JP2011064511A - 制御棒取り扱い方法及び制御棒取り扱い装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御棒と制御棒駆動機構の連結に要する時間を短縮できる制御棒取り扱い方法を提供する。
【解決手段】掴み具４８のフック４９に把持された制御棒１１を下降させ、ＣＲＤの、全引き抜き状態の中空ピストン１６の上端部に着座させ、さらにフック４９を制御簿凹１１のハンドル３６の開口部３７内に挿入する（ａ）。フック４９を持ち上げてハンドル３６に接触させる（ｂ）。掴み具回転装置４３により制御棒１１を旋回させる（ｃ）。制御棒１１のカップリングソケット２７内で係合凸部の相互間に形成された間隙が、中空ピストン１６のカップリングスパッド凸部の真上に位置した状態になる（ｄ）。このとき、制御棒１１が自重により落下し、カップリングスパッド凸部が間隙内を通過する。掴み具移動装置５２が制御棒１１の落下速度を抑制する（ｅ）。制御棒１１を９０°旋回させ、制御棒１１とＣＲＤ１５が連結される（ｆ）。
【選択図】図９

Description

本発明は、制御棒取り扱い方法及び制御棒取り扱い装置に係り、特に、沸騰水型原子炉（以下、ＢＷＲという）に適用するのに好適な制御棒取り扱い方法及び制御棒取り扱い装置に関する。

ＢＷＲにおいて用いられる制御棒と制御棒駆動機構（以下、ＣＲＤという）の結合には、バイオネットカップリングを適用している。バイオネットカップリングによってＣＲＤに連結された制御棒は、中性子吸収能力が低下したとき、ＣＲＤから取り外され、原子炉圧力容器外に取り出される。新しい制御棒が、取り出された制御棒の替りに、ＣＲＤに連結される。このような制御棒の交換作業は、例えば、特許第３１１９７２８号公報に説明されている。

制御棒とＣＲＤのバイオネットカップリングが、特許第３１１９７２８号公報に記載されている。バイオネットカップリングは、制御棒の下端に設けられたカップリングソケットとＣＲＤの上部に設けられたカップリングスパッドによって構成されている。カップリングスパッドの先端付近にはカップリングスパッド凸部が周方向に９０°間隔で配置され、カップリングソケットのカップリングスパットが挿入される孔部の内面には、係合凸部が周方向に９０°間隔に配置されている。そして、カップリングスパッド凸部と係合凸部が係合することにより、制御棒とＣＲＤが連結される。カップリングソケットを周方向に４５°回転させることにより、カップリングスパッド凸部と係合凸部の係合が解かれ、制御棒とＣＲＤの連結が解除される。

制御棒をＣＲＤに取り付ける際は、燃料取り替え機の補助ホイストの連結部材の先端にワイヤロープで吊り下げられている、制御棒取り扱い装置に設けられた制御棒掴み具により、制御棒を掴んだ状態で、ワイヤロープを下げることによって制御棒取り扱い装置及び制御棒を下降させる。制御棒取り扱い装置及び制御棒を下降させると、カップリングソケットとカップリングスパッドの凸凹の位相が一致しないため、制御棒のカップリングソケットがＣＲＤのカップリングスパッドの上端面に接触し、制御棒取り扱い装置及び制御棒の下降が停止する。下降が停止した状態で、制御棒取り扱い装置及び制御棒を４５°だけ旋回させたとき、カップリングソケットとカップリングスパッドの凸凹の位相が一致する。凸凹の位相が一致した所で、制御棒取り扱い装置及び制御棒を再度下降させる。カップリングスパッドがカップリングソケット内に完全に挿入された後、制御棒取り扱い装置及び制御棒を再度４５°旋回させることによって、制御棒とＣＲＤの連結が完了する。

制御棒をＣＲＤから取り外すときには、まず、燃料取り替え機の補助ホイストの連結部材の先端にワイヤロープで吊り下げられている制御棒取り扱い装置を下降させ、制御棒取り扱い装置の制御棒掴み具により制御棒上端部のハンドルを掴み、その後、制御棒を持ち上げる。さらに、バイオネットカップリングによって制御棒に連結されている、ＣＲＤの中空ピストンを、ＣＲＤを操作して、持ち上げる。制御棒掴み具で掴んだ制御棒を４５°旋回させることによって、制御棒の下端部に設けられたカップリングソケットが中空ピストンのカップリングスパッドに対して相対的に旋回される。カップリングスパッドとカップリングソケットの凸凹の位相が一致したとき、カップリングスパッドがカップリングソケットから外れ、制御棒掴み具で掴まれている制御棒のみが引き上げられる状態になる。カップリングスパッドが４５°旋回された後、制御棒が引き上げられ、制御棒のＣＲＤからの取り外し作業が終了する。

特許第３１１９７２８号公報

前述したように、制御棒をＣＲＤの中空ピストンに連結する際、制御棒取り扱い装置及び制御棒を４５°旋回させて、制御棒のカップリングソケットと中空ピストンのカップリングスパッドの位相を合わせ、制御棒取り扱い装置及び制御棒を下降させる。このとき、制御棒取り扱い装置及び制御棒を４５°旋回させた状態で、制御棒のカップリングソケットと中空ピストンのカップリングスパッドの位相が合っていない状態になることがある。これらの位相が合っていない状態で制御棒取り扱い装置及び制御棒を下降させた場合には、カップリングスパッドがカップリングソケット内に挿入されず、カップリングソケットがカップリングスパッド上端面に載っている状態、またはカップリングスパッドが途中でカップリングソケット内で引っ掛かった状態になる。このため、制御棒のカップリングソケットと中空ピストンのカップリングスパッドが連結できないので、制御棒のＣＲＤへの取り付けができなくなる。

また、カップリングソケットと中空ピストンのカップリングスパッドの位相を合わせるために制御棒の旋回及び制御棒の上下方向における移動を繰り返す必要がある。このため、制御棒の交換作業に要する時間が長くなり、ＢＷＲの定期検査における工程に影響を及ぼす可能性があった。

本発明の目的は、制御棒と制御棒駆動機構の連結に要する時間を短縮できる制御棒取り扱い方法及び制御棒取り扱い装置を提供することにある。

上記した目的を達成する本発明の特徴は、制御棒掴み装置に保持された制御棒を制御棒掴み装置と共に原子炉圧力容器内を下降させて、制御棒の下端部に設けられたカップリングソケットを、原子炉圧力容器に設置された制御棒駆動機構に設けられ、原子炉圧力容器内に存在する中空ピストンの上端部に着座させ、
その後、制御棒を旋回させ、
制御棒の旋回により、カップリングソケットに形成された孔部の周方向においてこの孔部の内面に形成された隣り合う第２突起部の相互間に形成された間隙が、中空ピストンに含まれてこの中空ピストンの上端部の周囲に配置された複数のカップリングスパッドの上端部に設けられ、外側に向って突出した第１突起部の真上に位置したとき、制御棒を自重により下降させて、第１突起部を、間隙内を通過させ、
第１突起部が第２突起部より上方に位置する状態で、制御棒を旋回させて第１突起部を第２突起部の真上に位置させることにある。

カップリングソケットが中空ピストンの上端部に着座している状態で、制御棒を旋回させるので、隣り合う第２突起部の相互間に形成された間隙が第１突起部の真上に位置したとき、制御棒が自重により下降して第１突起部が各間隙内に挿入される。このため、第１突起部をカップリングソケットに形成された孔部内に挿入することができ、制御棒と制御棒駆動機構の中空ピストンの連結に要する時間をさらに短縮することができる。

他の発明の特徴は、前記原子炉圧力容器内で制御棒掴み装置を下降させ、
制御棒の下端部に設けられたカップリングソケットに形成された孔部内において、原子炉圧力容器に設置された制御棒駆動機構の中空ピストンに含まれた複数のカップリングスパッドの上端部で外側に向って突出して形成された第１突起部が、その孔部の内面に形成された第２突起部の真上に存在する状態で、中空ピストンに連結されている制御棒に上端部に存在するハンドルに、制御棒掴み装置を係合させ、
制御棒掴み装置を上昇させて、制御棒掴み装置に係合された制御棒、及び中空ピストンを上方に持ち上げ、
その後、制御棒を旋回させ、
制御棒の旋回により、孔部の周方向において隣り合う第２突起部の相互間に形成された間隙が第１突起部の真下に位置したとき、中空ピストンを自重により下降させて、第１突起部を、その間隙内を通過させ、
制御棒掴み装置をさらに上昇させて、カップリングソケットの下端が第１突起部の上端よりも上方に位置するように、制御棒を上昇させることにある。

制御棒掴み装置により制御棒及び中空ピストンを上方に持ち上げるので、制御棒の旋回により、カップリングソケットに形成された孔部の周方向において隣り合う第２突起部の相互間に形成された間隙が第１突起部の真下に位置したとき、中空ピストンを自重により下降させて、第１突起部を、その間隙内を通過させることができる。このため、中空ピストンの自重を用いて、カップリングスパッドの第１突起部をカップリングソケットから容易に離脱させることができる。したがって、制御棒と制御棒駆動機構の連結を容易に解除することができる。

本発明によれば、制御棒の自重による下降により、第１突起部をカップリングソケットに形成された孔部内に挿入することができ、制御棒と制御棒駆動機構の連結に要する時間をさらに短縮できる。

沸騰水型原子力プラントの原子炉の縦断面図である。 図１に示す原子炉内の燃料集合体、制御棒及び燃料支持金具の組立図である。 図２に示す制御棒と制御棒駆動機構の連結部を示す斜視図である。 図３に示すIV部の拡大図である。 図４に示されたバイオネットカップリングを解除する手順の説明図であり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はその手順の３つの時期におけるバイオネットカップリングの縦断面図、（ｄ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図、（ｅ）は（ｂ）におけるＥ−Ｅ断面図、（ｆ）は（ｃ）におけるＦ−Ｆ断面図である。 本発明の好適な一実施例である実施例１の制御棒取り扱い方法に用いられる制御棒取り扱い装置の構成図である。 図６に示す取り扱い装置本体の詳細構成図である。 実施例１の制御棒取り扱い方法における制御棒と制御棒駆動機構の連結を解除する工程を示す説明図である。 実施例１の制御棒取り扱い方法における制御棒と制御棒駆動機構を連結する工程を示す説明図である。 図７に示すシリンダー装置の他の実施例の構成図である。 本発明の他の実施例である実施例２の制御棒取り扱い方法に用いられる制御棒取り扱い装置の構成図である。

本発明の実施例を以下に説明する。

本発明の好適な一実施例である制御棒取り扱い方法を説明する前に、まず、本実施例の制御棒取り扱い方法が適用される沸騰水型原子力プラント（ＢＷＲプラント）１を、図１から図５を用いて説明する。

ＢＷＲプラント１は、原子炉２及びタービン（図示せず）を備えている。原子炉２は、原子炉圧力容器３、炉心４、炉心シュラウド７、炉心支持板８、上部格子板１０、制御棒１１、制御棒駆動機構ハウジング（以下、ＣＲＤハウジングという）１４、制御棒駆動機構（以下、ＣＲＤという）１５、インターナルポンプ１７、気水分離器１８及び蒸気乾燥器１９を有する。炉心シュラウド７、炉心支持板８、上部格子板１０、制御棒１１、気水分離器１８及び蒸気乾燥器１９が、原子炉圧力容器３内に配置される。

複数の燃料集合体５が装荷されている炉心４が原子炉圧力容器３内に配置される。原子炉圧力容器３に設置された炉心シュラウド７が炉心４を取り囲んでいる。複数のＣＲＤハウジング１４が原子炉圧力容器３の底部を貫通して原子炉圧力容器３に設けられている。炉心支持板８が、炉心シュラウド７内に配置されて炉心シュラウド７に設置される。複数の制御棒案内管１２が炉心支持板８に形成された孔部３２内に挿入されている。各制御棒案内管１２は、制御棒案内管１２の上端部に設けられた係合部１３を炉心支持板８に設けられたピン９に係合させることによって、炉心支持板８に固定される（図２参照）。４体の燃料集合体５を支持する複数の燃料支持金具２３が、それぞれの制御棒案内管１２に着脱自在に取り付けられている。燃料支持金具２４は旋回を防止するために、燃料支持金具２３に設けられた係合部２５を、係合部１３の上方に配置して上記したピン９に係合させている（図２参照）。

各燃料集合体５は、下部タイプレート６を燃料支持金具２３に形成された冷却水通路の開口部２４に挿入することによって、燃料支持金具２３で支持される。各燃料集合体５の上端部は、炉心シュラウド７内に配置されて炉心シュラウド７に取り付けられた上部格子板１０によって、保持されている。

上部格子板１０の上方に配置された気水分離器１８が、炉心シュラウド７に取り付けられたシュラウドヘッド３３に設置される。蒸気乾燥器１９が、気水分離器１８の上方に配置されて原子炉圧力容器３に設置される。原子炉圧力容器３は、原子炉建屋（図示せず）内に設置された原子炉格納容器（図示せず）内に配置され、原子炉格納容器内に設けられたペデスタル２２に設置されている。

制御棒１１が各制御棒案内管１２内に配置され、ＣＲＤ１５が各ＣＲＤハウジング１４内に設置されている。制御棒１１は、バイオレットカップリング２６によってＣＲＤ１５の中空ピストン１６に連結されている（図３参照）。制御棒１１の上端部には、ハンドル３６が設けられている。制御棒１１は、原子炉２の運転停止時に、ＣＲＤ１５の操作によって、炉心４、具体的には、制御棒案内管１２から燃料支持金具２３の制御棒貫通孔３５（図２参照）内を通って隣接する燃料集合体５の間に完全に挿入される。原子炉２の運転時においては、一部の制御棒１１が炉心内に挿入されて原子炉出力を調節している。残りの制御棒１１は、炉心４から完全に引抜かれて制御棒案内管１２内に存在する。

バイオレットカップリング２６の構成を、図４及び図５を用いて説明する。バイオレットカップリング２６は、カップリングソケット２７及び複数のカップリングスパッド３０を有する。カップリングソケット２７が制御棒１１の軸心の位置で制御棒１１の下端部に設けられ、複数のカップリングスパッド３０が中空ピストン１６の上端部に設けられている。これらのカップリングスパッド３０は中空ピストン１６の上端部の周囲に配置される。カップリングソケット２７には、中空ピストン１６の上端部及びこれらのカップリングスパッド３０を挿入する、下端に向って開放された孔部２８が形成されている。複数の係合凸部（第２突起部）２９が、孔部２８の内面に形成され、孔部２８の周方向に９０°間隔に配置されている。孔部２８の周方向に隣接する係合凸部２９の相互間には、カップリングスパッド３０が通過できる間隙３８が形成されている。カップリングスパッド３０が、中空ピストン１６の周方向に９０°間隔に配置されている。中空ピストン１６の周方向で隣接するカップリングスパッド３０の相互間に、係合凸部２９が通過できる間隙が形成されている。カップリングスパッド凸部（第１突起部）３１が各カップリングスパッド３０の上端部に形成される。カップリングスパッド凸部３１は、中空ピストン１６の半径方向において、カップリングスパッド３０の外側面よりも外側に突出している。

制御棒１１とＣＲＤ１５はバイオレットカップリング２６を用いて連結されている（図５（ａ）及び図５（ｄ）参照）。制御棒１１とＣＲＤ１５が連結されている状態では、各カップリングスパッド３０がカップリングソケット２７内に挿入され、各カップリングスパッド凸部３１がＣＲＤ１５の軸方向において係合凸部２９の真上に位置している。このため、カップリングスパッド凸部３１が係合凸部２９に引っ掛かっているので、ＣＲＤ１５による制御棒１１の炉心４からの引き抜き操作が可能になる。制御棒１１を炉心４に挿入するときには、中空ピストン１６の上端が、カップリングソケット２７に形成された孔部２８の底面３４（図５（ｃ）参照）、すなわち、カップリングソケット２７に接触する。このため、制御棒１１はＣＲＤ１５の操作によって炉心４に挿入することができる。

制御棒１１は、横断面が十字形をしており、４枚のブレードを有する。制御棒１１は、燃料支持金具２３の軸心に形成された横断面が十字形をした制御棒貫通孔３５内に存在するので、制御棒１１は、原子炉圧力容器３内に設置されている状態で、軸心を中心に旋回することができない。このため、バイオレットカップリング２６によって連結されている制御棒１１とＣＲＤ１４は、これらの原子炉圧力容器３内での通常の使用状態で、互いに外れることがない。

本実施例の制御棒取り扱い方法に用いられる制御棒取り扱い装置３９を、図６及び図７を用いて説明する。

制御棒取り扱い装置３９は、取り扱い装置本体４０、表示装置６６及び制御装置６７を備えている。取り扱い装置本体４０がケーシング４１、グリッドガイド４２、掴み具回転装置４３、掴み具移動装置（移動装置、衝撃緩和装置）５２及び掴み具（制御棒掴み装置）４８を有する。グリッドガイド４２がケーシング４１の上端に設けられる。掴み具回転装置４３及び掴み具移動装置５２がケーシング４１内に設置されている。

掴み具回転装置４３は、モーター４４及び回転軸４６を有する。モーター４４は支持部材４７によってケーシング４１の内面に設置される。回転軸４６が、モーター４４の回転軸４５の軸方向において、回転軸４５を貫通している。回転軸４６の軸心と回転軸４５の軸心が一致している。回転軸４６は、回転軸４５に設けられたキー（図示せず）に係合され、回転軸４５に沿って回転軸４５の軸方向にスライド可能である。

掴み具移動装置５２は、シリンダー装置５３Ａ，５３Ｂ、作動板５７及びリミットスイッチ５５Ａ，５５Ｂ，５６Ａ，５６Ｂを有する。シリンダー装置５３Ａ，５３Ｂは、１８０°反対の位置でケーシング４１の内面に設置される。環状の作動板５７が、シリンダー装置５３Ａのピストンロッド５４Ａ及びシリンダー装置５３Ｂのピストンロッド５４Ｂに連結される。図示されていないが、ピストンロッド５４Ａがシリンダー装置５３Ａのシリンダー内に配置されたピストンに連結され、ピストンロッド５４Ｂがシリンダー装置５３Ｂのシリンダー内に配置されたピストンに連結されている。作動板５７はモーター４４よりも下方に配置されており、シリンダー装置５３Ａ，５３Ｂは作動板５７よりも下方に配置される。

リミットスイッチ５５Ａ，５５Ｂ，５６Ａ，５６Ｂがケーシング４１の内面に設置される。リミットスイッチ５５Ａ及び５６Ａがシリンダー装置５３Ａに対して設けられ、リミットスイッチ５５Ａがリミットスイッチ５６Ａよりも下方に配置される。リミットスイッチ５５Ｂ及び５６Ｂがシリンダー装置５３Ｂに対して設けられ、リミットスイッチ５５Ｂがリミットスイッチ５６Ｂよりも下方に配置される。ケーシング４１の軸方向における、リミットスイッチ５５Ａとリミットスイッチ５６Ａの間の距離は、リミットスイッチ５５Ｂとリミットスイッチ５６Ｂの間のその距離と同じである。

作動板５７は、リミットスイッチ５５Ａとリミットスイッチ５６Ａの間、及びリミットスイッチ５５Ｂとリミットスイッチ５６Ｂの間に配置される。リミットスイッチ５５Ａ，５５Ｂ，５６Ａ，５６Ｂは、作動板５７の、ケーシング４１の軸方向での移動範囲を設定している。リミットスイッチ（第１位置検出装置）５５Ａ，５５Ｂは作動板５７の移動範囲の下限位置を設定し、リミットスイッチ（第２位置検出装置）５６Ａ，５６Ｂは作動板５７の移動範囲の上限位置を設定している。すなわち、作動板５７は、リミットスイッチ５５Ａ，５５Ｂとリミットスイッチ５６Ａ，５６Ｂの間でケーシング４１の軸方向において移動が可能である。換言すれば、リミットスイッチ５５Ａ，５５Ｂは作動板５７の下限位置検出器であり、リミットスイッチ５６Ａ，５６Ｂは作動板５７の上限位置検出器である。リミットスイッチ５５Ａ，５５Ｂ，５６Ａ，５６Ｂがケーブル６４によって表示装置６６に接続されている。

掴み具４８は、作動板５７よりも下方に配置され、ケーシング４１の底板を貫通している。支持ロッド５０が掴み具４８の上端に取り付けられ、支持板５１が支持ロッド５０の上端に取り付けられる。支持ロッド５０の上端部が作動板５７の中心部に形成された貫通孔内に挿入されており、支持板５１が作動板５７の上面に保持されている。このため、掴み具４８がシリンダー装置５３Ａ，５３Ｂによって支持される。支持板５１が回転軸４６の下端に取り付けられる。フック４９が掴み具４８の下端部に回転可能に取り付けられている。

制御棒取り扱い装置３９を用いた本実施例の制御棒取り扱い方法を、図７、図６、図８及び図９を用いて説明する。

定期検査のためにＢＷＲプラント１の運転が停止された後、原子炉圧力容器３の上蓋が、取り外され、原子炉建屋内に設置された天井クレーン（図示せず）によって原子炉建屋内の所定の場所まで搬送される。この上蓋を取り外す前に、原子炉圧力容器３の真上に形成されている原子炉ウェル７３内に冷却水７４が充填される（図６参照）。原子炉圧力容器３内に設置された蒸気乾燥器１９、気水分離器１８及びシュラウドヘッド３３が、取り外され、天井クレーンによって原子炉圧力容器３から搬出される。

その後、制御棒１１の交換作業が実施される。ＢＷＲプラント１の運転停止時においては、各ＣＲＤ１５によって全制御棒１１が炉心４内に全挿入されている。

定期検査が行われる期間において、原子炉圧力容器３内の制御棒１１の交換が行われる。

燃料取り替え機６９が、原子炉建屋内の運転床７２上に敷設されたガイドレール（図示せず）上に設置されている（図６参照）。燃料取り替え機６９は、そのガイドレール上を走行する走行台車７０、及び走行台車７０上に設けられて走行台車７０上を走行する横行台車７１を有する。制御棒交換作業に用いられる補助ホイスト５９が、燃料交換作業に用いられる燃料取り替え機６９の横行台車７１に設けられる。ローラ５９，６０が、横行台車７１に設置された支持部材（図示せず）に取り付けられている。

本実施例の制御棒の取り扱い方法でも、制御棒１１の交換を行う際に、特許第３１１９７２８号公報の図７に示されたステップ１０１〜１１２の各作業が行われる。炉心４内に全挿入されている交換対象の制御棒（中性子吸収能力が低下して寿命になった制御棒）１１に隣接している４体の燃料集合体５を、燃料取り替え機６９によって、順次、炉心４から取り出して原子炉建屋内の燃料貯蔵プールまで移送する。これらの燃料集合体５は、１つの燃料支持金具２３によって保持されている。これらの燃料集合体５の搬出に際しては、ブレードガイドが用いられる。これら４体の燃料集合体５の移送が終了した後、交換対象の制御棒１１がＣＲＤ１５の操作によって炉心４から全引き抜きされる。そして、ブレードガイドが、取り外されて原子炉圧力容器３外に移送される。

その後、制御棒の交換作業が行われる。この交換作業は、原子炉圧力容器３内に存在する交換対象の制御棒１１とＣＲＤ１５の連結を解除する工程（図８参照）、ＣＲＤ１５との連結を解除された交換対象の制御棒１１を原子炉圧力容器３から搬出する工程、新制御棒１１を原子炉圧力容器３内に搬入する工程、及び原子炉圧力容器３内に搬入された新制御棒１１をＣＲＤ１５に連結する工程（図９参照）を含んでいる。交換対象の制御棒１１のＣＲＤ１５との連結解除、ＣＲＤ１５から分離された交換対象の制御棒１１の原子炉圧力容器３外への搬出、新制御棒１１の原子炉圧力容器３内への搬入、及び新制御棒１１とＣＲＤ１５の連結が、制御棒取り扱い装置３９を用いて行われる。

交換対象の制御棒１１とＣＲＤ１５の連結を解除する工程を、図８を用いて説明する。

圧縮機６５、表示装置６６及び制御装置６７が運転床７２上に置かれる。表示装置６６及び制御装置６７は運転床７２上に置かれた操作盤に設置してもよい。圧縮機６５に接続されたエアホース６３が、制御棒取り扱い装置３９の取り扱い装置本体４０に設けられたシリンダー装置５３Ａ，５３Ｂの各シリンダーに接続されている。

補助ホイスト５９に巻き付けられたワイヤロープ５８を、制御棒取り扱い装置３９の取り扱い装置本体４０のケーシング４１に接続する。ワイヤロープ５８がローラ５９，６０に掛けられている。ワイヤロープ５８に接続された取り扱い装置本体４０が、原子炉ウェル７３内の冷却水７４中に降ろされる。オペレータは、操作盤に設けられた巻き戻しボタンを押す。このボタンの操作によって制御装置６７は、巻き戻し制御信号を補助ホイスト５９に出力する。補助ホイスト５９は、巻き戻し制御信号により駆動されてワイヤロープ５８を巻き戻し、ワイヤロープ５８に吊り下げられた取り扱い装置本体４０を、原子炉ウェル７３内の冷却水７４内のある高さまで下降させる。取り扱い装置本体４０がある高さまで下降したとき、オペレータは、操作盤に設けられたホイスト停止ボタンを押す。このボタン操作によって制御装置６７はホイスト停止制御信号を出力し、補助ホイスト５９の駆動を停止させる。取り扱い装置本体４０の冷却水７４中での高さは、補助ホイスト５９に設置されたエンコーダによって検出され、表示装置６６に表示される。取り扱い装置本体４０の下降を停止した状態で走行台車７０及び横行台車７１を移動させて、ワイヤロープ５８に吊り下げられた取り扱い装置本体４０のフック４９を、交換対象の制御棒１１の真上に位置するように、位置決めする。

この位置決め後、巻き戻しボタンを押すことによって制御装置６７が巻き戻し制御信号を出力し、補助ホイスト５９を再駆動する。これによって、取り扱い装置本体４０が下降される。取り扱い装置本体４０を、取り出された４体の燃料集合体のそれぞれの上端部が挿入されていた、上部格子板１０の１つの升目内を通してさらに下降させる。取り扱い装置本体４０が、上部格子板１０よりも下方で、炉心４内に存在する燃料集合体５の間を下降し、フック４９が制御棒１１のハンドル３６の位置付近に到達したとき、オペレータがホイスト停止ボタンを押すことによって、制御装置６７が、ホイスト停止制御信号を出力する。ホイスト停止制御信号によって補助ホイスト５９が停止され、取り扱い装置本体４０の下降が停止される。このとき、グリッドガイド４２は、上部格子板１０に引っ掛かり、取り扱い装置本体４０の、回転軸４６の回転方向における位置決めを行う。

取り扱い装置本体４０は、図７に図示されていないが、特許第３１１９７２８号公報の図１１に記載されているように、燃料支持金具用掴み具を有する燃料支持金具取り扱い部をケーシング４１内に設置している。燃料支持金具取り扱い部は、ケーシング４１内で上下方向に移動するので、掴み具回転装置４３、支持部材４７、掴み具４８及び掴み具移動装置５２と干渉しないように構成され、配置されている。

取り扱い装置本体４０の下降が停止された後、オペレータが、操作盤に設けられた燃料支持金具取り扱い部操作ボタンを押す。このボタン操作によって、制御装置６７から燃料支持金具取り扱い部に制御信号が出力され、特許第３１１９７２８号公報の段落００４６及び図１６に記載されているように、燃料支持金具用掴み具で燃料支持金具２３を掴み、燃料支持金具取り扱い部を上方に向って移動させることによって燃料支持金具２３を上部格子板８から持ち上げる。持ち上げられた燃料支持金具２３は、上面がケーシング４１の下端近くに位置し、燃料支持金具用掴み具で保持されている（図８（ａ）参照）。このとき、掴み具４８の一部は燃料支持金具２３の制御棒貫通孔３５内に存在する。

オペレータは、操作盤に設けられたフック閉ボタンを押す。このボタン操作によって、制御装置６７からケーブル（図示せず）を介して掴み具４８に設けられたフック駆動装置（図示せず）にフック閉制御信号が出力される。フック駆動装置が作動してフック４９を回転させ、フック４９をハンドル３６に形成された開口部３７内に挿入する（図８（ａ）参照）。このとき、作動板５７がリミットスイッチ５５Ａ，５５Ｂに接触しており、作動板５７は停止状態にある。

オペレータは操作盤に設けられた圧縮機駆動ボタンを押す。このボタン操作によって、制御装置６７が駆動制御信号を圧縮機６５に出力する。圧縮機６５が駆動され、圧縮された空気が、圧縮機６５からエアホース６３を通ってシリンダー装置５３Ａ，５３Ｂのそれぞれのシリンダー内に供給される。圧縮空気は各シリンダー内のピストンを押し上げるように作用し、ピストンロッド５４Ａ，５４Ｂが上方に向って押し上げられる。このとき、回転軸４６が回転軸４５内で上方に向かって移動する。作動板５７が、リミットスイッチ５６Ａ，５６Ｂに接触するまで、ピストンロッド５４Ａ，５４Ｂの上昇に伴って上昇する。支持板５１が作動板５７の上昇によって持ち上げられ、掴み具４８及びフック４９も上昇する。作動板５７がリミットスイッチ５６Ａ，５６Ｂに接触したとき、リミットスイッチ５６Ａ，５６Ｂから作動信号が出力される。これらの作動信号は、ケーブル６４によって伝えられ、表示装置６６に表示される。オペレータは、表示装置６６に表示されたリミットスイッチ５６Ａ，５６Ｂの作動信号を見たとき、操作盤に設けられた圧縮機停止ボタンを押す。このボタン操作によって、制御装置６７が、停止制御信号を出力し、圧縮機６５を停止させる。これにより、作動板５７の上昇が停止され、掴み具４８のフック４９の上昇も停止される。

フック４９の上昇により、制御棒１１、及びＣＲＤ１５の中空ピストン１６も持ち上げられる。中空ピストン１６に設けられた各カップリングスパッド３０が制御棒１１のカップリングソケット２７に連結されている（図５（ａ）及び図５（ｂ）参照）ので、フック４９の上昇により、中空ピストン１６が持ち上げられる（図８（ｂ）参照）。ＣＲＤ１５の中空ピストン１６を持ち上げ過ぎた場合には、中空ピストン１６を自重により下降させようとしても、中空ピストン１６の落下を防止するために中空ピストン１６を保持しているラッチ機能により、中空ピストン１６が図８（ａ）に示す元の位置まで落下しなくなる。中空ピストン１６が元の位置まで落下しなくなることを避けるために、作動板５７の上限位置を設定するリミットスイッチ５６Ａ，５６Ｂを、ケーシング４１に設置している。

中空ピストン１６が所定量持ち上げられた図８（ｂ）に示された状態になっているとき、オペレータは操作盤に設けられたモーター駆動ボタンを押す。中空ピストン１６が図８（ｂ）に示された状態は、作動板５７がリミットスイッチ５６Ａ，５６Ｂに接触してこれらのリミットスイッチを作動させた状態である。リミットスイッチ５６Ａ，５６Ｂの作動信号が表示装置６６に表示されるので、オペレータは表示装置６６を見ることによって図８（ｂ）に示された状態になったことを知ることができる。モーター駆動ボタンの操作によって、制御装置６７は、開閉器閉制御信号をケーブル６２が接続された開閉器６８に対して出力し、開閉器６８を閉じる。これにより、掴み具回転装置４３のモーター４４が回転される。この状態では、中空ピストン１６がカップリングソケット２７に連結されている。モーター４４の回転力が回転軸４５から回転軸４６に伝えられ、回転軸４６が回転するので、掴み具４８、フック４９及び制御棒１１が旋回する（図８（ｃ）参照）。燃料支持金具２３は、持ち上げられて取り扱い装置本体４０の保持されている（図８（ａ）参照）ので、制御棒１１の上端よりも上方に位置している。このため、制御棒１１は、燃料支持金具２３によって拘束されないので、制御棒案内管１２内で旋回される。中空ピストン１６は、中心軸を中心に回転しないように、ＣＲＤ１５に設置されている。

モーター４４の回転により掴み具４８及び制御棒１１を旋回させる。制御棒１１の旋回中に、各カップリングスパッド３０の上端部に形成されたカップリングスパッド凸部３１が、カップリングソケット２７内で係合凸部２９の相互間に形成された間隙３８の真上に位置したときに（図５（ｂ）及び図５（ｅ）参照）、中空ピストン１６は、モーター４４が回転している状態で、中空ピストン１６の自重によって、元の状態、すなわち、図８（ａ）に示された位置まで落下する（図８（ｄ）参照）。中空ピストン１６が落下するとき、各カップリングスパッド凸部３１は、各間隙３８内を通過する。

中空ピストン１６が落下して制御棒１１がＣＲＤ１５から分離されたことは、掴み具４に設けられた荷重計（図示せず）で検出することができる。中空ピストン１６が制御棒１１に連結しているときには、荷重計は制御棒１１及び中空ピストン１６のそれぞれの荷重を合計した荷重を計測する。中空ピストン１６が落下して制御棒１１から分離されたときには、荷重計は制御棒１１のみの荷重を計測する。後者の場合に計測された荷重は、中空ピストン１６の荷重の分だけ減少している。この荷重計で計測された荷重は表示装置６６に表示されるので、オペレータは、表示装置６６を見ることによって中空ピストン１６の分離を知ることができる。その荷重計で計測された荷重は、制御装置６７に伝えられる。制御装置６７は、荷重計で計測された荷重が変化（減少）したとき、モーター４４の回転を停止する。これにより、制御棒１１の旋回が停止される。

制御棒１１と中空ピストン１６が分離された後、オペレータは、操作盤に設けられた巻き取りボタンを押す。このボタンの操作によって制御装置６７は、巻き取り制御信号を補助ホイスト５９に出力する。補助ホイスト５９は、巻き取り制御信号により駆動されてワイヤロープ５８を巻き取る。これにより、燃料支持金具２３を保持した取り扱い装置本体４０が制御棒１１と共に引き上げられ、制御棒１１のカップリングソケット２７の下端がＣＲＤ１５の中空ピストン１６の上端よりも上方に達する（図５（ｃ）及び図５（ｆ）参照）。これにより、制御棒１１とＣＲＤ１５の連結が解除される（図８（ｅ）参照）。カップリングソケット２７の下端が所定の高さだけ中空ピストン１６の上端よりも上方に到達したとき、オペレータはホイスト停止ボタンを押す。補助ホイスト５９によるワイヤロープ５８の巻き取りが停止され、取り扱い装置本体４０の上昇が停止する。

オペレータがモーター駆動ボタンを押したとき、制御装置６７が開閉器６８を閉じられ、モーター４４が駆動されて掴み具４８、及びフック４９に掴まれている制御棒１１が旋回する。モーター４４に設けられたリミットスイッチ（図示せず）の出力信号を入力している制御装置６７は、掴み具４８が図８（ａ）の状態から９０°旋回したと判定したとき、開閉器６８を開く。モーター４４が停止され、制御棒１１の旋回も停止される。このとき、掴み具４８及び制御棒１１は、フック４９をハンドル３６の開口部３７に挿入した状態（図８（ａ）の状態）から９０°旋回していることになる。

以上の工程により、制御棒１１とＣＲＤ１５の連結解除が終了する。

その後、交換対象の制御棒１１を原子炉圧力容器３から搬出する工程が実施される。オペレータが巻き取りボタンを押す。ワイヤロープ５８が補助ホイスト５９に巻き取られ、取り扱い装置本体４０が、炉心４内を上昇し、やがて、原子炉圧力容器３内から原子炉ウェル７３内に達する。交換対象の制御棒１１が原子炉圧力容器３の外へ取り出されて原子炉ウェル７３内で所定の高さまで上昇したとき、ホイスト停止ボタンがオペレータによって操作され、補助ホイスト５９によるワイヤロープ５８の巻き取りが停止される。燃料取り替え機６９が駆動され、フック４９に係合された制御棒１１が燃料貯蔵プール内の所定の位置まで移送される。その後、制御棒１１はフック４９から外されて燃料貯蔵プール内に保管される。

新制御棒１１を原子炉圧力容器３内に搬入する工程について説明する。燃料貯蔵プール内で掴み具４８のフック４９に新制御棒１１が吊り下げられる。燃料取り替え機６９の駆動によって、燃料支持金具２３を保持した取り扱い装置本体４０、及び新制御棒１１が原子炉ウェル７３まで移送される。さらに、新制御棒１１が、制御棒１１との連結を解除されたＣＲＤ１５の真上に位置するように、燃料取り替え機６９によって位置決めされる。上記の新制御棒１１の位置決め後、オペレータが巻き戻しボタンを押し、制御装置６７による補助ホイスト５９の駆動制御が実行される。補助ホイスト５９が駆動されてワイヤロープ５８が補助ホイスト５９から巻き戻され、取り扱い装置本体４０及び新制御棒１１が原子炉ウェル７３内を下降する。やがて、新制御棒１１が原子炉圧力容器３内に搬入される。

新制御棒１１を、バイオレットカップリング２６を用いてＣＲＤ１５に連結する工程を、図９を用いて説明する。

取り扱い装置本体４０及び新制御棒１１は、上部格子板１０の１つの升目内を通過し、寿命になって取り出された制御棒１１が存在していた位置で燃料集合体５の間を下降する。新制御棒１１が連結されるＣＲＤ１５の中空ピストン１６は全引き抜き状態になっている。新制御棒１１のカップリングソケット２７の下端部が中空ピストン１６の上端部に着座する（図９（ａ）参照）。このとき、作動板５７は、上限位置に位置しており、リミットスイッチ５６Ａ，５６Ｂと接触している。作動板５７は停止状態にある。燃料支持金具２３は、取り扱い装置本体４０のケーシング４１の下端面近くに保持されている（図９（ａ）参照）。

カップリングソケット２７の下端部が中空ピストン１６の上端部に着座したとき、新制御棒１１の荷重が中空ピストン１６によって支えられる。このため、新制御棒１１の荷重がフック４９に掛からなくなるので、掴み具４８に設けられた荷重計で計測された荷重が新制御棒１１の荷重の分だけ減少する。計測された荷重が表示装置６６に表示されるので、オペレータはその荷重が減少したとき、ホイスト停止ボタンを操作する。これにより、補助ホイスト５９が停止される。

カップリングソケット２７の下端部の、中空ピストン１６の上端部への着座は、掴み具４８の下端面に設けられたリミットスイッチ（図示せず）（以下、フックリミットスイッチという）によっても検出される。新制御棒１１のハンドル３６が掴み具４８の下端面に接触しているとき、このフックリミットスイッチが、掴み具４８の下端面に接触して作動状態になり、作動信号を出力する。この作動信号は表示装置６６に表示される。表示装置６６にフックリミットスイッチの作動信号が表示されているとき、オペレータは新制御棒１１が掴み具４８の下端面に接触している状態であると判断する。オペレータは、表示装置６６にフックリミットスイッチの作動信号が表示されたとき、カップリングソケット２７の下端部が中空ピストン１６の上端部に着座したと判断する。

荷重計の計測値、及びフックリミットスイッチの作動信号の有無に基づいて、カップリングソケット２７の下端部の、中空ピストン１６の上端部への着座を判断するので、この判断結果の信頼性が向上する。

カップリングソケット２７の下端部が中空ピストン１６の上端部に着座したとき、オペレータによって巻き取りボタンが押され、制御装置６７の制御により補助ホイスト５９が駆動してワイヤロープ５８が巻き取られる。取り扱い装置本体４０が上昇し、フック４９が新制御棒１１のハンドル３６に接触する。このとき、フックリミットスイッチが掴み具４８の下端面から離れており、フックリミットスイッチから作動信号が出力されない。フックリミットスイッチから作動信号が出力されていない旨を示す情報が表示装置６６に表示される。これを見たオペレータがホイスト停止ボタンを押すので、補助ホイスト５９が停止され、取り扱い装置本体４０の上昇が停止される。フック４９が新制御棒１１のハンドル３６に接触した状態で保持される（図９（ｂ）参照）。この状態でも、カップリングソケット２７の下端部が、中空ピストン１６の上端部、すなわち、カップリングスパッド凸部３１の上端に着座しており、新制御棒１１の荷重は中空ピストン１６で支持されている。

フック４９が新制御棒１１のハンドル３６に接触することによってフックリミットスイッチからの作動信号が表示装置６６に表示されたとき、オペレータによってモーター駆動ボタンが押される。制御装置６７の制御によりモーター４４が駆動して回転軸４６が回転し、掴み具４８を９０°旋回させる。新制御棒１１の荷重が中空ピストン１６に加わっている状態で、フック４９によって新制御棒１１も旋回する（図９（ｃ）参照）。

新制御棒１１が旋回している途中で、新制御棒１１に設けられたカップリングソケット２７内で係合凸部２９の相互間に形成された各間隙３８が、中空ピストン１６の各カップリングスパッド凸部３１の真上に位置した状態になる（図９（ｄ）参照）。この状態は、新制御棒１１が４５°旋回したときに生じる。各間隙３８がそれぞれのカップリングスパッド凸部３１の真上に位置したとき、中空ピストン１６が、ＣＲＤ１５内に設けられたバネ（図示せず）の力によって上方に向って押し上げられる（図９（ｄ）に示された上向きの矢印参照）。

各間隙３８が各カップリングスパッド凸部３１の真上に位置したとき、新制御棒１１が掴み具４８と共に自重により落下できるようになり、モーター４４が回転している状態で各カップリングスパッド凸部３１が各間隙３８内を通り、やがて、カップリングスパッド凸部３１の下端が係合凸部２９の上端よりも上方に到達する（図５（ｂ）及び図５（ｅ）参照）。新制御棒１１の、自重による落下速度が掴み具移動装置５２によって緩和される。間隙３８がカップリングスパッド凸部３１の真上に位置したとき、シリンダー装置５３Ａ，５３Ｂのそれぞれのシリンダー内でピストンよりも下方に存在する圧縮空気は、新制御棒１１の自重でピストンが押し下げられることによって、それぞれのシリンダーの下端部に形成された排出口から排出される。この排出口には、弁が設けられた排出管が接続されており、ピストンが押し下げられるときにはこの弁は開いている。シリンダーからの圧縮機の排出により、これらのピストンの下降速度が、落下する新制御棒１１に起因した中空ピストン１６に加えられる衝撃荷重が緩和されるように、減速される。ピストンの下降に伴って、作動板５７も下降する。このため、掴み具４８、フック４９及び新制御棒１１が徐々に下降し、各カップリングスパッド凸部３１が各間隙３８内に挿入されて上記した図５（ｂ）及び図５（ｅ）の状態になる。この状態は、図９（ｅ）の状態である。図９（ｅ）の状態において中空ピストン１６の上端の位置が図９（ｄ）の状態でのその位置よりも高くなっている。図９（ｅ）の状態において中空ピストン１６の上端の位置は、中空ピストン１６の上端が、前述した中空ピストン１６のバネによる押し上げ力、落下する制御棒１１の自重、及び掴み具移動装置５２による落下速度の緩和作用がバランスして定まる位置になっている。

掴み具４８が図９（ａ）の状態から９０°旋回されたとき、カップリングスパッド凸部３１が係合凸部２９の真上に到達する（図５（ａ）及び図５（ｄ）参照）。このように、掴み具４８が９０°旋回されたとき、制御装置６７は開閉器６８を開くので、モーター４４が停止され、新制御棒１１の旋回が停止される。新制御棒１１がＣＲＤ１５の中空ピストン１６に連結される（図９（ｅ）参照）。

掴み具４８が図９（ａ）の状態から９０°旋回されてモーター４４の駆動が停止された後、シリンダー装置５３Ａ，５３Ｂのそれぞれのシリンダー内で各ピストンが押し下げられて作動板５７がリミットスイッチ５５Ａ，５５Ｂに接触したとき、リミットスイッチ５５Ａ，５５Ｂから作動信号がそれぞれ出力される。これらの作動信号が表示装置６６に表示される。オペレータは、表示されたそれらの作動信号を見ることによって、弁閉鎖ボタンを押す。このとき、制御装置６７が、弁閉鎖制御信号を出力し、シリンダーの下端部に形成された排出口に接続された排出管に設けられた弁が完全に閉じられる。シリンダー装置５３Ａ，５３Ｂのそれぞれのシリンダー内の各ピストンの下降が停止され、作動板５７に支持される掴み具４８の下降が停止される（図９（ｆ）参照）。この状態では、中空ピストン１６のカップリングスパッド３０及びカップリングスパッド凸部３１が、カップリングソケット２７内に完全に挿入されている。

図９（ｅ）において、掴み具４８が図９（ａ）の状態から９０°旋回される前に、作動板５７がリミットスイッチ５５Ａ，５５Ｂに接触したときには、この時点で、掴み具４８の下降が停止される。

以上により、制御棒１１をＣＲＤ１５に連結させる全ての工程が終了する。その後、取り扱い装置本体４０に設けられた燃料支持金具取り扱い部が下降され、燃料支持金具用掴み具に保持された燃料支持金具２３を該当する制御棒案内管１２に装着する。燃料支持金具用掴み具から燃料支持金具２３が外される。そして、フック４９を回転させてフック４９を新制御棒１１のハンドル３６から取り外す。オペレータは、操作盤に設けられたフック開ボタンを押す。このボタン操作によって出力されたフック開指令によって、制御装置６７がケーブル（図示せず）を介して掴み具４８に設けられたフック駆動装置にフック開制御信号が出力される。フック駆動装置が作動してフック４９を回転させてフック４９とハンドル３６の係合状態が解除される。

その後、オペレータによって巻き取りボタンが押され、ワイヤロープ５８が補助ホイスト５９に巻き取られる。取り扱い装置本体４０が、炉心４内を上昇して原子炉圧力容器３内から原子炉ウェル７３内に到達し、冷却水７４の液面上方に取り出される。取り扱い装置本体４０がワイヤロープ５８から取り外される。

燃料取り替え機６９が燃料貯蔵プールまで移動される。ブレードガイドを炉心４に挿入した後、ＣＲＤ１５の操作によって、新制御棒１１が炉心４内に全挿入される。制御棒交換のために炉心４から取り出された各燃料集合体５が、燃料取り替え機６９によって、順次、炉心４内に移送される。これらの燃料集合体５の下部タイプレート６が、新制御棒１１の上端部が挿入された燃料支持金具２３の開口部２４内に挿入される。

以上に説明した工程で、原子炉圧力容器３内に存在する交換対象の残りの制御棒１１が、新制御棒１１と順番に交換される。交換対象の全制御棒１１の新制御棒１１への交換が終了し、原子炉２の定期検査が終了した後、気水分離器１８及びシュラウドヘッド３３、及び蒸気乾燥器１９が、順番に、原子炉圧力容器３内に搬入されて設置される。上蓋が原子炉圧力容器３に取り付けられる。

本実施例では、制御棒１１をＣＲＤ１５に連結するとき、カップリングソケット２７の下端部が中空ピストン１６の上端部に着座している状態で、制御棒１１を旋回させるので、各間隙３８が各カップリングスパッド凸部３１の真上に位置したとき、制御棒１１が、自重により落下し、各カップリングスパッド凸部３１が各間隙３８内に挿入される。このため、各カップリングスパッド凸部３１を、カップリングソケット２７に形成された孔部２８内に確実に挿入することができる。制御棒１１とＣＲＤ１５を、バイオネットカップリング２６を用いて短時間に連結することができる。制御棒１１を自重により落下させて各カップリングスパッド凸部３１を各間隙３８内に挿入する本実施例は、特許第３１１９７２８号公報に記載された制御棒をＣＲＤに連結する方法よりも短時間で制御棒１１とＣＲＤ１５を連結することができる。また、制御棒の自由落下を利用する本実施例での制御棒とＣＲＤの連結方法は、特許第３１１９７２８号公報に記載された制御棒とＣＲＤの連結方法よりも、カップリングスパッド凸部３１をカップリングソケット２７内に確実に挿入することができる。

取り扱い装置本体４０に設けられた掴み具移動装置５２、具体的には、シリンダー装置５３Ａ，５３Ｂ及び作動板５７を用いて、制御棒１１のＣＲＤ１５への連結時において、自重により落下する制御棒１１及び掴み具４８の落下速度を緩和している。このため、制御棒１１及び掴み具４８の自重による落下によって、ＣＲＤ１５の中空ピストン１６に加えられる衝撃荷重を緩和することができる。結果として、制御棒１１のカップリングソケット２７、及びＣＲＤ１５の中空ピストン１６に設けられたカップリングスパッド３０の損傷を防止することができる。

本実施例は、掴み具４８を保持している作動板（掴み具保持部材）５７の、ケーシング４１の軸方向での移動範囲の下限を制限するリミットスイッチ５５Ａ，５５Ｂ、及びその移動範囲の上限を制限するリミットスイッチ５６Ａ，５６Ｂをケーシング４１に設けている。このため、制御棒１１をＣＲＤ１５に連結する際において、作動板５７によりリミットスイッチ５５Ａ，５５Ｂが作動したことによって、制御棒１１が正常に落下し各カップリングスパッド凸部３１が、カップリングソケット２７に形成された孔部２８内に完全に挿入されたことを知ることができる。制御棒１１とＣＲＤ１５の連結を解除するときには、掴み具移動装置５２によって制御棒１１及び掴み具４８を持ち上げ過ぎることを防止している。具体的には、作動板５７がリミットスイッチ５６Ａ，５６Ｂに接触することによって、シリンダー装置５３Ａ，５３Ｂによる作動板５７の上昇が停止される。

本実施例では、制御棒１１とＣＲＤ１５の連結を解除するとき、掴み具移動装置５２によって制御棒１１を持ち上げるので、バイオネットカップリング２６によって制御棒１１に連結された中空ピストン１６も持ち上げられる。この状態で、制御棒１１を旋回するので、各間隙３８が各カップリングスパッド凸部３１の真下に位置したとき、中空ピストン１６が、自重により落下し、各カップリングスパッド凸部３１が各間隙３８内に挿入される。このため、中空ピストン１６の自重を用いて、カップリングスパッド凸部３１をカップリングソケット２７から容易に離すことができる。したがって、制御棒１１とＣＲＤ１５の連結を容易に解除することができる。

本実施例では、制御棒１１及び中空ピストン１６をシリンダー装置５３Ａ，５３Ｂを用いて持ち上げている。このため、中空ピストン１６の持ち上げ過ぎにより、ＣＲＤ１５に設けられた、中空ピストン１６の落下防止用のラッチの作動を防止することができる。換言すれば、シリンダー装置５３Ａ，５３Ｂを用いることによって、このラッチが動作しない範囲内で中空ピストン１６を持ち上げることができる。

本実施例では、シリンダー装置５３Ａ，５３Ｂにエアシリンダーを用いているが、油圧式シリンダーまたは水圧式シリンダーを用いてもよい。

シリンダー装置５３Ａ，５３Ｂとして、図１０に示すシリンダー装置５３Ｃを用いてもよい。シリンダー装置５３Ｃは、シリンダー装置５３Ａ，５３Ｂにおいてピストンをピストン７６に替えた構成を有する。シリンダー装置５３Ｃの他の構成はシリンダー装置５３Ａ，５３Ｂと同じである。シリンダー装置５３Ｃでは、シリンダー７５内に配置されたピストン７６には、小さな内径の貫通孔７７が形成されている。この貫通孔の形成によって、ピストン７６がオリフィスを有する構成になっている。シリンダー７５を貫通するピストンロッド５４Ａがピストンに７６に連結されている。ピストン７６がオリフィス（貫通孔７７）を有しているので、制御棒１１とＣＲＤ１５の連結時に制御棒１１が自重により落下するとき、制御棒１１の落下速度を低減することができる。

本発明の他の実施例である実施例２の制御棒取り扱い方法を説明する。本実施例で用いられる制御棒取り扱い装置３９Ａは、図１１に示すように、制御棒取り扱い装置３９においてケーブル６４を制御装置６７に接続した構成を有する。掴み具４８に設けられた荷重計及びフック４９に設けられたフックリミットスイッチも制御装置６７にケーブルによって接続される。制御棒取り扱い装置３９Ａの他の構成は制御棒取り扱い装置３９と同じである。

本実施例の制御棒取り扱い方法では、制御棒交換における制御棒１１とＣＲＤ１５の連結解除、及び制御棒１１とＣＲＤ１５の連結のそれぞれの工程において、実施例１で実施されているオペレータによる各ボタン操作によって制御装置６７で行われる各制御信号の出力を、制御装置６７によって自動化している。このため、制御棒交換における制御棒１１とＣＲＤ１５の連結解除、及び制御棒１１とＣＲＤ１５の連結のそれぞれの工程での、制御棒取り扱い装置３９Ａの操作が制御装置６７によって自動的に行われる。

本実施例は、実施例１で生じる各効果を得ることができる。本実施例では、制御棒交換における制御棒１１とＣＲＤ１５の連結解除、及び制御棒１１とＣＲＤ１５の連結のそれぞれの工程での、制御棒取り扱い装置３９Ａの操作が制御装置６７によって自動的に行われるので、オペレータの負担が軽減される。

実施例１及び２における、バイオネットカップリングを用いて制御棒１１をＣＲＤ１５に連結する工程（図９参照）は、新規に建設されたＢＷＲプラントにおいて、制御棒１１とＣＲＤ１５を連結するときに適用することができる。

本発明は、沸騰水型原子力プラントに適用される。

１…沸騰水型原子力プラント、３…原子炉圧力容器、４…炉心、５…燃料集合体、７…炉心シュラウド、８…炉心支持板、１０…上部格子板、１１…制御棒、１２…制御棒案内管、１５…制御棒駆動機構、１６…中空ピストン、２３…燃料支持金具、２６…バイオネットカップリング、２７…カップリングソケット、２８…孔部、２９…係合凸部、３０…カップリングスパッド、３１…カップリングスパッド凸部、３６…ハンドル、３９，３９Ａ…制御棒取り扱い装置、４０…取り扱い装置本体、４１…ケーシング、４３…掴み具回転装置、４４…モーター、４８…掴み具、４９…フック、５２…掴み具移動装置、５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ…シリンダー装置、５５Ａ，５５Ｂ，５６Ａ，５６Ｂ…リミットスイッチ、５９…補助ホイスト、６６…表示装置、６７…制御装置。

Claims (11)

1. 原子炉圧力容器に設置された制御棒駆動機構の中空ピストンに含まれ、外側に向って突出した第１突起部を上端部に有し、前記中空ピストンの上端部の周囲に配置された複数のカップリングスパッドを、制御棒の下端部に設けられて一端が開放された孔部が形成され、内側に向って突出する複数の第２突起部を前記孔部の内面に形成したカップリングソケットに連結する制御棒の取り扱い方法において、
   制御棒掴み装置に保持された制御棒を前記制御棒掴み装置と共に前記原子炉圧力容器内を下降させて、前記カップリングソケットを、前記原子炉圧力容器内に存在する前記中空ピストンの上端部に着座させ、
   その後、前記制御棒を旋回させ、
   前記制御棒の旋回により、前記孔部の周方向において隣り合う前記第２突起部の相互間に形成された間隙が前記第１突起部の真上に位置したとき、前記制御棒及び前記制御棒掴み装置を自重により下降させて、前記第１突起部を、前記間隙内を通過させ、
   前記第１突起部が前記第２突起部より上方に位置する状態で、前記制御棒を旋回させて前記第１突起部を前記第２突起部の真上に位置させ、前記複数のカップリングスパッドを前記カップリングソケットに連結することを特徴とする制御棒の取り扱い方法。
2. 前記制御棒の旋回は前記制御棒掴み装置を旋回させることによって行われる請求項１に記載の制御棒の取り扱い方法。
3. 前記制御棒及び前記制御棒掴み装置の自重による下降は、前記制御棒掴み装置を保持する衝撃緩和装置により前記制御棒及び前記制御棒掴み装置の下降速度を減速させて行われる請求項１または２に記載の制御棒の取り扱い方法。
4. ケーシングと、前記ケーシング内に配置されて前記ケーシングに設置された回転装置と、前記回転装置に上下方向にスライド可能に設けられた制御棒掴み装置と、前記ケーシング内に配置されて前記ケーシングに設置され、前記制御棒掴み装置を保持し、前記制御棒掴み装置が自重によって下降するときには前記制御棒掴み装置の下降速度を減速し、且つ前記制御棒掴み装置を上方に向って持ち上げる移動装置とを備えたことを特徴とする制御棒取り扱い装置。
5. 前記移動装置が、シリンダー、前記シリンダー内に配置されたピストン、前記ピストンに連結されたピストンロッド、及び前記ピストンロッドに設けられて前記制御棒掴み装置を保持する保持部材を備えたシリンダー装置である請求項４に記載の制御棒取り扱い装置。
6. 前記保持部材の上下方向における移動範囲で前記保持部材が下限位置に到達したことを検出する第１位置検出装置、及び前記移動範囲で前記保持部材が上限位置に到達したことを検出する第２位置検出装置を、前記ケーシングに設けた請求項５に記載の制御棒取り扱い装置。
7. 前記ピストンに、このピストン移動速度を抑制するオリフィスを形成した請求項５に記載の制御棒取り扱い装置。
8. 原子炉圧力容器に設置された制御棒駆動機構の中空ピストンに含まれ、外側に向って突出した第１突起部を上端部に有し、前記中空ピストンの上端部の周囲に配置された複数のカップリングスパッドと、制御棒の下端部に設けられて一端が開放された孔部が形成され、内側に向って突出する複数の第２突起部を前記孔部の内面に形成したカップリングソケットとの連結を解除する制御棒の取り扱い方法において、
   前記原子炉圧力容器内で制御棒掴み装置を下降させ、
   前記カップリングソケットの前記孔部内で前記第１突起部が前記第２突起部の真上に存在する状態で前記中空ピストンに連結されている前記制御棒に上端部に存在するハンドルに、前記制御棒掴み装置を係合させ、
   前記制御棒掴み装置を上昇させて、前記制御棒掴み装置に係合された前記制御棒、及び前記中空ピストンを上方に持ち上げ、
   その後、前記制御棒を旋回させ、
   前記制御棒の旋回により、前記孔部の周方向において隣り合う前記第２突起部の相互間に形成された間隙が前記第１突起部の真下に位置したとき、前記中空ピストンを自重により下降させて、前記第１突起部を、前記間隙内を通過させ、
   前記制御棒掴み装置をさらに上昇させて、前記カップリングソケットの下端が前記第１突起部の上端よりも上方に位置するように、前記制御棒を上昇させることを特徴とする制御棒の取り扱い方法。
9. 前記制御棒の旋回は前記制御棒掴み装置を旋回させることによって行われる請求項８に記載の制御棒の取り扱い方法。
10. 前記制御棒及び前記中空ピストンの上方への持ち上げは、前記制御棒掴み装置を保持する移動装置により前記制御棒掴み装置を上方に移動させることにより行われる請求項８または９に記載の制御棒の取り扱い方法。
11. 前記制御棒及び前記中空ピストンを上方に向かって持ち上げる際に、前記制御棒掴み装置の上下方向における移動範囲において前記制御棒掴み装置が上限位置に到達したことを検出する請求項１０に記載の制御棒の取り扱い方法。

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