(57)【要約】【課題】燃料集合体及び炉内構造物の取替作業を短時間で行い得る原子力燃料取替装置を提供すること。【解決手段】原子炉圧力容器１５の上方に設けられた軌道１８上を走行する走行台車及びこの走行台車上で前記軌道と直交方向に移動する横行台車、この横行台車から吊り下げられた多段伸縮式マスト１，２に取り付けられ、前記圧力容器に対する燃料集合体１３の挿入、及び取出しを行う燃料掴み具９を有し、燃料集合体を前記原子炉圧力容器に装填し、取出すようにした原子炉燃料取替装置において、前記多段伸縮式マストを、上側マスト部１ａ，１ｂ，１ｃ…及び下側マスト部２ａ，２ｂ，２ｃ…による上下２部構成とし、前記上側マスト部は、前記下側マスト部をガイドすることにより前記燃料掴み具を昇降させることを特徴とする原子炉燃料取替装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器の上方に設けられた軌道上を走行する走行台車及びこの走行台車上で前記軌道と直交方向に移動する横行台車、この横行台車から吊り下げられた多段伸縮式マストに取り付けられ、前記圧力容器に対する燃料集合体の挿入及び取出しを行う燃料掴み具を有し、燃料集合体を前記原子炉圧力容器に装填し、取出すようにした原子炉燃料取替装置において、
前記多段伸縮式マストを、上側マスト部及び下側マスト部による上下２部構成とし、
前記上側マスト部は、前記下側マスト部をガイドすることにより前記燃料掴み具を昇降させることを特徴とする原子炉燃料取替装置。
【請求項２】
請求項１記載の原子炉燃料取替装置において、
前記上側マスト部及び下側マスト部は、それぞれ複数のマスト段を一時的に固定することにより構成されるようにした原子炉燃料取替装置。
【請求項３】
請求項２記載の原子炉燃料取替装置において、
前記上側マスト部及び下側マスト部におけるマスト段の一時的固定は、前記マスト段の各々を貫通するピンを差し込むことにより行う原子炉燃料取替装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沸騰水型原子力発電所における原子炉と燃料プール等との間での原子力燃料移動等のために設けられる原子力燃料取替装置に係り、とくに燃料集合体及び炉内構造物の取替え作業をより短時間で行うことができるように構成した原子力燃料取替装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の燃料取替装置は、原子炉圧力容器上をそれぞれ縦、横に走行する走行台車及び横行台車に、先端に燃料掴み具を設けた多段伸縮式マストを吊り下げた構成とし、両台車を移動させかつマストを伸縮させて燃料集合体の取替を行っている。
【０００３】
そして、この燃料取替装置は、図１０に示すように、径の異なる複数の中空円筒形のマスト段２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅが同心状に配置されて入れ子式構造とされ伸縮自在に構成されたマストと、このマストの最下段に設けられた燃料掴み具９と、この燃料掴み具９及びマスト段２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを一緒に昇降させるワイヤロープ３と、このワイヤロープ３を巻き取るワイヤ巻取りドラム４とによって構成された燃料吊上装置を有する。
【０００４】
この燃料取替装置は、マストの伸縮を行う際にマスト段同士が当接するから衝撃を発生する。この衝撃はできるだけ緩和する必要があり、そのために、マスト段同士の継目部には、特許文献１及び特許文献２に見られるような衝撃緩衝装置２１を設けている。また、衝撃緩衝のために、多段伸縮マストの全段を同時に伸縮可能としたものも提案されている（特許文献３）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６２−２０９３９１号公報
【特許文献２】
特開２００１−１３２２９０号公報
【特許文献３】
特開平１０−１３２９８６号公報
【０００６】
【発明が解決すべき課題】
しかしながら、これらの緩衝装置を設けても、最高速度でマスト段同士が強く当った時の衝撃を完全に中和させることはできない。このため、マスト段の継目部では減速して昇降し、発生する衝撃を減らすようにしている。この減速は、各マスト段の継目同士が当接し合いそうになる毎に何度も行う必要があり、その結果、全体の昇降時間が長くなるという問題がある。
【０００７】
本発明は上述の点を考慮してなされたもので、燃料集合体及び炉内構造物の取替作業をより短時間で行い得る原子力燃料取替装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため、本発明では、
原子炉圧力容器の上方に設けられた軌道上を走行する走行台車及びこの走行台車上で前記軌道と直交方向に移動する横行台車、この横行台車から吊り下げられた多段伸縮式マストに取り付けられ、前記圧力容器に対する燃料集合体の挿入、及び取出しを行う燃料掴み具を有し、燃料集合体を前記原子炉圧力容器に装填し、取出すようにした原子炉燃料取替装置において、前記多段伸縮式マストを、上側マスト部及び下側マスト部による上下２部構成とし、前記上側マスト部は、前記下側マスト部をガイドすることにより前記燃料掴み具を昇降させることを特徴とする原子炉燃料取替装置、
を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る第１の実施例の構成を示している。この図１では、燃料取替装置１０が、燃料貯蔵プール１１内に設置されている燃料ラック１２から燃料集合体１３を吊り上げて原子炉ウェル１４まで移動し、原子炉ウェル１４内に設置された原子炉圧力容器１５の内部にある炉心１６まで燃料集合体１３を吊り下ろした状態を示している。そして、図１において、燃料取替装置１０は、オペレーションフロア１７上に敷設した走行台車用ガイドレール１８上を走行するようになっている。
【００１０】
図２に、図１に示した燃料取替装置１０の斜視図を示す。燃料取替装置１０は、大別すると、走行台車用ガイドレール１８上を走行する走行台車１０ａと、この走行台車１０ａ上に設置された横行台車用ガイドレール１０ｂ上を横行する横行台車１０ｃと、さらに横行台車１０ｃ上に設置された伸縮マスト部１，２と、これらを制御する主制御装置１０ｄとから構成されている。
【００１１】
図１および図２により、本発明の第１の実施例について説明する。この実施例において、燃料取替装置１０のマストは、上側マスト部１及び下側マスト部２により構成された伸縮自在のマストであり、上側マスト部１をガイドとして下側マスト部２を昇降させることができる構造となっており、下側マスト部２の先端には燃料集合体１３の掴み／放しを行う燃料掴み具９が設けられている。そして、下側マスト部２又は燃料掴み具９には、燃料集合体を旋回させるための旋回装置を内蔵してもよい。
【００１２】
マストは、その断面形状を、中空円筒、中空□型、中空△型、コの字型とすることができ、主に板材若しくはトラス構造によって構成される。
【００１３】
図３は、本発明に係る第２の実施例の要部を示している。この実施例では、上側マスト部及び下側マスト部がともにマスト段を連結する構成となっている。そして、上側マスト部１は、マスト段１ａ，１ｂにより構成され、下側マスト部２はマスト段２ａ，２ｂにより構成されている。
【００１４】
また、各マスト段１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂにより構成されるマストは、伸縮自在とするため、２段目より下方の全ての段１ｂ，２ａ，２ｂを、最上部にある１段目のマスト段１ａの中に収納することができる構造となっている。
【００１５】
そして、燃料集合体１３を取り扱う際に、マスト段１ａ，１ｂを連結して上側マスト部として、またマスト段２ａ，２ｂを連結して下側マスト部として使用する。
【００１６】
図４は、図３に示した実施例における、４段式のマスト段１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの各縦断面を示しており、マスト段１ａが一番上に配置され、以下順に、マスト段１ｂ，２ａ，２ｂと下側に向かって配置された構成である。マスト段１ａ，１ｂは上側の２段を構成し、燃料取替作業を行わないときには、マスト段１ｂはマスト段１ａの内側に収納される。
【００１７】
マスト段１ａ，１ｂの伸縮は、マスト段１ｂに接続されたワイヤロープ３ａを送り出し／巻き取ることにより行う。ワイヤロープは、ラック・ピニオン機構、チェーン機構等に替えて昇降を行うようにしてもよい。
【００１８】
マスト段２ａ，２ｂは下側マスト部の２段を構成し、燃料取扱作業を行わないときにはマスト段２ｂはマスト段２ａの内側に収納され、折り畳まれたマスト段２ａ，２ｂはマスト段１ａ，１ｂの内側に収納することができる。
【００１９】
そして、マスト段２ｂには、燃料集合体１３の掴み／放しを行う燃料掴み具９が設けられている。このマスト段２ｂ又は燃料掴み具９には、燃料集合体１３を旋回する旋回装置を内蔵してもよい。
【００２０】
また、マスト段２ｂには、上から吊り下げられたワイヤロープ３ｂ，３ｃが連結されており、そのワイヤロープ３ｂ，３ｃを巻き取るワイヤ巻取りドラム４ｂにより、マスト段２ａ，２ｂの昇降が行われる。
【００２１】
マスト段１ａ，１ｂの内壁、若しくはマスト段２ａ，２ｂの外壁には、マスト段２ａ，２ｂが昇降する際に回転するローラ５を有する。
【００２２】
図５（ａ）ないし（ｃ）は、各マスト段を連結するための構造を説明するものであり、図５（ａ），（ｂ）は全てのマスト段を固定する通しピン６ａについて、また図５（ｃ）は２つのマスト段同士を固定する固定ピン６ｂについて示している。
【００２３】
すなわち、図５（ａ）に示すように、マスト段１ａには、マスト段１ｂ，２ａ，２ｂに設けられた貫通穴を通して全マスト段を固定できる通しピン６ａが設けられ、全てのマスト段を縮めて収納しておくときには、全てのマスト段を貫通させて使用する。すなわち、マスト段１ｂ，２ａ，２ｂにはそれぞれ貫通穴７ａがあり、この貫通穴７ａにマスト段１ａの通しピン６ａを貫通させることができる。
【００２４】
また、図５（ｃ）に示すように、マスト段１ａ，２ａの下部には、固定ピン６ｂ及び貫通穴７ｂを有し、それぞれマスト段１ｂ，２ｂとの連結、固定に使用する。
【００２５】
ここで、第２の実施例における燃料集合体１３（図１）を取扱う際の準備手順を説明する。
（１）最初、マスト段１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂは、通しピン６ａにより全てが連結収納されている。この状態から、マスト段２ｂ分の通しピン６ａを抜き取り、ワイヤ巻取りドラム４ｂを回転させてワイヤ３ｂ、３ｃを送り出す。これにより、マスト段２ｂは下降する。マスト段２ｂが下降し終ったところで、マスト段２ａとマスト段２ｂとを固定ピン６ｂで連結・固定する。
（２）次に、マスト段１ｂを引き出す。マスト段１ｂを固定している通しピン６ａを全て引き抜き、ワイヤ巻取りドラム４ａを回転させてワイヤ３ａを送り出す。これにより、マスト段１ｂは下降する。マスト段１ｂが下降し終ったところで、マスト段１ａとマスト段１ｂとを固定ピン６ｂにより連結・固定する。
（３）そして、マスト段２ａ，２ｂがスムーズに昇降するように、ローラ５をセットする。
以上で、マスト全体の組立が完了し、上下２部に構成されたマストが完成する。
【００２６】
マストの収納は、逆の手順により行うことができる。この状態で、ワイヤ巻取りドラム４ｂを回転させ、ワイヤ３ｂ，３ｃを送り出すことにより、連結、固定されたマスト段２ａ，２ｂ及び燃料掴み具９は燃料集合体１３上まで下降し、燃料集合体１３を掴み／放し作業することが可能である。
【００２７】
燃料掴み具９に掴まれている燃料集合体１３は、マスト段２ｂの内側まで挙げて、原子炉ウェル１４及び燃料プール１１までの水平移動をすることも可能である。その場合、燃料集合体１３の振れ止め機構をマスト段１ｄの内側に設置することにより、燃料集合体１３の振れ止め時間も短縮することができる。
【００２８】
このように構成した原子力燃料取替装置においては、マスト各段の継目部での減速は不要となる。
【００２９】
本発明の燃料取替装置１０では、上側マスト部１及び下側マスト部２の昇降に際して、燃料集合体１３が着座するまでのマストの伸縮行程で衝撃を発生するマストの継目がなくなることから、衝撃緩衝材は不要となる。また、衝撃緩衝のための複雑な機構も不要である。しかも、マストを上側マスト部及び下側マスト部の２本のマスト部で構成することにより、多段マストよりもマスト全体の剛性を高くすることも可能となる。
【００３０】
本発明では、燃料掴み具９に掴まれている燃料集合体１３を、マスト段２ｂの内側まで挙げて原子炉ウェル１４及び燃料プール１１までの水平移動をすることも可能であり、その場合には燃料集合体１３の振れ止め機構をマスト段１ｄの内側に設置することにより、燃料集合体１３の振れ止め時間も省くことができる。
【００３１】
これによって、燃料取替装置１０の走行台車１０ａ、横行台車１０ｃの移動中に燃料集合体１３に発生する振れを抑制し、位置精度の高い燃料集合体１３の移送を可能とする。
【００３２】
更にマストが燃料集合体１３のガイドとして働くため、燃料集合体１３の原子炉ウェル１４内及び燃料貯蔵プール１１内での昇降スピードを上げることも考えられ、燃料取扱時間の短縮効果としては、マスト継目での減速時間を削減する以上の時間短縮効果が期待できる。
【００３３】
次に、図６および図７に示した第３の実施例につき、炉心１６の深さが深く、上側マスト部１と下側マスト部２との継目部が、燃料集合体１３の着座する前に当接してしまう場合への対処について説明する。
【００３４】
図６は、本発明に係る第３の実施例の要部を示す図である。この実施例において、燃料取替装置１０のマスト段１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂにより構成されるマストは伸縮自在であり、全ての段をマスト段１ａの中に収納することができる構造となっている。
【００３５】
そして、燃料集合体１３を取り扱う際には、マスト段１ａ，１ｂ及びマスト段２ａ，２ｂをそれぞれ連結して、２本のマスト部として使用する。そして、マスト段２ｂの内側を燃料掴み具９が昇降する構造となっている。
【００３６】
図７は、図６に示した第３の実施例における各マスト段の断面を示す図である。この第３の実施例のマストにおいて、マスト段２ａ，２ｂの内側を、マスト段１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂとは独立して、燃料掴み具９が昇降する。
【００３７】
燃料吊上装置のマスト段１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂは伸縮自在のマストを構成し、全ての段を１段分のマストの中に収納することができる構造となっている。マストは、断面形状を中空円筒、中空□型、中空△型、コの字型とすることができ、板材若しくはトラス構造から主に構成される。
【００３８】
この図７は、４つのマスト段１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの縦断面を示し、マスト段１ａが一番上に配置され、以下順に１ｂ，１ｃ，１ｄと下側に向かって配置される構成である。マスト段１ａ，１ｂは上側の２段を構成し、燃料取替作業を行わないときには、マスト段１ｂはマスト段１ａの内側に収納される。
【００３９】
マスト段１ａ，１ｂの伸縮は、マスト段１ｂに結合されたワイヤロープ３ａを送り出し／巻き取ることにより行うことができる。これに替えて、ラック・ピニオン機構、チェーン機構等を用いて昇降を行ってもよい。
【００４０】
マスト段２ａ，２ｂは下側の２段を構成し、燃料取扱作業を行わないときにはマスト段２ｂはマスト段２ａの内側に収納され、折り畳まれたマスト段２ａ，２ｂはマスト段１ａ，１ｂの内側に収納される。
【００４１】
マスト段２ａ，２ｂの内側では、マスト段１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂとは独立して昇降できて燃料集合体１３の掴み／放しを行う燃料掴み具９が昇降する。燃料掴み具９には、燃料集合体１３を旋回させる旋回装置を内蔵してもよい。
【００４２】
マスト段２ａ，２ｂには、上から吊り下げられたワイヤロープ３ｄ，３ｅが結合されており、そのワイヤロープ３ｄ，３ｅを巻き取るワイヤ巻取りドラム４ｃによりマスト段２ａ，２ｂが昇降を行う。
【００４３】
マスト段１ａ，１ｂの内壁、若しくはマスト段２ａ，２ｂの外壁には、マスト段２ａ，２ｂが昇降する際に回転するローラ５を有する。
【００４４】
燃料掴み具９は、上から吊り下げられたワイヤロープ３ｆ，３ｇが結合されており、そのワイヤロープ３ｆ，３ｇを巻き取るワイヤ巻取りドラム４ｄにより昇降する。燃料掴み具９の外壁には、マスト段２ａ，２ｂの内側を昇降する際に回転するローラ（図示せず）を有する。
【００４５】
マスト段１ａには、マスト段１ｂ，２ａ，２ｂを通して固定できる通しピン６ａを備え、全てのマスト段を収納しておく場合は、通しピン６ａを全てのマスト段に貫通させ使用する。マスト段１ｂ，２ａ，２ｂには貫通穴７ａがあり、マスト段１ａの通しピン６ａが貫通できる。
【００４６】
マスト段１ａ及びマスト段２ａの下部には固定ピン６ｂ及び貫通穴７ｂを有し、それぞれマスト段１ｂ，２ｂとの連結、固定に使用する。
【００４７】
ここで、燃料集合体を取扱う準備手順を示す。
（１）最初、マスト段１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂは、通しピン６ａにより全てが連結収納されている。この状態からマスト段２ｂ分の通しピン６ａを抜き取り、ワイヤ巻取りドラム４ｃを回転させてワイヤ３ｄ，３ｅを送り出す。これにより、マスト段２ｂは下降する。マスト段２ｂが下降し終ったところで、マスト段２ａ，２ｂを固定ピン６ｂで連結、固定する。
（２）次に、マスト段１ｂを引き出す。マスト段１ｂを固定している通しピン６ａを全て引き抜き、ワイヤ巻取りドラム４ａを回転させてワイヤ３ａを送り出す。これにより、マスト段１ｂは下降する。マスト段１ｂが下降し終ったところで、マスト段１ａとマスト段１ｂとを固定ピン６ｂにより連結・固定する。
（３）マスト段２ａ，２ｂがスムーズに昇降するように、ローラ５をセットする。
これにより、マストの組立が完了し、２段式のマストが完成する。
【００４８】
マストの収納は、逆の手順により行うことができる。
【００４９】
この状態でワイヤ巻取りドラム４ｃを回転させ、ワイヤ３ｄ，３ｅを送り出すことにより、マスト段２ａ，２ｂが、ワイヤ巻取りドラム４ｄを回転させてワイヤ３ｆ、３ｇを送り出す。これにより、燃料掴み具９を燃料集合体１３の位置まで下降し、燃料集合体１３を掴み／放し作業することが可能となる。
【００５０】
この第３の実施例は、第２の実施例の特徴を全て受け継ぐと共に、更に深い炉心１６における燃料集合体１３の取扱をも可能としている。
【００５１】
図８は、本発明に係る第４の実施例の要部を示す図である。この図８において、上側マスト部１及び下側マスト部２は、伸縮自在のマストであり、上側マスト部１をガイドとして下側マスト部２が昇降することのできる構造となっている。
そして、下側マスト部２の先端には、燃料集合体１３の掴み／放しを行う燃料掴み具９が設けられている。下側マスト部２又は燃料掴み具９には、燃料集合体１３を旋回する旋回装置を内蔵してもよい。
【００５２】
上側マスト部１は、折り畳み式のマスト段１ａ，１ｂ，１ｃからなり、また下側マスト部２は折り畳み式のマスト段２ａ，２ｂ，２ｃからなり、使用しないとき、マスト段１ａ，１ｃ，２ａ，２ｃは折り畳んで収納しておくことができる。
【００５３】
そして、使用する際には、折り畳み式のマスト段１ａ，１ｂ，１ｃを１本のマスト１に組み立てる。同様に、折り畳み式のマスト段２ａ，２ｂ，２ｃは、組み立てられて１本のマスト２になる。
【００５４】
この組み立てられた上側マスト部１、下側マスト部２により２部式のマストが構成されると、これら２つのマスト部１，２は継目部同士が当接し合って衝撃を発生することはないから、マストの継目部での減速なしに、燃料集合体１３の昇降を行うことができる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明では、燃料集合体を取扱うときに上下２部式のマストに組み立てることにより、従来の技術で見られたマスト段１つずつの継目における減速が必要なくなり、その結果、１本当たりの燃料集合体を取り扱う時間が短縮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施例の要部を示す図。
【図２】本発明に係る燃料取替装置の斜視図。
【図３】本発明に係る第２の実施例の要部を示す図。
【図４】図３に示した実施例の要部断面を示す図。
【図５】図３に示した実施例に用いるマスト段の連結構造を示すもので、図５（ａ），（ｂ）は通しピンを示す断面図及び斜視図、図５（ｃ）は固定ピンを示す断面図。
【図６】本発明に係る第３の実施例の要部を示す図。
【図７】図６に示した実施例の要部断面を示す図。
【図８】本発明に係る第４の実施例の要部を示す図。
【図９】図９（ａ）ないし（ｅ）は、それぞれ本発明に係るマストの形状例を示す図。
【図１０】従来のマストの形状を示す図。
【符号の説明】
１  上側マスト部
１ａ，１ｂ，１ｃ  マスト段
２  下側マスト部
２ａ，２ｂ，２ｃ  マスト段
３ａ〜３ｇ  ワイヤロープ
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  ワイヤ巻取りドラム
５  ローラ
６ａ  通しピン
６ｂ  固定ピン
７ａ  貫通穴
７ｂ  貫通穴
９  燃料掴み具
１０  燃料取替装置
１０ａ  走行台車
１０ｂ  横行台車用ガイドレール
１０ｃ  横行台車
１０ｄ  主制御装置
１１  燃料貯蔵プール
１２  燃料ラック
１３  燃料集合体
１４  原子炉ウェル
１５  原子炉圧力容器
１６  炉心
１７  オペレーションフロア
１８  走行台車用ガイドレール
２０ａ  マスト（１段目）
２０ｂ  マスト（２段目）
２０ｃ  マスト（３段目）
２０ｄ  マスト（４段目）
２０ｅ  マスト（５段目）
２１  緩衝装置
【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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【図１０】
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