(57)【要約】【課題】マストおよびグラップルの許容制御のための方法および装置を提供すること。【解決手段】沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）に使用される、燃料集合体、単一案内羽根および二重案内羽根を備えた原子炉燃料コンポーネントを移動させるために使用されるマスト（７０）および燃料グラップル（７２）の許容制御のための方法および装置である。許容制御システムは、原子炉コンポーネントをピックアップし、かつ、ドロップオフするためのマストの位置（プラント座標）、原子炉コンポーネントの移動シーケンス、マストおよび燃料グラップルの配向（角回転）、グラップルの上昇および下降ならびに燃料グラップルの開閉の制御を補助することによって原子炉コンポーネントの移動に関連するヒューマンエラーの機会を少なくする。【選択図】図７
2009122102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉内での原子炉コンポーネントの移動を許可する許可判定方法であって、
マスト（７０）およびグラップル（７２）の位置を検知するステップと、
グラップルの配向を検知するステップと、
マスト（７０）とグラップル（７２）の検知位置とグラップルの検知配向とが、ピックアップの要求位置（１５０）とピックアップの要求配向（１５０）と一致しているかどうかを計算するステップと、
マスト（７０）とグラップル（７２）の前記検知位置とグラップルの検知配向とが、ピックアップの前記要求位置並びにピックアップの要求配向と一致していない場合、前記グラップルの降下動作および把持動作を禁止するステップと、を含むことを特徴とする許可判定方法。
【請求項２】
複数のピックアップ要求位置とピックアップ要求配向ならびにピックアップ動作位置の逐次順序をユーザインタフェースを使用して入力するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
原子炉内の原子炉コンポーネントの移動を許可する許可判定方法であって、
マスト（７０）およびグラップル（７２）の位置を検知するステップと、
グラップルの配向を検知するステップと、
マスト（７０）とグラップル（７２）の検知位置とグラップルの検知配向とが、それぞれドロップオフの要求位置（１５２）とドロップオフ要求配向（１５２）と一致しているかどうかを計算するステップと、
検知位置と検知配向とが、ドロップオフ要求位置およびドロップオフの要求配向と一致していない場合、前記グラップルの降下と把持動作とを禁止するステップと、を含む許可判定方法。
【請求項４】
複数のピックアップ要求位置と複数のピックアップ要求配向、ならびにピックアップ動作位置の逐次順序をユーザインタフェースを使用して入力するステップをさらに含むことを特徴とする請求項３記載の許可判定方法。
【請求項５】
マストの配向を検知する検知装置（７１）であって、
マスト（７０）の角回転と一致して回転するように構成されたジンバルプレート（７６）と、
前記ジンバルプレート（７６）に取り付けられたカム（８０）と、
前記ジンバルプレートの近傍に配置され、前記カムの位置を検出するように構成された複数のスイッチ（８２）と、を備えたマスト配向検知装置。
【請求項６】
マストの配向を検知するシステムであって、
マストおよびグラップルの位置を検知するように構成されたセンサと、
マストおよびグラップルの配向を検知するように構成されたマスト配向検知装置（７１）と、
検知されたマストとグラップルの位置および検知されたグラップルの配向（２００）を受け取るように構成されたコントローラ（１５１）であって、検知位置および配向が要求された位置および配向と一致していない場合、前記マスト（７０）およびグラップル（７２）の降下を禁止するように構成されたコントローラ（１５１）と、を備えたマスト配向検知システム。
【請求項７】
前記マストおよびグラップルの位置、配向およびグラップルの位置を表示するように構成されたユーザインタフェース（１５６）をさらに備え、前記グラップルの位置が開または閉のいずれかであることを特徴とする請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラが、さらに、前記マストおよびグラップルの検知位置および検知配向が、要求位置および要求配向ではないことを前記コントローラが検出すると、前記グラップルの位置の開から閉への変化または閉から開への変化のいずれかを禁止するように構成されたことを特徴とする請求項７記載のシステム。
【請求項９】
前記ユーザインタフェースが、要求された位置および配向のユーザ（１５４）による入力を許容するように構成され、前記要求位置および要求配向がピックアップ動作位置（１５０）およびドロップオフ動作位置（１５２）ならびに原子炉コンポーネントの配向に対応することを特徴とする請求項７記載のシステム。
【請求項１０】
前記ユーザインタフェースが、原子炉コンポーネント移動の逐次順序のユーザによる入力を許容するように構成され、前記逐次順序が原子炉移動シートの原子炉コンポーネントの移動に対応することを特徴とする請求項９記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
例示としての実施形態は、一般に、マストの三次元移動を制御するための方法および装置に関する。より具体的には、例示実施形態は、原子炉コンポーネントの二次元位置（すなわちプラント座標）、それらの高さおよびそれらの配向（すなわち回転角）が原子炉技術者の命令に対応していることを保証する点において、原子炉コンポーネントの移動の制御に関する。例示実施形態は、さらに、原子炉の燃料交換または初期スタートアップの間、ピックアップされるべき或いはドロップオフされるべき原子炉コンポーネントが、プラント座標および配向の観点で、原子炉技術者の移動シートと一致することを可能にする制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の場合、燃料集合体および案内羽根（単一羽根または二重羽根）などの原子炉コンポーネントの配向は、様々な理由で重要である。原子炉を運転している間、炉心の物理学に適した方向に燃料集合体を配向しなければならない。保全および試験の間は、単一案内羽根および二重案内羽根を、制御棒が垂直位置に維持されて、検査のためのアクセスが可能となるように配向することができる。
【０００３】
燃料集合体および単一案内羽根は、それらが炉心または使用済み燃料プール内へ下されると、４つの配向を有することができる（それぞれ９０°の回転角増分で）。燃料集合体の配向以外の他の重要な考察事項は、チャネルファスナの位置であろう。燃料集合体は、燃料電池のクオードラントの中に配置することができ、チャネルファスナは、燃料電池の中心に面していなければならない。また、単一案内羽根も、単一案内羽根を電池内に配置した後、単一案内羽根に制御棒を垂直位置に有効に保持させるためには、その側面のボタンを制御棒に対向させなければならないため、同じく配向考察事項を有している。二重案内羽根の場合、炉心で実施される保全または試験によっては、２方向にしか装荷することができない。
【０００４】
原子炉コンポーネントの誤配向は、原子炉の運転における潜在的な時間消費および費用のかかる問題の原因になることがある。米国のほとんどの核プラントは、誤った配向が炉心に存在している場合、燃料集合体のその誤った配向を燃料取扱いの誤りとして類別している。燃料取扱いの誤りは、クリティカルパスタイムで実益１５０万ドルの費用がかかることがある。従来、原子炉コンポーネントをプラント移動シートに従って確実に再配置し、かつ、配向するための燃料集合体配向の責任は、燃料ムーバと呼ばれている人間オペレータおよび燃料交換プラットホーム上に配置されたスポッタが負っている。第２、第３の検証者がいたとしても原子炉コンポーネントが誤った配向で設置される可能性があり、そのためにプラント停止時間が発生し、さらには重大な原子炉故障、潜在的な事故および原子力規制委員会（ＮＲＣ）による罰金および調査を受けることになる原因になっている。
【特許文献１】米国特許第４，７１３，２１２号公報
【特許文献２】米国特許第５，３６９，６７６号公報
【特許文献３】米国特許第４，４２７，６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
沸騰水型原子炉には、プラント燃料交換およびプラント初期スタートアップの間、原子炉コンポーネント（燃料集合体および単一／二重案内羽根）を移動させる必要がある。これらのコンポーネントの移動は、原子炉の炉心と使用済み燃料プールの間で生じる。従来、プラント燃料交換の間、燃料集合体の１／３が新しい燃料集合体に置き換えられ、残りの２／３は原子炉の炉心に再配置されている。初期プラントスタートアップの間、原子炉の炉心全体に燃料集合体が充填される。燃料交換のシナリオであれ、あるいは初期スタートアップのシナリオであれ、原子炉コンポーネントの重大な移動は、場合によっては燃料集合体として生じ、原子炉の炉心と使用済み燃料プールを接続することができる一杯になった「キャトルシュート」を通って移動している間に案内羽根がピックアップおよびドロップオフされる。マストおよびグラップルの位置または配向が適切ではない場合、許容制御システムによって原子炉コンポーネントの物理的な抽出または挿入の防止が促進される。また、許容制御システムは、誤って配置された、あるいは誤って配向されたコンポーネントの識別を人間の検証に頼っている場合とは異なり、ユーザまたはオペレータにエラーメッセージを提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
原子炉コンポーネントを移動させ、かつ、それらを適切な配向に回転させるために、末端にグラップルを備えた入れ子式マストが提供される。例示実施形態は、グラップルの位置（９０°増分すなわち４つの特定の「配向」における位置）をモニタするための近接スイッチを使用したマスト配向装置を備えている。米国における核原子炉産業では、これらの４つの配向は、配向１、２、３および４と呼ばれることがある（外国のプラントでは、それらは、場合によっては０、１、２および３と呼ばれている）。あるいは、左より、最も左側、右よりおよび最も右側としてこれらの配向を呼ぶことも可能である。許容制御システムは、マストおよびグラップルが位置している「配向」（１、２、３または４）を示すマスト配向信号を提供する。このマスト配向信号は、ＰＬＣ（プログラム可能論理コントローラ）キャビネットにリレーバックすることができる。ＰＬＣに対する他の入力には、マストのプラント座標（ｘ軸の位置およびｙ軸の位置）を含むことができる。また、ＰＬＣは、グラップルの配向およびマストの位置を工業用計算機、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、オペレータタッチスクリーン、あるいは本明細書の以下の部分を通して総称的に「コンピュータ」として記述されている他のこのようなユーザインタフェースに提供することができる。別法としては、ＰＬＣをバイパスして直接コンピュータに配向情報および位置情報を提供することも可能である。コンピュータは、場合によってはたとえば燃料交換プラットホーム上に位置しているユーザに、配向および位置などのユーザインタフェース情報を提供することができる。ＰＬＣおよび／またはコンピュータは、原子炉コンポーネントの移動に関するユーザ入力を提供することができる。このような入力は、擬似手動モードすなわち半自動モードで断片的に入力することができ、あるいは別法として、より多くを自動モードでコンピュータ／ＰＬＣを動作させることができるよう、コンポーネントの移動に関する入力データ（ピックアップ位置、ドロップオフ位置およびコンポーネントの配向ならびにコンポーネント移動のシーケンス）を予めプログラムすることも可能である。
【０００７】
コンピュータは、原子炉コンポーネントの移動に関するユーザインタフェースを提供することができ、このユーザインタフェースは、プラント全体にわたるｘ軸位置およびｙ軸位置におけるマストの移動を制御しているＰＬＣに中継することができる。また、ＰＬＣは、マストの入れ子式の性質を制御することによってグラップルのｚ軸移動を制御することができる。ＰＬＣは、グラップルおよびマストの配向（回転）を調査し、次に、原子炉の炉心または使用済み燃料プール内へのマストのｚ軸移動を禁止することができる。
【０００８】
例示実施形態の以上のおよび他の特徴ならびに利点は、添付の図面を参照して行う例示実施形態についての詳細な説明からより明らかになるであろう。添付の図面は、例示実施形態を示すことを意図したものであり、意図されている特許請求の範囲を制限するものとして解釈してはならない。添付の図面は、明確に言及されていない限り、スケール通りに描かれているものと見なしてはならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本明細書においては、詳細な例示実施形態が開示されている。しかしながら、本明細書において開示されている特定の構造的および機能的詳細は、単に例示実施形態を説明するための代表的なものにすぎない。しかしながら、例示実施形態は多くの代替形態で具体化することができ、したがって本明細書において示されている実施形態のみに限定されるものとして解釈してはならない。
【００１０】
したがって、例示実施形態には様々な修正および代替形態が可能であるが、それらの実施形態を一例として図面に示し、かつ、本明細書において詳細に説明する。しかしながら、例示実施形態を開示されている特定の形態に限定してはならないが、それとは逆に、例示実施形態には、例示実施形態の範囲の範疇であるあらゆる修正、等価物および代替形態が包含されていることを理解されたい。同様の番号は、すべての図面の説明を通して同様の構成要素を表している。
【００１１】
本明細書においては、第１の、第２のなどの用語を使用して様々な構成要素が記述されているが、これらの構成要素は、これらの用語によって何ら制限されないことは理解されよう。これらの用語は、構成要素を互いに区別するために使用されているにすぎない。たとえば、例示実施形態の範囲を逸脱することなく、第１の構成要素に第２の構成要素という用語を使用することができ、また、同様に第２の構成要素に第１の構成要素という用語を使用することができる。本明細書において使用されているように、「および／または」という用語には、挙げられている複数の関連用語のうちの１つまたは複数の用語の任意の組合せおよびあらゆる組合せが含まれている。
【００１２】
ある構成要素が、他の構成要素に「接続され」ている、または他の構成要素に「結合され」ている、という表現で参照されている場合、それは、ある構成要素を他の構成要素に直接接続または結合することができ、あるいは介在する構成要素が存在していてもよいことを意味していることは理解されよう。それに対して、ある構成要素が、他の構成要素に「直接接続され」ている、または他の構成要素に「直接結合され」ている、という表現で参照されている場合、それは、介在する構成要素が存在していないことを意味している。構成要素間の関係を説明するために使用されている他の語（たとえば「〜の間」に対する「〜の直接の間」、「隣接する」に対する「直接隣接する」等々）についても同じ様に解釈されたい。
【００１３】
本明細書において使用されている専門用語は、特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、例示実施形態を制限することは意図されていない。本明細書において使用されているように、単数形の表現には、単数形であることをコンテキストが明確に示していない限り、同じく複数形の意味合いを含むべく意図されている。また、「備えた」、「備えている」、「含む」および／または「含んでいる」という用語が本明細書において使用されている場合、それは、言及されている特徴、完全体、ステップ、操作、構成要素および／またはコンポーネントの存在を特定したものであるが、１つまたは複数の他の特徴、完全体、ステップ、操作、構成要素、コンポーネントおよび／またはそれらのグループの存在または追加を排他するものではないことは理解されよう。
【００１４】
また、いくつかの代替実施態様では、言及されている機能／行為は、図に示されている順序以外の順序で実施される場合があることに留意されたい。たとえば、連続して示されている２つの図は、実際、含まれている機能／行為によっては、実質的に同時に実行することができ、あるいは場合によっては逆の順序で実行することも可能である。
【００１５】
図１を参照すると、原子炉炉心１０５は、燃料電池１０２のクオードラントの１つに配置された個別燃料集合体すなわち束１０４から構成することができる。燃料電池１０２の形状は、一般的には正方形であり、炉心１０５の全体的なマトリックス様の外観に寄与している。燃料電池は、図１ないし６に示されているように、プラント燃料交換電力供給停止中に、燃料電池の４つの燃料集合体の各々を最初に除去することによって交換される。
【００１６】
図２を参照すると、典型的なプラント燃料交換電力供給停止中に、燃料集合体１０４のうちの１つが除去され、一時的空燃料電池クオードラント１１０が残される。
【００１７】
図３を参照すると、共通の実践手段として、最初に燃料電池クオードラント１１０から燃料集合体１０４を除去し、次に、その対角線上の反対側に位置している燃料集合体１０４を除去して、対角線上の反対側に位置する空燃料電池クオードラント１１２を残すことによって燃料電池全体が除去され、次に、それらが交換される。
【００１８】
図４を参照すると、次に、空クオードラント１１０および１１２の近傍に位置している燃料電池クオードラント１１５および１１７に残されている燃料集合体１０４を確実に支持し、それらが垂直位置を維持するよう、燃料電池の互いに対角線上に位置している空領域１１０および１１２に二重案内羽根１１４を配置することができる。
【００１９】
図５を参照すると、もう１つの燃料集合体１０４を除去し、燃料電池１０２のもう１つの空クオードラント１１７を残すことができる。
【００２０】
図６を参照すると、燃料電池１０２の最後の燃料集合体１０４を除去し、空クオードラント１１５を残すことができる。以上により、すべてのクオードラント１１０、１１２、１１５および１１７が空になった燃料電池１０２を検査し、かつ／または後で燃料交換することができるようになる（燃料電池１０２に新しい燃料集合体１０４を配置するか、あるいは一部使用済み燃料集合体を炉心の他の領域から燃料電池１０２へ移動させることによって）。
【００２１】
図７を参照すると、本発明の一実施形態によれば、従来の入れ子式マスト７０および燃料グラップル７２にマスト配向装置７１を装備することができる。図には示されていないが、従来のマストおよびグラップルは、通常、マストの回転を手動で操作するための電動機駆動ブリッジ（マストのｘ軸移動のためのもの）およびトロリー（ｙ軸移動のためのもの）と、マストの高さを変える（ｚ軸移動）ための、燃料グラップルの開閉が空気圧で制御される電動機駆動ホイスティングケーブルと、マストを特定のプラント座標に位置決めする（ブリッジおよびトロリーを介して）べくプログラムすることができるコントローラと、マストの位置（座標）および高さ、また、グラップルの開／閉位置をユーザに知らせる表示スクリーンまたはグラフィカルユーザインタフェースとを備えている。マスト配向装置７１は、マストおよびグラップルを従来の方法で手動で回転させる際に、それらの配向（回転角）をモニタし、かつ、表示することができる。一実施形態では、９０°の増分でこのような配向を割り当てることができる。たとえば、０°、９０°、１８０°または２７０°になるように割り当てられた位置にマストおよびグラップルを配置することができる。従来の方法で電動機駆動ブリッジおよびトロリーならびにブリッジ／トロリーに結合された従来のコントローラを動作させ、マストをコンポーネントのピックアップ位置またはドロップオフ位置に位置決めすることも可能であるが、例示実施形態によれば、自動モードまたは半自動モード（図１０および１１に示されている）のいずれかでマストの移動が制御され、グラフィカルユーザインタフェースおよびＰＬＣ（図９の１５６および１５１）によってマストの位置および他の制御コンポーネントの移動が表示される。マストおよびグラップルの位置（プラント座標）は、従来通りブリッジおよびトロリーの位置に基づいて較正され、また、この位置をＰＬＣ、コンピュータ、コントローラ、または許容制御システムの一部としてマストおよびグラップルの位置を制御する他のこのような手段に送信することができるため、マストおよびグラップルの位置の検知は、従来の手段によって達成することができる。許容制御システムは、ＰＬＣ（図９の１５１）を介して電動機駆動ホイスティングを制御することができるが、例示実施形態によれば、ユーザは、グラフィカルユーザインタフェース（図９の１５６）上で燃料グラップルの高さを観察することができる。許容制御システムは、ＰＬＣ（図９の１５１）を介して、空気圧による燃料グラップルの開閉を制御することができるが、例示実施形態によれば、ユーザは、グラフィカルユーザインタフェース（図９の１５６）上でグラップルの開状態または閉状態を観察することができる。許容制御システムは、マストおよびグラップルが要求されたプラント位置、高さおよび配向ではない限り、グラップルの位置の変更（開から閉への変更または閉から開への変更のいずれか）を禁止することができる。従来の表示スクリーンまたはグラフィカルユーザインタフェース（図９の１５６）を許容制御システムと共に使用することができ、例示実施形態は、マストの物理的な位置（座標）、燃料グラップルの高さ、燃料グラップ��の開状態または閉状態およびマストの配向に関する情報をユーザに提供する。
【００２２】
マスト配向装置７１は、ジンバル軸受７４を支持しているトロリー取付けプレート７８を備えることができる。ジンバル軸受７４は、ジンバル軸受７４の頂部で自由に回転することができるジンバルプレート７６を支持している。配向を調整するためにマスト７０およびグラップル７２を回転軸７３の周りに回転させると、トロリー取付けプレート７８およびジンバル軸受７４は、ほぼ静止した状態を維持し、グラップル７２の配向を鏡映するためにジンバルプレート７６の少なくとも一部がマスト７０およびグラップル７２と共に回転する。ジンバルプレート７６の回転と共に回転するよう、ジンバルプレート７６の頂部にカム（すなわちターゲット）８０を配置することができる。トロリー取付けプレート７８の上、あるいはジンバルプレート７６の周囲に沿って、近接スイッチ８２を配置することができる。カム８０がジンバルプレート７６の頂部で回転すると、近接スイッチ８２によってカム８０の位置がモニタされる。近接スイッチ８２には、任意のタイプの近接スイッチ／センサ、リミットスイッチ、リードスイッチ、またはカム８０の相対位置を検知することができる類似したタイプのデバイスを使用することができる。近接スイッチ８２は、複数の近接スイッチ８２が使用される場合に、これらのスイッチが、任意の所与の時間においてカム８０に最も近いスイッチ８２を認識することができるよう、バイアスをかけることができる。
【００２３】
図８を参照すると、マスト配向装置７１の上面図は、トロリー取付けプレート７８がジンバルプレート外部レース７６ｂを支持していることを示している。このジンバルプレート外部レース７６ｂは、ジンバルプレート内部レース７６ａを支持している。カム８０は、ジンバルプレート内部レース７６ａに貼り付けられている。カム８０およびジンバルプレート内部レース７６ａは、マスト７０およびグラップル７２（図７）の回転を鏡映し、一方、ジンバルプレート外部レース７６ｂは、マスト７０およびグラップル７２（図７）の回転に対してほぼ静止した状態を維持することができる。近接スイッチ８２は、ジンバルプレート内部レース７６ａおよびカム８０がトロリー取付けプレート７８およびジンバルプレート外部レース７６ｂに対して回転する際に、これらの近接スイッチ８２がカム８０の位置を検出することができるよう、ジンバルプレート外部レース７６ｂの周囲に沿って配置することができる。
【００２４】
図９を参照すると、従来のマスト７０およびグラップル７２は、マスト配向装置７１を装備することができる。炉心技術者などのユーザ１５４は、燃料交換プラットホーム１５８からマスト７０およびグラップル７２の動作を観察することができる。マスト配向装置７１は、ＰＬＣ（プログラム可能論理コントローラ）キャビネット１５１に送信することができるマスト配向信号２００を生成することができ、ＰＬＣ１５１は、マスト７０の物理的な位置またはグラップル７２の高さなどの他の情報と共にこの配向信号２００を受け取る。ＰＬＣ１５１は、次に、工業用計算機、タッチスクリーンまたはパーソナルコンピュータ（コンピュータ）１５６などのユーザインタフェースディスプレイに向けて位置／配向信号２０２を生成することができる。このコンピュータ１５６により、ユーザ１５４は、マスト７０の位置（物理座標）、グラップル７２の高さ（マスト７０が入れ子式にはまり込み、収縮する際の高さ）、およびグラップル７２が回転軸７３の周りを回転する際のグラップル７２の配向（回転角）を観察することができる。このコンピュータ１５６により、ユーザは、原子炉コンポーネントを移動させる前または原子炉コンポーネントが移動している間のいずれかに、原子炉コンポーネントのピックアップ座標１５０およびドロップオフ座標１５２を入力することができる。
【００２５】
コンピュータ１５６は、ＰＬＣ１５１に送信することができる、マスト７０およびグラップル７２の所望の移動を表す制御信号２０４を生成することができる。ＰＬＣ１５１は、次に、マスト７０およびグラップル７２の電動機（明確には示されていない）に送信することができる、マスト７０のｘ軸移動、ｙ軸移動およびｚ軸移動を制御し、かつ、グラップル７２の開位置および閉位置を制御するためのマスト制御信号２０８を生成することができる。
【００２６】
コンピュータ１５６は、コンピュータプログラムを介して、自動モード、半自動モードまたは手動モードでマストの位置を制御し、また、燃料グラップルの開／閉および高さに対する許容として作用するようにプログラムすることができる。図１０は、自動タイプのモードに関する一例示実施形態を示したものである。図１０を参照すると、ステップＳ２でユーザがタッチスクリーン上またはコンピュータ上で手動でＡＵＴＯＭＡＴＩＣモードを選択し、マストを事前プログラム済みピックアップ座標へ移動させるＳ４ことにより、許容制御システムコンピュータプログラムを使用してマスト／グラップルを制御することができる。ＡＵＴＯＭＡＴＩＣモードでは、ステップＳ２でユーザがＡＵＴＯＭＡＴＩＣモードを選択する前に、すべての原子炉コンポーネントのピックアップ座標およびドロップオフ座標を予めコンピュータ１５６またはＰＬＣ１５１（図９に示されている）にプログラムすることができることを理解されたい。ピックアップ座標およびドロップオフ座標ならびにコンポーネントの配向は、プラント燃料交換中またはスタートアップ中における原子炉コンポーネントの移動を記述するために従来から使用されている移動シートと一致させることができる。事前プログラム済みピックアップ情報およびドロップオフ情報は、コンポーネントを移動させることができる事前プログラム済み順序が存在するよう、これらの移動の順序付けを含むことができることを理解されたい。
【００２７】
グラップルが炉心の頂部ガイドの上方または使用済み燃料ラックの頂部の上方のユーザプログラム可能高さ（たとえば６インチ）への移動が許容される前にマストが原子炉コンポーネントの上方の位置へ移動すると、許容制御システムは、ステップＳ２４で、実際のマストおよびグラップルの座標および配向と要求された座標および配向が一致していることを検証する。マスト／グラップルの座標／配向が適切ではない場合、許容制御システムは、ステップＳ２８でグラップルの降下を禁止し、また、ステップＳ２８でエラー信号を提供し、マスト／グラップルが所定の位置から外れている可能性があることをユーザに知らせる。ステップＳ２６でマスト／グラップルの位置／配向が適切である場合、許容制御システムは、ステップＳ６で、ピックアップのためにグラップルを原子炉コンポーネントの高さまで手動で降下させることをユーザに許容することができる。堅固に束ねられた原子炉炉心または使用済み燃料プールの物理的な制約のため、許容制御システムは、グラップルが炉心の頂部ガイドの上方または使用済み燃料プールの頂部の上方のユーザプログラム可能高さ未満の位置へ移動すると、その状態で仮に、コンポーネントを挿入している間またはコンポーネントを抽出している間の回転が許容されると、グラップルに取り付けられた原子炉コンポーネントが周囲の設備にぶつかり、あるいは周囲の設備を損傷させる可能性があるため、マスト／グラップルの回転を許容しないことを理解されたい。さらに、コンポーネントをピックアップすることができるポイントとコンポーネントがドロップオフされる前のポイントとの間（つまりグラップルがコンポーネントを運んでいる間に）、許容制御システムは、炉心または使用済み燃料プールの上方のユーザプログラム可能高さが、次に、グラップルが、所与の長さの、このような事前プログラム可能高さ未満に配置されている設備にぶつかり、あるいは設備を損傷させることが許容されないコンポーネントを運ぶことができることを考慮することができるよう、コンポーネント自体の長さを考慮することができる。
【００２８】
例示実施形態は、ステップＳ１０で、１）グラップルケーブルがたるみ（つまり、グラップルがコンポーネントを運んでいる場合の緊張した状態とは異なり、グラップルケーブルが休止しているか、さもなければコンポーネントをピックアップする前、またはコンポーネントをドロップオフした後にコンポーネントの上方で懸垂している）、また、２）グラップルフックの位置が変化する（つまり開から閉へ、あるいは閉から開へ変化する）と、ただちに許容制御システムにシステムＲＥＳＥＴを提供する。また、ピックアップシーケンスまたはドロップオフシーケンス（たとえば、ピックアップの間、グラップルが閉じなかったため、手動によるグラップルの上昇を禁止する許容制御）における任意の特定のステップに関連する許容制御システムは、許容制御システムをターンオフすることによって手動でバイパスすることができる（つまりシステムがＲＥＳＥＴされる）ことに留意されたい。さらに、例示実施形態は、ＥＲＲＯＲメッセージが生じるか（これは、マストが、マスト／グラップルの位置または配向が要求された位置／配向と一致しないピックアップ位置またはドロップオフ位置へ移動した場合に生じる）、あるいはＭＡＮＵＡＬ動作モードが入力されると、システムによる自動ＲＥＳＥＴを許容する。
【００２９】
コンポーネントをピックアップするためにユーザがステップＳ８で手動でグラップルを閉じると、システムは、この場合、ステップＳ１０でコンポーネントがピックアップされたと仮定する。システムは、ステップＳ１１に示されているように、ステップＳ８における燃料グラップルのこの手動による閉操作を、グラップルが現在コンポーネントを運搬中であることを示す、という仮定の下で動作しているため、許容制御システムの例示実施形態は、場合によってはこれをシステムＲＥＳＥＴと呼んでいる。システムは、次に、ステップＳ１２で、ユーザによるグラップルの手動上昇を許容する。
【００３０】
ユーザは、ステップＳ１４で、ユーザインタフェース上で利用することができる手動選択を実行することにより、マストを自動で事前プログラム済み目標（ドロップオフ）座標へ移動させることができる。例示実施形態は、マストのこのような自動移動を達成するために、適宜、ユーザインタフェース上に「ＩＮＣＲＥＭＥＮＴ」（ステップＳ１４に示されている）のラベルが振られた、手動で選択することができる選択を含むことができる。マストがドロップオフポイントに到達すると、システムは、ステップＳ２５で、実際のマスト／グラップルの座標および配向と要求された座標および配向が一致していることを検証する。システムは、ステップＳ２７で、マスト／グラップルが適切に配置／配向されているかどうかを判定し、それらが適切に配置／配向されていない場合、ステップＳ２８でグラップルの降下を禁止することができ、また、ステップＳ２８で、マストおよび／またはグラップルがコンポーネントをドロップオフするための正しい位置／配向ではないことを示すために、エラー信号をユーザに提供することができる。マスト／グラップルが正しく配置／配向されている場合、ユーザは、ステップＳ１６で、コンポーネントをドロップオフするために、グラップルを手動で降下させることができる。ユーザが手動でコンポーネントを降下させると、システムは、ステップＳ１８で、ユーザによるグラップルの手動による開操作を許容し、コンポーネントのドロップオフを完了する。グラップルが手動で開かれると、システムは、コンポーネントがステップＳ２９でドロップオフされたものと見なすため、ステップＳ２８で自動的にＲＥＳＥＴすることができる。ユーザは、次に、ステップＳ２０で、グラップルを手動で上昇させることができる。ユーザは、ステップＳ２２でＩＮＣＲＥＭＥＮＴを選択することができ、次に、原子炉コンポーネント移動の事前プログラム済みシーケンスにおける次のコンポーネントをピックアップするために、ステップＳ４マストを次の事前プログラム済み位置に自動的に再配置することができる。
【００３１】
ＡＵＴＯＭＡＴＩＣモードの利点の１つは、原子炉コンポーネントの位置およびコンポーネントの移動シーケンスを事前プログラム済みの性質にすることができることであることを理解されたい。しかしながら、プラント燃料交換またはスタートアップ中に移動させる必要のあるコンポーネントの広大さのため、コンポーネント移動の最初にコンピュータまたはＰＬＣに最初にプログラムされた通りのシーケンスから部分的に逸脱させることによってコンポーネント移動のこのようなシーケンスをより速やかに達成することができるようになることは必然のことである。したがって、許容制御システムは、適切な位置／配向での個々のコンポーネントのピックアップおよびドロップオフを依然として保証しつつ、最初に計画された原子炉技術者移動シートとは異なる順序でコンポーネントをピックアップし、かつ、ドロップオフすることができる。
【００３２】
図１１は、半自動タイプすなわち擬似手動タイプのモードに関する一例示実施形態を示したものである。図１１を参照すると、ステップＳ３０でユーザがＳＥＭＩ−ＡＵＴＯＭＡＴＩＣモードを手動で選択することにより、許容制御システムコンピュータプログラムを使用して、半自動モードすなわち擬似手動モードでマスト／グラップルを制御することができる。ユーザは、次に、ステップＳ３２で、コンピュータ１５６（図９）または他のユーザインタフェースを介して、原子炉コンポーネントのピックアップ座標および配向を入力する。ユーザは、次に、入力したピックアップ座標へマストを自動的に移動させることになる手動選択をステップＳ３６で実行する前に、ステップＳ３４で、入力したピックアップ座標／配向が正しいことを手動で検証する。例示実施形態は、マストのこのような自動移動を達成するために、適宜、ユーザインタフェース上に「ＡＵＴＯ−ＲＵＮ」（ステップＳ３６に示されている）のラベルが振られた、手動で選択することができる選択を含むことができる。
【００３３】
入力されたピックアップ座標の上方でマストが静止すると、許容制御システムは、ステップＳ４９で、マストおよびグラップルの実際の座標／配向と要求された座標／配向が一致していることを検証する。システムは、ステップＳ５１で、適切なグラップル座標／配向が存在しているかどうかを判定し、適切なグラップル座標／配向が存在していない場合、許容制御システムは、ステップＳ５８でグラップルの降下を禁止し、また、ステップＳ５８で、グラップルの座標または配向が適切ではない可能性があることを示すために、エラー信号をユーザに提供することができる。グラップルの座標または配向が適切であることを許容制御システムが判定すると、ユーザは、ステップＳ３８で、コンポーネントの高さまでグラップルを手動で降下させることができる。
【００３４】
グラップルがコンポーネントまで降下すると、ユーザは、原子炉コンポーネントをピックアップするために、ステップＳ４０でグラップルを手動で閉じることができる。システムは、コンポーネントがステップＳ５３でピックアップされたものと見なすため、この時点で、許容制御システムをステップＳ４２でＲＥＳＥＴすることができる。ユーザは、次に、ステップＳ４４でグラップルを手動で上昇させることができる。
【００３５】
ユーザは、次に、依然としてＳＥＭＩ−ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ  ＭＯＤＥにある間に、ステップＳ４６で目標（ドロップオフ）位置を手動で入力する。ユーザは、ステップＳ４８で、ドロップオフ目標までマストを自動的に移動させることができる手動選択を実行することができる。例示実施形態は、マストのこのような自動移動を達成するために、適宜、ユーザインタフェース上に「ＩＮＣＲＥＭＥＮＴ」（ステップＳ４８に示されている）のラベルが振られた、手動で選択することができる選択を含むことができる。マストが目標座標の上方で静止すると、許容制御システムは、ステップＳ５５で、マストおよびグラップルが、要求され／入力された座標と一致する座標に、要求され／入力された配向と一致する配向で位置していることを検証することができる。システムは、ステップＳ５６で、適切な座標／配向が存在しているかどうかを判定し、マスト／グラップルの座標または配向が適切ではない場合、ステップＳ５８でグラップルの降下が禁止され、また、ステップＳ５８で、マスト／グラップルがドロップオフのための適切な位置または配向ではないことをユーザに示すためのＥＲＲＯＲ信号を提供することができる。マスト／グラップルの位置／配向が適切である場合、ユーザは、ステップＳ５０で、コンポーネントをドロップオフするために、グラップルを手動で降下させることができる。グラップルがコンポーネントを静止高さまで降下させると、ユーザは、ステップＳ５２でグラップルを手動で開くことができる。許容制御システムは、コンポーネントがステップＳ５９でドロップオフされたものと見なすため、システムは、次にステップＳ５７でＲＥＳＥＴすることができる。
【００３６】
ユーザは、次に、ステップＳ５４でグラップルを手動で上昇させることができ、また、ステップＳ３２で、他のコンポーネントのための新しいピックアップ座標を入力することができる。
【００３７】
ＡＵＴＯＭＡＴＩＣモード（図１０）とＳＥＭＩ−ＡＵＴＯＭＡＴＩＣモード（図１１）の間には多くの類似点が存在しているが、ＳＥＭＩ−ＡＵＴＯＭＡＴＩＣモードの場合、コンポーネント移動アップフロントの座標／配向および順序付けがＡＵＴＯＭＡＴＩＣモードプロセスの一環として入力されるＡＵＴＯＭＡＴＩＣモードとは異なり、ユーザは、プロセスの進行中にピックアップおよびドロップオフの座標および配向を入力することができる点が異なっていることを認識されたい。ＳＥＭＩ−ＡＵＴＯＭＡＴＩＣモードは、擬似手動モードと見なすことができる。マストおよびグラップルを移動させ、かつ、回転させるための総合的な制御がユーザに与えられる真のＭＡＮＵＡＬ動作モードの場合、コンポーネントの潜在的な移動の間、システムが一切のエラー信号を提供しないよう、あるいはグラップルまたはマストの移動を禁止しないよう、許容制御システムを完全に切り離すことができる。真のＭＡＮＵＡＬ動作モードの場合、システムインタフェースは、ユーザが、許容制御システムによる手引きまたは検証に頼ることなく、自身の責任でコンポーネントを総合的に移動させることができるよう、許容制御システムがアクティブではないことをユーザに示すことができる。
【００３８】
以上、例示実施形態について説明したが、多くの方法で例示実施形態に変更を加えることができることは明らかであろう。このような変形形態を例示実施形態が意図している精神および範囲を逸脱するものと見なしてはならず、当業者には明らかであろうこのような修正は、すべて特許請求の範囲に包含されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】原子炉の炉心に配置された燃料電池の上面図である。
【図２】単一の燃料集合体が複数の燃料電池のうちの１つから除去された燃料電池の上面図である。
【図３】２つの燃料集合体（互いに対角線上に配置された燃料集合体）が複数の燃料電池のうちの１つから除去された燃料電池の上面図である。
【図４】２つの燃料集合体が燃料電池から除去された後の空になった位置に二重案内羽根が配置された燃料電池の上面図である。
【図５】燃料電池の２つの燃料集合体が除去された後の空になった位置に二重案内羽根が配置され、かつ、第３の燃料集合体が燃料電池から除去された燃料電池の上面図である。
【図６】互いに対角線上に配置された２つの燃料集合体が除去された後の空になった位置に二重案内羽根が配置された、４つのすべての燃料集合体が燃料電池から除去された上面図である。
【図７】マストの頂部にマスト配向装置が追加された従来の入れ子式マストおよびグラップルの正面図である。
【図８】マスト配向装置の頂部の上面図である。
【図９】原子炉コンポーネントの上方に配置された入れ子式マストおよびグラップル、ならびにＰＬＣキャビネットおよびコンピュータユーザインタフェースを支持している燃料交換プラットホームを示す図である。
【図１０】自動モードにおける許容制御システムコンピュータプログラムの一例示実施形態の流れ図である。
【図１１】半自動モードにおける一例示実施形態の流れ図である。
【符号の説明】
【００４０】
７０  従来の入れ子式マスト
７１  マスト配向装置
７２  燃料グラップル
７３  回転軸
７４  ジンバル軸受
７６  ジンバルプレート
７６ａ  ジンバルプレート内部レース
７６ｂ  ジンバルプレート外部レース
７８  トロリー取付けプレート
８０  カム
８２  近接スイッチ
１０２  燃料電池
１０４  個別燃料集合体すなわち束
１０５  原子炉炉心
１１０  一時的空燃料電池クオードラント
１１２  対角線上の反対側に位置している空燃料電池クオードラント
１１４  二重案内羽根
１１５、１１７  燃料電池クオードラント
１５０  ピックアップ座標
１５１  ＰＬＣ
１５２  ドロップオフ座標
１５４  ユーザ
１５６  グラフィカルユーザインタフェース
１５８  燃料交換プラットホーム
２００  配向信号
２０２  位置／配向信号
２０４  制御信号
２０８  マスト制御信号
【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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