JP5985247B2 - 燃料取扱装置 - Google Patents

Description

本発明は、原子力発電プラント設備における燃料集合体を移送する燃料取扱装置に関する。

以下、図１、図１４から図１７を参照しながら、従来の燃料取扱装置１について説明する。図１は、本発明に係る燃料取扱装置の全体構成図である。図１４は、燃料取扱装置による炉心からの燃料集合体の取り出し説明図、図１５（ａ）は、使用済燃料貯蔵ラックの縦断面図、図１５（ｂ）は、使用済燃料貯蔵ラックの部分斜視図である。図１６（ａ）は、従来の燃料取扱装置の燃料掴み装置の概要図、図１６（ｂ），（ｃ）は、従来の燃料取扱装置の燃料掴み装置による燃料集合体の上方向への移動の説明図である。図１７（ａ）は、従来の燃料取扱装置の燃料掴み装置におけるフック開放状態での燃料集合体のハンドル上への下降の説明図、図１７（ｂ）は、燃料集合体のハンドル上面にリミッタが当接してフックを把持した状態の説明図である。
沸騰水型原子炉を用いた原子力発電所では、原子炉の１つの運転サイクルが終了すると次の運転サイクルのために、図１４に示すように燃料取扱装置１を使って原子炉圧力容器２内の炉心２ａに装荷された燃料集合体３の取り出し作業、原子炉圧力容器２内の炉心２ａへの燃料集合体３の装荷作業を行っている。

図１４に示すように、この作業は、次の運転サイクルに使用しない燃料集合体３を使用済み燃料として原子炉圧力容器２から取り出し燃料貯蔵プール４側に移動し、そこに配置された使用済燃料貯蔵ラック２０（図１５（ａ），（ｂ）参照。以下、単に「燃料貯蔵ラック２０」と称する）に格納する作業や、新しい燃料集合体３を原子炉圧力容器２内の炉心２ａの所定位置に装荷する作業や、次の運転サイクルにおいても引き続いて使用する燃料集合体３を必要に応じて炉心２ａ内の別の位置に移動させる作業や、次の運転サイクルにおいても引き続いて使用する燃料集合体３を必要に応じて原子炉圧力容器２から取り出し燃料貯蔵プール４側に移動し、燃料貯蔵ラック２０に一時的に格納する作業や、燃料貯蔵ラック２０に一時的に格納された燃料集合体３を炉心２ａ内に再装荷する作業を含む。
このような作業の際は、図１４に示す燃料貯蔵プール４と原子炉ウェルプール５との間のゲート４ａの堰板は除去されている。

図１に示す燃料取扱装置１は、燃料貯蔵プール４、原子炉ウェルプール５、原子炉圧力容器２上を跨ぐように設置されている。そして、燃料取扱装置１は、オペレーティングフロア６上に敷設された走行レール７上を自在に水平走行可能な走行台車８と、走行台車８上に設置された横行レール９上を自在に水平走行可能な横行台車１０と、横行台車１０上に搭載された燃料掴み装置（燃料把持部）１１と、を有する。ちなみに、走行レール７と横行レール９は、平面視で直角になるように設置されている。
燃料掴み装置１１は、図１６に示すように径の異なる複数の同軸の中空管からなるマスト（伸縮管）１１１をテレスコピック式に設けて伸縮自在とし、横行台車１０に設置されたウインチ（昇降装置）１１３Ａのワイヤロープ（昇降装置）１１４Ａにより下方に懸垂設置されている。図１６ではマスト１１１は、中空管１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃの三重管で簡略化して表示してあるが、実際はもっと多数の多重管で構成されている。
また、横行台車１０上に設置されたウインチ（昇降装置）１１３Ｂの２本のワイヤロープ（昇降装置）１１４Ｂを介して燃料掴み装置１１の下端の掴み具１２Ｂを昇降可能としている。

掴み具１２Ｂは、２本のワイヤロープ１１４Ｂの端がその上端に接続されたシャフト１２１、シャフト１２１の下部に接続する下方が開口したほぼ角筒形状のグラップルボディ（筺体）１２３、グラップルボディ１２３内に格納されたフック１２４、エアシリンダ１２５、リミッタ１２６、リミットバルブ１２７Ａ，１２７Ｂ（図１６、図１７では、リミットバルブ１２７Ａのみ表示）を含んで構成されている。
フック１２４は、グラップルボディ１２３の対向する２面の支持孔で支持されたピン１２３ａを回転軸にして開放、把持の位置にエアシリンダ１２５の駆動力により回動することが可能なっている。
フック１２４に掛かる荷重は、ピン１２３ａを介してグラップルボディ１２３に伝えられる。

ちなみに、燃料取扱装置１は、燃料掴み装置１１を燃料貯蔵プール４内の燃料貯蔵ラック２０の横断面の所定の格子１５（図１５参照）の直上位置や、原子炉圧力容器２内の炉心２ａの横断面の所定の燃料位置直上に位置するように走行台車８及び横行台車１０を走行移動させ、停止する機能や、掴み具１２Ｂを燃料貯蔵ラック２０上の所定の高さや炉心２ａ内の燃料集合体３が装荷された状態のハンドル３ａ１（図１７（ａ）参照）の高さ位置まで自動的に降ろす機能等を有する燃料取扱装置制御盤（符号省略。以下、「制御装置」と称する）を有している。
そして、横行台車１０上には、制御装置によってウインチ１１３Ａ，１１３Ｂをそれぞれ別個に駆動する電動モータ等のスイッチ操作等をする制御盤が搭載されている。

図１６に戻って、マスト１１１の各中空管１１１ａ〜１１１ｃは、互いに相対的に周方向には相対運動ができず伸縮だけが可能に構成され、最上段の中空管１１１ａを駆動機構１１５で周方向に左右所定の角度、例えば、−１８０°〜＋１８０°の範囲内で回動させることによりマスト１１１全体が左右所定の角度の範囲で回動可能となっている。
最下端の中空管１１１ｃの開口部はシャフト１２１と上下方向に摺動可能とし、周方向には係合する形状となっており、マスト１１１全体が左右所定の角度の範囲で回動すると、掴み具１２Ｂもそれに応じて、左右所定の角度の範囲で回動できる。

燃料集合体３は、図１７に示す上部タイプレート３ａと下部タイプレート３ｂとに設けられた格子孔により、所定の間隔を取って配置された複数の燃料棒（図示せず）の上下端を支持している。そして、上部タイプレート３ａと下部タイプレート３ｂとの上下方向の間に、複数段の燃料スペーサ（図示せず）を配置し、各燃料棒間に所定の間隙を確保するようにした燃料束（図示せず）に、内部に冷却材流路を形成する四角筒のチャンネルボックス３ｃを上から被せたものである。
上部タイプレート３ａには、コの字形のハンドル３ａ１が一体に設けられ、前記した掴み具１２Ｂのフック１２４で引っ掛けて掴めるようになっている。

燃料束とチャンネルボックス３ｃとは、チャンネルファスナ（図示せず）により上部タイプレート３ａのコーナー部にねじ固定される。チャンネルファスナは、炉心２ａ内において横断面が十字形の制御棒が挿入可能とするために、制御棒周囲の４体の燃料集合体３が所定の間隙を確保するように互いに水平方向に押圧する板ばね部材を含んでいる。そして、チャンネルボックス３ｃの上端近傍の外周面における制御棒に面する面のチャンネルファスナのコーナー部から遠ざかったコーナー部寄りの位置に、スペーサ（図示せず）が設けられ、対向する燃料集合体３のスペーサと互いに押圧するようにされている。

下部タイプレート３ｂは、そのネットワーク部の下側で下方に向かって窄まる斜面部（図示省略）を有し、ほぼ四角錘台の形状から円錐台の形状に変化し、更に斜面部の下側が円筒形の冷却材入口部（図示省略）に接続する形状をしている。この円筒形の冷却材入口部の下側には、炉心２ａに装荷されたときに燃料支持金具の冷却材供給口（図示せず）に冷却材入口部が誘導され着座しやすいように、上方に向かって三叉形状に開いた上端が冷却材入口部に接続した形状のガイドノーズ３ｂ１が設けられている。
ちなみに、冷却材入口部及びガイドノーズ３ｂ１を合わせて「ノーズピース」とも称する。

燃料貯蔵ラック２０は、図１５に示すように、例えば、ステンレス鋼製又はボロンを含有したステンレス鋼製の板材で形成した格子１５を複数配置したものであり、格子１５を所定のＮ×Ｍの配列にしてユニット化されている。格子１５の内周面で囲まれた横断面の大きさは、燃料集合体３の横断面外形よりもやや大きく、燃料集合体３のチャンネルファスナやスペーサが格子１５の内周面に接触しながら円滑に格納可能な形状である。
ちなみに、燃料貯蔵ラック２０の格子１５の底にはベース部材２５が配置され、格子１５の下端はベース部材２５に溶接固定されている。ベース部材２５には、燃料貯蔵ラック２０に格納された燃料集合体３を格子１５のほぼ中央に配置するために、燃料集合体３の下部プレート３ｂの冷却材入口部が嵌め込まれる支持孔２３が設けられている。支持孔２３は、燃料貯蔵プール４の冷却水を燃料集合体３のチャンネルボックス３ｃ内に自然循環で供給する役目もしている。

燃料取扱装置１による燃料集合体３の炉心２ａからの取り出し、燃料貯蔵ラック２０からの取り出しは、以下の手順で行われる。先ず、走行台車８及び横行台車１０の走行により、燃料掴み装置１１を原子炉圧力容器２内、又は燃料貯蔵ラック２０内の移動作業対象の燃料集合体３が装荷又は格納されている位置の真上に位置決めする。このとき、掴み具１２Ｂのフック１２４（図１７参照）は、既にエアシリンダ１２５により開放状態にされ、ラッチ機構によりリミッタ１２６の係止爪により開放位置に保持されている。次いで、ウインチ１１３Ａ，１１３Ｂを制御装置で制御して、マスト１１１を下方に伸ばすとともに、同期させて掴み具１２Ｂをも下方に下降させる。

掴み具１２Ｂのリミッタ１２６が、燃料集合体３の上部タイプレート３ａのハンドル３ａ１の上面に当接すると、図１７（ａ）の状態から図１７（ｂ）の状態に示すように、リミッタ１２６の係止爪（図示せず）がフック１２４（図１７（ａ）参照）のラッチ機構（図示せず）から外れる。更に、掴み具１２Ｂが下降し、リミッタ１２６がハンドル３ａ１の上面により、更に上方に押されることにより、リミットバルブ１２７Ａを動作させ、フック１２４の自重とエアシリンダ１２５の動作とにより、フック１２４は開放状態から把持状態に回動して、燃料集合体３のハンドル３ａ１を把持する。
燃料集合体３の把持後は、制御装置は、ウインチ１１３Ａ，１１３Ｂを制御してマスト１１１を縮めるとともに、燃料集合体３を上方に吊り上げ、上昇させ、燃料集合体３の水平方向の移送可能な鉛直方向位置（高さ位置）まで燃料集合体３を引き上げる。その後、再び、走行台車８及び横行台車１０の移動により燃料貯蔵ラック２０又は原子炉圧力容器２内の燃料集合体３を格納しようとする目的の位置の真上に位置決めする。

その状態から、マスト１１１を下方に伸ばすとともに、同期させて掴み具１２Ｂをも下方に降下させる。燃料集合体３が所定の目的の水平位置でかつ、所定の高さ位置に着座すれば、図１７（ｂ）の状態から図１７（ａ）の状態に示すように、掴み具１２Ｂのリミッタ１２６に燃料集合体３のハンドル３ａ１の上面が当接し、リミッタ１２６を介してリミットバルブ１２７Ｂを動作させ、エアシリンダ１２５を動作させて、フック１２４を把持状態から開放状態に回動させ、リミッタ１２６の係止爪がフック１２４のラッチ機構に掛かった状態とする。
このようにリミットバルブ１２７Ａ，１２７Ｂはその作動ピンがリミッタ１２６で下方から押される位置がリミットバルブ１２７Ａの方がリミットバルブ１２７Ｂよりも高い位置に設定されている。

このように、燃料貯蔵ラック２０内の所定位置の燃料集合体３の炉心２ａへの移送と炉心２ａの所定位置への装荷、炉心２ａの所定位置の燃料集合体３の取り出しと燃料貯蔵ラック２０の所定位置への格納において、燃料集合体３の上下方向の移動は、燃料掴み装置１１で行われ、燃料集合体３の水平方向の移動は走行台車８及び横行台車１０で行われる。

そのため、燃料集合体３を燃料貯蔵ラック２０又は炉心２ａから上方に引き上げる途中で、制御装置が所定の高さ位置まで上昇させる前にウインチ１１３Ｂの荷重センサが所定値より大きな荷重を検出、つまり、燃料集合体３のスティック状態を検出して異常停止をさせたり、若しくは、燃料集合体３を燃料貯蔵ラック２０又は炉心２ａの所定の位置に格納又は装荷のために着座させようと下方に降下させる途中で、制御装置が所定の高さ位置まで降下させる前にウインチ１１３Ｂの荷重センサが荷重の所定値より小さな異常軽荷重を検出、つまり、燃料集合体３のスティック状態を検出して異常停止をさせたりした場合、そのスティック状態を自動的には脱することができなくなる。

そのような場合、従来は、基本的に、燃料取扱装置１の横行台車１０等の作業スペースに作業員が乗り、荷重センサの異常ではないか等の点検をしたり、燃料取扱装置１上に搭載された制御盤の手動操作装置を操作して、ウインチ１１３Ｂをインチングしたり、走行台車８又は横行台車１０をチョイ移動させたりして、通常操作とは異なる操作を行ったりすることになる。
しかし、作業員の被曝低減の観点からも、できるだけ作業員が燃料取扱装置１の機上に乗っての復旧作業は望ましくなく減らす必要がある。

特許文献１には、燃料取扱装置において水平方向の位置決めの微調整のために、横行台車上に設置された燃料掴み装置の伸縮マストを、その外周に設置された複数の水平方向に進退自在のアームで水平方向の伸縮マストの位置を調整する技術が開示されている。これは、走行台車と横行台車を所定の位置に正確に停止させることができないときに、走行台車と横行台車の位置を微調整するのに要する時間をなくし、燃料集合体の所定位置への降下、所定位置の燃料集合体の把持後の引き上げを容易に迅速にする技術である。

特公平５−４８８７８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、燃料取扱装置により燃料集合体３を炉心２ａ内で上下方向に移動させている際に何らかの理由でスティックしたり、燃料集合体３を燃料貯蔵ラック２０内で上下方向に移動させている際に何らかの理由でスティックしたりした場合には、余り役立たない。
何故なら、仮にこの技術を燃料集合体３がスティックした場合に適用しても、伸縮マスト１１１の上端部での揺動となり、伸縮マスト１１１の下端に位置する掴み具１２Ｂのフック１２４で把持されている燃料集合体３に効果的な揺動を伝えることができず、燃料集合体３をスティック状態から脱出させるための対策とはならないからである。

本発明は、前記した従来の課題を解決するものであり、炉心又は燃料貯蔵ラックの水平方向の所定の位置において、燃料集合体を上下方向に移動中に燃料集合体がスティックした際に、燃料集合体をスティック状態から脱出させることが容易にできる燃料取扱装置を提供することを目的とする。

本発明は、燃料集合体を移送する燃料取扱装置であって、その燃料把持部は、伸縮自在に形成された多重かつ同軸の伸縮管と、燃料集合体をフックで把持したりその把持を開放したりすることができるように形成された掴み具と、掴み具を懸垂支持し、昇降動させる昇降装置を含んでおり、掴み具は、上下方向の揺動を与える上下方向揺動手段及び水平方向の揺動を与える水平方向揺動手段のうちの少なくとも上下方向揺動手段を含む揺動手段を有し、昇降装置が、掴み具のフックで燃料集合体を把持して、炉心から又は燃料貯蔵ラックからの吊り上げ作業時において、所定値より大きな荷重を検出した場合は、前記揺動手段を動作させて、把持中の燃料集合体を少なくとも上下方向及び水平方向のうちのいずれかの方向に揺動させる制御手段を有しており、掴み具は、その上部に接続された棒状体を介して前記昇降装置により懸垂支持されており、棒状体に上下方向のスライド機構で構成された上下方向揺動手段が組み込まれており、掴み具のフックは、フックから把持された燃料集合体のハンドルが飛び上がるのを抑制するストッパを、燃料集合体のハンドルの上面側に設定するストッパ駆動機構を有しており、制御手段は、フックで把持された燃料集合体に上下方向の揺動を効率的に伝えるために、少なくとも上下方向揺動手段の動作時には、ストッパ駆動機構を動作制御してストッパを燃料集合体のハンドルの上面側に設定するようになっており、水平方向揺動手段は、モータと、モータの回転軸の端部に偏心固定された分銅と、モータ及び分銅を包囲する金属製のホルダケースとを有し、ホルダケースは、フックからの荷重を受ける掴み具の筺体に水平方向の揺動を伝えるように固定されていることを特徴とする。

本発明によれば、燃料把持部が、掴み具のフックで燃料集合体を把持して、例えば、炉心から又は燃料貯蔵ラックからの吊り上げ作業時において、燃料集合体がスティックして所定値より大きな荷重を検出した場合は、揺動手段を動作させて、把持中の燃料集合体を少なくとも上下方向又は水平方向のいずれかの方向に揺動させて、容易に燃料集合体のスティック状態を解消し、吊り上げ作業を再開できる。

本発明によれば、炉心又は燃料貯蔵ラックの水平方向の所定の位置において、燃料集合体を上下方向に移動中にスティックした際、スティック状態から脱することが容易にできる燃料取扱装置を提供することができる。

本発明に係る燃料取扱装置の全体構成図である。 実施形態に係る燃料取扱装置の燃料掴み装置の概略構造図である。 図２における掴み具の部分断面図である。 図３におけるＡ部拡大図の上下方向揺動部の構造説明図である。 上下方向揺動部の動作説明図であり、（ａ）は、上下方向揺動部が下部シャフトを上限位置近くから下方に移動を開始した状態を示す説明図、（ｂ）は、上下方向揺動部が下部シャフトを下限位置近くに移動した状態を示す説明図である。 図３におけるＢ部拡大図のフックを含むその近傍の構造説明図である。 フックに設けられた可動ストッパの動作説明図であり、（ａ）は、図６のＤ−Ｄ矢視断面図におけるストッパの回動の説明図、（ｂ）は、側面視におけるストッパの回動の説明図である。 図３における掴み具のＣ−Ｃ矢視断面図である。 図３における掴み具のＣ−Ｃ矢視断面図で示した振動モータを動作させたときの掴み具の水平方向の揺動運動の説明図である。 掴み具で懸垂している燃料集合体を吊り上げ、上昇の過程の途中で、過荷重を検出して燃料集合体のスティック状態を検出し、そのスティック状態を解消する揺動を与える制御のフローチャートである。 掴み具で懸垂している燃料集合体を、所定の位置に装荷又は格納するため下降させている過程の途中で、正常な着座前の異常な軽荷重を検出して燃料集合体のスティック状態を検出し、そのスティック状態を解消する揺動を与える制御のフローチャートである。 （ａ）は、実施形態の変形例における掴み具の部分断面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＥ−Ｅ矢視断面図である。 図１２における掴み具のＥ−Ｅ矢視断面図で示した振動モータを動作させたときの、掴み具の水平方向の揺動運動の説明図であり、（ａ）は、２つの振動モータが互いに逆方向に同期して回転する説明図、（ｂ）は、２つの振動モータによる水平方向の揺動が強め合う場合の説明図、（ｃ）は、２つの振動モータによる水平方向の揺動が打ち消し合う場合の説明図である。 燃料取扱装置による炉心からの燃料集合体の取り出し説明図である。 （ａ）は、燃料貯蔵ラックの縦断面図、（ｂ）は、燃料貯蔵ラックの部分斜視図である。 （ａ）は、従来の燃料取扱装置の燃料掴み装置の概要図、（ｂ），（ｃ）は、従来の燃料取扱装置の燃料掴み装置による燃料集合体の上方向への移動の説明図である。 （ａ）従来の燃料取扱装置の燃料掴み装置におけるフック開放状態での燃料集合体のハンドル上への下降の説明図、（ｂ）は、燃料集合体のハンドル上面にリミッタが当接してフックを把持した状態の説明図である。

《実施形態》
以下に、本発明の実施形態に係る燃料取扱装置について図を参照しながら詳細に説明する。

図１から図６を参照して、適宜、図７から図１０、図１４、図１５を参照しながら本実施形態における燃料取扱装置１について説明する。
図１は、本発明に係る燃料取扱装置の全体構成図であり、背景技術の段落で説明したものと同じであり、重複する説明を省略する。図２は、実施形態に係る燃料取扱装置の燃料掴み装置の概略構造図である。

（燃料掴み装置１１と掴み具１２Ａ）
燃料取扱装置１における燃料掴み装置（燃料把持部）１１は、その下部に掴み具１２Ａを有している。掴み具１２Ａは、図２に示すようにウインチ（昇降装置）１１３Ｂに２本のワイヤロープ（昇降装置）１１４Ｂによりウインチ１１３Ｂに掛かる荷重トルクを検出する荷重センサ１１６が設けられているとともに、２本のワイヤロープ１１４Ｂの端がその上端に接続された上部シャフト（棒状体）１２１Ａ、上部シャフト１２１Ａの下端に接続する上下方向揺動部（棒状体、上下方向揺動手段）１２２、上下方向揺動部１２２の下部にその上端が接続する下部シャフト（棒状体）１２１Ｂ、下部シャフト１２１Ｂの下部に接続する下方が開口したほぼ角筒形状のグラップルボディ（筺体）１２３、グラップルボディ１２３内に格納されたフック１２４Ａ、エアシリンダ１２５、リミッタ１２６、リミットバルブ１２７Ａ，１２７Ｂ（（図８参照）、図２では、リミットバルブ１２７Ａのみ表示）、振動モータ（水平方向揺動手段）１２９（図３参照）、可動ストッパ１２８を含んで構成されている。

荷重センサ１１６の出力信号、ウインチ（昇降装置）１１３Ａ，１１３Ｂ及び駆動機構１１５の回転角センサ（図示せず）の出力信号、又は、ウインチ１１３Ａ，１１３Ｂ及び駆動機構１１５をそれぞれ駆動する電動モータ（図示せず）の回転角センサ（図示せず）の出力信号、ウインチ１１３Ａ，１１３Ｂを駆動する電動モータ及び駆動機構１１５（図２参照）を駆動する電動モータ（図示せず）への横行台車１０上に設置された制御盤（図２では図示省略）からの駆動制御信号が制御装置（制御手段）２００に入力される。また、上下方向揺動部１２２の後記する上限位置リミットスイッチ及び下限位置リミットスイッチ、並びに後記するストッパバー（ストッパ）１２８ｆ（図６参照）の向きを検出するリミットスイッチからの信号等が、制御装置２００に入力される。

そして、制御装置２００は、ウインチ１１３Ａ，１１３Ｂ、駆動機構１１５をそれぞれ駆動する電動モータを制御する前記した横行台車１０上に設置された制御盤への制御信号を出力する。
また、制御装置２００は、上下方向揺動部１２２の後記する水圧モータ１２２ｂ（図４参照）への水圧供給開始と停止、後記する振動モータ１２９（図８参照）の回転開始と停止の制御信号を横行台車１０上に設置された制御盤に出力する。制御盤は、その制御信号を受けて、例えば、オペレーティングフロア６（図１参照）に設置された水圧源から供給される水圧や空気に対しその供給管のバルブの開閉を制御して、必要に応じ水圧モータ１２２ｂや、エアモータ１２８ｂ（図６参照）や振動モータ１２９等を駆動させる。
図２では、制御装置２００からの制御信号の矢印を示す上で、横行台車１０上に設置された制御盤を省略して記載している。

（上下方向揺動部１２２）
図３は、図２における掴み具の部分断面図である。図４は、図３におけるＡ部拡大図の上下方向揺動部の構造説明図である。
上下方向揺動部１２２は、上部シャフト１２１Ａの下端に接続する開口を下方に向けた円筒体１２２ａを有している。円筒体１２２ａは、円筒本体部１２２ａ１、接続円盤１２２ａ２、ストッパ円盤１２２ａ３から構成されている。円筒本体部１２２ａ１は、その上端側が接続円盤１２２ａ２と接続し、接続円盤１２２ａ２を介して上部シャフト１２１Ａの下端と接続している。円筒本体部１２２ａ１の下端側には、円筒本体部１２２ａ１の内径よりも小さな内径の穴を有するストッパ円盤１２２ａ３が設けられている。

接続円盤１２２ａ２の下面側には、例えば、水圧モータ１２２ｂが固定され、水圧モータ１２２ｂの回転軸がスクリュー軸１２２ｃを回転駆動する。水圧モータ１２２ｂの駆動源である駆動水圧配管（図示省略）は、耐圧及び対放射線性高い可撓性の合成樹脂チューブにより、横行台車１０上に設置された制御盤から供給される。ちなみに、水圧モータ１２２ｂは、水中で使用される点、大きい駆動トルクが求められることから、この形態のモータにするのである。水圧モータ１２２ｂは、駆動水圧配管から供給される水圧の方向がバルブの開閉により切り換えられて正回転、逆回転が可能な構成である。

スクリュー軸１２２ｃには、雄ネジが切られたネジ部１２２ｃ１とその下部の雄ネジが切られていない棒状部１２２ｃ２とに区切られている。
スクリュー軸１２２ｃには、ネジ部１２２ｃ１とネジ嵌合で接続する環状体１２２ｄが嵌り、スクリュー軸１２２ｃに対し相対的に上下方向にスライド可能なスライド機構を構成している。環状体１２２ｄは、雌ネジが内径側に切られたナット部１２２ｄ１と、その下方に接続する中心に円筒形の中空１２２ｇを有するほぼ円筒形状の接続部１２２ｄ２と、接続部１２２ｄ２の下端に接続する底部１２２ｄ３から主に構成されている。環状体１２２ｄのナット部１２２ｄ１の内径側の雌ネジが、ネジ部１２２ｃ１の雄ネジとネジ嵌合して、水圧モータ１２２ｂの回転により、環状体１２２ｄが上下動する。

接続部１２２ｄ２は、その上下方向ほぼ中央部位に空所１２２ｄ４を有し、棒状部１２２ｃ２が接続部１２２ｄ２の中空１２２ｇ内でぶれないように、棒状部１２２ｃ２を上下方向に摺動可能に支承するベアリング部１２２ｆを格納している。接続部１２２ｄ２の下端に接続する底部１２２ｄ３は、下部シャフト１２１Ｂの上端と接続し、ストッパ円盤１２２ａ３の穴内を上下動し、環状体１２２ｄの底部１２２ｄ３の底面側の外周縁部が円筒体１２２ａのストッパ円盤１２２ａ３の上面側に当接することで、環状体１２２ｄが円筒体１２２ａから脱落しないようにするストッパの役目をしている。

なお、図４では表示してないが、環状体１２２ｄが円筒本体部１２２ａ１内で回転しないように円筒本体部１２２ａ１の内周面と接続部１２２ｄ２の外周面との間に、上下方向に摺動可能な回転止めを設けると都合が良い。

ちなみに、上下方向揺動部１２２における燃料集合体３の荷重は、上下方向揺動部１２２を上下方向に揺動動作させる際には、下部シャフト１２１Ｂから環状体１２２ｄ、スクリュー軸１２２ｃ、水圧モータ１２２ｂ及び接続円盤１２２ａ２を介して上部シャフト１２１Ａに伝えられることになる。
しかし、上下方向揺動部１２２内の水圧モータ１２２ｂを動かさない通常時は、環状体１２２ｄの下端の底部１２２ｄ３の底面側の外周縁部をストッパ円盤１２２ａ３の上面側に着座させて、燃料集合体３の荷重が、下部シャフト１２１Ｂから底部１２２ｄ３、ストッパ円盤１２２ａ３、円筒本体部１２２ａ１及び接続円盤１２２ａ２を介して上部シャフト１２１Ａに伝えることにすると、水圧モータ１２２ｂの回転軸に大きな荷重をかけ続けることがなく、都合が良い。

図５は、上下方向揺動部の動作説明図であり、（ａ）は、上下方向揺動部が下部シャフトを上限位置近くから下方に移動を開始した状態を示す説明図、（ｂ）は、上下方向揺動部が下部シャフトを下限位置近くに移動した状態を示す説明図である。
円筒体１２２ａには、環状体１２２ｄの円筒体１２２ａ内での上限位置、下限位置を検出するための上限位置リミットスイッチ（図示省略）及び下限位置リミットスイッチ（図示省略）と、これら上限位置リミットスイッチ、下限位置リミットスイッチの動作により、前記した水圧モータ１２２ｂへ供給される水圧方向を切り換え制御する切換バルブ（図示省略）とが設けられている。水圧モータ１２２ｂが駆動されているときに、つまり、前記駆動水圧配管に駆動水圧力が加えられているときに、上限位置リミットスイッチ又は下限位置リミットスイッチの動作と切換バルブの動作により、水圧モータ１２２ｂの回転方向が切り換えられる。

（フック１２４Ａと可動ストッパ１２８）
次に図３、図６、図７を参照しながら、フック１２４Ａとフック１２４Ａに設けられる可動ストッパ１２８について説明する。グラップルボディ１２３に格納されたフック１２４Ａは、基本的に従来のフック１２４（図１７参照）と同じ構成であるが、異なるところは、上下方向揺動部１２２により上下方向に揺動させた際に、フック１２４Ａで懸垂している燃料集合体３のハンドル３ａ１がフック１２４Ａから飛び上がらないように抑える可動ストッパ１２８を有している点である。

図６は、図３におけるＢ部拡大図のフックを含むその近傍の構造説明図である。図７は、フックに設けられた可動ストッパの動作説明図であり、（ａ）は、図６のＤ−Ｄ矢視断面図におけるストッパの回動の説明図、（ｂ）は、側面視におけるストッパの回動の説明図である。
フック１２４Ａは、グラップルボディ１２３の対向する２面の支持孔で支持されたピン１２３ａを回転軸にして、エアシリンダ１２５の駆動力により伸縮するロッド１２５ａにより開放、把持の位置に回動することが可能なっている。
フック１２４Ａに掛かる荷重は、ピン１２３ａを介してグラップルボディ１２３に伝えられる。

リミッタ１２６は、本体部１２６ａ、ストッパバー１２６ｂ、ラッチ係止部１２６ｃ、プッシュロッド１２６ｄを含んで構成されている。本体部１２６ａは、グラップルボディ１２３内の図示しない支持バーに上下方向に摺動可能に取り付けられ、図示しないバネにより下方に付勢されている。
フック１２４Ａが開放状態において、燃料集合体３のハンドル３ａ１の上面が、リミッタ１２６の本体部１２６ａの下端に設けられ、ピン１２３ａ側に延びるストッパバー１２６ｂに当接すると、本体部１２６ａが上方に移動し、ラッチ係止部１２６ｃも上方に移動する。ラッチ係止部１２６ｃの上方への移動により、フック１２４Ａのラッチ機構（図示せず）から外れて、更に、ストッパバー１２６ｂがハンドル３ａ１の上面により更に上方に押されることにより、プッシュロッド１２６ｄの上端が、リミットバルブ１２７Ａのバルブ作動ピン１２７ａを押し上げ、リミットバルブ１２７Ａ（図８参照）を動作させ、フック１２４Ａの自重とエアシリンダ１２５の動作とにより、フック１２４Ａが開放状態から把持状態に回動して、燃料集合体３のハンドル３ａ１を把持する。

燃料集合体３のハンドル３ａ１の懸垂状態から、マスト（伸縮管）１１１を下方に伸ばすとともに、同期させて掴み具１２Ａをも下方に降下させ、燃料集合体３が所定の目的の水平位置でかつ、所定の高さ位置に着座すれば、掴み具１２Ａのリミッタ１２６のストッパバー１２６ｂに燃料集合体３のハンドル３ａ１の上面が当接し、本体部１２６ａ及びプッシュロッド１２６ｄを介してリミットバルブ１２７Ｂのバルブ作動ピン１２７ａを動作させ、エアシリンダ１２５を動作させて、フック１２４Ａを把持状態から開放状態に回動させ、ラッチ係止部１２６ｃの係止爪（図示せず）がフック１２４Ａのラッチ機構（図示せず）に掛かった状態となる。
このようにリミットバルブ１２７Ａ，１２７Ｂはそのバルブ作動ピン１２７ａが、リミッタ１２６のプッシュロッド１２６ｄにより下方から押される位置は、リミットバルブ１２７Ａの方がリミットバルブ１２７Ｂよりも高い位置に設定されている。
ちなみに、エアシリンダ１２５、リミットバルブ１２７Ａ，１２７Ｂは、グラップルボディ１２３内の図示しない支持バーに取り付けられている。

フック１２４Ａは、その本体部１２４ａがピン１２３ａに懸垂する把持状態で鉛直になる部位において、ハンドル３ａ１を懸垂した状態のときに、ハンドル３ａ１の上面のやや上方にストッパ回動軸部１２４ｂを有している（図６参照）。可動ストッパ１２８は、例えば、エアモータ１２８ｂと、エアモータ１２８ｂの回転軸に固定されたピニオンギア１２８ｃと、ストッパ回動軸部１２４ｂにより回転可能に支承されたピニオンギア１２８ｃに駆動される被駆動ギア１２８ｄと、ストッパ回動軸部１２４ｂに回動可能に支承されて被駆動ギア１２８ｄの下面に一体に固定された回動管１２８ｅと、回動管１２８ｅの外周に溶接固定されたストッパバー（ストッパ）１２８ｆと、エアモータ１２８ｂ、ピニオンギア１２８ｃ及び被駆動ギア１２８ｄを格納するフック１２４Ａの本体部１２４ａに固定された筺体１２８ａと、を含んで構成されている。

ちなみに、エアモータ１２８ｂは、正転、逆転が可能なモータである。図示省略してあるが、筺体１２８ａ内は、リミットスイッチ２個と、これにより制御操作される方向切換バルブと、を少なくとも格納している。２個のリミットスイッチのうちの一方は、ストッパバー１２８ｆがフック１２４Ａの先端側の方向（ハンドルの上面側）を向いている状態か否かを検出し、制御装置２００にその信号を送り、他方のリミットスイッチは、フック１２４Ａの先端側の方向と反対方向の背面側の方向を向いている状態か否かを検出し、制御装置２００にその信号を送る。そして、方向切換バルブは、図７に実線表示で示すようにストッパバー１２８ｆがフック１２４Ａの先端側の方向に向いた状態と、二点鎖線表示で示すフック１２４Ａの先端側の方向と反対方向の背面側の方向を向いた状態とのいずれかでストッパバー１２８ｆを保持できるようにしている。ちなみに、ストッパバー１２８ｆが、フック１２４Ａの先端側の方向と、その反対方向の背面側の方向との間の１８０°の範囲しか回動しないように、その回動許容範囲の外側に回動を阻止する回動阻止ストッパを設けると良い。
ここで、エアモータ１２８ｂ、ピニオンギア１２８ｃ、被駆動ギア１２８ｄ、回動管１２８ｅが、特許請求の範囲に記載の「ストッパ駆動機構」に対応する。

また、ストッパ回動軸部１２４ｂは、その上下に連なる本体部１２４ａよりも外径が細くなった円柱形状であり、ストッパ回動軸部１２４ｂの上下に連なる本体部１２４ａとの間に段差部１２４ｂ１，１２４ｂ２を有している。この段差部１２４ｂ１により被駆動ギア１２８ｄの上方への移動を規制し、段差部１２４ｂ２により回動管１２８ｅの下方への移動を規制している。

次に、図７を参照して、可動ストッパ１２８の動作を説明する。図７は、フックに設けられた可動ストッパの動作説明図であり、（ａ）は、図６のＤ−Ｄ矢視断面図におけるストッパの回動の説明図、（ｂ）は、側面視におけるストッパの回動の説明図である。

例えば、フック１２４Ａに燃料集合体３を懸垂して燃料貯蔵ラック２０から上方へ引き上げる途中で過大な荷重を荷重センサ１１６（図２参照）が検出したとき、掴み具１２Ａの上昇作業を一旦停止させ、エアモータ１２８ｂを回動させてストッパバー１２８ｆをフック１２４Ａの先端側の方向に１８０°回動する。その後、上下方向揺動部１２２の水圧モータ１２２ｂを所定の周期で正転、逆転させ、環状体１２２ｄを上下駆動することによって、フック１２４Ａが上下方向に揺動され、それに伴いスティック状態の燃料集合体３のハンドル３ａ１の部分を上下方向に揺動することができる。その結果、効果的にスティック状態の燃料集合体３を小刻みに上下運動させるような上下方向の揺動を与えることができる。

なお、ストッパバー１２８ｆをフック１２４Ａの先端側の方向に１８０°回動することによって、環状体１２２ｄを下方に駆動したときに、燃料集合体３のスティック状態がまだ解消されていないときに、ストッパバー１２８ｆを介して、少なくとも掴み具１２Ａの部分の水中荷重をハンドル３ａ１の上面に加えることができ、効果的に上下方向の小刻みの揺動を燃料集合体３に与えることができる。
また、そのとき、ハンドル３ａ１の上面がリミッタ１２６のストッパバー１２６ｂの下面に衝突したり、フック１２４Ａからハンドル３ａ１が外れたりすることを防止できる。

（振動モータ１２９）
次に、図３のグラップルボディ１２３のＣ−Ｃ矢視断面図である図８を参照して、振動モータ（水平方向揺動手段）１２９の構成とその動作について説明する。図８は、図３における掴み具のＣ−Ｃ矢視断面図である。図９は、図３における掴み具のＣ−Ｃ矢視断面図で示した振動モータを動作させたときの掴み具の水平方向の揺動運動の説明図である。
振動モータ１２９は、例えば、空気圧で一方向に回転駆動されるエアモータ（モータ）１２９ａと、エアモータ１２９ａの下端（前端）から突出した回転軸１２９ｂの端部に偏心固定された分銅１２９ｃと、それらを格納する金属製の軸方向両端が有底の筒状のホルダケース１２９ｄと、を含んで構成されている。
ちなみに、エアモータ１２９ａは、それを収容する筒状のケースを介して、ホルダケース１２９ｄに固定されている。ホルダケース１２９ｄは、エアシリンダ１２５、リミットバルブ１２７Ａ，１２７Ｂが固定されている前記した支持バー（図示せず）に固定されている。エアモータ１２９ａを回転駆動させることによって、効果的にスティック状態の燃料集合体３を小刻みに水平方向運動させるような水平方向の揺動を与えることができる。
ここで、上下方向揺動部（上下方向揺動手段）１２２及び振動モータ（水平方向揺動手段）１２９が、特許請求の範囲に記載の「揺動手段」に対応する。

振動モータ１２９のエアモータ１２９ａを回転させると、図９に示すように振動モータ１２９が動作していない状態のとき、二点鎖線の仮想線で示した位置にあったグラップルボディ１２３は、偏心した分銅１２９ｃの回転向きによって遠心力が、異なる方向に発生しグラップルボディ１２３を、実線で示したように水平方向に揺動させる。これによって、フック１２４Ａが水平方向に揺動され、それに伴いスティックしている燃料集合体３をハンドル３ａ１の部分でもって水平方向に揺動することができる。その結果、効果的にスティック状態の燃料集合体３を歳差運動させるような水平方向の揺動を与えることができる。

（吊り上げ、上昇の過程の途中のスティック状態の解消）
次に、図１０を参照しながら燃料集合体３を吊り上げ、上昇の過程の途中で燃料集合体３がスティック状態となった場合に、水平方向及び上下方向の揺動を掴み具１２Ａで懸垂している燃料集合体３に与え、スティック状態から脱出させる制御の流れについて説明する。図１０は、掴み具で懸垂している燃料集合体を吊り上げ、上昇の過程の途中で、過荷重を検出して燃料集合体のスティック状態を検出し、そのスティック状態を解消する揺動を与える制御のフローチャートである。

この制御は、全て制御装置２００（図２参照）において行われる。
図１０に示すフローチャートにおいては、制御装置２００からの通常の制御により、燃料貯蔵ラック２０又は原子炉圧力容器２内の炉心２ａの所定位置の燃料集合体３のハンドル３ａ１をフック１２４Ａが既に把持完了し、これから吊り上げ、上昇動作を開始する直前の状態であり、所定の高さ位置（第１の所定の高さ位置）までは低速で燃料集合体３を吊り上げ、上昇させる指令制御が制御装置２００において設定完了していると仮定する。
また、フック１２４Ａの可動ストッパ１２８は、そのストッパバー１２８ｆを、フック本体１２４ａの背面側の方向に向けて設定している。
ここで、所定の高さ位置（第１の所定の高さ位置）とは、燃料貯蔵ラック２０からの燃料集合体３の吊り上げ、上昇の場合は、燃料集合体３の下端が燃料貯蔵ラック２０の格子１５（図１５参照）の上端より上の位置であり、炉心２ａからの燃料集合体３の吊り上げ、上昇の場合は、燃料集合体３の下端が原子炉圧力容器２の炉心２ａ（図１４参照）の上部格子板（図示せず）の上端より上の位置である。

ステップＳ０１では、ｎ＝０とする。このｎは、燃料集合体３をこれから吊り上げ上昇させる過程で、万一、燃料集合体３のスティック状態を検出した場合に、スティック状態を解消する動作を何回行ったかを計数する数字である。そして、スティック状態を解消する動作を、予め設定された最大Ｎ回、例えば、５回まで行ってもスティック状態を解消することができなかった場合は、後記するように警報を発するように定めたものである。

ステップＳ０２では、燃料集合体３を吊り上げ、低速で上昇させる。つまり、ウインチ１１３Ａ，１１３Ｂの同期した巻上げを低速で行う。ステップＳ０３では、ウインチ１１３Ｂ（図２参照）を駆動する電動モータ（図示せず）の回転角センサ（図示せず）の出力信号に基づいて、前記した所定の高さ位置（第１の所定の高さ位置）に到達したか否かをチェックする。所定の高さ位置に到達した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１５へ進み、所定の高さ位置に到達していない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ０４へ進む。
ステップＳ０４では、ウインチ１１３Ｂの荷重センサ１１６が所定値より大きな荷重（第１の異常荷重）を検出したか否かをチェックする。この所定値より大きな荷重（第１の異常荷重）とは、水中で燃料集合体３を掴み具１２Ａで懸垂したときの、燃料集合体３の水中荷重と掴み具１２Ａの水中荷重と、ウインチ１１３Ｂから引き出されたワイヤロープ１１４Ｂ，１１４Ｂの荷重に、更に、吊り上げ時のショック荷重や、通常の摩擦荷重を加算し、それらを加算した値に余裕を取って大きめに設定された荷重であり、燃料集合体３の吊り上げ、上昇時に何らかの理由により当該の燃料集合体３がスティック状態にあるときにのみ発生する過大な異常荷重である。

ステップＳ０４において、所定値より大きな荷重（第１の異常荷重）を検出した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ０５へ進み、そうでない場合は（Ｎｏ）は、ステップＳ０２へ戻る。ステップＳ０５では、上昇を一時停止する。つまり、ウインチ１１３Ａ，１１３Ｂの同期した巻上げの動作制御を一時停止する。
ステップＳ０６では、ｎを１だけインクレメントし、ステップＳ０７では、ｎの値がＮ以上か否かをチェックする。ｎの値がＮ以上の場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１７へ進み、そうでない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ０８へ進む。

ステップＳ０８では、水平方向の揺動を所定時間与える。つまり、振動モータ１２９を所定時間、例えば、１分間回転駆動させるように制御する。その後、ステップＳ０９では、上昇を再開する。つまり、ウインチ１１３Ａ，１１３Ｂの同期した低速での巻上げを再開する。ステップＳ１０では、ウインチ１１３Ｂの荷重センサ１１６が所定値より大きな荷重（第１の異常荷重）を検出したか否かをチェックする。所定値より大きな荷重（第１の異常荷重）を検出した場合（Ｙｅｓ）は、燃料集合体３のスティック状態が解消されていないと判定し、ステップＳ１１へ進み、上昇を一時停止する。つまり、ウインチ１１３Ａ，１１３Ｂの同期した低速での巻上げの動作制御を一時停止する。ステップＳ１０において、ウインチ１１３Ｂの荷重センサ１１６が所定値より大きな荷重（第１の異常荷重）を検出していない場合は（Ｎｏ）は、燃料集合体３のスティック状態が解消されたと判定し、ステップＳ０３へ戻る。

ステップＳ１２では、フック１２４Ａの可動ストッパ１２８を係止位置に回動設定する（「フックのストッパを係止位置に回動設定」）。具体的には、エアモータ１２８ｂを駆動すると、ストッパバー１２８ｆをフック１２４Ａにおける本体部１２４ａの先端側の方向を向く状態にまで所定方向に回動させ、前記した筺体１２８ａ内の２つのリミットスイッチの一方側が図７の実線で示したストッパバー１２８ｆの位置を検出したとき、エアモータ１２８ｂの駆動を停止する。
なお、既に前回のステップＳ１２において、フック１２４Ａの可動ストッパ１２８を係止位置に回動設定している場合は、このステップＳ１２は省略可能である。

その後、ステップＳ１３では、上下方向の揺動を所定時間与える。つまり、水圧モータ１２２ｂを所定時間、例えば、所定の方向へ回転駆動して、フック１２４Ａを上方へ引き上げるようにする。上限位置リミットスイッチが上限位置を検出すると、上限位置リミットスイッチは、切換バルブを制御して、水圧モータ１２２ｂの回転方向を逆転させ、水圧モータ１２２ｂを反対方向に回転駆動してフック１２４Ａを下方に降下させるようにする。下限位置リミットスイッチが下限位置を検出すると、下限位置リミットスイッチは、切換バルブを制御して、水圧モータ１２２ｂの回転方向を再度逆転させ、フック１２４Ａを上方へ引き上げるようにする。このような上下方向の揺動を、前記した所定時間、例えば、１分間続け、最終的には、下限位置リミットスイッチが下限位置を検出位置になるように水圧モータ１２２ｂを駆動し、ストッパ円盤１２２ａ３の上面に円筒体１２２ａの底部１２２ｄ３の下面を着座させる（図４参照）。

その後、ステップＳ１４では、上昇を再開する。つまり、ウインチ１１３Ａ，１１３Ｂの同期した低速での巻上げを再開し、ステップＳ０３へ戻る。

ステップＳ０３の後、ＹｅｓでステップＳ１５へ進むと、ｎが１以上の値か否かをチェックする。ｎが１以上の値の場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１６へ進み、そうでない場合は、この制御を終了する。

ステップＳ１５においてＹｅｓの場合は、ステップＳ１６へ進み、フック１２４Ａの可動ストッパ１２８が係止位置の場合、非係止位置に回動設定する（「フックのストッパが係止位置の場合、非係止位置に回動設定する」）。具体的には、前記した筺体１２８ａ内の２つのリミットスイッチのうちの一方が、ストッパバー１２８ｆのフック１２４Ａにおける本体部１２４ａの先端側の方向を向いている状態を検出している場合、エアモータ１２８ａを駆動制御して、２つのリミットスイッチの前記した他方が図７の二点鎖線の仮想線で示した位置にストッパバー１２８ｆの位置を検出するまで回動させて停止さて、その後、エアモータ１２８ｂを停止させる。そして、この制御を終了する。

ここで、制御の終了とは、低速でのウインチ１１３Ａ，１１３Ｂの同期した巻上げの制御を終わり、高速の巻上げ制御を開始して、燃料集合体３を水平方向に移動可能な第１の所定の高さ位置よりも高い第２の所定の高さ位置まで上昇させ、その後、走行台車８（図１参照）、横台車１０（図１参照）を移動させて、燃料集合体３の水平方向の移動を必要に応じて行う。

ステップＳ０７において、ＮｏでステップＳ１７へ進むと、スティック状態からの脱出不能の警報出力のメッセージを、図示しない制御装置２００の遠隔監視盤の表示装置に出力し、以後は、操作員が従来どおり燃料取扱装置１の横行台車１０に乗って、横行台車１０上の制御盤の手動操作スイッチや、操作ポール等を用いて、燃料集合体３のスティック状態の解消作業を行う。

（吊り下げ、下降の過程の途中のスティック状態の解消）
次に、図１１を参照しながら燃料集合体３を吊り下げ、下降の過程の途中で燃料集合体３がスティック状態となった場合に、水平方向及び上下方向の揺動を掴み具１２Ａで懸垂している燃料集合体３に与え、スティック状態から脱出させる制御の流れについて説明する。図１１は、掴み具で懸垂している燃料集合体を、所定の位置に装荷又は格納するため下降させている過程の途中で、正常な着座前の異常な軽荷重を検出して燃料集合体のスティック状態を検出し、そのスティック状態を解消する揺動を与える制御のフローチャートである。

この制御も、全て制御装置２００（図２参照）において行われる。
図１１に示すフローチャートにおいては、制御盤２００からの通常の制御により、フック１２４Ａに燃料集合体３を前記第２の所定の高さ位置に吊り下げた状態で、燃料貯蔵ラック２０又は原子炉圧力容器２内の炉心２ａの水平方向の目的の所定位置の直上の位置まで燃料集合体３の移動が完了している。また、前記した第１の所定の高さ位置まで高速で下降させ、そこに達してからは、低速での吊り下げ、下降動作を行う制御の設定と、燃料集合体３を燃料貯蔵ラック２０又は炉心２ａの所定の高さ位置（第３の所定の高さ位置）まではその低速で挿入し、着座させる制御の設定が、制御装置２００において設定完了していると仮定する。
また、フック１２４Ａの可動ストッパ１２８は、そのストッパバー１２８ｆを、フック本体１２４ａの背面側の方向に向けて設定している。
ここで、所定の高さ位置（第３の所定の高さ位置）とは、燃料貯蔵ラック２０の格子１５に燃料集合体３を装荷する場合は、燃料貯蔵ラック２０の格子１５（図１５参照）のベース部材２５の支持孔２３に下部タイプレート３ｂが着座した位置であり、炉心２ａへの燃料集合体３の装荷の場合は、炉心２ａ（図１４参照）の炉心支持板上の燃料支持金具（図示せず）の冷却材吐出口｛ガイドノーズ３ｂ１（図１７参照）の挿入口｝上に着座した位置である。

ステップＳ２１では、ｎ＝０とする。このｎは、燃料集合体３を低速で燃料貯蔵ラック２０の格子１５内又は炉心２ａ内へ吊り下げ下降させる過程で、万一、燃料集合体３のスティック状態を検出した場合に、スティック状態を解消する動作を何回行ったかを計数する数字である。そして、スティック状態を解消する動作を、予め設定された最大Ｎ回、例えば、５回まで行ってもスティック状態を解消することができなかった場合は、後記するように警報を発するように定めたものである。

ステップＳ２２では、燃料集合体３を吊り下げ状態で、低速で下降させる。つまり、ウインチ１１３Ａ，１１３Ｂの同期した巻下げを低速で行う。ステップＳ２３では、ウインチ１１３Ｂ（図２参照）を駆動する電動モータ（図示せず）の回転角センサ（図示せず）の出力信号に基づいて、前記した所定の高さ位置（第３の所定の高さ位置）に到達したか否かをチェックする。所定の高さ位置に到達した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ３５へ進み、所定の高さ位置に到達していない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ２４へ進む。
ステップＳ２４では、ウインチ１１３Ｂの荷重センサ１１６が所定値より小さな異常軽荷重（第２の異常荷重）を検出したか否かをチェックする。この所定値より小さな異常軽荷重（第２の異常荷重）とは、水中での掴み具１２Ａ及び燃料集合体３の荷重が加わっておらず、ウインチ１１３Ｂから引き出されたワイヤロープ１１４Ｂ，１１４Ｂの荷重程度である値に余裕を取って小さめに設定された荷重である。

ステップＳ２４において、所定値より小さな異常軽荷重（第２の異常荷重）を検出した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ２５へ進み、そうでない場合は（Ｎｏ）は、ステップＳ２２へ戻る。ステップＳ２５では、下降を一時停止する。つまり、ウインチ１１３Ａ，１１３Ｂの同期した巻下げの動作制御を一時停止する。
ステップＳ６６では、ｎを１だけインクレメントし、ステップＳ２７では、ｎの値がＮ以上か否かをチェックする。ｎの値がＮ以上の場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ３７へ進み、そうでない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ２８へ進む。

ステップＳ２８では、水平方向の揺動を所定時間与える。つまり、振動モータ１２９を所定時間、例えば、１分間回転駆動させるように制御する。その後、ステップＳ２９では、下降を再開する。つまり、ウインチ１１３Ａ，１１３Ｂの同期した低速での巻下げを再開する。ステップＳ３０では、ウインチ１１３Ｂの荷重センサ１１６が所定値より小さな異常軽荷重（第２の異常荷重）を検出したか否かをチェックする。所定値より小さな異常軽荷重（第２の異常荷重）を検出した場合（Ｙｅｓ）は、燃料集合体３のスティック状態が解消されていないと判定し、ステップＳ３１へ進み、下降を一時停止する。つまり、ウインチ１１３Ａ，１１３Ｂの同期した低速での巻下げの動作制御を一時停止する。ステップＳ３０において、ウインチ１１３Ｂの荷重センサ１１６が所定値より小さな異常軽荷重（第２の異常荷重）を検出していない場合は（Ｎｏ）は、燃料集合体３のスティック状態が解消されたと判定し、ステップＳ２３へ戻る。

ステップＳ３２では、フック１２４Ａの可動ストッパ１２８を係止位置に回動設定する（「フックのストッパを係止位置に回動設定」）。具体的には、図１０におけるステップＳ１２における制御と同じである。
なお、既に前回のステップＳ３２において、フック１２４Ａの可動ストッパ１２８を係止位置に回動設定している場合は、このステップＳ３２は省略可能である。
その後、ステップＳ３３では、上下方向の揺動を所定時間与える。具体的には、図１０におけるステップＳ１３における制御と同じである。

その後、ステップＳ３４では、下降を再開する。つまり、ウインチ１１３Ａ，１１３Ｂの同期した低速での巻下げを再開し、ステップＳ２３へ戻る。

ステップＳ２３の後、ＹｅｓでステップＳ３５へ進むと、ｎが１以上の値か否かをチェックする。ｎが１以上の値の場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ３６へ進み、そうでない場合は、この制御を終了する。
ステップＳ３５においてＮｏの場合は、ステップＳ３６へ進み、フック１２４Ａの可動ストッパ１２８が係止位置の場合、非係止位置に回動設定する（「フックのストッパが係止位置の場合、非係止位置に回動設定する」）。具体的には、図１０におけるステップＳ１６における制御と同じである。そして、この制御を終了する。

ここで、制御の終了とは、低速でのウインチ１１３Ａ，１１３Ｂの同期した巻下げの制御を終わり、フック１２４Ａを燃料集合体３のハンドル３ａ１の把持状態から開放状態とし、高速の巻上げ制御を開始して、第２の所定の高さ位置まで上昇させ、その後、横台車１０（図１参照）、走行台車８（図１参照）を移動させて、掴み具１２Ａの水平方向の移動を必要に応じて行う。

ステップＳ２７において、ＮｏでステップＳ３７へ進むと、スティック状態からの脱出不能の警報出力のメッセージを、図示しない制御装置２００の遠隔監視盤の表示装置に出力し、以後は、操作員が従来どおり燃料取扱装置１の横行台車１０に乗って、横行台車１０上の制御盤の手動操作スイッチや、操作ポール等を用いて、燃料集合体３のスティック状態の解消作業を行う。

本実施形態によれば、炉心２ａ又は燃料貯蔵ラック２０に装荷又は格納されている燃料集合体３を、燃料取扱装置１の燃料掴み装置１１を用いて吊り上げ、上昇させる際に、燃料集合体３がスティック状態で過大な荷重が荷重センサ１１６で検出されたとき、振動モータ１２９を回転駆動させて燃料掴み装置１１の下端部の掴み具１２Ａに水平方向の揺動を与えることができる。また、上下方向揺動部１２２を駆動して掴み具１２Ａに上下方向の揺動を与えることができる。

掴み具１２Ａに図９に示すような水平方向の揺動を与えることにより、従来技術のように走行台車８や横行台車１０のチョイ移動を繰り返して、マスト１１１全体を振動させる方法よりもより効果的に、燃料集合体３のハンドル３ａ１が図９に示すような水平方向の揺動をうけ、燃料集合体３にスティック状態の高さ位置において効果的な歳差運動を生じさせられる。
また、上下方向揺動部１２２を駆動して掴み具１２Ａに上下方向の揺動を与えることによって（図５参照）、ハンドル３ａ１を介して燃料集合体３にスティック状態の高さ位置において効果的な上下方向の揺動を生じさせられる。

この結果、炉心２ａ又は燃料貯蔵ラック２０に装荷又は格納されている燃料集合体３を、燃料取扱装置１の燃料掴み装置１１を用いて吊り上げ、上昇させる際に燃料集合体３がスティック状態になった場合に、効果的にスティック状態を解消することができる。

また、本実施形態によれば、燃料取扱装置１で吊り下げた状態の燃料集合体３を、炉心２ａ又は燃料貯蔵ラック２０に装荷又は格納すべき所定の位置に装荷又は格納するために下降させる際に、燃料集合体３がスティック状態で所定値より小さな異常な軽荷重（第２の異常荷重）が荷重センサ１１６で検出された場合も、燃料取扱装置１の燃料掴み装置１１を用いて燃料集合体３を吊り上げ、上昇させる際にスティック状態となった場合と同様に、振動モータ１２９を回転駆動させて燃料掴み装置１１の下端部の掴み具１２Ａに水平方向の揺動を与えることができるし、又、上下方向揺動部１２２を駆動して掴み具１２Ａに上下方向の揺動を与えることができる。

そして、燃料集合体３にスティック状態の高さ位置において効果的な歳差運動を生じさせられる。また、上下方向揺動部１２２を駆動して掴み具１２Ａに上下方向の揺動を与えることによって（図５参照）、ハンドル３ａ１を介して燃料集合体３にスティック状態の高さ位置において効果的な上下方向の揺動を生じさせられる。
この結果、炉心２ａ又は燃料貯蔵ラック２０に装荷又は格納しようと、燃料集合体３を燃料取扱装置１の燃料掴み装置１１を用いて吊り下げ、下降させる際に燃料集合体３がスティック状態になった場合に、効果的にスティック状態を解消することができる。

よって、作業員が燃料取扱装置１の横行台車１０に搭乗して、操作ポール等を使って、燃料集合体３のスティック状態の解消を行う作業を無くすことができ、作業員の放射線被曝の機会を低減できる。

ちなみに、炉心２ａにおける燃料集合体３の取り出し作業や装荷作業における燃料集合体３のスティック状態は、例えば、当該の燃料集合体３のチャンネルボックス３ｃが、炉心２ａ内の隣接する燃料集合体３のチャンネルボックス３ｃや制御棒（図示せず）と強く接触している箇所がある場合に生じる。
また、燃料貯蔵ラック２０における燃料集合体３の取り出し作業や格納作業における燃料集合体３のスティック状態は、例えば、当該の燃料集合体３のチャンネルボックス３ｃ（図１７参照）の外周面と、燃料貯蔵ラック２０の格子１５（図１５参照）の内周面との間に異物が存在したり、チャンネルボックス３ｃが外側に異常に膨らんで燃料貯蔵ラック２０の格子１５の内周面との間で局部的に強く当接していたりする場合に生じる。
なお、本実施形態の図１０、図１１のフローチャートでは、燃料集合体３に水平方向の揺動を与える動作制御と、燃料集合体３に上下方向の揺動を与える動作制御とを、タイミングを分けて行うこととしたが、これに限定されず、同時に燃料集合体３に水平方向の揺動及び上下方向の揺動を与えても良い。

《変形例》
次に本実施形態の変形例として、図１２、図１３を参照しながら掴み具１２Ａのグラップルボディ１２３内に振動モータ（水平方向揺動手段）１２９Ａ，１２９Ｂを２つ有したものについて説明する。図１２（ａ）は、実施形態の変形例における掴み具の部分断面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＥ−Ｅ矢視断面図である。図１３は、図１２における掴み具のＥ−Ｅ矢視断面図で示した振動モータを動作させたときの、掴み具の水平方向の揺動運動の説明図であり、（ａ）は、２つの振動モータが互いに逆方向に同期して回転する説明図、（ｂ）は、２つの振動モータによる水平方向の揺動が強め合う場合の説明図、（ｃ）は、２つの振動モータによる水平方向の揺動が打ち消し合う場合の説明図である。
振動モータ（水平方向揺動手段）１２９Ａ，１２９Ｂは前記した実施形態における振動モータ１２９と構成は同じであり、重複する説明は省略する。単に、実施形態と本変形例とで、２つの振動モータ１２９間を識別する便宜のため符号を１２９Ａ，１２９Ｂとしただけである。

本変形例では、振動モータ１２９Ａ，１２９Ｂの二つを有しており、制御装置２００は、水平方向の揺動を与えるときに、２つの振動モータ１２９Ａ,１２９Ｂを互いに逆方向に、例えば、偏心した分動１２９ｃ，１２９ｃ同士が、グラップルボディ１２３の横断面における特定の方向のときに同一方向を向くように同期して回転するようにする。そうすると図１３に示すように２つの振動モータ１２９Ａ,１２９Ｂの偏心した分銅１２９ｃが同一方向（図１３（ｂ）参照）に向いて遠心力を発生している場合は、振動モータ１２９１つの場合よりも大きな水平方向の揺動を発生させることができる。しかし、図１３（ｃ）のように２つの振動モータ１２９Ａ,１２９Ｂの分銅１２９ｃが互いに反対方向に遠心力を発生している場合は、打ち消しあって水平方向の揺動を発生させることができない。
よって、振動子１２９ｃ，１２９ｃが同一方向に向いたときに、振動モータ１２９が１つの場合よりもより長い周期で、より大きな揺動を発生させることができる。

ちなみに、振動モータ１２９Ａ，１２９Ｂを同期して互いに反対方向に同期させて回転駆動させることに限定されるものではない。
振動モータ１２９Ａ，１２９Ｃを同一回転方向に、偏心した分銅１２９ｃ，１２９ｃの向きが同一方向になるように同期させて回転させても良い。その場合は、掴み具１２Ａは、図９に示したような歳差運動をすることになるが、その揺動はより大きくできる。
また、振動モータ１２９Ａ，１２９Ｂを同期して互いに反対方向に同期させて回転駆動させたり、同一回転方向に、偏心した分銅１２９ｃ，１２９ｃの向きが同一方向になるように同期させて回転駆動する必要はなく、例えば、振動モータ１２９Ａと振動モータ１２９Ｂの回転速度に差をつけて、周期的に偏心した分銅１２９ｃ，１２９ｃ同士が同一方向を向いたり、互いに反対方向に向いたりして、単に水平方向の並行運動の揺動を掴み具１２Ａに与えるだけでなく、掴み具１２Ａを捩じるような揺動を与えても良い。

《他の変形例》
実施形態においては、可動ストッパ１２８の回転駆動をエアモータ１２８ｂによるものとしたが、それに限定されるものではない。空気圧によるスイングシリンダで駆動しても良い。つまり、ラック軸を内蔵したエアシリンダと、エアシリンダによるラック軸の直線運動をラック軸のラック歯に噛み合うピニオンギアで揺動運動に変換するスイングシリンダとすると、ラック軸のリミットスイッチによる直線移動範囲がラック歯とピニオンギアを介して回動管１２８ｅ及びストッパバー１２８ｆの１８０°の回転範囲に容易に設定できる。

また、本実施形態においては、上下方向揺動部１２２に水圧モータ１２２ｂを用い、振動モータ１２９にエアモータ１２９ａを用いたが、それは、水中で使用する観点から、漏電が無く、長期の運用において信頼性が高い点から選択したものである。しかし、それに限定されるものではない。上下方向揺動部１２２及び振動モータ１２９に電動モータを用いても良い。
その場合、例えば、水圧モータ１２２ｂやエアモータ１２９ａに代えて、これを電動モータとする場合は、キャンドモータとしたり、ロータの回転軸の軸封部や供給電力線の接続部等を水密構造としたりする必要がある。また、電気絶縁材料には、耐放射線性能の高い材料を用いる必要がある。

１ 燃料取扱装置
２ 原子炉圧力容器
３ 燃料集合体
３ａ１ ハンドル
３ｂ１ ガイドノーズ
３ａ 上部タイプレート
３ｂ 下部タイプレート
３ｃ チャンネルボックス
４ 燃料貯蔵プール
４ａ ゲート
５ 原子炉ウェルプール
６ オペレーティングフロア
７ 走行レール
８ 走行台車
９ 横行レール
１０ 横行台車
１１ 燃料掴み装置（燃料把持部）
１２Ａ 掴み具
１５ 格子
２０ 使用済燃料貯蔵ラック（燃料貯蔵ラック）
２３ 支持孔
２５ ベース部材
１１１ マスト（伸縮管）
１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ 中空管
１１３Ａ，１１３Ｂ ウインチ（昇降装置）
１１４Ａ，１１４Ｂ ワイヤロープ（昇降装置）
１１５ 駆動機構
１１６ 荷重センサ
１２１Ａ 上部シャフト（棒状体）
１２１Ｂ 下部シャフト（棒状体）
１２２ 上下方向揺動部（棒状体、上下方向揺動手段、揺動手段）
１２２ａ 円筒体
１２２ａ１ 円筒本体部
１２２ａ２ 接続円盤
１２２ａ３ ストッパ円盤
１２２ｂ 水圧モータ
１２２ｃ スクリュー軸（スライド機構）
１２２ｃ１ ネジ部
１２２ｃ２ 棒状部
１２２ｄ 環状体（スライド機構）
１２２ｄ１ ナット部
１２２ｄ２ 接続部
１２２ｄ３ 底部
１２２ｄ４ 空所
１２２ｆ ベアリング部
１２２ｇ 中空
１２３ グラップルボディ（筺体）
１２３ａ ピン
１２４Ａ フック
１２４ａ 本体部
１２４ｂ ストッパ回動軸部
１２４ｂ１，１２４ｂ２ 段差部
１２５ エアシリンダ
１２５ａ ロッド
１２６ リミッタ
１２６ａ 本体部
１２６ｂ ストッパバー
１２６ｃ ラッチ係止部
１２６ｄ プッシュロッド
１２７Ａ，１２７Ｂ リミットバルブ
１２７ａ バルブ作動ピン
１２８ 可動ストッパ
１２８ａ 筺体
１２８ｂ エアモータ（ストッパ駆動機構）
１２８ｃ ピニオンギア（ストッパ駆動機構）
１２８ｄ 被駆動ギア（ストッパ駆動機構）
１２８ｅ 回動管（ストッパ駆動機構）
１２８ｆ ストッパバー（ストッパ）
１２９，１２９Ａ，１２９Ｂ 振動モータ（水平方向揺動手段、揺動手段）
１２９ａ エアモータ（モータ）
１２９ｂ シャフト
１２９ｃ 分銅
１２９ｄ ホルダケース
２００ 制御装置（制御手段）

Claims (2)

1. 原子炉の燃料集合体の交換作業を行うために、所定の方向に水平走行する走行台車、該走行台車上でその走行台車の走行方向と直角方向に水平走行する横行台車、及び該横行台車に取り付けられた燃料把持部を備え、
   前記燃料把持部は、伸縮自在に形成された多重かつ同軸の伸縮管と、前記燃料集合体をフックで把持したり、その把持を開放したりすることができるように形成された掴み具と、該掴み具を懸垂支持し、昇降動させる昇降装置を含んでいる燃料取扱装置において、
   前記掴み具は、上下方向の揺動を与える上下方向揺動手段及び水平方向の揺動を与える水平方向揺動手段のうちの少なくとも前記上下方向揺動手段を含む揺動手段を有し、
   前記昇降装置が、前記掴み具のフックで前記燃料集合体を把持して、炉心から又は燃料貯蔵ラックからの吊り上げ作業時において、所定値より大きな荷重を検出した場合は、前記揺動手段を動作させて、把持中の前記燃料集合体を少なくとも上下方向及び水平方向のうちのいずれかの方向に揺動させる制御手段を有しており、
   前記掴み具は、その上部に接続された棒状体を介して前記昇降装置により懸垂支持されており、
   前記棒状体に上下方向のスライド機構で構成された前記上下方向揺動手段が組み込まれており、
   前記掴み具のフックは、該フックから把持された前記燃料集合体のハンドルが飛び上がるのを抑制するストッパを、前記燃料集合体のハンドルの上面側に設定するストッパ駆動機構を有しており、
   前記制御手段は、前記フックで把持された前記燃料集合体に上下方向の揺動を効率的に伝えるために、少なくとも前記上下方向揺動手段の動作時には、前記ストッパ駆動機構を動作制御して前記ストッパを前記燃料集合体のハンドルの上面側に設定するようになっており、
   前記水平方向揺動手段は、モータと、前記モータの回転軸の端部に偏心固定された分銅と、前記モータ及び前記分銅を包囲する金属製のホルダケースとを有し、
   前記ホルダケースは、前記フックからの荷重を受ける前記掴み具の筺体に水平方向の揺動を伝えるように固定されていることを特徴とする燃料取扱装置。
2. 原子炉の燃料集合体の交換作業を行うために、所定の方向に水平走行する走行台車、該走行台車上でその走行台車の走行方向と直角方向に水平走行する横行台車、及び該横行台車に取り付けられた燃料把持部を備え、
   前記燃料把持部は、伸縮自在に形成された多重かつ同軸の伸縮管と、前記燃料集合体をフックで把持したり、その把持を開放したりすることができるように形成された掴み具と、該掴み具を懸垂支持し、昇降動させる昇降装置を含んでいる燃料取扱装置において、
   前記掴み具は、上下方向の揺動を与える上下方向揺動手段及び水平方向の揺動を与える水平方向揺動手段のうちの少なくとも前記水平方向揺動手段を含む揺動手段を有し、
   前記昇降装置が、前記掴み具のフックで前記燃料集合体を把持して、炉心から又は燃料貯蔵ラックからの吊り上げ作業時において、所定値より大きな荷重を検出した場合は、前記揺動手段を動作させて、把持中の前記燃料集合体を少なくとも上下方向及び水平方向のうちのいずれかの方向に揺動させる制御手段を有しており、
   前記水平方向揺動手段は、モータと、前記モータの回転軸の端部に偏心固定された分銅と、前記モータ及び前記分銅を包囲する金属製のホルダケースとを有し、
   前記ホルダケースは、前記フックからの荷重を受ける前記掴み具の筺体に水平方向の揺動を伝えるように固定されていることを特徴とする記載の燃料取扱装置。

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