(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中の燃料集合体を吊り上げ所望位置に移送するための燃料移送クレーンを前記燃料集合体の鉛直上方に配置し、前記燃料移送クレーンから吊り降したグリッパに設けたガイドピンを、前記燃料集合体に連結された上部ノズルに設けた位置決め穴に嵌め込み、所要量挿入するための上部ノズル位置検出装置において、前記位置決め穴に挿入される前記ガイドピンの先端部に検知コイルを設け、前記ガイドピンと前記位置決め穴との相対位置及び挿入したことを検知する位置決め穴挿入検知装置と、前記ガイドピンの先端部を降下させ、前記位置決め穴に所要長さ挿入できるように前記位置決め穴挿入検知装置の上方に設けられたスリーブ及びガイドピン変位量検出装置とからなる上部ノズル位置検出装置を使用して、上部ノズル位置を検出して前記燃料集合体の吊り上げを行なう方法において、前記燃料移送クレーンによりグリッパを前記上部ノズルと接触しない高さまで吊り降ろす工程と、前記位置決め穴挿入検知装置を用いて検知された前記ガイドピンと前記位置決め穴との相対位置信号により、前記ガイドピンを前記位置決め穴に挿入できる位置に前記グリッパを移動させ、前記高さから前記グリッパを降下させ前記ガイドピン先端部を前記位置決め穴に挿入する工程と、前記ガイドピン及びスリーブ変位量検出装置により、先端部が前記位置決め穴に挿入した前記ガイドピンが、前記燃料集合体を吊り上げる装置を作動できる所要長さまで前記位置決め穴に挿入する工程とからなることを特徴とする上部ノズル位置検出方法。
【請求項２】
水中の燃料集合体を吊り上げ所望位置に移送するための燃料移送クレーンを前記燃料集合体の鉛直上方に配置し、前記燃料移送クレーンから吊り降したグリッパに設けたガイドピンを、前記燃料集合体に連結された上部ノズルに設けた位置決め穴に嵌め込み、所要量挿入するための上部ノズル位置検出装置において、前記位置決め穴に挿入される前記ガイドピンの先端部に検知コイルを設け、前記ガイドピンと前記位置決め穴との相対位置及び挿入したことを検知する位置決め穴挿入検知装置と、前記ガイドピンの先端部を降下させ、前記位置決め穴に所要長さ挿入できるように前記位置決め穴挿入検知装置の上方に設けられたスリーブ及びガイドピン変位量検出装置とを有し、前記位置決め穴挿入検知装置の検知コイルがボビンコイル又はパンケーキコイルからなり、金属で形成された前記位置決め穴との相対位置量で変化するインピーダンスを計測して、前記インピーダンスの変位量から前記位置決め穴に前記ガイドピン先端部が、前記上部ノズル位置決め穴に挿入できた事を確認することができるものであることを特徴とする上部ノズル位置検出装置。
【請求項３】
水中の燃料集合体を吊り上げ所望位置に移送するための燃料移送クレーンを前記燃料集合体の鉛直上方に配置し、前記燃料移送クレーンから吊り降したグリッパに設けたガイドピンを、前記燃料集合体に連結された上部ノズルに設けた位置決め穴に嵌め込み、所要量挿入するための上部ノズル位置検出装置において、前記位置決め穴に挿入される前記ガイドピンの先端部に検知コイルを設け、前記ガイドピンと前記位置決め穴との相対位置及び挿入したことを検知する位置決め穴挿入検知装置と、前記ガイドピンの先端部を降下させ、前記位置決め穴に所要長さ挿入できるように前記位置決め穴挿入検知装置の上方に設けられたスリーブ及びガイドピン変位量検出装置とを有し、前記スリーブ及びガイドピン変位量検出装置が、前記ガイドピンの外側面に設けたテーパ板と前記ガイドピンが内部を通過する前記スリーブとの間のギャップ量から前記位置決め穴への挿入量を計測するギャプセンサ方式、前記ガイドピンの外側面に埋設した長方形型コイル方式、前記スリーブとの重複量から前記挿入量を計測するインダクタンス方式、若しくは前記スリーブ内に配設されたコイル内の可動鉄心の軸方向移動量から前記挿入量を計測するＬゲージ型変位方式の何れかを利用するものであることを特徴とする上部ノズル位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料集合体上端に連結された上部ノズル枠体の対角に穿設された位置決め穴に、下端部に係合用の爪を設けたフィンガー及びガイドピン等を具備したグリッパを燃料移送クレーンで吊り上げ、ガイドピンと位置決め穴との位置合せを行った後に、ガイドピンを位置決め穴内に所定量挿入し、グリッパに設けた爪で上部ノズルを掴み燃料集合体を取り出すとき、グリッパに設けたガイドピンと位置決め穴への挿入位置合せに渦電流検出装置をガイドピンの下端部に設け、ガイドピン先端が正確に位置決め穴に挿入した事を確認できると共に、グリッパに設けた爪が上部ノズルを掴み事が出来る位置まで下降したことを検知するガイドピン挿入変位量を精度良く測定できる上部ノズル位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所で使用される核物質を充填した燃料棒の取替え作業は、燃料集合体上部に連結された上部ノズル上面対角に上方へ開口させて設けた位置決め穴に、連結用の爪を下端に設けたフィンガー並びにガイドピン等が具備されたグリッパを燃料移送クレーンで吊り上げ、ガイドピンを位置決め穴の鉛直上方へ配置した後、ガイドピンを位置決め穴に所定長さ挿入した後、フィンガー下端に設けた爪を上部ノズルの連結穴に係合させて、燃料移送クレーンで吊り上げ燃料集合体を取出すようにしている。
【０００３】
即ち、図９に示すように、原子炉格納容器１内の原子炉キャビティ２内に設置され、ステンレスチューブ製の燃料棒５（図１０参照）内に充填された核物質の核反応を起させ、高温、高圧の発電等を行うための蒸気を発生させる燃料集合体３は、縦、横に、例えば、１７本×１７本の約４ｍの長さの燃料棒５と核反応を制御する図示省略したスパイダーを配置したものからなり、このような燃料集合体３は全体形状が箱体をなすように縦横に並べられ、例えば、約１００体からなる燃料集合ユニット１０にされて、原子炉キャビティ２内の底部に区画された原子炉容器４内に収容されている。
【０００４】
このような燃料集合体３のうち、使用済燃料棒５は取り替へる必要がある。
この取り替へを必要とする燃料集合体３は、原子炉容器４内の燃料集合ユニット１０から個別に取り出し、原子炉格納容器１外の使用済燃料ピット６、キャスクピット７又は除染場ピット８に移し、また新燃料貯蔵庫９に保管されている新規の燃料集合体３と取り換えられ、再び燃料集合ユニット１０の規定場所に移すことが行われている。
【０００５】
このために、約２５ｍの水面下に燃料集合体３が設置される原子炉格納容器１内の原子炉キャビティ２の水面上方には走行レール１１が敷設されると共に、走行レール１１上を走行する燃料移送クレーン１２が設けられ、特に、原子炉格納容器１内部の原子炉キャビティ２内では、縦、横（Ｘ，Ｙ）に走行できるようにし、燃料集合ユニット１０のうちの移送を行う燃料集合体３の鉛直上方へ移動できるようにしている。
【０００６】
また、原子炉格納容器１外のキャスクピット７の上方にも、走行レール１１′、燃料移送クレーン１２′を設け、燃料移送管１３から燃料集合体３を原子炉格納容器１から外部へ取り出し、又は搬入できるようにしている。
即ち、燃料移送管１３で原子炉格納容器１外へ取り出された燃料集合体３を、燃料移送管１３内を通過させる姿勢と燃料移送クレーン１２′で昇降させる姿勢にするための燃料移送装置１４を設けるようにしている。
【０００７】
また、図１０（ａ）に示すように、燃料移送クレーン１２には、鋼製のマストチューブ１５が高さ（Ｚ）方向に昇降可能に設けられており、また、このマストチューブ１５の下端部には、グリッパーチューブ１６が装着され燃料集合体３を原子炉容器４から抜き出し、又は挿入するために燃料集合体３の直上に垂下されたグリッパーチューブ１６の下端に取り付けられ、グリッパーチューブ１６の下端に設けられた円形の上部プレート２３の軸心部に開口させた穴を貫通、自在に燃料移送クレーン１２に設けた駆動装置により上下動できるようにした、インナチューブ２５の下端に取り付けられたグリッパ１７を下降させることにより、上部ノズル２０を構成する枠体３９上面の対角線上に設けた位置決め穴３３上方に、グリッパ１７から垂下させたガイドピン１８を下降挿入させるようにしている。
【０００８】
また、上部プレート２３を貫通し上下動するインナチューブ２５の下端部は、グリッパ１７上端に設けられた円形の下部プレート２６の中央にあけられた孔を自在に下降でき、グリッパ１７全体と共に下降させるようにしたガイドピン１８が設けられ、このガイドピン１８を位置決め穴３３に挿入させグリッパ１７と上部ノズル２０とを連結するようにしている。
なお、同図において、２８はグリッパチューブ１６をマストチューブ１５に連結するための吊り上げ金具、２９はグリッパーチューブ１６上昇時、燃料移送クレーン１２等との衝突を防止するためのリミットスイッチ、３０は連結部材２７を押し下げ、リンク機構によりフィンガー２２下端部を拡開するエアシリンダー２４に空気を供給するための空気供給室、３１はガイドキーである。
【０００９】
一方、前述したように４ｍ程度ステンレス管からなり内部に核反応物質を充填した燃料棒５を縦、横に１７本づつ配置した燃料集合体３の上方には、グリッド１９を介して鋼製の前述した上部ノズル２０が連結されている。
この上部ノズル２０は、図１１に示すように、正方形の枠体３９からなり、枠体３９の上端部四隅には、グリッパ１７と上部ノズル２０との結合時、ガイドピン小径部３８を自在に昇降させる穴が軸心部に穿設されたガイドピン大径部４０が当接し、グリッパ１７と上部ノズル２０との間隔を一定のものにするための間隔保持部３２が立設されている。
【００１０】
この間隔保持部３２のうち対角に配置された間隔保持部３２には、上述したように、下降して来るガイドピン小径部３８を挿入するための位置決め穴３３が穿設され、上記ガイドピン小径部３８をこの位置決め穴３３に挿入し、さらに、グリッパ１７をマストチューブ１５により下降させ、さらには、グリッパ１７を回動させることにより、図１０（ｃ）で示す上部ノズル２０とグリッパ１７との係合状態になったとき、エアシリンダ２４の駆動により連結部材２７を押し下げて、フィンガー２２の下端部を外側に開くことにより、グリッパ１７と上部ノズル２０とがフィンガー２２に設けた爪２１により係合し、グリッパ１７と上部ノズル２０とを連結するようにしている。
【００１１】
また、ガイドピン１８の上方のガイドピン大径部４０はスリーブ４１内部を上下動すると共に、ガイドピン大径部４０上端部にはスプリングが巻回されており、このスプリングの押付け力でガイドピン１８が下方へ押し付けられることにより、ガイドピン１８を下方へ押し付け、図１０（ｃ）に示す連結状態を保持するようにしている。
【００１２】
また、図１０（ｃ）に示す連結状態を解除するためには、ガイドピン１８上方に巻回されているスプリングの押し付力に抗して、インナチューブ２５を若干引き上げ、インナチューブ２５を回動させることにより、フィンガー２２の爪２１が上部ノズル２０と係合する穴を設けた周方向からずらすことにより、フィンガー２２下端に設けた爪２１を上部ノズル２０の係合部から引き離し、爪２１による連結を解除した後、マストチューブ１５を上昇させることにより、グリッパ１７と上部ノズル２０との係合を解除することができる。
【００１３】
さらに、図１１に示すように、上部ノズル２０には、四隅に立設された間隔保持材３２の隣接部、即ち、枠体３９からなる上部ノズル２０の上方には、グリッド１９の上端部を被覆する蓋３４を上方から押付け保持するため、直角三角形状にされ、頂部に押圧のため水平面が形成され、高さ方向の部材が枠体３９中に挿入されて蓋３４を押圧するためのリーフスプリング３５設けられている。
【００１４】
なお、図１１において、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は側面図、図１１（ｃ）は底面図であり、図１１（ａ）、図１１（ｃ）に示すように、リーフスプリング３５がその上方に配置される上部ノズル２０の枠体３９の内部には燃料棒５を燃料集合体３の所定位置に挿入するための燃料棒挿入孔３６が縦、横に１７個程度、核反応速度を制御するための図示省略したスパイダースを挿入制御するためのスパイダー挿入孔３７が穿設された板が配設され、その上方に蓋３４を設け、前述したようにリーフスプリング３５により固定するようにしている。
【００１５】
従来の燃料集合体３を把持して吊り上げ、所定の位置に移送するために、燃料移送クレーン１２と燃料集合体とを連結するグリッパ１７および上部ノズル２０は、上述の様に構成されているために、グリッパ１７の下部プレート２６から垂下されているガイドピン１８の小径部３８が、対角に配置された間隔保持材３２に穿設されている位置決め穴３３内に設計値で規定された長さ、具体的にはガイドピン１８の大径部４０下端が位置決め穴３３の開口に接するまで挿入され、爪２１が上部ノズル２０に係合している限り、燃料移送クレーン１２上の操作員の操作によりマストチューブ１５を昇降させることにより、燃料集合体３は鉛直方向に昇降し、昇降を行う燃料集合体３の周辺に配置されている他の燃料集合体３又は原子炉容器４等に衝突して破損させるようなこともなく、燃料集合体３の移送はスムーズに行うことができる。
【００１６】
このように燃料集合体３の掴み方は、図１０（ｃ）に示すように、燃料集合体３の上部に連結されている上部ノズル２０の枠体３９の対角線上に穿設されている位置決め穴３３の鉛直上方に、グリッパーチューブ１６下端部に設けたグリッパ１７を案内し、グリッパ１７から垂下されているガイドピン小径部を位置決め穴３３に挿入し、穿設されたスリーブ４１内部を自在に上下動するガイドピン大径部４０外周に設けられたスプリングが常に押付けて下方のガイドピン小径部３８を下降させることにより、ガイドピン１８の下端を位置決め穴３３の底面に着底させ、エアシリンダ２４の駆動で下降する連結部材２７により、フィンガー２２の下端部を拡開させることにより、爪２１が上部ノズル２０に設けた係合孔に噛み合わせることにより、上部ノズル２０とグリッパ１７、換言すれば、燃料集合体３とマストチューブ１５とは連結され、燃料移送クレーン１２に設置された駆動装置により、マストチューブ１５を昇降させることにより、燃料集合体３も昇降する構造にされている。
【００１７】
しかしながら、上述した上部ノズル検出装置を使用したこの作業では燃料集合体３の掴み損ねが発生することがあり、その原因としては、上部ノズル２０とグリッパ１７との位置決め不良に起因するものが多く、即ち、従来の位置決めでは、キャビティフロアから双眼鏡で２５ｍ水面下の目視確認等で行っており、このため、燃料集合体３の位置によりグリッパ１７のガイドピン１８が上部ノズル２０の位置決め穴３３に、正確に挿入された状態であるか否かの確認は、オペレータが目視で最終的に行う非常に困難な状態でなされており、このために作業者の経験による判断で燃料集合体３を掴み、吊り上げることに起因する燃料集合体３の掴み損いが生じることが起る不具合がある。
【００１８】
即ち、この燃料集合体３の掴み損いは、昇降時又は移送時にグリッパ１７と上部ノズル２０との係合が外れる最悪の状態が生じ、若しくは昇降姿勢を崩して昇降を行う燃料集合体３は勿論のこと、燃料集合ユニット１０の他の燃料集合体３又は原子炉容器等の損傷にも連がり、しかも、作業員が接近できない場所で起ることが多いために、このようなトラブル絶対にない様にする必要があり、燃料集合体３の移動に当っては経験豊富なオペレータを必要とし、しかも、作業員が近付くことができない場所で、ガイドピン１８を設計値で規定された長さだけ位置決め穴３３に挿入するため操作が必要となり、燃料集合体３の移送には多大な時間を必要とすると共に、燃料移送クレーン１２のオペレータに荷重な負担を課すことになる不具合があった。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の上部ノズル位置検出装置は、上述した従来の装置の不具合が燃料集合体の掴み損ねを引き起す上部ノズルとグリッパの位置決め不良に起因するものであることに鑑み、ガイドピンが上部ノズルの位置決め穴に正確に挿入されたか否かを検出するために、渦電流検出センサをガイドピン先端部に設置し、また、ガイドピンが上部ノズルの位置決め穴に挿入されて固定された状態にできる位置にグリッパが降下した変位量を定量的に測定することのできる位置検知センサをガイドピン側及び上部スリーブ側に設置する。
また、同様に変位量を定量的に測定することできるインダクタンス型変位計等を、燃料移送クレーン上に設置し上部ノズルとグリッパとの正確位置合せを行うことができる上部ノズル位置検出等を提供することを課題とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の上部ノズル位置検出装置及び方法は、次の手段とした。
【００２１】
（１）水中の燃料集合体を吊り上げ所望位置に移送するための燃料移送クレーンを前記燃料集合体の鉛直上方に配置し、前記燃料移送クレーンから吊り降したグリッパに設けたガイドピンを、前記燃料集合体に連結された上部ノズルに設けた位置決め穴に嵌め込み、所要量挿入するための上部ノズル位置検出装置において、前記位置決め穴に挿入される前記ガイドピンの先端部に検知コイルを設け、前記ガイドピンと前記位置決め穴との相対位置及び挿入したことを検知する位置決め穴挿入検知装置と、前記ガイドピンの先端部を降下させ、前記位置決め穴に所要長さ挿入できるように前記位置決め穴挿入検知装置の上方に設けられたスリーブ及びガイドピン変位量検出装置とからなる上部ノズル位置検出装置を使用して、上部ノズル位置を検出して前記燃料集合体の吊り上げを行なう方法において、前記燃料移送クレーンによりグリッパを前記上部ノズルと接触しない高さまで吊り降ろす工程と、前記位置決め穴挿入検知装置を用いて検知された前記ガイドピンと前記位置決め穴との相対位置信号により、前記ガイドピンを前記位置決め穴に挿入できる位置に前記グリッパを移動させ、前記高さから前記グリッパを降下させ前記ガイドピン先端部を前記位置決め穴に挿入する工程と、前記ガイドピン及びスリーブ変位量検出装置により、先端部が前記位置決め穴に挿入した前記ガイドピンが、前記燃料集合体を吊り上げる装置を作動できる所要長さまで前記位置決め穴に挿入する工程とからなるものとした。
【００２２】
（ａ）このように、本発明の上部ノズル位置検出方法は、位置決め穴挿入検知装置と、スリーブ及びガイドピン変位量検出装置とからなる上部ノズル位置検出装置を用いたものであり、ガイドピンを対角の位置決め穴の位置に正確に位置決め穴に挿入したことが確認でき、しかも、ガイドピンは位置決め穴にグリッパと上部ノズルとが確実に連結できる深さに挿入することが確認できるので、燃料集合体を掴み損ねることがなくなり、燃料集合体を確実に、しかも、短時間で吊り上げ所定位置に移送することができる。
また、燃料集合体と燃料移送クレーンとを連結するための作業が容易になり、熟練オペレータによる操作を不要にできるとともに、オペレータの負担を軽減することができる。
【００２３】
また、本発明の上部ノズル位置検出装置は、次の手段を採用した。
【００２４】
（２）水中の燃料集合体を吊り上げ所望位置に移送するための燃料移送クレーンを前記燃料集合体の鉛直上方に配置し、前記燃料移送クレーンから吊り降したグリッパに設けたガイドピンを、前記燃料集合体に連結された上部ノズルに設けた位置決め穴に嵌め込み、所要量挿入するための上部ノズル位置検出装置において、前記位置決め穴に挿入される前記ガイドピンの先端部に検知コイルを設け、前記ガイドピンと前記位置決め穴との相対位置及び挿入したことを検知する位置決め穴挿入検知装置と、前記ガイドピンの先端部を降下させ、前記位置決め穴に所要長さ挿入できるように前記位置決め穴挿入検知装置の上方に設けられたスリーブ及びガイドピン変位量検出装置とを有し、前記位置決め穴挿入検知装置の検知コイルがボビンコイル又はパンケーキコイルからなり、金属で形成された前記位置決め穴との相対位置量で変化するインピーダンスを計測して、前記インピーダンスの変位量から前記位置決め穴に前記ガイドピン先端部が、前記上部ノズル位置決め穴に挿入できた事を確認することができるものにした。
【００２５】
なお、ボビンコイルとしては、コイル巻枠に全周コイルを巻回したボビン型コイルでも、半割にされたボビン型半割コイルを使用するようにしてもよい。
【００２６】
（ｂ）このように、本発明の上部ノズル位置検出装置は、上述（２）記載のノズル位置検出装置装置を採用するものとしたので、上述（ａ）に記載の作用、効果に加え、ボビンコイルに高周波の電流を流しておくことにより、ボビンコイルと上部ノズルに設けた位置決め穴への挿入時の相対位置により、ボビンコイルから出力されるインピーダンスが変化し、この変化量からガイドピンの挿入相対位置が検知できる。
【００２７】
また、２つのガイドピンが位置決め穴に挿入されたとき、ボビンコイルから出力されるインピーダンスは、２つのボビンコイルともコイルの設置位置が位置決め穴入口部に挿入されるまで増加し、それ以上挿入されても、飽和値に維持されるので、この飽和値を確認することによりガイドピンが位置決め穴に挿入されたことを確認することができる。
【００２８】
また、２つのガイドピンのうち片方のみ位置決め穴に挿入された場合は、穴に挿入されていないボビンコイルからの出力インピーダンス変化は殆ど得られないため、正常に位置決めができていない事が確認できる。
【００２９】
また、本発明の上部ノズル位置検出装置は、次の手段を採用した。
【００３０】
（３）水中の燃料集合体を吊り上げ所望位置に移送するための燃料移送クレーンを前記燃料集合体の鉛直上方に配置し、前記燃料移送クレーンから吊り降したグリッパに設けたガイドピンを、前記燃料集合体に連結された上部ノズルに設けた位置決め穴に嵌め込み、所要量挿入するための上部ノズル位置検出装置において、前記位置決め穴に挿入される前記ガイドピンの先端部に検知コイルを設け、前記ガイドピンと前記位置決め穴との相対位置及び挿入したことを検知する位置決め穴挿入検知装置と、前記ガイドピンの先端部を降下させ、前記位置決め穴に所要長さ挿入できるように前記位置決め穴挿入検知装置の上方に設けられたスリーブ及びガイドピン変位量検出装置とを有し、前記スリーブ及びガイドピン変位量検出装置が、前記ガイドピンの外側面に設けたテーパ板と前記ガイドピンが内部を通過する前記スリーブとの間のギャップ量から前記位置決め穴への挿入量を計測するギャプセンサ方式、前記ガイドピンの外側面に埋設した長方形型コイル方式、前記スリーブとの重複量から前記挿入量を計測するインダクタンス方式、若しくは前記スリーブ内に配設されたコイル内の可動鉄心の軸方向移動量から前記挿入量を計測するＬゲージ型変位方式の何れかを利用するものである。
【００３１】
（ｃ）このように、本発明の上部ノズル位置検出装置は、上述（３）記載の手段を採用するものとしたので、上述（ａ）に記載の作用、効果に加え、ギャプセンサ方式のガイドピン変位量検出装置を使用するときは、スリーブ下端円周方向に設置されたボビンコイルとガイドピン大径部の１部にテーパ板を軸方向に設けておき、テーパ状ガイド側面との間隙がガイドピンの昇降により変化して、ボビンコイルから出力されるインピーダンスが変化して、ガイドピンの位置決め穴への挿入量を計測することができる。
【００３２】
また、テーパ板の直上部のスリーブ下端にパンケーキコイルを設置して挿入量を測定できる。
【００３３】
また、同様にインダクタンス方式のガイドピン変位量検出装置を使用するときは、ガイドピン側面に埋設した矩形型コイルとスリーブ内周面との重合長さにより変化し、矩形型コイルのインダクタンスの大きさによりガイドピンの位置決め穴への挿入量を計測することができる。
【００３４】
さらに、Ｌゲージ方式のガイドピン変位量検出装置を使用するときは、円筒コイルケース内の軸方向に巻回されたコイルと円筒コイルの内側を軸方向に移動する可動鉄心のコイルとの相対移動によって生じる、コイルから出力されるインダクタンス変化によりガイドピンの位置決め穴への挿入量を計測することができる。
【００３５】
このように、ギャプセンサ方式、インダクタンス方式、Ｌゲージ方式の何れを利用してもガイドピンの位置決め穴への挿入量を計測することができるので、検出装置が簡単で安価なものにでき、しかも、ガイドピンの位置決め穴への挿入量を正確に計測することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の上部ノズル位置検出装置の実施の形態を、図面に基づき説明する。
なお、図において、図９〜図１１で示した部材と同一部材には同一符号を符して説明は省略する。
また、本発明の上部ノズル位置検出装置は、ガイドピンの位置決め穴挿入検知装置とガイドピン変位量検出装置とからなり、図１は本実施の形態の上部ノズル位置検出装置において、従来、燃料移送クレーン１２のオペレータを含む作業員の感で、ガイドピン１８が上部ノズル２０に設けた位置決め穴３３に挿入されたか否かを判断していた作業を行うための位置決め穴挿入検知装置の実施の第１形態を示す図である。
【００３７】
図に示すように、上部ノズル２０の枠体３９の対角に立設された間隔保持材３２に軸心に沿って穿設された位置決め穴３３直上に垂下された、２本の各ガイドピン小径部３８の先端３８’に形成されたテーパ部５１の上方には、半割れ２個のコイル巻枠５２、図２に示す円周上に巻いたボビン型コイル５３ａ又は図３に示す如く各半割れコイル巻枠５２’ごとに半割れコイル５３ｂからなる、位置決め穴３３内への挿入検知するボビンコイル５３が設けられている。
【００３８】
また、このボビンコイル５３の外周には、ボビンコイル５３と配設したガイドピン小径部３８が位置決め穴３３内に挿入されるとき等に、位置決め穴３３を設けた間隔保持部３２等との接触により破損しないように、ボビンコイル５３を保護するための保護板５４が設けられると共に、ガイドピン小径部３８の軸心にはボビンコイル５３に通常５０ＫＨｚ以上の周波数の電流を供給すると共に、ボビンコイル５３が位置決め穴３３内へ挿入されることにより変化するそれぞれのインピーダンスを計測し、その信号を伝送するためケーブル５５を外部へ取出す線取し穴５６が、ボビンコイル５３下端からガイドピン１８の上端まで穿設されている。
【００３９】
また、５７はストッパで位置決め穴３３に挿入されるガイドピン小径部３８とガイドピン大径部４０との間に設けられ、間隔保持部３２の上端と係合して位置決め穴３３に挿入されるガイドピン小径部３８の基端部が位置決め穴３３の底面に着底する高さに設けられている。
【００４０】
ストッパ５７が間隔保持部３２の上端と接合した後、スリーブ４１がグリッパ１７とともに下降し、爪２１が上部ノズルを掴む位置まで下降する。
【００４１】
次に、図２、図３はボビンコイル５３の詳細を示す図で、図２に示すボビン型コイル５３ａは、上面および下面がガイドピン小径部３８の途中に固着された半割れのコイル巻枠５２ａ，ｂのガイド板間に形成された周方向にコイルを巻回したものからなる。
なお、コイル巻枠５２には、コイルを巻回したコイル線の取出し穴５０と信号伝送線取し穴５６に通過する孔が穿設されている。
【００４２】
また、図３に示すボビン型半割コイル５３ｂは、２分割された半割れコイル巻枠５２’にそれぞれコイルを巻回したものからなり、図１に示すボビン型コイル５３に代えてガイドピン小径部３８に両側から挟み込むことにより設置する方式であり、ガイドピン小径部３８への設置、取外しが容易になる利点がボビン型コイル５３ａに比較して得ることができる。
【００４３】
次に、図４は本発明のガイドピンの位置決め穴挿入検知装置の実施の第２形態を示す図である。
【００４４】
本実施の形態においては、実施の第１形態における図２、図３に示すボビン型コイル又ボビン型半割コイルに代えて、図５に示すパンケーキ型コイル５８を設けるようにしたものである。
パンケーキ型コイル５８は、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、円筒状のものからなり、軸心部に磁性体又はフェライトからなる鉄心５９（空心でも良い）に巻枠５２を設け、各巻枠５２の間に２個形成されたコイル６０を巻回して形成したもので、このパンケーキ型コイル５８の鉄心５９の軸心方向をガイドピン小径部３８の軸心方向と直交させて、テーパ部５１の上方の各ガイドピン小径部３８内に嵌入して、パンケーキ型コイル５８を２個以上配置するようにしたもので、ボビンコイル５３と同様に、外方に向けて配置される巻枠５２の外側に保護板５４を具備することによって、実施の第１形態と同様にコイル６０を保護するようにしている。
【００４５】
この実施の形態においても、コイル６０に所定の周波数の電圧を供給すると共に、パンケーキ型コイル５８と位置決め穴３３との相対位置若しくは位置決め穴３３内への挿入で変化するそれぞれのコイルのインピーダンス変化を計測することによりパンケーキ型コイル５８と位置決め穴３３に各ガイドピン１８先端部が挿入したことを検知することができ、位置決め穴３３内へガイドピン１８が挿入され、ガイドピン１８と位置決め穴３３との正確な位置合せができたことを確認できる。
【００４６】
このように、本発明の上部ノズル位置検出装置を構成する位置決め穴挿入検知装置は、上述の構成されているので、従来作業員の感でガイドピンが、上部ノズル２０の位置決め穴に挿入されたか否かを判断し、ガイドピン１８を設けたグリッパ１７を燃料移送クレーンで位置決め穴３３の直上に降下させていたが、本検知器を設置する事によりガイドピン１８が位置決め穴３３に正確な挿入状態であることが確認可能となる。
【００４７】
即ち、ガイドピン１８が位置決め穴３３の近傍に降下しただけの場合には、位置決め穴挿入検知装置から出力されるインピーダンスの変位は生じないが、ガイドピン１８が鋼製の間隔保持部材３２に設けられた位置決め穴３３に挿入された場合は、位置決め穴３３に挿入される量によってインピーダンスが変化し、位置決め穴挿入検知装置が位置決め穴３３内に挿入された時点でインピーダンスの変位は最大値となり、ガイドピン１８が位置決め穴３３に挿入したことを確認できる。
次に、ガイドピン１８が位置決め穴３３に挿入し、グリッパ１７を降下させることによりスリーブ４１又はガイドピン１８の降下量を検出する本実施の形態の燃料クレーン位置検出装置を、位置決め穴挿入検知装置と共に構成するガイドピン変位量検出装置について説明する。
【００４８】
図６はガイドピン又はスリーブの相対位置の変位量検出装置の実施の第１形態を示す図である。
なお、ガイドピン変位量検出装置よりも先端部に設けるようにしたガイドピンの位置決め穴挿入検出装置については、前述したので、以下のガイドピン又はスリーブ変位量検出装置を示す図では省略し、ガイドピン又はスリーブ変位量検出装置に限定して説明を行うこととする。
【００４９】
また、図６に示すガイドピン又はスリーブ変位量検出装置の実施の第１形態では、ストッパ５７より上部ガイドピン大径部４０の側面に、ガイドピン小径部３８の軸方向に向けて傾斜させたテーパ板６２が形成したものを埋め込むと共に、テーパ板６２を形成した周方位のスリーブ４１の下端には、前述したパンケーキ型コイル５８を設けたものにしている。
また、スリーブ４１中、若しくは、スリット４１外周にはパンケーキ型コイル５８の信号を外部へ伝達するケーブルを通すためのスリット溝が設けられている。
【００５０】
本実施の形態のガイドピン又はスリーブ変位量検出装置は、上述のように構成されているので、ガイドピン１８又はスリーブ４１が上下動するとテーパ板６２面とパンケーキ型コイル５８の内周面との間隔（ギャップ）が変化するために、ギャップ変化に対応してコイルのインピーダンスが変化するため、このインピーダンス変化量を検出することにより、ガイドピン１８又はスリーブ４１の変位量（上、下動）を検出することができるギャップセンサ方式のガイドピン変位量検出装置とすることができる。
【００５１】
次に、図７（ａ）はガイドピン又はスリーブ変位量検出装置の実施の第２の形態を示す図，図７（ｂ）は長方形型コイルの平面を示す図である。
本実施の形態のガイドピン変位量検出装置ではガイドピン大径部４０の軸方向に所定の長さにわたって長方形型コイル６４を埋め込み、スリーブ４１下端の金属部分と重合する部分の長さの変化によって生じる長方形型コイル６４のインダクタンス変化を長方形型コイル６４の後端側からガイドピン大径部４０の軸心に穿設された線取出し穴５６に導入した信号線によって外部へ出し、検出することにより、ガイドピン１８の変位量（上、下動）を検出できるインダクタンス方式のガイドピン変位量検出装置とした。
【００５２】
このインダクタンス方式を利用したガイドピン変位量検出装置では、図１、図４に示した線取出し穴を利用して長方形型コイル６４のインダクタンス変位を外部へ取り出し、検出できるようにした。
【００５３】
また、図８はガイドピン又はスリーブ変位量検出装置の実施の第３形態を示す図である。
図に示すように、本実施の形態のガイドピン変位量検出装置では、スリーブ４１内を上下動するガイドピン大径部４０の後端部には、スリーブ４１の内周面を自在に摺動できるつば６８が後端部に固着され、スリーブ４１の軸心部を上方に向けて通過し、下部プレート２６を貫通し、下部プレート２６と上部プレート２３との間に設けられたソレノイド形コイル外筒６７の軸心部にガイドピン追従棒６６が配設されている。
【００５４】
このガイドピン追従棒６６の下端は、又ガイドピン大径部４０後端に区画された凹所に配置されたネジ６９により、ガイドピン大径部４０後端に固着されると共に、追縦棒６６の軸心にはガイドピン大径部４０に穿設された線取出し穴５６に連通する伝送ケーブル線取出し穴５６′が設けられ、ボビンコイル５３又はパンケーキコイルからのガイドピン１８の位置決め穴３３に挿入された信号を外部に取り出すリード線を通過させることができるようにしている。
【００５５】
また、追縦棒６６の外周には可動鉄心６５が固着され、ガイドピン１８の昇降に追縦して上下動できるようにしている。
さらに、ソレノイド形コイル外筒６７の内部、即ち可動鉄心６５が昇降する孔の外側には、コイル７０が連結パイプ６７の軸心方向に配設されている。
【００５６】
本実施の形態は、このように構成されているので、ガイドピン１８の昇降によってコイル７０内を移動する可動鉄心６５の移動により変化するコイルインダクダンス変化を利用し、ガイドピン１８の位置決め穴３３内での変位量を検出することができるＬゲージ型変位計を利用したガイドピン変位量検出装置とすることができる。
このように、本発明の上部ノズル位置検出装置するガイドピン又はスリーブ変位量検出装置は、上述した各実施の各形態で示された各構成においても、位置決め穴３３へガイドピン１８を挿入後の燃料移送替えクレーン１２の降下変位量を測定が可能で、グリッパ１７掴み機構である爪２１の作動位置が正確に確認が出来、燃料集合体３の掴み損ねとなる重大なトラブルが解消される。
【００５７】
なお、２つの実施の形態を示したガイドピン位置決め穴挿入検知装置と３つの実施の形態を示したガイドピン変位量検出装置とのそれぞれの組合せは任意にでき、例えば、ボビン型コイル５３ａを使用した実施の第１形態のガイドピン位置決め穴挿入検知装置と図８に示すＬゲージ型変位計を利用したガイドピン変位量検出装置とからなる上部ノズル位置検出装置にすることもできるものである。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の上部ノズル位置検出方法に使用する上部ノズル位置検出装置は、水中の燃料集合体を吊り上げ所望位置に移送するための燃料移送クレーンを前記燃料集合体の鉛直上方に配置し、前記燃料移送クレーンから吊り降したグリッパに設けたガイドピンを、前記燃料集合体に連結された上部ノズルに設けた位置決め穴に嵌め込み、所要量挿入するための上部ノズル位置検出装置において、前記位置決め穴に挿入される前記ガイドピンの先端部に検知コイルを設け、前記ガイドピンと前記位置決め穴との相対位置及び挿入したことを検知する位置決め穴挿入検知装置と、前記ガイドピンの先端部を降下させ、前記位置決め穴に所要長さ挿入できるように前記位置決め穴挿入検知装置の上方に設けられたスリーブ及びガイドピン変位量検出装置とからなる上部ノズル位置検出装置とした。
【００５９】
これにより、上部ノズル位置検出装置によりガイドピンを位置決め穴位置に正確に位置決め穴に挿入されたことが確認でき、また、ガイドピン変位量検出装置によりグリッパの爪と上部ノズルとが確実に連結できる深さに挿入されたことが確認できるので、燃料集合体の掴み損ねることがなくなり、燃料集合体を確実に、しかも、短時間に吊上げ所定位置に移送できる。
また、燃料集合体と燃料移送クレーンとの連結作業が容易になり、熟練オペレータによる操作を不要にでき、オペレータの負担を軽減できる。
【００６０】
また、本発明の上部ノズル位置検出方法は、上述の上部ノズル位置検出装置を使用して、上部ノズル位置を検出して前記燃料集合体の吊り上げを行なう方法において、前記燃料移送クレーンによりグリッパを前記上部ノズルと接触しない高さまで吊り降ろす工程と、前記位置決め穴挿入検知装置を用いて検知された前記ガイドピンと前記位置決め穴との相対位置信号により、前記ガイドピンを前記位置決め穴に挿入できる位置に前記グリッパを移動させ、前記高さから前記グリッパを降下させ前記ガイドピン先端部を前記位置決め穴に挿入する工程と、前記ガイドピン及びスリーブ変位量検出装置により、先端部が前記位置決め穴に挿入した前記ガイドピンが、前記燃料集合体を吊り上げる装置を作動できる所要長さまで前記位置決め穴に挿入する工程とからなるものにした。
【００６１】
これにより、上述の上部ノズル位置検出装置の作用、効果と同等の作用、効果を奏するものにできる。
【００６２】
また、本発明の上部ノズル位置検出装置は、位置決め穴挿入検知装置がボビンコイル又はパンケーキコイルからなり、金属との相対位置で変化する検知コイルのインピーダンスを計測し、インピーダンスの変位量から位置決め穴への挿入状態を検知し、ガイドピンを位置決め穴に完全に挿入できたことを確認できるものとした。
また、出力されるインピーダンスは、ボビンコイルの設置位置が位置決め穴に完全に挿入されるまで増加し、それ以上挿入でも飽和値に維持され、ガイドピンが位置決め穴へ完全に挿入されたことを確認することができる。
【００６３】
また、本発明の上部ノズル位置検出装置は、ガイドピン変位量検出装置がガイドピンの側面とガイドピンが、内部を通過するスリーブとの相対下降量からグリッパ及び爪の下降量を計測するギャプセンサ方式、ガイドピンの側面に埋設した長方形型コイルとスリーブとの重複量から下降量を計測するインダクタンス方式、若しくはスリーブ上方に配設されたコイル内の可動鉄心の軸方向移動量から下降量を計測するＬゲージ型変位方式の何れかを利用するものとした。
【００６４】
これにより、ギャプセンサ方式、インダクタンス方式、Ｌゲージ型変位方式の何れかを利用してガイドピン（グリッパ並びに爪の下降した）挿入量を計測できるので、検出装置が簡単で、安価のものにでき、しかもガイドピンの挿入量を正確に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の上部ノズル位置検出装置を構成する位置決め穴挿入検知装置の実施の第１形態を示す図、
【図２】図１に示すボビンコイルとして使用するボビン型コイルを示す図で、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は横断面図、
【図３】図１に示すボビンコイルのうち、ボビン型半割コイルを示す斜視図、
【図４】本発明の上部ノズル位置検出装置を構成する位置決め穴検知装置の実施の第２形態を示す図、
【図５】図４に示すボビンコイルとして使用するパンケーキ型コイルを示す図で、図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は横断面図、
【図６】本発明を構成するガイドピン変位量検出装置の実施の第１形態を示す縦断面図、
【図７】本発明を構成するガイドピン変位量検出装置の実施の第２形態を示す縦断面図で、図７（ａ）は横断面図、図７（ｂ）は長方形型コイルの平面図、
【図８】本発明を構成するガイドピン変位量検出装置の実施の第３形態を示す縦断面図、
【図９】本発明の燃料クレーン位置検出装置を使用する原子炉容器内およびその周辺を示す断面図、
【図１０】燃料集合体の取替状況を示す図で、図１０（ａ）は全体構成の部分図、図１０（ｂ）はグリッパを上部ノズル速度まで降下させたときの側面図，図１０（ｃ）はグリッパと上部ノズル連結状態を示す側面図、
【図１１】図１０に示す上部ノズルを示す図で、図１１（ａ）は全体平面図、図１１（ｂ）は側面図、図１１（ｃ）は底面図である。
【符号の説明】
１            原子炉格納容器
２            原子炉キャビティ
３            燃料集合体
４            原子炉容器
５            燃料棒
６            使用済燃料ピット
７            キャスクピット
８            除染場ピット
９            新燃料貯蔵庫
１０          燃料集合ユニット
１１，１１′  走行レール
１２，１２′  燃料移送クレーン
１３          燃料移送管
１４          燃料移送装置
１５          マストチューブ
１６          グリッパーチューブ
１７          グリッパ
１８          ガイドピン
１９          グリッド
２０          上部ノズル
２１          爪
２２          フィンガー
２３          上部プレート
２４          エアシリンダー
２５          インナーチューブ
２６          下部プレート
２７          連結部材
２８          吊り上げ金具
２９          リミットスイッチ
３０          空気供給室
３１          ガイドキー
３２          間隔保持部
３３          位置決め穴
３４          蓋
３５          リーフスプリング
３６          燃料棒挿入孔
３７          スパイダー挿入孔
３８          ガイドピン小径部
３８’        ガイドピン小径先端部
３９          枠体
４０          ガイドピン大径部
４１          スリーブ
５０          コイル線取出し穴
５１          テーパ部
５２          コイル巻枠
５２’        半割れコイル巻枠
５３          ボビンコイル
５３ａ        ボビン型半割コイル
５３ｂ        ボビン型半割コイル
５４          保護板
５５          ケーブル
５６，５６′  線取出し穴
５７          ストッパ
５８          パンケーキ型コイル
５９          鉄心
６０          コイル
６２          テーパ板
６３          スリット溝
６４          長方形型コイル
６５          可動鉄心
６６          追縦棒
６７          ソレノイド形コイル外筒
６８          つば
６９          ネジ
７０          コイル
【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】
0003697159.tif 000008
【図８】
0003697159.tif 000009
【図９】
0003697159.tif 000010
【図１０】
0003697159.tif 000011
【図１１】
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