JP2018004328A - 燃料取替機 - Google Patents

Abstract

【課題】組立の煩雑化や構造の複雑化を防止しつつ、耐震性の向上を図ることができる燃料取替機を提供する。
【解決手段】燃料貯蔵プールＰの両脇に沿って設置されたレールＲ１上を走向するサドル１０、およびサドル１０に支持され走行方向と直交する方向に燃料貯蔵プールＰをまたぐように配置されたガーダ２０、を有するブリッジ２と、ガーダ２０に設けたレール上を走行方向と直交する方向に走行するトロリ３と、を備え、ガーダ２０とサドル１０との取り合い部Ｗには、板材のねじりによる塑性変形で荷重を緩和する荷重緩和装置３０が介設されている構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料取替機に関するものである。

原子炉内における燃料の交換作業は、燃料取替機を用いて行われる。燃料取替機は、ブリッジ（走行台車）と、トロリ（横行台車）と、を備え、燃料貯蔵プールをまたぐ長尺構造となっている。ブリッジは、燃料貯蔵プールの両脇のレールに沿って走行するものである。両レール上にはレールに沿って走行するサドルが配置され、両サドルと、これらの間に支持されるガーダと、を主要部材としてブリッジが構成されている。トロリは、ブリッジに設けたレール上をブリッジの走行方向と直交して走行するものである。トロリは、燃料集合体を把持するための燃料把握機を備えている。燃料取替機は、燃料貯蔵プールをまたぐ構造となっている。

燃料取替機は、前記のように燃料貯蔵プールをまたぐ長尺構造であるため、鉛直地震動の影響を受けやすい構造である。つまり、燃料取替機は、地震入力条件に応じて大きな荷重を受けやすく、また、鉛直方向の変形が大きくなりやすい構造であると言える。

従来、燃料取替機の耐震性を確保するための技術として、特許文献１，２に記載されたものが知られている。特許文献１の燃料取替機では、免震装置により燃料取替機と地震動の共振状態を回避して地震入力自体を低減することができる。また、特許文献２の燃料取替機では、バッファ体により鉛直地震動による燃料取替機の浮き上がり後の落下衝撃を低減することができる。

特開２０１２−１５４７６６号公報 特開２００８−１３９２１８号公報

近年、原子力施設や原子力設備において高耐震性が求められており、燃料取替機の地震入力条件は従来よりもより厳しくなってきている。そのため、燃料取替機の主要部材であるガーダやサドルの強度確保はもちろんのこと、これらの取り合い部についても強度確保する必要がある。この場合、取り合い部については、補強リブ等を追加して強度確保することが考えられるが、補強リブ等の追加により組立の煩雑化が懸念される。

特許文献１，２で開示される構造は、燃料取替機への地震入力自体の低減または落下衝撃の低減に対して有効であるが、構造が複雑化することや燃料取替機が高重心になるといった課題がある。

そこで本発明は、組立の煩雑化や構造の複雑化を防止しつつ、耐震性の向上を図ることができる燃料取替機を提供することにある。

本発明の燃料取替機は、燃料貯蔵プールの両脇に沿って設置されたレール上を走向するサドル、および前記サドルに支持され走行方向と直交する方向に前記燃料貯蔵プールをまたぐように配置されたガーダ、を有するブリッジと、前記ガーダに沿って走行方向と直交する方向に走行するトロリと、を備え、前記ガーダと前記サドルとの取り合い部に支持部材が介設されており、前記支持部材は、前記ガーダを支持し、鉛直地震動により前記ガーダが上下に振動する際に生じる荷重により塑性変形可能なガーダベースと、前記サドルに固定され前記ガーダベースを支持するサドルブロックと、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、組立の煩雑化や構造の複雑化を防止しつつ、耐震性の向上を図ることができる燃料取替機が得られる。

本発明の第一実施形態に係る燃料取替機の概略構造を示す斜視図である。 ガーダとサドルとの取り合い部に配置される荷重緩和装置を示す図であり、（ａ）はガーダとサドルと荷重緩和装置とを分解した斜視図、（ｂ）は同じく組み付け状態を示す斜視図である。 （ａ）はガーダベースの端面図、（ｂ）は取り合い部の縦断面図である。 地震時における取り合い部の振動の様子を示した斜視図である。 本発明の第二実施形態に係る燃料取替機の取り合い部に適用される荷重緩和装置を示す図であり、（ａ）はガーダとサドルと荷重緩和装置とを分解した斜視図、（ｂ）は同じく組み付け状態を示す斜視図である。

以下、本発明に係る燃料取替機の実施形態について図面を参照して説明する。各実施形態において、同様の部分には同一の符号を付し重複する説明は省略する。

（第一実施形態）
初めに、図１を参照して、燃料取替機１の全体構成を説明する。図１に示すように、燃料取替機１は、燃料の交換作業のために、燃料貯蔵プールＰ上を走行する。燃料取替機１は、ブリッジ（走行台車）２と、トロリ（横行台車）３と、を備えている。

ブリッジ２は、燃料貯蔵プールＰの両脇のレールＲ１に沿ってレールＲ１の延在方向に走行するものである。両レールＲ１上にはレールＲ１に沿って（案内されて）走行するサドル１０が配置されている。そして、両サドル１０間に架け渡されるようにガーダ２０が支持されている。ブリッジ２は、これらの両サドル１０とガーダ２０とを主要部材として構成されている。

トロリ３は、ブリッジ２のガーダ２０に設けられたレールＲ２上をブリッジ２の走行方向と直交して走行するものである。トロリ３は、図示しない燃料集合体を把持するための燃料把握機４を備えている。

次に、サドル１０とガーダ２０との取り合い部Ｗについて説明する。取り合い部Ｗには、図２（ａ）（ｂ）に示すように、荷重緩和装置３０が介設されている。
サドル１０は、図２（ａ）に示すように、上下一対のフランジ部１１，１１と、フランジ部１１，１１間を連結する左右一対のウェブ１２，１２と、を備えている。サドル１０は、上下のフランジ部１１，１１と左右のウェブ１２，１２とで囲われる中空部を備えている。上側フランジ部１１には、荷重緩和装置３０をボルト固定するためのボルト挿通孔１３が形成されている。

ガーダ２０は、サドル１０と同じ断面形状を有しており、上下一対のフランジ部２１，２１と、フランジ部２１，２１間を連結する前後一対のウェブ２２，２２（前側のみ図示）と、を備えている。ガーダ２０もサドル１０と同様に中空部（不図示）を備えている。下側フランジ部２１には、荷重緩和装置３０をボルト固定するためのボルト挿通孔２３が形成されている。

荷重緩和装置３０は、板状のガーダベース３１と、ガーダベース３１の前端下部および後端下部に一体に設けられるサドルブロック３２と、を備えている。ガーダベース３１およびサドルブロック３２は、発生する荷重に応じて荷重を負担できる材料であればよく、例えば、炭素鋼材により形成することができる。

ガーダベース３１の左右幅は、サドル１０のフランジ部１１の左右幅と同じである。これにより、ガーダベース３１上に荷重緩和装置３０が収まるようになっている。したがって、サドル１０のフランジ部１１の左右方向に、ガーダベース３１がはみ出ることがなく、設置スペースの効率化が図られている。

ガーダベース３１の前後長さは、ガーダ２０の前後幅の、例えば、１．５倍から２倍程度の長さを有しており、地震時の入力によるガーダ２０の振動に追従して好適にしならせる（変形させる）ことが可能な長さに設定されている。ガーダ２０は、ガーダベース３１の前後中央部に載置され、ボルト挿通孔３５とこれに対応するガーダ２０の下側フランジ部２１のボルト挿通孔２３を通じて、ボルト２３ａとナット２３ｂにより固定される（図２（ｂ）参照）。

ガーダベース３１の前後中央部の下面には、支持部材３３が突設されている。支持部材３３は、図２（ａ）に示すように、ガーダベース３１の前後方向に延在している。支持部材３３の延在長さは、ガーダ２０のフランジ部２１の幅に対応して設定している。支持部材３３は、図３（ａ）に示すように、ガーダベース３１の左部（ガーダ２０の中央部寄り）に偏倚して設けられている。このような支持部材３３は、図３（ｂ）に示すように、サドル１０の左ウェブ１２の上方延長上において上フランジ部１１の上面に当接する。つまり、ガーダ２０からの荷重が支持部材３３を通じてサドル１０に直接的に伝達されるようになっており、支持部材３３は、荷重負担の効率的な配置とされている。

図２（ａ）に示すように、サドルブロック３２には、前後方向の一端と他端に複数のボルト挿通孔３４が形成されている。複数のボルト挿通孔３４は、サドル１０のボルト挿通孔１３に対応している。ボルト挿通孔３４およびボルト挿通孔１３にボルト３２ａを通し、ナット３２ｂで締結することにより、サドルブロック３２がサドル１０のフランジ部１１に固定される（図３（ｂ）参照）。

次に、荷重緩和装置３０の作用について説明する。地震入力に対し、燃料取替機１に加わる縦方向の力（鉛直方向の力）および横方向の力（水平方向の力）は、ガーダ２０、荷重緩和装置３０、サドル１０の順に支持される。また、燃料取替機１のガーダ２０が地震入力により上下に振動した際に生じる回転力（図４矢印参照）は、取り合い部Ｗにおける荷重緩和装置３０のガーダベース３１の支点Ｏ１（図３（ｂ）参照）を回転中心とした、ガーダベース３１のねじり変形により支持される。別言すれば、ガーダ２０の弾性変形に合わせてガーダベース３１がしなる状態となる。この場合、ガーダベース３１の支持部材３３がガーダベース３１の左側に位置しているので、ガーダベース３１がよりしなりやすい（図３（ｂ）参照）。

このとき、ガーダベース３１は降伏点を超えることを許容しており（ある程度しなると塑性領域となり）、大地震時に降伏点を超えて塑性変形することにより、降伏応力に相当する以上の荷重がサドル１０に加わらない構造となっている。なお、ガーダベース３１の降伏点とは、ガーダベース３１を構成する材料の力学的な降伏点のことである。

以上説明した本実施形態の燃料取替機１によれば、サドル１０とガーダ２０との取り合い部Ｗに、板材のねじりによる塑性変形で荷重を緩和する荷重緩和装置３０が介設されている。これにより、鉛直地震動によりガーダ２０が上下方向に振動して荷重を生じても、荷重緩和装置３０による塑性変形を利用して荷重を好適に低減することができる。したがって、耐震性の向上を図ることができる。また、ガーダ２０の固定用のボルト２３ａに対する過重負担を低減することができ、荷重緩和が期待できる。

荷重緩和装置３０は、ガーダベース３１とサドルブロック３２とからなる簡単な構造であり、耐震性の向上のために、燃料取替機１の組立の煩雑化や構造の複雑化を生じることがない。したがって、コストの上昇を最小限に抑えつつ、耐震性の向上を図ることができる。
また、ガーダベース３１とサドルブロック３２とが一体に形成されているので、組付性の向上を図ることができる。

また、荷重緩和装置３０は、サドル１０とガーダ２０との取り合い部Ｗに介設すればよいので、燃料取替機１の外形（仕様）を大きく変更することなく（組立性への影響を最小限に抑えつつ）、設置が可能である。

また、荷重緩和装置３０は、板状のガーダベース３１とサドルブロック３２とからなる構造であり、上下方向の設置スペースが小さくて済むので、ガーダ２０の重心位置（不図示）を低く抑えることができる。これにより、荷重緩和装置３０を備える構成でありながら、燃料取替機１の低重心化が可能である。したがって、耐震性の向上を図ることができる燃料取替機１が得られる。

また、支持部材３３は、左ウェブ１２の上方延長上に配置されガーダ２０からの荷重が支持部材３３を通じてサドル１０に直接的に伝達されるようになっているので、耐震性に優れている。
また、支持部材３３は、ガーダ２０の中央部に近い側に配置されているので、ガーダベース３１がよりしなりやすく（モーメント荷重を負担しやすく、変位量を確保することができ）、塑性変形を利用して荷重を好適に低減することができる。

なお、荷重緩和装置３０は、通常運用時、ガーダベース３１が塑性変形しない弾性領域内で運用されるようになっている。

（第二実施形態）
図５に第二実施形態の燃料取替機の取り合い部に適用される荷重緩和装置を示す。本実施形態が前記第一実施形態と異なるところは、荷重緩和装置３０Ａのガーダベース３１Ａとサドルブロック３２Ａとが別体に形成されている点である。

図５（ａ）に示すように、ガーダベース３１Ａは、板状を呈している。ガーダベース３１Ａは、第一実施形態と同様に支持部材３３を有している。ガーダベース３１Ａは、固定用ボルト３４ａによる締結でサドルブロック３２Ａに固定される。

サドルブロック３２Ａは、ガーダベース３１Ａと別体に形成されているので、サドル１０のフランジ部１１の上面に単独で組み付けることができる。また、ガーダベース３１Ａに対して先に組み付けておくことも可能である。

以上説明した本実施形態の燃料取替機１によれば、第一実施形態で説明した作用効果に加えて、ガーダベース３１Ａとサドルブロック３２Ａとが別体に形成されているので、設置現場における組立手順に柔軟に対応することができる。また、別体であるので、成形性にも優れる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
例えば、前記した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

ガーダベース３１，３１Ａの左右幅や前後長さは、荷重負担を考慮して適宜設定することができる。また、サドルブロック３２，３２Ａの左右幅や前後長さも荷重負担を考慮して適宜設定することができる。

また、ガーダベース３１，３１Ａの形状は、四角形状としたが、これに限られることはなく、曲線部分等を含んだ形状や適宜の形状のものを採用することができる。

また、支持部材３３は、前後方向に２つ以上に分割して形成してもよい。この場合には、荷重を分散させることができる。

１ 燃料取替機
２ ブリッジ
３ トロリ
１０ サドル
１１ フランジ部
１２ ウェブ
２０ ガーダ
３０ 荷重緩和装置
３０Ａ 荷重緩和装置
３１ ガーダベース
３１Ａ ガーダベース
３２ サドルブロック
３２Ａ サドルブロック
３３ 支持部材
Ｐ 燃料貯蔵プール
Ｒ１ レール
Ｒ２ レール
Ｗ 取り合い部

Claims (5)

1. 燃料貯蔵プールの両脇に沿って設置されたレール上を走向するサドル、および前記サドルに支持され走行方向と直交する方向に前記燃料貯蔵プールをまたぐように配置されたガーダ、を有するブリッジと、
   前記ガーダに設けたレール上を走行方向と直交する方向に走行するトロリと、を備え、
   前記ガーダと前記サドルとの取り合い部には、板材のねじりによる塑性変形で荷重を緩和する荷重緩和装置が介設されていることを特徴とする燃料取替機。
2. 前記荷重緩和装置は、前記ガーダを支持し、前記ガーダの上下方向の振動に追従してしなるガーダベースと、前記サドルに固定され前記ガーダベースを支持するサドルブロックと、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の燃料取替機。
3. 前記ガーダベースと前記サドルブロックとは、一体に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料取替機。
4. 前記ガーダベースと前記サドルブロックとは、別体に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料取替機。
5. 前記サドルは、上下一対のフランジ部と、前記フランジ部間を連結する左右一対のウェブと、を備えており、
   前記ガーダベースは、前記フランジ部に当接する支持部材を備えており、
   前記支持部材は、一方の前記ウェブの上方延長上に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料取替機。

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