JP5608408B2 - 台車，燃料取替機，台車補強工事方法 - Google Patents

Description

本発明は、走行軌道及び横行軌道上を移動する揚重設備や台車の地震時の脱線防止方法にかかわる。例えば、原子力発電所のオペレーティングフロアに設置される燃料取替機の脱線防止方法に関するものである。

以下、図１を用いて特開平９−１７８８８４号公報に記載の燃料取替機の説明を行う。

原子力発電所に設置される原子炉では、原子炉起動前及び原子炉の停止中に行われる定期検査時に燃料取替機１を用いて原子炉圧力容器２内の燃料集合体の装荷又は取替え作業を行っている。この作業は、使用済み燃料集合体を原子炉圧力容器２の外部に取り出し、燃料貯蔵プール３側に移動する作業や、新しい燃料集合体を原子炉圧力容器２内に装荷する作業であり、この作業と合わせて炉心内において燃焼度のばらつきがある燃料集合体の配置換えを行うようにしている。

燃料取替機１は、燃料貯蔵プール３，原子炉ウエルプール４，原子炉圧力容器２上を跨ぐように設置され、オペレーティングフロア５上に敷設された走行レール６上を自在に走行可能な走行台車７と走行台車７上に設置された横行レール８上を自在に横行可能な横行台車９を有し、原子炉ウエル４下方に位置する原子炉圧力容器の炉心部に配置された燃料集合体をその横行台車９から懸垂支持した燃料つかみ装置１０の下部先端のつかみ機構１１でつかみ、燃料つかみ装置１０を引き上げた状態で、走行，横行し、他の配置位置や燃料貯蔵プール３の貯蔵ラック内へ燃料集合体を移送し、そのつかみ機構２から離すように動作する。

燃料取替機１には、地震が発生したときに走行台車７や横行台車９がレールから脱線することや転倒することを防止するため、図２に示すように走行レール６または横行レール８と噛み合うように転倒防止金具２１が走行台車７や横行台車９から取り付けられている。この転倒防止金具２１は走行台車７や横行台車９の横滑りや浮き上がりが発生したときに転倒防止金具２１のレールと相対する面をレールと接触させ、そのときに発生する荷重に耐えうる強度をレール及び転倒防止金具２１が有すことにより走行台車７や横行台車９に脱線または転倒を起こさせない構造となっている。また、同様の走行台車と横行台車からなる台車構造を有す揚重機においては地震に対して、図３に示すようなレールなどの軌道に沿って干渉物２２を設ける構造や、図４に示すような走行台車７や横行台車９に脱線防止金具２３を設ける構造のものがある。これらは地震動を受けた揚重機の横滑りに対しては、走行台車７や横行台車９と干渉物２２との接触や、走行レール６や横行レール８と脱線防止金具２３との接触で脱線を防止し、揚重機の浮き上がりに対しては干渉物２２や脱線防止金具２３の高さを揚重機の浮き上がり量以上に設定することで脱線を防止する。

なお、燃料取替機の脱線防止方法における関連技術として特開２００９−８６７０号公報に記載の、燃料取替システムのブリッジと呼ばれる走行台車の脚部に設けたブリッジ側緩衝部材と床上面にブリッジ用レールの長手方向にわたって設けたガイドプレートと、ガイドプレートのブリッジ側緩衝部材に対向する位置に設けた床側緩衝部材を有す燃料取替システムがある。

最近では、原子炉システムで使用される機器について耐震強度の向上が求められており、原子炉システムの建設当時に想定していた地震動を見直し、更に大きな地震動にも耐えうる構造強度を有す機器が求められている。

また、特公平６−３８１１５号公報では、床に転倒防止用レールを設け、燃料交換器脚部にアームを設け、転倒防止用レールとの相対関係において極く僅かな上下，左右方向のクリアランスを保ってその方向の動きが拘束されるように前記燃料交換機から突設するアームに取りつけた転倒防止ラグを設けている。

特開平９−１７８８８４号公報 特開２００９−８６７０号公報 特公平６−３８１１５号公報

これら従来技術はいずれも、燃料交換器の片側の走行台車について、１つの転倒防止の措置しか設けておらず、強力な設備が必要であり設置工事が容易ではない。燃料取替機のように走行台車と横行台車から構成される台車構造がレール上を走行する際に、既設構造で想定しているよりも大きな地震動によって、台車構造が脱線することを防ぐための構造を、建屋配筋を考慮して容易に既設構造に追加することが課題である。

走行用軌道上を移動する走行台車と、前記走行台車上に取り付けられた横行用軌道上を移動する横行台車と、前記走行台車の脚部に取り付けられ、地震時に前記走行台車が前記走行用軌道から脱線しない爪構造を持つ脱線防止装置と、前記走行台車に設けられた補助脚部とを有し、前記走行用軌道に対して平行に設けられた補助走行用軌道から地震時に前記走行台車が脱線しない爪構造を持つ補助脱線防止装置を前記補助脚部に有する台車。

本発明によれば、燃料取替機のように走行台車と横行台車から構成される台車構造がレール上を走行する際に、既設構造で想定しているよりも大きな地震動によって、台車構造が脱線することを防ぐための構造を、容易に既設構造に追加できる。

燃料取替機の全体図。 従来技術の転倒防止金具の構成図。 従来技術の脱線防止手法の構成図。 従来技術の脱線防止手法の構成図。 脱線防止手法の構成図。 脱線防止手法の構成図。 本発明の実施形態１の床上構成図。 本発明の実施形態１の床上構成図。 本発明の実施形態２の脱線防止手法の構成図。

本発明の台車および燃料取替機の実施例を図面を用いて説明するがこれら実施例に限定されず様々な変形例が含まれる。

走行レールの脱線防止を図る方法において、図２のレールなどの軌道に沿って干渉物を設ける構造や、図３の走行台車や横行台車に脱線防止金具を設ける構造については、設計用地震動をもとに事前に台車の数値解析とモデルを用いた試験によって、台車の浮き上がり量を算定し、それに見合う高さの干渉物や脱線防止金具を持たせることで脱線しないことを保証する必要がある。そのためこれらの準備を含めると、これらの構造を適用するまでには多くの作業や時間が必要となる。

図２や図３で示した従来技術のように、走行台車の脚部に設けた側緩衝部材と床上面にレールの長手方向にわたって設けたガイドプレートと、ガイドプレートの走行台車側緩衝部材に対向する位置に設けた床側緩衝部材を有す構造は、ガイドプレートを既設レール近傍に設置することで、走行台車側緩衝部材との接触を可能にし、この接触時の荷重はガイドプレートで負担するものである。ここで、脱線防止の効果とともに、耐震強度の向上が求められる場合を考える。ガイドプレートはアンカーボルトによりコンクリート床と固定する構造であるが、既設走行レールの近傍のコンクリート躯体がピットを形成していることからコンクリートが少なく、地震によるアンカーボルトの引き抜き力に抗するコンクリート強度を確保することが困難な場合がある。このため、地震動が大きい場合には、アンカーボルトによって伝達される荷重に対し、コンクリートの強度が不足する可能性がある。

また、走行レールの耐震強度を向上させる方法において、既設の走行レールを交換してアンカーボルトを施工する場合、基礎金物の近傍や基礎金物の直下の建屋配筋とアンカーボルトとの干渉が発生する可能性がある。一般的に、建屋配筋を超音波探査機などを用いて構造物を破壊することなく調査する方法はあるが、当該部位においては、探査機からの計測波は基礎金物により遮断されるため、事前に建屋配筋の状態を満足に確認することはできない。

既設のレールを除去する際に、基礎金物も除去し、建屋配筋の状態を確認する方法も考えられるが、基礎金物が建屋配筋と接合されている場合や、基礎金物に建屋配筋が貫通している場合もあるため、基礎金物のみを除去することは困難である。また、基礎金物を除去できた場合、基礎金物を除去した部分に充填する新規コンクリートは既設のコンクリートと境界ができ、その部分から破壊し易くなるため、一体のコンクリートとしての強度を見込めない。そのためアンカーボルトに期待するコンクリートからの引き抜き強度を確保することが困難となる。

さらに、アンカーボルト施工用の穴をコンクリートに穿孔する場合、既設の基礎金物を撤去することが困難なため、基礎金物自体にアンカーボルト施工用の穴を貫通させる必要がある。このため貫通力の高い穿孔用工具を用いる必要があることから、建屋配筋と穿孔部が干渉した場合、建屋配筋を切断する可能性がある。

そこで、燃料取替機は、走行台車脚部の隣に、補助脚部と補助脚部に取付けた補助転倒防止金具、および既設走行レールの長手方向に沿って設置した補助レールを有する。この補助レールはレールクランプによって敷板に固定され、この敷板とともにアンカーボルトによって建屋コンクリートに固定される構造である。

この燃料取替機の地震によって発生する荷重は、既設脚部の転倒防止金具から既設走行レール及び既設基礎金物に伝達される分と、補助脚部の補助転倒防止金具から補助レール及びアンカーボルトへ伝達される分に分散されるため、適切な強度の補助脚部，補助転倒防止金具，敷板及びアンカーボルトを設けることにより、地震による既設走行レールや既設基礎金物の破損を回避し、燃料取替機の脱線を防止することができる。本構造を用いることにより、下記の利点がある。
１．既設構造のレールと車輪の関係に変更が無いため、走行性能への影響が少ない。
２．既設構造と同様に転倒防止金具を用いた構造であるため、事前の浮き上がり量算定
に対する数値解析や試験による確認を必要としない。
３．既設脚部と補助脚部の干渉を回避するため、補助レールは既設レールピットからあ
る程度間隔をあけて設置することとなる。これは既設走行レールピットよりも離れ
た部分となるため、補助脚部からアンカーボルトに伝達される荷重に対し、コンク
リートの強度を確保することができる。
４．補助レールを敷設するコンクリート床面の直下には基礎金物が無いため、探査機の
計測波を阻害するものがなく配筋の探査を実施し易い。また、探査結果において明
確な情報が得られない場合でも、コンクリート床表面をはつることで、建屋配筋を
露出させることが可能であり、アンカーボルトを建屋配筋の位置を確認して施工す
ることが可能である。
５．既設走行レールを交換する場合、既設転倒防止金具との取り合いがレール全長にわ たって同一である必要があるため、既設レール全長の交換となる。しかし、燃料取
替機がのっている部分のレール交換作業はできないため、レール交換作業中に燃料
取替機を移動させる必要があり、作業工程の調整が複雑となる。しかし、本発明の
作業では、一部の補強不要範囲を設定することで、その部分に予め燃料取替機を退
避させておけば、それ以降、燃料取替機の移動せずに補助部の設置が可能となるの
で作業工程の調整が容易である。

ここで、コンクリート床面は勾配を設けて施工されているため、補助レールを敷設するときには、補助レールは場所によって高さが変わることが無いように、高さの調節ができる構造とする。

また、補助レールの敷設部は建屋配筋の形状から床をピット構造にすることが困難であるため、補助レールは床上に突出した構造となる。このとき、表面から突出した部分はレールクランプや、アンカーボルトに敷板を固定するナットなどによって狭隘となる部分が多く、長期間の放置によって狭隘部に放射線による汚染物質が溜まる可能性がある。これを除染することは困難であるため、この突出部の起伏による狭隘部を全面に渡って覆うカバーを取付ける。

既設の走行軌道に用いているレールにおいて耐震強度の向上を図る場合は、以下のような方法がある。

図５に示すように既設のレールは、コンクリートに埋設された基礎金物３１から突出させた基礎ボルト３２に、レールクランプ３３で敷板３４に固定された走行レール３５を敷板３４とともに固定し、走行レールの周囲をモルタル３６で充填した構造である。基礎金物３１の周囲は建屋躯体のコンクリート４０と建屋配筋４１がある。

ここで、走行レール３５の耐震強度を向上させる方法として、転倒防止金具から預けられる荷重を負担する部分の走行レール頭部３７や走行レール中腹部３８の厚さを増やす方法が挙げられる。また、基礎金物３１はコンクリートの内部にあるため耐震強度を向上させる変更が困難なため、基礎部の耐震強度を向上させる方法として、この基礎金物３１への固定をやめ、強度が十分なアンカーボルトを直接コンクリートに打ち込み、このアンカーボルトに敷板を固定する方法が挙げられる。このため耐震強度を向上させるために、図６に示すように、既設の走行レールよりも大きいサイズの走行レール３６に交換し、敷板３４をアンカーボルト３９に固定する構造となる。

上記した、図５，図６のレールと噛み合う爪構造の転倒防止装置は片側だけであるが、両側に設けることができる。

上記した、既設のレールの補強工事は、下に示す実施例１と２の補助転倒防止装置の補強工事と合わせて実施することができる。

実施形態１として台車又は燃料取替機の構成及び機能を図７，図８を使用して以下に説明する。尚、図１の構成と同じ部分の説明は省略している。

燃料取替機は、既設部として走行台車のガーダ４５に取付けている既設脚部５０，既設脚部５０に取付けた既設転倒防止金具５１と床に設置された既設走行レール５２及び既設基礎金物５３を、補助部として走行台車のガーダ４５に取り付けた補助脚部５６と補助脚部５６に取付けた補助転倒防止金具５７と床に既設走行レール５２に沿って設置した補助レール５８と補助レール５８を固定する補助レールクランプ５９と補助レールを載せる敷板６０と敷板６０の四隅もしくはそれ以上に設けた穴を通して床に敷板６０を固定するアンカーボルト６１を有す構造である。

地震が発生した場合は、燃料取替機が脱線しないように脱線防止金具がレールと接触するため、転倒防止金具と走行レールには地震動に応じた荷重が発生する。本実施例では地震が発生した場合は、既設走行レール５２と既設転倒防止金具５１の接触だけでなく、補助レール５８と補助転倒防止金具５７が接触する。これにより地震動による荷重は分散されるため、既設転倒防止金具５１と既設走行レール５２及び既設基礎金物５３が破損して干渉する物がなくなることによって燃料取替機が脱線する、という事態は発生しない。

本実施例の補助転倒防止装置を設置する場合、建屋配筋の確認が非破壊の方法を用いても困難な場合は、床のコンクリートをはつり、配筋を露出させることでアンカーボルト６１の設定場所を決定する。このとき、コンクリートのはつり面は起伏が激しく、建屋配筋も露出しているため、敷板６０を直接設置することは困難であり、敷板の設置高さを調整できる構造が必要である。また、床面を非破壊で補助レール５２を設定する場合でも、敷板６０を床面に直接設置すると床面の勾配や起伏が補助レール５２の高さに影響を与えるため、補助レール５２が通常走行時に補助転倒防止金具と干渉しないように、補助レール５２を取付けている敷板６０の高さ調整が必要となる。そのため、本実施例では、アンカーボルト６１に敷板６０の高さ調整をするための下側ナット６２を取付けており、下側ナット６２の上に敷板６０を乗せ、補助レール５８の高さを調整したい場合は、下側ナット６３を上下させ、敷板６０とともに補助レール５８の高さを調整し、上側ナット６４で固定する。敷板６０は上下動の調整がし易いようにアンカーボルトが四隅に配される構造であり、補助レール５８の全長を複数枚の敷板６０で分割して固定する構造である。

上述したように、走行用軌道上を移動する走行台車７と、前記走行台車上に取り付けられた横行用軌道８上を移動する横行台車９と、前記走行台車の脚部５０に取り付けられ、地震時に前記走行台車が前記走行用軌道から脱線しない爪構造を持つ脱線防止装置５１と、前記走行台車に設けられた補助脚部５６とを有し、前記走行用軌道に対して平行に設けられた補助走行用軌道５８から地震時に前記走行台車が脱線しない爪構造を持つ補助脱線防止装置５７を前記補助脚部に有する台車により、既設構造で想定しているよりも大きな地震動によって、台車構造が脱線することを防ぐための構造を、容易に既設構造に追加できる。

また、上記した台車は、走行用軌道上を移動する走行台車７と、前記走行台車上に取り付けられた横行用軌道８上を移動する横行台車９を有する台車の前記走行台車の脚部５０に、地震時に前記走行台車が前記走行用軌道から脱線しない爪構造を持つ脱線防止装置５１を設け、前記走行台車に補助脚部５６を設け、前記走行用軌道に対して平行に補助走行用軌道５８を設け、地震時に前記走行台車が脱線しない爪構造を持つ補助脱線防止装置５７を前記補助脚部に設ける台車補強工事方法により補強される。この工事の順序は順不同で行って良い。

本実施例の補助転倒防止装置を設置した後、床面から突出する部分の狭隘部に汚染物質が溜まるのを防ぐため、補助レール５２の全長にわたってカバー６３を設置する。ただし、燃料取替機が通常走行する際の補助転倒防止金具５７との干渉を防止する構造とし、カバー６３は補助レールクランプ５９，敷板６０，アンカーボルト６１，上側ナット６４の起伏を覆う。尚、このカバー６３は設置しないこととしても良いが、設置することで補強工事により床上に新たにできた狭隘部へ汚染物質が溜まるのを防ぐことができる。

本発明の変形例として実施形態２を図９を用いて説明する。実施形態２の燃料取替機は、既設部は実施形態１と同一であり、補助部は走行台車のガーダ４５に取付けた補助脚部５０と補助レール５８と補助レール５８を補助脚部５０に取付ける補助レールクランプ５９と、床に設置する敷板６０と敷板６０に取付ける補助転倒防止金具５１と、敷板６０を固定するアンカーボルト６１で構成される。補助転倒防止金具５１は図９の奥行き方向へ、既設のレールと平行に設けられる。また、図８の補助レールと補助脚部の関係が、図９では上下が逆となり、補助レールが床に既設レールと平行に設けられた車輪の上を走行したり、車輪なしで滑りにより走行する。

上述したように、走行用軌道上を移動する走行台車と、前記走行台車上に取り付けられた横行用軌道上を移動する横行台車と、前記走行台車の脚部に取り付けられ、地震時に前記走行台車が前記走行用軌道から脱線しない爪構造を持つ脱線防止装置と、前記走行台車に設けられた補助脚部とを有し、前記走行用軌道に対して平行に床に設けられた爪構造を持つ補助脱線防止装置により地震時に前記走行台車が脱線しない構造の補助走行用軌道を前記補助脚部に有する台車により、既設構造で想定しているよりも大きな地震動によって、台車構造が脱線することを防ぐための構造を、容易に既設構造に追加できる。

また、上記した台車は、走行用軌道上を移動する走行台車と、前記走行台車上に取り付けられた横行用軌道上を移動する横行台車を有する台車の前記走行台車の脚部に、地震時に前記走行台車が前記走行用軌道から脱線しない爪構造を持つ脱線防止装置を設け、前記走行台車に補助脚部５６を設け、爪構造を持つ補助脱線防止装置を前記走行用軌道に対して平行に床に設け、前器補助脱線防止装置により地震時に前記走行台車が脱線しない構造の補助走行用軌道５８を前記補助脚部に設ける台車補強工事方法により補強される。この工事の順序は順不同で行って良い。

上述した各実施例では、既設転倒防止金具５１と補助転倒防止金具５７をレールを挟んで両側に設けるなどのように、転倒防止金具をレールを囲むように設けることによって、レールの変形などでレール片側の面の転倒防止金具とレールの噛み合いが外れても他方の面の転倒防止金具とレールの噛み合いが維持されて脱線を回避することができる。

また、上述した実施例では、レールを挟んで両側に設けたが、特開平９−１７８８８４号公報の様に片側だけに設けることもできる。既設転倒防止金具５１と補助転倒防止金具５７の両方とも片側であっても、上述したように、既設走行レール５２と既設転倒防止金具５１の接触だけでなく、補助レール５８と補助転倒防止金具５７が接触することにより地震動による荷重は分散されるため、既設転倒防止金具５１と既設走行レール５２及び既設基礎金物５３が破損して干渉する物がなくなることによって燃料取替機が脱線する、という事態は発生しない。上述した実施例では、走行台車に設けられた補助脚部は走行台車本体に設けたが、走行台車の既設脚部に補助脚部を設けても良い。

１ 燃料取替機
２ 原子炉圧力容器
３ 燃料貯蔵プール
４ 原子炉ウエルプール
５ オペレーティングフロア
６，３５ 走行レール
７ 走行台車
８ 横行レール
９ 横行台車
１０ 燃料つかみ装置
１１ つかみ機構
２１ 転倒防止金具
２２ 干渉物
２３ 脱線防止金具
３１ 基礎金物
３２ 基礎ボルト
３３ レールクランプ
３４，６０ 敷板
３６ モルタル
３７ 走行レール頭部
３８ 走行レール中腹部
３９，６１ アンカーボルト
４０ コンクリート
４１ 建屋配筋
４５ ガーダ
５０ 既設脚部
５１ 既設転倒防止金具
５２ 既設走行レール
５３ 既設基礎金物
５６ 補助脚部
５７ 補助転倒防止金具
５８ 補助レール
５９ 補助レールクランプ
６２ 下側ナット
６３ カバー
６４ 上側ナット

Claims (5)

1. 走行用軌道上を移動する走行台車と、前記走行台車上に取り付けられた横行用軌道上を移動する横行台車と、前記走行台車の脚部に取り付けられ、地震時に前記走行台車が前記走行用軌道から脱線しない爪構造を持つ脱線防止装置と、前記走行台車に設けられた補助脚部とを有し、前記走行用軌道に対して平行に設けられた補助走行用軌道から地震時に前記走行台車が脱線しない爪構造を持つ補助脱線防止装置を前記補助脚部に有することを特徴とする台車。
2. 請求項１の台車において、前記横行台車に設置されて下方に伸び、伸縮されるマストと、前記横行台車に設置され、前記マストの下端部に設けられた燃料つかみ具とを有することを特徴とする燃料取替機。
3. 前記補助走行用軌道は、前記補助走行用軌道と、前記補助走行用軌道を固定する板と、前記板を床に固定するアンカーボルト及びナットと、板の高さを調整するナットから構成される請求項１に記載の台車。
4. 前記補助走行用軌道は、床上の起伏部を覆う覆いを有する請求項１に記載の台車。
5. 走行用軌道上を移動する走行台車と、前記走行台車上に取り付けられた横行用軌道上を移動する横行台車を有する台車の前記走行台車の脚部に、地震時に前記走行台車が前記走行用軌道から脱線しない爪構造を持つ脱線防止装置を設け、
   前記走行台車に補助脚部を設け、
   前記走行用軌道に対して平行に補助走行用軌道を設け、
   地震時に前記走行台車が脱線しない爪構造を持つ補助脱線防止装置を前記補助脚部に設けることを特徴とする台車補強工事方法。

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