JPH0115038B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、公知の被覆剥離機と連結し、沸騰水
形原子炉の燃料要素から取り出された燃料棒を遠
隔操作して水中で交換し試験する補修装置に関す
る。一般に、原子炉の燃料要素は間隔保持格子に
よつて互に基準間隔に保たれた多数の並行配置さ
れた個々の燃料棒からなつている。燃料要素の破
壊は、燃料棒の被覆管が損傷をうけて核分裂生成
物が周囲の冷却水の中に流出するようになつた場
合に生ずる。各原子力発電所は冷却水用の洗浄装
置を装備し、その容量は炉心の若干の燃料棒が完
全に破壊しても原子炉を直ちに停止する必要がな
いような大きさにしている。プラントの一次回路
の汚染および点検時における運転員の被曝線量を
最少限にするため、破損した燃料棒をもつ燃料要
素を補修する必要がある。この補修作業は先ず破
損した燃料要素を探り出してその中の破損した燃
料棒を検出し、他のものと交換することである。
この作業は燃料要素の放射線が極めて強いため、
水中、例えば当該原子力発電プラントの燃料要素
貯蔵水槽の中で行なう必要がある。そのため、先
ず沸騰水形燃料要素に通常使用される被覆剥離機
が使用できるようにするため、燃料要素の個々の
燃料棒が容易に取扱えるよう作られていることが
必要である。燃料要素被覆は冷却材および制御要
素を導入するため略正方形のケーシングに形成さ
れ、数回にわたり再使用することができる。この
被覆は燃料要素保持枠の一部を形成する燃料要素
の上部格子板にねじで固定され、簡単な遠隔操作
工具により燃料要素から上方へ容易に引き抜くこ
とができる。その際、この被覆はいわゆる被覆剥
離機の側部位置に留置され、再使用に備えられ
る。この機械は燃料要素水槽の周縁部に装備され
て操作台から操作され、燃料要素貯蔵水槽の種々
の高さに移動して作業が行なわれる。

前記燃料要素保持枠は、燃料要素の特殊な燃料
棒にねじ止めされた上部格子板と下部格子板とか
らなり、その他の燃料棒はこの板に嵌装されてい
る。また、すべての燃料棒は、種々の高さに設け
られた間隔保持格子により保持されている。

個々の燃料棒を交換するにはこの結合を解く必
要があるため、燃料要素の連繋、特に個々の燃料
棒の幾何学的配置が互に保証される装置を備えな
ければならないという課題がある。

この課題は、本発明によれば、燃料要素被覆と
間隔保持格子を通して案内される燃料棒と上部格
子板とを有する沸騰水原子炉の燃料要素を補修す
るための装置であつて、燃料要素から燃料要素被
覆を剥離するための被覆剥離機と燃料棒交換装置
とが備えられているものにおいて、 燃料要素被覆の剥離後と上部格子板の取外し
後に被覆剥離機と燃料要素とに取付けられるガ
イドケーシングが燃料棒を心合わせし、 燃料要素に取付けられたガイドケーシングに
取付けられる指示板が燃料棒に当接するまで移
動可能でその当接位置で拘束可能なピンを燃料
棒位置の上方に有し、 指示板をガイドケーシングに補充し燃料棒交
換装置に連結するための中心軸誘導板が設けら
れていることによつて達成される。

次に、本発明装置の実施例を図面により詳細に
説明する。第１図において、左側の被覆剥離機２
は貯蔵水槽１に深く沈下しており、燃料棒交換装
置３を装備している。右側に示した被覆剥離機２
は高い位置にあり、この位置では例えば燃料要素
の上部格子板が外されてガイドケーシング６が取
付けられ、個々の燃料棒５１の長さが測定され、
再び燃料要素保持枠の組立が行なわれる。放射線
遮蔽の確保上、取扱う燃料要素の上の水槽は最小
３ｍを残す必要があるため、燃料要素被覆の装着
および燃料棒の本来の交換に際して、被覆剥離機
２は再び低位置に移動される。その他、この図に
おいて被覆剥離機２にいわゆる点検位置２１が示
されており、取り出された燃料棒の視覚による点
検がこゝで可搬式テレビカメラにより行われる。
この図では詳細に示されていないが、この場合、
燃料要素の保持は被覆剥離機２に適合した形式に
より行なわれ、これにより脱落が防止される。こ
の燃料要素は摩擦を少くするためガイドローラ２
７を備え、除去する燃料要素被覆２３の損傷を前
記ガイドローラにより回避することもできる。

第２図は燃料要素被覆をすでに除去した燃料要
素の上部を示している。個々の燃料棒は５１で示
され、上部格子板５２に遊嵌されている。下部格
子板もこれを同じであるが、こゝには図示されて
いない。８個の燃料棒５１はねじボルトを備えて
伸長し、図示のように上部格子板５２から突出し
てそこに螺止されている。全体の燃料要素の取扱
いを容易にするため、上部格子板５２と一体的に
連結した把手５３を備えている。内部ねじを備え
て同様に設けられたボルト５４は燃料要素被覆２
３を固定する作用を行なう。さらに、この透視図
では、上部端板６１を備えたガイドケーシング６
が被覆されている状態が示されている。

第３図乃至第６図において、ガイドケーシング
６は除去した燃料要素被覆２３の内部断面をも
ち、除去した燃料要素被覆２３と同様にスペーサ
５５によつて中心を保持されている。ガイドケー
シング６は被覆剥離機２のガイドローラ２２と係
合する夾叉６６を下端部に備えている。これによ
りガイドケーシングは常に正確な高さに保たれ
る。

さらに、ガイドケーシングは互に方向が90゜ず
れた旋回可能な櫛板６４および６５を備え、これ
らの櫛板は第５図および第６図に示すように旋回
した状態で格子を形成し、間隔保持格子の場合と
同様にこの升目に燃料棒が挿入されている。櫛板
６４，６５がガイドケーシングの中で旋回されて
格子を形成したときに実現するこの案内は上方の
上部格子板５２の直下で行われる。この櫛板６
４，６５の旋回運動はホルダー６７に取り付けら
れた回転装置によりウオームギヤを介して行なわ
れる。櫛板６４，６５が挿入された後、燃料棒固
定ナツト（第２図参照）を外し上部格子板５２を
除去すれば、燃料棒５１の端部は自由に取扱うこ
とができるようになる。

このようにして燃料要素は補修または燃料交換
が行なえるよう準備される。先ず、ガイドケーシ
ング６の端板６１に取付けピン７５により取り付
けられた指示板７により、個々の燃料棒の伸びが
調べられる（第７図、第８図参照）。この目的の
ため、ばね７２を備えた止め板の個々の燃料棒の
位置の上方に指示棒７１が挿入されている。第７
図に示すように、指示棒７１はそれぞれ燃料棒５
１の長さに応じて変位するため、指示板７を取り
除いた後、指示棒７１の状態から燃料棒の正確な
長さおよび伸びを読み取ることができる。除去過
程における指示棒７１のずれ及び測定結果の誤り
が生じないように、遠隔操作工具により操作可能
ないわゆるシフトロツク７３が設けられている。
この指示板７を操作するために保持工具用の把握
孔を備えた側板７４が指示板７に設けられてい
る。

このような補助器具により測定された個々の燃
料棒の長さの変化から、すべての燃料棒の種々な
伸びによつて燃料棒が上部格子板から脱落してい
ないか否か、または燃料棒が突出して伸長してい
ないか否かを算出することができる。その他、指
示板により得られた測定値から燃料棒の肩部と上
部格子板との間に新しく生じた間隔を計算するこ
とができる。この間隔は、燃料棒が１個も脱落す
ることなく、突出する燃料棒が最少限になるよう
最適値にすることが可能であり、その場合、装着
された燃料要素被覆が上部格子板の自重により燃
料棒の肩部を押圧しないよう全体のばねの強さの
合計を大きくする必要がある。さらに、視覚によ
る手段、例えば可搬式テレビカメラによる前述の
検査により、欠陥のある燃料棒を検出することが
できる。

交換する必要のある燃料棒を貯蔵水槽の極めて
深い水層を通して損傷を与えずに、または隣接の
燃料棒を伴うことなく、燃料棒交換装置により把
握することは困難であるため、この過程に対して
も特殊な補助手段すなわち中心軸誘導板８（第９
図乃至第１１図参照）が設けられている。これも
取付けピン８３を介してガイドケーシング６に装
着され、指示板と同様に操作工具の操作端部と一
致した孔を穿設した側板８２を備えている。さら
に、この中心軸誘導板８は側板８２を固定するカ
ラー８１を備え、これは後に荷重される燃料棒交
換装置３の重量をガイドケーシング６に転嫁する
作用を行う。燃料棒交換装置３が正しく挿入され
るように、この中心軸誘導板には燃料棒の位置の
それぞれの上方に中心軸誘導孔８４が穿設され、
この孔は装置３の工具が正しく挿入されるよう上
方に円錐状に拡つている（第１２図参照）。第１
２図では燃料棒交換装置３が中心軸誘導板８に載
置された状態で示されており、こゝでは燃料棒５
１が交換装置によつてすでに把握され、燃料要素
集合体から一部分が引き出されている。この公知
の燃料棒交換装置（特公昭61−48118号公報参照）
においては渦電流ゾンデ３２が設けられ、これに
より除去過程の間に燃料棒および被覆管は損傷を
検査される。

第１３図においては、燃料棒端部把握用のプラ
イヤーを操作し吊り上げ操作を行なう装置３３が
交換装置３の上端部に示されている。この操作は
操作台９から行なわれ、この操作台９には両座標
軸に沿つて移動するための移送装置９１が装着さ
れている。引き出された燃料棒は交換過程中に水
槽の水で絶えず洗浄され、この水は上端部におい
て導管３４を通つて排出され、気体分離器３５を
通つて壌変槽に戻される。渦電流ゾンデと共に、
この気体分離器３５によつても燃料棒が排気によ
り損傷を受けることが防止される。

燃料要素およびその部品に対する遮蔽原則か
ら、最小３ｍの厚さの水層が常に必要であるた
め、この水層の厚さが燃料棒を引き出した場合に
おいても保証されるよう被覆剥離機２が燃料交換
過程の前に沈降される。この引き出された燃料棒
は最後に被覆剥離機２の立て筒に置かれ、完全な
燃料棒の入つた立て筒から補充棒が取り出されて
再び装着される。この場合、特に燃料要素集合体
に燃料棒交換装置３を挿入する場合に、燃料棒の
湾曲が確実に防止されるよう交換装置３の構造を
保つ必要があることに注意を要する。

図により説明した前述の実施例は、特に、燃料
要素の燃料棒のそれぞれの数およびガイドケーシ
ング６の中心を合わせるための間隔保持格子の状
態および保持状態を考慮した被覆剥離後の構成に
関して、従来の装置に適合するよう変更して使用
できることは勿論である。さらに、ガイドケーシ
ング６の底部に配置した要素には、その他の補助
工具、例えば公知のように燃料棒端部に挿入する
ことが可能で、かつ温度および超音波の測定技術
により燃料棒の内部に水が浸入していることを検
出することが可能な燃料棒破損検出装置を挿入す
ることがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子炉プラント貯蔵水槽の被覆剥離機
に装着した本発明装置の一実施例を示す説明図、
第２図は本発明装置を構成するガイドケーシング
に収納された燃料要素の被覆を取り除いた状態に
おける上部の構成を示す斜視図、第３図は燃料要
素を取り除いたガイドケーシングの全体の構成を
示す斜視図、第４図は第３図に示すガイドケーシ
ングの構成を示す一部断面側面図、第５図はガイ
ドケーシングに装着した燃料棒保持用櫛板の構成
を示す一部断面平面図、第６図は被覆を除去しガ
イドケーシングを装着した燃料素の構成を示す側
部断面図、第７図はガイドケーシングに装着した
指示板の構成を示す側部断面図、第８図は第７図
に示す指示板の構成を示す斜視図、第９図は中心
軸誘導板の構成を示す側部断面図、第１０図は第
９図の平面図、第１１図は第９図および第１０図
に示す中心軸誘導板を装着したガイドケーシング
の構成を示す斜視図、第１２図は燃料棒交換装置
が中心軸誘導板に載置された状態を示す側部断面
図、第１３図はガイドケーシングに載置された燃
料棒交換装置の全体の構成を示す説明図である。 １…貯蔵水槽、２…被覆剥離機、３…燃料棒交
換装置、５…燃料要素、６…ガイドケーシング、
７…指示板、８…中心軸誘導板、９…操作台、２
１…点検位置、２２…ガイドローラ、２３…燃料
要素被覆、３２…渦電流ゾンデ、３３…操作装
置、３４…導管、３５…気体分離器、５１…燃料
棒、５２…上部格子板、５３…把手、５４…ボル
ト、５５…スペーサ、６１…端板、６２，６３…
孔、６４，６５…櫛板、６６…夾叉、６７…ホル
ダー、７１…指示棒、７２…ばね、７３…シフト
ロツク、７４…側板、７５…取付けピン、８１…
カラー、８２…側板、８３…取付けピン、８４…
中心軸誘導孔、９１…移送装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料要素被覆と間隔保持格子を通じ案内され
   る燃料棒と上部格子板とを有する沸騰水形原子炉
   の燃料要素を補修するための装置であつて、燃料
   要素から燃料要素被覆を剥離するための被覆剥離
   と燃料棒交換装置とが備えられているものにおい
   て、 燃料要素被覆の剥離後と上部格子板の取外し
   後に被覆剥離機と燃料要素とに取付けられるガ
   イドケーシングが燃料棒を心合わせし、 燃料要素に取付けられたガイドケーシングに
   取付けられる指示板が燃料棒に当接するまで移
   動可能でその当接位置で拘束可能なピンを燃料
   棒位置の上方に有し、 指示板をガイドケーシングに補充し燃料棒交
   換装置に連結するための中心軸誘導板が設けら
   れている、 ことを特徴とする燃料要素補修装置。 ２ ガイドケーシングを被覆剥離機と間隔保
   持格子の箇所で支持するための装置が燃料要素
   に設けられ、 燃料棒の中心軸固定のために、ガイドケーシ
   ングの中の燃料棒間隔空間部の水平軸の周りに
   二方向から旋回可能な櫛板がガイドケーシング
   に設けられ、 取付けピンに対する孔が指示板と中心軸誘導
   板とに設けられている、 ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装
   置。 ３ 燃料棒位置の上方に配置された円錐状の孔が
   中心軸誘導板に設けられ、燃料要素被覆の断面形
   状と同一形状のカラーが中心軸誘導板に設けら
   れ、燃料棒交換装置による荷重をガイドケーシン
   グに転嫁するために形成されたこのカラーは円錐
   状の孔の基準位置を確保するための取付けピンを
   備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の装置。