(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉の炉心およびプール上にこれらを結ぶカナルラインの方向に移動可能に設置されるブリッジとこのブリッジ上にカナルライン方向に対して直角方向に移動可能に設置されるトロリとこのトロリに垂直方向に伸縮自在に取り付けられたホイストからなる燃料交換機を制御する装置において、
前記燃料交換機の現在位置を入力する燃料交換機位置入力手段と、
設定されるブリッジおよびトロリの最終目標位置および前記燃料交換機位置入力手段から得られるブリッジおよびトロリの現在位置に基づいて、この現在位置を出発点として前記最終目標位置まで最短時間で移動可能な移動経路を演算し、この移動経路上のブリッジまたはトロリのいずれかの単独走行区間およびその前後の走行区間に対して、それぞれ許容されるブリッジおよびトロリの最高速度を選定し、ブリッジおよびトロリのそれぞれについて、走行速度が異なる前後の前記走行区間をそれぞれ制御区間とし、前記制御区間の終点位置を制御目標位置として当該制御区間の最高速度とともに設定し、前記制御区間の始点位置を当該制御区間の制御開始条件として設定する最短時間移動経路設定手段と、
この最短時間移動経路設定手段によって設定されたブリッジおよびトロリのそれぞれの前記制御目標位置および最高速度並びに制御開始条件の各データを格納する移動経路格納手段と、
この移動経路格納手段の格納データおよび前記燃料交換機位置入力手段からのブリッジおよびトロリの現在位置に基づいて、前記ブリッジおよびトロリの現在位置が前記格納データ内の制御開始条件に一致したとき、この制御開始条件に対応するブリッジおよびトロリのそれぞれの制御目標位置および最高速度を示す制御データを出力するブリッジ／トロリ制御管理手段と、
このブリッジ／トロリ制御管理手段から出力されるブリッジの制御データおよび前記燃料交換機位置入力手段からのブリッジの現在位置データに基づいて、ブリッジの移動を制御するブリッジ速度制御手段と、
前記ブリッジ／トロリ制御管理手段から出力されるトロリの制御データおよび前記燃料交換機位置入力手段からのトロリの現在位置データに基づいて、トロリの移動を制御するトロリ速度制御手段とを備えたことを特徴とする燃料交換機制御装置。
【請求項２】
原子炉の炉心およびプール上にこれらを結ぶカナルラインの方向に移動可能に設置されるブリッジとこのブリッジ上にカナルライン方向に対して直角方向に移動可能に設置されるトロリとこのトロリに垂直方向に伸縮自在に取り付けられたホイストからなる燃料交換機を制御する装置において、
前記燃料交換機の現在位置を入力する燃料交換機位置入力手段と、
設定されるブリッジおよびトロリの最終目標位置および前記燃料交換機位置入力手段から得られるブリッジおよびトロリの現在位置に基づいて、この現在位置を出発点として前記最終目標位置まで最短時間で移動可能な移動経路を演算し、前記移動経路上のブリッジまたはトロリのいずれかの単独走行区間の始点を、当該単独走行区間に移動を停止するブリッジまたはトロリの通過目標位置として設定し、前記単独走行区間の終点を制御開始条件として設定する最短時間移動経路設定手段と、
この最短時間移動経路設定手段によって設定されたブリッジおよびトロリのそれぞれの前記通過目標位置および前記最終目標位置を制御目標位置として前記制御開始条件に対応させて格納する移動経路格納手段と、
この移動経路格納手段の格納データおよび前記燃料交換機位置入力手段からのブリッジおよびトロリの現在位置に基づいて、前記ブリッジおよびトロリの現在位置が前記格納データ内の制御開始条件に一致したとき、この制御開始条件に対応するブリッジおよびトロリのそれぞれの制御目標位置データを出力するブリッジ／トロリ制御管理手段と、
前記燃料交換機位置入力手段からのブリッジおよびトロリの現在位置に対応して、ブリッジおよびトロリのそれぞれの最高速度データを出力する運転速度領域判定手段と、
前記ブリッジ／トロリ制御管理手段から出力されるブリッジの制御目標位置データおよび前記運転速度領域判定手段からのブリッジの最高速度データ並びに前記燃料交換機位置入力手段からのブリッジの現在位置データに基づいて、ブリッジの移動を制御するブリッジ速度制御手段と、
前記ブリッジ／トロリ制御管理手段から出力されるトロリの制御目標位置データおよび前記運転速度領域判定手段からのトロリの最高速度データ並びに前記燃料交換機位置入力手段からのトロリの現在位置データに基づいて、トロリの移動を制御するトロリ速度制御手段とを備えたことを特徴とする燃料交換機制御装置。
【請求項３】
下降するホイスト全体にかかる荷重から、着床を検出する着床荷重検出手段と、この着床荷重検出手段からの着床検出信号により、前記燃料交換機位置入力手段から得られるホイストの現在位置を着床位置として着床基準値範囲と比較して着床異常か否かを判定し、着床正常と判定したとき着床正常信号を出力し、着床異常と判定したときホイストを上昇させる指令を出力し、ホイスト上昇によって前記着床検出信号が解除されたとき再度ホイストを下降させる指令を出力する着床位置監視手段と、
前記着床位置監視手段からの着床正常信号により、ホイストの下降を停止してつかみまたは放し制御に移行させ、前記着床位置監視手段からの上昇または下降指令によりホイストを上昇または下降させるホイスト速度制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１または２記載の燃料交換機制御装置。
【請求項４】
前記着床位置監視装置によって検出された着床位置のデータを保存する着床位置格納手段と、この着床位置格納手段に保存されたデータに基づいて炉心およびプールにおける着床位置の正規分布を演算する着床分布演算手段と、この着床分布演算手段によって演算された着床位置の正規分布データを編集し、出力装置に出力する着床データ出力手段とを備えたことを特徴とする請求項３記載の燃料交換機制御装置。
【請求項５】
前記着床分布演算手段によって演算された着床位置の正規分布データから得られる着床基準値範囲と、前記着床位置監視手段に設定されている着床基準値範囲とを比較し、その差が規定値を逸脱したとき前記着床位置監視手段に設定されている着床基準値範囲を更新する着床基準値設定手段を備えたことを特徴とする請求項４記載の燃料交換機制御装置。
【請求項６】
前記移動経路は、前記炉心とプールとを結ぶカナルライン上を走行するブリッジ単独走行区間とこのブリッジ単独走行区間に 135度の角度で接続されるブリッジ・トロリ同時走行区間を有することを特徴とする請求項１または２記載の燃料交換機制御装置。
【請求項７】
前記移動経路は、前記プールまたは炉心において前記燃料交換機が前記カナルラインから±45度の角度で直線走行することが可能な領域となるまで前記出発点または最終目標位置から前記カナルライン向かって直角方向に走行するトロリ走行区間を有することを特徴とする請求項６記載の燃料交換機制御装置。
【請求項８】
前記ブリッジ速度制御手段およびトロリ速度制御手段は、ホイストの振れまたは燃料を吊った状態でのホイストおよび燃料の振れの１周期で加速または減速することを特徴とする請求項１または２記載の燃料交換機制御装置。
【請求項９】
原子炉の炉心およびプール上にこれらを結ぶカナルラインの方向に移動可能に設置されるブリッジとこのブリッジ上にカナルライン方向に対して直角方向に移動可能に設置されるトロリとこのトロリに垂直方向に伸縮自在に取り付けられたホイストからなる燃料交換機を制御する方法において、
前記燃料交換機の現在位置を周期的に入力する工程と、
前記燃料交換機の最終目標位置を入力する工程と、
入力された最終目標位置およびそのときの前記燃料交換機を構成するブリッジおよびトロリの現在位置に基づいて、この現在位置を出発点として前記最終目標位置まで最短時間で移動可能な移動経路を演算する工程と、
前記移動経路において前記燃料交換機がブリッジ移動開始点に到達したとき、次にブリッジを停止する停止区間の始点または最終停止位置を制御目標位置としてその運転領域で許容される最高速度に基づいてブリッジの速度制御を行う工程と、
前記移動経路において前記燃料交換機がトロリ移動開始点に到達したとき、次にトロリを停止する停止区間の始点または最終停止位置を制御目標位置としてその運転領域で許容される最高速度に基づいてトロリの速度制御を行う工程とを含むことを特徴とする燃料交換機制御方法。
【請求項１０】
前記移動経路においてトロリおよびブリッジの少なくとも一方とホイストを同時操作する区間を設定する工程と、
前記同時操作区間が前記移動経路の始点側にある場合には、ホイストの現在位置が前記同時操作区間の始点に到達したとき前記トロリおよびブリッジの少なくとも一方を操作開始する工程と、
前記同時操作区間が前記移動経路の終点側にある場合には、トロリおよびブリッジの現在位置が前記同時操作区間の始点に到達したときホイストを操作開始する工程とを含むことを特徴とする請求項９記載の燃料交換機制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沸騰水型原子炉の燃料交換機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
沸騰水型原子力発電所においては、原子炉内の燃料集合体をその使用状態に応じて新しい燃料に交換したり、位置を移動させることがあることから、図１８に示すように炉心１及びプール３上に、燃料交換機５が設けられている。この燃料交換機５は、炉心１、プール３の間を水平方向に移動自在なブリッジ７と、このブリッジ７の移動方向に対して直角方向に移動自在なトロリ９と、このトロリ９に垂直方向に伸縮自在に取り付けられたホイスト１１と、このホイスト１１の先端に取り付けられたつかみ具１３とから構成されている。なお、以後、ブリッジ７の移動方向をｘ方向、トロリ９の移動方向をｙ方向、ホイスト１１の移動方向をｚ方向とする。
【０００３】
燃料交換作業は、まず現在の位置からブリッジ７、トロリ９を走行させ、移動させたい燃料集合体の位置まで移動する。ついで、ホイスト１１を下降させつかみ具１３によって燃料集合体をつかんだ後、再びホイスト１１を上昇させる。ホイスト１１を上昇させた後、つかんだ位置からはなす位置までブリッジ７、トロリ９を走行させて燃料集合体を水中搬送し、ホイスト１１を下降させて燃料をはなし、１本の燃料集合体の交換作業を完了する。
【０００４】
ところで沸騰水型原子炉のプラント定期検査工程では、燃料の取り替え作業等の炉内構造物に関連する作業は工程上クリティカルパスとなっており、定期検査期間短縮の観点から各作業が一定の範囲内で連続して行われるよう計画、実施されており、この燃料交換作業の時間短縮は重要な課題である。このために燃料交換機の制御装置は現在位置から取り扱う燃料をつかむための位置、はなすための位置までブリッジ７、トロリ９を同時に動作させ、目標位置に到達するまでの時間を極力短縮させることによって燃料交換全体の期間を短縮するよう工夫している。
【０００５】
そして、このような同時走行による炉心１とプール３の間の移動時間短縮のために、従来では図１９に示すような最短時間で移動させるようなコース取りを行ってきた。燃料交換機５にはあらかじめ移動速度の最高速度が設定されており、これは運転領域ごとに設定が異なるものである。その速度領域の中で最も最高の速度が出せるのが、炉心１とプール３の連絡通路であるカナル１５の線上の領域であり、その領域の周囲は低速領域となっている。図１９において、Ａは燃料交換機の現在位置、Ｂは目標位置、ＣとＤはカナル１５通過のための一旦停止点である。また、破線で示す領域Ｇはカナル線上の高速領域であり、その周囲Ｈは低速領域である。
【０００６】
この最短時間経路を取って同時走行を行う従来の制御方法を、従来の燃料交換機制御装置１７ａの構成と作用を示す図２０を用いて説明する。ブリッジ７とトロリ９の同時走行時に現在位置から目標位置まで線分の組み合わせで経路を設定したとき、所要時間が最小とｚなる経路をその方向を変える目標点のデータ列として求め、目標点に達したときブリッジ７、トロリ９ともに停止し、方向を変え、次の目標点までブリッジ７とトロリ９の同時走行をするようにしていた。すなわち、次のような手順により移動していた。
【０００７】
図２０において、燃料交換作業を行う際、まず運転員は今回の燃料移動内容から該当する燃料のつかみ座標とはなし座標をブリッジ７、トロリ９の目標位置として目標位置入力装置１９に設定する。目標位置入力装置１９は、その設定された座標を読み込み、それを目標位置データａに変換し、ブリッジ７、トロリ９の目標位置として燃料交換機制御装置１７ａに入力する。
【０００８】
燃料交換機制御装置１７ａは、燃料交換機５のブリッジ７およびトロリ９の現在位置を入力するブリッジ／トロリ位置入力手段２１と、目標位置データおよび当初の現在位置データから最短時間移動経路を求める最短時間移動経路設定手段２３と、求めた最短時間移動経路と現在位置データからブリッジ７およびトロリ９の速度制御を行うブリッジ／トロリ速度制御手段２５とで構成されている。
【０００９】
この燃料交換機制御装置１７ａにおいて、ブリッジ／トロリ位置入力手段２１は、燃料交換機５の位置を検出する位置検出器からの現在位置信号を入力し、現在位置データｂに変換する。
【００１０】
最短時間移動経路設定手段２３は、目標位置入力装置１９からの目標位置データａとブリッジ／トロリ位置入力手段２１からの現在位置データｂの比較・判定を行い、燃料交換機５の移動時間が最短となるような経路を設定し移動経路データｃを作成する。
【００１１】
移動経路データｃは、図１９に示すような炉心１からプール３に移動する場合には、炉心１内の移動経路ＡＣ、カナル１５通過の移動経路ＣＤ、カナル１５通過後のプール３内の移動経路ＤＢと３種類作成され、この移動経路データｃは図２１に示すようなデータ構成となる。すなわち、カナル線上の高速領域Ｇ内の走行距離をできるだけ長くし、かつブリッジ７、トロリ９をできるだけ早くカナル線上に移動できるような経路として、炉心１上の現在位置ＡからカナルラインＥへ±45度の傾斜で、またカナルラインＥ上からプール３上の目標位置Ｂへ±45度の角度で移動するような点ＣおよびＤを計算し設定する。
【００１２】
ブリッジ／トロリ速度制御手段２５は、その移動経路データｃを入力し、最初の経路データである点Ｃの座標（ｘC 、ｙ0 ）を読み込み、現在位置データｂとの偏差を基に点Ｃまで直線で進むようなブリッジ７とトロリ９の速度を決定し、速度出力信号ｄを燃料交換機５に与えてブリッジ７とトロリ９を設定加速度で加速しその後一定速度での同時走行制御を行い、点Ｃに到達した時点でブリッジ７とトロリ９を減速させ一旦停止させることによって、炉心１内の移動経路に対する制御を終了させる。
【００１３】
続いてブリッジ／トロリ速度制御手段２５は、次の目標点Ｄの座標（ｘD 、ｙ0 ）を読み込み、この位置に向かって速度出力信号ｄを燃料交換機５に与えてブリッジ７による走行制御を行う。点Ｄの目標に到着しブリッジ７を一旦停止した後、次の目標点Ｂに付いては点Ａから点Ｃに移動する時と同じように同時走行制御を行う。これでブリッジ７、トロリ９に対する一連の移動制御を完了する。
【００１４】
このようにして、同時走行の経路の設定とブリッジ・トロリの設定加速度での加減速および速度制御が行われ、この結果、走行時間が短くなるように経路設定が行われていた。
【００１５】
また、前述のように燃料交換機５はブリッジ７とトロリ９が最終目標点Βに到達しブリッジ７、トロリ９の移動制御を完了した後、燃料をぶら下げていないつかみ具１３が燃料集合体上に、あるいはぶら下げている燃料が燃料支持板上に着床するまでホイスト１１を下降させる。その後、ホイスト１１が着床後引き続いてつかみ具１３によって燃料のつかみあるいははなし操作を行う。
【００１６】
このホイスト下降制御においては、取扱物が核燃料であることより燃料を破損させることなく移動させることが最も重要であり、つかみ具１３が燃料をつかむ、あるいははなす際の着床位置が基準値からある一定以上外れていないかの監視を行っており、もしこの着床位置が基準値範囲から外れた場合は、着床異常としてホイスト下降制御を停止させる処理を行っていた。
【００１７】
この従来の着床位置の監視方法について図２２を用いて説明する。図２２は、着床位置の監視にかかる燃料交換機制御装置１７ｂの構成および作用を示すもので、この燃料交換機制御装置１７ｂは、ホイスト１１の現在位置を位置検出器から入力するホイスト位置入力手段２７と、ホイスト位置入力手段２７の出力、着床荷重検出手段２９の出力および着床基準値設定装置３１にて設定された着床基準値に基づいてホイスト１１の着床位置の正常／異常を判定する着床位置監視手段３３と、着床位置監視手段３３の判定結果に基づいてホイスト１１の制御を行うホイスト速度制御手段３５とで構成されている。
【００１８】
燃料をぶら下げていないつかみ具１３が燃料集合体上に、あるいはぶら下げている燃料が燃料支持板上に着床すると、ホイスト１１にかかる荷重が減少する。その状態でさらにホイスト１１を下降させると押付荷重がかかり、ホイスト１１にかかる荷重は０を割り込みマイナスとなる。
【００１９】
着床荷重検出手段２９は、このホイスト荷重があらかじめ定められた荷重設定値よりも下回ると、十分な着床状態が得られたと判断して着床信号ｉを着床位置監視手段３３に通知する。
【００２０】
着床位置監視手段３３は、この着床信号ｉを入力した時のホイスト１１の位置信号ｅをホイスト位置入力手段２７より読み込み、あらかじめ着床基準値設定装置３１によって設定された着床範囲と比較して、ホイスト位置がその範囲内に入っていれば、正常着床信号をホイス卜速度制御手段３３に出力し、ホイスト位置がその範囲から外れていれば、異常着床信号をホイス卜速度制御手段３５に出力する。
【００２１】
ホイス卜速度制御手段３５は、着床位置監視手段３３からの正常着床信号により、ホイスト１１の下降制御を正常に完了し、つかみ具１３のつかみあるいははなしの制御に移行する。一方、着床位置監視手段３３から異常着床信号を入力すると、ホイスト１１の下降制御を直ちに中断し、つかみ具１３の制御への移行は行われなかった。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
まず、前述のように必ずブリッジ、トロリの同時走行経路が直線の組合せとなるような従来技術では、炉心内の移動経路、カナル通過の移動経路、カナル通過後のプール内の移動経路の各々の両端でブリッジ、トロリは必ず一旦停止しなければならず、そのための減速および加速に無駄な時間がかかるという問題があった。
【００２３】
また、ブリッジ、トロリの同時走行経路が直線の組み合せであったため45度で移動できる範囲以外ではその設定が煩雑となり最短時間で移動する経路を設定するのは難しかった。
【００２４】
また、ホイストはブリッジ、トロリが停止した後に操作するため、炉心上では垂直方向には遠回りして移動することになり、無駄な時間がかかるという問題があった。
【００２５】
また、移動のため加速および減速するときには許容される最大加速度で加速し、最大加速度で減速するようにしていたため、ホイストおよび燃料が振れ、移動時に壁に触れたり着床時に位置ずれが起こる可能性があった。
【００２６】
さらに、ホイストの下降中においては、ホイスト本体やその先端のつかみ具にぶら下がる燃料は、炉心あるいはプール内の水流の影響、およびブリッジとトロリが目標点で停止したときの反作用の影響で、若干のゆれを生じている。そのため、ホイストが炉心あるいはプール内を着床位置まで下降する間に、炉心内構造物である上部格子板や、炉心あるいはプール内の他の燃料の上部に乗り上げてしまうことが多々発生する。その度に、従来のホイスト下降制御方法では、ホイストの下降制御を中断し、その後運転員による手動操作によってホイストを少し上昇させて乗り上げ状態を解除した後、再び運転員に要求によってホイストの下降制御を再開するという手順を踏んでおり、一度の乗り上げによって制御が停止してから再び制御を開始するまでに、数十秒から数分の時間がかかるという問題があった。
【００２７】
さらには、燃料やホイストの乗り上げという異常事象以外にも、原子力発電所運転中の燃料の照射成長やホイストを吊り下げるためのワイヤーロープの伸び等の影響によって、燃料の着床・位置は定検ごとに変動する。そのために、定検前の燃料交換機事前調整時に毎回着床位置を実測し設定値の見直しを行う必要があるが、炉心側着床値の実測は原子力発電所運転中には実施できないため、定検開始直後の非常に短い時間で実施するか、前回定検時の着床値をそのまま使用することとなり、実測する着床値の個数の制限により正確な着床値が得られなかったり、また、実際の着床位置が前回の設定値とかなりのずれが生じていて、燃料交換機運転中に正常着床を異常着床と誤判断して制御を停止させてしまうという問題があった。
【００２８】
本発明は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、燃料交換時間をさらに短縮することができ、これによって定期検査期間全体を短縮し、原子力プラントの稼動率を向上させることができる燃料交換機制御装置を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１の発明は、原子炉の炉心およびプール上にこれらを結ぶカナルラインの方向に移動可能に設置されるブリッジとこのブリッジ上にカナルライン方向に対して直角方向に移動可能に設置されるトロリとこのトロリに垂直方向に伸縮自在に取り付けられたホイストからなる燃料交換機を制御する装置において、燃料交換機の現在位置を入力する燃料交換機位置入力手段と、運転員によって入力されるブリッジおよびトロリの最終目標位置および燃料交換機位置入力手段から得られるブリッジおよびトロリの現在位置に基づいて、この現在位置を出発点として最終目標位置まで最短時間で移動可能な移動経路を演算し、この移動経路上のブリッジまたはトロリのいずれかの単独走行区間およびその前後の走行区間に対して、それぞれ許容されるブリッジおよびトロリの最高速度を選定し、ブリッジおよびトロリのそれぞれについて、走行速度が異なる前後の走行区間をそれぞれ制御区間とし、制御区間の終点位置を制御目標位置として当該制御区間の最高速度とともに設定し、制御区間の始点位置を当該制御区間の制御開始条件として設定する最短時間移動経路設定手段と、この最短時間移動経路設定手段によって設定されたブリッジおよびトロリのそれぞれの制御目標位置および最高速度並びに制御開始条件の各データを格納する移動経路格納手段と、この移動経路格納手段の格納データおよび燃料交換機位置入力手段からのブリッジおよびトロリの現在位置に基づいて、ブリッジおよびトロリの現在位置が格納データ内の制御開始条件に一致したとき、この制御開始条件に対応するブリッジおよびトロリのそれぞれの制御目標位置および最高速度を示す制御データを出力するブリッジ／トロリ制御管理手段と、このブリッジ／トロリ制御管理手段から出力されるブリッジの制御データおよび燃料交換機位置入力手段からのブリッジの現在位置データに基づいて、ブリッジの移動を制御するブリッジ速度制御手段と、ブリッジ／トロリ制御管理手段から出力されるトロリの制御データおよび燃料交換機位置入力手段からのトロリの現在位置データに基づいて、トロリの移動を制御するトロリ速度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００３０】
請求項２の発明の燃料交換機制御装置は、燃料交換機の現在位置を入力する燃料交換機位置入力手段と、運転員によって入力されるブリッジおよびトロリの最終目標位置および燃料交換機位置入力手段から得られるブリッジおよびトロリの現在位置に基づいて、この現在位置を出発点として最終目標位置まで最短時間で移動可能な移動経路を演算し、移動経路上のブリッジまたはトロリのいずれかの単独走行区間の始点を、当該単独走行区間に移動を停止するブリッジまたはトロリの通過目標位置として設定し、単独走行区間の終点を制御開始条件として設定する最短時間移動経路設定手段と、この最短時間移動経路設定手段によって設定されたブリッジおよびトロリのそれぞれの通過目標位置および最終目標位置を制御目標位置として制御開始条件に対応させて格納する移動経路格納手段と、この移動経路格納手段の格納データおよび燃料交換機位置入力手段からのブリッジおよびトロリの現在位置に基づいて、ブリッジおよびトロリの現在位置が格納データ内の制御開始条件に一致したとき、この制御開始条件に対応するブリッジおよびトロリのそれぞれの制御目標位置データを出力するブリッジ／トロリ制御管理手段と、燃料交換機位置入力手段からのブリッジおよびトロリの現在位置に対応して、ブリッジおよびトロリのそれぞれの最高速度データを出力する運転速度領域判定手段と、ブリッジ／トロリ制御管理手段から出力されるブリッジの制御目標位置データおよび運転速度領域判定手段からのブリッジの最高速度データ並びに燃料交換機位置入力手段からのブリッジの現在位置データに基づいて、ブリッジの移動を制御するブリッジ速度制御手段と、ブリッジ／トロリ制御管理手段から出力されるトロリの制御目標位置データおよび運転速度領域判定手段からのトロリの最高速度データ並びに燃料交換機位置入力手段からのトロリの現在位置データに基づいて、トロリの移動を制御するトロリ速度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００３１】
請求項３の発明は、請求項１または２の燃料交換機制御装置において、下降するホイスト全体にかかる荷重から、着床を検出する着床荷重検出手段と、この着床荷重検出手段からの着床検出信号により、燃料交換機位置入力手段から得られるホイストの現在位置を着床位置として着床基準値範囲と比較して着床異常か否かを判定し、着床正常と判定したとき着床正常信号を出力し、着床異常と判定したときホイストを上昇させる指令を出力し、ホイスト上昇によって着床検出信号が解除されたとき再度ホイストを下降させる指令を出力する着床位置監視手段と、着床位置監視手段からの着床正常信号により、ホイストの下降を停止してつかみまたは放し制御に移行させ、着床位置監視手段からの上昇または下降指令によりホイストを上昇または下降させるホイスト速度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００３３】
請求項４の発明は、請求項３の燃料交換機制御装置において、着床位置監視装置によって検出された着床位置のデータを保存する着床位置格納手段と、この着床位置格納手段に保存されたデータに基づいて炉心およびプールにおける着床位置の正規分布を演算する着床分布演算手段と、この着床分布演算手段によって演算された着床位置の正規分布データを編集し、出力装置に出力する着床データ出力手段とを備えたことを特徴とする。
【００３４】
請求項５の発明は、請求項４の燃料交換機制御装置において、着床分布演算手段によって演算された着床位置の正規分布データから得られる着床基準値範囲と、着床位置監視手段に設定されている着床基準値範囲とを比較し、その差が規定値を逸脱したとき着床位置監視手段に設定されている着床基準値範囲を更新する着床基準値設定手段を備えたことを特徴とする。
【００３５】
請求項６の発明は、請求項１または２の燃料交換機制御装置において、移動経路は、炉心とプールとを結ぶカナルライン上を走行するブリッジ単独走行区間とこのブリッジ単独走行区間に 135度の角度で接続されるブリッジ・トロリ同時走行区間を有することを特徴とする。
【００３６】
請求項７の発明は、請求項６記載の燃料交換機制御装置において、移動経路は、プールまたは炉心において燃料交換機がカナルラインから±45度の角度で直線走行することが可能な領域となるまで出発点または最終目標位置からカナルライン向かって直角方向に走行するトロリ走行区間を有することを特徴とする。
【００３７】
請求項８の発明は、請求項１または２の燃料交換機制御装置において、ブリッジ速度制御手段およびトロリ速度制御手段は、ホイストの振れまたは燃料を吊った状態でのホイストおよび燃料の振れの１周期で加速または減速することを特徴とする。
【００３８】
請求項９の発明の燃料交換機制御方法は、燃料交換機の現在位置を周期的に入力する工程と、燃料交換機の最終目標位置を入力する工程と、入力された最終目標位置およびそのときの燃料交換機を構成するブリッジおよびトロリの現在位置に基づいて、この現在位置を出発点として最終目標位置まで最短時間で移動可能な移動経路を演算する工程と、この移動経路において燃料交換機がブリッジ移動開始点に到達したとき、次にブリッジを停止する停止区間の始点または最終停止位置を制御目標位置としてその運転領域で許容される最高速度に基づいてブリッジの速度制御を行う工程と、移動経路において燃料交換機がトロリ移動開始点に到達したとき、次にトロリを停止する停止区間の始点または最終停止位置を制御目標位置としてその運転領域で許容される最高速度に基づいてトロリの速度制御を行う工程とを含むことを特徴とする。
【００３９】
請求項１０の発明は、請求項９の燃料交換機制御方法において、移動経路においてトロリおよびブリッジの少なくとも一方とホイストを同時操作する区間を設定する工程と、同時操作区間が移動経路の始点側にある場合には、ホイストの現在位置が同時操作区間の始点に到達したとき前記トロリおよびブリッジの少なくとも一方を操作開始する工程と、同時操作区間が移動経路の終点側にある場合には、トロリおよびブリッジの現在位置が同時操作区間の始点に到達したときホイストを操作開始する工程とを含むことを特徴とする。
【００４５】
請求項１、２、６、９の発明においては、ブリッジおよびトロリをそれぞれの移動停止区間を除いては一時停止することなく移動するよう速度制御することにより、最短時間で燃料交換機を最終目標位置まで移動させることができる。
【００４６】
また請求項３の発明においては、ホイスト下降制御において炉心内構造物である上部格子板や、炉心あるいはプール内の他の燃料の上部に乗り上げて制御が一時中断した後も、自動的に乗り上げ状態を回避し再度下降制御を継続させることにより、短時間で復旧操作を実施させることができる。
【００４７】
また請求項４の発明においては、定検前や燃料交換機運転中において自動的に燃料着床位置を記憶し、これらの着床位置の正規分布データを計算し、その結果を運転員の要求に基づいて出力することによって、着床基準値データを実際に適したより正しい値に修正することができ、燃料交換制御装置の誤判断を防止することができる。
【００４８】
また請求項５の発明においては、検出着床位置データに基づいて自動的に前回設定されていた着床基準値データを更新することにより、運転員の負担を軽減することができるとともに、燃料交換制御装置の誤判断を防止することができる。
【００４９】
また請求項７の発明においては、トロリの単独操作、トロリとブリッジの同時操作およびブリッジの単独操作を組み合わせて障害物に触れることなく最短時間で燃料交換機を移動することができる。
【００５０】
また請求項８の発明においては、ホイストまたはホイストと燃料の振れの周期を求めこの周期で加速および減速することにより、ホイストまたはホイストと燃料の振れを抑えることができ、障害物ヘの接触や着床時の位置ずれがなく燃料交換機を移動することができる。
【００５１】
また請求項１０の発明においては、ホイストの操作を他の機器（トロリ、ブリッジ）と同時に行うことにより、最短時間で燃料交換機を移動することができる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以上、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、従来例と共通する部分は同一符号を付して重複する説明は省略する。また、ブリッジの移動方向をｘ方向、トロリの移動方向をｙ方向として説明する。
【００５３】
図１は、本発明の燃料交換機制御装置の第１の実施の形態を示すもので、図２０に示す従来構成と比較して、ブリッジ／トロリ速度制御手段２５がブリッジ速度制御手段４１とトロリ速度制御手段４３に分けられ、ブリッジ速度制御手段４１へのブリッジ制御データおよびトロリ速度制御手段４３へのトロリ制御データをそれぞれ管理するブリッジ／トロリ制御管理手段４５が付加されている。また、本実施の形態の燃料交換機制御装置１７ａにおける最短時間移動経路設定手段４７は、目標位置入力装置１９からの目標位置データａとブリッジ／トロリ位置入力手段２１からの燃料交換機５の現在位置データｂの比較・判定を行い、燃料交換機５の移動時間が最短となるような移動経路を計算し、通過目標点に応じてブリッジおよびトロリをそれぞれ個別に制御する制御データを作成し、移動経路格納部４９に記憶する。最短時間移動経路設定手段４７は、従来の最短時間移動経路設定手段２３と同様目標位置データａと現在位置データｂを受けて制御開始前に制御データ作成を完了する。
【００５４】
なお、移動経路格納部４９に記憶される制御データ例を図２に、この制御データ例に対応する移動経路および制御された燃料交換機５の移動軌跡を図３に示す。図２において、最短時間移動経路設定手段４７によって作成される制御データはブリッジ／トロリ制御タイミングテーブルＴo 、ブリッジ制御目標テーブルＴb 、およびトロリ制御目標テーブルＴt によって構成される。
【００５５】
次に、図３におけるＡ点からＢ点まで燃料交換機５を移動させる場合の本実施の形態の作用を説明する。
【００５６】
最短時間移動経路設定手段４７は、目標位置入力装置１９から目標位置Ｂの座標（ｘ3 、ｙ2 ）を示す目標位置データａを入力すると、ブリッジ／トロリ位置入力手段２１から入力される燃料交換機５の現在位置Ａの座標（ｘ0 、ｙ0 ）を示す現在位置データｂと比較することによって、燃料交換機５の移動時間が最短となるような移動経路として、図３に示すような通過目標点Ｃ（ｘ1 、ｙ1 ）、Ｄ（ｘ2 、ｙ1 ）を算出する。最短時間移動経路設定手段４７は、現在位置Ａ、通過目標点Ｃ、Ｄ、および目標位置Ｂに基づいて、下記のようにして図２に示すような制御データを移動経路格納部４９に保存する。
【００５７】
図３において、現在位置Ａ（ｘ0 、ｙ0 ）から目標位置Ｂ（ｘ3 、ｙ2 ）に向かって燃料交換機５を移動させる場合、まずｙ方向の移動するトロリ９に着目すると、トロリ９は現在位置ｙ0 からｙ1 に向かって移動し、ｙ1 に到達した時点で一旦停止する。したがって、トロリ制御目標テーブルＴt の目標データ番号１の目標位置にｙ1 を、最高速度に低速ｖ1 をセットする。
【００５８】
続いて、トロリ９は炉心１内に入った後、ｙ1 からｙ2 に向かって移動し、ｙ2 に到達した時点で一旦停止する。したがって、トロリ制御目標テーブルＴt の目標データ番号２の目標位置としてｙ2 を、最高速度として低速ｖ1 をセットする。
【００５９】
一方ｘ方向に移動するブリッジ７は、まず現在位置ｘ0 から移動を開始し、ｘ1 に到達した時点でトロリ９がカナルライン上の高速領域に入るため、速度を高速に上げる必要がある。したがって、ブリッジ制御目標テーブルＴb の目標データ番号１の目標位置としてｘ1 を、最高速度として低速ｖ1 をセットする。
【００６０】
続いて、ブリッジ７は炉心内に入った後、ｘ2 に到達した時点でトロリ９がカナルライン上の高速領域から外れるため、再度速度を低速に落とす必要がある。したがって、ブリッジ制御目標テーブルＴb の目標データ番号２の目標位置にｘ2 を、最高速度に高速ｖ2 をセットする。
【００６１】
その後、ブリッジ７は、ｘ3 に到達した時点で一旦停止する。したがって、ブリッジ制御目標テーブルＴb の目標データ番号３の目標位置としてｘ3 を、最高速度として低速ｖ1 をセットする。
【００６２】
これに対し、ブリッジ／トロリ制御タイミングテーブルＴo には、ブリッジ制御目標テーブルＴb 、トロリ制御目標テーブルＴt 内の各目標データおよび制御開始指令をブリッジ速度制御手段４１、トロリ速度制御手段４３に出力するタイミングが設定される。
【００６３】
まず、制御開始と同時にブリッジ７およびトロリ９は無条件に１番目の目標データに基づいて動作を開始する。したがって、ブリッジ７、トロリ９の各々の制御開始条件はいずれもなしで、ブリッジ７、トロリ９の各々の目標データ番号はともに１がセットされる（タイミング１０１）。
【００６４】
次に、ブリッジ７、トロリ９がＢ点に到達した時点で、ブリッジ７の速度を高速に上げる必要があるため、ブリッジ７の制御開始条件にはｘ1 、トロリ９の制御開始条件にはｙ1 がセットされ、ブリッジ７の目標データ番号には２、トロリ９の目標データ番号には現状のままの１がセットされる（タイミング１０２）。
【００６５】
同様に、タイミング１０３には、トロリの制御開始条件はなしでブリッジの制御開始条件のみｘ2 がセットされ、ブリッジの目標データ番号に３、トロリの目標データ番号に２がそれぞれセットされる。
【００６６】
ブリッジ／トロリ制御管理手段４５は、上記のようにして移動経路格納部４９に格納されたブリッジ／トロリ制御タイミングテーブルＴo 、ブリッジ制御目標テーブルＴb 、トロリ制御目標テーブルＴt およびブリッジ／トロリ位置入力手段２１から入力したブリッジ７、トロリ９の現在位置データｂを基に、ブリッジ速度制御手段４１およびトロリ速度制御手段４３に対し、各制御開始条件が成立したタイミングでそれぞれ設定された目標データ番号の目標位置と最高速度を出力することによって、ブリッジ７、トロリ９の同時走行制御を管理する。
【００６７】
ブリッジ速度制御手段４１は、ブリッジ／トロリ制御管理手段４５からブリッジの目標位置、最高速度を入力するとともにブリッジ／トロリ位置入力手段２１からブリッジ７の現在位置をリアルタイムにフィードバック入力することによってブリッジ７の制御速度を算出し、速度基準信号に変換して出力する。同様にトロリ速度制御手段４３は、トロリ９の制御速度を算出し、速度基準信号に変換して出力する。
【００６８】
これにより、ブリッジ７は通過目標点Ｃ、Ｄにおいて一旦停止することなく速度制御されるため、燃料交換機５は図３に示すような曲線を描いて移動することになる。
【００６９】
上記したように、本実施の形態によれば、移動経路の各々の通過目標点でブリッジを停止させることなく燃料交換機を曲線を描くように移動させることにより、ブリッジの減速および加速にかかる時間を減らして、燃料交換機をより短時間で移動させることができる。
【００７０】
図４は、本発明の燃料交換機制御装置の第２の実施の形態を示すもので、図１に示す第１の実施の形態の燃料交換機制御装置１７ａと比較して、最短時間移動経路設定手段５１は、最短時間移動経路設定手段４７の処理機能の内、ブリッジ７およびトロリ９の各々の最高速度を設定する処理機能が除外され、別途ブリッジ７およびトロリ９の各々の最高速度を設定する処理機能を有する運転速度領域判定手段５３が付加されている。
【００７１】
このため、移動経路格納部５５は、図５に示すような、ブリッジ７およびトロリ９のそれぞれの制御開始条件と目標位置データからなる制御データを格納する。ブリッジ／トロリ制御管理手段５７は、移動経路格納部５５内の制御データとブリッジ／トロリ位置入力手段２１から入力したブリッジ７およびトロリ９の現在位置データｂを基に、ブリッジ速度制御手段５９およびトロリ速度制御手段６１に対し、各制御開始条件が成立したとき目標位置データを出力する。
【００７２】
運転速度領域判定手段５３は、あらかじめ定められた運転速度領域のデータを基に、ブリッジ／トロリ位置入力手段２１から入力したブリッジ７およびトロリ９の現在位置データｂによってリアルタイムにブリッジ７およびトロリ９に対し各々の最高速度を設定する。
【００７３】
ブリッジ速度制御手段５９およびトロリ速度制御手段６１は、ブリッジ／トロリ制御管理手段５７からの目標位置データと運転速度領域判定手段５３からの最高速度データおよびブリッジ／トロリ位置入力手段２１からの現在位置データｂに基づいて、それぞれブリッジ７およびトロリ９の速度制御を行う。
【００７４】
次に、図３におけるＡ点からＢ点まで燃料交換機５を移動させる場合の本実施の形態の燃料交換機制御装置１７ａの作用を説明する。
【００７５】
最短時間移動経路設定手段５１は、目標位置入力装置１９から目標位置Ｂの座標（ｘ3 、ｙ2 ）を示す目標位置データａを入力すると、ブリッジ／トロリ位置入力手段２１から入力される燃料交換機５の現在位置Ａの座標（ｘ0 、ｙ0 ）を示す現在位置データｂと比較し、燃料交換機５の移動時間が最短となるような移動経路、すなわち図３における通過目標点Ｃ（ｘ1 、ｙ1 ）、Ｄ（ｘ2 、ｙ1 ）を算出する。ついで、現在位置Ａ、通過目標点Ｃ、Ｄ、および目標位置Ｂからなる移動経路に基づいて、下記のようにして図５に示すような制御開始条件とその時のブリッジ７およびトロリ９の目標位置の組合せだけで構成される制御データを移動経路格納部５５に保存する。
【００７６】
図３において、現在位置Ａ（ｘ0 、ｙ0 ）から目標位置Ｂ（ｘ3 、ｙ2 ）に向かってブリッジ７およびトロリ９を移動させる場合、制御開始と同時にトロリ９は現在位置ｙ0 からｙ1 に向かって移動し、ｙ1 に到達した時点で一旦停止する。一方ブリッジ７は、途中一旦停止することなく現在位置ｘ0 からｘ3 に向かって移動し、ｘ3 に到達した時点で停止する。したがって、最短時間移動経路設定手段５１は、移動経路格納部５５においてトロリ９の１番目の目標位置にｙ１を、ブリッジの１番目の目標位置にｘ3 をセットする。また、その時の制御開始条件はなしとなる。
【００７７】
続いて、トロリ９は炉心内に入った後ブリッジ７がｘ2 を通過したタイミングでｙ1 からｙ2 に向かって移動を開始し、ｙ2 に到達した時点で一旦停止する。したがって、トロリ９の２番目の目標位置にｙ2 を、ブリッジ７の２番目の目標位置に前回と同じｘ3 をセットする。また、その時の制御開始条件はブリッジがｘ2 となる。
【００７８】
上記のようにして、最短時間移動経路設定手段５１によって移動経路格納部５５に図５に示すような制御データが格納されると、ブリッジ／トロリ制御管理手段５７は、移動経路格納部５５に格納された制御開始条件およびブリッジ７、トロリ９の目標位置とブリッジ／トロリ位置入力手段２１から入力したブリッジ７、トロリ９の現在位置データｂを基に、ブリッジ速度制御手段５９およびトロリ速度制御手段６１に対し、各制御開始条件が成立したタイミングで目標位置を出力することにより、ブリッジ７およびトロリ９の同時走行制御を管理する。
【００７９】
ブリッジ速度制御手段５９は、ブリッジ／トロリ制御管理手段５７からブリッジ７の目標位置を入力するとともに、運転速度領域判定手段５３からブリッジ７の最高速度を、またブリッジ／トロリ位置入力手段２１からブリッジ７の現在位置を各々リアルタイムに入力することによってブリッジの制御速度を算出し、速度基準信号に変換して出力する。同様にトロリ速度制御手段６１は、トロリ９の制御速度を算出し、速度基準信号に変換して出力する。
【００８０】
以上のように、本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様にブリッジ速度制御手段、トロリ速度制御手段が各々独立に制御を行うことにより、プール内、カナル通過時、カナル通過後の炉心内の各々の移動経路の切り替わりポイントでブリッジを停止させずに曲線を描いて移動させることができ、これにより、ブリッジの減速および加速にかかる時間を減らして、燃料交換機をより短時間で移動させることができる。
【００８１】
図６は、本発明の燃料交換機制御装置の第３の実施の形態を示すもので、図２２に示す従来構成と比較して、着床位置監視手段６５は、従来の機能に加えて乗り上げ等による着床異常を発生した場合にホイスト速度制御手段６７に着床のリトライ処理を実行させる機能をさらに有している。
【００８２】
次に、本実施の形態の燃料交換機制御装置１７ｂの作用を説明する。
着床位置監視手段６５は図７に示すような手順でホイスト速度制御手段６７にリトライ処理を実行させる。
【００８３】
まず、着床位置監視手段６５は、着床異常が発生した時点のホイスト位置記憶変数Ｈｐおよび着床異常発生時のホイスト下降制御リトライカウンタｎを初期化した後（ステップ２０１）、着床荷重検出手段２９から着床信号ｉを読み込むと（ステップ２０２）、ホイスト位置入力手段２７からホイスト１１の現在位置ｅを読み込み（ステップ２０３）、あらかじめ着床基準値設定装置３１によって設定され記憶されている着床範囲と比較して、着床異常か否かを判定する（ステップ２０４）。
【００８４】
ここで、着床異常と判定した場合、まずその時点のホイスト現在位置をホイスト位置記憶変数Ｈｐに保存し（ステップ２０５）、ホイスト下降制御リトライカウンタｎに１をたす（ステップ２０６）。
【００８５】
次に、このリトライカウンタｎが既定回数ａよりも大きいかどうかを判定し（ステップ２０７）、ｎがａよりも多い場合はリトライオーバーとなり着床異常としてホイストの下降制御を停止するようホイスト速度制御手段６７に通知する（ステップ２０８）。
【００８６】
まだ、ｎがａ以下の場合は、着床異常の状態を解除するためにホイストの上昇指令をホイスト速度制御手段６７に出力してホイスト１１を上昇させ（ステップ２０９）、１制御周期分のタイマー遅延を行った後（ステップ２１０）、再び着床荷重検出手段２９から着床信号ｉを読み込み（ステップ２１１）、着床異常が解除されたかどうか判定する（ステップ２１２）。まだ着床異常が解除されなければ、再びステップ２０９に戻り、ホイスト１１の上昇指令を出力する。着床異常が解除されると、ステップ２０３に戻り、ホイストの下降制御を再開することになる。
【００８７】
ステップ２０４で着床異常でないと判定された場合は、着床位置監視手段６５はまずホイストの現在位置が前回着床異常を起こした位置を通り過ぎたかどうか判定し（ステップ２１３）、通過していればホイスト位置記憶変数Ｈｐおよびリトライカウンタｎを初期化する（ステップ２１４）。
【００８８】
次に、着床信号ｉがＯＮしているかどうかを判定し（ステップ２１５）、ＯＮしていれば正常に着床完了したと判断して正常着床信号をホイスト速度制御手段６７に出力してホイスト１１の下降制御を停止する。
【００８９】
もしまだ着床信号ｉがＯΝしていない場合は、ホイスト下降指令をホイスト速度制御手段６７に出力してホイスト１１を下降させ（ステップ２１６）、１制御周期分のタイマー遅延を行った後（ステップ２１７）、ステップ２０２に戻ってホイスト下降制御を続行させる。
【００９０】
以上の手順によって、本実施の形態の着床位置監視手段６５およびホイスト速度制御手段６７は、１回の乗り上げで制御を停止することなく最短時間で着床異常を解除しホイストの下降制御を継続させることができる。
【００９１】
図８は、本発明の燃料交換機制御装置の第４の実施の形態を示すもので、図２２の従来構成と比較して、着床位置監視装置３３によって検出された過去ｎ個の着床位置データを格納する着床位置格納部７１と、着床位置格納部７１内のｎ個の着床位置データに基づいて着床位置の正規分布曲線を演算する着床分布演算手段７３と、着床分布演算手段７３の運算結果を入力装置７５を介して入力される出力要求により表示装置７７、プリンタ等の出力装置に出力する着床データ出力手段７９と、着床分布演算手段７３の運算結果に基づいて着床基準値を更新、設定する着床基準値設定手段８１が付加されている。
【００９２】
次に、本実施の形態の燃料交換機制御装置１７ｂの作用を説明する。
着床位置格納部７１には、着床位置監視手段３３によって正常着床と判定されるたびに、そのとき検出された着床位置のデータが炉心およびプールごとに格納される。
【００９３】
着床分布演算手段７３は、着床位置格納部７１に格納されたｎ個の着床位置データを基に、図９に示すような炉心／プールにおける燃料着床位置の正規分布曲線Ｆを編集し、さらにその平均値Ｘ1 、最小値Ｍin、最大値Ｍaxおよび標準偏差σを求める。
【００９４】
着床データ出力手段７９は、入力装置７５からの運転員の要求に応じてこれらのデータを表示装置７７およびプリンタ等の出力装置に対して出力する。
【００９５】
運転員はこの出力装置に出力されたデータを基に、入力装置７５から着床基準値設定手段８１を介して炉心およびプールの着床基準値データを燃料交換作業中の任意の時点で変更することが可能となる。
【００９６】
さらに、着床基準値設定手段８１は、着床分布演算手段７３によって求められた着床位置の正規分布曲線Ｆにおける平均値Ｘ1 、最小値Ｍinおよび最大値Ｍaxと、あらかじめ設定されている着床基準値Ｘ0 および基準上下限設定値Ｈ（＝Ｘ0 ＋α）、Ｌ（＝Ｘ0 −α）を基に、｜Ｘ0 −Ｘ1 ｜がある規定値以上となった場合、および（Ｍin−Ｌ）または（Ｈ−Ｍax）がある規定値以上となった場合には、Ｘ1 を新たな着床基準値として着床位置監視手段３３に出力する。着床位置監視手段３３は、（ｎ＋１）回目の着床位置検出処理をこの着床基準値Ｘ1 を中心として監視許容範囲を形成する基準上下限設定値に基づいて実施する。
【００９７】
なお、着床基準値設定手段８１において、最小値Ｍin、最大値Ｍaxと基準上下限設定値Ｈ、Ｌとの比較を、（Ｘ1 ±σ）と基準上下限設定値Ｈ、Ｌとの比較に置き換えてもよい。また、着床基準値設定手段８１では、次の着床基準値データの更新は、新たな着床基準値Ｘ1 との比較により行われる。
【００９８】
上記の説明からも明らかなように、本実施の形態によれば、着床異常／正常の判定基準となる着床基準値データを実測データに基づいて更新することができ、燃料交換機制御装置の誤判断を防止することができる。
【００９９】
次に、本発明の燃料交換制御装置の第５の実施の形態を説明する。
図１０は、燃料交換機制御装置１７ａが燃料交換機５を目標位置まで最短時間で移動させる移動経路の一例を示すもので、図中曲線Ｔはトロリー速度を、曲線Ｓはブリッジ速度をそれぞれ示し、矢印実線Ｑは燃料交換機５の移動経路を示している。
【０１００】
ブリッジ７とトロリー９を同時走行させる際、燃料の位置や燃料プール３や炉心の形状によりカナル中心線Ｅと常に 135度の角度を形成するような傾斜で移動できるとは限らない。図１０に矢印破線Ｐで示すように燃料の移動経路に障害物がある場合には、燃料交換機制御装置は、はじめにブリッジ７を停止したままで燃料交換機５が上記傾斜で移動できる境界線までトロリ９を最高速度で移動させ、その後ブリッジ７も最高速度で移動させる。
【０１０１】
このようにブリッジ７とトロリー９を速度制御することによって、カナルＥ線に対して45度の角度で最短時間で移動することができる。このとき、カナル線Ｅ上に移る場合と同じように45度の境界線の前でブリッジの加速をすることにより、燃料交換機５は停止することなく短時間で移動できることになる。
【０１０２】
このようなトロリ９の単独走行とトロリ９およびブリッジ７の同時走行を組み合わせて短時間移動を達成させることができるのは、図１１において領域２の部分である。領域２は、燃料プール３のカナル入口より±45度の線Ｋ1 、Ｋ2 の内側およびカナル線Ｅより引いた±45度で燃料とを結ぶ線Ｋ3 と障害物が交わる領域として求められる。これは炉心においても同様に求められる。
【０１０３】
次に、本発明の燃料交換機制御装置の第６の実施の形態を説明する。
図１２は、ブリッジ、トロリおよびホイストを含めた移動経路を示すもので、図中矢印実線Ｒ1 は本実施の形態による燃料をつかんでいるときの燃料交換機５のホイスト１１の下端部の移動経路を、矢印実線Ｒ2 は燃料をつかんでいないときの移動経路を示している。なお、図中破線は従来の燃料交換機制御方法による移動経路を示す。
【０１０４】
燃料交換時において、炉心上では従来はカナルを通過した後、トロリ９とブリッジ７を同時操作して交換する燃料位置の真上まで移動し、トロリ９とブリッジ７を固定した後にホイスト１１を下ろし燃料を炉心から取り出している。
【０１０５】
これに対して、本実施の形態では図１２に実線で示すようにトロリー９、ブリッジ７の移動と同時にホイスト１１の操作を同時に行うことにより、上下方向も含めた移動距離を短縮することができ、移動時間を短縮することができる。炉心の上下移動の時間がブリッジ７とトロリ９の走行時間より長いので、ブリッジ７とトロリ９の走行時間相当の時間を短縮することができる。
【０１０６】
最後に、本発明の燃料交換機制御装置の第７の実施の形態を図１３〜図１７を用いて説明する。この実施の形態はホイストおよび燃料の振れを抑制するよう燃料交換機の移動を制御するものである。
【０１０７】
燃料交換時の燃料の振れは水平移動の加速度と加速のタイミングを調整することで抑制することができる。
【０１０８】
図１３は燃料交換機５のモデルを表したものである。この燃料交換機５のモデルにおいて、ホイスト１１は６段の伸縮可能な剛体と見做すことができ、剛体としての燃料８５がその先端につり下げてあるという構成となる。したがって、燃料移動のモデルは剛体２重振り子となり、以下に示すような２つの式で示される。
【０１０９】
【数１】
0003810909.tif 000002
上記（１）式はホイスト以下の剛体の振れを、（２）式は燃料以下の剛体の振れを示す。燃料を吊り下げていないときには、（１）式のみを考慮すればよく、ｍ2 ＝０ということになる。
【０１１０】
これまでロープで物を吊り下げて移動するクレーンでは、この重心の位置や慣性モーメントを考慮する必要はなかった。しかしながら、ホイスト１１の場合には剛体と近似できるのでその振れの周期はその重心と慣性モーメントの影響を受ける。
【０１１１】
すなわち、（１）式からホイスト１１単独の場合の固有振動数ωｈは以下のようになる。
【０１１２】
【数２】
0003810909.tif 000003
したがって、燃料を吊り下げていないときは、この固有振動数ωｈの振れを抑えることでホイスト１１の振れを抑えることができる。
【０１１３】
一方、燃料８５を吊った場合のブリッジまたはトロリの移動に対する応答は２重振り子となり、図１４のように複雑な応答を示す。これは２つの振り子の振動が直列に結合されたものであり、その振動周期は、θ1 ＝Ａ1 exp(ｉωｔ）、θ2 ＝Ａ2 exp(ｉωｔ）として、（１）、（２）式から右辺＝０として、以下のように（４）、（５）式が算出され、さらに（４）、（５）式から（６）式が得られることにより、（６）式から求められる。
【０１１４】
【数３】
0003810909.tif 000004
これよりωのそれぞれの解ω1 およびω2 が得られる。２重振り子の振動は、近似的にトロリまたはブリッジの加速度によりホイスト１１が振動し、その先端の加速度により燃料８５が振れ、またその逆の伝搬があるものと見做せる。
【０１１５】
燃料交換機５の移動時の位置決めとホイスト１１および燃料８５の振れ止めは一つの方法として振れの周期で加速または減速することである。
【０１１６】
ホイスト１１のみの移動の場合は、単振り子と近似することができるので、その解の一つは以下のようになる。
【０１１７】
【数４】
0003810909.tif 000005
したがって、この場合の振れは、振れ角θ１とその微分値の関係で図１５に示すようになる。図１５において、加速度（減速度）ｕが一定の場合には、点（０、ｕ）を中心とした円を描き、１周期時間が経過するとまた原点に戻ってくる。原点では振れもその速度もゼロであるから、ここで加速度をゼロとすれば、この軌跡は原点から動かなくなり、ここで振れが止められる。したがって、振れの１周期で加減速すれば振れはなくすことができる。
【０１１８】
また、目標とする速度Ｖmax を達成するためには、加速期間が決まっているので、加速度αは、α＝Ｖmax ／Ｔ1 で与えればよい。ただし、Ｔ1 ＝２π／ωである。
【０１１９】
これは一定加速度で加減速した場合であるが、振れを止めるためには、図１５において原点に来たときに加速度をゼロとすればよいのであるから、加速度を段階的に変更し、原点へ来たときゼロとするようにしてもよい。
【０１２０】
以上は燃料交換機５が燃料８５を吊っていなかった場合であるが、燃料８５を吊っていた場合は、固有振動数が前記（６）式で与えられるが、この中で周期が大きく振れとして大きいモードに対して振れ止めをする。図１６は、２重振り子の主要な振動周期で加速した場合の振れを示したものである。振れ止めができていることがわかる。
【０１２１】
一方、このような２重振り子の系に対して単振り子として近似した場合には、その重心の位置ａ0 は、ａ0 ＝（ｍ1 ａ1 ＋ｍ2 ａ2 ）／（ｍ1 ＋ｍ2 ）となる。また、角振動数ω0 ＝（ｇ／ａ0 ）1/2 となり、振動周期Ｔ0 ＝２π／ω0 となる。この周期で加速した場合には図１７に示すように少しの残留振れが残っていることがわかる。
【０１２２】
これまで本発明では振れの周期は燃料交換機および移動物のモデルから求めるとしていたが、これを実際の試験により計測してもよい。燃料の形状／重量および吊り下げているときのホイスト長が変わらなければ周期は変わらないので、この周期を測定し、この時間で加減速をする。
【０１２３】
また、この振れの周期はホイスト長の関数となるので、移動する高さによって加減速時間の設定を変えることによって、ホイスト長がどのような値でも振れをなくすことができる。
【０１２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ブリッジおよびトロリをそれぞれの移動停止区間を除いては一時停止させることなく速度制御を行うことにより、目標位置までの燃料交換機の移動時間を従来より短縮させることができる。
【０１２５】
また本発明によれば、ホイスト下降中の燃料乗り上げ等に対して再度ホイストを上昇させてリトライさせることにより、復旧時間を最短とすることができ、また、自動的にホイスト制御が継続されるため運転員の負担も大幅に軽減することができる。
【０１２６】
また本発明によれば、ホイスト下降処理における着床基準値を過去のデータを用いて更新することによって、実際の着床位置分布に適合した着床基準値を設定することができ、着床異常の誤判断を防止するとともに、定検前の着床基準値の見直し作業を省略することができる。
【０１２７】
また本発明によれば、ホイストと他の機器（トロリ、ブリッジ）との同時操作可能な移動経路を設けることにより、燃料交換機の移動時間を従来より短縮させることが可能となる。
【０１２８】
また本発明によれば、ホイストおよび燃料の振れの１周期で燃料交換機を加速および減速するよう制御することにより、燃料移動に伴う振れを抑制し、移動中の接触や着床等におけるずれを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料交換機制御装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示す移動経路格納部のデータ構成例を示す図である。
【図３】本発明によって制御された燃料交換機の移動軌跡を示す図である。
【図４】本発明の燃料交換機制御装置の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図５】図４に示す移動経路格納部のデータ構成例を示す図である。
【図６】本発明の燃料交換機制御装置の第３の実施の形態を示すブロック図である。
【図７】図６に示す着床位置監視手段の処理例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の燃料交換機制御装置の第４の実施の形態を示すブロック図である。
【図９】図８に示す着床基準値設定手段における着床基準値の更新条件を説明する図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態による移動経路設定例を示す図である。
【図１１】図１０に示す移動経路設定領域を説明する図である。
【図１２】本発明の燃料交換機制御装置の第６の実施の形態による移動経路を例示する図である。
【図１３】燃料交換機５のモデルを表した図である。
【図１４】燃料を吊った場合のブリッジまたはトロリの移動に対する応答を示す図である。
【図１５】振れ角とその角速度と加速度の関係を説明するための図である。
【図１６】燃料を吊った状態を近似する２重振り子の主要な振動周期で加速した場合の振れを示す図である。
【図１７】燃料を吊った状態を近似する単振り子の振動周期で加速した場合の振れを示す図である。
【図１８】燃料交換機の構成を示す図である。
【図１９】従来の燃料交換機制御方法を説明するための図である。
【図２０】燃料交換機制御装置のブリッジおよびトロリの制御にかかる従来例を示すブロック図である。
【図２１】従来の最短時間移動経路設定手段による移動経路設定データ例を示す図である。
【図２２】燃料交換機制御装置のホイストの制御にかかる従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１………炉心
３………プール
５………燃料交換機
７………ブリッジ
９………トロリ
１１………ホイスト
１３………つかみ具
１５………カナル
１９………目標位置入力装置
２１………ブリッジ／トロリ位置入力手段
２３、４７、５１………最短時間移動経路設定手段
２７………ホイスト位置入力手段
２９………着床荷重検出手段
３１………着床基準値設定装置
３３、６５………着床位置監視手段
３５、６７………ホイスト速度制御手段
４１、５９………ブリッジ速度制御手段
４３、６１………トロリ速度制御手段
４５………ブリッジ／トロリ制御管理手段
４９、５５………移動経路格納部
５３………運転速度領域判定手段
７１………着床位置格納部
７３………着床分布演算手段
７９………着床データ出力手段
８１………着床基準値設定手段
８５………燃料
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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