JP2001221887A - 高温ガス炉の使用済燃料取扱設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】グリッパ操作により燃料取扱機からホットセル
へ吊り降ろした使用済燃料体を安全に受容してセル内移
送が行え、しかも吊り降ろし移載の途中で燃料体がグリ
ッパから万一落下した場合でも、ホットセル内に放射性
物質が放散するのを確実に防護できるようにホットセル
の燃料取扱設備を改良する。 【解決手段】原子炉建屋内の床面下に構築したホットセ
ル７内に設置し、燃料取扱機のグリッパ操作により上方
から燃料出入通路８へ吊り降ろした使用済燃料体１５を
受け取ってセル内に移送する使用済燃料取扱設備におい
て、燃料出入通路へ吊り降ろした燃料体を受容する上面
開放形の移送容器１１と、該容器を搭載してセル内を昇
降移動するエレベータ機構１２と、燃料出入通路に連接
し、エレベータ機構の上昇位置で前記移送容器に接続し
て燃料出入通路とセル内空間との間を隔離するベローズ
式のシール継手１４を装備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高温ガス炉の原子
炉施設内に構築した使用済燃料検査用のホットセルを対
象とした使用済燃料取扱設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、頭記した高温ガス炉の燃料取扱，
および貯蔵設備の概要を図３で説明する。図３におい
て、１は原子炉、２は原子炉建屋、３は燃料交換機であ
り、外部から搬入した新燃料体は輸送容器に入れて新燃
料検査室４に移し、ここで製品検査を行った後に新燃料
貯蔵セル５に移し替えて保管する。

【０００３】一方、原子炉１の燃料交換時には、床面上
に設置した燃料交換機３を使って炉心より使用済燃料を
抜き出して交換機内に収納した後、燃料交換機３を使用
済燃料貯蔵プール６に移動して該プール内に設置した貯
蔵ラックの密閉容器内に移し替え、ここで一定期間冷却
貯蔵する。

【０００４】また、原子炉建屋内の床面下には前記の使
用済燃料貯蔵プール６と別に使用済燃料体の検査設備等
を装備したホットセル７を構築し、燃料交換機３，ある
いは別な燃料出入機を使って使用済燃料貯蔵ラックから
取出した燃料体（六角柱状の黒鉛ブロックと該ブロック
に形成した多数の燃料挿入孔に装荷した燃料棒（燃料ス
リーブに多数の燃料コンパクトを装填したもの）とから
なる）をホットセル７に移し替え、ここでマニピュレー
タなどを使ってホットセルと隔離された室からの遠隔操
作により燃料体の黒鉛ブロックから燃料棒を引出して必
要な検査等を行うようにしている。

【０００５】なお、炉心から取出した使用済燃料の燃料
体はその内部に多量の放射性物質を含んでおり、取扱い
中に燃料体が万一落下して損傷した場合には放射性物質
が周囲に放散する危険性がある。このことから、高温ガ
ス炉では使用済燃料の燃料体は密封容器内に入れるなど
して周囲環境と必ず隔離した状態で取り扱うようにする
ことが義務付けられている。

【０００６】この場合に、前記のようにホットセル７へ
の使用済燃料体の移し替えは、燃料交換機３，あるいは
燃料出入機などの燃料取扱機を使って使用済燃料貯蔵セ
ルから取出した燃料体を燃料取扱機の燃料収納筒内に収
納してホットセルの上方位置まで移動し、ここでホット
セルに通じる燃料出入通路に設置した床上ドアバルブに
燃料取扱機を接続した上で、燃料取扱機側からのグリッ
パ操作により燃料体をホットセル内に吊り下ろして搬入
するようにしている。

【０００７】ところで、燃料取扱機に収納して搬送して
来た使用済燃料体をグリッパ操作によりホットセル内に
吊り下ろす途中で、何らかの原因によりグリッパの把持
が外れて燃料体がそのままホットセル中を落下した場合
にはその落下衝撃で燃料体が損傷し、ホットセル内に多
量の放射性物質をまき散らすおそれがある。

【０００８】なお、ホットセルは常時は作業者が立ち入
らないように管理しているが、ホットセル内に設置した
燃料検査設備等のメンテナンスを行う場合には、ホット
セル内の放射線量の安全を確認した上で作業員がセル内
に入ってメンテナンス作業を行うようにしている。

【０００９】このために、前記のようにホットセルに使
用済燃料体を吊り降ろし搬入する過程で、万一落下事故
が起きてセル内に多量の放射性物質が放散された場合に
は、ホットセル内を除染するために多大な手間と経費が
掛かることから、その防護策が必要となる。

【００１０】そこで、従来では燃料体を封入する密封容
器をあらかじめ用意してホットセル内の燃料出入通路に
設置しておき、燃料取扱機のグリッパ操作により燃料出
入通路を通じて上方からホットセル内に吊り下ろす使用
済燃料体をこの密封容器に収容し、さらに密封容器の蓋
を閉じて完全に密閉した状態でセル内の底部側に設置し
た燃料検査設備まで移送するような方式の採用を想定し
てホットセル内の燃料取扱設備の設計，開発を進めてい
るのが現状である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
にグリッパ操作によりホットセルに搬入する使用済燃料
体を一旦密封容器に収容してセル内を移送する従来方式
では、設備，および取扱い面で次に記すような問題点が
ある。

【００１２】すなわち、燃料体を密封容器に入れてホッ
トセル内の所定位置（検査設備）まで移送した後に、マ
ニピュレータなどの遠隔操作により密封容器の蓋を開放
してその中から燃料体を取出した上で燃料検査設備にセ
ットする必要があり、そのために密封容器の設置、容器
蓋の開閉，および容器からの燃料体の出し入れ操作に多
くの付帯設備を要するほか、これら付帯設備を遠隔操作
する作業に手間と時間が掛かる。

【００１３】本発明は上記の点に鑑みなされたものであ
り、その目的は前記課題を解決し、簡易な構造，操作で
燃料取扱機からグリッパ操作によりホットセルに吊り降
ろした使用済燃料体を安全に受容してセル内移送が行
え、しかも吊り降ろし移載の途中で燃料体がグリッパか
ら万一落下した場合でも、ホットセル内に放射性物質が
放散するのを確実に防護できるように改良した高温ガス
炉の使用済燃料取扱設備を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、原子炉建屋内の床面下に構築した
ホットセル内に設置し、燃料交換機などの燃料取扱機の
グリッパ操作により上方からホットセルへ通じる燃料出
入通路へ吊り降ろした使用済燃料の燃料体を受け取って
セル内に運び込む高温ガス炉の使用済燃料取扱設備にお
いて、当該使用済燃料取扱設備を、前記燃料出入通路を
通じてホットセルに吊り降ろした燃料体を受容する上面
開放形の移送容器と、該容器を搭載してセル内を昇降移
動するエレベータ機構と、燃料出入通路に連接し、エレ
ベータ機構の上昇位置で前記移送容器に接続して燃料出
入通路とセル内空間との間を隔離するシール継手とから
構成し（請求項１）、ここで、前記シール継手，および
移送容器は具体的に次記のような態様で構成するものと
する。

【００１５】(1) シール継手は、上端をホットセルの燃
料出入通路端部に結合したベローズと、該ベローズの下
端に連結して上下動可能に案内支持されたリング状のシ
ールフランジとからなり、移送容器の上昇位置でその開
口端を前記シールフランジに押し当てて燃料出入通路と
ホットセル内空間との間を隔離するように構成する（請
求項２）。

【００１６】(2) 移送容器は、エレベータ機構に搭載し
て固定した外容器と、該外容器の中に引出し可能に収容
した底面非閉塞形の内容器とを組合せた内外二重容器と
してなり、エレベータ機構の上昇位置で燃料体を内容器
に受容し、下降位置で外容器から内容器を引出した上で
ハンドリング操作により内容器から燃料体を取り出すよ
うに構成する（請求項３）。

【００１７】上記構成によれば、エレベータ機構の上昇
位置では移送容器の開口端と燃料出入通路側に設けたベ
ローズ式のシール継手との間が接続されて燃料出入通路
の通路とホットセル内空間との間が隔離される。したが
って、この状態でグリッパ操作により燃料取扱機からホ
ットセル内に燃料体を受け渡す過程で燃料体が万一グリ
ッパから外れて落下しても、燃料体は上昇位置に待機し
ている移送容器の中に落ち込むだけでその落差は僅かで
落下衝撃も小さく、燃料が大きく破損するおそれはな
い。しかも、この上昇位置ではシール継手がホットセル
内の空間との間を隔離しているので、燃料体に損傷が生
じても内部から放出した放射性物質がホットセル内に拡
散して汚染するおそれはない。

【００１８】一方、燃料体が正常に移送容器の中に着地
すれば、グリッパとの間を切り離した上で移送容器を搭
載したエレベータ機構を下降することで、燃料体をセル
内の底部側に設置した検査設備へ向けて安全に移送する
ことができる。

【００１９】また、移送容器を内外二重容器となし、エ
レベータ機構の下降位置で外容器から引き出した内容器
の姿勢をハンドリング操作で倒置姿勢に替えることによ
り、内容器（容器底面が非閉塞）に収納した燃料体を、
例えば容器の底面側からのマニピュレータ操作により簡
単に押して取り出すことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図
１，図２に示す実施例に基づいて説明する。

【００２１】図において、原子炉建屋の床面下に構築し
たホットセル７と燃料取扱機が走行する床面上との間は
縦穴式の燃料出入通路８で連通しており、かつ燃料出入
通路８の上端には床ドアバルブ９を備えている。なお、
セル内の底部側には燃料検査設備１０が設置されてい
る。

【００２２】また、ホットセル７の燃料取扱設備とし
て、セル内には燃料体の移送容器１１、該移送容器を搭
載して前記燃料出入通路８とセル内底部との間を昇降す
るエレベータ機構１２、セル内底部側に配した燃料体検
査用のテーブル機構１３、および燃料出入通路８に連ね
てその下端部に設けたシール継手１４を装備しており、
燃料交換機３（図３参照）のグリッパ３ａに把持してホ
ットセル７に通じる燃料出入通路８に吊り降ろした使用
済燃料体１５は、エレベータ機構１２の上昇位置で移送
容器１１に収容した後、エレベータ機構１２を下降して
検査位置に移送するようにしている。

【００２３】ここで、前記の移送容器１１は、外容器１
１ａと外容器から引出し可能な内容器１１ｂを組合せた
二重構造の上面開放形容器としてなり、外容器１１ａは
エレベータ機構１２の昇降台１２ａに固定され、内容器
１１ｂは燃料体１５の外形寸法に相応した断面六角形の
筒状容器で、その底面には例えば金網を張って燃料体を
収容保持するようにした構造で、かつその外側面にはハ
ンドリング用ピンが左右に張り出している。

【００２４】また、エレベータ機構１２は、ホットセル
７の天井と底面との間にレール１２ｂを敷設し、駆動モ
ータ１２ｃにより昇降台１２ａに搭載した移送容器１１
を昇降移動するような構成になる。

【００２５】さらに、テーブル機構１３は、回転式テー
ブル１３ａと、エレベータ機構１２の下降位置で移送容
器１１の外容器１１ａから内容器１１ｂを引き出した上
で、その姿勢を縦向きから横置姿勢に変えるハンドリン
グ機構１３ｂを備えた構成になる。

【００２６】一方、シール継手１４は、上端を燃料出入
通路８の開口端に連ねて結合した蛇腹状のベローズ１４
ａと、該ベローズ１４ａの下端に連結して前記移送容器
１１の内容器１１ｂに対峙してその開口端と当接し合う
六角形のリング状シールフランジ１４ｂと、該シールフ
ランジ１４ｂをベローズ１４ａとともに上下方向に案内
支持するガイドピン１４ｃとの組立体からなる。

【００２７】かかる構成により、移送容器１１を搭載し
たエレベータ機構１２が上昇位置に移動すると、移送容
器１１の内容器１１ｂがシール継手１４のシールフラン
ジ１４ｂに当接し、これにより燃料出入通路８とホット
セル７の内空間との間がベローズ１４ａで隔離されるよ
うになる。

【００２８】そして、使用済燃料貯蔵セル（図３参照）
から取出した使用済燃料体１５をホットセル７に搬入す
る際には、まず、エレベータ機構１２を上昇位置に移動
して移送容器１１とシール継手１４との間を接続し、燃
料出入通路８とセル内空間との間を遮へいしておく。こ
の状態で燃料交換機３をホットセル７の床ドアバルブ９
に接続した後、グリッパ３ａの操作により燃料体１５を
燃料出入通路８に吊り降ろして移送容器１１の内容器１
１ｂに受け渡す。この受渡し過程で、燃料体１５が着地
以前にグリッパ３ａから外れて落下しても、その落差は
僅かで燃料体１５が大きく損傷するおそれはなく、また
燃料体１５が万一損傷してその内部から放射性物質が放
出しても、ベローズ１４ａに隔離されて放射性物質がホ
ットセル７の内空間に飛散するおそれはない。

【００２９】また、このようなトラブルなしに燃料体１
５が移送容器１１の中へ正常に着地すると、グリッパ３
ａを燃料体１５から切り離した上で、エレベータ機構１
２を下降する。そして、移送容器１１が終端位置に近づ
くと、内容器１１ｂから側方に突き出たピン１１ｃがテ
ーブル機構１３のハンドリング機構１３ｂに引っ掛かっ
て内容器１１ｂがこの位置に止まり、さらにエレベータ
機構１２が終端位置まで下降すると内容器１１ｂが外容
器１１ａから引き出される。続いて、ハンドリング機構
１３ｂの操作で内容器１１ｂを縦向き姿勢から倒置姿勢
に向きを変えた上で、例えばマニピュレータの遠隔操作
により内容器１１ｂの底面側（底面は非閉塞）から燃料
体１５を押し出してテーブル１３ａの上に取り出し、こ
の状態で検査設備１０を使って燃料体１５の検査を行
う。

【００３０】なお、検査後に燃料体１５をホットセル７
から搬出するには、前記と逆な手順で燃料体１５を移送
容器１１の内容器１１ｂに収容した後に内容器１１ｂを
外容器１１に戻し、さらにエレベータ機構１２を上昇移
動した上で、グリッパ３ａの操作で燃料体１５を燃料交
換機に移載する。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の構成によれ
ば、高温ガス炉の使用済燃料体をホットセルへ搬入する
に際し、燃料取扱機のグリッパ操作によりホットセルへ
通じる燃料出入通路に吊り降ろした燃料体を安全，かつ
容易に移送容器に受け渡してセル内の移送が行え、しか
も吊り降ろしの途中で燃料体がグリッパから万一落下し
た場合でもホットセル内に放射性物質が放散するのを確
実に防護できるなど、信頼性の高い使用済燃料取扱設備
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る使用済燃料取扱設備の構
成図

【図２】図１の側面図

【図３】高温ガス炉の燃料取扱，および貯蔵設備を表す
略示構成図

【符号の説明】

１ 原子炉 ３ 燃料交換機 ３ａ グリッパ ６ 使用済燃料貯蔵プール ７ ホットセル ８ 燃料出入通路 ９ 床ドアバルブ １０ 燃料検査設備 １１ 移送容器 １１ａ 外容器 １１ｂ 内容器 １１ｃ 内容器ピン １２ エレベータ機構 １４ シール継手 １４ａ ベローズ １４ｂ シールフランジ １５ 使用済燃料体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原子炉建屋内の床面下に構築したホットセ
   ル内に設置し、燃料交換機などの燃料取扱機のグリッパ
   操作により上方からホットセルへ通じる燃料出入通路へ
   吊り降ろした使用済燃料の燃料体を受け取ってセル内に
   運び込む高温ガス炉の使用済燃料取扱設備であって、前
   記燃料出入通路を通じてホットセルに吊り降ろした燃料
   体を受容する上面開放形の移送容器と、該容器を搭載し
   てセル内を昇降移動するエレベータ機構と、燃料出入通
   路に連接し、エレベータ機構の上昇位置で前記移送容器
   に接続して燃料出入通路とセル内空間との間を隔離する
   シール継手とからなることを特徴とする高温ガス炉の使
   用済燃料取扱設備。
2. 【請求項２】請求項１記載の使用済燃料取扱設備におい
   て、シール継手が、上端をホットセルの燃料出入通路端
   部に結合したベローズと、該ベローズの下端に連結して
   上下動可能に案内支持されたリング状のシールフランジ
   とからなり、移送容器の上昇位置でその開口端を前記シ
   ールフランジに押し当てて燃料出入通路とホットセル内
   空間との間を隔離するようにしたことを特徴とする高温
   ガス炉の使用済燃料取扱設備。
3. 【請求項３】請求項１記載の使用済燃料取扱設備におい
   て、移送容器が、エレベータ機構に搭載して固定した外
   容器と、該外容器の中に引出し可能に収容した底面非閉
   塞形の内容器とを組合せた内外二重容器としてなり、エ
   レベータ機構の上昇位置で燃料体を内容器に受容し、下
   降位置で外容器から内容器を引出した上でハンドリング
   操作により内容器から燃料体を取り出すようにしたこと
   を特徴とする高温ガス炉の使用済燃料取扱設備。