JPH0157755B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、原子炉内の破損した燃料棒を燃料
集合体から取り出し、健全な新燃料棒と交換する
方法、およびその方法に使用する装置に関するも
のである。

従来、破損燃料棒の交換は、水中において、破
損燃料棒を燃料集合体（以下集合体と略す）から
検出してこれを特定した後、その端部をコレツト
式の掴み治具により掴んで上方に引き抜き、その
後、新燃料棒を上から押し込んで行う方法が採用
されている。径の細い燃料棒は被覆管の直径、肉
厚も小なので、この細径の燃料棒の交換の場合、
上記従来の押し込み方式により集合体のスペーサ
グリツドの支持ばねに水中において遠隔操作で挿
入することは、比較的太径の燃料棒の交換の場合
と比較して、作業技術的に一層の健全性、安全性
の確保が望まれる。

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
燃料棒を集合体内に引き入れる方式を採用するこ
とにより、燃料棒に圧縮力を加えることなくこれ
を燃料集合体に挿入することができ、作業技術的
に一層の健全性、安全性を確保することのできる
原子炉の破損燃料棒の交換方法、およびその交換
方法に使用する装置を得ることを目的とするもの
である。

以下本発明を図面に従つて説明する。

本発明の交換方法は、原子炉の燃料集合体内の
破損燃料棒の端部に新燃料棒の端部を連結具を介
して連結し、前記破損燃料棒を集合体から引き抜
いて、新燃料棒を集合体内に引き込み挿入するも
のである。

この交換方法は、破損燃料棒の下端に新燃料棒
を連結具を介して連結し、破損燃料棒を上に引き
上げて行う引き上げ方式、および、破損燃料棒の
上端に新燃料棒を連結具を介して連結し、破損燃
料棒を引き下げて行う引き下げ方式のいずれによ
つても行うことができる。

次に上記方法に使用する連結具について説明す
る。

第１、第２図は本発明が対象とする燃料棒の端
部を示す。燃料棒１，２は、被覆管３，４内に図
示せぬ燃料ペレツトを多数充填し、両端を端栓
５，６で溶接密封したもので、第１図の燃料棒１
の端栓５は、被覆管３の径寸法Ａより小さい径寸
法Ｃの頚部５ａと、この頚部寸Ｃより大きく被覆
管径Ａより大きくない径寸法Ｂの円形の頭部５ｂ
とを有し、第２図の燃料棒２の端栓６は、第１図
の端栓５において頭部５ｂの両側を切り欠いたも
の、すなわち、、頭部６ｂに頚部６ａの径寸法Ｃ
と同じ寸法間隔の平行な対向２辺６ｃを形成した
ものである。

第３図イ，ロ，ハ，ニは、第１図に示した円形
頭部型の端栓５を持つ燃料棒１を対象とする時に
用いる連結具７を示す。この連結具７は、燃料棒
１の外径Ａより大きくない外径A′のパイプ８の
両端面に、燃料棒１の端栓５の頭部５ｂの外径Ｂ
より小さく、頚部５ａの外径Ｃより大きな幅寸法
C′の切欠き９ａを持つ支持板９を固定し、かつ、
パイプ８の端部側面に端栓５を挿入し得る幅
B′持つ開口１０をあけたものである。パイブプ
８の中間部は連結具本体１１を構成し、支持板
９、開口１０を含めたパイプ８の端部は端栓支持
部１２を構成する。

この連結具７は、燃料棒１の端栓５を側面の開
口１０か横方向に押し込み、頚部５ａを支持板９
の切欠き９ａに挿入して、燃料棒１の端栓５を支
持する。この場合、切欠き９ａの入口部分を狭く
して、その入口部分に頚部５ａを締め付けるばね
力を持たせることにより、一層確実な支持を行う
ことができる。

第４図イ，ロ，ハ，ニは、第２図に示した切欠
き頭部型の端栓６を持つ燃料棒２を対象とする時
に用いる連結具を示す。この連結具１３は、燃料
棒２の外径Ａり大きくない外径A′のパイプ１４
の両端に、燃料棒２の端栓６の頭部６ｂに合わせ
た形状の開口部１５ａを持つ支持板１５を固定し
たものである。すなわち、開口部１５ａの平行な
対向２辺１５ｂの間隔C′は、端栓６の頭部６ｂの
平行な対向２辺の間隔Ｃ（これは頚部６ａの径と
同じとしている）より若干大きく、また開口部１
５ａのB′寸法は、頭部６ｂのＢ寸法より若干大
きい。パイプ１４の中間部は連結具本体１６を構
成し、支持板１５を含めたパイプ１４の端部は端
栓支持部１７を構成する。

この連結具１３は、燃料棒２の端栓６を支持板
１５の開口部１５ａから挿入し、90゜回転させて
燃料棒２の端栓６を支持する。

第５図は、第１図、第２図のいずれの燃料棒
１，２にも適用できる連結具を示す。この連結具
１８は、燃料棒１（仮に第１図の燃料棒１を例に
とる）の外径Ａり大きくない外径A′の連結具本
体１９の両端に端栓支持部２０を有するが、この
端栓支持部２０は、引掛け用爪２１を先端に持つ
板ばね２２が複数枚（実施例では４枚）円錐状を
なしてその半径方向に弾性的に拡縮可能に配さ
れ、かつ、各板ばね２２を半径方向に押し縮める
ための締め付けリング２３が各板ばね外周に嵌装
され、内部に各板ばね２２を押し拡げるための円
錐状中子２４を収容している。なお、実施例では
板ばね２２はパイプである連結具本体１９と一体
に形成されており、対向する引掛け用爪２１の間
隔C′は端栓５の頚部５ａの径Ｃと同程度の寸法と
している。また、板ばね２２の反力が充分大きい
場合には円錐状中子２４を用いなくてもよい。

この連結具１８により燃料棒１を支持する時
は、燃料棒１の端栓５に端栓支持部２０の板ばね
２２を嵌め込んで、先端の引掛け用爪２１を端栓
５の頚部５ａに係合せしめ、締め付けリング２３
を先端側にスライドさせて各板ばね２２を押し縮
めることにより行なう。また、取り外す時は、円
錐状中子２４を中央側（第５図イにおいて右方
（にスライドさせ、各板ばね２２を押し拡げて引
掛け用爪２１を開くことにより行う。これらの操
作は、第６図イに示す如く、くの字形をなす１対
の腕２５ａの先端の対向面に突起２５ｂを設けた
着脱用治具２５を用い、この着脱用治具２５を後
述のＬ型ツール４３の先端に取り付け、第６図ロ
に示す如く、左右方向の移動（矢印Ｄ）、上下方
向の移動（矢印Ｅ）をさせる操作により、着脱用
治具２５の突起２５ｂを円錐状中子２４の溝２４
ａに係合させ、この円錐状中子２４を各板ばね２
２内で長手方向にスライドせしめ、あるいは締め
付けリング２３をスライドせしめて行う。

上述の３種の連結具７，１３，１８は、水中に
おいて使用し、放射性物質による汚染のおそれが
あるため、ステンレス鋼を主材質として製作さ
れ、かつ、引き抜き時に加わる荷重に対して必要
な強さとされる。これらの連結具７，１３，１８
は、破損燃料棒と新燃料棒との連結に用いられる
ものであり、第４図の連結具１３を例にとれば、
第７図の如く連結具１３の一端の端栓支持部１７
で破損燃料棒２ａ、他端の端栓支持部１７で新燃
料棒２ｂの各端栓６を支持することにより行う。
燃料棒を引き上げる方式による時（矢印Ｆ）は上
が破損燃料棒、引き下げる方式にる時（矢印Ｇ）
は下が破損燃料棒となる。

次に、上述の破損燃料棒交換方法による具体的
な作業手順を第８図以下を参照しながら説明する
と次のとおりである。

(1) 破損燃料集合体の移送 破損燃料集合体３４を集合体保持装置３５に移
送し、装着する。

(2) 破損燃料棒の検出 テレビ、ペリスコープなどによる外観検査と超
音波装置により、破損燃料棒の検出を行い、記録
し、確認する。

(3) 上部ノズルの取外し 保持装置３５に固定した集合体３４の上部ノズ
ル３６に上部ノズル取外し治具３７を取り付け、
上部ノズル３６と集合体の図示略の案内管の溶接
部又は拡管部附近とを切り離す。取外した上部ノ
ズル３６は、取外し治具３７の保管台３７ａに置
く。取外し治具３７の操作は、補助的にツールを
使い自動で行う。

(4) 下部ノズル取外し 保持装置３５により集合体３４を下げ、保持装
置３５の下部に取り付けた下部ノズル取外し治具
台３９を下部ノズル４０の直下に上げ、位置決め
を行つた後、附属のガイドチユーブを通して案内
管下部の固定ねじを全部外す。下部ノズル４０
は、治具台３９にそのまま固定して、治具台３９
を下す。集合体３４を作業上安全な高さまで上げ
る。

(5) 破損燃料棒の再確認と位置決め 抜き取るべき破損燃料棒１ａ（仮に第１図のも
のとする）位置を確認し、引抜き用ツール４１を
破損燃料棒１ａの位置に合わせ、固定する。

（６―Ａ―１）燃料棒を引き上げることにより
行う引き上げ方式の場合（第９図参照） 新燃料棒への連結具の装着 挿入すべき新燃料棒１ｂの上部端栓にプール上
であらかじめ連結具７（第４図の連結具１３、第
５図の連結具１８でもよいが仮に第３図の連結具
７として説明する）を装着する。これをプール中
の燃料棒保持台４２に入れる。

新燃料棒と破損燃料棒との連結 破損燃料棒１ａの下部端栓部分をテレビ、ペリ
スコープで確認し、連結具７を取り付けた新燃料
棒１ｂをＬ型ツール４３で保持台４２から取り出
し、集合体３４下部に持ち込み、観察しながら、
破損燃料棒１ａの下部端栓に連結具７により連結
する。

破損燃料棒１ａの引き抜き 破損燃料棒１ａの上部端栓を引抜き用ツール４
１の先端に設けたつかみ機構によりつかむ。引抜
き用ツール４１には、ロードセルを付け、引抜き
力に注意しながら上に引き上げる。この作業は、
下部の集合体３４のスペーサグリツド部を連結具
７がスムーズに通過するか注意しながら進める。

なお、このまま上まで引き抜くと被爆するの
で、破損燃料棒１ａを引き抜いた量だけ集合体３
４を下げなければならない。例えば１ｍ引き抜い
たら90cm下げる。この操作をくり返し行つて連結
具７が上に出るまで引き抜く。

（６―Ａ―２）燃料棒を引き下げることにより
行う引き下げ方式の場合（第１０図参照） 前記（６―Ａ―１）の手順の代りに、新燃料棒
１ｂの下部端栓に連結具７を連結し、この連結具
７に破損燃料棒１ａの上部端栓を連結し、破損燃
料棒１ａを下方に引き抜いて、破損燃料棒１ａと
新燃料棒１ｂの交換を行う。

この方法の場合は、集合体を作業中に下げる必
要はない。

(7) 破損燃料棒と新燃料棒の連結取外し 連結具７をＬ型ツール４３で外し、破損燃料棒
１ａは所定の保護管に入れ、封をして燃料ラツク
ク４４に収納する。連結具７は廃棄とするか、除
染して再使用する。

(8) 上部ノズルの取付け・再組立 保管台３８から上部ノズルをツールで集合体３
４の上部にガイドピンを介して正確に置く。全部
の案内管と穴とが合つていることを確認する。上
部ノズルを固定した後、案内管上端を上部ノズル
３６に溶接する。また、新しい上部ノズルを使用
することもできる。この場合、溶接のための加工
を穴部分に行うか、または、あらかじめ短い案内
管の上部部分を取り付け、これを集合体３４の案
内管に合わせて、拡管加工により固定する。

(9) 下部ノズルの取付け・再組立て 集合体３４を下げ、下部ノズル取外し治具台３
９を集合体３４下部まであげる。案内管を下部ノ
ズルの穴に合わせ、挿入した後、固定する。治具
台３９のねじ締め装置により固定用ねじを締め、
下部ノズルを装着する。

(10) 再組立集合体の検査 集合体保持装置３５に外部検査装置、および、
寸法検査装置を取り付け、外観、燃料棒間隔、
上、下ノズルと燃料棒との間隔、外周対向寸法、
長さ、ねじれ等の検査を行う。必要があれば再度
デイツピング検査を行う。

以上で破損燃料棒の交換が終了する。

以上説明したように本発明においては、破損燃
料棒に連結具を介して新燃料棒を連結して、破損
燃料棒を引き抜くことにより新燃料棒の挿入を行
うので、すなわち引き抜き方式により新燃料棒の
挿入を行うので、燃料棒には圧縮力が加わらず、
座屈のおそれがない。したがつて、細径の燃料棒
の場合でも、破損燃料棒交換作業上、一層の健全
性、安全性を確保することができる。

さらに、破損燃料棒の交換作業はすべての作業
をプール水中で遠隔操作により行うものである
が、本発明の各連結具によれば、構造が単純で操
作が簡単であるから、本発明の方法による交換作
業を能率的に行うことができ、かつ、健全性、安
全性の確保が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はいずれも本発明の対象とする
燃料棒の端部を示し、各図イは正面図、各図ロは
平面図、第３図〜第７図は本発明の交換方法に用
いる連結具の実施例を示し、第３図は第１図の燃
料棒を対象とする場合の連結具で、同図イは端部
の正面図、同図ロは平面図、同図ハは要部断面
図、同図ニは使用状態図、第４図は第２図の燃料
棒を対象とする場合の連結具で、同図イは端部の
正面図、同図ロは平面図、同図ハは要部断面図、
同図ニは使用状態図、第５図は第１図、第２図の
いずれの燃料棒をも対象とする連結具で、同図イ
は端部の断面図、同図ロは同図イの左側面図、第
６図イ，ロは第５図の連結具の操作に用いる着脱
用治具の説明図、第７図は第４図の連結具の使用
状態図、第８図は本発明の実施状況図、第９図は
同方法で引き上げ方式の場合の手順説明図、第１
０図は同方法で引き下げ方式の場合の手順説明図
である。 １，２……燃料棒、１ａ，２ａ……破損燃料
棒、１ｂ，２ｂ……新燃料棒、５，６……端栓、
５ａ，６ａ……頚部、５ｂ，６ｂ……頭部、６ｃ
……辺、７，１３，１８……連結具、９……支持
板、９ａ……切欠き、１０……開口、１１，１
６，１９……連結具本体、１２，１７，２０……
端栓支持部、１５……支持板、１５ａ……開口
部、１５ｂ……辺、２１……引掛け用爪、２２…
…板ばね、２３………締め付けリング、２４……
円錐状中子、２５……着脱用治具、３４……燃料
集合体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉の燃料集合体内の破損燃料棒の端部に
   新燃料棒の端部を連結具を介して連結し、前記破
   損燃料棒を燃料集合体から引き抜いて、新燃料棒
   を燃料集合体内に引き込み挿入することを特徴と
   する原子炉の破損燃料棒の交換方法。 ２ 燃料棒の端栓の頭部の外径より小さく、端栓
   の頚部の外径より大きな幅寸法の切欠きを持つ支
   持板を持ち、かつ、端栓を横方向から挿入し得る
   端栓支持部が、連結具本体の両端に設けられ、か
   つ、全長にわたつて外径が燃料棒より大きくない
   径とされた原子炉の破損燃料棒交換用の連結具。 ３ 燃料棒の端栓の頚部の外径寸法より大きくな
   い間隔の平行な対向２辺を持つ燃料棒の端栓の頭
   部に合わせた形状で開口された支持板を持つ端栓
   支持部が、連結具本体の両端に設けられ、かつ、
   全長にわたつて外径が連結棒より大きくない径と
   された原子炉の破損燃料棒交換用の連結具。 ４ 引掛け用爪を先端に持つ複数の板ばねが円錐
   状をなしてその半径方向に弾性的に拡縮可能に配
   され、かつ、各板ばねを半径方向に縮小せしめる
   ための締付けリングが各板ばね外周に嵌装された
   端栓支持部が、連結具本体の両端に設けられ、か
   つ、全長にわたつて燃料棒より大きくない径とさ
   れた原子炉の破損燃料棒交換用の連結具。