JP2009145335A - チャンネルリフティングツール及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】格納場所からチャンネルを持ち上げ、核燃料集合体として組み立てる前に燃料束にチャンネルが配置される間チャンネルを固定できるチャンネルリフティングツール装置及び、チャンネルの設置を容易にし且つ燃料集合体の構成要素を損傷することなく核燃料集合体からチャンネルを除去するのを助長するためのツールを提供する。
【解決手段】リフティングツールは、核燃料束に対してチャンネル２２を昇降するために使用される。リフティングツールは、リフティングベール１２と、リフティングベールに固着されたレグ構体１４とを含む。レグ構体は調整可能な幅を有し、幅の狭いリフト前の位置と幅の広いリフト位置との間で調整可能である。リフト位置において、リフティングレグはチャンネルクリップ２０と係合可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、核燃料集合体と関連して使用するためのツールに関し、特に、核燃料束に対してチャンネルを昇降するチャンネルリフティングツールに関する。

沸騰水型軽水炉における典型的な核燃料集合体は、下部タイプレート及び上部タイプレートと、種々の長さの密封燃料棒及び水棒のマトリクスとを含む。燃料棒及び水棒は、上部タイプレートと下部タイプレートとの間に支持されたスペーサにより所定の場所に保持される。蒸気を発生するために要求される臨界反応を支援するように、燃料棒は、密封格納状態で核燃料ペレットを収納する。核燃料集合体を構成する上部タイプレート、下部タイプレート、スペーサ、水棒及び燃料棒を包囲するために、チャンネルが使用される。

チャンネルの設置は、燃料束の組み立てにおける最終工程の１つである。チャンネル設置プロセスは、燃料束の直上にチャンネルを位置決めすること、及び燃料束に向かってチャンネルを下降させるか又は燃料束をチャンネルの中へ上昇させるかのいずれかを含む。

現在、チャンネルを操作するために、端部が丸形に加工され且つＩボルトが装着された正方形のステンレス鋼バーが使用されている。Ｉボルトは、チャンネルの４つの角部のうち対向する２つの角部のみに通常は配置されるチャンネルクリップの下方で角部の間に嵌合する。チャンネル設置プロセスの終了近くに、このツールが上部タイプレートに配置されたハンドルに当接するまで、ツールは十分に機能する。設置終了に近い時点で、リフトバーが除去される間に、１人又は２人の操作員によりチャンネルを手動で昇降し且つ／又は保持しなければならない。下部タイプレート及び上部タイプレートから外れるようにチャンネルを手動で昇降又は保持する作業は、既存のツールを使用した場合に特に問題である。ツールの係合が外れている間にチャンネルが滑ると、操作員の指を押しつぶすか又は切断する危険がある。更に、チャンネルを手動で昇降又は保持する作業においては、上部タイプレートに向かって非常に速く且つ非常に強い力で降下させた場合に、例えばチャンネル表面の傷及び／又は跡、チャンネルのゆがみ、下部タイプレートに装着されたフィンガスプリングの損傷、チャンネルのチャンネルクリップの損傷などの品質に関わる問題が起こる可能性もある。
米国特許第５，２５１，２４４号公報 米国特許第５，９７８，４３０号公報 米国特許第６，１０１，２３１号公報 米国特許第６，１２５，１６０号公報 米国特許第６，３１０，９３０号公報 米国特許第６，３２０，９２２号公報 米国特許第６，３３３，９５７号公報

従って、格納場所からチャンネルを持ち上げ、核燃料集合体として組み立てる前に燃料束にチャンネルが配置される間チャンネルを固定できるチャンネルリフティングツール装置を提供することが望ましい。また、チャンネルの設置を容易にし且つ燃料集合体の構成要素を損傷することなく核燃料集合体からチャンネルを除去するのを助長するためのツールが望ましい。

一実施形態においては、リフティングツールは、核燃料束に対してチャンネルを昇降するために使用される。リフティングツールは、リフティングベールと、リフティングベールに固着されたレグ構体とを含む。レグ構体は、リフト前の位置とリフト位置との間で選択的に変位可能である。レグ構体は、リフト位置においてロック可能である。リフト前の位置にある場合、レグ構体はチャンネルの内部に挿入可能であり、リフト位置にある場合、レグ構体はチャンネルのチャンネルクリップと係合可能である。

別の実施形態においては、核燃料束に対してチャンネルを昇降する方法は、（ａ）リフティングツールをリフト前の位置まで操作するステップと；（ｂ）リフティングツールをチャンネルに挿入するステップと；（ｃ）リフティングツールがチャンネルクリップと係合するように、リフティングツールをリフト位置まで広げるステップと；（ｄ）リフティングツールによってチャンネルを昇降するステップとを含む。

更に別の実施形態においては、リフティングツールは、リフティングベールと、リフティングベールに固着された１対のリフティングレグとを含む。リフティングレグは調整可能な幅を有し、幅の狭いリフト前の位置と幅の広いリフト位置との間で調整可能である。リフト位置にある場合、リフティングレグはチャンネルクリップと係合可能である。

図１１は、典型的な沸騰水型軽水炉の核燃料集合体及び集合体を構成する多くの種々の構成要素を示す図である。沸騰水型軽水炉における典型的な核燃料集合体は、下部タイプレート１５及び上部タイプレート１３と、全長密封核燃料棒１１及び部分長密封核燃料棒２３の双方を含む密封核燃料棒のマトリクスとを含む。核燃料棒は、スペーサ２７により所定の位置に保持される。スペーサ２７は、上部タイプレート１３と下部タイプレート１５との間に支持される１対の中央に配置された水棒２９を保持するのを助ける。正方形の中空チャンネル２２は、核燃料集合体８を構成する上部タイプレート１３、下部タイプレート１５、スペーサ２７、水棒２９及び燃料棒１１、２３を包囲するために使用される。上部タイプレートは、炉心の内部で核燃料集合体８を移動するために使用されるベールハンドル２１を有する。正方形の中空チャンネル２２には、それぞれ１対のチャンネルクリップ２０が装着される。チャンネルクリップ２０は、チャンネル２２の対向する角部に配置される。２つのチャンネルクリップ２０のうち一方のチャンネルクリップは、１つの穴を有するように構成される。この穴があるため、チャンネルファスナは、上部タイプレート１３の反対側の角部に配置されたねじ付き支柱３１により燃料束に対してチャンネル２２を保持できる。

図１〜図５は、核燃料束に対してチャンネルを昇降するチャンネルリフティングツール１０の第１の実施形態を示す。チャンネルリフティングツール１０は、リフティングベール１２と、リフティングベール１２に固着されたレグ構体１４とを含む。本実施形態においては、レグ構体１４は、一端部にリフティングフット１７を含む固定レグ１６と、一端部にリフティングフット１９を含む可動レグ１８とを含む。リフティングフット１７、１９は、燃料束チャンネル２２のチャンネルクリップ２０と選択的に係合可能である。リフティングフット１７、１９は、上部タイプレート１３のねじ付き支柱３１の周囲に嵌合するために二又になるように機械加工されるのが好ましい。チャンネル２２の上部にあるチャンネルクリップ２０と更に堅固に係合するために、リフティングフット１７、１９は、図２及び図４に示されるように鍛造及び／又は鋳造されてもよい。リフティングフット１７、１９は、チャンネル２２の内側角領域までチャンネルクリップ２２の下方に嵌合するように構成される。チャンネルリフティングツール１０のリフティングフットに切欠き（二又構造）が形成されることにより、ツールは、上部タイプレート１３に配置され且つチャンネル２２を燃料集合体８に固着するために使用される上部タイプレート支柱３１を三方から包囲できる。

可動レグ１８は、ピボット２４を介して固定レグ１６に対して回転可能である。ロックレグ２５は、可動レグ１８に対してほぼ垂直に配置され、可動レグ１８に固定される。ピボット２４とは反対側のロックレグ２５の端部は、ロック機構２６を介してリフティングベール１２のレグロック部分に対してロック可能である。

ロック機構２６の詳細は図５に示される。当業者には理解されるように、任意のロック機構が使用されてもよいが、好適な構造においては、ロック機構２６はばね偏向ロックピン２８を含む。ばね偏向ロックピン２８は、リフティングベール１２のレグロック部分にあるピン開口部３０と係合するように偏向される。ロック位置にある場合、ばね偏向ロックピン２８はリフティングベール１２をほぼ完全に貫通するのが好ましい。リフティングベール１２を貫通する開口部がチャンネルリフティングツール１０の反対側とほぼ一線に並んでいる場合、開口部を通して、ロックピン２８がロック位置にあることを目視で確認できる。ばね偏向ロックピン２８を解除する場合、操作員は、リング３２又は他の適切な構造を使用して、偏向ばね３４の力に抗してばね偏向ロックピン２８を引っ張ることができる。解除後、可動レグ１８は、リフティングベール１２及び固定レグ１６に対して回動可能である。例えば図３及び図４を参照。

図３及び図４に示されるリフト前の位置においては、可動レグ１８が固定レグ１６により近接するように回動されているため、チャンネルリフティングツール１０の幅は狭くなっている。幅が狭いので、チャンネル２２の中へチャンネルクリップ２０の下に入るようにチャンネルリフティングツール１０を挿入できる。挿入後、図１及び図２に示されるようなリフト位置に可動レグ１８をロックするために、ロック機構２６がリフティングベール１２のピン開口部３０（図３）に係合するまで、可動レグ１８は回動される（図１及び図２において時計回り方向）。この位置にある場合、リフティングフット１７、１９の幅は広くなり、リフティングフット１７、１９はチャンネルクリップ２０と係合するので、チャンネル２２を安全に昇降できる。チャンネルリフティングツール１０の一部として、リフティングベール１２のグリップ部分にクレーンなどを固着可能である。

いくつかの構造においては、チャンネル２２の上側の２つのチャンネルクリップ２０の下方にチャンネルリフティングツール１０を配置する前に、チャンネルリフティングツール１０の可動レグ１８と整列される単一の穴を有するチャンネルクリップ２０に対してチャンネルリフティングツール１０の向きを規定しなければならない。チャンネル２２が空中へ持ち上げられ、燃料束の上方に出てしまうと、チャンネルを燃料束に固着する雄ねじ形の端部プラグを有するチャンネルファスナを使用してチャンネル２２を燃料束に固着するために、上部タイプレート１３のねじ付き支柱３１と整列されなければならない穴を通してチャンネルクリップ２０を見ることが困難になるため、リフティングツール１０の向きをそのように規定することは好ましい。従って、チャンネルファスナを受け入れるための単一の穴を有するチャンネルクリップ２０が配置されることによって、リフト前の位置において、レグ構体１４をリフト位置でロック可能であるあらかじめ整列された調整位置で、レグ構体１４をチャンネル２２の中に挿入可能である。

図１及び図３に示されるように、レグ構体１４の長さは、核燃料束の上部タイプレート１３におけるベールハンドル２１の高さを超えているのが好ましい。これにより、チャンネルリフティングツール１０は所定の場所にとどまることができ、別の操作員の助けなしにチャンネル２２が完全に燃料束に固定されるまでチャンネル２２を支持できる。

図６〜図１０は、チャンネルリフティングツールの別の実施形態を示す。本実施形態においては、チャンネルリフティングツール１１０は、リフティングベール１１２及びレグ構体１１４を同様に含む。レグ構体１１４は、リフティングレグ１１６、１１８を含む。本実施形態においては、リフティングレグ１１６、１１８は、共にリフティングベール１１２に対して不動である。リフティングレグ１１６、１１８の末端部には、リフティングフット１１７及び可動リフティングフット１１９がそれぞれ同様に設けられる。

本実施形態においては、リフティングレグ１１６、１１８のうち一方が他方に対して回動可能なのではなく、可動リフティングフット１１９は、リフト位置（図６及び図７）とリフト前の位置（図８及び図９）との間で摺動などによって変位可能である。

可動リフティングフット１１９は、リフト位置においてロック機構１２６によりロック可能である。図１０を参照すると、ロック機構１２６は、ばね偏向ロックピン１２８を含む。ばね偏向ロックピン１２８は、可動リフティングフット１１９の開口部１３０と係合可能である。ばね偏向ロックピン１２８に解除機構１３２が固着される。ばね偏向ロックピン１２８を可動リフティングフット１１９の開口部１３０から解放するために、解除機構１３２を手動で引っ張ることができる。解除後、可動リフティングフット１１９は、リフティングレグ１１８に対して摺動可能であるか又は他の運動によって変位可能である。図８及び図９に示されるリフト前の位置にある場合、リフティングレグ１１６、１１８は、チャンネルの中に嵌合するのに十分な狭い幅を有する。挿入後、可動リフティングフット１１９は移動され、チャンネルクリップ２０と係合するようにリフト位置でロックされる。ロック後、チャンネルを燃料束の上まで持ち上げるため及び／又は核燃料集合体８からチャンネルを除去するために、リフティングツール１１０を使用できる。

以上説明されたチャンネルリフティングツールの構造及び方法によって、核燃料集合体を組み立てる際のチャンネル設置プロセスは従来より容易になる。更に、操作員を追加してチャンネルを手動で昇降する作業が不要になるので、操作員の安全性が向上する。また、このツールの使用により、チャンネルの表面に傷がつくこと及び／又は跡が残ることはなくなり、チャンネルをゆがませる危険も回避される。

現時点で最も実用的で好適な実施形態であると考えられるものに関連して本発明を説明したが、本発明は、開示された実施形態に限定されてはならず、添付の特許請求の範囲の趣旨の範囲内に含まれる種々の変形及び等価の構造を包含することが意図されると理解すべきである。

ロックされたリフト位置にあるリフティングツールの第１の実施形態を示す図である。 図１に示されるように位置決めされたリフティングツールを示す平面図である。 リフト前のロック解除位置にあるリフティングツールを示す図である。 図３に示されるリフティングツールを示す平面図である。 ロック機構の詳細を示すリフティングツールの端面図である。 リフトロック位置にある別の実施形態のリフティングツールを示す図である。 図６に示されるように位置決めされたリフティングツールを示す平面図である。 リフト前のロック解除位置にある図６のリフティングツールを示す図である。 図８に示されるように位置決めされたリフティングツールを示す平面図である。 リフトロック位置にある別の実施形態のロック機構を示す拡大図である。 従来の核燃料集合体及び集合体を構成する多くの種々の構成要素を示す図である。

符号の説明

８…ＢＷＲ‐核燃料集合体、１０…チャンネルリフティングツール、１２…リフティングベール、１３…上部タイプレート、１４…レグ構体、１６…固定レグ、１７…リフティングフット、１８…可動レグ、１９…リフティングフット、２０…チャンネルクリップ、２２…チャンネル、２５…ロックレグ、２６…ロック機構、２８…ばね偏向ロックピン、３０…ピン開口部、１１０…チャンネルリフティングツール、１１２…リフティングベール、１１４…レグ構体、１１６…リフティングレグ、１１７…リフティングフット、１１８…リフティングレグ、１１９…可動リフティングフット、１２６…ロック機構、１２８…ばね偏向ロックピン、１３０…開口部

Claims (10)

1. 複数のチャンネルクリップを含むチャンネルを核燃料束に対して昇降するリフティングツールにおいて、
   リフティングベール（１２）と；
   前記リフティングベールに固着され、リフト前の位置とリフト位置との間で選択的に変位可能であり且つ前記リフト位置でロック可能であるレグ構体（１４、１１４）とを具備し、
   前記リフト前の位置にある場合、前記レグ構体は前記チャンネル（２２）の中へ挿入可能であり、前記リフト位置にある場合、前記レグ構体は前記チャンネルクリップ（２０）と係合可能であるリフティングツール。
2. 前記レグ構体（１４、１１４）は、第１のリフティングフット（１９、１１９）が装着された第１の可動レグ（１８、１１８）と、第２のリフティングフット（１７、１１７）が装着された第２の固定レグ（１６、１１６）とを具備する請求項１記載のリフティングツール。
3. 前記第１の可動レグ（１８）は、前記第２の固定レグ（１６）に対して回動可能である請求項２記載のリフティングツール。
4. 前記リフティングベール（１２）は、グリップ部分及びレグロック部分を具備し、前記レグ構体（１４）は、前記第１の可動レグ（１８）に固着されたロックレグ（２５）を更に具備し、前記ロックレグは、前記リフト位置にある場合に前記リフティングベールの前記ロック部分に選択的にロック可能である請求項２記載のリフティングツール。
5. 前記ロックレグ（２５）は、ばね偏向ロックピンにより前記リフティングベール（１２）の前記レグロック部分に選択的にロック可能であり、前記ばね偏向ロックピン（２８）は、前記リフティングベールをほぼ完全に貫通し、前記リフティングベールを貫通する開口部（３０）が前記チャンネルリフティングツールの反対側とほぼ一線に並んでいる場合、前記開口部（３０）を通して、前記ロックピンが前記ロック位置にあることを目視で確認できる請求項４記載のリフティングツール。
6. 前記第１の可動レグ（１８）及び前記ロックレグ（２５）は、ピボット結合部において前記リフティングベール（１２）の前記レグロック部分に回動自在に固着される請求項４記載のリフティングツール。
7. 前記ロックレグ（２５）は、ばね偏向ピン（２８）により前記リフティングベール（１２）のレグロック部分に選択的にロック可能である請求項４記載のリフティングツール。
8. 前記レグ構体（１１４）は、前記リフティングベール（１２）に固定された第１のレグ及び第２のレグ（１１６、１１８）と、前記第１のレグ及び前記第２のレグの端部にそれぞれ固着された可動リフティングフット（１１９）及び固定リフティングフット（１１７）とを具備し、前記可動リフティングフットは、前記第１のレグに対して運動可能である請求項１記載のリフティングツール。
9. 前記リフト位置にある場合、前記可動リフティングフット（１１９）は前記第１のレグ（１１８）にロック可能である請求項８記載のリフティングツール。
10. リフト前の位置及びリフト位置に位置決め可能であるチャンネルリフティングツールによって、複数のチャンネルクリップを含むチャンネルを核燃料束に対して昇降する方法において、
    （ａ）前記リフティングツールを前記リフト前の位置まで操作することと；
    （ｂ）前記リフティングツールを前記チャンネル（２２）に挿入することと；
    （ｃ）前記リフティングツールが前記チャンネルクリップ（２０）と係合するように、前記リフティングツールを前記リフト位置まで広げることと；
    （ｄ）前記リフティングツールによって前記チャンネルを昇降することとから成る方法。