JPS60135792A - 原子炉用燃料交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 炉用燃料交換機の外側マストないしは固定マスト上にダ
つｌ組のＴＶカメラを取付けるための取付は方式に関す
るものである。この取付は方式により、　ＴＶカメラは
，どれか７つの燃料集合株又はその格子ストラップに生
じている損傷の存在を検出したりその度合を定めたりす
るように、燃料交換操作の間燃料交換機によって燃料集
合体が炉心から垂直方向に取出されている間に，ＴＶカ
メラによって燃料集合体を容易に走査したり，燃料交換
操作の間燃料集合体を炉心に挿入し易いようにＴＶカメ
ラによって炉心を遠隔から観察したりすることが可能に
なる。

原子炉技術において周知のように、通常はペレットの形
の燃料は，適当な被覆材中に挿入され、燃料ぺレットと
被覆材又はケーシングとの複合体は，原子炉の燃料棒を
形成している。格子ストラップと呼ばれる帯状体によっ
て一緒に組立てられ又は固定された成る所定数の燃料棒
は、燃料要素又は燃料集合体を形成している。

炉心の燃料集合体内の核燃料は，原子炉の通常の運転の
結果として当然減損するため，燃料集合体の定期的な取
出し及び交換が必要になる。

これは慣用される燃料交換操作及び技術によって達せら
れる。

特に、炉心の燃料集合体内の燃料は，最初新しかった原
子炉設備が，例えば最初の２年の安定運転期間を経過し
たことによってその定常状態の燃料減損活動又は作動に
到達した時に、炉心内において使用される各々の燃料集
合体が３年の使用を命をもつように、所定の運転期間内
に所定の減損速度で消耗する。保守要求及び経済上の配
慮から、炉心の全部の燃料集合体を新しい燃料集合体と
交換することによって、炉心全体の燃料交換を３年に１
度行なう代りに、炉心の燃料交換を１年に１度行なうこ
とが得策とされている。この燃料交換期間中は原子炉の
運転はもちろん停止される。この必要な燃料交換作業を
実現し又は可能にするために、原子炉の炉心は１区画化
され、炉心の各々の領域について燃料交換に相対的なず
れをつくっである。より詳細には、原子炉の炉心の燃料
集合体は、３つの領域に従って、即ち、第１の円形の中
心領域と、この中心領域の回りにある第一の中間環状領
域と、この第２の中間環状領域の回りにある第３の外側
環状領域とに従って、実効的に配列されている。更に、
前述した最初の２年の安定運転期間の結果として１次の
１年の運転期間の終了時には、原子炉の炉心の最も内側
にある中心領域内の、３年間の運転期間に亘って炉心内
に、あった燃料集合体の核燃料は、はぼ完全に減損して
いるであろう。同様に、第一の中間環状領域内の、λ年
間炉心内において使用された□燃料集合体の核燃料は、
更に／年間原子炉内において核燃料として使用すること
ができる。同様に、第３の外側環状領域内の、１年間炉
心内において使用された核燃料は、更に２年間原子炉内
において核燃料として使用することができる。従って、
・慣用される燃料交換技術によれば。

炉心の最も内側の領域（中心領域）からの燃料集合体は
、新しい燃料と実際に交換するために、原子炉の炉心か
ら取出され、第一の中間環状領域内にある燃料集合体は
、炉心の中心領域に移送される。更に、第３の外側環状
領域内にある燃料集合体は、第一の中間環状領域に移送
され。

第３の外側環状領域には新しい燃料集合体が挿入され、
これによって原子炉の燃料交換作業が終了する。　゛　
□ 各々の燃料集合体の全外周領域とその格子ストラップの
完全な検査は、原子炉内に運転上の支障の起こる可能性
を除くように、損障した燃料集合体を炉心内に取付けな
いようにするという明瞭に望ましい目標のために、原子
炉の前回の運転周期の間に起こっていることのある燃料
集合体及び（又は）格子ストラップの損傷の存在を検知
し又は定めるため、原子炉の燃料交換作業中のいずれか
の時点において行なわれることが不可欠である。実際の
燃料交換処理又は取扱い順序の間に、燃料交換作業を過
度に長引かせることなく、また既存の原子炉の燃料交換
機の設備を大きく変更する必要なく、前述の燃料集合体
の検査子ｊｉを完了し得ることが特に望ましい。従来の
燃料交換機は、例えば約／θｊ　ｍ（３，ｔフィート）
原子炉よりも上方のレベルに配置された適当な軌道に沿
って、水平面内において可動なトロリーを有し、垂直に
配設された外側固定マストは、燃料交換機のトロリー上
に、これと共に可動に固定されている。外側固定マスト
の下端部は、原子炉の炉心キャビティの冷却水内に配設
されており、垂直に可動な内側マストないしは掴み管は
、外側固定マストの内部に同軸的に抜差し自在に配設さ
れている。掴み組立体は、前述した燃料交換作業の取扱
い手順を逐行するために燃料集合体と係合するように内
側マストないしは掴み管の下端に固着されている。前記
取扱い手順の間に、内側マストと。

掴み組立体と、燃料集合体とは、燃料交換機の外側固定
マストの内部に引込まれる。従来の燃料交換機は、実際
に、燃料交換作業の水面下取扱いモードの間に燃料集合
体の検査を許容するようになっていないうえに、原子炉
の炉心のキャビティ内において冷却水の水位を下げるこ
とは、燃料集合体を原子炉の炉心内から取出し。

又は炉心内に配置し、又は炉心内の／っの場所から次の
場所に移送するつど、前記の手順を実行し１才たそれに
附随した種々の作業上の安全手順を実行することに、多
くの時間を要することから、他の可能な作業手段として
適当ではない。

従来の燃料交換機は、前述したように、例えば約ｌθ、
ｓ’ｍ（３ｓフイート）原子炉の炉心よりも上方のレベ
ルにある適当な軌道に沿って水平面内において可動なト
ロリーを備えている。

燃料交換機の操作者は、燃料交換機の卜０１Ｊ　−のデ
ツキに形成した適切なのぞき窓によって原子炉の炉心及
びその種々の燃料集合体を観察することの結果として、
燃料交換機を管理すると共に、燃料交換作業をトロリー
から逐行する。

従って、燃料交換作業の間に、原子炉の炉心の自由なス
ペース内に特別の燃料集合体を挿入することが望まれる
場合５例えば第３の外側環状領域に新しい燃料集合体を
配置したり、炉心の第３の外側環状領域又は第一の中間
環状領域からそれぞれ第一の環状領域又は中心領域に燃
料集合体を移送したりする場合、トロリーのデツキと原
子炉の炉心との間の前述した距離のため、燃料交換機の
操作者が大きな困難を感することが予想される。更に、
炉心キャビティは、冷却水中に完全に浸漬されているた
め、操作者の空気環境と燃料集合体の冷却水環境との光
の屈折率の差によって、炉心の燃料集合体の空間位置の
歪みと見かけの位置の誤差とを生ずる。そのため燃料交
換作業が妨げられ、その効率も低下し、燃料交換作業に
要する時間もそれに対応して長くなる。

本発明の目的は、新規な改良された原子炉の燃料交換機
を提供することにある。

本発明は、広義には、原子炉の炉心に対して相対的に燃
料集合体を移動させるための燃料交換機と、該燃料交換
機によって該燃料集合体が原子炉の炉心に対し相対的に
移動している間に該燃料集合体の欠陥又は損傷の存在を
検知するように該燃料集合体を走査するために該燃料交
換機と連動するカメラ装置とを有する原子炉用燃料交換
装置に存する。

本発明のこれらの目的及び他の目的は、本発明の一実施
態様に従って、燃料交換機の外側のマストないしは固定
マストの下端に取付けたスリーブを備えた。原子炉用燃
料交換機を設けることによって達成される。垂直に配向
されたｑつのＴＶカメラは、外側マストのスリーブの上
端に強く固定され、原子炉の炉心の方に垂直下方に突出
している。ＴＶカメラは燃料交換機の固定マストの回り
にほぼ等角度間隔に配設されている。燃料交換機の固定
マストの長手方向軸線と直角の方向にほぼ水平方向に投
光するダつの光源は、固定マストの回りに同様にほぼ等
角度間隔に、固定マストの下端に固着されている。

各々の光源は、抜差し式の内側マストないしは掴み管及
びそれに関係した掴み組立体によって例えば固定マスト
内に引込まれる途中の燃料集合体の扇形部分を照明する
ことができる。この扇形部分の角度幅は少くとも９Ｏ０
である。ｌＩつのミラー組立体は、外側マストの回りに
ほぼ等角度間隔に、外側マストの下端に固着してあり。

ミラー組立体の１つは、ＴＶカメラのうち７つのものの
直下に配設され、その光源から円周方向に角度的に隔だ
てられている。ミラーは、水平面又は垂直面に対しりＳ
ｏの角度傾斜して配置されているため、燃料集合体が炉
心から引出され、内側マスト及びそれに組合された掴み
組立体によって燃料交換機の外側固定マスト内に引込ま
れる間に、燃料集合体の照明される扇形領域を走査し、
その像をＴＶカメラに転送することができる。ＴＶカメ
ラによって発生したＴＶ信月を受信するためのＴＶモニ
ターを燃料交換機の操作者のトロリー上に配設すること
ができるため、燃料集合体の遠隔走査が可能になる。

走査の結果を恒久的に記録するためにＶＴＲ装置をＴＶ
モニターに接続してもよい。

本発明の別の有利な実施態様によれば、ＴＶカメラと光
源及びミラー組立体は、燃料交換機の外側固定マストの
下端部の回りに環状に配列された籠形の構造又は枠体に
全て取付けてあり。

この枠体は支持ケーブルによって、燃料交換機のトロリ
ーから吊設支持されている。この実施態様による燃料交
換装置は、前述した実施態様による装置に比べて、外側
固定マストの下端部から枠体を、遠隔制御手段により、
炉心キャビティ内の水位を低下させる必要なく、ＴＶカ
メラ、光源及びミラー組立体の保守及び点検のために容
易に取出せるという利点を備えている。

本発明による燃料交換装置の構造上の特徴として、グつ
の全部のミラー組立体を走査装置から取出し、また炉心
を照明するためにほぼ垂直下方に投光するように光源を
再方向決めすることができる。そのため、ＴＶカメラ及
び光源は、例えは炉心内に形成された自由なスペース内
に燃料集合体を配置することが例えば望まれる場合に燃
料交換機の操作者が燃料交換機を、またそれにより燃料
集合体掴み装置をそれぞれ位置決めするための助けとし
て使用することができる。ＴＶカメラ−光源系統は、炉
心の空間配置に対して燃料集合体を同軸的に相対的に整
合させる際の助けとなるため、燃料交換作業の効率が改
善される。

本発明のその他の目的、特徴及び付随した利点は、本発
嬰の好才しい実施例を示す添付図面を参照した以下の説
明によって一層明らかとなろう。

図面特に第１図には、本発明の第１実施例による新規な
改良された原子炉用燃料交換機１０が図示されている。

燃料交換機１０は、垂直に配向された外側固定マストノ
コを備えており、このマストの下端部には支持スリーブ
／ｑが取付けられている。スリーブフグは、マスト／ユ
を完蚕に囲むようにマスト／２の回りｌこ環状に配置し
てあり、スリーブフグのフランジ端部／６は、適当な締
結ボルト／ｇによって、突当り接触モードにおいて一緒
に固定されている。

固定マスト／２には、慣用されるように、３つのころ一
ブラケット組立体２ｏが取付けてあり、これらの組立体
は１円周列に沿ってマスト７．２の回りに等角度間隔に
配置されている。図には２つのころ−ブラケット組立体
２０のみが図示されている。ころ−ブラケット組立体、
２０は径方向外方にマスト／コの方に突出していると共
に、マスＩ−／、２の径方向内方にも突出し、マスト／
λの内側に図示しない適切なころ機シ゛を取付けるよう
になっており、これらのころ’３１４’ｓｓが燃料交換
機ｉｏの内側マストないしは掴み管（図示しない）と作
動的に係合し、燃料交換操作の間外側固定マス）／λに
対する内側マストないしは掴み管の抜差し状の運動を容
易にする。

そのためスリーブ／ダは、外側固定マスト／２上にスリ
ーブ／４（を取付けた時にころ−ブラケット組立体、２
Ｑの位置に適応するように適当な通し孔又は窓２２を備
えている。

本発明の燃料集合体走査方式及び／又は燃料集合体−炉
心整列方式の顕著な一特徴によれば、スリーブｌｌＩは
、上方に延長するり個の指状部分Ｊ、？を有し、これら
の指状部分上にはｑ個のＴＶカメラ２ダが適宜のブラケ
ットコロによって各々取付けられている。なお図には３
個のＴＶカメラ取付は部分のみが図示されている。

ＴＶカメラーダは、固定マス）／Ｕの軸線に軸線が平行
に、またカメラレンズが垂直下方に指向するように、垂
直に配向されている。更に、ＴＶカメラ、２／、ｔは、
固定マスト／２の回りに円周列に従って配置され、大体
等角度間隔に配設されている。しかし、その他の点では
従来のものと同様の燃料交換機の既存のころ−ブラケッ
ト組立体−〇の受けいれによって、１４接するＴＶ左カ
メラ系統間正確な角度間隔が多少変更されても差支えな
い。

各々のＴＶカメラ２ダには各／っの光源２ｇが組合せで
あるため、本発明による走査方式は、固定マスト１２の
長手方向軸線の回りに円形列Ｚこ従ってほぼ等角度間隔
に配設された夕っの光源２ｇを備えている。なお第１図
には１個のみの光源、２ｇが図示されている。各々の光
源２ｇは、適当なブラケット３ｏによって支持スリーブ
ｌ弘の下端部に固定してあり、原子炉の燃料集合体３２
の少くとも９ｏ０に等しい扇形部分を照明するように、
固定マスト／２の長手方向軸線と直角のほぼ水平方向に
光ビームを投光する。

燃料集合体３コ及びその格子ストラップ３ダは。

図示しない内側マストないしは掴み管によって固定マス
ト１２内に引込まれているように図示されている。燃料
交換作業の間はこの状態になるであろう。本発明の走査
方式は、ＴＶカメラ、２ダ及び光源２ｇのほかに、ｑつ
のミラー組立体３６によって完全にされる。これらのミ
ラー組立体は、適当なブラケット組立体３ｇによって支
持スリーブ／４’の下端部に固定されている。

ミラー組立体３１は、はぼ等角度間隔の列に従って固定
マストｌコの軸線の回りに配置されているが、第１図に
は、図示を明瞭にするために。

只１つのミラー組立体３６しか図示されていない。各々
のミラー組立体３６は、それぞれのＴＶカメラ、２ダの
直下に配置され、水平面に対してｙｓ０傾斜している。

そのため、対応の光源２ｇによって照明された原子炉炉
心の燃料集合体３コの扇形部分は、特定のミラー組立体
３６により目視走査され、走査像は、それぞれのＴＶカ
メラコ弘に転送される。各々のＴＶカメラ、２ケは、そ
れがとらえた像（ミラー組立体３６により転送される）
を、第１図には図示しないＴＶモニターに更に伝達する
ための適当な信号ケーブル手段ｙｏをもちろん備えてい
る。

ＴＶモニターは、例えば燃料交換機のトロリー（図示し
ない）上のように、燃料交換機の操作者が観視しうるよ
うに遠隔の場所に配置することができる。なお、第１図
に示したミラー組立体３６は、第、７図の最も右方に示
した特定のＴＶカメラ２ダと連動する特定のミラー組立
体であるが、第７図に示した光源ａｇは、図示したミラ
ー組立体３６及び最も右側のＴＶカメラ、２ダのための
対応した光源ではなく、第１図の最も左方に示したＴＶ
カメラ２１Ｉ（このＴＶカメラに対応するミラー組立体
は１図面を簡略にするために図示されていない）と連動
する。図示したミラー組立体３６及び最も右側のＴＶカ
メラコダと連動する光源も１図面を簡略にするため、第
７図には図示されていない。更に。

ＴＶカメラ２ダ及びミラー組立体３６は、同軸的に整合
されているが、各々の光源２８は、ミラー組立体３６に
よる走査のために、燃料集合体３コの特定の所望の扇形
部分を適切に照明するように５円周方向に角度的にオフ
セットされている。

次に作用について説明すると、容易に理解されるように
、燃料交換作業の間、燃料交換機は。

原子炉の炉心から燃料集合体３λを取外すために用いら
れる。燃料集合体３２又はそれに組合された格子ストラ
ップ３４Ｉの損傷又は欠陥の存在を検出又は探知するた
めに、燃料集合体３２の全外面領域を走査することが望
まれる。この特別の燃料集合体３２は、実際に、新しい
燃料との交換のために原子炉の炉心から完全に取除かれ
るべき燃料集合体であるかもしれないし。

また単に炉心の１つの領域からその別の領域に転送中の
燃料集合体であるかもしれない。どちらの場合にも、燃
料集合体３．２は、燃料交換機の内側マスト又は掴み管
（図示しない）、及びそれに組合された掴み機構（やは
り図示しない）によって掴まれると共に、燃料交換機の
外側固定マスト１２内に引込才れるように炉心から垂直
に引上げられる。燃料集合体３．２が矢印Ａによって示
すように垂直上方に移動する間に、燃料集合体３．２の
次々の軸方向部分は、本発明によるＴＶカメラ−光源−
ミラー系統によって連続的に走査され、燃料集合体３２
又は格子ストラップ３１Ｉの外面に存在する欠陥又は損
傷は。

ＴＶモニターをチェックしている燃料交換機の操作者に
よって観視される。本発明による走査装置は、はぼ等角
度間隔に円周上に配列されたｔ個の走査組立体を備えて
おり、各々の走査組立体は、燃料集合体３λの少くとも
９００の扇形部分を観視しうるため、燃料集合体３２の
全周領域の走査が可能になる。

本発明によるカメラ装置を走査のために使用する代りに
、又はそうした操作モードのためにカメラ装置を使用す
ることに加えて、原子炉の炉心内の待期空間位置に新し
い燃料集合体３２又は転送される燃料集合体３コを挿入
し易くするためにも、本発明のカメラ装置を使用するこ
とができる。この操作モードにおいては、単にミラー組
立体３６を取除き、光源λｇを再方向決めし、光源、２
ｇからの光ビームを下方に、原子炉の炉心を照明するよ
うに投光する。これによりＴＶカメラコダは、照明され
る炉心、特に、矢印Ｂによって示すように垂直下方に移
動する燃料集合体３コがその内部に挿入されるところの
炉心スペースを親杭することかで′きる。

第λ〜を図に、本発明の第λ実施例を示し、この第２〜
グ図において、第１図の装置に対応する部分は、第１図
に用いた符号に１００を加えた符号により表わされてい
る。燃料交換機は全体として、符号１００によって示さ
れ、支持マスト／！２により燃料交換機のトロＩＪ−／
！；０から吊設支持された外側固定マスト／／２を。

図示のように備えている。トロＩＪ−／！；０は。

適切な軌道／！ｉ’／−に沿って移動するように図示さ
れ、支持マスト’／６．２の上端には、燃料交換機の図
示しない内側マストないしは掴み管のためのホイスト駆
動装置／Ｓ６が配設されている。

ＴＶカメラ／２’ｌ、光源／２１１及びミラー組立体／
、３１．は、第１図の実施例のように支持スリーブ上に
固定又は取付けられる代りに、２つのステンレス鋼製支
持ケーブル／３＆（７つのみ第２図に示す）により燃料
交換）ｆＪｌｏｏの外側固定マスト／／處の下端に吊設
支持された支持モジュール又は枠体上に取付けられてい
る。ケーブル／３ｇは、適当な支持ベルトないしは支持
帯＃、２によりマスト／／２の上端に取付けた第１組の
索車／４０及びトロリー／ｓｏの底部デツキの一端上に
取付けた第２組の索車１６４を上を通るように、外側固
定マスト／ノコの両側の側面に沿って垂直上方に導かれ
る。ケーブル１５ｇは、次に、トロＩＪ−７に０の上部
に取付けた２つの手動式のウィンチ／ＡＡに固定される
ように、更に上方に導かれる。ＴＶカメラ／２’１の給
電−信号ケーブル／１ｌＯ（信号ケーブル手段）も、支
持ケーブル７５ｇに絡み合せることにより、マス）　／
７．２に沿って同様に上方に導かれ、トロリ＝ｔｓｏ上
に配設したＴＶモニタ＝−ＶＴＲ装置／Ａｇに最終的に
接続される。

ＴＶカメラ／、２４’、光源１２ｇ及びミラー組立体／
３６が取付けられている簾形の支持モジュールないしは
枠体は、外側固定マスト１１２　＠円周に沿って囲む上
方環状リング部材／７．０と、同様に外側固定マスト１
７．２を円周に沿って囲む下方環状リング部材／７コと
を有するように図示されている。リング部材／７θ、／
クユは、円周上に隔置されたＳつのほぼ垂直な突張りな
いし支柱／７’ｌにより一緒、に強く固定されている。

Ｓつの支柱／７’ｌのうちのｑつは、第３図に最もよく
示すように、適当なブラケット／２乙によりＴＶカメラ
／、２４’をその上に取付ける働きをする。容易に理解
されるように、ウィンチ１６６及び支持ケーブル／Ｓｇ
の制御に基づいて、簾形の枠組が、マスト／ノコに沿っ
て比較的容易に移動し得ることによって、マスト１７．
２の下端上においての前記枠体の位置決めを、操作者の
トロＩＪ−／！；０の遠隔位置から効率的に制御するこ
とができる。またＴＶカメラ／、２４’、光源７．２ｇ
又はミラー組立体／３６のうちどれか１つのものの保守
、修理又は交換が必要になった場合には、単に、枠体／
７ｇ全体をマスト１１２　の下端部から取外し、原子炉
炉心のキャビティ内の冷却水から、キャビティの冷却水
を除去したりその水位を降下させたりする必要なく、垂
直上方に引上げればよい。遠隔制御によってこの操作を
逐行するには、雁形の枠体７７ｇ５を、それが解放され
るまで、外側固定マストｌ／、２　に関して相対的に下
動させるように、外側固定マス）　／／；ｌの下端より
も十分に下方の深さにおいて原子炉の炉心の一側に片寄
った位置に、整合用の固定具ないしは保持具／７６を配
設する。特にトロｌ）’−／！；０は、マスト／１．２
が固定具ないしは保持具／７乙と同軸的に・整列される
まで軌道ｌＳりにγａって最初に移動されている。次に
固定具ないしは保持具／、７ｔまで枠体／７Ａ’を下動
させるように、ウィンチ／４４を操作する。次に支持ケ
ーブルｉｓｇを、マスト／／２の上部の索車ｉｂｏから
離脱させた後。

最初示された位置まで第２図でみて右方にト口ＩＪ−／
、Ｓθを返送する。次に必要な保守、（＞埋又は交換作
業を行ない得るように、箔状の枠体／７ｇ　を原子炉炉
心のキャビティ内の冷却水から垂直に引きあげるために
ウィンチ／６６を駆動する。マスト／／２上に枠体／１
ｇを再取付けすることは、もちろん前記のように、しか
しこれと逆の順序で行なわれる。

第１実施例の場合と同様に、第２実施例のミラー組立体
／３Ａも、枠体／７ｇから取外し、光源／２１１を再方
向決めし、そのビームを垂直下方に指向させ、炉心を照
明して、炉心内の特別の時期位置に燃料集合体を挿入し
易いようにする。

本発明は、前述した実施例のほかにもいろいろと変更し
て実施でき、前述した特定の構成は、単なる例にすぎず
５本発明を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による新規な改良された燃料
交換機の側面図であり、燃料集合体の燃料交換走査中の
その共働部分を示す図、第一図は本発明の第２実施例に
よる新規な改良された燃料交換機の側面図であり、その
共働部分を示す図、第３図は第２図の３−３線に沿った
横断面図、第７図は第２図の燃料交換機の下端部の拡大
側面図であり、本発明による燃料集合体の欠陥走査方式
の詳細を示す爾である。 １０・・燃料−交換機。−ダ・・ＴＶカメラ（カメラ装
置）。３２・・燃料集合体。 ｉ二二」 肩３図 肩４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原子炉の炉心に対して燃料集合体を移動させるための燃
   料交換機と、該燃料交換機によって該燃料集合体が原子
   炉の炉心に対し移動している間に該燃料集合体の欠陥又
   は損傷の存在を検知するように該燃料集合体を走査する
   ために該燃料交換機と連動するカメラ装置とを有する原
   子炉用燃料交換装置。