JP2009031036A - 原子炉内構造物取替装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マスト全体の長さを短縮できるようにしてクレーンガータとの干渉を回避し、燃料集合体等の取替作業を短時間で行う。
【解決手段】原子炉圧力容器上方に設けられた軌道上を水平面上で一方向に沿って走行する走行台車１０ａと、走行台車上に設けられ水平面上で前記軌道と直交する方向に移動する横行台車１０ｃと、横行台車から吊り下げられ、複数のマストにより構成されて上下方向に伸縮可能な多段伸縮式マスト１と、多段伸縮式マストの下端に取付けられた掴み具９とを有し炉心部に対する燃料集合体および炉内構造物の挿入および取出しを行う際の多段伸縮式マストの伸縮モードとして、複数段を同時に移動させる設定とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の炉内構造物を原子炉圧力容器と燃料プール等との間で移動させる原子炉内構造物取替装置に係り、特に燃料集合体およびブレードガイド等の取替作業についての時間短縮を図った原子炉内構造物取替装置に関する。

沸騰水型原子炉における原子炉内構造物、例えば燃料取替装置は、原子炉圧力容器の上方でそれぞれ縦、横に走行する走行台車および横行台車を備え、これらの台車に、先端に燃料掴み具を有する多段伸縮式マストを吊り下げた構成とし、両走行台車を移動させるとともに、伸縮マストを伸縮させて取替作業を行っている。

このような燃料取替装置は、径の異なる複数の中空円筒形のマスト段を同心上で連結し、伸縮自在なマストと、このマストの最下段に設けられた燃料掴み具と、この燃料掴み具およびマストを同時に昇降させるワイヤロープと、このワイヤロープを巻き取るワイヤ巻取りドラム等によって構成されている。

燃料取替装置については、マストの伸縮を行う際にマスト段同士が当接することにより衝撃を発生することがある。この衝撃は可能な限り緩和する必要があり、従来ではマスト同士の継目部に衝撃緩衝装置が設けられている。そして、既に衝撃緩衝のため、多段伸縮式のマスト全段を同時に伸縮可能とした提案がされている（例えば、特許文献１等参照）。

また、原子炉圧力容器の上方に設けられた軌道上を走行する走行台車と、この走行台車上で軌道と直交方向に移動する横行台車と、この横行台車から吊り下げられた多段伸縮式マストに取付けられて原子炉圧力容器に対する燃料集合体の挿入および取出しを行う燃料掴み具とを有するものが提案されている（例えば、特許文献２等参照）。この提案では、燃料集合体を原子炉圧力容器に装填し、多段伸縮式マストを上側マスト部および下側マスト部による上下２部構成として、上側マスト部は下側マスト部をガイドすることにより燃料掴み具を昇降させて取出す構成となっている。
特開平１０−１３２９８６号公報 特開２００４−２４５７２８号公報

原子力発電所においては、所定の時期に原子炉を停止して燃料取替が行われるが、燃料取替の本数が多いことから多大な時間を要し、原子力発電所の稼働率向を阻害する要因となっている。

これまでには、燃料取替時間短縮手段として、走行台車の走行速度とマストの上下動速度とを高めることが考えられている。しかし、これらの速度向上のためには多段式マストの上下動において、マストの継合部で衝撃力の緩和に必要な減速、微速移動、加速等の時間が大きな割合を占め、高速操作による速度上昇による時間短縮は一定の限られたものとなっていた。

また、マストを保持して水平方向に移動する台車走行については、速度を上昇させることにより、マストの先端に保持された燃料集合体等の横方向の振れが大きくなる可能性があり、さらに原子炉ウェルと燃料貯蔵プールとを結ぶカナル（水路）の狭隘部においては速度を上げることが困難となっていた。

なお、マストの上下動時間を短縮する目的で、多段マストを伸展状態で固定し、上側マスト部と下側マスト部とに再構成して、燃料取扱い時には継目がない状態として昇降途中での減速を不要とする技術も提案されている。しかし、この方式の場合にはマストの長さが大きくなり、下側マストを上側マスト内に収容した状態ではマストの上端がクレーンガータと干渉することから、そのままではオペレーションフロアでの燃料取替機の待機保管ができないなど、実現性が困難なものとなっていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、上側マストおよび下側マストの２方式のマスト全体の長さを短縮できるようにして、クレーンガータとの干渉を回避し、燃料集合体等の取替作業を短時間で行うことができる原子炉内構造物取替装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明では、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器上方に設けられた軌道上を水平面上で一方向に沿って走行する走行台車と、この走行台車上に設けられ水平面上で前記軌道と直交する方向に移動する横行台車と、この横行台車から吊り下げられ、複数のマストにより構成されて上下方向に伸縮可能な多段伸縮式マストと、この多段伸縮式マストの下端に取付けられた掴み具とを有し、前記原子炉圧力容器の炉心部に対する燃料集合体および炉内構造物の挿入および取出しを行う際の前記多段伸縮式マストの伸縮モードとして、複数段を同時に移動させる設定としたことを特徴とする原子炉内構造物取替装置を提供する。

本発明によれば、上下方向に伸縮可能な多段伸縮式マスト、すなわち上側マストと２分割された下側マストを備えた構成により、マスト全体の長さを短縮できるようにしてクレーンガータとの干渉を回避し、燃料集合体等の取替作業を短時間で行うことができる。

例えば、多段伸縮式マストの上部マストに伸縮機構を設けることにより、収納時のマスト長さを従来構成と変わらない範囲で大きなストローク差をカバーできるようになり、マスト上部がクレーンのガータと干渉することなく、従来の燃料取替装置の構成を大きく変える必要なく、高速マストへの取替設置が可能となる。

また、燃料を取扱う際の昇降動作中にマスト繋ぎ部で減速する必要もなくなり、マスト下端の受下動速度を高速に維持することができ、それにより上下動時間を大幅に短縮することができる。

以下、本発明に係る原子炉内構造物取替装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。以下の実施形態では、燃料取替装置１０を例として説明する。

図１は、燃料取替装置１０を使用して原子炉圧力容器１５の炉心１６から燃料集合体１３を取出し、この燃料集合体１３を燃料貯蔵プール１１の燃料ラック１２側に移送する状態を示す説明図である。なお、図１においては、１機の燃料取替装置１０を、図の左側から右側に沿う複数箇所（３箇所）にそれぞれ配置した状態を示している。

図１には、本実施形態による燃料取替装置１０の上側マスト１および下側マスト２の状態が三態示してある。図１の左側の位置に示した燃料取替装置１０では、上側マスト１および下側マスト２を引上げ、マスト１ａ内に燃料掴み具９を収納した状態を示している。

また、図１の中央位置に示した燃料取替装置１０では、上側マスト１および下側マスト２を下方に向って伸長させ、マスト下端を原子炉圧力容器１５の炉心１６部に下降させてマスト下端の燃料掴み具９により燃料集合体１３を把持させた状態、すなわち燃料の挿入または引出し状態を示している。すなわち、上側マスト１を構成するマスト１ｂ、１ｃを伸展させ、下側マスト２を構成するマスト２ａ，２ｂを伸展させて原子炉ウェル１４内における原子炉圧力容器１５内の炉心１６位置まで伸ばし、燃料集合体１３を保持した状態が示してある。

さらに、図１の右側位置の燃料取替装置１０では、燃料集合体１３を燃料貯蔵プール１１側に移送した状態を示している。すなわち、燃料集合体を吊上げて、燃料貯蔵プール１１内の燃料ラック１２に保管するためカナル２３を通過するときの状態を概略的に示している。この状態は、下側マスト２を引上げ、上部マスト伸縮機構を縮めた状態である。

このように、本実施形態では、燃料取替装置１０はオペレーションフロア１７上に敷設した走行台車レール１８を走行するようになっている。

図２には、燃料取替装置１０の斜視図が示してある。図２に示したように、燃料取替装置１０は、大別すると、走行台車用ガイドレール１８上を走行する走行台車１０ａと、この走行台車１０ａ上に設置された横行台車用ガイドレール１０ｂ上を横行する横行台車１０ｃと、さらに横行台車１０ｃ上に設置された伸縮マスト部１，２と、これらを制御する主制御装置１０ｄとから構成されている。

燃料取替装置１０のマスト１，２は伸縮自在のマストであり、マスト１をガイドとしてマスト２が昇降できる構成となっている。

マスト２の先端には燃料集合体１３の掴みおよび解放を行う燃料掴み具９が具備されている。なお、マスト２または燃料掴み具９には燃料集合体を旋回する旋回装置を内蔵する構成としてもよい。

図３、図４および図５は、マスト構造およびその使用状態を示す図である。これらの図には、燃料取替装置１０の伸縮自在なマスト１ａ，１ｂ，１ｃ，２ａ，２ｂが示してあり、これらの図に示したように、全ての段を１段分のマスト１ａの中に収納することができる構成となっている。

燃料集合体１３を取扱う際には、予めマスト１ａ，１ｃおよびマスト２ａ，２ｂをそれぞれ連結ピン６により結合して、２本の伸展したマスト（図４上側のおよび図５下側のマスト）として使用する。

これにより、上下ストローク途中でのマスト連結部での減速が不要となり、上下ストローク途中の高速状態を最大限に維持することができる。なお、下側マスト２は上側マストの内側に配置されるが、図４および図５では、これらを分離して示してある。

図４において、マスト１ａ，１ｂ，１ｃは上側マストを構成し、燃料取替作業を行わない場合には、マスト１ｂはマスト１ａの内側に、マスト１ｃはマスト１ａ，１ｂの内側に収納される。

図５において、マスト２ａ，２ｂは下側マストの２段を構成し、燃料取替作業を行わない場合には、マスト２ｂはマスト２ａの内側に収納され、折畳まれたマスト２ａとマスト２ｂはマスト１ａ，１ｂ，１ｃの内側に収納することができる。

マスト２ｂの下部には燃料集合体１３の掴みおよび解放を行う燃料掴み具９を備えた構成の一例を示してある。なお、マスト２ｂまたは燃料掴み具９は、燃料集合体１３を旋回する旋回装置を内蔵する構成とすることも可能である。

以上の構成を有する本実施形態の燃料取替装置１０によれば、炉心１６の燃料集合体体を取扱う場合には、上側マスト１ａのマスト１ｂ，１ｃを伸展状態に固定し、その内側を昇降するマスト２ａ，２ｂの下降距離が伸び、その先端の掴み具を燃料集合体１３の頂部に届くようにすることができる。

一方、カナル２３をマストが通過する際には、上側マスト伸縮機構１９によりマスト１ｂとマスト１ｃとを上昇させることで、マスト１ｃの下端およびその内部に収納された燃料集合体１３の下端がカナル２３に干渉することなく搬送が可能となる。

以上の実施形態によれば、多段伸縮式マストの上下構成において、上部マストに伸縮機構を設けることにより、収納時のマスト長さを従来構成と変わらない範囲で大きなストローク差をカバーできるようになる。

これにより、マスト上部がクレーンのガータと干渉することなく、従来の燃料取替装置の構成を大きく変える必要なく、高速マストへの取替設置が可能となる。

また、燃料を取扱う際の昇降動作中にマスト繋ぎ部で減速する必要もなくなり、マスト下端の受下動速度を高速に維持することができ、それにより上下動時間を大幅に短縮することができる。

さらに、燃料集合体が上側マストの内部に収納された状態となることで、燃料の振れにより、狭い通路のカナル部側面に燃料が衝突することもなく、台車走行速度を高い状態で原子炉ウェルと燃料プールとの間を移動することができる。

これにより、マストの昇降速度と台車の走行速度を高めることができ、燃料取扱い本数の多い作業に対し、原子力発電所の燃料取替時間の極めて大きな短縮と稼働率の向上が図れるようになる。

本発明の一実施形態による原子炉構造物取替装置の全体構成を縦断面で示す説明図。 本発明の一実施形態による原子炉構造物取替装置の全体構成を概略的に示す斜視図。 図１に示したマストの収納状態を示す拡大断面図。 図１に示した上側マストの伸長状態を示す拡大断面図。 図１に示した下側マストの収納状態を示す拡大断面図。

符号の説明

１ 上側マスト部
１ａ，１ｂ，１ｃ 上側マストを構成するマスト
２ 下側マスト部
２ａ，２ｂ 下側マストを構成するマスト
３ ワイヤロープ
４ ワイヤ巻取りドラム
５ ローラ
６ 連結ピン
７ 上段マスト結合ピン
８ 下段マスト結合ピン
９ 燃料掴み具
１０ 燃料取替装置
１０ａ 走行台車
１０ｂ 横行台車用ガイドレール
１０ｃ 横行台車
１１ 燃料貯蔵プール
１２ 燃料ラック
１３ 燃料集合体
１４ 原子炉ウェル
１５ 原子炉圧力容器
１６ 炉心
１７ オペレーションフロア
１８ 走行台車用ガイドレール
２０ａ エアシリンダ
２０ｂ 支持板
２０ｃ 支持台
２１ ブロック
２２ ストッパ
２３ カナル
２４ 緩衝装置

Claims (3)

1. 沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器上方に設けられた軌道上を水平面上で一方向に沿って走行する走行台車と、この走行台車上に設けられ水平面上で前記軌道と直交する方向に移動する横行台車と、この横行台車から吊り下げられ、複数のマストにより構成されて上下方向に伸縮可能な多段伸縮式マストと、この多段伸縮式マストの下端に取付けられた掴み具とを有し、前記原子炉圧力容器の炉心部に対する燃料集合体および炉内構造物の挿入および取出しを行う際の前記多段伸縮式マストの伸縮モードとして、複数段を同時に移動させる設定としたことを特徴とする原子炉内構造物取替装置。
2. 前記多段伸縮式マストの伸縮段数を３段とし、上部マストを１段、下部マストを２段のまま伸縮させる構成とした請求項１記載の原子炉内構造物取替装置。
3. 前記多段伸縮式マストよりも少ない伸縮機構を有する請求項１記載の原子炉内構造物取替装置。

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