(57)【要約】      （修正有）【課題】被ばく低減を図りながら、短期間で新燃料集合体の移送作業を実施する新燃料移送方法および新燃料移送設備を提供する。【解決手段】新燃料移送方法は、ラック揚重装置を原子炉建屋外に設置するラック揚重装置設置ステップＳ０１と、新燃料揚重装置を原子炉建屋に設置する新燃料揚重装置設置ステップＳ０２と、移送用ラックを原子炉建屋内に設置する移送用ラック設置ステップＳ０３と、燃料プール中の移送対象の新燃料集合体を新燃料揚重装置によりつかむ新燃料集合体つかみステップＳ０４と、新燃料揚重装置によって移送対象の新燃料集合体を移送用ラックまで移送する新燃料集合体仮置きステップＳ０５と、ラック揚重装置によって移送用ラックを原子炉建屋外に移送する移送用ラック移送ステップＳ０７を有する。【選択図】図３
2015165209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力発電所において、上部に開口が形成された原子炉建屋の内部に設けられた燃料プールから前記燃料プールのプール水中に保管されている新燃料集合体を前記原子炉建屋外に搬出するための新燃料移送方法であって、
ラック揚重装置を前記原子炉建屋外に設置するラック揚重装置設置ステップと、
新燃料揚重装置を前記原子炉建屋に設置する新燃料揚重装置設置ステップと、
移送用ラックを前記原子炉建屋内に設置する移送用ラック設置ステップと、
前記新燃料揚重装置設置ステップおよび前記移送用ラック設置ステップの後に、前記燃料プール中の移送対象の前記新燃料集合体を前記新燃料揚重装置によりつかむ新燃料集合体つかみステップと、
前記新燃料集合体つかみステップの後に、前記新燃料揚重装置によって前記移送対象の新燃料集合体を前記移送用ラックまで移送して当該移送対象の新燃料集合体を前記移送用ラック内に収納する新燃料集合体仮置きステップと、
前記ラック揚重装置設置ステップおよび前記新燃料集合体仮置きステップの後に、前記ラック揚重装置によって前記移送用ラックとともに当該移送用ラックに収納された前記移送対象の新燃料集合体をまとめて前記原子炉建屋外に移送する移送用ラック移送ステップと、
を有することを特徴とする新燃料移送方法。
【請求項２】
前記移送用ラックは複数の前記新燃料集合体を収納可能であり、
前記新燃料集合体つかみステップおよび前記新燃料集合体仮置きステップは前記移送対象の新燃料集合体を１体ずつ取り扱うものであり、
前記移送用ラック移送ステップは、前記移送用ラックとともに複数の前記移送対象の新燃料集合体をまとめて移送するものである、
ことを特徴とする請求項１に記載の新燃料移送方法。
【請求項３】
前記新燃料集合体つかみステップ完了後であって前記移送用ラック移送ステップの前に、前記移送対象新燃料集合体に付着した前記プール水を除去するプール水除去ステップをさらに有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の新燃料移送方法。
【請求項４】
前記プール水除去ステップは、前記プール水の滴下により行う滴下除去ステップおよび洗浄水による洗浄ステップの少なくとも一方をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の新燃料移送方法。
【請求項５】
前記洗浄ステップは、前記新燃料集合体仮置きステップにおいて前記移送対象の新燃料集合体を前記燃料プールから前記移送用ラックに移送する途中の段階で当該移送対象の新燃料集合体について行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の新燃料移送方法。
【請求項６】
前記洗浄ステップは、前記新燃料集合体仮置きステップ完了後であって前記移送用ラック移送ステップの前に、前記移送対象の新燃料集合体が前記移送用ラック内に収納されている状態で行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の新燃料移送方法。
【請求項７】
前記新燃料揚重装置設置ステップは、移動駆動部を有する前記新燃料揚重装置を、前記ラック揚重装置によって前記原子炉建屋に吊り込んだ後に、前記原子炉建屋外から遠隔操作によって前記ラック揚重装置を所定の位置に移動し固定動作をさせるステップを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の新燃料移送方法。
【請求項８】
前記新燃料集合体つかみステップ、前記新燃料集合体仮置きステップ、前記洗浄ステップおよび前記移送用ラック移送ステップにおける操作を前記原子炉建屋外から遠隔で行うことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の新燃料移送方法。
【請求項９】
原子力発電所において、上部に開口が形成された原子炉建屋の内部に設けられた燃料プールから前記燃料プールのプール水中に保管されている新燃料集合体を前記原子炉建屋外に搬出するための新燃料移送方法であって、
兼用揚重装置を前記原子炉建屋外に設置する兼用揚重装置設置ステップと、
移送用ラックを前記原子炉建屋内に設置する移送用ラック設置ステップと、
前記兼用揚重装置設置ステップおよび前記移送用ラック設置ステップの後に、前記燃料プール中の移送対象の前記新燃料集合体を前記兼用揚重装置によりつかむ新燃料集合体つかみステップと、
前記新燃料集合体つかみステップの後に、前記兼用揚重装置によって前記移送対象の新燃料集合体を前記移送用ラックまで移送して当該移送対象の新燃料集合体を前記移送用ラック内に収納する新燃料集合体仮置きステップと、
前記新燃料集合体つかみステップ完了後に前記移送対象の新燃料集合体に付着した前記プール水を除去するプール水除去ステップと、
前記プール水除去ステップの後に、前記兼用揚重装置の先端に取り付けられた結合機構から新燃料集合体つかみ具を離し、前記結合機構とラックつかみ具を結合させるつかみ具交換ステップと、
前記つかみ具交換ステップの後に、前記兼用揚重装置によって前記移送用ラックとともに当該移送用ラックに収納された前記移送対象の新燃料集合体をまとめて前記原子炉建屋外に移送する移送用ラック移送ステップと、
を有することを特徴とする新燃料移送方法。
【請求項１０】
原子力発電所において、上部に開口が形成された原子炉建屋の内部に設けられた燃料プールから前記燃料プールに保管されている新燃料集合体を前記原子炉建屋外に搬出するための新燃料移送設備であって、
前記原子炉建屋の操作床上に置かれて前記燃料プール内から取り出された移送対象の前記新燃料集合体を収納する可搬の移送用ラックと、
前記燃料プール内の前記移送対象の新燃料集合体のつかみおよび離しが可能に形成された新燃料集合体つかみ具を有し、前記移送対象の新燃料集合体を前記移送用ラックに移送する新燃料揚重装置と、
前記原子炉建屋の外部に設けられて、前記移送対象の新燃料集合体が収納された状態の前記移送用ラックをつかみおよび離しが可能に形成されたラックつかみ具を有し、前記移送用ラックを前記原子炉建屋の前記上部の開口を経由して屋外に搬出するラック揚重装置と、
を備え、
前記新燃料揚重装置は、前記新燃料集合体つかみ具近傍に取り付けられて前記新燃料集合体つかみ具による前記移送対象の新燃料集合体のつかみおよび離しの状況を撮影可能な新燃料用カメラを有し、
前記ラック揚重装置は、ラック用フック近傍に取り付けられて前記ラック用フックによる前記移送用ラックのつかみおよび離しの状況を撮影可能なラック用カメラを有する、
ことを特徴とする新燃料移送設備。
【請求項１１】
前記新燃料揚重装置は、当該新燃料揚重装置の本体を移動可能とする新燃料揚重装置駆動部と、前記原子炉建屋外に配置され前記新燃料揚重装置駆動部を遠隔で駆動制御する新燃料揚重装置遠隔駆動制御部を有することを特徴とする請求項１０に記載の新燃料移送設備。
【請求項１２】
前記ラック揚重装置は、当該ラック揚重装置の本体が移動可能とするラック揚重装置駆動部と、前記原子炉建屋外に配置され前記ラック揚重装置駆動部を遠隔で駆動制御するラック揚重装置遠隔駆動制御部を有することを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の新燃料移送設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、原子力発電所の燃料プールから新燃料集合体を原子炉建屋外に搬出する新燃料移送方法およびそのための新燃料移送設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電では、原子炉の炉心での核分裂反応を生じさせる燃料が所定期間使用される。所定期間使用された後の燃料（使用済燃料）は、炉心から取り出され、一般に、原子炉建屋内に設けられた燃料プール内に沈められる。燃料プールは、水中に沈められて一時保管される燃料を冷却するとともに、使用済燃料から放射される放射線を遮蔽する。
【０００３】
その後、所定期間冷却された燃料は、予め燃料プールに沈められていた移送キャスクに収納され、所定量を移送キャスクに収納した後、移送キャスクごと取り出される（特許文献１）。
【０００４】
原子力発電所で使用される新燃料集合体は、新燃料輸送容器に収納された状態で、原子炉建屋の天井クレーンによってグランドフロアからオペレーションフロアに搬入される。オペレーションフロアにおいて、新燃料輸送容器から取り出され、燃料プールの新燃料用のラックに仮置きされる。新燃料集合体は、燃料プール内で一時保管された後に、炉心に装荷される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２３７２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、燃料プール内で保管されていた新燃料集合体を原子炉建屋外へ運搬することはないが、仮に、新燃料集合体の搬出作業を行う場合は使用済燃料と同様に移送キャスクを使用し搬出する方法が考えられる。すなわち、使用済燃料ラックに保管された新燃料集合体を、燃料交換機により移送キャスク内へ移送する。移送キャスクの蓋締め、リークチェック、水切りを行った後、天井クレーンにより移送キャスクを吊り上げ、機器ハッチを介してグランドフロアへと移送する。
【０００７】
この移送方法では、燃料交換機操作卓、天井クレーン操作卓およびオペレーションフロアのそれぞれにおいて、燃料交換機および天井クレーンの操作および移送キャスクの蓋締め、リークチェックおよび水切り等の作業が必要である。
【０００８】
ここで、原子力発電所のたとえば事故後の状況などのように、燃料交換機あるいは天井クレーンが使用できない場合は、新規に燃料交換機あるいは天井クレーンを設置することが考えられる。
【０００９】
原子炉建屋内に設置された燃料交換機および天井クレーンが利用できず、かつ原子炉建屋の屋根部に開口が形成されている状態において、原子炉建屋内の燃料プールから新燃料集合体を取り出す場合、従来技術においては次のような課題が考えられる。
【００１０】
第１に、既設の燃料交換機および天井クレーンは、原子炉建屋を基礎とするレールを設置し、そのレールの上に天井クレーン本体を据付けるため、原子炉建屋のオペレーションフロアでの施工物量が多くなる。また使用済燃料上の空間での作業となるため、吊荷の落下防止に関わる設備の二重化が要求されており複雑な設備構成となる。このため工事期間が長期となる。この結果、既設の燃料交換機、天井クレーンを再設置する場合は、新燃料集合体の移送開始まで長期間を要する。
【００１１】
第２に、移送キャスクは蓋締め、リークチェック、水切りが必要であり、これら作業はオペレーションフロア上で作業員が行うことから、作業員の被ばく量が増大する。
【００１２】
第３に、移送キャスクは遮蔽機能を有していることから重量物となり、さらに天井クレーンは移送容器を吊り上げるため大型の構造物となる。このため、原子炉建屋への負荷を考慮すると建屋の主要部材上に機器を設置する必要があり、設置可能エリアが制約される。
【００１３】
そこで本発明の実施形態は、被ばく低減を図りながら、短期間で新燃料集合体の移送作業を準備し移送作業を実施することを可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の目的を達成するため、本発明の実施形態は、原子力発電所において、上部に開口が形成された原子炉建屋の内部に設けられた燃料プールから前記燃料プールのプール水中に保管されている新燃料集合体を前記原子炉建屋外に搬出するための新燃料移送方法であって、ラック揚重装置を前記原子炉建屋外に設置するラック揚重装置設置ステップと、新燃料揚重装置を前記原子炉建屋に設置する新燃料揚重装置設置ステップと、移送用ラックを前記原子炉建屋内に設置する移送用ラック設置ステップと、前記新燃料揚重装置設置ステップおよび前記移送用ラック設置ステップの後に、前記燃料プール中の移送対象の前記新燃料集合体を前記新燃料揚重装置によりつかむ新燃料集合体つかみステップと、前記新燃料集合体つかみステップの後に、前記新燃料揚重装置によって前記移送対象の新燃料集合体を前記移送用ラックまで移送して当該移送対象の新燃料集合体を前記移送用ラック内に収納する新燃料集合体仮置きステップと、前記ラック揚重装置設置ステップおよび前記新燃料集合体仮置きステップの後に、前記ラック揚重装置によって前記移送用ラックとともに当該移送用ラックに収納された前記移送対象の新燃料集合体をまとめて前記原子炉建屋外に移送する移送用ラック移送ステップと、を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の実施形態は、原子力発電所において、上部に開口が形成された原子炉建屋の内部に設けられた燃料プールから前記燃料プールのプール水中に保管されている新燃料集合体を前記原子炉建屋外に搬出するための新燃料移送方法であって、兼用揚重装置を前記原子炉建屋外に設置する兼用揚重装置設置ステップと、移送用ラックを前記原子炉建屋内に設置する移送用ラック設置ステップと、前記兼用揚重装置設置ステップおよび前記移送用ラック設置ステップの後に、前記燃料プール中の移送対象の前記新燃料集合体を前記兼用揚重装置によりつかむ新燃料集合体つかみステップと、前記新燃料集合体つかみステップの後に、前記兼用揚重装置によって前記移送対象の新燃料集合体を前記移送用ラックまで移送して当該移送対象の新燃料集合体を前記移送用ラック内に収納する新燃料集合体仮置きステップと、前記新燃料集合体つかみステップ完了後に前記移送対象の新燃料集合体に付着した前記プール水を除去するプール水除去ステップと、前記プール水除去ステップの後に、前記兼用揚重装置の先端に取り付けられた結合機構から新燃料集合体つかみ具を離し、前記結合機構とラックつかみ具を結合させるつかみ具交換ステップと、前記つかみ具交換ステップの後に、前記兼用揚重装置によって前記移送用ラックとともに当該移送用ラックに収納された前記移送対象の新燃料集合体をまとめて前記原子炉建屋外に移送する移送用ラック移送ステップと、を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の実施形態は、原子力発電所において、上部に開口が形成された原子炉建屋の内部に設けられた燃料プールから前記燃料プールに保管されている新燃料集合体を前記原子炉建屋外に搬出するための新燃料移送設備であって、前記原子炉建屋の操作床上に置かれて前記燃料プール内から取り出された移送対象の前記新燃料集合体を収納する可搬の移送用ラックと、前記燃料プール内の前記移送対象の新燃料集合体のつかみおよび離しが可能に形成された新燃料集合体つかみ具を有し、前記移送対象の新燃料集合体を前記移送用ラックに移送する新燃料揚重装置と、前記原子炉建屋の外部に設けられて、前記移送対象の新燃料集合体が収納された状態の前記移送用ラックをつかみおよび離しが可能に形成されたラックつかみ具を有し、前記移送用ラックを前記原子炉建屋の前記上部の開口を経由して屋外に搬出するラック揚重装置と、を備え、前記新燃料揚重装置は、前記新燃料集合体つかみ具近傍に取り付けられて前記新燃料集合体つかみ具による前記移送対象の新燃料集合体のつかみおよび離しの状況を撮影可能な新燃料用カメラを有し、前記ラック揚重装置は、ラック用フック近傍に取り付けられて前記ラック用フックによる前記移送用ラックのつかみおよび離しの状況を撮影可能なラック用カメラを有する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の実施形態によれば、被ばく低減を図りながら、短期間で新燃料集合体の移送作業を準備し移送作業を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態に係る新燃料移送設備の構成を示す原子炉建屋内外の立断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る新燃料移送設備の移送対象である新燃料集合体を示す縦断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る新燃料移送方法における手順を示すフロー図である。
【図４】第２の実施形態に係る新燃料移送方法における手順を示すフロー図である。
【図５】第３の実施形態に係る新燃料移送設備の構成を示す原子炉建屋内外の立断面図である。
【図６】第４の実施形態に係る新燃料移送設備の構成を示す原子炉建屋内外の立断面図である。
【図７】第４の実施形態に係る新燃料移送方法における新燃料揚重装置設置ステップの手順を示すフロー図である。
【図８】第５の実施形態に係る新燃料移送設備の構成を示す原子炉建屋内外の立断面図である。
【図９】第５の実施形態に係る新燃料移送方法における手順を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る新燃料移送方法および新燃料移送設備について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００２０】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る新燃料移送設備の構成を示す原子炉建屋内外の立断面図である。また、図２は、第１の実施形態に係る新燃料移送設備の移送対象である新燃料集合体を示す縦断面図である。
【００２１】
原子炉建屋１０内には、図示しない原子炉圧力容器と、これに隣接して図示しない使用済燃料集合体を貯蔵する燃料プール１１が設けられている。燃料プール１１内には、図示しない炉心に装荷するための新燃料集合体１３も保管されている。原子炉建屋１０の屋根は、たとえば、事故等によって、原子炉建屋上部開口１０ａが形成されている。
【００２２】
新燃料移送設備１００は、燃料プール１１に貯蔵されている新燃料集合体１３を、原子炉建屋１０外に移送するための設備である。新燃料移送設備１００は、移送用ラック２０、新燃料揚重装置３０およびラック揚重装置４０を有する。図１は、後述する新燃料移送方法における新燃料集合体の移送を行うステップにおける状態を示したものである。
【００２３】
図１に示すように、新燃料揚重装置３０は、原子炉建屋１０の操作床（オペレーションフロア）１４上に設けられる。新燃料揚重装置３０は、新燃料揚重装置本体３１、操作卓３３および新燃料用カメラ３４を有する。新燃料揚重装置本体３１は、その先端に設けられた新燃料集合体つかみ具３２を有する。新燃料集合体つかみ具３２は、新燃料揚重装置本体３１上に設けられた操作卓３３においての操作によって、新燃料集合体１３の上部タイプレート１３ａをつかみ、かつ離すことが可能なように形成されている。
【００２４】
新燃料集合体つかみ具３２は、新燃料集合体１３の上部タイプレート１３ａのつかみ後のつかみ状態からの逸脱を防止するための、図示しないロック機構を有する。すなわち、操作卓３３での操作によって、新燃料集合体つかみ具３２が新燃料集合体１３の上部タイプレート１３ａをつかんだ後に、同じく操作卓３３での操作によって、ロック機構が働き新燃料集合体つかみ具３２はつかみ状態から外れない状態となる。または、ロック機構は、上部タイプレート１３ａのつかみ状態に移行した際に自動でロックを行う構成であってもよい。
【００２５】
なお、ロック機構を二重に設けてもよい。この場合、ロック機構の一方が故障状態の時に、新燃料集合体つかみ具３２が誤動作して上部タイプレート１３ａをつかんだ状態から離す状態に移行しようとした場合でも、つかみ状態を維持することになり、新燃料集合体つかみ具３２が新燃料集合体１３を吊り落とすことはない。
【００２６】
新燃料用カメラ３４は、新燃料揚重装置本体３１の先端近傍に取り付けられて、新燃料集合体つかみ具３２による新燃料集合体１３のつかみおよび離しの動作および新燃料集合体つかみ具３２およびつかんでいる新燃料集合体１３の周囲の状態を確認できるように映像を撮影する。新燃料用カメラ３４からの映像出力は操作卓３３に表示される。
【００２７】
新燃料揚重装置本体３１のアーム３１ａは、旋回が可能である。また、新燃料揚重装置３０が原子炉建屋１０の操作床１４上に設けられている状態で、アーム３１ａは、燃料プール１１内の燃料プール内ラック１２に収納されている新燃料集合体１３の鉛直上方にアクセスするために十分な長さを有している。また、新燃料揚重装置本体３１は、この位置のアーム３１ａの角度で新燃料集合体１３を吊った状態を維持するのに十分な揚重能力を有している。後述する移送用ラック２０の設置される位置に対しても同様に、アーム３１ａがアクセス可能であり、かつ新燃料揚重装置本体３１は十分な揚重能力を有している。
【００２８】
なお、新燃料揚重装置本体３１としては、ジブクレーンのように旋回して移送する方式の例を示したが、これに限定されない。燃料プール内ラック１２に収納されている新燃料集合体１３の鉛直上方および移送用ラック２０にアクセス可能で揚重能力も確保できれば、たとえば、ビームを設けて、このビーム上のホイストを遠隔操作により新燃料集合体１３および移送用ラック２０の上方に移動し、遠隔操作により新燃料集合体つかみ具３２を上下させることによって、取扱い、移送する方式でもよい。
【００２９】
移送用ラック２０は、可搬式であり、複数の新燃料集合体１３を収納可能である。移送用ラック２０は、下部に水受け用のパン（図示しない）およびパンからの排水ライン（図示しない）を有する。移送用ラック２０は、新燃料揚重装置３０が、移送してきた移送対象の新燃料集合体１３を移送用ラック２０内の所定の場所に置いた後に離すことによって、そのまま移送用ラック２０内に新燃料集合体１３が収納されることになるように形成されている。
【００３０】
移送用ラック２０には、ラック揚重装置４０が取り扱えるように、吊り耳２１が設けられている。なお、移送用ラック２０は、放射線遮へい用の部材が取り付けられていない軽量なものとする。移送用ラック２０は、原子炉建屋上部開口１０ａ、すなわち原子炉建屋１０の天井にあいている原子炉建屋上部開口１０ａの鉛直下方に仮置きされる。なお、移送用ラック２０は、原子炉建屋上部開口１０ａを鉛直上下方向に通過できる大きさに形成されている。
【００３１】
ラック揚重装置４０は、ラック揚重装置本体４１、操作卓４３およびラック用カメラ４４を有する。ラック揚重装置本体４１は、その先端に設けられているラックつかみ具４２を有する。ラックつかみ具４２は、ラック揚重装置本体４１に設けられた操作卓４３においての操作によって、移送用ラック２０をつかみ、かつ離すことが可能なように形成されている。また、ラックつかみ具４２は、原子炉建屋上部開口１０ａを鉛直上下方向に通過できる大きさに形成されている。ラック用カメラ４４は、ラック揚重装置本体４１の先端近傍に取り付けられて、ラックつかみ具４２による移送用ラック２０のつかみおよび離し動作、およびラックつかみ具４２およびつかんでいる移送用ラック２０の周囲の状態を確認できるように映像を撮影する。ラック用カメラ４４からの映像出力は操作卓４３に表示される。
【００３２】
ラック揚重装置本体４１は、原子炉建屋１０外の地表面１５に設置される。ラック揚重装置本体４１のアーム４１ａは、旋回が可能である。また、ラック揚重装置４０が地表面１５に設けられている状態で、アーム４１ａは、原子炉建屋１０の操作床１４上に置かれている移送用ラック２０の鉛直上方にアクセスするために十分な長さを有している。また、ラック揚重装置本体４１は、この位置のアーム４１ａの角度で移送用ラック２０を吊った状態を維持するのに十分な揚重能力を有している。また、移送用ラック２０を荷おろしする位置に対しても同様に、アーム４１ａがアクセス可能であり、かつラック揚重装置本体４１は十分な揚重能力を有している。
【００３３】
ラック揚重装置本体４１は、たとえば、地表面１５上に設けられた図示しない仮の基礎台上のジブクレーンなどでもよい。また、ラック揚重装置本体４１の設置場所は、原子炉建屋１０外の地表面１５には限定されない。原子炉建屋１０外であって、移送用ラック２０および移送用ラック２０の移送先へのアクセス性および揚重能力が確保できれば、たとえば、タワークレーンを他の建屋の屋上に設置することなどでもよい。
【００３４】
図３は、第１の実施形態に係る新燃料移送方法における手順を示すフロー図である。
【００３５】
準備段階として、ラック揚重装置４０を原子炉建屋１０外に設置する（ステップＳ０１）。新燃料揚重装置３０を原子炉建屋１０内の操作床１４上に設置する（ステップＳ０２）。また、ステップＳ０２の後に、移送用ラック２０を、原子炉建屋１０内の操作床１４上に設置する（ステップＳ０３）。移送用ラック２０の設置位置は、原子炉建屋上部開口１０ａの直下とする。なお、新燃料揚重装置３０および移送用ラック２０の原子炉建屋１０内への搬入のためにラック揚重装置４０を使用する場合は、ステップＳ０１を、ステップＳ０２およびステップＳ０３の前に実施する必要がある。
【００３６】
ステップＳ０１、ステップＳ０２およびステップＳ０３の後に、燃料プール１１内の燃料プール内ラック１２内に鉛直方向に直立した状態で保管されている新燃料集合体１３を燃料プール１１から取り出し、原子炉建屋１０外への移送を行う。
【００３７】
まず、新燃料揚重装置３０のアーム３１ａの先端を燃料プール１１内の燃料プール内ラック１２に仮置きされている新燃料集合体１３の直上に移動させる。新燃料集合体１３の直上に到達したら、操作卓３３に表示される新燃料用カメラ３４の映像を見ながら、新燃料集合体つかみ具３２を下ろし、新燃料集合体つかみ具３２の位置の調整を行い、新燃料集合体つかみ具３２によって移送対象の新燃料集合体１３をつかむ（ステップＳ０４）。
【００３８】
ステップＳ０４の後に、移送対象の新燃料集合体１３をつかんで鉛直方向に吊り下げた状態のまま新燃料集合体つかみ具３２を巻き上げる。巻き上げる高さは、移送用ラック２０の上方にアクセスしたときに、移送対象の新燃料集合体１３の下端と移送用ラック２０の上端の間に十分な距離が確保できる高さであり、かつ、他に設置されている物と干渉しない高さである。必要な高さにまで巻き上げた後に、アーム３１ａの先端を移送用ラック２０の鉛直上方に移動する。移送用ラック２０の鉛直上方に移動した後に、移送対象の新燃料集合体１３をつかんだ状態のまま新燃料集合体つかみ具３２を、新燃料集合体１３が移送用ラック２０内の所定の位置に到達するまで、下降させる。新燃料集合体１３が移送用ラック２０内の所定の位置に到達し、鉛直方向に直立した状態で移送用ラック２０内に収納されたら、新燃料集合体１３を新燃料集合体つかみ具３２から離す（ステップＳ０５）。なお、離しは、新燃料集合体つかみ具３２のロック機構を解除した上で行う。
【００３９】
以上のステップＳ０５は、操作卓３３での操作により行われる。なお、操作卓３３での操作は、新燃料用カメラ３４から送信され操作卓３３に表示される新燃料集合体つかみ具３２まわりの映像を確認しながら行われる。ステップＳ０５は、移送用ラック２０に所定の本数の移送対象の新燃料集合体１３が収納されるまで、繰り返し行われる。
【００４０】
新燃料集合体１３が移送用ラック２０内の所定の位置に収納した状態で、新燃料集合体１３に付着した放射性物質を含むプール水を除去する（ステップＳ０６）。新燃料集合体１３に付着したプール水は、移送対象の新燃料集合体１３が直立状態で移送用ラック２０まで移送されてくる間にも主に燃料プール１１のプール水上に滴下し、付着量は減少する。移送用ラック２０内でも新燃料集合体１３は直立状態であるので、新燃料集合体１３に付着しているプール水の除去は、付着したプール水新燃料集合体から滴下し、あるいは表面を下方に移動し、移送用ラック２０の下部に設けられた水受け用のパンに到達し、パンから排水ラインを通じて排出されるまでの時間を確保することにより行う。
【００４１】
なお、移送用ラック２０の近傍に洗浄水のラインを設けて、さらに、移送用ラック２０の外部から洗浄水をかけることによって、プール水を除去してもよい。また、移送用ラック２０の近傍に放射線測定器を設けて、プール水が十分除去されたか否かを移送用ラック２０からの放射線の測定結果で判定するステップを加えてもよい。
【００４２】
ステップＳ０６の後に、ラック揚重装置４０のラックつかみ具４２を、原子炉建屋上部開口１０ａを通して、移送用ラック２０まで下降させる。操作卓４３に表示されるラック用カメラ４４の映像を見ながら、ラックつかみ具４２を下し、ラックつかみ具４２の位置の調整を行い、ラックつかみ具４２によって移送用ラック２０をつかむ。
【００４３】
なお、ラック揚重装置本体４１に図示しないフックを設けて、このフックでラックつかみ具４２吊り下げ用のワイヤを吊るようにしてもよい。移送用ラック２０を操作床１４上に吊り込む前にラックつかみ具４２と吊り耳２１は接続された状態となって、移送用ラック２０が操作床１４上に吊り込まれるので、ラックつかみ具４２が吊り耳２１をつかんだ状態で、ラックつかみ具４２をフックから外して、ラックつかみ具４２およびワイヤを、新燃料集合体１３の移送作業の邪魔にならない位置に退避させることでもよい。この場合は、移送用ラック２０の吊り上げごとにラックつかみ具４２の位置合わせを行う必要はなくなる。
【００４４】
移送用ラック２０をつかんだ状態で、ラックつかみ具４２を、原子炉建屋上部開口１０ａの上方まで吊り上げる。周囲との干渉の生じない状態まで吊り上げたら、移送用ラック２０を所定の場所に吊り下ろす（ステップＳ０７）。ここで、所定の場所とは、移送用ラック２０を原子力発電所外に移送するための車両の荷台、あるいは、原子炉建屋１０外に移送するまでの間、仮置きする場所等である。
【００４５】
以上のステップＳ０７は、操作卓４３での操作により行われる。なお、操作卓４３での操作は、ラック用カメラ４４から送信され操作卓４３に表示されるラックつかみ具４２まわりの映像を確認しながら行われる。
【００４６】
移送用ラック２０は遮へい機能を有しないため、従来の移送キャスクに比べて軽量化が可能である。たとえば、２０体の燃料集合体を収納可能な従来の移送キャスクの重量は１００トン程度に対して、本実施形態による移送用ラック２０の重量は、１０トン程度と想定される。
【００４７】
以上のような本実施形態による新燃料移送方法および新燃料移送設備においては、原子炉建屋１０内での準備作業は少なく、新燃料集合体１３の移送作業の準備のための期間は大幅に短縮することができる。
【００４８】
また、本実施形態による新燃料移送方法および新燃料移送設備においては、燃料プール内ラック１２内に仮置きされた新燃料集合体１３の原子炉建屋１０外への移送を、２段階に分けて実施している。第１の段階は、原子炉建屋１０内における燃料プール内ラック１２から原子炉建屋１０の操作床１４上に仮置きされた移送用ラック２０への１体ずつの移送である。また、第２の段階は、移送用ラック２０に収納された複数の新燃料集合体１３の原子炉建屋１０内から原子炉建屋１０外への一括した移送である。
【００４９】
燃料プール１１内の燃料プール内ラック１２には、図示しない使用済燃料も貯蔵されている場合が多い。燃料プール内ラック１２へのアクセス、燃料プール１１の上方での新燃料集合体１３の移送を、たとえば原子炉建屋１０の外部に設けられた揚重装置によって直接行い、一挙に燃料プールから原子炉建屋１０外に移送することも効率の点からは考えられる。しかしながら、たとえば新燃料集合体１３を使用済燃料上に落下させて使用済燃料を傷つけるような事象の発生の可能性を極力低減させる必要がある。第１の段階として、燃料プール１１からの取り出し、移送を原子炉建屋１０内で行うことによって、原子炉建屋１０外の風などの影響を受けることがなく実施できる。また、１体ずつ行うことによって、万が一の影響の大きさを最小にすることができる。
【００５０】
また、第２の段階においても、移送用ラック２０を、遮へい材を有さない軽量なラックとし、かつ、プール水を除去した上で、原子炉建屋１０外に移送することによって、周囲環境への影響、作業関係者への影響を低減させることができる。
【００５１】
また、作業が基本的に遠隔操作によって行われることにより、作業関係者が受ける被ばく量が抑制される。この結果、作業関係者の被ばく量に起因する作業時間の大幅な制限から開放され、新燃料の搬出に要する期間を短縮することができる。
【００５２】
以上のように、被ばく低減を図りながら、短期間で新燃料集合体１３の移送作業を準備でき、また短期間で移送作業を実施することができる。
【００５３】
［第２の実施形態］
図４は、第２の実施形態に係る新燃料移送方法における手順を示すフロー図である。本実施形態は、第１の実施形態の変形である。
【００５４】
第１の実施形態では、ステップＳ０６で、移送対象の新燃料集合体１３が移送用ラック２０に収納されている状態で、新燃料集合体１３に付着しているプール水の除去を行っている。一方、第２の実施形態においては、移送対象の新燃料集合体１３が新燃料揚重装置３０によってつかまれたステップＳ０４の後であって、ステップＳ０５で当該新燃料集合体１３が移送用ラック２０内に収納される前に、新燃料集合体１３に付着しているプール水の除去を行う（ステップＳ１１）。
【００５５】
すなわち、移送対象の新燃料集合体１３が新燃料揚重装置３０によってつかまれた状態で、燃料プール１１のプール水面の上方にあるときに、この新燃料集合体１３を洗浄する。なお、洗浄は、たとえば、新燃料揚重装置本体３１にそのアーム３１ａの先端まで図示しないホースを沿わせて、水源から遠隔操作によって洗浄水を放出させることで可能である。
【００５６】
本実施形態によれば、移送対象の新燃料集合体１３を１体ずつ洗浄することによって、複数本を外部から洗浄する場合に比べて洗浄効率がよく洗浄水が少なくて済む。また、移送用ラック２０に収納される時点で各新燃料集合体１３が洗浄されていることから、移送用ラック２０の汚染が大幅に低減され、環境への影響、作業関係者への影響をさらに低減させることができる。
【００５７】
［第３の実施形態］
図５は、第３の実施形態に係る新燃料移送設備の構成を示す原子炉建屋内外の立断面図である。本実施形態は、第１の実施形態の変形である。本実施形態における新燃料移送設備１００は、遠隔操作部５０を有する。
【００５８】
遠隔操作部５０は、原子炉建屋１０の外部の作業関係者が操作しやすい場所に設置されている。遠隔操作部５０は、操作しやすい箇所に取り付けられた操作卓３３および操作卓４３を有している。
【００５９】
このように構成された本実施形態においては、ラック揚重装置４０および新燃料揚重装置３０を設置した後の移送作業は、遠隔操作部５０にて行うことができ、作業関係者の被ばく量を低減することができる。
【００６０】
［第４の実施形態］
図６は、第４の実施形態に係る新燃料移送設備の構成を示す原子炉建屋内外の立断面図である。本実施形態は第１の実施形態および第３の実施形態の変形である。
【００６１】
本実施形態による新燃料移送設備１００においては、新燃料揚重装置３０は、新燃料揚重装置遠隔駆動制御部３６を有する。新燃料揚重装置本体３１は、新燃料揚重装置駆動部３５を有する。ラック揚重装置４０は、ラック揚重装置遠隔駆動制御部４７を有する。また、ラック揚重装置本体４１は、ラック揚重装置駆動部４６を有する。また、操作床１４を見渡せる位置にエリア用カメラ３９が設けられている。また、第３の実施形態と同様に、新燃料移送設備１００は、遠隔操作部５０を有する。
【００６２】
操作卓３３および操作卓４３は、遠隔操作部５０内の上部に設けられている。また、ラック揚重装置遠隔駆動制御部４７および新燃料揚重装置遠隔駆動制御部３６は、遠隔操作部５０の内部に設けられている。遠隔操作部５０は、原子炉建屋１０の外部に設置されている。新燃料揚重装置遠隔駆動制御部３６から新燃料揚重装置駆動部３５への指令の発信操作等は操作卓３３で行う。また、ラック揚重装置遠隔駆動制御部４７からラック揚重装置駆動部４６への指令の発信操作等は操作卓４３で行う。
【００６３】
新燃料揚重装置遠隔駆動制御部３６からの指令によって、新燃料揚重装置駆動部３５が動き新燃料揚重装置本体３１が移動する。新燃料揚重装置本体３１の移動する状況は、原子炉建屋１０内に設けられたエリア用カメラ３９により撮影され、原子炉建屋１０外に設けられた操作卓３３に表示される。
【００６４】
図７は、第４の実施形態に係る新燃料移送方法における新燃料揚重装置設置ステップの手順を示すフロー図である。以上のように構成された本実施形態においては、新燃料揚重装置本体３１を原子炉建屋１０内の操作床１４上に設置する新燃料揚重装置設置のステップＳ０２（図３、図４）は、以下のような手順で実施することができる。
【００６５】
まず、原子炉建屋１０の外部に新燃料揚重装置本体３１の吊り込み用の揚重機を設置する（ステップＳ２１）。新燃料揚重装置３０は、新燃料集合体１３を１体ずつ取り扱うのみの揚重機であるので、新燃料揚重装置本体３１は比較的軽量である。したがって、吊り込み用の揚重機は、ラック揚重装置４０を兼用してもよい。
【００６６】
ステップＳ２１の後に、吊り込み用の揚重機により、新燃料揚重装置３０を、原子炉建屋上部開口１０ａを経由して原子炉建屋１０の操作床１４上に吊り込む（ステップＳ２２）。原子炉建屋上部開口１０ａを通過する際は、新燃料揚重装置本体３１の先端に取り付けられた新燃料用カメラ３４からの映像を見ながら、吊り込み用の揚重機を操作する。
【００６７】
ステップＳ２２の後に、新燃料揚重装置遠隔駆動制御部３６から、新燃料揚重装置３０の新燃料揚重装置駆動部３５に指令することによって、新燃料揚重装置３０を操作床１４上の望ましい場所および方向に移動させる（ステップＳ２３）。この際、操作卓３３に表示されるエリア用カメラ３９の映像を見ながら、新燃料揚重装置遠隔駆動制御部３６から指令を発する。新燃料揚重装置本体３１の設置は、新燃料揚重装置本体３１の周囲に固定用の支持材を設けることにより行ってもよい。あるいは、たとえば、新燃料揚重装置本体３１が所定の場所に移動を終了した段階で、アウトリガー（図示せず）を張り出してアウトリガーによって着地している状態とすることによって行ってもよい。なお、この際、アウトリガーの底部には、操作床１４上での滑りを防止するような表面を形成する等を行うことが望ましい。
【００６８】
以上のように、本実施形態においては、新燃料揚重装置３０を原子炉建屋１０内の操作床１４上の望ましい場所に設置する際に、新燃料揚重装置３０自身が遠隔操作によって移動することから、原子炉建屋１０内で行う作業関係者の作業が大幅に削減される。
【００６９】
また、新燃料揚重装置本体３１が移動可能であることから、新燃料揚重装置本体３１を燃料プール１１近傍に近づけて燃料プール１１内の新燃料集合体１３をつかんで吊り上げ、新燃料揚重装置３０を移送用ラック２０に近づけながら移送および移送用ラック２０への新燃料集合体１３の吊り下ろしを行うことも可能である。このため、原子炉建屋上部開口１０ａの水平位置が燃料プール１１よりも遠い場合であっても、新燃料揚重装置本体３１のアーム３１ａの長さを、それに伴って長くする必要がなく、新燃料揚重装置３０の揚重能力を適切な範囲に留めることができる。この結果、吊り込み用の新燃料揚重装置３０を吊り込むための揚重機の揚重能力も適切な範囲に留めることができ、かつ、吊り込み作業の負担の増大も抑制できる。
【００７０】
以上のように、本実施形態によって、新燃料集合体１３の移送作業の準備期間を短縮でき、被ばく低減を図ることができる。また、復旧に際しても、短期間で実施することができる。
【００７１】
［第５の実施形態］
図８は、第５の実施形態に係る新燃料移送設備の構成を示す原子炉建屋内外の立断面図である。本実施形態は、第１の実施形態の変形である。
【００７２】
本実施形態における新燃料移送設備１００では、新燃料揚重装置３０を、基本的にラック揚重装置４０で兼用している。ただし、新燃料移送設備１００は、新燃料集合体１３を取り扱う新燃料集合体つかみ具３２、および移送用ラック２０を取り扱うラックつかみ具４２を有する。ここで、新燃料揚重装置３０を兼用するラック揚重装置を、兼用揚重装置９０と呼ぶ。兼用揚重装置９０は、兼用揚重装置本体９１、アーム９１ａ、操作卓９３および対象用カメラ９４を有する。また、原子炉建屋１０内エリアの作業を確認できるエリア用カメラ４５が、原子炉建屋１０に設けられている。
【００７３】
兼用揚重装置本体９１の先端部、すなわちアーム９１ａの先端から下方に延びるたとえばワイヤなどの延長部の先端には、結合機構９５が取り付けられている。結合機構９５は、遠隔操作によって、新燃料集合体つかみ具３２との結合および離脱が可能なように形成されている。また、結合機構９５は、遠隔操作によって、ラックつかみ具４２との結合および離脱が可能なように形成されている。
【００７４】
新燃料集合体つかみ具３２およびラックつかみ具４２は、原子炉建屋１０内の操作床１４上に設置されたツールラック６０の上面に、結合機構９５と結合可能な方向にそれぞれ置かれている。結合可能な方向は、新燃料集合体つかみ具３２およびラックつかみ具４２のそれぞれについて、図８に示すように対象物を取り扱う際の方向である。
【００７５】
本実施形態は、原子炉建屋１０の原子炉建屋上部開口１０ａが、燃料プール１１中の移送対象の新燃料集合体１３の上方、および操作床１４上の移送用ラック２０の仮置き場所の上方に存在し、かつ、これらの原子炉建屋上部開口１０ａが互いにつながっている場合に適用可能である。
【００７６】
図９は、第５の実施形態に係る新燃料移送方法における手順を示すフロー図である。本第５の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、移送対象の新燃料集合体１３を１本ずつ燃料プール１１から移送用ラック２０に移送する第１の段階と、複数の新燃料集合体１３を収納した移送用ラック２０を移送する第２の段階の２つの段階に分かれている。ただし、第１の段階、第２の段階のいずれの段階においても、兼用揚重装置９０を用いる点が異なる。
【００７７】
まず、兼用揚重装置９０を原子炉建屋１０外に設置する（ステップＳ３１）。ステップＳ３１の後に、移送用ラック２０を原子炉建屋１０内の操作床１４上に設置する（ステップＳ０３）。この後、燃料プール１１中の移送対象の新燃料集合体１３を兼用揚重装置９０によりつかむ（ステップＳ３４）。ステップＳ３４の後に、兼用揚重装置９０によりつかんだ移送対象の新燃料集合体１３を移送用ラック２０まで移送する。移送用ラック２０に新燃料集合体１３を収納して新燃料集合体１３を離す（ステップＳ３５）。移送用ラック２０内の新燃料集合体１３に付着したプール水を移送用ラック２０内から除去する（ステップＳ０６）。
【００７８】
ステップＳ０６の後に、結合機構９５から新燃料集合体つかみ具３２を離し、結合機構９５にラックつかみ具４２を結合させる（ステップＳ３８）。ステップＳ３８の後に、兼用揚重装置９０により、移送用ラック２０を移送対象の新燃料集合体１３とともに原子炉建屋１０の外部に移送する（ステップＳ３７）。ここで、ステップＳ３１、Ｓ３４、Ｓ３５およびＳ３７はそれぞれ、第１の実施形態におけるステップＳ０１、Ｓ０４、Ｓ０５およびＳ０７に対応している。
【００７９】
以上のような本実施形態の場合は、兼用揚重装置９０によって直接、燃料プール１１中の移送対象の新燃料集合体１３を取り扱うことから、特にこの段階、すなわち、ステップＳ３５においては、風速等に十分注意して行う。
【００８０】
本実施形態では、第１の実施形態と異なり、新燃料揚重装置３０を原子炉建屋１０内に搬入して設置するステップがないことから、さらに準備期間を短縮することができる。
【００８１】
［その他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。例えば、第２の実施形態の特徴を、第３ないし第５の実施形態と組み合わせてもよい。さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８２】
１０…原子炉建屋、１０ａ…原子炉建屋上部開口、１１…燃料プール、１２…燃料プール内ラック、１３…新燃料集合体、１３ａ…上部タイプレート、１４…操作床、１５…地表面、２０…移送用ラック、２１…吊り耳、３０…新燃料揚重装置、３１…新燃料揚重装置本体、３１ａ…アーム、３２…新燃料集合体つかみ具、３３…操作卓、３４…新燃料用カメラ、３５…新燃料揚重装置駆動部、３６…新燃料揚重装置遠隔駆動制御部、３９…エリア用カメラ、４０…ラック揚重装置、４１…ラック揚重装置本体、４１ａ…アーム、４２…ラックつかみ具、４３…操作卓、４４…ラック用カメラ、４５…エリア用カメラ、４６…ラック揚重装置駆動部、４７…ラック揚重装置遠隔駆動制御部、５０…遠隔操作部、６０…ツールラック、９０…兼用揚重装置、９１…兼用揚重装置本体、９１ａ…アーム、９３…操作卓、９４…対象用カメラ、９５…結合機構、１００…新燃料移送設備
【図１】
2015165209.tif 000003
【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】
2015165209.tif 000008
【図７】
2015165209.tif 000009
【図８】
2015165209.tif 000010
【図９】
2015165209.tif 000011