(57)【要約】【課題】燃料等の被搬送物を、振れを制止して迅速に搬送できること。【解決手段】原子力発電プラントの原子炉ウェル上を一方向に走行可能なブリッジと、このブリッジ上を、このブリッジの走行方向に対し直交する方向に移動可能なトロリと、このトロリから鉛直方向に垂下されて燃料等の被搬送物を把持するグラップル１７とを有し、被搬送物を原子炉ウェルと燃料プールとの間で水中搬送する燃料交換機であって、被搬送物を把持したグラップルのトロリに対する振れを制止する振れ制止機構１８を有し、この振れ制止機構は、トロリに対するグラップルの位置ずれを検出するカメラと、グラップルに同軸状態で連結された制止機構本体３０に配置され、グラップルに対し水平方向の推進力発生するスラスタ３２Ａ〜３２Ｄと、カメラからの検出情報に基づいてスラスタを駆動制御する制御装置とを備えて構成されたものである。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力発電プラントの原子炉ウェル上を一方向に走行可能なブリッジと、このブリッジ上を、このブリッジの走行方向に対し直交する方向に移動可能なトロリと、このトロリから鉛直方向に垂下されて燃料等の被搬送物を把持する把持手段とを有し、前記被搬送物を前記原子炉ウェルと燃料プールとの間で水中搬送する燃料交換機であって、
前記被搬送物を把持した前記把持手段の前記トロリに対する振れを制止する振れ制止機構を有し、
この振れ制止機構は、前記トロリに対する前記把持手段の位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、
前記把持手段に同軸状態で連結された制止機構本体に配置され、前記把持手段に対し水平方向の推進力を発生する推進力発生手段と、
前記位置ずれ検出手段からの検出情報に基づいて前記推進力発生手段を駆動制御する制御手段と、を備えて構成されたことを特徴とする燃料交換機。
【請求項２】
前記振れ制止機構は、把持手段をトロリに対して前記把持手段の垂直軸回りに回転させる回転駆動手段を、制止機構本体に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】
前記推進力発生手段は、制止機構本体の周囲に少なくとも複数配置され、翼の回転により推進力を発生させるスラスタを有することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料交換機。
【請求項４】
前記推進力発生手段は、制止機構本体の周囲に少なくとも複数配置され、水の噴射により推進力を発生させる水ジェットノズルを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料交換機。
【請求項５】
前記位置ずれ検出手段は、トロリに設置され、制止機構本体に設けられたマーカーを撮影し、この画像が画像処理されることで、前記トロリに対する把持手段の位置ずれを検出するカメラであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料交換機。
【請求項６】
前記位置ずれ検出手段は、制止機構本体に設置され、把持手段の水平２軸回りの傾斜角を測定することで、トロリに対する前記把持手段の位置ずれを検出する傾斜角センサであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料交換機。
【請求項７】
前記位置ずれ検出手段は、制止機構本体に設置され、把持手段の水平２軸方向の加速度を測定することで、トロリに対する前記把持手段の位置ずれを検出する加速度センサであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料交換機。
【請求項８】
原子力発電プラントの原子炉ウェル上を一方向に走行可能なブリッジと、このブリッジ上を、このブリッジの走行方向に対し直交する方向に移動可能なトロリと、このトロリから鉛直方向に垂下されて燃料等の被搬送物を把持する把持手段とを有し、前記被搬送物を前記原子炉ウェルと燃料プールとの間で水中搬送する燃料交換機の振れ制止方法であって、
前記把持手段に同軸状態で連結された制止機構本体に配置される推進力発生手段が、前記トロリに対する前記把持手段の位置ずれに基づいて、前記把持手段に対し水平方向の推進力を発生することで、前記被搬送物を把持した前記把持手段の前記トロリに対する振れを制止することを特徴とする燃料交換機の振れ制止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば原子力発電プラントにおいて水中に設置された燃料集合体を含む機器の移動や設置などの搬送作業を行う燃料交換機、及びこの燃料交換機の振れ制止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、燃料集合体の交換や炉内構造物のハンドリング作業は、燃料交換機（補助ホイストを含む）を用いて行われている。これらのクリティカル作業を短時間で行う装置やシステムを実現することで、原子力発電プラントにおける定期点検期間を短縮でき、プラントの稼働率向上に貢献できる。
【０００３】
一般に、燃料交換作業中の燃料集合体の水中搬送作業において、燃料集合体を伸縮マストにより吊り下げた状態で燃料交換機を高速移動させるには、水の抵抗に対抗するため高剛性の伸縮マストが必要になる。ところが、この伸縮マストの剛性を上げると重量が増大し、伸縮マストを搬送するトロリ及びブリッジも大型化するため慣性力が増大してしまう。その結果、伸縮マスト、トロリ及びブリッジの高速移動が困難になると共に、耐震性も低下してしまう。
【０００４】
そこで、燃料交換を短時間で行うために、例えば特許文献１に記載の燃料交換機が提案されている。つまり、特許文献１に記載の燃料交換機は、ブリッジ（走行台車）上を移動するトロリ（横行台車）に燃料交換機用の伸縮マストが取り付けられ、伸縮マストに設置された第１磁石装置と、トロリに設置された第２磁石装置との間に発生する磁力によって、伸縮マストの振れを抑制するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０４３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の燃料交換機では、伸縮マストが受ける水の抵抗による振れを抑制するために、トロリ上で、第１磁石装置及び第２磁石装置を用いて伸縮マストの位置を調整している。このため、特に伸縮マストが軽量化されて、この伸縮マストの剛性が低下した場合には、伸縮マストの下端のグラップル（掴み具）位置での振れ量が増大し、上述のようなトロリ上での第１及び第２磁石装置による制振では、グラップル付近の振れを十分に抑制できず、振れが自然に収まるまで待機しなければならない。従って、燃料集合体等の被搬送物の搬送を迅速に実施できない恐れがある。
【０００７】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、燃料等の被搬送物を、振れを制止して迅速に搬送できる燃料交換機及び燃料交換機の振れ制止方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態に係る燃料交換機は、原子力発電プラントの原子炉ウェル上を一方向に走行可能なブリッジと、このブリッジ上を、このブリッジの走行方向に対し直交する方向に移動可能なトロリと、このトロリから鉛直方向に垂下されて燃料等の被搬送物を把持する把持手段とを有し、前記被搬送物を前記原子炉ウェルと燃料プールとの間で水中搬送する燃料交換機であって、前記被搬送物を把持した前記把持手段の前記トロリに対する振れを制止する振れ制止機構を有し、この振れ制止機構は、前記トロリに対する前記把持手段の位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、前記把持手段に同軸状態で連結された制止機構本体に配置され、前記把持手段に対し水平方向の推進力を発生する推進力発生手段と、前記位置ずれ検出手段からの検出情報に基づいて前記推進力発生手段を駆動制御する制御手段と、を備えて構成されたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の実施形態に係る燃料交換機の振れ制止方法は、原子力発電プラントの原子炉ウェル上を一方向に走行可能なブリッジと、このブリッジ上を、このブリッジの走行方向に対し直交する方向に移動可能なトロリと、このトロリから鉛直方向に垂下されて燃料等の被搬送物を把持する把持手段とを有し、前記被搬送物を前記原子炉ウェルと燃料プールとの間で水中搬送する燃料交換機の振れ制止方法であって、前記把持手段に同軸状態で連結された制止機構本体に配置される推進力発生手段が、前記トロリに対する前記把持手段の位置ずれに基づいて、前記把持手段に対し水平方向の推進力を発生することで、前記被搬送物を把持した前記把持手段の前記トロリに対する振れを制止することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態に係る燃料交換機及び燃料交換機の振れ制止方法によれば、被搬送物を把持した把持手段のトロリに対する位置ずれに基づいて、推進力発生手段が把持手段に対し水平方向の推進力を発生し、トロリに対する把持手段の位置ずれを補正する。従って、例えば燃料交換機による被搬送物の搬送中において、この被搬送物のトロリに対する振れを積極的に補正できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る燃料交換機の第１実施形態を示す正面図。
【図２】図１の燃料交換機を示す側面図。
【図３】図１の燃料交換機における振れ制止機構をグラップル等と共に示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は図３（Ａ）のＩＩＩ矢視図。
【図４】図１のカメラが撮影したカメラ画像を模式的に示し、（Ａ）は位置ずれがない場合の模式図、（Ｂ）は水平方向の位置ずれがある場合の模式図。
【図５】図１のカメラが撮影したカメラ画像を模式的に示し、回転方向の位置ずれがある場合の模式図。
【図６】本発明に係る燃料交換機の第２実施形態における振れ制止機構をグラップルと共に示す正面図。
【図７】本発明に係る燃料交換機の第３実施形態における振れ制止機構を模式的に示す平面図。
【図８】本発明に係る燃料交換機の第４実施形態における振れ制止機構をグラップルと共に示す正面図。
【図９】燃料交換機の振れ制止機構における変形形態を示す図３（Ｂ）の対応図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき説明する。但し、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。
【００１３】
［Ａ］第１実施形態（図１〜図５）
図１及び図２に示す燃料交換機１０は、原子力発電プラントにおける原子炉ウェル１１の下方に設置された原子炉圧力容器１２の炉心１３に装架される燃料集合体１４等の被搬送物を、前記原子炉ウェル１１と燃料プール（不図示）との間で水中搬送させるものであり、ブリッジ１５、トロリ１６、グラップル１７、昇降機構１９、振れ制止機構１８、及び制御装置２０を有して構成される。
【００１４】
ブリッジ１５は、原子炉ウェル１１上に設置され、車輪などの走行装置２１により走行レール２２に沿って原子炉ウェル１１上を一方向に走行可能に構成される。また、トロリ１６は、ブリッジ１５上を、このブリッジ１５の走行方向に対し直交する方向に移動可能に構成される。
【００１５】
グラップル１７は、燃料集合体１４などの被搬送物の把持手段であり、振れ制止機構１８と共に、昇降機構１９を用いてトロリ１６から鉛直方向に垂下される。昇降機構１９は、トロリ１６に設置された２台の巻上げドラム２３Ａ、２３Ｂのそれぞれにワイヤ２４Ａ、２４Ｂが巻き掛けられ、これらのワイヤ２４Ａ、２４Ｂのそれぞれの先端が、振れ制止機構１８の制止機構上部３４（図３；後述）に設置されたワイヤ固定部２５Ａ、２５Ｂに固定される。
【００１６】
グラップル１７が、振れ制止機構１８の制止機構本体３０（後述）の下部に同軸状態で連結されているため、グラップル１７及び振れ制止機構１８は、巻上げドラム２３Ａ、２３Ｂによるワイヤ２４Ａ、２４Ｂの巻き取りまたは繰り出しによって昇降され、ワイヤ２４Ａ及び２４Ｂの繰り出し量によって鉛直方向の位置が調整される。
【００１７】
また、トロリ１６には、ドラム２６及び滑車２７も設置されている。このドラム２６は、グラップル１７や振れ制止機構１８への給電用のケーブルやエア供給用のエアチューブ（以下、単にケーブル２８と総称する）を、滑車２７を用いて巻き取りまたは繰り出すものである。このケーブル２８の先端も制止機構上部３４に接続されている。このケーブル２８は、ドラム２６に内蔵されて巻き取り方向に付勢力を付与するコンストンばね等により常時張力が作用しているので弛みが防止される。
【００１８】
振れ制止機構１８は、燃料集合体１４などの被搬送物を把持したグラップル１７のトロリ１６に対する振れ、特に燃料交換機１０による被搬送物の搬送中における振れを制止するものである。この振れ制止機構１８は、図１及び図３に示すように、制止機構本体３０と、位置ずれ検出手段としてのカメラ３１と、推進力発生手段としての４台のスラスタ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄと、制御手段としての前記制御装置２０とを有して構成される。
【００１９】
制止機構本体３０は、グラップル１７と同軸状態でこのグラップル１７の上部に連結されると共に、制止機構本体３０の上部が受動回転継手３３を用いて制止機構上部３４に、相対回転自在に連結されている。また、この制止機構本体３０の上面には、図３（Ｂ）に示すように、ワイヤ固定部２５Ａ及び２５Ｂを挟む両側に、異なる形状のマーカーＡとマーカーＢがそれぞれ設けられている。
【００２０】
カメラ３１は、図１及び図２に示すようにトロリ１６に設置されて、このトロリ１６と共に移動する。このカメラ３１は、制止機構本体３０の上面に設けられたマーカーＡ及びＢを撮影する。このカメラ３５にて撮影された画像が画像処理されることで、トロリ１６に対する制止機構本体３０及びグラップル１７の水平方向の位置ずれや、制止機構本体３０及びグラップル１７の垂直軸Ｏ周りの回転方向の位置ずれが検出される。
【００２１】
スラスタ３２Ａ〜３２Ｄは、制止機構本体３０の周囲に複数台（本実施形態では４台）が略等間隔に配置されている。スラスタ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄのそれぞれは、モータ３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄの駆動により正方向または逆方向に回転可能な翼３６を備える。スラスタ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄのそれぞれは、翼３６の回転により、各スラスタ３２Ａ〜３２Ｄの軸方向Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄに沿う推進力３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ、３７Ｄ（図４、図５）を発生する。
【００２２】
これらの推進力３７Ａ〜３７Ｄは、グラップル１７及び制止機構本体３０の垂直軸Ｏに対し水平方向の力である。特に、スラスタ３２Ａ〜３２Ｄが制止機構本体３０の周方向の４等配位置に配置された場合には、互いに隣接する推進力３７Ａ〜３７Ｄは、前記水平方向において互いに直交する。
【００２３】
図１に示す制御装置２０は、ブリッジ１５、トロリ１６、グラップル１７及び昇降機構１９を用いた燃料集合体１４等の被搬送機の搬送を制御する搬送制御機能と、カメラ３１からの検出情報（カメラ３１により撮影された画像が画像処理された情報）に基づいて、スラスタ３２Ａ〜３２Ｄを駆動制御して振れ制止機構１８を制御する機能とを有する。
【００２４】
制御装置２０の上記搬送制御機能は、ブリッジ１５及びトロリ１６を制御してグラップル１７を予め定められた位置（被搬送物が燃料集合体１４の場合には、原子炉圧力容器１２の炉心１３の特定位置、または燃料プール内の燃料ラックの特定位置）まで移動させ、昇降機構１９を制御してグラップル１７を下降または上昇させ、グラップル１７を制御してこのグラップル１７により被搬送物を把持させ、同様に昇降機構１９、ブリッジ１５、トロリ１６を制御して被搬送物を予め定められた位置まで搬送する制御である。
【００２５】
この制御装置２０の搬送制御機能を、原子力発電プラントの燃料集合体１４の搬送を例に具体的に述べる。
【００２６】
まず、原子炉圧力容器１２内の炉心１３に装荷された燃料集合体１４の取り出し手順について述べる。予め設定されたブリッジ１５の走行方向及びトロリ１６の移動方向における燃料集合体１４の取り出し位置で、ブリッジ１５及びトロリ１６を停止する。そして、原子炉圧力容器１２内の上部格子板３８の下方に設置された燃料集合体１４をグラップル１７で把持し、この燃料集合体１４を昇降機構１９のワイヤ２４Ａ、２４Ｂにより引き上げる。
【００２７】
次に、トロリ１６の移動及びブリッジ１５の走行により、燃料集合体１４を原子炉ウェル１１内で水平方向に水中搬送し、この燃料集合体１４を、原子炉ウェル１１と図示しない燃料プールとを接続するカナル（不図示）を通過させて燃料プールに水中搬送する。そして、燃料プール内の燃料ラック（不図示）の収納位置まで燃料集合体１４を水平方向に移動させ、昇降機構１９のワイヤ２４Ａ、２４Ｂにより燃料集合体１４を下降させて燃料ラックに設置する。
【００２８】
逆に、燃料プールから原子炉圧力容器１２内の炉心１３に燃料集合体１４を装荷する場合には、燃料プール内の燃料ラックに収納された燃料集合体１４をグラップル１７で把持し、昇降機構１９のワイヤ２４Ａ、２４Ｂにより燃料集合体１４を引き上げる。次に、トロリ１６の移動及びブリッジ１５の走行により、燃料集合体１４を水平方向に水中で搬送し、カナルを通過させて原子炉ウェル１１に搬送する。予め設定されたブリッジ１５の走行方向及びトロリ１６の移動方向における燃料集合体１４の装荷位置で、ブリッジ１５及びトロリ１６を停止し、昇降機構１９のワイヤ２４Ａ、２４Ｂにより燃料集合体１４を下降させる。そして、この燃料集合体１４を、上部格子板３８を通過させて原子炉圧力容器１２内の炉心１３に装荷する。
【００２９】
上述の燃料集合体１４の取り出し及び装荷において、グラップル１７の上下位置は、ワイヤ２４Ａ及び２４Ｂの繰り出し量によって一意に定まるので、各々のワイヤ２４Ａ、２４Ｂを巻き取る巻上げドラム２３Ａ、２３Ｂの回転回数により、グラップル１７の上下位置を特定する。但し、ワイヤエンコーダをトロリ１６に設置し、ケーブル２８に沿って配設したワイヤエンコーダのワイヤを制止機構上部３４に取り付けて、トロリ１６と振れ制止機構１８間の上下方向の距離をワイヤエンコーダにより測定してもよい。
【００３０】
ところで、上述の一連の手順の中で、ブリッジ１５及びトロリ１６を停止させて、グラップル１７を昇降させる場合には、原子炉圧力容器１２内の水流によって、グラップル１７の水平位置がトロリ１６の直下からずれてしまったり、ワイヤ２４Ａ、ワイヤ２４Ｂの長さが変化したときに生ずるワイヤ２４Ａ、ワイヤ２４Ｂの捩れによって、グラップル１７が回転してしまうことが想定される。
【００３１】
また、ブリッジ１５の走行やトロリ１６の移動によってグラップル１７を水平方向に移動させる際には、グラップル１７や燃料集合体１４の位置が水の抵抗によってずれ、特に、燃料集合体１４の搬送方向を変える際の一旦停止時に燃料集合体１４の水平位置が大きくずれることが考えられる。この燃料集合体１４が原子炉ウェル１１の壁やカナルの両壁に接触しないように、グラップル１７の振れが自然に収まるまで待機する必要が生じ、この待機時間が作業期間短縮の阻害要因になってしまう。
【００３２】
更に、原子炉圧力容器１２内の炉心１３に設置された燃料集合体１４の垂直軸回りの方位が４方向であるため、グラップル１７で把持すべき燃料集合体１４のハンドルの方位は４種類になる。従って、燃料集合体１４を把持するためには、グラップル１７を垂直軸Ｏ回りの４方向に適宜回転させて保持しなければならない。
【００３３】
上述の課題を解決するために、本実施形態の燃料交換機１０に振れ制止機構１８を備え、制御装置２０がこの振れ制止機構１８を制御することで、トロリ１６に対するグラップル１７の水平方向の位置ずれや、グラップル１７の垂直軸Ｏ周りの回転方向の位置ずれを補正し、更に、グラップル１７を垂直軸Ｏ周りに回転させて、このグラップル１７を燃料集合体１４のハンドルの方位に位置決めし保持するのである。
【００３４】
この制御装置２０による振れ制止機構１８の制御のうちで、特にトロリ１６に対するグラップル１７の位置ずれを補正する制御について、図４及び図５を用いて説明する。
【００３５】
図４及び図５は、トロリ１６に固定されたカメラ３１によりグラップル１７を撮影したカメラ画像３９の模式図である。図４（Ａ）では、グラップル１７がカメラ３１のカメラ画像（モニタ画面）３９の中心Ｑに位置し（つまり、グラップル１７の垂直軸Ｏとカメラ画像３９の中心Ｑとが一致し）、マーカーＡ、マーカーＢが上下に並んでいるので、グラップル１７がトロリ１６の直下に位置して、回転ずれがない状態を示している。
【００３６】
図４（Ｂ）では、グラップル１７がカメラ画像３９の右上あるが、マーカーＡ、マーカーＢが上下に並んでいるので回転ずれがない状態を示している。スラスタ３２Ａ、３２Ｃにより、カメラ画像３９の左方向の推進力３７Ａ、３７Ｃをそれぞれ発生させ、スラスタ３２Ｂ、３２Ｄにより、カメラ画像３９の下方向の推進力３７Ｂ、３７Ｄをそれぞれ発生させる。推進力３７Ａ〜３７Ｄの大きさを全て等しくした場合、カメラ画像３９の左下方向の合成推進力４０が得られ、グラップル１７を左下方へ移動させることができる。これにより、トロリ１６に対するグラップル１７の水平方向の位置ずれを補正することが可能になる。
【００３７】
尚、推進力３７Ａと３７Ｃの合力に対する推進力３７Ｂと３７Ｄの合力の大きさを変えることで、合成推進力４０の作用方向を変更することができ、グラップル１７の移動方向を任意に調整することが可能になる。また、全てのスラスタを同時に駆動する必要はなく、一方向ずつ調整することも可能である。
【００３８】
図５では、グラップル１７はカメラ画像３９の中心Ｑにある（即ち、グラップル１７の垂直軸Ｏとカメラ画像３９の中心Ｑが一致する）が、マーカーＡがマーカーＢの右上方にあり、グラップル１７がその垂直軸Ｏを中心に時計回りに回転して、回転方向の位置ずれが発生した状態を示している。この場合には、スラスタ３２Ａ〜３２Ｄにより、グラップル１７の上記回転方向の位置ずれを補正するための推進力３７Ａ〜３７Ｄを発生させる。すると、カメラ画像３９の反時計回りの回転方向に合成回転モーメント４１を得ることができ、グラップル１７を反時計方向に回転させることができる。これにより、グラップル１７の垂直軸Ｏ回りにおける回転方向の位置ずれを補正することが可能になる
【００３９】
グラップル１７をその垂直軸Ｏ回りに４方向にそれぞれ回転させて保持する場合にも、上述の方法によって得た合成回転モーメント４１を用いて回転させ、この回転状態をカメラ３１で検出することでグラップル１７の回転方向を調整して制御する。
【００４０】
また、図５において、スラスタ３２Ｄによる推進力３７Ｄの方向を逆にして推進力３７Ｂと同じ方向にすると、推進力３７Ａと３７Ｃによる反時計方向の回転モーメントと、推進力３７Ｂと３７Ｄによる右上方向の合成推進力とを同時に得ることができる。これにより、グラップル１７を反時計方向に回転させながら右上方向に併進させることが可能になる。上述の他にも、推進力３７Ａ〜３７Ｄの方向と大きさを様々に組み合わせることにより、グラップル１７の並進と回転を同時に実現することが可能になる。
【００４１】
以上のように構成されたことから、本実施形態によれば、次の効果（１）〜（４）を奏する。
【００４２】
（１）燃料集合体１４等の被搬送物を把持したグラップル１７のトロリ１６に対する位置ずれに基づいて、スラスタ３２Ａ〜３２Ｄがグラップル１７に対し水平方向の推進力３７Ａ〜３７Ｄをそれぞれ発生し、トロリ１６に対するグラップル１７の位置ずれを補正する。従って、例えば燃料交換機１０による被搬送物（燃料集合体１４等）の搬送中において、この被搬送物のトロリ１６に対する振れを積極的かつ能動的に制止できる。この結果、燃料集合体１４等の被搬送物の振れが制止するまでの時間を短縮できるので、被搬送物を迅速に搬送できる。
【００４３】
（２）昇降機構１９が、ワイヤ２４Ａ、２４Ｂを巻上げドラム２３Ａ、２３Ｂによりそれぞれ巻き取りまたは繰り出すことで、ワイヤ２４Ａ及び２４Ｂの先端に振れ制止機構１８を介して固定されたグラップル１７を昇降させ、従って、グラップル１７により把持された被搬送物（燃料集合体１４など）を昇降させる。このため、多段の伸縮マストのように段差の継ぎ目で昇降速度を減少させる必要がないので、昇降機構１９による被搬送物の昇降時間を短縮できる。
【００４４】
（３）ワイヤ２４Ａ及び２４Ｂ並びに巻上げドラム２３Ａ、２３Ｂ等を有する昇降機構１９は伸縮マストに比べて軽量であるため、この昇降機構１９を搭載するトロリ１６とブリッジ１５の剛性を低下させることができ、従って、これらのトロリ１６及びブリッジ１５の慣性重量を低減できる。この結果、ブリッジ１５を高速で走行させ、トロリ１６を高速で移動させることができると共に、ブリッジ１５、トロリ１６及び昇降機構１９の耐震性も向上させることができる。
【００４５】
（４）上述の効果（１）、（２）及び（３）から、特に原子力発電プラントにおいて燃料集合体１４を搬送する場合には、クリティカル作業である燃料取扱作業の作業時間が削減されるので、原子力発電プラントの定期点検期間を短縮できる。このため、原子力発電プラントの稼働率を向上させることができる。
【００４６】
［Ｂ］第２実施形態（図６）
図６は、本発明に係る燃料交換機の第２実施形態における振れ制止機構をグラップルと共に示す正面図である。この第２実施形態において、前記第１実施形態と重複する部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００４７】
本実施形態の燃料交換機４５が前記第１実施形態と異なる点は、振れ制止機構４６において、制止機構本体３０が制止機構上部３４に、第１実施形態の受動回転継手３３に代えて、回転駆動手段としての能動的な回転機構４７を用いて連結された点である。
【００４８】
つまり、この回転機構４７は、制止機構本体３０の上部で制止機構上部３４との間に備えられ、モータ駆動により、制止機構本体３０及びグラップル１７を制止機構上部３４及びトロリ１６に対して、制止機構本体３０及びグラップル１７の垂直軸Ｏ周りに回転駆動させる。
【００４９】
これにより、トロリ１６に対するグラップル１７の水平方向の位置ずれを、スラスタ３２Ａ〜３２Ｄのそれぞれの推進力３７Ａ〜３７Ｄによって補正し、グラップル１７及び制止機構本体３０における垂直軸Ｏ回りの回転方向の位置ずれを回転機構４７によって補正する。スラスタ３２Ａ〜３２Ｄにより水平方向の位置ずれを補正し、回転機構４７により回転方向の位置ずれを補正することで補正機能を分離させ、それぞれに安定した補正制御が容易になって、応答性に優れた補正が実現可能になる。
【００５０】
以上のように構成されたことから、本実施形態によれば、前記第１実施形態の効果（１）〜（４）と同様な効果を奏するほか、次の効果（５）を奏する。
【００５１】
（５）トロリ１６に対するグラップル１７の水平方向の位置ずれを、スラスタ３２Ａ〜３２Ｄを用いて補正し、トロリ１６に対するグラップル１７の垂直軸Ｏ周りの回転方向の位置ずれを回転機構４７を用いて補正するので、これらの補正を迅速かつ安定して実施できる。この結果、燃料集合体１４等の被搬送物の搬送中においてトロリ１６に対するグラップル１７及び被搬送物の位置補正や、グラップル１７の被搬送物に対する位置決めを容易に実施でき、搬送作業を効率的に実現できる。
【００５２】
［Ｃ］第３実施形態（図７）
図７は、本発明に係る燃料交換機の第３実施形態における振れ制止機構を模式的に示す平面図である。この第３実施形態において、前記第１実施形態と重複する部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００５３】
本実施形態の燃料交換機５０が前記第１及び第２実施形態と異なる点は、振れ制止機構５１における推進力発生手段として、第１及び第２実施形態のスラスタ３２Ａ〜３２Ｄに代えて、水ジェットノズル５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄが採用され、これらの水ジェットノズル５２Ａ〜５２Ｄからの水の噴射によって、推進力３７Ａ〜３７Ｄを発生させる点である。
【００５４】
これらの水ジェットノズル５２Ａ〜５２Ｄは、制止機構本体３０の周囲に少なくとも複数台配置される。本実施形態では、水ジェットノズル５２Ａ〜５２Ｄは、制止機構本体３０の周囲に４台が、等間隔に配置されている。これらの水ジェットノズル５２Ａ〜５２Ｄが、グラップル１７の垂直軸Ｏに対し水平方向へ推進力３７Ａ〜３７Ｄをそれぞれ発生させる。また、制止機構本体３０には、それぞれの水ジェットノズル５２Ａ〜５２Ｄに対して、２つの流路５３、５４を切り替えて、各水ジェットノズル５２Ａ〜５２Ｄからの水の噴射方向を変更するための流路切換弁５５が設置されている。
【００５５】
また、この第３実施形態では、第１実施形態のケーブル２８の他に、水ジェットノズル５２Ａ〜５２Ｄに水を供給するための水チューブが、ドラム２６と同様にトロリ１６に設置されたドラム（不図示）によって巻き取られ、または繰り出される。
【００５６】
以上のように構成されたことから、本実施形態によれば、前記第１実施形態の効果（１）〜（４）と同様な効果を奏するほか、次の効果（６）を奏する。
【００５７】
（６）振れ制止機構５１における推力発生手段として、モータ３５Ａ〜３５Ｄによりそれぞれ駆動されるスラスタ３２Ａ〜３２Ｄに代えて、水ジェットノズル５２Ａ〜５２Ｄが採用されたので、振れ制止機構５１において電気部品を削減できる。従って、振れ制止機構５１の耐久性やメンテナンス性を向上させることができ、高い信頼性と低コストの燃料交換機５０を実現できる。
【００５８】
［Ｄ］第４実施形態（図８）
図８は、本発明に係る燃料交換機の第４実施形態における振れ制止機構をグラップルと共に示す正面図である。この第４実施形態において、前記第１実施形態と重複する部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００５９】
本実施形態の燃料交換機６０における振れ制止機構６１が前記第１実施形態と異なる点は、第１実施形態のカメラ３１の他に、位置ずれ検出手段としての傾斜角センサ６２が制止機構本体３０内に設置された点である。
【００６０】
この傾斜角センサ６２は、鉛直軸Ｚ（振れがない正常状態におけるグラップル１７及び制止機構本体３０の垂直軸Ｏと一致）に対して直交する水平２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）周りのグラップル１７及び制止機構本体３０の傾斜角θを測定し、この傾斜角θによりトロリ１６に対するグラップル１７の水平方向の位置ずれを検出する。つまり、傾斜角センサ６２は、トロリ１６に対しグラップル１７及び制止機構本体３０が水平方向に位置変化することにより生ずるグラップル１７及び制止機構本体３０の傾斜角θを検出する。
【００６１】
制御装置２０は、傾斜角センサ６２からの傾斜角θに基づいてスラスタ３２Ａ〜３２Ｄによる推進力３７Ａ〜３７Ｄを調整し、前記傾斜角θを減少させることにより、グラップル１７及び制止機構本体３０のトロリ１６に対する水平方向の位置ずれを補正する。また、制御装置２０は、カメラ３１にて撮影され画像処理されたカメラ画像３９に基づいて、グラップル１７及び制止機構本体３０における垂直軸Ｏ周りの回転方向の位置ずれを、スラスタ３２Ａ〜３２Ｄによる推進力３７Ａ〜３７Ｄを調整することで補正する。
【００６２】
以上のように構成されたことから、本実施形態によれば、前記第１実施形態の効果（１）〜（４）と同様な効果を奏するほか、次の効果（７）を奏する。
【００６３】
（７）トロリ１６に対するグラップル１７及び制止機構本体３０の水平方向の位置ずれを傾斜角センサ６２を用いて検出し、グラップル１７及び制止機構本体３０における垂直軸Ｏ周りの回転方向の位置ずれをカメラ３１を用いて検出するので、それぞれの位置ずれの補正を迅速かつ安定して実施でき、応答性に優れた位置ずれ補正を実現できる。この結果、燃料集合体１４等の被搬送物の搬送中においてトロリ１６に対するグラップル１７及び被搬送物の位置補正や、グラップル１７の被搬送物に対する位置決めを容易に実施でき、搬送作業を効率的に実現できる。
【００６４】
［Ｅ］第５実施形態（図３参照）
この第５実施形態において、前記第１実施形態と重複する部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００６５】
図３に示すように、本実施形態の燃料交換機７０における振れ制止機構７１が前記第１実施形態と異なる点は、第１実施形態のカメラ３１の他に、位置ずれ検出手段としての加速度センサ７２が振れ制止機構本体３０内に設置された点である。
【００６６】
この加速度センサ７２は、鉛直軸Ｚ（振れがない正常状態におけるグラップル１７及び制止機構本体３０の垂直軸Ｏと一致）に対して直交する水平２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）方向のグラップル１７及び制止機構本体３０の加速度を測定し、これにより、トロリ１６に対するグラップル１７及び制止機構本体３０の水平方向の位置ずれを検出する。つまり、加速度センサ７２にて測定された加速度を積分することで、グラップル１７及び制止機構本体３０の水平方向の位置が算出され、ブリッジ１５及びトロリ１６による水平方向の位置変化との差分を得ることで、トロリ１６に対するグラップル１７及び制止機構本体３０の水平方向の位置ずれが検出される。
【００６７】
制御装置２０は、前記差分を減少させるべくスラスタ３２Ａ〜３２Ｄによる推進力３７Ａ〜３７Ｄを調整することで、グラップル１７及び制止機構本体３０のトロリ１６に対する水平方向の位置ずれを補正する。また、制御装置２０は、カメラ３１にて撮影され画像処理されたカメラ画像３９に基づいて、グラップル１７及び制止機構本体３０における垂直軸Ｏ周りの回転方向の位置ずれを、スラスタ３２Ａ〜３２Ｄによる推進力３７Ａ〜３７Ｄを調整することで補正する。
【００６８】
以上のように構成されたことから、本実施形態によれば、前記第１実施形態の効果（１）〜（４）と同様な効果を奏するほか、次の効果（８）を奏する。
【００６９】
（８）トロリ１６に対するグラップル１７及び制止機構本体３０の水平方向の位置ずれを加速度センサ７２を用いて検出し、グラップル１７及び制止機構本体３０における垂直軸Ｏ周りの回転方向の位置ずれをカメラ３１を用いて検出するので、それぞれの位置ずれの補正を迅速かつ安定して実施でき、応答性に優れた位置ずれ補正を実現できる。この結果、燃料集合体１４等の被搬送物の搬送中においてトロリ１６に対するグラップル１７及び被搬送物の位置補正や、グラップル１７の被搬送物に対する位置決めを容易に実施でき、搬送作業を効率的に実現できる。
【００７０】
以上、本発明を上記実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形してもよく、また、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。例えば、第１実施形態の振れ制止機構１８において、スラスタ３２Ａ及び３２Ｂに代えて第３実施形態の水ジェットノズル５２Ａ及び５２Ｂを用いてもよく、また、第４実施形態において、受動回転継手３３に代えて第２実施形態の回転機構４７を用いてもよい。
また、スラスタの水平面上での向きを変更可能とすることで、図９に示すように、１台のスラスタ３２で位置補正を行うことが可能である。例えばスラスタ３２を１つのみ配置し、回転機構４７を用いて制止機構本体３０ごと回転させても良いし、または、制止機構本体３０表面のスラスタ３２取り付け位置が制止機構本体３０の周方向にスライドする構成（例えば、モータや空圧式/水圧式のピストン等を用いる）としても良い。この場合、スラスタ３２が周方向に３６０度移動できる必要はなく、図９に示すように少なくとも４５度移動できれば、水平方向への位置補正が可能である。尚、図９中の符号３５は、スラスタ３２の翼を駆動するためのモータである。
【符号の説明】
【００７１】
１０  燃料交換機
１１  原子炉ウェル
１４  燃料集合体（被搬送物）
１５  ブリッジ
１６  トロリ
１７  グラップル(把持手段)
１８  振れ制止機構
１９  昇降機構
２０  制御装置（制御手段）
３０  制止機構本体
３１  カメラ（位置ずれ検出手段）
３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ  スラスタ（推進力発生手段）
３６  翼
３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ、３７Ｄ  推進力
４５  燃料交換機
４６  振れ制止機構
４７  回転機構（回転駆動手段）
５０  燃料交換機
５１  振れ制止機構
５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ  水ジェットノズル（推進力発生手段）
６０  燃料交換機
６１  振れ制止機構
６２  傾斜角センサ（位置ずれ検出手段）
７０  燃料交換機
７１  振れ制止機構
７２  加速度センサ（位置ずれ検出手段）
Ａ、Ｂ  マーカー
Ｏ  垂直軸
Ｘ、Ｙ  軸（水平２軸）
θ  傾斜角
【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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