JPH0875893A - 原子燃料体の自動交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】原子燃料体の収納位置がある範囲内で変化する
状況下でも、燃料体把握機のＸ−Ｙ座標における自動位
置決めが可能な原子燃料体の自動交換装置を提供する。 【構成】原子燃料体の自動交換装置は、Ｘ軸及びＹ軸方
向に移動自在な台車上に、Ｚ軸方向に昇降自在でＺ軸の
まわりに回動自在な燃料体把握機と、水中テレビカメラ
を備えた取付装置とが設置されている。この自動交換装
置の制御系は、水中テレビカメラの位置と目標対象原子
燃料体の位置との位置ずれ量がＸ，Ｙ軸方向についてそ
れぞれ算出され、その上、燃料体把握機と水中テレビカ
メラとの位置のずれ分を補正して、燃料体把握機の位置
を、Ｘ，Ｙ軸方向の方向において目標対象原子燃料体の
位置と整合するように制御する構成を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子炉または燃料貯蔵
プールなどの施設に設置されて、原子燃料体を移送する
ための原子燃料体の自動交換装置、特に原子燃料体の収
納位置が規定の範囲内で変化する施設の原子燃料体の自
動位置決め移送に好適な原子燃料体の自動交換装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の装置は、例えば、特開昭52−1359
92号公報に開示されている。

【０００３】原子炉内又は燃料貯蔵プール内で原子燃料
体を移送する従来の燃料体交換機においては、予めＸ−
Ｙ軸平面上でのＸ−Ｙ座標に原子燃料体の位置が規定さ
れ、その規定内の任意の位置へ燃料把握機を位置決めす
る際、レール側面に取り付けたラックギヤと台車上のピ
ニオン歯車とのかみ合いにより、シンクロ発信器を回転
させてその出力信号に基づき燃料把握機の現在位置（Ｘ
座標，Ｙ座標）を検出し、任意の目標位置との偏差がゼ
ロになるように、走行モータ及び横行モータの自動制御
を行っていた。かかる従来技術は、目標位置が固定の場
合のみ使用し得るだけであり、規定の範囲内で目標位置
が変動する場合には、位置決めができないという不都合
がある。

【０００４】図６の（Ａ）図には沸騰水型原子炉の炉心
の横断面が示されている。

【０００５】符号１３は原子燃料体、符号２９は制御
棒、符号２８はＬＰＲＭ（局所出力検出器）を示す。

【０００６】図６の（Ｂ）図に示すように、１つの制御
棒２９を囲む４体の原子燃料体１３は、セルを構成して
いる。これら４体の原子燃料体１３のハンドル１３Ａ
は、制御棒２９に対向している。

【０００７】原子炉を運転すると、炉心の反応度が次第
に低下してくるため、定期的に使用済の燃料体を新しい
原子燃料体と交換しなければならない。

【０００８】前回の燃料交換から、次の燃料交換までの
原子炉の運転期間をサイクルと呼び、各サイクルの末期
に新しい原子燃料体との交換が行われる炉心の燃料集合
体の数は、１１０万ＫＷ級の発電用原子炉では約８００
本であり、定期検査毎にその１／４〜１／３の燃料集合
体の交換が必要となる。

【０００９】図７は、沸騰水型原子炉における炉心内の
原子燃料体の装荷パターン、すなわち、原子燃料体の配
置の状態を示している。

【００１０】図中、各原子燃料体１３に付した添付数字
４〜６は炉心滞在サイクル数を示し、同じ添付数字の原
子燃料集合体は、同時期に交換すべきものである。

【００１１】図７中、サイクル数４，５及び６の原子燃
料体１３をそれぞれ符号４，５，６で示してある。ここ
で同時に交換すべき原子燃料体１３、例えば、斜線を施
したサイクル数６の原子燃料体１３は、常に斜め方向に
一列に隣接した形で配置されている。

【００１２】図８は従来技術の自動交換装置の一例の斜
視図である。

【００１３】走行レール１は原子炉建屋最上階に設置さ
れ、走行レール１上には走行台車２，走行台車２上には
横行台車３，横行台車３には、原子燃料体を把握する燃
料体把握機４がそれぞれ取り付けられている。

【００１４】燃料体把握機４を目標位置に移動させるた
めに、走行用モータ８，横行用モータ９、及び燃料体ホ
イスト用モータ１０が設けられ、これらのモータは、制
御用ケーブル１２を介してモータ自動制御装置１１から
出される信号に応じて燃料体把握機４の目標位置への移
動及び位置決めを行う。

【００１５】従来技術においては、この目標位置が、炉
心、または、燃料貯蔵ラックという固定された座標への
位置決めであったために、自動交換装置は前述したラッ
クとピニオン（図示せず）による自己の位置検出を行う
のみで、目標位置への燃料体把握機４の位置決めが可能
であった。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、水中燃料移動
台車のように、停止位置の再現性がない運搬手段に対す
る燃料体把握機４の自動位置決めのためには、上述した
従来の技術では、目標位置への位置決めができないとい
う問題が生じる。

【００１７】これは、水中燃料移動台車の基準停止位置
を目標位置に設定しても、水中燃料移動台車の停止位置
が基準停止位置を外れていた場合燃料体の挿入または取
出しが、位置ずれによりできないからである。

【００１８】本発明の第１目的は、原子燃料体の収納状
態がある規定の範囲内で変化する状況下にあって、燃料
体把握機のＸ−Ｙ座標における自動位置決めが可能な原
子燃料体の自動交換装置を提供することである。

【００１９】本発明の第２目的は、第１目的に加えて、
原子燃料体を把握した燃料体把握機が炉心又は燃料貯蔵
ラックへその原子燃料体を挿入する場合に、原子燃料体
の下部の振れにより、原子燃料体が正しく挿入されず
に、原子力発電所の自動運転が停止されてしまうという
不都合を回避することのできる原子燃料体の自動交換装
置を提供することである。

【００２０】本発明の第３目的は、第１目的に加えて、
原子燃料体を把握していない燃料体把握機が下降して、
原子燃料体を把握しようとする時、燃料体把握機のつか
み具の振れがなくて、つかみ具が正しく目的の原子燃料
体をつかむことができ、つかんで作業した作業対象の燃
料体とその位置とを記録して管理作業を容易に出来る原
子燃料体の自動交換装置を提供することである。

【００２１】本発明の第４目的は、第１目的，第２目
的，第３目的を達成する原子燃料体の自動交換装置を提
供することである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の第１目的を達成
する第１手段は、原子炉及び原子燃料貯蔵プールなどの
施設内で原子燃料体を移送するための原子燃料体の自動
交換装置であって、前記施設に固定されていてＸ軸方向
に延びるレールと、前記レール上を走行する走行台車
と、前記走行台車上に固定されていてＹ軸方向に延びる
横方向レールと、前記横方向レール上を横行する横行台
車と、前記横行台車から吊り下された燃料体把握機であ
って、つかみ具を有し且つＺ軸方向に昇降自在であると
ともにＺ軸のまわりに回動自在である、前記燃料体把握
機と、前記燃料体把握機から水方向に間隔を置いて前記
横行台車に設置された水中テレビカメラ取付装置と、前
記水中テレビカメラ取付装置に取り付けられた水中テレ
ビカメラと、前記走行台車をＸ軸方向に移動させる第１
の駆動装置と、前記横行台車をＹ軸方向に移動させる第
２の駆動装置と、前記燃料体把握機をＺ軸方向に昇降さ
せる第３の駆動装置と、前記燃料体把握機をＺ軸のまわ
りに回動させる第４の駆動装置と、前記水中テレビカメ
ラから出力される画像を処理する画像処理装置と、前記
画像処理装置から出力される信号を受けて前記第１から
第４の駆動装置を自動制御する制御装置とを含み、前記
制御装置は、前記画像処理装置からの信号を受けて、所
望の位置決め目標位置に前記水中テレビカメラの中心位
置がくるように、前記第１及び第２の駆動装置を駆動し
て、前記水中テレビカメラを位置決めする手段を有し、
前記画像処理装置は、前記位置決めされた前記水中テレ
ビカメラの位置と目標対象原子燃料体の位置との位置ず
れ量を、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向、及びＺ軸のまわりの方向
についてそれぞれ算出する手段を有し、前記制御装置
は、更に、前記画像処理装置からＸ軸方向，Ｙ軸方向、
及びＺ軸のまわりの方向についての前記算出された位置
ずれ量を表わす信号を受けて、それら位置ずれ量に、前
記水中テレビカメラと前記燃料体把握機との相対的位置
ずれ分を補正した量だけ、前記燃料体把握機を移動さ
せ、これによって前記目標対象原子燃料体の位置と前記
燃料体把握機の位置とを整合させるように、前記第１，
第２及び第４の駆動装置を制御する手段を有することを
特徴とする、原子燃料体の自動交換装置である。

【００２３】本発明の第２目的を達成する第２手段は、
第１手段において、前記画像処理装置は、更に、前記燃
料体把握機のつかみ具が原子燃料体をつかんでいるかど
うか判別する手段と、前記つかみ具が原子燃料体をつか
んでいることが判別された時、前記原子燃料体の下部の
振れ量が規定値以下であることを判別する判別手段とを
含み、前記制御装置は、更に、前記画像処理装置の前記
判別手段からの信号を受けて、前記第３の駆動装置を制
御して前記つかみ具を下降させるとともに前記つかみ具
から前記原子燃料体を解放する手段を含むことを特徴と
する原子燃料体の自動交換装置である。

【００２４】本発明の第３目的を達成するための手段
は、第１手段において、前記画像処理装置は、更に、前
記燃料体把握機のつかみ具が原子燃料体をつかんでいる
かどうか判別する手段と、前記つかみ具が原子燃料体を
つかんでいないことが判別された時、前記つかみ具の下
部の振れ量が規定値以下であることを判別して、前記制
御装置が前記燃料体把握機を下降させるべく前記第３の
駆動装置を制御することを許容する、判別手段と、目標
対象原子燃料体に刻印されているＩＤＮo.を読み取って
所望のものと照合していることを判別して、前記制御装
置が前記燃料体把握機を下降させるべく前記第３の駆動
装置を制御するとともに、前記つかみ具をつかみ操作す
ることを許容する、判別手段と、原子燃料体のＩＤＮo.
と原子燃料体の収納位置との関係を記録，保存する手段
とを含むことを特徴とする原子燃料体の自動交換装置で
ある。

【００２５】本発明の第４目的を達成するための第４手
段は、原子炉及び原子燃料貯蔵プールなどの施設内で原
子燃料体を移送するための原子燃料体の自動交換装置で
あって、前記施設に固定されていてＸ軸方向に延びるレ
ールと、前記レール上を走行する走行台車と、前記走行
台車上に固定されていてＹ軸方向に延びる横方向レール
と、前記横方向レール上を横行する横行台車と、前記横
行台車から吊り下された燃料体把握機であって、つかみ
具を有し且つＺ軸方向に昇降自在であるとともにＺ軸の
まわりに回動自在である、前記燃料体把握機と、前記燃
料体把握機から水方向に間隔を置いて前記横行台車に設
置された水中テレビカメラ取付装置と、前記水中テレビ
カメラ取付装置に取り付けられた水中テレビカメラと、
前記走行台車をＸ軸方向に移動させる第１の駆動装置
と、前記横行台車をＹ軸方向に移動させる第２の駆動装
置と、前記燃料体把握機をＺ軸方向に昇降させる第３の
駆動装置と、前記燃料体把握機をＺ軸のまわりに回動さ
せる第４の駆動装置と、前記水中テレビカメラから出力
される画像を処理する画像処理装置と、前記画像処理装
置から出力される信号を受けて前記第１から第４の駆動
装置を自動制御する制御装置とを含み、前記制御装置
は、前記画像処理装置からの信号を受けて、所望の位置
決め目標位置に前記水中テレビカメラの中心位置がくる
ように、前記第１及び第２の駆動装置を駆動して、前記
水中テレビカメラを位置決めする手段を有し、前記画像
処理装置は、前記位置決めされた前記水中テレビカメラ
の位置と目標対象原子燃料体の位置との位置ずれ量を、
Ｘ軸方向，Ｙ軸方向、及びＺ軸のまわりの方向について
それぞれ算出する手段を有し、前記制御装置は、更に、
前記画像処理装置からＸ軸方向，Ｙ軸方向、及びＺ軸の
まわりの方向についての前記算出された位置ずれ量を表
わす信号を受けて、それら位置ずれ量に、前記水中テレ
ビカメラと前記燃料体把握機との相対的位置ずれ分を補
正した量だけ、前記燃料体把握機を移動させ、これによ
って前記目標対象原子燃料体の位置と前記燃料体把握機
の位置とを整合させるように、前記第１，第２及び第４
の駆動装置を制御する手段を有し、前記画像処理装置
は、更に、前記燃料体把握機のつかみ具が原子燃料体を
つかんでいるかどうか判別する手段と、前記つかみ具が
原子燃料体をつかんでいることが判別された時、前記原
子燃料体の下部の振れ量が規定値以下であることを判別
する判別手段とを含み、前記制御装置は、更に、前記画
像処理装置の前記判別手段からの信号を受けて、前記第
３の駆動装置を制御して前記つかみ具を下降させるとと
もに前記つかみ具から前記原子燃料体を解放する手段を
含み、前記画像処理装置は、更に、前記つかみ具が原子
燃料体をつかんでいないことが判別された時、前記つか
み具の下部の振れ量が規定値以下であることを判別し
て、前記制御装置が前記燃料体把握機を下降させるべく
前記第３の駆動装置を制御することを許容する、判別手
段と、目標対象原子燃料体に刻印されているＩＤＮo.を
読み取って所望のものと照合していることを判別して、
前記制御装置が前記燃料体把握機を下降させるべく前記
第３の駆動装置を制御するとともに、前記つかみ具をつ
かみ操作することを許容する、判別手段と、原子燃料体
のＩＤＮo.と原子燃料体の収納位置との関係を記録，保
存する手段とを含むことを特徴とする原子燃料体の自動
交換装置である。

【００２６】

【作用】第１手段によれば、原子燃料体の自動交換装置
は、Ｘ軸及びＹ軸方向に移動自在な台車上に、Ｚ軸方向
に昇降自在でＺ軸のまわりに回動自在な燃料体把握機
と、水中テレビカメラを備えた取付装置とが設置されて
いる。この自動交換装置の制御系により、水中テレビカ
メラの中心が、まず、所望の位置決め目標位置に位置決
めされるように、Ｘ−Ｙ座標内で台車が移動される。次
に、位置決めされた水中テレビカメラの位置と目標対象
原子燃料体の位置との位置ずれ量がＸ，Ｙ軸方向、及び
Ｚ軸のまわりの方向についてそれぞれ算出され、燃料体
把握機と水中テレビカメラとの位置のずれ分を補正し
て、燃料体把握機の位置を、Ｘ，Ｙ軸方向、及びＺ軸の
まわりの方向において目標対象原子燃料体の位置と整合
するように制御する作用が得られる。

【００２７】第２手段によれば、第１手段による作用に
加えて、掴んだ原子炉燃料体が振れているか否かを判別
してから原子炉燃料体の挿入作業に入れるから、挿入作
業時に燃料体が振れて挿入先にひっかかって挿入不能に
なり原子炉燃料体の自動交換装置の自動運転停止状態に
至るという現象を回避できるという作用が得られる。第
３手段によれば、第１手段による作用に加えて、作業対
象の原子炉燃料体固有のＩＤ番号を判別する作用と、つ
かみ具が振れているか否かを判別する作用とを経過し
て、作業対象の原子炉燃料体をつかみにかかるから、つ
かみそこないやつかみ間違いを回避する作用、及び作業
対象の原子炉燃料体とそのＩＤ番号を記録して保存し、
記録保存したデ−タを用いて原子炉燃料体の管理作業が
楽になるという作用が得られる。

【００２８】第４手段によれば、第１手段と第２手段と
第３手段とによる全ての作用が得られる。

【００２９】

【実施例】図１と、図２と図３とを参照すると、原子燃
料自動交換装置は、建屋１００内に設置された走行レー
ル１を含み、このレールにはその長手方向（軸方向）に
移動する走行台車２が設けられている。走行台車２上に
は、走行レール１の長手方向に直角な方向に設けた横方
向レール５１上で移動する横行台車３が設けられてい
る。横行台車３には、圧縮空気で駆動されるつかみ具４
１をもつ燃料把握機４が設置されている。

【００３０】燃料把握機４は、横行台車３に設置されて
いる燃料ホイスト用モータ１０によって昇降移動され
る。走行台車２及び横行台車３を移動させるために、そ
れぞれの台車２および３に走行用モータ８および横行用
モータ９が設置されている。横行台車３に第４のモータ
５０が設置されていて、燃料把握機４をその軸線回りに
回転させるよう作動する。

【００３１】上記燃料自動交換装置は、遠隔制御室に設
置される自動運転制御盤１８，画像処理コントロール盤
１９，カメラコントロール盤２０、及びモータ自動制御
装置１１を含む制御装置３０によって制御される。燃料
自動交換装置は、Ｘ，Ｙ方向のレールの側面に取り付け
たラック（図示ナシ）と台車２，３に取り付けられたピ
ニオン歯車（図示ナシ）との作用により、台車上のシン
クロ発信器(図示ナシ)を回転させて、燃料把握機４の現
在位置（Ｘ座標，Ｙ座標）を検出する。

【００３２】燃料自動交換装置には、また、横行台車３
より吊り下げられた水中テレビカメラ取付装置５，水中
テレビカメラ取付装置５の先端に取り付けた水中テレビ
カメラ（ＩＴＶ）６、及び横行台車３上に設けられて水
中テレビカメラ６の画像を処理する画像処理装置７が設
けられている。

【００３３】制御装置３０は、目標位置まで走行台車２
及び横行台車３を移動させて燃料ホイストの燃料把握機
４を下降させると共に燃料把握機４を回転させて燃料の
つかみ又ははなしを行うことと、どの燃料体をどこから
どこへ移動したかの燃料体の移動管理とを行う。画像処
理装置７は、カメラの中心と目標対象燃料の中心との位
置ずれ量を検出しモータ自動制御装置１１へその位置ず
れ量を出力する機能ｆ１、燃料把握機４の先端のつかみ
具４１または燃料体先端の振れ量が規定値以下であるこ
とを検出し、燃料ホイストの下降許可信号をモータ自動
制御装置１１へ出力する機能ｆ２、及び取出す目標対象
燃料のハンドル部に刻印してあるＩＤＮo.を自動読取り
して、記憶されているデータと照合し、照合結果が一致
している時に燃料ホイストの下降許可信号をモータ自動
制御装置１１へ出力する機能ｆ３を有する。

【００３４】水中テレビカメラ取付装置５に取り付けら
れた水中テレビカメラ６からの信号は、制御用ケーブル
１２を介して画像変換器２５へ与えられ、比較器２６で
比較される。

【００３５】燃料自動交換装置が、炉心の任意の位置か
ら、自動運転によって原子燃料体１３（図２）を取出す
時又は炉心の任意の位置へ挿入する時、水中テレビカメ
ラ６は、原子燃料体１３の先端の振れを検出し、検出信
号を画像変換器２５へ送る。画像変換器２５は、この検
出信号に基づき原子燃料体１３の先端の振れ量を検出し
て検出データを比較器２６に送る。比較器２６が、検出
データが基準値内に入っていることを検出したとき、画
像処理装置７はモータ自動制御装置１１へ燃料ホイスト
用モータ１０の駆動指令を出す。

【００３６】次に本発明装置の一実施例の運転を図３に
示すブロックダイアグラム及び図４に示す制御フローチ
ャートを用いて説明する。まず、図４のステップ１００
において制御装置３０内の自動運転制御盤１８より、モ
ータ自動制御装置１１に自動起動信号が与えられると、
燃料自動交換装置の制御が開始される。

【００３７】この場合に、モータ自動制御装置１１内に
あるプロセス計算機（図示しない）が、これから実施さ
れる制御の合理性をチェックし、不合理な点がなけれ
ば、自動制御が実施される。

【００３８】ステップ１０１では、モータ自動制御装置
１１は、対象目標位置に水中テレビカメラ６の中心が位
置する様、Ｘ方向，Ｙ方向におけるカメラ６の位置決め
動作を実施する。

【００３９】次に、ステップ１０２では、画像処理装置
７が目標位置の中心とかくして位置決めされた水中テレ
ビカメラ６の中心との位置ずれ量（偏差量）をＸ，Ｙ，
θ方向について算出し、算出されたずれ量をモータ自動
制御装置１１へ出力する。

【００４０】ステップ１０３では、モータ自動制御装置
１１内にあるプロセス計算機は、前記偏差量と、つかみ
具４１と水中テレビカメラ６との間隔（図５に示す寸法
ｄ）との合計値だけ、つかみ具４１の中心の位置を補正
して、目標位置に位置決めする。

【００４１】ステップ１０４では、燃料把握機４に作用
する吊り荷重の有無を判別して、荷重有りの場合には、
ステップ１０５において燃料体下部の振れ量を水中テレ
ビカメラ６により検出し、規定量以下であれば、画像処
理装置７が下降指示をモータ自動制御装置１１へ指示す
る。

【００４２】次にステップ１０７にてつかみ具４１を下
降し、着座，はなし操作を行い自動運転を終了する。

【００４３】また、ステップ１０４において吊り荷重が
無いと判断された場合、ステップ１０６においてつかみ
具４１下端の振れ量を水中テレビカメラ６が検出し、規
定量以下であれば、画像処理装置７が下降指示をモータ
自動制御装置１１へ与える。

【００４４】次にステップ１０８では水中テレビカメラ
６が目標対象の燃料体１３のハンドルのＩＤＮo.を読み
取り、読み取られた情報を画像処理装置７が画像処理
し、記憶データと一致すれば下降許可を出す。

【００４５】また、ステップ１０９において、燃料体Ｉ
ＤＮo.と燃料体収納位置とがモータ自動制御装置内にあ
るプロセス計算機（図示しない）に記録保存される。

【００４６】次に、自動位置決め画像処理について説明
する。

【００４７】自動位置決め画像処理は、水中テレビカメ
ラ６の現在位置（mm）と目標位置（mm）との偏差（ｄＸ
mm，ｄＹmm，ｄθ゜）を画像処理装置７よりモータ自動
制御装置１１へ入力し、その偏差（ｄＸmm，ｄＹmm，ｄ
θ゜）に対して、Ｘ，Ｙ制御及びθ制御により最終的な
位置決めを行う。

【００４８】具体的には 上位計算機（図示ナシ）により、次の作業目標位置
が与えられる。

【００４９】 モータ自動制御装置１１は「目標位置
−現在位置−水中テレビカメラ取付位置偏差」の演算を
行い、Ｘ，Ｙ制御によりカメラ６を目標燃料位置へ移
動，停止後、Ｘ，Ｙ，θ゜に関し画像処理装置７に対し
て画像処理コントロール盤１９を介して位置補正運転を
指令して位置検出処理を実行させる。

【００５０】 画像処理装置７は、原子燃料の自動交
換装置が停止したのを確認し、燃料体に対応した辞書を
読みだし、入力画像の中から燃料の位置を検出し、演算
により水中テレビカメラ６の中心と目標位置との偏差の
実距離に変換して結果を返送する。

【００５１】 原子燃料の自動交換装置は、画像処理
装置７より入力した偏差（ｄＸmm，ｄＹmm，ｄθ゜）＋
カメラ取付偏差（定数Ｘmm，定数Ｙmm）の演算を行い、
Ｘ，Ｙ制御及びθ制御によりつかみ具４１の最終的な位
置決めを行う。

【００５２】今図５に示すように、ある燃料貯蔵施設で
水中移動台車２１によって運搬されて来た原子燃料体１
３を、本発明の原子燃料の自動交換装置を使用して貯蔵
プール内の燃料ラックへ貯蔵する場合の制御手順につき
説明する。

【００５３】水中移動台車２１が所定位置へ来たことを
表わす信号をオペレータが受けて、原子燃料の自動交換
装置が水中移動台車２１の原子燃料体１３を取りに行く
制御を実行するために、オペレータにより自動運転制御
盤１８からモータ自動制御装置１１に動作指令が与えら
れる。

【００５４】モータ自動制御装置１１は、あらかじめ記
憶してある水中移動台車２１上の原子燃料体１３の座標
に向かって水中テレビカメラ６の中心を合わせるための
位置決め制御を行うために、目標位置と水中テレビカメ
ラ６の現在位置との偏差を０にするように、走行モータ
制御装置１５と横行モータ制御装置１６とに指令を与え
る。

【００５５】目標位置に水中テレビカメラ６が位置決め
を完了した後、カメラコントロール盤２０より、原子燃
料体１３の画像が画像処理装置７に取り込まれ、辞書パ
ターンとのパタ−ンマッチングによる比較処理が行わ
れ、これにより、水中テレビカメラ６の中心と原子燃料
体１３の中心とのずれ量が正確に算出され、算出された
データがモータ自動制御装置１１へ送られる。

【００５６】モータ自動制御装置１１は、受け取ったデ
ータと、もともとずれている水中テレビカメラ６の中心
と燃料把握機４の中心及び燃料体の回転角θとのずれ量
との合計分だけ燃料把握機４が移動するように、走行モ
ータ制御装置１５，横行モータ制御装置１６及び燃料把
握機回転用モータ制御装置５１ａへ指令し、走行モータ
制御装置１５は走行用モータ８を、横行モータ制御装置
１６は横行用モータ９を、燃料把握機回転用モータ制御
装置５１ａは燃料把握機回転用モータ５０へ駆動制御指
令を与えることにより、燃料把握機４は原子燃料体１３
の中心へ正確に位置決め制御できる。

【００５７】次に、モータ自動制御装置１１は燃料ホイ
ストモータ制御装置１７に指令を与える。

【００５８】燃料ホイストモータ制御装置１７は燃料ホ
イスト用モータ１０を駆動制御する。

【００５９】燃料ホイストモータ制御装置１７で駆動制
御された燃料ホイスト用モータ１０は、つかみ具４１を
燃料体１３のハンドルの方に下降させ、ハンドルへの着
座手前で一旦停止させ、この停止の間に画像処理装置７
によるつかみ具４１の振れ具検出が行われる。

【００６０】検出された振れ量とあらかじめ記憶されて
いる振れの判定基準との比較が実行され、比較の結果が
基準値内であれば、画像処理装置７がモータ自動制御装
置１１へ下降可の信号をあたえる。

【００６１】また、次に、画像処理装置７は、燃料体１
３のハンドル上に刻印されている。ＩＤＮo.を読み取っ
て、あらかじめ記憶しているＩＤＮo.との比較を行い、
一致していれば、モータ自動制御装置１１へ下降可の信
号をあたえるとともにこれから移動するラック番地とＩ
ＤＮo.とを対応させて記憶する。

【００６２】また、前記のモータ自動制御装置１１へ入
力された２つの信号のＡＮＤ条件が成立すると、モータ
自動制御装置１１は、燃料ホイストモータ制御装置１７
に指令を与え燃料ホイストモータ制御装置１７で燃料ホ
イスト用モータ１０を駆動制御することにより、燃料ホ
イスト用モータ１０による下降が許可されて、つかみ具
４１がハンドルをつかめる位置に来る。

【００６３】その後、つかみ具４１は燃料体１３のハン
ドルをつかみ、水中移動台車２１から燃料貯蔵ラックへ
の自動移送が可能となる。

【００６４】以上説明したように、本発明の実施例によ
れば、規定された範囲内で動き得る原子燃料への燃料把
握機の自動位置決め及び原子燃料の自動移送が可能とな
ることにより、燃料移送作業の高速化が図れ、運転員の
省力化，被ばく低減に大きな効果がある。

【００６５】さらに、画像処理により、ラック及び炉心
への燃料挿入の際の振れの検知ができ、振れによる燃料
スティック等の防止が図れ、燃料の損傷防止及び燃料交
換時間の短縮が図れる。

【００６６】また、燃料体のＩＤＮo.が自動的に読み取
られ、読み取られたＩＤＮo.が画像処理装置により、記
憶されているデータと比較照合が行われた後に燃料体の
移動が許可されるシステムになっているので、ヒューマ
ンエラーが防止され、燃料体移動の信頼性が向上する。

【００６７】さらに、検出されたＩＤＮo.と移動先のラ
ック番地と関係付けて記録しておけば燃料体の計量管理
時のデータとして使用出来、カメラとビデオによる計量
管理工程が不要となる。

【００６８】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、原子炉燃料体
の収納位置がある規定の範囲内で変化する状況下で、そ
の収納位置にその変化が生じても自動位置決めによる燃
料体の自動交換作業が容易に実施できる。

【００６９】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
による効果に加えて、掴んだ原子炉燃料体が振れること
による原子炉燃料体の挿入作業が失敗が無くなるから、
原子炉燃料体の自動交換装置の自動運転停止状態の発生
が無くなって、原子炉燃料体の交換作業の効率が向上す
る。

【００７０】請求項３の発明によれば、請求項１の発明
による効果に加えて、原子炉燃料体を燃料体把握機が掴
む際には、その燃料体把握機のつかみ具が実質的につか
みそこないが無いように振れてないことを確認でき、更
には、つかみ目的の原子炉燃料集合体を個別に識別でき
るＩＤ番号を確認してつかめるから、作業目的の原子炉
燃料体を間違えること無く確実につかむことが出来る効
果と、確認したＩＤ番号と原子炉燃料体の収納位置との
関係を記録保存することが出来るから、その記録保存に
よって原子炉燃料体とＩＤ番号との確認作業を省略乃至
は容易にすることが出来て原子炉燃料体の管理作業が容
易と成る。

【００７１】請求項４の発明によれば、請求項１と請求
項２と請求項３の各発明による効果を達成する機能を持
つ原子炉燃料体の自動交換装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原子燃料体の自動交換装置の一実施例
の構成を示す斜視図。

【図２】図１の実施例の側面図。

【図３】本発明の一実施例の制御系を示すブロック図。

【図４】本発明の一実施例における制御を示すフローチ
ャート図。

【図５】本発明の一実施例の説明図であって、水中移動
台車上の原子燃料体に対し把握機を位置決め制御する方
式を説明する図。

【図６】（Ａ）図は、沸騰水型原子炉の炉心構成物の平
面配置図であり、（Ｂ）図は、（Ａ）図中の１つの制御
棒と、それを囲む４体の原子燃料体との位置関係を拡大
して示した（Ａ）図の要部拡大図。

【図７】原子炉の炉心に装架された原子燃料体の装架パ
ターンの説明図。

【図８】従来の原子燃料体の自動交換装置の構成を示す
斜視図。

【符号の説明】

１…走行レール、２…走行台車、３…横行台車、４…燃
料把握機、５…水中テレビカメラ取付装置、５…水中テ
レビカメラ、７…画像処理装置、８…走行用モータ、９
…横行用モータ、１０…燃料ホイスト用モータ、１１…
モータ自動制御装置、１２…制御用ケーブル、１３…原
子燃料体、１４…原子燃料体貯蔵ラック、１５…走行モ
ータ制御装置、１６…横行モータ制御装置、１７…燃料
ホイストモータ制御装置、１８…自動運転制御盤、１９
…画像処理コントロール盤、２０…カメラコントロール
盤、２１…水中移動台車、２２…シンクロ発信器、２３
…表示器、２４…録画装置、２５…画像変換器、２６…
比較器、２７…炉心、２８…ＬＰＲＭ、２９…制御棒、
５０…燃料把握機回転用モータ、５１ａ…燃料把握機回
転用モータ制御装置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原子炉及び原子燃料貯蔵プールなどの施設
   内で原子燃料体を移送するための原子燃料体の自動交換
   装置であって、 前記施設に固定されていてＸ軸方向に延びるレールと、 前記レール上を走行する走行台車と、 前記走行台車上に固定されていてＹ軸方向に延びる横方
   向レールと、 前記横方向レール上を横行する横行台車と、 前記横行台車から吊り下された燃料体把握機であって、
   つかみ具を有し且つＺ軸方向に昇降自在であるとともに
   Ｚ軸のまわりに回動自在である、前記燃料体把握機と、 前記燃料体把握機から水平方向に間隔を置いて前記横行
   台車に設置された水中テレビカメラ取付装置と、 前記水中テレビカメラ取付装置に取り付けられた水中テ
   レビカメラと、 前記走行台車をＸ軸方向に移動させる第１の駆動装置
   と、 前記横行台車をＹ軸方向に移動させる第２の駆動装置
   と、 前記燃料体把握機をＺ軸方向に昇降させる第３の駆動装
   置と、 前記燃料体把握機をＺ軸のまわりに回動させる第４の駆
   動装置と、 前記水中テレビカメラから出力される画像を処理する画
   像処理装置と、 前記画像処理装置から出力される信号を受けて前記第１
   から第４の駆動装置を自動制御する制御装置とを含み、 前記制御装置は、前記画像処理装置からの信号を受け
   て、所望の位置決め目標位置に前記水中テレビカメラの
   中心位置がくるように、前記第１及び第２の駆動装置を
   駆動して、前記水中テレビカメラを位置決めする手段を
   有し、 前記画像処理装置は、前記位置決めされた前記水中テレ
   ビカメラの位置と目標対象原子燃料体の位置との位置ず
   れ量を、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向、及びＺ軸のまわりの方向
   についてそれぞれ算出する手段を有し、 前記制御装置は、更に、前記画像処理装置からＸ軸方
   向，Ｙ軸方向、及びＺ軸のまわりの方向についての前記
   算出された位置ずれ量を表わす信号を受けて、それら位
   置ずれ量に、前記水中テレビカメラと前記燃料体把握機
   との相対的位置ずれ分を補正した量だけ、前記燃料体把
   握機を移動させ、これによって前記目標対象原子燃料体
   の位置と前記燃料体把握機の位置とを整合させるよう
   に、前記第１，第２及び第４の駆動装置を制御する手段
   を有することを特徴とする、原子燃料体の自動交換装
   置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記画像処理装置は、
   更に、 前記燃料体把握機のつかみ具が原子燃料体をつかんでい
   るかどうか判別する手段と、 前記つかみ具が原子燃料体をつかんでいることが判別さ
   れた時、前記原子燃料体の下部の振れ量が規定値以下で
   あることを判別する判別手段とを含み、 前記制御装置は、更に、前記画像処理装置の前記判別手
   段からの信号を受けて、前記第３の駆動装置を制御して
   前記つかみ具を下降させるとともに前記つかみ具から前
   記原子燃料体を解放する手段を含むことを特徴とする原
   子燃料体の自動交換装置。
3. 【請求項３】請求項１において、前記画像処理装置は、
   更に、 前記燃料体把握機のつかみ具が原子燃料体をつかんでい
   るかどうか判別する手段と、 前記つかみ具が原子燃料体をつかんでいないことが判別
   された時、前記つかみ具の下部の振れ量が規定値以下で
   あることを判別して、前記制御装置が前記燃料体把握機
   を下降させるべく前記第３の駆動装置を制御することを
   許容する、判別手段と、 目標対象原子燃料体に刻印されているＩＤＮo.を読み取
   って所望のものと照合していることを判別して、前記制
   御装置が前記燃料体把握機を下降させるべく前記第３の
   駆動装置を制御するとともに、前記つかみ具をつかみ操
   作することを許容する、判別手段と、 原子燃料体のＩＤＮo.と原子燃料体の収納位置との関係
   を記録，保存する手段とを含むことを特徴とする原子燃
   料体の自動交換装置。
4. 【請求項４】原子炉及び原子燃料貯蔵プールなどの施設
   内で原子燃料体を移送するための原子燃料体の自動交換
   装置であって、 前記施設に固定されていてＸ軸方向に延びるレールと、 前記レール上を走行する走行台車と、 前記走行台車上に固定されていてＹ軸方向に延びる横方
   向レールと、 前記横方向レール上を横行する横行台車と、 前記横行台車から吊り下された燃料体把握機であって、
   つかみ具を有し且つＺ軸方向に昇降自在であるとともに
   Ｚ軸のまわりに回動自在である、前記燃料体把握機と、 前記燃料体把握機から水方向に間隔を置いて前記横行台
   車に設置された水中テレビカメラ取付装置と、 前記水中テレビカメラ取付装置に取り付けられた水中テ
   レビカメラと、 前記走行台車をＸ軸方向に移動させる第１の駆動装置
   と、 前記横行台車をＹ軸方向に移動させる第２の駆動装置
   と、 前記燃料体把握機をＺ軸方向に昇降させる第３の駆動装
   置と、 前記燃料体把握機をＺ軸のまわりに回動させる第４の駆
   動装置と、 前記水中テレビカメラから出力される画像を処理する画
   像処理装置と、 前記画像処理装置から出力される信号を受けて前記第１
   から第４の駆動装置を自動制御する制御装置とを含み、 前記制御装置は、前記画像処理装置からの信号を受け
   て、所望の位置決め目標位置に前記水中テレビカメラの
   中心位置がくるように、前記第１及び第２の駆動装置を
   駆動して、前記水中テレビカメラを位置決めする手段を
   有し、 前記画像処理装置は、前記位置決めされた前記水中テレ
   ビカメラの位置と目標対象原子燃料体の位置との位置ず
   れ量を、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向、及びＺ軸のまわりの方向
   についてそれぞれ算出する手段を有し、 前記制御装置は、更に、前記画像処理装置からＸ軸方
   向，Ｙ軸方向、及びＺ軸のまわりの方向についての前記
   算出された位置ずれ量を表わす信号を受けて、それら位
   置ずれ量に、前記水中テレビカメラと前記燃料体把握機
   との相対的位置ずれ分を補正した量だけ、前記燃料体把
   握機を移動させ、これによって前記目標対象原子燃料体
   の位置と前記燃料体把握機の位置とを整合させるよう
   に、前記第１，第２及び第４の駆動装置を制御する手段
   を有し、 前記画像処理装置は、更に、 前記燃料体把握機のつかみ具が原子燃料体をつかんでい
   るかどうか判別する手段と、 前記つかみ具が原子燃料体をつかんでいることが判別さ
   れた時、前記原子燃料体の下部の振れ量が規定値以下で
   あることを判別する判別手段とを含み、 前記制御装置は、更に、前記画像処理装置の前記判別手
   段からの信号を受けて、前記第３の駆動装置を制御して
   前記つかみ具を下降させるとともに前記つかみ具から前
   記原子燃料体を解放する手段を含み、 前記画像処理装置は、更に、 前記つかみ具が原子燃料体をつかんでいないことが判別
   された時、前記つかみ具の下部の振れ量が規定値以下で
   あることを判別して、前記制御装置が前記燃料体把握機
   を下降させるべく前記第３の駆動装置を制御することを
   許容する、判別手段と、 目標対象原子燃料体に刻印されているＩＤＮo.を読み取
   って所望のものと照合していることを判別して、前記制
   御装置が前記燃料体把握機を下降させるべく前記第３の
   駆動装置を制御するとともに、前記つかみ具をつかみ操
   作することを許容する、判別手段と、 原子燃料体のＩＤＮo.と原子燃料体の収納位置との関係
   を記録，保存する手段とを含むことを特徴とする原子燃
   料体の自動交換装置。