JP3151224B2 - 燃料移動計画方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子炉の燃料移動作業
の作業計画において、炉内の保修作業との作業干渉を調
整する燃料移動計画方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所は、約１年の運転毎に定期
検査を実施し、燃料の入れ換えと主要機器の点検保守と
を行っている。この中でも、原子炉の炉心に関する作業
が重要であり、出力の源となる燃料の燃焼に伴う一部の
入れ換えと並び替えとを行う燃料移動作業、および燃焼
を監視し制御するための計測器，制御棒などの点検と交
換とを行う炉心関連機器保修作業は必要不可欠である。
これらの作業は、３カ月以上を要する定期検査作業の中
でも多くの時間を占め、前後の作業工程に影響を及ぼ
す，いわゆるクリティカルパスになっている。また、こ
れらの燃料移動作業および炉心関連機器保修作業は、原
子炉の効率的運用と安全の観点から、原子炉の全運用期
間を考慮して、長期的な計画に基づいて作業内容が決定
される。

【０００３】炉心の燃料配置に関しては、原子炉の核
的、熱水力学的、および経済的な考察に基づき、燃料の
設計と燃料配置の設計とがなされているので、これを実
現するように定期検査毎に新しい燃料配置が定められ
る。炉心関連機器保修作業に関しては、原子炉内の放射
線および熱的な作用による機器の劣化を考察して、核機
器や部位の点検計画、保修計画、およびこれらの劣化の
頻度や傾向の履歴も考慮した保修作業計画が定められ
る。定期検査時に実際に行われるのは、燃料を取り出し
たり、場所を変えたり、新燃料を入れたりするかという
燃料移動作業と、個別にどの機器を点検して交換するか
という機器保修作業である。

【０００４】炉心関連機器の保修作業としては、中性子
計測のＬＰＲＭ（Local Power Range Monitor ）交換、
制御棒交換、制御棒駆動機構のＣＲＤ（Control Rod Dr
ive ）点検などがある。

【０００５】作業スペースとしては、図４ないし図６に
斜線を施して示す燃料１を取出す必要があり、周囲の燃
料１が取出される制御棒２は、予め引抜く必要がある。
また、図４に示す制御棒交換と、図６に示すＣＲＤ点検
では、対象となる制御棒２とＣＲＤとのカップリングを
外す必要がある。

【０００６】ＣＲＤ点検時には、炉心下部から取外して
点検作業を行なうことができるため、燃料１以外のガイ
ドを作業スペース内に残すことも可能であるが、図４に
示す制御棒２の交換時と、図５に示すＬＰＲＭ３の交換
時には、炉心上部から交換機器の吊出し操作が必要にな
るため、作業スペースからガイドも燃料１も取出す必要
がある。

【０００７】制御棒２の支持に用いられるガイドには、
制御棒２を挟み込む形のダブルブレードガイドと、燃料
１に代わるシングルブレードガイドとがあり、ダブルブ
レードガイドは、図７ないし図１２に示すように、制御
棒２周りの燃料１を取出して制御棒２を操作する際に用
いられ、国内のＢＷＲ原子力発電プラントでは、通常数
体用意されている。

【０００８】次に、ダブルブレードガイドの使用方法に
ついて説明する。使用に際しては、まず、図７に示すよ
うに、セルを構成する制御棒２周りの４体の燃料１のう
ち、対角２体の燃料１を取出した後、図８に示すように
ダブルブレードガイド４を装着し、残りの対角２体の燃
料１を取出す。その後、図９に示すように制御棒２の引
抜きを行なうとともに、図１０に示すように制御棒２の
挿入を行ない、図１１に示すように対角２体の燃料１を
装着する。そしてその後、図１２に示すようにダブルブ
レードガイド４を取外す。

【０００９】以上述べた作業は、各定期検査の実施状況
に基づいて、作業が円滑かつ安全に行われるように、詳
細な順番や日程などの作業手順および工程を定める必要
がある。燃料移動作業は、途中で行われる保修作業の作
業スペースや安全確保を考慮する必要があり、燃料の移
動の際にも、核的な制限や設置場所や支持の確保等の機
構的な制限があるため、効率的な作業のために燃料移動
手順の計画に特別な注意が払われている。

【００１０】従来の燃料移動計画方法としては、図１３
に示すように、炉内の保修作業をまとめて行なうため
に、保修作業に関連した作業スペースを確保するのに、
予め必要な燃料をすべて取出してしまうように計画する
方法、および図１４に示すように、個々の保修作業の作
業スペースの燃料を取出しては、その作業を進め、次の
目標配置の燃料で作業スペースを埋めていくという手順
を繰返すように計画する方法が知られている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図１３に示す従来の燃
料移動計画方法においては、保修作業の工程に関して自
由度が大きく、燃料移動の計画を単純化できるという利
点を有するが、燃料移動作業と保修作業とが完全に分離
してしまい、昼夜で交互に作業を進めたりすることがで
きないので、作業期間を短縮することが困難である。ま
た、保修作業に遅れが生じると、以後の燃料移動作業が
進められないという問題もある。

【００１２】一方、図１４に示す従来の燃料移動計画方
法においては、まとめて行なう燃料移動と保修作業の作
業量を調整すれば、昼夜で交互に作業を進めることが可
能となり、作業期間の短縮を図ることができるという利
点を有しているが、保修作業の工程に関して自由度が小
さくなり、保修作業の予定が変わると、燃料移動作業ま
で影響を受けるという問題がある。

【００１３】本発明は、このような点を考慮してなされ
たもので、保修作業に関して自由度が大きく、しかも作
業の短縮を図ることができる燃料移動計画方法を提供す
ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成する手段として、炉心関連機器の保修作業スペース内
における制御棒周りの４体の燃料で構成される各セル
を、保修作業期間にセル内にダブルブレードガイドを残
せる作業スペースを含むセルからなる第１グループと、
保修作業期間内にセル内にダブルブレードガイドを残さ
ないセルからなる第２グループとに区分し、前記第１グ
ループのセルのうち、制御棒を引抜かなければならない
セルに対し、当該セルの制御棒をダブルブレードガイド
により支持するようにしたことを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明に係る燃料移動計画方法においては、保
修作業スペース内の各セルが、保修作業期間にセル内に
ダブルブレードガイドを残せる作業スペースを含むセル
からなる第１グループと、保修作業期間内にセル内にダ
ブルブレードガイドを残さないセルからなる第２グルー
プとに区分され、第１グループのセルのうち、制御棒を
引抜かなければならないセルに対しては、当該セルの制
御棒が、ダブルブレードガイドで支持される。このた
め、ダブルブレードガイドを残せるセルにおいては、保
修作業工程に入った後、保修作業が当該セルに必要にな
った時点で直前に燃料取出し移動を行うことが許容され
る。これにより、保修作業の工程に関する自由度が大き
くなり、保修作業相互の並行化および保修作業と燃料移
動作業との並行化が可能となり、作業期間の短縮を図る
ことが可能となる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明に係る燃料移動計画方法の一例
を、図面を参照して説明する。本発明では、従来の燃料
移動作業に比べて多数のダブルブレードガイドを使用す
る。通常、保修作業のために空にして制御棒を引き抜く
セル（制御棒周りの４体の燃料で構成される）は、全制
御棒数の１／３から１／２になる。この中で、ＣＲＤ点
検の計画点検により５年程度の周期で点検されるものが
あり、全制御棒数の約１／５のセルは必ず空にする必要
がある。全制御棒数は、１１００ＭＷｅクラスＢＷＲで
１８５本、５２０ＭＷｅクラスＢＷＲで８９本ある。ダ
ブルブレードガイドを多数持つと保管場所がそれだけ必
要になるので、本発明では、セルを空にしてダブルブレ
ードガイドを残すセルの数が、ダブルブレードガイドの
総数として適している。ダブルブレードガイドを、１０
体から全制御棒数の１／３程度用意する。

【００１７】次いで、図４ないし図６に示すような炉心
関連機器の保修作業スペース（燃料取出し箇所）の組合
わせに関し、制御棒を引抜く箇所、すなわち制御棒周り
の燃料で隣位する２体以上を取出す必要がある箇所が、
なるべく少なくなるように決定する。

【００１８】取出し燃料を含むセルについて、保修作業
時に、ＣＲＤ点検等のように、セル内にダブルブレード
ガイドを残せる作業スペースを含むセルと、保修作業期
間内にセル内にダブルブレードガイドを残さないセルと
に分類する。ダブルブレードガイドを残せるセルのう
ち、燃料を全数取出して制御棒を引抜かなければならな
いセルをグループＢ、制御棒を支持できるセルをグルー
プＢ′とする。また、ダブルブレードガイドを残すこと
ができないセルのうち、燃料を全数取出して制御棒を引
抜かなければならないセルをグループＡ、制御棒を支持
できるセルをグループＡ′とする。図１は、グループＡ
とグループＢとの関係の一例を示し、図中、符号１は燃
料、符号２は制御棒である。

【００１９】ここで、保修作業スペースを含むセルがグ
ループＡ，Ａ′となる作業として、ＬＰＲＭ交換および
制御棒交換を考え、グループＢ，Ｂ′となる作業とし
て、ＣＲＤ点検および燃料集合体の外観検査対象の取出
しを考える。グループＡ，Ａ′の作業とグループＢ，
Ｂ′の作業とを共通に含むセルについては、グループ
Ａ，Ａ′として扱う。

【００２０】空にして制御棒を引抜く必要のあるセル
は、グループＡ，Ｂである。ＬＰＲＭ交換、制御棒交換
およびＣＲＤ点検では、点検対象のＬＰＲＭあるいは制
御棒周りの４体の燃料を取出すが、ＬＰＲＭ交換および
制御棒交換では、図４および図５に示すように、取出し
た燃料の１つに隣接した３体の燃料も取出し、作業の確
認のためにカメラを入れるスペースを確保する。なお、
作業のし易さを考慮して、さらに燃料が取出される場合
もある。この追加すべき燃料取出し領域に関しては、あ
る程度確保する方向に任意性があるので、方向を選択し
て他の作業領域との重なりを多くし、燃料の取出し範囲
を極小化する。特に、制御棒の支持が失われて、作業領
域外の制御棒引抜き箇所になることをなるべく避ける。

【００２１】このようにして決定した保修スペースにつ
いて、制御棒引抜き箇所のセルのグループＡ，Ｂを判定
し、ダブルブレードガイドの使用数を、グループＢのセ
ル数とダブルブレードガイドの総数のうち、小さい方に
する。

【００２２】最初にグループＡのセルについて、図７お
よび図８に示すように、いずれかの対角方向２体燃料取
出しと、引き続いてダブルブレードガイド設置を行う。
グループＡのセル数が、ダブルブレードガイドの使用数
よりも少ない場合には、余ったダブルブレードガイドの
数だけ、グループＢのセルについて、同様にダブルブレ
ードガイド設置を行う。次いで、図８に示すようにダブ
ルブレードガイドを設置したセルの残りの燃料２体を取
り出す。グループＡのセルについては、ガイドが保修作
業の妨げになるので、制御棒を引き抜いた後、空になっ
ていない他のグループＡ，Ｂのセルにダブルブレードガ
イドを移動する。このために、移動先のセルについて、
いずれかの対角方向２体燃料取出しを移動前に行う。こ
のようにして、最終的にグループＢのセルに移動できな
かったダブルブレードガイドは炉外に取り出す。グルー
プＡ′とＢ′のセルの保修作業スペースとして取り出す
燃料については、ダブルブレードガイドを必要としない
ので、グループＡやＢのセルの燃料取出しの後か、これ
らの燃料移動の合間に取出す。

【００２３】結果として、図２に示すように、保修作業
スペースにある燃料はすべて取出され、グループＢのセ
ルには、ダブルブレードガイド４の数だけ制御棒２が残
る。図２の場合は、グループＢのセルすべてに制御棒２
を残した場合を示す。

【００２４】ここで、最終的にセルにダブルブレード４
を設置する方向は、このセルに次に設置する目標配置の
燃料が、なるべく炉心からではなく燃料プールから直接
持ってこれるものから選択する。これは、燃料移動の際
の制御棒支持を考慮しないで済むからである。なお、炉
心から燃料移動がある場合は、燃料移動時にそのセルが
そのまま制御棒支持できることが望ましいが、支持でき
ない時には、移動元のセルの空いているところを先に別
の燃料移動で埋めることで燃料移動が実現できる。

【００２５】次いで、保修作業を行なうが、保修作業工
程は、まずＬＰＲＭ交換を実行する。ＬＰＲＭ交換の作
業スペースにはガイドも制御棒も残されていないので、
燃料交換機を使って炉心上部からＬＰＲＭを取出し交換
することができる。制御棒交換も並行して行うことがで
きるが、燃料交換機の使用形態が異なるので、それぞれ
をなるべくまとめて実行する。ＬＰＲＭ交換が終れば制
御棒交換を実行する。燃料交換機を使って炉心上部から
行うのは、ＬＰＲＭ交換と同様で作業上の問題がない。
ＬＰＲＭ交換や制御棒交換の実行順序を選択可能であれ
ば、作業領域内のセルの何れかの対角方向２体に設置す
る目標燃料が、なるべく燃料プールから直接持ってこれ
るものから選択する。次に作業の実行優先度としては、
これらの作業領域内にＣＲＤ点検の作業スペースを重複
して持っているものを選択する。これは、ＣＲＤ点検作
業と並行して作業が進んだ時に、その箇所の保修作業を
早く完了させるためである。但し、これらの優先度は絶
対的なものではないので作業の進捗状況によって適宜選
択できる。

【００２６】次にＣＲＤ点検を行うが、これはグループ
Ａに属するものを優先する。グループＢに属するものに
関しては、作業の前に制御棒引抜が必要であるが、これ
は、ダブルブレードガイドが設置されているので、操作
時の安全確認を行えば、そのまま実行できる。ＣＲＤ点
検時には、引き抜いた制御棒のカップリングをはずし
て、ＣＲＤ部分を炉心下部から取り出して点検する。炉
心上部で行われるＬＰＲＭ交換や制御棒交換とは、それ
ぞれ独立して実行できるので、保修作業の並行実施が可
能である。また、外観検査の燃料は、燃料プールに取り
出されており、炉心の作業とは独立して検査を進められ
る。

【００２７】さらに、グループＢのセルのＣＲＤ点検が
完了すると、そのＣＲＤと制御棒を再結合して、ガイド
が設置されているので、そのまま制御棒を再挿入する。
このセルに対して、対角２体の燃料装荷を行う燃料移動
作業を実施すると、ダブルブレードガイドの移動が可能
となる。グループＢのセルのＣＲＤ点検が進行すれば、
このような燃料移動作業を並行して進めることができ
る。グループＢのセルで対角２体の燃料設置を完了した
ものから、保修作業を完了したグループＡのセルへダブ
ルブレードガイドを順次移動して、同様に制御棒挿入と
対角２体の燃料移動を行う。この際のダブルブレードガ
イドの設置方向も、対角方向２体に設置する目標燃料
が、なるべく燃料プールから直接持ってこれるものから
選択する。このようにして、全ての炉心関連機器の保修
作業が終って、グループＡおよびＢのセルで対角２体の
燃料設置を完了したら、数本を残してダブルブレードガ
イドを炉外に取り出す。

【００２８】以下、目標燃料配置にするために燃料移動
作業を続行する。これは、燃料が取り出されていてる所
の目標配置にある燃料を捜し、制御棒の支持を失わない
ものを優先して、順次移動すれば、無駄なく燃料移動が
行われる。制約条件や作業の都合で燃料移動の行えない
所では、補助的にガイドを用いたり、一時的に燃料プー
ルに燃料を取り出す場合もある。最終的に、炉心が目標
配置になれば燃料移動作業は完了する。以上のように燃
料移動作業を計画する。

【００２９】しかして、保修作業の工程に関する自由度
が大きくなるとともに、保修作業相互の並行化および保
修作業と燃料移動作業との並行化が可能となり、定期検
査作業の短期化を図れる燃料移動計画が実現できる。

【００３０】図３は、本発明に係る燃料移動計画の作業
工程図を示すもので、図３からも明らかなように、燃料
移動と保修作業との並行実施で作業時間を短縮できると
ともに、保修作業の順序選択の自由度が多く残ってい
る。このため、作業中のトラブルや遅れ等に柔軟に対応
できる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明の燃料移
動計画では、空セル単位にグループ定義を用いて保修作
業の実施と、これにより可能となる燃料移動作業が明確
に管理可能になる。すなわち、保修作業箇所のセルの制
御棒位置を管理するのは、起動や停止運転での制御棒操
作の順序管理と同等であり、明確で容易である。これに
より、保修作業工程と燃料移動作業行程が、ＣＲＤ点検
に関するものについて並行可能であり、定検工程のクリ
ティカルパスを短縮することが可能になる。また並行作
業を昼夜間交互作業として実施する場合も、勤務体系や
人的資源を効果的に利用できるので、定検費用を急増さ
せることなく短期定検を実現できる。さらにＣＲＤ点検
の実施に関して、遅れや順序の見直しがあっても即座に
引き続く燃料移動手順を選択、調整でき、全工程のスケ
ジュールを大きく変更させることがなくなるので、適用
される保修作業工程の自由度が大きくなり実用的であ
る。この結果、短期定検工程の遵守が可能になり、原子
力発電所の設備利用率の向上に寄与できるという優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃料移動計画方法におけるセルの
グループ分けの一例を示す説明図。

【図２】作業スペースの燃料をすべて取出した状態を示
す説明図。

【図３】本発明に係る燃料移動計画方法を示す作業工程
図。

【図４】制御棒交換時に取出される燃料を示す説明図。

【図５】ＬＰＲＭ交換時に取出される燃料を示す説明
図。

【図６】ＣＲＤ点検時に取出される燃料を示す説明図。

【図７】セル内から対角２体の燃料を取出した状態を示
す説明図。

【図８】ダブルブレードガイドを装着した状態を示す説
明図。

【図９】ダブルブレードガイドで支持されている制御棒
を引抜く状態を示す説明図。

【図１０】ダブルブレードガイドにそって制御棒を挿入
する状態を示す説明図。

【図１１】対角２体の燃料棒を装着する状態を示す説明
図。

【図１２】ダブルブレードガイドを取外した状態を示す
説明図。

【図１３】従来の燃料移動計画方法の一例を示す作業工
程図。

【図１４】従来の燃料移動計画方法の他の例を示す作業
工程図。

【符号の説明】

１ 燃料 ２ 制御棒 ４ ダブルブレードガイド Ａ，Ｂ グループ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炉心関連機器の保修作業スペース内におけ
   る制御棒周りの４体の燃料で構成される各セルを、保修
   作業期間にセル内にダブルブレードガイドを残せる作業
   スペースを含むセルからなる第１グループと、保修作業
   期間内にセル内にダブルブレードガイドを残さないセル
   からなる第２グループとに区分し、前記第１グループの
   セルのうち、制御棒を引抜かなければならないセルに対
   し、当該セルの制御棒をダブルブレードガイドにより支
   持することを特徴とする燃料移動計画方法。