JP2013036956A - 制御棒駆動機構交換装置及び交換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】制御棒駆動機構の取付け及び取外し時間を短縮化する制御棒駆動機構交換装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、沸騰水型原子炉のペデスタル２内の周方向に走行可能な駆動装置６と、駆動装置６に一端が取り付けられ、伸縮して制御棒駆動機構４に接近可能な伸縮アーム７と、伸縮アーム７の他端に取り付けられ、制御棒駆動機構４を制御棒駆動機構ハウジング３に対して取付け及び取外し可能とする制御棒駆動機構着脱機１２とを備える。制御棒駆動機構着脱機１２は、制御棒駆動機構４を上下方向に移動させる上下駆動機構９と、制御棒駆動機構着脱機１２を、軸を中心として回転させる回転駆動機構８と、制御棒駆動機構４を取り付けるための取付ボルトを着脱可能とする着脱機構とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、沸騰水型原子炉の制御棒駆動機構（以下、「ＣＲＤ(Control Rod Driving Mechanism)」ともいう）を取り付けたり、あるいは取り外したりする制御棒駆動機構交換装置及び交換方法に関する。

一般に、制御棒駆動機構（ＣＲＤ）交換装置を備えた取扱装置は、ＣＲＤハウジングに対してＣＲＤを取り付けたり、あるいは取り外したりするとともに、ＣＲＤをペデスタル内に搬入したり、あるいはペデスタル外に搬出したりする装置である。

具体的に、上記ＣＲＤ取扱装置は、図６に示すようにペデスタル２の内周面に敷設された環状のレール５と、このレール５上に設置されたプラットホーム１８と、このプラットホーム１８上に設置されたＣＲＤ交換機１９と、このＣＲＤ交換機１９に搭載されたＣＲＤボルト着脱機台車２１と、このＣＲＤボルト着脱機台車２１に搭載されたＣＲＤボルト着脱機２０と、ＣＲＤ４をペデスタル２の内外に搬入又は搬出するＣＲＤカート１５などを備えている。

このような従来のＣＲＤ取扱装置では、プラットホーム１８上をＣＲＤ交換機１９が径方向に移動することで、このＣＲＤ交換機１９に搭載されたＣＲＤボルト着脱機２０がＣＲＤ４にアクセスしてＣＲＤ４のボルトを着脱することで、ＣＲＤハウジング３に対してＣＲＤ４を取り外したり、あるいは取り付けたりしている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−５１０９３号公報

ところで、上述した従来のＣＲＤ取扱装置では、作業員がプラットホーム１８上で常時監視しながら作業を行う必要があり、ＣＲＤ４を取り外す際にＣＲＤハウジング３内に残っている汚染水が漏れ出るために被曝してしまうという可能性があった。

また、従来のＣＲＤ取扱装置は、ＣＲＤ４の取付け及び取外し時に扱う装置の種類が多く、作業ステップ数が増えるため、ＣＲＤ４の取付け及び取外し時間が長くなるという問題があった。

本発明の実施形態が解決しようとする課題は、ＣＲＤの取付け及び取外し時間を短縮化する制御棒駆動機構交換装置及び交換方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係る制御棒駆動機構交換装置は、ペデスタル内の周方向に走行可能な駆動装置と、前記駆動装置に一端が取り付けられ、伸縮して制御棒駆動機構に接近可能な伸縮アームと、前記伸縮アームの他端に取り付けられ、前記制御棒駆動機構を制御棒駆動機構ハウジングに対して取付け及び取外し可能とする制御棒駆動機構着脱機とを備え、前記制御棒駆動機構着脱機は、前記制御棒駆動機構を上下方向に移動させる上下駆動機構と、前記制御棒駆動機構着脱機を、軸を中心として回転させる回転駆動機構と、前記制御棒駆動機構を取り付けるための取付ボルトを着脱可能とする着脱機構と、を有することを特徴とする。

また、本発明の実施形態に係る制御棒駆動機構交換装置は、沸騰水型原子炉のペデスタル内の周方向に走行可能な駆動装置と、前記駆動装置に一端が取り付けられ、伸縮して制御棒駆動機構に接近可能な伸縮アームと、前記伸縮アームの他端に取り付けられ、前記制御棒駆動機構を制御棒駆動機構ハウジングに対して取付け及び取外し可能とする制御棒駆動機構着脱機とを備え、前記制御棒駆動機構着脱機は、前記制御棒駆動機構着脱機を、軸を中心として回転させる回転駆動機構と、前記制御棒駆動機構を取り付けるための取付ボルトを着脱可能とする着脱機構とを有し、前記駆動装置に、前記制御棒駆動機構を上下方向に移動させる上下駆動機構を設けたことを特徴とする。

本発明の実施形態に係る制御棒駆動機構交換方法は、ペデスタル内の周方向に駆動装置が走行する走行ステップと、前記駆動装置に設けられた伸縮アームが伸縮して制御棒駆動機構に接近可能な接近ステップと、前記制御棒駆動機構を制御棒駆動機構ハウジングに対して取付け及び取外し可能とする制御棒駆動機構着脱ステップとを備え、前記制御棒駆動機構着脱ステップは、前記制御棒駆動機構を上下方向に移動させる上下駆動ステップと、前記制御棒駆動機構着脱機を、軸を中心として回転させる回転駆動ステップと、前記制御棒駆動機構を前記制御棒駆動機構ハウジングに対して取り付けるための取付ボルトを着脱可能とする着脱ステップと、を有することを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、ＣＲＤの取付け及び取外し時間を短縮化することが可能となる。

本発明に係る制御棒駆動機構交換装置の第１実施形態を示す部分断面立面図である。 図１のＣＲＤ着脱機を示す拡大図である。 図１においてＣＲＤを搬出入する状態を示す部分断面立面図である。 本発明に係る制御棒駆動機構交換装置の第２実施形態を示す部分断面立面図である。 本発明に係る制御棒駆動機構交換装置の第３実施形態を示す部分断面立面図である。 従来の制御棒駆動機構取扱装置を示す部分断面立面図である。

以下に、本発明に係る制御棒駆動機構交換装置の各実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明に係る制御棒駆動機構交換装置の第１実施形態を示す部分断面立面図である。図２は図１のＣＲＤ着脱機を示す拡大図である。図３は図１においてＣＲＤを搬出入する状態を示す部分断面立面図である。なお、以下の各実施形態では、従来の構成と同一又は対応する部分に同一の符号を付して説明する。

図１に示す原子炉圧力容器１の底部には、ＣＲＤハウジング３が１本だけ図示しているが、実際には複数本設けられている。ペデスタル２は、大型円筒形に形成され、その内部は円筒形のペデスタル空間２ａが形成されている。ＣＲＤハウジング３の下部には、ＣＲＤ４が取り付けられている。

ペデスタル２の内周面には、環状のレール５が敷設され、このレール５に本実施形態のＣＲＤ交換装置が図示しない駆動車輪により走行可能に取り付けられている。本実施形態のＣＲＤ交換装置は、駆動装置６と、伸縮アームとしての多関節アーム７と、ＣＲＤ着脱機１２とを備えている。

駆動装置６は、駆動車輪が取り付けられ、この駆動車輪を駆動モータなどの駆動源で回転駆動することにより環状のレール５に沿って走行する。駆動装置６は、例えば遠隔操作により駆動及び停止が可能である。

多関節アーム７は、一端が駆動装置６に取り付けられ、他端にＣＲＤ着脱機１２が取り付けられている。多関節アーム７は、関節部分に図示しない駆動機構が装備され、この駆動機構が駆動することにより、伸縮可能となる。また、この駆動機構は、駆動装置６と同様に遠隔操作により駆動及び停止が可能である。

ＣＲＤ着脱機１２は、図２に示すように上下駆動機構９と、回転駆動機構８と、ガイド部１０と、着脱機構としての自動レンチ１１とを備えている。

上下駆動機構９は、ＣＲＤ４を上下に移動させるために用いられる。回転駆動機構８は、ＣＲＤ着脱機１２を、軸を中心として回転させ、ＣＲＤ着脱機１２をＣＲＤ４に接合したときに周方向における相対位置を規定する。

ガイド部１０は、ＣＲＤ着脱機１２をＣＲＤ４に接合したとき、上下駆動機構９を駆動してＣＲＤ４を上下に移動させる際のガイドとなる。ガイド部１０は、ＣＲＤ着脱機１２の筒部１２aの径方向に移動可能に取り付けられている。そのため、ＣＲＤ４をＣＲＤ着脱機１２に接合する場合には、ガイド部１０が開き、接合後は図２に示すように閉じてＣＲＤ４を支持し、上下に移動させる際のガイドとなる。

なお、ガイド部１０は、径方向に移動可能とする以外に、筒部１２aの内周を中心として外側に開閉可能としてもよい。また、ガイド部１０は、図示しない駆動機構を駆動することにより、開閉可能であり、遠隔操作により駆動及び停止が可能である。

自動レンチ１１は、取付ボルト１４をＣＲＤ４に取り付けたり、あるいは取り外したりするために用いる。具体的には、自動レンチ１１は、取付ボルト１４のボルト頭の凹部に嵌合して取付ボルト１４を正方向又は逆方向に回転させる。これにより、自動レンチ１１は、ＣＲＤ４及びＣＲＤハウジング３に対して取付ボルト１４を取り付けたり、あるいは取り外したりする。その結果、ＣＲＤ４は、ＣＲＤハウジング３に対して着脱可能となる。

ＣＲＤカート１５は、ＣＲＤ搬出入口１３を通して例えば図示しない補修室との間を往復移動し、図３に示すようにＣＲＤ４をペデスタル２内外に搬出入する。

次に、本実施形態の作用を説明する。

なお、図１及び図２におけるＣＲＤ着脱機１２は、ＣＲＤ４をＣＲＤハウジング３に取り付ける状態を示している。

図１に示すように、まず、駆動装置６の駆動スイッチを遠隔操作によりオンにすると、ペデスタル２の内周面に敷設されたレール５に沿って駆動装置６が周方向に走行する。次いで、多関節アーム７の関節部分に設けられた駆動機構のスイッチを遠隔操作によりオンにして駆動する。すると、多関節アーム７が伸縮してＣＲＤ着脱機１２を任意のＣＲＤ４にアクセスすることができる。

ここで、本実施形態では、コンピュータにＣＲＤ４の番地（多数のＣＲＤ４の設置位置）を予め記録するとともに、ＣＲＤ４の取付け及び取外し順序をプログラムに記録しておくことで、該当するＣＲＤ４に自動的にアクセスすることが可能となっている。

ＣＲＤ４の取付方法について説明する。

まず、図３に示すようにペデスタル２外からＣＲＤ搬出入口１３を通してＣＲＤカート１５により搬入されてきたＣＲＤ４をＣＲＤ着脱機１２が受け取る。ＣＲＤ着脱機１２は、ＣＲＤ４を受け取るとき、ガイド部１０が径方向に開いており、ＣＲＤ４を受け取った後は、図３のように閉じる。

そして、ＣＲＤ着脱機１２は、ＣＲＤ４の取付け順序を記録したプログラムに従って上述した駆動装置６及び多関節アーム７を用いて取付対象であるＣＲＤハウジング３にアクセスし、ＣＲＤハウジング３内にＣＲＤ４を挿入する。この場合、回転駆動機構８によりＣＲＤハウジング３とＣＲＤ４との相対周方向位置を合わせる。

そして、上下駆動機構９を駆動することにより、ＣＲＤ４をＣＲＤハウジング３に押付ける。次いで、自動レンチ１１を回転駆動させ、ＣＲＤ４及びＣＲＤハウジング３に取付ボルト１４を締結することにより、ＣＲＤ４のＣＲＤハウジング３への取付けが完了する。

なお、ＣＲＤ４及びＣＲＤハウジング３には、相対するフランジの周方向における同一の位置にそれぞれ同一径の取付ねじ孔が形成されている。これらの取付ねじ孔に取付ボルト１４を締結することで、ＣＲＤハウジング３にＣＲＤ４が取り付けられる。

次に、ＣＲＤ４の取外し方法について説明する。

まず、ＣＲＤ４の取外し順序を記録したプログラムに従ってＣＲＤ着脱機１２を上述した駆動装置６及び多関節アーム７を用いて取外し対象であるＣＲＤ４にアクセスさせる。次いで、回転駆動機構８を駆動することにより自動レンチ１１を取外すべき取付ボルト１４の位置に合わせる。そして、自動レンチ１１を回転駆動させることにより、取付ボルト１４を緩める。

その後、ＣＲＤハウジング３からＣＲＤ４を抜き出し、このＣＲＤ４を図３に示すようにＣＲＤカート１５に受け渡すことでＣＲＤ４の取外しが完了する。ここで、ＣＲＤ４をＣＲＤカート１５に受け渡すとき、ガイド部１０は径方向に開いている。次に、ＣＲＤ４を載せたＣＲＤカート１５を、ＣＲＤ搬出入口１３を通してペデスタル２外に移動し、図示しない補修室にＣＲＤ４を搬送する。

このように本実施形態によれば、多関節アーム７を伸縮させてＣＲＤ着脱機１２をＣＲＤ４に接近可能としたことにより、従来のＣＲＤ取付け及び取外しシステムにおけるプラットホームが不要になり、ＣＲＤ４の取付け及び取外し時に扱う装置の種類が低減されるため、工程の短縮化が図れ、ＣＲＤ４の取付け及び取外し時間を短縮化することが可能となる。

また、本実施形態によれば、ＣＲＤ４の取付け及び取外しを自動的に行うことにより、ＣＲＤ４の交換時における被曝を低減することができる。

（第２実施形態）
図４は本発明に係る制御棒駆動機構交換装置の第２実施形態を示す部分断面立面図である。

本実施形態では、図４に示すようにペデスタル２下部に、取り外した後のＣＲＤ４を保管するための保管部２２が設置されている。

したがって、本実施形態では、ＣＲＤ着脱機１２により取り外したＣＲＤ４を保管部２２に順次保管しておき、ＣＲＤカート１５にまとめて載せて搬出することが可能となる。

このように本実施形態によれば、取り外したＣＲＤ４を保管部２２に保管しておくことにより、後にまとめて搬出することで、クリティカル工程から外し、プラント全体の定期検査期間を短縮することが可能となる。

（第３実施形態）
図５は本発明に係る制御棒駆動機構交換装置の第３実施形態を示す部分断面立面図である。

図５に示すように、本実施形態の駆動装置１７は、前記第１実施形態の駆動装置６と同様に駆動車輪が取り付けられ、この駆動車輪を駆動モータなどの駆動源で回転駆動することにより環状のレール５に沿って走行する。駆動装置１７は、駆動装置６と同様に、例えば遠隔操作により駆動及び停止が可能である。

ところで、本実施形態の駆動装置１７は、多関節アーム７の一端を上下動させる上下駆動機構を備えている。

このように本実施形態によれば、駆動装置１７は、多関節アーム７の一端を上下動させる上下駆動機構を備えていることにより、ＣＲＤ着脱機１２に上下駆動機構を装備する必要がなくなるため、軽量化が図れ、ＣＲＤ４に容易にアクセスすることが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、上記各実施形態では、伸縮アームとして多関節アーム７を用いた例について説明したが、これに限らず、伸縮してＣＲＤ４に接近可能なものであればよい。

１…原子炉圧力容器、２…ペデスタル、３…ＣＲＤハウジング、４…ＣＲＤ、５…レール、６…駆動装置、７…多関節アーム（伸縮アーム）、８…回転駆動機構、９…上下駆動機構、１０…ガイド部、１１…自動レンチ（着脱機構）、１２…ＣＲＤ着脱機、１３…ＣＲＤ搬出入口、１４…取付ボルト、１５…ＣＲＤカート、１７…駆動装置、１８…プラットホーム、１９…ＣＲＤ交換機、２０…ＣＲＤボルト着脱機、２１…ＣＲＤボルト着脱機台車、２２…保管部

Claims (4)

1. 沸騰水型原子炉のペデスタル内の周方向に走行可能な駆動装置と、
   前記駆動装置に一端が取り付けられ、伸縮して制御棒駆動機構に接近可能な伸縮アームと、
   前記伸縮アームの他端に取り付けられ、前記制御棒駆動機構を制御棒駆動機構ハウジングに対して取付け及び取外し可能とする制御棒駆動機構着脱機とを備え、
   前記制御棒駆動機構着脱機は、
   前記制御棒駆動機構を上下方向に移動させる上下駆動機構と、
   前記制御棒駆動機構着脱機を、軸を中心として回転させる回転駆動機構と、
   前記制御棒駆動機構を取り付けるための取付ボルトを着脱可能とする着脱機構と、
   を有することを特徴とする制御棒駆動機構交換装置。
2. 前記ペデスタルの下部に、前記制御棒駆動機構ハウジングから取り外した前記制御棒駆動機構を保管する保管部を設置したことを特徴とする制御棒駆動機構交換装置。
3. 沸騰水型原子炉のペデスタル内の周方向に走行可能な駆動装置と、
   前記駆動装置に一端が取り付けられ、伸縮して制御棒駆動機構に接近可能な伸縮アームと、
   前記伸縮アームの他端に取り付けられ、前記制御棒駆動機構を制御棒駆動機構ハウジングに対して取付け及び取外し可能とする制御棒駆動機構着脱機とを備え、
   前記制御棒駆動機構着脱機は、
   前記制御棒駆動機構着脱機を、軸を中心として回転させる回転駆動機構と、
   前記制御棒駆動機構を取り付けるための取付ボルトを着脱可能とする着脱機構とを有し、
   前記駆動装置に、前記制御棒駆動機構を上下方向に移動させる上下駆動機構を設けたことを特徴とする制御棒駆動機構交換装置。
4. ペデスタル内の周方向に駆動装置が走行する走行ステップと、
   前記駆動装置に設けられた伸縮アームが伸縮して制御棒駆動機構に接近可能な接近ステップと、
   前記制御棒駆動機構を制御棒駆動機構ハウジングに対して取付け及び取外し可能とする制御棒駆動機構着脱ステップとを備え、
   前記制御棒駆動機構着脱ステップは、
   前記制御棒駆動機構を上下方向に移動させる上下駆動ステップと、
   前記制御棒駆動機構着脱機を、軸を中心として回転させる回転駆動ステップと、
   前記制御棒駆動機構を前記制御棒駆動機構ハウジングに対して取り付けるための取付ボルトを着脱可能とする着脱ステップと、
   を有することを特徴とする制御棒駆動機構交換方法。

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