JP2023552785A - 内部構造物リフティング装置 - Google Patents

Abstract

本開示は、展開場所において原子力発電システムの炉心から上部内部構造物を持ち上げて保管場所へ輸送するためのリフティングおよび輸送装置を提供する。リフティング／輸送装置は、放射性遮蔽材料で形成された装置本体を含み、装置本体は、開放ベースを有する保管チャンバを画定する。この装置は、放射性遮蔽材料で形成された可動封止プレートをさらに含み、封止プレートは、保管チャンバが開いている開位置と保管チャンバが封止されている閉位置との間で移動可能である。上部内部構造物に解放可能に接続するためのリフティングリグを有し、装置が展開場所にあり、プレートが開位置にあるとき、上部内部構造物を保管チャンバ内へ上昇させるように構成された、保管チャンバ内に取り付けられたリフティングシステムもある。この装置は、展開場所と保管場所との間でリフティング／輸送装置の移動を案内するための車輪を含む。

Description

本開示は、保守および燃料補給作業中に原子力発電システムにおける炉心から上部内部構造物を除去するための装置および方法に関する。

原子力発電所は、炉心内の燃料集合体に含まれる核分裂性物質の核崩壊からの熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。加圧水型原子炉（ＰＷＲ）プラントのような水冷式原子炉原子力発電所は、炉心／燃料集合体を含む原子炉圧力容器（ＲＰＶ）、および燃料集合体からの熱によって生成される蒸気から電気を生成するためのタービンを含む。

ＰＷＲプラントは、ＲＰＶを通って流れて二次回路内の１つまたは複数の蒸気発生器（熱交換器）に熱エネルギーを伝達する加圧一次冷却材回路を有する。（低圧）二次回路は、発電用の発電機を駆動する蒸気タービンを含む。原子力発電所のこれらの構成要素は従来、気密格納建屋に収容され、これはコンクリート構造の形態とすることができる。

ＲＰＶは通常、炉心／燃料集合体を格納するためのキャビティを画定する本体と、キャビティへの上部開口を閉鎖するためのクロージャヘッドと、を含む。クロージャヘッドは、シュラウド内に含まれる制御棒駆動機構をさらに含む一体型ヘッドパッケージ（ＩＨＰ）（または一体型ヘッドアセンブリ）の一部を形成することができる。制御棒駆動機構は、クロージャヘッドを通過し、炉心内に含まれる制御棒に接続されている駆動棒を含む。制御棒は、炉心内の中性子放射を吸収して炉心内の核反応を制御するために設けられている。制御棒駆動機構内の駆動棒は、電源によって動力供給されて鉛直に並進して炉心内の制御棒を上昇および下降させる。

炉心は制御棒用のガイドコラムをさらに含み、これらは、関連する電子機器とともに通常「上部内部構造物」と呼ばれる。

保守および燃料補給は原子力発電システムの運転の重要な部分である。たとえばシステムの古いおよび／または損傷した部品を交換するために定期的に保守が要求される。燃料棒集合体内の使用済み燃料棒を交換するため、定期的（たとえば１８か月～２４か月ごと）に燃料補給が要求される。

炉心の保守／燃料補給を実行するとき、ＲＰＶからＩＨＰを除去し、これによって炉心を露出させることが必要である。炉心が露出すると、上部内部構造物を炉心から除去して燃料棒集合体にアクセスする。

原子力発電システムにおいて保守および燃料補給作業を実行するため、円形のランウェイを有するポーラガントリクレーンのような天井クレーン装置が通常、システムの格納構造内に設けられている。原子力発電システムの重い構成要素の持ち上げを可能にするため、ポーラクレーンは必然的に大きく重い構造物になる。これにより、ポーラクレーンを設置することが高価になる。

燃料補給中、ポーラクレーンは通常ＩＨＰをＲＰＶ本体から鉛直上向きに持ち上げ、ＩＨＰをＲＰＶ本体から離して水平に移動させ、次いで格納建屋内の作業床上の保管スタンド上へ下降させる。次いでポーラクレーンを使用して、通常約１５から５０トンの重さで、放射性である上部内部構造物を持ち上げる。ポーラクレーンは内部構造物を鉛直にそして次いで水平に上昇させてから水の保管プール内へ下降させて沈める。これは、燃料補給中、内部構造物の周りにガンマ遮蔽を提供するためである。

原子炉容器本体内の露出した炉心の上方に燃料補給キャビティを提供するため、原子炉容器本体は通常、格納構造の作業床の下方にかなりの距離を置いて配置されている。原子炉容器本体からのＩＨＰの除去中、駆動棒は制御棒に接続されたままであり、駆動棒からのいかなる放射性放出をも格納するために水で満たされている燃料補給キャビティに原子炉容器キャビティから突出している。

上部内部構造物は、駆動棒／燃料補給キャビティの鉛直高さを通過してから水平に移動させて保管プール内へ下降させなければならないため、突出している駆動棒および燃料補給キャビティの鉛直範囲は、ポーラクレーンによって上部内部構造物の必要な持ち上げ高さを駆動する。

ポーラクレーンの必要な持ち上げ高さにより、格納構造の高さ（およびしたがって格納構造の構築に関連する費用／時間）が決定される。上部内部構造物をかなりの鉛直高さから炉心上へ落下させることに伴うリスクは非常に高くなる。

既知のシステムに関連する問題の少なくともいくつかを軽減する改良された原子力発電システムの必要性がある。

第１の態様において、展開場所において原子力発電システムの炉心から上部内部構造物を持ち上げて保管場所へ輸送するためのリフティングおよび輸送装置が提供され、リフティング／輸送装置は、
放射性遮蔽材料で形成された装置本体であって、開放ベースを有する保管チャンバを画定する、装置本体と、
放射性遮蔽材料で形成された可動封止プレートであって、保管チャンバが開いている開位置と保管チャンバが封止されている閉位置との間で移動可能である、可動封止プレートと、
上部内部構造物に解放可能に接続するためのリフティングリグを有し、装置が展開場所にあり、プレートが開位置にあるとき、上部内部構造物を保管チャンバ内へ上昇させるように構成された、保管チャンバ内に取り付けられたリフティングシステムと、
展開場所と保管場所との間でリフティング／輸送装置の移動を案内するための車輪と、
を含む。

放射性遮蔽材料で形成された本体および封止プレートを有する装置を提供することによって、上部内部構造物は、炉心からの除去後、装置内に収容（および保管場所で保管）することができ、したがって保管プールの必要性が排除される。保管チャンバが開いている（すなわち封止プレートがその開位置にあり、装置が展開場所にある）とき、リフティングリグを使用して上部内部構造物を炉心から保管チャンバ内へ引き出すことができる。これにより、上部内部構造物を鉛直に持ち上げるためのポーラクレーンの必要性がなくなり、したがって格納構造の高さおよび建設コスト／時間を削減することが可能になる。車輪により、展開場所と保管場所との間で装置（したがって上部内部構造物）を移動させる（たとえば格納構造の作業床上の）装置の移動（たとえば水平移動）が可能になる。この水平移動は以前であればポーラクレーンによって行われていたであろう。

ここで本開示の任意選択の特徴を説明する。これらは、単独で、または本開示の任意の態様と任意に組み合わせて適用可能である。いくつかの実施形態において、本体は、鋼鉄で形成することができる。これは、上部（実質的に水平な）壁を有することができる。これは、直方体保管キャビティを形成する４つの（実質的に鉛直な）側壁を有することができる。あるいは、これは、円筒形の保管キャビティを形成する円筒壁を有することができる。これらの壁はそれぞれ１００と２００ｍｍとの間、たとえば１２０と１８０ｍｍとの間または１４０と１６０ｍｍとの間、たとえば約１５０ｍｍの厚さとすることができる。１５０ｍｍの厚さを有する鋼鉄壁により、保管プールにおいて水深１ｍに相当する放射線遮蔽が与えられる。これらの壁は鉛で裏打ちすることができる。

封止プレートは、その閉位置にあるとき、保管キャビティのベースを形成する。その閉位置において、これは本体に対して液密封止を形成して装置からのいかなる放射性液体の浸透をも防止する。封止プレートは鋼鉄で形成することができる。これは、１００と２００ｍｍとの間、たとえば１２０と１８０ｍｍとの間または１４０と１６０ｍｍとの間、たとえば約１５０ｍｍの厚さを有することができる。封止プレートはその開および閉位置間で摺動可能に移動可能とすることができる。

封止プレートは、装置から遠隔に配置された制御システムによって作動可能とすることができるアクチュエータによって、その開および閉位置間で移動可能（たとえば摺動可能に移動可能）とすることができる。

いくつかの実施形態において、リフティングシステムは１つまたは複数のウィンチ／ホイストを含む。これらは、保管キャビティ内の上部（実質的に水平な）壁の内面に取り付けることができる。リフティングシステムは、装置から遠隔に配置された制御システムによって作動可能とすることができる。

リフティングシステムは、上部内部構造物に接続するためのグリッパ要素をさらに含むことができる。たとえば、グリッパ要素は、上部内部構造物上に設けられたハンドルを掴む／挟むためのサーボ作動グリッパ／挟み要素とすることができる。リフティングシステムは、上部内部構造物への（たとえば上部内部構造物上のハンドルへの）有効な結合（たとえばグリッパ要素の）を検出するための１つまたは複数のセンサ（たとえば荷重センサ）を含むことができる。

この装置は、本体を支持するための開口フレームをさらに含むことができる。車輪は開口フレームに取り付けることができる。これらの実施形態において、フレームにおける開口は、封止プレートがその開位置にある（そして装置が展開場所にある）とき、リフティングシステムを使用して開口および開放ベースを通して上部内部構造物を吊り上げることができるように、保管チャンバの開放ベースと位置合わせされている。

いくつかの実施形態において、この装置は、放射性蒸気が形成されて格納構造全体に拡散されるのを防止するように、装置内に保管されている上部内部構造物の水分レベルを維持するために保管チャンバ内に取り付けられた液体（たとえば水）供給システムをさらに含む。供給システムは１つまたは複数の液体スプレーノズルを含むことができる。液体供給システムは再循環ポンプを含むことができる。これは液体貯蔵タンクを含むことができる。液体供給システムを備えたこれらの実施形態において、この装置は、液体を装置から排出するための排出システムをさらに含むことができる。

いくつかの実施形態において、この装置は、車輪を駆動して装置を展開から保管場所まで移動させるためのモータをさらに含む。モータは、装置から遠隔に配置された制御システムによって作動可能とすることができる。車輪は、フランジ付き、すなわち２つのフランジ間に軸方向に挟まれた縮径部分を有する車輪とすることができる。このように、車輪は、レール／軌道に沿って駆動されるように構成することができる。

この装置は折り畳み可能とすることができる。すなわち、この装置は、折り畳み構成と拡張構成との間で移動可能であるように構成することができる。これは、たとえば、入れ子式、枢動またはヒンジ式の構成要素を含む装置の構造によって容易にすることができる。この装置は、その折り畳みおよび拡張構成間で装置を移動させるためのアクチュエータを含むことができる。折り畳み構成において装置の高さおよび／または幅は拡張構成より少なくすることができる。この装置は折り畳み構成において移動可能（たとえば駆動可能）とすることができる。このように、開口を通って移動する、たとえば格納構造に出入りすることが装置に要求されるとき、開口のサイズ（すなわち装置を収容するための）を最小化することができる。したがって、この装置は折り畳み構成で輸送することができ、拡張構成で保守作業（たとえば上部内部構造物を除去すること）を実行することができる。

第２の態様において、第１の態様による装置と、原子炉容器であって、
制御棒集合体を含む炉心および制御棒集合体を案内するための上部内部構造物を収容するキャビティを画定する原子炉容器本体と、
原子炉容器本体に対して封止してキャビティへの開口を閉鎖するように構成されたクロージャヘッドと、
を有する、原子炉容器と、を含む原子力発電システムが提供される。

この原子力発電システムは加圧水型原子炉システムとすることができる。

原子炉容器は、クロージャヘッド、およびシュラウド内に収容された制御棒駆動機構を含む一体型ヘッドパッケージ（ＩＨＰ）を含むことができる。制御棒駆動機構は、クロージャヘッドを通って延在する少なくとも１つの駆動棒（および好ましくは複数の駆動棒）を含み、そのまたは各駆動棒は、炉心内の制御棒集合体に解放可能に結合するための結合要素（たとえば空気圧結合要素）を有する。少なくとも１つの駆動棒は、少なくとも１つの駆動棒が制御棒集合体から切り離され、少なくとも部分的に（好ましくは完全に）ＩＨＰ内へ（たとえばシュラウド内へ）後退する保守／燃料補給位置へ移動可能である。ＩＨＰは、少なくとも１つの駆動棒を保守／燃料補給位置にロックするための少なくとも１つのロック要素をさらに含む。

このＩＨＰにより、駆動棒をＩＨＰとともに炉心から除去することが可能になる。このように、放射性駆動棒が炉心から突出したままになることがなくなるため、燃料補給キャビティを浸水させる必要性が除去される。

したがって、いくつかの実施形態において、このシステムは格納構造を含み、格納構造の作業床はキャビティへの開口を取り囲み、実質的に鉛直にこれと位置合わせされている。

原子力発電システムの規模を考えると、「実質的に鉛直に位置合わせされている」という用語は、作業床とキャビティへの開口（原子炉容器本体の上端によって画定される）との間の鉛直間隔が２メートル未満、たとえば原子炉容器本体内のキャビティへの開口の１メートルまたは０．５メートル上方であることを意味する。

いくつかの実施形態において、作業床は、原子炉容器の近傍から（遠隔の）保管場所まで延在する少なくとも１つの経路を含み、少なくとも１つの経路は、原子炉容器本体のキャビティへの開口と実質的に鉛直に位置合わせされている。遠隔保管場所は、格納構造の外部に、たとえば遮蔽された離れに設けることができる。

いくつかの実施形態において、少なくとも１つの経路は、原子炉容器本体と保管場所との間に延在する線形経路とすることができる。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの経路は実質的に水平な経路とすることができる。

いくつかの実施形態において、少なくとも１つの経路は、原子炉容器本体と保管場所との間から延在する軌道またはレールを含むことができ、装置の車輪は軌道／レールに取り付けられている。軌道／レールは原子炉容器本体内のキャビティへの開口と実質的に鉛直に位置合わせすることができる。軌道／レールの使用により、少なくとも１つの経路に沿った保守／燃料補給装置の移動の自動化を促進することができ、これにより、ひいては保守／燃料補給を実行するために要求される労働者の数を減らすことができる（これによりこれらのプロセスに関連する安全上のリスクを減らすことができる）。

軌道／レールは、リフティング／輸送装置を原子炉容器本体／炉心の真上に配置することが可能になるように原子炉容器本体の鉛直上方に延在する除去可能／一時的部分を含むことができる。あるいは、軌道／レールは、リフティング／輸送装置を原子炉容器本体／炉心の真上に配置することができるように原子炉容器におけるキャビティへの開口の幅より大きい距離だけ互いに離間させることができる。

いくつかの実施形態において、リフティング装置の展開場所は原子炉容器本体の鉛直上方である。このように、封止プレートがその開位置にあるとき、リフティングシステムは、炉心内へ伸張して上部内部構造物を係合し、鉛直上向きに吊り上げることができる。

いくつかの実施形態において、このシステムは、摺動可能封止プレートおよび／またはリフティングシステムを作動させるため、および／または車輪を駆動するための制御信号を送るための制御システムを含む。制御システム（および任意の関連するユーザインターフェース）は原子炉容器から遠隔とすることができる。

いくつかの実施形態において、このシステムは、装置の排水システム（設けられている場合）からシステムの一次冷却回路まで延在する排水導管を含む。

第３の態様において、第１の態様による装置を使用して（たとえば保守／燃料補給のため）第２の態様による原子力発電システム内の露出した炉心から上部内部構造物を除去する方法が提供される。

いくつかの実施形態において、この方法は、
原子炉容器本体からクロージャヘッド（たとえば一体型ヘッドパッケージ）を除去するステップと、
封止プレートがその開位置にある状態で、（たとえば経路または軌道／レールに沿って装置の車輪を駆動することによって）原子炉容器本体の鉛直上方の展開場所へ装置を移動させるステップと、
（たとえば少なくとも１つのウィンチ／ホイストを使用して）リフティングリグを下降させ、これを上部内部構造物に接続するステップと、
リフティングシステムを使用して（たとえば少なくとも１つのウィンチ／ホイストで吊り上げることによって）上部内部構造物を保管チャンバ内へ鉛直に上昇させるステップと、
封止プレートをその閉位置へ移動させることによって保管チャンバを封止するステップと、
（たとえば経路または軌道／レールに沿って装置の車輪を駆動することによって）装置を保管場所へ移動させるステップと、
を含む。

いくつかの実施形態において、この方法は、
（たとえば経路または軌道／レールに沿って装置の車輪を駆動することによって）装置を展開場所へ移動させるステップと、
封止プレートをその開位置へ移動させることによって保管チャンバを開けるステップと、
リフティングシステムを使用して（たとえば少なくとも１つのウィンチ／ホイストを使用して）上部内部構造物を炉心内へ鉛直に下降させるステップと、
リフティングリグを上部内部構造物から切り離すステップと、
（たとえば少なくとも１つのウィンチ／ホイストで吊り上げることによって）リフティングリグを炉心内から保管チャンバ内へ上昇させるステップと、
封止プレートを閉位置へ移動させるステップと、
（たとえば経路または軌道／レールに沿って装置の車輪を駆動することによって）装置を展開場所から離して（たとえば保管場所へ）移動させるステップと、
によって、露出した炉心へ（たとえば保守／燃料補給後）上部内部構造物を戻すステップをさらに含む。

いくつかの実施形態において、この方法は、封止プレートをその開および閉位置間で摺動させるステップを含むことができる。この方法は、装置から遠隔に配置された制御システムによる可動封止プレートの遠隔作動を含むことができ、すなわちこの方法は、（たとえば遠隔制御システムのユーザインターフェースでの入力によって）制御システムから封止プレートに関連するアクチュエータへ出力信号を送って封止プレートを移動（たとえば摺動）させるステップを含むことができる。

この方法は、装置から遠隔に配置された制御システムによるリフティングシステムの遠隔作動を含むことができる。したがって、この方法は、（たとえば遠隔制御システムのユーザインターフェースでの入力によって）制御システムからリフティングシステムへ出力信号を送って、上部内部構造物への接続のためにリフティングリグを下降させるステップを含むことができる。この方法は、（たとえば遠隔制御システムのユーザインターフェースでの入力によって）制御システムからリフティングシステムへ出力信号を送って、上部内部構造物への接続後にリフティングリグを上昇させるステップを含むことができる。

燃料補給／保守後、この方法は、（たとえば遠隔制御システムのユーザインターフェースでの入力によって）制御システムからリフティングシステムへ出力信号を送って、リフティングリグおよび上部内部構造物を炉心内へ下降させるステップを含むことができる。この方法は、（たとえば遠隔制御システムのユーザインターフェースでの入力によって）制御システムからリフティングシステムへ出力信号を送って、上部内部構造物からの切り離し後にリフティングリグを上昇させるステップを含むことができる。

いくつかの実施形態において、この方法は、保管チャンバ内で上部内部構造物上へ液体（たとえば水）を噴霧するステップをさらに含む。これらの実施形態において、この方法は、装置からたとえばシステムの一次冷却回路内へ液体を排出するステップを含む。

いくつかの実施形態において、この方法は、キャビティへの開口と実質的に鉛直に位置合わせされている格納構造の作業床に沿って（たとえば線形の水平経路に沿って）展開および保管場所間で装置を移動させるステップを含む。

この方法は、格納構造の外部に、たとえば遮蔽された離れに設けられた保管場所へ、およびここから装置を移動させるステップを含むことができる。

いくつかの実施形態において、この方法は、展開場所と保管場所との間に延在する軌道またはレールに沿って燃料補給装置のフレーム車輪を駆動するステップを含み、装置の車輪は軌道／レールに取り付けられている。軌道／レールは、原子炉容器本体内のキャビティへの開口と実質的に鉛直に位置合わせすることができる。

この方法は、原子炉容器本体の上で鉛直に展開場所へ装置を移動させるステップを含むことができる。

本発明は、原子炉発電所を含む、その一部として構成される、または原子炉発電所（本明細書では原子炉と呼ぶ）とともに使用することができる。特に、本発明は加圧水型原子炉に関し得る。原子炉発電所は、２５０と６００ＭＷとの間、または３００と５５０ＭＷとの間の出力を有することができる。

原子炉発電所はモジュラー原子炉とすることができる。モジュラー原子炉は、オフサイトで（たとえば工場で）製造される多数のモジュールで構成される原子炉と見なすことができ、次いでこれらのモジュールは、これらのモジュールを一緒に接続することによってオンサイトで原子炉発電所へと組み立てられる。一次、二次および／または三次回路のいずれも、モジュラー構造で形成することができる。

原子炉は、原子炉圧力容器、１つまたは複数の蒸気発生器および１つまたは複数の加圧器を含む一次回路を含むことができる。一次回路は、原子炉圧力容器を通して媒体（たとえば水）を循環させて、炉心における核分裂によって生成される熱を抽出し、熱は次いで蒸気発生器に送達されて二次回路へ伝達される。一次回路は、１と６との間の蒸気発生器、または２と４との間の蒸気発生器を含むことができ、または３つの蒸気発生器、または前述の数値のいずれかの範囲を含むことができる。一次回路は、１つ、２つ、または２より多くの加圧器を含むことができる。一次回路は、原子炉圧力容器から蒸気発生器のそれぞれに延在する回路を含むことができ、回路は、原子炉圧力容器から蒸気発生器へ高温媒体を運び、蒸気発生器から原子炉圧力容器へ冷却媒体を戻すことができる。媒体は１つまたは複数のポンプによって循環させることができる。いくつかの実施形態において、一次回路は一次回路内の蒸気発生器ごとに１つまたは２つのポンプを含むことができる。

いくつかの実施形態において、一次回路内を循環する媒体は水を含むことができる。いくつかの実施形態において、媒体は、媒体に添加された中性子吸収物質（たとえば、ホウ素、ガドリニウム）を含むことができる。いくつかの実施形態において一次回路内の圧力は、全出力運転中、少なくとも５０、８０、１００または１５０バールとすることができ、圧力は、全出力運転中、８０、１００、１５０または１８０バールに達することができる。いくつかの実施形態において、水が一次回路の媒体である場合、原子炉圧力容器を出る水の加熱水温は、全出力運転中、５４０と６７０Ｋとの間、または５６０と６５０Ｋとの間、または５８０と６３０Ｋとの間とすることができる。いくつかの実施形態において、水が一次回路の媒体である場合、原子炉圧力容器に戻る水の冷却水温は、全出力運転中、５１０と６００Ｋとの間、または５３０と５８０Ｋとの間とすることができる。

原子炉は、蒸気発生器において一次回路から熱を抽出して水を蒸気に変換してタービンを駆動する水の循環ループを含む二次回路を含むことができる。実施形態において、二次ループは１つまたは２つの高圧タービンおよび１つまたは２つの低圧タービンを含むことができる。

二次回路は、蒸気発生器に戻されるときに蒸気を水に凝縮する熱交換器を含むことができる。熱交換器は、ヒートシンクとして作用する大きな水域を含むことができる三次ループに接続することができる。

原子炉容器は鋼製圧力容器を含むことができ、圧力容器は、５から１５ｍの高さ、または９．５から１１．５ｍの高さであり、直径は、２と７ｍとの間、または３と６ｍとの間、または４から５ｍの間である。圧力容器は、原子炉本体、および原子炉本体の鉛直上方に配置された原子炉ヘッドを含むことができる。原子炉ヘッドは、原子炉ヘッド上のフランジおよび原子炉本体上の対応するフランジを通過する一連のスタッドによって原子炉本体に接続することができる。

原子炉ヘッドは、原子炉構造の多数の要素を単一の要素に統合することができる一体型ヘッドアセンブリを含むことができる。統合される要素の中には、圧力容器ヘッド、冷却シュラウド、制御棒駆動機構、ミサイルシールド、リフティングリグ、ホイストアセンブリ、およびケーブルトレイアセンブリが含まれる。

核炉心は多数の燃料集合体で構成することができ、燃料集合体は燃料棒を含む。燃料棒は核分裂性物質のペレットで形成することができる。燃料集合体はまた制御棒のための空間を含むことができる。たとえば、燃料集合体は、１７×１７グリッドの棒、すなわち合計２８９の空間のためのハウジングを提供することができる。これら合計２８９の空間のうち、２４を原子炉用の制御棒用に確保することができ、これらのそれぞれをメインアームに接続された２４の制御棒で形成することができ、１つを計装管用に確保することができる。制御棒は、核分裂中に放出される中性子を吸収することによって、燃料が受ける核分裂プロセスを制御するように炉心の内外に移動可能である。炉心は１００～３００の間の燃料集合体を含むことができる。制御棒を完全に挿入することは通常、原子炉が停止する未臨界状態につながる可能性がある。炉心内の燃料集合体の１００％までが制御棒を含むことができる。

制御棒駆動機構によって制御棒の移動を移動させることができる。制御棒駆動機構は、燃料集合体の内外で制御棒を下降および上昇させるように、そして炉心に対する制御棒の位置を保持するようにアクチュエータに命令および動力供給することができる。制御棒駆動機構棒は、制御棒を急速に挿入して原子炉を迅速に停止（すなわちスクラム）することができ得る。

一次回路は、事故の際に一次回路からの蒸気を保持する格納構造内に収容することができる。格納容器は、直径を１５と６０ｍとの間、または直径を３０と５０ｍとの間とすることができる。格納構造は、鋼鉄またはコンクリート、または鋼鉄で裏打ちされたコンクリートから形成することができる。格納容器は、原子炉の緊急冷却用の水タンクを中に格納する、または外部に支持することができる。格納容器は、原子炉の燃料補給、燃料集合体の保管および格納容器の内側と外側との間での燃料集合体の輸送を可能にする機器および設備を含むことができる。

この発電所は、外部の危険（たとえばミサイル攻撃）および自然災害（たとえば津波）から原子炉要素を保護する１つまたは複数の土木構造物を含むことができる。土木構造物は、鋼鉄、またはコンクリート、または両方の組み合わせから作製することができる。

ここで添付の図面を参照して単なる例として実施形態を説明する。

リフティング／輸送装置を通る概略断面図を示す。 原子力発電システム内の展開場所における装置の概略図を示す。

図１は、水平上壁３および鉛直側壁４を有する装置本体２を含むリフティングおよび輸送装置１を示す。壁は厚さ１５０ｍｍの鋼鉄で形成されている。壁３、４は、開放ベースを有する直方体保管チャンバ５を画定する。装置本体２は、複数のフランジ付き車輪７を有する開口フレーム６上に設置されている。車輪付き開口フレーム６における開口（図示せず）は装置本体２の開放ベースと位置合わせされている。

この装置は、保管チャンバ５が（その開放ベースを通して）開いている位置と、開口ベースを覆う封止プレート８で保管チャンバ５が（液密に）封止されて装置本体２に対して封止されている閉位置との間で摺動可能である封止プレート８をさらに含む。

封止プレート８も厚さ１５０ｍｍの鋼鉄で形成され、その開および閉位置間でこれを駆動するためのアクチュエータ（図示せず）に関連付けられている。アクチュエータは、装置から遠隔に配置された制御システムに動作可能に接続されている。図１において、封止プレート８は閉および開位置間の中間に示されている。

リフティングシステム９が保管チャンバ５内に取り付けられ、上部内部構造物に解放可能に接続するためのリフティングリグ（図示せず）を有する。リフティングリグは、リフティングリグを上昇および下降させるための２つのホイスト（図示せず）に接続されている。リフティングシステム９は遠隔制御システムに接続されている。

装置１は、放射性蒸気が形成されて格納構造全体に拡散されるのを防止するように、装置１内に保管されている上部内部構造物の水分レベルを維持するために保管チャンバ５内に取り付けられた液体（たとえば水）供給システム２０をさらに含む。液体供給システムは再循環ポンプおよび液体貯蔵タンクを含むことができる。液体供給システムを備えたこれらの実施形態において、この装置は、液体を装置から排出するための排出システムをさらに含むことができる。

図示していないが、車輪７を駆動するためのモータもある。モータは、装置１から遠隔に配置された制御システムによって作動可能とすることができる。車輪７は、２つのフランジ間に軸方向に挟まれた小径部分を有するフランジ付き車輪とすることができる。車輪７は２つの並んだ列に配置することができる。

この装置は、図２に示す原子力発電システム内の炉心からの上部内部構造物の除去（およびこれに続く交換）を容易にするために提供される。このようなシステムは、上部内部構造物を含む炉心を収容するキャビティを画定する原子炉容器本体（図示せず）を有する原子炉容器を含む。原子炉容器はまた、原子炉容器本体に対して封止してキャビティへの開口を閉鎖するように構成されたクロージャヘッド１１を含む一体型ヘッドパッケージ（ＩＨＰ）１０を含む。ＩＨＰはまた、シュラウド１３内に収容された制御棒駆動機構１２を含む。制御棒駆動機構１２は、クロージャヘッド１１を通って延在する複数の駆動棒１４を含み、駆動棒１４はそれぞれ、炉心内の制御棒集合体に解放可能に結合するための空気圧結合要素（図示せず）を有する。

このシステムは複数の蒸気反応器１７、１７’および加圧器１８をさらに含む。

炉心を露出させる（上部内部構造物の除去を可能にする）ため、ＩＨＰ１０を原子炉容器本体から除去せねばならない。これは、駆動棒１４を、これらが制御棒集合体から切り離されてシュラウド１３内へ完全に後退している保守／燃料補給位置へ移動させることによって達成される。駆動棒１４は保守／燃料補給位置でシュラウド１３内にロックされる。ＩＨＰ１０を次いで原子炉容器本体から鉛直に上昇させ、原子炉容器本体との位置合わせから外れるように水平にＩＨＰ保管場所へ移動させる（図２に示すように）。

次に、保管場所（たとえば格納構造の外側の遮蔽された離れにおける）から原子炉容器本体の鉛直上の展開場所へリフティング／輸送装置１を移動させる（図２に示すように）。リフティング／輸送装置１は、格納容器の作業床１６上の線形経路に沿って延在するレール／軌道１５に沿って展開場所へ移動させる。液体供給システムは１つまたは複数のノズルを含むことができる。作業床１６およびレール／軌道１５は、原子炉容器本体内のキャビティへの開口と実質的に鉛直に位置合わせされている。軌道／レール１５により、原子炉容器本体／炉心の真上にリフティング／輸送装置１を配置することが可能になる。

展開場所にくると、保管チャンバ５がその開放ベースを通して開いているその開位置へ（たとえば遠隔制御システムの一部を形成する遠隔ユーザインターフェースでのユーザ入力によって作動する遠隔操作アクチュエータを使用して）封止プレート８を移動させる。リフティングシステム９は開放ベースおよびフレーム６における開口を通してリフティングリグを炉心内へ下降させる。これも遠隔場所から（たとえば遠隔制御システムでのユーザインターフェースでのユーザ入力の入力によって）自動的に行うことができる。

リフティングリグは上部内部構造物に（自動的に）接続され、次いでリフティングシステム９はリフティングリグおよび接続された上部内部構造物を鉛直上向きに（開口フレーム６および開放ベースを通して）保管チャンバ５内へ吊り上げる。上部内部構造が保管チャンバ５内に完全に収容されると、封止プレート８を、これが装置本体２と液密封止を形成するその閉位置へ（自動的に）移動させることができる。

次いで、レール／軌道１５に沿って車輪７を駆動することによって、リフティング／輸送装置１を展開場所から離して（水平に）移動させることができる。展開場所からの輸送中、および／または保管場所における上部内部構造物の保管中、液体供給システムを使用して上部内部構造の水分レベルを維持することができる。

燃料補給が完了すると、装置１の車輪７を駆動することによって、レール／軌道１５に沿って装置１を展開場所へ戻す。封止プレート８をその開位置へ移動させることによって保管チャンバ５を開ける。リフティングシステム９を使用して上部内部構造物を炉心内へ鉛直に下降させ、ここでこれらが（自動的に）分離される。次にリフティングシステム９を使用してリフティングリグを炉心内から保管チャンバ５内へ上昇させ、封止プレート８をその閉位置に移動させる。最後に、軌道／レール１５に沿って装置１の車輪７を駆動することによって、装置１を展開場所から離して保管場所へ戻す。

本開示は上述の実施形態に限定されず、本明細書に記載の概念から逸脱することなく、さまざまな修正および改良を行うことができるということが理解されるであろう。相互に排他的である場合を除き、これらの特徴のいずれかを個別に、または任意の他の特徴と組み合わせて使用することができ、本開示は、本明細書に記載の１つまたは複数の特徴のすべての組み合わせおよび部分的組み合わせに及び、そしてこれらを含む。

１ リフティングおよび輸送装置
２ 装置本体
３ 上壁
４ 側壁
５ チャンバ
６ 開口フレーム
７ 車輪
８ 封止プレート
９ リフティングシステム
１０ 一体型ヘッドパッケージ
１１ クロージャヘッド
１２ 制御棒駆動機構
１３ シュラウド
１４ 駆動棒
１５ 軌道／レール
１６ 作業床
１７ 蒸気反応器
１７’ 蒸気反応器
１８ 加圧器
２０ 液体供給システム

Claims (15)

1. 展開場所において原子力発電システムの炉心から上部内部構造物を持ち上げて保管場所へ輸送するためのリフティングおよび輸送装置であって、
   放射性遮蔽材料で形成された装置本体であって、開放ベースを有する保管チャンバを画定する、装置本体と、
   放射性遮蔽材料で形成された可動封止プレートであって、前記保管チャンバが開いている開位置と前記保管チャンバが封止されている閉位置との間で移動可能である、可動封止プレートと、
   前記上部内部構造物に解放可能に接続するためのリフティングリグを有し、前記装置が前記展開場所にあり、前記プレートが前記開位置にあるとき、前記上部内部構造物を前記保管チャンバ内へ上昇させるように構成された、前記保管チャンバ内に取り付けられたリフティングシステムと、
   前記展開場所と前記保管場所との間で前記リフティング／輸送装置の移動を案内するための車輪と、
   を含む、リフティングおよび輸送装置。
2. 前記封止プレートは、前記装置から遠隔に配置された制御システムによって作動可能であるアクチュエータによって、その開および閉位置間で移動可能である、請求項１に記載の装置。
3. 前記保管チャンバ内に取り付けられた液体供給システムをさらに含む、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記車輪を駆動して前記装置を前記展開から前記保管場所まで移動させるためのモータをさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の装置と、
   原子炉容器であって、
   制御棒集合体を含む炉心および前記制御棒集合体を案内するための上部内部構造物を収容するキャビティを画定する原子炉容器本体と、
   前記原子炉容器本体に対して封止して前記キャビティへの開口を閉鎖するように構成されたクロージャヘッドと、
   を有する、原子炉容器と、
   を含む原子力発電システム。
6. 前記原子炉容器は、前記クロージャヘッド、およびシュラウド内に収容された制御棒駆動機構を含む一体型ヘッドパッケージを含み、前記制御棒駆動機構は、前記クロージャヘッドを通って延在する少なくとも１つの駆動棒を含み、前記または各駆動棒は、前記炉心内の制御棒集合体に解放可能に結合するための結合要素を有し、前記少なくとも１つの駆動棒は、前記少なくとも１つの駆動棒が前記制御棒集合体から切り離され、少なくとも部分的に前記一体型ヘッドパッケージ内へ後退する保守／燃料補給位置へ移動可能であり、前記一体型ヘッドパッケージは、前記少なくとも１つの駆動棒を前記保守／燃料補給位置にロックするための少なくとも１つのロック要素をさらに含む、請求項５に記載のシステム。
7. 格納構造を含み、前記格納構造の作業床は前記キャビティへの前記開口を取り囲み、実質的に鉛直にこれと位置合わせされている、請求項５または６に記載のシステム。
8. 前記作業床は、前記原子炉容器の近傍から前記保管場所まで延在する少なくとも１つの経路を含み、前記少なくとも１つの経路は、前記原子炉容器本体における前記キャビティへの前記開口と実質的に鉛直に位置合わせされており、前記少なくとも１つの経路は、前記原子炉容器本体と前記保管場所との間から延在する軌道またはレールを含み、前記装置の前記車輪は前記軌道／レール上に取り付けられている、請求項７に記載のシステム。
9. 前記軌道／レールは、前記原子炉容器本体の鉛直上方に延在する除去可能／一時的部分を含む、請求項８に記載のシステム。
10. 前記摺動可能封止プレートおよび／または前記リフティングシステムを作動させるため、および／または前記車輪を駆動するための制御信号を送るための制御システムをさらに含む、請求項５から９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 原子力発電システム内の露出した炉心から上部内部構造物を除去する方法であって、
    前記原子炉容器本体から前記クロージャヘッドを除去するステップと、
    前記封止プレートがその開位置にある状態で、前記原子炉容器本体の鉛直上方の前記展開場所へ前記装置を移動させるステップと、
    前記リフティングリグを下降させ、これを前記上部内部構造物に接続するステップと、
    前記リフティングシステムを使用して前記上部内部構造物を前記保管チャンバ内へ鉛直に上昇させるステップと、
    前記封止プレートをその閉位置へ移動させることによって前記保管チャンバを封止するステップと、
    前記装置を前記保管場所へ移動させるステップと、
    を含む、方法。
12. 前記装置を前記展開場所へ移動させるステップと、
    前記封止プレートをその開位置へ移動させることによって前記保管チャンバを開けるステップと、
    前記リフティングシステムを使用して前記上部内部構造物を前記炉心内へ鉛直に下降させるステップと、
    前記リフティングリグを前記上部内部構造物から切り離すステップと、
    前記リフティングリグを前記炉心内から前記保管チャンバ内へ上昇させるステップと、
    前記装置を前記展開場所から離して移動させるステップと、
    によって、前記露出した炉心へ前記上部内部構造物を戻すステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記保管チャンバ内で前記上部内部構造物上へ液体を噴霧するステップをさらに含む、請求項１１または１２に記載の方法。
14. 前記キャビティへの前記開口と実質的に鉛直に位置合わせされている前記格納構造の作業床に沿って前記展開および保管場所間で前記装置を移動させるステップを含む、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記展開場所と前記保管場所との間に延在する軌道またはレールに沿って前記装置の車輪を駆動するステップを含み、前記装置の前記車輪は前記軌道／レール上に取り付けられている、請求項１４に記載の方法。

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