JP4467743B2 - 燃料交換装置の多段伸縮式マスト - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料交換装置の多段伸縮式マストに係り、特に、原子力発電プラントにおいて原子炉および燃料プール内で燃料集合体の交換作業を行う際に用いられる燃料交換装置の多段伸縮式マストに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、原子力発電プラントにおいては、原子炉および燃料プールから使用済みの燃料を取り出したり、あるいは新しい燃料を挿入するために、図5に示すような、遠隔操作式の燃料交換装置が使用されている。
【0003】
この図5において、1は原子炉ウェルで、この原子炉ウェル1の両側には、前後方向に延びる一対の走行レール2が敷設されており、この走行レール2によって図示しない燃料プールと原子炉ウェルが結ばれるとともに、走行レール2に沿って走行台車3が前後方向に走行することができる。そして、走行台車3の上には、走行レール2と直交する左右方向に延びる一対の横行レール5が敷設されており、この横行レール5に上を横行台車4が走行するようになっている。
【0004】
横行台車4には、燃料交換装置の多段伸縮式マスト6が設けられており、この多段伸縮マスト6は、ワイヤーロープを介し伸縮駆動機構10と連結されている。マスト6の下端部には、燃料集合体を把持するグラップル8が設けられている。なお、燃料交換装置は、マストを旋回させてグラップル8の方位を調整するマスト旋回装置と、マストの振動を抑制するマスト固定減衰装置を備えている。
【0005】
図 は、多段伸縮式マスト6の入り子式構造を示す断面図である。多段伸縮式マスト6では、最大径の管が固定管7eとして支持台40に固定されており、この最大径の固定管7eの内部には、順次径を小とした可動管7d乃至7aが入り子式に挿入されている。最も小径で、最も内側にある可動管7aの下端部にはグラップル8が取り付けられ、上端部はプラグにより封鎖されている。このプラグの中心部には、ワイヤーロープ9の一端が連結固定され、このワイヤーロープ9の他端は、巻き込み、繰出しを行なう図5に示した伸縮駆動機構10の巻上機に連なっている。
【0006】
各可動管7a乃至7dの上端近傍の外周部には、上部外側ストッパー11a乃至11dが設けられている。また、各可動管7a乃至7dの下端近傍の外周部には、下部外側ストッパー12a乃至12dが設けられている。さらに、最も内側の可動管7aを除いて、可動管7b乃至7dおよび固定管7eの下端近傍の内周部には、下部内側ストッパー13a乃至13eがそれぞれ設けられている。
【0007】
以上のような多段伸縮式マスト6では、伸縮駆動機構10のワイヤーロープ9の繰り出しにより、順次可動管7a乃至7dが伸長し、ワイヤーロープ9の巻き取りにより、可動管7a乃至7dを引き上げることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
原子力発電プラントでは、定期検査期間の短縮化が大きく進む中で、燃料交換期間は現状のクリティカル工程の大きな部分を占めるに至っている。
【0009】
燃料交換は、その性格上安全が最優先されるが、そのために燃料交換装置の運転においては当初から安全側に設定された条件が継続されている点が多い。例えば、多段伸縮式マスト6は15メートル延長時の先端部位置決め精度が20mm程度になるように要求され、可動管7a乃至7dは比較的厚肉のパイプを用い加工精度を出しているために多段伸縮式マスト6の全体重量が大きくなっている。このために可動管7a乃至7dが上下動するときの繋ぎ部衝撃を緩和するために、当接しあうストッパーの間にゴム製の緩衝材を設けるとともに、この部分で低速にしている。このため多段伸縮式マスト6では、可動管同士の繋ぎ部が多いことから、マスト全体の上下動時間が長くかかることになる。
【0010】
多段伸縮式マスト6では、各可動管の正常の動作を確認するために、水中リミットスイッチを使用しているが、この水中リミットスイッチに不具合がしばしば生じ、その補修のために燃料交換が中断することがある。
【0011】
また、図7に示すように、水中リミットスイッチを作動させるリミットスイッチストライカー60b乃至60eが各可動管7a乃至7dの上端部に設けられているが、このリミットスイッチストライカー60b乃至60eがマスト内側を通っている各種ケーブル、ホース束と絡む懸念から、可動管の伸張とマスト旋回、台車走行等を同時に駆動することの障害となっている。
【0012】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、原子力発電プラントの定期検査作業での燃料交換に際して多段伸縮式マストの伸縮動作の高速化を達成し、燃料交換作業に要する時間を大きく短縮できるようにした燃料交換装置の多段伸縮式マストを提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項1に記載した発明は、原子力発電プラントの原子炉ウェルと燃料プールの間を走行する走行台車と、前記走行台車の走行方向と直交する方向に当該走行台車上を走行する横行台車と、前記横行台車から懸垂され先端部に燃料集合体を把持するグラップルを有する多段伸縮式のマストとを備えた燃料交換装置において、前記多段伸縮式マストは、径が順次異なる複数の可動管と、これらの可動管を入れ子式に収容し前記横行台車上の支持台に固定された固定管と、前記固定管の下部にあって内側に突出して前記可動管を保持する内側ストッパと、前記内側ストッパと当接するように前記可動管の上部にあって外側に突出して設けられた外側ストッパと、前記可動管の下部にあって内側に突出して設けられ下方の可動管の前記外側ストッパと当接して下方の可動管を保持する内側ストッパとを備え、前記内側ストッパと前記外側ストッパの間に複数の矩形断面の弾性体からなるリング状の緩衝部材とスペーサとを交互に積み重ねてなる緩衝装置を設け、前記スペーサは前記緩衝部材の座屈変形を防止するように内側および外側を厚肉に形成したリング状のスペーサとしたことを特徴とするものである。
この請求項1に係る発明によれば、緩衝部材と前記スペーサとを交互に積み重ねた構造とすることにより、繋ぎ部でのストッパーの衝接の際の衝撃エネルギーを吸収する緩衝装置の緩衝能力が格段に高まり、高速で伸縮させることが可能となる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による燃料交換装置の多段伸縮式マストの一実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態による燃料交換装置の多段伸縮式マストを示す断面図である。この図1の多段伸縮式マストにおいて、図6に示した従来の多段伸縮式マストと同一の構成要素には同一の参照符号が付されている。
本実施の形態による多段伸縮式マストが従来のものと大きく異なるのは、隣接する管同士の繋ぎ部毎に当接し合うように設けられたストッパの間に設けた緩衝装置の構造である。
【0019】
図1において、各可動管7a乃至7dの上端部近傍の外周部には、それぞれ上部外側ストッパー11a乃至11dが取り付けられ、各可動管7aの下端部近傍の外周部には、下部外側ストッパー12a乃至12dが取り付けられており、緩衝装置14は各下部外側ストッパー12a乃至12aの上に配設されている。
【0020】
同様にして、最内周の可動管7aを除く可動管7b乃至7dおよび固定管7eの下端部近傍の内周部には、それぞれ下部内側ストッパー13b乃至13eと緩衝装置14が取り付けられている。
【0021】
図2は、緩衝装置14の詳細な構造を示す図である。この図2では、固定管7eと最外周の可動管7dの繋ぎ部に設けられた緩衝装置14を表わしているが、他の管の繋ぎ部の緩衝装置14も同じ構造である。
【0022】
この緩衝装置14は、ゴムなどの弾性体からなるリング状で矩形断面のクッション部材15a乃至15dを上下に積み重ねた多段重ね構造の緩衝装置である。
すなわち、下部内側ストッパー13eの上面部には、下部台座16が取り付けられており、この台座16上に下段のクッション部材15aが設けられている。この下段のクッション部材15aの上には、内側および外側を厚肉に形成したリング状のスペーサ17aを介して中段のクッション部材15bが、さらに同じ形状のスペーサ17bを介して上段のクッション部材15cが積み重ねられている。なお、上部外側ストッパ11dの下面部には、上部台座17が取り付けられている。
【0023】
図1において、伸縮駆動装置から垂下しているワイヤーロープ9は、最内周の可動管7aの上端部を閉鎖するプラグ30に連結されており、マスト全体が縮みきった状態においては、可動管7a乃至7Tが全体としてワイヤーロープ9によって吊持されている状態にある。この状態で可動管7b、7c、7dは、各々の下部内側ストッパー13b、13c、13dが互いに内側の管の下部外側ストッパー12a、12b、12cに緩衝装置14を介して当接することで停止するようになっている。
【0024】
このようにマスト全体が畳まれた状態では、固定管7eの重量のみが支持台40にかかる荷重である。この支持台40に加わる荷重は、ロードセル42によって検出される。このロードセル42は、演算装置44と接続されており、後述するように、可動管7a乃至7dが順次下降していくにしたがって加算される荷重を検出し、可動管7a乃至7dのストロークと荷重の変化を対照することで、可動管7a乃至7dが正常な伸張動作をしているかどうかを判別することができるようになっている。
【0025】
次に、図3は、本実施形態による多段伸縮式マストの伸張動作を示す図である。多段伸縮式マストを図1の畳んだ状態から伸張させるには、伸縮駆動機構10を駆動してワイヤーロープ9を繰り出せば、固定管7eの内部にあるすべての可動管7a乃至7dが一斉に下降を開始する。そして、この下降の開始により、まず固定管7eのすぐ内側の可動管7dが下降してその上部外側ストッパー11dが固定管7eの下部内側ストッパー13eに緩衝装置14を介して衝接すると、この可動管7dはその位置に停止する。以下、同様にして、順次、可動管7cの上部外側ストッパ11cが可動管7dの下部内側ストッパー13dに、可動管7bの上部外側ストッパー11bが可動管7cの下部内側ストッパー13cに、可動管7aの上部外側ストッパー11aが可動管7bの下部内側ストッパー13bにというように、それぞれ緩衝装置14を介して衝接してその位置に停止する。これで、多段伸縮式マストは、最伸張状態で伸びきったことになる。
【0026】
このようにして伸張した多段伸縮式マストを図1の縮小状態に畳むには、上記とは逆に、伸縮駆動機構10によってワイヤーロープ9を巻き上げればよい。すると、図3において、まず最内周の可動管7aが上昇を開始し、その下部外側ストッパ12aが緩衝装置14を介してすぐ外側の可動管7bの下部内側ストッパ13bに衝接するので、可動管7aの上昇とともに可動管7bが上昇を開始する。そして、以下、同様して順次可動管7c、7dが上昇して図1の最縮小状態に復帰することになる。
【0027】
多段伸縮式のマストの伸縮の動作の過程で、各可動管7a乃至7dと固定管7eの繋ぎ部では、上述したように、ストッパー同士が緩衝装置14を介して衝接するようになっている。図2に示すように、この緩衝装置14は、座屈変形を防止するスペーサ17a、17bをクッション部材15a乃至15cの間に挟んだ多段積み構造となっており、各クッション部材15a乃至15cのゴムの全高さをばねの有効範囲として利用できるので、大きな衝撃を吸収できる緩衝装置とすることができる。
【0028】
このため、緩衝性能が大きく向上することから、可動管7a乃至7dを高速で昇降させることができるので、全体としてのマストの上下伸縮に要する時間を短縮することが可能となる。この点、従来の多段伸縮式マストでは、ストッパー同士が当接しようとするときには低速にしなければならず、伸縮動時間を全体として遅延させる結果になったが、本実施の形態によれば、時間ロスの大きい範囲が大きく短縮されることなり、全体としての上下伸縮動の高速化を達成することができる。
【0029】
ところで、多段伸縮式マストが伸張する過程では、正常な伸張動作が行われているかどうかは次のようにして判別することができる。
【0030】
すなわち、図1に示す最縮小状態では、可動管7a乃至7dの全体は、ワイヤロープ9によって吊り上げられており、マスト支持台40には固定管7eの荷重がかかっているが、可動管7a乃至7dが下降するにしたがって、外側の可動管7dから順次その重量が加算されていく。この荷重は、ロードセル42によって検出されて演算装置44に送られ、演算装置44は、可動管7a乃至7dの加算されていく重量と、そのストロークを対照することで正常に伸張しているかどうかを判別することができる。
【0031】
このように、マスト支持体40にかかる荷重から伸張動作を監視するようにしているので、従来、マストの伸張ストロークを検知するために設けていたリミットスイッチのストライカ60b乃至60e(図7参照)が不要となり、結果として可動管7a乃至7d内側の引っ掛かり形状を無くすことができる。このため、マスト内側を通るケーブル類やホース束の絡みによるトラブルの発生を未然に防止でき、この種のトラブルによるロス時間がなくなることにより、全体としての運転時間の短縮を図ることができる。
【0032】
なお、マスト内部での引っ掛かり要因がなくなったことから、マスト昇降動作中に振動要因となる他の駆動、すなわちマスト旋回、台車走行、固定減衰装置の固定/開放動作も同時に行うことが可能となる。その結果、マスト旋回、マスト固定/開放と台車走行の一部の時間および各確認時間を削減できる効果を得ることもできる。
【0033】
次に、図4は、マストの可動管7dのグラップル8によって把持される燃料集合体50の下部ダイプレート52を示す。
【0034】
この燃料集合体50の下部ダイプレート52にあっては、切込み53を小さくすることで、燃料集合体50を格子板内に挿入する際に隣接する燃料集合体の頂部のチャンネルファスナーに乗り上げないように干渉を防止する構造となっている。また、ダブルガイドの取っ手54の上部には面取り54aが形成されており、この面取り54aにより燃料チャンネルコーナ部の乗り上げを防止するようにしている。
【0035】
このように下部ダイプレートに干渉防止構造を設けることにより、燃料集合体が他の構造物との干渉による交換作業停止のロス時間の発生を防ぐことができる。また、燃料マストの多少の偏心量があっても乗り上げなくなるので、その結果、マストの下降芯精度への要求が緩和されることにより、マストを構成する管の若干の薄肉軽量化が可能となり、マストの高速化が容易になる。さらに、マストの許容偏心量が増大することで、減衰待ち時間を低減でき、全体としての運転時間の短縮にもつながる利点がある。
【0036】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、原子力発電プラントの原子炉の定期検査作業のクリティカルパスを構成する燃料取り扱い期間の短縮化を達成することができ、また、多段伸縮式マストのトラブル発生の可能性の高い部分をなくすことができ、より信頼性の高い燃料交換運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による原子燃料交換装置の多段伸縮式マストの一実施形態を示す断面図。
【図2】同多段伸縮式マストの備える緩衝装置を示す断面図。
【図3】同多段伸縮式マストの伸張動作を示す断面図。
【図4】燃料集合体の下部ダイプレート示す側面図。
【図5】従来の原子燃料交換装置の全体構造を示す説明図。
【図6】従来の多段伸張式マストの断面図。
【図7】従来の多段伸張式マストの上端面図。
【符号の説明】
1 原子炉ウェル
2 走行レール
3 走行台車
4 横行台車
5 横行レール
6 多段伸縮式マスト
8 グラップル
9 ワイヤーロープ
7a乃至7d 可動管
7e 固定管
10 伸縮駆動機構
11a乃至11d 上部外側ストッパー
12a乃至12d 下部外側ストッパー
13a乃至13d 下部内側ストッパー
14 緩衝装置
15a乃至15d クッション部材
17a、17b スペーサ
Claims (1)
- 原子力発電プラントの原子炉ウェルと燃料プールの間を走行する走行台車と、前記走行台車の走行方向と直交する方向に当該走行台車上を走行する横行台車と、前記横行台車から懸垂され先端部に燃料集合体を把持するグラップルを有する多段伸縮式のマストとを備えた燃料交換装置において、
前記多段伸縮式マストは、径が順次異なる複数の可動管と、
これらの可動管を入れ子式に収容し前記横行台車上の支持台に固定された固定管と、
前記固定管の下部にあって内側に突出して前記可動管を保持する内側ストッパと、前記内側ストッパと当接するように前記可動管の上部にあって外側に突出して設けられた外側ストッパと、前記可動管の下部にあって内側に突出して設けられ下方の可動管の前記外側ストッパと当接して下方の可動管を保持する内側ストッパとを備え、
前記内側ストッパと前記外側ストッパの間に複数の矩形断面の弾性体からなるリング状の緩衝部材とスペーサとを交互に積み重ねてなる緩衝装置を設け、前記スペーサは前記緩衝部材の座屈変形を防止するように内側および外側を厚肉に形成したリング状のスペーサとしたことを特徴とする燃料交換装置の多段伸縮式マスト。
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