JPH05196783A - 燃料取替機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】複雑な円軌道逸脱防止用インターロックが不要
となり、燃料取替機上に監視員を多数配置する必要もな
く、遠隔操作で安全にインターナルポンプのポンプ部の
取替えができる。 【構成】原子炉圧力容器１の上方に同容器を跨いで走行
可能に設けられた走行台車23と、この走行台車23上に横
行可能に設けられた横行台車24と、この横行台車24に取
付けられ、原子炉圧力容器１内に吊り降ろされて燃料棒
の取替えをする燃料取替マストと、走行台車23に取付け
られ、インターナルポンプ４のポンプ部11の取替えをす
るインターナルポンプ取替装置40と、走行台車23に取付
けられ、インターナルポンプ取替装置40によるポンプ部
11の取替作業を監視する水中監視用ＴＶカメラ装置で構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インターナルポンプを
備えた沸騰水型原子炉に係り、特に原子炉内の燃料棒取
替とインターナルポンプの取替を行う燃料取替機に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の沸騰水型原子炉は、原子炉圧力容
器内にジェットポンプを有し、また、原子炉圧力容器外
に炉水の一部を取出して、この炉水を再循環ポンプで加
圧し、これを駆動水としてジェットポンプに送り、この
ジェットポンプによって炉心の炉水を循環させる方法を
採用していた。この方法は、構造が複雑になると共に、
ジェットポンプと再循環ポンプとを連結する配管が原子
炉外に構成されることから好ましくないという問題があ
る。

【０００３】そこで、近年、再循環ポンプを原子炉内に
構成し、配管を無くすため、原子炉内にインターナルポ
ンプを備えた沸騰水型原子炉が開発されている。この種
の沸騰水型原子炉は、図６および図７に示すように、原
子炉圧力容器１内にシュラウド２を設け、このシュラウ
ド２内に炉心３を収容した構成とし、原子炉圧力容器１
の底部には、例えば10個程度のインターナルポンプ４が
設けられている。一方、この原子炉圧力容器１内の炉水
は、シュラウド２の外周面と原子炉圧力容器１の内周面
との間に形成されるダウンカマ５内を下降し、上記した
インターナルポンプ４によって炉心３の下方に送られ、
さらに炉心３内に流入するようになっている。

【０００４】この炉心３に流入した炉水は、核反応によ
り発生した熱によって沸騰し、水と蒸気との二相流とな
って上方に流れ、炉心３の上方に設けられた気水分離器
６によって水と蒸気に分離されるようになっている。し
かして、分離された蒸気は、気水分離器６の上方に設け
られた蒸気乾燥器７で湿分を除去された後、タービン
（図示しない）等に送られると共に、分離された水が給
水スパージャ８から供給される給水と共に、インターナ
ルポンプ４により再び炉心３に送られるようになってい
る。

【０００５】一方、原子炉圧力容器１の炉心３には、約
200本程度の制御棒（図示しない）と約 800本程度の燃
料棒（図示しない）が設けられており、これら燃料棒と
制御棒および制御棒駆動装置（図示しない）によって制
御棒が炉心３内に挿入または引抜きされ、炉心３の反応
度等が制御されるようになっている。

【０００６】インターナルポンプ４は図８に示すように
ディフューザ９と、インペラ10とを有するポンプ部11を
備えており、上記したディフューザ９は、ストレッチチ
ューブ12およびストレッチチューブナット13により原子
炉圧力容器１のポンプノズル14上に圧接され、ポンプノ
ズル14内に下方から挿入されるモータケーシング15と連
結されている。

【０００７】モータケーシング15内には、同図に示すよ
に水浸形としたモータ16が収容されており、このモータ
16の下端にモータカバー17が取付けられている。このモ
ータカバー17は、モータケーシング15の下面に密着して
おり、スタッドボルト18にねじ込まれるナット19によっ
てモータケーシング15に締付固定され、液蜜を維持する
と共にモータ16をモータケーシング15に固定している。
このモータ16と上記したインペラ10とは軸20により連結
され、軸20を介してインペラ10を駆動するよになってい
る。

【０００８】ところで、以上のような構成を有するイン
ターナルポンプ４は、定期的に分解して取外し、取外し
た部品を原子炉格納容器外の別の場所で点検，補修する
必要がある。このインターナルポンプ４の分解，取外し
は、モータ16と軸20との結合を外し、ナット19を取外し
てモータ16をモータケーシング15から下方に引抜き、次
にインペラ10および軸20を上方に引抜いて取外し、さら
にストレッチチューブナット13を取外してからディフュ
ーザ９を上方に取外すことにより行なわれる。しかし
て、取外したポンプ部11のインペラ10, 軸20、ディフュ
ーザ９およびトレッチチューブ12は、それぞれ原子炉圧
力容器１の内周面とシュラウド２の外周面とにより形成
され環状をなすダウンカマ５の上方空間を通してトップ
ガイド21に形成されている搬出入口ＡまたはＢより原子
炉圧力容器１外に搬出する。

【０００９】なお、モータ16は、原子炉圧力容器を支持
するペデスタル内を通してこのペデスタルに形成された
機器搬出入口から本発明と別な装置により搬出される。
また、インターナルポンプ４の組立，取付けは、上述し
た方法とは逆の手順により行なう。

【００１０】ところで、原子炉圧力容器１の内周壁面に
は、給水スパージャ８，低圧注水スパージャ22および炉
心スプレイ配管（図示しない）等が多数取付けられてい
る。さらに、円筒状のシュラウド２の上部格子板（図示
しない）の周囲には円盤状のトップガイド21が収容され
て原子炉圧力容器１の内周壁と近接している。そのた
め、これらにより形成された環状空間の余裕は少ない。
しかも、ポンプ11のインぺラ10，軸20，ディフューザ９
およびストレッチチューブ12は、大形で重量物である。

【００１１】一方、上記したインターナルポンプ４は、
原子炉圧力容器１の底部に取付けられていて炉水の中に
常時あるため、ポンプ部11をポンプノズル14から取外し
て、原子炉圧力容器１外に搬出する作業、またはポンプ
部11を原子炉圧力容器１内に搬入してポンプノズル14に
取付ける作業は極めて面倒である。

【００１２】そこで、従来は、図９および図10に示すよ
うな燃料取替機を用いて上記した作業を行なうようにし
ていた。この燃料取替機は、原子炉圧力容器１の上方に
同容器を跨いで走行可能に設けられた走行台車23と、こ
の走行台車23上に横行可能に設けられた横行台車24と、
この横行台車24上に設けられた燃料取替マスト24と、横
行台車24に設けられたホイスト26と、このホイスト26か
ら滑車27を介して原子炉圧力容器１内に吊り降されるワ
イヤロープ28と、このワイヤーロープ28に支持され、常
時はばね力によって閉じるようにしているつかみ具29
と、このつかみ具29を開くように駆動するための圧縮空
気給排用エアーホース30と、このエアーホース30とつか
み具29の昇降動作に連動させて巻取り巻戻しが可能なホ
ースリール31と、つかみ具29の動作監視信号用ケーブル
（以下、動作確認用ケーブルという）32と、この動作確
認用ケーブル32をつかみ具29の昇降動作に連動させて巻
取り、巻戻しが可能なケーブルリール33とから構成され
ており、横行台車24に設けられた操作盤34により操作さ
れている。ここで、つかみ具29は被取替物（インペラ1
0，ディフューザ９等）に対応した２種類がある。な
お、図中35は燃料取替フロア、36は走行台車23を走行さ
せるための走行レール，37は横行台車24を走行させるた
めのレール、38は原子炉圧力容器１内の他の機器の取扱
装置を示す。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
燃料取替機によるインターナルポンプ取替作業は、原子
炉圧力容器１内に炉水を満した中で行なうため、燃料取
替機の動作状況を監視しながら行う。しかしながら、イ
ンターナルポンプは、原子炉圧力容器１の内周壁とシュ
ラウド２の外周壁とにより環状に形成されたダウンカマ
５の底部に配置されているポンプノズル14に取付けられ
ているため、燃料取替機の走行台車23の走行運転と横行
台車24の横行運転とによる円軌道運転が必要となり、運
転には高度の技術が要求されると共に運転軌道逸脱防止
用保護インタロックが複数必要とされた。

【００１４】また、深部で、しかも狭隘部に位置するイ
ンターナルポンプ４のポンプ部11であるため、燃料取替
機上には監視員を多数配置し、複数の水中ＴＶカメラ39
を吊り下げて、つかみ具29の位置や動作状況およびイン
ターナルポンプ４のポンプ部11の搬出経路を監視しなが
ら取替作業を行なわなければならなかった。このため監
視員の被曝増大を招くという問題があった。

【００１５】本発明は、以上のような事情に鑑みてなさ
れたもので、複雑な円軌道逸脱防止用インターロックが
不要となり、また、燃料取替機上に監視員を多数配置す
る必要もなく、インターナルポンプのポンプ部の取替作
業が遠隔操作で安全に行うことのできる燃料取替機を提
供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、原子力圧力容
器の上方に同容器を跨いで走行可能に設けられた走行台
車と、この走行台車上を横行可能に設けられた横行台車
と、この横行台車に取付けられ、原子炉圧力容器の内部
に吊り降ろされて燃料棒の取替えをする燃料取替マスト
およびインターナルポンプのポンプ部の取替えをするイ
ンターナルポンプ取替装置を備えた燃料取替機におい
て、インターナルポンプ取替装置は、走行台車の下部に
垂直軸回りに旋回可能に取付けられ、かつ長手方向に伸
縮可能とした旋回アームと、この旋回アームに取付けら
れたホイスト，ホースリールおよびケーブルリールと、
ホイストに巻取り，巻戻しされ、旋回アームの先端に取
付けられた第１の滑車を介して原子炉圧力容器の内部に
吊り降ろされるワイヤロープに支持されるつかみ具と、
ホースリールに巻取り，巻戻しされ、第１の滑車を介し
てつかみ具に接続されるエアーホースと、ケーブルリー
ルに巻取り，巻戻しされ、旋回アームの先端に取付けた
第２の滑車を介してつかみ具に接続される動作監視信号
伝達ケーブルと、ポンプ部やつかみ具の動作等を映像を
介して遠方から監視できる監視装置とから構成したもの
である。

【００１７】

【作用】インターナルポンプのポンプ部の取替経路であ
る円軌道経路運転は、走行台車下部に設けた旋回アーム
を旋回駆動させればよく、さらに旋回アームを伸縮させ
ることにより、取替経路上の軌道調整およびポンプ部へ
の位置調整が容易に行える。このため、走行台車の運転
と横行台車の運転による複雑な円軌道制御や軌道逸脱防
止用インターロックが不要になり、簡単な運転制御でイ
ンターナルポンプのポンプ部の取替えを行うことができ
る。また、インターナルポンプのポンプ部やつかみ具の
動作、搬出入経路等を遠隔操作室で監視できるので、監
視員を多数燃料取扱機に配置する必要がなく、被曝低減
を図ることができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は、本発明の一実施例の構成を示す斜視
図、図２は、本発明の一実施例の構成を示す側面図であ
る。図１および図２に示すように燃料取替機は、原子炉
圧力容器１の上方に同容器を跨いで走行レール36上を走
行可能に設けられた走行台車23と、この走行台車23上に
横行可能に設けられた横行台車24と、この横行台車24に
取付けられ、原子炉圧力容器１内に吊り降されて燃料棒
の取替えをする燃料取替マスト25と、走行台車23に取付
けられ、インターナルポンプ４のポンプ部11の取替えを
するインターナルポンプ取替装置40と、走行台車23に取
付けられ、インターナルポンプ取替装置40によるポンプ
部11の取替作業を監視する水中監視用ＴＶカメラ装置41
とから構成されている。なお、図２の符号39は炉心スプ
レイ配管を示す。

【００１９】しかして、上記したインターナルポンプ取
替装置40は、図３および図４に示すように走行台車23の
ほぼ中心位置に支持された旋回ベアリング42と、この旋
回ベアリング42の下端に旋回可能に取付けられ、かつ伸
縮可能とした旋回アーム43と、この旋回アーム43を垂直
軸回りに旋回させる旋回駆動機構44と、旋回アーム43を
伸縮させるアーム伸縮機構45と、旋回アーム43の先端に
取付けられた滑車装置46と、旋回アーム43に取付けられ
たホイスト26，ホースリール31およびケーブルリール33
と、ホイスト26に巻取り，巻戻しされるワイヤロープ28
と、ホースリール31に巻取り，巻戻しされるエアーホー
ス30と、ケーブルリール33に巻取り，巻戻しされる動作
確認用ケーブル32と、ワイヤロープ28に支持されるつか
み具29とから構成され、ホイスト26に巻き取られるワイ
ヤロープ28が原子炉圧力容器１内に吊り降され、その先
端に取付けられているつかみ具29により、インターナル
ポンプ４のポンプ部11の取替作業を行うようになってい
る。

【００２０】ここで、上記したインターナルポンプ取替
装置40を構成する上記各装置または機構は、次のように
構成されている。すなわち、旋回アーム43は、旋回ベア
リング42の下端に取付けられ、中空状としたアーム本体
47と、このアーム本体47の先端側に摺動案内され、アー
ム伸縮機構45を介して進退するアーム48で構成されてい
る。

【００２１】旋回駆動機構44は、走行台車23に取付けら
れた駆動モータ49と、この駆動モータ49の回転軸に取付
けられた小歯車50と、この小歯車50と噛み合い、アーム
本体47の回転中心を中心とするように取付けられた大歯
車51で構成されている。

【００２２】アーム伸縮機構45は、アーム本体47の中空
部に取付けられた駆動モータ52と、この駆動モータ52で
駆動されて軸方向に進退し、アーム48に連結されるボー
ルネジ53で構成されている。

【００２３】滑走装置46は、アーム48に軸54を介して回
動可能に取付けられ、下部をロードセル55を介してアー
ム48に当接するフレーム56と、このフレーム56に滑車軸
57を介して回転可能に取付けられた滑車58，58で構成さ
れている。この滑車58は、中間で仕切られており、一方
の滑車58には、ホイスト26に巻取り，巻戻しされるワイ
ヤロープ28とケーブルリール33に巻取り，巻戻しされる
つかみ具29の動作確認用ケーブル32が掛けられ、他方の
滑車58には、ホイスト26に巻取り，巻戻しされるワイヤ
ロープ28とホースリール31に巻取り，巻戻しされるエア
ーホース30が掛けられる。なお、ロードセル55は、旋回
アーム43の先端に加えられる荷重を検出するために設け
られている。

【００２４】また、上記した水中監視用ＴＶカメラ装置
41は、旋回アーム43のアーム本体47に取付けられたＴＶ
カメラ昇降装置60と、アーム48に滑車軸61を介して回転
自在に取付けられた滑車62と、ＴＶカメラ昇降装置60に
巻取り，巻戻しされ、中間部を滑車62に掛けられ、原子
炉圧力容器１内に吊り降ろされるケーブル63と、このケ
ーブル63の先端に取付けられるズームレンズ付きＴＶカ
メラ64および照明装置65で構成されている。このＴＶカ
メラ昇降装置60は、旋回アーム43のアーム本体47に取付
けられた巻上げドラム66と、この巻上ドラム66の駆動モ
ータ67で構成される。なお、ケーブル63は、旋回アーム
43の両側に配置されてそれぞれ滑車62，62に掛けられ、
ズームレンズ付きＴＶカメラ64と照明装置65がつかみ具
29の両側に配置されるようになっている。

【００２５】一方、上記した走行台車23が設置された燃
料取替フロア34には、図１に示すように走行台車34，横
行台車24およびインターナルポンプ取替装置40の動作状
況を監視するためのＴＶカメラ68が複数台設置されてい
る。これらのＴＶカメラ68で撮影された映像は、上記し
た水中監視用ＴＶカメラ64で撮影された映像と同様に遠
隔操作室69に設置されたモニタテレビ70に表示されるよ
うになっている。なお、図１の符号71は遠隔操作室69に
設置された操作盤である。

【００２６】以上のように構成された燃料取替機におい
て、インターナルポンプ４のポンプ部11の取替作業は、
原子炉圧力容器１の内周面とシュラウド２の外周面とで
形成されたダウンカマ５の狭隘な環状空間を円軌道搬出
入経路とする取替経路となるため、図５に示すように走
行台車23に取付けたインターナルポンプ取替装置40の旋
回アーム43の旋回動作により円軌道運転をする。

【００２７】また、上記したように狭隘な環状空間を搬
出入経路とすることと、ダウンカマ５の底部に収容され
たインターナルポンプ４のポンプ部11の取替作業である
ため、走行台車23にインターナルポンプ取替装置40を介
して取付けた水中監視用ＴＶカメラ装置41のケーブル63
を介しズームレンズ付ＴＶカメラ64を水中に降し、この
ズーム付きＴＶカメラ64で撮影した映像を遠隔操作室69
に設置されたモニタテレビ70で表示する。

【００２８】このように走行台車23にインターナルポン
プ取替装置40と、水中監視用ＴＶカメラ装置41を取付け
ると共に、遠隔操作室69には水中監視用ＴＶカメラ装置
41によって撮影された映像を表示するモニタテレビ70を
設置することと、インターナルポンプ取替装置40が旋回
動作することにより円軌道運転が可能となり、複雑な円
軌道制御や、それに伴うインターロック機能が不要とな
り、簡単で安全確実な運転制御ができる。

【００２９】一方、水中監視用ＴＶカメラ装置41によ
り、つかみ具29の位置や動作状況を遠隔操作室69のモニ
タテレビ70で監視しながらインターナルポンプ４のポン
プ部11の取替作業が行なえるため、燃料取替機上に監視
員を配置する必要がなくなり、被曝低減を図ることがで
きる。

【００３０】また、本実施例では水中監視用ＴＶカメラ
装置41をインターナルポンプ取替装置40から吊り降され
るつかみ具29の両側にそれぞれ吊り降すことができるた
め、炉内構造物等の干渉を避けたり、監視の死角をなく
することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、原
子炉圧力容器の上方に同容器を跨いで走行可能とした走
行台車上に横行可能とした横行台を設け、横行台車には
燃料取替マストを取付け、走行台車の下部に垂直軸回り
に旋回可能にインターナルポンプ取替装置を取付け、こ
のインターナルポンプ取替装置を構成する旋回アームの
先端に取付けた滑車を介して原子炉圧力容器の内部にワ
イヤロープを吊り降ろし、このワイヤロープの端部でイ
ンターナルポンプのポンプ部を取替えるつかみ具を支持
するようにし、また、このつかみ具の動作を映像を介し
て遠方から監視できる監視装置を設けているので、イン
ターナルポンプのポンプ部の取替搬出入経路である円軌
道運転を容易に行うことができ、燃料取替機に複雑な円
軌道制御設備を設置する必要がなく、また、これに付随
する監視用インターロックも不要となり、さらに、遠隔
操作が可能になって燃料取替機上の監視員が不要とな
り、安全を向上すると共に確実にインターナルポンプの
ポンプ部を取替えられる燃料取替機を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す斜視図。

【図２】本発明の一実施例の構成を示す側面図。

【図３】本発明の一実施例の要部を示す側面図。

【図４】図３のＡ−Ａ線に沿った平面図。

【図５】本発明の一実施例の作用を示す説明図。

【図６】本発明の関連するインターナルポンプを備えた
原子炉を示す断面図。

【図７】図６のＢ−Ｂ−Ｂ−Ｂ−Ｂ−Ｂ線に沿った断面
図。

【図８】本発明に関連するインターナルポンプの断面
図。

【図９】従来のインターナルポンプ取替装置を備えた燃
料取替機の構成を示す斜視図。

【図１０】図９に示す燃料取替機の平面図。

【符号の説明】

１…原子炉圧力容器、２…シュラウド、３…炉心、４…
インターナルポンプ、５…ダウンカマ、９…ディフュー
ザ、10…インペラ、11…ポンプ部、16…モータ、20…
軸、23…走行台車、24…横行台車、25…燃料取替マス
ト、26…ホイスト、28…ワイヤロープ、29…つかみ具、
30…エアーホース、31…ホースリール、34…操作盤、40
…インターナルポンプ取替装置、41…水中監視ＴＶカメ
ラ装置、43…旋回アーム、44…旋回駆動機構、45…アー
ム伸縮機構、58，62…滑車、60…ＴＶカメラ昇降装置、
64…ズームレンズ付きＴＶカメラ、65…照明装置、68…
ＴＶカメラ、69…遠隔操作室、70…モニタテレビ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子力圧力容器の上方に同容器を跨いで
   走行可能に設けられた走行台車と、この走行台車上を横
   行可能に設けられた横行台車と、この横行台車に取付け
   られ、前記原子炉圧力容器の内部に吊り降ろされて燃料
   棒の取替えをする燃料取替マストおよびインターナルポ
   ンプのポンプ部の取替えをするインターナルポンプ取替
   装置を備えた燃料取替機において、前記インターナルポ
   ンプ取替装置は、前記走行台車の下部に垂直軸回りに旋
   回可能に取付けられ、かつ長手方向に伸縮可能とした旋
   回アームと、この旋回アームに取付けられたホイスト，
   ホースリールおよびケーブルリールと、前記ホイストに
   巻取り，巻戻しされ、前記旋回アームの先端に取付けら
   れた第１の滑車を介して前記原子炉圧力容器の内部に吊
   り降ろされるワイヤーロープに支持されるつかみ具と、
   前記ホースリールに巻取り，巻戻しされ、前記第１の滑
   車を介して前記つかみ具に接続されるエアーホースと、
   前記ケーブルリールに巻取り，巻戻しされ、前記旋回ア
   ームの先端に取付けた第２の滑車を介して前記つかみ具
   に接続される動作監視信号伝達ケーブルと、前記ポンプ
   部や前記つかみ具の動作等を映像を介して遠方から監視
   できる監視装置とから構成したことを特徴とする燃料取
   替機。