JP6251747B2 - ドライブケーシングパイプを閉鎖するデバイス - Google Patents

Description

本発明は、ドライブケーシングパイプを閉じるデバイスに関する。上記デバイスは、ドライブケーシングパイプの上向きのパイプ開口部を閉じる閉鎖プラグを備える。ドライブケーシングパイプは、沸騰水型原子炉の制御棒駆動装置を受け入れる。制御棒は、原子炉圧力容器の燃料エレメント内で生じる連鎖反応を制御または調節する役割を果たし、原子炉圧力容器内にどの程度移動されるかに応じて、連鎖反応中に放出される中性子の吸収量が増減する。

沸騰水型原子炉では、多数の燃料エレメントを備える炉心内へと下方から原子炉制御棒が移動される。制御棒の移動に必要となるモータは、原子炉圧力容器の下に存在する空間内に配置されている。略棒状の制御棒キャリアが、ドライブケーシングパイプ内で既知の方法で垂直方向に移動され、原子炉圧力容器の底を通りその上端に導かれる。本明細書で参照する駆動技術は既知であるので、これに関するさらなる詳細については省略する。

例えば発電所の解体をする場合に、燃料エレメント、制御棒、および内部で制御棒を軸方向に移動するように案内する制御棒ガイドパイプが原子炉圧力容器から取り外されると、ドライブケーシングパイプは上側が開く。すなわち、原子炉圧力容器の内部空間に、ドライブケーシングパイプのパイプ開口部が開く。原子炉圧力容器の下に位置する駆動システムの取り外しまたは修理時に、一次冷却剤の漏れを防ぐために、上記パイプ開口部を閉じる必要がある。

本発明の目的は、ドライブケーシングパイプを簡単におよび高い信頼性で封止するとともに、再び封止を解除することができるデバイスを提供することにある。

この目的は、請求項１に記載のデバイスを用いて達成される。デバイスは、下向きに開いたプラグケーシングと、プラグケーシング内部を軸方向に移動するように案内される封止要素と、を有する閉鎖プラグを備える。封止要素は、ドライブケーシングパイプの上側パイプ開口部を境するリング形の相手面に封止接触する封止面を有する。さらに、デバイスは、プラグケーシングをドライブケーシングパイプに固定する掛止要素を備える.最後に、プラグケーシングの上端と封止要素の下端とで支持されるばねも存在する。同時に、ばねは下端位置で封止要素を保持し、またはこの端位置の方向で封止要素にばね力を負荷する。

この種の構成により、ドライブケーシングパイプのパイプ上端への垂直下向きの送り運動を用いて閉鎖プラグを配置することが可能となり、またプラグケーシングをパイプ端に固定することが可能となる。ばね要素の弾性取り付けのために、ドライブケーシングパイプの相手面に対して封止要素がその封止面を接触させ、封止ペアリングの効果を得たあと、封止要素が相手面上に規定の力で押し付けられるまで、プラグケーシングをさらに垂直下向きに移動することができる。続いて、掛止要素を駆動して閉鎖プラグがドライブケーシングパイプに軸方向に固定される。

掛止要素をパイプ端に固定する位置まで移動させることができる、多くの取り得る様々な技術的な実装を想定することができる。しかしながら、掛止要素が閉鎖プラグの縦中央軸に対して回転するように、具体的には、パイプ端に軸方向に動くように取り付けられる掛止位置と、軸方向の固定が解除される解放位置との間で掛止要素が回転するように、プラグケーシング上に掛止要素が取り付けられるように掛止要素が構成されることが好ましい。以下でさらに述べるように、掛止要素を回転可能に取り付けることで、長距離からでさえ、閉鎖プラグの端位置または取付位置への信頼性の高い掛止を実行することが可能になる。さらに、掛止要素をその解放位置に戻るように回転させることによって、閉鎖プラグの固定を再び解除することができ、その結果、上記閉鎖プラグをドライブケーシングプラグから再び取り除くことができる。

添付の図面を参照する以下の説明において、本発明のさらなる改良および利点について述べる。

原子炉圧力容器の底領域の垂直断面図である。原子炉圧力容器を通ってドライブケーシングパイプが上端につながる。 閉鎖プラグの斜視図である。 図４のＩＩＩ−ＩＩＩ線の縦断面図である。 図２の矢印ＩＶの方向から見た閉鎖プラグの上側の上面図である。 図６の矢印Ｖの方向から見たプラグケーシングの部分ケーシングの側面図である。 図５の矢印ＶＩの方向から見た部分ケーシングの下面の上面図である。 図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線の断面図である。 部分ケーシングの斜視図である。 掛止要素の斜視図である。 図９の掛止要素の上面図である。 ドライブケーシングパイプのパイプ上端の縦断面図である。 図１１の矢印ＸＩＩの方向から見たドライブケーシングパイプの上面図である。 図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線の断面図である。 閉鎖プラグを操作する工具の下端の概略図である。

閉鎖プラグに加えて、閉鎖プラグをハンドリングする工具を備える、本発明のタイプのデバイスは、ドライブケーシングパイプ１を閉じる役割を果たす。ドライブケーシングパイプ１は、図１に図式的に示すように、原子炉圧力容器４の底３で開口部２を通過する。この場合、ドライブケーシングパイプ１は、その上端部５が原子炉圧力容器の内部空間６の中に突出する。ドライブケーシングパイプ１の上側パイプ開口部は、問題になっているデバイスを用いて閉鎖される。

この目的を果たす、図２ないし図１０に示されている閉鎖プラグ８は、下方に開いたプラグケーシング１０を備えている。すなわち、閉鎖プラグ８は、下面開口部９と、プラグケーシング１０内部で軸方向に動くように案内される封止要素１３と、掛止要素１４と、を有している。封止要素１３は封止面１５を有している。封止面１５は、パイプ端５の相手面１６に接触してこれを封止するように構成されている。上記相手面は、パイプ開口部７を境する。相手面７は、例えば上向きに広がる円錐面である。封止面１５は、これに対応して下向き先細の円錐面として構成される。封止要素１３は、閉鎖プラグ８の縦中央軸１７に対して移動するようにプラグケーシング１０に取り付けられ、縦中央軸１７と同軸を向く。上方に延び、縦中央軸１７と同軸を向く案内ほぞ１９が、略円錐台状に形成された封止要素１３の上面に配置されている。上記案内ほぞの上端は、縦中央軸１７を横切るように延びる上壁２３内の開口部２０を通って軸方向に動くように導かれる。案内ほぞ１９の上端面は、例えば、スクリュー２５を用いてヘッド２４に接続される。ヘッド２４は、上記案内ほぞの直径に対して幅広であり、プラグケーシング１０の壁２３の上側に接触する。例えばらせん圧縮ばねとして設計されるばね２６がプラグケーシング１０の内側に配置される。上記ばねは、案内ほぞを同軸に取り囲み、プラグケーシング１０の上端で支持され、プラグケーシングの壁２３上に精密に置かれ、その下端は封止要素１３の上面にある。これによって、封止要素に下端位置へ向けて圧縮応力が与えられる（図３）。円形断面を有する封止要素１３は、径方向または縦中央軸１７を横切るように延びる方向において、上記封止要素とプラグケーシング１０の内壁との間に環状のギャップ２７が存在するような大きさとされる。さらに、封止要素１３は、下向きに開口する中心空洞２８を有している。ドライブの一部がドライブケーシングパイプ１内にも存在する場合、相手面１６の領域まで到達するドライブ部分の上部を空洞２８によって収容することができる。この結果、相手面１６に対する封止面１５の封止接触が防止されるので、封止要素１３はドライブ部分に当接しなくなる。プラグケーシング１０は円形の側壁２９を有する。側壁２９によって境される内部空間は、縦中央軸１７を横切る方向において、プラグケーシング１０が障害なく、パイプ開口部７に下向きに隣接するドライブケーシングパイプ１の上側パイプ部５またはパイプ部分３０に滑り込むことができるような大きさとされる。

上端部５への閉鎖プラグの軸方向の固定は、掛止要素１４の助けを借りて行われる。掛止要素１４は、掛止位置（ドライブケーシングパイプ１に軸方向に動くように固定される）と解放位置（軸方向固定が解消される）との間で、縦中央軸１７に対して回転するようにプラグケーシング１０上に取り付けられる。縦中央軸１７は回転軸である。さらに、掛止要素１４は、径方向内向きに突出し上方向を指す当接面３３を少なくとも一つ有している。当接面３３は、上端部５またはパイプ部分３０上の下向きの相手面３４の背後と係合する役割を持つ。より具体的には、掛止要素１４は、全体として４つの当接面３３を持つリングであり、当接面は各組で互いに径方向反対側に位置している。これらの当接面は、径方向内向きに突出するリング区画３５の上面の一部を形成する。円周方向に隣接する二つのリング区画３５の間には、凹部３６が存在する。

プラグケーシング上に回転可能に取り付けるために、リング形状の掛止要素１４は、プラグケーシング１０の内壁に存在する環状溝３７に着座する。さらに、軸方向または縦中央軸１７の方向に延びる凹部３８がプラグケーシング１０の内壁に存在する。凹部３８は、環状溝３７から上向きおよび下向きにサブ領域３９ａ、３９ｂとともに延びる。凹部３９の幅４０は、掛止要素１４上に存在する凹部３６の幅４３に対応する。リング区画３５の互いに対面する内側は、円筒面（図示せず）上に延びる。この直径４４は、プラグケーシング１０の内壁の直径４５に対応する。後者の直径は、プラグケーシングの側壁２９の壁領域で測定される。壁領域は、上下方向で環状溝３７に直接隣接している。

掛止要素１４は、環状溝３７内に回転可能に保持される。上述した解放位置に対応する第１の回転位置では、凹部３６はプラグケーシングの凹部３８と合致する。掛止位置（図３）では、掛止要素１４は、リング区画３５がプラグケーシング１０の凹部３８の領域に配置されるように、プラグケーシング１０とともに回転する。この位置では、リング区画３５は、上向きの当接面３３の背後に係合するか、ドライブケーシングパイプ１の相手面３４と重なり合う。相手面３４は、リブ４６の下端面である。リブ４６は、縦中央軸１７の方向に延び、パイプ部分３０の外周上で径方向外側に突出し、掛止要素１の凹部３６に対応して円周方向に間隔を空けて配置される。リブ４６の長さ４７は、プラグケーシング１０の凹部３８の、環状溝３７から離れて上方に延びる領域３９ｂの長さ４８に対応する。こうして、掛止要素１４の解放位置では、閉鎖プラグ８を、ドライブケーシング１上またはそのパイプ部分３０上へと押すことができる。リブ４６は、プラグケーシング１０の内壁上の相補的に構成された凹部３８に係合する。閉鎖プラグがドライブケーシングパイプ１上の端位置に達すると、リブ４６は凹部３８の上部領域３９内部に完全に配置される。したがって、リブ４６が環状溝３７の中に突出しなくなり、リブ４６の相手面３４の下で径方向内側に突出するリング区画３５とともに掛止要素が移動することが可能になる。

掛止要素１４が様々な位置に移動することができるようにするため、プラグケーシング１０の外周の外に余分な長さ４９だけ突出する、少なくとも一つの回転駆動要素５０が存在する。図示する例示的な実施形態では、二つの回転駆動要素５０が存在し、これらは、リング形の掛止要素１４の外側の径方向反対側の位置に配置される。回転駆動要素５０は、プラグケーシング１０の円周方向に延びプラグケーシング１０の側壁２９を通過する長い穴５３を通して突出する。長い穴５３は、掛止要素１４の回転調節移動に対応する円弧長を有している。

掛止要素の回転駆動は、工具５４の助けを借りて行われる。工具５４は、発電所では標準の垂直方向および水平方向に移動可能なマスト（図示せず）に固定することができ、また上記マストを用いて工具５４を軸方向に移動することができる。工具５４は、下側開口部５６を有する取り付けパイプ５５を備える。下側開口部５６の上方向に隣接するパイプ部分は、円形の内部断面を有する、閉鎖プラグ８用の受け入れ部５７を形成する。さらに、上記パイプ部分は、掛止要素１４を回転移動させる回転駆動要素５０と協働する結合要素５８を備える。図１４に示すような工具５４の例示的な実施形態では、結合要素５８は軸方向に延びるスロットであり、受け入れ部５７の内壁で取り付けパイプ５５の下端面５２に開いている。上記スロットは、取り付けパイプ５５のパイプ壁内で径方向外側に延び、このパイプ壁を貫通してもよい。端面５２とスロット形の結合要素５８の間の推移は、導入スロープ５１のかたちで設計される。プラグがドライブケーシングパイプ１に取り付けられるとき、掛止要素１４の回転駆動要素５０は、スロットとして、または上記結合要素を貫通するように設計された結合要素５８内に突出する。

取り付けパイプ５５内への閉鎖プラグ８の軸方向取り付けのために、結合要素５８の上方に、上側軸方向位置Ｐ／ｏと下側軸方向位置Ｐ／ｕとの間で調節可能にグリッパ５９が配置される。グリッパ５９は、上側軸方向位置Ｐ／ｏでは閉鎖プラグ８を固定し、下側軸方向位置Ｐ／ｕでは閉鎖プラグ８を解放する。閉鎖プラグ８を固定するために、グリッパ５９は少なくとも一つの把持要素６０を備えている。把持要素６０は、下側軸方向位置で、プラグケーシング１０の固定凹部５３と協働して軸方向にアクティブな積極的なつながりを作る。把持要素６０は、下側軸方向位置Ｐ／ｕで、上側軸方向位置Ｐ／ｏよりも、取り付けパイプ５５の縦中央軸６１に対してさらに内側に突出する。このように、グリッパ５９が取り付けパイプ５５の内側で軸方向下向きに移動されると、把持要素６０が径方向内側に移動し、閉鎖プラグ８の下向きの面の背後に係合することによって、閉鎖プラグ８を把持する。この例示的な実施形態では、上記面は、上側で閉鎖プラグ８を閉鎖する壁２３の下面によって形成されている。把持要素６０の径方向内向きの移動は、取り付けパイプ５５の内壁から径方向内側に突出する凸部６４の助けを借りておこなされる。図１４に係る例示的な実施形態では、凸部６４は、下向きに先細の円錐面である。

上側軸方向位置Ｐ／ｏと下側軸方向位置Ｐ／ｕの間でのグリッパ５９を軸方向に移動するために、油圧シリンダの形態のドライブ６５が、グリッパ５９の上方で、取り付けパイプ６５の中に配置される。上記油圧シリンダの下向きのピストンロッド６６がグリッパ５９に接続される。グリッパ５９は、例えば円形のベースプレート６７を備えており、ベースプレート６７上に、下向きに離れて延びる二つの径方向反対側のアーム７１が縁に配置されている。上記アームの自由端が把持要素６０を形成する。アームの自由端は、グリッパ５９の把持特性を改善するために、互いに内側を向くくぼみ６２を有している。

ドライブケーシングパイプ１のパイプ開口部７を閉じるために、閉鎖プラグ８に配置されている受け入れ部５７の中で、上述のマストの助けを借りて、原子炉圧力容器の内部空間内で工具５４が下降される。閉鎖プラグ８は、その下側軸方向位置Ｐ／ｕにあるグリッパ５９の助けを借りて、取り付けパイプに対して軸方向に保持される。回転駆動要素５０は、スロット形の結合要素５８の中に突出する。この場合、リング形の掛止要素１４がその解放位置にある回転位置において、閉鎖プラグ８が結合要素５８に対して位置づけられる。

このようにして、ドライブケーシング１の軸方向に延びるリブ４６上へと、閉鎖プラグをその凹部３８とともに押すことができる。この場合、軸方向に圧縮されているばね２６を用いて、ドライブケーシングパイプ１上の相手面１６に対して、封止要素１３の封止面１５が押し付けられる。プラグケーシング１０がドライブケーシング１の径方向外側に突出する肩６８に対してその下端面に当接するときに、この押し込み運動の端位置に到達する。続いて、取り付けパイプ５５がその縦中央軸６１の周りに回転され、これによって掛止要素１４がその掛止位置を引き継ぐ。その後、リング区画３５が、リブ４６の相手面３４の背後で当接面３３すなわち下端面と係合する。次のステップで、ドライブ６５の助けを借りて、グリッパが上側軸方向位置Ｐ／ｏ内に移動され、マストの助けを借りて工具５４が上昇する。

ドライブケーシングパイプ１の閉鎖について概述した手段を逆の順番で実行すれば、閉鎖プラグ８の取り外しを簡単に実行することができる。

閉鎖プラグ８の取付を単純化するために、プラグケーシング１０は二つの部分ケーシング１０ａ、１０ｂにさらに分割される。これらの分割面６９は縦中央軸１７の方向に延びる。部分ケーシングは同一の部分として構成される。取り付け状態で一方が他方に寄りかかる取り付け面７０には、他の部分ケーシング１０ａ、１０ｂ上に、例えば突出タブ７３とくぼみ７４の形態の相補的に構成される接続要素が存在する。

Claims (17)

1. 沸騰水型原子炉の制御棒駆動装置を受け入れるドライブケーシングパイプ（１）の上向きに開いたパイプ開口部（７）を閉じるデバイスであって、
   下向きに開くプラグケーシング（１０）と、
   前記プラグケーシング内を軸方向に移動するように案内される封止要素（１３）であって、前記パイプ開口部（７）を境するリング形の相手面（１６）に対して封止接触する封止面（１５）を有する、封止要素（１３）と、
   前記プラグケーシング（１０）を前記ドライブケーシングパイプ（１）に固定する掛止要素（１４）と、
   上端が前記プラグケーシングで支持されるとともに下端が前記封止要素で支持されるばね（２６）であって、下端位置で前記封止要素を保持するばね（２６）と、
   を有する閉鎖プラグ（８）を備え、
   前記掛止要素（１４）は、前記ドライブケーシングパイプ（１）に軸方向に固定される係止位置と、軸方向固定が解消される解放位置と、の間で、閉鎖プラグ（８）の縦中央軸（１７）に対して回転可能に前記プラグケーシング（１０）上に取り付けられることを特徴とするデバイス。
2. 前記掛止要素（１４）は、前記ドライブケーシングパイプ（１）上の下向きの相手面（３４）に係合する、径方向内向きに突出し外向きの当接面（３３）を、前記縦中央軸（１７）に対して少なくとも一つ有していることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
3. 前記掛止要素（１４）上に存在する複数の当接面（３３）は、前記プラグケーシング（１０）の円周方向に分配されていることを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
4. 前記掛止要素（１４）はリングであり、前記当接面（３３）は径方向内向きに突出するリング区画（３５）上に配置され、二つのリング区画（３５）が円周方向に隣接し両者の間の凹部（３６）を閉じることを特徴とする請求項３に記載のデバイス。
5. 前記掛止要素（１４）は、前記プラグケーシング（１０）の外周の外に余分な長さ（４９）を持って突出する少なくとも一つの回転駆動要素（５０）を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のデバイス。
6. 前記回転駆動要素（５０）は長い穴（５３）を貫通し、前記長い穴は、前記閉鎖プラグ（８）の円周方向に延び、前記縦中央軸（１７）と同軸に延びる前記プラグケーシング（１０）の側壁（２９）内にあることを特徴とする請求項５に記載のデバイス。
7. 前記プラグケーシング（１０）は複数の部分ケーシング（１０ａ、１０ｂ）にさらに分割され、部分ケーシングの分割面は前記縦中央軸（１７）の方向に延びることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のデバイス。
8. 前記プラグケーシングは円形の外形を有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のデバイス。
9. 前記プラグケーシング（１０）上に、少なくとも一つの固定凹部（６３）が存在し、これがグリッパ（５９）の助けを借りて前記閉鎖プラグ（８）を把持することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のデバイス。
10. 前記少なくとも一つの凹部（６３）が壁（２３）の上側に開き、前記プラグケーシング（１０）を上方向に閉鎖し、前記プラグケーシング（１０）の側壁（２９）内に入ることを特徴とする請求項９に記載のデバイス。
11. 前記閉鎖プラグ（８）を操作する工具（５４）を備え、
    前記工具は、下側開口部を有する取り付けパイプ（５５）と、前記閉鎖プラグ（８）の受け入れ部（５７）を形成する前記下側開口部（５６）に隣接するパイプ部分と、前記掛止要素（１４）の少なくとも一つの回転駆動要素（５０）を協働して掛止要素を回転駆動する結合要素（５８）と、を有することを特徴とする請求項５ないし１０のいずれかに記載のデバイス。
12. 前記結合要素（５８）は、前記取り付けパイプ（５５）の内壁に存在する凹部であり、該取り付けパイプの下端面に開き、前記閉鎖プラグ（８）の回転駆動要素（５０）がその中で係合することを特徴とする請求項１１に記載のデバイス。
13. 前記結合要素（５８）は、前記取り付けパイプ（５５）の長手方向に延びるスロットであることを特徴とする請求項１２に記載のデバイス。
14. 前記少なくとも一つの結合要素（５８）の上方で上側軸方向位置と下側軸方向位置の間で移動可能である、前記閉鎖プラグ（８）を軸方向固定するグリッパ（５９）が前記取り付けパイプ（５５）内に存在し、前記グリッパ（５９）は、下側軸方向位置（Ｐ／ｕ）で軸方向に前記閉鎖プラグ（８）を固定し、上側軸方向位置（Ｐ／ｏ）で前記閉鎖プラグ（８）を解放することを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれかに記載のデバイス。
15. 前記グリッパ（５９）は少なくとも一つの把持要素（６０）を有し、該把持要素は、前記下側軸方向位置で前記プラグケーシング（１０）の少なくとも一つの固定凹部（６３）に係合して、軸方向にアクティブな積極的な関係を作ることを特徴とする請求項１４に記載のデバイス。
16. 前記グリッパ（５９）は、軸方向下向きに突出する柔軟な把持要素（６０）を少なくとも一つ備え、該把持要素は、前記下側軸方向位置（Ｐ／ｕ）よりも前記上側軸方向位置（Ｐ／ｏ）で、前記取り付けパイプ（５５）の前記縦中央軸（６１）に対してさらに径方向外側になるように配置されることを特徴とする請求項１５に記載のデバイス。
17. 前記把持要素（６０）は、前記下側軸方向位置（Ｐ／ｕ）で、前記取り付けパイプ（５５）の内壁から突出する突起（６４）に接触することを特徴とする請求項１６に記載のデバイス。

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