JPH0715511B2 - 制御棒クラスタ取扱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は原子炉の制御棒クラスタを水中でまたは遠隔操
作により着脱するための装置に関するものである。この
発明で「制御棒クラスタ」とは、いわゆる制御棒クラス
タ（RCCA）は勿論、本発明に関しては制御棒クラスタと
同一の構造である水排除棒クラスタをも含むものであ
る。

［従来の技術］ 従来の加圧水型原子炉（PWR）では、制御棒クラスタは
駆動装置の駆動軸と直接結合され、独特のロック装置で
着脱されていた。しかし、新しい加圧水型原子炉では、
駆動軸と制御棒クラスタとの間にねじで結合された延長
軸が設けられているので、延長軸と制御棒クラスタとを
着脱させる装置が必要となった。従って、この着脱装置
は従来の方式とは全く異なる考えかたである。一方、駆
動軸と延長軸との結合には従来のロック装置を使用す
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 制御棒クラスタと制御棒駆動装置の駆動軸との間には、
延長軸があり、制御棒クラスタを交換する時は使用済み
の燃料ピット内において水中で延長軸の着脱を遠隔で行
う必要がある。

延長軸と制御棒クラスタとは、ねじによって結合する構
造になっており、確実に両者を掴んで回転させて着脱を
行なわねばならない。また、新しい制御棒クラスタと延
長軸とをねじ係合させた後、廻り止め用のカシメを行う
必要がある。さらに、取り外した延長軸の保持ができ、
延長軸単体の移送ができることも必要である。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の制御棒クラスタ取扱装置によれば、上述の問題
は、制御棒クラスタ固定台に取り付けられる制御棒クラ
スタのスパイダー軸の掴み装置を有し、延長軸の掴み装
置により延長軸を掴み回転負荷が行え、延長軸の所定位
置にかしめを実施できるかしめ装置を備え、延長軸の頭
部の溝を掴み、延長軸の保持および保持部の上下動がで
き、これらの各装置が一体に構成されたものにより解決
される。

［作用］ 制御棒クラスタスパイダー軸掴み装置でスパイダー軸が
回らないように固定され、延長軸側掴み装置を外筒と共
に制御棒クラスタスパイダー固定台の上にクレーンで設
置し、延長軸を掴み装置で保持し、そのまま駆動機で回
転させて延長軸を制御棒クラスタスパイダーから外すこ
とができる。取り付ける時には、先に同様にスパイダー
に延長軸をねじ込んで廻り止め用かしめを行う。

［実施例］ 第１図は本発明の制御棒クラスタ取扱装置を示す概略断
面図である。第２図には、本発明で取り扱う制御棒駆動
装置の駆動軸10Aを示し、第３図には制御棒クラスタ用
の延長軸１を、第４図には制御棒クラスタ２を示してあ
る。先に述べた通り、ここで制御棒クラスタとは水排除
棒クラスタをも含むものであるので、上述の駆動軸およ
び延長軸は制御棒に関しても水排除棒に関しても同じ構
成である。図示はしてないが、制御棒クラスタには公知
の如く制御棒が接続されており、同様に水排除棒クラス
タには水排除棒が接続されている。

これら駆動軸10A、延長軸１及びクラスタ２は、原子炉
に組み込むとき、あるいは原子炉から取り出すときに
は、延長軸１の下端と制御棒クラスタ２の上端とが結合
される。また、原子炉内での使用状態では、駆動軸10A
の下端Ａと延長軸１の上端Ｂとが結合されて駆動軸10A
により上下に操作されるのである。

延長軸１の上端近傍の駆動軸10Aとの結合部分Ｂの直下
方には掴み部分Ｅが形成されている。この掴み部分Ｅ
は、延長軸１の周面上の径方向対向部分を互いに平行と
なるように面取りして平行にした部分である。この掴み
部分Ｅと同様の掴み部分Ｆが、制御棒クラスタ２のスパ
イダー軸Ｈ（第４図）の上端近傍の結合部Ｄの直下方に
も設けられている。

第１図は本発明の制御棒クラスタ取扱装置全体を示すも
ので、図中、支持架台即ち固定台Ｇから下の部分は、制
御棒クラスタ２の支持スタンド上の固定部分である。固
定台Ｇの上の部分は、延長軸１と制御棒クラスタ２との
着脱時にクレーン（図示してない）により固定台Ｇの上
に吊り下ろすことができる。この固定台Ｇより上の部分
は、筒状ハウジングである外筒３、ウインチ装置４が連
結筒５で一体にされていて、吊り金物６で吊り下げるよ
うになっている。

外筒３の上部には、延長軸保持回転装置である延長軸掴
み装置７が、また下部には延長軸かしめ装置８が取り付
けられている。固定台Ｇには、クラスタ２のスパイダー
掴み装置９が取り付けてある。ウインチ装置４は、グリ
ッパ10を上下させるためのもので、グリッパ10の下端は
第１図の駆動軸10Aの先端Ａと同じ形状及び作用をもっ
ており、延長軸１の上端Ｂと結合できるようになってい
る。

第５図は、第１図に示す延長軸掴み装置７を拡大して示
すものである。エアモータ11は、歯車12を介して台軸13
を回転させる。

第６図乃至第８図は、延長軸掴み装置の説明図であり、
第６図は第５図の線VI-VIに沿った断面図、第７図は第
５図の線VII-VIIに沿った断面図、第８図は第５図の線V
III-VIIIに沿った断面図である。第９図及び第10図は第
５図の線軸受け部24と台軸部13との断面図であり、第９
図は第５図の線IX-IXに沿った断面図で第10図は第９図
の線X-Xに沿った断面図である。第11図及び第12図はス
パイダー掴み装置９の説明図で、第11図は第１図の線XI
-XIに沿った断面図、第12図は第11図の線XII-XIIに沿っ
た断面図である。第13図は第１図の延長軸かしめ装置８
の拡大断面図であり、第14図は第13図の線XIV-XIVに沿
った断面図である。

原子炉から取り出された制御棒クラスタ２は、延長軸１
が付いたままで固定台Ｇの上方から吊り下げられて水中
の支持スタンドに定置される。固定台Ｇから上の部分
は、第１図に示すようにクレーン（図示してない）によ
って固定台Ｇの上に取り付けられる。その際、第13図の
スカート58及びガイドピン57が案内及び位置決めの役目
をする。その際第１図のグリッパ10はウインチ装置４に
よって上方に引き上げておく。

着脱装置が第１図に示すようにセットされると、固定台
Ｇとの取り合いは第13図に示すようになる。即ちスパイ
ダー掴み装置９は、第11図に示す水圧シリンダー44を操
作し、テーパーした２枚の支持金物41の間を固定金物43
をフォーク板42により押し込み、スパイダー軸Ｈを挾み
固定する。スパイダー掴み装置９とスパイダー軸Ｈとの
相対位置は固定台Ｇに制御棒クラスタ２を挿入する際に
規定通りの位置に設定される。

延長軸１と掴み装置７との固定には、第５図のエアモー
タ11により歯車12を介して台軸13を回転して、第６図に
示すように延長軸１の平行部分とスライド板23との相対
位置を一致させる。これには第７図に示すように、台軸
13は軸受24にストロークボールベアリング31により支持
されており、軸受24は外筒３に固定されているため、台
軸13が回れば台軸13は上下に移動して垂直方向の位置決
めができる。回転方向の位置決めは、延長軸１の平行部
分の高さに充分の余裕を持たせておくので垂直方向と同
時に位置決めができる。

掴み装置７の位置決めが完了すると、第６図の状態にな
る。掴み操作用エアシリンダー14は３個あり、上部が第
５図に示すように外筒３の頂部に固定されている。エア
シリンダー14のロッドの下端は、第７図に示すようにロ
ッド押し付けリング15に連結されていて、エアシリンダ
ー14が作動するとリング15が下方に動き、ロッド19を押
し下げ、ストッパーレバー22は支点21を中心にしてスト
ッパーピン26が下方に動く。スライド板23は第10図に示
すように台軸13の取り付けたレール32に嵌合して滑動で
きるようになっているので、ストッパーピン26が引っ込
むと、引っ張りばね25によりスライド板23は左方に動か
され、延長軸１の掴み作業が完了する。エアシリンダー
14は作業完了後、原位置に戻してもストッパーピン26の
上端はスライド板23の下面に接触したままである。

延長軸１が掴み装置７に固定されたら、第５図のエアモ
ータ11を延長軸１とスパイダー軸Ｈの取り付けねじ部
（第３図のC,第４図のＤ）が緩む方向に操作する。この
操作により、延長軸１は第10図のストロークボールベア
リング31によりスライド板23に挟まれたまま回りながら
上昇し、スパイダー軸Ｈから離脱する。この後で第１図
のグリッパ10をウインチ装置４で降下させ、第10図に示
すようにグリッパ10の先端Ａ（第２図）を延長軸１の上
部Ｂ（第３図）に挿入し、従来の方法で両者を結合す
る。

スライド板23が延長軸１を掴んでいる時は、第５図に示
すようにスライド板23が左端に移動しているで復帰レバ
ー18は点線の位置になっている。復帰用シリンダー16は
３個あり、その上部は外筒３の頂部に固定されており、
シリンダー16のロッド下端は復帰レバー押し付けリング
13に連結されている。この押し付けリング13はロッド押
し付けリング15と干渉しないような円環になっている。
復帰用シリンダー16が作動すると、点線位置にある復帰
レバー18を押し下げる。復帰レバー18の先端にはローラ
ーが付いており、復帰レバー18は支点20を中心に右回り
に回転し、第５図の実線の位置に達する。この時、スラ
イド板23は第６図及び第７図に示す位置になり、ストッ
パーピン26は圧縮ばね28により、またローラー19は圧縮
ばね27により同時に旧位置に復帰し、スライド板23は第
６図及び第７図の実線位置にセットされる。この時点で
延長軸１はグリッパ10で吊り下げられた状態になってい
る。着脱装置は延長軸１を収納したまま所定の位置へク
レーンによって移動される。

新しい制御棒クラスタに延長軸を取り付ける時は、第４
図に示すように制御棒クラスタ２を固定台Ｇにセット
し、先に説明したように第11図及び第12図のスパイダー
掴み装置９によりスパイダー軸Ｈを固定する。

延長軸１をグリッパ10で結合した状態の着脱装置を第４
図に示すように固定台Ｇの上にクレーンで移動してセッ
トする。延長軸掴み装置７を先に述べた手順により操作
して、第９図及び第10図に示すように延長軸１をスライ
ド板23に固定する。延長軸１が固定されたら従来の方法
でグリッパ10を着脱し、グリッパ10はウインチ装置４で
所定位置に引き上げておく。

第５図のエアモータ11により延長軸１を、第２図のねじ
部Ｃが第３図のねじ部Ｄ内にねじ込まれる方向に回転さ
せると、第７図のストロークボールベアリング31により
延長軸１はスパイダー軸Ｈにねじ込まれてゆく。ねじ込
の完了はエアモータ11の操作空気圧により判定する。

延長軸１とスパイダー軸Ｈとの結合が完了したら、第13
図に示すかしめ装置８でかしめ作業を行う。第２図のＣ
部に示したロックスリーブａはスパイダー軸Ｈの先端部
に固定されていて、延長軸１はこの中を通ってねじ込ま
れている。

第13図に於いて、台歯車53はボールベアリング60によっ
て外筒３に支持され上下方向は固定されているが回転は
できるようになっている。台歯車53と中空軸50とはねじ
61で結合されている。モーター55が回転すると、中空軸
に取り付けた歯車54により中空軸50が上下する。中空軸
50にはかしめ用シリンダー56が取り付けてあり、シリン
ダー56と延長軸１のかしめ穴（第３図ｂ）との相当高さ
が一致するようにモーター55を操作する。かしめ穴ｂ
は、延長軸１の周囲に３箇所設けられて入るので、かし
め用シリンダー56も第14図に示すように３個ある。かし
め用シリンダー56の上下位置がセットされたら、モータ
ー51を操作して歯車52を介して台歯車53を回転させ、シ
リンダー56の中心がかしめ穴ｂの中心と一致するように
セットする。回転方向の位置はエンコーダ59により測定
する。シリンダー56の設定後、液圧によりシリンダー56
を同時に操作してかしめ作業を行う。かしめ作業が終了
すれば液１とスパイダー軸Ｈとの結合作業が終了するの
である。

［発明の効果］ 延長軸とスパイダー軸との着脱が、遠隔で確実に行うこ
とができ、同時に作業員の安全性の向上及び被曝低減が
達成できる。また、掴み装置とかしめ装置とを外筒に設
備し、取り外した延長軸を収納したまま一体のものとし
てでクレーンにより移動できるため、延長軸を再使用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御棒クラスタ取扱装置の一実施例を
示す概略図、 第２図は従来の制御棒駆動軸を示す断面図、 第３図は制御棒クラスタ用の延長軸を示す断面図、 第４図は制御棒クラスタを示す断面図、 第５図は第４図の制御棒クラスタ取扱装置の延長軸掴み
装置を示す断面図、 第６図乃至第８図は、延長軸掴み装置の説明図であり、
第６図は第５図の線VI-VIに沿った断面図、第７図は第
５図の線VII-VIIに沿った断面図、第８図は第５図の線V
III-VIIIに沿った断面図、 第９図及び第10図は第５図の線軸受け部と台軸部の断面
図であり、第９図は第５図の線IX-IXに沿った断面図で
第10図は第９図の線X-Xに沿った断面図、 第11図及び第12図はスパイダー掴み装置の説明図で、第
11図は第１図の線XI-XIに沿った断面図、第12図は第11
図の線XII-XIIに沿った断面図、 第13図は第１図の延長軸かしめ装置の拡大断面図、 第14図は第13図の線XIV-XIVに沿った断面図である。 １……延長軸 ２……制御棒クラスタ ３……筒状ハウジング ７……延長軸保持回転装置（掴み装置） ９……クラスタ保持装置 Ｇ……支持架台

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 999999999 日本原子力発電株式会社 東京都千代田区大手町１丁目６番１号 (71)出願人 999999999 三菱重工業株式会社 東京都千代田区丸の内２丁目５番１号 (72)発明者 小西 政彦 福岡県福岡市中央区渡辺通２丁目１番82号 九州電力株式会社内 (72)発明者 鈴木 英昭 東京都千代田区大手町１丁目６番１号 日 本原子力発電株式会社内 (72)発明者 平 慎吾 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の制御棒がスパイダーを介して房状に
   一体化された制御棒クラスタと、これに螺合する延長軸
   とを着脱させるための制御棒クラスタ取扱装置におい
   て、 制御棒クラスタを置く支持架台に筒状ハウジングを着脱
   自在に連結し、筒状ハウジングの上部に延長軸保持回転
   装置を設け、支持架台にクラスタ保持装置を設けてなる
   制御棒クラスタ取扱装置。