JPH0641990B2 - 原子炉の燃料出入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えばナトリウム冷却形高速増殖炉を実施
対象としたセル内燃料移送方式の燃料出入装置に関す
る。

〔従来の技術〕

前記した高速増殖炉の実用化，大型化に伴って要求され
る燃料取扱いの迅速化に対応させる燃料取扱設備での燃
料移送方式として、不活性ガス雰囲気の燃料取扱セル内
にインセルクレーンと呼ばれる燃料移送機を配し、炉心
より取出した使用済燃料をセル内の不活性ガス雰囲気中
で直接ガス冷却しながら移送するインセル移送方式が提
案されている。

次に上記インセル移送方式による従来の燃料取扱設備の
概要を第６図により説明する。図において、１は一次冷
却材である液体金属ナトリウムとともに炉心２を収容し
た原子炉容器であり、炉容器１には燃料交換機３，炉内
燃料貯蔵ラック４を装備している。一方、５は炉外側に
構築してその内部を不活性ガス雰囲気とした燃料取扱セ
ルであり、その床面側には炉容器１に近い側から順に燃
料中継槽６，破損燃料貯蔵ラック７，新燃料搬入用の地
下走行台車装置８，燃料洗浄装置９，水中燃料貯蔵槽1
0，キヤスク台車装置11等の各種燃料取扱設備が設置さ
れており、かつセル５内には原子炉容器１と燃料中継槽
６との間にまたがってスイング式の燃料出入機12、およ
び床面側の各種燃料取扱設備の上方を走行するセル内燃
料移送機13，14が配備されている。なお15はセル外の天
井クレーン、16は燃料を収容したキヤスクを輸送するト
レーラである。

かかる燃料取扱設備で、燃料交換機３により炉心２から
取出した使用済燃料は昇降／スイング式燃料出入機12の
受け渡し操作で一旦燃料中継槽６に移され、ここからセ
ル内燃料移送機13，14により洗浄装置９を経て水中燃料
貯蔵槽10へ搬入され、ここで一定期間冷却した後にキヤ
スクへ移し替え、さらにトレーラ16に搭載して燃料再処
理施設へ搬出される。一方、新燃料は地下走行台車８か
らセル内燃料移送機13，燃料中継槽６，昇降／スイング
式燃料出入機12を経て炉容器１内に搬入され、ここから
燃料交換機３に受け渡して炉心２に装荷される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで従来における燃料取扱設備では、上記説明のよ
うに炉内の燃料交換機３とセル内燃料移送機13との間で
燃料の受け渡しを行うには、セル５内に昇降／スイング
式燃料出入機12の他に燃料中継槽６を必要とする。また
燃料出入機12は燃料を収容した燃料バケットを昇降する
機能に加えて、燃料バケットをスイング式に移動させる
機能が必要であってその構造が複雑，かつ大型となる。
さらに原子炉容器１とセル内燃料移送機13との間の燃料
バケット移送経路が長いことから高レベルの崩壊熱を保
有する使用済燃料をセル内燃料移送機へ受け渡すまでの
移送過程で、特に使用済燃料を燃料バケット内でナトリ
ウムに浸した状態で除熱を行いながら移送を行う必要が
ある等、燃料受け渡しの移送管理が厄介となる難点があ
る。

この発明の目的は、単純な昇降機能を持った燃料バケッ
ト昇降機とセル内燃料移送機との組合せで炉内側の燃料
交換機との間で燃料の受け渡しを行うように構成するこ
とにより、従来設備における燃料出入機のスイング機
能，およびセル内での燃料中継槽が省略できるようにし
た燃料出入装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、この発明によれば、ハン
ドリングアーム付きの燃料バケットと、該燃料バケット
のハンドリングアームにグリッパを結合させ、セル内に
通じる炉容器頂部の燃料出入口を通じてセル側からグリ
ッパを昇降操作する燃料バケット昇降機と、該燃料バケ
ット昇降機のグリッパ昇降経路に対応して炉内側に垂直
敷設したハンドリングアームのガイドレールと、該ハン
ドリングアームのガイドレールに並置して燃料交換機と
の間の燃料受け渡し位置とセル内燃料移送機との間の燃
料受け渡し位置とにまたがって炉内に屈曲敷設したバケ
ット本体のガイドレールとを具備して構成するものとす
る。

〔作用〕

上記の構成により、燃料バケット昇降機のグリッパと燃
料バケットのハンドリングアームとを結合した状態で昇
降操作すると、ハンドリングアームはグリッパと結合し
たままハンドリングアームのガイドレールに沿って垂直
に昇降移動するのに対し、燃料を収容したバケット本体
は別なバケット本体専用のガイドレールに沿って追随移
動するようになる。したがってハンドリングアームのガ
イドレールに沿って昇降移動する燃料バケット昇降機の
グリッパとの干渉を避けつつ、かつ燃料バケットを炉外
まで引き出すことなく、燃料バケット本体とセル内燃料
移送機との間で使用済燃料，新燃料の受け渡しを直接行
うことができるようになる。

〔実施例〕

第１図ないし第５図はこの発明の実施例による燃料出入
装置を示すものであり、第６図と同一部分には同り符号
が付してある。すなわち第１図において、原子炉容器１
の頂部に装備した遮蔽プラグ1aにはドアバルブ付きの燃
料出入口1bが開口しており、該燃料出入口1bをセル領域
内に含めて燃料取扱セル５が炉容器の上方にせり出して
構築されている。なお原子炉容器１内におけるナトリウ
ム液面をNaで示す。またセル５の中を走行レールに沿っ
て矢印Ａ方向に走行するセル内燃料移送機13は、燃料収
容管13a、該管を通じて昇降操作される燃料グリッパ13
b，グリッパ13の吊り下げテープ13c，およびグリッパ昇
降駆動部13dを備えている。一方、セル内の終端部には
前記燃料出入口1bの真上に位置して燃料バケット昇降機
17が装備されている。このバケット昇降機17はグリッパ
17a，グリッパの吊り下げテープ17b，およびグリッパの
昇降駆動部17cから成り、グリッパ17aが符号18で示す燃
料バケットを把持して昇降操作する。なお燃料バケット
18の詳細構造に付いては後述する。さらに前記燃料出入
口1bに通じて炉内側には燃料バケット18の昇降移動経路
に沿って符号19で示すバケット本体の昇降ガイドレール
と、該レール19に並置する燃料バケット18のハンドリン
グアーム昇降ガイドレール20との２本のガイドレールが
敷設されている。

ここで前記燃料バケット18の詳細構造は第３図，第４図
に示すごとくであり、使用済燃料，新燃料の２本の燃料
21を個別に収容するバケット本体22と、該バケット本体
22に一端を連結した二関節形の揺動式ハンドリングアー
ム23とから成り、かつバケット本体22，およびハンドリ
ングアーム23にはそれぞれガイドローラ24，25が装着さ
れている。なお26は先記グリッパ17aと係合し合うハン
ドリングピンである。またバケット本体22にはその長手
方向の複数箇所ににナトリウム排出口22aが開口してい
る。一方、燃料バケットのハンドリングアーム23を把持
する燃料バケット昇降機17のグリッパ17aの構造は、第
５図に示すようにグリッパ本体の内部にテープ17bに接
続されたテープドラム17d，および該ドラムに連結して
揺動操作される爪17eを内蔵しており、第１図に示した
グリッパ昇降駆動部17cの駆動によるテープ17bの巻取
り，繰り出し操作で爪17eの開閉，および矢印Ｂ方向へ
のグリッパ昇降が行われる。

さらに先記したガイドレール19，20は次記のような相対
的位置関係で炉内に敷設されている。まずハンドリング
アームの昇降ガイドレール20は燃料バケット昇降機17の
グリッパ昇降経路に沿って垂直に敷設されており、この
ガイドレール20に沿ってハンドリングアーム23のガイド
ローラ25を案内する。一方、バケット本体の昇降ガイド
レール19は、燃料交換機３との間で行う炉内側での燃料
受け渡し位置（第１図）とセル内燃料移送機13の走行経
路終端位置に対応した燃料受け渡し位置（第２図）との
間にまたがり、前記ハンドリングアームのガイドレール
20と互いに干渉し合わないように屈曲して敷設されてお
り、このガイドレール20に沿って矢印Ｃ方向にバケット
本体22のガイドローラ25を案内する。なお、ガイドレー
ル19はその上部中間地点が分岐レール19aを介してガイ
ドレール20と合流するように接続されている。

次に上記構成による使用済燃料，新燃料の受け渡し操作
を第１図，および第２図に付いて説明する。まず燃料交
換時には燃料バケット18が第１図の位置に待機してお
り、ここで燃料交換機３の操作で炉心２より取出した使
用済燃料を燃料バケット18に挿入する。続いて燃料バケ
ット昇降機17を操作してグリッパ17aを燃料出入口1bを
通じて吊り降ろし、さらに第５図に示した爪17eを開閉
操作して燃料バケット18のハンドリングアーム23のハン
ドリングピン26（第４図）を把持した後に、前記グリッ
パ17aを上昇操作する。この吊り上げ操作により、燃料
バケット18のハンドリングアーム23はガイドレール20に
沿って上昇するのに対し、ハンドリングアーム23に連結
されたバケット本体22はガイドレール19に沿って第２図
に示す位置へ上昇ガイドされ、燃料バケット18の頭部が
炉内のナトリウム液面より上方に出た位置で一旦停止さ
せる。

一方、セル内燃料移送機13を走行経路の終端位置に移動
し、ここから燃料移送機13の燃料グリッパ13bを繰り出
し操作して燃料バケット18に収容されている使用済燃料
21を炉内カバーガス雰囲気中で把持し、さらに上方へ引
上げて移送機の燃料収容管13a内に収容する。なおこの
燃料取出し過程ではガイドレール19にガイドされたバケ
ット本体22とガイドレール20にガイされたハンドリング
アーム23とは重なり合うことがなく、したがって燃料バ
ケット昇降機17のグリッパ17aとの干渉無しにセル内燃
料移送機13の燃料グリッパ13bを操作して燃料21を取扱
うことができる。また燃料21を燃料移送機13の燃料収容
管13aに収容した後は、収容管13a内でガス冷却を行いな
がらセル内燃料移送機13を走行させ、セル内の床面側に
配備されている燃料洗浄設備へ受け渡しされる。

また新燃料の受け渡し操作に付いては、前記した使用済
燃料の受け渡し操作と逆な手順で第２図の位置に待機し
ている燃料バケット18へ受け渡し、さらに燃料バケット
18を炉内で吊り降ろした後、燃料交換機３の操作で燃料
バケット18より新燃料を引出して炉心２へ装荷される。
なお第４図で述べたように燃料バケット18のバケット本
体21が使用済燃料と新燃料との２本の燃料を別々に収容
できる構造であれば、先にセル内燃料移送機13から燃料
バケット18に新燃料を受け渡して置き、第１図に示す燃
料バケット18の炉内下降位置で燃料交換機３の操作によ
り炉心２との間で使用済燃料，および新燃料の受け渡し
を行うことができる。

なお第３図で述べたようにガイドレール19の上部をガイ
ドレール20に合流接続させて置くことにより、燃料バケ
ット18の保守点検等で炉外へ引き出す際には、燃料バケ
ット昇降機17の操作で燃料バケット18を炉外へ引き上げ
ることが可能となる。またこの場合にはバケット本体22
にナトリウム排出穴22aが開口しているので、燃料バケ
ット18の引き上げ過程でナトリウムを容易に炉内へ排出
できる。

〔発明の効果〕

以上述べたようにこの発明によれば、ハンドリングアー
ム付きの燃料バケットと、該燃料バケットのハンドリン
グアームにグリッパを結合させ、セル内に通じる炉容器
頂部の燃料出入口を通じてセル側からグリッパを昇降操
作する燃料バケット昇降機と、該燃料バケット昇降機の
グリッパ昇降経路に対応して炉内側に垂直敷設したハン
ドリングアームのガイドレールと、該ハンドリングアー
ムのガイドレールに並置して燃料交換機との間の燃料受
け渡し位置とセル内燃料移送機との間の燃料受け渡し位
置とにまたがって炉内に屈曲敷設したバケット本体のガ
イドレールとを具備して構成したことにより、燃料バケ
ット昇降機とセル内燃料移送機との組合せのみで燃料の
出し入れ，並びにセル内燃料移送機側の燃料グリッパを
炉内でナトリウムに浸すことなくセル内燃料移送機との
間での燃料受け渡しを直接行うことができ、これにより
従来装置におけるスイング式燃料出入機，およびセル内
の燃料中継槽等を省略して設備を簡略化し、併せて燃料
取扱操作性の改善，作業時間の短縮化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明実施例による燃料出入装置
を示すものであり、第１図，第２図はそれぞれ炉内での
燃料受け渡し状態，セル内燃料移送機との間の燃料受け
渡し状態を示す燃料出入装置全体の構成配置図、第３図
は第１図における燃料バケットおよびその周辺機構の詳
細構造図、第４図は第３図における燃料バケットの上面
図、第５図は燃料バケット昇降機のグリッパの構造断面
図、第６図は従来のインセル移送方式による燃料取扱設
備の概要図である。各図において、 １：原子炉容器、1b：燃料出入口、２：炉心、３：燃料
交換機、５：燃料取扱セル、１３：セル内燃料移送機、
17：燃料バケット昇降機、17a：グリッパ、18：燃料バ
ケット、19：バケット本体のガイドレール、19a：分岐
レール、20：ハンドリングアームのガイドレール、21：
燃料、22：燃料バケットのバケット本体、23：燃料バケ
ットのハンドリングアーム。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炉外側の燃料取扱セルの中を走行するセル
   内燃料移送機と炉内側に据付けた燃料交換機との間で燃
   料の受け渡しを行う原子炉の燃料出入装置であって、ハ
   ンドリングアーム付きの燃料バケットと、該燃料バケッ
   トのハンドリングアームにグリッパを結合させ、セル内
   に通じる炉容器頂部の燃料出入口を通じてセル側からグ
   リッパを昇降操作する燃料バケット昇降機と、該燃料バ
   ケット昇降機のグリッパ昇降経路に対応して炉内側に垂
   直敷設したハンドリングアームのガイドレールと、該ハ
   ンドリングアームのガイドレールに並置して燃料交換機
   との間の燃料受け渡し位置とセル内燃料移送機との間の
   燃料受け渡し位置とにまたがって炉内に屈曲敷設したバ
   ケット本体のガイドレールとを具備して構成したことを
   特徴とする原子炉の燃料出入装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の燃料出入装置
   において、バケット本体のガイドレールの上部が分岐レ
   ールを介してハンドリングアーム用ガイドレールに合流
   接続されていることを特徴とする原子炉の燃料出入装
   置。