JPH07104094A

JPH07104094A - 燃料集合体用グリッパー

Info

Publication number: JPH07104094A
Application number: JP5248060A
Authority: JP
Inventors: Hideo Odaka; 英男小高; Yasuo Nakamura; 保雄中村; Giichi Kurosawa; 義一黒沢
Original assignee: Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan; Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
Current assignee: Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan; Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
Priority date: 1993-10-04
Filing date: 1993-10-04
Publication date: 1995-04-21

Abstract

(57)【要約】【目的】セル内の気中において、集合体の把持、冷却
及び貯蔵ピット内での出し入れ等の作業を遠隔操作で確
実かつ安全に行う。【構成】燃料集合体用グリッパーは、セル内天井走行
クレーンにより吊り下げ可能で、伸縮機構、把持機構、
及び冷却機構を備える。伸縮機構は、外筒１１と外筒１
１内をボールネジ及びスプライン軸により上下に移動可
能な内筒１２からなる。内筒１２の内部には把持機構が
収納され、冷却ブロワ９１から供給される冷却媒体の流
路も確保される。把持機構は、集合体２０９を確実に掴
むための着脱可能な把持アダプタ３１と、把持アダプタ
の爪３２を開閉する爪駆動機構と、集合体２０９の上部
を検知する上面検知レバー６１と、伸縮機構内部を流れ
てくる冷却媒体を吐出する開口部とを有する。冷却機構
は、セル内雰囲気を強制的に吸引する冷却ブロワ９１を
有し、把持した燃料集合体２０９の冷却に必要な冷却風
量を伸縮機構及び把持機構を介して集合体に送り込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子炉で照射された照
射済燃料集合体を取り扱う装置に係わり、特に該集合体
を気体雰囲気中で確実に把持しかつ冷却するための燃料
集合体用グリッパーに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、原子力発電における原子炉の核
燃料は、例えば図１２に示すような形態の燃料集合体と
して炉心に装荷される。ここでは、高速増殖炉の原型炉
「もんじゅ」の燃料集合体を例にとって説明する。この
燃料集合体は、核燃料を被覆管に封入してなる燃料棒２
０１を６角断面形状のラッパ管２０２内に多数収めた構
造を有している。原子炉で使用される際には、冷却材が
下部のオリフィス孔２０３から流入して内部を貫流し上
方から流出するようになっている。

【０００３】原子炉で使用された（すなわち照射済の）
集合体は、残存する核分裂反応によって常時放射線を放
出しており、またその崩壊熱で絶えず発熱している。こ
のため、人間による直接作業によってこの集合体を取り
扱うのは不可能である。従って、原子炉施設あるいはそ
の関連施設における取り扱いは、放射線の遮蔽及び集合
体の冷却が同時にできるよう、特別の遮蔽施設内に設置
されたプール等の水中で遠隔操作によって行う必要があ
る。例えば、照射済燃料集合体の貯蔵施設においては、
図１３に示すように、プール２０７内に集合体貯蔵ピッ
ト２０８を設け、縦横走行と上下駆動が可能な専用クレ
ーン２１１に専用グリッパ２１２を取り付けた装置によ
って、集合体貯蔵ピット２０８への集合体２０９の出し
入れを行う。この場合には、水中で全ての作業を行うた
め、この取扱い装置には特別の冷却機構が不要となって
いる。

【０００４】一方、集合体の原子炉内における挙動評価
を目的とした照射後試験施設においても、放射性物質を
安全に取り扱うため、厚いコンクリートで全体を覆われ
た部屋（セル）で集合体を取り扱う必要がある。しかし
ながら、このセルの内部には、照射後試験を行うための
各種の試験機が多数設置されており、セル内を水で満た
すことは不可能である。従って、照射済燃料集合体を気
中で取扱う必要がある。

【０００５】また、このような照射後試験施設のセル内
においては、上記した原子炉施設等のプール内で用いる
ような集合体取扱いのための専用装置等の大型機械を設
置することは、照射後試験を進めていく上で障害となり
困難である。このため、一般に照射済燃料集合体を気中
で取り扱う場合には、図１４（Ａ）に示すように、簡易
グリッパー２２１で照射済燃料集合体２０９の上部機構
を掴み、これをセル内に設置してある天井走行クレーン
２１９で移送する。ここで、簡易グリッパー２２１は１
組の爪２２２を備えており、これを開閉することにより
照射済燃料集合体２０９の脱着が可能となっている。こ
れらの作業はすべて、作業者がＭ／Ｓマニピュレータ２
１６を使用し、遠隔操作による手作業で行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この作
業は、作業者の勘や経験に依存する部分が多く、把持の
確認あるいはセル内貯蔵ピット内への集合体の収納確認
等の点で問題が多い。特に貯蔵ピットは、図１５に示す
ような断面形状を有し、照射済燃料集合体２０９はその
上端部が床面（１ＦＬ）から下がった位置になるように
保持される。従って、このような貯蔵ピット２１８に対
し照射済燃料集合体２０９を出し入れする場合に、図１
４に示した簡易グリッパーの爪２２２の開閉をどの状態
で行うべきかを作業者は直接目視確認できず、また、マ
ニピュレータによる遠隔操作も困難である。また、この
ような移送ができる場所は、簡易グリッパーの着脱をセ
ルの外から遠隔で操作できる範囲、すなわちマニピュレ
ータの届く範囲に限られてしまうことになる。

【０００７】そこで、例えばモニタカメラにより確認す
る方法も考えられるが、図１５に示したように、照射済
燃料集合体２０９と貯蔵ピット２１８とのクリアランス
はあまりないことから、モニタカメラの設置は容易でな
い。

【０００８】従来の移送方法では、集合体を冷却するた
めの機構を備えていないため、移送に長時間を要する場
合には集合体の制限温度を超えてしまうこととなり、照
射後試験での挙動評価が不可能となってしまう。これは
次の理由による。

【０００９】すなわち、集合体は、燃料である核燃料物
質の崩壊により発熱しているが、このときの温度は、無
冷却状態で約６００〜７００℃程度となる。原子炉内で
は冷却によりこの熱を取り出しているため、集合体は常
時４００〜５００℃の温度となっている。従って、燃料
照射後試験においてこの挙動評価を行う場合は、集合体
を原子炉で使用されている温度に制限しなければ、その
評価ができなくなる。このときの温度を制限温度として
いる。

【００１０】しかしながら、従来の移送方法では、簡易
グリッパーの脱着及びその確認作業に熟練を要し、作業
時間も長期化するため、照射済燃料集合体を上記した制
限温度内に収めることが困難である。

【００１１】この発明は係る課題を解決するためになさ
れたもので、気中において、集合体の把持、冷却及び貯
蔵ピット内での出し入れ等のすべての作業をマニュピレ
ータを用いない遠隔操作で確実かつ安全に行うことがで
きる燃料集合体用グリッパーを得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る燃料集合体用グリッパーは、(i) クレーン吊り部と一
体に配置される外筒と、(ii)この外筒内に上下移動自在
に設けられ、内部に空気流路を有する内筒と、(iii) こ
の内筒内に冷却用空気を供給するファンと、(iv)前記内
筒の先端部に設けられた燃料集合体把持用の可動把持部
と、(v) この可動把持部に設けられた開口部であって、
前記内筒内の空気流路を通過してくる冷却空気を該可動
把持部により把持された燃料集合体に向けて吹き出すた
めの空気吹出用開口部と、を具備することを特徴とする
ものである。

【００１３】請求項２記載の発明に係る燃料集合体用グ
リッパーは、請求項１において、前記可動把持部が、把
持すべき燃料集合体の種類に応じた位置に空気吹出用開
口部を有する交換可能な把持アダプタからなることを特
徴とするものである。

【００１４】請求項３記載の発明に係る燃料集合体用グ
リッパーは、請求項２において、前記把持アダプタが、
高速増殖炉用の燃料集合体に適合することを特徴とする
ものである。

【００１５】請求項４記載の発明に係る燃料集合体用グ
リッパーは、請求項２において、前記把持アダプタが、
加圧水炉、沸騰水型炉、または新型転換炉用の燃料集合
体に適合することを特徴とするものである。

【００１６】請求項５記載の発明に係る燃料集合体用グ
リッパーは、請求項１において、さらに、前記可動把持
部が燃料集合体を把持したことを該燃料集合体の重量検
知により検出するための荷重検出手段を具備することを
特徴とするものである。

【００１７】

【作用】請求項１記載の発明に係る燃料集合体用グリッ
パーでは、把持した照射済燃料集合体を移送しつつこれ
を冷却することができる。

【００１８】請求項２ないし請求項４記載の発明に係る
燃料集合体用グリッパーでは、燃料集合体の種類に応じ
て把持アダプタの交換が可能となり、最も効率よい冷却
が可能となる。

【００１９】請求項５記載の発明に係る燃料集合体用グ
リッパーでは、荷重検出手段による荷重検知により、よ
り確実な集合体把持が可能となる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００２１】本実施例に係る燃料集合体用グリッパー
は、セル内に設置した天井走行用クレーンにより吊り下
げられる構造を有するとともに、伸縮機構、把持機構、
及び冷却機構を備え、燃料集合体（以下、単に集合体と
いう）を確実に冷却しつつ把持することができるもので
ある。

【００２２】伸縮機構は、固定筒である外筒と、この外
筒内をボールネジ及びスプライン軸により上下に移動可
能な内筒からなり、いかなる場所における集合体にも接
近することができる。内筒の内部には、把持機構の機器
部がコンパクトに収納され、冷却機構のブロワから供給
される冷却媒体を確実に把持機構に導くことができる流
路が確保されている。

【００２３】把持機構は、集合体を確実に掴むことがで
き着脱可能な把持アダプタと、この把持アダプタの爪の
開閉を駆動するための爪駆動機構と、燃料集合体の上部
を正確に検知可能な集合体上面検知機構と、伸縮機構内
部を流れてくる冷却媒体の風路を妨げることなく冷却に
必要な風量を吐出することができる開口部とを有してい
る。

【００２４】冷却機構は、セル内雰囲気を強制的に吸引
するブロワを有し、燃料集合体の冷却に必要な冷却風量
を伸縮機構及び把持機構を介して、把持機構に把持され
た集合体に送り込むためのものである。

【００２５】以上の機構を用いれば、セル内の目視確認
が困難な貯蔵ピット内部に収納された集合体であって
も、伸縮機構により降下量を確認しながら集合体上面検
知機構が作動するまで内筒を降下させ、集合体上面検知
を確認した上で把持機構で集合体の上面を把持すること
により、確実な把持が可能となる。集合体上面検知機構
及び爪開閉機構の作動は、グリッパー本体上部の指示計
又はセル外の操作盤で確認することができる。

【００２６】また、冷却機構により集合体を冷却しつつ
集合体を吊り上げ、移動させることができるため、作業
中に燃料集合体が制限温度以上になるのを防止すること
ができる。

【００２７】これらの動作は全てセル外から遠隔操作で
行われる。作業員は、グリッパー本体が所定の場所にあ
ることを目視で確認するだけでよく、あとは全て操作盤
あるいはグリッパー本体上部の指示計を確認することで
足りる。従って、従来の熟練度を要する作業を一般の作
業者で行うことが可能となる。また、通常、原子炉施設
で用いるような大型の集合体取扱機器等をセル内に設け
る必要がなく、セル全体のコンパクト化を図ることもで
きる。

【００２８】以下図面に基づき本発明の第１の実施例を
詳細に説明する。

【００２９】図１は本発明の一実施例における燃料集合
体用グリッパーを表わしたものである。以下、伸縮機
構、把持機構、及び冷却機構に分けて説明する。

【００３０】伸縮機構伸縮機構は、図２に示すように、グリッパー本体をなす
固定軸としての外筒１１、この外筒１１内を上下移動可
能な内筒１２と、この内筒１２を駆動するための内筒駆
動機構部（駆動モータ，ボールネジ等）から構成され
る。なお、この図２は、図１において省略した伸縮機構
の詳細を示すとともに、その他の機構は省略して表した
ものであり、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）はＸ−Ｘ断面
図、（Ｃ）はＹ−Ｙ断面図である。

【００３１】外筒１１は、支持板２０に固定され、内筒
１２の上下移動時における振れや振動等を防止して安定
した内筒の伸縮運動が得られるよう、いわばガイド的役
割を果たす。そのため外筒内壁には、内筒１２上部の突
起部１３を案内するための案内溝１４及び内筒１２の外
壁を案内するためのガイドローラ１５が各々３カ所ずつ
設けられ、内筒の安定した伸縮運動を確保している。こ
れにより、振れや振動等により集合体とピット内壁が接
触して集合体が損傷する等のトラブルを防止することが
できる。案内溝１４の下端部にはストッパ２４が設けら
れ、内筒１２の脱落を防止している。

【００３２】内筒１２の中心にはボールネジナット１７
が固定され、これにボールネジ１８が螺合されている。
このボールネジ１８の上部には傘歯車１９が固定され、
これと噛み合う傘歯車２１を介して、正逆両方向に回転
駆動可能な内筒駆動モータ２２に連結されている。この
内筒駆動モータ２２の正転・逆転によりボールネジ１８
が回転し、内筒１２が伸縮する構造である。内筒駆動モ
ータ２２は支持板２３を介して支持板２０に固定され、
また、傘歯車１９、２１等の駆動力伝達機構は筐体２５
内に収納されている。

【００３３】傘歯車１９と２１のギヤ比及びボールネジ
１８のネジピッチを考慮することで、モータパルス数か
ら内筒１２の伸縮ストロークを検知し、これがセル外部
の操作盤に表示される。従って、作業員は操作盤の表示
から内筒１２の伸縮ストロークを知ることができる。そ
して、この伸縮ストローク検知機能と後述する把持機構
の上面検知機能とを組み合わせることにより、伸縮機構
の主目的である「目視確認の困難なピット内部での集合
体の取り扱い」が容易にかつ確実に行うことができる。

【００３４】内筒１２の内部には、ボールネジ１８等の
内筒駆動機構のほかに、グリッパー胴部コンパクト化の
観点から、後述する把持機構で必要となる爪開閉軸や上
面検知軸等が収納されている。このことにより、グリッ
パー胴部外径を小さく設計することが可能である。な
お、これらの軸は、内筒の伸縮に同調するようスプライ
ン軸（図３：詳細は把持機構の説明を参照）を用いてい
るので、内筒の伸縮時においても爪開閉や上面検知等の
機能を損なうことはない。

【００３５】内筒１２の先端部は、後述する把持アダプ
タ３１がボールロック方式により脱着可能な構造となっ
ている。

【００３６】内筒の伸縮ストロークと外筒の長さを組み
合わせることにより、床面より深部に下がったピット内
部に収納されている集合体を取り扱うことが可能であ
る。

【００３７】なお、ボールネジによる駆動方式を採用し
たのは、油圧制御方式等と比べ停止精度が高いこと、ま
たグリッパーの使用雰囲気が作業員の立ち入ることので
きない高放射線環境下のセル内であることから精密部品
及び消耗品を少なくし故障頻度も少なくする必要がある
こと、また冷却機構からの冷却媒体が内部を通過する際
の圧損を小さくすべく突起部を少なくする必要があるこ
と、等の理由による。

【００３８】把持機構把持機構は、把持アダプタ、爪駆動機構、集合体上面検
知機構、及び開口部から構成される。

【００３９】集合体を確実に掴むことができ着脱可能な
把持アダプタと、この把持アダプタの爪の開閉を駆動す
るための爪駆動機構と、燃料集合体の上部を正確に検知
可能な集合体上面検知機構と、伸縮機構内部を流れてく
る冷却媒体の風路を妨げることなく冷却に必要な風量を
吐出することができる開口部とを有している。

【００４０】爪駆動機構は、把持アダプタ３１先端の爪
３２を開閉するための駆動系統であって、グリッパー本
体及び内筒１２の内部に収容されている。爪開閉の駆動
力は、正逆回転可能な爪開閉駆動モータ３３によって得
られる。この駆動モータの回転方向を切り換えて内筒内
部に配置された爪開閉軸３４を正転・逆転させることに
より、把持アダプタ３１先端の爪３２が開閉し、集合体
２０９の把持又は把持解除を行う構造である。

【００４１】爪開閉軸３４は、その上部を固定支持板３
５によって回転可能に支持されて、上記のボールネジナ
ット１７を固定する可動支持板３６をこれと干渉しない
ように貫通している。爪開閉軸３４の下部は可動支持板
３７によって回転可能に支持されている。爪開閉駆動モ
ータ３３の回転は一定のギア比で爪開閉軸３４に伝達さ
れ、さらに一定のギア比で下方の六角軸３８に伝達され
る。この六角軸３８は、可動支持板３７によって回転可
能に支持され、その先端は把持アダプタ３１の六角ソケ
ット３９に嵌合されて、その回転を３本の爪軸６１に伝
達する。爪軸６１は先端にそれぞれ爪３２を有する。

【００４２】内筒１２の伸縮時においては、同時に爪開
閉軸３４も伸縮しなければならない。そのため爪開閉軸
３４としては、伸縮自在で、かつ、伸縮時においても回
転動作が維持されるスプライン軸を用いる。

【００４３】図３はスプライン軸の構造を表したもので
ある。この図で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）はＸ−Ｘ断面
図である。このスプライン軸は、図に示すように、内軸
４１，外軸４２の２軸構造を有する。内軸４１は爪開閉
駆動モータ３３側に連結され、凸レール加工が施されて
いる。また、外軸４２は六角軸３８側に固定されてお
り、内軸４１のレールに嵌合する溝加工が施されてい
る。これにより、内筒伸縮と同時に外軸４２だけが伸縮
するとともに、内軸４１の回転が外軸４２に伝達され、
内筒１２の伸縮時においても爪開閉機能は維持される。

【００４４】把持アダプタは、グリッパー本体（具体的
には内筒１２）の先端に装着され、内部の爪３２の開閉
により集合体２０９の把持部２１０を把持し、あるいは
把持を解除する。

【００４５】図４は、代表的な一例として、もんじゅ照
射済燃料集合体用の把持アダプタの構造を表したもので
ある。この図で、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）はＸ−Ｘ
断面図、（Ｃ）はＹ−Ｙ断面図、（Ｄ）はＺ−Ｚ断面図
である。

【００４６】集合体の把持及び把持解除は、集合体２０
９の把持部２１０の内部に把持アダプタ３１先端の爪３
２を挿入し、爪開閉駆動モータ３３（図１）の正転・逆
転により爪３２を開閉して行う。

【００４７】把持アダプタ３１とグリッパー本体の接続
は、セル内での遠隔操作性を考慮し、ボールロック方式
を用いて図５に示すように行う。すなわち、まず、把持
アダプタ３１をセル床面上に置いた状態で、図５（Ａ）
に示すように、上方からグリッパー本体（内筒１２）の
先端を把持アダプタ３１に挿入する。そして、ボール６
３が把持アダプタ３１の凹部に達した所で（Ｂ）のよう
にボールロック解除レバー６２を下方にずらすことで
（Ｃ）のように装着が完了する。取り外しは、上記の逆
の手順で行う。

【００４８】このとき、グリッパー本体側の六角軸３８
（図１）と把持アダプタ内部の六角ソケット３９も同時
に接続される。六角軸３８の先端部分は六角状にテーパ
加工されており、六角ソケット３９との嵌合が円滑とな
る。この六角軸３８と六角ソケット３９の嵌合は、爪３
２が全閉位置で、かつ、グリッパー本体の爪開閉表示
（後述）が全閉を示していれば、調整等を伴わずに行う
ことができるようになっている。

【００４９】この把持アダプタ３１による集合体の把持
及び把持解除は次のように行われる。すなわち、図４に
おいて、六角ソケット３９はグリッパー本体側の六角軸
３８の回転とともに回転し、３本の爪軸６１を回転させ
る。爪３２は、爪軸６１の正逆回転によって、同図
（Ｄ）の実線に示す開状態と一点鎖線で示す閉状態のい
ずれかの状態となる。

【００５０】この爪３２が中途半端な開閉状態である
と、爪自体又は集合体把持部の損傷や集合体移送中にお
ける落下等が生じる可能性があるため、確実に爪３２を
全開・全閉しなければならない。そこで、爪３２の全開
・全閉をセル外の操作員が把握できるように、グリッパ
ー本体上部に指示針による爪開閉位置表示部を設けると
ともに、セル外の操作盤にランプによる爪全開・全閉位
置表示部（図示せず）を設け、２重のチェックを行うこ
とができるようになっている。

【００５１】図６は、爪開閉位置表示部を詳細に表した
ものである。この図で、（Ｂ）は図１と同一方向から視
た図、（Ａ）はＸ方向からの矢視図である。図６（Ａ）
に示すように、爪開閉軸３４上部には、軸回転用の歯車
７１が設けられ、爪開閉駆動モータ３３の回転軸と同軸
に設けられた歯車７２に噛み合っている。歯車７１の下
方には傘歯車７３が設けられ、これに指示針用回転軸７
４と同軸に設けられた傘歯車７５が噛み合っている。爪
開閉軸３４の回転により指示針７７が全開・全閉位置を
示す構造となっている。また、（Ｂ）に示すように、指
示針７７の回転範囲下端には開状態検知用のリミットス
イッチ７８と閉状態検知用のリミットスイッチ７９が設
けられ、これらの動作により爪の全開・全閉位置が電気
的に検出されて、セル外の操作盤上にランプ表示され
る。また、これらの信号は、前述した爪開閉駆動モータ
３３の動作制御にも用いられ、全開または全閉位置で爪
が確実に停止するようになっている。これにより、オー
バーラン等による爪又は集合体把持部の損傷を防止する
ことができる。

【００５２】ところで、図１５に示した集合体貯蔵ピッ
トのように、集合体が目視確認困難な場所に収納されて
いる場合には、集合体把持部の位置を操作員が確認でき
ないため、把持アダプタ先端が最適な爪開閉位置に挿入
されたか否かを判断することができず、挿入位置によっ
ては、爪等を破損させる可能性がある。そこで、集合体
の把持部に把持アダプタを挿入するだけで、最適な爪開
閉位置を検知して操作員に教示できる集合体上面検知機
構を設けた。

【００５３】図７は集合体上面検知機構の概略を表した
ものである。この機構は、上面検知レバー８１（図
４）、スクリュー軸８２、チェンジナット８３及び上面
検知軸８４等から構成される。上面検知レバー８１は、
把持アダプタ３１内部に収納されており、集合体を把持
していないときはバネ８５によりレバー先端部８６が突
出した状態となっている。把持アダプタ３１を集合体２
０９の把持部内部に挿入すると、このレバー先端部８６
が集合体上面８７に当たり、上面検知レバー８１は把持
アダプタ内部に押し上げられる。上面検知レバー８１の
上方の内筒１２内にはチェンジナット８３及び上面検知
軸８４が配置されており、上面検知レバー８１の上面が
スクリュー軸８２の下端を押し上げる。スクリュー軸８
２はチェンジナット８３のネジ溝に螺合されており、そ
の上端部は上面検知軸８４に連結されている。スクリュ
ー軸８２は、上面検知レバー８１の押し上げる力を利用
して、上昇しながら回転動作し、その回転を上面検知軸
８４に伝える。上面検知軸８４としては前述した爪開閉
軸と同様のスプライン軸を用いているため、内筒１２の
伸縮時においても上面検知機能が損なわれることはな
い。

【００５４】上面検知軸８４の上部には、前述した爪開
閉表示機構と同様の傘歯車８６（図１）が設けられ、そ
の回転に連動して、図６（Ｂ）に示す指示針８８が回転
するようになっている。また、指示針８８の動作範囲下
端位置にはリミットスイッチ８９が設けられ、上面を検
知したときに上面検知信号を出力する。これにより、把
持アダプタ３１の先端が集合体上面を検知したか否かが
表示されるとともに、指示針が上面検知位置にあるとき
にのみ前述した爪３２を「開」にすることができるよ
う、インターロックがとられる。

【００５５】以上説明した上面検知機構と、爪開閉機構
の爪オーバーラン防止対策との組み合わせにより、ピッ
ト等の目視確認が困難な場所に集合体が収納されている
場合でも、「安全」かつ「確実」に集合体を把持するこ
とが可能である。

【００５６】冷却機構図１において、冷却機構は、支持板２０上に固定された
冷却ブロワ９１と、グリッパー本体内に設けられた冷却
媒体流路とから構成される。なお、図１には、冷却ブロ
ワが１台だけ示されているが、必要に応じ複数台設ける
ことも可能である。

【００５７】セル内は空気又は窒素ガス雰囲気の大気圧
（常温）状態に維持されている。従って、集合体の冷却
は、セル内雰囲気を冷却媒体とした冷却ブロワによる強
制冷却が好適であり、冷却ブロワとしては例えば遠心フ
ァンが用いられる。

【００５８】冷却ブロワ９１からの冷却媒体を集合体へ
供給するまでの流路は、図１の矢印で示す通りである。
すなわち、ブロワ吐出口からの冷却媒体はグリッパー本
体内に供給され、爪開閉軸３４や上面検知軸８４等を支
持している支持板３５、３６、３７及び４０を通過し、
その後、把持アダプタ３１の爪３２の外周に設けられた
爪開閉用スペース９７（図１（Ｂ））から吐出される。
集合体２０９を把持した状態において、把持アダプタ３
１から吐出された冷却媒体は、集合体２０９の内部を通
過し、図１２に示したオリフィス２０３からセル雰囲気
中に放出される。このように、グリッパー内部に冷却媒
体の流路を確保しているため、グリッパー外部に専用の
流路を確保する必要がなく、グリッパー全体のコンパク
ト化が図れる。

【００５９】この場合、内部構造物による圧損が大とな
ることが懸念される。そこで内部に配置される構造物に
ついても工夫が必要となる。

【００６０】図８は、グリッパー内部の爪開閉軸３４や
上面検知軸８４等を支持する各種の支持板を表したもの
である。この図で、（Ａ）は固定支持板３５を示し、ボ
ールネジ１８（図１）を支持するための穴９３、爪開閉
軸３４を支持するための穴９３及び上面検知軸８４を支
持するための穴９４のほか、４つの風穴９５が設けられ
ている。（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ可動支持板３６及
び可動支持板３７を示し、（Ａ）と同様に４つの風穴９
５が設けられている。また、図４（Ｂ）に示すように、
六角ソケット３９を支持する支持板４０にも風穴９６が
設けられている。

【００６１】これらの図に示すように、各支持板につい
て、各軸の支持強度に影響しない範囲で最大限となる広
さを有する風穴を設けている。また、爪開閉軸３４や上
面検知軸８４の形状は、伸縮可能で突起部のない円柱状
のスプライン軸であり、冷却媒体通過時における圧損抵
抗が小さくなるように工夫をしている。さらに、把持ア
ダプタ３１内の爪開閉機構部の突起の避けられない角部
は面取り加工が施されている。これらの構造により、計
算でグリッパー内部圧損を求めると、約２００ｍｍＡｑ
程度となる。

【００６２】他の把持アダプタの実施例以上の説明においては、高速増殖炉用燃料集合体のよう
に、内部に冷却材通路を有する集合体を前提としたが、
例えば加圧水炉、沸騰水型炉、または新型転換炉用の集
合体のように、内部に冷却材通路を有しない場合には、
上記の把持アダプタ３１を用いることはできない。この
場合には、図１０に示すような把持アダプタに交換する
ことにより、上記実施例と同様に集合体を把持しつつ冷
却が可能となる。

【００６３】図９は、内部に冷却材通路を有しない集合
体の代表例としての加圧水型炉用把持アダプタ（以下、
ＰＷＲ用集合体という）をグリッパー本体に装着してＰ
ＷＲ用集合体を把持した状態を表したものである。この
図で（Ａ）は側面図を示し、（Ｂ）はそのＸ−Ｘ断面を
示す。

【００６４】同図（Ａ）において、グリッパー本体１０
１は図１に示したと同一構造を有するものであり、この
グリッパー本体１０１に把持アダプタ１０２を装着して
ＰＷＲ用集合体１０３を把持するようになっている。把
持アダプタ１０２は、ＰＷＲ用集合体１０３を把持する
ための爪機構等を内蔵する把持部１０５と、この把持部
１０５に脱着可能に連結された冷却ダクト１０６から構
成される。冷却ダクト１０６は、同図（Ｂ）に示すよう
に、ＰＷＲ用集合体１０３のほぼ半周を覆うようなほぼ
半円形の断面を有し、冷却媒体を集合体に吹きつけるた
めの複数の吹出口１０７を備えている。

【００６５】図１０は、図９（Ａ）の符号１０８で指し
た部分を詳細に表したものである。この把持アダプタに
は、図４の場合と同様の六角ソケット１２１が設けら
れ、把持アダプタ１０２をグリッパー本体１０１に装着
する際にグリッパー本体側の六角軸３８（図１）と自動
的に嵌合するようになっている。また、この把持アダプ
タには、ＰＷＲ用集合体１０３の上面を検知するための
上面検知レバー１２２が備えられ、その先端部１２３
は、把持アダプタ１０２の先端部をＰＷＲ用集合体１０
３内部に挿入するにつれて集合体上面によって押し上げ
られるようになっている。この上面検知機構については
図１の場合と同じである。すなわち、上面検知レバー１
２２の上端は、グリッパー本体側のスクリュー軸８２
（図７）の下端に当接し、これを押し上げる。スクリュ
ー軸８２は上昇しながら回転し、上面検知軸８４（図
７）に回転を伝える。

【００６６】六角ソケット１２１は爪駆動用のボールネ
ジ１１１に連結され、グリッパー本体側の六角軸３８か
ら伝達された回転をボールネジ１１１に伝達する。ボー
ルネジ１１１には、このボールネジ１１１の回転ととも
に上下移動する爪駆動部１１２が螺合されている。爪駆
動部１１２は、自由回動可能な複数の爪１１４を有す
る。爪駆動部１１２の下方には、ボールネジ１１１の下
端を回転可能に支持する固定部１１５が設けられてい
る。この固定部１１５には、所定斜角の斜面を有し、該
斜面によって爪１１４を開閉することができるようにな
っている。すなわち、ボールネジ１１１の回転とともに
爪駆動部１１２が下降すると、爪１１４は固定部１１５
の斜面に沿って外側に押し出され、ＰＷＲ用集合体１０
３を内側から把持することができる爪開状態となる（図
中の実線で示す）。一方、爪駆動部１１２が上昇する
と、爪１１４は固定部１１５の斜面に沿って内側に窄ま
り、ＰＷＲ用集合体１０３の把持を解除することができ
る爪閉状態となる（図中の二点鎖線で示す）。

【００６７】この把持アダプタにおいては、グリッパー
本体中を通過してきた冷却媒体は、把持部１０５内の図
中に矢印で示した流路を流れ、冷却ダクト１０６へと流
れる。冷却ダクト１０６内を流れる冷却媒体は、図９に
示すように、複数の吹出口１０７から吹き出され、ＰＷ
Ｒ用集合体１０３の外面にほぼ均一流量で吹きつけら
れ、ＰＷＲ用集合体１０３を冷却する。

【００６８】なお、冷却ダクト１０６は、上記したよう
に、把持部１０５から取り外し可能であり、集合体の長
さや直径等に応じ、あるいはメンテナンスの容易化のた
め、交換が可能である。

【００６９】図１１は冷却ダクト１０６の脱着状態を示
す半断面である。この図で（Ａ）は装着状態を示し、
（Ｂ）は取り外した状態を示す。（Ａ）の状態から取外
レバー１３１を右方向に引くことによりボール１３３が
ロックされ、同時にボール１３２がロック解除される。
そして、このロック解除状態で冷却ダクト１０６全体を
右方向に引くことにより、（Ｂ）に示すように取り外す
ことができる。一方、装着時においては、把持部１０５
側の配管１３４を冷却ダクト１０６に挿入すると、ボー
ル１３３が自動的にロック解除されるとともに、ボール
１３２がロックされ、これにより装着が完了する。

【００７０】荷重検出手段の説明以上の機構によれば、集合体の把持を確実かつ容易に行
うことが可能であるが、さらに把持を確実なものとする
ため、把持状態の荷重を検出する手段を設けることも有
効である。このような手段としては、ロードセル（歪み
ゲージ式荷重変換器）を用いることができる。このロー
ドセルは、応力によって生じた歪みをゲージの電気抵抗
値の変化に置き換え電気量に変換するための素子であ
り、電気量に変換された出力信号はアナログまたはディ
ジタルでセル外部の操作盤に表示される。

【００７１】例えば、図１において、クレーン吊下げ部
１４１とグリッパー本体との間にロードセル１４２を設
け、グリッパー本体を含む全荷重がこのロードセル１４
２に掛かるように構成する。これにより、セル外部の操
作員が目視できない位置で集合体の把持を行う場合で
も、真に集合体を把持したかどうかを荷重で即座に判断
でき、把持の信頼性と迅速性を向上することができる。
また、この荷重検出信号によって各部とのインターロッ
クをとることも可能である。

【００７２】以上説明した燃料集合体用グリッパーは、
次のような総合的機能を有するものである。

【００７３】グリッパーの総合機能本グリッパーは、前述した冷却・把持・伸縮機構を一体
にコンパクトにまとめた装置である。このグリッパーを
用いて、セル内で集合体を取り扱う場合、集合体がセル
床面下の貯蔵ピット等の目視確認の困難な内部（本実施
例では床面より約−２０００ｍｍ内部）に収納されてい
る集合体でも、ピット内部へグリッパーを挿入するだけ
で集合体の把持部を確実に検知でき、最適な把持位置で
集合体を把持することが可能となる。従って、吊り上げ
作業の信頼性向上及び作業時間の短縮化が図れる。ま
た、把持アダプタを交換することにより多種類な集合体
を取り扱うこともできる。

【００７４】また、本グリッパーで集合体を試験機等へ
移送している途中で、仮にグリッパーを移送する天井走
行クレーンが故障し、その修理のため長期間を要したと
しても、グリッパーで集合体を吊り下げた状態で冷却機
構を用いて常時、冷却できることから、セル内で集合体
を取り扱う場合の制限温度を超えることがなく、原子炉
内における貴重な照射データを損なうことがない。

【００７５】従って、セル内等の気中で集合体を移送す
る装置として冷却・把持・伸縮機構を一体とした本グリ
ッパーを用いることにより、従来は不可能であった気中
における集合体の取り扱いを安全かつ確実に行うことが
でき、原子炉内で照射された集合体の照射後試験を円滑
に進めることができる。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、把持した照射済燃料集合体を移送しつつこ
れを冷却することとしたので、セル内での作業が長期に
及んだ場合であっても、集合体の制限温度を超えること
がなく、照射後試験での挙動評価に障害を与えることが
ないという効果がある。

【００７７】請求項２ないし請求項４記載の発明によれ
ば、燃料集合体の種類に応じて把持アダプタの交換を可
能としたので、集合体の種類に応じた最も効率よい冷却
が可能となる。

【００７８】請求項５記載の発明によれば、荷重検出手
段による荷重検知をも行うこととしたので、より確実な
集合体把持が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における燃料集合体用グリッ
パーを示す全体図である。

【図２】このグリッパーの伸縮機構の概略を示す断面図
である。

【図３】スプライン軸の構成を示す図である。

【図４】把持アダプタの構成を示す図である。

【図５】把持アダプタの脱着手順を示す図である。

【図６】爪開閉表示部及び上面検知表示部を示す図であ
る。

【図７】上面検知機構の概略を示す図である。

【図８】各種の支持板の形状を示す図である。

【図９】グリッパー本体に加圧水炉燃料集合体用の把持
アダプタを装着して加圧水炉燃料集合体を把持した状態
を示す図である。

【図１０】加圧水炉燃料集合体用の把持アダプタの要部
を示す図である。

【図１１】加圧水炉燃料集合体用把持アダプタの冷却ダ
クトの脱着手順を示す図である。

【図１２】「もんじゅ」用燃料集合体の外観を示す図で
ある。

【図１３】プール式燃料集合体貯蔵ピットを示す外観斜
視図である。

【図１４】従来のグリッパーを示す図である。

【図１５】燃料集合体貯蔵ピットを示す図である。

【符号の説明】

１１外筒１２内筒１８ボールネジ２２内筒駆動モータ３１把持アダプタ３２爪３３爪開閉駆動モータ３４爪開閉軸８１上面検知レバー８４上面検知軸９１冷却ブロワ２０９燃料集合体（もんじゅ用）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クレーン吊り部と一体に配置される外筒
と、この外筒内に上下移動自在に設けられ、内部に空気流路
を有する内筒と、この内筒内に冷却用空気を供給するファンと、前記内筒の先端部に設けられた燃料集合体把持用の可動
把持部と、この可動把持部に設けられた開口部であって、前記内筒
内の空気流路を通過してくる冷却空気を該可動把持部に
より把持された燃料集合体に向けて吹き出すための空気
吹出用開口部と、を具備することを特徴とする燃料集合体用グリッパー。
【請求項２】請求項１において、前記可動把持部は、
把持すべき燃料集合体の種類に応じた位置に空気吹出用
開口部を有する交換可能な把持アダプタからなることを
特徴とする燃料集合体用グリッパー。
【請求項３】請求項２において、前記把持アダプタ
は、高速増殖炉用の燃料集合体に適合するものであるこ
とを特徴とする燃料集合体用グリッパー。
【請求項４】請求項２において、前記把持アダプタ
は、加圧水炉、沸騰水型炉、または新型転換炉用の燃料
集合体に適合するものであることを特徴とする燃料集合
体用グリッパー。
【請求項５】請求項１において、さらに、前記可動把
持部が燃料集合体を把持したことを該燃料集合体の重量
検知により検出するための荷重検出手段、を具備するこ
とを特徴とする燃料集合体用グリッパー。