 KLifrto
dis-c*fco siiagBR!Jti'*y^->--'i-ffli/-^!|#ttfflii^iseaSKS**Fig. 3.2 3, Fig. a 2 4 , F i g . a 2 5 i : * fo i ' - . ' i ' ( l t tB I«^ t t i *8 I f f l i ' - *S t t i i . S S i A ' a
V y y ^ " © - y - ^ 4 $ t t ( i ® g a t • #ltB#<h ( , 5 X 1 0" 6atm cc/s X'&6„ t i) - * *"s -ju©-y-jui |$tt( i 2. 5 x 1 0 " 5
a t m cc /s t f e S . ^ ' ^ ^ - y - ^ © ^ ^ © - > - ^ ^ t t f i i i g S B te^S, 1 0 e f S « r t C ^ S f f l ( C A 0 , 1 X 1 0 " ' atmcc/s T-& 6 *
ttwsa©iieiBte»2 o~3 o&iag, i i f t f tA s i i x . s© i i . • y - * s f i o ' i c * i ; i s t z&ffltZjLbti. tt»SB©^gi-fe^^T:(i2 o~3 ofl$R8©tte> u a e * « ^ s ^ c i t « -
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V 'I vf •*-»£%& Lt:Vlto#l-t1ti 1 0 0 0 0 B#r^©«eiSi9i^^i i Liz A*, ^ y A ^ i < > y-f 1-7.-J ') - T - + ^ / j : - > - ^ ^ t t i i W ^ t t A i f i U S " t : * T ^ 5 o ft] » # « # & © « ! & $ ©
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-63-
JAERI-M 8137
について実施した。軸封装置の級要を Fig.3.2 1. Fig. 3.22 に示す。
試験の結果，両紬封装置とも目標の 1x 1 0 -4 atm Cc/S 以下のシール特性を有することが
確認できた。両軸封装置及びダブルシールのシール特性の連続運転試験結果をFig.3.23，
Fig. 3.24. Fig. 3.25 に示す。シール特性図から軸封蓑置のシー Jレ特性は，漏洩量が運
転開始から急激に培加し 10時間以内に最大となり，その後急激に減少して 30時間程で安定
する。この傾向は両軸封装置に共通しておりしかも運転時，停止時も同様である。
Vリングのシール特性は回転時・停止時とも 5x 1 0 -6atm cc/sである。メカニカルシー
ルのシール特性は2.5 x 1 0 -5 atm cc/sである。ダプJレシー Jレの湯合のシ-)レ特性は運転開
始から 10時間以内に安定期に入り. 1 x 1 0・6 a tmcc/sである。
軸封装置の運転開始後 20~30 時間程，漏洩量が増えるのは，シール端面のなじみに要す
る時間と考えられ，軸封装置の実装にあたっては 20~30 時間のならし運転が必要なことを
示健している。
その後のメカニカルシールと V リングのダプ Jレシー Jレ方式による制御棒への実装試験によっ
て，メカニカルシールは高温度環境下でドライシールとして使用すると，駆動トルクの変動が
大きくなり，ときには焼付状態となる現象が生じた。動トルクの変動は直に制御俸の駆動速度
に影響し，安定した原子炉制御特性が得られなくなるので，メカニカルシールの採用を断念し
た。したがって制御俸の紬封装置として V リングの一重ゾールにすることに霞終決定した。
Vリングシールを実装した制御俸は約 10 0 0 0時間の運転実績を経過したが， トラプルもな
くメンテナスフリーで十分なシール特性と耐久性が健保できている。制御棒据付後の軸封部の
漏洩検査は簡易ヘリウムリーク検知器と卜リチウムモニタを用い定期的に実施している。
Vリングシールの仕織を次に示す。
材 質
耐久性
限界周速度
1) ップル径
軸回転数
バイトン{フッ素ゴム)
指動距離
1 2m/sec (シャフト径'"2 0の喝合 1.1 x 1 0・r戸n)
や 20(シャフト径'"1 6 )
1 3 r伊n (0.01 3m/sec)
カウンターフェス{シーJレピース)仕様
材 質
摺動面
5.5 落下院験
3.5.1 慨要
SUS-304
0.3μ ラッピング仕上
平行度 0.03以内
I原子炉スクラム時に，制御俸の中性子吸収体が重力落下し，アルミニウム外筒に衝撃を与え
る。そのため設計及び安全性評価のための実験を行なった。
制御障のスクラム時間及び落下衝娘の吸収は，中性子吸収体キャップの形状とアルミニウム
外筒，ストップエンドの締趨によって決まるちりと推定される。これらの構造は実験的に決定す
-63-
J A E R I - M 8 1 3 7
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Fig. 3-20 w^saa^gi
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軸封装置試駿装置F i g. 3・20
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V リングシール概略図
-64-
F i g. 3・21
J A E R I - M 8 1 3 7
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- 6 5 -
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JAERI-M 8137
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， II~ ワルシーzレJ前付智正lIt~
F i g. 3・22 メカニカルシール概略図
試験時期
軸封装置
試験条件
側定器
側定方法
基準備
ーー〈ト一四ーーー・トーー司
1 x 1 O"'atm即看
5XI0ーも.tmcc/s
• 50 100
1975.9
1975・7-9Vリング(合成ゴムバイトン)
シーItピース (8U8-304摺動面 0.4-8以下)
静止状態，回転数 13.3rpm.約 10.5分毎に正逆転
運転状態，回転数 13.3rpm.約10.5分毎に正逆転
シ Jレガス，へリウムガス
試験圧 200mmAg
Hel ium Leak detecter (Pupont U.8.Al
Type24'-120B感度 2XIO-lOatmcσ合
加圧積分法
1 X lO-'a tmcc/s以下
静止状態運転状態
150 200
軸封装置運転時間 ( h )
F i g. 3・23 軸封装置 (Vリング〕のヘリウムガスシール特性
-65-
J A E R I - M 8 13 7 197 5. 7
\
> it-iliu • 's->\* G a « £ & V S a - # y C 4) B*tT7 - t t t t t t4mm
^ ' H A f f 200mmAg ttiaiee 13.8RPM ma o«-3oe.«i;iEia(E
Helium leak detector CDu Pont U.S.Aj Type24-120B IGK2X1 0"'°atm cc/S
— e — »±tt«S SfittJg
Fi
50 100 150 6 - 5 » £ 1$ H ( h )
g. 3-24 ^ * - * ^ i / - ^ ( A 4 - A N ) ftftS
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1975. 7 > * i * * v - * ( f f l « & & V S * - # v C 4 ) B * f 7 -V) vfs-n, (V'J v** (^M hy) V S - > - ^ h ' - x (SUS30 4) )
^>)VuR. 2 0 0mmAg H g E % 13.8RPM tblO&30#Zt\C3EmH
fliJi£S Helium leak detector (Du Pont U.S.A) Type24-120B l&K2X10""10atm cc/sec
150 200 ( h )
F i g . 3 -25 p-fto • 's-iv it ij-iii^'y-^ (A 4 - A N ) VS V ') vf's-fr)
- 6 6 -
JAERI-M 8137 1975. 7
メカニカル・'./-)レ(超硬合金VSカーボンC4)日本ピラー締付代 4mm
試験条件
6
h リウム庄
軸回転数
測定暴
200mmAg 13.8RPM 約 10分 30秒毎に正逆転
Helium leak detector (Du Pont U.S.A) Type24-120B 感度2x 1 O-IOa tm cc/s
一『島ー・ー 静止状態
一昔ー 運転状態5
月
¥UU
2
A
回
宵
尉
相
藤
100 150 200 。 50
6-5 運転時間(h )
F i g. 3・24 メカニカルシール (A4 -AN)特性試験
1975. 7
8
メカニカルシール{組硬合金VSカーボン C4)日本ピラー
Vリングシ-)レ (Vリング{パイト;..-)VSシ-)レピース (SUS304))
訟験条件
ヘリウム圧
軸回転数
測定器
200mmAg
13.8RPM 約 10分 30秒ごとに正逆転
Heli四nleak detector (Du pont U.S.A) Type 24-120B 感度2X1 O-IOa tm cc/sec
6
t 4 U
静止状態
運転状態
2
帰属柑曝
。。。 50 100 150
遷転時間(h )
200
Fig.3・25 ダブル・シール(メカニカルシール (A4-AN)VSVリングシール)
軸封特性試験
-66-
J A E R I - M 8 1 3 7
F i g . 1 2 6 © i SKSHSiWjgTSBi i * * i © t 9 ? T » ^ 4 S f f l / , x ? 7 A j £ T f t © T v
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(15K»)
(A6061-T6)
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xi-y7iyK (A6061-T6)
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3 4 5 H (x l (T 2 sec)
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F i g . 3 - 2 6 mT&lkKl* ';9T y7tnm*i"°
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15 .2 * ? 7 AB#fif|©SI86 Fig- 1 2 7 l i , «T&Bte& ( iSS ) <hST»SI8l©M#£7*n » h Lfct>©-C*>5o S * «
i 5 t , 7 1 l •»©*;;* A* SojgTasKt t—ftTf t t^o x ^ j A S H i i i j I f t U l K 7 l l w)A»e.tf . 4 5 0 ~ 4 6 0msec t ? * S o C ©ft ( * « « £ © * ? 7 -M¥»l$lffl ( «ftBffffl ) ©ftiS<I5 0 m s e c * » n » b - r f c , ^ x ^ 7 A ^ r a ® « i t t t 6 0 O m s e c H f l * + » « E t « l T * 5 „ Photo- 8 © i 9 ( C * t t ? ! R « < * * * i-7"(CJtSnlb ( * 'J 7 x X J t i / 5 )«TMf
- 6 7 -
JAERI-M 81.37
る以外に方法がないので，アルミニウム外筒及び中性子吸収体の線機試験体を作り.実僚と同
一条件のもとで，スクラム時閥及び落下衝撃強度を確認する，落下試験を実施した。試験は
Fi g. 3. 2 6のように制御俸落下部と 1対 1のモックアップを製作し，スクラム落下体のア 7
チ a ア部に加速度ピックアップを取付け，その出力信号を電依オシロで計測記録する方法でお
こなった。試験は中性子吸収体キャップ形状とアルミニウム外筒の穴の位置，大きさを変える
等水力学的検討を加えながら実施した。試験条件は空中及び水中とした o
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録×
記
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間
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時
制
水槽
F i g. 3・26 落下試験用モックアップと電磁オシロ
記録波形の概略図
また衝掌応力の測定は二軸の電気低抗型ひずみゲージを用いて，周方向及び軸方向について
行なって，応力を求めた。測定は最も条件のきびしい，空中落下時のみ行なった。
3. 5. 2 スクラム時間の調整
Fi g. 3. 2 7は，落下開始点{高さ}と落下時間の関係をプロットしたものである。空中落
下の場合は，計算値に近い二次曲線となるが，水中響下の場合は"単純な二次曲線"とは異る
ようで. 7 1 1闘の高さからの落下速度はー織でない。スクラム時間は全引抜き位置(7 1 1
..)からで. 4 5 0 -4 6 0 msecである.この値は電鍍石のスクラム解敏時間{遅れ時間)
の最高値 50 msecを加算しでも，金スクラム時間の規定値 600 msec以内を十分満足する値
である。 Photo.8のように中性子吸収体キャップに穴加工し{オリフェス比 1/5)落下時
聞を短くしている。
-67-
J A E R I - M 8 1 3 7
gii&iS^—'. h rt'iyK
100 200 300 400 500
S T B#IIS (msec)
F i g. 3 • 27 7. 9 7 AB$fgI©fl!l£
7. H 7 X vV'M-f
P h o t o . 8 « T i * K « - l « e t - 5 / = * ©
- 6 8 -
8 1 37 JAERI-M
アルミニウム外筒
落 F体キャップ及びアルミニウム外筒形状
ー一一一一一一一---I1L-←計算値
一-ー空中
~ー水中
800
600
400
700
500
300
200
100
〈
E)拘
恒
υ肝機
400 500 300
落下時間 (msec)
200 100
中性子吸収体
スクラミングキャップ
落下速度調整用穴
スタラミングJマイプ
スクラム時間の測定F i g. 3・27
落下速度を調整するための
中性子吸収体キャップの穴加工
-68-
Pho to. 8
J A E R I - M 8 1 3 7
a&3 sm)JB^xe>m& * >> 7AlB?©&T«»©«iKliTA. -; - 9 Afl.fgJT*SI©, x H i i y F f S . ' C ' i . i . Fig.
12 8(i*TB8te^ ( a * ) t » * « © S » * 7 " o „ h b t f eo -c fcS . ft*toaK©aiJSli, Fig. 1 2 6 ©J;9K:jSTM«&B#©fin«ft-©4±0fi<IS- l G i l / t , ft*^f©fi«A^i!ina
fe&foicigTmzt&,mm&ic&zctj)mmT-§ftzo &T<afi7 1 n « © t ^ © » « s n a « fi , SijJtl 1 ~ 1 2 G . W T - « 9 ~ 1 0 G ' C * 5 .
a 5.4 * * E A © s y s x 7 7 A C i T t * t t f K«{*:rtsigT-f S i t i c S f c ^ t f U'>JS#£ttTl-*>-A*ft'5©<i,
TA- -; c A#vgf©* h -, 7"x y K«-«ftiJ-fflie-rs fc<6©, fflK^as ( Photo- 9 ) t?*>5 t # i ? , f t 5 o iLCflJfctSBCFig- a 2 9 C^-T ± 9IC. 2 1&<Dn.%&tii.W.X>i' frf - i? £ fetttf-r, jSW&t/ftWo-ra-H-jBi^fcctti^, *©t>-f * an-»!«*•'£. is A £*#>*:« psa li Appendix- 1 C ^ t o
fffl, e 9 : ffififaa>fbt)gi.ffo--?fr
V : # T 7 V it ( T Ji/ i - tf A = 0. 3 3 )
E : «M¥tt¥ ( TJI/ -; - ? A = O. 7 l x i o 4 kg/** ) »JSE£*fiTable 3 1 4 fflt*f»jt?*5o T JI/ i - •? Afl-gj IC41* 3fi*y--r &li , **£
Soii«IX#8l5©3 - t f f l t t i t - * 5 . c « ) 3 - t i : i 6 i > f i i - c i i , 3 — 7-iciSrJ< a tiBti
T * i - * Att«©¥»8B<!:«)X # # © £ # * * * it-fa <!:. JSA*+*(i 2. l 5 ~ 2 4 5 t
« o . «B^#aBia«-PiP»aB©2ffifja±©j6**i4tsct**iit«-c#fco *t t?»«(*©«Tl-J : -»-c4-r«J6;*l i Table 11 4 ©ifcO, ft*{if? fcift 1 0kg/
•rf t * 5 . smtCTJi- i -•> A, A6 0 6 1 TDS - T 6 ©3I36&K3 4. 6 kg/irf &tfft -69-
JAERI-M 8137
3.5.3 衝掌加速度の測定
スクラム時の落下衝隼の吸収はアルミニウム外筒下端の，スクラムエンドでおこな.う。 Fig.
3.28は落下開始点(高さ)と衝隼値の関係をプロットしたものである。 liff加速度の測定は，
Fig ・3.26のように落下開始時の加速計の立上り振幅を 1Gとして，衝撃時の振幅から加速
度を求めた。測定値は落下体のアマチュア部の値であり，直ちに外筒に生ずる G値と結論でき
ない問題はのこる。
落下位置による衝撃加速度の変化は，空中と水中とではその傾斜が変るが，衝撃の大きさは
定性的に落下高さと比例関係にあることが鍵認できた。落下位置 71 1闘のときの衝隼加速度
は，空中で 11~12G. 水中では 9~10G である。
3. 5. 4 衝撃応力の測定
スクラムによって中性子吸収体が落下するときに最もきびしい応力条件下におかれるのは，
アルミニウム外筒のストップエンドを取付け固定するための，切欠き部(Photo・9)である
と考えられる。この切欠き部に Fig.3. 2 9に示すように. 2軸の電気抵抗型ひずみゲージを
貼付けて，静的及ぴ動的ひずみ計測をおこない，そのひずみ量計測値から応力を求めた。詳細
はAppendix-1 ，こ示す。
ひずみ量から応力を求める式及び物性値は次のとおりである。
ここで
E fJ(J
1 - 112 (E，+IIEZ)
E G'7 = ー一一一-一一 (E~+IIEA)
1 -11・ w
fJ f}' E f} :周方向の応力及びひずみ
fJz. Ez 紬方向の応力及びひずみ
ν:ポアソン比(アルミニウム=O. 3 3 )
E:縦弾性率(アルミニウム =O.71x10・kg/"Z )
測定結果は Table 3. 1 4 のとおりである。アルミニウム外筒に生ずる最大ひずみは，軸方
向に生じ，比般的大きい値はゲージ番号③.@.⑫で，これらは切欠き部と切欠き部の中間あ
るいは切欠き郎のコーナの位置である。このコーナに近い位置では，コーナに近づくほど応力
が集中すoと考えられる。動的試験では，静的試験で媛大値を示したゲージ番号@.⑫の 2ケ
所についてひずみ計測を行なった。
アルミニウム外簡の平滑部と切欠き部の応力を対比すると，応力集中率は2.15~ 2. 4 5と
なり，切欠き部近傍で平滑部の 2倍以上の応力が生じることが植認できた。
中性子吸収休の落下によって生ずる応力は Table3.1 4のとおり，最大値でも約 10kg/
d である。素材のアルミニウム .A6061TDS-T6の引強強度 34.6kg/_r 及び耐
，9-
J A E R I - M 8 1 3 7
h 3 1. Okg/»rf( s >w- hAMjffl^t^ffl ) S # « t 5 i , •BsKfftfcraSte^c £ *<«!§? #
• 2 + SF
/ f
>_ 3
i
' l*"*^***^
^ 1 rv <*£ F
100 200 300 400 500 600 700 8 F H S (»»)
Fig . 3-28 ^ j 7 i ^ C T * i X - © * s S ^ ' S * * J n i S e < l
KffiA • * S B
S8*0o*LB»(± feffiB * • . r x : /K*#
F i g . 3 -29 O f * y - y 8 i M f f i «
- 7 0 -
JAERI-M 8137
力 31.0 kg /dlr (ミ Jレシートからの平均値)を考慮すると，強度的に問題ないことが確認でき
fこ。
15
空中落下
10
s
100 200 300 400 500 600 700 落下高さ(闘}
F i g. 3・28 スクラム時にアルミ外筒が受ける衝撃加速度値
矢視A 矢観日
佳
阜1塗りつぶし郎分はスト，プエンド取付
用切欠き
F i g. 3・29 ひずみゲージ貼付位置
-70-
J A E R I - M 8 1 3 7
T a b l e a i 4 T >u i - •> A ft SjC' t . f 5 £ £ £ # ( tt^|6| )
wwaensfflfc* m W a: it «# <© J6 A
»EEi> v »*lc<tSffifS f & F i B S 5 0 0 m m S T S * 7 1 1 m m
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SB ® 0.4 9 0 "
3) 1. 0 0 »
© 0. 9 9 6 « S. 2 6 k g / m m 2 7.8 6 k g / m m !
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P h o t o . 9 T ^ i - *} AftlgicD
- 7 1 -
品去を平 ⑮
滑部③
切( 忌J
欠 @ き部
⑫
応力 集中 率
JAERI-M 8137
TabJe3.14 71レミニウム外筒に生ずる衝隼応力{軸方向)
静的試験時の位、力 動 的試験時の応 力
油圧ジ γヲキによる荷電 落下高さ 500mm 落下高さ 711 m m
0.442I<g/mm'
0.490 " 1.00 " 。.996 1/ 5.26kg/mm' 7.86kg/mm'
1.1 5 " 8.44
平均値 2.25
" 1 0.1
中性子吸収体の
落下速度調整用穴
アルミニウム外筒
ストップエンド
Photo.9 アルミニウム外筒の
切欠き郎とスト γプエンド
(落下速度胸轄する穴明けがしである)
-71 -
u
J A E R I - M 8 1 3 7
4. &&®umwmm<Diftftmmul® 4. 1 « £
©*S ! ^ * JC / j : 9 ^«^ t t f f l 1 «PS ' J» *gB©SfP©fc *© t ^ ; &» / -Co ( a ^ S E ^ P h o t o -1 0 , 1 1 IC^-fo )
4.2 t£B$tt
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I f t l O O O l M ^ H g i f i L f c , , i * a a e a K ^ * - t r © l « l l l i , F ig . 4. 2 © t * ? 0 1 2 OtM
4.3 KH©WS
4.3.1 a^«e^©(Bij««@
1) itS£SKifl!J£«! ® « l f l i# t t ( t B » t t ® «H»#Bi)«ffl©±K. "FK. ON-MG. &tf Rod Jam m&m*A » * ©ft ft II
» 2) s£B#an;£SB
® ««s©a«a«at © * - # • * - ^ © a « « f l t ® * s . «•*•> y^ f f l t t t t
4.3.2 «f£t£i*t?©(SiJ£«S ® x m - ? ( f t f t i e a ) ® x hD-^n^ ia (§lt££8E ) ® K f t h * * ( # b ^ & t f f t M * * )
-72-
JAERI-M 8137
4.改良型制御棒装置の試作実証試験
4.1 栂要
主要な部品の開発をおこない改良型制御棒装置を一式試作して機能試験及び連続試験運転を
実施した。試験は実使用条件を模擬した運転試験装置によって，制御棒装置の機能試験をはじ
め，約 1000サイクルの連続運転試験を実施して問題点の摘出と改良，各種の性能，耐久性
の確認をおこなう等信頼性の高い制御棒装置の製作のための資料を得た。(試験装置を Photo・
1 O. 1 1に示す。)
4.2 低験条件
試験時の運転条件は次のとおりである。
1>制御俸は炉心内と同ーレベルまで 60土 1OoCの温水中に挿入する。
2)連続運転の 1サイクルは Fig・4.1のとおりである。ただし制御俸の駆動速度は実使用
条件の 2倍の速度で実施した。
3) 運転サイクル数は，原子炉運転時間の 10年分以上に相当すると考えられる{組調整棒)
約 10 0 0サイクル実施した。連続運転試験途中での試験は. Fig ・4.2のとおり 12 0サイ
クル毎に実施した。
4.3 Iit験の内容
4.3.1 連続運転中の測定項目
1)連続自動測定項目
①制御樽位置 直線性
② 制御俸駆動範囲の上限，下限 .ON一MG.及び RodJam 等各種スイタチの作動回
数
2)定時測定項目
① 電依石の励磁電流
② サーボ・モータの励信電流
③ 水温，各カウンタの計数
4.3.2 機能試験での測定項目
① ストロータ(駆動範聞}
② ストロータ時間(¥l¥l友速度}
@ 駆動トルク{停トルク及び動トルク}
-72-
J A E R I - M 8 1 3 7
© £ X ; ? 7 A I B F | H
4. a 3 ftff&C 1) ' h # W « S
£cs8ic±ofi«©w«£«i8-f*° 2) *g#JBfc«
4.4 aaaee*©***
as&»ea»-e©HBi$Ht tH? iF i -H*U; fc£ l»#©««r i$ l f f l i 0 i f # i c f f i 3 - r£o a & aea*©fe£©«tS l2» :©<! : *J0 t?*So
* I o - ? » i £ t t © § E » t t t t < ^ h a ~ ? l ^ l f f l © « « t t K < b l i * 4 ^ f c o 2) ^ J ^ i f t H I I R y ^ ^ ^ i l l l
4) * - * 3 - K l * T 9 6 0 f ' ( ^^©aG* s ^IS6'P*-3fco 5) tf - ^ ft li ©fc U&tf tf - - -nc i i V L o » t t I t t£ fr -> tz„ « » © * £ * . ttfi6A'IS:fttt«£*£U. & » * » ! ! < ! : LTf f l« f i6£»Xt t©StSE#®bf t .
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*•»]* . . <fcO « * « © ! « OfW»*SSff lSttA s '££fco i c i i a a f i a K f - ? * Table 4. 1 ICf i- fo
4.5 KfHtEKIfc(CJ:&±«cSJlA
4.5.1 T ^ -; -•? A ft is 7 7 >i>9!©eic& l ) T ^ < - 7 A f t f 8 j © 7 7 vs>jgf t«e©«*r£*©/ I ia
f M » » f f l ± « v / - ^ K i t * -; - ^ A f t f f i c f f i a i i , 7 7 y j ; * & - e f r t t 9 K i t ? &£« afP*HJ#fflft(Si7 7 y ygp i i . Fig- 4.3 © a 0 © J ; 7 i c« f t« i iT - * ,o fco
aaaea»*MteLr. * 5 ~ 5 o @ o ^ j H t , t o m a ^ ? 7 ^ s 8 »
® $ « © « ! * & « • * £ ( * « * & )
-73-
④ スクラム解放時間
⑤ 全スクラム時間
4.3.3 分解検査
1)小分解検査
JAERI-M 8137
制御俸を中性子吸収体，駆動部分(電磁石，ポールねじ等}及び外筒の 3部分に分解し，
主に目視により異常の有無を確認する。
2) 総分解検査
総分解の範囲は分解可能な全ての部分であり，点検項目は外鰻検査及び寸法検査である。
4.4 遠鏡運転賦験の結果
連続運転試験での試験時聞は原子炉に実装した制御俸の稼動時間 10年分に相当する。直続
運転試験の結果の額要は次のとおりである。
1)ストローク及びストローク時間
ス fロータ設定値の変動はなくストローク時間の有意な変化は無かった。
2) スクラム解放時間及び金スクラム時間
運転サイクルの経過による有意の変化はなかった。
3) 960固におよぶスクラム時の中性子吸収体の落下衝岐による損傷はなかった。
4) カールコード 1本で 960サイクルの運転が可能であった。
5 )ポールねじのねじ及びポールには著しい摩粍はなかった。
試験の結果，性能が設計仕犠を満足し.制御俸装置としての機能と耐久性の確証が得られ，
試作の目的を十分に果すことができた。
また試作;こよって.機構上改良すべき点が信認できたので，本作の制御俸装置はさらに改良
を加え，より信頼度の高い制御梅装置の襲作ができた。主な遠鏡運転試験データを Table
4.1に示す。
4.5 Iit作実医院験による主な改良歳
4. 5. 1 アルミニウム外筒フ予ンゾ郁の改良
1) 7'Jレミニウム外簡のフランジ溶接郡の破断とその原因
制御俸の上部シールドとアルミニウム外簡の倭鏡は.フランジ情造で行なう設計である。
試作制御俸の外筒フランジ部は. Fig ・4.3のa図のように溶後構造であった。
連続逮転試験を開始して. "5 -5 0回のスクラムで，そのIi.によってフランジ溶篠宮匹
にタラックが入り破断した。その原因として次の事柄が考えられた。
① 母材の溶け込み不足{溶僚不良}
@ 熔僚の余盛を.擁加工したために.溶綾部分が少なくなった。上郎シールドと外簡と
の幅員め合い邸で縫銭ピードツ干渉したため織械加工が必慣であった。
-73ー
J A E R I - M 8 1 3 7
Photo. 10 t£.f&mffl®msimm
Photo, u nmmmw.u,i&i$ - 7 4 -
JAERI-M 8137
-・.
Photo.l0 試験用制御俸装置制御盤
Pholo.ll 制御棒装置試験台
-74-
JAERl-M 8137
±(S UP
Fig. 4-i i j u f t a e o i t o ^
1 2 3 4 5 6 7 8
«fctM ? n-« 120 240 360 480 600 720 840 960
MI ne a R o o o o o o o o 'h » * & * o 0 0 o *£ ft p & * o
F i g . 4 -2 I « l 6 a « i ; f e i U K » » *
- 7 5 -
JAERI-M 8137
上限 UP
F i g. 4・1 連続運転試験の 1サイクル
じ寸 竺数 1 2 3 4 5 6 7 8
運転サイクル数 120 240 360 480 600 720 840 960
倹 能試験 O O O O O 。。の小分解検査 O 。 O O 総分解検査 O
F i g. 4・2 連続運転試験における試験検査時期
-75-
Table 4.1 ss.r?%imm&&<nmtiimt&&Mi&&
a * m 2 4 0 + 4 ?'t- 4 8 0 + -f 9* 7 2 0 + -f ? il> 9 60-tM 9n> m %
I t K I ( 7 1 l ± 5 m m ) 7 1 1 7 1 1 7 1 1 7 1 1 7 1 1 ( 8 « J « « A C 1 0 0 V 6 0 H z
7. Y D - ^ N f l H J ( s e c ) 2 4 5 2 6 8 2 4 9 2 3 9 2 3 9 zm&m-tnmvfeT-mm ut»
e i h * * fkg-™) 2.5—2.7 2 . 8 - 3 . 0 2 . 2 - 3 . 1 2. 5 — 3. 3 3.0—3.6
( ( 8 S 10 M Q H l ) 4 0 0 4 0 0 4 0 0 4 0 0 2 0 0 DC -5 o o vy trim*
& % >> =) A !# n 5 4 0 5 4 0 5 4 0 5 2 0 5 4 0 eja5®ais««(E4 o o m A, ^ « i i r * • • 1 0.1 5kg
1 + -I ? ^ 1 + -I ? ^
i /
X" X X \ \ \ \ \ \ \ 1 + -I ? ^
-*fciL 0$ink-1 * \ -»*.
0$ink-1 *
』』F
回何回』冨
国
同
帥
吋
試作制御様装置の連続運転試験結果
測定サイクル試験前 240サイクル 480サイクル 720サイクル 960サイクル 備 考
試験項目
駆動範囲(7 1 1土 5mm) 7 1 1 7 1 1 7 1 1 7 1 1 7 1 1 駆動電源 ACIOOV 60Hz
ストローク度時間 (sec) 245 268 249 239 239 引抜速度は実機の倦で実施した。{引依速 】
駆動トルク (kg-司) 2.5-2.7 2.8-3.0 2.2-乱 1 2.5-3.3 3.0-3.6
絶縁抵抗 400 400 400 400 200 DC-500Vメガによる。t電極石 lOMO以上)
全スクラム時間 540 540 540 520 540 重電磁量石1のO.励1磁5k電g流 400mA.スクラム落下体
1バメ、
遠鏡運転サイクルの
‘ 、、‘ ‘ ‘ 1サイクル
苛」ロー崎臨1ザイクル
Table4.1
.... '"
J A E R I - M 8 1 3 7
&tB«ft*i$cjgg=g$ctg;ft©JS*#*it> Lfco «±©®a(c j : -o r f f i !g sc ( iS !^^4 i ; , * ? f i i c i i i T f f i a • . t t t f t J I i
/cfe©t»S-c#fco 2) M^«t l
tt_h©F^ax-*ofcfci6, a i t UTFig. 4.3 ©bEl©J;9ic«£ri-*SIE Lfc» *:©£*£
© S f t g g i c j : o T , i g e ^ © » t t t t J l i i S I U i b t l < bfco
4.5.2 Ta5 '>-^ h'@S©3cfi 1) TSB-V-^ KK#*-f f lgf fJ i^©(ia
T ^ i -•> A ^©-N©Ta5 i / - ^ K © K # l i , 4 ^ f f l * - ( A 5 0 5 6 ) IC <fc -3 T ff'£ ^
© TSi5->-^ K©>* 9-J-- 5?©tt£K2^ai < S U S - 3 0 4 B ) T , l £ * - « r *
; - n ( A 5 0 5 6 ) -ett an •>#&-??* So
l / t , aS*-(-±T*|6l©E«iiBAsft] t )^ /co i n ^ J X O W L C i i t , H S + -
2) «JS«iH
£fl?©JIHa*igT»Sncj;.5 fc©tt©T, W**©£M £ D ^ K I «©&#£!)- -> /;° ® l g * - « ) M S « l 0 * 5 f f i S ! ( S U S - 3 O 4 ) i l > / : . © !6»&*-fPlsicii. ffH*IH#*fPfiEUf-l!B«icS£-5-c»a*., ' < ^ - ^ « ) * |
4.5.3 ^ F ^ t i B i l U i S ® ^ i) D ., Ky* A^fti^ffl^siff t-tons a
D J K - ? t i ( R o d jam) t ( i . IS-f^**** 7ALT«i , + t t fR«**i* i t> i ; t>^ A^»j££(C:(F£^»A3ntt^:RJg«-0'3o
fcfcl*£0ft?"4<fc#-^totttlJ!>*J:#^#Ii^StSttS-fiJ.JB U i ^ . Fig-4.4 ®£*> ic, ->-;u K t t t * »^'J y?"35«•§&££• CUT*»•;!, * x ^ g s c j ; o-t#Aa*^5rflB
-77-
JAERI-M 8137
③ アルミニウム外筒管とフランジとの依め合い部が少なく. 5..程度であったため，組
立調整作業時に溶接部に捻れの応力炉集中した。
以上の原因によって溶倭部に亀裂等が生じ.スクラムによる落下衝隼によってせん断され
たものと推定できた o
2) 対策処置
溶倭部の破断の原因がいずれも，依め合い部にかかわる機械的要因や溶接余盛不足など設
計上の問題であったため，対策として Fig・4.3のb図のように設計を変更した。その主な
点は
① アルミニウム外筒管とフランジの俵め合い部分を長く，ねじ込みとした上溶接する構
造とした。そのため上部シールドとの接続の基準面となるフランジは，前もって機械加
工ができ，組立精度が向上した。
② 設計変更によって，溶接後の機械加工は原則として無くした。
4.5.2 下部シールド固定の改良
1)下部シールド取付キーの変形とその原因
アルミニウム外筒への下部シールドの取付は. 4ケのキー (A5056)によって行なっ
ていた。連続運転試験の結果，取付キーが変形し，下部シールドの固定が不完全となってい
た。原因として次の事項が考えられた。
① 下部シールドのパッケージと鋳込んだ鉛とに隙間が生じていた。
② 下部シールドのパッケージの材料は不鋳鋼 (SUS-304B)で，固定キーはアル
ミニウム (A5056)で軟かい材料である。
以上の事項からスクラム時の落下衝撃によって，シーJレド内の鉛が衝撃ハン 7 一的作用を
して，固定キーに上下方向の圧縮荷重が加わった。これらのくりかえしによって，固定キー
が変形し下部シールドの固定が不定全になった。
2) 対策処憧
変形の原因が落下衝撃によるものなので，材料の変更と品質管理の改善を計った。
① 固定キーの材料を強度のある不銭鋼 (SUS-304)とした。
② 鉛鋳込み作業には，作業手順書を作成し手l願書に従って鋳込み，パッケージへの充壊
率を 99%以上とするなど，品質管理を十分に行なった。
4.5.3 ロッドジャムの検出方法の変更
1)ロッドジャム検出器の誤動作とその原因
ロッドジャム(Rod 街n) とは，原子炉がスクラムしでも，中性子吸収体が途中にひっ
かかり完全に炉心へ婦人されない状態をいう。
試作制御僚では，ロッドジャムの検出をポールねじの特性を利用した方式で行なっていた。
すなわちボールねじがステック等によりトルクが噌大し，挿入できない状態のとき，ポール
ねじ軸を回転するとボーJレねじ軸が上方へ移動する特性を利用している。 Fig・4.4のよう
に，シールド軸とカップリング部を自由結合にしておき，ステック等によって婦人が不可能
-77-
J A E R I - M 8 1 3 7
ag±*^o(i« !?s«-hp 0 is^a>5ctA'.w- 3fc„ Siaii&ffiffl 'J « * M - I sf-oatfj-^^-xas/jNS <, r v T^-? ©Kf*i-«A*4i;r
Jfeldff^fi-fttJiS^ft^CAS h 7 7 '^©^4^f t ! g=Sff i±^a5^^t- f ^ a n i e n t . o 5 K->- t A a f t a i i i i i , *jfflH$©^-^ftit©mM©ii^> *"#*>*> i-^? ©«*£•&
t u t i c t t s s . rK-^fttrofiffifii, ai]®#gg©iBKi«*©*©H©—SET?* 9, &aj sB«-^ni-m-r^t«*«-rn«, is»8a©iiftis^ffiii^fiiffl I T , n * p.? * A^&as-r n t f & o t ©*££«• m ufco
a j , Ki? * A«-ftaj-r5iaajifisimg©ijfp)Uiii Fig. 4.5 ©t*>-ors>So ° * Ky * Affl&ffi \-'\<7&mn ln>9 ©ifS)4(g©l 2 ± 2kg-<"ICS!£0 , if tt^KKftif A8% © h-^ ?* s. s t i ^ - ^ - t J i i a ^ t a s s i L t . ^©^^ii.-K-^*3Dgi5T-^ai-r5j
-78-
jAERI-M 8137
になったとき，ポールねじ軸が上方に上り，リミットスイッチを動作させ検出する方法であっ
た。
連続運転試験後の分解検査，再組立調整によってロッドジャム検出機織の誤動作が多くなり，
運転上あるいは保守盤備上関踊があることが判った。
原因は検出用リミットスイッチの取付スペースが小さく，アクチエータの取付に無が生じて
いることであった。
2} 対策処置
ロッドジャム検出器の取付スペース上誤動作が生じやすく，検出器が炉内にあることは，将
来動作不良や絶縁劣化等によるトラプルの発生や保守整備上不郡合を生ずることが考えられた。
ロッドジャムの検出原理は，制御棒のポールねじの負荷の噌大，すなわちトルクの増大を検
出することである。ポールねじの負荷は，制御棒装置の駆動機織の金負荷の一部であり，検出
部を炉外に出すことを考意すれば，駆動装置の過負荷検出器を利用して，ロッドジャムを検出す
れば良いとの結論を出した。
ロッドジャムを検出する過負荷検出器の動作原理は Fig・4.5のとおりである。ロッドジャ
ムの検出トルクを通常トルクの約 4倍の 12士 2kgー帽に設定し，中性子吸収体婦人時のトル
クが，設定値をオーバーすると警報を発する方式とした。この方式はボールねじ部で検出する方
式と違い，水平軸をはじめ駆動機構全体のトルクの噌大を検出する o しかし水平軸と制御俸の
結合はワンタヲチで行なえるので.どちらかの判断は容易にできるため，安全上の問題はない
と判断した。
-78ー
J A E R I - M 8 1 3 7
irM's ->\, Ki©gfi l
7 7 y f-'
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Fig . 4-4 o j , K v ) - v i f t ( i J i « | | l
- 7 9 -
JAERI-M 8 1 37
上郎シールドとの接続僚の合い部溶倭後機織加工
上部シ ルドとの接続時の基準面
溶接後機械加工
外筒管
フランヂ
フランヂと外筒管との蔽め合い部少なL、。
a図 設計変更前フランヂ後続部
溶接後機械加工をしなL、。余儀部は滑らかにするだけ
ネシ込み接続
フランヂ
フランチ‘とアルミ外筒との厳め台い
部を長くしfニゐ
b図 設計変更後フランヂ接続部
F i g. 4・3 アルミニウム外筒フランジ部概略図
.，..γ~""'-配時ロ叫
A 骨"'.，，，
7ν々 <y
0・・肉岬臨創吟
?'o\.ot~'ら司眠
吻同ゐ H
f'1i'喝.....rt-円融岬向・ f
平."附
F i g. 4・4 ロッドジャム検出機摘概略図変更前
-79ー
J A E R I - M 8 1 3 7
* 7 * h# <) i?\-M-r}-
tBAW
&& I - A ^ S - l 2 ± 2 K ? - O T t - r 5 t , -J * - A AM 7 * h^|6]ic4-f S * ( P ) «
P = l 2 0 ± 2 K y - « » / l 5 » = 8 ± 1. 3 Kf
£ - £ 5 i " f * i £ t t (R) (i R = 8 ± 1 . 3 / (1 0 + 1) =0.7 3±0.12K?/*» ( m « l i * E )
F i g . 4 - 5 ffl£^&ditt«©IRl&
- 8 0 -
JAERI-M 8137
三こ
検出トルクを 12土 2Kg一cmとすると，ウォームがイラスト方向に生ずる
力(p) は
p = 1 20.士 2Kg一回/150 =8土1.3 Kg
ウォームが平衡点より約 1u..移動した点で，リミットスイッチを動作
させるとパネ定数(R) は
R=8土1.3/c1 0.+1) =0.目73士o..12Kv/"
F i g. 4・5 過負荷検出織構の概略
(ロ γ トジャム検出)
-80.-
(1..は余圧)
J A E R I - M 8 1 3 7
5. $Lft8i.V®tfttfi&
5.1 « m
4 , £ « < * £ « . Snl»t^©¥ifiT-Bgffi4 9^KSf f u. -tffi, f t , «ig«f*&y :ffl ftttte
s # f t * « . sum**—fi<Prt icAn5t«ai,^«*!)A<!f- jc is^A, ^ n r - © ^ ^ i a s . *pft«fiBS»tt£ft!!lffB±1#£ifc©£K®Sl--T:fr-3fc„
ffl»#sa(isg»5 0^7 flicBftiii9«sxJi(c*f^5)i^jipiigB«(et(tffl(5ffl^4c*f
•CtiftfPtSI«-ti liAlOJifC&T Ufco
5.2 Ktttfc*
6£r>. Rffl<!:90lftSttt«*Snebfco * 5 » » © K l t t t «
$i]ffl!#©«®(iFig. a 1 IC^-TtfcO t S J . ^ ©IS: tttt&ii Table 5. 1 O i f O f * 5 . ffi»SB©Stttt«
SBftHlOfl l igf iFig. 2 5 (Cjp-f t f c O - e & S . -e©Kttf±«(±Table 5.2 o i t o t $> » o
*#t t f f l f l t i£f iFig. 2 6 IC^-TifcOT-fe^o *©i9 : l t t t « l i Table 5.3 © £ fc 0 T- & 5 .
5.5 » * * - " < £ * * , « « & # * *
1) B8«3 2*f 6 £ 1 0 B ffi#|16 6 f r*JHB«jK. ttamftHfttfJii-fjFcsiHiciis-f s & » j
2) a « 4 0 f 6 ^ 1 5 B i i f f i * * ® ^ » 6 2 ^ -
- 8 1 -
JAERI-M 8137
5.製作及び据付と検査
5.1 概要
改良型制御修装置は 48年度の試作実証試験の結果にもとづき，工場での部材加工，議接組
立，遮厳体充填.加工洗浄の手順で昭和 49年度製作し，寸法，重畳，気密試験及び組立機能
検査などに合格後現地に侵入し，鋸付を行った。
据付作業は.制御俸を-1!炉内に入れると取扱いがめんどうになるため，炉外での点検調整，
炉外機能試験など作業計画上特に次の点に留意して行った。
① 据付，組立，検査の各作業における手順の長適化と作業 7 ニア Jレ，点検シートの作成。
② 放射線被曝防止対策として放射線量評価を十分に行うとともに手'11買の再催認と徹底及び
安全教育の徹底。
制御棒笈置は昭和 50年 7月に目立造船桜島工場における原子炉上部遮蔽体の仮組検査にお
いて，制御棒がスムーズに帰入することを確認した後現地に按入し，炉体改修工事完了を待っ
て据付作業をはじめ 10月に終了した。
5.2 般計仕様
改良型制御俸装置の設計仕機は設計方針，設計条件にもとづいて，長大限の俄能が発揮でき
るよう.次のとうり設計仕織を決定した。
制御俸の設計仕機
制御俸の憎造は Fig.2. 1に示すとおりである。その設計仕様は Table5.1 のとおりであ
る。
駆動装置の設計仕様
駆動装置の構造は Fig・2.5に示すとおりである。その設計仕織は Table5.2 のとおりで
ある。
水平紬の設計仕機
水平軸の縛造は Fig・2.6に示すとおりである。その設計仕織は Table5.3のとおりであ
る。
5.3 準鍵すべき記長令，規格及び基準
改良型制御俸装置の設計は以下の法令，基準及び規絡を適用もしくは準拠しておこなった。
1)昭和 32年 6月 10日 法俸第 166号
「篠原料物質，核燃料物質及び原子炉の規制に関する法律」
2) 昭和 40年 6月 15日 通商産業省令第 62号
-81-
J A E R I - M 8 1 3 7
Table 5.1 ffl Sj » tit «" tt tK
as a « * a R fl" tt: flit
*tt?R4X<* #t t* iRiRt t
tt *
•r ft
* h*; •> A 9 9. 9 9 % WS7 Omm, V $ til 1.5 mm, S * 6 1 Omm *tt?R4X<*
a n tt St « m * ft
S U S - 3 0 4 » & » * » « f raw > flS6 7mm, f H 7 6 u m , 5 3 f c l 8 1 2 n i r o
*tt?R4X<*
c • 1 0 kg
* a 5 ( O N - M G
Sib )
» & fi50TifjSi£«E*«a5
* a 5 ( O N - M G
Sib )
m it * tt ft - » * n < , «£•& -feyfju? ( N 5 0 ) N i S O %
* a 5 ( O N - M G
Sib )
3 -f /l- 7 4 •*• # 'JT i V4+* « ' * < A I W l . H B . 0.8(6 0 . 1 *
* a 5 ( O N - M G
Sib )
16 « tt
* a 5 ( O N - M G
Sib )
c a «F »
a sa a -f * ON-MG*HJ = -f *
* a 5 ( O N - M G
Sib )
c a «F » 1 i fi R 4. S ± 0. 3 a 6 5 ± 0. 6 5 Q
* a 5 ( O N - M G
Sib )
c a «F » £ &CC ffi 4 0 0 m A , m a x l A * a 5 ( O N - M G
Sib )
c a «F » 16 tt £ ft D C 5 0 0 V l O l i n H J :
* a 5 ( O N - M G
Sib )
c a «F »
*6 tt m S. A C 5 0 0 V 1 £• Iffl
* a 5 ( O N - M G
Sib )
« a € * ft m m m m 4 0 0mA 6 0 0mA ON-MG«(U«Ftt
ONMG-OFFMGOt^ ffl*#«E©^A«150 m V E l i : * 5 C t
* a 5 ( O N - M G
Sib )
« a € * ft R » * SO kg Eli: 1 0 0 k g a± ON-MG«(U«Ftt ONMG-OFFMGOt^ ffl*#«E©^A«150 m V E l i : * 5 C t
* a 5 ( O N - M G
Sib )
« a € * ft *?v '.ans^a 40ms H"F 50msJJl"F
ON-MG«(U«Ftt ONMG-OFFMGOt^ ffl*#«E©^A«150 m V E l i : * 5 C t
* a 5 ( O N - M G
Sib )
* ft fl.g§8 6mm A 3 l 9 n o i i g l O O n m
* a 5 ( O N - M G
Sib )
s t k g
* - * fa U
« st fa U * • •» h
S U S 6 3 0 ( 1 7 - 4 PH ) , « * H R C * 0 « ± S U S 6 3 0 C 1 7 - 4 P H > , « S H R C 4 0 H i S U S 4 4 0 C , «'(£ HR C 6 01-Xi
* - * fa U
=f ft fa Ufi»ft f ( . I l 5 m m . £ f i l 1 0 0mm 8 6 0 m m , 'J - K 5 m m 0. 0 5 0 m m / 3 0 0 mm
tt * B t t T f t U ' J i 6 0 6 1 - T 6 * ft *|.g 1 0 0 m m. F"J& 9 0 m m , g S 2 2 3 2 m m « £ *mE9<D>l-Tif4 h\ ff*8»
± SB -V - * K tt 0
tt St m at •)• ft
S U S - 3 0 4
ftgl14mm.SS790mm ± SB -V - * K
X K tf • = V?>] - K i f c M S g / m 3 Kl± ± SB -V - * K
X K tf •v - /b KM S U S 6 3 0
T IB •> - *• K tt 9
tt St m & ir ft
S U S - 3 0 4 ««B*m» *M59 Omm, P*3f§2 3 m m . g £ l 0 2 m m T IB •> - *• K
x « w * 5 * K HE* 6 Omm, J I S«5« WS 6.4mm. 2 tS
« « 8 ft •y - n> n & 1 " 1 0 " ' a t m c c / s H T H e 2 0 0 m m A q <D£ # « « 8 ft w * i/-lU'J > ? '
S U S - 3 0 4 . « T 7 t 3 / i t l T
# . r y ftt w st -N'i'>Ai/-^sy«sn6ttffi
•h — iu a — K
» tt M S tt
6 tt tt • 0. 5 m m' , 3 9. 8 Q / k m i f u y / n f l ' V i i ( E P R )
•h — iu a — K
* - * • SS '< •i y V ft
ii —A, 7i - Kfl.& m s
S U S - 6 3 1 1 . 2 * •> IJ 3 y ff y X X - 7 * ( 0. 5 t ) 8 1 ± 2 mm 2 0 0 ± 1 0 mm
^ T ij y ?" tt «• S U S - 4 4 OC
- 8 2 -
JAERI-M 8137
Table5.1 制御俸設計仕織
邸 品 名 項 目 設 計 位 様
材 質 カドミウム
中性子吸収材 純 度 99.99%
中性子吸収体 寸 法 内径 70mm.厚さ約1.5mm.長さ 610mm 【制御材} 伺 質 SUS-304
被 贋 fII 造 溶接密封構造[円筒〉
寸 法 内径 67mm.外径 76mm.長さ約 S12mm
重 置 1 0 kg
形 式 吊り下げ式直流電磁石
也 性 体 初 質 ニ，ケJレ，鉄合金センデルタ (N50) Ni50%
コイルワイヤ ボリアミドイナメル様 (AIW¥'H種. 0.8骨 0.1 tt
絶 録 体
励鑑コイル ON一MG検出コイル
直流抵銑 4.5土 0.3Q 6 5 土~電 iII 石 電気特性 定絡電電流 4 0 0 m A. ma x 1 A
(ON-MG 絶縁抵抗 DC500V 10 MQ以上
検出】 絶縁耐圧 AC500V 1分間
励健司E 流 400mA 600mA ON-MG検出特性
電磁石特性吸着力 50kg以上 lOOkg以上 ONMG-OFFMGのとき
スクラ A遅れ時間 40ms 以下 50ms以下 G担力団E庄の差が 150
mV以上あること
寸 法 外径 86mm 内径 19mm 全長 100mm
重 置 kg
ね じ SUS630(17-4PHl.硬度 HRC 40以上
初 質 ナ 司， ト SUS630(17-4PHl.硬度 HRC 40以上
ポ 'レ SUS440C ，硬度 HRC 60以上ポール ねじ
ね 軸 外径 15mm.全長 1100mmじ
寸 法 ねじ有効長 860 mm. 1)_ド5mm
黒崎リード眼差 0.0 5 0 m m/ 300m m
外筒材 賀 耐蝕7ルミニウム 6061-T6
{スト，プエンド} 寸 法 外径 100mm.内径 90mm.長さ 2232mm
峨 能 電信石等の 1)ニアガイド.Ii.緩衝
初 質 SUS-304
被 a 嶋 造 持軍倭密封情造
上自Eシールド 寸 法 外径 114mm.長さ 790mm
遮 厳 材重コンクリート.比重弓 g/圃 3 以上
fノールド軸 SUS630
材 質 SUS-304
被
ーl1li 造 溶倭密封構造
下部シ-，，，ド 寸 法 外径9Omm.内径 23mm.長さ 102mm
遮 厳 併鉛 厚さ 60mm.JIS特級
ポラル仮 厚さ6.4mm.2叡
紬封袋 値シ Jレ特性 1 ~ 1 0-' atmcc/s以下 He200mmAqのとき
V リング 初 質シル 1)ング ，ぜイトン
姻動リング SUS-304.表面7ラザ 3μ以下
ポヲテング材 材 質エピコ ト828
へリウムシール及び電気絶縁耳]
.芯数 4芯より合せ.布テ プ巻
線 材 導 体 。目 5mm' • 39.8 Q/km
絶縁1*11 エチレンプロピレンゴム【 EPRlカー，レコード スプリング材質 S U S -6 3 1 1. 2 tt
カール 郎バインド伺 シ 1)コンガラステープ(0.5 t 1
カールコード外径 8 1土2mm
刷 長 200土 10mmベ アリング 材 料 SUS-440C
-82-
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Table5.2 S B t d ^ l f f l ^ f t f i t t
SB & * « g « «• tt «
-ur * f - 9
» s + - * * - * * 3 •? * !• - *
-ur * f - 9 ft a
a i* S * * dj A
£ K 1- a> 9 1 ft
1 0 0 V / 1 0 0V S 0 H z 1 2 W«-h 2 8 0 0 R P MW± 1.2kg-0BJil-h IBS 7 Omm
a i i E I O O V m ft «i 5 OH z * A 4 .5V/10O0RPM
tt & * « Jt 1 / 1 9 7 » A M » * h l ' ? 2 6kg-cm
tt & * * A M U K f t 1 3. 3 R P M max 1 4 R P M tt & * -te ;l/ 7 o * ? •> * - A ¥ * ( S i i i t l / 2 0 ) ICJ;S„
&m * * s m a g t S S S ^ 'J * * * - A ( R j « t t S & )
&m * * s fi fit It s e a
1 0 K Q ± 5 % i t » t t ± 0. 1 % 3 « 9.4 8 ( l ] e / £ x h " - ? ( 7 i i ± 5 a i )
» A * A a g s
A A - ' M - h x - f - . * 0.8 5 B f i / 4 ^ f a - ? 'J 5 •» h x -f » -f
«? «
' < 7 > X *
a g t t C W , C C W i t l 2 ± 2 k K - c n V - 7. 4* Ifc t ft 3 3 0 m m x 3 2 0 m m x l 8 0 m m
Table 5.3 * £ tt « & ft tt &
sc s « i5 S tt St ft «
M
« (4 M S U S - 3 0 4 M5fe«S S U S - 6 3 0 ( 1 7 - 4 P H ) , « S H R C 4 0 a±
M * ft M S 12mm M5fe«S 8 mm 4 S ft2 4 0 Omm
M
* EE - ! 7 ) y / 8 3 « "<T 'J > ' ^ » » X l i • h l i t
"ST 'J y / " » x a r* *
^7-iJ y ^ i + - c i 0 . MftSSt x-«- x * + 7 t )a«MJ!f | 8 ] 2 0 m m X 7 - f Kf 5 (M£[6]X M - ? 2 Omm )»lffl»
"ST 'J y / " » x a
W (4 «T>)yt''*Qz. s u s - 3 0 3 7.f\)yy S U S - W H r>i ,-r --y,7 b s u s - 3 0 4
7 x <f X « - ^ > — ^
0 (4 * ft ft it
M «
3 U S - 3 0 3 B . S U S - 3 0 4 *!.&5 Omm, £ g 1 1 8 m m lEH£*2 0jMM. ft/MI<A«18° * t t ? R « * f f l » B * 0. 2 5 m m ) ? 7 l / n f , , 7 X ^ , "1 M 1 . 5 . » » 2 0 , x-j-f K+** ( fttft ) J i £ # f t 2 0° xzrqyf fl.g3 8 m m , « S 2 S m m . & » 6
- 8 3 -
JAERI-M 8137
Table5.2 駆動装置の設計仕機
部 品 名項 目 投 計 仕 様
形 式 サーボモータ タコジヰレータ
励厳制御電圧 100V/I00V 励値.圧 100 V
周 波 敵 50H z 周 波 数 50 H z
サーボモータ 最大出力 12W以上 出 力 4.5V/1 OOORPM
ゼネレータ仕
機無負荷回転数 2800RPM以上
起動トルク J.2kg-咽以上
寸 法腕径 70mm
減 比 1/197 出力軸最大トルク 26kg一個
議 速 11 出力軸回転数 13.3 RPM max 1 4 RPM
セ，レ 7ロ，ク ウ倉一ムギャ〈雄速比1/20)による。
形 式 巻線型ヘリカルオーム{可変抵抗器}
位 置検 出器 抵 抗 値 10 K n士 5% 直線性士 0.1% 3連
回 伝 数 9.48回転/全ストローグ(7 1 1土5rnm)
形 式 カム・リミ-.トスイ，チ駆動範囲設定
カ ム 回 転 数 0.85回転/全ストローク織傭
スイヲチ 1)ミザトスイ，チ
形 式 ウォームギャ 1/20のスラストカ利用
過 負荷検出器 スプリング・ アクチェ-~言及び7 イクロスイヲチ
【トルク検出} バランス式 スプリング圧可変
設定値CW.CCWとも 12士 2k巨一団
ケ ス 外形寸法 330mrnx320rnmx180mm 」
Table 5.3 水平紬の設計仕様
a 品 名 項 目 E量 針 仕 嫌
材 料軸 SUS-304
軸先端 SUS-630(17-4PH).硬度HRC 40以上
軸径 12mm
鮪寸 法 紬先嶋径 8mm
全長 約 2400mm
ユニバーサルジ.インド数 4組.. 成 ベアリング数 3組
ベアリング，、ウスユニ，ト 1式
スプリングとキーにより，紬先端(スペース γ ャフト )t;!軸方
形 式 向20mmスライドする{紬方向ストローク 20mm)制御樽
ベア リングハウスユ と水平軸の着脱をワンタ，チでおこIJ.う。
ニ噌ト ベアリングハウス SUS-303
材 料 スプ 1)ング SUS-WH
グリ，プ.-/守 7ト SUS-304
材 科 SUS-303B. SUS-304
寸 法 ?~径 50 mm.全長 118mm
嶋 造 開墜角度 1回転を 20分I!J.II小縄整角度 180
7"，イズモグ a ール 中性子吸収体の移動量 O.25mm
歯 目巨 リアアレー 7 ;:0:叫 }M15 指数20
スライドギャ t内自首} 圧力角 200
スプり ング外径 38mm.高さ 25mm.巻敏6
-83ー
J A E R I - M 8 1 3 7
3) ua«45^9^3B mmm.m'g&%8 \^ r««xfp^©<g®tcB8^5S«5«**^6: z'-fi*}
4) B * I * S t » 5) ASME CODE Section \i 6) B * « m x n £ $ & 7) ItSHiSStSffiS*
5.4 I»»fl5
^RiRft. *-^u=r- h-&t/fi=> ^? 'J - hoftiati-e-n^'nsdt^iB. *««ax. a s s i
&Ml!S1»»Sa(i^*-^>&^to7S;»f tUfco SfttcfcfcoTfi 7 £ © o *,-«£&*!•
sff u, attHffi»»icfc£<s<«aj&©teffl*f'mcfc-its»^ttsi©*iiE£#£*:». & anises tf 2 o OIM ^^©ii^Jiea»«-iiiifib-r-t©fe*«-6S©«nisi*«Bicaii!fcs-a: S t t ^ S S . tt&g©«IS£+#i,:fTWf!iItt, HXttoif iUiCottoto
&&fflft]»»81©* 7 yA^tt&^SlESffliSliiftftlilPSiaWtH t t ? « l LTlvttiv. £ •g^Jgi Coor* IH«mi*©»J t l i Table 1. 1 © t fc 0 f * S «
S»effr-*Sf4¥ft ( f i f r f f l^ff( ixi f |gaj i ; fc i ' ior , if-f# $£©©(£ ffl fit* S £ Table 5.4 © « 0 © « i tmm^QtkL, S f f ' i i S i T d K l f c .
ttaswi»*8tiiii«n?©sft. a^<*fii£-4 9¥K*c%r us 0^7 A , a aisuss aXiglCfc-^5iP(tJ:gl5«iR<t©ffi*fiftftS©(®. *i]8D#ffl«iAa£. *>Pte©(KJRtt$*P<* <h©«f0^o&a:^©»K?©fitJg-&fTofco -ii©*fi«-»T L / : a i # 8 i a i » , ffla ?&*p^»f A * T - - e © * * K ^ f f o J ; 9 R i t L r , 7 fl icigtfflc* A £*!*:.>
5.5 P f t * t t
« » # © 4 : S t l i ^ < * . FS**««*±ifi©jtRFlRfc«i*'=.n*o Photo- 1 2 . *©fc »!>F«4>**»tt«ft»ril#f;:. «l»»©*P,C>-e©C!:K ( elevation ) fts£©fc*£fif«.h S f r ^ r 1 ) » ! • / ! / - I- t r © - t t t & ^ . ^ - r t l ( Photo. 1 3 ) «-«|]£ L.fc„ Fig- 5 .1 . #J a«S*^bSW«l#©T ^ , x j o « ^ 3 0 1 5 ± 0 . 1 « t S ! S L , tf & « « £ ! § (ft ©Iff I
m-enitLfc.
*©*Prt^©ji«-iijp«.tt^*«6a*«-**Lr«(i©«*tt«-«i*fliaa(cfir/ii^i 03$
-64-
]AERI-M 8137
「発電用原子力施設に関する技術基準」
3) 昭和 45竿 9月 3日 通商産業省令第 8¥号
「電気工作物の溶接に関する技術基準を定。目る符4与1
4 )日本工業規格
5) ASME CODE Sec t i on ¥1
6) 日本電気工業会規絡
7 )電気設備技術基準
5.4 工場製作
改良型制御棒装置は全体製作を多摩川精機が行い，制御棒の主要な部品である電舷石，中性
子吸収体，カールコード及び重コンクリートの打設はそれぞれ東北金属，芳沢機工，目立電線
及び清水建設と分割発注し製作したため，工程.品質管理とも十分留意した。
改良型制御俸装置は予備一式を含め 7式製作した。裂作にあたっては 7式のうち一式を先行
製作し，試作実証試験にもとづく改良点の使用条件下における耐久性等の確証を得るため.総
合彼能及び 200サイクルの連続運転試験を実抱してその結果を 6式の制御俸装置に反映させ
るなど品質，性能の確認を十分に行い信頼性，耐久性の向上につとめた。
改良型制御俸装置のスクラム特性及び反応度抑制効果は旧制御俸と同じで変更していなL、。主
要な項目について新旧制御俸の対比は Table1.1 のとおりである。
監督官庁である科学技術庁の検査は工事認可にもとづいて，原子力安全局の使用剖検査を
Table 5.4 の通りの項目と時期に受検し，良好な結果で合格した。
改良型船]御線装置は工場での製作.試験検査を 49年度中に完了し 50年 7月，目立造船桜
島工織における炉体上部速厳体の仮組立検査の際.制御俸の帰入試験，水平軸の仮取付等炉体
との取り合い及びその精度等の纏認を行った。一連の検査を終了した制御俸装置は洗浄，梱包
等を炉内侍入までその清浄度を保つよう配慮して. 7月に現地に搬入された。
5.5 炉内傷付
制御僚の金荷重l;t炉体.下段中央遮蔽体上面の支持仮に受けられる。 Photo・12。そのた
めF段中央遮厳体総立終了時に，制御憾の炉心での位置(elevation )決定のため支持仮上
面からグリフトプレートまでの寸法及び芯ずれ(Photo・13 )そ測定した。 Fig・5.1。測
定結果から制御織のアジャスタの寸法を 30 3. 5士 0.1..と決定し，寸法網墜をl震研の工作工
島骨で実織した。
水平軸，駆動技置を炉体への据付及び画己線作業と制御回路の点検を 8月中に完了した。制御
俸の炉内への据付は炉外総合機能試験を実施して機能の健全性を綾終信認後に行ない 10月中
旬に終了した。据付後の点検綱墜を十分に行なった後，炉内総合f!l能低験によって袋置の健全
牲を信錯した。 l京子力安全局の使用前検査は炉体改修による各極峻能試験と捌墜をはかり.
1 0月 16日及び 11月6鴎こ受検し良好な結果で合格した。
-84-
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原子力安全局の立合検査項目
製作中の銭験及び検査 据付けに係る試験・検査
館品及び袋置単体 制御織 原子炉内 原鉱殴子炉内縫合
装置の 鋸付前の検 査 試 験 制御俸
炉外総 111御俸装 炉内.反御・ー応能度制検査時期 水平軸駆動装置 力試項 目 内 容 申性子吸収体 電信石 その他の 合試験 置の検査 能試験部 品
←ーー
初 科 検査 材科l(験成績書を検査する. 棄物.入時 。 。。 O O
寸法検査 ノギス， 7 イクロゲーク，直尺などで測定する。 加工後 。 。。。。 O
外観検査 回復により検査する. 加工後 。 。。。。 O O
溶接部検査 外鏡検査，カラーチ"，..ク 卸 工 後 Xr ayO 検査含む O O
漏洩検査気泡福洩検査{エチレングリコーJt，，)，ヘリウ 加工立 後 。 。。 。ムリーク試験 組後
絶縁検査 絶縁置E銑試験，耐電圧誌験加工後 。。 。 O 。組立後
連8'材充槙寧検査 寸法，容積，重畳測定 組立中 。作動車量能試険 組立中 O O O O 。反応度制御能力試験 正の炉周期法による。 炉科内据婦付 。
織入後
遮厳効果試験 漏洩r纏，中性子"の潤定による. 炉子内鋸炉付 。原 還時
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。こ日
制御俸袋置の試験検査Table 5.4
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制御俸孔
支持板
Photo.12 下段中央遮厳体支持板
中央が制御俸スリープ.その壬わりは燃料スリープ
支持板
VT-1
制御俸孔
Phot" 13 下段中央遮蔽休の制御俸及び燃料孔の
芯ずれ検査
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A 385ι9 3852.3 385.3.0 3852.5 3852.3 3852.0 3851.8
B 3166目9 3166.0 3167.5 3166.0 3166.0 31向6.0 3166.0
C 1223.4 1224.0 1 224.0 1 224.4 1223.4 1224.0， 1223.0
D 1943.5 1942 1943.5 1941.6 1942.6 1942 1943
E 920 920.4 920.5 920.9 920 920.5 919.5
F 303.4 303.5，5 303.50 303.50 303.40 303.45 303.50
G 30 29.9 30.2 29.5 30.2 30.5 30.0
H 11 81.1 19.1 81 80 80.6 196
I 1253.4土1.2 1 253.5 1253.5 1253.5 ¥ 253.5 1253.5 1253.5
J 270邑5士5 2109.1 2108.6 2108.6
K 210士0.5 210 210 210 lA 3B 5C
据付状態 o K o K o K o K o K o K
BC-8 BC-6 BC-3 BC-2 BC-5
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5.6 KttfeStanS
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JAERI-M 8137
5.6 fit・-検査の内容
制御線装置の検査は Fig.5. 2に示すよう検査項目を，それぞれの担道過援でのメーカの社
内検査及び監督官庁の検査を含め遁宣行ない.総て良好な結柴，，/:あった。検食費領の概要を以
下に示す。
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2
3
4
5
6
7
部品及び単体検査項目
初料検査
外観検査
寸法検査
溶接自E検査 首長
4・1外観検査
4・ 2~佐色浸主主擦傷検査
漏洩検査
5・1エチレングリコール法鼠厳
1)-2へ，)"ムリ-1鉱験
遮蔽材充填検査
電気絶縁検査
※中性子吸収体のみX線
験査実施
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1
2
3
4
6
科学段術庁原子 h安全局
炉外線能試駿([11.原1iIf) 原子炉内総合試験項目
外観験査 1 、外観検査
寸法検量 2 電気絶証言験査
電気絶縁検査 1"4 IIP jtj .1lI1f訟験※
中性子百買収体駆動範聞 4 制御梅』本当りの反応度
中性子般収体m産過度 正の炉周期弘ーまたは比較
全スクラム時間 法による。
スクラム解放時間 s 反応度付加率
ON.MG~量出暴動作確認
I!動トルク ，作
※ 炉外線能以験と同一内容で
ある内
F 1 g. 5・2 制御織装置プロ::/?図
-88-
J A E R I - M 8 1 3 7
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- 8 9 -
部品および単品検査
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検査要領の 概 要
検査の内容
査
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項一検
査一検一料
験一
試一材・且
Z 外 観検査
3. 寸法検査
4. 溶綾部検査
4 -1 外観検査
1) 検査対象物
中性子吸収休，電依石，遮蔽休，外筒，ポールねじ等の主
要な部品および単体。
2) 検査の要領
素材メーカより提出されるミルシートにより化学成分，機
械的性質のチェックをおこなう o
3) 合否判定基準
ミルシートに記された化学成分，機械的性質が日本工業規
格通りであること。
1)検査対象物
中性子吸収体，電磁石，遮蔽体，外筒，ボールねじ.駆動装
置等の主要な郎品及び単体。
2) 検査の要領
自視によりおこなう。
3) 合否判定基準
キレツ，キズ.サピや変形がないこと。
仕上げ (C.R等)や溶接の具合が機能上有害でないこと。
1) 検査対象物
中性子吸収体，電磁石，遮蔽体，外筒，ポーJレねじ，シール
ド軸，駆動装置等の主要な部品及び単体。
2)検査の要領
「設計および工事の方法の認可申請書Jにもとずく承認図
面に記載されている主要な部品の主要寸法を.ノギス.<'
イクロメータ，直尺(11 S 1級}等により測定する。
3) 合否判定基準
主要な寸法が上記承認図面に示す許容寸法公差内であると
き合格とする。許容寸法のれ定のないものについては]lS
規格，普通寸法差中級の公差内寸法であること。
検査成績表に合否判定基準を明記する。
。検査対象物
中性子吸収体，電d盤石，遮蔽体，外筒等の主要な溶接構造
部品
2) 検査の要領
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- 9 0 -
試験検査項目
JAERI-M 8137
検査の内容
目視によりおこなう。
3) 合否判定基準
表面に溶接スパッタ等の付着物がなく，また溶接部における
有害な溶込不足. ~J れ，アンダカット等がないこと Q
4-2 染色浸透探傷I1) 検査対象物
検査{カラーチ
エック)
5. 漏洩検査
中性子吸収体，電依石，遮蔽体，外筒等の主要な溶接膚造部
品
a 検査の要領
前処理として検査部の油脂額等の付着物汚れを洗浄剤lを用い
て除去し，浸透被を塗布すl.i0 1 5分以上放置後検査部表面
の浸透綾を洗浄剤を用いて除去する。その後現象剤を塗布し
乾燥する。
3) 合否判定基準
① アルミニウム溶接部
ASME SEC ¥1. D 1 V . 1 に準ずる。
。クラック及びワレは不合格
。ピンホール @直径 4.81111以下合格 ⑨ 1 5日間以下の表
さで面積 3.75 0..2 の中に 10ケ以上の欠
陥があるとき不合格 。欠陥が 2ケ以上で端
から端までの距厳が 1.61111以下の場合は不合
格 @その他強度上有害な欠陥がないこと。
② ステンレス溶接部
「電気工作物の溶接に関する技術基準第 12条第 2項」に
準ずる。
1) 検査対象物
中性子吸収体，電磁石，遮蔽体{上部および下部}などの溶
接密封肩車造のもの。
a 検査の要領
気泡漏洩検査{エチレングリコール法)をおこなう。エチレ
ングリコールの入った容器の中に被検体をつるし，容器を密
封し真空ポンプで 10-lIgまで真空引きする。 Photo・14
3) 合否判定基準
目視にて被検体の溶接部より連続した気泡が発生しないこと o
a 遮厳材充境検査 I 1) 検査対象物
6 -1 重コンクリー| 上部遮厳体
ト比重検査 I 2) 検査の要領
上部速蔽体容器の重量および容積を水銀りにより測定する。
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- - 9 1 -
JAERI-M 8137
試験検査項目 検査の内 容
コンクリート充填後の重量を測定し比重を求める。
3) 合否判定基準
比重 5 g/ cc以上
6 -2 鉛充填率検査I1)検査対象物
7. 電気絶縁検査
下部遮蔽体
a 検査の要領
下部遮蔽体容器の重量および容積を水張りにより測定する。
鉛鋳込後の重畳を測定し，鉛の比重より充模率を算出する。
3) 合否判定基準
充凄率 95%以上
。検査対象物
電磁石，カー Jレコード，駆動笈置
2) 検査の要領
① 絶縁抵抗検査
充電部と非充電部との聞の絶縁抵抗値を DC500Vメガ
を用いて測定する。
② 樹電圧検査
正弦波に近い 50Hzまたは 60Hzの 50 0 V 交流電圧
を充電部と非充電部の間に連続 1分間印加する。(耐電圧
試験装置を使用する。)
3) 合否判定基準
小絶縁抵抗検査
各端子及び本体問の抵抗値 10MSHLI::
電気設備技術基準第 14条に準ずる。
② 耐電圧検査
AC500V.1分間の印加に耐え，電圧指示一定，漏洩電
流一定で漏洩の際生じるピピリ音，閃光がない。
日本電機工業会標準規格 rJEM-1 021 Jに準ずる。
-91-
J A E R I - M 8 1 3 7
Photo. 14 I S i g l S t t t
- 9 2 -
JAERI-M 8137
Photo.14 気泡漏洩検 査
(エチレングリコール法)
-92一
J A E R I - M 8 1 3 7
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- 9 3 -
組立および完成品検査
試験検査項目
組立検査
1.外観倹査
Z 寸法検査
a 電気絶縁検査
JAERI-M 8137
検査の 内 容
1) 検査対象物
制御俸，制御俸水平軸，駆動装置
2) 検査の要領
目視にておこなう。承認図と照合する。
3) 合否判定築準
外観にへコし有害な傷がないこと。
承認図と照合して配置，取付状態に異常および変形がないこ
と。
1) 検査対象物
制御棒，制御俸水平軸，駆動装置
2) 検査の要領
組立完成品の寸法測定をノギス，鋼尺および巻尺(J 1 S
I級品)等を用いおこなう。
3) 合否判定基準
図面寸法公差内にあるとき合格とする。無J己公差は JIS規格に準ずる。
1) 検査対象物
制御機，駆動装置
2) 検査の要領
① 絶縁抵抗検査
制御俸及び駆動装置のコネクタ部で充電部と非充電部と
の聞の絶縁低抗値を DC500Vメガを用い損u定する。
② 耐電圧検査
制御律及び駆動装置のコネクタ部で正弦波に近い 50Hz
または 60Hzの 500V交流電圧を充電部と非充電部に
連続 1分間印加する。(耐電圧試験器使用)
3) 合a判定基準
@ 絶縁抵抗
コネクタ端子関および本体問の抵抗値が 10M!)以 t.
電気設備技術基準第 14条に準ずる o
② 耐電圧検査
AC500V.l分間の印加に耐え，電圧指ぷ一定，漏
洩電流一定で漏洩の際生じるピピリ音.閃光がない。
日本電気工業会標準規格 fJEM-I021Jに準ずる。
-93-
J A E R I - M 8 1 3 7
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- 9 4 -
J A E R 1 -M 8 1 3 7
試験検査項目
完成 品検 査
4. 中性子吸収体駆動 I 1) 検査対象物
範囲検査 | 制御俸，駆動装置
検査の内容
2) 検賓の要領
中性子吸収体駆動範囲は制御俸の規定位置の下限 (DN)
から上限 (UP)までの距離で，その範囲は制御俸駆動装
置 (M.M)のカム，リミットスイッチにより決る。
測定は制御俸の電磁石回転止スリッ卜部で，電依石の上下
移動位置をスケーノレにて測定する。
3) 合否判定基準
下限より上限までの中性子吸収体駆動範囲
7 1 1士 5閥
5. 中性子吸収休引依 I 1) 検査対象物
速度検査 ! 制御俸，駆動装置
2) 検賓の要領
中性子吸収体の駆動範囲(ストローク}の下限より上限ま
での所要時間(ストローク・タイム)をストップ・ウオッ
チを用い測定する。ストロークとストロ}タタイムから苦|
抜速度を求める。
3) 合百判定基準
中性子吸収体引抜速度
々卜ローク タイム
D 検査対象物
制御俸
ヘμρしE
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↓
↓
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U
6. 全スクラム時間検
査
2) 検査の要領
全スクラム時間はスクラム信号が入ってから，スクラム落
下体(中性子吸収休)が落下し終る(ストップエンドに到
連)までの時間である。
制御棒頭部に加速度ピックアップまたはマイクロフォンを
設置し出力を電舷オシロに入れる。一方スクラム信号にト
リガーさせる。
中性子吸収体を上限におき，スクラムスイッチをONにし
てスクラムさせる。スクラム落下体は落下してストップエン
ドに受けとめられる。そのとき発する音またはショックを
検知して，その時間を電磁オシロで測定記録する。
3) 合吉正判定基準
-94-
J A E R I - M 8 1 3 7
a & f c s j g g $ S o rt ® S « S ^ © t t i £ « « 4 0 0mAffl<t£ £ x ? v AB#Fi|| 6 0 0msec JilT
7. 7.?7M.W&&fffl m& ( B-A.T)
1) ^ S t t g ^
2) &g®®ffi S « £ * * x ? 7 i § 7 * ( ^ t t ^ M t t )*liSttffi-C-,
* 9 7A%Tfotf1&titeisb6&f?3£nf&*->v£tzi,±t *
3) ^ S W ^ l f « i S 5 ^ © t t * & * * 4 0 0 m A © t * x ? 7 A B » l | n 5 0 msec « 7
8. ON-MG*taiSjfP mm. nmm, O N - M G ^ ^ S !
2) &«©gff i
3) £ § * ! ] £ « ¥
- 9 5 -
JAERI-M 8137
試験検査項目 検査の 内 容
電磁石への供給電流 400mAのとき
全スクラム時間 6 0 0 msec以下
7. スクラム解放時間 1) 検査対象物
測定(B.A .TJ 制御俸
2) 検査の要領
電磁石がスクラム落下体(中性子吸収体)を吸着状態で，
スクラム信号を入れる。スクラム信号入力より電舷石より
スクラム落下体が離れ始める時間を篭舷オシロまたはメモ
リスコープを用いて測定する。
3) 合否判定基準
電磁石への供給電流 400mAのとき
スクラム解放時間 5 0 msec以下
8. ON一MG検出動作 1) 検査対象物
確認 制御梅.ON一MG検出器
2) 検査の要領
ON一MG検出素子が正常に働いていることを検出器による
ランプ表示により催認する。
3) 合否判定基準
電磁石がスクラム落下体の脱着によりランプ表示すること o
-95ー
J A E R I - M 8 1 3 7
6. &&mmm&s<DMfc&%
6.1 a *
&&a#j®#gB<2refa5o^io3(cffitt£*Tu, i i ^ 6 a©g-f A?e4:s©ffifflBin*itic
^ © E f JSftfelCJ^di**5*^ 0 , €ffl*i«*fsg©*:i64tttl£t£©4>»r ( 5 0 f l l f l 2 l B ~ 5 1 f 4 ^ 1 5 a ) 4 ! J o t j i , 51 * 5 f l * i t O - i | © & tt ffll 5g © JH IS © * T?. fflffll *®RiSKffla!js*ns6LTtti6AS|pftija*tt°i t t - s s -- t«-tt-sa u/c= S I ^ S ^ S I B
4'^StlJA C 1 OMW ) T - ® i l ^ a e c A O 5 1 * I 1 2 t O * , 5 2 f l l 3 t O ' H D
T-J R R - 2 ii&Kgfc gab TIB gates* UTfcD , f t e®ac«X*ff l fe* t*c iS?^®i lg t
6.2 » # £
MiSi»*Kig#s9S»fflS»(SffiaKiS*(iTable 6. 1 i c S t i ^ i : , 6Sotlli tfflSI
*Jffli#l±ftWi|#ttiilS©fcai>iE©«pa)tBttic«t o-CRiE*fT«^fco E ©:!? E Jtl! ffi T? # to fc Wffl^-C>r-©SSS«i*(i, T5*Gang ft J X-pmm 1 * 3 0 ©SJSKiiSA: 6. 2 7 #AK / K , ¥ ^ 5 . 8«AK/K T-S^o £fc£ft]»# ( 6 * ) O S E S ©SSffili 3 4.7 5 £AK / K t * 5 . Ctlf>®«SffllinaW4 4 ^ ® S 3|n]#ttlSI^©tt 3 4.5 2SAK/K t l J ^ ^ U OffiT-, IH*!lja#©SlSffii|*tttH^-e*ac i ^ H i b f c . Table 6. 2
*©a^«^^t?©sian*«S!iE«r*fci/io, «¥©sffl^*Btcgja#i«^^e, nmmm
I O O O 0^Klictt5*s, fflffli#SBclSia-r5 I- v r ^ ^ H ^ ^ © ^ ± ( i « « - e * 5 o tfc I f i g i B I S C t fe^9lS^ttaTable 6. 1 , Table 6.2 © » 0 £ » f e t t < . S ? ^ © S ^
- 9 6 -
jAERI-M 8137
6.改良型制御棒装置の運転結果
6.1 概要
改良型制御棒装置は昭和50年10月に据付を終了し 1 1月 6日の原子力安全局の使用前検査に
合格し. 1 1月 11日に臨界実験を行った。引き続き低出力での特性試験中において熱遮蔽軽
水系の配管腐蝕による漏水がおこり，その補修対策のため特性試験の中断(5 0年 11月 21
日......5 1年 4月 15日)があったが. 5 1年 5月末までの一連の特性測定の期間の中で，制御
棒の反応度の測定を実施して性能が旧制御棒と同じであることを確認した。 51年 5月 31日
から高出力 (10MW)での連続運転に入り 51呼度 12サイクル， 5 2年度 13サイク Jレの
利用運転を行い，現在(54年2月)54年度第1'0サイクJレを終了し，制御棒装置のトラプルは皆無
で]RR-2は改修後極めてl順調に稼動しており，他の改修工事の結果と共に原子炉の運転管
理，経済性の函で大きな改善効果である。
6.2 踏特性
制御棒装置据付調整後の震終機能試験結果はTable6.1 に示すように. 6式の制御棒の引
抜き速度，スクラム特性など平均した値を示し良好な結果を得た。
制御棒は政的特性確認のため正の炉周期法によって較正を行なった。正の炉周期法で求めた
初期炉心での反応度効果は. r 5本Gang法」で制御俸 1本当りの反応度は最大 6.27%6.K
/K，平均 5.8%6.K/K である。また全制御棒(6本)の反応度の積算値l;t3 4.7 5 %.ムK
/Kである。これらの測定値は昭和 44年の第 3同特性試験の値 34.5%ムK/K とほ官等し
い値で，旧制御棒の反応度特性と同等であることを確認した。 Table6. 2
その後平衡炉心での制御俸較正をおこない，毎年の定期検査時に制御俸機能検査，制御棒較
正を実施し諸特性が健全であることを確認している。現在改良型制御棒装置の運転実績は約
1 0 00 0時間になるが，制御俸装置に起因するトラブルや原子炉の停止は皆無である。また
運転経過時間にともなう諸特性はTable6.1， Table 6.2の通り変動もなく，原子炉の安定
運転が確保されている。
-96-
Table 6. 1 S f i g i H K i *>tt 7 $ljffl!#i£ Bfflfg#ttff l£-ft
mu&tn. « g « J « f f l 3iisa« Pick up current £ * ? 7 i . » # i a ^y^ma^rs K l S » M l « » * S i £ * # j D *
ftisfflSW M&5M 1 0 M Q H I
( D C 5 0 0 V )
7 1 1 ± 5mm 7 0 m m / m i n m A 6 0 0 m s e c H T
CMG current
4 0 0mADC)
5 0 0 m s e c H T
CMG current
4 0 0mADC)
< & J k / k
immm 1 * 3 0 )
0 . 1 1 C J k / k ) /
s e c K J T
C 1
5 0.11 1 5 0 7 1 0 6 7.7 1 5 5 5 2 0 2 4 — — C 1
5 1 . 5 2 5 7 1 0 6 7.3 1 5 0 5 2 0 2 9 6.2 7 0 . 0 1 6 C 1
5 i 5 2 0 0 0 6 9.0 1 6 0 5 0 0 2 7 5.14 0 . 0 1 3 C 1
5 1 5 o o 7 1 0 6 9.3 5 0 0 3 2 5.0 6 0 . 0 1 3
C 2
5 0 . 1 1 1 4 0 7 0 9 6 6.8 1 5 S 5 3 0 2 3 - — C 2
5 1 . 5 1 0 0 7 0 9 6 6.5 1 7 0 5 2 0 2 3 5.7 0 0 . 0 1 5 C 2
52 . 5 oo 6 8 6 1 8 5 5 1 0 2 5 4 .15 0 . 0 1 1 C 2
s a 5 OO 7 0 9 6 8.6 4 9 0 2 9 4.5 9 0 . 0 1 2
C 3
5 0.11 1 3 0 7 1 1 6 7.4 1 4 0 5 3 0 3 4 — — C 3
5 1 5 6 0 0 0 7 1 1 6 7.4 1 4 0 5 2 0 3 4 5.4 5 0 . 0 1 5 C 3
5.2. 5 2 0 0 0 6 7.3 1 4 0 5 4 0 2 8 3 6 0 0.0 1 0 C 3
s a 5 o o 7 1 1 6 7.8 5 1 0 3 6 4.6 2 0 . 0 1 2
C 4
5 0.11 6 5 7 1 0 6 7.7 1 7 0 5 2 0 2 0 — — C 4
5 1 . 5 2 0 7 1 0 6 6.8 1 8 0 5 15 2 7 5.54 0 . 0 1 4 C 4
5 £ 5 7 0 6 7.6 1 7 5 5 0 0 2 3 3 6 2 0 . 0 1 0 C 4
s a 5 7 5 7 1 0 6 7.8 4 9 0 2 8 4.2 3 0 . 0 1 1
C 5
5 0 . 1 1 1 5 7 1 1 6 7.8 1 2 0 5 2 5 2 6 — — C 5
5 1. 5 1 2 0 7 1 1 6 7.7 1 7 0 5 1 5 2 7 5.6 5 0 . 0 1 4 C 5
52. 5 5 6 6.3 1 9 5 4 9 0 2 2 3 9 4 0 . 0 1 0 C 5
5 i 5 2 7 1 1 6 7.3 4 9 0 2 5 4.16 0 . 0 1 1
C 6
5 0 . 1 1 2 5 0 7 1 1 6 7.8 1 5 0 5 3 0 2 5 - — C 6
5 1 . 5 6 0 0 7 1 1 6 6.3 1 7 5 5 2 0 2 6 6.14 0 . 0 1 6 C 6
5 2 . 5 1 2 0 68.4 1 6 5 5 1 0 2 4 5.17 0 . 0 1 3 C 6
s a 5 2 7 1 1 6 8.3 5 1 0 2 7 4.8 5 0 . 0 1 3
』
』
F
回何回
t冨
国
-FU4
運 転 経 過にともなう制御俸装置の諸特性の変化
性能項目絶縁 抵 抗 駆 動 範 囲 引抜速度
Pick up eurrent 全スクラム時間 スクラム解政時間 反応度抑制効果
制御俸番号 最小吸着電流
10Mn以上 111士5mm 10mm/min mA 600msec以下 500msec以下 %..1k/k 0.1~品 (4k/kl/
性能の基準 測定年月 (DC500Vl 以下 (MG cvrrent (MG current {制御事事 .ec以下
400mADCl 400mADCl 1本当り}
50.11 150 110 67.1 155 520 24.
51. 5 25 710 61.3 150 520 29 6.21 0.016 C 1
69.0 160 5uO 52. 5 2000 21 5.14 0.013
53. 5 00 110 69.3 500 32 5.06 0.013
50.11 140 709 66.8 155 530 23
51. 5 100 109 66.5 170 520 23 5.10 0.015 C 2
68.6 185 25 4.15 0.011 52. 5 00 510
53. 5 00 109 68.6 490 29 4.59 0.012
50.11 130 111 61.4 140 530 34
51 5 6000 111 67.4 140 520 34 5.45 0.015 C 3
0.010 5.2. 5 2000 61.3 140 540 28 3.抗O
53. 5 oc・ 111 61.8 510 36 4.62 0.012
50.11 65 110 61.7 110 520 20
51. 5 20 110 66.8 180 515 21 5.54 0.014 C 4
52. 5 10 61.6 115 500 23 3.62 0.010
53. 5 15 110 61.8 490 28 4.23 0.011
50.11 15 111 67.8 120 525 26
51. 5 120 711 61.7 170 515 27 5.65 0.014 C 5
52. 5 5 66.3 195 490 22 3.94 凪010
53. 5 2 111 61.3 490 25 4.l6 0.011
50.11 250 111 67.8 150 530 25
51. 5 600 711 66.3 175 520 26 6.14 0.016 C 6
52. 5 120 68.4 16且 510 24 5.11 0.013
53. 5 2 711 68.3 510 27 4.85 0.013
Table 6.1
由
‘a
J A E R I - M 8 1 3 7
T a b l e 6.2 jKBSiBi: . £ fe t£ r> B-P *P # i t £ t§ >• S M £ J S K © K f f c
1 9 7 0.1
t S 4 5 )
1 9 7 6.5
( S 5 1 )
1 9 7 7.1
( S 5 2 )
1 9 7 7.5
( S 5 2 )
1 9 7 8.5
( S 5 3 )
Tbtal reactivity worth 3 4.5 7 3 4.9 6 2 a 2 3
mz/K 2 5.6 2 2 7.5L
« f» S. JS K f P e x ' E x c e s s r e a c t i v i t y
1 3.7 0 1 5.2 7 6.7 1 6.2 3 6.7 9
fit i t * « C p s ) * 1
Rxl shut davn margin 2 0.8 7
tt
1 9.6 9 2 1.5 2 1 9.3 9 tt
2 0.7 6
*2 One rod s t u c k (|0 0>
m a r g i n
14.5 8 1 3.2 0 //
1 5.9 4 rr
1 4.2 2 1 5.6 6
Maximum rod
r e a c t i v i t y w o r t h
C I 6.29
C I " a 4 9
C6 » 5.5 8
C6 5.1 7
C I 5.0 6
1) * i $ l t # : t S : 1 5 « S A K A K l ± . *Z One rod s t u c k m a r g i n : i 0 « A K / K H ±
2) 1 9 7 7 . 1 H » ( O f - ? l i ¥ i P £ s *©ffeliS)»!J!F.I>
- 9 8 -
lAERI-M 8137
Table 6.2 運転経過にともなう原子炉停止余裕ル過剰反応度の変化
項?¥ご竺 1970.1 1976.5 1 977.1 1 97 7.5 1978.5
(S 4 5 ) ( S 51 ) (S52 ) (S52 ) (S 5 3 )
金制御庫等価反応度 (ρT)34勉.5笠7ι>K 34勉.9勾6巴ノK 28.必2笠t3AE 25須.6笠心24《 27佐.5恥Lqt
Th凶 r也 tivi ty v.orth
過剰反応度(ρex) 砂 " " " " 13.70 15.27 6.71 6.23 6.79 Excess reactivity
停止 余 裕 (ρs)傘 1 砂 " " " か
20.87 19.69 21.52 19.39 20.76 脳血t伽 lmargin
One rod stuck (p s)事2" " 11 氏， 11
14.58 13.20 15.94 14.22 15.66 margln
Maxirnum rod Cl " Cl 砂 C6 11 C6 " Cl " 6.29 6.49 5.58 5.17 5.06 react ivi ty WQrth
L一一一
1) .. 1停止余裕:1 5 %ムK/K以上. .. 2 One rod stuck rnargin :1 0 %ムK/K以上
2) 1 9 7 7. 1以降のデータは平衡炉心，その他は初期炉心
--98-
J A E R I —M 8 1 3 7
7. * t ifi £
J RR-2$tfffli*gK©M«f;S:*P#&«X»:<c£fc#-?T, ««<&©*& tt £'&»*<£ < 0
&&S*J»#giI f f lSi : i tS!! fE(i , ES#ffl lK?:lF©&tt*^-x©ffl iKj<tfiff i tt |p]±©&i::{; i :
o -C l i . K i t , K f f £ f t©5 t t 8 , H S E « - £ * t - r 5 * ^ ^ T 9 y | t » « : ^ t ; B f K B I f l * f T ' ' i o , 4 tSJ f f lH*SB©Uf fa8 l« - f t t t o - r f f f f lC f f i « * f l i TT?©« i t t tA : ( i »^ t te« - I I J tL . P=1 S^©ff i f f i t l£M'KfP©J)*A s f i l lS$nfco c © f e * * K f P l c s ; t t A S T ^ ^ « f t l i ^ ^ A ^ / c o cnfe©«ii»t+^^ttB. ¥«&y@ii. -eu-rHfiM-a^aticfttftta*£>&#;"-*©ffiAicj;o-c, ttt*«-!»sfrsp«aafeffis?^aK©fct(cjsanistt©i«oS!uai*s a*i»fp-ei.sifflfflaw«-aBE-r«c:tA«T? fco cogtaii, n?*psiii«g©attHfP±
i t »
* « - e j $ ^ 7 t & ^ S ! * i a # S « © l l f f i - a T C l i , €©4S>, f£ESSBS, & ft fife, « # ,
w^^t tw^^at ' / sw^gBoia^ss&t/J 1 - * © £ < ©s-vofisAicmo t a ^ 4 i s >
a * t " 7 - i * ( » ) , £ R « I < w )©affi7j, mmsh&'&tzoT-, c c i c s < « * © * « •
tt*J. * i * J t » 4 i : * / : ^ t , iH^^f aa j©*ra«-af i . J RR-2^SB!ftEB2p ftssftfcitfsaspiffl^R-asafiftaoaifS^^rfflio^o 4/;jRR-2ifiis©7K«aa
--99-
JAERI-M 8137
7.あとカまき
jRR-2制御俸装置の更新は炉体改修工事にともなって，電依石の不良など故障が多くし
ばしば不要なスクラムが多く，原子炉の稼動率が低いなどの問題を解決するために行なった。
改良型制御俸装置の設計製作は，既存の原子炉の据付スペースの制約と信頼性向上の為には
広範囲の問題を含んでいた。しかし制御棒の性能，耐久性に重要な影響を及ぼす主要部品につ
いては，設計，製作方法の確認，実証を主体とするモックアップ試験を含む研究開発を行ない，
また制御棒装置の試作試験を行なって事前に使用条件下での確性または耐久試験を実施し，問
題点直下摘出と設計製作の方法が確認された。この結果を製作に反映ができた意義は大きかョた。
これまでの経験と十分な計画，準備及び管理，そして製作メーカが数社に及びながらも各メー
カの協力によって，検討を必要とする問題も密接な連繋のもとに解決し信頼性の高い制御棒装
置が製作でき初期の目的を達成することができたo この経験は，原子炉関連機器の設計製作上
の貴重な実績である。
改修工事後の利用運転は，すでに通算 35サイクル(運転時で約 10 0 0 0時間)の運転を
終了しており，その間自動制御用制御棒(C 6 )は休みなく揺動を繰り返しているがトラプ Jレ
はなく，安定した運転が確保され，運転計画に対して 100%稼動率を達成している。
謝 辞
本報で述べた改良型制御俸装置の更新に当っては，その立案，実証試験，設計製作，据付，
そして今日の利用運転までには，構造強度研究室(宮圏昭八郎室長)はじめ固体化学研究室，
材料物性研究室など原研内部の関係謀室及びメーカの多くの方々の協力に負うところが大きか
った。特に本装置の設計製作に当つては，多摩川精機(株).東北金属{株人目立電線{株).
日本ピラー工業(株).芳沢機工{株}の御協力，御援助を得たので，ここに厚〈感謝の意を
表します。
なお，本報をまとめるにあたって，研究炉管理部の本間俊二部長. jRR-2管理課角田準
作課長および技術課堀木欧一郎課長代理の御指導を抑いだ。また jRR-2管理課の木幡猛君
の協力を得た。ここに深くお礼を申し上げる次第である。
-99ー
J A E R I - M 8 1 3 7
# n x SK
1. #&*!•¥ H*MEfil5# a « t t*£r tS£l fc ( 3 0 - 2 1 9 ) 1 H * ( * i * * £ ! £ ( 6 9 - 5 7 5 ) 4. «$fiI^ffiK 5. r ' v j - ' i i ^ y r y , ? ( a s ^ J i s / 6. J A E R I - M 7 4 8 4 Modi f ica t ion of J R R - 2 7. J A E R I - M 7 6 1 7 1 * 2 y ? -y-A- & tf #J 4>_h35«iKftffl&« & J A E R I - M 6 9 4 3 J R R - 2 & £ » f f l f t t t « J i g
-100-
]AERI-M 8137
参考文献
1. 材料力学 黒木剛四郎著
Z 織械学会論文集 (30-219)
1 日本機械学会誌 (69-575)
4 機械工学便覧
a アルミニウムハンドブック (住友金属編 J
6. J AER 1 -M 7.. 8.. 恥'Iodificationof JRR-2
7. J AER 1 -M 7617 重水タンクシール及び炉心上部遮蔽体の改修
8. J AER 1 -M 69.. 3 J R R -2改修後の特性浪ij定
-100-
J A E R I - M 8 1 3 7
A p p e n d i x 1 x * -? ABfrlCT/u $ M a f l C £ r « « * J £ ; & * W f
1. rns.9i-n9\mmt>
I) x * ^ + ' S
A6061TD-T6-.a ST(*
Cftt^RttflO
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E23
1 St
! i » ' i ' * ' : U (
AE $' 2 £
F i g . A - 1 xjwK+'fcCDftlltfCfclJS taf-si*
ffijlx*;u+- : U,=W ( h + 8 ) Sib 0. U, = U, 4>i(l)S4i»S0 4 o ,
AE £' 2 € = w ( h + n •!1)
E : -v y ?"$ A : T ^ i #HSffl«rffii§t ^ : r ^ 5 fl-f§©:S£
h : « T i ( £ 5 : r iv * fl.£i©<*tf
Afi / AE AE
ccs. toffim : W^rtaifci^ff lWO!* S0 i t s t 3 0 l i
— 101 —
•(2)
JAERI -M 8137
Appendix 1スクラム時にアルミ外筒に生ずo衝撃応力解析
1. アルミ外筒衝・E応力
衝撃応力の算出法として，入力エネルギと歪エホルギに着目したエネルギ法，及び弾性波の
伝波現象に着目した応力波法の二つの方法で求めてみた。
1)エネルギ法
落下によって，位置エネルギが安全にアルミ外筒の歪エネルギに変換され，宜つアルミ外筒
にはー織な応力が生ずるとすると
A6061TD-T6
アルミ舛筒
落下体
(中性子吸収体〉
t
h
f~了A E 0'
歪エネルギ U，=一一一一一2f
Fi g. A.l エネルギ法の計算における
記号図示
位置エネルギ :U竃=W( h + 0 )
であり.U1=U2から(1)式が或り立つ。
A E 0' -一一一一=w( h十 δ)……...・H ・.....・H ・-……・(l)2 f
E'ヤング率
A アルミ外筒の断面積
f:アルミ外筒の長さ
W:落下体(中性子吸収休)重量
h 落下高さ
d :アルミ外筒の伸び
(1)式から 8を求めると
0=出土/4f112h{苦) 信}
ここで，静荷重 :Wを加えた時の伸びをれとすると れは
-101-
J A E R I - M 8 1 3 7
6" A E
<5 = <50± / 5 „ ' 4 - 2 h <50 •
0 = 8
• < 8 )
E
" o = <So ( a 0 : # W J S A )
Co ' £ <io
t t t O . i S t t & o . k - J i c t t * ,
U 3 W * S l t i £
= 1 + / 1 + 2 h •(4)
T;UJ *ngj(cft-rs«*is*ii(^s:/)>e>*4o. mm&tiait
°=°* (*+ ^W) (5)
<*<, : » W l S A W / A
' ^ : 2 0 0 0 ( m m )
h : 7 1 1 ( m m )
W : 1 5 ( k g )
E : 7 X 1 0* (kg/mm* ) ( A 6 0 6 1 C o l ' t )
A : 1 2 0 6 ( m m ' ) ( rtg/fl-g= 9 2 / 1 0 0 )
' # W f E A : < J 0 = W / A : 1.2 4 x 1 0 " ' ( k g / m m 1 )
.MWfflitf: ^ 0 = ( T o ' ^ / B : 1 4 4 X 1 0 - " ( m m ) c ••. (i + / i + 4 r > 7.9
« » J S # : <» = 7. 9 ( kg/mm" )
i t t - S ,
-102—
d.= W f -= ーAE
JAERI-M 8137
であるのでほ}式は次のように表わせる。
d = do土 Ido'十 2h do ・H ・H ・H ・.............・H ・.....・H ・....ω
応力を 6とす.:;と
。=0・号
Uo = 00・Jト( Uo 静的応力)
の関係から，また最大値として (+)の符号を採用し(8)式を整理すると
士 1+~十 2 h与 1 。。
となり，上式は次のようになる。
。でー 1+v'1+2hτニー ....・M ・...・H ・.....・H ・...........…(ωVO vo
アルミ外筒に生ずる衝軍応力は(必式から求まり，衡感応力 6は
。=U。←ι吾〉(60:町カ M
d 0 : i静的伸び Uo・f/E
で与えられる。
仕機諸元は
f : 2000 (mm)
h 711 (mm)
W: 15(kg)
E 7 x 10・(k島/mm') (A 6 0 6 1について)
A : 1 2 0 6 (mm' )内径/外径=92/100)
(静的帥叩応帥力 : …/A: 1…2μ山……4似川…X刈川 川1川0
静的{伸申び d0 = U 0 • f /E : 3.弘44x 1 0-I (mm )
であり'アルミ外簡に生ずる衝穆応力は(6)式から
となる。
f_. 1_ 2 h ¥ = Uo (1十 J1十 」子ニー )= 7. 9
¥‘'0 ./
衝隼応力 :U = 7. 9 ( kg/mm' )
-102-
J A E B I - M 8 1 3 7
2) J S * » &
it m m •. r tASDSK: 9
ff°=-^-V° <V = ? • E •(6)
F i g . A-2 |5]«i, H3g©i i£ © ^ f i i l K
P ig .A . 2©J:9<C, I • H O W S . S t f t t S a ^ l / l ^ ^ - . V« (i
lll£©0Jffi]#©Jgtt<2 Fig. A.3 © i S K t t o T f c O . »SSE©*tf i . ^ffi. « t t # g t t o
*J-&;f tO ! t tKa<£t tS«£. * 3 g i t i I © i * T * © S I ! i i * * * ' # ' . « S ? H B » S - e i i 1 - S J S ^ S © x * ^ + - l C ^ L o i ^ ^ 5 * l c j ; ^ - C , tr3SBffl£ffi»K*<**0 . « * ) E * * * J 6 S
i C 4 0 , I . D . B©*Slffi«^«S4-*-S3l3SlEA <»i . ffi«lJSAff« . " i * * * S S * S ; ( i
/ B l T , At V'EjT, 1 V 9 F
— 103—
JAERI-M 8137
2) 応力波法 κ
俸の一端が衝突により Voの速度で引猿られる場合 (Vo 変位速度 ).繍函に引掻応力
(10 を生じ，この応力は 00 の速度で伝ばして.
|ヤング率 :E
f比 重畳 r十重力加速度 :'1
とすると，次の関係がある。
'1 . E 。0=古=-Vo ・ 003= ー?一 …'"・H ・....…… ・・ (6)
{はは. (10 = V。布てτ7子と書き換えることができ. (1oOC Voの関係から，衝撃面の変
位速度 Voを求める事により.応力が求まる事がわかる。
1I Ia.
Fig， A' 2 同軸，同経の場合
の変位速度
Fig，A.2のように. 1 • nの材質，及び軸径が等しい場合. V。は
V 1 ~でアー。=ーー =一:.-J2'1h2 2 y - ー ー・
で与えられる。
実際。制御俸の形状は Fig.A.3のようになっており，衝突函の材質，寸法，形状が異なっ
ている。
寸法及び併質が異なる場合，衝突直前の落下僚の運動エネルギか，衝突後両棒を伝ばする応
力波のエネルギに等しいと考える事によって，衝突面の変位速度が求まり，衝撃応力を求める
ことができる。
この場合，ストップエンド Eを吸収体 Eで衝突して，アルミ外筒 Iが衝態的に引張られるこ
とになり. 1. n. mの衝突面に発生する引張応力(11 .圧縮応力 aa' a sを求める基本式は
以下のように与えられる。
1=惇 .hF -v -103ー
J A E R I - M 8 1 3 7
A , | / ~ E , • r , • V
/Ei « r i A , I / E, • r i+A, ) / E, • r ,
F = A I ^ Ei • rv -4-A.y E , • r s + A , I /EI • r ,
?KttK I . n . IDfflA. E . r. ica^tvetim^i . 2 . 3&^>utzc
A6 061TD-T6
• ( 7 )
*(-.J.7"XVI-' A6O61BE-T6
SUS-304B
t t * K S l i WfffiSI : A , = 1 2 0 6 (mm 2 )
A, = 1 8 6 9 ( mm2 )
A , = 1 5 4 6 (mm 2 )
F i g . A-3 JS^SSOft-JKCfcttS § 2 t 0 *
( 1 * 9 8 / ^ 8 = 9 0 / 1 0 0 ) ( flg/*|.g=78/92 ) ( ( * 3 S / H S = 7 6 / 8 8 )
+• v7<
< Ei = E s = 7.0X1 0 3 (kg /mm 2 ) ( A 6 0 6 1 )
E i = 2 x l 0 * (kg /mm 2 ) ( S U S - 3 0 4 )
i t M S : r i = r , = Z 6 9 x l O - « (kg/mm a ) ( A6 0 6 1 )
r i = 7.9 3 x l O - ' (kg/mm" ) ( S U S - 3 0 4 )
M f t J n i i K : ? = 9 . 8 X 1 0 ' ( m m / s e c 2 )
« 3 ? i S K : V = J 29h = 1 7 3 x 1 0 ' ( m m / s e c )
( * " F , | J h = 7 1 1mm )
TiuiftVSl . Jk&x h v-fi-v F l<Di&t)> °\ . o, ( i . Ei = E t r i = ri©B80ia»
-104 —
JAERI-M 8137
J平 A.1/1F ・1
u.= ~戸・ AE何で十h同τ7. v 0
...・H ・.....(7)
F=A.戸戸下了十h円 t• r 2 十A・戸.. rて
※材質 1， D，皿の A，E， r，にはそれぞれ添字 1， 2， 3をつけた。
仕機諸元は
h
7)レミ外筒
A6061TD-T6
Vo U. ~UI
Fig.A・3
E
田
中性子仮収休SUS-304B
応力波法の計算における
記号図示
断面積:A. = 1 2 0 6 (mm' )内径/外径=90/100 )
A電=186 9 (mm' ) 内 径 / 外 径 =7 8/92 )
A I = 1 5 4 6 ( mm'】 {内径/外径=7 6/88 )
ヤング率 E.= E t = 7. 0 x 1 0' (kg / m m' ) ( A 6 0 6 1 )
E.=2XI0・(kg/mm')(SUS-3 04 )
比重量 r.=r，=2.69xl0→ (kg/mm') ( A 6061 )
r 1= 7.93 x 1 0-・(kg/mm')(SUS-3 0 4)
重力加速度 9=9.8xl0'(mm/sec')
衝突速度 v =戸石=3.73XI0'(mm/sec)
{搭下高さ h=711mm)
であり， (7)式から U. • 。包 ， U.が求まる。
アルミ外筒 1，及びストップエンド Eの応力， 0' 1 • a電は. E.=E包 ，r. = r，の関係か
ら U.= U，となり.
-104ー
J A E R I - M 8 1 3 7
< J , = ( 7 , = E, • r t
^(nr r. • V = 1 0 7
a , = 0 2 = & O 7 ( kg/mm" )
ttLfRilXitiB <ommm<D&tl a, it
E 3 • r . Ai y Ei • r ! + A, y E a • r a
V = 6. 1 0
a 3 = 6. 1 0 ( kg/mm 1 )
£ ; £ * 6 f t J o
x * A-*-ffi 7. 9 ( k g / m m 2 )
iSASffi 3.07 (kg/mm' 1
cc-ef§p,ttfc. x * ^ ^ S t ^ ; A i f t S C J ; s t e f t ( i - a L / r i > t t i ^ o i i ^ o i l . JSAift
*«/**©•£Tib«Trt' * ftlgf I C D ^ X * ^ * * l c ^ S l * t i 5 i i £ L t i > 4 4 > ? . T - * S . 09*. (J, x 7 . ^ 4 - ' S T * A ^ » * f S ^ * U / 2 i C ^ g ! S ^ . t i + 3 i . ^OlSAffi l i , a = 7 . 6 / 2 = 19 5 (kg/mm* ) t t t O . JS*iftffiT?**fc 0 = 10 7 (kg/mm" ) ICfiOffi £ tt So
2. W ^ * S B © « » I 5 *
T >i> * fl.flftcii-S3*fE«*>««':!> I, . W a t t l e / * P T O S J & J P T ^ & O . ^ f f l f f l d i c o n r
4 1 " , Pig.A.4 <0aHcWrE8t)! i i - ff i«4!?bfcJi# ' ff l^x*;i /4 f §*0^'fbtooTi8->tr
w ~ 1 1
1
1
1 f ' 1 A : Bf H 81
F i g . A - 4 Wrffi»ffl«^
— 105 —
JAERI-M 8137
=0 ・ ~.A-F v=aO7
0，=0.=3.07 Ckg/mm')
また般収体亜の衝司E都の応力 0. /;/;
。.= JE-;:-r: . ~a 円計， +A. 円~.V=fll-=ーV 9 F
03 =6.10 C kg/mm')
と求められる。
以上の結果より，アルミ外筒にかかる衝撃応力は，
ヱネルギ法 7.9 (ιg/mm' )
応力波法 3. 0 7 (kg/mm' )
となるが，実際には落下体は重水中に入るので，この値より小さくなる事が予想される。
ここで得られた，エネルギ法と応力波法による結果は一致していな Po というのは，応力波
法では衝撃力がアルミ外筒 I.ストップエンド D.吸収体m.の三方へ分散されるものとして
算出したのに対し，エネルギ法においては衝突の瞬間に一様な応力を生じ，吸収体皿の持つエ
ネルrの全てがアルミ外筒 Iの歪エネルギに変換されると仮定しているからである。例えば，
エネルギ法で求めた衝態応力が 1/21こ分散されたとすると，その応力値は .0 7. S / 2
3.95 (kg/mm' )となり，応力波法で求めた 0=3.07 (kg/mm' )に近い値となる。
2. 切欠き部の衝態応力
アルミ外筒には一部断面積が減少し，切欠き状になっている場所があり，この部分について
検討する。切欠き物が生じたり，断面積が減少した場合，その箇所に応力集中が予想される。
})歪エネルギ容量の変化
まず. Fig.A.4の様に断面積が一部減少した場合の歪エネルギ容量の変化について調べて
みる。
E
A:断面積
F i g. A. 4 断面積の減少
-105一
J AEB I -M S I S ' 7
U,
t t 5 i , U, . U , ( i
a'
*fffi«*«Fig.A.4©«(C-ffi£fbUfc:l§&
U, 2 E (8)
" ' A C < ( " q , ) A * -2 E A( A + n^, ) (9)
A A n
e. iox. u,
~u7 =
f © £ f t
Ua W#©sgx* JU*'©it;<2
£ £i+n £,
n > i tt<z>T?aai£ja>s u s > u , £& o . aTac £t)<t>frz< (1) WfEi»ffl«'J?(CJ;0 . 8B^WttlSAA*«ta-r5.
(2) ^ * t Lros^*"'4 r®S** ,«iin-rao
2) fflXt3B(Off»S* 0c i c . « J X t S B f f l i S * « * * * * r ^ 5 „
•(19
. . ^ 2 h EW
A£ • at
W&frb. *»JS*tt»fffi« : A © - l / 2 ^ i c i k M U T o S c t i i w > 5 . fliif, «)X# ^ior«fB*A<i/4(c:Sc'J>-ra t . *©a5do*»iE*ii«)^#iiff l2efflff lct t5o
S0'X#8!5ffl^&£ Fig.A.5 C^^-„ l5©«-)p:ii*A^»fiB8t*<-«ttT^ $ fl.«IC£r3
x * ^ * ' f e CJ = 7.9 ( k g / m m 2 )
JSA&ffi (J = 1 0 7 ( k g / m m M
106-
81 3守
歪エネルギ :Uを
U1 断面積が一様な場合
U. : I断面積が Fig.A.4の様に一都変化した場合
とすると. U， • U.は
u' 2 E
JAERI~M
…(8)
U' (nU') A. u' 一一一A・t't+一一一一一・..:.::....e.=一一一AU九十 n.e霊)2 E'. -.. 2 E n ‘ 2 E O. • -. ， .. -.
A・2U1
…日 (9)
守口
さ
長
積
長
の
函
の
管
積
断
管
の
面
の
の
積
断
分
積
面
の
部
面
断
管
た
断
た
長
な
し
な
し
全
様
少
棟
少
の
一
減
一
減
管
AA--22
Pも
Fも
従って. U， • U.両者の歪エネルギの比は
U， .e u. .el十 nf.
-・(J曲
n > 1なのでω式から u.>U，となり，以下のことがわかる。
(1) 断面積の減少により，部分的な応力が増加する。
(2) 全体としての歪エネルギの容量が増加する。
2) 切欠き部の衝撃応力
次に，切欠き部の応力集中を求めてみる。
衝撃応力は，前(肪式から
。 ~..(+P令で与えられる。 2h/d.> 1 とすると(聞は近似的に (j =U.V 2h/ ð • となり，ここで，o.=W/A. a.=W.e/AEの関係から，切欠き部の衝盤応力は次の式で与えられる。
町一山 -…-ω
ω式から，衛事応力は断面積 :Aの-1/2乗に比例していることがわかる。例えば，切欠き
によって断面積が 1/4に減少すると，その部分の衝墜応力は切欠き前の 2倍の値になる。
切欠き留の寸法を Fig.A.5に示す o 前の計算結果から断面積が一機なア Jレミ外筒に生ずる
o
-106ー
(kg/mm' )
σ= 3.07 (I<g/mm' )
。=7.9
応力は
エネルギ法
応力波法
と求まっている。
J A E K I - M 8 1 3 7
Fi g. A- 5 WK&%(D^m
x 7. ^*'ff i aE = 7. 9 X lT2 = 1 1. 1 7 ( k g / m m 1 )
IE * « S < T w = a 0 7 x ^ 2 ~ = 4. 3 4 ( kg /mm ! )
t * J « . e ) ^ * f f l K # ! i , A6 0 6 1 - T 6 « © ! § £ • , t » X £ f ? . » B K = 2.0 3 t U t l ^ t
x 7- 'I'+'ffi a = 2 0 3 X ( J E = 2 2 7 ( kg/mm" )
IS # ft ft 5 = 2 0 3 x % = 8. 8 ( kg/mm 1 )
2 - 2 ) H»C±S«Ifc|t8l5fflaf»lEA»J^ffi »JfflH*»fpc*fcor, T>U* #HSi*o«»*t t^R)K*ic j :5 iSTa»«-?Torfcy . ffi
»JS#ffi£l£B|IC i 0 * * t l » 2 o Mfeli. 9 1 X i M i S « ) H 2 j S l C - 3 l i t f T o T 0 5 „ ffllj £ £ £ F ig . A.6 IC. 4 f c « l J i e S * ^ T a b l e A . 1 l - S ^ o
T a b l e A . l «i X £ SB IS # fl!l £ & S
\ . ass if T A £ \ . ass 5 0 0 ( m m ) 7 1 1 ( m m )
© 5. 2 6 (kg/mm' ) 7. 8 6 (kg /mm 1 )
© 8. 4 4 ( " ) 1 0. 1 ( » )
- 1 0 7 -
JAERI-M 8137
cc-【也∞
Fig目 A・5 切欠き部の寸法
切欠き部断面積が切欠き前に比べ，近似的に1/2になっているとして，衝撃応力はω式から
エネルギ法 。E 7.9X(2=11.17(kg/mm')
応力波法 Uw 3. 0 7 X {2 = 4. 3 4 ( kg/mm' )
と求まる。切欠きの影響は. A6061-T6材の場合，切欠き係数 BK= 2. 0 3としているた
め，切欠き部周辺の衝掌集中応力としては，
エネルギ法 U = 2. 0 3 X uE = 2 2. 7 (kg/mm' )
応力波法 U = 2. 0 3 X Uw = 8.8 (kg/mm' )
と求まる。
2 -2) 実験による切欠き部の衝掌応力測定値
制御俸製作にあたって .71レミ外筒管の模凝中性子吸収体による落下試験を行っており，衝
撃応力値を実験により求めている。測定は.切欠き部周辺のうち 2点について行っている。測
定点を Fig.A.6に，また損u定結果を TableA.1に示す。
Table A.1 切欠き部応力測定結果
応iE 落 下 高 さ
500(mm) 711 (mm )
① 5.2 6 (kg/mm' ) 7.8 6 (kg/mm' )
② 8.44 " 1 0.1 "
-107ー
J A E R I - M 8 13 7
F i g . A -6 £ * « ! £ &
3. jsnats
i i f t ^ iO . * f f l a $ * o l t S l i ( i ( i a S * f f l l ' , S ( 0 * s a * ! l i : S W l ^ .
o w ' f i o 7 ) = i. 5 8 aB
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— 1 0 8 -
JAERI-M 8137
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Fi g. A・6 応力組IJ定点
5. 疲れ強さ
疲れ強さは一般に 10'回の値を用い，設計上ではこれが鋼鉄の疲れ限度に相当するものとし
て扱われている。
アルミニウム合金は鉄鋼材料と異なり疲れ限度が存在しないが， S-N曲線の傾きは繰り返
し回数 10・以上になると，かなり水平に近くなる傾向がある。疲れ強さの測定にはかなり時間
がかかり.その目安をつけるには~式を用いるのが通例とされている。
• ~ n _ 0.607 a w' ( 1 0' ) = 1. 5 8 a B
。W'(10') 10'回の回転曲げ疲れ強さ
。B 引張強さ
A6061-T6の場合，引張強さ aB = 24.0 (¥<:g/mm'】を採用し，凶式から回転曲げ疲れ
強さ aw'(10') = 10.9 (Kg/mm')と計算される。江ぉ，実験値によると 13.2(Kj(/mmz )と
いうデータがある。アルミ外筒切欠き部にかかる応力は，応力波法で求めた結果から8.8 (
kg/mm' )であるので，両者の聞にはω式の関係が成り立つ。
。W'(10') > a (応力波法)..・M ・-……...・H ・-…...・H ・-・o.a
以上の結果から，疲れ強さの点からは十分使用に耐えられると言える。
通常，疲れ強さは絶えず組り返し荷重を受けている場合に関係するものであり，中性子吸収
体の落下に対しては当てはまらないかもしれないが，アルミ外筒が繰り返し荷重を受けると仮
定した。
-108ー
J A E R I - M 8 1 3 7
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- 1 0 9 -
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... 考療
エネルギ法，応力波法，及び実験による 3通りの衝窓応力を求めてみたが，計算過程では，
衝突する両物体の形状や弾性的性質を考慮していないため，計算値が実際に則していないかも
しれない。
fI:も衝隼応力がかかると予想される切欠き邸周辺について，落下高さ 71ICrnn) の場合の
応力を TableA.2に示す。
TableA.2 落下高さ 711mmにおける切欠き部の衝鰻応力
弘吉 ¥¥ 衝撃応力 (kg/mml )
エネルギ法 22.7
応力波法 8.8
実験値 7.86.10.1
応力波法による値と実験値が良〈合っており，実際にかかる応力もこの値に近いのではない
かと恩われる。牢
アルミ外筒材質A6061-T6の場合，引張強さ 24(kg/mm").耐力 21.8(kg/mm' )で
あり，アルミ外筒及び切欠き部における強度は問題無いと言える、しかし，切欠き邸周辺のう
ち，コーナ一部の応力集中率が不明であり，この位置からタラックが発生することが考えられ
るので，このコーナ一部はできるだけ Rをつけて応力集中を低くする事が望ましい。
水中における挙動についての詳細は不明であるが，応力値は空気中に較べ低くなることが，
横領試験体による落下速度の測定値及びスクラム落下体上部に生ずる，衝隼加速度の測定値か
ら予想される o なお試作制御俸による耐久試験は，本文 4章で述べたように，水中での 1000
回以上のスクラム試験を実施し，強度上問題ないことを傭認した。これは，本解析及び衝事応
力測定の結果が妥当であったこと示すものである。
Iデータのうち最小値を採用した。
e考文献
1. 材料力学 黒木剛四郎著
a 機械学会論文集 (30-219)
a 日本機織学会誌 (69-575)
4. 織械工学便覧
5. J RR-2制御俸のアルミ外筒管の模凝中性子般収体による港下試験結果 (1973.9)
安全工学部{構造強度研究室)
a アルミニウムハンドプック 住友金属編
-109ー
J A E R I - M 8 1 3 7
A p p e n d i x 2. Ames L a b o r a t o r y US AEC <£ 0 ®#fl
Ames Laboratory US AEC IQWA STATE UNIVeHSITY
A m u . low* 50010
Mr. 1 . Hiyanaga Japan Atonic Energy Research I n s t i t u t e Jokal Research Establishment Tokai-Mura, Naka-Gun, Ibarakl-Ken Japan
Dea* Mr. Miyanaga:
We have received your l e t t e r , of Apr i l 10, 1971 wi th your carmen is and. questions about the control rdds tha i 'you u»e in.JRR-2. Your descript ion of tne trouble, y u toy* had over"the> p a n years sounds very much l i k e the t rouble w« hev • experienced. The number of t h j various oceffrrences o f a spec i f i c tfoub.le could be obfoinld f.rr*n nyr da i l y record book, but i t is not readi ly available", so ./e w i l l not enumerate tha l i s t as you d i d .
Pr ior .to doing very much rout ine-operat i 3R'of the reactor here, we made a ftw nodi f l ea trans in thu controf: rods lha.t rkiva changed our operating h is tory tomewrtat f r « » your experiences. 'Ve took-one-control-rod assembly *ni ran I t f o r 1000 cycles in a test stand. The droa t imes, magnet release t imes, eTfects of temperature, and-mechanicat operation o f - t h e rod were studied. This tes t ing pr»vidud tome information about the control rod. assembly that .«u used to chji i je the des ign . ' F i r s t we instal led, a switch that to ld us when the ccdrium section was, down ardf Seated in the dashpot. This switch made a c i r c u i t on the bottore.of tne armature, and tne switch leaves*, were insta l led .on an alumina insulator which'was attached to the tube w a l l . The seat switch provided t"ie information that, t i e rod inserted a f te r i t separated from-toe magnet at !>nown by the o i f uMyflet switch. The switcn was used d i r e c t l y in rod orop time determinations.
The control rod assenbiie^ that we received for the reactor required excessive torque to dr ive i n i t i a l l y and 1 ' was found that no clearance was provided between the rack and pinion d r i v e . In several assemblies I t was evident that an inter ference f i t resu l ted from the assembly o f . t h e rack aftf-p in ion . We took a l l of the rods and ground o f f the back side at the r-_k a i . much as 0.010 to 0.015-inches In some assemblies to provide a c lear* e of 0.001 to 0.003 inches between the assembled p in ion , rack, and beajtfr. fo l lower . This el iminated the high torque requirement and the rods were insjaV'ied this way for ret/ctor operat ion.
The spi ra l wire assembly was l a te r changed to a f iberg las pclyethyLene insulated and wrapped assembly. We hand assembled these by wrapping the insulated conductors around the spring to—obtain a flflMfcthat wasiajfejeh l i ke a rope. This method el iminated to some extent the f ray ing of wires' and subsequent open or short c i r c u i t that would resul t In the control rod as sen-
-110-
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Appendix 2. Ames Laboratory USAECよりの書簡
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Ames Laboralory U S A E C IQwA 57 A n UNIVt!RSITV
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Deil. Hr. "iyanaga:
we hilve r~c~iv~d 10ur 'Ietter.。干卸rll 10， "'1 wlth your cnmm~nt5 ・ndqu回 tiO"5O回 utthc c~!rol r~s thill 'ynu u，~ in .JRa・2. Your cle白川ptio"of the troubl・'f'l¥lha戸 hed.，.刊，.-r""， pil百tyear$.s叩nd'svldry much 1 i ke the
:;:ヨ片品:2JJ2:;;ttkJLTU:;::lア;;:;;doz;:tfitFI:崎 trO!ildi l'f .:.v.・Ilal，l_，5。目，e"j 11 nut enlj~川"'Cc tho! 1 i軍t 皆、 youdld.
prior .to doi吋 vcrymUc:h l"Out i阿唱p"，ratiコ闘'.oft heo reactor同 re，.we milde iI f"岡田剖If.tl:at tc聞 5i n thc I:ont ro f: rods lh~.t hc.v喧 chanled。ωruper・ti"g hl story ag""動向・tfr制 yourexp・rl ・nc・~. '，Ie l咽~.oné-control 'rod as耳慣lblyancl riln It fo〆1000I:ycln in • test stond. Thc:rkoa tim白， maqnet release times， .il:f眠tiof t酬 peratur・， alld・問、二hani~al operatiun of-theo rad were studicd. Thi， tcstiny.pr.YYided 50'陣 lnrorn咽 tion・bout tft~ control rod assernb 1.， tha t配 山cdto巳h‘JIlJethe de :i IJn. ー Fir..~ ¥，e insulled. a swit.ch that told u~ wh刷 t:lol c;:drrium .oection \~a ã. do..n 却qo s'舗 t~d in the dillhpot. Th 1 i Swi tch .晴T晴唱dea 巴ir巴副岨iton the bottcll札乱。ftne ilr閉刷atute. a~d. tne s仰刷itchlea酎ve昆L』
晴問 in附st.けe“<I.on..11 alu岬珊in河晴ai何n附$叫ulator¥./州h叶ic油hThe $..t s""It伐'th内 P戸ro削"i川dc叫dt、'lcin、F向。rm耐a以t.i。帥nt肺tliI“t.t障問d lns~!ed after it sep-ar・tedfrom .tpe m‘~鷲t. a‘ '柿伽" by the off ‘..~at i~itch. the switcn wa， u$ed clircct1v in. rOd ðr~ tlrne.d~l~r冊 In・tl"n5.
T~e control ~Qd aS :i C門biie~ lhilt帽哩 received for the reactor r・quir.. Mι帥釘時 tor.que.todd.ve.initiill，ly酬 dト咽5found that間 cl.arilncew.s pro例峰db・tw・enth・・rac1<・咽 pt~ g" drive. Jn several“岨市1i e5 1 t was evid・nltlwt ・"Interfercnc・fitresu1tecfofr割前 th・・ssemblyof.the rack a咽吐plnion. W・took .11 of the rods'and ground off the back side ~茸 t噌，...k・主回uch・s0.010 to 0.015・Inch回 Insom・hsemblies to p.rovide a cle~r.a e of 0.001 to 0.003 Inches between the ・51embledpi"lon， r~k ， and be~. follc剛 er"This ・ 'i~lo.ted the high t~rque reQuir師 ent・ndthe rods were in岨・4・回 thls回.yfo，. reü~tor Ope"・t;an.
The 印 iralwire .軍事留地Iyw・5latcr chan~ed to • fiber~1 ・s oc 1 yethy l.ene insulilted and wr・pp・dass酬 bly. We h・ndaS5embled these.by wrapp}ng tt"te In'¥ulat，'d conIfuctars around the spring te>-ebuin a ~hat w咽 跡 的 ii~e a rope. Thï~ methoil el i皿Inatedt白 somee~tent the fra.，ing of wi，.百..叫subsequcnt apen ur short circult t 内~t would result In th・ c~ntrol rod assOT
-110ー
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Mr. I. Mtyanage - 2 - Hay 12, 197.1
Other difficulties in the operation of these rods have been the slow release time of the original magnets and of course the burn-out of magnet windings. The Induced voltage resulting from a rod release has been limited to about a 100 volts by neon tight bridging and thus prevents high voltage arcing on the winding',. The magnets were redesigned here at Aae*-Laboratory by us, and we changed the magnet material to l»9% nickel-Iron, alloy. We also slotted the center post and the outer shell as mucb.as possible to reduce eddy currents. The newly designed magnets were fabricated and Installed In the control rods as the old magnets failed. The new design has resulted in excellent operation with no failures during the past three or so years.
Other failures have occurred In the control rod assemblies. The upper electrical connector has allowed arcing to occur between contacts, and we have replaced*rh« connector Jnserts with one piece machined methaerylate "Inserts. Individual faHures have occurred in the off magnet switch,' water shotting in connectors and thje like. A program of repair of the radioactive control rods has been in progress here at the reactor in the hot cell facility to provide operating control rods for reactor service.
A number of the preceding reasons and the significant exposure to radiation by the personnel involved in the control rod repair.work has prompted a design effort to rep I ace-the control rods with a more reliable", easily maintained assembly. This concept started several years ago and Is now culminating with the instillation of new control rods in the reactor. The new design changes the mechanism used originally compfttely. The new design on file on drawings in this office incorporate everything into the vertical assembly. •TJie.control section.is streamlined .to.pravide faster tunes for rod drops; the magnets are re-designed to allow ball screw operation for the lifting motion, and fast release times are designed. Into the mjcinets. -The electro-mecnanical components are designed Into modules that incorporate the drive motor, the limit switches,'the position readout, and tiie electrical connector Into one package. The other packaoe contains the. ball screw, the magnet, and an. e*n tensible-cord that is tfml.Ter to a retractable-tejeohone cord. This cord allows extension without "touching anything to provltie magnet current. The complete design has been functionally tested, end operationally tested in. the reactor for about li year"; in one position. Two assemblies are installed In the reactor at the present time and the remaining four positions are scheduled to be changed in the next several months.
This new design may not be desirable for you, but your'reference to a change from the rack and pinion indicates that you do desire to change to some extent the control rod assemblies. If you desire more detailed Information on the new design we have in use, some arrangements could perhaps be made to provide this to you In-some way.
In answer to.your specific questions on page 2 and 3 of your letter, submit the'fallowing information;
I) Control rod trouble has been outlined in this letter above.
ii) The control rod mechanism originally In use at this reactor is the same as you have In JRR-2. The cited modifications were made prior to routIne operation. The end position limit swi.tches are incorporated into the motor drive package as lathe regulating rod low range switc!-. The control rod must be
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Hr・1."Iy凹・9・ -2・ Hay 11， 191.1
Other difflculties in the oper.tion of these rods have been the ilow rele・s・t1岡eof the orlgln.1刷 gnets剖 CIof course the burn-out of IR叩叫
同iridings. Th・1ndllced yol t.g・resultingfrom • rod relea5e h.. been'l imited to・bout・100四 Itsb.， n回 n11ght bridglng .nd th凶pr制聞t5"'1 gh帽It・g・'I"clng on the wlndlng~. The聞岬司et5were redeslgne~ here .t A陣$-l.bor晶toryb.，凶，・ndw.'ch.nged th・同伊叫 m.terl・Ito 49% nl~~・1・ Iroo ， .lLoY'. w. .150 slott・dthe cent.r post・ndthe outer sh・11as mucT，.$ posslble to reduce eddy currents. The同wl.， de51gned 111・9"・tsw・rehbrl国 t・d，.nd'Inst.lled In th・control ~ods .s theold刷伊etsf.i 1回 Thenew desl伊 h・sr.S!lltecl in 直属・'Ientoper・tlonwith no f・IIuresduring the p.st thr~e or so vear.s.
Other f'ai lur輔 h.veoccurr.d In the control rod .s柑 nbli回 The叩 p・r・lectrl国 l'c:onn・ctorhas .11蜘・d.rclng'to occ:ur betweenω川.c: t~ ， .nd we h.ve repl.ce~ th..ωnn・ctorJnsert. with IIne pl・ce'm.chinedm・th・cI"yl抗 e‘'"5erts. Indlvldo.1 f.i~u l"el h.ve oc:curr・d In tt噌 off刷]I'Iet5wltch;国・ter...喝直ing in回 nneetorsMldtl'Io I i ke. A， progr剖 ofr~~lr 0' the r.dlo.ctive control ro白 I¥u b・・nin p問9"e~s l¥er. it t憎 r・・ctorin the hot cell 干.clllt)'to provlcl・oper・tingcontrol rods for ructor service.
，. n凶鴫erof the pr民岨Inore.50ns .nd the .1 量nHican~ eJ<ρosure to r.dl.tion by the personDel inωIved In the control rod r~.ír 岬rk hu prompt・dade.'gn effoft to r旬 1也叫・巾ecootrol rods川 th，'， more r・Illlb1e'， eas 1 h m.jn ... t.lr'ted oISS田由1.，.τhis con官官ttst.rt・d‘evel".1years '90・nd'15 now cu TmTn.t: i og 凶 thth・Instat1.tlonof n制国n~rol rod!t.IQ the reilctor: The n制 de5ign~h.nges the mech・nis聞 usedorigln・Ily∞略rff'ely. The n制 designon file on dr刷 ingsin this offlce incorporate .veryt~i噌 Into th. vertic.1 .5se崎 Iy.The，control sectlc剛， Is.stre嗣 Uoed.to.pr>lviLle f.u..r t，imes for r剖 drops;the _gneU・rere-desl伊eclto .11_ b・11 scr~ oper.tlon ，fo~ th・liftl何宮 町市tion，・ndf・5trelease tl冊・s・rede~i 且ned ， Into tfl. 1:1¥・qnet...- ，.The electro-mecro.nical ∞mpon酬 ts・re_d・slgnecfInto mbdul&s that Incr，'，.向向tethe drlve咽 tor，the 1 ilDi t 蜘I-t ~hes ， the po~itlon readout. and u時計ec:trlc.1ωnnector I nto on・p・ckage. Th・otherp・e.k'.I'cont・Ins， t l:l~ b，11 sιr制， the m.gnet， .nd ・n~e~~t宅fI'，lble-cordth.t i，釘制t.rto・retr.ct.ble，t剖伺hon.cord. 刊 1量 cord・IIe耐事制tensioowhhO叫 touchi吋 .nythingto proylU. 耐gn~t current. The C個別pleted・signIt.s lIetlll functlCln.lly， tested， ~I" ct oper:.tlonally tl!stぞdin the re・ctorfor .bout li ypar~ ， in one ~)sition. れ旬 aS5~mt- \I~s ・ rf' Inshl1ed 1 n the re.ctor ・tthe pr・senttlm.・ndthe r個別・infogfour'po:il.tlons .re scheduled to b・changed10 C/I・ n・xtsev・r・..pIOnt/lS.
]1Ils n蜘 d・519nmay n~t be deslrable '01' you， but your'rcference to • cn・ngefrom the r.ck ・ndplnlon indlc:ates th.t you do desire to ch.nge to 5011噌制tentthe control ro4 .ss師 bll・h げ youd回 ireI聞 redetalled Infor・咽tio~ on the n副 desi曹岡崎同帽 Inus.，開崎町r.吋輔副tscould p・rh.psb・輔自 toprovfd・thlsto y倒防・悶陣 w.y.'
M ・n_帽erto.your speclflc questio同onp・9・2.nd 3 01 10ur letter， 制~It the' fQllowlng infor闘 tl棚 Z
1) Contl'ol rod tl"oubl・hasb.eo outllnad io this letter ・bove.li) The control rod'mech・nlsmorigln.ll.， In use at this redctor
is t!1e sam・asyou h・明 In JRR-l. The ~Ited modific.tions 刷・rem.de prlol' to routlne ，oper.tlon. The end position Ilmlt swi，tches .re incorporat“ I~to the motor drl四 package“1.the regulatlng rod 1刷 r.nge5wl tc!i. T同∞ntrolrod must b・
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Mr. I. Miyenaga - 3 - May 12, IJ7.I
down or seated when installed. The motor package must be operated until the low or down position limit switch is actuated and then the horizontal drive shaft is connected. This Is our reference for assembly.
ii'l) The original magnet time measurements, the revised magnet times, and now the new hollow core magnets' time are following;
Original Revised New Hollow-core Release Tine 50 to 60 msec' 25 to 30 msec 15 to 20 msec Drop Ti«e 620 usee 620 msec 550 msec Note that magnet release time variation is based an current. The lower valfes are for about kO raamp and the higher values are for 65 mamp.
Iv) The modifications of the control rod are the complete redesign as mentioned, and a picture of an artist's concept of this redesign is included.
It is hoped that the preceding Information is of some value and use to you. Should more specific information be desired on any aspect of the control rods, your request by return mail will be appreciated. It is our pleasure to provide what information we can to you and we look forward to hearing from you again.
Sincerely yours.
Roland G. Struss Head, Reactor Mechanical Engineering Group Reactor Division Ames Laboratory Iowa State University Ames. Iowa 50010 U.S.A.
ACS/mo Enclosure
112-
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I1r. 1. Kiy・n・9' -3・ K.1y 12， In.1
down or se.ted when Inst・11・d. The冊 torplc~.ge must be oper.ted untll the I晶.， or dow伺 positlon 1 Iml t swlteh 15 .etu.tωand tl1制 thehorizont・1drlv. sh.ft Is c開伺cted.Thi5 15 our r.ference for ・55醐 bly.
ii1) τh・orlgl円.1m・伊ettl嗣隅園山市帽nts，the r.剖 Isedm.gnet time5. .nd n加 then制 holl側 cor・叩9n・ts・tl・・ are'ol!側 In9:-
主坦且!.l. Revlsed
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Iv) The陶 dI fic.t 1加量 ofthe ~ontrol rod ・rethe co叩 let.re・desl1" u 冊entioned，.nd • picture of .n .rtlst・S 国 nceptof t何isredesign 15 included.
It is hopcd that the preceding Info円国tlon15 of 5四時 v.lue・ndu5e to yOu. Should問 respeciflc infonft・tlonbe desired on制 y.spect of the ∞ntrol rods， your request by r.turn m・iI岬i11 be・pprec，.ted. It i5 our pleasure to provi 白州.tInform.tion we can t白 you.nd蝿『∞kforward to he・ringfrom you .g・In.
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