JP5851693B2 - 原子炉容器アクセス部の開閉装置 - Google Patents

Description

本発明は、原子炉容器の内部に配設される架台に形成されて内部と外部とを連通させるアクセス部の開閉を行う開閉装置に関するものである。

従来、原子炉容器の管台内部での保守作業は、原子炉容器内部が通常時において冷却水で満たされたていることから、水中環境下で実施する必要があった。しかしながら、水中環境下での作業では全ての機器を防水仕様設計とする必要があり、防水仕様とすることで機器の容積及び質量が増加し取扱いが困難となる。このため、近年、原子炉容器の管台内部での保守作業を気中環境で行う方法が提案されている。

具体的には、冷却水で満たされた原子炉容器内部に架台を設置した後に管台内部のみ排水する。そして、この架台内部において、作業員が管台内部にＵＴ検査装置を挿入して固定し、所望の範囲でＵＴ検査を行う方法が提案されている。

ここで、架台には、原子炉容器の管台に連通する原子炉容器アクセス部（以降、「アクセス部」と略す）と呼ばれる穴が形成されるとともに、このアクセス部を開閉する開閉装置が設けられている。この開閉装置は、アクセス部の架台内部側の開口を開閉可能に設けられた蓋体と、この蓋体を架台の内側面に押し付ける押し付け手段とを備えるものである。そして、この押し付け手段としては、例えば空気圧を動力源として蓋体を架台側へ押圧するエアーシリンダーが従来用いられている（例えば、特許文献１を参照）。

特開平１１−０６４５６７号公報

しかし、従来の原子炉容器アクセス部の開閉装置では、蓋体を架台の内側面に押し付ける押し付け手段が事故等によって動力源を喪失すると、蓋体に対する押し付け力が低下するという問題がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、アクセス部を開閉する蓋体を架台の内側面に押し付ける押し付け手段が、事故等によってその動力源を喪失しても、蓋体に対する押し付け力を保持することを可能にする手段を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。すなわち、本発明に係る原子炉容器アクセス部の開閉装置は、原子炉容器の内部に配設される略筒状の架台に形成されて内部と外部とを連通させるアクセス部の開閉を行う原子炉容器アクセス部の開閉装置であって、前記アクセス部を開閉可能な蓋体と、前記蓋体の上下方向への移動を案内する一対のガイドレールと、前記蓋体が前記アクセス部を閉塞させる閉塞位置と前記アクセス部を開放させる開放位置との間で、前記蓋体を前記一対のガイドレールに沿って上下方向に移動させる駆動装置と、前記一対のガイドレールのそれぞれに設けられ、前記閉塞位置の蓋体のアクセス部と反対側の被押付面を架台周面に向かって押し付ける押し付け手段と、前記一対のガイドレール間に架け渡された一対の横架材とを備え、前記押し付け手段は、前記被押付面に沿うスライド方向にスライド可能であるとともに、前記被押付面と対向する支持面がスライド方向に沿って前記被押付面から次第に離間するように形成されたスライド部材と、前記スライド部材の前記支持面に対して摺動可能に支持されるとともに前記被押付面に対して進退可能な押付部材と、前記スライド部材をスライドさせる駆動機構とを有し、前記押し付け手段は、前記一対の横架材のそれぞれに設けられている。

このような構成によれば、駆動機構がスライド部材をスライド方向にスライドさせると、スライド部材の支持面上を被押圧面から離間する側から近接する側へと押付部材が摺動する。そして、これに伴って押付部材は、スライド部材に押圧されることで蓋体の被押付面の側へ前進する。そして、この状態において蓋体から押付部材に対して外力が作用しても、傾斜した支持面に沿う方向への分力は小さく、押付部材と支持面との間に生じる摩擦力を越えて大きくはならない。これにより、押付部材は支持面上を被押圧面に近接する側から離間する側へは摺動せず、押付部材はロックされた状態となる。従って、駆動機構が事故等によってその駆動源を喪失した場合でも、押し付け手段が蓋体を架台の内側面に押し付け力は、十分な大きさで保持される。

また、本発明に係る原子炉容器アクセス部の開閉装置は、前記押し付け手段が前記蓋体を押し付けているか否かを検知する検知手段を更に備えることを特徴とする。

このような構成によれば、検知手段による検知結果に基づいて、駆動機構の動作制御を容易且つ確実に行うことができる。

また、本発明に係る原子炉容器アクセス部の開閉装置は、前記スライド部材の支持面及び前記押付部材のいずれか一方に突出して突部が形成されるとともに、いずれか他方に前記突部と嵌合する形状の溝部が前記押付部材の摺動方向に沿って形成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、スライド部材の支持面及び押付部材のいずれか一方に形成された突部がいずれか他方に形成された溝部に沿って摺動方向へ案内されるため、押付部材は摺動方向以外の方向へずれることなく正確に摺動方向へ案内される。

本発明に係る原子炉容器アクセス部の開閉装置によれば、アクセス部を開閉する蓋体を架台の内側面に押し付ける押し付け手段が事故等によってその動力源を喪失しても、蓋体に対する押し付け力を保持することができる。

本発明の実施形態に係る原子炉の構成を示す概略斜視図である。 原子炉容器の周辺を示す概略断面図である。 図２における管台及びアクセス穴の周辺を拡大した概略拡大断面図である。 押し付け手段の外観を示す概略斜視図であって、ガイドレール及び横架材を側壁の側から見た状態を示している。 空圧ロック機構の非ロック状態を示す概略断面図である。 空圧ロック機構のロック状態を示す概略断面図である。 図６におけるＡ−Ａ断面を示す概略断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、本実施形態に係る原子炉の構成について説明する。図１は、原子炉１の構成を示す概略斜視図である。尚、図１では説明の便宜上、原子炉１の一部を破断した状態で示している。

原子炉１は、図１に示すように、上部が開口した原子炉容器２と、この原子炉容器２の上方に設けられた作業床３と、原子炉容器２の上方に形成された上部空間４から原子炉容器２の内部に渡って配置された容器体５と、を備えている。尚、図１に詳細は示さないが、上部空間４及び原子炉容器２の内部はそれぞれ冷却水で満たされている。

原子炉容器２は、図１に示すように、径方向外側へ向かって延びる複数の管台６を有している。この管台６は、外部から原子炉容器２の内部に冷却水を取り込むための入口管台６Ａと、原子炉容器２の内部から外部へ冷却水を排出するための出口管台６Ｂとから構成され、入口管台６Ａと出口管台６Ｂとが互いに向かい合うようにして複数組設けられている。尚、図１では、上部構造体である上蓋及び内部構造体である炉心構造物をそれぞれ取り外した状態で原子炉容器２を図示している。

作業床３は、原子炉容器２の内部に資機材を投入する準備を行うとともに、必要に応じて作業員が入るための準備を行うためのものである。この作業床３には、図１に示すように、その直下に原子炉容器２が配される位置を貫通して連絡孔３ａが形成されている。

容器体５は、原子炉容器２の内部に資機材を投入し或いは作業員を配置するべく、上部空間４及び原子炉容器２の内部に気中環境を形成するためのものである。この容器体５は、図１に示すように、上部空間４に配置される接続管路７と、原子炉容器２の内部に配置される架台８とを有している。

接続管路７は、図１に示すように、略円筒状に形成され、その下端が架台８のフランジに固定されている。そして、図に詳細は示さないが、接続管路７の下端と架台８のフランジとの間は封止され、上部空間４に満たされた冷却水が容器体５の内部に浸入することが防止されている。

架台８は、図１に示すように、原子炉容器２の内径よりも小さい外径を有する略円筒状の筐体９と、この筐体９の内部に配置された移動装置１０と、筐体９の内周面に複数設けられた開閉装置１１とを備えるものである。

筐体９は、図１に示すように、管台６に連通するアクセス穴１２（アクセス部）が周方向に所定間隔で形成された側壁１３と、側壁１３の下端を閉塞する底板１４と、側壁１３の上端から外周側に張り出して原子炉容器２の上縁に支持されたフランジ１５とを有している。そして、図に詳細は示さないが、架台８のフランジ１５と原子炉容器２の上縁との間は封止され、原子炉容器２の内部を排水した時に、上部空間４に満たされた冷却水が原子炉容器２の内部に浸入することが防止されている。

移動装置１０は、アクセス穴１２を介して管台６の内部に資機材を投入するためのものである。この移動装置１０としては、様々な機構が適用可能であるが、例えば、多関節で構成されたマニュピレータや、伸縮可能なスライド機構などがある。

開閉装置１１は、アクセス穴１２を開閉させるためのものである。以下、図２から図７を参照して、開閉装置１１の構成について説明する。まず、図２は、原子炉容器２の周辺を示す概略断面図である。また、図３は、図２における管台６及びアクセス穴１２の周辺を拡大した概略拡大断面図である。尚、図２及び図３では、架台８の内部に配置された移動装置１０等については図示を省略している。

開閉装置１１は、図２及び図３に示すように、アクセス穴１２より大径の円盤形状を有する蓋体１６と、この蓋体１６を上下方向に移動させる駆動装置１７と、蓋体１６の移動方向を案内する一対のガイドレール１８と、一対のガイドレール１８間に架け渡された一対の横架材１９と、ガイドレール１８及び横架材１９にそれぞれ配設された押圧機構２０と、を備えるものである。

駆動装置１７は、図２に示すように、一端が蓋体１６に接続されたワイヤ２１と、このワイヤ２１の他端が接続された電動ウインチ２２と、電動ウインチ２２を駆動する不図示のモータと、作業床３の上に設けられてモータの動作を制御する不図示の制御装置とを有している。このように構成される駆動装置１７によれば、制御装置による制御の下、電動ウインチ２２がワイヤ２１の繰り出し及び巻き取りを行うことにより、蓋体１６はガイドレール１８に案内されながら、アクセス穴１２を閉塞させる閉塞位置Ｈと開放させる開放位置Ｋとの間を移動可能となっている。

押圧機構２０は、蓋体１６を側壁１３の内周面に押し付けるためのものである。ここで、図４は、押圧機構２０の外観を示す概略斜視図であって、ガイドレール１８及び横架材１９を外側からすなわち側壁１３の側から見た状態を示している。押圧機構２０は、一対のガイドレール１８及び一対の横架材１９の長手方向中央部にそれぞれ設けられた合計４個の水圧ジャッキ２３と、これら水圧ジャッキ２３に隣接した位置にそれぞれ設けられた合計４個の空圧ロック機構２４（押し付け手段）とを備えている。

水圧ジャッキ２３は、蓋体１６を架台８の側壁１３に押し付けるためのものである。この水圧ジャッキ２３は、図に詳細は示さないが、配管を介して作動水供給装置と接続され、作業床３の上に設けられた制御装置が作動水供給装置の動作を制御している。このような構成によれば、制御装置による制御の下、作動水供給装置が配管を介して水圧ジャッキ２３に作動水を供給すると、図３に示す４個の水圧ジャッキ２３が蓋体１６の側へ向かってそれぞれ前進する。そうすると、蓋体１６は、被押付面１６ａすなわちアクセス穴１２と反対側の面を４個の水圧ジャッキ２３に押圧されることにより、押付面１６ｂすなわち被押付面１６ａと逆側の面が架台８の側壁１３に押し付けられる。

また、図３に示すように、架台８の側壁１３においてアクセス穴１２の周囲には、Ｏリング２５が二重に配置されている。そして、蓋体１６が側壁１３に押し付けられることによりＯリング２５が弾性変形し、このＯリング２５が蓋体１６と側壁１３との間を封止する。これにより、架台８の外部が冷却水で満たされていても、この冷却水がアクセス穴１２を通って架台８の内部に浸入するのを一層確実に防止することができる。

尚、側壁１３の内部において二重のＯリング２５の間には、Ｏリング２５が正常に機能しているか否かを検査するためのリーク検知ポート２６が形成されている。このリーク検知ポート２６は、図示しない液面センサにより、リーク検知ポート２６への水の浸入の有無を検知することが可能となっている。このため、水の浸入が検知された場合には、Ｏリング２５に異常が発生し架台８の内部へ冷却水が浸入する可能性があると判断し、直ちに作業中止にするなどの処置を行うことが可能となっている。

他方、制御装置による制御の下、作動水供給装置から水圧ジャッキ２３に対する作動水の供給が停止すると、図３に示す水圧ジャッキ２３が蓋体１６から離間するように後退する。そうすると蓋体１６は、被押付面１６ａに対する押圧力を失い、側壁１３の内周面に対する押し付けが解除される。これにより、蓋体１６は上下方向へ移動可能な状態となる。

空圧ロック機構２４は、水圧ジャッキ２３と同様、蓋体１６を架台８の側壁１３に押し付けるためのものであって、水圧ジャッキ２３のバックアップとして機能する。ここで、図５から図７は、空圧ロック機構２４を示す概略断面図であって、図５は非ロック状態を、図６はロック状態を、図７は図６におけるＡ−Ａ断面をそれぞれ示している。

空圧ロック機構２４は、図５及び図６に示すように、細長い箱型形状を有するケーシング２７と、このケーシング２７の内部に収容されたスライド部材２８と、ケーシング２７から出没可能に設けられた押付部材２９と、ケーシング２７に隣接して設けられた駆動機構３０と、駆動機構３０に取り付けられた検知手段３１と、を備えている。

ケーシング２７は、例えば金属からなる箱型部材であって、図７に示すように、その内部空洞３２は断面略矩形に形成されている。そして、このケーシング２７の長手方向中間部には、その上面を貫通して、断面略円形の突出穴２７ａが形成されている。

スライド部材２８は、図５及び図６に示すように、長片３３と短片３４とを有する断面略楔形の部材であって、その長片３３は基端側すなわち短片３４との接続側から先端側に向かってその厚みが徐々に増している。これにより長片３３には、基端側から先端側に向かって徐々に上昇する支持面３５が形成されている。そして図７に示すように、この支持面３５の幅方向中央部には、長片３３の長手方向に沿って延びる溝部３６が形成されている。この溝部３６は、その断面形状で開口から奥側に向かって溝幅が徐々に広がるように形成されている。尚、このスライド部材２８は、ケーシング２７との間で摩擦係数が小さく滑りの良い素材で形成することがが好適である。

このように構成されるスライド部材２８は、その支持面３５を突出穴２７ａの側に向けるようにして、ケーシング２７の内部空洞３２に収容されている。これにより、スライド部材２８は、ケーシング２７の内部空洞３２をその長手方向に沿ってスライド可能となっている。

押付部材２９は、図５及び図６に示すように、略円柱形状の押圧部３７と、この押圧部３７の一端面から突出して設けられた突部３８とを有している。ここで押圧部３７の断面形状は、ケーシング２７の突出穴２７ａの断面形状と略合致する円形に形成されている。また、図７に示すように、突部３８は、スライド部材２８の溝部３６に略嵌合する断面形状に、すなわち押圧部３７への接続側である基端側からその逆側の先端側に向かって徐々に横幅が広がるように形成されている。

このように構成される押付部材２９は、その押圧部３７をケーシング２７の突出穴２７ａに嵌合させるとともに、その突部３８をスライド部材２８の溝部３６に嵌合させるようにして、ケーシング２７の内部に配置される。これにより押付部材２９は、スライド部材２８の支持面３５によって摺動可能に支持されている。

駆動機構３０は、スライド部材２８を駆動するためのものである。このスライド機構は、図５及び図６に示すように、中空のシリンダー３７と、このシリンダー３７の内部を移動可能に設けられたピストン３８と、このピストン３８に長手方向一端部が固定されてスライド部材２８に長手方向他端部が固定されたロッド３９とを有している。そして、図に詳細は示さないが、シリンダー３７は配管を介してエアー供給装置と接続され、作業床３の上に設けられた制御装置がエアー供給装置の動作を制御している。

検知手段３１は、空圧ロック機構２４が蓋体１６を架台８の側壁１３に押し付けているか否かを検知するためのものであって、いわゆる磁気センサである。この検知手段３１は、図５に示す非ロック状態におけるピストン３８の位置に設置されている。これにより、図５に示す非ロック状態において、検知手段３１がピストン３８を検知してＯＮ状態になることにより、空圧ロック機構２４が蓋体１６を架台８の側壁１３に押し付けていないことを検知する。一方、図６に示すロック状態では、検知手段３１はピストン３８を検知せずにＯＦＦ状態である。

また、検知手段３１は、駆動機構３０に対してスライド可能に設けられ、その取り付け位置を調整可能となっている。従って、図５及び図６に破線で示すように、図６に示すロック状態におけるピストン３８の位置へと移動させてもよい。この場合、図６に示すロック状態において、検知手段３１がピストン３８を検知してＯＮ状態になることにより、空圧ロック機構２４が蓋体１６を架台８の側壁１３に押し付けていることを検知する。一方、図５に示す非ロック状態では、検知手段３１はピストン３８を検知せずにＯＦＦ状態である。

次に、本実施形態に係る開閉装置１１の作用効果について説明する。事故等の発生がない平常時には、前述のように制御装置による制御の下、４個の水圧ジャッキ２３によって蓋体１６が架台８の側壁１３に押し付けられる。更に、４個の空圧ロック機構２４によっても、蓋体１６が架台８の側壁１３に押し付けられる。

より詳細に説明すると、制御装置による制御の下、エアー供給装置が配管を介してシリンダー３７に作動エアーを供給すると、図５に示す状態のピストン３８がケーシング２７の側へ向かって移動する。そうすると、このピストン３８に長手方向一端部が固定されたロッド３９も、これに伴ってケーシング２７の側へ移動する。これにより、ロッド３９の長手方向他端部に固定されたスライド部材２８が、ケーシング２７の内部をスライド方向に向かってスライドする。

このようにスライド部材２８がスライド方向に移動すると、これに伴ってスライド部材２８の支持面３５に支持された押付部材２９が、支持面３５に沿って図５に示す位置から図６に示す位置へと摺動する。ここで、スライド部材２８の支持面３５は、スライド方向に向かって図３に示す蓋体１６の被押付面１６ａから次第に離間するように傾斜している。従って押付部材２９は、この支持面３５を上昇すると、支持面３５と被押付面１６ａとの距離が徐々に狭くなることにより、支持面３５に押し上げられて突出穴２７ａから徐々に突出する。これにより、この押付部材２９によって蓋体１６の被押付面１６ａが押圧されることにより、図３に示す蓋体１６の押付面１６ｂが架台８の側壁１３に押し付けられる。このようにして、４個の空圧ロック機構２４によって蓋体１６が架台８の側壁１３に押し付けられる。

ここで、蓋体１６が架台８の側壁１３に押し付けられることによって、図３に示すＯリング２５が弾性変形して蓋体１６と側壁１３との間を封止する点、また二重のＯリング２５の間にリーク検知ポート２６が設けられている点、については水圧ジャッキ２３と同様である。

そして、図６に示す状態では、押付部材２９が図３に示す蓋体１６から押圧力Ｆを受けても、その支持面３５に沿った方向への分力Ｂは、押付部材２９と支持面３５との間に作用する摩擦力Ｍと比較して非常に小さな力となる。従って、分力Ｂが摩擦力Ｍを越えて大きくなることがなく、押付部材２９は押圧力Ｆを受けても突出穴２７ａから突出した状態のまま保持される、いわゆるロック状態となる。

従って、事故等によって空圧ロック機構２４に対して動力源である作動エアーが供給されなくなり、駆動機構３０の駆動力が喪失しても、押付部材２９は突出穴２７ａから突出した状態で保持されるので、蓋体１６を架台８の側壁１３に押し付けた状態で保持することができる。

また、本実施形態では、作動水を駆動源とする４個の水圧ジャッキ２３とは別に、作動エアーを駆動源とする４個の空圧ロック機構２４をバックアップとして設けたので、事故等によって作動水の供給経路に異常が生じても、その影響を受けることなく、空圧ロック機構２４によって蓋体１６を架台８の側壁１３に押し付けた状態で保持することができる。

尚、本実施形態では、空圧ロック機構２４を水圧ジャッキ２３のバックアップとして設けたが、水圧ジャッキ２３は本発明に必須の構成ではなく、空圧ロック機構２４だけで蓋体１６を架台８の側壁１３に押し付けてもよい。また、空圧ロック機構２４の個数及びその設置位置は、本実施形態に限られず任意に変更することができる。

また、本実施形態では、本発明に係る検知手段３１として磁気センサを用いたが、これ以外に、例えば光学センサやリミットスイッチ等を用いてもよい。

また、本実施形態では、スライド部材２８を駆動する駆動機構３０を、作動エアーを駆動源とする駆動機構３０として構成したが、これに代えて、例えば作動水を駆動源とする駆動機構３０や、電気を駆動源とする駆動機構３０として構成してもよい。

また、本実施形態では、スライド部材２８の支持面３５に溝部３６を、押付部材２９に突部３８をそれぞれ設けたが、これとは逆に、スライド部材２８の支持面３５に突部を、押付部材２９に溝部をそれぞれ設けてもよい。

尚、上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ、或いは動作手順等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

１ 原子炉
２ 原子炉容器
３ 作業台
４ 上部空間
５ 容器体
６ 管台
７ 接続管路
８ 架台
９ 筐体
１０ 移動装置
１１ 開閉装置
１２ アクセス穴
１３ 側壁
１４ 底板
１５ フランジ
１６ 蓋体
１７ 駆動装置
１８ ガイドレール
１９ 横架材
２０ 押圧機構
２１ ワイヤ
２２ 電動ウインチ
２３ 水圧ジャッキ
２４ 空圧ロック機構
２５ Ｏリング
２６ リーク検知ポート
２７ ケーシング
２８ スライド部材
２９ 押付部材
３０ 駆動機構
３１ 検知手段
３２ 内部空洞
３３ 長片
３４ 短片
３５ 支持面
３６ 溝部
３７ 押圧部
３７ シリンダー
３８ 突部
３８ ピストン
３９ ロッド
１６ａ 被押付面
１６ｂ 押付面
２７ａ 突出穴
３ａ 連絡孔
６Ａ 入口管台
６Ｂ 出口管台
Ｂ 分力
Ｆ 押圧力
Ｈ 閉塞位置
Ｋ 開放位置
Ｍ 摩擦力

Claims (3)

1. 原子炉容器の内部に配設される略筒状の架台に形成されて内部と外部とを連通させるアクセス部の開閉を行う原子炉容器アクセス部の開閉装置であって、
   前記アクセス部を開閉可能な蓋体と、
   前記蓋体の上下方向への移動を案内する一対のガイドレールと、
   前記蓋体が前記アクセス部を閉塞させる閉塞位置と前記アクセス部を開放させる開放位置との間で、前記蓋体を前記一対のガイドレールに沿って上下方向に移動させる駆動装置と、
   前記一対のガイドレールのそれぞれに設けられ、前記閉塞位置の蓋体のアクセス部と反対側の被押付面を架台周面に向かって押し付ける押し付け手段と、
   前記一対のガイドレール間に架け渡された一対の横架材とを備え、
   前記押し付け手段は、前記被押付面に沿うスライド方向にスライド可能であるとともに、前記被押付面と対向する支持面がスライド方向に沿って前記被押付面から次第に離間するように形成されたスライド部材と、
   前記スライド部材の前記支持面に対して摺動可能に支持されるとともに前記被押付面に対して進退可能な押付部材と、
   前記スライド部材をスライドさせる駆動機構とを有し、
   前記押し付け手段は、前記一対の横架材のそれぞれに設けられていることを特徴とする原子炉容器アクセス部の開閉装置。
2. 前記押し付け手段が前記蓋体を押し付けているか否かを検知する検知手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の原子炉容器アクセス部の開閉装置。
3. 前記スライド部材の支持面及び前記押付部材のいずれか一方に突出して突部が形成されるとともに、いずれか他方に前記突部と嵌合する形状の溝部が前記押付部材の摺動方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の原子炉容器アクセス部の開閉装置。

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