(57)【要約】【課題】比較的簡易な構成で、燃料交換作業性を大きく損なうことなく、地震時の上下方向の変位を防ぐことのできる燃料集合体およびその保持装置を提供すること。【解決手段】角筒状のチャンネルボックス１０内に複数の燃料棒８を備え、燃料棒８の上部に取っ手９付きの上部タイプレート５を備えて上部を原子炉の上部格子板４によって水平方向に支持される燃料集合体１において、上部タイプレート５に固定された直動ガイド１２と、直動ガイド１２によりガイドされて水平方向に移動する係止スライダ１３と、係止スライダ１３を上部格子板４に設けられた係止孔１１に対して抜き差しするスライダ移動機構（１５，１７，１９）とを備えている構成とする。【選択図】図１
2007171020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
角筒状のチャンネルボックス内に複数の燃料棒を備え、前記燃料棒の上部に取っ手付きの上部タイプレートを備えて上部を原子炉の上部格子板によって水平方向に支持される燃料集合体において、前記上部タイプレートに固定された直動ガイドと、前記直動ガイドによりガイドされて水平方向に移動する係止スライダと、前記係止スライダを前記上部格子板の側面に設けられた係止孔に抜き差しするスライダ移動機構とを備えていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項２】
前記スライダ移動機構は、前記上部タイプレートの取っ手に取り付けられて上下に移動する上下移動部材と、前記上下移動部材の下部に固定された上下移動支点部と、前記上部タイプレートの取っ手に固定された固定支点部と、前記固定支点部に回動可能に取り付けられ、一端を前記上下移動支点部に取り付けられ他端を前記係止スライダに取り付けられたＬ型部材と、前記固定支点部と前記上下移動部材間に取り付けられたばねとを備えていることを特徴とする請求項１記載の燃料集合体。
【請求項３】
前記係止スライダの移動方向は、前記上部タイプレートの取っ手の上部と平行な方向であることを特徴とする請求項１記載の燃料集合体。
【請求項４】
前記直動ガイドおよび前記係止スライダは前記チャンネルボックスの外面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の燃料集合体。
【請求項５】
前記直動ガイドおよび前記係止スライダを複数組備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の燃料集合体。
【請求項６】
前記スライダ移動機構は、前記直動ガイドと前記係止スライダの間に取り付けられたばねと、前記係止スライダに取り付けられた作動用ピンとを備え、燃料交換機に設けられた操作アームの先端に取り付けられた駆動レバーによって前記作動用ピンを押して前記係止スライダを移動させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の燃料集合体。
【請求項７】
側面に係止孔を有して燃料集合体の上部を水平方向に支持する上部格子板と、燃料集合体の上部タイプレートに取り付けられて水平方向に移動する係止スライダと、前記係止スライダを前記上部格子板に設けられた係止孔に抜き差しするスライダ移動機構とを備えていることを特徴とする燃料集合体の保持装置。
【請求項８】
原子炉内に装荷された燃料集合体の上部タイプレートに設けられた係止スライダを原子炉内の上部格子板の係止孔に挿入して燃料集合体を上部格子板に係止する係止ステップと、この係止された燃料集合体の上部タイプレートに燃料交換機の燃料掴み具を取り付けることにより前記係止スライダを引き抜いて燃料集合体の係止状態を解除する解除ステップと、この係止状態が解除された燃料集合体を燃料交換機で移動する移動ステップと、を有することを特徴とする燃料集合体の取扱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子炉の炉心に装荷される燃料集合体が浮き上がるのを防ぐ燃料集合体とその保持装置およびその取扱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉の炉心には、縦長の四角柱形状の燃料集合体を圧力容器内に縦横に複数体配置している。図８は沸騰水型原子炉の燃料集合体の設置状態を示す側面図である。燃料集合体１は下部を燃料支持金具２および炉心支持板３によって支持され、上部側面を上部格子板４によって支持されて、鉛直上方に抜き取り可能なように設置されている。このような設置状態をとることによって、燃料集合体１の上部に取り付けられた上部タイプレートの取っ手９を図示しない燃料交換機の掴み具で掴み、容易に燃料集合体１の抜き取り作業や設置作業を行うことができる。
【０００３】
図９は同様に燃料集合体１の設置状態を示す上面図である。上部格子板４は格子状に形成されており、その一つの格子内には４体の燃料集合体１が設置されている。各燃料集合体１には、チャンネルファスナ６および燃料パッド７が取り付けられている。チャンネルファスナ６は板ばねとなっており、各燃料集合体１はチャンネルファスナ６によって互いに水平方向に押し合っている。このような構成により、各燃料集合体１はそれぞれ上部格子板４の格子内の四隅に押し付けられた状態となり、その間隔を一定に保持している。
【０００４】
図１０に燃料集合体１の上部の側断面図を示す。燃料集合体１の上部を構成する上部タイプレート５の下部には燃料棒８および図示しないタイロッドが取り付けられており、また、それらの他端には図示しない下部タイプレートが取り付けられている。上部タイプレート５の上部には、一体に形成された取っ手９が設けられている。これらの上部タイプレート５と燃料棒８全体は、角筒形状のチャンネルボックス１０に収納されて、１体の燃料集合体１を構成している。
【０００５】
このような構成の沸騰水型原子炉において、比較的大きな地震動が発生した場合、各燃料集合体１間の距離が一時的に増減することがある。これにより、図示しない中性子束検出器に誤差を生じ、検出値が異常判定値を超えて、不必要な原子炉の自動緊急停止動作に至る場合がある。
【０００６】
このため、近年、地震動に対する各燃料集合体１間の相対変位を可能な限り小さくするための保持装置が提案されている。このような沸騰水型原子炉の燃料集合体の保持装置としては、燃料集合体のチャンネルファスナに異なるばね定数を持つ２つの板ばねを取り付けることにより、地震時の燃料集合体間に水平方向の大きな相対変位が生じないようにするものがある（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平７−２０９４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した沸騰水型原子炉の燃料集合体の保持装置においては、比較的簡易な構成で、燃料交換時の作業性を損なうことなく、地震時の燃料集合体の水平方向の相対変位量を制限することがきる。また、高強度の上部タイプレートに取り付けられるチャンネルファスナを利用していることにより、確実な効果が期待できる。しかし、燃料集合体が上下方向の大きな地震動を受けた場合には、燃料集合体の浮き上がりを防止することができないという課題がある。
【０００８】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、比較的簡易な構成で、燃料交換作業性を大きく損なうことなく、地震時の上下方向の変位を防ぐことのできる燃料集合体およびその保持装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の燃料集合体は、角筒状のチャンネルボックス内に複数の燃料棒を備え、前記燃料棒の上部に取っ手付きの上部タイプレートを備えて上部を原子炉の上部格子板によって水平方向に支持される燃料集合体において、前記上部タイプレートに固定された直動ガイドと、前記直動ガイドによりガイドされて水平方向に移動する係止スライダと、前記係止スライダを前記上部格子板に設けられた係止孔に抜き差しするスライダ移動機構とを備えている構成とする。
【００１０】
また、本発明の燃料集合体の保持装置は、側面に係止孔を有して燃料集合体の上部を水平方向に支持する上部格子板と、燃料集合体の上部タイプレートに取り付けられて水平方向に移動する係止スライダと、前記係止スライダを前記上部格子板に設けられた係止孔に抜き差しするスライダ移動機構とを備えている構成とする。
【００１１】
また、本発明の燃料集合体の取扱方法は、原子炉内に装荷された燃料集合体の上部タイプレートに設けられた係止スライダを原子炉内の上部格子板の係止孔に挿入して燃料集合体を上部格子板に係止する係止ステップと、この係止された燃料集合体の上部タイプレートに燃料交換機の燃料掴み具を取り付けることにより前記係止スライダを引き抜いて燃料集合体の係止状態を解除する解除ステップと、この係止状態が解除された燃料集合体を燃料交換機で移動する移動ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、比較的簡易な構成で、燃料交換作業性を大きく損なうことなく、地震時の上下方向の変位を防ぐことのできる燃料集合体とその保持装置およびその取扱方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の燃料集合体およびその保持装置の第１ないし第５の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
まず、図１〜図３を用いて第１の実施の形態を説明する。図１は本実施の形態の燃料集合体およびその保持装置の構成を示す側断面図である。図２は同様に上面図であり、中心線Ｃ−Ｃから右下の部分は図１のII−II矢視図である。
【００１５】
図１および図２において、上部格子板４は図示しない原子炉圧力容器内に固定されている。上部格子板４の側面には係止孔１１が設けられている。この上部格子板４に側面を支持された状態で燃料集合体１が設置されている。燃料集合体１は、上部タイプレート４、燃料棒８、チャンネルボックス１０、チャンネルファスナ６、燃料パッド７および、図示しないタイロッド、下部タイプレート等を備えている。
【００１６】
上部タイプレート５には直動ガイド１２が固定されている。直動ガイド１２には係止スライダ１３が取り付けられており、上部格子板４に直交する方向に移動可能となっている。また、係止スライダ１３は、チャンネルボックス１０に設けられた穴を通して上部格子板４の係止孔１１に抜き差しされる位置に取り付けられている。係止スライダ１３にはピン１４ｂを介してＬ型部材１５の一端が取り付けられている。Ｌ型部材１５は、上部タイプレート５の取っ手９に固定された固定支点部１６に対してピン１４ｃによって回転可能に取り付けられている。
【００１７】
タイプレート５の取っ手９には、上下移動部材１７が上下方向にスライド可能に取り付けられている。上下移動部材１７の下部には、上下移動支点部１８が固定されており、その上下移動支点部１８に対してＬ型部材１５の他端がピン１４ａを介して取り付けられている。固定支点部１６と上下移動部材１７間には、引っ張り力を発生するばね１９が取り付けられている。上下移動部材１７と、上下移動支点部１８と、固定支点部１６と、Ｌ型部材１５と、ばね１９はスライダ移動機構を構成する。
【００１８】
図３は、図１において上下移動部材１７を矢印Ａ方向に移動させることにより係止スライダ１３が矢印Ｂ方向に移動して上部格子板４の係止孔１１から引き抜かれた状態を示している。
【００１９】
このように構成された本実施の形態の燃料集合体およびその保持装置において、燃料集合体１を上部格子板４内に設置した状態では、図１に示すように係止スライダ１３は上部格子板４の係止孔１１に差し込まれた位置で保持される。この時、Ｌ型部材１５を介して上下移動部材１７の自重およびばね１９の引っ張り力が係止スライダ１３を上部格子板４の係止孔１１に押し込む方向に作用しており、係止スライダ１３が上部格子板４の係止孔１１から外れることはない。この状態で、上下方向の地震動が発生し、燃料集合体１が浮き上がろうとすると、係止スライダ１３が上部格子板４の係止孔１１によって上下方向の変位を拘束されるため、その浮き上がりを防止することができる。また、係止スライダ１３が直動ガイド１２を介して高強度の上部タイプレート５に取り付けられていることから、確実に燃料集合体１の上下方向の変位を抑制できる。
【００２０】
燃料交換時に燃料集合体１を上部格子板４から引き抜く場合には、図示しない燃料交換機の掴み具が上部タイプレート５の取っ手９を掴み、上方に引き上げる動作を行うと、同時に上下移動部材１７も掴まれて引き上げられ、上部タイプレート５の取っ手９に対して図１の矢印Ａの方向に相対移動する。これにより、上下移動部材１７の下部に固定された上下移動支点部１８によってＬ型部材１５が固定支点部１６を中心に回転し、係止スライダ１３が図１の矢印Ｂの方向に移動して、図３に示すように上部格子板４の係止孔１１から引き抜かれた状態となる。すなわち、燃料集合体１の上下方向の拘束が解除される。そこで、図示しない燃料交換機の掴み具により上部タイプレート５の取っ手９をさらに引き上げることによって、燃料集合体１を上方に移動させることができる。すなわち、燃料交換作業に影響を及ぼすことなく燃料集合体１の上下方向の拘束と解除を行うことが可能である。
【００２１】
本実施の形態によれば、高強度の上部タイプレート５が係止スライダ１３を介して上部格子板４に上下方向変位を拘束されるため、上下方向の大きな地震動に対しても確実に燃料集合体１の浮き上がりを防止できる。また、燃料交換時の掴み動作に連動して係止スライダ１３が上部格子板４の係止孔１１に抜き差しされるので、燃料交換の作業性を大きく損なうことがない。
【００２２】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の燃料集合体およびその保持装置の第２の実施の形態を図４を用いて説明する。なお第１の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施の形態の燃料集合体およびその保持装置は、直動ガイド１２および係止スライダ１３を上部タイプレート５の取っ手９の上部の長手方向と同一の方向に取り付けた構成である。
【００２３】
このように構成された本実施の形態の燃料集合体およびその保持装置は、第１の実施の形態の燃料集合体およびその保持装置と同様に動作し、同様の効果が得られる。また、直動ガイド１２および係止スライダ１３が上部タイプレート５の取っ手９の上部の長手方向と同一の方向に取り付けられていることにより、固定支点部１６、移動支点部１８の形状を簡素化できるため、設計、製作が容易であると共に、動作の信頼性が向上する。
【００２４】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の燃料集合体およびその保持装置の第３の実施の形態を図５を用いて説明する。なお第１の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施の形態の燃料集合体およびその保持装置は、直動ガイド１２および係止スライダ１３がチャンネルボックス１０よりも外側に取り付けられている。また、直動ガイド１２は燃料パッド７としても機能する構成となっている。
【００２５】
このように構成された本実施の形態の燃料集合体およびその保持装置は、第１の実施の形態の燃料集合体およびその保持装置と同様に動作し、同様の効果が得られる。また、直動ガイド１２および係止スライダ１３がチャンネルボックス１０よりも外側に取り付けられていることにより、上部タイプレート５上に大きい空間が得られ、冷却材の流動を阻害することがない。
【００２６】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の燃料集合体およびその保持装置の第４の実施の形態を図６を用いて説明する。なお第１の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施の形態の燃料集合体およびその保持装置は、直動ガイド１２および係止スライダ１３が各２つずつ取り付けられており、上部格子板４の２箇所の係止孔１１に対して係止スライダ１３を抜き差しする構成となっている。
【００２７】
このように構成された本実施の形態の燃料集合体およびその保持装置は、第１の実施の形態と同様に動作し、同様の効果が得られる。また、直動ガイド１２および係止スライダ１３が各２つずつ取り付けられていることにより、燃料集合体１の浮き上がりに対する保持力を向上できる。また、水平方向の地震動に対しても燃料集合体１の水平位置の変動量を制限することができる。
【００２８】
（第５の実施の形態）
次に、本発明の燃料集合体およびその保持装置の第５の実施の形態を図７を用いて説明する。なお第１の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施の形態の燃料集合体およびその保持装置は、直動ガイド１２と係止スライダ１３間に押し付けばね２０が取り付けられており、これにより、係止スライダ１３は上部格子板４の係止孔１１に押し込まれる方向に力を受けている。また、係止スライダ１３には作動用ピン２１が取り付けられている。一方、図示しない燃料交換機には、その掴み具と共に移動する操作アーム２２が取り付けられている。操作アーム２２の先端には駆動レバー２３が取り付けられており、図示しない駆動装置によって図７中の矢印Ｄ方向に回動可能となっている。
【００２９】
このように構成された本実施の形態の燃料集合体およびその保持装置は、燃料集合体１を上部格子板４内に設置した状態では、図７に示すように係止スライダ１３は上部格子板４の係止孔１１に差し込まれた位置で保持される。この時、押し付けばね２０の押し付け力が係止スライダ１３を上部格子板４の係止孔１１に押し込む方向に作用しており、係止スライダ１３は上部格子板４の係止孔１１から外れない。
【００３０】
燃料交換時に燃料集合体１を上部格子板４から引き抜く場合、図示しない燃料交換機の掴み具が上部タイプレート５の取っ手９を掴む位置に移動すると、操作アーム２２も共に移動して、その先端の駆動レバー２３が係止スライダ１３の作動用ピン２１と接触する。この状態で、図示しない駆動装置により駆動レバー２３を図７中の矢印Ｄ方向に回動させ作動用ピン２１を押すことにより、係止スライダ１３が上部格子板４の係止孔１１から引き抜かれる。そこで、図示しない燃料交換機の掴み具により上部タイプレート５の取っ手９を引き上げることによって、燃料集合体１を上方に移動させることができる。すなわち、燃料交換作業と同時にスムーズに燃料集合体１の上下方向の拘束と解除を行うことが可能である。
【００３１】
このように本実施の形態の燃料集合体およびその保持装置においても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。また、図示しない燃料交換機に取り付けた操作アーム２２の先端に駆動レバー２３を取り付け、図示しない駆動装置によって駆動レバー２３を動かし、作動用ピン２１を介して係止スライダ１３を移動させる構成であることから、個々の燃料集合体１の上部タイプレート５に係止スライダ１３を移動させるための機構を取り付ける必要がなく、構成を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施の形態の燃料集合体およびその保持装置を示す側面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の燃料集合体およびその保持装置を示す平面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の燃料集合体およびその保持装置の動作を示す側面図。
【図４】本発明の第２の実施の形態の燃料集合体およびその保持装置を示す平面図。
【図５】本発明の第３の実施の形態の燃料集合体およびその保持装置を示す平面図。
【図６】本発明の第４の実施の形態の燃料集合体およびその保持装置を示す平面図。
【図７】本発明の第５の実施の形態の燃料集合体およびその保持装置を示す側面図。
【図８】沸騰水型原子炉における燃料集合体の設置状態を示す側面図。
【図９】沸騰水型原子炉における燃料集合体の設置状態を示す平面図。
【図１０】従来の燃料集合体の上部の構成を示す側面図。
【符号の説明】
【００３３】
１…燃料集合体、２…燃料支持金具、３…炉心支持板、４…上部格子板、５…上部タイプレート、６…チャンネルファスナ、７…燃料パッド、８…燃料棒、９…取っ手、１０…チャンネルボックス、１１…係止孔、１２…直動ガイド、１３…係止スライダ、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…ピン、１５…Ｌ型部材、１６…固定支点部、１７…上下移動部材、１８…上下移動支点部、１９…引張りばね、２０…押し付けばね、２１…作動用ピン、２２…操作アーム、２３…駆動レバー。
【図１】
2007171020.tif 000003
【図２】
2007171020.tif 000004
【図３】
2007171020.tif 000005
【図４】
2007171020.tif 000006
【図５】
2007171020.tif 000007
【図６】
2007171020.tif 000008
【図７】
2007171020.tif 000009
【図８】
2007171020.tif 000010
【図９】
2007171020.tif 000011
【図１０】
2007171020.tif 000012