JP2015017808A - 燃料集合体の上部タイプレートの把持装置および把持方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料ハンドルが破損した場合にも上部タイプレートを把持することが可能な上部タイプレートの把持装置および把持方法を提供する。
【解決手段】燃料集合体１の上部タイプレート２の格子４を把持する把持手段としてのツメ１３と、把持手段に把持動作又は解除動作を行わせる把持又は解除動作手段としてのシリンダ１２、楔１４、ロッド１４ａ、ローラ１５、開き動作用ローラ２１とを備え、把持又は解除動作手段が把持手段に把持動作を行わせることにより上部タイプレート２の格子４を把持し、把持又は解除動作手段が把持手段に解除動作を行わせることにより上部タイプレート２の格子４の把持を解除することで、燃料ハンドルが破損した場合にも把持することが可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料集合体の上部タイプレートを把持する装置および把持する方法に関する。

図６に、一般的な燃料集合体の縦断面構造を示す。多数の燃料棒が格子状に組み上げられた燃料集合体１の上部に上部タイプレート２が設けられ、上部タイプレート２には燃料ハンドル３が形成されている。

燃料集合体１を交換する際には、燃料ハンドル３を把持具等により把持して吊り上げることが一般に行われている。

以下に、燃料集合体に関する文献として、上部タイプレートの組み付け、取り外し、再組み付けを行うための上部タイプレートの離脱保持装置を開示した文献名を記載する。

特開平１１−７２５８７号公報

しかし、燃料ハンドル３が破損した状況においては、燃料ハンドル３を把持して燃料集合体１を吊り上げることは困難である。このような課題に対する新たな検討が必要であった。

本発明は上記事情に鑑み、燃料ハンドルが破損した場合にも上部タイプレートを把持することが可能な上部タイプレートの把持装置および把持方法を提供することを目的とする。

本発明の燃料集合体の上部タイプレートの把持装置は、
燃料集合体の上部タイプレートの格子を把持する把持手段と、
前記把持手段に把持動作又は解除動作を行わせる把持又は解除動作手段と、
を備え、
前記把持又は解除動作手段が前記把持手段に把持動作を行わせることにより、前記上部タイプレートの格子を把持し、
前記把持又は解除動作手段が前記把持手段に解除動作を行わせることにより、前記上部タイプレートの格子の把持を解除することを特徴とする。

本発明の燃料集合体の上部タイプレートの把持方法は、前記燃料集合体の上部タイプレートの把持装置を用いて、燃料集合体の上部タイプレートの格子を把持することを特徴とする。

本発明の燃料集合体の上部タイプレートの把持装置および把持方法によれば、燃料ハンドルが破損した場合であっても燃料集合体の上部タイプレートを把持することが可能である。

本発明の実施の形態１による燃料集合体の上部タイプレートの把持装置において、ツメが開いた状態を示す縦断面図である。 同実施の形態１による燃料集合体の上部タイプレートの把持装置において、ツメが閉じた状態を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態２による燃料集合体の上部タイプレートの把持装置の構成を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態３による燃料集合体の上部タイプレートの把持装置の構成を示す斜視図である。 上記実施の形態１乃至３による燃料集合体の上部タイプレートの把持装置を２個用いて燃料集合体の上部タイプレートを把持する場合の配置例を示す平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態１〜３による燃料集合体の上部タイプレートの把持装置により把持することが可能な燃料集合体の一例を示す正面図および平面図である。

以下、本発明の実施の形態に係わる燃料集合体の上部タイプレートの把持装置、並びにこの装置を用いて上部タイプレートを把持する方法について、図面を参照して説明する。

（１）実施の形態１
本発明の実施の形態１による燃料集合体の上部タイプレートの把持装置の構成を図１及び図２に示し、この装置を用いて上部タイプレートを把持する方法について説明する。なお、ツメが開いた状態を図１、ツメが閉じた状態を図２にそれぞれ示す。

本実施の形態１による上部タイプレートの把持装置１１は、シリンダ１２、ツメ１３、楔１４、ロッド１４ａ、ローラ１５、開き動作用ローラ２１、開ロック用突起２２、開ロック用窪み２３、位置決めガイド棒２４、支点２５、インジケータ２６を備えている。また、後述するように楔１４、開き動作用ローラ２１は、いずれも図示されていない円筒内に収納されており、円筒内を摺動するように上下方向に移動する。把持手段として少なくとも２本のツメ１３を有し、把持手段の把持動作、把持を解除する解除動作を行わせる把持又は解除動作手段として、シリンダ１２、楔１４、ロッド１４ａ、ローラ１５、開き動作用ローラ２１を有している。

シリンダ１２は、図示されない油圧駆動装置、空気圧駆動装置等により図中上下方向に伸縮することで、楔１４に結合されたロッド１４ａを上下動させるものである。具体的には、シリンダ１２が図中上方向に縮んだ場合はロッド１４ａが上方向に移動し、シリンダ１２が図中下方向に伸びた場合はロッド１４ａが下方向に移動する。ここで、シリンダ１２の替わりに、電動モータ等により楔１４を上下に移動させてもよい。

楔１４は、ロッド１４ａの上下動に伴い上下に移動することで、ツメ１３を開閉させて上部タイプレート２の格子４を掴む又は解除する動作を行わせるものである。

ツメ１３は、楔１４の上下動に伴って開閉し、燃料集合体１における上部タイプレート２の格子４を掴むことで把持し又は解除するものである。

ローラ１５は楔１４の両側面に配置され、楔１４が上下に移動する際に接触して回転しながら、ツメ１３の開閉に伴い間の距離が伸縮することで楔１４の移動を滑らかにするものである。

開き動作用ローラ２１は、ツメ１３の開閉動作に伴い円筒内を上下方向に移動する。ツメ１３が開いているときは図１に示されたように上方に位置し、ツメ１３が閉じるに従い図２に示されたように下方へ移動する。

楔１４に設けられた開ロック用突起２２は、ツメ１３に形成された開ロック用窪み２３内に嵌合することで、ツメ１３が閉じた状態を維持するようにロック機構として設けられたものである。

開ロック用窪み２３は、開ロック用突起２２と協働してツメ１３をロックさせる機構として設けられたものである。このロック機構により、楔１４を上下動させるシリンダ１２の駆動力が失われた場合にもツメ１３が開いて把持状態を解除することが防止される。

位置決めガイド棒２４は、後述するように、ツメ１３を燃料集合体１の上部タイプレート２の格子４の隙間に挿入する際の位置決めの補助となるように、２本のツメ１３の先端部分の間に、先端部分より長く延在するように設けられ、上部タイプレート２の格子４の隙間に挿入されるものである。

支点２５は、ツメ１３が開閉動作を行う際の回動の支点となるものである。

インジケータ２６は、ツメ１３の開閉状態を作業者が目視できるように表示器における指針として用いられるものであり、ロッド１４ａの上下方向の移動に連動して矢印Ａで示されたように上下動する。

なお、ツメ１３の開閉状態を目視するための表示器として、このようなインジケータ２６を用いた機構には限定されず、ツメ１３の開閉状態あるいは楔１４やロッド１４ａ等の上下方向の位置をセンサで検出して表示を行ってもよい。

このような構成を備えた上部タイプレートの把持装置１１が、上部タイプレート２を把持する動作について説明する。

楔１４が、シリンダ１２により結合されたロッド１４ａの上下動に同期して上下動する。楔１４は、開き動作用ローラ２１、開ロック用突起２２と一体となって連動し、シリンダ１２の上下動に伴って同期した動作を行う。

シリンダ１２が上方向に向って縮むように動作すると、図１に示されたように楔１４がツメ１３の間から引き抜かれた状態となる。ツメ１３の両側面が開き動作用ローラ２１に沿って押されて、支点２５を中心としてツメ１３の先端が開くように動作する。

逆に、シリンダ１２が下方向に向かって伸びるように動作すると、図２に示されるように楔１４がツメ１３の間に挿入された状態となる。楔１４の移動に伴い楔１４の両側面に接触しているローラ１５が回転して２本のツメ１３の上方における両端の間が押し拡げられることにより、ツメ１３の先端が閉じるように動作する。そして、ツメ１３が閉じる動作に伴い開き動作用ローラ２１が下方へ移動する。

ツメ１３が閉じる動作を行うと、楔１４の根元部分に設けられた開ロック用突起２２が、ツメ１３の根元部分に設けられた開ロック用窪み２３に嵌合する。これにより、ツメ１３に開き方向の外力が作用した場合、あるいは上述したようにシリンダ１２の駆動力が失われた場合にも、楔１４が上方向に抜けて２本のツメ１３の上方の両端の間が閉じて先端が開かないようにロック機構として作用する。この結果、燃料集合体１の上部タイプレート４をツメ１３が把持して吊り上げた状態において、ツメ１３が開いて燃料集合体１が落下する危険性が回避される。

また、燃料集合体１を把持して吊り上げている間、荷重がツメ１３に加わっている。この状態では、ツメ１３が荷重により開く動作を行わないように、シリンダ１２の駆動力として最大値を選定することが望ましい。

図１に示されたように先端が開いた状態のツメ１３を、上部タイプレート２の格子４の隙間、例えば約１２ｍｍ四方で奥行き約２７ｍｍの隙間に挿入する。そして、図２に示されたように、シリンダ１２を下方へ伸ばすように動作させ楔１４を下方へ移動させてツメ１３を閉じることで、紙面に垂直な方向において例えば厚さ５ｍｍの上部タイプレート２の格子４の下端部をツメ１３が挟み込みながら、着脱可能に掛合、即ち着脱可能な状態で引っ掛けて合わさった状態とする。これにより、燃料ハンドル３が破損した場合であっても、例えば重量が約３３０ｋｇ相当の燃料集合体１を吊り上げることができる。

ツメ１３の先端の形状は図１においてθとして示されたように、上部タイプレート２の格子４の隙間に挿入しやすいように図中左右の角の部分にそれぞれ例えば４５度の切り欠きが設けられている。

また、ツメ１３の先端を開状態で上部タイプレート２の格子４における例えば１２ｍｍ四方の隙間に挿入することができるように、それぞれの先端部分の最大寸法ｘが例えば１１ｍｍとなっている。さらに、上部タイプレート２の格子４における厚さ約５ｍｍの直線部分を掴んで把持できるように、ツメ１３の先端の厚さが４ｍｍとなっている。

楔１４、ツメ１３の外周に配置された開き動作用ローラ２１は、燃料ハンドル３と干渉しないように所定寸法以内に納める必要があり、例えば直径６０ｍｍの円筒形状内に納まるようにしている。この寸法上の制約を考慮して楔１４の先端角度を設定する必要があり、例えば約１４度となっている。

ツメ１３も同様に、最も開いた状態で燃料ハンドル３と干渉しないように所定寸法以内に納める必要があり、例えば直径６０ｍｍの円筒形状内に納まるようにしている。

なお、ツメ１３を開閉させる機構として、楔１４とローラ１５の替わりに、カムフォロア機構、リンク機構等を用いてもよい。

また本実施の形態１では、ツメ１３だけで上部タイプレート２の格子４の隙間に挿入できるような位置決めが難しい場合を考慮し、図１、図２にそれぞれ示されたように、位置決めガイド棒２４を備えている。位置決めガイド棒２４は、２本のツメ１３の間に取り付けることで、ツメ１３が上部タイプレート２の格子４を把持した際に、２本のツメ１３とその間の位置決めガイド棒２４とで先端部が閉じた状態となる。これにより、燃料集合体１の落下を防止する機能も持たせることができる。

しかし、位置決めガイド棒２４は必要に応じて設ければよく、ツメ１３により位置決めが可能な場合は必ずしも設けなくともよい。

本実施の形態１の上部タイプレートの把持装置、並びにこの把持装置を用いて燃料集合体を把持する方法によれば、燃料ハンドルが破損した場合にも上部タイプレートを把持することが可能である。

（２）実施の形態２
本発明の実施の形態２に係わる燃料集合体の上部タイプレートの把持装置の構成を図３に示し、この装置を用いて上部タイプレートを把持する方法について説明する。

本実施の形態２による上部タイプレートの把持装置３１は、シリンダ３２、スライダ３８、ラチェット機構を有するロッド３４及びラチェット３６を備えている。把持手段として少なくとも２本のラチェット３６を有し、把持手段の把持動作、把持を解除する解除動作を行わせる把持又は解除動作手段として、シリンダ３２、スライダ３８、ロッド３４を有している。

シリンダ３２が上方向へ向けて移動し縮んだ状態では、ロッド３４が上方向へ移動してスライダ３８の内部へ引き抜かれている。スライダ３８の先端の端面にラチェット３６の図中左右の両端面が接触することにより、矢印Ｂで示されたようにラチェット３６の両側が接近して間の間隔が縮小し閉じた状態となる。

シリンダ３２が下方向へ向かって移動し伸びた状態では、ロッド３４がスライダ３８内から下方向へ伸びる。これにより、２本のラチェット３６の両端の間にロッド３４が入っていき、ロッド３４の先端がラチェット３６の両端を矢印Ｃで示されたように左右へ押し拡げる。このラチェット３６が左右へ拡がった状態でロックされる。

ここで、ラチェット３６は、上部タイプレート２の格子の隙間から挿入される。このため、両端の間隔が縮んだ状態では格子より小さく挿入可能となり、拡がった状態では格子より大きくなり両端部分の上端で格子の下端が着脱可能に掛合、即ち両端部分の上端が格子の下端に着脱可能な状態で引っ掛かった状態で合わさるように寸法を設定する必要がある。

また、ラチェット３６の厚みについては、上部タイプレート２の格子の隙間、例えば約５ｍｍの直線部分を掛合するため、これより小さく例えば約４ｍｍ程度にする必要がある。

本実施の形態２では、このような構成を備えた上部タイプレートの把持装置３１を用いて、燃料集合体の上部タイプレート２を把持する。

先ず、シリンダ３２が上方向へ縮むことでラチェット３６が閉じた状態となり、このラチェット３６を上部タイプレート２の格子の隙間に挿入する。

次に、シリンダ３２が下方向へ伸びることでラチェット３６の両端の間を上部タイプレート２の格子の隙間よりも大きく押し拡げて、上部タイプレート２の格子の下端面にラチェット３６の両端の上面を掛合する。これにより、燃料ハンドル３が破損した場合であっても、上部タイプレート２を把持することができる。

（３）実施の形態３
本発明の実施の形態３に係わる上部タイプレートの把持装置の構成を図４に示し、この装置を用いて上部タイプレートを把持する方法について説明する。

本実施の形態３による上部タイプレートの把持装置６１は本体６２の下端にツメ６３及び位置決めガイド棒６４を有し、さらに本体６２の上端にツールチェンジャ５２を有している。このツールチェンジャ５２は、燃料交換用マスト５０の下端に設けられたツールチェンジャ５１との間で着脱可能な状態で装着される。この燃料交換用マスト５０は、通常は燃料集合体の交換を行うものであり、ツールチェンジャ５１に燃料集合体の燃料ハンドルを把持する把持具が装着される。

上部タイプレートの把持装置６１側のツールチェンジャ５２は結合部においてフランジ部５２ａ及び空洞部５２ｂを有し、フランジ部５２ａの上面及び空洞部５２ｂの内側面にロック機構凹部５２ｃが設けられている。燃料交換用マスト５０側のツールチェンジャ５１は結合部においてフランジ部５１ａ及び凸部５１ｂを有し、フランジ部５１ａの上面及び凸部５１ｂの外側面にロック機構凸部５１ｃが設けられている。このロック機構凹部５２ｃとロック機構凸部５１ｃとの間で着脱が行われることにより、燃料交換用マスト５０に対して上部タイプレートの把持装置６１が着脱される。

上部タイプレートの把持装置６１における上部タイプレートの格子を把持する機構及び動作については、上記実施の形態１又は２と同様であり、重複する説明は省略する。

本実施の形態３の上部タイプレートの把持装置６１によれば、通常は燃料集合体の燃料ハンドルを把持する把持具が装着される燃料交換用マスト５０のツールチェンジャ５１に対して、着脱可能な状態で装着することにより、燃料ハンドルが破損した場合であっても燃料集合体の上部タイプレートを把持することが可能である。

本発明の幾つかの実施の形態について説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の技術的範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、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。これら実施の形態やその変形は、発明の技術的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。

また、上記実施の形態１乃至３による把持装置は、ツメ又はラチェットを２本有している。このような把持装置を１個用いて上部タイプレートを把持してもよいが、２個以上用いてもよい。

図５の平面図に、把持装置１１を２個用いて、即ち全体でツメ又はラチェットを４本用いて、燃料集合体１の上部タイプレート２の格子４を把持する場合の配置例を示す。上述したように、燃料集合体１の上部には上部タイプレート２が設けられ、上部タイプレート２の上面には１本の燃料ハンドル３が対角線上に設けられている。この燃料ハンドル３を間に２個の把持装置１１を対向するように配置することで、上部タイプレート２の格子４を把持することができる。

１ 燃料集合体
２ 上部タイプレート
３ 燃料ハンドル
４ 格子
１１、３１、６１ 上部タイプレートの把持装置
１２、３２ シリンダ
１３、６３ ツメ
１４ 楔
１４ａ、３４ ロッド
１５ ローラ
２１ 開き動作用ローラ
２２ 開ロック用突起
２３ 開ロック用窪み
２４、６４ 位置決めガイド棒
２５ 支点
２６ インジケータ
３６ ラチェット
３８ スライダ
５０ 燃料交換用マスト
５１、５２ ツールチェンジャ
５１ｃ ロック機構凸部
５２ｃ ロック機構凹部

Claims (12)

1. 燃料集合体の上部タイプレートの格子を把持する把持手段と、
   前記把持手段に把持動作又は解除動作を行わせる把持又は解除動作手段と、
   を備え、
   前記把持又は解除動作手段が前記把持手段に把持動作を行わせることにより、前記上部タイプレートの格子を把持し、
   前記把持又は解除動作手段が前記把持手段に解除動作を行わせることにより、前記上部タイプレートの格子の把持を解除することを特徴とする燃料集合体の上部タイプレートの把持装置。
2. 前記把持手段は、前記上部タイプレートの格子を掴んで把持する少なくとも２本のツメを有し、
   前記把持又は解除動作手段は、前記ツメの両端の間に挿入され又は引き抜かれることで前記ツメを開閉する楔と、前記楔を前記ツメの両端の間に挿入し又は引き抜くシリンダとを有し、
   前記シリンダが前記楔を前記ツメの両端の間に挿入して前記ツメを閉じて前記上部タイプレートの格子を把持し、
   前記シリンダが前記楔を前記ツメの両端の間から引き抜いて前記ツメを開いて前記上部タイプレートの格子の把持を解除することを特徴とする請求項１に記載の燃料集合体の上部タイプレートの把持装置。
3. 前記把持手段は、前記上部タイプレートの格子の下面に対して、着脱可能に掛合して把持する少なくとも２本のラチェットを有し、
   前記把持又は解除動作手段は、前記ラチェットの両端の間に挿入され又は引き抜かれることで前記ラチェットを開閉するロッドと、前記ロッドを前記ラチェットの両端の間に挿入し又は引き抜くシリンダとを有し、
   前記シリンダが前記ロッドを前記ラチェットの両端の間に挿入して前記ラチェットを開いて前記上部タイプレートの格子の下面に着脱可能な状態で掛合して把持し、
   前記シリンダが前記ロッドを前記ラチェットの両端の間から引き抜いて前記ラチェットを閉じて前記上部タイプレートの格子の下面に着脱可能な状態で掛合した状態を解除することを特徴とする請求項１に記載の燃料集合体の上部タイプレートの把持装置。
4. 前記把持又は解除動作手段は、
   前記シリンダを、空気圧機構、又は油圧機構により伸縮する機構を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の燃料集合体の上部タイプレートの把持装置。
5. 前記把持又は解除動作手段は、
   前記把持手段に把持動作又は解除動作を行わせるためのカムフォロア機構又はリンク機構を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料集合体の上部タイプレートの把持装置。
6. 前記把持又は解除動作手段は、
   前記把持手段に把持動作を行わせた状態をロックするロック機構を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の燃料集合体の上部タイプレートの把持装置。
7. 前記把持又は解除動作手段は、
   前記把持手段に把持動作を行わせた状態をロックするロック機構として、
   前記ツメの両端の上面にそれぞれ形成されたロック用窪みと、
   前記楔に設けられ、前記楔が前記ツメの両端の間に挿入されると前記ロック用窪みに嵌合するロック用突起と、
   を有することを特徴とする請求項２に記載の燃料集合体の上部タイプレートの把持装置。
8. 前記把持手段の把持又は解除状態を表示する表示器をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の燃料集合体の上部タイプレートの把持装置。
9. 前記表示器は、前記把持手段の把持又は解除状態を検出するセンサを含み、前記センサにより検出された前記把持手段の把持又は解除状態を表示することを特徴とする請求項８に記載の燃料集合体の上部タイプレートの把持装置。
10. 燃料交換用マストに着脱可能な状態で装着することが可能なツールチェンジャをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の燃料集合体の上部タイプレートの把持装置。
11. 前記把持手段の前記上部タイプレートの格子への挿入を導くように、前記把持手段の先端付近に設けられ前記格子内へ挿入される位置決めガイド棒をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の上部タイプレートの把持装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の前記燃料集合体の上部タイプレートの把持装置を用いて、燃料集合体の上部タイプレートの格子を把持することを特徴とする燃料集合体の上部タイプレートの把持方法。

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