(57)【要約】【課題】燃料交換に要する作業時間を短縮でき、管状部材を吊り下げる線状部材の損傷を抑制できる燃料交換機を提供する。【解決手段】燃料交換機の伸縮管１４は、管状部材１ａ〜１ｅを伸縮自在に組み合せている。燃料掴み具１５及び管状部材１ｅは、巻き取り装置１６のドラム１９Ａ，１９Ｂに巻き付けられたワイヤーロープ２１Ａ，２１Ｂに吊り下げられる。管状部材１ｂ，１ｃ，１ｄに管状部材移動装置３０が設けられる。各管状部材移動装置３０は、１つの管状部材の内面に設けられ、この管状部材に内側に隣接する他の管状部材の外面に形成されるラックと噛み合う第１歯車５、その１つの管状部材の外面に設けられ、この管状部材に外側に隣接する他の管状部材の内面に形成されるラックと噛み合う第２歯車５、及びその１つの管状部材に形成された開口部を通して配置され、第１歯車５の回転を第２歯車５に伝えるベルト７を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行台車と、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向かって伸びており、複数の管状部材が互いに伸縮自在に組み合わされた伸縮マストと、前記複数の管状部材のうち最も内側に位置する前記管状部材の下端部に設けられた燃料掴み具と、前記横行台車に設置され、前記最も内側に位置する前記管状部材に取り付けられた第１線状部材、及び前記燃料掴み具に取り付けられた第２線状部材を巻き付け、前記第１の管状部材及び前記燃料掴み具を前記伸縮マストの軸方向に移動させる巻き取り装置と、前記複数の管状部材のうち最も内側に位置する前記管状部材と、前記複数の管状部材のうち最も外側に位置する前記管状部材との間に配置された他の複数の前記管状部材ごとに設けられ、前記他の管状部材を前記軸方向に移動させる管状部材移動装置とを備え、
前記管状部材移動装置が、移動させる第１の前記管状部材の内面に取り付けられて、前記第１の管状部材の内側に配置されて前記第１の管状部材に隣り合っている第２の前記管状部材の外面に形成された第１ラックと噛み合っている第１歯車と、前記第１の管状部材の外面に取り付けられて、前記第１の管状部材の外側に配置されて前記第１の管状部材に隣り合っている第３の管状部材の内面に形成された第２ラックと噛み合っている第２歯車と、前記第１の管状部材に形成された開口部を通り、前記第１歯車の回転を前記第２歯車に伝える無端体とを有していることを特徴とする燃料交換機。
【請求項２】
前記無端体は、前記第１歯車の外径よりも小さく前記第１歯車に設けられる第１回転体、及び前記第２歯車の外径よりも小さく前記第２歯車に設けられる第２回転体にかけられている請求項１に記載の燃料交換機。
【請求項３】
前記開口部が周方向において実質的に１８０°離れた位置でそれぞれ前記他の管状部材に形成され、前記管状部材移動装置が周方向において実質的に１８０°離れた位置でそれぞれ前記他の管状部材に配置されている請求項１または２に記載の燃料交換機。
【請求項４】
前記管状部材移動装置は、隣り合う前記他の管状部材において、周方向で異なる位置に配置されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の燃料交換機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料交換機に係り、特に、沸騰水型原子力プラントに適用するのに好適な燃料交換機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、沸騰水型原子力プラントでは、原子炉ウエルと燃料貯蔵プールに沿って走行する燃料交換機が設けられている。燃料交換機は、原子炉ウエル及び燃料貯蔵プールを跨いで配置され、運転床上に設置されたレール上を走行する走行台車、走行台車上に設けられたレール上に設置され、走行台車の移動方向と直交する方向に移動する横行台車、及び横行台車に設置された燃料掴み装置を備えている。このような燃料交換機は、燃料掴み装置で燃料集合体またはブレードガイドを掴み、各台車の移動によって燃料集合体またはブレードガイドを原子炉圧力容器内の炉心に装荷する作業、及び炉心内の燃料集合体またはブレードガイドを原子炉圧力容器から取り出す作業に使用される。
【０００３】
燃料掴み装置は、複数の管状部材が伸縮動作自在に相互に組み合された伸縮管（マスト）、この伸縮管の下端部に設けられている、燃料集合体またはブレードガイドを掴む燃料掴み具、及びワイヤーロープの巻き取り及び巻き戻しによって伸縮管を上下方向に伸縮動作させる巻き取り装置を備えている。
【０００４】
伸縮管は、直径の異なる円筒状の複数の管状部材を互いに伸縮移動自在に組み合わせている。各管状部材は、隣り合う管状部材から抜け落ちないように、あるいは上段の管状部材で下段の管状部材を引っ張り上げられるように、上端部及び下端部に抜け止め突起(以下ストッパー)が設けられている。伸縮管は、燃料集合体を掴みに行く際及び掴んだ燃料集合体を降ろす際に、巻き取り装置で伸縮させる必要が有る。巻き取り装置の伸縮動作が急速である場合には、ストッパーに衝撃が加わってストッパーを損傷する可能性がある。このため、巻き取り装置による伸縮管の伸縮動作は緩慢にしている。
【０００５】
特開平７−１８１２８８号公報、特開平１０−１３２９８６号公報及び特開２００７−１０５３２号公報に記載されたそれぞれの燃料交換機は、各管状部材のストッパーの損傷を防止し、伸縮管の上下動を速くするという課題を解決している。
【０００６】
特開平７−１８１２８８号公報に記載された燃料交換機の燃料掴み装置は、緩慢さを解消してスピーディに燃料集合管を取り扱うために、ストッパーを介さずに伸縮管の各管状部材を上下動させる構成を有している。この燃料掴み装置は、各管状部材にワイヤーロープを接続して、各ワイヤーロープを、巻き取り装置に設けられた巻き取りドラムの直径の異なる各ドラムで巻き取ったり巻き戻したりする構成を有する。伸縮管の各管状部材は上下動する速度が異なる。
【０００７】
特開平１０−１３２９８６号公報に記載された燃料交換機の燃料掴み装置は、伸縮管を構成する各管状部材の上端部及び下端部に滑車を取り付け、巻き取り装置の巻き取りドラムに巻き取られる第１のロープを各管状部材の上端部及び下端部のそれぞれの滑車に連続して掛け渡している。さらに、伸縮管の下端に位置する管状部材の下端部に設けられた燃料掴み具を昇降させる第２のロープを、巻き取り装置の巻き取りドラムによって巻き取り及び巻き戻しする。
【０００８】
特開２００７−１０５３２号公報に記載された燃料交換機の燃料掴み装置は、伸縮管の各管状部材の上端部に回転体をそれぞれ取り付け、第１の管状部材の回転体に引っ掛けた第１ロープを、第１の管状部材の外側に隣り合せに位置する第２の管状部材、及び第１の管状部材の内側に隣り合せに位置する第３の管状部材のそれぞれに取り付け、第１の管状部材に取り付けた第２ロープを巻き取り装置の巻き取りドラムに巻き付ける構成を有する。
【０００９】
【特許文献１】特開平７−１８１２８８号公報
【特許文献２】特開平１０−１３２９８６号公報
【特許文献３】特開２００７−１０５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特開平７−１８１２８８号公報に記載された燃料交換機では、巻き取り装置が直径の異なる複数のドラムを有する巻き取りドラムを有しており、各管状部材に設けたストッパー同士の衝突による衝撃の発生が少なく管状部材の昇降速度を速くすることができる。しかしながら、管状部材毎にワイヤーロープを取り付ける必要があり、巻き取りドラムでこれら全てのワイヤーロープの巻き取り巻き戻しを行わなければならない。このように多くのワイヤーロープを巻き取る関係上、巻き取りドラムの回転軸に大きな負荷が掛かる。特開平７−１８１２８８号公報に記載された燃料交換機は、伸縮管を伸ばしたとき、各管状部材が所定の位置まで下降するように各ドラムの直径を精度良く製造する必要がある。
【００１１】
特開平１０−１３２９８６号公報に記載された燃料交換機では、各管状部材の下端部及び上端部にそれぞれ設けられた滑車に引っ掛けられるため、各管状部材の重さが加わった状態でワイヤーロープが多数回に折り曲げられている。このため、滑車に引っ掛けられたワイヤーロープが隣り合う管状部材間に配置されているので、上下動する管状部材が管状部材間に配置されたワイヤーロープに接触する可能性がある。管状部材を吊っているワイヤーロープが上下動する管状部材によって損傷を受け、ワイヤーロープの寿命が短くなる。特開平１０−１３２９８６号公報に記載された燃料交換機は、ストッパー部を機械的ダンパもしくは永久磁石と電磁石による磁気ダンパに改良し、ストッパー同士の接触による衝撃を吸収している。これは、管状部材にダンパ機能を取り付けるため、この部位の損傷が容易に想定される。
【００１２】
特開２００７−１０５３２号公報に記載された燃料交換機は、特開平７−１８１２８８号公報及び特開平１０−１３２９８６号公報の燃料交換機における上記した各問題点のうち、特開平１０−１３２９８６号公報で生じる管状部材を吊るロープが損傷を受ける以外の問題点を解消することができる。
【００１３】
特開２００７−１０５３２号公報に記載された燃料交換機では、１つの管状部材の内側と外側でそれぞれ隣り合う２つの管状部材が、前者の管状部材に設けられた回転体に引っ掛けられたロープで吊られた構造を有しているので、回転体に引っ掛けられたロープが隣り合う管状部材間に配置される。このため、回転体に引っ掛けられている構成は異なっているが、特開２００７−１０５３２号公報の燃料交換機では、特開平１０−１３２９８６号公報の燃料交換機と同様に、上下動する管状部材によって、管状部材を吊っている各ロープが損傷を受ける可能性がある。さらに、特開２００７−１０５３２号公報の燃料交換機では、管状部材の上端部に設けられてロープを吊っている回転体が、この管状部材が上下動する際に、隣り合う管状部材と接触する可能性がある。回転体が管状部材と接触した場合は、回転体が回転できなくなり、管状部材の上下動に支障が生じる。
【００１４】
本発明の目的は、燃料交換に要する作業時間を短縮することができ、管状部材を吊り下げる線状部材の損傷を抑制することができる燃料交換機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、伸縮マストに含まれる複数の管状部材のうち最も内側に位置する管状部材と、複数の管状部材のうち最も外側に位置する管状部材との間に配置された他の複数の管状部材ごとに設けられ、他の管状部材を伸縮マストの軸方向に移動させる管状部材移動装置を備え、
管状部材移動装置が、移動させる第１の管状部材の内面に取り付けられて、第１の管状部材の内側に配置されて第１の管状部材に隣り合っている第２の管状部材の外面に形成された第１ラックと噛み合っている第１歯車と、第１の管状部材の外面に取り付けられて、第１の管状部材の外側に配置されて第１の管状部材に隣り合っている第３の管状部材の内面に形成された第２ラックと噛み合っている第２歯車と、第１の管状部材に形成された開口部を通り、第１歯車の回転を第２歯車に伝える無端体とを有していることにある。
【００１６】
巻き取り装置による最も内側に位置する管状部材の軸方向における移動が、最も内側に位置する管状部材と最も外側に位置する管状部材との間に位置する複数の他の管状部材にそれぞれに設けられた管状部材移動装置によって伝えられてそれらの他の管状部材が並行して軸方向に移動される。すなわち、最も内側に位置する管状部材の外側に隣接する第１の管状部材の内面に取り付けられた第１歯車は、これと噛み合う第１ラックが外面に形成された最も内側に位置する管状部材が軸方向に移動することによって回転する。第１歯車の回転は、無端体によって、第１の管状部材の外側に隣り合っている第３の管状部材の内面に形成された第２ラックと噛み合って、第１の管状部材の外面に取り付けられた第２歯車を回転させる。この第２歯車の回転により第１の管状部材は、第２の管状部材である最も内側に位置する管状部材の移動方向に移動する。この第１管状部材の軸方向での移動が、第１管状部材に外側で隣接する管状部材（上記の第３の管状部材）に設けられた他の管状部材移動装置によって第１管状部材に外側で隣接する管状部材に伝えられ、この管状部材も、最も内側に位置する管状部材の移動方向に移動する。
【００１７】
以上のように、上記した複数の他の管状部材が、それぞれに設けられた管状部材移動装置によって並行して移動されるので、燃料掴み具を、伸縮マストの軸方向で、より速く移動させることができる。このため、本発明によれば、燃料集合体の交換作業に要する時間を短縮することができる。
【００１８】
また、上記した複数の他の管状部材が各管状部材移動装置によって移動されるので、最も内側に位置する管状部材を吊っている第１線状部材が他の管状部材と接触しない。このため、第１線状部材が、他の管状部材から損傷を受けることがなくなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、燃料交換に要する作業時間を短縮することができ、管状部材を吊り下げる線状部材の損傷を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００２１】
本発明の好適な一実施例である燃料交換機を、図1から図６を用いて説明する。本実施例の燃料交換機１０は、走行台車１１．横行台車１２、燃料掴み装置１３及び巻き取り装置１６を備えている。燃料交換機１０は沸騰水型原子力プラントの原子炉建屋（図示せず）内に配置される。原子炉建屋内には、運転床２７で囲まれた原子炉ウエル２８及び燃料貯蔵プール２９が形成されている。走行台車１１は、原子炉ウエル２８及び燃料貯蔵プール２９を跨いで走行できるように、原子炉建屋内の運転床２７上に設置された一対のレール２３上に配置される。横行台車１２は、走行台車１１上に設けられた一対のレール２４上に配置され、走行台車１１の移動方向と直交する方向に移動される。燃料掴み装置１３及び巻き取り装置１６が横行台車１２に設置される。
【００２２】
燃料掴み装置１３は、伸縮管（マスト）１４、燃料掴み具１５及び複数の管状部材移動装置３０を有する。伸縮管１４は、複数の管状部材（筒状体）１、すなわち、管状部材１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ及び１ｅを有する。管状部材１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ及び１ｅは、それぞれ、外径が異なっており、同心円状に配置されている。管状部材１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ及び１ｅは、この順に、外側から内側に向って配置される。管状部材１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ及び１ｅの下端部には外側及び内側に突出しているストッパー部材２Ａが設けられ、管状部材１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ及び１ｅの上端部にも外側及び内側に突出しているストッパー部材２Ｂが設けられる。複数の管状部材１は、テレスコピック式に伸縮自在になるように組み合わされている。最も外側に位置する管状部材１ａが横行台車１２に取り付けられている。燃料掴み具１５は、最も内側に位置する管状部材１ｅ、すなわち、伸縮管１４が伸びたとき、最も下方に位置する管状部材１ｅの下端部に設置される。
【００２３】
管状部材移動装置３０は、図３及び図４に示すように、一対の歯車５、一対のラック６及び無端体であるベルト７を有する。管状部材移動装置３０としては、管状部材移動装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ及び３０ｆが設けられている。管状部材１ｂに設けられる管状部材移動装置３０ａは、歯車５ａ，５ｂ、ラック６ａ，６ｂ及びベルト７ａを有する。ラック６ａは管状部材１ｂに外側で隣接する管状部材１ａの内面に形成され、ラック６ｂは隣の管状部材６ｂに内側で隣接している管状部材１ｃの外面に形成されている。ラック６ａ，６ｂは、管状部材の軸方向において管状部材１ａ，１ｃの下端部から上端部に向かって伸びている。歯車５ａが、管状部材１ｂの外面で上端部に回転可能に設置されて、ラック６ａに噛み合っている。歯車５ｂが、管状部材１ｂの内面で下端部に回転可能に設置されて、ラック６ｂに噛み合っている。管状部材１ｂには、軸方向に伸びる細長い開口部３１ａが形成される。ベルト７ａが、開口部３１ａを通って歯車５ａの回転軸（第２回転体）及び歯車５ｂの回転軸（第１回転体）にそれぞれ掛けられている。
【００２４】
管状部材１ｃに設けられる管状部材移動装置３０ｂは、歯車５ｃ，５ｄ、ラック６ｃ，６ｄ及びベルト７ｂを有する。ラック６ｃは管状部材１ｃに外側で隣接する管状部材１ｂの内面に形成され、ラック６ｄは管状部材１ｃに内側で隣接している管状部材１ｄの外面に形成されている。ラック６ｃ，６ｄは、管状部材の軸方向において管状部材１ｂ、１ｄの下端部から上端部に向かって伸びている。歯車５ｃが、管状部材１ｃの外面で上端部に回転可能に設置されて、ラック６ｃに噛み合っている。歯車５ｄが、管状部材１ｃの内面で下端部に回転可能に設置されて、ラック６ｄに噛み合っている。管状部材１ｃには、軸方向に伸びる細長い開口部３１ｂが形成される。ベルト７ｂが、開口部３１ｂを通って歯車５ｃの回転軸（第２回転体）及び歯車５ｄの回転軸（第１回転体）にそれぞれ掛けられている。
【００２５】
管状部材１ｄに設けられる管状部材移動装置３０ｃは、歯車５ｅ，５ｆ、ラック６ｅ，６ｆ及びベルト７ｃを有する。ラック６ｅは管状部材１ｄに外側で隣接する管状部材１ｃの内面に形成され、ラック６ｆは管状部材１ｄに内側で隣接している管状部材１ｅの外面に形成されている。ラック６ｅ，６ｆは、管状部材の軸方向において管状部材１ｃ、１ｅの下端部から上端部に向かって伸びている。歯車５ｅが、管状部材１ｄの外面で上端部に回転可能に設置されて、ラック６ｅに噛み合っている。歯車５ｆが、管状部材１ｄの内面で下端部に回転可能に設置されて、ラック６ｆに噛み合っている。管状部材１ｄには、軸方向に伸びる細長い開口部３１ｃが形成される。ベルト７ｃが、開口部３１ｃを通って歯車５ｅの回転軸（第２回転体）及び歯車５ｆの回転軸（第１回転体）にそれぞれ掛けられている（図５参照）。
【００２６】
管状部材１ｂに設けられる管状部材移動装置３０ｄが管状部材移動装置３０ａの１８０°反対側の位置に配置される。管状部材移動装置３０ｄは、歯車５ｇ，５ｈ、ラック６ｇ，６ｈ及びベルト７ｄを有する。ラック６ｇは管状部材１ａの内面に形成され、ラック６ｈは管状部材１ｃの外面に形成されている。ラック６ｇ，６ｈは、管状部材の軸方向において管状部材１ａ、１ｃの下端部から上端部に向かって伸びている。歯車５ｇが、管状部材１ｂの外面で上端部に回転可能に設置されて、ラック６ｇに噛み合っている。歯車５ｈが、管状部材１ｂの内面で下端部に回転可能に設置されて、ラック６ｈに噛み合っている。管状部材１ｂには、軸方向に伸びる細長い開口部３１ｄが開口部３１ａの１８０°反対側の位置に形成される。ベルト７ｄが、開口部３１ｄを通って歯車５ｇの回転軸（第２回転体）及び歯車５ｈの回転軸（第１回転体）にそれぞれ掛けられている。
【００２７】
管状部材１ｃに設けられる管状部材移動装置３０ｅが管状部材移動装置３０ｂの１８０°反対側の位置に配置される。管状部材移動装置３０ｅは、歯車５ｉ，５ｊ、ラック６ｉ，６ｊ及びベルト７ｅを有する。ラック６ｉは管状部材１ｂの内面に形成され、ラック６ｊは管状部材１ｄの外面に形成されている。ラック６ｉ，６ｊは、管状部材の軸方向において管状部材１ｂ、１ｄの下端部から上端部に向かって伸びている。歯車５ｉが、管状部材１ｃの外面で上端部に回転可能に設置されて、ラック６ｉに噛み合っている。歯車５ｊが、管状部材１ｃの内面で下端部に回転可能に設置されて、ラック６ｊに噛み合っている。管状部材１ｃには、軸方向に伸びる細長い開口部３１ｅが開口部３１ｂの１８０°反対側の位置に形成される。ベルト７ｅが、開口部３１ｅを通って歯車５ｉの回転軸（第２回転体）及び歯車５ｊの回転軸（第１回転体）にそれぞれ掛けられている。
【００２８】
管状部材１ｄに設けられる管状部材移動装置３０ｆが管状部材移動装置３０ｃの１８０°反対側の位置に配置される。管状部材移動装置３０ｆは、歯車５ｋ，５ｌ、ラック６ｋ，６ｌ及びベルト７ｆを有する。ラック６ｋは管状部材１ｃの内面に形成され、ラック６ｌは管状部材１ｅの外面に形成されている。ラック６ｋ，６ｌは、管状部材の軸方向において管状部材１ｃ、１ｅの下端部から上端部に向かって伸びている。歯車５ｋが、管状部材１ｄの外面で上端部に回転可能に設置されて、ラック６ｋに噛み合っている。歯車５ｌが、管状部材１ｄの内面で下端部に回転可能に設置されて、ラック６ｌに噛み合っている。管状部材１ｄには、軸方向に伸びる細長い開口部３１ｆが開口部３１ｃの１８０°反対側の位置に形成される。ベルト７ｆが、開口部３１ｆを通って歯車５ｋの回転軸（第２回転体）及び歯車５ｌの回転軸（第１回転体）にそれぞれ掛けられている。
【００２９】
巻き取り装置１６は、駆動装置（モータ）１８、巻き取りドラム１９、回転軸２０、ワイヤーロープ２１Ａ，２１Ｂ及び制御装置２２を有する。駆動装置１８が横行台車１２に設置され、巻き取りドラム１９のドラム１９Ａ，１９Ｂが駆動装置１８に連結される回転軸２０に取り付けられている。ドラム１９Ａ及び１９Ｂの直径は同じである。ワイヤーロープ２１Ａは、ドラム１９Ａに巻き付けられ、燃料掴み具１５に取り付けられている。ワイヤーロープ２１Ｂは、ドラム１９Ｂに巻き付けられ、最も内側に位置する管状部材１ｅの上端部に取り付けられている。
【００３０】
燃料交換機１０を用いた燃料集合体の交換が、沸騰水型原子力プラントの運転停止後における定期検査期間にて行われる。原子炉圧力容器２５、及び原子炉圧力容器２５を取り囲む原子炉格納容器（図示せず）は、原子炉建屋内に設置されている。沸騰水型原子力プラントの運転停止後、原子炉格納容器の上方に位置する原子炉ウエル２８内に冷却水が充填される。その後、原子炉格納容器の蓋及び原子炉圧力容器２５の蓋が取り外される。原子炉圧力容器２５内に設置されている蒸気乾燥器、気水分離器及びシュラウドヘッドが原子炉圧力容器２５外に搬出される。
【００３１】
原子炉圧力容器２５内の炉心に装荷されている、寿命となった複数の燃料集合体（使用済燃料集合体）が炉心から取り出されて燃料貯蔵プール２９へ移送され、燃料貯蔵プール２９内に保管されている、同じ体数の新燃料集合体が炉心内に装荷される。炉心内の燃料集合体の、例えば、１／４が新燃料集合体と交換される。このような使用済燃料集合体及び新燃料集合体の移送に燃料交換機１０が用いられる。
【００３２】
燃料交換機１０を用いた燃料交換を以下に説明する。走行台車１１が原子炉ウエル２８の上方に位置され、走行台車１１及び横行台車１２を走行させて燃料掴み具１５が、炉心内に装荷されていて取り出すべき燃料集合体２６の真上に位置される。駆動装置１８を駆動して回転軸２０を回転させてドラム１９Ａ，１９Ｂを回転させる。ドラム１９Ａに巻き付けられているワイヤーロープ２１Ａ及びドラム１９Ｂに巻き付けられているワイヤーロープ２１Ｂがそれぞれ巻き戻され、管状部材１ｅ及び燃料掴み具１５が下降する。管状部材１ｅの下降によって伸縮管１４が後述するように下方に向かって伸ばされる。燃料掴み具１５が燃料集合体２６のハンドルの位置まで下降し、燃料掴み具１５のフックによってそのハンドルを把持する。その後、駆動装置１８が逆回転され、ワイヤーロープ２１Ａ，２１Ｂがドラム１９Ａ，１９Ｂにそれぞれ巻き付けられる。管状部材１ｅ及び燃料掴み具１５が上昇され、燃料掴み具１５のフックに吊り下げられた燃料集合体２６が、炉心から取り出され、原子炉ウエル２８内に到達する。
【００３３】
この燃料集合体２６が所定の高さまで到達したとき、駆動装置１８を停止し、走行台車１１を燃料貯蔵プール２９に向かって移動させる。走行台車１１及び横行台車１２を移動させて、燃料掴み具１５に吊り下げられた燃料集合体２６を、燃料貯蔵プール２９内に設置された燃料貯蔵ラック（図示せず）の所定の収納位置の真上まで移動させる。駆動装置１８を駆動してドラム１９Ａ，１９Ｂからワイヤーロープ２１Ａ，２１Ｂを巻き戻し、燃料掴み具１５を燃料貯蔵ラックに向かって下降させる。燃料集合体２６が燃料貯蔵ラックの所定の位置内に収納されたとき、駆動装置１８を停止し、その燃料集合体２６を燃料掴み具１５のフックから外される。
【００３４】
燃料掴み具１５が、別の燃料貯蔵ラック内に収納されている新燃料集合体の真上まで移動され、新しい燃料集合体２６を把持する。巻き取り装置１６によって燃料貯蔵ラックより引き上げられたその新燃料集合体２６は、走行台車１１及び横行台車１２を移動させることによって燃料貯蔵プール２９から原子炉ウエル２８まで移送される。駆動装置１８を駆動してドラム１９Ａ，１９Ｂを回転させ、ワイヤーロープ２１Ａ，２１Ｂを巻き戻す。伸縮管１４が伸ばされ、燃料掴み具１５が下降する。新燃料集合体２６は、炉心内の所定位置に装荷される。
【００３５】
炉心内に存在する使用済の燃料集合体２６を燃料掴み具１５によって掴みにいくとき、及び使用済の燃料集合体２６を燃料貯蔵ラック内まで下降させるときにおいて、伸縮管１４を伸ばす操作を、詳細に説明する。
【００３６】
駆動装置１８の駆動によってドラム１９Ａ及び１９Ｂからワイヤーロープ２１Ａ及び２１Ｂが巻き戻されると、管状部材１ｅが自重により下降する。管状部材１ｅの下降は、ラック６ｆと噛み合う歯車５ｆ及びラック６ｌと噛み合う歯車５ｌを回転させる。歯車５ｆの回転がベルト７ｃによって歯車５ｅに伝えられ、歯車５ｅが回転される。回転する歯車５ｅは、管状部材１ｃの内側に形成されたラック６ｅと噛み合っているので、ラック６ｅの下端部へと移動する。歯車５ｌの回転がベルト７ｆによって歯車５ｋに伝えられ、歯車５ｋが回転される。回転する歯車５ｋは、管状部材１ｃの内側に形成されたラック６ｋと噛み合っているので、ラック６ｋの下端部へと移動する。歯車５ｅ及び５ｋの、ラック６ｅ，６ｋの下端部に向かう移動によって、管状部材１ｄが下降する。
【００３７】
管状部材１ｄの下降は、ラック６ｄと噛み合う歯車５ｄ及びラック６ｊと噛み合う歯車５ｊを回転させる。歯車５ｄの回転がベルト７ｂによって歯車５ｃに伝えられ、歯車５ｃが回転される。回転する歯車５ｃは、管状部材１ｂの内側に形成されたラック６ｃと噛み合っているので、ラック６ｃの下端部へと移動する。歯車５ｊの回転がベルト７ｅによって歯車５ｉに伝えられ、歯車５ｉが回転される。回転する歯車５ｉは、管状部材１ｂの内側に形成されたラック６ｉと噛み合っているので、ラック６ｉの下端部へと移動する。歯車５ｃ及び５ｉの、ラック６ｃ，６ｉの下端部に向かう移動によって、管状部材１ｃが下降する。
【００３８】
管状部材１ｃの下降は、ラック６ｂと噛み合う歯車５ｂ及びラック６ｈと噛み合う歯車５ｈを回転させる。歯車５ｂの回転がベルト７ａによって歯車５ａに伝えられ、歯車５ａが回転される。回転する歯車５ａは、管状部材１ａの内側に形成されたラック６ａと噛み合っているので、ラック６ａの下端部へと移動する。歯車５ｈの回転がベルト７ｄによって歯車５ｇに伝えられ、歯車５ｇが回転される。回転する歯車５ｇは、管状部材１ａの内側に形成されたラック６ｇと噛み合っているので、ラック６ｇの下端部へと移動する。歯車５ａ及び５ｇの、ラック６ａ，６ｇの下端部に向かう移動によって、管状部材１ｂが下降する。
【００３９】
以上のように、管状部材１ｅが下降すると、管状部材移動装置３０ｃ及び３０ｆによって管状部材１ｄが下降され、管状部材移動装置３０ｂ及び３０ｅによって管状部材１ｃが下降され、管状部材移動装置３０ａ及び３０ｄによって管状部材１ｂが下降される。管状部材１ｄ，１ｃ及び１ｂの下降は、管状部材１ｅの下降と並行してに行われる。伸縮管１４が最も伸ばされたとき、すなわち、管状部材１ｅが最も下方まで下降したとき、歯車５ｅがラック６ｅの下端部に設けられた突起部（図示せず）の上面に接触し、歯車５ｋがラック６ｋの下端部に設けられた突起部（図示せず）の上面に接触し、歯車５ｃがラック６ｃの下端部に設けられた突起部（図示せず）の上面に接触し、歯車５ｉがラック６ｉの下端部に設けられた突起部（図示せず）の上面に接触する。さらに、歯車５ａがラック６ａの下端部に設けられた突起部（図示せず）の上面に接触し、歯車５ｇがラック６ｇの下端部に設けられた突起部（図示せず）の上面に接触する。このため、管状部材１ｂが管状部材１ａによって支持され、管状部材１ｃが管状部材１ｂによって支持され、管状部材１ｄが管状部材１ｃによって支持される。
【００４０】
炉心内に存在する使用済の燃料集合体２６を燃料掴み具１５で吊り上げるとき、及び新燃料集合体を燃料貯蔵ラックから吊り上げるときにおいて、伸縮管１４を縮ませる操作を、以下に説明する。
【００４１】
駆動装置１８を逆方向に駆動させることによってドラム１９Ａ及び１９Ｂにワイヤーロープ２１Ａ及び２１Ｂを巻き付け、管状部材１ｅを引き上げる。歯車５ｆ，５ｌが、管状部材１ｅを下降させるときとは逆方向に回転する。ベルト７ｃによって回転される歯車５ｅは、ラック６ｅの上端部へと移動する。ベルト７ｆによって回転される歯車５ｋは、ラック６ｋの上端部へと移動する。歯車５ｅ及び５ｋの、ラック６ｅ，６ｋの上端部に向かう移動によって、管状部材１ｄが上昇する。
【００４２】
管状部材１ｄの上昇は、歯車５ｄ，５ｊを、管状部材１ｄを下降させるときとは逆方向に回転させる。ベルト７ｂによって回転される歯車５ｃは、ラック６ｃの上端部へと移動する。ベルト７ｅによって回転される歯車５ｉは、ラック６ｉの上端部へと移動する。歯車５ｃ及び５ｉの、ラック６ｃ，６ｉの上端部に向かう移動によって、管状部材１ｃが上昇する。
【００４３】
管状部材１ｃの上昇は、歯車５ｂ，５ｈを、管状部材１ｃを下降させるときとは逆方向に回転させる。ベルト７ａによって回転される歯車５ａは、ラック６ａの上端部へと移動する。ベルト７ｄによって回転される歯車５ｇは、ラック６ｇの上端部へと移動する。歯車５ａ及び５ｇの、ラック６ａ，６ｇの上端部に向かう移動によって、管状部材１ｂが上昇する。
【００４４】
以上のように、管状部材１ｅが上昇すると、管状部材移動装置３０ｃ及び３０ｆによって管状部材１ｄが上昇され、管状部材移動装置３０ｂ及び３０ｅによって管状部材１ｃが上昇され、管状部材移動装置３０ａ及び３０ｄによって管状部材１ｂが上昇される。管状部材１ｄ，１ｃ及び１ｂの上昇は、管状部材１ｅの上昇とほぼ同時に行われる。伸縮管１４が最も縮んだとき、すなわち、管状部材１ｅが最も上方まで上昇したとき、管状部材１ｄのストッパー部材２Ａの内側に突出する部分が管状部材１ｅのストッパー部材２Ａの外側に突出する部分によって支持され、管状部材１ｃのストッパー部材２Ａの内側に突出する部分が管状部材１ｄのストッパー部材２Ａの外側に突出する部分によって支持され、管状部材１ｂのストッパー部材２Ａの内側に突出する部分が管状部材１ｃのストッパー部材２Ａの外側に突出する部分によって支持される。
【００４５】
管状部材移動装置３０ａ及び３０ｄは、管状部材の周方向において管状部材移動装置３０ｂ及び３０ｅと異なる位置に配置される。管状部材移動装置３０ｃ及び３０ｆは、管状部材の周方向において管状部材移動装置３０ａ及び３０ｄ及び管状部材移動装置３０ｂ及び３０ｅと異なる位置に配置される。このような管状部材移動装置３０の配置によって、異なる管状部材移動装置３０の組み合せの間でラック及びこれと噛み合う歯車が干渉することを避けることができる。
【００４６】
本実施例は、巻き取り装置１６による最も下方に位置される管状部材１ｅの移動によって燃料掴み具１５を下降させるとき、及びそれを上昇させるとき、他の管状部材１ｂ、１ｃ、１ｄを、該当する管状部材移動装置３０によって管状部材１ｅの移動と並行して下降させ、さらに並行して上昇させることができる。このため、燃料掴み具１５をより速く下降させることができ、さらに上昇させることができる。燃料交換機１０を用いることによって、燃料集合体２６の交換作業に要する時間を短縮することができる。
【００４７】
燃料交換機１０は１本のワイヤーロープ２１Ｂで管状部材を吊っているので、特開平７−１８１２８８号公報に記載された燃料交換機よりも、回転軸２０に加わる負荷が小さくなり、駆動装置（モータ）１８の容量を小さくすることができる。
【００４８】
本実施例は、特開平１０−１３２９８６号公報及び特開２００７−１０５３２号公報のように、管状部材を吊り下げるワイヤーロープ２１Ｂが隣り合う管状部材１間に配置されないので、ワイヤーロープ２１Ｂが上下動される管状部材１によって損傷を受けることがない。したがって、ワイヤーロープ２１Ｂの寿命も長くなる。
【００４９】
本実施例では、隣接する管状部材１間の半径方向における間隙が、管状部材１を上下動させる管状部材移動装置３０の歯車５によって設定された間隔に保持され、管状部材移動装置３０のベルト７が歯車の直径よりも小さい、歯車５の回転軸に掛けられるので、そのベルト７が、上下動する管状部材１に接触することがなく、その管状部材１によって損傷を受けることもない。
【００５０】
１つの管状部材１に１８０°反対側にそれぞれ管状部材移動装置３０を設けているので、その管状部材１の軸方向への移動を円滑に行うことができる。例えば、管状部材１ｄには、１８０°反対側に管状部材移動装置３０ｃ及び３０ｆがそれぞれ設けられている。
【００５１】
本実施例では、各管状部材の上端部及び下端部には、図５に示すように、ラックが形成されていない。このため、各管状部材に設けられた各歯車はラックの上端及び下端で回転が停止され、隣り合う管状部材のストッパー部材同士の衝突が回避される。本実施例は、ストッパー部材同士の衝突によるストッパー部材の損傷が生じなくなる。
【００５２】
管状部材移動装置３０のベルト７は、無端体であるチェーンに替えてもよい。この場合には、管状部材移動装置３０の歯車５の回転軸に、チェーンと噛み合う、歯車５よりも直径の小さなスプロケットを設ける。
【実施例２】
【００５３】
本発明の他の実施例である燃料交換機を、図７を用いて説明する。本実施例の燃料交換機１０Ａは、実施例１の燃料交換機１において伸縮管１４を伸縮管１４Ａに替えた構成を有する。燃料交換機１０Ａの他の構成は、燃料交換機１０と同じである。燃料交換機１０Ａの伸縮管１４Ａは、燃料交換機１の伸縮管１４において管状部材１ａ〜１ｅの全てからストッパー部材２Ａ，２Ｂを取り除いた形状を有する管状部材１ａ〜１ｅを備えている。
【００５４】
伸縮管１４Ａの管状部材１ａ〜１ｅには、管状部材移動装置３０の歯車５と噛み合う軸方向に伸びるラック６が切り込まれて形成されている。このため、管状部材１ｅの下降及び上昇時において、歯車５は、管状部材１に切り込まれたラック６上しか移動できず、ラック６からオーバーランすることが機械的に不可能になる。したがって、各管状部材１からストッパー部材２Ａ，２Ｂを除去することができ、伸縮管１４Ａを単純化することができる。
【００５５】
本実施例の燃料交換機１０Ａは、燃料交換機１０で生じる各効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の好適な一実施例である実施例１の燃料交換機の正面図である。
【図２】図１に示す燃料交換機の平面図である。
【図３】図１に示す燃料交換機の燃料掴み装置の縦断面図である。
【図４】図１に示す燃料掴み装置の伸縮管の横断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】燃料掴み装置の伸縮管の伸ばした状態での縦断面図である。
【図７】本発明の他の実施例である実施例２の燃料交換機における伸縮管の縦断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ…管状部材、５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｇ，５ｈ，５ｉ，５ｊ，５ｋ，５ｌ…歯車、６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｇ，６ｈ，６ｉ，６ｊ，６ｋ，６ｌ…ラック、７，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ…ベルト、１０，１０Ａ…燃料交換機、１１…走行台車、１２…横行台車、１３…燃料掴み装置、１４…伸縮管、１５…燃料掴み具、１６…巻き取り装置、１８…駆動装置、１９…巻き取りドラム、２１Ａ，２１Ｂ…ワイヤーロープ、２５…原子炉圧力容器、２６…燃料集合体、２８…原子炉ウエル、２９…燃料貯蔵プール、３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ…管状部材移動装置、３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ…開口部。
【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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