JPH0562715B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 開示技術は、原子力発電プラント等の原子炉へ
の燃料搬出入を行う技術分野に益する。

＜従来の技術＞ 周知の如く、原子力発電プラントに用いられて
いる高速増殖炉等の原子炉に於いては原子炉容器
内部に設けられている炉心での燃焼が経時的に有
限であるため、所定時間の燃焼後、再処理等のた
めに燃料をプラント外へ搬出し、新燃料を受け入
れる経路を有するが、燃料交換時の中継場所とし
て、又、使用済燃料を一定期間貯蔵して崩壊熱を
減衰させる場所として原子炉容器に併設して炉外
燃料貯蔵槽を設け、原子炉容器と炉外燃料貯蔵槽
との間に燃料搬出入を行つてこれに対処するよう
にしている。

そして、炉外燃料貯蔵槽は核燃料の取扱い処理
のために、複雑な構造を有し、したがつて、炉外
燃料貯蔵槽と原子炉容器との間に介設する燃料搬
出入設備も複雑な構造が付与されている。

而して、一般に設けられている燃料搬出入設備
は、第２，３図に示す様な構造をとつており、原
子力発電プラント等の所定の部位に設けられた原
子炉容器１の内部には液体金属ナトリウム等の冷
却材２に浸漬状態にされた炉心３が設けられ、遮
蔽プラグ４、回転プラグ５により内外が遮断され
て燃料交換機６が内部に挿通され、炉心３に対す
る炉心核燃料や制御棒等の炉心構成要素（以下燃
料と略称）を炉心３の所定番地に対して引き抜
き、挿入を行うようにされており、一方、原子炉
容器１に対し格納容器隔壁７を介して所定距離離
隔し炉外燃料貯蔵槽８が設けられ、原子炉容器と
同様に遮蔽プラグ４、回転プラグ５によりシール
された内部には同じく液体金属ナトリウム等の冷
却材２に対し浸漬状態にされた燃料貯蔵ラツク９
が設けられて燃料貯蔵ラツク９の燃料に対し燃料
取扱機１０が昇降自在にされて燃料の取り扱いを
行うようにされている。

そして、原子炉容器１の炉心３の燃焼後の再処
理に際しては、炉心３と炉外燃料貯蔵槽８の燃料
貯蔵ラツク９との間に燃料搬出入が行われるが、
その際、外部に対する放射能漏れを防止しながら
行わねばならず、これに対処するに第２図に示す
様な移送セル構造と、第３図に示す様なＡフレー
ム構造とがあり、移送セル構造では格納容器隔壁
７と原子炉容器１と炉外燃料貯蔵槽８との間に移
送セル１１を設け、移送セル１１から原子炉容器
１内の炉心３と炉外燃料貯蔵槽８内の燃料貯蔵ラ
ツク９に対して燃料搬出入通路としての傾斜シユ
ート１２，１２′を接続連通させ、移送セル１１
内には燃料搬出入装置としてのキヤリツジ１３を
設け、そのスイングシユート１４を介し炉心３と
燃料貯蔵ラツク９への燃料搬出入を燃料交換機
６、燃料取扱機１０により行つていた。

又、第３図に示すＡフレーム構造においては格
納容器隔壁７と原子炉容器１と炉外燃料貯蔵槽８
との間にＡ型のセル１１′を設けてその内部のス
イングシユート１４′により炉心３と燃料貯蔵ラ
ツク９との間の燃料搬出入を燃料交換機６、及
び、燃料取扱機１０を介して行うようにされてい
る。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 而して、該種従来構造の燃料搬出入設備では移
送セル構造タイプ、Ａフレーム構造タイプのいづ
れにしてもセル１１，１１′内部のガス置換設備
が必要であり、設計によつては雰囲気調節設備も
設けねばならず、燃料搬出入に伴う滴下液体金属
ナトリウムの冷却材２に対する処理対策も必要で
あり、外部に対する遮蔽シール構造もとらねばな
らず、これらのために構造全体が大型となり、そ
れだけ製造時の工数が増え、設備的にもコスト高
になる不利点があり、管理やメンテナンスが煩瑣
となる難点があつた。

又、燃料搬出入時には燃料がセル内のガス中に
露出したような場合には、燃料の崩壊熱に対する
対策も不可欠となり、更に構造が複雑になる不具
合があつた。

そして、第２図に示す様な移送セルタイプでは
キヤリツジ１３が稼動部分を多く有するため、よ
り構造が複雑になることにより、保守点検整備等
の作業が必要であり、放射性を有する燃料の取扱
い上これらの作業が難しいという不都合さもあつ
た。

而して、近時エネルギー問題のクローズアツプ
と共に原子力発電等の実用化が急務とされ、実用
炉規模の高速増殖炉の実現のためには建設費等の
コストダウンが必須となつてきており、原子炉容
器は勿論のこと、原子炉燃料の搬出入設備におい
ても出来るだけ付帯設備等をコンパクト化するこ
とが求められ、そのうえ、稼動の信頼性の向上等
も不可欠にされるようになつており、上述第２，
３図に示す様な在来態様の燃料搬出入設備ではこ
れらの要望に充分に応えきれないという欠点があ
つた。

この出願の発明の目的は上述従来技術に基づく
原子力発電プラントの高速増殖炉等に設けられて
いる原子炉容器と炉外燃料貯蔵槽との間に設けら
れ、燃料移送に供せられ前述要望に応え、而も、
低コストで管理がし易く、原子炉本体の機能を何
等阻害することがない優れた燃料搬出入設備構造
を提供せんとするものである。

＜問題点を解決するための手段・作用＞ 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とす
るこの出願の発明の構成は、前述問題点を解決す
るために原子力発電プラントの高速増殖炉等の原
子炉容器に対し、格納容器隔壁を介し離隔されて
設けられた炉外燃料貯蔵槽の燃料貯蔵容器から設
定角度下り勾配の燃料搬出入通路がバルブや栓を
介し開放遮断自在にされて設けられ、燃料貯蔵容
器内の燃料貯蔵ラツクと原子炉容器内の炉心は液
体金属ナトリウム等の冷却材により浸漬状態にさ
れ、原子炉容器と燃料貯蔵容器との間で互いに冷
却材が流れ込むことがないようにするために燃料
搬出入通路内の冷却材は燃料搬出入通路上端で燃
料貯蔵容器内の冷却材と連通せずに途切れるよう
にされ、更に、燃料搬出入通路は熱挙動において
もベローズ等により熱膨脹吸収が行われて搬出入
の機能に支障がないようにされ、炉外燃料貯蔵槽
の燃料貯蔵ラツクと原子炉容器の炉心との間の燃
料搬出入は燃料を格納するバケツトを燃料搬出入
通路に通すことにより一方側から他方側に直接的
に行われ、全体としての構造も簡単となり、崩壊
除去対策が容易となり、滴下流体金属ナトリウム
等の冷却材の処理も不要となり、保守点検整備等
のメンテナンスがし易くバケツト駆動装置におけ
るガス置換設備等もほとんど不要となつて、炉外
燃料貯蔵槽から取り出された燃料はキヤスクカー
により外部に取り出されるようにした技術的手段
を講じたものである。

＜実施例−構成＞ 次に、この出願の発明の１実施例を第１図に基
づいて説明すれば以下の通りである。尚、第２，
３図と同一態様部分は同一符号を用いて説明する
ものとする。

図示実施例は原子力発電プラントの高速増殖炉
の原子炉の態様であり、その原子炉容器１内に冷
却材の液体金属ナトリウム２が所定のレベルまで
収納されて炉心３の燃料の燃焼熱を吸収するよう
にされ、系外に対しては遮蔽プラグ４、回転プラ
グ５によりシールされ、燃料交換機６が内部に挿
通されて該炉心３の図示しない燃料を引き抜き、
もしくは、その後に新燃料を挿入するようにされ
ている。

したがつて、当該実施例の構造は前述第２，３
図に示す在来態様の原子炉容器１の構造と実質的
に変りはないものである。

而して、在来態様同様に該原子炉容器１側に対
し格納容器隔壁７を介し所定距離離隔して設けら
れた炉外燃料貯蔵槽８には、その燃料貯蔵容器１
５内に在来態様同様に燃料貯蔵ラツク９が設けら
れて原子炉容器１内の冷却材２のレベルと同レベ
ルの液体金属ナトリウムの冷却材が収容されて燃
料貯蔵ラツク９を浸漬状態にしている。

そして、該燃料貯蔵ラツク９の図示しない燃
料、即ち、原子炉容器１の炉心３に対する再処理
済みの燃料、及び、該炉心３からの再処理用の燃
料を収納する燃料貯蔵ラツク９に対する燃料取扱
機１０が回転プラグ５を挿通して設けられてい
る。

而して、該燃料貯蔵容器１５からは炉心３に対
して図示する様に燃料搬出入通路の傾斜シユート
１２″が所定傾斜角度にて下り勾配状態で連通し
て渡設されており、その内部には液体金属ナトリ
ウムの冷却材が充填されている。しかしながら、
燃料貯蔵容器１５と原子炉容器１との間で冷却材
が互いに流通しないように、燃料搬出入通路１
２″の上端で両者の冷却材が連通せずに途切れる
ようにしてある。また、燃料搬出入通路１２″の
上部の燃料貯蔵容器１５側には、図示しない燃料
の出入れ時以外は遮断し、出入れ時には開放する
バルブ１６が設けられている。

尚、原子炉容器１の運転時と燃料交換時との温
度差によつて燃料搬出入通路１２″の熱膨脹差を
吸収するために図示しないベローズ等が介設され
ている。

又、該燃料搬出入通路１２″内部には後述する
如く燃料を収納するバケツト１８のスムースな通
過を許容するべく図示はしないがガイドレールが
設けられている。

そして、バケツト１８は図示しない燃料を収納
してその出し入れに供されるようにされており、
炉外燃料貯蔵槽８の燃料貯蔵容器１５の上部にて
前記遮蔽プラグ４上に設けられたバケツト駆動装
置１９により、チエーン、もしくは、ワイヤーロ
ープ、もしくは、金属テープにより吊下され、該
燃料貯蔵ラツク９脇の所定位置、及び、燃料搬出
入通路１２″に対する挿入、引き上げ等の取り扱
いをされるようにされている。

又、該遮蔽プラグ４、回転プラグ５の上部には
キヤスクカー２０が設けられて一定期間冷却後に
燃料取扱機１０によつて引き上げられる燃料貯蔵
ラツク９からの再処理用の燃料を系外に搬出する
ようにされている。

尚、原子炉容器１の燃料交換機６、及び、炉外
燃料貯蔵槽８の燃料貯蔵容器１５の燃料取扱機１
０は遮蔽プラグ４、回転プラグ５との組合せ操作
により燃料の所定番地への挿入、引き抜きを行う
ようにされている。

又、液体金属ナトリウムの冷却材２については
原子炉容器１内では、在来態様同様に炉心３内の
燃料の冷却を行い、又、炉外燃料貯蔵槽８に於い
ては燃料貯蔵容器１５の燃料貯蔵ラツク９内での
燃料の崩壊熱を除去するようにコントロールされ
ている。

そして、燃料搬出入通路１２″の長さ、及び、
傾斜角度はプラント設計により所定に決定され
る。

尚、図示はしていないが、バケツト１８には燃
料搬出入通路１２″の前記ガイドレールに係合し
てその出入れをスムースに行うべくローラーを付
設することも可能である。

又、バケツト駆動装置１９には単に燃料貯蔵ラ
ツク９脇の所定位置にバケツト１８を吊り上げ、
吊り下ろしするためのみならず、燃料搬出入通路
１２″に対するバケツト１８の挿入、引き上げを
行うガイド機構等も適宜に付設することもある。

＜実施例−作用＞ 上述構成において、原子炉容器１の炉心３から
再処理する燃料を引き抜いて再処理済みの燃料を
装荷するプロセスを説明すると、所定の手順によ
つて炉外燃料貯蔵槽８の燃料貯蔵容器１５内の燃
料貯蔵ラツク９内に収納されている再処理済みの
新燃料は燃料取扱機１０により引き抜かれ、回転
プラグ５の操作と組合せられてラツク９脇の所定
位置に吊り下げられているバケツト１８内に挿入
される。

そこで、バケツト１８はバケツト駆動装置１９
により吊り上げられ、前述したガイド機構等によ
り、燃料搬出入通路１２″の入口にその先端を臨
まされ、そこで、バルブ１６を開き、燃料搬出入
通路１２″のガイドレールに対し、バケツト１８
のローラーを係合させ、所定の傾斜姿勢にされた
バケツト１８はバケツト駆動装置１９によりチエ
ーン等を送り出して燃料搬出入通路１２″を傾斜
下降し、その先端のガイド等により垂直状態にさ
れて原子炉容器１の炉心３脇の所定位置に併設セ
ツトされ、そこで、原子炉容器１の上部に設けら
れた燃料交換機６、及び、回転プラグ５との共働
によりバケツト１８内の再処理済みの燃料がバト
ンタツチされて炉心３の所定の番地に挿入され
る。

又、該炉心３からの再処理に供される燃料は上
述プロセスを逆にたどり、炉外燃料貯蔵槽８の燃
料貯蔵容器１５の燃料貯蔵ラツク９内に移送され
る。

そして、再処理される所定期間の冷却の後燃料
は燃料取扱機１０と回転プラグ５との共働により
キヤスクカー２０にバトンタツチされて系外に搬
出されて再処理プロセスに移行されていく。

尚、原子炉容器１内の冷却材と炉外燃料貯蔵容
器１５内の冷却材とは、燃料搬出入通路１２″の
上端で連通せずに途切れるようにされているた
め、両者の冷却材は互いに混ざり合うことがな
い。

又、発熱燃料は冷却材２が入れられているバケ
ツト１８内に収納され、更に冷却材２で満たされ
た燃料搬出入通路１２″内を移送されるため温度
上昇は抑えられる。

この場合、燃料搬出入通路１２″の上部で一時
的にバケツト１８がガス中にさらされるが、在来
態様に比しその時間は短く、したがつて、発熱対
策は容易である。

そして、バケツト１８の移動は冷却材２で濡れ
ている原子炉容器１と燃料貯蔵容器１５と燃料搬
出入通路１２″を通るのみであるため冷却材２が
滴下しても何ら不都合はない。

又、バケツト駆動装置１９については燃料貯蔵
容器１５内部と連通されているために、又、その
容積が小さいためにガス置換設備等は何等必要は
ない。そして、燃料搬出入通路１２″のバルブ１
６は燃料の搬出入時には開放して燃料の搬出入を
許容するが、燃料の搬出入をしない場合、遮断さ
れて両者の連通を阻止し、放射性を有する冷却材
２の流通を避けるようにする。

又、炉外燃料貯蔵槽８と原子炉容器１との間に
稼動装置等が介在されていないために地震等によ
る機能障害時の虞は生じない。

尚、この出願の発明の実施態様は上述実施例に
限るものでないことは勿論であり、例えば、上記
バルブ１６に代えて適宜切換機構等に連係される
栓等を設ける等種々の態様が採用可能である。

＜発明の効果＞ 以上、この出願の発明によれば、基本的に原子
力発電プラント等の高速増殖炉等の原子炉におい
て原子炉容器の炉心で燃焼された燃料の再処理に
際し、又、原子炉容器に併設された炉外燃料貯蔵
槽の燃料貯蔵ラツクからの再処理済み燃料を装荷
するに際し、在来態様と異なり、炉外燃料貯蔵槽
側から原子炉容器側へ設定角度の下り勾配で傾斜
する燃料搬出入通路を介装したことにより、在来
態様の移送セル構造の燃料搬出入設備やＡフレー
ム構造の燃料搬出入設備に比し、その構造が著し
く簡単となつて、燃料搬出入通路に付設されるキ
ヤリツジやスイングシユート等の駆動部分がなく
なり、その点からも構造が簡単となつて、製造が
容易であるのみならず、保守点検整備等の管理も
し易くなつてイニシヤルコストは勿論、ランニン
グコストも安く、経済的合理化した操作やコンパ
クト化が促進され、それだけ、信頼性が向上する
という優れた効果が奏される。

又、実用炉規模の高速増殖炉等の実現に益する
ところが多大である燃料搬出入通路を設けたこと
によりその燃料搬出入通路の距離が短くなり、燃
料交換作業の時間が短縮され、それだけ、原子炉
運転の効率が向上するという効果が奏される。

特に、原子炉容器１内の冷却材と炉外燃料貯蔵
容器１５内の冷却材とは、燃料搬出入通路１２″
の上端で連通せずに途切れるようにされているた
め、両者の冷却材は互いに混ざり合うことがな
い。これによつて、燃料搬出入通路に設けたバル
ブ１６が開いているときに、原子炉側で水−ナト
リウム反応事故が発生した場合でも、汚染された
冷却材の炉外燃料貯蔵容器１５内への流入を阻止
することができ、事故後の復旧が容易となる。さ
らに、原子炉容器１内と燃料貯蔵容器１５内の冷
却材液面が独立しているため、冷却材を充填した
燃料搬出入通路１２″を設けても、燃料貯蔵容器
１５を小型にすることが可能となる。

又、在来態様と異なり、放射性を有する燃料が
曲折コースをたどつて遮蔽プラグ上に上昇しない
ために、遮蔽プラグ上のバケツト駆動装置に対し
ても放射能遮蔽対策がほとんど不要になるという
メリツトもある。

加えて、上述の如く燃料の搬出入距離が短くな
るため、それだけガス中に於ける露出時間が短く
なつて、崩壊熱の除去対策がし易くなるという効
果もある。

更に又、原子炉容器側から炉外燃料貯蔵槽側へ
バケツトが上昇する際に液体金属ナトリウム等の
冷却材が滴下しても常時液体金属ナトリウムに液
漏れ状態にされている範囲内に落下するためその
対策も不要になり、それだけ付帯設備が不要とな
るメリツトがある。

そして、バケツト駆特装置を設けるについても
該バケツト駆動装置のガスは炉外燃料貯蔵槽の燃
料貯蔵容器内に連通しており、そのうえ、容積も
小さいためにガス置換装置も不要となる優れた効
果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの出願の発明の１実施例の全体概略
縦断面図、第２，３図は従来技術に基づく原子炉
の燃料搬出入設備概略断面図である。 ６……燃料交換機、３……炉心、１……原子炉
容器、１０……燃料取扱機、９……燃料貯蔵ラツ
ク、８……炉外燃料貯蔵槽、１５……燃料貯蔵容
器、２……冷却材、１２″……燃料搬出入通路、
１８……バケツト、１９……バケツト駆動装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷却材により浸漬状態とされた炉心を収容し
   該炉心上部に燃料交換機を配設した原子炉容器
   と、冷却材により浸漬状態とされた燃料貯蔵ラツ
   クを収容し該燃料貯蔵ラツク上部に燃料取扱機を
   配設した炉外燃料貯蔵槽との間に設けられる原子
   炉の燃料搬出入設備構造において、該炉外燃料貯
   蔵槽の燃料貯蔵容器と該原子炉容器との間に冷却
   材を充填した燃料搬出入通路が該燃料貯蔵容器側
   から該原子炉容器側に下り傾斜に形成されて渡設
   され、該燃料搬出入通路内の冷却材は燃料搬出入
   通路上端で該燃料貯蔵容器内の冷却材と連通せず
   に途切れており、該燃料搬出入通路には燃料を収
   納するバケツトが出入り自在に配設され、該バケ
   ツトの駆動装置が該燃料貯蔵容器頂部の遮蔽プラ
   グ上に配設されていることを特徴とする原子炉の
   燃料搬出入設備構造。 ２ 上記燃料搬出入通路内には、上記バケツトと
   係合するガイドレールが付設されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の原子炉の燃
   料搬出入設備構造。 ３ 冷却材により浸漬状態とされた炉心を収容し
   該炉心上部に燃料交換機を配設した原子炉容器
   と、冷却材により浸漬状態とされた燃料貯蔵ラツ
   クを収容し該燃料貯蔵ラツク上部に燃料取扱機を
   配設した炉外燃料貯蔵槽との間に設けられる原子
   炉の燃料搬出入設備構造において、該炉外燃料貯
   蔵槽の燃料貯蔵容器と原子炉容器との間に冷却材
   を充填した燃料搬出入通路が該燃料貯蔵容器側か
   ら該原子炉容器側に下り傾斜に形成されて渡設さ
   れ、該燃料搬出入通路内の冷却材は燃料搬出入通
   路上端で該燃料貯蔵容器内の冷却材と連通せずに
   途切れており、該燃料搬出入通路には燃料を収納
   するバケツトが出入り自在に配設され、該バケツ
   トの駆動装置が該燃料貯蔵容器頂部の遮蔽プラグ
   上に配設され、更に該燃料搬出入通路内には該燃
   料貯蔵容器と該原子炉容器との間を隔離自在とす
   る遮断装置が付設されていることを特徴とする原
   子炉の燃料搬出入設備構造。 ４ 上記遮断装置がバルブであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項記載の原子炉の燃料搬出
   入設備構造。 ５ 上記遮断装置が栓体であることを特徴とする
   特許請求の範囲第３項記載の原子炉の燃料搬出入
   設備構造。 ６ 冷却材により浸漬状態とされた炉心を収容し
   該炉心上部に燃料交換機を配設した原子炉容器
   と、冷却材により浸漬状態とされた燃料貯蔵ラツ
   クを収容し該燃料貯蔵ラツク上部に燃料取扱機を
   配設した炉外燃料貯蔵槽との間に設けられる原子
   炉の燃料搬出入設備構造において、該炉外燃料貯
   蔵槽の燃料貯蔵容器と原子炉容器との間に冷却材
   を充填した燃料搬出入通路が該燃料貯蔵容器側か
   ら該原子炉容器側に下り傾斜に形成されて渡設さ
   れ、該燃料搬出入通路内の冷却材は燃料搬出入通
   路上端で該燃料貯蔵容器内の冷却材と連通せずに
   途切れており、該燃料搬出入通路には燃料を収納
   するバケツトが出入り自在に配設され、該バケツ
   トの駆動装置が該燃料貯蔵容器頂部の遮蔽プラグ
   上に配設され、更に該燃料搬出入通路には熱膨脹
   吸収装置が介設されていることを特徴とする原子
   炉の燃料搬出入設備構造。 ７ 上記熱膨脹吸収装置がベローズであることを
   特徴とする特許請求の範囲第６項記載の原子炉の
   燃料搬出入設備構造。