JP2012189469A

JP2012189469A - 燃料棒交換装置

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Publication number: JP2012189469A
Application number: JP2011053822A
Authority: JP
Inventors: Tomohito Nakamori; 友仁中森; Kenta Shinozaki; 健太篠崎
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2011-03-11
Publication date: 2012-10-04
Anticipated expiration: 2031-03-11
Also published as: JP5675448B2

Abstract

【課題】駆動軸の熱伸びによる位置決め精度の低下を防止することができる燃料棒交換装置を提供する。
【解決手段】可動筒１１５に下端を連結されて駆動軸１１４と異なる線膨張率を有する指標軸１２３と、支持板１１３に対する指標軸１２３の上端側の変位量を計測する変位センサ１２８等と、変位センサ１２８からの情報に基づいて、駆動軸１１４の熱伸び量を算出し、当該熱伸び量に対応して、駆動モータ１２２等による可動筒１１５の昇降移動量を補正する演算制御装置１２９とを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、原子炉の炉心と貯蔵室との間で燃料棒の交換を行う燃料棒交換装置に関する。

原子炉の炉心と貯蔵室との間で燃料棒の交換を行う燃料棒交換装置の一例を図５，６に示す。

図５，６に示すように、軸方向を上下に向けて正面（図５，６中、左側）に開口を有する内部中空の本体胴１１の内部上方には、軸方向を上下に向けたボールねじ軸１２の一端側が回転可能に取り付けられている。このボールねじ軸１２には、支持板１３が螺合しており、当該支持板１３は、当該ボールねじ軸１２の回転に伴って、当該ボールねじ軸１２に沿って移動することができるようになっている。

前記支持板１３の下面には、軸方向を上下に向けた駆動軸１４の一端（上端）が連結固定されている。この駆動軸１４の他端（下端）には、軸方向を上下に向けて正面（図５，６中、左側）及び下面に開口を有する内部中空の可動筒１５の上面が連結固定されており、当該可動筒１５は、前記ボールねじ軸１２の回転に伴って、前記支持板１３及び前記駆動軸１４を介して前記本体胴１１の内部を昇降移動することができるようになっている。

前記可動筒１５の内部には、軸方向を上下に向けて下面に開口を有する内部中空の収納ケース１６が配設されている。前記可動筒１５の内壁面の上方には、上方アーム１７の基端側が、当該可動筒１５及び前記本体胴１１の前記開口を介して当該可動筒１５及び当該本体胴１１の内部と外部との間で先端側のスイング移動を可能とするように、水平軸回りで回動可能に連結されている。前記上方アーム１７の先端側は、前記収納ケース１６の外壁面の上下方向中程に上記基端側と同じ水平軸回りで回動可能に連結されている。

前記可動筒１５の内壁面の上下方向中程には、下方アーム１８の基端側が、当該可動筒１５及び前記本体胴１１の前記開口を介して当該可動筒１５及び当該本体胴１１の内部と外部との間で先端側のスイング移動を可能とするように、水平軸回りで回動可能に連結されている。前記下方アーム１８の先端側は、前記収納ケース１６の外壁面の下方に上記基端側と同じ水平軸回りで回動可能に連結されている。

前記本体胴１１の内部下方には、リンクアーム１９の基端側が、前記可動筒１５及び当該本体胴１１の前記開口を介して当該可動筒１５及び当該本体胴１１の内部と外部との間で先端側のスイング移動を可能とするように、水平軸回りで回動可能に連結支持されている。前記リンクアーム１９の先端側は、前記下方アーム１８の基端と先端との間に上記基端側と同じ水平軸回りで回動可能に連結されている。

つまり、前記ボールねじ軸１２を回転させて前記支持板１３及び前記駆動軸１４を介して前記可動筒１５を下降させると、前記収納ケース１６が、前記アーム１７〜１９の作用により、当該可動筒１５及び前記本体胴１１の内部から外部へ位置するように揺動移動し（図６参照）、前記ボールねじ軸１２を回転させて前記支持板１３及び前記駆動軸１４を介して前記可動筒１５を上昇させると、前記収納ケース１６が、前記アーム１７〜１９の作用により、当該可動筒１５及び前記本体胴１１の外部から内部へ位置するように揺動移動する（図５参照）ようになっているのである。

前記収納ケース１６の内部には、長手方向を上下に向けたガイドレール２０が取り付けられている。前記ガイドレール２０には、燃料棒を着脱可能に把持するグリッパ装置２１が当該ガイドレール２０に沿って移動できるように設けられている。

また、前記本体胴１１は、炉内の炉心上方で当該炉心の周方向に沿って移動できるように配設されると共に、正面側の向きを切り替えることができるように周方向に回転可能となっている。なお、図５，６中、２２はボールねじ軸１２を回転させる駆動モータである。

このようなパンタグラフ式の燃料棒交換装置１０において、燃料棒の交換を行う場合には、前記本体胴１１を炉心内の目的とする使用済みの燃料棒に最も近接する箇所に位置させるように当該本体胴１１を当該炉心の周方向に沿って移動させた後、前記アーム１７〜１９を揺動させて前記収納ケース１６を当該可動筒１５及び当該本体胴１１の内部から外部へスイング移動させることにより、目的とする使用済みの燃料棒の上方に前記グリッパ装置２１を位置させるように、前記駆動モータ２２を作動させて、前記駆動軸１４を介して前記可動筒１５を所定長下降させる。

そして、前記ガイドレール２０に沿って前記グリッパ装置２１を下降させて、目的とする使用済みの燃料棒の上部を当該グリッパ装置２１で把持したら、前記ガイドレール２０に沿って当該グリッパ装置２１を上昇させることにより、上記燃料棒を前記収納ケース１６の内部へ収納した後、前記アーム１７〜１９を揺動させて当該収納ケース１６を前記可動筒１５及び前記本体胴１１の外部から内部へスイング移動させることにより、当該収納ケース１６を当該可動筒１５の内部へ格納するように、前記駆動モータ２２を作動させて、前記駆動軸１４を介して当該可動筒１５を規定の上方位置にまで上昇させる。

続いて、前記本体胴１１を貯蔵室の近傍に位置させるように炉心の周方向に沿って移動させたら、前記駆動モータ２２を作動して、前記駆動軸１４を介して前記可動筒１５を所定長下降させることにより、前記アーム１７〜１９を揺動させて、前記収納ケース１６内に収納した使用済みの燃料棒を貯蔵室の上方に位置させた後、前記グリッパ装置２１を下降させて上記燃料棒を貯蔵室内に収納する。

次に、貯蔵室内の新たな燃料棒を前記グリッパ装置２１で把持し、当該グリッパ装置２１を上昇させて当該燃料棒を前記収納ケース１６内に収納したら、当該収納ケース１６を前記可動筒１５の内部へ格納するように、前記駆動モータ２２を作動させて、前記駆動軸１４を介して当該可動筒１５を規定の上方位置にまで上昇させた後、前記本体胴１１を前記炉心の周方向に沿って再び移動させ、前記駆動モータ２２を作動させて、前記駆動軸１４を介して上記可動筒１５を所定長下降させることにより、先に抜き出した前記燃料棒の位置していた箇所の上方に、上記収納ケース１６内に収納した新たな燃料棒を位置させた後、上記グリッパ装置２１を下降させて新たな燃料棒を炉心に入れる。

このような作動を行うことにより、炉心と貯蔵室との間での燃料棒の交換が行われる。

特開昭６３−２１４６９７号公報特開平０７−１８１１５３号公報

KATOH Atsushi, CHIKAZAWA Yoshitaka, OBATA Hiroyuki, KOTAKE Shoji, "Development of Advanced Fuel Handling Machine for JSFR", Journal of Nuclear Science and Technology, Vol.47, No.7, p.642-651 (2010)

前述したような燃料棒交換装置１０は、炉内での位置関係の都合から、燃料棒を取り扱う下方寄りが炉内のナトリウム溶融液１中（約２００℃）に位置し、上方寄りが炉内のカバーガス２の雰囲気中（約１５０℃）に位置していることから、前記収納ケース１６を前記可動筒１５の内部に位置させるように当該可動筒１５を上昇させているときには前記駆動軸１４が全長にわたってカバーガス２側に位置するものの（図５参照）、前記収納ケース１６を前記可動筒１５の外部に位置させるように当該可動筒１５を下降させているときには前記駆動軸１４の下方側がナトリウム溶融液１側に位置するようになってしまう（図６参照）。

このため、前記可動筒１５を上昇させているときと下降させているときとで前記駆動軸１４に熱伸び差が生じてしまい、目的とする燃料棒に対する前記グリッパ装置２１の位置決め精度の低下を招いてしまっている。

このようなことから、本発明は、駆動軸の熱伸びによる位置決め精度の低下を防止することができる燃料棒交換装置を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための、第一番目の発明による燃料棒交換装置は、軸方向を上下へ向けるように配設されて正面に開口を有する内部中空の本体胴と、軸方向を上下へ向けるように前記本体胴の内部に配設されて正面に開口を有する内部中空の可動筒と、前記可動筒に下端を連結された駆動軸と、前記駆動軸の上端に連結された支持部材と、前記支持部材を支持して前記可動筒を前記本体胴の内部で昇降移動させる昇降移動手段と、軸方向を上下へ向けるように前記可動筒の内部に配設されて下面に開口を有する内部中空の収納ケースと、前記収納ケースの内部に昇降移動可能に配設されて燃料棒を着脱可能に保持する燃料棒保持手段と、前記可動筒及び前記本体胴の前記開口を介して当該可動筒及び当該本体胴の内部と外部との間を揺動移動できるように前記収納ケースを支持する揺動支持手段と、前記可動筒の下降に伴って前記収納ケースを当該可動筒及び前記本体胴の外部へ位置させると共に当該可動筒の上昇に伴って当該収納ケースを当該可動筒及び当該本体胴の内部へ位置させるように当該収納ケースを揺動させる揺動移動手段と、前記可動筒に下端を連結されて前記駆動軸と異なる線膨張率を有する指標軸と、前記支持部材に対する前記指標軸の上端側の変位量を計測する変位量計測手段と、前記変位量計測手段からの情報に基づいて、前記駆動軸の熱伸び量を算出し、当該熱伸び量に対応して、前記昇降移動手段による前記可動筒の昇降移動量を補正する演算制御手段とを備えていることを特徴とする。

第二番目の発明による燃料棒交換装置は、第一番目の発明において、前記変位量計測手段が、前記指標軸の上端側に設けられた出力用ウォームと、前記出力用ウォームに噛み合う大径ウォームホイールと、前記大径ウォームホイールに噛み合い当該大径ウォームホイールよりも歯数の少ない小径ウォームホイールと、軸方向に移動可能に支持されて前記小径ウォームホイールに噛み合う入力用ウォームと、前記入力用ウォームに設けられた検知部材と、前記支持部材に設けられて前記検知部材の移動量を計測する移動量計測手段とを備えていることを特徴とする。

本発明に係る燃料棒交換装置によれば、可動筒を上昇させているときと下降させているときとで駆動軸に熱伸び差を生じると、当該駆動軸の熱伸び量と異なる熱伸び量で指標軸が熱伸び差を生じることにより、変位量計測手段が、支持部材に対する指標軸の上端側の変位量を計測して、演算制御手段が、変位量計測手段からの情報に基づいて、駆動軸の熱伸び量を算出し、当該熱伸び量に対応して、昇降移動手段による可動筒の昇降移動量を補正するので、駆動軸の熱伸びによる位置決め精度の低下を防止することができる。

本発明に係る燃料棒交換装置の主な実施形態の主要部の概略構成図である。図１の燃料棒交換装置の燃料棒交換時の作動状態の説明図である。図１，２の矢線 III部の内部の抽出拡大図である。図１の燃料棒交換装置の要部の制御ブロック図である。従来の燃料棒交換装置の一例の主要部の概略構成図である。図５の燃料棒交換装置の燃料棒交換時の作動状態の説明図である。

本発明に係る燃料棒交換装置の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。

［主な実施形態］
本発明に係る燃料棒交換装置の主な実施形態を図１〜４に基づいて説明する。

図１，２に示すように、軸方向を上下に向けて正面（図１，２中、左側）に開口を有する内部中空の本体胴１１１の内部上方には、軸方向を上下に向けたボールねじ軸１１２の一端側が回転可能に取り付けられている。このボールねじ軸１１２には、支持部材である支持板１１３が螺合しており、当該支持板１１３は、当該ボールねじ軸１１２の回転に伴って、当該ボールねじ軸１１２に沿って移動することができるようになっている。

前記支持板１１３の下面には、軸方向を上下に向けた駆動軸１１４の一端（上端）が連結固定されている。この駆動軸１１４の他端（下端）には、軸方向を上下に向けて正面（図１，２中、左側）及び下面に開口を有する内部中空の可動筒１１５の上面が連結固定されており、当該可動筒１１５は、前記ボールねじ軸１１２の回転に伴って、前記支持板１１３及び前記駆動軸１１４を介して前記本体胴１１１の内部を昇降移動することができるようになっている。

前記可動筒１１５の内部には、軸方向を上下に向けて下面に開口を有する内部中空の収納ケース１１６が配設されている。前記可動筒１１５の内壁面の上方には、上方アーム１１７の基端側が、当該可動筒１１５及び前記本体胴１１１の前記開口を介して当該可動筒１１５及び当該本体胴１１１の内部と外部との間で先端側のスイング移動を可能とするように、水平軸回りで回動可能に連結されている。前記上方アーム１１７の先端側は、前記収納ケース１１６の外壁面の上下方向中程に上記基端側と同じ水平軸回りで回動可能に連結されている。

前記可動筒１１５の内壁面の上下方向中程には、下方アーム１１８の基端側が、当該可動筒１１５及び前記本体胴１１１の前記開口を介して当該可動筒１１５及び当該本体胴１１１の内部と外部との間で先端側のスイング移動を可能とするように、水平軸回りで回動可能に連結されている。前記下方アーム１１８の先端側は、前記収納ケース１１６の外壁面の下方に上記基端側と同じ水平軸回りで回動可能に連結されている。

前記本体胴１１１の内部下方には、リンクアーム１１９の基端側が、前記可動筒１１５及び当該本体胴１１１の前記開口を介して当該可動筒１１５及び当該本体胴１１１の内部と外部との間で先端側のスイング移動を可能とするように、水平軸回りで回動可能に連結支持されている。前記リンクアーム１１９の先端側は、前記下方アーム１１８の基端と先端との間に上記基端側と同じ水平軸回りで回動可能に連結されている。

つまり、前記ボールねじ軸１１２を回転させて前記支持板１１３及び前記駆動軸１１４を介して前記可動筒１１５を下降させると、前記収納ケース１１６が、前記アーム１１７〜１１９の作用により、当該可動筒１１５及び前記本体胴１１１の内部から外部へ位置するように揺動移動し（図２参照）、前記ボールねじ軸１１２を回転させて前記支持板１１３及び前記駆動軸１１４を介して前記可動筒１１５を上昇させると、前記収納ケース１１６が、前記アーム１１７〜１１９の作用により、当該可動筒１１５及び前記本体胴１１１の外部から内部へ位置するように揺動移動する（図１参照）ようになっているのである。

前記収納ケース１１６の内部には、長手方向を上下に向けたガイドレール１２０が取り付けられている。前記ガイドレール１２０には、燃料棒を着脱可能に把持するグリッパ装置１２１が当該ガイドレール１２０に沿って移動できるように設けられている。

また、前記可動軸１１５の上面には、軸方向を上下に向けた指標軸１２３の一端（下端）が連結固定されており、当該指標軸１２３は、前記駆動軸１１４と径方向で同一の断面積を有すると共に、当該駆動軸１１４と異なる線膨張率を有している。上記指標軸１２３は、前記駆動軸１１４よりも長く、その他端（上端）側が、前記支持板１１３の上方に位置するように当該支持板１１３の内側を軸方向で移動可能に貫通している。

図３に示すように、前記支持板１１３の上方に突出する前記指標軸１２３の上端側には、出力用ウォーム１２３ａが形成されている。前記出力用ウォーム１２３ａには、大径ウォームホイール１２４が噛み合っている。前記大径ウォームホイール１２４には、当該ウォームホイール１２４よりも歯数の少ない小径ウォームホイール１２５が噛み合っている。前記小径ウォームホイール１２５には、軸方向を上下に向けた入力用ウォーム１２６が噛み合っており、当該入力用ウォーム１２６は、回転に伴って軸方向に移動（昇降）することができるように支持されている。前記入力用ウォーム１２６の下端には、検知部材である移動板１２７が取り付けられている。

つまり、前記指標軸１２３が熱膨張により軸方向へ伸縮すると、当該指標軸１２３の伸縮に伴う前記出力用ウォーム１２３ａの上下方向の変位により、前記大径ウォームホイール１２４及び前記小径ウォームホイール１２５が回転し、前記入力用ウォーム１２６を介して前記移動板１２７が上下方向へ移動（変位）するようになっているのである。このとき、前記出力用ウォーム１２３ａの変位量が前記大径ウォーム１２４から前記小径ウォーム１２５を介して前記入力用ウォーム１２６に伝達するので、当該入力用ウォーム１２６が上記出力用ウォーム１２３ａよりも大きく変位するようになる。

前記移動板１２７の下方の前記支持板１１３上には、当該移動板１２７の移動量（変位量）を計測する移動量計測手段である接触式の変位センサ１２８が配設されている。この変位センサ１２８は、図４に示すように、演算制御手段である演算制御装置１２９の入力部に電気的に接続している。この演算制御装置１２９の出力部は、前記ボールねじ軸１１２を回転させる駆動モータ１２２に電気的に接続されており、当該演算制御装置１２９は、前記変位センサ１２８からの情報に基づいて、前記駆動モータ１２２の回転数を補正制御することができるようになっている（詳細は後述する）。

なお、前記本体胴１１１は、炉内の炉心上方で当該炉心の周方向に沿って移動できるように配設されると共に、正面側の向きを切り替えることができるように周方向に回転可能となっている。

このような本実施形態においては、前記ボールねじ軸１１２、前記駆動モータ１２２等により昇降移動手段を構成し、前記上方アーム１１７、前記下方アーム１１８等により揺動支持手段を構成し、前記リンクアーム１１９等により揺動移動手段を構成し、前記ガイドレール１２０、前記グリッパ装置１２１等により燃料棒保持手段を構成し、前記出力用ウォーム１２３ａ、前記大径ウォームホイール１２４、前記小径ウォームホイール１２５、前記入力用ウォーム１２６、前記移動板１２７、前記変位センサ１２８等により変位量計測手段を構成している。

次に、上述したような本実施形態に係るパンタグラフ式の燃料棒交換装置１００の作動を説明する。

まず、前記本体胴１１１を炉心内の目的とする使用済みの燃料棒に最も近接する箇所に位置させるように当該本体胴１１１を炉心の周方向に沿って移動させた後、前記アーム１１７〜１１９を揺動させて前記収納ケース１１６を当該可動筒１１５及び当該本体胴１１１の内部から外部へスイング移動させることにより、目的とする使用済みの燃料棒の上方に前記グリッパ装置１２１を位置させるように、前記駆動モータ１２２を作動させて、前記駆動軸１１４を介して前記可動筒１１５を所定長下降させる。

そして、前記ガイドレール１２０に沿って前記グリッパ装置１２１を下降させて、目的とする使用済みの燃料棒の上部を当該グリッパ装置１２１で把持したら、前記ガイドレール１２０に沿って当該グリッパ装置１２１を上昇させることにより、上記燃料棒を前記収納ケース１１６の内部へ収納した後、前記アーム１１７〜１１９を揺動させて当該収納ケース１１６を前記可動筒１１５及び前記本体胴１１１の外部から内部へスイング移動させることにより、当該収納ケース１１６を当該可動筒１１５の内部へ格納するように、前記駆動モータ１２２を作動させて、前記駆動軸１１４を介して当該可動筒１１５を規定の上方位置にまで上昇させる。

続いて、前記本体胴１１１を貯蔵室の近傍に位置させるように炉心の周方向に沿って移動させたら、前記駆動モータ１２２を作動して、前記駆動軸１１４を介して前記可動筒１１５を所定長下降させることにより、前記アーム１１７〜１１９を揺動させて、前記収納ケース１１６内に収納した使用済みの燃料棒を貯蔵室の上方に位置させた後、前記グリッパ装置１２１を下降させて上記燃料棒を貯蔵室内に収納する。

次に、貯蔵室内の新たな燃料棒を前記グリッパ装置１２１で把持し、当該グリッパ装置１２１を上昇させて当該燃料棒を前記収納ケース１１６内に収納したら、当該収納ケース１１６を前記可動筒１１５の内部へ格納するように、前記駆動モータ１２２を作動させて、前記駆動軸１１４を介して当該可動筒１１５を規定の上方位置にまで上昇させた後、前記本体胴１１１を炉心の周方向に沿って再び移動させ、前記駆動モータ１２２を作動させて、前記駆動軸１１４を介して上記可動筒１１５を所定長下降させることにより、先に抜き出した前記燃料棒の位置していた箇所の上方に、上記収納ケース１１６内に収納した新たな燃料棒を位置させた後、上記グリッパ装置１２１を下降させて新たな燃料棒を炉心に入れる。このような作動により、炉心と貯蔵室との間で燃料棒を交換することができる。

このような燃料棒の交換にあたって、上記燃料棒交換装置１００は、炉内での位置関係の都合から、燃料棒を取り扱う下方寄りが炉内のナトリウム溶融液１中（約２００℃）に位置し、上方寄りが炉内のカバーガス２の雰囲気中（約１５０℃）に位置していることから、前記収納ケース１１６を前記可動筒１１５の内部に位置させるように当該可動筒１１５を上昇させているときには前記駆動軸１１４及び前記指標軸１２３が両者共に全長にわたってカバーガス２側に位置する一方、前記収納ケース１１６を前記可動筒１１５の外部に位置させるように当該可動筒１１５を下降させているときには前記駆動軸１１４及び前記指標軸１２３の両者共に下方側がナトリウム溶融液１側に位置するようになる。

ここで、前記指標軸１２３が、前記駆動軸１１４と径方向で同一の断面積を有すると共に、当該駆動軸１１４と異なる線膨張率を有していることから、前記可動筒１１５が下降して、前記駆動軸１１４及び前記指標軸１２３の下方側がナトリウム溶融液１側に位置すると、上記線膨張率の相違から、前記支持板１１３に対して上記指標軸１２３の上端側が変位、すなわち、前記支持板１１３に対する前記ウォーム１２３ａが上下方向に変位する。

この上記ウォーム１２３ａの上記変位に伴って、前記大径ウォームホイール１２４及び前記小径ウォームホイール１２５が回転し、前記ウォーム１２６を介して前記移動板１２７が上下方向へ移動（変位）し、当該移動板１２７の当該移動量（変位量）を前記変位センサ１２８が計測する。

前記演算制御装置１２９は、前記変位センサ１２８からの情報に基づいて、前記駆動軸１１４の熱伸び量を算出し、予め入力されている、前記駆動軸１１４の熱伸び量と当該駆動軸１１４の昇降移動量の補正値、言い換えれば、前記ボールねじ軸１１２の回転による前記可動筒１１５の昇降移動量の補正値、すなわち、前記駆動モータ１２２の回転数の補正値との関係から、算出された上記熱伸び量に対応する当該駆動モータ１２２の回転数の補正値を求め、当該補正値を加味した回転数で上記駆動モータ１２２を作動させるように、当該駆動モータ１２２を作動させる。

これにより、前記可動筒１１５は、前記駆動軸１１４の熱伸びによる前記可動筒１１５の昇降移動量の誤差が補正されるので、前記アーム１１７〜１１９を揺動させて前記収納ケース１１６を当該可動筒１１５及び前記本体胴１１１の内部から外部へスイング移動させたときに、前記グリッパ装置１２１を目的とする位置に精度よく位置させることができる。

また、前記可動筒１１５が上昇して、前記駆動軸１１４及び前記指標軸１２３が全長にわたってカバーガス２側に位置すると、前記線膨張率の相違から、前記支持板１１３に対して上記指標軸１２３の上端側が変位、すなわち、前記支持板１１３に対する前記ウォーム１２３ａが上下方向に変位し、当該ウォーム１２３ａの上記変位に伴って、前記大径ウォームホイール１２４及び前記小径ウォームホイール１２５が回転し、前記ウォーム１２６を介して前記移動板１２７が上下方向へ移動（変位）し、当該移動板１２７の当該移動量（変位量）を前記変位センサ１２８が計測することにより、前記演算制御装置１２９が、上述と同様に演算処理して前記駆動モータ１２２を作動させるので、前記アーム１１７〜１１９を揺動させて前記収納ケース１１６を当該可動筒１１５及び前記本体胴１１１の外部から内部へスイング移動させたときに、当該収納ケース１１６を当該可動筒１１５の規定の位置に確実に格納することができる。

したがって、本実施形態に係る燃料棒交換装置１００によれば、駆動軸１１４の熱伸びによる位置決め精度の低下を防止することができる。

また、前記出力用ウォーム１２３ａの変位量を前記大径ウォーム１２４から前記小径ウォーム１２５を介して前記入力用ウォーム１２６に伝達させることにより、当該入力用ウォーム１２６を上記出力用ウォーム１２３ａよりも大きく変位させるようにしたので、前記駆動軸１１４と前記指標軸１２３との熱伸び差が小さくても前記移動板１２７の移動量を大きくすることができ、前記変位センサ１２８で確実に計測することができる。

なお、前記指標軸１２３は、前記駆動軸１１４と異なる線膨張係数を有していれば、適用することができるが、前記駆動軸１１４の線膨張係数αｄと前記指標軸１２３の線膨張係数αｉとの差分Δα（＝｜αｄ−αｉ｜）が、５．０（１／℃）以上であると、変位量の計測のさらなる容易化を図ることができるので好ましい。

具体的には、例えば、前記駆動軸１１４の材料にＳＵＳ３０４（線膨張係数αｄ：１７．３（１／℃））を適用した場合には、前記指標軸１２３の材料として、アルミニウム合金（線膨張係数αｉ：２５．０（１／℃））や、鉄（線膨張係数αｉ：１１．７（１／℃））等を適用すると好ましい。

［他の実施形態］
なお、前述した実施形態においては、前記駆動軸１１４よりも長い前記指標軸１２３の上端側を前記支持板１１３の上方に突出させることにより、当該支持板１１３の上面に設けた変位センサ１２８等によって、当該支持板１１３に対する上記指標軸１２３の上端側の変位量を計測するようにしたが、他の実施形態として、例えば、前記駆動軸１１４よりも短い指標軸の上端側の前記支持板１１３に対する変位量を、当該支持板１１３の下面に設けた変位センサ１２８等によって計測するようにすることも可能である。

また、前述した実施形態においては、移動量計測手段として接触式の変位センサ１２８を適用した場合について説明したが、他の実施形態として、例えば、レーザタイプの非接触式の変位センサ等を適用することも可能である。

本発明に係る燃料棒交換装置は、駆動軸の熱伸びによる位置決め精度の低下を防止することができるので、原子力発電所等において極めて有益に利用することができる。

１ナトリウム溶融液
２カバーガス
１００燃料棒交換装置
１１１本体胴
１１２ボールねじ軸
１１３支持板
１１４駆動軸
１１５可動筒
１１６収納ケース
１１７上方アーム
１１８下方アーム
１１９リンクアーム
１２０ガイドレール
１２１グリッパ装置
１２２駆動モータ
１２３指標軸
１２３ａ出力用ウォーム
１２４大径ウォームホイール
１２５小径ウォームホイール
１２６入力用ウォーム
１２７移動板
１２８変位センサ
１２９演算制御装置

Claims

軸方向を上下へ向けるように配設されて正面に開口を有する内部中空の本体胴と、
軸方向を上下へ向けるように前記本体胴の内部に配設されて正面に開口を有する内部中空の可動筒と、
前記可動筒に下端を連結された駆動軸と、
前記駆動軸の上端に連結された支持部材と、
前記支持部材を支持して前記可動筒を前記本体胴の内部で昇降移動させる昇降移動手段と、
軸方向を上下へ向けるように前記可動筒の内部に配設されて下面に開口を有する内部中空の収納ケースと、
前記収納ケースの内部に昇降移動可能に配設されて燃料棒を着脱可能に保持する燃料棒保持手段と、
前記可動筒及び前記本体胴の前記開口を介して当該可動筒及び当該本体胴の内部と外部との間を揺動移動できるように前記収納ケースを支持する揺動支持手段と、
前記可動筒の下降に伴って前記収納ケースを当該可動筒及び前記本体胴の外部へ位置させると共に当該可動筒の上昇に伴って当該収納ケースを当該可動筒及び当該本体胴の内部へ位置させるように当該収納ケースを揺動させる揺動移動手段と、
前記可動筒に下端を連結されて前記駆動軸と異なる線膨張率を有する指標軸と、
前記支持部材に対する前記指標軸の上端側の変位量を計測する変位量計測手段と、
前記変位量計測手段からの情報に基づいて、前記駆動軸の熱伸び量を算出し、当該熱伸び量に対応して、前記昇降移動手段による前記可動筒の昇降移動量を補正する演算制御手段と
を備えていることを特徴とする燃料棒交換装置。
請求項１に記載の燃料棒交換装置において、
前記変位量計測手段が、
前記指標軸の上端側に設けられた出力用ウォームと、
前記出力用ウォームに噛み合う大径ウォームホイールと、
前記大径ウォームホイールに噛み合い当該大径ウォームホイールよりも歯数の少ない小径ウォームホイールと、
軸方向に移動可能に支持されて前記小径ウォームホイールに噛み合う入力用ウォームと、前記入力用ウォームに設けられた検知部材と、
前記支持部材に設けられて前記検知部材の移動量を計測する移動量計測手段と
を備えていることを特徴とする燃料棒交換装置。