JPH10170690A - 圧力管型原子炉における被照射体を短期間照射する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原子炉における被照射体を短期間照射する方
法に関し、特に圧力管型原子炉において、減速材中に開
放した管内にバウンダリを構成する機能を持つ被照射体
を内包できる筒を設置し、被照射体とワイヤーを遠隔操
作で接続又は切り離しができる機構を設けることによ
り、原子炉運転中に被照射体の出し入れを可能とした照
射方法を提供することにある。 【解決手段】 照射場所として、減速材バウンダリを構
成する筒を減速材中に開放した管内に設置する。被照射
体を交換する装置は制御棒若しくは中性子検出器の交換
装置を使用するが、原子炉運転中に格納容器外から操作
可能なようにワイヤーの巻き取り装置を自動化する。ま
た、被照射体の出し入れが可能なように、被照射体とそ
れを昇降させるワイヤーを自動で接続又は切り離しがで
きるような機構を持つ構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は原子炉における被照
射体を短期間照射する方法に関し、特に圧力管型原子炉
において、減速材中に開放した管内にバウンダリを構成
する機能を持つ被照射体を内包できる筒を設置し、被照
射体とワイヤーを遠隔操作で接続又は切り放しができる
機構を設けることにより、原子炉運転中に被照射体の出
し入れを可能とした照射方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の圧力管型原子炉の炉心回りの構成
を図６に示す。圧力管型原子炉は減速材を収納するカラ
ンドリアタンク１、燃料１２と原子炉冷却材を収納し、
カランドリアタンク１を上下に貫通する多数の圧力管２
の集合体、制御棒案内管、中性子検出器案内管などの減
速材中に開放した管３により構成される。なお、カラン
ドリアタンク１の内部は減速材である重水及びヘリウム
ガス雰囲気で満たされており、管３のうち制御棒案内管
の場合、減速材バウンダリは制御棒駆動装置４となって
いる。（すなわち、減速材は制御棒駆動装置４によって
気密にされている。）炉心内に入っているものを取り出
す従来の方法としては、図７中の燃料交換装置５を用い
て燃料１２を取り出す方法と、制御棒交換装置６を用い
て制御棒１１を取り出す方法の２つがある。図７に、燃
料１２及び制御棒１１のそれぞれの移送経路を示す。

【０００３】まず、燃料１２の移送経路について説明す
る。燃料棒１２は燃料交換装置５により圧力管２から取
り出され、さらに燃料交換プール７へ運ばれる。次に燃
料出入機８によりトランスファーシュート９内へ入れら
れ、ここより格納容器２５外の燃料受渡しプール１０へ
移送される。燃料交換は原子炉運転中にも可能である
が、燃料交換中に燃料交換装置５の不具合が生じた場合
には原子炉を停止させなければならないというリスクを
有するため、従来実際には原子炉運転中には行われず、
原子炉停止中に実施されていた。

【０００４】一方、制御棒１１の移送経路について説明
する。制御棒１１は制御棒案内管１３上部より制御棒交
換装置６によって取り出された後、制御棒交換装置６と
共に天井クレーン１４で燃料交換プール７上まで運ば
れ、一時プール内のラック１５へ入れられる。この後は
燃料交換の場合と同様に燃料出入機８によりトランスフ
ァーシュート９を介して格納容器２５外へ移送される。
制御棒交換は原子炉停止時に行われ、人間が格納容器２
５内に入って制御棒交換装置６の操作及び制御棒交換作
業を行っている。また、制御棒駆動装置４が減速材バウ
ンダリを構成しているため、従来原子炉運転中に制御棒
１１を交換できなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】被照射体を短期間照射
するためには、原子炉運転中に被照射体を炉心から格納
容器外まで出すこと、及びその逆の操作を短時間で行え
る機構が必要である。また、原子炉運転中は、上記のよ
うに格納容器内には原則として人は入ることができない
ため、格納容器外からの遠隔操作により被照射体の出し
入れが可能な機構とする必要が生じる。

【０００６】圧力管型原子炉において、炉心内に被照射
体を挿入可能な場所としては、図６に示すように、燃料
１２を内包する圧力管２、もしくは、制御棒等を挿入す
る減速材中に開放した管３がある。

【０００７】燃料１２に代えて圧力管２内に被照射体を
挿入した場合、燃料交換装置５の使用により原子炉運転
中に被照射体の出し入れが可能であるが、被照射体の体
数分だけ燃料本数を減らす必要があり原子炉出力の低下
及び炉心特性へ影響を与えること、また、被照射体取り
出し時に装置の不具合が生じた場合には、原子炉を停止
させなければならないというリスクを持つため望ましく
ない。

【０００８】一方、減速材中に開放した管３内では、現
状では被照射体を取り出す場合の減速材バウンダリの保
持と、原子炉運転中に被照射体を出し入れできない、と
いう問題点がある。更に、既設の原子炉で短期間照射を
行う場合、大きさが最小限となるような配置設計に基づ
き作られた格納容器の中に照射専用の装置を設けること
は困難な場合がある、という問題点がある。

【０００９】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、原子炉運転中、原子炉の運転に影
響を与えずに格納容器外からの操作により短期間照射後
被照射体の取り出しのできなかった圧力管型原子炉に対
して、これを実現するための照射方法を提供することを
目的とする。

【００１０】更に、本発明は、制御棒もしくは中性子検
出器を交換するための装置の一部を共用する被照射体の
取り出し装置を採用することにより、合理化を図れる照
射方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１では、圧力管型原子炉における制御
棒案内管などのカランドリアタンク内減速材に対して開
放した既存の管を利用し、該管内に上端が原子炉格納容
器内に開口すると共に下端がカランドリアタンク内炉心
まで延び、かつ、減速材バウンダリを構成する筒体を設
置し、既存の制御棒交換装置などを利用して原子炉格納
容器外からの遠隔操作により、原子炉運転中に前記筒体
内に被照射体を出し入れし、該被照射体の照射を行う圧
力管型原子炉における被照射体を短期間照射する方法で
あることを特徴としている。

【００１２】また請求項２では、請求項１に加えて被照
射体と該被照射体を昇降させるワイヤーを格納容器外か
らの遠隔操作で接続又は切り離しができるような機構を
設けることにより原子炉運転中に被照射体の出し入れを
行う圧力管型原子炉における被照射体を短期間照射する
方法であることを特徴としている。

【００１３】また請求項３では、請求項２に加えて制御
棒もしくは中性子検出器を交換するために設置される装
置の一部を共用した装置により、原子炉の運転中に被照
射体の出し入れを行う圧力管型原子炉における被照射体
を短期間照射する方法であることを特徴としている。

【００１４】

【作用】減速材中に開放した管３内に筒を設けて減速材
バウンダリを構成することで、被照射体が入っている筒
の中と重水及びヘリウムガスの減速材が隔離され、原子
炉の運転中に被照射体の取り出しが可能となる。

【００１５】原子炉停止中のみに使用される制御棒交換
装置６の一部を、原子炉運転中被照射体の取り出しのた
めに有効に使用することで、照射のための設備の合理化
を図ることができる。

【００１６】圧力管２を使用せず、減速材中に開放した
管３を利用することにより、原子炉の運転に影響を与え
るというリスクなしに短期間照射が行える。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
１乃至図５を用いて説明する。

【００１８】図３に制御棒交換装置６を用いた被照射体
１６の交換方法を示す。照射場所は、制御棒１１の炉停
止余裕があることが確認されている圧力管型原子炉にお
いて、制御棒駆動装置４及び制御棒１１を取り払った制
御棒案内管１３とする。なお、制御棒案内管１３以外に
も、減速材中に開放した管３として中性子検出器案内
管、燃料装荷検出器案内管等が使用できる。

【００１９】図１に示されるように制御棒案内管１３内
には減速材バウンダリを構成するために、被照射体１６
を内包できる筒１７を設置する。この筒１７は、減速材
バウンダリの機能を果たすように制御棒案内管１３の内
面に接触して設置され、カランドリアタンク１下部から
制御棒駆動装置４のあった部分までを設置範囲とし、ま
た、筒１７の上端はつば状に広げ、制御棒保持用フラン
ジ２８とつばの間にシール材２９を挟み、ボルト３０に
て固定される。なお、この筒１７の材質は、定期検査時
の作業員への被曝の観点から、中性子照射によって放射
化されにくく、中性子吸収断面積の小さなアルミニウム
が望ましい。

【００２０】図２に制御棒交換装置６を用いた場合の被
照射体１６の移送経路を示す。制御棒交換装置６によっ
て引き上げられた被照射体１６は、制御棒交換装置６ご
と天井クレーン１４によって燃料交換プール７上に運ば
れた後、制御棒交換装置６より切り放され、プール中の
ラック１５に入れられる。その後、燃料出入機８によっ
てトランスファーシュート９へ運ばれ、格納容器２５外
へ移送される。新しく被照射体１６を炉心へ運ぶ際に
は、被照射体１６を掴んでトランスファーシュート９内
を引き上げる機構を用いることにより格納容器２５内へ
移送され、被照射体１６を炉心内から取り出し燃料交換
プール７まで移送するのと逆の手順で炉心内へ移送され
る。燃料出入機８は制御棒１１の頂上部のような形状を
取り扱う機構となっているため、図４に示すように被照
射体１６も頂上部を制御棒１１と同様の形状とする必要
がある。

【００２１】図２及び３に示すように、制御棒交換装置
６は遠隔操作により被照射体１６を取り出す機構とする
ため、従来人間が操作していたワイヤー３１と被照射体
１６との接続を自動化し、制御棒交換装置６のワイヤー
巻き取りドラム１８を回転させるモータ２７を格納容器
外から操作できるようにすると共に、天井クレーン１４
が被照射体１６の入った制御棒案内管１３または燃料交
換プール７内のラック１５の位置に遠隔操作で移動でき
るように、自動位置決め機能を付加することが必要であ
る。被照射体１６は、図４に示すように接続部を電磁石
ヘッド２０とし、被照射体１６の頂上部の材質を鉄とし
て、電磁力で被照射体１６とワイヤー３１の接続、切り
離しを行える構造とする。もしくは、図５に示すよう
に、電磁石２４の反発力により部品２１が下に押し出さ
れ、ツメ２２の斜面を押すことでツメ２２が内側に飛び
出し、被照射体１６の頂上部をつかむ構造とする。被照
射体１６を切り離すときは、部品２１を上に引き上げて
バネ２３の力でツメ２２を元の位置に戻せばよい。被照
射体接続部は、図４の電磁ヘッド２０の方式、もしくは
図５の可動なツメ２２の方式のいずれにしても電源が必
要となるため、制御棒交換装置６のワイヤーロープ２６
を電線としての機能を持つワイヤー３１に交換する必要
がある。このワイヤー交換は、定期検査時毎に制御棒交
換作業の前後で行い、ワイヤー巻き取りドラム１８ごと
交換する。

【００２２】

【発明の効果】本発明の方法によれば、圧力管型原子炉
において、減速材中に開放した管内に設置した減速材バ
ウンダリを構成する筒内で照射し、原子炉運転時にも格
納容器外からの遠隔操作により炉心部から被照射体を出
し入れすることができるため、原子炉の運転に余り影響
を与えずに被照射体の短期間照射が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】減速材バウンダリを構成する筒。

【図２】被照射体の移送経路。

【図３】制御棒交換装置を用いた被照射体交換方法。

【図４】電磁石を用いた被照射体接続部。

【図５】可動なツメを持った被照射体接続部。

【図６】圧力管型原子炉の炉心回りの構成。

【図７】燃料及び制御棒の移送経路。

【符号の説明】

１…カランドリアタンク、２…圧力管、３…管、４…制
御棒駆動装置、５…燃料交換装置、６…制御棒交換装
置、７…燃料交換プール、８…燃料出入機、９…トラン
スファーシュート、１０…燃料受渡しプール、１１…制
御棒、１２…燃料、１３…制御棒案内管、１４…天井ク
レーン、１５…ラック、１６…被照射体、１７…筒、１
８…ワイヤー巻き取りドラム、１９…燃料移送装置、２
０…電磁石ヘッド、２１…部品、２２…ツメ、２３…バ
ネ、２４…電磁石、２５…格納容器、２６…ワイヤーロ
ープ、２７…モータ、２８…制御棒保持用フランジ、２
９…シール材、３０…ボルト、３１…ワイヤー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力管型原子炉における制御棒案内管な
   どのカランドリアタンク内減速材に対して開放した既存
   の管を利用し、該管内に上端が原子炉格納容器内に開口
   すると共に下端がカランドリアタンク内炉心まで延び、
   かつ、減速材バウンダリを構成する筒体を設置し、既存
   の制御棒交換装置などを利用して原子炉格納容器外から
   の遠隔操作により、原子炉運転中に前記筒体内に被照射
   体を出し入れし、該被照射体の照射を行うことを特徴と
   する圧力管型原子炉における被照射体を短期間照射する
   方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の照射方法において、被
   照射体と該被照射体を昇降させるワイヤーを格納容器外
   からの遠隔操作で接続又は切り離しができるような機構
   を設けることにより原子炉運転中に被照射体の出し入れ
   を行うことを特徴とする圧力管型原子炉における被照射
   体を短期間照射する方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のワイヤーを昇降させる
   装置として、制御棒もしくは中性子検出器を交換するた
   めに設置される装置の一部を共用した装置により、原子
   炉の運転中に被照射体の出し入れを行うことを特徴とす
   る圧力管型原子炉における被照射体を短期間照射する方
   法。