JP2520008B2 - 高速増殖炉の燃料交換装置 - Google Patents

高速増殖炉の燃料交換装置

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JP2520008B2
JP2520008B2 JP1071540A JP7154089A JP2520008B2 JP 2520008 B2 JP2520008 B2 JP 2520008B2 JP 1071540 A JP1071540 A JP 1071540A JP 7154089 A JP7154089 A JP 7154089A JP 2520008 B2 JP2520008 B2 JP 2520008B2
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克弘 戸澤
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  • Carriers, Traveling Bodies, And Overhead Traveling Cranes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
この発明は、液体金属を冷却材とする高速増殖炉の炉
心構成要素を交換する燃料交換機に関する。
【従来の技術】
従来、この種の高速増殖炉に炉内中継位置を設けた燃
料交換機として、アームの折りたたみができない固定ア
ーム式燃料交換機を大回転プラグ上に設置して、炉心内
の中継位置及び中央部炉心構成要素の外側の炉心構成要
素を取り扱う装置が知られている。(特公昭63−45557
号参照) 以下図面に基づいて説明する。第4図は従来の燃料交
換装置を含む高速増殖炉の断面図である。第4図におい
て垂直に整理された原子炉容器11内に配置され、かつ支
持グリット内に位置決めされた一群の炉心構成要素12か
らなる炉心7と、前記容器11の上方の水平スラブと、こ
の水平スラブ内の大回転プラグ3と、この大回転プラグ
3内にあり、かつこの大回転プラグ3に対して偏心して
いる小回転プラグ4と、炉心構成要素12を前記容器11か
ら除去可能にせしめる炉内中継槽ポツト19からなり、小
回転プラグ4は直動式燃料交換機2を有し、また炉心7
に対して同軸的に位置している大回転プラグ3は固定ア
ーム式燃料交換機15を有し、前記の直動式燃料交換機2
は特に炉心7の中央部にある炉心構成要素12の部分に到
達し、それらを取り上げてステーションPに搬送するこ
とを可能にし、この炉心7の中央部にある炉心構成要素
12の部分は前記固定アーム式燃料交換機15の固定アーム
16の到達の範囲外となつており、炉心7の中央部から取
り上げてステーションPに搬送された炉心構成要素12、
ないし炉心7の中央部の炉心構成要素12の部分の周縁に
ある炉心構成要素は前記の固定アーム式燃料交換機15に
よつて取り上げられ、それにより前記炉内中継槽ポツト
19内に置くことができる。 第5図は従来例による燃料交換装置を含む原子炉の平
面図である。第5図において、大回転プラグ3は直径70
00mmであり、この大回転プラグ3に対し偏心した位置に
直径5400mmの小回転プラグ4が配置され、直径3000mmの
炉上部機構5の中に直動式燃料交換機2を備えている。
6は炉内中継槽、7は炉心で炉心7の直径は3500mmであ
る。大回転プラグ3の中心から炉内中継槽6の中心まで
は3500mmである。また炉心7に対し同軸的に位置してい
る大回転プラグ3には、直径1500mmの固定アーム式燃料
交換機15を有し、固定アーム16の回転半径は2350mmであ
る。
【発明が解決しようとする課題】
従来の燃料交換装置においては下記のような課題があ
る。 (1)燃料引き抜き,挿入させるための力の増大に伴う
固定アーム式燃料交換機の重量増。 現在の高速増殖炉の炉心においては、従来の小型炉心
に比べ炉心構成要素の引き抜き,挿入に要する力が大き
くなり、また数多くの炉心構成要素を取り扱うためには
さらに大きな引き抜き,挿入力を要することも予想され
るため、従来型の燃料交換装置では固定アーム式燃料交
換機のアーム強度が不十分となる。従ってそれに対応し
て固定アーム式燃料交換機の構造、特にアーム構造の強
化が必要となり重量が増大する。 (2)炉心の大型化に伴うアーム長の増大。 従来型の燃料交換装置は、炉心径が大型化すると、よ
り長い固定アームを持つか、または炉内中継位置を経由
して取り出す炉心構成要素を増す必要がある。炉内中継
位置を経由して取り出す炉心構成要素を増すことは、燃
料交換時間の増大を伴い、原子炉の稼動率低下を伴うた
め、運転コストへの影響が大きく、中継する炉心構成要
素数を増すことは好ましくない。従ってアーム長を長く
する必要があるが、それによつて耐震上不利になり、か
つ重量も増大する。 (3)燃料オリエンテーション機能について。 高速増殖炉の炉心は六角柱状の炉心構成要素が互いに
ガイドし合って構成され蜂の巣構造となつている。従っ
て炉心構成要素を炉心に挿入する際には、方位を合わせ
てやる必要がある。従来の小型炉心では、この目的のた
めすべての炉心構成要素の上下に王冠状の斜めの突起を
設け、挿入されるにつれて自動的に方位が合うような燃
料オリエンテーション機能を持たせている。しかし大型
炉心においては、燃料の変形による影響等により、燃料
オリエンテーションがうまく行かない確率が増大するこ
とにより、燃料交換時間の増大を伴い、原子炉稼動率の
低下につながる。従って能動的に炉心構成要素の方位を
設定してから挿入してやる必要がある。一般に多重回転
プラグを用いた燃料交換装置は位置決めのために2つの
回転自由度を必要とし、加えて方位を設定するためには
合わせて3つの回転自由度が必要である。それ故従来型
の燃料交換装置においては、直動式及び固定アーム式の
いずれの燃料交換機も、回転自由度は2つであり、燃料
を取り扱うグリッパ自体の回転機能を設ける必要があ
る。これは特に、固定アーム式燃料交換機においては、
複雑な構造を必要とし、さらに回転動作を行うことに伴
う燃料交換時間の増加につながる。 この発明は、上記従来装置の課題に鑑みなされたもの
で、短いアームで炉心構成要素の交換を可能にし、かつ
燃料オリエンテーション機能を有する高速増殖炉の燃料
交換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
上記目的は、高速増殖炉の炉心を構成する炉心構成要
素を交換する燃料交換装置において、原子炉容器上部の
しゃへいプラグ内の大回転プラグと、この大回転プラグ
内にあり、かつ前記大回転プラグに対し偏心している小
回転プラグと、この小回転プラグに対し偏心している炉
上部機構の中心に配置された直動式燃料交換機と、前記
小回転プラグ内の前記炉上部機構の外側に配置されたパ
ンタグラフアーム式燃料交換機と、前記炉心構成要素の
炉外への出し入れのための炉内中継槽とからなり、前記
直動式燃料交換機は特に前記炉心の中央部に位置する炉
心構成要素に到達し、それらを取り上げて炉内の中継位
置に移送し、前記炉心の中央部の炉心構成要素は前記パ
ンタグラフアーム式燃料交換機の到達範囲外にあり、前
記炉内中継位置の炉心構成要素及び炉心の中央部の外側
に位置する炉心構成要素は前記パンタグラフアーム式燃
料交換機のパンタグラフアームを折りたたんだ状態で取
扱可能な範囲内にあり、前記パンタグラフアーム式燃料
交換機は前記中継位置に移送された炉心構成要素及び前
記炉心中央部以外の炉心構成要素をパンタグラフアーム
を折りたたんだまま取り上げ、前記パンタグラフアーム
を伸ばして前記取り上げた炉心構成要素を前記炉内中継
槽へ移送するようにした高速増殖炉の燃料交換装置によ
って達成される。
【作 用】
パンタグラフアーム式燃料交換機を小回転プラグ上に
置いたので、パンタグラフアーム式燃料交換機の取り扱
う炉心構成要素は、すべてアームを折りたたんだ状態
で、垂直的に炉心構成要素を引き抜きまたは挿入でき
る。 さらに、パンタグラフ式燃料交換機は自身で回転でき
るので、この発明による燃料交換装置は、大回転プラグ
の回転,小回転プラグの回転,パンタグラフアーム式燃
料交換機自身の回転の3つの回転自由度を持ち、その回
転角の組合わせにより燃料交換の際、六角柱状の炉心構
成要素の方位を合せることができる燃料オリエンテーシ
ョン機能を持つことができる。
【実施例】
第1図はこの発明の実施例による燃料交換装置を含む
高速増殖炉の断面図、第2図は第1図の燃料交換装置の
取扱範囲を示す図、第3図はこの発明の実施例による燃
料交換装置の平面図である。第1図,第2図および第3
図において第4図および第5図と同じ部位は同じ番号を
付してある。 第1図において、この発明による燃料交換装置は、原
子炉上部のしゃへいプラグ8内の大回転プラグ3と、こ
の大回転プラグ3内にあり、かつ大回転プラグ3に対し
偏心して配置された小回転プラグ4と、この小回転プラ
グ4に対し偏心して配置された炉上部機構5の中心に備
えられた直動式燃料交換機2と、小回転プラグ4内に炉
上部機構5の外側に配置されたパンタグラフアーム式燃
料交換機1と、燃料の炉外への出し入れのための炉内中
継槽6とから構成される。 炉心7の中央部の炉心構成要素12は、直動式燃料交換
機2のグリッパ13により引き抜かれた後、大回転プラグ
3および小回転プラグ4の回転により炉内中継位置Pに
位置決めされ、直動式燃料交換機2のグリッパ13を回転
させて方位を決め、炉内中継位置Pへ挿入される。炉内
中継位置Pの炉心構成要素および炉心7の中央部の外側
に位置する炉心構成要素はパンタグラフアーム式燃料交
換機1によつて引き抜かれる。その際、第2図に示すよ
うに炉心7はすべてパンタグラフアーム14を折りたたん
だ状態で取り扱える範囲21に含まれる。20は直動式燃料
交換機の取扱範囲、22はパンタグラフアーム式燃料交換
機のアームを伸ばしたときの取扱範囲である。パンタグ
ラフアーム式燃料交換機1は、頂部に駆動部を装備して
炉内に挿入した本体胴と、本体胴より側方に張り出す折
り畳み可能なパンタグラフアーム14と、パンタグラフア
ーム14の先端に取り付けたホールドダウンチューブと、
ホールドダウンチューブ内で昇降操作されるグリッパと
から成る。引き抜いた炉心構成要素12は、その後、大回
転プラグ3および小回転プラグ4の回転およびパンタグ
ラフアーム式燃料交換機1自体の旋回の組み合わせによ
り炉内中継槽6に位置決めされ吊り降ろされる。このと
きのみ、パンタグラフアーム14を伸ばす必要がある。炉
内中継槽6に移送された炉心構成要素12はその後炉内斜
道9を通って燃料出入機10により炉外へ取り出される。
新炉心構成要素を炉心へ搬入するときは、上記の逆の順
序で行う。 第3図において、大回転プラグ3の直径は7000mm、小
回転プラグ4の直径は5400mm、相互の偏心距離O1−O2
800mm、炉心7の中心から炉内中継槽6までの距離3700m
m、炉心7の直径3500mm、炉上部機構5の炉内部最大径3
500mm、炉上部機構5の炉上部径3000mm、パンタグラフ
アーム式燃料交換機1の径1500mmとした場合に、パンタ
グラフアーム14の長さは1200mmとなる。この長さは、パ
ンタグラフアーム14が炉内中継槽6までとどく距離であ
る。第5図は第3図と同じ大きさの原子炉における従来
の燃料交換装置の平面図である。この場合には、固定ア
ーム16の長さは、小回転プラグ4の回転により炉上部機
構5が炉心7の上部から回避したときに最もアームが炉
心7の中心に近づく時の長さである。この場合には固定
アーム16の長さは、2350mmとなる。従って、この発明に
よりパンタグラフアーム14のアーム長は1150mm短くなつ
た。 この発明によれば、炉心構成要素の引き抜きおよび挿
入はアームを折り畳んだ状態で行うため、モーメント荷
重は殆ど無視できる。さらにアームを伸ばした状態のと
きは、従来より短いアームに燃料の重量分が加わるのみ
である。
【発明の効果】
この発明によれば、大回転プラグに対し偏心して配置
された小回転プラグと、この小回転プラグに対し偏心し
て配置された炉上部機構の中心に備えた直動式燃料交換
機と、小回転プラグ内にかつ炉上部機構の外側に配置さ
れたパンタグラフアーム式燃料交換機と、燃料の炉外へ
の出し入れのため炉内中継槽とから燃料交換機を構成
し、直動式燃料交換機は炉心の中央部に位置する炉心構
成要素に到達し、それらを取り上げて炉内の中継位置へ
移送し、パンタグラフアーム式燃料交換機は、中継位置
に移送された炉心構成要素および炉心中央部以外の炉心
構成要素をパンタグラフアームを折り畳んだまま取り上
げ、パンタグラフアームを伸ばして、前記取り上げた炉
心構成要素を炉内中継槽へ移送するようにしたので、 (1)パンタグラフアーム式燃料交換機の取り扱う炉心
構成要素はすべてアームを折り畳んだ状態で摩擦力に抗
して炉心構成要素を引き抜き,挿入ができるため、アー
ムに対しモーメント荷重はかからない。従って、パンタ
グラフアームの先端に加わる荷重は、従来の約1/5ない
し1/10となるので、アームの構造を簡単にして重量を減
らすことができる。 (2)パンタグラフアーム式燃料交換機のアーム長さ
は、炉内中継槽までの距離で決まるため、炉内中継槽の
位置を炉心に近づけることにより、アームを縮小するこ
とができる。 (3)大回転プラグの回転と、小回転プラグの回転によ
つて炉心の位置を定め、バンタグラフアーム式燃料交換
機自身の回転によつて方位を決めることができるので、
従来型の燃料交換装置では困難であつたアーム式燃料交
換機による燃料オリエンテーションができるので、燃料
の交換に要する時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例による燃料交換装置を含む原
子炉の断面図、第2図は第1図の燃料交換装置の各燃料
交換機の取扱い範囲を示す図、第3図はこの発明の実施
例による燃料交換装置の平面図、第4図は従来例による
燃料交換装置を含む原子炉の断面図、第5図は従来例に
よる燃料交換装置の平面図である。 1:パンタグラフアーム式燃料交換機、2:直動式燃料交換
機、3:大回転プラグ、4:小回転プラグ、5:炉上部機構、
6:炉内中継槽、7:炉心、8:しゃへいプラグ、11:原子炉
容器、12:炉心構成要素、14:パンタグラフアーム、P:炉
内中継位置。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高速増殖炉の炉心を構成する炉心構成要素
    を交換する燃料交換装置において、原子炉容器上部のし
    ゃへいプラグ内の大回転プラグと、この大回転プラグ内
    にあり、かつ前記大回転プラグに対し偏心している小回
    転プラグと、この小回転プラグに対し偏心している炉上
    部機構の中心に配置された直動式燃料交換機と、前記小
    回転プラグ内の前記炉上機構の外側に配置されたパンタ
    グラフアーム式燃料交換機と、前記炉心構成要素の炉外
    への出し入れのための炉内中継槽とからなり、前記直動
    式燃料交換機は特に前記炉心の中央部に位置する炉心構
    成要素に到達し、それらを取り上げて炉内中継位置に移
    送し、前記炉心の中央部の炉心構成要素は前記パンタグ
    ラフアーム式燃料交換機の到達範囲外にあり、前記炉内
    中継位置の炉心構成要素及び炉心の中央部の外側に位置
    する炉心構成要素は前記パンタグラフアーム式燃料交換
    機のパンタグラフアームを折りたたんだ状態で取扱可能
    な範囲内にあり、前記パンタグラフアーム式燃料交換機
    は、前記炉内中継位置に移送された炉心構成要素及び前
    記炉心中央部以外の炉心構成要素をパンタグラフアーム
    を折りたたんだまま取り上げ、前記パンタグラフアーム
    を伸ばして前記取り上げた炉心構成要素を前記炉内中継
    槽へ移送するようにしたことを特徴とする高速増殖炉の
    燃料交換装置。
JP1071540A 1989-03-23 1989-03-23 高速増殖炉の燃料交換装置 Expired - Lifetime JP2520008B2 (ja)

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JPH02249997A JPH02249997A (ja) 1990-10-05
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