JPH03252596A - 燃料集合体の交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、燃料集合体の交換装置に係り、特に、原子炉
圧力容器の中に蒸気発生器を設置するとともに、炉心か
ら蒸気発生器への上昇一次冷却水を導くためのライザ管
が狭められている場合に、燃料集合体の交換を円滑に行
なう技術に関するものである。

「従来の技術」 現在稼動している原子炉の主流となっている軽水炉（加
圧水型、沸騰水型）の燃料集合体の交換作業は、遠隔操
縦によって燃料交換装置を運転することにより水中で行
なわれるが、第３図に示す軽水型原子炉の例であると、
原子炉圧力容器ｌの内部に、炉心２とともに蒸気発生器
３が収納されているが、炉心２の直上でかつ蒸気発生器
３の内側に位置している機器や構造物をすべて撤去した
状態としてから実施する必要がある。

即ち、第３図において、原子炉圧力容器！の上蓋４、制
御棒駆動袋Ｍ５、一次冷却水ボンプ６、制御棒支持構造
物７の一部等を撤去して、第４図に示すように、炉心２
の直上に大きな作業用空間Ｙを形成し、炉心２と蒸気発
生器３の内側との間に、ライザ部８及び仕切壁９が残さ
れる程度まで開放した後、燃料交換装置Ｘにおけるテレ
スコ−プ部１０の下端部の燃料棒グリッパ１１を、テレ
スコープ部ｌＯの上下伸縮上、搬送台車１２及び横行台
車１３の走行とにより、炉心２における燃料集合体１４
の引き出し、装填、水平移動及び昇降等の各操作を行な
い、燃料集合体１４の原子炉圧力容器ｌの上方への引き
上げや、目的位置への移動、収納、あるいは新燃料集合
体の装填等が実施される。

一方、第５図は、一次冷却系内のほう酸水濃度によって
出力の制御を行なうようにした軽水冷却型原子炉の構造
例を示すものである。該軽水冷却型原子炉にあっては、
第５図に実線の矢印で示すように、炉心２で加熱された
一次冷却水Ｗが、ライザ管１５から一次冷却水ボンプ６
、蒸気発生器３を経由して、ポイズンタンク１６の外側
を通って下降し、冷却水人口１７から炉心２に戻る強制
循環がなされ、万一　一次冷却水ボンプ６が停止した場
合は、水圧作動弁１８が開放状態となることによって、
ポイズンタンク１６の中のほう散水Ｐが、第５図に破線
の矢印で示すように、ポイズン流通器！９を経由して、
炉心２に送り込まれることにより、炉心２の中のほう酸
水濃度が高められて、原子炉を自然停止状態に導くよう
にしたもので、いわゆる固有の安全性をもった原子炉と
なっており、近年、原子力発電プラントの都市接近等の
立地条件を十分考慮しなければならないと４ろから注目
されている。

そして、上昇一次冷却水Ｗを導くライザ管１５と、該ラ
イザ管１５を囲むポイズンタンク１６の上部部分との直
径を小さくすると、蒸気発生器３の大容量化が容易にな
り、原子炉圧力容器ｌの寸法が、主として蒸気発生器３
の大きさによって支配される場合にあっても、原子炉圧
力容器ｌの内部空間の有効利用が図られ、原子炉の小型
化を図ることができる。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、第５図に示すように、ライザ管１５が狭
められている場合には、第４図例に示した構造の燃料交
換装ＪｔＸの適用が不可能となる。

つまり、第５図例の原子炉にあっては、第４図と比較す
ると明らかなように、燃料交換装置Ｘの作業範囲は、ラ
イザ管１５の最小寸法の内径りの範囲のみとなり、炉心
２を構成する多数の燃料集合体１４のうち、中心部分に
位置する一部分しか燃料集合体１４を交換することがで
きず、原子炉の運転に支障を来すものとなる。

本発明は、これらの課題を有効に解決して、炉心の直径
よりライザ管の内径が小さい場合における燃料集合体の
交換作業の実施を可能とし、かつ、交換作業の効率を向
上さ仕ることを目的としている。

「課題を解決するための手段」 かか条目的を達成する手段として、上昇一次冷却水を導
くライザ管の内径が炉心の外径よりも狭められている原
子炉に適用される燃料集合体の交換装置において、原子
炉の上方離間位置に配設される燃料交換用ウィンチと、
該燃料交換用ウィンチの燃料引き上げ用ロープの先端部
に設けられ燃料集合体と係合する燃料棒グリッパと、前
記ライザ管の上部開口近傍の炉内構造物に取り付けられ
燃料棒グリッパを水平及び上下方向に移動させる炉内マ
ニピュレータとを具備する構成の燃料集合体の交換装置
としている。

「作用Ｊ ライザ管が挟め°られているために、燃料引き上げ用ロ
ープ及び燃料棒グリッパの水平方向の移動が抑制される
ものの、上下方向の移動は自由に行なわれる。一方、炉
内マニピュレータの部分で、燃料集合体の脱着にともな
う上下移動及び水平移動を分担させることにより、ライ
ザ管を挿通した燃料棒グリッパと交差する位置において
、燃料集合体の受は渡しが行なわれ、使用済み燃料集合
体の除去及び収納、新燃料集合体の装填、燃料集合体の
位置替え等の作業が実施されるものとなる。

「実施例」 以下、本発明ｊこ係る燃料集合体の交換装置の一実施例
について、第１図及び第２図に基づいて説明する。

一実施例における燃料集合体の交換装置にあっては、第
５図に示した軽水冷却型原子炉に適用されるものである
が、後述するように、ライブ管Ｉ５が狭められている一
般の原子炉に適用する場合、あるいはライザ管１５が直
筒状で狭められていない場合にも有効である。

なお、図中において、前述した従来例等と共通する部分
には、同一符号を付して説明を簡略化する。

第１図に示すように、燃料集合体の交換装置は、原子炉
建屋２０におけるオペレーティングフロア２１に設置さ
れる燃料交換用ウィンチ３０の部分と、原子炉圧力容器
ｌの中に設置される炉内マニピュレータ４０の部分とを
組み合わせた構造である。

前記燃料交換用ウィンチ３０は、炉心２の上方の離間位
置である原子炉建屋２０に設置された前記搬送台車１２
及び横行台車１３から吊持状態とされる燃料引き上げ用
ロープ３１と、その先端部に取り付けられて電動操作？
こよりフックを利用して燃料集合体１４に係合する前記
燃料棒グリッパ１１と、該燃料引き上げ用ロープ３１を
昇降させかつ概略の位置決めを行なうための巻き上げ用
サーボモータ３２と、燃料引き上げ用ロープ３１の繰り
出し量によって燃料棒グリッパ１１の位置を検知するた
めの距離検出計等とが設けられた構造とされる。なお、
燃料棒グリッパ１１には、荷重の重量を計測して燃料集
合体１４の保持の確認及び異常の検出を行なうためのロ
ードセル、開閉確認リミットスイッチ、メカニカルロッ
ク機構、信号を上方に伝達するための信号伝達ケーブル
等が設けられる。

前記炉内マニピュレータ４０は、炉内構造物であるポイ
ズンタンク１６におけるフランジ部４１の部分に、全体
として上方から挿入状態に取り付けられ、旋回部分４２
、昇降部分４３、ワーク部分４４等を存しており、ワー
ク部分４４の先端において、燃料棒グリッパ１１を把持
するとともに、該把持箇所の上下移動及び水平移動を行
なう。

以下、燃料集合体の交換装置による燃料集合体１４の交
換作業について、第２図（Ａ）ないし第２図（Ｆ）を参
照して説明する。

く作業用空間の形成〉 第２図（Ａ）に示すように、ライザ管１５の上部開口よ
りも直上に位置する機器や構造物を除去した状態として
作業用空間Ｙを形成する。

く燃料集合体の抜き取り〉 次いで、ライザ管１５の中に炉内マニピュレータ４０を
挿入した状態で、基部を前記フランジ部４１に取り付け
、第２図（Ｂ）に実線で示すように、ワーク部分４４を
中心位置に設定し、ワーク部分４４によって燃料棒グリ
ッパ１１を誘導して燃料集合体１４の−っと係合状態と
するとともに、昇降部分４３の作動によって燃料集合体
Ｉ４を鎖線で示すように、炉心２から抜き取った後、燃
料交換用ウィンチ３゜の作動により燃料引き上げ用ロー
プ３１を巻き取って、第２図（Ｂ）に実線で示すように
、原子炉建屋２０の上部まで引き上げる。

く使用済燃料プール上への移動〉 搬送台車１２を作動させることによって、第２図（Ｃ）
に鎖線で示す位置から実線で示す位置に、吊持状態の燃
料集合体１４を使用済燃料プール５０の直上まで水平に
移動さ仕る。

く使用済燃料プールへの格納〉 燃料交換用ウィンチ３０を作動させることにより、第２
図（Ｄ）に示すように、使用済燃料プール５０における
使用済燃料ラック５１の目的とする位置に燃料集合体１
４を吊り降ろす。この場合の燃料集合体１４の水平位置
の調整は、搬送台車１２及び横行台車１３の微調整によ
って実施される。

く燃料棒グリッパの解除及び引き上げ〉第２図（Ｅ）に
示すように、燃料集合体１４を目的位置に装填載置した
状態で、燃料棒グリッパ１１を作動させてフックを外し
、燃料集合体１４を解放するとともに、燃料引き上げ用
ロープ３１を巻き上げて、横行台車１３の直下に位置さ
ける。

〈中心位置への台車移動〉 搬送台車！２を作動させることによって、第２図（Ｆ’
）に鎖線で示す位置から実線で示す位置に、燃料交換用
ウィンチ３０を使用済燃料プール５０から離間させ、炉
心２の真上の位置まで水平に移動させ、次の燃料集合体
１４の引き出しに備える。

以下、上述の作業工程を繰り返すことにより、炉心２の
使用済燃料（燃料集合体）５を順次抜き取ることが行な
われ、炉心２の中心がらずれた部分の燃料集合体１４を
抜き取る場合には、炉内マニピュレータ４０の旋回部分
４２の作動によって、ワーク部分４４の向きを設定する
とともに、ワーク部分４４の水平移動量を変更すること
によって行なわれる。また、新燃料集合体を装填する場
合は、これら工程の逆手順によって実施される。

なお、上述した一実施例にあっては、軽水冷却型原子炉
に適用されるものとしたが、ライザ管１５の上部開口が
狭められている他の型の原子炉、制御棒駆動装置を炉心
の下方に設置した原子炉に対しても同様に適用可能であ
る。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係る燃料集合体の交換装
置によれば、原子炉上方の燃料交換用ウィンチにより燃
料集合体をライザ管に対して上下移動させ、ライザ管内
部において、炉内マニピュレータにより燃料棒グリッパ
に係合された燃料集合体を上下移動及び水平移動させる
ものであるから、ライザ管が狭められている原子炉にあ
って、炉内マニピュレータを原子炉圧力容器内に設置し
たままの状態で燃料集合体の引き上げ装填が行なわれ、
燃料集合体の交換を効率良〈実施することができる等の
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る燃料集合体の交換装置を軽水冷却
型原子炉に適用した場合の一実施例を示す正断面図、第
２図は（Ａ）ないしくＦ）は第１図例の交換装置による
燃料交換作業の実施状況の説明図、第３図は軽水型原子
炉の従来例を示す正断面図、第４図は第３図例の燃料交
換作業の実施状況の説明図、第５図はライザ管が狭めら
れた状態の軽水型原子炉の例を示す正断面図である。 Ｘ・・・・・・燃料交換装置、Ｙ・・・・・・作業用空
間、Ｗ・・・・・・一次冷却水、Ｐ・・・・・・はう散
水（炉内プール水）、１・・・・・・原子炉圧力容器、
２・・・・・・炉心、３・・・・・・蒸気発生器、４・
・・・・・上蓋、５・・・・・・制御棒駆動装置、６・
・・・・・一次冷却水ポンプ、７・・・・・・制御棒支
持構造物、８・・・・・・ライザ部、９・・・・・・仕
切壁、ｌＯ・・・・・・テレスコープ部、１１・・・・
・・燃料棒グリッパ、１２・・・・・・搬送台車、１３
・・・・・・横行台車、１４・・・・・・燃料集合体、
１５・・・用ライザ管、１６・・・・・・ポイズンタン
ク、１７・・・・・・冷却水入口、五８・・・・・・水
圧作動弁、１９・・・・・・ポイズン流通器、２ｏ・・
・・・・原子炉建屋、２！・・・・・・オペレーティン
グフロア、３０・・・・・・燃料交換用ウィンチ、３１
・・・・・・燃料棒引き上げ用ロープ、３２・・・・・
・巻き上げ用サーボモータ、４゜・・・・・・炉内マニ
ピュレータ、４１・・・・・・フランジ部、４２・・・
・・・旋回部分、４３・・・・・・昇降部分、４４・・
・・・・ワーク部分、５０・・・・・・使用済燃料プー
ル、５１・・・・・・使用済燃料ラック。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上昇一次冷却水を導くライザ管の内径が炉心の外径より
   も狭められている原子炉に適用される燃料集合体の交換
   装置において、原子炉の上方離間位置に配設される燃料
   交換用ウインチと、該燃料交換用ウインチの燃料引き上
   げ用ロープの先端部に設けられ燃料集合体と係合する燃
   料棒グリッパと、前記ライザ管の上部開口近傍の炉内構
   造物に取り付けられ燃料棒グリッパを水平及び上下方向
   に移動させる炉内マニピュレータとを具備することを特
   徴とする燃料集合体の交換装置。