JP2014109527A - 仮設揚重設備 - Google Patents

Abstract

【課題】設置を容易に行うこと。
【解決手段】原子力プラントにおける燃料が収容されるプールの水面に対して浮遊する浮体２と、浮体２に設置されてプール内に昇降自在に構成された昇降装置３と、昇降装置３により昇降される作業装置４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、原子力プラントにおいて適用される仮設揚重設備に関する。

従来、例えば、特許文献１には、原子力プラントにおいて炉内構造物を搬出するため、原子炉格納容器の天井部に揚重設備を架設することが示されている。また、特許文献１には、原子炉格納容器内に設けられて炉内構造物を吊り上げるポーラクレーンが示されている。また、原子炉格納容器は、その内部の原子炉キャビティの上部に、燃料取替クレーンが設置されている。特許文献２には、プール水面に浮いて水面上に張設されたワイヤによって移動可能なクレーンが示されている。また、特許文献２には、従来の使用済燃料ピットクレーンが示されている。

特開平１１−８４０５２号公報 実開昭６０−１６７０８８号公報

例えば、地震などの事故により、上述したポーラクレーンや燃料取替クレーンが破損などして使用できなくなった場合、当該ポーラクレーンや燃料取替クレーンを撤去して新たなポーラクレーンや燃料取替クレーンを設置することは手間がかかり多くの作業時間を要することになる。また、上述した揚重設備を設けることも考えられるが、この揚重設備は、原子炉格納容器の天井部に仮開口を形成しなければならず、原子炉に燃料が格納されている状態では適用することが困難である。

本発明は上述した課題を解決するものであり、設置を容易に行うことのできる仮設揚重設備を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の仮設揚重設備は、原子力プラントにおける燃料が収容されるプールの水面に対して浮遊する浮体と、前記浮体に設置されて前記プール内に昇降自在に構成された昇降装置と、前記昇降装置により昇降される作業装置と、を備えることを特徴とする。

この仮設揚重設備によれば、浮体をプールの水面に浮遊させるだけで、昇降装置および作業装置を容易に設置することができ、これら昇降装置および作業装置により燃料の揚重などを行うことができる。

また、本発明の仮設揚重設備は、前記浮体に設置されて前記昇降装置を水平移動させる水平移動装置を備えることを特徴とする。

この仮設揚重設備によれば、水平移動装置により昇降装置を水平移動させることで、燃料の揚重などの作業性を向上することができる。

また、本発明の仮設揚重設備は、前記浮体に設置されて前記昇降装置を水平方向で回転移動させる回転移動装置を備えることを特徴とする。

この仮設揚重設備によれば、回転移動装置により昇降装置を水平方向で回転移動させることで、燃料の揚重などの作業性を向上することができる。

また、本発明の仮設揚重設備は、前記浮体を前記プールの壁面に対して支持する支持装置を備えることを特徴とする。

この仮設揚重設備によれば、昇降装置による揚重の反力をプールの壁面に持たせるため、負荷能力を向上させて安定した揚重などが可能になり、燃料の揚重などの作業性を向上することができる。

また、本発明の仮設揚重設備は、前記浮体を前記プールの水面上で移動させる移動装置を備えることを特徴とする。

この仮設揚重設備によれば、移動装置により浮体をプールの水面上で移動させることで、浮体ごと燃料の上方に移動して燃料の揚重などの作業性を向上することができる。

本発明によれば、原子力プラントにおける燃料が収容されるプールの水面に浮遊させるだけでよく設置を容易に行うことができる。

図１は、本発明の実施形態に係る仮設揚重設備の概略図である。 図２は、本発明の実施形態に係る他の仮設揚重設備の概略図である。 図３は、原子力発電プラントを示す概略構成図である。 図４は、原子炉格納容器を示す概略図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

本実施形態の燃料貯蔵設備は、原子力発電プラント（原子力プラント）において適用される。図３は、原子力発電プラントを示す概略構成図であり、図４は、原子炉格納容器を示す概略図である。

本実施形態において、原子力発電プラントは、例えば、図３に示すように、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）１１２が適用される。加圧水型原子炉１１２は、軽水を原子炉冷却材および中性子減速材として使用し、一次系全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器１１３に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する。

この加圧水型原子炉１１２を有する原子力発電プラントにおいて、原子炉格納容器１１１の内部に、加圧水型原子炉１１２および蒸気発生器１１３が格納されている。加圧水型原子炉１１２と蒸気発生器１１３とは、冷却水配管１１４，１１５を介して連結されている。冷却水配管１１４は、加圧器１１６が設けられ、冷却水配管１１５は、冷却水ポンプ１１７が設けられている。この場合、減速材および一次冷却水として軽水を用い、炉心部における一次冷却水の沸騰を抑制するために、一次冷却系統は加圧器１１６により１６０気圧程度の高圧状態を維持するように制御している。従って、加圧水型原子炉１１２にて、燃料として低濃縮ウランまたはＭＯＸにより一次冷却水として軽水が加熱され、高温の一次冷却水が加圧器１１６により所定の高圧に維持された状態で冷却水配管１１４を通して蒸気発生器１１３に送られる。この蒸気発生器１１３では、高圧高温の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われ、冷やされた一次冷却水は冷却水配管１１５を通して加圧水型原子炉１１２に戻される。

蒸気発生器１１３は、原子炉格納容器１１１の外部に設けられたタービン１２０および復水器１２１と冷却水配管１２２，１２３を介して連結されており、冷却水配管１２３に給水ポンプ１２４が設けられている。また、タービン１２０は、発電機１２５が接続され、復水器１２１は、冷却水（例えば、海水）を給排する取水管１２６および排水管１２７が連結されている。従って、蒸気発生器１１３にて、高圧高温の一次冷却水と熱交換を行って生成された蒸気は、冷却水配管１２２を通してタービン１２０に送られ、この蒸気によりタービン１２０を駆動して発電機１２５により発電を行う。タービン１２０を駆動した蒸気は、復水器１２１で冷却された後、冷却水配管１２３を通して蒸気発生器１１３に戻される。

このように構成された原子力発電プラントにおいて、図３に示すように、上述した加圧水型原子炉１１２、蒸気発生器１１３、加圧器１１６などは、原子炉格納容器１１１の内部に収容されている。そして、図４に示すように、原子炉格納容器１１１は、その内部のオペレーションフロア１１１ａよりも下に凹設されたキャビティ１１１ｂの底部に加圧水型原子炉１１２が挿入されている。また、原子炉格納容器１１１は、オペレーションフロア１１１ａであってキャビティ１１１ｂの上部に、加圧水型原子炉１１２内の燃料１３２（図３参照）を取り替えるための燃料取替クレーン１１８が設置されている。また、原子炉格納容器１１１は、その上部に、原子炉格納容器１１１内における作業に使用するポーラクレーン１１９が設置されている。原子炉格納容器１１１内における作業としては、例えば、加圧水型原子炉１１２内の燃料１３２を取り替えるために、加圧水型原子炉１１２の容器蓋の開閉移動や、加圧水型原子炉１１２の容器本体内の炉内構造物の移動などがある。なお、燃料取替クレーン１１８を用いて加圧水型原子炉１１２内の燃料１３２を取り替える際、ポーラクレーン１１９を用いて加圧水型原子炉１１２の容器蓋の開閉移動や、加圧水型原子炉１１２の容器本体内の炉内構造物の移動を行う際、キャビティ１１１ｂは、その内部が冷却水で満たされプールとして構成される。

また、原子炉格納容器１１１に隣接して燃料取扱建屋１３０が設置され、この燃料取扱建屋１３０に燃料貯蔵設備が設けられている。

燃料貯蔵設備は、燃料ピット１３１を有している。燃料ピット１３１は、コンクリート製で床面および内壁面がステンレス製のライニング板で防水被覆され、その内部が冷却水で満たされプールとして構成される。この燃料ピット１３１は、その内部に、加圧水型原子炉１１２で使用された使用済または未使用の燃料１３２（図３参照）が一時的に貯蔵される。図には明示しないが、燃料１３２は、複数の燃料棒が支持格子により纏められた状態で支持された燃料集合体として構成されている。この燃料１３２は、燃料ピット１３１の床面に載置された燃料貯蔵ラックに上方から挿入して収容される。そして、この燃料貯蔵設備では、燃料１３２は、燃料ピット１３１の水中で燃料棒の崩壊熱が除去されて冷却されるとともに、燃料棒から放射される放射線が水によって遮蔽されながら貯蔵される。また、燃料貯蔵設備は、燃料ピット１３１の上部に、燃料貯蔵ラック内の燃料１３２（図３参照）を取り替えるための燃料取替クレーン１３３が設置されている。

このような原子力発電プラントにて、地震などの事故により、上述した燃料取替クレーン１１８，１３３やポーラクレーン１１９が破損などして使用できなくなった場合、燃料１３２の取り扱いが困難となる。そこで、本実施形態は、燃料１３２の取り扱いを行う仮設揚重設備を提供する。

図１は、本実施形態に係る仮設揚重設備の概略図である。図１に示すように、仮設揚重設備１は、浮体２と、昇降装置３と、作業装置４とを含み構成されている。

浮体２は、上述したキャビティ１１１ｂや燃料ピット１３１のように燃料１３２が収容されるプールの水面に対して浮遊するものである。浮体２は、鋼板により形成され、底部２ａ、および底部２ａの周縁を囲むように立設された側壁２ｂを備えている。なお、図１に示す浮体２は、後述する昇降装置３のマスト３ａをプールの水中に出し入れするため、底部２ａに側壁２ｂで囲まれた開口部２ｃが形成されている。

昇降装置３は、浮体２に設置されてプール内に昇降自在に構成されている。具体的に、昇降装置３は、浮体２の底部２ａに固定される架台５に対し、上下方向に伸縮可能に構成されたテレスコピック型のマスト３ａが支持されている。マスト３ａは、浮体２の開口部２ｃに挿入され、プールの水中に出し入れされる。また、昇降装置３は、マスト３ａの伸縮を駆動するマスト駆動部３ｂを有しており、当該マスト駆動部３ｂが架台５に支持される。

作業装置４は、昇降装置３により昇降されるもので、マスト３ａの下端に取り付けられる。作業装置４は、各種作業を行うマニピュレータを有し、例えば、地震などの事故時において、燃料１３２にアクセスできるようにプール内に落下した瓦礫を回収したり、燃料１３２を回収したりするための把持機構または吸引機構や、燃料１３２にアクセスできるようにプール内に落下した瓦礫を切断や切削したり、燃料１３２を切断や切削したりするための加工機構や、燃料１３２を収容する燃料キャニスタ（図示せず）の蓋を開閉したり、蓋を取ったりするための把持機構や、作業を撮影するためのカメラなどの撮像機能などを備える。なお、取り扱う燃料１３２は、破損（溶融を含む）燃料および非破損燃料を想定する。作業装置４への電源供給や駆動信号の出入力は、作業装置駆動部４ａにより行われ、この作業装置駆動部４ａはマスト駆動部３ｂとともに設けられている。また、作業装置駆動部４ａから作業装置４への電源供給や駆動信号の出入力は、マスト３ａ内に挿通されるケーブル（図示せず）により行われる。

また、仮設揚重設備１は、昇降装置３を水平移動させる水平移動装置６を備える。水平移動装置６は、図１に示すように、架台５に水平配置されたレール６ａを有し、このレール６ａに対して昇降装置３のマスト駆動部３ｂが滑車６ｂにより水平移動可能に設けられている。滑車６ｂの駆動は、モータなどの滑車駆動部６ｃにより行われ、この滑車駆動部６ｃはマスト駆動部３ｂとともに設けられている。

また、仮設揚重設備１は、昇降装置３を水平方向で回転移動させる回転移動装置７を備える。回転移動装置７は、マスト３ａを回転させるモータなどからなり、マスト駆動部３ｂとともに設けられている。

また、仮設揚重設備１は、浮体２をプールの壁面８に対して支持する支持装置９を備える。支持装置９は、例えば、浮体２に設けられたネジ棒９ａとナット９ｂとを有して、ネジ棒９ａとナット９ｂとの相対回転によりネジ棒９ａが水平方向に移動することで、浮体２の側壁２ｂと壁面８との間に梁状に設置されるように構成される。この支持装置９は、浮体２の相反する水平方向に設置されることで、浮体２をプールの壁面８に対して支持する。または、支持装置９は、浮体２側とプールの壁面８側とに連結される棒状体であってもよい。

また、仮設揚重設備１は、浮体２をプールの水面上で移動させる移動装置１０を備える。移動装置１０は、例えば、浮体２に設けられたスクリュー１０ａと舵１０ｂと、これらを駆動する移動装置駆動部１０ｃとを有したものである。または、移動装置１０は、図には明示しないが、浮体２に設けられた送風手段と舵と、これらを駆動する移動装置駆動部とを有したものであってもよい。

図２は、本実施形態に係る他の仮設揚重設備の概略図である。図２に示す仮設揚重設備１１は、浮体１２と、昇降装置１３と、作業装置１４とを含み構成されている。

浮体１２は、上述したキャビティ１１１ｂや燃料ピット１３１のように燃料１３２が収容されるプールの水面に対して浮遊するものである。浮体１２は、鋼板により形成され、底部１２ａ、および底部１２ａの周縁を囲むように立設された側壁１２ｂを備えている。

昇降装置１３は、浮体１２に設置されてプール内に昇降自在に構成されている。具体的に、昇降装置１３は、浮体１２の底部１２ａに固定されるクレーンをなす。

作業装置１４は、昇降装置１３により昇降されるもので、クレーンにより昇降するワイヤ１３ａの先端に取り付けられる。作業装置１４は、各種作業を行うマニピュレータを有し、例えば、地震などの事故時において、燃料１３２にアクセスできるようにプール内に落下した瓦礫を回収したり、燃料１３２を回収したりするための把持機構または吸引機構や、燃料１３２にアクセスできるようにプール内に落下した瓦礫を切断や切削したり、燃料１３２を切断や切削したりするための加工機構や、燃料１３２を収容する燃料キャニスタ（図示せず）の蓋を開閉したり、蓋を取ったりするための把持機構や、作業を撮影するためのカメラなどの撮像機能などを備える。なお、取り扱う燃料１３２は、破損（溶融を含む）燃料および非破損燃料を想定する。作業装置１４への電源供給や駆動信号の出入力は、作業装置駆動部１４ａにより行われ、この作業装置駆動部１４ａはクレーンを駆動するクレーン駆動部１３ｂとともに設けられている。また、作業装置駆動部１４ａから作業装置１４への電源供給や駆動信号の出入力は、クレーンのワイヤ１３ａに沿って配置されるケーブル（図示せず）により行われる。

また、仮設揚重設備１１は、昇降装置１３を水平移動させる水平移動装置１６を備える。水平移動装置１６は、図２に示すように、クレーンのアーム１３ｃの揺動により行われる。

また、仮設揚重設備１１は、昇降装置１３を水平方向で回転移動させる回転移動装置１７を備える。回転移動装置１７は、クレーンのアーム１３ｃを支持する回転支持台１３ｄと、この回転支持台１３ｄを回転させるモータなどからなる。

また、仮設揚重設備１１は、浮体１２をプールの壁面８に対して支持する支持装置１９を備える。支持装置１９は、例えば、浮体１２に設けられたネジ棒１９ａとナット１９ｂとを有して、ネジ棒１９ａとナット１９ｂとの相対回転によりネジ棒１９ａが水平方向に移動することで、浮体１２の側壁１２ｂと壁面８との間に梁状に設置されるように構成される。この支持装置１９は、浮体１２側とプールの壁面８側とに連結される。または、支持装置１９は、浮体１２の相反する水平方向に設置されることで、浮体１２をプールの壁面８に対して支持するものであってもよい。

また、仮設揚重設備１１は、浮体１２をプールの水面上で移動させる移動装置２０を備える。移動装置２０は、例えば、浮体１２に設けられたスクリュー２０ａと舵２０ｂと、これらを駆動する移動装置駆動部２０ｃとを有したものである。または、移動装置２０は、図には明示しないが、浮体１２に設けられた送風手段と舵と、これらを駆動する移動装置駆動部とを有したものであってもよい。

なお、上述した仮設揚重設備１，１１について、それぞれの構成をともに備えていてもよい。

このように、本実施形態の仮設揚重設備１，１１は、原子力プラントにおける燃料１３２が収容されるプール（キャビティ１１１ｂ，燃料ピット１３１）の水面に対して浮遊する浮体２，１２と、浮体２，１２に設置されてプール内に昇降自在に構成された昇降装置３，１３と、昇降装置３，１３により昇降される作業装置４，１４と、を備える。

この仮設揚重設備１，１１によれば、浮体２，１２をプールの水面に浮遊させるだけで、昇降装置３，１３および作業装置４，１４を容易に設置することができ、これら昇降装置３，１３および作業装置４，１４により燃料１３２の揚重などを行うことができる。

また、本実施形態の仮設揚重設備１，１１は、浮体２，１２に設置されて昇降装置３，１３を水平移動させる水平移動装置６，１６を備える。

この仮設揚重設備１，１１によれば、水平移動装置６，１６により昇降装置３，１３を水平移動させることで、燃料１３２の揚重などの作業性を向上することができる。

また、本実施形態の仮設揚重設備１，１１は、浮体２，１２に設置されて昇降装置３，１３を水平方向で回転移動させる回転移動装置７，１７を備える。

この仮設揚重設備１，１１によれば、回転移動装置７，１７により昇降装置３，１３を水平方向で回転移動させることで、燃料１３２の揚重などの作業性を向上することができる。

また、本実施形態の仮設揚重設備１，１１は、浮体２，１２をプールの壁面８に対して支持する支持装置９，１９を備える。

この仮設揚重設備１，１１によれば、昇降装置３，１３による揚重の反力をプールの壁面８に持たせるため、負荷能力を向上させて安定した揚重などが可能になり、燃料１３２の揚重などの作業性を向上することができる。

また、本実施形態の仮設揚重設備１，１１は、浮体２，１２をプールの水面上で移動させる移動装置１０，２０を備える。

この仮設揚重設備１，１１によれば、移動装置１０，２０により浮体２，１２をプールの水面上で移動させることで、浮体２，１２ごと燃料１３２の上方に移動して燃料１３２の揚重などの作業性を向上することができる。

なお、本実施形態において、原子力プラントは、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）として説明したが、その他の原子力プラントとして沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）がある。この沸騰水型原子炉においても、燃料をプールの水中にて冷却するため、上述した仮設揚重設備１，１１を適用することが可能である。

１ 仮設揚重設備
２ 浮体
２ａ 底部
２ｂ 側壁
２ｃ 開口部
３ 昇降装置
３ａ マスト
３ｂ マスト駆動部
４ 作業装置
４ａ 作業装置駆動部
５ 架台
６ 水平移動装置
６ａ レール
６ｂ 滑車
６ｃ 滑車駆動部
７ 回転移動装置
８ 壁面
９ 支持装置
９ａ ネジ棒
９ｂ ナット
１０ 移動装置
１０ａ スクリュー
１０ｂ 舵
１０ｃ 移動装置駆動部
１１ 仮設揚重設備
１２ 浮体
１２ａ 底部
１２ｂ 側壁
１３ 昇降装置
１３ａ ワイヤ
１３ｂ クレーン駆動部
１３ｃ アーム
１３ｄ 回転支持台
１４ 作業装置
１４ａ 作業装置駆動部
１６ 水平移動装置
１７ 回転移動装置
１９ 支持装置
１９ａ ネジ棒
１９ｂ ナット
２０ 移動装置
２０ａ スクリュー
２０ｂ 舵
２０ｃ 移動装置駆動部
１１１ｂ キャビティ（プール）
１３１ 燃料ピット（プール）
１３２ 燃料

Claims (5)

1. 原子力プラントにおける燃料が収容されるプールの水面に対して浮遊する浮体と、
   前記浮体に設置されて前記プール内に昇降自在に構成された昇降装置と、
   前記昇降装置により昇降される作業装置と、
   を備えることを特徴とする仮設揚重設備。
2. 前記浮体に設置されて前記昇降装置を水平移動させる水平移動装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の仮設揚重設備。
3. 前記浮体に設置されて前記昇降装置を水平方向で回転移動させる回転移動装置を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の仮設揚重設備。
4. 前記浮体を前記プールの壁面に対して支持する支持装置を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の仮設揚重設備。
5. 前記浮体を前記プールの水面上で移動させる移動装置を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の仮設揚重設備。

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