JP2019045357A - 制御棒駆動機構交換装置および制御棒駆動機構の交換方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】CRD取り外し中に炉水飛散を防止することが可能な制御棒駆動機構交換装置および制御棒駆動機構の交換方法を提供する。【解決手段】CRD交換装置12は、圧力容器101の下部に突設されたCRDハウジング2にマウンティングボルト3を介して取付けられたCRD1の取付けおよび取外しの際にCRD1を保持する着脱ヘッド17と、着脱ヘッド17を駆動させる着脱装置14と、着脱装置14によって取外されたCRD1を移動させる取扱装置16と、着脱装置14および取扱装置16を移動させる旋回台車13と、を備え、着脱ヘッド17は、CRD1の取外しの際にCRDハウジング2を覆うスリーブ24を有する。【選択図】 図3

Description

本発明は、制御棒駆動機構交換装置および制御棒駆動機構の交換方法に関する。
作業工数を低減できると共に放射線被曝を低減できる制御棒駆動機構の交換装置の一例として、特許文献1には、圧力容器に形成されたペデスタル内壁に支持される環状のレール上を旋回移動する旋回台車と、旋回台車上を移動する第1の走行台車と、旋回台車上を移動する第2の走行台車とを備えた制御棒駆動機構の交換装置において、第1の走行台車は、圧力容器の下部に突設されたハウジングにボルトを介し取付けられた制御棒駆動機構の取付けおよび取外しを行うボルトレンチを有する着脱装置を備え、第2の走行台車は着脱装置に対し制御棒駆動機構を受渡しすると共に上記ペデスタルのペデスタル入口から出し入れ可能に構成され、更に、着脱装置には、着脱ヘッドを備えると共に、その上端部にばねを介し着脱装置の軸方向に変位自在に構成され、かつ、制御棒駆動機構に下向きに形成されたテーパに対し同勾配で下方から対向し軸方向上方へ変位されることにより摺動接蝕し同芯位置に案内されるように形成されたガイドテーパを有する制御棒駆動機構位置決めガイドを設けたことが記載されている。
特開昭62−123395号公報
先進型沸騰水原子炉プラント(ABWR:Advanced Boiling Water Reactor)や沸騰水型原子炉プラント(BWR:Boiling Water Reactor)では、プラントの保守点検中に制御棒駆動機構(以下CRD(Control Rod Drive mechanism)という)の交換(取り外し、取り付け)が行われる。
このCRDの交換は上述した特許文献1に記載されたような交換装置を使って行われる。
ここで、CRDとCRDハウジングの間には炉水があるため、CRD取り外し中にはこの炉水が作業床に飛び散ってしまう憾みがある。この炉水の飛散を防止すべく、従来の交換装置ではドレンスリーブなるもので炉水を一時的に受けて、作業床下に炉水を通すような水路が交換装置内に設けられている。
ただし、これは一時的なドレンであるため、取り外されたCRDやCRDハウジング内面に付着した水は、CRD取り外し中は作業床に滴り落ちてしまう憾みがある。このため、より効果的に炉水が滴り落ちることを防止する技術が望まれている。
本発明は、CRD取り外し中に炉水飛散を防止することが可能な制御棒駆動機構交換装置および制御棒駆動機構の交換方法を提供する。
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、原子炉に設けられた制御棒を駆動させる制御棒駆動機構を交換する際に用いる制御棒駆動機構交換装置であって、前記原子炉の圧力容器の下部に突設されたハウジングにボルトを介して取付けられた前記制御棒駆動機構の取付けおよび取外しの際に前記制御棒駆動機構を保持する着脱ヘッドと、前記着脱ヘッドを駆動させる着脱装置と、前記着脱装置によって取外された前記制御棒駆動機構を移動させる取扱装置と、前記着脱装置および前記取扱装置を移動させる旋回台車と、を備え、前記着脱ヘッドは、前記制御棒駆動機構の取外しの際に前記ハウジングを覆うスリーブを有することを特徴とする。
本発明によれば、CRD取り外し中に炉水飛散を防止することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
本発明の制御棒駆動機構交換装置の基本構成を示す図である。 CRDおよびCRDハウジングの状態の概略を示す図である。 本発明の着脱ヘッドの構成を示す図である。 本発明の制御棒駆動機構の交換方法を説明する図である。 本発明の制御棒駆動機構の交換方法を説明する図である。 本発明の制御棒駆動機構の交換方法を説明する図である。 本発明の制御棒駆動機構の交換方法を説明する図である。 本発明の制御棒駆動機構の交換方法を説明する図である。 本発明の制御棒駆動機構の交換方法を説明する図である。 本発明の制御棒駆動機構の交換方法を説明する図である。
本発明の制御棒駆動機構交換装置および制御棒駆動機構の交換方法の実施例を、図1乃至図4Gを用いて説明する。
図1は制御棒駆動機構交換装置の基本構成を示す図、図2はCRDおよびCRDハウジングの状態の概略を示す図、図3は着脱ヘッドの構成を示す図、図4A乃至図4Gは制御棒駆動機構の交換方法を説明する図である。
最初に、制御棒駆動機構交換装置(CRD交換装置)の全体像やCRDの取り付け状態の概略について図1および図2を用いて説明する。
図1において、圧力容器101は、原子炉格納容器内のペデスタル102に囲まれて形成されたペデスタル空間103上に据え付けられている。圧力容器101の下部には、CRDハウジング2が突出し設けられており、CRDハウジング2も圧力容器101の一部を形成している。CRD1はCRDハウジング2内に収納されている。
圧力容器101の下方には、CRD1をペデスタル空間103内に出し入れするペデスタル入口109がペデスタル102の壁部に開口されている。
図2に示すように、CRD1は、CRDハウジング2の開口2A部分に挿入された状態で、マウンティングボルト3を8本用いてCRDハウジング2のフランジ5部分に取り付けられている。このCRD1とCRDハウジング2の間には炉水4が入っている。
図1に戻り、CRD交換装置12は、大きく分けて、旋回台車(作業床)13、走行台車15、着脱装置14、取扱装置16および着脱ヘッド17の5つのユニットから構成されている。このCRD交換装置12は、原子炉に設けられた制御棒(図示省略)を駆動させるCRD1を交換する際、より具体的には、CRD1の昇降締付、CRDハウジング2およびCRD1よりのドレンを処理するドレン処理および着脱ヘッド17の回転駆動機能を有し、CRDハウジング2へのCRD1の取付け,取外しを行うに用いる装置であり、圧力容器101の下部のペデスタル空間103内に設置されている。
旋回台車13は、CRD交換装置12のうち着脱装置14および取扱装置16を旋回移動可能に形成されており、作業員が作業を行う作業床を兼ねた構成となっている。
着脱装置14は、着脱ヘッド17を駆動させる装置であり、CRDハウジング2へのCRD1の取付け,取外しを行う際に用いる。
走行台車15は、旋回台車13上で取扱装置16の運搬用カート16Aを移動させるための台車である。
取扱装置16は、運搬用カート16Aを有しており、着脱装置14により取り外したCRD1の受取り、受液しおよび横転させるよう構成されている。また、着脱装置14により取り外されたCRD1を、運搬用カート16Aに自動的に載せられる構造となっている。運搬用カート16Aは、走行台車15により移動可能に構成されており、取扱装置16から分離したCRD1を積載したままの状態でペデスタル入口109から搬出ができるよう、また、これらの作業の逆もできるように構成されている。
次に、CRD交換装置12のうち、炉水を飛散させないための着脱ヘッド17の構造について図3を用いて説明する。
図3において、着脱ヘッド17は、原子炉の圧力容器101の下部に突設されたCRDハウジング2にマウンティングボルト3を介して取付けられたCRD1の取付けおよび取外しの際にCRD1を保持する装置であり、図3に示すように、ボルトレンチ21、ボルトハウス22、蛇腹23、スリーブ24、パッキン25、パッキン用送排気管(配管)26、閉止チューブ29、閉止チューブ用送気管(配管)30、およびドレン配管34が設けられている。
ボルトレンチ21は、CRD1のマウンティングボルト3を取り外す装置である。ボルトハウス22は、ボルトレンチ21を保持する部品である。
スリーブ24は、ボルトハウス22の外側に設けられ、CRD1の取外しの際にCRDハウジング2を覆う筒状の部材であり、その材質は特に限定されない。
パッキン25は、CRDハウジング2とスリーブ24との間に配置されており、空気により伸縮される部品である。パッキン25が膨らむことでCRDハウジング2とスリーブ24との間の隙間が埋められる。パッキン用送排気管26は、パッキン25に対して空気を送る配管である。なお、パッキン25には空気以外の気体や液体により伸縮するものであればよい。
蛇腹23は、スリーブ24の下部方向に設けられた非金属製の伸縮性部材である。なお、蛇腹23の材質は特に限定されず、例えばフッ素樹脂などの合成樹脂材やプラスチック、ゴムなどの非金属製の材質とすることができる。また伸縮性部材は非金属製の蛇腹23に限定されず、金属製のベローズ等とすることができる。
閉止チューブ29は、CRD1を突設するためにCRDハウジング2に設けられた開口2Aを閉止するチューブであり、空気により膨らませることが可能な構造となっている。なお、閉止チューブ29は、気体または液体が送られることで膨らみ、抜かれることで縮む材質で構成されればよく、例えばゴムなどで構成される。
閉止チューブ29は、CRDハウジング2に閉止チューブ29を固定するための磁石28を有しており、閉止チューブ29はこの磁石28を介してスリーブ24の内面の金属部分に取りつけられている。
閉止チューブ用送気管30は、閉止チューブ29に空気を送気するための配管であり、閉止チューブ用送気管30と閉止チューブ29の間には逆止弁31が設けられている。閉止チューブ用送気管30の途中には管同志を接続するための管接続用磁石32が設けられている。
ドレン配管34は、蛇腹23の下端側に接続された配管であり、その材質は特に限定されないが、フレキシブルチューブなど取り回しが容易な材質で構成されていることが望ましい。ドレン配管34の他の一端はペデスタル空間103の旋回台車13より下方側まで伸びており、炉水4をペデスタル102の床102Aまで送液可能となっている。なお、ドレン配管34によってペデスタル102の床102Aに排出された炉水4は床102Aに設けられた排水口(図示省略)から排出される。
次に、本実施例に係る原子炉に設けられた制御棒を駆動させるCRD1を交換する方法について図4A乃至図4Gを参照して説明する。
CRD1の交換の大きな流れは、次の通りである。まず、交換対象のCRD1の位置に着脱装置14を正確に位置合せすることで、取外し、あるいは取付けが可能な状態とする。この場合、まず、旋回台車13をθ度旋回し、次に着脱装置14を走行駆動(R)して、いわゆるR−θ制御して、着脱ヘッド17を対象のCRD1の真下に持ち上げる。
更に着脱ヘッド17が有する制御棒とCRD1のアンカップリング、取付けボルト(図示省略)他を弛めるとともに、ドレン処理をしてCRD1を取り外すようにしている。取り外したCRD1は、運搬用カート16Aによりペデスタル入口109から搬出する。
取付けは、取外し動作の逆でよく、ペデスタル入口109からCRD1を搬入し、運搬用カート16Aにより取付け位置まで搬送する。その後、着脱装置14の着脱ヘッド17を用いてCRD1を取付ける。
次に、CRD1をCRDハウジング2から取り外す際の着脱ヘッド17の動作と、その時のCRDハウジング2とCRD1の間の炉水4を飛散させることなく排水するとともに、CRDハウジング2の開口を閉止する方法について図4A乃至図4Gを用いて説明する。
最初に、図4Aに示すように、着脱ヘッド17をCRD1の直下に移動させ、位置決めを行う。
次いで、図4Bに示すように、着脱ヘッド17を上昇させることでスリーブ24を上昇させ、CRDハウジング2のフランジ5の外周をスリーブ24の内筒が覆うようにセットする。
次いで、図4Cに示すように、パッキン25に対してパッキン用送排気管26から送気し、パッキン25を膨らませることでCRDハウジング2のフランジ5外周とパッキン25とを密着させることでスリーブ24を固定する。
図4Bに示すように着脱ヘッド17が上昇した際に着脱ヘッド17のボルトレンチ21とCRD1のマウンティングボルト3とが勘合しているため、次いで、図4Dに示すように、ボルトレンチ21をマウンティングボルト3の緩め方向に回す。これによりCRD1とCRDハウジング2のシールが崩れ、炉水4がCRDハウジング2とCRD1の隙間から漏れてでてくる。この時の炉水4はスリーブ24が受けて、蛇腹23およびドレン配管34を介してペデスタル102の床102Aまで送液することができることから、旋回台車13に炉水4が飛散することを防ぐことができる。
CRD1のマウンティングボルト3を取り外した後は、図4Eに示すように、着脱ヘッド17を下降動作させることで、CRD1を取り外す。この下降動作中は、スリーブ24のパッキン25に空気が送られているため、CRDハウジング2のフランジ5外周とこのパッキン25が密着しており、スリーブ24がCRDハウジング2に固定された状態である。そのため、着脱ヘッド17を下降動作させてもスリーブ24がCRDハウジング2のフランジ5から外れることはない。また、蛇腹23が伸びるため、着脱ヘッド17下降中も炉水4を旋回台車13に飛散させることなく炉水4をペデスタル102の床102Aまで送ることが可能となっている。
CRD1がCRDハウジング2から完全に取り外された後は、図4Fに示すように、閉止チューブ用送気管30から閉止チューブ29側に送気し、閉止チューブ29を膨らませる。膨らんだ閉止チューブ29は、CRDハウジング2の開口2Aに入り込むような形状となっている。この閉止チューブ29には逆止弁31があるため、膨らんだ閉止チューブ29は空気が抜けることは無く、形状を保つことができる。
CRDハウジング2の開口2Aを閉止した後は、次いで、図4Gに示すように、CRDハウジング2から着脱ヘッド17を完全に縁切りし、CRD1を取扱装置16によってペデスタル入口109より取り出す。
本ステップでは、まず、パッキン25への送気を止め、パッキン用送排気管26の端末側を開放することで、パッキン25とCRDハウジング2のフランジ5外周の密着性を解除する。これにより、隔離されたスリーブ24は自重で落ちてくる。この際、蛇腹23が縮んで、スリーブ24は元の着脱ヘッド17の位置に戻る。また、このスリーブ24が自重で落ちる際、閉止チューブ29とスリーブ24を結ぶ磁石28が外れ、閉止チューブ29はCRDハウジング2に残されたままとなり、CRDハウジング2の開口を外に曝すことがなく、結果的に炉水4が滴ってくることがより効果的に防止された状態を保つことができる。
次に、本実施例の効果について説明する。
上述した本実施例のCRD交換装置12は、原子炉に設けられた制御棒を駆動させるCRD1を交換する際に用いる装置であって、原子炉の圧力容器101の下部に突設されたCRDハウジング2にマウンティングボルト3を介して取付けられたCRD1の取付けおよび取外しの際にCRD1を保持する着脱ヘッド17と、着脱ヘッド17を駆動させる着脱装置14と、着脱装置14によって取外されたCRD1を移動させる取扱装置16と、着脱装置14および取扱装置16を移動させる旋回台車13と、を備え、着脱ヘッド17は、CRD1の取外しの際にCRDハウジング2を覆うスリーブ24を有するものである。
このような構造であることで、CRD1の取り外しの際に漏れてくるCRD1とCRDハウジング2との間に存在する炉水4をスリーブ24の内筒側を通じて旋回台車13の下方側であるペデスタル102の床102A側まで送液することができ、旋回台車13に炉水4が飛散することを従来技術に比べて効果的に防ぐことができる。よって、旋回台車13部分が汚染されることを防ぎ、ペデスタル空間103内の作業員が作業する環境の放射線量が高くなってしまうことを効果的に防ぐことができる。従って、作業員の被ばくの更なる低減を図ることができ、原子力発電所の保守作業の改善を図ることができる。
また、着脱ヘッド17は、CRDハウジング2とスリーブ24との間に配置され、CRDハウジング2とスリーブ24との間の隙間を埋めるパッキン25と、パッキン25に対して気体または液体を送るパッキン用送排気管26と、を更に有するため、CRD1をCRDハウジング2より取り外す際にスリーブ24をCRDハウジング2に対して固定することができ、安定したCRD1の取外しが可能となる。よって、スリーブ24による炉水4の飛散防止をより安定して行うことができる。
更に、着脱ヘッド17は、スリーブ24の下部方向に設けられた伸縮性部材を更に有する。この伸縮性部材が伸びることで、スリーブ24が必要以上に長くなることを抑制して着脱ヘッド17の取り扱いをより容易にすることができるとともに、CRD1を取り外してスリーブ24を下降させる際に炉水4の飛散を防止し続けることができる。
また、伸縮性部材は、非金属製の蛇腹23であることにより、伸縮性や取扱い性が金属製の場合に比べて向上するため、着脱ヘッド17の取り扱いをより容易にすることができる。
更に、着脱ヘッド17は、CRD1を取外した際にCRDハウジング2のCRD1を突設するための開口2Aを閉止する閉止チューブ29を更に有することで、CRD1をCRDハウジング2より取り外した後においても炉水4が滴り落ちることを防ぐことができ、旋回台車13部分の放射線汚染を更に効果的に防ぐことができる。
また、閉止チューブ29は、気体または液体により膨らませることが可能であり、着脱ヘッド17は、閉止チューブ29に気体または液体を送るための閉止チューブ用送気管30を更に有することにより、より容易に開口2Aを閉止することができ、旋回台車13部分の放射線汚染を更に効果的に防ぐことができる。
更に、閉止チューブ29は、CRDハウジング2に閉止チューブ29を固定するための磁石28を有することで、スリーブ24に閉止チューブ29を容易に固定した状態でCRD1の取外し作業を行うことができるとともに、CRD1を取り外してスリーブ24を下降させる際に磁石28がスリーブ24から外れることにより閉止チューブ29が開口2Aから外れることを防ぐことができ、更に安定して炉水4が滴り落ちることを防ぐことができる。よって、旋回台車13部分の放射線汚染を更に効果的に防ぐことができる。
また、閉止チューブ用送気管30は、逆止弁31を有することにより、開口2Aを閉止する際に膨らんだ閉止チューブ29がしぼむことを防止することができ、更に安定して炉水4が滴り落ちることを防ぐことができる。
<その他>
なお、本発明は上記の実施例に限られず、種々の変形、応用が可能なものである。上述した実施例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ない。
例えば、スリーブ24の下部方向に蛇腹23が設けられた場合について説明したが、蛇腹23等の伸縮性部材はスリーブ24の下部方向に限られず、上部方向などとすることができる。また、必ずしも伸縮性部材を設ける必要もなく、旋回台車13に炉水4が飛散することを防ぐことができるように充分長い長さとしたスリーブ24を用いることも可能である。
1…CRD
2…CRDハウジング
2A…開口
3…マウンティングボルト
4…炉水
5…フランジ
12…CRD交換装置
13…旋回台車(作業床)
14…着脱装置
15…走行台車
16…取扱装置
17…着脱ヘッド
21…ボルトレンチ
22…ボルトハウス
23…蛇腹
24…スリーブ
25…パッキン
26…パッキン用送排気管
28…磁石
29…閉止チューブ
30…閉止チューブ用送気管
31…逆止弁
32…管接続用磁石
34…ドレン配管

Claims (11)

  1. 原子炉に設けられた制御棒を駆動させる制御棒駆動機構を交換する際に用いる制御棒駆動機構交換装置であって、
    前記原子炉の圧力容器の下部に突設されたハウジングにボルトを介して取付けられた前記制御棒駆動機構の取付けおよび取外しの際に前記制御棒駆動機構を保持する着脱ヘッドと、
    前記着脱ヘッドを駆動させる着脱装置と、
    前記着脱装置によって取外された前記制御棒駆動機構を移動させる取扱装置と、
    前記着脱装置および前記取扱装置を移動させる旋回台車と、を備え、
    前記着脱ヘッドは、
    前記制御棒駆動機構の取外しの際に前記ハウジングを覆うスリーブを有する
    ことを特徴とする制御棒駆動機構交換装置。
  2. 請求項1に記載の制御棒駆動機構交換装置において、
    前記着脱ヘッドは、前記ハウジングと前記スリーブとの間に配置され、前記ハウジングと前記スリーブとの間の隙間を埋めるパッキンと、前記パッキンに対して気体または液体を送る配管と、を更に有する
    ことを特徴とする制御棒駆動機構交換装置。
  3. 請求項1に記載の制御棒駆動機構交換装置において、
    前記着脱ヘッドは、前記スリーブの下部方向に設けられた伸縮性部材を更に有する
    ことを特徴とする制御棒駆動機構交換装置。
  4. 請求項3に記載の制御棒駆動機構交換装置において、
    前記伸縮性部材は、非金属製の蛇腹である
    ことを特徴とする制御棒駆動機構交換装置。
  5. 請求項1に記載の制御棒駆動機構交換装置において、
    前記着脱ヘッドは、前記制御棒駆動機構を取外した際に前記ハウジングの前記制御棒駆動機構を突設するための開口を閉止する閉止プラグを更に有する
    ことを特徴とする制御棒駆動機構交換装置。
  6. 請求項5に記載の制御棒駆動機構交換装置において、
    前記閉止プラグは、気体または液体により膨らませることが可能であり、
    前記着脱ヘッドは、前記閉止プラグに前記気体または前記液体を送るための配管を更に有する
    ことを特徴とする制御棒駆動機構交換装置。
  7. 請求項6に記載の制御棒駆動機構交換装置において、
    前記閉止プラグは、前記ハウジングに前記閉止プラグを固定するための磁石を有する
    ことを特徴とする制御棒駆動機構交換装置。
  8. 請求項6に記載の制御棒駆動機構交換装置において、
    前記配管は、逆止弁を有する
    ことを特徴とする制御棒駆動機構交換装置。
  9. 原子炉に設けられた制御棒を駆動させる制御棒駆動機構を交換する方法であって、
    前記原子炉の圧力容器の下部に突設されたハウジングにボルトを介して取付けられた前記制御棒駆動機構に対して前記ハウジングを覆うスリーブを有する着脱ヘッドを着脱装置によって上昇させるステップと、
    前記着脱装置によって取外された前記制御棒駆動機構を取扱装置によって移動させるステップと、を有する
    ことを特徴とする制御棒駆動機構の交換方法。
  10. 請求項9に記載の制御棒駆動機構の交換方法において、
    前記着脱ヘッドとして、前記ハウジングと前記スリーブとの間に配置され、前記ハウジングと前記スリーブとの間の隙間を埋めるパッキンと、前記パッキンに対して気体または液体を送る配管と、を更に有するものを用い、
    前記着脱ヘッドを上昇させるステップの後、かつ前記移動させるステップの前に、前記パッキンに気体または液体を送り、前記ハウジングと前記スリーブとに前記パッキンを密着させるステップを有する
    ことを特徴とする制御棒駆動機構の交換方法。
  11. 請求項9に記載の制御棒駆動機構の交換方法において、
    前記着脱ヘッドとして、前記制御棒駆動機構を取外した際に前記ハウジングの前記制御棒駆動機構を突設するための開口を閉止する閉止プラグを更に有するものを用い、
    前記着脱ヘッドを上昇させるステップの後、かつ前記移動させるステップの前に、前記閉止プラグによって前記開口を閉止するステップを有する
    ことを特徴とする制御棒駆動機構の交換方法。
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CN113871043B (zh) * 2021-09-26 2023-12-12 中国原子能科学研究院 反应堆堆芯内控制棒组件的外套筒的更换方法

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