(57)【要約】【課題】軽水増殖炉において燃料交換を短時間でできるように燃料交換時にY字型制御棒の上端を簡単に固定する燃料交換用治具とこの燃料交換用治具を用いた燃料交換方法を提供する。【解決手段】六角形燃料集合体３と、その間に挿入され翼の間隔がそれぞれ１２０度である３枚の翼を持つＹ字型制御棒４とを有する炉心の燃料集合体を、燃料交換用治具８を用いて交換する。燃料交換用治具８は、Ｙ字型制御棒４の２枚の翼の延長線上に位置する２体の六角形燃料集合体３とY字型制御棒４とを結合する複数の嵌合部１０，３１，３１を有している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料棒が三角格子状に配列された六角形燃料集合体と、その間に挿入され翼の間隔がそれぞれ１２０度である３枚の翼を持つＹ字型制御棒とを有する炉心の燃料集合体交換時に用いられる燃料交換用治具であって、
前記Ｙ字型制御棒の２枚の翼の延長線上に位置する２体の六角形燃料集合体と前記Y字型制御棒とを結合する複数の嵌合部を有することを特徴とする燃料交換用治具。
【請求項２】
請求項１記載の燃料交換用治具において、
前記複数の嵌合部は、前記Ｙ字型制御棒の２枚の翼の延長線上に位置する２体の六角形燃料集合体と嵌合する円筒形状の結合部と、前記Ｙ字型制御棒の上面に設けた凹部と嵌合する突起部とを有し、これら結合部と突起部により前記２体の六角形燃料集合体と前記Y字型制御棒とを結合することを特徴とする燃料交換用治具。
【請求項３】
燃料棒が三角格子状に配列された六角形燃料集合体と、その間に挿入され翼の間隔がそれぞれ１２０度である３枚の翼を持つＹ字型制御棒と、Y字型制御棒の１枚の翼の先端部に位置する炉内核計装管とを有する炉心の燃料集合体交換時に用いられる燃料交換用治具であって、
前記Ｙ字型制御棒の２枚の翼の延長線上に位置する２体の六角形燃料集合体と前記Y字型制御棒と前記炉内核計装管を結合する複数の嵌合部を有することを特徴とする燃料交換用治具。
【請求項４】
請求項３記載の燃料交換用治具において、
前記複数の嵌合部は、前記Ｙ字型制御棒の２枚の翼の延長線上に位置する２体の六角形燃料集合体と嵌合する円筒形状の結合部と、前記Ｙ字型制御棒の上面に設けた凹部と嵌合する突起部と、前記炉内核計装管と嵌合する穴部とを有し、これら結合部と突起部と穴部とにより前記２体の六角形燃料集合体と前記Y字型制御棒と前記炉内核計装管とを結合することを特徴とする燃料交換用治具。
【請求項５】
燃料棒が三角格子状に配列された六角形燃料集合体と、その間に挿入され翼の間隔がそれぞれ１２０度である３枚の翼を持つＹ字型制御棒と、燃料集合体上部を固定する炉心上部格子板とを有する炉心の燃料集合体交換時に、前記炉心上部格子板を取り外し、
請求項１又は２記載の燃料交換用治具を使用して、前記Ｙ字型制御棒の２枚の翼の延長線上に位置する２体の六角形燃料集合体と前記Ｙ字型制御棒とを結合することで固定し、
その後、前記Ｙ字型制御棒を取り囲む３体の燃料集合体を交換することを特徴とする燃料交換方法。
【請求項６】
燃料棒が三角格子状に配列された六角形燃料集合体と、その間に挿入され翼の間隔がそれぞれ１２０度である３枚の翼を持つＹ字型制御棒と、Y字型制御棒の１枚の翼の先端部に位置する炉内核計装管と、燃料集合体上部を固定する炉心上部格子板とを有する炉心の燃料集合体交換時に、前記炉心上部格子板を取り外し、
請求項３又は４記載の燃料交換用治具を使用して、前記Ｙ字型制御棒の２枚の翼の延長線上に位置する２体の六角形燃料集合体と前記Ｙ字型制御棒と前記炉内核計装管とを結合することで固定し、
その後、前記Ｙ字型制御棒を取り囲む３体の燃料集合体を交換することを特徴とする燃料交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料棒が三角格子状に配列された六角形燃料集合体と、その間に挿入され翼の間隔がそれぞれ１２０度である３枚の翼を持つＹ字型制御棒とを有する炉心を備えた原子炉の燃料交換時に用いる燃料交換用治具と、その燃料交換用治具を用いた燃料交換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料集合体を稠密に配置して水対燃料体積比を低減した軽水増殖炉（例えば、特開平８−２１８９０号公報）では、従来の沸騰水型原子炉（BWR）と比較してプルトニウム増殖比を高めており、原子炉運転時における核分裂性プルトニウムの発生量と消滅量をほぼ同一にでき、増殖比を約１．０とすることが可能である。
【０００３】
この炉心特性を達成するために、軽水増殖炉では六角形の水平断面を持つチャンネルボックス内に劣化ウランにプルトニウムを富化した燃料棒を三角配列に配置した稠密六角形型燃料集合体として燃料密度を増加させており、また減速材と冷却材を兼ねている軽水の流量を低減して水対燃料体積比を小さくし、現行BWRよりボイド率を高めて高速中性子によるプルトニム転換を向上させた軽水冷却材、集合体３体に１本の割合で密に配置したY字型制御棒との組み合わせを持つ炉心構成としている。
【０００４】
軽水増殖炉では水対燃料体積比を小さくするため六角形燃料集合体を採用し、燃料集合体間のすき間を小さくしているため、燃料集合体を上部で固定する炉心上部格子板の構造は現行のBWRとは異なるものとなる。例えば、特開平８−２２０２７６号公報の開示によれば、炉心上部格子板は六角形燃料集合体水平断面より小さい六角形状の冷却材流路孔を設け、この冷却材流路孔の下部に六角形燃料集合体内側と内接する六角形状の燃料集合体支持筒を設置している。このような構成の炉心上部格子板を採用することにより、燃料集合体間のすき間を小さくして炉心に装荷することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２１８９０号公報
【特許文献２】特開平８−２２０２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
軽水増殖炉の炉心上部格子板は開口部である冷却材流路孔が燃料集合体水平断面より小さいので、燃料交換時には炉心上部格子板を取り外す。一方、正方形燃料集合体と燃料集合体４体の中央部に挿入される十字型制御棒から構成される現行BWRでは燃料交換時に上部格子板を取り外さない。
【０００７】
現行BWRの燃料集合体交換方法を図１４に示す。図１４（ａ）は現行BWR炉心の上面図であり、上部格子板６１に上部を支持された燃料集合体６２と燃料集合体に囲まれた十字型制御棒６３、起動時や定格運転時の中性子束をモニタする中性子束検出器を内包する炉内核計装管６６を示している。十字型制御棒６３の翼の上端にはローラー６５が設けてあり、燃料集合体６２と接触することで制御棒を支持している。炉内核計装管６６は先端部を上部格子板６１により支持されている。
【０００８】
現行BWRでは以下の手順で燃料集合体を交換している。
【０００９】
(１) まず、対角線に位置する２体の燃料集合体ａ，ｄを炉外に取り出す（図１４（ｂ））。このとき十字型制御棒は燃料集合体ｂ，ｃにより支持されている。
【００１０】
(２) 燃料集合体を取り出した後にできる空間にダミーの燃料集合体（ダブルブレードガイド６４）あるいは取り替え用燃料集合体を挿入する（図１４（ｃ））。
【００１１】
(３) 残り２体の燃料集合体ｂ，ｃを炉外に取り出し（図１４（ｄ））、他の燃料集合体と交換する。
【００１２】
現行BWRでは、図１４（ｂ）で示したように十字型制御棒に隣接し対角線上に位置する燃料集合体を取り出しても、制御棒は残りの２体の燃料集合体により支えられているが、軽水増殖炉では、Y字型制御棒に隣接する燃料集合体を１体でも取り出すと、取り出した側に生じた空間に倒れる恐れがある。また、軽水増殖炉の炉内核計装管を現行BWRと同様に炉心上部格子板で先端部を支持する構造とした場合には、軽水増殖炉は燃料交換時に炉心上部格子板を取り外すため、炉心核計装管に隣接する燃料集合体を取り出すと、取り出した側に炉内核計装管が倒れる恐れがある。従って、軽水増殖炉は現行BWRとは異なり、燃料集合体を取り出す前に隣接するY字型制御棒の水平方向の位置を固定する必要がある。また、炉内計装管が隣接する燃料集合体を取り出す場合には炉内核計装管の水平方向の位置も固定する必要がある。
【００１３】
本発明の第１の目的は、軽水増殖炉において燃料交換を短時間でできるように燃料交換時にY字型制御棒の上端を簡単に固定する燃料交換用治具とこの燃料交換用治具を用いた燃料交換方法を提供することである。
【００１４】
本発明の第２の目的は、軽水増殖炉において燃料交換を短時間でできるように燃料交換時にY字型制御棒と炉内核計装管の上端を簡単に固定する燃料交換用治具とこの燃料交換用治具を用いた燃料交換方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記第１の目的を達成するために、本発明は、燃料棒が三角格子状に配列された六角形燃料集合体と、その間に挿入され翼の間隔がそれぞれ１２０度である３枚の翼を持つＹ字型制御棒とを有する炉心の燃料集合体交換時に用いられる燃料交換用治具であって、前記Ｙ字型制御棒の２枚の翼の延長線上に位置する２体の六角形燃料集合体と前記Y字型制御棒とを結合する複数の嵌合部を有するものとする。
【００１６】
燃料集合体の交換に際しては、炉心上部格子板を取り外し、上記燃料交換用治具を使用して、前記Ｙ字型制御棒の２枚の翼の延長線上に位置する２体の六角形燃料集合体と前記Ｙ字型制御棒とを結合することで固定し、その後、前記Ｙ字型制御棒を取り囲む３体の燃料集合体を交換する。これにより交換する燃料集合体に隣接するY字型制御棒の上端を簡単に固定でき、燃料集合体交換を短時間に行なうことができる。
【００１７】
また、上記第２の目的を達成するために、本発明は、燃料棒が三角格子状に配列された六角形燃料集合体と、その間に挿入され翼の間隔がそれぞれ１２０度である３枚の翼を持つＹ字型制御棒と、Y字型制御棒の１枚の翼の先端部に位置する炉内核計装管とを有する炉心の燃料集合体交換時に用いられる燃料交換用治具であって、前記Ｙ字型制御棒の２枚の翼の延長線上に位置する２体の六角形燃料集合体と前記Y字型制御棒と前記炉内核計装管を結合する複数の嵌合部を有するものとする。
【００１８】
燃料集合体の交換に際しては、炉心上部格子板を取り外し、上記燃料交換用治具を使用して、前記Ｙ字型制御棒の２枚の翼の延長線上に位置する２体の六角形燃料集合体と前記Ｙ字型制御棒と前記炉内核計装管とを結合することで固定し、その後、前記Ｙ字型制御棒を取り囲む３体の燃料集合体を交換する。これにより交換する燃料集合体に隣接するY字型制御棒と炉内計装管の上端を簡単に固定でき、燃料集合体交換を短時間に行なうことができる。
【００１９】
上記燃料交換用治具において、複数の嵌合部は、好ましくは、前記Ｙ字型制御棒の２枚の翼の延長線上に位置する２体の六角形燃料集合体と嵌合する円筒形状の結合部と、前記Ｙ字型制御棒の上面に設けた凹部と嵌合する突起部とを有し、これら結合部と突起部により前記２体の六角形燃料集合体と前記Y字型制御棒とを結合する。また、好ましくは、更に、前記炉内核計装管と嵌合する穴部を有し、前記結合部及び突起部とその穴部とにより前記２体の六角形燃料集合体と前記Y字型制御棒と前記炉内核計装管とを結合する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、燃料集合体交換時に交換する集合体に隣接するY字型制御棒の上端を簡単に固定でき、燃料集合体交換を短時間に行なうことができる。
【００２１】
また、本発明によれば、燃料集合体交換時に交換する集合体に隣接するY字型制御棒と炉内計装管の上端を簡単に固定でき、燃料集合体交換を短時間に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
(第１の実施例)
本発明の第１の実施例を図１〜図６により説明する。
【００２３】
図１は本発明の第１の実施例における燃料交換用治具を示す図である。これは、Y字型制御棒の先端に炉内核計装管がない場合の燃料交換に使用するものである。図１中、（ａ）は燃料交換用治具の上面図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−B線における垂直断面図、（ｃ）は図１（ａ）のC−D線における垂直断面図である。
【００２４】
燃料交換用治具８は中心から１２０度の角度で伸びた２枚の板部分３０ａ，３０ｂからなるＶ字型状の板状部材３０と、板状部材３０の２枚の板部分３０ａ，３０ｂの先端に連結した内部が空洞で孔部３１ａとなった円筒部材３１から構成されている。円筒部材３１の下部には外側に傾斜面３１ｂを設けてあり、燃料集合体案内管９の孔９ａ（図４参照）に挿入しやすいようになっている。円筒部材３１の上部には燃料交換用治具８を保持するハンドル１１が設けられている。板状部材３０を構成する２枚の板部分３０ａ、３０ｂが交差する結合部（燃料交換用治具８の中心）の下部にはピン（突起部）１０が突き出している。このピン１０は、Y字型制御棒４の上面に設けた孔（凹部）４ａ（図４参照）に入ることにより燃料交換用治具８とY字型制御棒４とを結合する。ピン１０には傾斜がついており、Y字型制御棒４の孔４ａ（図４参照）に挿入しやすいようになっている。円筒部材３１及びピン１０は、Ｙ字型制御棒の２枚の翼の延長線上に位置する２体の六角形燃料集合体と嵌合する複数の嵌合部を構成する。
【００２５】
図２は本発明を適用する軽水増殖炉炉心の水平断面図である。図２中、上側は全体図であり、下側は部分拡大図である。軽水増殖炉の炉心は六角型の水平断面を持つチャンネルボックス１内に劣化ウランにプルトニウムを富化した燃料棒２を三角配列に配置した稠密六角型燃料集合体３と、その間に挿入され翼の間隔がそれぞれ１２０度である３枚の翼を持つY字型制御棒４から構成されている。Y字型制御棒４は燃料集合体約３体に１本の割合で配置しており、また一部のY字型制御棒４の１翼の先端には起動時や定格運転時の中性子束をモニタする中性子束検出器を内包する炉内核計装管５を設置してある。炉内核計装管５は炉内計装に必要な数だけ設置してあるので全てのY字型制御棒４の先端にあるわけではない。
【００２６】
図３は、図２に示した炉心を収納している軽水増殖炉の圧力容器２０内の垂直断面図を示す図である。燃料集合体３は炉心支持板６の上に取り付けた燃料支持金具５１（図５参照）に挿入することで下端を支持し、上端は炉心上部格子板７により固定されている。
【００２７】
原子炉で一定期間熱を発生すると、燃料の燃焼が進み燃料集合体の交換が必要になる。軽水増殖炉の燃料集合体３を交換するときには、圧力容器２０の上蓋２１を開き、炉心上部の蒸気乾燥器２２、気水分離器２３等の炉内構造物を取り外し、さらに炉心上部格子板７を取り外す。
【００２８】
図４は、上部格子板をはずした時の炉心の一部を拡大して示す図であって、本実施例における燃料交換用治具を装着する前の燃料集合体上部を示す図である。図４中、（ａ）は上部格子板をはずした時の炉心の一部を上から見た図であり、（ｂ）は図４（ａ）のＡ−B線における炉心上部の垂直断面図である。
【００２９】
燃料集合体３のチャンネルボックス１の上部は円筒形状の燃料集合体案内管９になっている。燃料集合体３は炉心上部格子板７がなくても下端を燃料支持金具５１（図５参照）に挿入してあることで自立できる。また、燃料集合体案内管９が炉心上部格子板７と接することで燃料集合体上部の正確な位置決めができるようになっている。Y字型制御棒４の中心部上端には前述した孔（凹部）４ａが開いている。
【００３０】
次に、本発明の燃料交換用治具８を用いた燃料交換方法を説明する。
【００３１】
図５は、本発明の燃料交換用治具８と炉心の関係を示す図である。燃料交換時には圧力容器２０の上蓋２１を外し、炉心５９上部の蒸気乾燥器２２、気水分離器２３等の炉内構造物を取り外し、さらに炉心上部格子板７を取り外す。続いて、オペレーションフロア５３上の燃料交換機である燃料交換用台車５７を交換対象の燃料集合体３の位置まで移動させ、燃料交換用マスト（マニピュレータ）５４の先端で燃料交換用治具８の２つのハンドル１１を保持して燃料交換用治具８を上から降ろし、円筒部材３１を燃料集合体案内管９の孔９ａに挿入する。このとき、オペレーションフロア５３から降ろした燃料交換用治具８と燃料集合体３との位置が多少ずれていても、円筒部材３１の下部外側の傾斜面３１ｂにより円筒部材３１を燃料集合体案内管９の孔９ａに挿入し、燃料交換用治具８を燃料集合体３に装着することができる。また、図１で示したように、燃料交換用治具８とY字型制御棒４とを結合するピン１０には傾斜がついており、Y字型制御棒４が隣接する燃料集合体３のいずれかに傾いていても燃料交換用治具８をY字型制御棒４の上面に装着することができる。
【００３２】
図６は燃料交換用治具８により燃料集合体３とY字型制御棒４を結合した状態を示す図である。図６中、（ａ）は上面図、（ｂ）は図６（ａ）のＡ−B線における炉心上部の垂直断面図である。
【００３３】
燃料交換用治具８によってY字型制御棒４の２枚の翼の延長線上に位置する２体の六角形燃料集合体ｄ，ｅと、Y字型制御棒４とが結合される。次に燃料交換機は燃料交換用治具８のハンドル１１を離し、Y字型制御棒４の周囲の３体の燃料集合体ａ，ｂ，ｃを順次炉心から取り出し、燃料貯蔵プール５８に移送する。この時３体の燃料集合体ａ，ｂ，ｃの全てを取り出さなくてもかまわない。Y字型制御棒４は燃料交換用治具８によって燃料集合体ｄ，ｅの２方向から結合しているので、燃料集合体ａ，ｂ，ｃが取り除かれても倒れることはなく、また、水平方向にもぐらつかない。次に、取り替え燃料集合体を燃料集合体ａ，ｂ，ｃの位置に装荷する。燃料集合体ａ，ｂ，ｃの交換が終了したら燃料交換機で燃料交換用治具８を取り外し、次に燃料交換する燃料集合体に接するY字型制御棒と制御棒の２枚の翼の延長線上に位置する２体の六角形燃料集合体に取り付ける。以上の方法を繰り返すことにより燃料集合体を交換することができる。
【００３４】
以上のように本実施例の燃料交換用治具８を使うことによって、Y字型制御棒４が倒れることなく、Y字型制御棒４に隣接する燃料集合体３を一度に交換することができるので、燃料集合体交換を短時間で行うことができ、燃料交換の工程を短縮することができる。
【００３５】
(第２の実施例)
本発明の第２の実施例を図７及び図８により説明する。本実施例は、燃料交換用治具とY字型制御棒を第１の実施例とは異なる方法で固定したものである。
【００３６】
図７は本発明の第２の実施例における燃料交換用治具を示す図である。図７中、（ａ）は燃料交換用治具の上面図、（ｂ）は図７（ａ）のＡ−B線における垂直断面図、（ｃ）は図７（ａ）のC−D線における垂直断面図、（ｄ）は図７（ａ）のE−F断面線における板状部材の垂直断面図である。
【００３７】
本実施例の特徴は、燃料交換用治具８Ａの板状部材３０を構成する２枚の板部分３０ａ，３０ｂが下側に向かって凸型の山（凸部）１５になっていることである。また、これに対応して、Y字型制御棒４の上面には、V字型の溝（凹部）４ｂ（図８）が形成されている。
【００３８】
図８は燃料交換用治具８Ａにより燃料集合体３とY字型制御棒４を結合した状態を示す図である。図８中、（ａ）は上面図、（ｂ）は図８（ａ）のＡ−B線における炉心上部の垂直断面図、（ｃ）は図８（ａ）のE−F線における燃料交換用治具８ＡとY字型制御棒４の接触部における垂直断面図である。これらの図に示したように燃料交換用治具８ＡはY字型制御棒４の上部にある溝４ｂに沿って装着される。
【００３９】
次に、本実施例の燃料交換用治具８Ａを用いた燃料交換法を説明する。燃料交換時に炉心上部格子板を取り外した後、実施例１と同様に、圧力容器の上方にある燃料交換機のマニピュレータ５４（図５）で燃料交換用治具８Ａの２つのハンドル１１を保持して燃料交換用治具８Ａを上から降ろし、円筒部材３１を燃料集合体ｄ，ｅ案内管９に挿入する。図７（ｄ）で示したように燃料交換用治具８Ａの板状部材３０の下端の山１５はY字型制御棒４の上部にある溝４ｂに嵌合する。この作業の際、Y字型制御棒４と燃料交換用治具８Ａが相対的に水平方向に僅かにずれていたとしても、燃料交換用治具８あの下部の山１５がY字型制御棒４の上端の溝４ｂに嵌ることにより、Y字型制御棒４と燃料集合体ｄ，ｅを結合することができる。
【００４０】
本実施例のように、燃料交換用治具８Ａの板状部材３０とY字型制御棒４の上面が凹凸形状で嵌め合う構成になっていることにより、燃料交換用治具８ＡによるY字型制御棒４と燃料集合体３の結合が更に容易になり、燃料集合体交換を短時間で行うことができ、燃料交換の工程を短縮することができる。
【００４１】
また、本実施例では、板状部材３０の下端が凸型（山１５）、Y字型制御棒４の上面が凹型（溝４ｂ）であったが、板状部材３０の下端が凹型、Y字型制御棒４の上面が凸型であってもよく、この場合も同様の効果がある。
【００４２】
(第３の実施例)
本発明の第３の実施例を図９及び図１０により説明する。本実施例は、燃料交換用治具と燃料集合体を第１の実施例とは異なる方法で固定したものである。本実施例を適用する軽水増殖炉炉心の水平断面図と垂直断面図は第１実施例で説明したものと同一である。図９は本発明の第３の実施例における燃料交換用治具を示す図である。図９中、（ａ）は燃料交換用治具の上面図、（ｂ）は図９（ａ）のＡ−B線における垂直断面図、（ｃ）は図９（ａ）のC−Ｄ線における垂直断面図である。
【００４３】
燃料交換用治具８Ｂの円筒部材３１は、ハンドル１１のピン１１ａに軸方向に移動可能に挿入されたフック用ハンドル４２と、円筒部材３１の孔３１ａに回転可能に取り付けられ、フック用ハンドル４２にワイヤ４３を介して接続された２個のフック１２と、ワイヤ４３を引っ張る方向にフック１２を付勢する引っ張りバネ４０とを備え、燃料交換機のマニピュレータでハンドル１１とフック用ハンドル４２を挟むようにをつかむと、フック用ハンドル４２に接続されているワイヤ４３が引っ張られることにより、フック１２が円筒部材３１の内側に引き込まれ、引っ張りバネ４０が引っ張られる構造となっている。
【００４４】
次に、本発明の燃料交換用治具８Ｂを用いた燃料交換法を説明する。図１０は燃料交換用治具８Ｂにより燃料集合体３とY字型制御棒４を結合した状態を示す図である。図１０中、（ａ）は上面図、（ｂ）は図１０（ａ）のＡ−B線における炉心上部の垂直断面図である。
【００４５】
燃料交換機のマニピュレータで燃料交換用治具８Ｂのハンドル１１とフック用ハンドル４２を挟んだまま、燃料交換用治具８Ｂの円筒部材３１を燃料集合体ｄ、ｅに装着する。燃料交換機のマニピュレータがハンドル１１とフック用ハンドル４２を離すと引っ張りバネ４０が縮んで燃料交換用治具８Ｂの円筒部材３１の外側にフック１２が飛び出す。フック１２が燃料集合体ｄ、ｅの燃料集合体案内管９内の空洞に嵌り込むことにより、より確実に燃料交換用治具８ＢとY字型制御棒４の結合することができる。
【００４６】
以上のように本実施例の燃料交換用治具８Ｂを使うことによって、Y字型制御棒４が倒れることなく、Y字型制御棒４に隣接する燃料集合体３を一度に交換することができるので、燃料集合体交換を短時間で行うことができ、燃料交換の工程を短縮することができる。さらに、以上の本実施例の燃料交換用治具８Ｂを使うことによって、燃料交換用治具８ＢとY字型制御棒４の結合をより確実にすることができる。
【００４７】
(第４の実施例)
本発明の第４の実施例を図１１〜図１３により説明する。本実施例は、Y字型制御棒先端に炉内核計装管がある場合のY字型制御棒に隣接する燃料集合体の交換装置と交換方法である。図１１は本発明の第４の実施例における燃料交換用治具を示す図である。図１１中、（ａ）は燃料交換用治具の上面図、（ｂ）は図１１（ａ）のＡ−B線における垂直断面図、（ｃ）は図１１（ａ）のC−D線における垂直断面図である。
【００４８】
燃料交換用治具１３は中心から１２０度の角度で伸びた３枚の板部分３０ｃ，３０ｄ，３０ｅからなるY字型状の板状部材３０Ａと、板状部材３０Ａの２枚の板部分３０ｃ，３０ｄの先端に連結した内部が空洞の孔部３１ａとなっている円筒部材３１から構成されている。円筒部材３１の下部には外側に傾斜面３１ｂを設けてあり、円筒部材３１の上部には燃料交換用治具１３を保持するハンドル１１が設けられている。燃料交換用治具１３の板状部材３０の残る１枚の板部分３０ｅの先端には炉内核計装管５（図１２参照）を固定するための上下に貫通した孔３２を形成した炉内核計装管固定部３３が設けられており、３枚の板部分３０ｃ，３０ｄ，３０ｅが交差する結合部の下部にはピン１０が設置されている。
【００４９】
図１２は本実施例の燃料交換用治具１３を装着した状態を示す図である。図１２中、（ａ）は上面図、（ｂ）は図１２（ａ）のＡ−B線における炉心上部の垂直断面図である。図１２（ｂ）に示したように燃料交換用治具１３の板状部材下部のピン１０がY字型制御棒４の上端に開けた孔４ａに入ることによりY字型制御棒４と結合するとともに、板状部材３０Ａの２枚の板部分３０ｃ，３０ｄの先端に連結した円筒部材３１が燃料集合体ｄ、ｅの燃料集合体案内管９の孔９ａに挿入されることにより燃料集合体ｄ、ｅとも結合する。また、燃料交換用治具１３の板状部材３０Ａの板部分３０ｅの先端にある炉内核計装管固定部３３の貫通孔３２に炉内計装管５を通すことにより、燃料交換用治具１３は炉内計装管５と結合する。図１２（ａ）及び（ｂ）で示したように燃料交換用治具１３を装着することにより、Y字型制御棒４の２枚の翼の延長線上に位置する２体の六角形燃料集合体ｄ，ｅとY字型制御棒４と炉内計装管５を結合することができる。
【００５０】
次に、本実施例の燃料交換用治具１３を用いた燃料交換方法を説明する。
【００５１】
燃料交換時に炉心上部格子板を取り外した後、実施例１と同様に、圧力容器の上方にある燃料交換機のマニピュレータで燃料交換用治具１３の２つのハンドル１１を保持して燃料交換用治具１３を上から降ろし、円筒部材３１を燃料集合体案内管９に挿入する。また燃料交換用治具１３の板状部材３０Ａの結合部にあるピン１０が制御棒上面設けた孔４ａに入るとともに、炉内核計装管５の上端が板状部材３０の貫通孔３２に挿入されることで、燃料交換用治具１３とY字型制御棒４および炉内核計装管５を結合する。次に燃料交換機は燃料交換用治具１３のハンドル１１を離し、Y字型制御棒４の周囲の燃料集合体ａ、ｂ、ｃを適宜炉心から取り出す。Y字型制御棒４および炉内核計装管５は燃料交換用治具１３によって燃料集合体ｄ、ｅと結合しているので、燃料集合体ａ、ｂ、ｃが取り除かれても倒れることはない。次に、取り替え燃料集合体を燃料集合体ａ、ｂ、ｃの位置に装荷する。燃料集合体ａ、ｂ、ｃの交換が終了したら燃料交換機で燃料交換用治具１３を取り外し、次に燃料交換する燃料集合体に接するY字型制御棒と制御棒の２枚の翼の延長線上に位置する２体の六角形燃料集合体に取り付ける。以上の方法を繰り返すことにより燃料集合体を交換することができる。
【００５２】
図１２（ａ）の燃料集合体ｆを交換する場合は２つの燃料交換用治具を用いて燃料集合体ｆに隣接する炉内核計装管５とY字型制御棒２９を固定することにより、燃料集合体ｆを交換することができる。
【００５３】
図１３は炉内核計装管５が図１２とは異なり２本挿入されている場合に用いる燃料交換用治具の変形例を示す図である。このような場合でも燃料交換用治具１３の先端部の炉内核計装管固定部３３Ａの形状を変更し、隣接する２個の貫通孔３２を形成することにより燃料集合体を交換することができる。
【００５４】
なお、本実施例の燃料交換用治具１３は、制御棒先端に炉内核計装管がないY字型制御棒に隣接する燃料集合体を交換する場合にも利用することができる。
【００５５】
本実施例の燃料交換用治具１３を使用することで、制御棒先端に炉内核計装管があるY字型制御棒に隣接する燃料集合体も、制御棒先端に炉内核計装管がないY字型制御棒に隣接する燃料集合体も、同じ燃料交換用治具で燃料交換できるので、複数の燃料交換用治具を使用する必要がなく、燃料集合体交換を短時間で行うことができ、燃料交換に要する工程や時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施例における燃料交換用治具を示す図である。
【図２】本発明を適用する軽水増殖炉炉心の水平断面図である。
【図３】本発明を適用する軽水増殖炉炉心の垂直断面図である。
【図４】本発明の第１の実施例における燃料交換用治具を装着する前の燃料集合体上部を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施例における燃料交換用治具と炉心の関係を示す概略図である。
【図６】本発明の第１の実施例における燃料交換用治具を装着した燃料集合体上部を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施例における燃料交換用治具を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施例における燃料交換用治具を装着した燃料集合体上部を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施例における燃料交換用治具を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施例における燃料交換用治具を装着した燃料集合体上部を示す図である。
【図１１】本発明の第４の実施例における燃料交換用治具を示す図である。
【図１２】本発明の第４の実施例における燃料交換用治具を装着した燃料集合体上部を示す図である。
【図１３】本発明の第４の実施例の変形例における燃料交換用治具を装着した燃料集合体上部を示す図である。
【図１４】正方形燃料集合体と十字型制御棒から構成される現行BWRの燃料交換方法を示した概略図である。
【符号の説明】
【００５７】
１                      チャンネルボックス
２                      燃料棒
３、６２                燃料集合体
４、１４、２９          Y字型制御棒
４ａ                    孔（凹部）
４ｂ                    溝（凹部）
６３                    十字型制御棒
５、６６                炉内核計装管
６                      炉心支持板
７、６１                炉心上部格子板
８、８Ａ、８Ｂ、１３    燃料交換用治具
９                      燃料集合体案内管
１０                    燃料交換用治具の制御棒固定用のピン（突起部）
１１                    燃料交換用治具ハンドル
１１ａ                  ピン
１２                    燃料交換用治具固定用フック
１５                    山（凸部）
２０                    圧力容器
２１                    上蓋
２２                    蒸気乾燥器
２３                    気水分離器
３０                    板状部材
３０ａ，３０ｂ          板部分
３０Ａ                  板状部材
３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ  板部分
３１                    円筒部材
３１ａ                  孔部
３１ｂ                  傾斜面
３２                    炉内核計装管挿入孔
３３                    炉内核計装管固定部
３３Ａ                  炉内核計装管固定部
４０                    引っ張りバネ
４２                    フック用ハンドル
４３                    ワイヤ
５１                    燃料支持金具
５２                    シュラウド
５３                    オペレーションフロア
５４                    燃料交換用マスト
５５                    原子炉ウェル
５６                    ガイドレール
５７                    燃料交換用台車
５８                    燃料貯蔵プール
６４                    ダブルブレードガイド
６５                    ローラー
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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