(57)【要約】【課題】ハンドルを吊り上げることに頼らない燃料貯蔵プールからの燃料集合体の取出技術を提供する。【解決手段】燃料集合体の取出装置４０は、ライン４４を環状にして形成されるとともにこのライン４４を引くことにより縮径して燃料集合体１０の下部タイプレート２０を拘束する第１支持部４１と、この燃料集合体１０の重心よりも上側を支持する第２支持部４２と、この第２支持部４２に結合するとともに第１支持部４１及び前記第２支持部４２を燃料集合体１０が収容される角管３１とこの燃料集合体１０との間のスペース３２に沿って案内するガイド４３と、から構成される。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラインを環状にして形成されるとともにこのラインを引くことにより縮径して燃料集合体の下部タイプレートを拘束する第１支持部と、
前記燃料集合体の重心よりも上側を支持する第２支持部と、
前記第２支持部に結合するとともに前記第１支持部及び前記第２支持部を前記燃料集合体が収容される角管とこの燃料集合体との間のスペースに沿って案内するガイドと、を備えることを特徴とする燃料集合体の取出装置。
【請求項２】
前記ガイドは、筒状に構成されその内側に前記ラインを収容することを特徴とする請求項１に記載の燃料集合体の取出装置。
【請求項３】
前記ガイドの下端に、前記ラインの端部が固定されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料集合体の取出装置。
【請求項４】
前記第１支持部には前記縮径を制限するストッパが設けられることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料集合体の取出装置。
【請求項５】
前記第１支持部が前記縮径する方向にのみ前記ラインを送る逆送防止部を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料集合体の取出装置。
【請求項６】
前記ガイドとは別に、前記第１支持部及び前記第２支持部を保持し前記スペースに沿って案内する補助ガイドを備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の燃料集合体の取出装置。
【請求項７】
前記第２支持部は、前記燃料集合体の側周面を囲む筒状体であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の燃料集合体の取出装置。
【請求項８】
前記第２支持部の下端において、前記第１支持部に当接する当接部材が設けられることを特徴とする請求項７に記載の燃料集合体の取出装置。
【請求項９】
ラインを環状にして形成される第１支持部を燃料集合体が収容される角管とこの燃料集合体との間のスペースに沿って案内する工程と、
前記スペースに沿って案内される第２支持部が前記燃料集合体の重心よりも上側を支持する工程と、
前記ラインを引くことにより前記第１支持部を縮径して前記燃料集合体の下部タイプレートを拘束する工程と、
前記第１支持部及び前記第２支持部を前記角管の上部まで引き上げる工程と、を含むことを特徴とする燃料集合体の取出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、破損した場合であっても収容されている燃料ラックから取り出すことができる燃料集合体の取出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉から排出される使用済み核燃料は、燃料集合体（図１）を単位に燃料ラック（図２）に収容され、放射線及び崩壊熱が減衰するまで燃料貯蔵プール（図示略）において一定期間冷却されている。そして、この燃料集合体は、そのハンドル１５（図１）を、備え付けのクレーン（図示略）で吊って、燃料ラックから出し入れされる（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７１５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、天災等の被害によって電源が喪失し、燃料貯蔵プールの冷却機能が失われると、崩壊熱によりプール水が蒸発し、気中に露出した燃料集合体がさらに高温化して損傷する場合がある。
このような損傷を受けた燃料集合体は、脆化等により機械的強度が低下し、そのハンドル１５を把持した吊り上げに耐えられない可能性がある。
【０００５】
本発明の実施形態は、このような事情を考慮してなされたもので、ハンドルを吊り上げることに頼らない燃料貯蔵プールからの燃料集合体の取出技術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】
【０００６】
本発明の実施形態に係る燃料集合体の取出装置は、ラインを環状にして形成されるとともにこのラインを引くことにより縮径して燃料集合体の下部タイプレートを拘束する第１支持部と、前記燃料集合体の重心よりも上側を支持する第２支持部と、前記第２支持部に結合するとともに前記第１支持部及び前記第２支持部を前記燃料集合体が収容される角管とこの燃料集合体との間のスペースに沿って案内するガイドと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施形態により、ハンドルを吊り上げることに頼らない燃料貯蔵プールからの燃料集合体の取出技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（Ａ）本発明の実施形態に適用される燃料集合体を示す縦断面図、（Ｂ）その上面図、（Ｃ）その水平断面図。
【図２】本発明の実施形態に適用される燃料ラックの斜視図。
【図３】（Ａ）燃料ラックに収容された燃料集合体の上面図、（Ｂ）その下端部の縦断面図。
【図４】（Ａ）本発明に係る燃料集合体の取出装置の第１実施形態を示す斜視図、（Ｂ）その変形例。
【図５】（Ａ）本発明に係る燃料集合体の取出装置の第２実施形態を示す斜視図、（Ｂ）その変形例。
【図６】（Ａ）本発明に係る燃料集合体の取出装置の第３実施形態を示す斜視図、（Ｂ）その第４実施形態を示す斜視図。
【図７】本発明に係る燃料集合体の取出装置の第５実施形態を示す斜視図。
【図８】本発明に係る燃料集合体の取出装置の第６実施形態を示す斜視図。
【図９】（Ａ）本発明に係る燃料集合体の取出装置の第７実施形態を示す斜視図、（Ｂ）その下面図、（Ｃ）その下端部の縦断面図。
【図１０】（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明に係る燃料集合体の取出方法の実施形態を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
図１（Ａ）に示される縦断面視において、燃料集合体１０は、核燃料ペレット（図示略）が装填されている複数の燃料棒１９と、これら燃料棒１９の上端を支持する上部タイプレート１６と、燃料棒１９の下端を支持する下部タイプレート２０と、下部タイプレート２０及び上部タイプレート１６の間に互いに離間して配置され燃料棒１９の相互の水平方向の間隔を保つスペーサ１８と、複数の燃料棒１９の四面を覆うチャンネルボックス１７と、から構成されている。
【００１０】
上部タイプレート１６には、燃料集合体１０の通常の搬送時に把持されるハンドル１５と、チャンネルボックス１７を螺子１１により締結するボス部１４とが設けられている。さらにこの螺子１１により、チャンネルファスナ１３が、チャンネルボックス１７に締結され、原子炉の炉心部（図示略）に隣接配置される燃料集合体１０の間隔を調整する。
【００１１】
図１（Ｂ）に示される上面視において、チャンネルボックス１７の上端に設けられるコーナ片１２が、上部タイプレート１６のボス部１４に当接して、チャンネルファスナ１３とともに、螺子１１により締結されている。また、チャンネルボックス１７の側面には、原子炉の炉心部（図示略）に隣接配置される燃料集合体１０の間隔を調整するチャンネルスペーサ２２が設けられている。
【００１２】
図１（Ｃ）に示される水平断面視において、燃料集合体１０は、燃料棒１９が正方格子状に配列されている。
この燃料棒１９のうちの一部はタイロッド１９Ａと呼ばれ、上端及び下端に雄螺子が刻設された端栓が溶接されている。このタイロッド１９Ａの端栓は、それぞれ上部タイプレート１６及び下部タイプレート２０に刻設された雌螺子に螺入する。このタイロッド１９Ａは、４つのコーナを除く最外周に８本配置されている。
その他の燃料棒１９Ｂは、上端及び下端に溶接された端栓が、それぞれ上部タイプレート１６及び下部タイプレート２０の孔部に挿入される。
【００１３】
燃料集合体１０は、上述した構造をとるために、ハンドル１５を把持して吊り上げる際に、その総重量はタイロッド１９Ａによって支えられることになる。このため、タイロッド１９Ａが損傷した場合、ハンドル１５を把持して燃料集合体１０を吊り上げて搬送することが不可能になる。
【００１４】
図２に示すように、燃料ラック３０は、複数の角管３１が格子状に配列し、燃料貯蔵プール（図示略）に配置される。そして、それぞれの角管３１に、燃料集合体１０が収容される。燃料ラック３０は、燃料集合体１０が収容される角管３１の集合体に外枠の補強板を有するものである。ここで、角管３１とは、図示されるような軸方向に連続した管状である場合のほかに、プレートを井形に配置した支持格子である場合も含む。
【００１５】
図３は、角管３１に燃料集合体１０が貯蔵されている状態を示している。
図３（Ａ）は、角管３１に燃料集合体１０を収容した状態を上面視したものである。図示されるように角管３１の内側には燃料集合体１０の取出装置４０（図４）が挿入できるスペース３２が形成されている。
【００１６】
このスペース３２は、角管３１の構造によって若干の違いはあるが、通常は片側１ｃｍ程度である。ただし、燃料集合体１０の上部におけるチャンネルスペーサ２２の突起、及びチャンネルファスナ１３の突起が張り出している部分については、スペース３２が狭くなっている。
【００１７】
図３（Ｂ）に示すように、角管３１は、底面に開口２１を有している。この開口２１に、燃料集合体１０の下部タイプレート２０が係入している。
この下部タイプレート２０の側面はテーパ状の傾斜面が形成され、この傾斜面と角管３１の底面とで囲まれる部分は、スペース３２が拡張されている。
【００１８】
図４（Ａ）に示すように第１実施形態に係る燃料集合体の取出装置４０（以下、単に「取出装置４０」という）は、ライン４４を環状にして形成されるとともにこのライン４４を引くことにより縮径して燃料集合体１０（図１）の下部タイプレート２０を拘束する第１支持部４１と、この燃料集合体１０の重心よりも上側を支持する第２支持部４２と、この第２支持部４２に結合するとともに第１支持部４１及び第２支持部４２を燃料集合体１０が収容される角管３１とこの燃料集合体１０との間のスペース３２（図３）に沿って案内するガイド４３と、から構成される。
ここで環状とは、下部タイプレート２０を拘束できるようにライン４４が形作られていればよいという意味であり、真円であることを意味するものでなく、楕円形状や、図４〜図９に示す角ばった形状も意味する。
【００１９】
図４（Ａ）において取出装置４０は、ライン４４の他端がリング４５を形成し、このリング４５に、ライン４４の一端を通している。これにより、ライン４４の一端を引くことにより第１支持部４１が縮径する。
【００２０】
図４（Ｂ）に示すように、第１実施形態の変形例に係る取出装置４０は、ライン４４の両端をリング４５に通し、このライン４４を引くことにより第１支持部４１が縮径するように構成されている。
なお、このリング４５は、例えばガイド４３の下側に固定されている。
【００２１】
ライン４４及び第１支持部４１は、燃料集合体１０（図１）の荷重を支えるのに十分な強度を持つワイヤロープ、またはチェーンを用いることができる。また第２支持部４２も、同様にワイヤロープまたはチェーンを用いることができ、複数を取り付けて安定性を増してもよい。リング４５は環状の金具あるいは孔を有する金具を用いることができ、またはライン４４と同一部材で構成してもよい。もしくは、ライン４４の他端を環状に形成して、リング４５としてもよい。
【００２２】
（第２実施形態）
図５（Ａ）に示すように第２実施形態に係る取出装置４０は、ガイド４３が、筒状に構成されその内側にライン４４の一端が収容されている。そして、ライン４４の他端がリング４５を形成し、このリング４５に、ライン４４の一端を通している。これにより、ガイド４３に収容されているライン４４の一端を引くことにより第１支持部４１が縮径する。
なお、図５において図４と同一又は相当する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
【００２３】
図５（Ｂ）に示すように、第２実施形態の変形例に係る取出装置４０は、ライン４４の両端を、筒状に構成されたガイド４３の内側に収容している。そして、このライン４４を引くことにより第１支持部４１が縮径するように構成されている。
【００２４】
（第３実施形態）
図６（Ａ）に示すように第３実施形態に係る取出装置４０は、ガイド４３の下端に、ラインの端部４６が固定されている。これにより、ガイド４３に収容されているライン４４を引くことにより第１支持部４１が縮径する。
なお、図６において図５と同一又は相当する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
【００２５】
（第４実施形態）
図６（Ｂ）に示すように第４実施形態に係る取出装置４０の第１支持部４１には縮径を制限するストッパ４８が設けられている。これにより、ライン４４を引きすぎてもこのストッパ４８がリング４５で係止して第１支持部４１の径が必要以上に小さくなることが防止される。
【００２６】
このストッパ４８は、鉤状の金具や、スペース３２への挿入の妨げにならない程度の大きさのゴム塊等を用いることが考えられるが、これらに限定されるものではなく第１支持部４１が縮径する際に、リング４５を通過しなければよい。
このように第１支持部４１の径を一定以上に制限することで、燃料集合体１０を持ち上げた後に第１支持部４１が縮径して下部タイプレート２０から外れ、燃料集合体１０が脱落することを防止する。
【００２７】
また第４実施形態に係る取出装置４０には、第１支持部４１が縮径する方向（上方向）にのみライン４４を送る逆送防止部４７を備えている。
この逆送防止部４７は、燃料ラック３０に取出装置４０を挿入する妨げにならぬよう、ガイド４３の上端部に取り付けられるが、その設置位置は特に限定されない。この逆送防止部４７は、ラチェット機構などが採用され、ライン４４を上方向に引く際は、操作性を失わない程度に抵抗が十分に小さく、下方向の荷重については燃料集合体１０を支持するのに充分な大きな抵抗を有している。
これにより、取出装置４０が燃料集合体１０を吊り上げた状態で（図１０（Ｄ）（Ｅ））、ライン４４の逆送による燃料集合体１０の落下を防止する。また、縮径した第１支持部４１が拡径することを防いて、持ち上げた後に燃料集合体１０が脱落するのを防止する。
なお、この逆送防止部４７は、ガイド４３の上部に設けられたものが例示されているが、設置位置に限定はない。
【００２８】
（第５実施形態）
図７に示すように第５実施形態に係る取出装置４０は、ガイド４３とは別に、第１支持部４１及び第２支持部４２を保持しスペース３２（図３）に沿って案内する補助ガイド５０を備えている。
この補助ガイド５０は、第１支持部４１の四隅のうち一箇所を引っ掛ける第１フック５１と、第２支持部４２の四隅のうち一箇所を引っ掛ける第２フック５２とが設けられている。
【００２９】
３つの補助ガイド５０が、燃料ラック３０（図３（Ｂ））のスペース３２の四隅のうち、ガイド４３が挿入される一箇所を除く、残りの三箇所にそれぞれ挿入される。
そして、ライン４４を引くと第１フック５１から第１支持部４１が外れて縮径し、燃料集合体１０（図１）の下部タイプレート２０を拘束する。この状態で、ガイド４３を燃料ラック３０から引き上げると、第２フック５２から第２支持部４２が外れて燃料集合体１０が吊り上がる。
【００３０】
この補助ガイド５０を用いて、第１支持部４１及び第２支持部４２をガイド４３とともにスペース３２に挿入することで、燃料集合体１０の一部へのひっかかりを防止して、第１支持部４１を、燃料ラック３０の底面まで確実に到達させることができる。
また、第１フック５１及び第２フック５２の構造としてＣ字型を例示しているがＵ字型やその他の形状をとることも考えられ、限定はない。その構造は、スペースへの挿入段階で第１支持部４１及び第２支持部４２を確実に保持し、燃料集合体１０を吊り上げる段階で容易に外れるものであれば適宜採用される。
また、補助ガイド５０は、棒状のものを例示しているが、板状としてもよい。
【００３１】
（第６実施形態）
図８に示すように第６実施形態に係る取出装置４０は、第２支持部４２が、燃料集合体１０（図１）の側周面を囲む筒状体で構成される。なお、図８において図５と同一又は相当する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
これにより、第２支持部４２の剛性が向上することとなり、変形したり弛んだりしないので、取出装置４０を、燃料集合体１０と燃料ラック３０とのスペース３２（図３）に挿入することが容易になる。
【００３２】
（第７実施形態）
図９に示すように第７実施形態に係る取出装置４０は、第２支持部４２の下端において、第１支持部４１に当接する当接部材６１が設けられている。なお、図９において図８と同一又は相当する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
【００３３】
この当接部材６１の幅は、第１支持部４１の厚さを加えた大きさが、燃料集合体１０と燃料ラック３０とのスペース３２（図３）よりも小さい必要がある。さらに、このスペース３２との関係で、ガイド４３は、第２支持部４２の内側に設けることが好ましい。また、この第２支持部４２の下端の四隅には切欠６２が設けられ、側方から第１支持部４１のセッティング状態が確認できるようになっている。
これにより、燃料集合体１０と燃料ラック３０のスペース３２（図３（Ｂ））に、取出装置４０を挿入する際に、第１支持部４１が途中でひっかかりにくくなる。
【００３４】
図１０（Ａ）〜図１０（Ｅ）を参照して、燃料集合体の取出方法の実施形態を説明する。まず、ライン４４を環状にして形成される第１支持部４１を燃料集合体１０が収容される角管３１とこの燃料集合体１０との間のスペース３２に沿って案内する（図１０（Ａ））。そして、このスペース３２に沿って案内される第２支持部４２が燃料集合体１０の重心２３よりも上側を支持する（図１０（Ｂ））。
【００３５】
次に、ライン４４を引くことにより第１支持部４１を縮径して燃料集合体１０の下部タイプレート２０を拘束する（図１０（Ｃ））。
そして、第１支持部４１及び第２支持部４２で支持された燃料集合体１０を角管３１の上部まで引き上げる（図１０（Ｄ））。
吊り上げられた燃料集合体１０は、燃料貯蔵プール（図示略）から移動して所定の位置におろされる（図１０（Ｅ））。
【００３６】
以上述べた少なくともひとつの実施形態の燃料集合体の取出装置及びその取出方法によれば、燃料集合体１０の重心２３を挟んで下部（下部タイプレート２０）及び上部（チャンネルボックス１７）を支持するために、回転のモーメントを相殺して燃料集合体１０を安定的に吊り上げることができる。また、タイロッド１９Ａ（図１）にかかる荷重を低減することができるために、損傷を受けた燃料棒１９の破損を拡大させることなく燃料ラック３０から燃料集合体１０を取り出すことができる。また、燃料ラック３０の上部から操作することができるため、燃料ラック３０に対し切断等の加工をする必要がない。
【００３７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３８】
１０…燃料集合体、１１…螺子、１２…コーナ片、１３…チャンネルファスナ、１４…ボス部、１５…ハンドル、１６…上部タイプレート、１７…チャンネルボックス、１８…スペーサ、１９…燃料棒、１９Ａ…タイロッド、１９Ｂ…燃料棒、２０…下部タイプレート、２１…開口、２２…チャンネルスペーサ、２３…重心、３０…燃料ラック、３１…角管、３２…スペース、４０…取出装置、４１…第１支持部、４２…第２支持部、４３…ガイド、４４…ライン、４５…リング、４６…ラインの端部、４７…逆送防止部、４８…ストッパ、５０…補助ガイド、５１…第１フック、５２…第２フック、６１…当接部材、６２…切欠。
【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】
2013019755.tif 000009
【図８】
2013019755.tif 000010
【図９】
2013019755.tif 000011
【図１０】
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