(57)【要約】【課題】燃料集合体の正常な着座状態を更に精度良く判定することができる燃料交換装置を提供する。【解決手段】燃料交換装置は、燃料つかみ具１０に超音波センサ１８を設置している。着座判定器１９は、ストライカ１６の作動によりリミットスイッチ１５から出力された出力信号の入力時点で昇降位置検出装置９から入力した燃料つかみ具１０の位置情報に基づいて燃料集合体３３の着座高さを判定する。この着座高さが正常なとき、着座判定器１９からの送信指令に基づいて、超音波が音波センサ１８から送信される。ハンドル３４の垂直部３４Ａで反射した超音波の反射信号が超音波センサ１８で受信される。距離演算器２４は反射信号に基づいて垂直部３４Ａまでの距離を算出し、着座判定器２１はこの距離に基づいて燃料集合体３３が鉛直状態で正常に着座しているか判定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料集合体を炉心に装荷する燃料交換方法において、前記燃料集合体が前記炉心内に着座したとき、この燃料集合体のハンドルの水平方向における第１位置を検出し、検出された前記第１位置に基づいて前記燃料集合体の着座が正常及び異常のいずれであるかの第１判定を行うことを特徴とする燃料交換方法。
【請求項２】
前記第１判定において前記着座が異常であると判定されたとき、前記燃料集合体の前記炉心内での着座をやり直す請求項１に記載の燃料交換方法。
【請求項３】
前記第１判定において前記着座が正常であると判定されたとき、前記燃料集合体の装荷を終了する請求項１に記載の燃料交換方法。
【請求項４】
前記燃料集合体が前記炉心内に着座したとき、前記ハンドルの上下方向における第２位置を検出し、検出された前記第２位置に基づいて前記燃料集合体の着座高さが正常及び異常のいずれであるかの第２判定を行い、前記第２判定において前記着座高さが正常である判定されたとき、前記第１位置の検出を行う請求項１に記載の燃料交換方法。
【請求項５】
前記第２判定において前記着座が異常であると判定されたとき、前記燃料集合体の前記炉心内での着座をやり直す請求項４に記載の燃料交換方法。
【請求項６】
前記第１位置の検出を超音波を用いて行う請求項１に記載の燃料交換方法。
【請求項７】
前記第１位置の検出を光を用いて行う請求項１に記載の燃料交換方法。
【請求項８】
走行台車と、前記走行台車に設置されて前記走行台車上を移動する横行台車と、前記横行台車に設置されて下方に伸び、伸縮されるマストと、前記横行台車に設置され、前記マストを伸縮させる駆動装置と、前記マストの下端部に設けられた燃料つかみ具と、前記燃料つかみ具に設置され、前記燃料つかみ具に把持された燃料集合体が原子炉の炉心内に着座したとき、この燃料集合体のハンドルの水平方向における第１位置を検出する第１位置検出装置と、前記第１位置検出装置で検出された第１位置に基づいて前記燃料集合体の着座が正常及び異常のいずれであるかの第１判定を行う第１判定装置とを備えたことを特徴とする燃料交換装置。
【請求項９】
前記燃料つかみ具が、前記マストの下端部に取り付けられた筐体及び前記筐体に取り付けられ前記燃料集合体を把持する把持手段を有し、前記位置検出装置が前記筐体の下端部に設置されている請求項８に記載の燃料交換装置。
【請求項１０】
前記第１位置検出装置が超音波センサであり、前記第１判定装置が前記超音波センサで受信した超音波の反射波信号に基づいて前記第１判定を行う請求項８または９に記載の燃料交換装置。
【請求項１１】
前記位置検出装置が、発光装置及び前記発光装置から出力された光を検出する光検出装置であり、前記第１判定装置は前記光検出装置からの光受信信号の有無に基づいて前記第１判定を行う請求項８または９に記載の燃料交換装置。
【請求項１２】
前記第１判が異常であるとき、前記燃料集合体の着座をやり直すために前記駆動装置を制御する制御装置を備えた請求項８に記載の燃料交換装置。
【請求項１３】
前記燃料集合体が前記炉心内に着座したとき、前記ハンドルの上下方向における第２位置を検出する第２位置検出装置と、検出された前記第２位置に基づいて前記燃料集合体の着座高さが正常及び異常のいずれであるかの第２判定を行う第２判定装置とを備え、
前記第１位置検出装置は、前記第２判定において前記着座高さが正常である判定されたときに前記第１位置を検出する請求項８に記載の燃料交換装置。
【請求項１４】
前記第２判が異常であるとき、前記燃料集合体の着座をやり直すために前記駆動装置を制御する制御装置を備えた請求項１３に記載の燃料交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料交換方法及び燃料交換装置に係り、特に、沸騰水型原子炉に適用するのに好適な、燃料集合体を移送する燃料交換方法及び燃料交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子力プラントに用いられる燃料交換装置は、原子炉建屋内の運転床上に設置される。この燃料交換装置は、原子炉の運転停止時の定期検査期間において、原子炉圧力容器内の炉心と、原子炉圧力容器の上方に位置する原子炉ウエルに隣接した燃料貯蔵プールとの間で、炉心から取り出された使用済燃料集合体及び燃料貯蔵プール内の新燃料集合体の移送を行う。炉心から取り出された使用済燃料集合体は、原子炉ウエルを経て燃料貯蔵プールまで移送される。新燃料集合体は、燃料貯蔵プールから原子炉ウエルを経て原子炉圧力容器内に移送され、炉心内に装荷される。さらに、燃料交換装置は、炉心内に装荷されている燃料集合体の配置換えも行う。これらの燃料集合体の移送作業において、燃料貯蔵プール及び原子炉ウエルを跨いで配置された燃料交換装置は、運転床上に設置されたレールに沿って燃料貯蔵プール及び原子炉ウエルのそれぞれの上方を移動する。
【０００３】
燃料交換装置の一例が、特開昭５８−２２５３９３号公報に記載されている。燃料交換装置は、原子炉ウエルを跨いで配置されて運転床上を移動する走行台車、走行台車上に設置されて走行台車の長手方向に移動する横行台車、横行台車に取り付けられて下方に向かって伸びる燃料つかみ装置を有する。燃料つかみ装置は、テレスコピック式に設けられて伸縮自在に組み合せられた外径が異なる複数の円筒部材を有するマストを備え、最も下方に位置する円筒部材の下端部に燃料つかみ具を設けている。燃料つかみ具は、燃料集合体のハンドルを着脱自在にクランプするように構成されている。燃料つかみ具は、最も下方に位置する円筒部材と合わせて横行台車に設置されたホイストに巻き付けられたワイヤロープを介して昇降自在に懸垂支持されている。
【０００４】
燃料交換装置による燃料集合体の移送において重要なことは、燃料交換作業において、新燃料集合体を燃料貯蔵プール内から炉心に移送するとき及び炉心内に装荷されている燃料集合体の配置換えを行うときに、移送後の燃料集合体が燃料支持金具に正常に着座していることを確認することである。燃料支持金具は、炉心の下端に位置して炉心に装荷されている燃料集合体の下端部を支持する部材である。
【０００５】
燃料集合体の正常な着座を確認する燃料着座監視装置が、特開平１１−２３７８０号公報に記載されている。この燃料着座監視装置は、ホイストのドラムの回転数に基づいて燃料集合体の深度を検出する位置検出器、燃料集合体の着床時を検出する着床時検出器、マストの伸縮状態を検出する伸縮状態検出器と、及び上記の各検出器による各検出結果に基づいてホイストを制御する制御装置とを備えている。この制御装置は、位置検出器及び着床時検出器の各検出信号に基づいて求められた燃料集合体着床時の深度データを、伸縮状態検出器によって検出された伸縮状態に基づいて補正し、補正された燃料集合体着床時の深度データの平均値を燃料集合体の着床ごとに逐次算出し、算出された燃料集合体着床時の深度データの平均値に基づいて燃料集合体の燃料支持金具への着座を監視している。
【０００６】
高速増殖炉の燃料交換装置に超音波送受信器を設置した例が、特公昭６０−３２１５５号公報に記載されている。この燃料交換装置では、高速増殖炉の炉心内の使用済燃料集合体を取り出すときに、燃料交換装置のグリッパが炉心内の使用済燃料集合体のハンドリングヘッドに完全に嵌め合されたかを確認する必要がある。この確認のために超音波送受信器が燃料交換装置に設けられている。グリッパが使用済燃料集合体のハンドリングヘッドに完全に嵌め合されたとき、超音波送受信器がハンドリングヘッドの上端部内面に対向する。超音波送受信器から送信された超音波が、ハンドリングヘッドの上端部内面で反射して超音波送受信器に受信される。この超音波の反射波の受信によって、グリッパがハンドリングヘッドに完全に嵌め合されたことが確認される。
【０００７】
【特許文献１】特開昭５８−２２５３９３号公報
【特許文献２】特開平１１−２３７８０号公報
【特許文献３】特公昭６０−３２１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
発明者らは、後で詳細に述べるように、燃料集合体の移送時で燃料支持金具に着座させるために燃料集合体を燃料つかみ装置により燃料集合体を吊り下ろしているとき、燃料集合体の上端部に取り付けられてその上端部の側面に位置しているチャンネルファスナが、炉心上端部に配置された上部格子板に接触する可能性があることを見出した。このような事象が生じたとき、燃料集合体の下端部が燃料支持金具に正常に着座していないにもかかわらず、上記した燃料着座監視装置は燃料集合体が正常に着座したと判定する。これは、その事象が生じた場合には、燃料集合体の正常な着座状態と比較し、上下方向での燃料集合体の位置の相違が大きくならない。この位置の相違の度合いは、炉心内の使用済燃料集合体の変形量と同程度あるため、従来の燃料着座監視装置では着座位置に対する設定誤差範囲内に収まる可能性がある。上記の事象が生じたときには、燃料集合体の正常な着座として判定される可能性がある。
【０００９】
本発明の目的は、炉心における燃料集合体の正常な着座状態の判定精度を向上させることができる燃料交換方法及び燃料交換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、燃料集合体が炉心内に着座したとき、この燃料集合体のハンドルの水平方向における第１位置を検出し、検出された第１位置に基づいて燃料集合体の着座が正常及び異常のいずれであるかの第１判定を行うことにある。
【００１１】
検出された第１位置に基づいて燃料集合体の着座が正常及び異常のいずれであるかの第１判定を行っているので、第１判定において、燃料集合体が炉心上端部に配置された上部格子板に接触して傾いた、燃料集合体の異常な着座状態を異常であると判定することができる。このため、燃料集合体の正常な着座状態の判定精度を向上させることができる。
【００１２】
好ましくは、燃料集合体が前記炉心内に着座したとき、ハンドルの上下方向における第２位置を検出し、検出された第２位置に基づいて燃料集合体の着座高さが正常及び異常のいずれであるかの第２判定を行い、第２判定において着座高さが正常である判定されたとき、第１位置の検出を行うことが望ましい。
【００１３】
着座判定器１９によって燃料集合体３３の着座高さが正常であると判定されたときに、超音波センサ１８から超音波を送信するので、燃料集合体３３の着座高さが正常で燃料集合体３３が鉛直状態になっている（燃料集合体が図５（Ｄ）のように傾いていない）燃料集合体３３の真に正常な着座状態を精度良く判定することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、炉心における燃料集合体の正常な着座状態の判定精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
発明者らが見出した燃料集合体の移送時における新たな課題を、図５に基づいて説明する。発明者らは、燃料集合体３３を燃料交換装置の燃料つかみ具で把持して移送してきた後、炉心内に燃料集合体３３を吊り下ろして燃料支持金具３５に着座させるときに生じる事象を検討した。この結果、発明者らは、炉心の最外周領域に装荷された燃料集合体３３の上端部に取り付けられてその上端部の側面に位置するチャンネルファスナ４０が上部格子板３２に接触する事象が発生する可能性があることを見出した。上部格子板３２は、炉心の最外周領域に装荷されている燃料集合体３３の上端部を保持する部分では、１体の燃料集合体３３のみが通過できる大きさの升目を形成している。このため、炉心の最外周領域に装荷する燃料集合体３３のチャンネルファスナ４０が上部格子板３２に接触する可能正がある。この事象が、万が一生じたときにおける燃料集合体３３の挙動を図５を用いて説明する。
【００１６】
図５（Ａ）は、燃料集合体３３が、炉心の下端に位置する燃料支持金具３５に正常に着座して、燃料支持金具３５に支持されている状態を示している。燃料集合体３３の上端部に設けられているチャンネルファスナ４０の下端が上部格子板３２の格子部に接触したとき（図５（Ｂ）参照）、チャンネルファスナ４０とその格子部の接触点を回転軸として燃料集合体３３の下端がチャンネルファスナ４０と接触している格子部側に振られる（図５（Ｃ）参照）。そして、そのように振られた状態のまま、燃料集合体３３が炉心内で吊り下ろされる。燃料集合体３３は傾斜した状態になり、燃料集合体３３の下端部が燃料支持金具３５に正常に着座できない（図５（Ｄ）参照）。図４に示すように、燃料つかみ具１０は筐体１２を有する。燃料つかみ具１０のフック１１で燃料集合体３３のハンドル３４をつかみ易くするように、ハンドル３４が挿入される筺体１２の切欠部１３の下端部にテーパ（傾斜部）１４が形成されている（図４（Ａ）参照）。このため、燃料つかみ具１０は、燃料集合体３３のハンドル３４が切欠部１３に挿入されるときにハンドル３４が燃料つかみ具１０に対して傾斜すること許容する構造となっている。
【００１７】
ここで、図５（Ｄ）に示す燃料集合体３３の下端部が燃料支持金具３５に正常に着座していない状態では、図５（Ａ）に示す正常な着座状態と比較して、上下方向でのハンドル３４の上端の位置の相違が大きくならない。これは、炉心内における使用済燃料集合体の変形量と同程度であるため、従来の燃料着座監視装置では着座位置に対する設定誤差範囲内に収まる可能性がある。したがって、図５（Ｄ）に示す異常な着座状態であっても、燃料集合体３３が正常に着座していると判定される。
【００１８】
本発明は、以上の検討結果に基づいて成されたものであり、例えば、図５（Ｄ）に示すような燃料集合体３３の異常な着座状態を正常な着座状態であると判定することを避けることができる。
【実施例１】
【００１９】
本発明の好適な一実施例である実施例１の燃料交換装置を、図１から図４を用いて以下に説明する。
【００２０】
本実施例の燃料交換装置１は、図１および図２に示されているように、走行台車２、横行台車３及び燃料つかみ装置６を備えている。燃料つかみ装置６はマスト７及び燃料つかみ具１０を有する。走行台車３は、原子炉ウエル３６を跨いで配置され、運転床３８上で原子炉ウエル３６及び燃料貯蔵プール３７の脇に敷設された一対のガイドレール３９に沿って移動する。燃料貯蔵プール３７は原子炉ウエル３６に隣接して配置される。横行台車３は、走行台車２上に設置されて走行台車２の長手方向に伸びるガイドレール４上に設置される。横行台車３はガイドレール４に沿って移動する。燃料つかみ装置６は、横行台車３に取り付けられて下方に向かって伸びている。具体的には、マスト７が横行台車３に取り付けられる。マスト７はテレスコピック式に伸縮自在に組み立てられた外径が異なる複数の円筒部材７Ａを有する。燃料つかみ具１０は、最も下方に位置する円筒部材７Ａの下端部に設けられている。燃料つかみ具１０は、最も下方に位置する円筒部材７Ａと合わせて横行台車３に設置されたホイスト（駆動装置）５に巻き付けられたワイヤロープ８を介して昇降自在に懸垂支持されている。
【００２１】
燃料つかみ具１０は、図３に示すように、フック１１及び筺体１２を有する。フック１１は、筺体１２に設けられた軸１７に回転可能に取り付けられる。筺体１２の互いに対向する側壁には、燃料集合体３３のハンドルが挿入される切欠部１３が形成され、切欠部１３の下端部に、テーパ１４が形成されている（図４（Ａ）参照）。
【００２２】
燃料交換装置１は、さらに、昇降位置検出装置９、ストライカ１６、リミットスイッチ１５、超音波センサ（第１位置検出装置）１８、着座判定器１９，２１、送信指令装置２０、制御装置２１、フック駆動装置２３及び距離演算器２４を備える。ストライカ１６は上下方向に移動できるように燃料つかみ具１０の筺体１２に取り付けられる。リミットスイッチ１５及び超音波センサ１８は筺体１２に設置される。リミットスイッチ１５はストライカ１６の移動によって動作する。第２位置検出装置は、昇降位置検出装置９、ストライカ１６及びリミットスイッチ１５を有する。超音波センサ１８は、燃料集合体３３のハンドル３４が切欠部１３内に挿入されたときにハンドル３４と対向する位置に配置されている。昇降位置検出装置９はホイスト５の回転軸に取り付けられる。昇降位置検出装置９及びリミットスイッチ１５が着座判定器（第２判定装置）１９に接続される。着座判定器１９は送信指令装置２０及び制御装置２２に接続される。送信指令装置２０が超音波センサ１８に接続される。超音波センサ１８が距離演算器２４に接続され、距離演算器２４は着座判定器（第１判定装置）２１に接続される。制御装置２２が着座判定器２１、フック駆動装置２３及びホイスト５の回転装置（図示せず）にそれぞれ接続される。
【００２３】
沸騰水型原子力プラントでは、定期的に原子炉の運転が停止されて定期検査が行われる。この定期検査を行うとき、原子炉圧力容器３０の蓋が外されて原子炉圧力容器３０の上方に位置する原子炉ウエル３６内まで冷却水が充填される。多数の燃料集合体３３が装荷された炉心２４が原子炉圧力容器３０内に配置されている。炉心シュラウド３１が炉心２４を取り囲んで原子炉圧力容器３０内に設置される。炉心２４の上端部には上部格子板３２が配置され、この上部格子板３２は炉心シュラウド３１に設置される。炉心２４の下端には炉心支持板（図示せず）が配置され、炉心支持板も炉心シュラウド３１に設置される。燃料集合体３３の下端部を支持する燃料支持金具３５は、炉心支持板に形成された貫通孔内に挿入されて炉心支持板に保持されている。一般的に、１つの燃料支持金具３５は４体の燃料集合体３３を保持する。
【００２４】
炉心２４から取り出された使用済燃料集合体が装荷されていた位置に新しい燃料集合体３３を装荷する場合を例にとって、本実施例の燃料交換装置１の作用を説明する。炉心２４から取り出された使用済の燃料集合体３３をフック１１に吊り下げている状態で、燃料交換装置１の走行台車２がガイドレール３９上を移動して燃料貯蔵プール３７のＸ方向の所定位置に達する。横行台車３をガイドレール４に沿って移動させて燃料つかみ具１０のフック１１を、燃料貯蔵プール３７のＸ方向と直交するＹ方向の所定位置まで移動させる。ホイスト５が回転されてマスト７が下方に向かって伸び、燃料つかみ具１０が下降する。フック１１に吊り下げられた使用済の燃料集合体３３は、燃料貯蔵プール３７の水中に設置された燃料貯蔵ラック（図示せず）の所定位置内に吊り降ろされる。この位置で、この燃料集合体３３はフック１１から外されて燃料貯蔵ラック内に保管される。
【００２５】
走行台車２及び横行台車３の移動によって、燃料つかみ具１１を、燃料貯蔵プール内に設置された他の燃料貯蔵ラック内に保管されている新しい燃料集合体３３の真上に位置決めする。マスト７を下方に伸ばして燃料つかみ具１１を下降させることによって新しい燃料集合体３３のハンドル３４が燃料つかみ具１０の切欠部１３内に挿入されたとき、フック１１が回転してハンドル３４内に挿入される。すなわち、燃料集合体３３がフック１１に把持される。ホイスト５が逆回転されて燃料つかみ具１０が上昇し、この燃料集合体３３はハンドル３４を切欠部１３内に挿入した状態でフック１１に吊り下げられる。燃料つかみ具１０によって吊り上げられた燃料集合体３３が燃料貯蔵ラックの上方に達したとき、ホイスト５の回転が停止される。走行台車２が移動してフック１１に吊り下げられた燃料集合体３３が原子炉ウエル３６内に到達する。
【００２６】
この燃料集合体３３は、走行台車２及び横行台車３の移動によって、図１に示すように、炉心２４の最外周領域内の所定の装荷位置の真上に位置決めされる。ホイスト５を回転させてワイヤロープ８を繰り出してマスト５を下方に向かって伸ばす。これに伴って燃料つかみ具１１が下降される。
【００２７】
燃料つかみ具１１と共に下降する燃料集合体３３は、上部格子板３２に形成された、１体の燃料集合体３３のみが通過する大きさの升目を通過して炉心２４の最外周領域内に装荷される。下端部が上部格子板３２を通過した燃料集合体３３の水平方向の位置決めが精度良く行われ、燃料集合体３３の軸心が鉛直になっている場合には、燃料集合体３３をそのまま降ろせば、燃料集合体３３の下端部は所定の燃料支持金具３５に正常に着座する。すなわち、燃料集合体３３の下端部が燃料支持金具３５に形成された冷却水供給通路内に挿入されて、燃料集合体３３が燃料支持金具３５に正常に着座する。
【００２８】
本実施例では、燃料集合体３３の燃料支持金具３５への着座状態が異常であるか、正常であるかは、着座判定器１９，２１によって判定される。着座判定器１９は、燃料集合体３３の着座高さに基づいて燃料集合体の着座状態を判定する装置である。着座判定器２１は、基準位置と燃料集合体３３のハンドル３４との間の距離（ハンドル３４の水平方向における位置）に基づいて燃料集合体の着座状態を判定する装置である。
【００２９】
まず、着座判定器１９による燃料集合体３３の着座状態の判定について説明する。着座判定器１９は、燃料支持金具３５に着座した燃料集合体３３の高さ、すなわち、この燃料集合体３３のハンドル３４の上端の、炉心２４の上下方向における位置が、所定の高さにあるかを判定する。燃料集合体３３の下端部が燃料支持金具３５に着座したとき、燃料つかみ具１０は、さらに少しだけ下降した後、下降が停止される。燃料集合体３３が着座して燃料つかみ具１０の下降が停止されるまでの間に、燃料つかみ具１０に設置されたストライカ１６の下面がハンドル３４の上端面に接触して、ストライカ１６が、図４（Ｂ）で破線で示すように、上方に向かって移動する。ストライカ１６がハンドル３４によって所定の高さまで押し上げられると、リミットスイッチ１５が作動し、リミットスイッチ１５から出力信号が出力される。この出力信号は着座判定器１９に入力される。
【００３０】
燃料つかみ具１０が燃料集合体３３を把持して下降しているとき、昇降位置検出装置９が、燃料つかみ具１０を吊っているワイヤロープ８を繰り出すホイスト５の回転数に基づいて燃料つかみ具１０の上下方向における位置を検出する。昇降位置検出装置９で検出された燃料つかみ具１０の位置情報が着座判定器１９に入力される。着座判定器１９は、リミットスイッチ１５から出力信号を入力した時点で昇降位置検出装置９から入力した燃料つかみ具１０の位置情報（第２位置情報）が、燃料集合体３３が燃料支持金具３５に正常に着座したときの燃料つかみ具１０の設定位置情報と一致しないとき、燃料集合体３３の下端部が燃料支持金具３５に正常に着座されていないと判定する。このとき、着座判定器１９は、制御装置２２に再着座制御を行わせるために再着座指令を出力する。再着座制御は、燃料集合体３３の下端部を燃料支持金具３５の上端よりも上方の位置まで引き上げ、再び、燃料集合体３３を下降させて燃料支持金具３５に着座させる制御である。検出した、燃料つかみ具１０の位置情報が設定位置情報と一致しないケースとしては、例えば、燃料集合体３３の下端部が燃料支持金具３５に形成された冷却水通路に挿入されずに燃料支持金具３５の上端面に乗っている場合がある。
【００３１】
制御装置２２は、再着座指令を入力したとき、ホイスト５に逆回転の駆動指令を出力する。ホイスト５は、逆回転され、燃料集合体３３の下端部が燃料支持金具３５よりも上方の所定位置まで持ち上げられるまで燃料つかみ具１０を上昇させる。燃料集合体３３の下端部が、所定位置まで上昇したとき、ホイスト５が正回転されて燃料つかみ具１０が再び下降する。このようにして燃料集合体３３の燃料支持金具３５への着座が再び試みられる。
【００３２】
着座判定器１９は、着座の再試行時において、リミットスイッチ１５から出力信号を入力した時点で昇降位置検出装置９から入力した燃料つかみ具１０の位置情報が、上記の設定位置情報と一致したとき、燃料集合体３３の下端部が燃料支持金具３５に正常に着座されていると判定する。もし、着座判定器１９において、再試行によっても燃料集合体３３が正常に着座されないと判定されたときには、制御装置２２は再着座制御を再度実行する。着座判定器１９は、燃料集合体３３の着座が正常であると判定したとき、送信指令装置２０に送信指令を出力する。
【００３３】
送信指令を入力した送信指令装置２０は超音波センサ１８に対して励磁信号を出力する。超音波センサ１８は励磁されて超音波を送信する。この超音波が、切欠部１３に挿入されているハンドル３４の、上方に向かって伸びている垂直部３４Ａ（図４（Ｃ）参照）に当たって反射する。垂直部３４Ａで反射された超音波の反射波は超音波センサ１８で受信される。超音波センサ１８は、受信した反射波の信号を距離演算器２４に出力する。距離演算器２４は、反射波信号に基づいて超音波センサ１８とハンドル３４の間の距離を算出する。算出されたこの距離は、超音波センサ１８によって検出された距離、すなわち、ハンドル３４の水平方向における位置である。着座判定器２１は、距離演算器２４から入力した、超音波センサ１８とハンドル３４の間の距離（以下、検出された距離という）と、燃料集合体３３が傾斜していない状態（燃料集合体３３が鉛直になっている状態）で燃料支持金具３５に正常に着座している場合における超音波センサ１８とハンドル３４の間の距離の設定値（設定距離）とを比較する。設定距離は、水平方向におけるハンドル３４の設定位置である。したがって、検出された距離と設定距離を比較することは、ハンドル３４の水平方向における検出された位置と設定位置を比較することである。
【００３４】
燃料集合体３３が上部格子板３２を通過するとき、チャンネルファスナ４０が上部格子板３２に接触する事象が発生したとする。この場合、燃料集合体３３は、図３に破線で示すように傾いており、図５（Ｄ）に示すように燃料支持金具３５に正常に着座していない。したがって、このときに検出された距離は設定距離よりも増加する（又は減少する）。検出された距離が設定距離と異なっている、すなわち、ハンドル３４の水平方向における検出された位置と設定位置が異なっているので、着座判定器２１は、燃料集合体３３の着座状態が異常であると判定し、制御装置２２に再着座指令を出力する。再着座指令を入力した制御装置２２は、着座判定器１９から再着座指令を入力したときと同様に、再着座制御を実施する。制御装置２２によるこの着座制御により、ホイスト５が逆回転されて燃料集合体３３が前述の所定位置まで持ち上げられ、その後、ホイスト５が正回転されて燃料集合体３３の燃料支持金具３５への着座が再び試みられる。着座の再試行後に、超音波センサ１８によって、再び超音波センサ１８とハンドル３４の間の距離が検出され、距離演算器２４は超音波センサ１８からの反射信号に基づいてその距離を数値化する。着座判定器２１は、再度、検出された距離と設定距離を比較し、検出された距離が設定距離に等しいとき、すなわち、ハンドル３４の水平方向における検出された位置と設定位置が一致しているときにフック駆動装置２３に駆動指令を出力する。駆動指令を入力したフック駆動装置２３は、フック１１をハンドル１２から外すように回転させる。このとき、１体の新しい燃料集合体３３の炉心２４内への装荷作業が終了し、この燃料集合体３３は燃料支持金具３５に正常に着座されている。
【００３５】
制御装置２２には再着座制御を行う回数が設定されている。着座判定器２１から、１体の燃料集合体３３に対してその設定回数以内の回数で再着座指令が出力されたとき、制御装置２２は再着座指令の出力の回数分だけ再着座制御を繰り返す。しかしながら、着座判定器２１からの、１体の燃料集合体３３に対する再着座指令の出力回数が設定回数を超えたとき、制御装置２２は、燃料交換装置１の自動運転を停止し、燃料集合体の着座異常として警報を発する。このような燃料取替装置１の自動運転停止及び警報の出力は、着座判定器１９からの、１体の燃料集合体３３に対する再着座指令の出力回数が設定回数を超えたときにも行われる。
【００３６】
本実施例は、超音波センサ１８によって基準となる超音波センサ１８の超音波送信面からハンドル３４までの距離を検出し、この検出した距離（ハンドル３４の水平方向における位置）に基づいて、燃料集合体３３の燃料支持金具３５への着座状態を判定している。このため、従来、検出が困難であった、燃料集合体３３のチャンネルファスナ４０が上部格子板３２の格子部材に接触して燃料集合体３３が傾いて燃料支持金具３５に正常に着座していないケースも、本実施例では、燃料集合体３３の着座異常と判定することができる。換言すれば、本実施例は、燃料集合体３３の正常な着座状態の判定精度を、さらに向上させることができる。
【００３７】
本実施例は、昇降位置検出装置９、ストライカ１６及びリミットスイッチ１５によって着座した燃料集合体３３の高さを検出している。昇降位置検出装置９、ストライカ１６及びリミットスイッチ１５は燃料集合体３３の着座高さを検出する第２位置検出装置である。このように、燃料集合体３３の着座高さを検出することによって、燃料集合体３３が図５（Ｄ）のように傾いた状態になっていなく鉛直状態になっている場合であっても、例えば、燃料集合体３３が燃料支持金具３５の上端面に乗っているような燃料集合体３３の異常な着座状態を判定することができる。したがって、本実施例は、着座高さ検出装置及び着座判定器１９を備えているので、燃料集具体３３の正常な着座状態の判定精度が、さらに、向上する。
【００３８】
本実施例は、着座判定器１９によって燃料集合体３３の着座高さが正常であると判定されたときに、超音波センサ１８から超音波を送信するので、燃料集合体３３の着座高さが正常で燃料集合体３３が鉛直状態になっている（燃料集合体が図５（Ｄ）のように傾いていない）燃料集合体３３の真に正常な着座状態を精度良く判定することができる。
【００３９】
超音波センサ１８で検出された、超音波センサ１８とハンドル３４の間の距離に基づいて、着座判定器２１での判定を先に行い、着座判定器２１で燃料集合体３３が鉛直な状態で燃料支持金具３５に着座していると判定されたときに、着座判定器１９による着座高さの判定を行うことも考えられる。しかしながら、この場合には、以下に示す問題が生じるので、着座判定器１９による判定を行った後に、着座判定器２１による判定を行う必要がある。
【００４０】
燃料集合体３３は、燃料支持金具３５に向って下降しているとき、炉心内の冷却水の影響を受けてある程度の横揺れを生じる。超音波センサ１８で検出された、超音波センサ１８とハンドル３４の間の距離に基づく着座判定器２１での判定を先に行った場合には、その横揺れの影響で、燃料集合体３３が鉛直状態になっていないと着座判定器２１で判定される可能性がある。この場合には、燃料集合体３３の再着座制御が行われる。本実施例は、着座判定器１９で着座高さの判定を行うので、下降時において燃料集合体３３の横揺れが生じても燃料集合体３５が燃料支持金具３５に正常に着座した場合にはこれを確実に確認することができる。その後に、前述したように超音波センサ１８から超音波を送信して得られた検出結果に基づいて着座判定器２１での判定を行うので、燃料集合体３３の横揺れによる誤判定を避けることができる。したがって、着座判定器１９による判定を行った後に、着座判定器２１による判定を行うことによって、炉心内での燃料集合体の正常な着座状態の判定精度を向上させることができる。
【００４１】
着座判定器１９及び２１でそれぞれ着座状態が異常であると判定された場合には、制御装置２２による再着座制御が行われるので、炉心２４内において異常な着座状態になっている燃料集合体３３をなくすることができる。
【００４２】
本実施例では、超音波センサ１８が燃料つかみ具１０の筐体１２の下端に設置されているので、燃料集合体３３の傾きを精度良く検出することができる。これは、燃料集合体３３が傾いた場合における超音波センサ１８とハンドル３４との間の距離が、超音波センサ１８の設置位置が下方に位置するほど大きくなり、燃料集合体３３の傾きをより精度良く検出できるからである。
【００４３】
超音波センサ１８は、燃料つかみ具１０の筐体１２内部に埋め込むことも可能である。燃料集合体３３の傾きを判定するために基準点とハンドル３４との間の水平方向の距離、すなわちハンドル３４の水平方向における位置を検出する装置として、超音波センサ１８の替りに電磁誘導型の変位検出装置を用いることも可能である。
【実施例２】
【００４４】
本発明の他の実施例である実施例２の燃料交換装置を、図６及び図７を用いて以下に説明する。
【００４５】
本実施例の燃料交換装置１Ａは、実施例１の燃料交換装置１において超音波センサ１８の設置位置を変更している。燃料交換装置１Ａの他の構成は、燃料交換装置１と同じである。本実施例では、超音波センサ１８の筺体１２への取り付け位置が、実施例１における超音波センサ１８の設置位置から水平方向において９０°移動している。この状態で、超音波センサ１８は、切欠部１３と向かい合うように配置されて筺体１２に設置される。換言すれば、超音波センサ１８が超音波を送信する方向は、フック１１で燃料集合体３３を把持している状態において、ハンドル３４の２つの垂直部３４Ａが重なって見える方向である。超音波センサ１８は送信指令装置２０及び距離演算器２４にそれぞれ接続されている。
【００４６】
燃料交換装置１Ａの作用のうち、実施例１の燃料交換装置１と異なっている作用だけを、以下に説明する。燃料集合体３３の燃料支持金具３５への着座操作の終了後、実施例１と同様に、着座判定器１９によって燃料集合体３３の着座高さが正常であると判定されたときに、送信指令が着座判定器１９から送信指令装置２０に出力される。このため、超音波センサ１８から超音波が送信される。燃料集合体３３が鉛直状態で燃料支持金具３５に正常に着座されているとき、ハンドル３４の垂直部３４Ａは超音波センサ１８の正面に位置している。超音波センサ１８から送信された超音波はこの垂直部３４Ａに当たって反射される。超音波センサ１８で受信された反射波の信号は距離演算器２４に入力される。距離演算器２４は、反射波信号に基づいて超音波センサ１８と垂直部３４Ａの間の距離を算出する。着座判定器２１は、距離演算器２４から入力した、検出された距離が設定距離と等しいとき、すなわち、ハンドル３４の水平方向における検出された位置が設定位置に等しいとき、燃料集合体３３が鉛直状態で正常に着座されていると判定する。
【００４７】
チャンネルファスナ４０が上部格子板３２に接触する事象が発生したときには、燃料集合体３３が、図５（Ｄ）に示すように傾いており、燃料支持金具３５に正常に着座していない。このとき、図６に波線で示す状態になって傾いている垂直部３４Ａは、超音波センサ１８の正面に位置していない。したがって、超音波センサ１８から送信された超音波はフック１１の側面に当たって反射する。この反射波の信号は、超音波センサ１８で受信され、距離演算器２４に入力される。距離演算器２４は、この反射波信号に基づいて超音波センサ１８とフック１１の側面との間の距離を算出する。着座判定器２１に入力される検出された距離は、基づいて超音波センサ１８とフック１１の側面との間の距離であり、設定距離と異なっている。換言すれば、ハンドル３４の水平方向における検出された位置が設定位置と異なっている。このため、再着座指令が着座判定器２１から制御装置２２に出力され、再着座制御が実施例１と同様に行われる。
【００４８】
本実施例も、実施例１で生じる各効果を得ることができる。
【実施例３】
【００４９】
本発明の他の実施例である実施例３の燃料交換装置を、図８及び図９を用いて以下に説明する。
【００５０】
本実施例の燃料交換装置１Ｂは、実施例１の燃料交換装置１において超音波センサ１８及び送信指令装置２０の替りに発光指令装置４１、発光器４２及び光センサ４３を設置しており、距離演算器２４を有していない。燃料交換装置１Ｂの他の構成は、燃料交換装置１と同じである。発光器４２及び光センサ４３は、燃料つかむ具１０の筺体１２の、１８０°反対側の側面に互いに対向するように設置される。発光器４２及び光センサ４３はハンドル３４の一対の垂直部３４Ａが並んでいる方向に配置される。発光指令装置４１は、着座判定器１９，２１及び発光器４２にそれぞれ接続される。光センサ４３は着座判定器２１に接続される。発光器４２は光を出力し、光センサ４３はこの光を検出する。
【００５１】
燃料交換装置１Ｂの作用のうち、実施例１の燃料交換装置１と異なっている作用だけを、以下に説明する。燃料集合体３３の燃料支持金具３５への着座操作の終了後、実施例１と同様に、着座判定器１９によって燃料集合体３３の着座高さが正常であると判定されたときに、発光指令が着座判定器１９から発光指令装置４１に出力される。発光指令装置４１は着座判定器２１及び発光器４２に発光指令信号を出力する。発光器４２は、発光指令信号を入力したとき、光を出力する。燃料集合体３３が鉛直状態で燃料支持金具３５に正常に着座されているとき、ハンドル３４の垂直部３４Ａは発光器４２の正面に位置している。したがって、発光器４２から出力された光は、垂直部３４Ａに遮られて光センサ４２に到達しない。出力された光を入力しない光センサ４２は、光受信信号を着座判定器２１に出力しない。着座判定器２１は、発光指令装置４１から発光指令信号を入力してから所定時間の間に光受信信号を入力しないとき、燃料集合体３３が鉛直状態で正常に着座されていると判定する。発光器４２から光が出力されたときに、光センサ４３がその光を検出しないとき、ハンドル３４が正常な位置にあることを示しており、燃料集合体３３が鉛直状態で正常に着座されている。
【００５２】
チャンネルファスナ４０が上部格子板３２に接触する事象が発生したときには、燃料集合体３３が、図５（Ｄ）に示すように傾いており、燃料支持金具３５に正常に着座していない。このとき、図８に波線で示す状態になって傾いている垂直部３４Ａは、発光器４２の正面に位置していない。したがって、発光器４２から出力された光は、光センサ４３によって検出される。光を入力した光センサ４３は光受信信号を着座判定器２１に出力する。光受信信号を入力した着座判定器２１は、燃料集合体３３が傾いて燃料支持金具３５に正常に着座していないと判定し、再着座指令を制御装置２２に出力する。制御装置２２による再着座制御が実施例１と同様に行われる。発光器４２から出力された光が光センサ４３で検出されたとき、ハンドル３４が異常な位置にあることを示しており、燃料集合体３３が鉛直状態で正常に着座されていない。
【００５３】
本実施例も、実施例１で生じる各効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の好適な一実施例である実施例１の燃料交換装置の構成図である。
【図２】原子炉ウエル上に配置した図１に示す燃料交換装置の平面図である。
【図３】図１に示す燃料つかみ具及び信号処理装置の構成図である。
【図４】燃料つかみ具の内部構成を示し、（Ａ）は燃料つかみ具の開閉動作を示す説明図、（Ｂ）は燃料集合体の着座高さを検出するストライカの動作を示す説明図、（ｃ）は燃料つかみ具の側面図である。
【図５】燃料集合体の正常な着座状態及び異常な着座状態を示す説明図であり、（Ａ）燃料集合体が鉛直に正常に着座している状態を示す説明図、（Ｂ）は燃料集合体のチャンネルファスナが上部格子板に接触した状態を示す説明図、（Ｃ）はチャンネルファスナと上部格子板の接触点を中心に回転する燃料集合体の状態を示す説明図、（Ｄ）は燃料集合体が傾いたまま異常に着座した状態を示す説明図である。
【図６】本発明の他の実施例である実施例２の燃料交換装置の構成図である。
【図７】図６に示す燃料つかみ具における超音波センサの取り付け状態を示す説明図である。
【図８】本発明の他の実施例である実施例３の燃料交換装置の構成図である。
【図９】図８に示す燃料つかみ具における発光器及び光センサの取り付け状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１、１Ａ，１Ｂ…燃料交換装置、２…走行台車、３…横行台車、４…ホイスト、６…燃料つかみ装置、７…マスト、９…昇降位置検出装置、１０…燃料つかみ具、１１…フック、１２…筐体、１５…リミットスイッチ、１６…ストライカ、１８…超音波センサ、１９，２１…着座判定器、２４…距離演算器、２２…制御装置、２３…フック駆動装置、３０…原子炉圧力容器、３２…上部格子板、３３…燃料集合体、３４…ハンドル、３４Ａ…垂直部、３５…燃料支持金具、４０…チャンネルファスナ、４２…発光器、４３…光センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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