JP5398254B2 - 制御棒・燃料支持金具取扱装置 - Google Patents

Description

本発明は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の定期検査時に原子炉内の制御棒と燃料支持金具を把持して取外し、引き上げて原子炉内へ移送する場合と、これらの制御棒及び燃料支持金具を原子炉内に再び取付けて装架する場合に使用される制御棒・燃料支持金具取扱装置に関する。

一般に、ＢＷＲの炉心は、第１８図に示すように原子炉圧力容器１の内部に円筒状の炉心シュウラド２を設け、この炉心シュウラド２内に燃料集合体３および制御棒４を装荷して構成されている。上記燃料集合体３は上部を上部格子板５により、また下部を燃料支持金具６を介して炉心支持板７により支持され、各燃料集合体３には燃料支持金具６のオリフィス孔６Ａより冷却材が流入するようになっている。

また、制御棒４は、原子炉圧力容器１の底部を貫通して設けられた制御棒駆動機構８に連結され、この制御棒駆動機構８により炉心支持板７に取り付けられた制御棒案内管９内を通り、燃料支持金具６に支持された４体の燃料集合体３の間の十字状空間部を上下方向に昇降するようになっている。

図１９は、制御棒４と制御棒駆動機構８との従来の連結構造を示すものであり、符号１０は、制御棒４の下端に設けられたスパッド式カップリングである。このカップリング１０の内側にロックプラグ１２がばね１２Ａにより付勢された状態で配置されている。これらのカップリング１０とロックプラグ１２との間に制御棒駆動機構８のカップリングスパッド１１が挿入されることによって、制御棒４と制御棒駆動機構８とが連結される。また、制御棒駆動機構８のアンカップルロッド１３がロックプラグ１２をばね１２Ａの付勢力に抗して押し上げることにより、制御棒４と制御棒駆動機構８との連結が解除される。

ところで、ＢＷＲの定期検査時に制御棒４を原子炉圧力容器１内から引上げる場合には、燃料集合体３を炉心内から引抜いた後、制御棒４と制御棒駆動機構８との連結を解除して、制御棒４を原子炉圧力容器１内から引上げるようにしている。しかしながら、従来のＢＷＲは上述した如くロックプラグ１２を上方向へ押し上げて制御棒４と制御棒駆動機構８との連結を解除するため、ロックプラグ１２とカップリングスパッド１１との間にクラッド等の異物が噛み込んでいると、ロックプラグ１２を押し上げることが困難となり、制御棒４と制御棒駆動機構８との連結を解除できなくなる恐れがあった。

そこで、上記不具合を解消するために、制御棒駆動機構８との連結手段にバイオネットカップリングを用いた制御棒４が提案されている。図２０（Ａ）〜（Ｃ）は、バイオネットカップリングを用いた制御棒４と制御棒駆動機構８との連結構造を示すもので、符号１４は制御棒４の下端に設けられたバイオネットカップリングである。このバイオネットカップリング１４は、制御棒駆動機構８のカップリングスパット１１が挿入される穴１５の内面に、係合凸部１６を周方向にほぼ９０度間隔で配設して構成されている。バイオネットカップリング１４を図２０（Ｂ）の状態にすることで、バイオネットカップリング１４の係合凸部１６とカップリングスパット１１とが係合されて、制御棒４と制御棒駆動機構８とが連結される。また、バイオネットカップリング１４を図２０（Ｂ）の状態から（Ｃ）の状態へ周方向にほぼ４５度回転させることにより、係合凸部１６とカップリングスパット１１との係合が外れて、制御棒４と制御棒駆動機構８との連結が解除されるようになっている。

このようなバイオネットカップリング１４を用いた制御棒４では、従来のスパッド式カップリング１０（図１９参照）のように、ロックプラグ１２とカップリングスパッド１１との間にクラッド等の異物の噛込みが無いので、制御棒４と制御棒駆動機構８との連結を確実に解除することができる。

しかし、制御棒駆動機構８との連結を解除するためにはバイオネットカップリング１４、つまり、制御棒４を軸心周りにほぼ４５°回転させなければならないが、制御棒４は、図１８に示すように、炉心支持板７の固定ピン（不図示）により固定された燃料支持金具６の十字状挿通孔（不図示）内に挿入されているので、回転させることができず、無理に回転させると制御棒４と燃料支持金具６とを破損させる恐れがある。

また、燃料支持金具６を炉心支持板７の上記固定ピンから外してフリー（回転自在）にした後、制御棒４と燃料支持金具６とを同時に回転させると、燃料支持金具６の上部が角柱状であるので、隣接する燃料集合体３に衝突してしまい、燃料集合体３を損傷させる恐れがある。

そこで、特許文献１には、燃料支持金具つかみ部と制御棒つかみ部とを備え、制御棒４と燃料支持金具６とを原子炉圧力容器１内から取り外して同時に吊り出すことができる制御棒・燃料支持金具つかみ具が提案されている。
特開平７−１１０３９４号公報

ところが、特許文献１に記載の制御棒・燃料支持金具つかみ具では、制御棒４と制御棒駆動機構８とのバイオネットカップリングを介しての連結及び連結解除は、人間系の判断で行われる作業であるため、人為的な操作ミスや確認ミスが発生することがある。このため、これらのミスを発見し修正するための後戻り作業が必要になり、その分、作業時間が追加されてクリティカル工程に影響を与えてしまう。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、制御棒と制御棒駆動機構とのバイオネットカップリングを介しての連結及び連結解除を、人為的な操作ミス及び確認ミスなく確実に実施できる制御棒・燃料支持金具取扱装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、制御棒と燃料支持金具とを同時に取外しまたは取付けして、制御棒の交換作業時間を大幅に短縮できる制御棒・燃料支持金具取扱装置を提供することにある。

本発明は、原子炉圧力容器内で燃料集合体間に配置され、下端部がバイオネットカップリングにより制御棒駆動機構に着脱可能に連結された制御棒と、前記原子炉圧力容器内の上部格子板の下方に位置する炉心支持板に設置され、前記燃料集合体の下端部を支持すると共に前記制御棒を挿通する十字状挿通孔が形成された燃料支持金具と、をそれぞれ取外し、取付ける制御棒・燃料支持金具取扱装置において、懸吊ワイヤにより巻上げ及び巻下げ可能に支持され、金具つかみ部材により燃料支持金具を把持して、この燃料支持金具を取外し及び取付け可能とする燃料支持金具つかみ具と、この燃料支持金具つかみ具内に収容されると共に、昇降及び回転可能な昇降・回転部を備え、この昇降・回転部の下部に設けられた制御棒つかみ部材により前記燃料支持金具の前記十字状挿通孔を通して制御棒を把持して、この制御棒と前記制御棒駆動機構との連結解除及び連結を行い、前記制御棒を取外し及び取付け可能とする制御棒つかみ具と、前記燃料支持金具つかみ具のつかみ具フレームの下端が前記炉心支持板に着座したことを検出する燃料支持金具側着座検出器からの信号、前記燃料支持金具つかみ具の前記金具つかみ部材が前記燃料支持金具を把持したことを検出する燃料支持金具側つかみ検出器からの信号、及び前記制御棒つかみ具の前記昇降・回転部に設けられて前記制御棒つかみ部材に作用する荷重を計測する荷重計測器からの信号を用いて、前記燃料支持金具つかみ具及び前記制御棒つかみ具の動作を操作指令する操作手段と、この操作手段からの指令により、前記燃料支持金具つかみ具を制御し、前記制御棒つかみ具を自動制御する制御盤と、を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、制御棒と制御棒駆動機構との連結及び連結解除を行なう制御棒つかみ具が制御盤により自動制御されるので、制御棒と制御棒駆動機構とのバイオネットカップリングを介しての連結及び連結解除を、人為的な操作ミス及び確認ミスなく確実に実施できる。

また、懸吊ワイヤに支持されて、燃料支持金具を取外し及び取付け可能とする燃料支持金具つかみ具内に、制御棒を取外し及び取付け可能とする制御棒つかみ具が収容されたので、制御棒と燃料支持金具とを同時に取外しまたは取付けして、制御棒の交換作業時間を大幅に短縮できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。但し、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。

図１は、本発明に係る制御棒・燃料支持金具取扱装置の一実施形態を示す構成図である。図２は、図１の燃料支持金具つかみ具と制御棒つかみ具とが組み付けられたつかみ具組付体における着座状態を示す側面図である。図４は、図１の制御棒つかみ具を示す側面図である。本実施形態において、背景技術と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

図１に示す制御棒・燃料支持金具取扱装置２０は、ＢＷＲの定期検査における制御棒交換作業時に、制御棒４及び燃料支持金具６を同時に取外し、または取付けるために使用されるものであり、燃料支持金具つかみ具２１と制御棒つかみ具２２とが組み付けられたつかみ具組付体２３と、操作手段としての操作ペンダント２４と、つかみ具組付体２３及び操作ペンダント２４に電気的に接続された制御盤２５とを有して構成される。ここで、制御棒４は、図２０に示すバイオネットカップリング１４を用いて制御棒駆動機構８に連結されている。

燃料支持金具つかみ具２１は、図２及び図３に示すように、燃料支持金具６を取外し及び取付け可能とするものであり、複数本（例えば２本）のパイプ状フレーム２６の下端にボックス状フレーム２７が固着されたつかみ具フレーム２８を備えて構成される。

パイプ状フレーム２６の上端に、懸吊ワイヤ２９を接続するワイヤ接続部３０が設けられ、燃料支持金具つかみ具２１は、この懸吊ワイヤ２９により巻上げ及び巻下げ可能に支持される。また、ボックス状フレーム２７の下端に金具つかみ部材３１が、開閉シリンダ３２によって開閉可能に枢支される。この金具つかみ部材３１は、開操作時に燃料支持金具６を把持する。

複数本のパイプ状フレーム２６間には、制御棒つかみ具２２が上下方向に移動可能に収容される。このパイプ状フレーム２６の下端に係止部３３が設けられ、この係止部３３に制御棒つかみ具２２の当接部３４が当接することで（図３参照）、制御棒つかみ具２２が燃料支持金具つかみ具２１により支持される。

制御棒つかみ具２２は、図１８及び図２０に示す制御棒４と制御棒駆動機構８との連結を解除して制御棒４を取外し可能とし、且つ制御棒４と制御棒駆動機構８とを連結して制御棒４を取付け可能とするものであり、図４及び図５に示すように、つかみ具本体３５、制御棒つかみ部材３７、昇降・回転部３６、昇降シリンダ３８、回転機構部３９、押上・押下シリンダ４０及び荷重計測器４１を有して構成される。

つかみ具本体３５は、複数本（例えば２本）のパイプ部材４２が複数本のブリッジ部材４３により結合されて構成され、このつかみ具本体３５が、燃料支持金具つかみ具２１におけるつかみ具フレーム２８のパイプ状フレーム２６内に上下方向に移動可能に収容される。このつかみ具本体３５の下端のブリッジ部材４３が前記当接部３４として機能する。

昇降・回転部３６は、下端に制御棒つかみ部材３７を備えると共に、上端が、つかみ具本体３５に設置された昇降シリンダ３８によりスライド機構部４４を介して支持される。スライド機構部４４は、昇降シリンダ３８のピストンロッド４５に、このピストンロッド４５の軸方向にスライド自在に配設されると共に、昇降・回転部３６の上端部を、この昇降・回転部３６の軸回りに回転自在に支持する。ピストンロッド４５が進出する昇降シリンダ３８の伸び動作により昇降・回転部３６が下降し、ピストンロッド４５が退避する昇降シリンダ３８の縮み動作により昇降・回転部３６が上昇する。

また、昇降・回転部３６の上端部にはセクタギア４６が固定され、このセクタギア４６が回転機構部３９により駆動される。つまり、回転機構部３９は、つかみ具本体３５に固定されたモータ４７と、このモータ４７の駆動シャフトに取り付けられてセクタギア４６に噛み合う駆動ギア４８とを有してなる。モータ４７の駆動により、駆動ギア４８及びセクタギア４６を介して昇降・回転部３６が、軸回りに所定角度回転する。

制御棒つかみ部材３７は、図５に示すようにフック形状に形成され、昇降・回転部３６の下端に枢支されて、開閉シリンダ４９により開閉可能に構成される。制御棒つかみ部材３７は、閉操作時に、制御棒４のハンドル部を係止してこの制御棒４を把持し（図５の実線表示）、開操作時に、制御棒４のハンドル部の把持を解除する（図５の２点鎖線表示）。

荷重計測器４１は、昇降・回転部３６に内蔵された例えばロードセルであり、制御棒つかみ部材３７に作用する荷重を計測する。即ち、荷重計測器４１は、制御棒つかみ部材３７に作用している荷重が制御棒４のみの荷重であるか、図７（Ａ）に示す制御棒駆動機構８の中空ピストン１７がバイオネットカップリング１４によって制御棒４に連結されて、制御棒つかみ部材３７に作用する荷重が制御棒４及び中空ピストン１７の総和荷重になっているかを計測する。尚、図７、図８、図１３〜図１５において、符号１８は制御棒駆動機構８のボールナットを、符号１９は制御棒駆動機構８のボールねじをそれぞれ示す。

押上・押下シリンダ４０は、図４に示すように、つかみ具本体３５の上端に設置される。この押上・押下シリンダ４０のピストンロッド５０の先端は、上部格子板５に係止可能な係止プレート５１に固定される。押上・押下シリンダ４０は、ピストンロッド５０が進出した伸び動作状態では、つかみ具本体３５を上部格子板５に対して押下位置に保持し、ピストンロッド５０が退避する縮み動作状態で、つかみ具本体３５を上部格子板５に対して押上位置に保持する。

図２及び図４に示すように、上述の燃料支持金具つかみ具２１及び制御棒つかみ具２２には、金具つかみ部材３１や制御棒つかみ部材３７などの各部材の動作状態や動作位置を検出するためのリミットスイッチなどの検出器が設けられている。

つまり、燃料支持金具つかみ具２１は、図２に示すように、燃料支持金具側着座検出器としてのＦＳ着座ＬＳ５２と、燃料支持金具側つかみ検出器としてのＦＳつかみＬＳ５３とを有する。ここで、ＬＳはリミットスイッチの略称である。また、ＦＳは燃料支持金具の略称であり、後述のＣＲは制御棒の略称である。

ＦＳ着座ＬＳ５２は、制御棒支持金具つかみ具２１におけるつかみ具フレーム２８の下端に設置され、炉心支持板７に植設されたピン（不図示）に接触することでＯＮ作動し、つかみ具フレーム２８の下端が炉心支持板７に着座したことを検出する。また、ＦＳつかみＬＳ５３は、つかみ具フレーム２８の下端または開閉シリンダ３２に設置されて、金具つかみ部材３１の開操作時にＯＮ作動し、金具つかみ部材３１が燃料支持金具６を把持したことを検出する。ＦＳ着座ＬＳ５２がＯＮ作動したときに操作ペンダント２４（図６）のＦＳ着座ランプ５４が点灯し、また、ＦＳつかみＬＳ５３がＯＮ作動したときに操作ペンダント２４のＦＳつかみランプ５５が点灯する。

図２及び図３に示すように、制御棒つかみ具２２のつかみ具本体３５における当接部３４、または燃料支持金具つかみ具２１のつかみ具フレーム２８における係止部３３（本実施の形態では当接部３４）に、当接部３４が係止部３３に当接したときにＯＮ作動する、上限位置検出器としてのＦＳ上限ＬＳ５６が設置される。このＦＳ上限ＬＳ５６のＯＮ作動により、制御棒つかみ具２２のつかみ具本体３５が燃料支持金具つかみ具２１のつかみ具フレーム２８により支持されたこと、及び燃料支持金具つかみ具２１のつかみ具フレーム２８が制御棒つかみ具２２のつかみ具本体３５に対して上限位置に到達したことが検出される。このＦＳ上限ＬＳ５６のＯＮ作動時に、操作ペンダント２４（図６）のＦＳ上限ランプ５７が点灯する。 図４及び図５に示すように、制御棒つかみ具２２は、昇降位置検出器としてのＣＲ上昇ＬＳ５８及びＣＲ下降ＬＳ５９、回転位置検出器としてのＣＲ左極限ＬＳ６０、ＣＲ右極限ＬＳ６３、ＣＲ中間第１ＬＳ６１及びＣＲ中間第２ＬＳ６２、押上・押下位置検出器としてのＣＲ押上ＬＳ６４及びＣＲ押下ＬＳ６５、制御棒側着座検出器としてのＣＲ着座ＬＳ６６及び制御棒側つかみ検出器としてのＣＲつかみＬＳ６７を有して構成される。

昇降位置検出器は、昇降シリンダ３８による昇降・回転部３６の昇降位置を検出するものであり、このうち上昇位置検出器としての前記ＣＲ上昇ＬＳ５８が昇降・回転部３６の上昇位置（実際には昇降シリンダ３８のピストンロッド４５の退避位置）を検出し、下降位置検出器としての前記ＣＲ下降ＬＳ５９が昇降・回転部３６の下降位置（実際には昇降シリンダ３８のピストンロッド４５の進出位置）を検出する。ＣＲ上昇ＬＳ５８が昇降・回転部３６の上昇位置（つまり、昇降シリンダ３８のピストンロッド４５の退避位置）でＯＮ作動したときに、操作ペンダント２４（図６）のＣＲ上昇ランプ６８が点灯する。また、ＣＲ下降ＬＳ５９が昇降・回転部３６の下降位置（つまり、昇降シリンダ３８のピストンロッド４５の進出位置）でＯＮ作動したときに、操作ペンダント２４のＣＲ下降ランプ６９が点灯する。

回転位置検出器は、回転機構部３９による昇降・回転部３６の回転位置を検出するものであり、左極限位置検出器としての前記ＣＲ左極限ＬＳ６０が、昇降・回転部３６の左回転極限位置を検出し、また、右極限位置検出器としての前記ＣＲ右極限ＬＳ６３が、昇降・回転部３６の右回転極限位置を検出する。更に、中間第１位置検出器としての前記ＣＲ中間第１ＬＳ６１は、昇降・回転部３６が、左回転極限位置から右回転極限位置へ向かう中間第１位置（例えば左回転極限位置から約４０°の回転位置）に到達したことを検出する。また、中間第２位置検出器としての前記ＣＲ中間第２ＬＳ６２は、昇降・回転部３６が、左回転極限位置から右回転極限位置へ向かう中間第２位置（例えば左回転極限位置から約５０°の回転位置）に到達したことを検出する。

ＣＲ左極限ＬＳ６０は、昇降・回転部３６が左回転極限位置に到達したときにＯＮ作動して、このとき操作ペンダント２４（図６）の左極限ランプ７０が点灯する。また、ＣＲ右極限ＬＳ６３は、昇降・回転部３６が右回転極限位置に到達したときにＯＮ作動して、このとき操作ペンダント２４の右極限ランプ７３が点灯する。更に、ＣＲ中間第１ＬＳ６１は、昇降・回転部３６が中間第１位置に到達したときにＯＮ作動して、このとき操作ペンダント２４の中間第１ランプ７１が点灯する。また、ＣＲ中間第２ＬＳ６２は、昇降・回転部３６が中間第２位置に到達したときにＯＮ作動して、このとき操作ペンダント２４の中間第２ランプ７２が点灯する。

押し上げ・押上位置検出器は、押上・押下シリンダ４０によるつかみ具本体３５の押上・押下位置を検出するものであり、このうち、押上位置検出器としての前記ＣＲ押上ＬＳ６４がつかみ具本体３５の押上位置を検出し、押下位置検出器としての前記ＣＲ押下ＬＳ６５がつかみ具本体３５の押下位置を検出する。ＣＲ押上ＬＳ６４がつかみ具本体３５の押上位置でＯＮ作動したときに、操作ペンダント２４（図６）のＣＲ押上ランプ７４が点灯する。また、ＣＲ押下ＬＳ６５がつかみ具本体３５の押下位置でＯＮ作動したときに、操作ペンダント２４（図６）のＣＲ押下ランプ７５が点灯する。

図５に示すように、前記ＣＲ着座ＬＳ６６は、昇降・回転部３６の下端に設置され、この昇降・回転部３６の下端が制御棒４のハンドル部に着座したときにＯＮ作動して、この着座を検出する。また、前記ＣＲつかみＬＳ６７は、昇降・回転部３６の下端または開閉シリンダ４９に設置されて、制御棒つかみ部材３７の閉操作時にＯＮ作動し、この制御棒つかみ部材３７が制御棒４のハンドル部を係止して把持したことを検出する。ＣＲ着座ＬＳ６６がＯＮ作動したときに操作ペンダント２４（図６）のＣＲ着座ランプ７６が点灯し、ＣＲつかみＬＳ６７がＯＮ作動したときに、操作ペンダント２４のＣＲつかみランプ７７が点灯する。

図６に示すように、操作ペンダント２４は、作業者が燃料支持金具つかみ具２１及び制御棒つかみ具２２の動作を操作するものであり、電源スイッチ部７８、モード選択部７９、座標入力部８０、マニュアル操作部８１、自動運転操作部８２、表示部８３及び計測荷重表示部１０１を有する。

モード選択部７９は、作業者が制御棒４及び燃料支持金具６の取付け操作モードまたは取外し操作モードのいずれかを選択するスイッチを備える。また、座標入力部８０は、作業者が操作対象の制御棒４の位置（目標位置）を入力する箇所である。この目標位置は、懸吊ワイヤ２９を具備するホイストなどの懸吊装置を備えた燃料交換機により検出された、前記ホイストの現在位置と照合される。

マニュアル操作部８１は、作業者が燃料支持金具つかみ具２１及び制御棒つかみ具２２をマニュアル操作するために使用されるものであり、ＦＳつかみスイッチ８４、ＦＳはなしスイッチ８５、ＣＲつかみスイッチ８６、ＣＲはなしスイッチ８７、ＣＲ上昇スイッチ８８、ＣＲ下降スイッチ８９、ＣＲ押上スイッチ９０、ＣＲ押下スイッチ９１、左回転スイッチ９２及び右回転スイッチ９３を有する。

ＦＳつかみスイッチ８４は、燃料支持金具つかみ具２１の金具つかみ部材３１を手動で開操作して燃料支持金具６を把持する操作スイッチであり、ＦＳはなしスイッチ８５は、この金具つかみ部材３１を手動で閉操作して燃料支持金具６の把持を解除操作するスイッチである。ＣＲつかみスイッチ８６は、制御棒つかみ具２２の制御棒つかみ部材３７を手動で閉操作して制御棒４を把持する操作スイッチであり、ＣＲはなしスイッチ８７は、この制御棒つかみ部材３７を手動で開操作して制御棒４の把持を解除操作するスイッチである。

ＣＲ上昇スイッチ８８は、制御棒つかみ具２２の昇降シリンダ３８を手動で縮み動作させて、昇降・回転部３６を上昇させる操作スイッチであり、ＣＲ下降スイッチ８９は、この昇降シリンダ３８を手動で伸び動作させて、昇降・回転部３６を下降させる操作スイッチである。ＣＲ押上スイッチ９０は、制御棒つかみ具２２の押上・押下シリンダ４０を手動で縮み動作させて、つかみ具本体３５を押し上げる操作スイッチであり、ＣＲ押下スイッチ９１は、この押上・押下シリンダ４０を手動で伸び動作させて、つかみ具本体３５を押し下げる操作スイッチである。左回転スイッチ９２は、制御棒つかみ具２２の回転機構部３９を手動操作して、昇降・回転部３６を左方向に回転させる操作スイッチであり、右回転スイッチ９３は、この回転機構部３９を手動操作して、昇降・回転部３６を右方向に回転させる操作スイッチである。

自動運転操作部８２は、作業者が制御棒つかみ具２２を自動運転させるために使用されるものであり、カップリング操作スイッチ９４、アンカップリング操作スイッチ９５及びカップリング確認操作スイッチ９６を有する。カップリング操作スイッチ９４は、制御棒つかみ具２２により制御棒４と制御棒駆動機構８とを自動で連結させるための操作スイッチであり、カップリング確認操作スイッチ９６は、制御棒つかみ具２２により制御棒４と制御棒駆動機構８との連結を自動で確認させるための操作スイッチである。アンカップリング操作スイッチ９５は、制御棒つかみ具２２により制御棒４と制御棒駆動機構８との連結を解除をさせるための操作スイッチである。

表示部８３は、燃料支持金具つかみ具２１及び制御棒つかみ具２２の各種動作の完了などを表示するものであり、カップリング正常ランプ９７、カップリング異常ランプ９８、アンカップリング正常ランプ９９及びアンカップリング異常ランプ１００の他、前述のＣＲ上昇ランプ６８、ＣＲ下降ランプ６９、ＣＲ押上ランプ７４、ＣＲ押下ランプ７５、ＣＲつかみ具ランプ７７、ＣＲ着座ランプ７６、ＦＳつかみランプ５５、ＦＳ着座ランプ５４、ＦＳ上限ランプ５７、左極限ランプ７０、右極限ランプ７３、中間第１ランプ７１及び中間第２ランプ７２を有する。

カップリング正常ランプ９７は、制御棒つかみ具２２の自動運転による制御棒４と制御棒駆動機構８との連結が正常に完了した場合に点灯し、カップリング異常ランプ９８は、この連結が正常に完了しなかった場合に点灯する。また、アンカップリング正常ランプ９９は、制御棒つかみ具２２の自動運転による制御棒４と制御棒駆動機構８との連結解除が正常に完了した場合に点灯し、アンカップリング異常ランプ１００は、この連結解除が正常に完了しなかった場合に点灯する。また、計測荷重表示部１０１は、制御棒つかみ具２２の荷重計測器４１により計測された荷重を表示する。

図１に示す制御盤２５は、操作ペンダント２４の各種操作スイッチが操作されて出力される、操作ペンダント２４からの操作指令により、燃料支持金具つかみ具２２及び制御棒つかみ具２２を制御し、且つ制御棒つかみ具２２を自動制御する。更に、制御棒つかみ具２２の自動制御では、制御盤２５は、ＣＲ上昇ＬＳ５８、ＣＲ下降ＬＳ５９、ＣＲ左極限ＬＳ６０、ＣＲ中間第１ＬＳ６１、ＣＲ中間第２ＬＳ６２、ＣＲ右極限ＬＳ６３、ＣＲ押上ＬＳ６４、ＣＲ押下ＬＳ６５、ＣＲ着座ＬＳ６６及びＣＲつかみＬＳ６７からの検出データに基づいて、制御棒つかみ具２２の自動制御を実行する。

この制御棒つかみ具２２による自動制御を含めた燃料支持金具つかみ具２１及び制御棒つかみ具２２による制御棒４及び燃料支持金具６の取外し操作、取付け操作の各操作手順を、図７〜図１７を用いて以下に説明する。

［Ａ］制御棒４及び燃料支持金具６の取外し操作手順（図７〜図１２）
制御棒４及び燃料支持金具６の取外し操作手順では、まず、図７（Ａ）に示すように、燃料支持金具つかみ具２１及び制御棒つかみ具２２のつかみ具組付体２３を、原子炉圧力容器１内の取外し操作対象制御棒４の位置まで作業者が移動させる（図１０のＳ１）。この移動は、燃料交換機により検出されるつかみ具組付体２３の現在位置を、操作ペンダント２４の座標入力部８０に入力された目標位置に一致させることで実施される。

このときには、制御棒つかみ具２２のＦＳ上限ＬＳ５６がＯＮ作動して操作ペンダント２４のＦＳ上限ランプ５７が点灯している。また、制御棒つかみ具２２の昇降シリンダ３８は伸び動作状態にあり、ＣＲ下降ＬＳ５９がＯＮ作動して操作ペンダント２４のＣＲ下降ランプ６９が点灯している。更に、制御棒つかみ具２２の制御棒つかみ部材３７は開操作状態になってＣＲつかみＬＳ６７がＯＦＦ作動し、また、燃料支持金具つかみ具２１の金具つかみ部材３１は閉操作状態にあってＦＳつかみＬＳ５３がＯＦＦ作動している。また、制御棒４は、バイオネットカップリング１４により制御棒駆動機構８の中空ピストン１７に連結されている。

次に、図７（Ｂ）に示すように、作業者はホイストを操作して、懸吊ワイヤ２９によりつかみ具組付体２３を巻下げ操作し、まず制御棒つかみ具２２の昇降・回転部３６の下端を制御棒４のハンドル部に着座させ、次に制御棒つかみ具２２の係止プレート５１を上部格子板５に係止させる（Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）。昇降・回転部３６が制御棒４のハンドル部に着座することで、ＣＲ着座ＬＳ６６がＯＮ作動し操作ペンダント２４のＣＲ着座ランプ７６が点灯する。また、制御棒つかみ具２２は、係止プレート５１を介して上部格子板５に支持される。

次に、図７（Ｃ）に示すように、作業者はホイストを操作して燃料支持金具つかみ具２１のみを巻下げ操作し、燃料支持金具２１のつかみ具フレーム２８の下端を炉心支持板７に着座させる（Ｓ５）。このとき、ＦＳ着座ＬＳ５２がＯＮ作動して操作ペンダント２４のＦＳ着座ランプ５４が点灯するので、その後作業者は、燃料支持金具つかみ具２１の金具つかみ部材３１を開操作させて、この金具つかみ部材３１により燃料支持金具６を把持させる（Ｓ６）。このとき、燃料支持金具つかみ具２１のＦＳつかみＬＳ５３がＯＮ作動して、操作ペンダント２４のＦＳつかみランプ５５が点灯する。また、燃料支持金具つかみ具２１のみが巻上げられたことで、制御棒つかみ具２２のＦＳ上限ＬＳ５６がＯＦＦ作動して、操作ペンダント２４のＦＳ上限ランプ５７が消灯する。

次に、図７（Ｄ）に示すように、作業者は、ホイストを操作して燃料支持金具つかみ具２１のみを巻上げ操作し、この燃料支持金具つかみ具２１を上限位置に到達させて、金具つかみ部材３１により把持された燃料支持金具６を制御棒４の上方位置まで上昇させる（Ｓ７、Ｓ８）。燃料支持金具つかみ具２１が巻上げられた段階で、この燃料支持金具つかみ具２１のつかみ具フレーム２８下端が炉心支持板７から離れるので、ＦＳ着座ＬＳ５２がＯＦＦ作動して操作ペンダント２４のＦＳ着座ランプ５４が消灯する。また、燃料支持金具２１が上限位置に到達したことで、制御棒つかみ具２２のＦＳ上限ＬＳ５６がＯＮ作動して操作ペンダント２４のＦＳ上限ランプ５７が点灯する。

次に、作業者は操作ペンダント２４のアンカップリング操作スイッチ９５を操作して、制御棒４と制御棒駆動機構８との連結を解除するアンカップリング自動運転を開始する（Ｓ９）。このとき、制御盤２５は、開始条件（つまり、つかみ具組付体２３が目標位置に到達していること、ＦＳ上限ＬＳ５６、ＦＳつかみＬＳ５３及びＣＲ着座ＬＳ６６がＯＮ作動していること）を確認し（Ｓ１０）、開始条件が満たされている場合には制御棒４と制御棒駆動機構８とのアンカップリング操作を許可し（Ｓ１１）、満たされていない場合には、操作ペンダント２４のアンカップリング異常ランプ１００を点灯させて、自動制御の動作を一時停止させる（Ｓ１２）。

ステップＳ１１の後、図７（Ｅ）に示すように、制御盤２５は、制御棒つかみ具２２の制御棒つかみ部材３７を閉操作させて、この制御棒つかみ部材３７により制御棒４のハンドル部を把持させる（Ｓ１３）。これにより、ＣＲつかみＬＳ６７がＯＮ作動して操作ペンダント２４のＣＲつかみランプ７７が点灯する（Ｓ１４）。ＣＲつかみＬＳ６７がＯＮ作動しない場合には、ＣＲつかみランプ７７が点灯しないことで、制御棒つかみ部材３７による制御棒４の把持がなされていない旨が告知される（Ｓ１５）。

次に、制御盤２５は、ＣＲつかみＬＳ６７がＯＮ作動した場合に、図８（Ｆ）に示すように、昇降シリンダ３８を縮み動作させて昇降・回転部３６を上昇させる（Ｓ１６）。これにより、昇降・回転部３６と共に制御棒４が上昇し、制御棒駆動機構８の中空ピストン１７も上昇する。中空ピストン１７の上昇により、この中空ピストン１７は制御棒駆動機構８のボールナット１８との間に隙間Ｔを形成する。次に制御盤２５は、昇降シリンダ３８の縮み動作により、ＣＲ上昇ＬＳ５８がＯＮ作動しているか否かを判断する（Ｓ１７）。ＯＮ作動していない場合には、操作ペンダント２４のＣＲ上昇ランプ６８が点灯されないことで、昇降シリンダ３８による昇降・回転部３６の上昇異常が告知される（Ｓ１８）。

ステップＳ１７でＣＲ上昇ＬＳ５８がＯＮ作動している場合に、制御盤２５は、制御棒つかみ具２２の荷重計測器４１により、制御棒４と制御棒駆動機構８の中空ピストン１７との総和荷重を検出し、この荷重を記憶して操作履歴として保存する（Ｓ１９）。尚、昇降シリンダ３８により昇降・回転部３６が上昇し、制御棒４が制御棒つかみ部材３７に係止された段階で、制御棒４のハンドル部が昇降・回転部３６の下端から離れるのでＣＲ着座ＬＳ６６がＯＦＦ作動し、操作ペンダント２４のＣＲ着座ランプ７６が消灯する。

次に、制御盤２５は、図８（Ｇ）に示すように、回転機構部３９を作動させて昇降・回転部３６を軸回りに右方向に回転させる（Ｓ２０）。この回転中に、図２０に示す制御棒４のバイオネットカップリング１４における係合凸部１６と制御棒駆動機構８の中空ピストン１７におけるカップリングスパッド１１との係合が外れる位置（図２０（Ｃ））に至ると、制御棒駆動機構８の中空ピストン１７が落下して、荷重計測器４１の荷重計測値が中空ピストン１７の荷重分だけ減少する。落下した中空ピストン１７はボールナット１７に載置される。

そこで、制御盤２５は、昇降・回転部３６がＣＲ中間第１ＬＳ６１をＯＮ作動（中間第１ランプ７１点灯）させるまで回転し（Ｓ２１）、ＣＲ中間第２ＬＳ６２をＯＮ作動させる前に荷重計測器４１が計測値の減少を検出したか否かを判断する（Ｓ２２、Ｓ２３）。制御盤２５は、荷重計測器４１の計測値が減少したときに、回転機構部３９による昇降・回転部３６の回転を一旦停止させる（Ｓ２４）。

尚、ＣＲ中間第１ＬＳ６１がＯＮ作動する中間第１位置は、制御棒４のバイオネットカップリング１４の係合凸部１６と制御棒駆動機構８の中空ピストン１７のカップリングスパッド１１との係合が外れると想定される最小の角度位置である。また、ＣＲ中間第２ＬＳ６２がＯＮ作動する中間第２位置は、上述の係合凸部１６とカップリングスパッド１１との係合が外れると想定される最大の角度位置である。

ステップＳ２２及びＳ２３において、荷重計測器４１による計測値の減少が検知されることなく、昇降・回転部３６が中間第２位置に至ってＣＲ中間第２ＬＳ６２がＯＮ作動（中間第２ランプ７２が点灯）したときには、制御盤２５は、昇降・回転部３６の回転を停止させる（Ｓ２５）。次に、制御盤２５は、昇降シリンダ３８により昇降・回転部３６を下降させた後（Ｓ２６）、回転機構部３９により昇降・回転部３６を逆方向に回転させる（Ｓ２７）。そして、ＣＲ中間第１ＬＳ６１がＯＦＦ作動（中間第１ランプ７１が消灯）した後（Ｓ２８）、昇降・回転部３６が左回転極限位置に至ったときに（Ｓ２９）、制御盤２５は、昇降・回転部３６の逆回転を停止させる（Ｓ３０）。ステップＳ３０以降の動作は、中空ピストン１７の落下未達処理動作として作業者が手動で実行する（Ｓ３１）。

制御盤２５は、昇降・回転部３６の右回転を一旦停止した後（Ｓ２４）、図８（Ｈ）に示すように、制御棒つかみ具２２の押上・押下シリンダ４０を縮み動作させてつかみ具本体３５を押し上げる（Ｓ３２）。この押し上げ操作により、ＣＲ押上ＬＳ６４がＯＮ作動し、ＣＲ押上ランプ７４が点灯すると共に、制御棒４と制御棒駆動機構８の中空ピストン１７とが完全に離脱する。制御盤２５は、ステップＳ３２の後、ＣＲ押上ＬＳ６４がＯＮ作動したか否かを判断する（Ｓ３３）。ＣＲ押上ＬＳ６４がＯＮ作動していない場合には、ＣＲ押上ランプ７４が点灯しないことで、押上・押下シリンダ４０によるつかみ具本体３５の押上異常が告知される（Ｓ３４）。

制御盤２５は、ＣＲ押上ＬＳ６４がＯＮ作動しているときに、荷重計測器４１による計測値が制御棒４のみの値であることを検知する（Ｓ３５）。荷重計測器４１の計測値が制御棒４のみの値でないときには、例えば操作ペンダント２４のアンカップリング異常ランプ１００が点灯して、荷重計測器４１の計測値の異常、つまり制御棒駆動機構８の中空ピストン１７が制御棒４から離脱していないことが告知される（Ｓ３６）。

次に、図８（Ｉ）に示すように、制御盤２５は、制御棒つかみ部材３７により昇降・回転部３６を、右回転極限位置まで更に右方向に回転させ（Ｓ３７）、回転中または回転停止後に、押上・押下シリンダ４０を伸び動作させてつかみ具本体３５を押し下げる。昇降・回転部３６が右回転極限位置に至ったときにＣＲ右極限ＬＳ６３がＯＮ作動（右極限ランプ７３が点灯）し、つかみ具本体３５が押下位置に至ったときにＣＲ押下ＬＳ６５がＯＮ作動（ＣＲ押上ランプ７５が点灯）する。

制御盤２５は、昇降・回転部３６の回転完了後、または昇降・回転部３６の押下完了後に、荷重計測器４１による荷重の計測値が制御棒４のみの値であるか否かを再度検知する（Ｓ３８）。制御盤２５は、荷重が制御棒４のみの値であるときに操作ペンダント２４のアンカップリング正常ランプ９９を点灯して、制御棒４と制御棒駆動機構８とのアンカップリング（連結解除）が正常に行われたことを告知し（Ｓ３９）、荷重が制御棒４のみの値でないときに、例えば操作ペンダント２４のアンカップリング異常ランプ１００を点灯させて、荷重の異常を告知する（Ｓ４０）。以上のステップＳ１０〜Ｓ３９の操作によって、制御棒４と制御棒駆動機構８との連結を解除するアンカップリング自動運転が完了する。

次に、作業者は、図８（Ｊ）に示すように、ホイストを操作してつかみ具組付体２３を巻上げ（Ｓ４１）、図９（Ｋ）に示すように、このつかみ具組付体２３の制御棒つかみ具２２により把持された制御棒を、ゲートを通過させて燃料プールまで移動させる。

作業者は、その後、図９（Ｌ）に示すように、ホイストを操作してつかみ具組付体２３を巻下げ、制御棒４が燃料プールの床に到達する前に昇降シリンダ３８を伸び動作させて昇降・回転部３６を下降させる。この昇降・回転部３６の下降により、ＣＲ下降ＬＳ５９がＯＮ作動してＣＲ下降ランプ６９が点灯する。

図９（Ｍ）に示すように、制御棒４が燃料プールの床に着座したとき、制御棒４のハンドル部が制御棒つかみ具２２の昇降・回転部３６の下端に着座して、ＣＲ着座ＬＳ６６がＯＮ作動（ＣＲ着座ランプ７６が点灯）する。作業者は、ＣＲ着座ランプ７６の点灯後、つかみ具組付体２３の巻下げを停止し、制御棒つかみ部材３７を開操作して、この制御棒つかみ部材３７による制御棒４の把持を解除する。そして作業者は、ＣＲつかみＬＳ６７のＯＦＦ動作によるＣＲつかみランプ７７の消灯を確認した後、ホイストを操作してつかみ具組付体２３を巻上げ、制御棒４及び燃料支持金具６の取外し操作を完了する。

［Ｂ］制御棒４及び燃料支持金具６の取付け操作手順（図１３〜図１７）
制御棒４及び燃料支持金具６の取付け操作手順では、まず、図１３（Ａ）に示すように、作業者は、未使用状態の制御棒４が収納された制御棒ラック１０２から制御棒４を取り出すべく、ホイストを操作してつかみ具組付体２３を巻下げる。

この状態のつかみ具組付体２３の燃料支持金具つかみ具２１には、金具つかみ部材３１によって燃料支持金具６が把持されており、従ってＦＳつかみＬＳ５３がＯＮ作動して、ＦＳつかみランプ５５が点灯している。また、この状態のつかみ具組付体２３の制御棒つかみ具２２では、制御棒つかみ部材３７は開操作されている。更に、制御棒つかみ具２２の当接部３４が燃料支持金具つかみ具２１の係止部３３に当接して燃料支持金具つかみ具２１が上限位置にあり、ＦＳ上限ＬＳ５６がＯＮ作動してＦＳ上限ランプ５７が点灯している。

次に、図１３（Ｂ）に示すように、作業者は、制御棒つかみ具２２の回転・昇降部３６の下端が制御棒４のハンドル部に着座する前に、この制御棒つかみ具２２の昇降シリンダ３８を伸び動作させて昇降・回転部３６を下降させた状態とし、つかみ具組付体２３を引き続き巻下げる。制御棒つかみ具２２の昇降・回転部３６の下端が制御棒４のハンドル部に着座してＣＲ着座ＬＳ６６がＯＮ作動し、ＣＲ着座ランプ７６が点灯した時点で、作業者はホイストを操作して、つかみ具組付体２３の巻下げを停止する。

その後、図１３（Ｃ）に示すように、作業者は制御棒つかみ具２２の制御棒つかみ部材３７を閉操作して、この制御棒つかみ部材３７により制御棒４のハンドル部を把持させる。このとき、ＣＲつかみＬＳ６７がＯＮ作動してＣＲつかみランプ７７が点灯する。

次に、図１３（Ｄ）に示すように、作業者は、制御棒つかみ具２２の昇降シリンダ３８を縮み動作させて制御棒つかみ部材３７にて制御棒４の荷重を支持させ、荷重計測器４１により、この未使用状態の制御棒４の荷重を計測させる。このときには、昇降シリンダ３８により昇降・回転部３６が上昇位置にあって、ＣＲ上昇ＬＳ５８がＯＮ作動しＣＲ上昇ランプ６８が点灯する。また、制御棒４のハンドル部が昇降・回転部３６の下端から離れるので、ＣＲ着座ＬＳ６６がＯＦＦ作動し、ＣＲ着座ランプ７６が消灯する。

次に作業者は、図１３（Ｅ）に示すように、ホイストを操作してつかみ具組付体２３を巻上げ、制御棒４を懸吊したつかみ具組付体２３を、ゲートを通過させて炉心（原子炉圧力容器１内）へ移動させる。そして、作業者は、図１３（Ｆ）に示すように、制御棒４を懸吊したつかみ具組付体２３を目標位置に位置づけた後（Ｓ５１）、このつかみ具組付体２３をホイストを操作して下降させる（Ｓ５２）。

次に作業者は、図１４（Ｇ）に示すように、制御棒つかみ具２２の係止プレート５１が上部格子板５を係止して、制御棒つかみ具２２が上部格子板５に支持されたときに、ホイストを操作してつかみ具組付体２３の巻下げを停止する（Ｓ５３）。

この図１４（Ｇ）の状態で、作業者は操作ペンダント２４のカップリング操作スイッチ９４を操作する。これにより、制御盤２５は、制御棒４と制御棒駆動機構８とを連結するカップリング自動運転を開始する（Ｓ５４）。このとき、制御盤２５は、開始条件（つまり、つかみ具組付体２３が目標位置に到達していること、ＦＳ上限ＬＳ５６、ＦＳつかみＬＳ５３及びＣＲつかみＬＳ６７がＯＮ作動していること）を確認する（Ｓ５５）。この開始条件が満たされていない場合には、操作ペンダント２４のカップリング異常ランプ９８が点灯して、自動運転の動作を一時停止させる（Ｓ５６）。

制御盤２５は、ステップＳ５５にて開始条件が満たされている場合に、カップリング操作を許可し（Ｓ５７）、制御棒つかみ具２２の荷重計測器４１にて計測された制御棒４のみの荷重を検知して記憶し、履歴として保存する（Ｓ５８）。

次に制御盤２５は、図１４（Ｈ）に示すように、昇降シリンダ３８の作動流体（例えばエア）を放出して昇降シリンダ３８を解放状態とし、昇降・回転部３６及び制御棒４を自重で下降させる（Ｓ５９）。すると、制御棒４の下端が制御棒駆動機構８の中空ピストン１７の上端に接触し、制御棒４のハンドル部が昇降・回転部３６の下端に着座する。これにより、ＣＲ着座ＬＳ６６がＯＮ作動してＣＲ着座ランプ７６が点灯する。制御盤２５は、ＣＲ着座ＬＳ６６がＯＮ作動したか否かを判断し（Ｓ６０）、ＯＮ作動しなかったときに、ＣＲ着座ランプ７６を点灯させないことで、昇降・回転部３６の制御棒４への着座異常を告知する（Ｓ６１）。

次に制御盤２５は、図１４（Ｉ）に示すように、制御棒４の下端（バイオネットカップリング１４）を制御棒駆動機構８の中空ピストン１７上端に接触させた状態で、制御棒つかみ具２２の回転機構部３９を駆動して、昇降・回転部３６を左方向に連続して回転させる（Ｓ６２）。この回転中に、図２０（Ａ）及び（Ｃ）に示すように、制御棒４のバイオネットカップリング１４内に中空ピストン１７のカップリングスパッド１１が挿入されて、図１４（Ｊ）に示すように、昇降・回転部３６及び制御棒４が自重で落下する（Ｓ６３）。このとき、昇降・回転部３６の下端が制御棒４のハンドル部に着脱してＣＲ着座ＬＳ６６がＯＮ作動し、ＣＲ着座ランプ７６が点灯する。

制御盤２５は、回転機構部３９を引き続き作動させて、昇降・回転部３６を左回転極限位置まで引き続き連続して回転させる（Ｓ６４）。この昇降・回転部３６の左回転により、図２０（Ｂ）に示すように、制御棒４のバイオネットカップリング１４の係合凸部１６が中空ピストン１７のカップリングスパッド１１に係合して、制御棒４と制御棒駆動機構８とが連結される。昇降・回転部３６が左回転極限位置まで回転したときに、ＣＲ左極限ＬＳ６０がＯＮ作動して左極限ランプ７０が点灯する。これをもって、制御盤２５は、制御棒４と制御棒駆動機構８との連結が完了したと判断し、操作ペンダント２４のカップリング正常ランプ９７を点灯させ（Ｓ６５）、カップリング自動運転を停止する。

このカップリング自動運転完了後に、作業者は、操作ペンダント２４のカップリング確認操作スイッチ９６を操作する。これにより、制御盤２５は、制御棒４と制御棒駆動機構８との連結の適否を確認するカップリング確認自動運転を開始する（Ｓ６６）。尚、このときには、操作ペンダント２４のカップリング正常ランプ９７が消灯する。

まず、制御盤２５は、図１５（Ｌ）に示すように、制御棒つかみ具２２の昇降シリンダ３８を縮み動作させて、昇降・回転部３６を上昇させる（Ｓ６７）。制御盤２５は、昇降・回転部３６の上昇により、ＣＲ上昇ＬＳ５８がＯＮ作動しているか否かを判断し（Ｓ６８）、ＯＮ作動していない場合には、昇降シリンダ３８による昇降・回転部３６の上昇異常を、ＣＲ上昇ランプ６８が点灯しないことで告知する（Ｓ６９）。ＣＲ上昇ＬＳ５８がＯＮ作動した場合には、ＣＲ上昇ランプ６８が点灯する。

昇降・回転部３６の上昇により、この昇降・回転部３６と共に、制御棒４及び制御棒駆動機構８の中空ピストン１７が上昇して、中空ピストン１７とボールナット１８との間に隙間Ｔが形成される。制御盤２５は、このとき荷重計測器４１が計測している荷重が制御棒４のみの荷重であるか、制御棒４と中空ピストン１７との総和荷重であるかを検知して、制御棒４と制御棒駆動機構８とのカップリングの適否を判定する（Ｓ７０）。荷重計測器４１の計測値が制御棒４のみの荷重であるときには、その旨を、例えばカップリング異常ランプ９８を点灯するなどして告知する（Ｓ７１）。尚、昇降・回転部３６の上昇により制御棒４及び中空ピストン１７が上昇したときには、昇降・回転部３６の下端が制御棒４のハンドル部から離れるので、ＣＲ着座ＬＳ６６がＯＦＦ作動してＣＲ着座ランプ７６が消灯する。

次に制御盤２５は、図１５（Ｍ）に示すように、昇降シリンダ３８を伸び動作させて昇降・回転部３６を下降させる（Ｓ７２）。制御盤２５は、このとき、昇降・回転部３６の下端が制御棒４のハンドル部に着脱して、ＣＲ着座ＬＳ６６がＯＮ作動しているか否かを判断し（Ｓ７３）、ＯＮ作動していない場合にはその旨を、ＣＲ着座ランプ７６が点灯しないことで告知する（Ｓ７４）。ＣＲ着座ＬＳ６６がＯＮ作動した場合には、ＣＲ着座ランプ７６が点灯する。

制御盤２５は、昇降・回転部３６を下降させた後、図１５（Ｏ）に示すように、制御棒つかみ部材３７を開操作させて制御棒４の把持を解除させる（Ｓ７５）。制御盤２５は、このときＣＲつかみＬＳ６７がＯＦＦ作動しているか否かを判断する（Ｓ７６）。ＣＲつかみＬＳ６７がＯＦＦ作動していないときには、ＣＲつかみランプ７７が点灯状態に保持されることで、制御棒つかみ部材３７による制御棒４の把持解除異常を告知する（Ｓ７７）。ＣＲつかみＬＳ６７がＯＦＦ作動したときには、ＣＲつかみランプ７７が消灯する。

制御盤２５は、ＣＲつかみＬＳ６７がＯＦＦ作動していると判断したときに、図１５（Ｐ）に示すように、昇降シリンダ３８を縮み動作させて昇降・回転部３６を上昇させる（Ｓ７８）。このときには、昇降・回転部３６の下端が制御棒４のハンドル部から離れるのでＣＲ着座ＬＳ６６がＯＦＦ作動し、ＣＲ着座ランプ７６が消灯する。上述の昇降・回転部３６の上昇操作をもって、制御盤２５はカップリング確認自動運転を完了し、例えば操作ペンダント２４のカップリング正常ランプ９７を点灯してその旨を表示する（Ｓ７９）。

作業者は、上述のカップリング確認自動運転完了後に、図１５（Ｑ）に示すように、ホイストを操作して燃料支持金具つかみ具２１を巻下げ（Ｓ８０）、つかみ具フレーム２８の下端を炉心支持板７に着座させた後、金具つかみ部材３１を閉操作させて燃料支持金具６の把持を解除し（Ｓ８１）、この燃料支持金具６を炉心支持板７に取付ける。このとき、つかみ具フレーム２８の下端が炉心支持板７に着座することで、ＦＳ着座ＬＳ５２がＯＮ作動してＦＳ着座ランプ５４が点灯し、また、金具つかみ部材３１が閉操作されることで、ＦＳつかみＬＳ５３がＯＦＦ作動してＦＳつかみランプ５５が消灯する。

作業者は、その後、図１５（Ｒ）に示すように、ホイストを操作して燃料支持金具つかみ具２１を巻上げ、燃料支持金具つかみ具２１の係止部３３が制御棒つかみ具２２の当接部３４に当接した段階で、燃料支持金具つかみ具２１及び制御棒つかみ具２２（つまりつかみ具組付体２３）を巻上げて（Ｓ８２）、制御棒４及び燃料支持金具６の取付け操作を完了する。

以上のように構成されたことから、本実施の形態によれば、次の効果（１）及び（２）を奏する。

（１）制御棒４と制御棒駆動機構８との連結及び連結解除を行う制御棒つかみ具２２が制御盤２５により自動制御されるので、制御棒４と制御棒駆動機構とのバイオネットカップリング１４を介しての連結及び連結解除を、人間系の判断を介さずに実施でき、従って、これらの連結及び連結解除を人為的な操作ミス及び確認ミスなく確実に実施できる。

（２）懸吊ワイヤ２９にて支持されて、燃料支持金具６を取外し及び取付け可能とする燃料支持金具つかみ具２１内に、制御棒４を取外し及び取付け可能とする制御棒つかみ具２２が収容されてつかみ具組付体２３が構成されたので、このつかみ具組付体２３を用いて制御棒４と燃料支持金具６とを同時に取外しまたは取付けできる。その結果、制御棒４の交換作業時間を大幅に短縮できる。

本発明に係る制御棒・燃料支持金具取扱装置の一実施形態を示す構成図。 図１の燃料支持金具つかみ具と制御棒つかみ具とが組み付けられたつかみ具組付体における着座状態を示す側面図である。 図２のつかみ具組付体における懸吊状態を示す側面図。 図１の制御棒つかみ具を示す側面図。 図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図。 図１の操作ペンダントを示す正面図。 燃料支持金具及び制御棒の取外し操作の手順を示す説明図。 燃料支持金具及び制御棒の取外し操作の、図７に続く手順を示す説明図。 燃料支持金具及び制御棒の取外し操作の、図８に続く手順を示す説明図。 燃料支持金具及び制御棒の取外し操作の手順を示すフローチャート。 燃料支持金具及び制御棒の取外し操作の、図１０に続く手順を示すフローチャート。 図１１の一部の手順を示すフローチャート。 燃料支持金具及び制御棒の取付け操作等の手順を示す説明図。 燃料手段を及び制御棒の取付け操作等の、図１３に続く手順を示す説明図。 燃料支持金具及び制御棒の取付け操作等の、図１４に続く手順を示す説明図。 燃料支持金具及び制御棒の取付け操作等の手順を示すフローチャート。 燃料支持金具及び制御棒の取付け操作等の、図１６に続く手順を示すフローチャート。 一般的なＢＷＲの炉心部を示す断面図。 制御棒と制御棒駆動機構との従来の連結構造を示す断面図。 （Ａ）〜（Ｃ）は、制御棒と制御棒駆動機構との連結構造にバイオネットカップリングを用いた場合を示す各断面図。

符号の説明

１ 原子炉圧力容器
４ 制御棒
５ 上部格子板
６ 燃料支持金具
７ 炉心支持板
８ 制御棒駆動機構
１４ バイオネットカップリング
２０ 制御棒・燃料支持金具取扱装置
２１ 燃料支持金具つかみ具
２２ 制御棒つかみ具
２４ 操作ペンダント
２５ 制御盤
２８ つかみ具フレーム
２９ 懸吊ワイヤ
３０ ワイヤ接続部
３１ 金具つかみ部材
３３ 係止部
３５ つかみ具本体
３６ 昇降・回転部
３７ 制御棒つかみ部材
３８ 昇降シリンダ
３９ 回転機構部
４０ 押上・押下シリンダ
４１ 荷重計測器
５０ ピストンロッド
５１ 係止プレート
５２ ＦＳ着座ＬＳ（燃料支持金具側着座検出器）
５３ ＦＳつかみＬＳ（燃料支持金具側つかみ検出器）
５６ ＦＳ上限ＬＳ（上限位置検出器）
５８ ＣＲ上昇ＬＳ（昇降位置検出器）
５９ ＣＲ下降ＬＳ（昇降位置検出器）
６０ ＣＲ左極限ＬＳ（回転位置検出器）
６１ ＣＲ中間第１ＬＳ（回転位置検出器）
６２ ＣＲ中間第２ＬＳ（回転位置検出器）
６３ ＣＲ右極限ＬＳ（回転位置検出器）
６４ ＣＲ押上ＬＳ（押上・押下位置検出器）
６５ ＣＲ押下ＬＳ（押上・押下位置検出器）
６６ ＣＲ着座ＬＳ（制御棒側着座検出器）
６７ ＣＲつかみＬＳ（制御棒側つかみ検出器）

Claims (8)

1. 原子炉圧力容器内で燃料集合体間に配置され、下端部がバイオネットカップリングにより制御棒駆動機構に着脱可能に連結された制御棒と、前記原子炉圧力容器内の上部格子板の下方に位置する炉心支持板に設置され、前記燃料集合体の下端部を支持すると共に前記制御棒を挿通する十字状挿通孔が形成された燃料支持金具と、をそれぞれ取外し、取付ける制御棒・燃料支持金具取扱装置において、
   懸吊ワイヤにより巻上げ及び巻下げ可能に支持され、金具つかみ部材により燃料支持金具を把持して、この燃料支持金具を取外し及び取付け可能とする燃料支持金具つかみ具と、
   この燃料支持金具つかみ具内に収容されると共に、昇降及び回転可能な昇降・回転部を備え、この昇降・回転部の下部に設けられた制御棒つかみ部材により前記燃料支持金具の前記十字状挿通孔を通して制御棒を把持して、この制御棒と前記制御棒駆動機構との連結解除及び連結を行い、前記制御棒を取外し及び取付け可能とする制御棒つかみ具と、
   前記燃料支持金具つかみ具のつかみ具フレームの下端が前記炉心支持板に着座したことを検出する燃料支持金具側着座検出器からの信号、前記燃料支持金具つかみ具の前記金具つかみ部材が前記燃料支持金具を把持したことを検出する燃料支持金具側つかみ検出器からの信号、及び前記制御棒つかみ具の前記昇降・回転部に設けられて前記制御棒つかみ部材に作用する荷重を計測する荷重計測器からの信号を用いて、前記燃料支持金具つかみ具及び前記制御棒つかみ具の動作を操作指令する操作手段と、
   この操作手段からの指令により、前記燃料支持金具つかみ具を制御し、前記制御棒つかみ具を自動制御する制御盤と、を有することを特徴とする制御棒・燃料支持金具取扱装置。
2. 前記燃料支持金具つかみ具は、上端に懸吊ワイヤを接続するワイヤ接続部が設けられ、下端に金具つかみ部材が開閉可能に設けられたつかみ具フレームを備え、このつかみ具フレームは、制御棒つかみ具を上下方向に移動可能に収容し、且つ支持するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の制御棒・燃料支持金具取扱装置。
3. 前記制御棒つかみ具は、つかみ具本体と、
   下端に制御棒つかみ部材が開閉可能に設けられた昇降・回転部と、
   前記つかみ具本体に対して前記昇降・回転部を昇降させる昇降シリンダと、
   前記昇降・回転部を軸回りに所定角度回転させる回転機構部と、
   前記つかみ具本体の上端に設けられ、上部格子板に係止可能な係止プレートにピストン先端が固定されて、前記つかみ具本体を押上げ及び押下げ可能とする押上・押下シリンダと、
   前記昇降・回転部に設けられ、制御棒つかみ部材に作用する荷重を計測する荷重計測器と、を有することを特徴とする請求項１に記載の制御棒・燃料支持金具取扱装置。
4. 前記制御棒つかみ具のつかみ具本体、または燃料支持金具つかみ具のつかみ具フレームに、前記つかみ具本体が前記つかみ具フレームに支持されると共に、前記つかみ具フレームが前記つかみ具本体に対して上限位置に到達したことを検出する上限位置検出器を有することを特徴とする請求項２または３に記載の制御棒・燃料支持金具取扱装置。
5. 前記制御棒つかみ具は、昇降シリンダによる昇降・回転部の昇降位置を検出する昇降位置検出器と、
   回転機構部による前記昇降・回転部の回転位置を検出する回転位置検出器と、
   押上・押下シリンダによるつかみ具本体の押上・押下位置を検出する押上・押下位置検出器と、
   前記昇降・回転部の下端が制御棒に着座したことを検出する制御棒側着座検出器と、
   制御棒つかみ部材が制御棒を把持したことを検出する制御棒側つかみ検出器とを有し、
   これらの検出器の検出データに基づいて制御盤が前記制御棒つかみ具を自動制御することを特徴とする請求項３に記載の制御棒・燃料支持金具取扱装置。
6. 前記昇降位置検出器は、昇降・回転部の上昇位置を検出する上昇位置検出器と、昇降・回転部の下降位置を検出する下降位置検出器と、を有して構成されたことを特徴とする請求項５に記載の制御棒・燃料支持金具取扱装置。
7. 前記回転位置検出器は、前記昇降・回転部の左回転極限位置を検出する左極限位置検出器と、前記昇降・回転部の右回転極限位置を検出する右極限位置検出器と、前記両極限位置間の中間第１位置に前記昇降・回転部が到達したことを検出する中間第１位置検出器と、前記両極限位置間の中間第２位置に前記昇降・回転部が到達したことを検出する中間第２位置検出器と、を有して構成されたことを特徴とする請求項５に記載の制御棒・燃料支持金具取扱装置。
8. 前記押上・押下位置検出器は、つかみ具本体の押上位置を検出する押上位置検出器と、前記つかみ具本体の押下位置を検出する押下位置検出器と、を有して構成されたことを特徴とする請求項５に記載の制御棒・燃料支持金具取扱装置。

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