JPS6051072B2 - 状態監視装置 - Google Patents

状態監視装置

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JPS6051072B2
JPS6051072B2 JP53040853A JP4085378A JPS6051072B2 JP S6051072 B2 JPS6051072 B2 JP S6051072B2 JP 53040853 A JP53040853 A JP 53040853A JP 4085378 A JP4085378 A JP 4085378A JP S6051072 B2 JPS6051072 B2 JP S6051072B2
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利勝 根田
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06Safety devices

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  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子力発電所に於ける核燃料の状態監視装置に
係り、特に原子炉の燃料交換時の運転員の被ばく低減に
効果的な核燃料の状態監視装置に関する。
原子力発電所に於いては、原子炉内の核燃料の反応時に
発生する熱に依り蒸気を発生させ、この蒸気に依つて蒸
気タービンと連結される発電機を駆動して電力を取り出
している。
原子炉内に於いて使用済となつた核燃料は原子炉外に取
出して新しい核燃料と交換する必要がある。例えば、沸
騰水型原子力発電所に於いては、数百本の核燃料(以降
、燃料集合体と称す)が炉心に装荷されており、このう
ち約114がほぼ1年ごとに行なわれる定期点検時に取
出されて、新しい燃料集合体と交換される。この燃料交
換作業は取扱う対象が核物質であることから極めて慎重
に、安全に行なわれなければならず、従つて、この交換
作業に要する時間は無視出来ない。事実、の時間が原子
力発電所における定期点検の期間を大きく左右していて
、交換作業時間の短縮は直ちに発電所の利用率の向上に
つながる事から、何らかの方策が必要とJされて来た。
ところで、この燃料交換作業は、燃料交換機を使つて行
なわれるが、この燃料交換機は原子力発電所内の原子炉
及び燃料プールの間を移動して、原子炉内の核燃料を取
り出して、燃料プールに貯7蔵したり、燃料プールから
新しい核燃料を炉心へ装荷したりする等の機能を有する
第1図は、かかる周知の燃料交換機の概略透視図を示す
もので、同図中、1はX−X方向に移動■5 一するブ
リッジ、2はY−Y方向に移動するトロl八3はZ−Z
方向に移動するホイスト、4は原子炉、5は核燃料を貯
蔵する燃料プール、6は前記ホイスト3の端部に設けら
れ核燃料を保持するグラツプルである。
かかる構成に於いて、X−X方向に移動するブリッジ1
と、ブリッジ1の上をY−Y方向に移動するトロリ2、
及びトロリ2上にあつて、核燃料をZ−Z方向に上下さ
せるホイスト3に依つて、核燃料は原子炉4及び燃料プ
ール5内を自在に運搬される。
ところで、この核燃料の取扱い作業は、被ばくの低減の
必要性から、水中で行なわれることが多い。
従つて、原子炉4及び燃料プール5には水張りが行なわ
れるが、この水張りはその必要性に応じていろいろのレ
ベルで行なわれる。例えば、初装荷燃料の取扱い時には
放射線の影響は少ないから、原子炉4側の炉心内のみの
水位で水張りが行なわれ、燃料プール5側には水は張ら
ない。また、燃料の再装荷(2年目以降)ては、使用済
燃料からの放射線のしやへいのため、燃料プール5、原
子炉4とも深く水を張つて作業を行なう。核燃料は、前
記ホイスト3に吊り下げた状態で原子炉4へ挿入したり
、引抜いたり、燃料プール5内の燃料ラックへ挿入した
り、引抜いたりするが、この核燃料の挿入、引抜きが正
常に行なわれているかどうかを十分監視する必要があり
、このためにロードセル等の検出器を用いた荷重計が用
いられている。例えば、燃料の荷重350k9に対して
引抜く時に過大な荷重がかかれば、引つかかつたと判断
するなどして、安全に取扱うことが期されている。しか
しながら、水張りレベルによつては、水の浮力分だけ荷
重計の読みに誤差が生じて、安全の確認のための正しい
荷重の把握が非常に困難とな.つて来る為、核燃料の取
扱いが非常に難しくなつて来る。
これに対して、従来は取扱う運転者の経験とガンに依る
ところが大であり、実際には核燃料の挿入、引抜きの状
態等を目視て確認して安全を期していた。ところが、こ
の様な目視作業は運転者の被ばくの機会を増やし、安全
管理上問題がある為、好ましくない。
従つて、運転員の被ばく低減の必要から、目視作業に代
えて遠隔操作等の導入必要性が増して来ているが、この
為には核燃料の取扱い時のデータを正確に把握する事が
重要となつて来る。従つて、本発明の目的は、かかる従
来技術に鑑みて、原子炉、燃料プールの水張りの状態に
応じてホイストの正しい荷重を算出し、遠隔操作等にお
いても、安全に核燃料を取扱う事を可能ならしめた核燃
料の状態監視装置を提供するにある。
以下、図面に従つて本発明を更に詳細に説明すノる。第
2図は本発明の一実施例に係る状態監視装置のブロック
図を示すもので、同図中、11は原子炉及び燃料プール
の水位検出器、12はホイストの位置を検出する位置検
出器、13は核燃料の荷・重を検出する荷重検出器、1
4は荷重表示計、15は設定荷重表示灯、20は、プロ
セス入力装置21、演算制御装置23、記憶装置2牡プ
ロセス出力装置22から成る電子計算機、30は関数演
算部、31は浮力補正部、32は比較判断部、・40は
関数記憶部、41は設定値記憶部をそれぞれ示すもので
ある。
かかる構成に於いて、水張りの水位検出器11の出力信
号100は電子計算機20のプロセス入力装置21を介
して水位信号103として演算制御装置23の関数演算
部30に入力される。
一方、ホイスト3の位置検出器12の出力信号101は
前記プロセス入力装置21を介してホイスト位置信号1
04として前記関数演算部30に入力される。前記水位
信号103及びホイスト位置信号104とから演算処理
して得られた浮力信号106は、前記演算制御装置23
の浮力補正部31へ入力される。ところで、ホイスト3
の吊下げ荷重の荷重検出器13の出力信号102は、前
記プロセス入力装置21を介して荷重信号105として
前記浮力補正部31へ入力される。前記浮力信号106
及び前記荷重信号105とから演算処理した結果の修正
荷重信号109及び111は、それぞれ前記演算制御装
置23の比較判断部32及びプロセス出力装置22に入
力される。ところで、前記電子計算機20の記憶装置2
4の関数記憶部40に予め記憶されている関数データは
、関数データ信号107として前記演算制御装置23の
関数演算部30に入力されて、浮力信号106の演算の
ために用いる。また、前記記憶装置24の設定値記憶部
41に予め記憶されている設定データは、設定データ信
号108として前記演算制御装置23の比較判断部32
に入力されて修正荷重信号109と比較されて、その結
果の設定荷重信号110が前記プロセス出力装置22を
介して設定荷重出力113として設定荷重表示灯などに
表示される。一方、前記修正荷重信号111は、同様に
プロセス出力装置22を介して荷重出力112として荷
重表示計14等に表示される。以上説明した如く、前記
水位信号103及び前記ホイスト位置信号104は前記
関数演算部30に入力され演算処理されて浮力信号10
6を出力するが、この場合、ホイスト3の形状と水位信
号103とホイスト位置信号101とから、浮力信号1
06は次の様に定められる。第3図はホイストの詳細な
形状を示す説明図で、同図中、7は核燃料、3−1,3
−2,3一3,3−4はそれぞれホイスト3の第1〜第
4段をそれぞれ示すものである。
ホイスト3は多段式の多重円筒型でその先端にグラツプ
ル6が取付けられており、グラツプル6が核燃料7をつ
かんだり、はなしたりする事については前にも述べた通
りである。
第3図中、15は核燃料7の長さ、10はグラツプル6
の長さ、131,132,133,13,はそれぞれホ
イスト3の第1段3−1,第2段3−2,第3段3−3
,第4段3−4の長さである。今、原子炉建家の床面を
oレベルとして、これからの水面までの距離(深さ)を
h1グラツプル6の先端までの距離をzとすると、なる
関係式が成り立ち、一方核燃料7、グラツプル6、ホイ
スト3のうち水中にある深さは、で表わされる。
また、ホイスト3の多段式多重円筒の第1段3−1、第
2段3−2、第3段3一3、第4段3−4の円筒の肉厚
をそれぞれTl,t2,t3,t,とし、前記各段の円
筒の外径をDl,(12,d3,d4とすると各円筒の
体積V,はそれぞれで表わされる。但し、i=1,2,
3,4である。また、グラツプル6及び核燃料7の体積
V4,V5は形状を円筒と近似してで表わすものとする
但し、CO,C5はそれぞれグラツプル6、核燃料7の
断面積である。ところで、第3図の状態においてホイス
ト3はz−h+15の深さだけ水中にある。
したがつて、アルキメデスの原理により、この水中にあ
る部分の体積に等しい水の重量だけホイスト3は浮力f
を受けることになる。この浮力fは水の比重をρとして
、 f=ρx(1,・C5+10・CO+π・131(
1!2◆レ2し2ノJxv′で求める事が出来る。
上記式(6)において、10,15,c5,c0,13
1,d1,t1,d2,t2はいずれもホイスト3、核
燃料7、グラツプル6の形状から定まる定数であり、Z
,hはそれぞれホイスト位置信号10牡水位信号103
で与えられる。したがつて、(6)式はz及びhの関数
として予め定めることができる事となる。ホイスト位置
信号104のzと、水位信号103のhに対する浮力信
号106のfの値は、第4図の関係図に示す様な値とし
て与えられる。
即ち、第4図に示す様なzとhの2変数の折れ線関数を
前記電子計算機20の記憶装置24の関数記憶部40に
予め記憶しておき、ホイスト位置信号104の値z、及
び水位信号103の値H,に対して第4図に示す様に2
変数の補間法により浮力信号106の値f恣求める。以
上述べた如くして求められた浮力信号106の値fに対
して、前記荷重検出器13の荷重信号JlO5の値をg
とするとき、前記浮力補正部31において演算処理して
得られる修正荷重信号109及び111の値f″は
−で求められる。
したがつて、この修正荷重信号111を前記プロセス出
力装置22を介して、荷重出力112として荷重計14
に出力すれば、水の浮力にかかわりなく、常に正規の荷
重表示が得られる。一方、前記修正荷重信号109は比
較判断部32に入力されて前記設定値記憶部41に予め
記憶してある設定値、例えば定格負荷重量350kg、
過負荷重量400k9等の設定データ信号108と比較
されて、その結果が設定荷重信号110として出力され
、プロセス出力装置22を介して設定荷重表示灯15に
表示出力される。
なお、上記実施例では、水位信号とホイスト位置信号を
電子計算機に読込み、これによつて浮力を算出して自動
的に補正を行なう場合を例示したが、原子力発電所の燃
料プールや原子炉における水張りの状態は、一般にはあ
まり多様な状態には変えない。
したがつて、この様な場合には、状態検出の都度水位信
号を検出して自動的に補正しなくても、例えば燃料初装
荷時水位、燃料再装荷時水位の2種の水位に対して、予
め補正値を求めておき、例えば運転員の選択によつてい
ずれかの補正値を用いる様な構成としてもよい。更に、
上記実施例では、電子計算機によつて浮力の補正値を求
める構成について例示したが、本発明の実施はこれに限
定されるものではなく、補正値を演算することの出来る
構成であれば、アナログ的な関数発生器ないしはその他
の論理回路等、いずれでも適用可能なものである事は勿
論である。
以上述べた如く、本発明によれば、原子力発電所の燃料
交換作業において、燃料交換機のホイストの荷重を原子
炉、プールの水張りの状態に応じて正しく算出し、荷重
計の表示器等に正しく表示せしめる事によつて、遠隔操
作や自動操作等においても運転員が安全に、且つ効率よ
く燃料交換作業を行なう事を可能ならしめた新規の状態
監視装置を得る事が出来るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は周知の燃料交換機の概略透視図、第2図は本発
明の一実施例に係る状態監視装置のブロック図、第3図
はホイストの詳細な形状を示す説明図、第4図はホイス
ト位置信号と、水位信号に対する浮力信号の関係図であ
る。 11・・・・・・水位検出器、12・・・・・・位置検
出器、13・・・・・・荷重検出器、14・・・・・荷
重表示計、15・・・・・設定荷重表示灯、20・・・
・・・電子計算機、23・・・・・演算制御装置、24
・・・・・記憶装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 液体内と気体中にまたがつて物体を運搬する運搬部
    材と、前記運搬部材に加わる物体の荷重を検出する荷重
    検出器と、前記液体のレベルを検出するレベル検出器と
    、前記運搬部材と物体の位置を検出する位置検出器と、
    前記レベル検出器出力と前記位置検出器出力から予め定
    められたパラメータに従つて、前記物体及び運搬部材に
    加わる液体の浮力を演算すると共に前記荷重検出器出力
    に前記浮力を補正値として与える演算回路とを備え、前
    記補正値を与えられた荷重検出器出力に基いて前記物体
    の状態を監視する事を特徴とする状態監視装置。 2 液体内と空気中にまたがつて物体を運搬する運搬部
    材と、前記運搬部材に加わる物体の荷重を検出する荷重
    検出器と、前記運搬部材と物体の位置を検出する位置検
    出器と、前記液体の異なるレベル毎に対応したパラメー
    タを記憶する記憶装置と、前記記憶装置及び前記位置検
    出器出力から予め定められたパラメータに従つて、前記
    物体及び運搬部材に加わる液体の浮力を演算すると共に
    、前記荷重検出器出力に前記浮力を補正値として与える
    演算回路とを備え、前記補正値を与えられた荷重検出器
    出力に基いて前記物体の状態を監視する事を特徴とする
    状態監視装置。
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