JP2005037198A

JP2005037198A - 内側炉心槽の挿入・引き抜き方法及びその装置と内側炉心槽引き抜き時の燃料集合体の拘束支持方法及びその装置

Info

Publication number: JP2005037198A
Application number: JP2003198960A
Authority: JP
Inventors: Minoru Akatsu; 実赤津; Motohiko Nishimura; 元彦西村
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2003-07-18
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】内側炉心槽の挿入・引き抜きを確実、容易にし、内側炉心槽引き抜き時にその周囲の最内層燃料集合体が内側に倒れ込まないようにする。
【解決手段】内側炉心槽の挿入・引き抜き時、内側炉心槽の外周側に嵌装した拘束枠を最内層燃料集合体のハンドリングヘッド下端に位置させて、最内層燃料集合体を炉心内側方から径方向に拘束支持するか、内側炉心槽の引き抜き、挿入に支障の無いように最内層燃料集合体のハンドリングヘッド内に夫々拘束ピンを一斉に嵌入し、最内層燃料集合体を炉心径方向に押し出すように拘束支持することにより、内側炉心槽の挿入・引き抜きを確実、容易にする。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、核変換利用の加速器駆動炉プラント（未臨界炉）における内側炉心槽の挿入・引き抜き方法及びその装置と、内側炉心槽引き抜き時の燃料集合体の拘束支持方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近時、核変換利用の加速器駆動炉プラント（未臨界炉）に関して、冷却材を鉛−ビスマスとして陽子ビームを炉心に入射し核変換を行う未臨界炉概念設計研究が行われている。陽子ビーム入射筒を炉心中央に設置するには、炉心中央部の燃料集合体複数本を取り除いて内側炉心槽を配置することが必要である。炉心中央部の燃料集合体複数本を取り除くと、その周囲の燃料集合体の炉心中央方向への変位（倒れ込み）が生じるので、それを拘束することが必要となり、図１，図２に示すように内側炉心槽１とこれと一体に上端外周側に設けた炉心支持枠２の設置が必要となる。そして、この内側炉心槽１の内側に、陽子ビーム入射筒３が配置される。関連する先行技術文献として、特開２０００−３２１３８９がある。
【０００３】
ところで、内側炉心槽１の周囲の最内層燃料集合体４の周りは、最も中性子束が高いため、内側炉心槽１は最も照射条件の厳しい構造物の１つとなっているので、プラント寿命中に内側炉心槽１を何回か交換する必要がある。
【０００４】
燃料集合体４は、図３に示す下端のエントランスノズル５を図示せぬ炉心支持板の穴に挿入して支持され、燃料集合体４の上部は燃料集合体４の上端のハンドリングヘッド６同士で支持し合い、炉心部最外層の燃料集合体４は図４に示すように炉心槽７によって炉心径方向が拘束支持されている。図２に示されるような六角形の燃料集合体４では、燃料交換時等に二本の燃料集合体４を同時に引き抜くと、炉心構成の形状が崩れて、新たな燃料集合体４を装荷できなくなる恐れがある。このため、図４に示すように最外層及び最内層の燃料集合体４を炉心槽７に固定された炉心支持枠８及び内側炉心槽１に固定された内側炉心支持枠２で炉心径方向に支持する方式を採用し、燃料集合体４は一体ずつ交換する方式を採用している。
【０００５】
しかし、内側炉心槽１とこれと一体の内側炉心支持枠２を交換のために引き抜くと、最内層の燃料集合体４が内側炉心支持枠２による拘束状態から解放され、自由に変位し、引き抜き後支えの無い方向へ最内層の燃料集合体４の頂部が図４の矢印の如く移動するため、即ち最内層の燃料集合体４が内側に倒れ込むために、新しい内側炉心槽１とこれと一体の内側炉心支持枠２の挿入、据付けができなくなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、内側炉心槽の挿入・引き抜きが確実、容易にできる方法及びその装置と、内側炉心槽引き抜き時、その周囲の最内層燃料集合体が内側に倒れ込まないように拘束支持する方法及びその装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するめの本発明の内側炉心槽の挿入・引き抜き方法は、上部外周に炉心支持枠を一体に設け、上端内周に鍔状の掴み部を一体に設けた内側炉心槽を、内側炉心槽用グリッパにて鍔状の掴み部を掴んで炉心中央部に挿入し、内側炉心槽用グリッパの中心に貫通された駆動軸の先端の拘束枠用グリッパにて駆動機構とキーを介して炉心中央部の最内層燃料集合体の上端を拘束している拘束枠を下方に押し下げ、内側炉心槽の上部外周に一体に設けられた炉心支持枠にて最内層燃料集合体の上端部を支持し、内側炉心槽の供用期間終了の際は、内側炉心槽用グリッパにて鍔状の掴み部を掴み且つ拘束枠用グリッパにて駆動機構とキーを介して内側炉心槽を掴んで内側炉心槽を引き抜くことを特徴とするものである。
【０００８】
上記の内側炉心槽の挿入・引き抜き方法を実施するための本発明の内側炉心槽の挿入・引き抜き装置は、上部外周に炉心支持枠を一体に設けた内側炉心槽を、炉心中央部に挿入し且つ引き抜くために、内側炉心槽の上端内周に一体に設けた鍔状の掴み部を掴む上下動可能な内側炉心槽用グリッパと、内側炉心槽の下部周方向対向位置に夫々枢支したキーと、この両キーの上部を内側炉心槽の挿入時に押圧し外方に回動して炉心中央部の最内層燃料集合体を拘束するリング状の拘束枠を下降させ、両キーの下部を内側炉心槽の引き抜き時に押圧し外方に回動して拘束枠を上昇させる内側炉心槽内に配した上下動可能なリング状の駆動機構と、前記内側炉心槽用グリッパの中心に上下動可能な駆動軸を貫通してその下端に設けた前記駆動機構の内側に係合する拘束枠用グリッパとより成るものである。
【０００９】
本発明の内側炉心槽引き抜き時の燃料集合体の拘束支持方法の１つは、内側炉心槽の引き抜き時、その内側炉心槽の下部外周に押し下げられていた拘束枠を引き上げて内側炉心槽周囲の最内層燃料集合体のハンドリングヘッド下端に係止して、最内層燃料集合体を炉心内側方から径方向に拘束支持することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の内側炉心槽引き抜き時の燃料集合体の拘束支持方法の他の１つは、内側炉心槽の挿入・引き抜きに支障の無いように内側炉心槽周囲の最内層燃料集合体の各ハンドリングヘッド内に拘束ピンを一斉に嵌入し、最内層燃料集合体を炉心径方向に押し出すように拘束支持することを特徴とするものである。
【００１１】
前述の内側炉心槽引き抜き時の燃料集合体の拘束支持方法の１つを行うための拘束支持装置は、上部外周に炉心支持枠を一体に有する内側炉心槽の下部外周に上下動可能に嵌装された最内層燃料集合体を拘束するリング状の拘束枠と、この拘束枠の上面に内側炉心槽の挿入時上部突起を係合して拘束枠を降下させ、拘束枠の下面に内側炉心槽の引き抜き時下部突起を係合して拘束枠を上昇させる、内側炉心槽の周方向対向位置に夫々枢支されたキーと、この両キーの上部を内側炉心槽の挿入時に押圧し外方に回動して前記拘束枠を下降させ、両キーの下部を内側炉心槽の引き抜き時に押圧し外方に回動して拘束枠を上昇させる、内側炉心槽内に配された上下動可能なリング状の駆動機構と、内側炉心槽の上端内周に一体に設けた鍔状の掴み部を掴む上下動可能な内側炉心槽用グリッパの中心に上下動可能な駆動軸を貫通してその下端に設けた前記駆動機構の内側に係合する拘束枠用グリッパとより成るものである。
【００１２】
前述の内側炉心槽引き抜き時の燃料集合体の拘束支持方法の他の１つを行うための拘束支持装置は、内側炉心槽の上端外周側に一体に設けられた内側炉心支持枠の外径よりも大きい内径を有し、内側炉心槽の外周に装荷された最内層燃料集合体群の外径とほぼ等しい外径を有する環状盤と、この環状盤の周方向にて下方に多数突設され、内側炉心槽の外周に装荷された最内層燃料集合体のハンドリングヘッド内に夫々嵌入する拘束ピンより成るものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明による内側炉心槽の挿入・引き抜き方法及びその装置と、内側炉心槽引き抜き時の燃料集合体の拘束支持方法及びその装置の実施の形態について説明する。先ず、内側炉心槽の挿入・引き抜き方法と内側炉心槽引き抜き時の燃料集合体の拘束支持方法を実施するための挿入・引き抜き装置とそれに組み込まれた拘束支持装置を図５によって説明すると、１は炉心中央部に挿入した内側炉心槽、２′はその内側炉心槽１の上部外周に一体に設けられた炉心支持枠で、この炉心支持枠２′により内側炉心槽１の外周に装荷された最内層燃料集合体４が径方向に支持される。１０は内側炉心槽１を挿入し且つ引き抜くために内側炉心槽１の上端内周に一体に設けた鍔状の掴み部１１を掴む上下動可能な内側炉心槽用グリッパである。１２は内側炉心槽１の下部外周に嵌装されて、内側炉心槽１の引き抜き時に上昇せしめられ最内層燃料集合体４を拘束するリング状の拘束枠である。このリング状の拘束枠１２の上面に前記内側炉心槽１の挿入時に外側の上部突起１３を係合して拘束枠１２を降下させ、拘束枠１２の下面に内側炉心槽１の引き抜き時に外側の下部突起１４を係合して拘束枠１２を上昇させるキー１５が内側炉心槽１の周方向対向位置に夫々ピン１６にて内外方向に回動可能に支持されている。１７は前記両キー１５の内側上部を内側炉心槽１の挿入時に前記拘束枠１２側の押圧して回動し、両キー１５の内側下部を内側炉心槽１の引き抜き時に前記拘束枠１２側に押圧して回動する、内側炉心槽１内に配された上下動可能な外周面上下に凸部１８，１９を有するリング状の駆動機構である。２０はこの駆動機構１７の内側の環状溝２１に係合するディスク状の拘束枠用グリッパで、この拘束枠用グリッパ２０は前記内側炉心槽用グリッパ１０の中心に上下動可能に貫通した駆動軸２２の下端に設けられている。２３は内側炉心槽１の下部外周に一体に設けた突起で、拘束枠１２の浮き上がりを防止するものである。
【００１４】
初期炉心装荷時に内側炉心槽１、拘束枠１２、キー１５、ピン１６および駆動機構１７は、図６の状態となるように設置され、プラント運転中もこの状態である。拘束枠１２は、原子炉運転中中性子照射量の少ない最内層燃料集合体４の下端部の上部炉心支持板（図示せず）近傍位置に保持されるので、中性子照射損傷が抑制され交換の必要は無い。内側炉心槽１の供用期間終了の際は、図７に示すように内側炉心槽１の上端内周の鍔状の掴み部１１を内側炉心槽用グリッパ１０により掴み、且つ拘束枠用グリッパ２０をリング状の駆動機構１７の内側の環状溝２１に係合して駆動機構１７の外周面下側の凸部１９によりキー１５の内側下部を押圧して外方に回動した上、内側炉心槽１を内側炉心槽用グリッパ１０と拘束枠用グリッパ２０とにより図８に示すように引き上げることにより、拘束枠１２の下面にキー１５の外側の下部突起１４が係合して、拘束枠１２が引き上げられていき、拘束枠１２が図９に示すように最内層燃料集合体４の上端のハンドリングヘッド６の下端に係止されて止まり、最内層燃料集合体４は拘束枠１２にて炉心内側方から拘束支持される。尚、照射変形した最内層燃料集合体４に拘束枠１２がひっかかりその浮き上がりが止まった場合にも拘束枠１２はキー１５の下部突起１４との係合により強制的に上昇せしめられる。その後拘束枠用グリッパ２０によりリング状の駆動機構１７を僅かに下げてキー１５の下部突起１４と拘束枠１２の係合を解いて拘束枠１２を放した後、図１０に示すように内側炉心槽１を引き抜く。この内側炉心槽１の引き抜き後、拘束枠１２は原子炉容器内の冷却材である鉛−ビスマス中で浮力によって最内層燃料集合体４の上端のハンドリングヘッド６の下端に位置したままとなる。従って、最内層燃料集合体４は内側に倒れ込むことがないので、新しい内側炉心槽１の挿入は何ら支障なく容易に行うことができる。
【００１５】
次に上記のように構成された装置による内側炉心槽１の挿入・引き抜き方法と内側炉心槽引き抜き時の燃料集合体４の拘束支持方法について説明する。内側炉心槽１の挿入時、先ず燃料集合体複数本が取り除かれて空隙となった炉心中央部における最内層燃料集合体４の内側に図１１に示すようにリング状の拘束枠１２を嵌める。次に内側炉心槽用グリッパ１０により内側炉心槽１の上端内周の鍔状の掴み部１１を掴んで内側炉心槽１を拘束枠１２内に通して最内層燃料集合体４の内側に挿入すると共に、内側炉心槽用グリッパ１０の中心に上下動可能に貫通した駆動軸２２の下端のディスク状の拘束枠用グリッパ２０をリング状の駆動機構１７の内側の環状溝２１に係合して、図１２に示すようにリング状の駆動機構１７を押し下げて、その駆動機構１７の外周面上側の凸部１８によりキー１５の内側上部を押圧して外方に回動し、キー１５の外側の上部突起１３を拘束枠１２の上面に係合して拘束枠１２を降下させながら内側炉心槽１を最内層燃料集合体４の内側に深く挿入することにより、内側炉心槽１の上部外周に一体に設けられている炉心支持枠２′は図１３に示すように最内層燃料集合体４の上端部を支持することになり、拘束枠１２は原子炉運転中中性子照射量の少ない最内層燃料集合体４の下端部の上部炉心支持板（図示せず）近傍位置に保持される。そして、内側炉心槽用グリッパ１０及び拘束枠用グリッパ２０は図１４に示すように外して引き上げる。尚、拘束枠１２は浮力により浮き上がろうとするが、内側炉心槽１の下部外周に一体に設けた突起２３により防止される。
【００１６】
内側炉心槽引き抜き時の燃料集合体の拘束支持方法の他の１つを実施するための拘束支持装置を図１５によって説明すると、１は内側炉心槽、２はその内側炉心槽１の上端外周に一体に設けられた内側炉心支持枠で、この内側炉心支持枠２により内側炉心槽１の外周に装荷された最内層燃料集合体４が径方向に支持されているが、内側炉心槽１を引き抜くと最内層燃料集合体４が内側に倒れ込む。これを防ぐための本発明の拘束支持装置は、内側炉心支持枠２の外径よりも大きい内径を有し、内側炉心槽１の外周に装荷された最内層燃料集合体４群の外径とほぼ等しい外径を有する環状盤２４と、この環状盤２４の周方向にて下方に多数突設され、内側炉心槽１の外周の装荷された最内層燃料集合体４のハンドリングヘッド６内に夫々嵌入する筒状の拘束ピン２５とより成るもので、拘束ピン２５は外周面にテーパ２６が付されて先細となっている。
【００１７】
上記のように構成された拘束支持装置による内側炉心槽１の引き抜き時の燃料集合体４の拘束支持方法について説明する。図１５に示すように内側炉心槽１の周囲の最内層燃料集合体４のハンドリングヘッド６内に、環状盤２４の周方向にて下方に多数突設された筒状の拘束ピン２５を一斉に嵌入し、最内層燃料集合体４を矢印の炉心径方向に押し出すように拘束支持する。かくして最内層燃料集合体４は内側に倒れ込むことがないので、上端外周に内側炉心支持枠２を一体に有する内側炉心槽１は、環状盤２４の内側の通路２７を通して何ら支障なく容易に引き抜くことができ、また新しい内側炉心槽１を環状盤２４の内側の通路２７を通して何ら支障なく容易に挿入し、据付けることができる。この場合、内側炉心槽１の引き抜き，挿入は、図５に示される内側炉心槽用グリッパ１０にて内側炉心槽１の上端内周に一体に設けた掴み部１１を掴んで昇降することにより行われる。
【００１８】
【発明の効果】
以上の説明で判るように本発明によれば、内側炉心槽の挿入・引き抜きを確実、容易にでき、また内側炉心槽の引き抜き時その周囲の最内層燃料集合体が内側に倒れ込まないように拘束支持することができる。従って、プラント寿命中に要求される上端外周に炉心支持枠を一体に有する内側炉心槽の数回の交換に適切に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】未臨界炉概念設計における陽子ビーム入射筒が内側に配置される内側炉心槽を示す縦断面図である。
【図２】内側炉心槽と内側炉心支持枠と最内層燃料集合体の配置構成を示す要部斜視図である。
【図３】燃料集合体の部分省略縦断面図である。
【図４】未臨界炉の炉心構造の概念を示す平面図である。
【図５】本発明による内側炉心槽の挿入・引き抜き方法と内側炉心槽引き抜き時の燃料集合体の拘束支持方法を実施するための挿入・引き抜き装置とそれに組み込まれた拘束支持装置を示す縦断面図である。
【図６】交換前の内側炉心槽の状態を示す縦断面図である。
【図７】図６に示される内側炉心槽を内側炉心槽用グリッパと拘束枠用グリッパとにより引き上げる直前の状態を示す縦断面図である。
【図８】図７において内側炉心槽を引き上げ始めた状態を示す縦断面図である。
【図９】図８において内側炉心槽が引き上げられて拘束枠が最内層燃料集合体のハンドリングの下端に係止されて最内層燃料集合体を拘束支持している状態を示す縦断面図である。
【図１０】図９において内側炉心槽がさらに引き上げられて炉心中央部の空隙から引き抜かれる直前の状態を示す縦断面図である。
【図１１】図５において内側炉心槽用グリッパにより内側炉心槽を下降し炉心中央部の空隙に挿入し始めた状態を示す縦断面図である。
【図１２】図１１において拘束枠用グリッパを下降してリング状の駆動機構によりキーの上部を外方に回動し拘束枠の上面にキーの外側の上部突起を係合した状態を示す縦断面図である。
【図１３】図１２において内側炉心槽を炉心中央部の空隙に下降し挿入し終えた状態を示す縦断面図である。
【図１４】図１３において内側炉心槽内より内側炉心槽用グリッパと拘束枠用グリッパを引き上げる状態を示す縦断面図である。
【図１５】本発明による内側炉心槽引き抜き時の燃料集合体の拘束支持方法の他の１つを実施するための拘束支持装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１内側炉心槽
２内側炉心支持枠
２′ 炉心支持枠
４燃料集合体
６ハンドリングヘッド
１０内側炉心槽用グリッパ
１１鍔状の掴み部
１２リング状の拘束枠
１３上部突起
１４下部突起
１５キー
１６ピン
１７リング状の駆動機構
１８，１９凸部
２０拘束枠用グリッパ
２１環状溝
２２駆動軸
２３拘束枠の浮き上がりを防止する突起
２４環状盤
２５拘束ピン
２６拘束ピン外周面のテーパ
２７環状盤の内側の通路

Claims

上部外周に炉心支持枠を一体に設け、上端内周に鍔状の掴み部を一体に設けた内側炉心槽を、内側炉心槽用グリッパにて鍔状の掴み部を掴んで炉心中央部に挿入し、内側炉心槽用グリッパの中心に貫通された駆動軸の先端の拘束枠用グリッパにて駆動機構とキーを介して炉心中央部の最内層燃料集合体の上端を拘束している拘束枠を下方に押し下げ、内側炉心槽の上部外周に一体に設けられた炉心支持枠にて最内層燃料集合体の上端部を支持し、内側炉心槽の供用期間終了の際は、内側炉心槽用グリッパにて鍔状の掴み部を掴み且つ拘束枠用グリッパにて駆動機構とキーを介して内側炉心槽を掴んで内側炉心槽を引き抜くことを特徴とする内側炉心槽の挿入・引き抜き方法。
上部外周に炉心支持枠を一体に設けた内側炉心槽を、炉心中央部に挿入し且つ引き抜くために、内側炉心槽の上端内周に一体に設けた鍔状の掴み部を掴む上下動可能な内側炉心槽用グリッパと、内側炉心槽の下部周方向対向位置に夫々枢支したキーと、この両キーの上部を内側炉心槽の挿入時に押圧し外方に回動して炉心中央部の最内層燃料集合体を拘束するリング状の拘束枠を下降させ、両キーの下部を内側炉心槽の引き抜き時に押圧し外方に回動して拘束枠を上昇させる内側炉心槽内に配した上下動可能なリング状の駆動機構と、前記内側炉心槽用グリッパの中心に上下動可能な駆動軸を貫通してその下端に設けた前記駆動機構の内側に係合する拘束枠用グリッパとより成る内側炉心槽の挿入・引き抜き装置。
内側炉心槽の引き抜き時、その内側炉心槽の下部外周に押し下げられていた拘束枠を引き上げて内側炉心槽周囲の最内層燃料集合体のハンドリングヘッド下端に係止して最内層燃料集合体を炉心内側方から径方向に拘束支持することを特徴とする内側炉心槽引き抜き時の燃料集合体の拘束支持方法。
内側炉心槽の挿入・引き抜きに支障の無いように内側炉心槽周囲の最内層燃料集合体の各ハンドリングヘッド内に拘束ピンを一斉に嵌入し、最内層燃料集合体を炉心径方向に押し出すように拘束支持することを特徴とする内側炉心槽引き抜き時の燃料集合体の拘束支持方法。
上部外周に炉心支持枠を一体に有する内側炉心槽の下部外周に上下動可能に嵌装された最内層燃料集合体を拘束するリング状の拘束枠と、この拘束枠の上面に内側炉心槽の挿入時上部突起を係合して拘束枠を降下させ、拘束枠の下面に内側炉心槽の引き抜き時下部突起を係合して拘束枠を上昇させる、内側炉心槽の周方向対向位置に夫々枢支されたキーと、この両キーの上部を内側炉心槽の挿入時に押圧し外方に回動して前記拘束枠を下降させ、両キーの下部を内側炉心槽の引き抜き時に押圧し外方に回動して拘束枠を上昇させる、内側炉心槽内に配された上下動可能なリング状の駆動機構と、内側炉心槽の上端内周に一体に設けた鍔状の掴み部を掴む上下動可能な内側炉心槽用グリッパの中心に上下動可能な駆動軸を貫通してその下端に設けた前記駆動機構の内側に係合する拘束用グリッパとより成る内側炉心槽引き抜き時の燃料集合体の拘束支持装置。
内側炉心槽の上端外周に一体に設けられた内側炉心支持枠の外径より大きい内径を有し、内側炉心槽の外周に装荷された最内層燃料集合体群の外径とほぼ等しい外径を有する環状盤と、この環状盤の周方向にて下方に多数突設され、内側炉心槽の外周に装荷された最内層燃料集合体のハンドリングヘッド内に夫々嵌入する拘束ピンとより成る内側炉心槽引き抜き時の燃料集合体の拘束支持装置。