(57)【要約】【課題】原子炉において、燃料を吊り下げて搬送する際に慣性、および水流などにより燃料が振れてしまうため炉内構造物に干渉し、損傷する恐れがある。  これを防ぐために、運転員の目視監視により干渉の防止を行っているが、誤判断が発生したり、炉の運転効率を低下させるなどの問題がある。【解決手段】燃料集合体９の振れ状態を画像検出器８で検出し、燃料振れ監視制御装置１２へ入力する。  燃料振れ監視制御装置１２で炉内構造物との距離を算出し、この結果に基づき干渉が発生する前に燃料交換機の運転を停止させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉心上に配置され、水平方向に移動自在の台車と、前記台車と共に移動し、上下方向に移動自在で燃料集合体のハンドルをつかみ、吊り上げるつかみ具と、前記台車とつかみ具との動きを制御する制御装置と、前記つかみ具で吊り上げられた燃料集合体の振れ状態を画像として検出する画像検出器と、前記画像検出器からの検出信号が入力され、燃料集合体の振れが許容範囲外である場合燃料交換機停止信号を制御装置に出力する燃料振れ監視装置とからなる燃料交換機。
【請求項２】
燃料振れ監視装置が、画像検出器の出力をディジタル処理して燃料集合体と炉内構造物との距離を算出する振れ距離算出回路と、この振れ距離算出回路の計算結果から燃料集合体の振れ幅が許容範囲内にあるかどうかを判定する振れ幅判定回路と、燃料集合体の振れ幅が許容範囲外にある場合、燃料交換機停止信号を制御装置に出力する燃料交換機停止信号発生回路とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の燃料交換機。
【請求項３】
燃料振れ監視装置が、画像検出器で検出した検出画像と距離基準となる炉内構造物を示す干渉判定基準画像とを重ね合わせて燃料集合体と炉内構造物との距離を算出する振れ距離算出回路と、この振れ距離算出回路の計算結果から燃料集合体の振れ幅を判定する振れ幅判定回路とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の燃料交換機。
【請求項４】
燃料振れ監視装置が、燃料集合体の振れの大きさの時間的変化を判定して振れの大きさを予測する振れ予測回路と、この振れ予測回路により振れが増大する方向に変化した場合燃料交換機停止信号を発生する燃料交換機停止信号発生回路とを備えたことを特徴とする請求項１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、原子力発電所における燃料交換機に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所においては、使用済燃料を新しい燃料と交換したり、燃料の位置を移動させたりする必要があるため、炉心上には、水平方向に移動自在の台車を有した燃料交換機が設置されている。
【０００３】
この燃料交換機の台車上には垂直方向に伸縮自在のマストが設けられている。  
燃料交換作業は、運転員が燃料交換機の台車を水平方向に運転移動させ、必要とする燃料集合体の位置に到達したならばその位置で台車の移動を停止させ、前記マストの先端に取付けられ、エアーシリンダーなどで作動する把持部を持ったつかみ具を上下動させ、燃料集合体の上部に取付けられているハンドルをつかみ燃料集合体を吊り下げて搬送し、所定位置に移動させた後につかみ具を放すことによって行われる。
【０００４】
しかしながら、燃料集合体を吊り下げて搬送する際、慣性、水流などにより燃料集合体に振り子運動が生じ、つかみ具を中心として燃料集合体に振れが発生する。  
この振れにより、燃料集合体と炉内構造物との間で接触あるいは衝突などの干渉が発生する恐れがあり、この干渉により燃料や炉内構造物が損傷するなどにつながり好ましくない。
【０００５】
この干渉を防止する手段として、従来、燃料交換機を運転する運転員が目視により監視し、振れによる干渉の発生が予測された場合、非常停止ボタンを押すなどして、燃料交換機の運転をを緊急停止するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−１４５８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、燃料集合体の振れによる炉内構造物等との干渉の発生の予測判断は、従来、運転員の目視による監視、判断によって行われているため、運転員の判断が誤った場合は燃料集合体を炉内構造物に干渉させてしまい、損傷などを発生させてしまう恐れがある。
【０００７】
一方、運転員の判断が慎重になりすぎるため、燃料集合体と炉内構造物との間で干渉の発生の恐れがないにも関わらず、不必要に燃料交換機の運転を停止させてしまう可能性もあり、燃料交換作業が長引いてしまい原子炉の運転稼働率を低下させるおそれがある課題があった。
【０００８】
このように、原子炉の燃料交換作業における燃料集合体と炉内構造物との干渉発生の監視には運転員の熟練した技を必要としているため、容易に、確実な監視制御を行うことが難しかった。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、熟練した技を必要とせずに、燃料集合体の振れによる炉内構造物への干渉を未然に、かつ確実に防止することのできる燃料交換機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の燃料交換機の発明は、炉心上に配置され、水平方向に移動自在の台車と、前記台車と共に移動し、上下方向に移動自在で燃料集合体のハンドルをつかみ、吊り上げるつかみ具と、前記台車とつかみ具との動きを制御する制御装置と、前記つかみ具で吊り上げられた燃料集合体の振れ状態を画像として検出する画像検出器と、前記画像検出器からの検出信号が入力され、燃料集合体の振れが許容範囲外である場合燃料交換機停止信号を制御装置に出力する燃料振れ監視装置とからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の燃料交換機によれば、熟練した技を必要とせずに、燃料集合体の振れによる炉内構造物への干渉を未然に、確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。  
図１は本発明の第１の実施の形態による燃料振れ監視装置を備えた燃料交換機を示す図であり、図１において、１は原子炉格納容器で、この原子炉格納容器１上部のオペレーションフロアー２に配設されたレール３上をブリッジ台車４が図の紙面垂直方向に沿って炉心上方を自在に走行できるように設けられている。
【００１３】
５はトロリー台車で、前記ブリッジ台車４上にブリッジ台車４の走行方向に対して直角方向（図示左右方向）に自在に走行できるように設けられている。  
６はトロリー台車５に固定された伸縮自在のマストで、このマスト６の下部６ａが伸縮自在に成っている。
【００１４】
７は前記マスト６の下端に取りつけられた把持部であるつかみ具で、前記マスト６を伸縮させることにより上下方向に移動し、原子炉格納容器１内に挿入、あるいは引き出される。
【００１５】
８は同じくマスト６の下端に取りつけられた画像検出器（カメラ）である。９は燃料集合体で、上部に取り付けたハンドル１０をつかみ具７でつかんで吊り上げた燃料交換時の状態を示している。
【００１６】
１１は、炉心内に配置された上部格子板で、この上部格子板１１の１区画内に燃料集合体９が４つ装荷される。  
１２は燃料集合体９の振れを監視する燃料振れ監視装置で、ケーブル１３ａを介して画像検出器８からのアナログ画像信号ＡＳが入力される。
【００１７】
１４は燃料交換器の制御装置で、ブリッジ台車４およびトロリー台車５の走行、並びにマスト６の伸縮を制御する。  
１５は前記制御装置１４に備えられたインターロック装置である。
【００１８】
次に本発明の実施の形態の作用について図２を併せて参照して説明する。  
まず燃料交換作業を行う場合は、交換を必要とする燃料集合体の位置に併せて制御装置１４によりブリッジ台車４およびトロリー台車５を走行させ、燃料集合体の座標位置に併せて停止させる。
【００１９】
次に、マスト６を伸ばしてその下端のつかみ具７をエアーシリンダーなどで作動させて把持部で燃料集合体９のハンドル１０をつかむ。  
その後マスト６を縮めて燃料集合体９を吊り上げ、再び台車を走行させて燃料の移動、交換を行う。
【００２０】
この燃料集合体９を吊り上げる際、画像検出器８により燃料集合体９の振れ状態を画像として検出し、その検出信号をアナログ信号ＡＳとして燃料振れ監視装置１２内の画像処理回路１６に送信する。
【００２１】
画像処理回路１６では画像検出器８から送信されたアナログ画像信号ＡＳをディジタル画像信号ＤＳに変換し、そのディジタル画像信号ＤＳを振れ距離算出回路１７に送信する。  
振れ距離算出回路１７ではディジタル画像信号ＤＳから燃料集合体と炉内構造物との距離を算出し、振れ幅判定回路１８に送信する。
【００２２】
一方、干渉判定基準回路１９では炉内構造物を示す干渉判定基準画像を同じく振れ距離算出回路１７に送信し、燃料集合体と炉内構造物との基準距離を振れ幅判定回路１８に送信する。  
振れ幅判定装置１８では画像検出装置９から送信された信号と干渉判定基準回路１９から送られた信号とを比較しその差異を計算する。
【００２３】
その結果、燃料集合体９の振れ幅が基準距離信号で決められた許容範囲内であれば振れ幅判定回路１８から燃料交換機停止信号発生回路２０へ許容範囲内である旨の信号を出力する。  
もし、燃料集合体９の振れ幅が許容範囲外であれば振れ幅判定回路１８から燃料交換機停止信号発生回路２０に許容範囲外である旨の信号を出力する。
【００２４】
振れ幅判定回路１８から許容範囲外である旨の信号を受け取った燃料交換機停止信号発生回路２０は燃料振れ監視装置１２で処理された結果に基づいて干渉が予測される場合、ケーブル１３ｂを介して制御装置１４中のインターロック装置１５に停止信号ＳＴが入力され、ここで、燃料交換機が動作中であるか否かを確認して、動作中であれば燃料交換機の運転を停止させることにより燃料集合体９の炉内構造物への干渉を未然に防止する。
【００２５】
次に本発明の第２の実施の形態について図３を参照して説明する。なお、本実施の形態の説明において、第１の実施の形態と同一部分は同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００２６】
図３において、２１は振れ予測回路で、振れ幅判定回路１８により得られた燃料集合体９の振れの大きさの信号が入力され、振れの時間的な変化を判定する。  
振れの時間的変化により振れが増大する方向へ変化した場合、または振れが増大する方向へ変化しかつ予め設定する危険レベルを越えると予測される場合、振れ予測回路２１は危険と判定して燃料交換機停止信号発生回路２０に対して判定停止信号ＳＳを送信する。
【００２７】
燃料交換機停止信号発生回路２０では、判定停止信号ＳＳが入力されるとケーブル１３ｂを介してインターロック装置１５に停止信号ＳＴを入力し、ここで燃料交換機が動作中であるか否かを確認して、動作中であれば燃料交換機の運転を停止させることにより燃料集合体９の炉内構造物への干渉を未然に防止する。  
よって振れの増大を検出して燃料交換機の運転を停止させることができるので、より安全に燃料交換機の運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態による燃料交換機を示す正面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態による燃料交換機における燃料振れ監視装置を示すブロック図。
【図３】本発明の第２の実施の形態による燃料交換機における燃料振れ監視装置を示すブロック図。
【符号の説明】
【００２９】
１…原子炉格納容器、２…オペレーションフロアー、３…レール、４…ブリッジ台車、５…トロリー台車、６…マスト、６ａ…マストの下部、７…つかみ具、８…画像検出器（カメラ）、９…燃料集合体、１０…ハンドル、１１…上部格子板、１２…燃料振れ監視装置、１３ａ、１３ｂ…ケーブル、１４…制御装置、１５…インターロック装置、１６…画像処理回路、１７…振れ距離算出回路、１８…振れ幅判定装置、１９…干渉判定基準回路、２０…燃料交換機停止信号発生回路、２１…振れ予測回路。
【図１】
2005077270.tif 000003
【図２】
2005077270.tif 000004
【図３】
2005077270.tif 000005