(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力プラント構成機器（２２）を当初の位置から別の位置に移動するための移送機（５６）であって、
移動する当該原子力プラント構成機器（２２）の上方に当該移送機（５６）を配置するためのブリッジ集合体（５８）、
第１の端部を当該ブリッジ集合体（５８）により支持され、当該ブリッジ集合体から当該原子力プラント構成機器（２２）の方向へ下方に延びる固定マスト（６０）、
当該固定マスト（６０）内で伸縮自在な入れ子構造をなし、作業員の制御下で固定マストから延伸したり、当該固定マスト内に引っ込んだりするように構成された可動マスト（６２）、
当該原子力プラント構成機器（２２）から放出される放射線の透過を減らすように構成された外壁と、当該可動マスト（６２）が貫通できる軸方向の中心開口部（１０２）と、上端部（１０４）と、下端部（１０６）とを有するマスト遮蔽キャニスタ（６４）であって、当該マスト遮蔽キャニスタの当該上端部および／または当該可動マストの下端部に、当該可動マストの下端部が当該マスト遮蔽キャニスタの当該上端部から抜けるのを防止する第１のストッパー（６８）が、また、当該固定マスト（６０）または当該マスト遮蔽キャニスタのいずれか一方もしくは両方に、当該マスト遮蔽キャニスタが当該固定マストからあらかじめ決められた距離を超えて移動するのを防止する第２のストッパー（７０）が設けられ、当該マスト遮蔽キャニスタは、当該可動マストから支持された状態で、当該可動マストによって当該固定マストから移動させられるように構成されており、当該マスト遮蔽キャニスタが当該固定マストから当該あらかじめ決められた距離を超えて移動するのを当該第２のストッパーが防止している状態で、当該可動マストの下端部は当該マスト遮蔽キャニスタに対して軸方向に移動可能であり、当該マスト遮蔽キャニスタは少なくとも当該原子力プラント構成機器（２２）の実質的に全長をぴったり覆う寸法を有するマスト遮蔽キャニスタ（６４）、および
当該可動マスト（６２）の下端部に支持され、当該マスト遮蔽キャニスタ（６４）の当該下端部を通して当該原子力プラント構成機器（２２）を把持できるように構成されたグリッパ集合体（８２）
から成る移送機（５６）。
【請求項２】
前記あらかじめ決められた距離が、前記マスト遮蔽キャニスタ（６４）を前記原子力プラント構成機器（２２）の頂部に配置するのに実質的に十分な長さである請求項１の移送機（５６）。
【請求項３】
前記第１のストッパーが、前記マスト遮蔽キャニスタ（６４）の前記上端部（１０４）の前記中心開口部（１０２）の内壁の周りに周方向に支持された第１のローラ一式（７８）より成り、当該第１のローラ一式がその下方で前記可動マスト（６２）の前記下端部の第２のローラ一式（８０）と少なくとも部分的に軸方向および周方向に整列している、請求項１の移送機（５６）。
【請求項４】
前記第２のストッパー（７０）が、第１の端部で前記マスト遮蔽キャニスタ（６４）の前記上端部に取り付けられ、第２の端部で前記固定マスト（６０）に設けたはと目または管（８８）の開口を通して前記固定マストに摺動可能に連結された棒材または線材（８４）であり、当該棒材または線材の第２の端部は当該はと目または管の当該開口よりも大きい、請求項１の移送機（５６）。
【請求項５】
前記マスト遮蔽キャニスタ（６４）が、前記可動マスト（６２）に対するその下方移動は当該マスト遮蔽キャニスタにかかる重力だけで行われ、前記固定マスト（６０）に対するその上方移動は前記可動マストが当該マスト遮蔽キャニスタを引き上げることによって行われるように構成されている、請求項１の移送機（５６）。
【請求項６】
移送台車（９０）を含む請求項１の移送機（５６）であって、
前記原子力プラント構成機器（２２）を第１の位置から第２の位置に移動させるための可動プラットフォーム（９３）、
前記原子力プラント構成機器（２２）を実質的に囲い込む寸法の中心開口部（１００）が、当該中心開口部へのアクセスを提供する開放端部を除いて遮蔽壁システム（９６）によって実質的に完全に取り囲まれた移送台車遮蔽キャニスタ（９２）、および
前記移送台車遮蔽キャニスタを、その内部の前記原子力プラント構成機器（２２）が横倒しの全体的に水平な姿勢から、当該開放端部が実質的に上向きで前記グリッパ集合体（８２）に対向する全体的に垂直な姿勢に、そして再び水平な姿勢に、回転させるために前記可動プラットフォーム（９３）と前記移送台車遮蔽キャニスタ（９２）との間に設けられた回転式連結具（９４）
から成る移送機（５６）。
【請求項７】
前記移送台車遮蔽キャニスタ（９２）の前記中心開口部（１００）が、前記マスト遮蔽キャニスタ（６４）を貫通する前記中心開口部（１０２）と実質的に一致しており、前記グリッパ集合体（８２）が前記マスト遮蔽キャニスタの前記下端部（１０６）を貫通して前記移送台車遮蔽キャニスタの前記中心開口部（１００）内へ延びることにより、前記原子力プラント構成機器（２２）を前記移送台車遮蔽キャニスタ内に配置するように構成されている、請求項６の移送機（５６）。
【請求項８】
前記原子力プラント構成機器（２２）が核燃料集合体である、請求項１の移送機（５６）。
【請求項９】
前記マスト遮蔽キャニスタ（６４）が前記可動マスト（６２）に対して脱着可能な構成であり、対応する寸法の第２の原子力構成機器（２２）を収容できる異なる寸法の第２のマスト遮蔽キャニスタと交換される、請求項１の移送機。
【請求項１０】
請求項１の移送機（５６）によって前記原子力プラント構成機器（２２）を移動する方法であって、
前記移送機（５６）を、前記グリッパ集合体（８２）が、移動する前記原子力プラント構成機器と整列する、前記原子力プラント構成機器（２２）の上方の位置に来るように、ブリッジ集合体（５８）を移動するステップ、
前記マスト遮蔽キャニスタ（６４）が前記可動マスト（６２）から支持されて前記グリッパ集合体（８２）の下方に吊り下げられた状態で前記可動マスト（６２）を下方に移動させるステップ、
前記原子力プラント構成機器が、前記可動マスト（６２）が貫通できる前記中心開口部（１０２）と一直線に並んだ状態で、前記マスト遮蔽キャニスタ（６４）の前記下端部（１０６）を前記原子力プラント構成機器（２２）の上方に支持するステップ、
前記可動マスト（６２）を、前記中心開口部（１０２）を通して降下させるステップ、
前記グリッパ集合体（８２）を前記原子力プラント構成機器（２２）の頂部表面と係合させるステップ、
前記原子力プラント構成機器（２２）が前記中心開口部（１０２）内にある状態で、前記可動マスト（６２）を上昇させ上方に引っ込めるステップ、および
前記ブリッジ集合体（５８）を移動させて、前記原子力プラント構成機器（２２）を新たな場所に位置決めするステップ
から成る方法。
【請求項１１】
請求項１０の方法であって、
前記新たな場所で前記可動マスト（６２）を降下させるステップ、
前記グリッパ集合体（８２）と前記原子力プラント構成機器（２２）との係合を解除するステップ、および
前記可動マスト（６２）を上昇させるステップ
を含む方法。
【請求項１２】
前記新たな場所が、前記原子力プラント構成機器（２２）を輸送するための可動プラットフォーム（９３）を構成する移送台車（９０）であり、当該可動プラットフォームが、前記原子力プラント構成機器を実質的に囲い込む寸法の中心開口部（１００）が、当該中心開口部へのアクセスを提供する開放端部を除いて遮蔽壁システム（９６）によって実質的に完全に取り囲まれた移送台車遮蔽キャニスタ（９２）と、前記移送台車遮蔽キャニスタを、その内部の前記原子力プラント構成機器が横倒しの全体的に水平な姿勢から、前記開放端部が実質的に上向きで前記グリッパ集合体（８２）に対向する垂直な姿勢に、そして再び水平な姿勢に、回転させるために前記可動プラットフォームと前記移送台車遮蔽キャニスタとの間に設けられた回転式連結具（９４）とから成る、請求項１０の方法であって、
当該回転式連結具（９４）を回転させて、前記移送台車遮蔽キャニスタ（９２）を垂直な姿勢にするステップ、
前記マスト遮蔽キャニスタ（６４）を支持しながら前記可動マスト（６２）を降下させて、前記マスト遮蔽キャニスタ（６４）の下端部が前記遮蔽壁システム（９６）の頂部表面に実質的に載るようにするステップ、
更に前記可動マスト（６２）を前記マスト遮蔽キャニスタ（６４）の前記中心開口部（１０２）内に降下させて、前記原子力プラント構成機器（２２）を前記遮蔽壁システム内の前記中心開口部（１００）内へ降ろすステップ、
前記グリッパ集合体（８２）と前記原子力プラント構成機器（２２）との係合を解除するステップ、および
前記可動マスト（６２）を上昇させるステップ
から成る請求項１０の方法。
【請求項１３】
請求項１２の方法であって、
前記回転式連結具（９４）を回転させて、前記移送台車遮蔽キャニスタ（９２）を水平な姿勢にするステップ、および
前記移送台車（９０）を新たな場所へ輸送するステップ
をさらに含む請求項１２の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に原子炉システムに関し、詳細には原子炉の燃料交換のための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加圧水型原子炉は、直立した原子炉容器内に装荷された多数の細長い燃料集合体を備える。加圧状態の冷却材は燃料集合体を循環することで、燃料集合体の中に収められた核分裂性物質の核反応による熱を吸収する。加圧水によって冷却されるこうした原子炉発電システムの一次側は、有用なエネルギーを発生させるための二次回路と熱交換関係にあるが当該二次回路から分離されている閉回路を構成する。一次側は、炉心を収めた原子炉容器、加圧器、ポンプおよび加圧水循環用の配管から成り、配管はそれぞれの蒸気発生器およびポンプを個別に原子炉容器に接続する。このタイプの従来型原子力プラントでは、蒸気発生器、ポンプおよび原子炉容器に接続される配管系から成る一次側の各部は、一次側ループを形成する。
【０００３】
説明のため、図１は炉心１４を密封する蓋体１２を備えた全体的に円筒形の圧力容器１０を含む従来型の原子炉一次系を単純化したものである。水またはホウ酸水のような液体の冷却材はポンプ１６により容器１０内に圧送されて、炉心１４を通過することにより熱エネルギーを吸収した後、一般的に蒸気発生器と呼ばれる熱交換器１８に排出され、熱が蒸気駆動タービン発電機のような利用回路（図示せず）に運ばれる。その後、原子炉冷却材はポンプ１６に戻されて一次ループが完結する。一般的に、１つの原子炉容器１０に上述のループが複数個、原子炉冷却材配管２０により接続されている。
【０００４】
従来設計の原子炉の例を図２にさらに詳しく示す。互いに平行で垂直に延びる複数の燃料集合体２２からなる炉心１４に加えて、その他の容器内部構造物は、説明の目的で、下部炉内構造物２４と上部炉内構造物２６とに分けられる。従来の設計は、下部炉内構造物が、炉心構成機器および計装装置の支持、整列および案内機能とともに、容器内の流れ方向を定める機能も有している。上部炉内構造物は、燃料集合体２２（図２では、簡略化のため、そのうち２体のみを示す）を拘束するか、またはそれらに対して二次的拘束手段を提供するとともに、計装装置および制御棒２８のような機器を支持し案内する。図２に例示する原子炉では、冷却材は１つ以上の入口ノズル３０から原子炉容器に流入し、原子炉容器と炉心槽３２の間の環状部を降下した後、下部プレナム３４で１８０°向きを変え、下部支持板３７および燃料集合体が載せられている下部炉心板３６へ上昇して、当該燃料集合体２２の間および周辺を通り抜ける。設計によっては、下部支持板３７および下部炉心板３６は、３７と同じ高さを持つ単一構造の下部炉心支持板によって置き換えられる。炉心およびその周辺区域３８を通る冷却材の流量は一般的に、毎分４００，０００ガロン前後と大きく、流速は毎秒およそ２０フィートである。それによる圧力降下と摩擦力によって燃料集合体が持ち上げられそうになるが、この動きは円形の上部炉心板４０を含めた上部炉内構造物によって拘束される。炉心１４を出た冷却材は上部炉心板の下面に沿って流れ、さらに複数の孔４２を通って上昇する。その後、冷却材は上向きおよび半径方向に流れて１つ以上の出口ノズル４４へ到着する。
【０００５】
上部炉内構造物２６は容器または容器蓋体によって支持することができ、上部支持集合体４６を含む。荷重は上部支持集合体４６と上部炉心板４０の間を主として複数の支柱４８によって伝達される。それぞれの支柱は、所定の燃料集合体２２および上部炉心板４０の孔４２の上方で整列する。
【０００６】
一般的には駆動軸または駆動棒５０、および中性子毒物棒のスパイダ集合体５２を含む直線方向に可動な制御棒２８は、上部炉内構造物２６の間を抜けて整列関係にある燃料集合体２２の中へと制御棒案内管５４によって案内される。案内管は上部支持集合体４６および上部炉心板４０の頂部にしっかりと取り付けられる。支柱４８の構成は、制御棒挿入能力に悪影響を及ぼす可能性のある事故条件下での案内管の変形防止に寄与する。
【０００７】
核分裂過程を制御するため、多数の制御棒２８が燃料集合体２２の中のあらかじめ決められた位置にある案内シンブル内を往復移動できるようになっている。具体的には、燃料集合体の上部ノズルの上方に配設された制御棒機構が複数の制御棒を支持している。制御棒機構（棒クラスタ制御集合体とも呼ばれる）は、内ねじ付きの円筒形ハブ部材で、図２に関連して上述したスパイダ５２を形成する半径方向に延びる複数の鉤またはアームを有する。それぞれのアームは制御棒２８と相互接続されており、これにより、制御棒集合体機構７２は、制御棒２８を、すべて公知の態様で、制御棒機構ハブに結合された制御棒駆動軸５０の駆動力により、燃料集合体内の案内シンブル中を垂直に移動させ、燃料集合体２２内の核分裂過程を制御する。
【０００８】
上部炉内構造物２６はまた、支柱４８内の軸方向通路を貫通し、一般に燃料集合体の中心に位置する計装シンブル内へ延びる多数の炉内計装装置を有している。炉内計装装置には一般的には、冷却材の炉心出口温度を測定する熱電対と、軸方向に配置されて炉心内の中性子活動の軸方向および半径方向プロファイルを監視する中性子検出装置とが含まれる。
【０００９】
軽水炉を用いた原子力発電所は、原子炉の燃料交換のための定期的な運転停止を必要とする。新しい燃料集合体は、プラントに搬入された後、以前に原子炉から取り出されていた使用済燃料集合体があればそれと一緒に、燃料貯蔵建屋で一時的に貯蔵される。燃料交換のための運転停止時に、原子炉内の燃料集合体の一部が原子炉から燃料貯蔵建屋に移される。次いで、燃料集合体の別の一部が、原子炉内の或る支持位置から別の炉心支持位置に移される。取り出された燃料集合体の代わりに、新しい燃料集合体が燃料貯蔵建屋から原子炉内に移される。これらの移動は、炉心設計者が作成した全体的な燃料交換計画に従って、それぞれの燃料集合体が所定の位置に配置されるように詳細なシーケンス計画に沿って行われる。従来型の原子炉では、燃料にアクセスするために必要となる原子炉内部構成機器の取り外しと、および原子炉と燃料貯蔵建屋内の使用済燃料プールとの間での新旧の燃料の移動とは、発電所の保守要員を遮蔽するために水中で行われる。これは、燃料交換キャビティ内およびプラントの建屋構造物と一体的な水路内の水位を上げることによって達成される。２０フィートを超える水位にすると、炉内構造物および燃料集合体を移動させるための遮蔽が提供される。
【００１０】
燃料交換作業は往々にして原子力発電所の出力運転再開のためのクリティカルパスであり、そのため、この作業を迅速に行うことは発電所所有者にとって経済的に重要な検討事項である。さらに、プラント設備や燃料集合体は高価なものであり、燃料集合体にアクセスするために取り外さなければならない原子炉構成機器、燃料集合体または燃料移送設備の不適切な取り扱いによる損傷や無用な放射線被曝が生じないように注意を払う必要がある。炉心の安全かつ経済的な運転はそれぞれの燃料集合体が正しい位置にあるか否かにかかっているため、これらの作業の精度もまた重要である。一般的な加圧水型原子炉は、１８〜２４カ月毎に燃料を交換する必要がある。
【００１１】
図１および２に略示した従来型の設計の商業発電所は、典型的には出力が約１，１００メガワット以上である。近年では、ウェスチングハウス・エレクトリック・カンパニーＬＬＣが２００メガワット級の小型モジュール式原子炉を提案している。小型モジュール炉は、すべての一次ループ構成機器が原子炉容器内に配置される一体型の加圧水型原子炉である。原子炉容器はコンパクトな高圧格納容器に取り囲まれている。一体型加圧軽水炉には格納容器内の空間的な制約および低コストの要請があるため、安全性や機能性を損なうことなく燃料交換に関連する系統を含めた補助系統の総数を、最小限に抑える必要がある。例えば、一部の小型モジュール炉の設計に付随するコンパクトな高圧格納容器では、移送した構成機器を内部に収めて遮蔽できる冠水可能な大型キャビティを原子炉容器の上方に組み込むことができない。また、従来型設計であっても、作業の時間と費用の節約のために燃料交換に必要な冠水量を減らすのが望ましいと考えられる。
【００１２】
したがって、格納容器の冠水を必要とせずに燃料集合体の移動を遮蔽下で行うための方法および装置を提供することが、本発明の目的の１つである。
【００１３】
燃料移動時に遮蔽を施すに当たって動力機器の追加が不要な方法および装置を提供することが、本発明のもう１つの目的である。
【００１４】
貯蔵空間を現在必要とされる以上に、事実上追加する必要のない方法および装置を提供することが、本発明のさらなる目的である。
【発明の概要】
【００１５】
上記および他の目的は、原子力プラント構成機器を当初の位置から別の位置に移動するための移送機であって、移動される原子力プラント構成機器の上方に当該移送機を位置決めするブリッジ集合体を有する移送機によって達成される。固定マストは、第１の端部をブリッジ集合体によって支持され、ブリッジ集合体から原子力プラント構成機器の方向に下向きに延びる。可動マストは、固定マスト内で伸縮自在な入れ子構造であり、作業員の制御下で固定マストから延伸したり、固定マスト内に引っ込めたりするように構成されている。マスト遮蔽キャニスタは、軸方向の中心開口部を有し、可動マストはこの中心開口部を貫通できる。マスト遮蔽キャニスタは上端部と下端部とを備え、マスト遮蔽キャニスタの上端部および／または可動マストの下端部には、可動マストの下端部がマスト遮蔽キャニスタの上端部から抜けるのを防止する第１のストッパーが設けられている。固定マストまたはマスト遮蔽キャニスタのいずれか一方または両方には、第２のストッパーが設けられて、マスト遮蔽キャニスタが固定マストからあらかじめ決められた距離を超えて移動しないようにする。マスト遮蔽キャニスタは、少なくとも原子力プラント構成機器をその実質的に全長にわたってぴったり覆う寸法を有する。可動マストの下端部にはグリッパ集合体が支持され、マスト遮蔽キャニスタの下端部を通して原子力プラント構成機器を把持できるように構成されている。あらかじめ決められた距離は、マスト遮蔽キャニスタを原子力プラント構成機器の頂部に配置するのに実質的に十分な長さであるのが好ましい。
【００１６】
一実施態様では、第１のストッパーは、マスト遮蔽キャニスタの上端部の中心開口部の内壁の周りに周方向に支持された第１のローラ一式より成り、当該第１のローラ一式はその下方にある可動マストの下端部の第２のローラ一式と少なくとも部分的に軸方向および周方向に整列している。当該第２のストッパーは、第１の端部がマスト遮蔽キャニスタの上端部に取り付けられ、第２の端部が固定マストに設けたはと目または管の開口を通して固定マストに摺動可能に連結された棒材または線材であり、当該棒材または線材の第２の端部は当該はと目または管の開口より大きいのが好ましい。マスト遮蔽キャニスタは、可動マストに対するその下方移動が当該マスト遮蔽キャニスタにかかる重力だけで行われ、固定マストに対するその上方移動が可動マストの力だけで行われるように構成するのが望ましい。
【００１７】
移送機は、第１の位置から第２の位置に原子力プラント構成機器を移動させるための可動プラットフォームを備える移送台車も含むことができる。移送台車は、中心開口部を有する移送台車遮蔽キャニスタを有し、当該中心開口部はこの開口部へのアクセスを提供する開放端部を除いて遮蔽壁システムによって実質的に完全に取り囲まれており、原子力プラント構成機器を実質的に囲い込むような寸法を有する。移送台車はさらに、移送台車遮蔽キャニスタを、移送台車遮蔽キャニスタ内の原子力プラント構成機器が横倒しの全体的に水平な姿勢から、当該開放端部が実質的に上向きでグリッパ集合体に対向する全体的に垂直な姿勢に、そして再び水平な姿勢に、回転させるために、可動プラットフォームと移送台車遮蔽キャニスタとの間に設けた回転式連結具を備える。
【００１８】
別の実施態様では、移送台車遮蔽キャニスタの中心開口部は、マスト遮蔽キャニスタを貫通する中心開口部と実質的に一致しており、グリッパ集合体はマスト遮蔽キャニスタの下端部を貫通して移送台車遮蔽キャニスタの中心開口部内へ延びることにより、原子力プラント構成機器を移送台車遮蔽キャニスタ内に配置するように構成されている。
【００１９】
本発明は、上に説明したような移送機を使って原子力プラント構成機器を移動するための方法も意図する。これにはまず、ブリッジ集合体を移動することにより、移動する原子力プラント構成機器の上方において、グリッパ集合体が原子力プラント構成機器と整列するように移送機を位置決めするステップが含まれる。次いで、マスト遮蔽キャニスタをグリッパの下方に吊り下げた状態で、可動マストを下方に移動させる。この方法では、その後、マスト遮蔽キャニスタの下端部が、原子力プラント構成機器が可動マストが貫通できる中心開口部と一直線に並んだ状態で、原子力プラント構成機器の上方に支持される。次いで、可動マストが当該中心開口部内を降下され、グリッパ集合体が原子力プラント構成機器の頂部表面と係合する。その後、この方法では、可動マストを上昇させて当該可動マストと原子力プラント構成機器を中心開口部内に引き込み、さらにブリッジ集合体を移動させて、原子力プラント構成機器を新たな場所に位置決めする。この方法は、当該新たな場所で可動マストを降下させ、グリッパ集合体と原子力プラント構成機器との係合を解除し、可動マストを上昇させるステップを含むこともできる。
【００２０】
さらに別の実施態様では、新たな場所は、原子力プラント構成機器を輸送するための可動プラットフォームを構成する移送台車であり、可動プラットフォームが、原子力プラント構成機器を実質的に囲い込む寸法の中心開口部が、その中心開口部へのアクセスを提供する開放端部を除いて遮蔽壁システムによって実質的に完全に取り囲まれた移送台車遮蔽キャニスタと、移送台車遮蔽キャニスタ内の原子力プラント構成機器が横倒しの全体的に水平な姿勢から、当該開放端が実質的に上向きでグリッパ集合体に対向する全体的に垂直な姿勢に、そして再び水平な姿勢に、移送台車遮蔽キャニスタを回転させるために、可動プラットフォームと移送台車遮蔽キャニスタとの間に設けた回転式連結具とを備える。この実施態様では、この方法は、回転式連結具を回転させて、移送台車遮蔽キャニスタを垂直姿勢にするステップを含む。次いで、この方法では、可動マストを降下させて、マスト遮蔽キャニスタの下端部が遮蔽壁システムの頂部表面に実質的に載るようにする。次いで、この方法では、マスト遮蔽キャニスタの中心開口部を通して可動マストを降下させ、原子力プラント構成機器を遮蔽壁システムの開口部内に降ろす。その後、グリッパ集合体と原子力プラント構成機器との係合が解除され、可動マストが引き上げられる。その後、移送台車遮蔽キャニスタを回転させて水平姿勢にし、新たな場所へ輸送するのが好ましい。この実施態様では、グリッパ集合体の係合解除後に可動マストを上昇させるステップは、マスト遮蔽キャニスタの上端部が固定マストの下端部に実質的に当接するようにマスト遮蔽キャニスタを上昇させるステップを含むのが望ましい。
【００２１】
上述の装置および方法は、核燃料集合体を原子炉と使用済燃料プールとの間で移動させる場合に特に適している。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
本発明の詳細を、好ましい実施態様を例にとり、添付の図面を参照して以下に説明する。
【００２３】
【図１】以下に説明する実施態様を適用できる従来型の原子炉システムの概略図である。
【００２４】
【図２】以下に説明する実施態様を適用できる原子炉容器および内部構成機器の部分断面立面図である。
【００２５】
【図３】燃料集合体の上方に位置決めされた本発明の一実施態様の燃料交換機の断面図である。
【００２６】
【図４】可動マストを遮蔽ストッパーが係合するまで下げた状態の図３に示す燃料交換機の断面図である。
【００２７】
【図５】可動マストを燃料集合体まで下げ、グリッパを係合させた状態の図３および４に示す燃料交換機の断面図である。
【００２８】
【図６】可動マストおよび燃料集合体を当該燃料集合体が遮蔽体内に収まるところまで引き上げた状態の図３、４および５に示す燃料交換機の断面図である。
【００２９】
【図７】可動マストおよび燃料集合体を遮蔽体を固定マストと係合するところまで引き上げた状態の図３、４、５および６に示す燃料交換機の断面図である。
【００３０】
【図８】可動マストを移送台車の遮蔽付きキャニスタの上方に位置決めした状態の図３、４、５、６および７に示す燃料交換機の断面図である。
【００３１】
【図９】燃料集合体を移送台車の遮蔽付きキャニスタ内に降ろした状態の図３、４、５、６、７および８に示す燃料交換機の断面図である。
【００３２】
【図１０】グリッパを解放し、可動マストを引き上げた状態の図９に示す燃料移送機の断面図である。
【００３３】
【図１１】移送管による移送を行うために移送台車の遮蔽付きキャニスタを回転して水平姿勢にした図１０に示す燃料交換機および移送台車の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明は、燃料交換機のマストにガンマ線遮蔽する実用的手段を組み込んだものである。マストは遮蔽付きキャニスタを組み込んだ設計である。遮蔽付きキャニスタは、加圧水型原子炉プラントで既に使用されているものと同様の設計のマストによって上げ下げされる。可動マストは固定マスト内で伸縮自在である。固定マストは、燃料交換機の従来型のブリッジに取り付けられる。本発明によると、可動マストの移動に伴って位置決めされる遮蔽体を追加できるが、燃料移動時に遮蔽体を配置するために動力機器を別に設ける必要はない。可動マストが炉心から燃料集合体を吊り上げるのに伴って、燃料が遮蔽付きキャニスタの中に引き上げられる。その後、燃料集合体は、同じように遮蔽付きキャニスタが取り付けられた移送台車の中に収められる。移送は燃料集合体を露出させることなしに行われる。その結果、完全な遮蔽下で燃料が移動される。マストおよび燃料移送台車に使用され遮蔽される材料は、コンクリートなど、ガンマ線の遮蔽に一般的に使用される任意の高密度材料でよい。
【００３５】
図３は、燃料移送機５６の一実施態様を示す概略断面図であり、該移送機は移動する燃料集合体２２の上に移送機を位置決めするためのブリッジ集合体５８を備えている。固定マスト６０は第１の端部をブリッジ集合体５８により支持され、ブリッジ集合体から燃料集合体２２の方向に下向きに延びる。可動マスト６２は固定マスト６０内で伸縮自在な入れ子構造を有し、作業員（図示せず）の制御下で固定マストから延伸したり、固定マスト内に引っ込んだりするように構成されている。その限りにおいて、図３に示した燃料交換機は、ブリッジ集合体が原子力プラントの作業デッキ上の走行路を案内される車輪に乗っている、実質的に従来型のものである。この実施態様によると、マスト遮蔽キャニスタ６４は、可動マストが貫通できる軸方向の中心開口部１０２を有しており、マスト遮蔽キャニスタの降下時に可動マスト６２の下端部から吊り下げられる。マスト遮蔽キャニスタ６４は上端部を有し、その上端部および／または可動マスト６２の下端部には、可動マストの下端部がマスト遮蔽キャニスタ６４の上端部１０４から抜けるのを防止する第１のストッパー６８が、また、固定マスト６０またはマスト遮蔽キャニスタ６４のいずれか一方または両方には、マスト遮蔽キャニスタが固定マストからあらかじめ決められた距離を超えて移動するのを防止する第２のストッパー７０が設けられている。マスト遮蔽キャニスタ６４は、少なくとも原子力プラント構成機器をその実質的に全長にわたってぴったり覆う寸法を有する。可動マスト６２の下端部に支持されるグリッパ集合体８２は、マスト遮蔽キャニスタ６４の上端部１０４を通して原子力プラント構成機器（この例では燃料集合体）を把持できるように構成されている。図３〜１１の実施態様に示した第１のストッパー６８は、マスト遮蔽キャニスタ６４の上端部１０４の中心開口部１０２の内壁の周りに周方向に支持された第１のローラ一式７８より成り、当該第１のローラ一式７８は、その下方にある、可動マスト６２の下端部の第２のローラ一式８０との間で少なくとも部分的に軸方向および周方向整列関係にある。ローラによる案内手段は、可動マスト６２の上下動を可能にする一方で、横方向の整列を確実なものにする。ローラは軸方向の溝に入り込むことで回転の安定性を確保することができる。ローラ７８および８０が互いに干渉することで、マスト遮蔽キャニスタが可動マスト６２の端部から外れるのを防ぐ。しかし、ローラ７８には機械的な解除機構を設けることが可能であり、ローラをソケットに引き込めるとマスト遮蔽キャニスタ６４を可動マスト６２から解放することができるため、原子炉容器から取り出す必要のある他の炉心構成機器を収容できる内部寸法の、それに対応するマスト遮蔽キャニスタと交換可能である。したがって、図３〜１１に示す原子力構成機器移送機は燃料集合体を移送する構成のものであるが、本発明は他の原子力構成機器の移送にも適用可能であることを理解されたい。さらに、図示のように、マスト遮蔽キャニスタ６４は上部フランジ１１０を有するが、このフランジは可動マスト６２が中心開口部１０２から完全に抜けるのを防ぐために可動マスト６２の端部のグリッパ８２に対する機械的ストッパーの役割も果たすことができる。この目的のために、他の構成の機械的ストッパーを設けることもできる。固定マスト６０と可動マスト６２との間には、可動マスト６２が固定マスト６０から完全に抜けるのを防ぐために同様な構成のストッパーが設けられる。マスト遮蔽キャニスタ６４の上端部１０４と固定マスト６０の下端部との間には第２の機械的ストッパー７０が設けられる。第２の機械的ストッパーは、棒材または線材８４を固定マスト６０の下端部の外側に取り付けたはと目またはスリーブ８８にねじ込んだものである。棒材または線材８４の第１の端部はマスト遮蔽キャニスタ６４の上端部１０４に取り付けられ、第２の端部ははと目または管８８の開口を通して固定マスト６０に摺動可能に連結されるが、棒材または線材の端部８６ははと目または管８８の開口よりも大きいため、マスト遮蔽キャニスタ６４を、この実施態様ではケーブル８４の長さと実質的に同じであるあらかじめ決められた距離だけ下げることができる。
【００３６】
図４を見るとわかるように、可動マスト６２を降下させると、マスト遮蔽キャニスタ６４はストッパー６８にかかる重力によりストッパー７０の限界に達するところまで下がる。ケーブル８４は、マスト遮蔽キャニスタ６４の下端部の中心開口部１０２を図４に示すように燃料集合体２２の直上に配置するのに十分な長さであるのが望ましい。その後、可動マスト６２は、グリッパ集合体が図５に示すように燃料集合体２２と係合できるところまで引き続き下方に移動する。完全に引き抜かれた状態のグリッパ集合体より下方にある中心開口部１０２の部分の長さは、燃料集合体２２の高さと少なくとも実質的に同じであるため、図６に示すように燃料集合体に係合させた後可動マスト６２を引き上げると、燃料集合体はマスト遮蔽キャニスタ６４内に完全に引き込んだ形となるのが望ましい。その後、図７に示すように、可動マスト６２を、その下端部が第１のストッパー６８と係合した状態で引き上げると、マスト遮蔽キャニスタ６４が引き上げられて固定マスト６０の下端部と係合する。これにより、燃料集合体２２を、マスト遮蔽キャニスタ６４内で完全に遮蔽された状態で、場合に応じて、炉心または使用済燃料プールから、取り出すことができ、その後、ブリッジ集合体を燃料移送台車へ移動し、その移送台車によって燃料集合体を原子炉と使用済燃料プールとの間で移動させることができる。
【００３７】
図８〜１１は、燃料集合体を移送台車９０に載せて原子炉と使用済燃料プールとの間で輸送するときの逆の操作を表している。ブリッジ集合体５８は、中心開口部１００が該開口部へのアクセスを提供する開放端部９８を除いて遮蔽壁システム９６により実質的に完全に取り囲まれた移送台車遮蔽キャニスタ９２の上方にマスト遮蔽キャニスタ６４を位置決めする。中心開口部は核燃料集合体２２を実質的に囲い込むような寸法を有し、移送台車は回転式連結具９４を介して可動プラットフォーム９３と接続される。回転式連結具は、移送台車遮蔽キャニスタ９２を、移送台車遮蔽キャニスタ内の核燃料集合体が横倒しの全体的に水平な姿勢から、図８に示すように、開放端部９８が実質的に上向きでグリッパ集合体８２に対向する全体的に垂直な姿勢に回転させる。移送台車遮蔽キャニスタ９２の中心開口部１００は、マスト遮蔽キャニスタ６４を貫通する中心開口部１０２と実質的に一致しており、グリッパ集合体８２は、マスト遮蔽キャニスタの下端部を貫通して、移送台車遮蔽キャニスタ９２の中心開口部１００内へ延びることにより、図９に示すように核燃料集合体２２を移送台車遮蔽キャニスタ内に座置させるように構成するのが望ましい。次いで可動マスト６２が図１０に示すように引き上げられ、好ましくは、マスト遮蔽キャニスタ６４の頂部が固定マスト６０の底部に当接する。その後、移送台車遮蔽キャニスタ９２を回転して図１１に示すように輸送のための水平な姿勢にする。
【００３８】
本発明の特定の実施態様について詳しく説明してきたが、当業者は、本開示書全体の教示するところに照らして、これら詳述した実施態様に対する種々の変更および代替への展開が可能である。したがって、ここに開示した特定の実施態様は説明目的だけのものであり、本発明の範囲を何らも制約せず、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲に記載の全範囲およびその全ての均等物である。
【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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【図１１】
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