JPS61225694A - 炉内作業補助具のパ−ツ交換装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、原子力発電プラントの供用期間中に使用され
る炉内作業補助具のパーツ交換装置、さらに詳細には、
沸騰水形原子力発電プラントの供用期間中、原子炉圧力
容器（以下、ＲＰＶという）の底部を貫通して取付けら
れている制御棒駆動機構ハウジング（以下、ＣＨＤハウ
ジングという）を交換する場合に使用される炉内作業補
助具のパーツ交換装置に関するものである。

〔発明の背景〕

本発明の説明に先立ち、沸騰水形原子炉建屋の内部構造
を第５図に、ＲＰＶの内部構造を第６図ないし第１０図
に示す、なお、第７図ないし第１０図中、第７図は第６
図のＣ−Ｃ断面図、第８図は第６図のＤ部拡大図、第９
図は第８図のＥ部拡大図、第１０図はＲＰＶに取付けら
れているＣＨＤハウジングを１基拡大して示す縦断面図
である。

第５図中、原子炉建屋１の中央部に位置して。

ＲＰＶ２がペデスタル３上に取付けられており。

原子炉格納容器４の上方に位置して、燃料交換用のプラ
ットホーム５が設けられている。また、プラットホーム
５の近傍には、使用、済燃料を貯蔵する燃料プール６が
設けられている。

第６図ないし第１０図に示すＲＰＶ２の内部構造におい
て、ＲＰＶ２の内壁には、第９図および第１０図に明示
するように、当該ＲＰＶ２の耐食性を向上させる目的で
、インコネル私財７が肉盛り も溶接されている。また、第１０図に明示するように、
ＲＰＶ２の底部には、孔８が設けられており、ＲＰ、Ｖ
２の内底壁には、孔８と連通ずる円筒形のスタブチュー
ブ９が取付けられている。さらに、スタブチューブ９に
は、ＲＰＶ２の底部を貫通するＣＲＤハウジング１０が
、溶接部１１を介して溶着されている。

ＲＰＶ２の内部構造は以上のごときであるが。

ＲＰＶ２の底部を貫通するＣＲＤハウジング１０の溶接
部ｌｌ付近には、クロム炭化物の析出や溶接残留応力な
どが原因となって応力腐食割れが発生することを想定し
ておく必要があり、ＣＲＤハウジング１０に万一応力腐
食割れが発見された場合は、現在使用しているＣＨＤハ
ウジング１０を新しいものと交換しなければならない。

しかして、原子力発電プラントの供用期間中。

ＲＰＶＺ内には炉水が満たされているため、ＣＨＤハウ
ジング１０の交換に際しては、その作業に先立ち、ＣＨ
Ｄハウジング１０の周囲から炉水を排出する必要がある
が、炉水を排出する最も単純な方法としては、ＲＰＶ２
内の炉水を全て抜き取る方法がある。しかしながら、こ
の方法によると、放射性物質を含む水が多量に炉外に排
出されることになるため、その水処理が大きな問題とな
る。

したがって、ＲＰＶＺ内の炉水をほぼ通常の水位に維持
したまま、交換を目的とするＣＨＤハウジング１０のみ
を炉水遮断状態にすることが好ましいと考えられるが、
実開昭５７−１４０９９号公報には。

交換を目的とするＣＨＤハウジング１０のみを炉水遮断
状態とする炉内作業補助具が示されている。

その概略を第１１図および第１２図にもとづいて説明す
ると、第１１図は実開昭５７−１４０９９号公報に示さ
れている炉内作業補助具の縦断面図、第１２図は第１１
図のＦ部拡大図で、第１１図および第１２図において、
第６図ないし第１０Ｗｉと同一符号は同一部分、すなわ
ち２はＲＰＶ、７はＲＰＶ２の内壁に肉盛り溶接したイ
ンコネル材、８はユーブ、１０は溶接部１１を介してス
タブチューブ９に溶着したＣＨＤハウジングである。１
２はＲＰＶ２内に横架された炉心支持板を示し、炉心支
持板１２には、ＣＨＤハウジング１０と同心とした制御
棒挿通用の孔１３が設けられている。１４および１５は
いずれも炉内作業補助具を構成する金属製の昇降管とゴ
ムもしくは合成樹脂などからなるシール材であって、昇
降管１４の下端開口部には、シールド材１５が一体不可
分に取付けられている。

従来提案に係る炉内作業補助具の構成は以上のごときで
あり、ＣＨＤハウジング１０の交換に先立っては、原子
炉停止後、ＲＰＶ２の蓋、気水分離器、蒸気乾燥器など
が取外され、ＲＰＶ２の上部開口部から、目的とするＣ
ＨＤハウジング１０に向かって、炉内作業補助具が垂直
に挿入される。

％とき、炉内作業補助具は、炉心支持板１２の上方に位
置してＲＰＶＺ内に横架されている上部格子板の孔（制
御棒挿通用の孔）、さらには炉心支持板１２に設けられ
ている制御棒挿通用の孔１３を利用して、目的とすると
ＣＨＤハウジング１０に向けて挿入されるものであり、
昇降管１４の下端開口部に取付けられているシールド材
１５を介してＲＰＶ　２内に臨むＣＨＤハウジング１０
の周囲を包囲し、当該ＲＰ　Ｖ　２の底部にシール）材
１５を水密状に当接させれば、炉内作業補助具内に存在
する水は、ＣＨＤハウジング１０を介してそのほとんど
が排出されるものであり、炉内作業補助具の領域内にお
いて、ＣＨＤハウジング１０の上端開口部とＲＰＶ２の
底部との間の残存するｔ′に 排鴨ポンプを用いて容易に除去される。このようにして
、炉内作業補助具によって包囲されたＣＨＤハウジング
１０の領域のみが炉水遮断状態におかれたならば、上記
ＣＨＤハウジング１０の交換作業を進めればよく、上記
した作業方法によると、放射性物質を含む水が炉外に排
出される量は僅少であり、したがってその水処理は容易
である。

しかしながら、従来提案に係る炉内作業補助具にあって
は、昇降管１４とシール材１５とが一体不可分に構成さ
れているため、１基のＲＰＶ２に取付けられている全て
のＣＨＤハウジング１０゜１０・・・を交換するに際し
ては、その全てのＣＨＤハウジング１０．１０・・・に
対処すべく、多種類（たとえば、４６ＯＭＷａ級の原子
力発電プラントの場合で１７種類程度であるが、さらに
大形の原子力発電プラントになると３０種類、あるいは
それ以上必要となる場合もある）の炉内作業補助具が必
要となる。その理由は、ＲＰＶ２の底部形状は、図面か
らも明らかなように、はぼ半球状に３次元的に成形され
ているためであり、したがって１基のＲＰＶ２に取付け
られている全てのＣＨＤハウジング１０．１０・・・を
交換するに際しては、その全てのＣＨＤハウジング１０
．１”ａ対処すべく、シール材１５の下端形状を異にし
た複数種類の炉内作業補助具を必要とするものであり、
たとえば第９図に座′！ＩＡａないしｉで示すＣＨＤハ
ウジング１０をそれぞれ交換するに際しては、その全て
のＣＨＤハウジングａないしｉに対処すべく。

符号Ａないし工で示すポジションごとに９種類の炉内作
業補助具を必要とし、費用がかさむのは勿論のこと１作
業終了後、全ての炉内作業補助具に除染処理をほどこす
必要があり、しかも長尺構造物である昇降管１４を備え
た多数の炉内作業補助具を収容できるスペ一スを確保し
なければならない。

しかして、上記した問題点を一挙に解決するためには、
炉内作業補助具を構成する昇降管１４とシール材１５と
を着脱自在とし、１本の昇降管１４を複数種類のシール
材１５，１５・・・に共通とすればよい。

第３＠は昇降管とシール材とを着脱自在とした炉内作業
補助具の具体的−例を示す縦断面図、第４図は第３図の
Ｂ部拡大図で、第３図および第４図において、第１１図
ないし第１３図と同一符号は同一部分、すなわち２はＲ
ＰＶ、７はＲＰＶ２の内壁に肉盛り溶接したインコネル
材、ｉはＲＰＶ２の底部に設けた孔、９は孔８と連通し
てＲＰＶ２の内底壁に取り付けた円筒形のスタブチュー
ブ、１０は溶接部１１を介してスタブチューブ９に溶着
したＣＨＤハウジング、１２はＲＰＶ２内に横の孔を示
している。

１４は炉内作業補助具の昇降管であって、昇降弁して着
脱自在に取付けられている。なお、第３図に示されてい
る炉内作業補助具は、長尺構造物である昇降管１４を長
手方向に複数に分割し、使用に際し、上記複数に分割さ
れた短尺部材を長尺状に組み立てるものであって、この
構成によれば。

炉内作業補助具を収容するスペースとして、昇降管１４
の長手方向のスペースをそれほど必要とするものではな
い、第４図中、１８は昇降管１４とシール取付部材１６
との間に介装された水封用の０リング、１９はシール取
付部材１６の外周に設けた開口部空間であって、昇降管
１４とシー・ル取付部材１６とを連結・解除するボルト
１７は、上記シール取付部材１６の開口部空間１９内で
操作される。また、第３図中、符号２０は炉心支持板１
２の上方に位置して、ＲＰＶＺ内に横架された上部格子
板を示している。

以上のように、炉内作業補助具を構成する昇降管１４と
シール材１５とを着脱自在とすると、はぼ半球状をなす
ＲＰＶ２の底面に配設されている複数のＣＨＤハウジン
グｉｏ、ｉｏ・・・を交換する場合であっても１作業に
必要とする昇降管１４の数は１本で済み、下端開口部に
シール材１５を一体に装着したシール取付部材１６のみ
を複数種類（たとえば、４６０ＭＷｅ級の原子力発電プ
ラントの場合で１７種類程度）用意すればよい。

ところで、第３図および第４図に示す炉内作業補助具を
用いて−のＣＨＤハウジング１０（たとえば、第９図に
座１１ａで示すＣＨＤハウジング１０）の交換をおこな
った後、他のＣＲＤハウジング１０（たとえば、第９図
に座標ｉで示すＣＨＤハウジング１０）の交換をおこな
う場合、昇降管１４に取付けられているシール取付部材
１６を取り替える必要があるが、斯かる場合、昇降管１
４をクレーンで吊り上げ、［子炉格納容器の上方に位置
して設けられている燃料交換用のプラットホーム上でシ
ール取付部材１６の取替をおこなうに者の被曝が問題と
なる。

〔発明の目的〕

本発明は、以上の点う考慮してなされたものであって、
その目的とするところは、ＲＰＶ内の炉水をほぼ通常の
水位に維持したまま、交換を目的とするＣＲＤハウジン
グのみを炉水遮断の状態で交換する炉内作業補助具にお
いて、上記炉内作業補助具を構成する昇降管とシール取
付部材とを着脱自在とし、１本の昇降管を複数種類のシ
ール取付部材に共通とする場合に、交換を必要とするＣ
ＨＤハウジングの配設位置に対応して、昇降管に対する
シール取付部材の取替を１作業者の放射線被曝を問題と
することなく、燃料プール内で安全におこなうことので
きる。従来にない新しい構成を備えた炉内作業補助具の
パーツ交換装置を提供　５しようとするものである。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明は、原子炉圧力容器の
上方開口部から垂直に挿入され、少なくとも下端開口形
とした昇降管と、上記昇降管の下端開口部に着脱自在に
取付けられ、圧力容器内に臨む制御棒駆動機構ハウジン
グの周囲を包囲して当該容器の底部に水密状態に当接さ
れるシール取付部材とを備える炉内作業補助具のパーツ
交換装置であって、上記パーツ交換装置は、燃料プール
内で炉内作業補助具を支持する補助具支持用治具と、燃
料プール内で炉内作業補助具の昇降管とシール取付部材
とを脱着するパーツ交換機と、パーツ交換機を駆動させ
るパーツ交換機駆動系設備とを具備してなることを特徴
とするものである。

〔発明の実施例〕

以下１本発明を、第１図および第２図の一実施例にもと
づいて説明すると、第１図は本発明装置を用いて炉内作
業補助具をパーツ交換している状態の全体構成説明図、
第２図は第１図のＡ部拡大縦断面図であって、本発明に
係るパーツ交換装置は、第１図に示すように、燃料プー
ル６内で炉内作業補助具を支持する補助具支持用治具を
備える。

すなわち、第１図において、燃料ブール６内で炉内作業
補助具を支持する補助具支持用治具は、プール６の底部
にセットされたベース２１と、ベース２１上で垂直・水
平方向に回動し、垂直状態に停止する機構を備えた昇降
管支持架構２２とからなるものであって、炉内作業補助
具のパーツ交換に際し、ＲＰＶ内からクレーンで吊上げ
られた昇降管１４は、プール６の底部に水平状態に置か
れている昇降管支持架構２２に対し、当該支持架構２２
が垂直方向に立ち上がった場合に、シール取付部材１６
が上方に位置するようにセットされる。

燃料ブール６内で炉内作業補助具の昇降管１４とシール
取付部材１６とを脱着するパーツ交換機つて垂直方向啄
往復動するモータ内蔵ユニット取付部材２４と、モータ
内蔵ユニット取付部材２４に取付けられ、当該部材２４
に沿って水平方向に往復動するモータ内蔵ユニット２５
と、モータ内蔵ユニット２５に装着され、軸心を垂直方
向とした回転シャフト２６とからなり、シャフト２６の
下端には、第２図に示すように、キー２８を介して駆動
ギヤ２７が取付けられている。２９は駆動ギヤ２７と噛
み合って回転する従動ギヤで、外周に歯を刻んだ従動ギ
ヤ２９の下面には、ボルト１７（炉内作業補助具の昇降
管１４とシール取付部材１６とを連結するボルト１７）
の頭部を回転操作するボックススパナ部が設けられてい
る。また、ボックススパナ部には、昇降管１４とシール
取付部材１６との連結を解除した後のボルト１７゜戟 あるいは昇降管１４とシール取付部材１６とを３一 たち連結する場合のボルト１７をボックススパナ部に保
持させた状態でプール６内を移動できるよう、たとえば
磁石が取付けられている。３０は回転シャフト２６と従
動ギヤ２９とを一体に取り付けたアームで、アーム３０
とシャフト２６との間、さらにアーム３０と従動ギヤ２
９との間は、後述するシャフト２６の回転および従動ギ
ヤ２９の回転動作を妨げないよう、単なる隙間嵌め構造
となっている。１６ａはシール取付部材１６の開口部−
空間１９内において、シール取付部材１６の一部に突設
した半球状突起、２９ａは従動ギヤ２９の上面に設けた
半球状凹部で、シール取付部材１６の半球状突起１６ａ
と従動ギヤ２９の半球状凹部２９ａとは、それぞれその
中心がボルト１７の螺合中心と同心状に設定されている
。

第１図において、３１は上記したパーツ交換機を駆動さ
せる電気制御操作盤、３２は電気制御操作盤３１からの
指令、系をパーツ交換機に伝えるケーブルを示し、上記
した電気制御操作盤３１およびケーブル３２によってパ
ーツ交換機駆動系設備が構成されている。

以上の構成において、昇降管１４とシール取付部材１６
とを着脱自在とした第３図および第４図の炉内作業補助
具を用いて−のＣＲＤハウジングで゛ １０（たとえば、第９図に座ｍａ　％示すＣＲＤハウジ
ング１０）の交換をおこなった後、他のＣＨＤハウジン
グ１０（たとえば、第９図にｉで示すＣＨＤハウジング
１０）の交換をおこなう場合、昇降管１４に取付けられ
ているシール取付部材１６を取り替える訳であるが、パ
ーツ交換装置の昇降管支持架構２２は、燃料ブール６の
底部に水平状態に置かれているものであって、ＲＰＶ２
内からクレーンで吊上げられた昇降管１４は、上記昇降
管支持架構２２に対し、当該架構２２が垂直方向に立ち
上がった場合に、シール取付部材１６が上方に位置する
ようにセットされる。このようにして、水平状態にある
昇降管支持架構２２に昇降管１４がセットされたならば
、当該架構２２を遠隔操作によって垂直状態に起立・停
止させる。

昇降管支持架構２２が垂直状態に起立・停止すると、電
気制御操作盤３１からの指令により、あらかじめプログ
ラム化された操作信号がパーツ交換装置に送り出され、
プール６の側壁に取付けられたガイド２３に沿ってモー
タ内蔵ユニット取付部材２４が垂直方向に所′定量移動
し、モータ内蔵ユ定量水平方向に移動し、昇降管支持架
構２２に支持されている昇降管１４の上方に接近して、
シール取付部材１６の開口部空間１９内に入り込み、従
動ギヤ２９の下面に設けられているボックススパナ部が
、昇降管１４とシール取付部材１６とを連結しているボ
ルト１７の頭部に嵌合される。ボルト１７の頭部に従動
ギヤ２９のボックススパナ部が嵌合されると、モータ内
蔵ユニット２５に内蔵されているモニタがオンし、シャ
フト２６が回転を始める。シャフト２６が回転すると、
当該シャフト２６の下端に取付けられている駆動ギヤ２
７が従動ギヤ２９を回転され、これにともなって、従動
ギヤ２９の下面に設けられているボックススパナ部が、
それまで昇降管１４とシール取付部材１６とを固定して
いたボルト１７を緩めるものであり、このとき、ボルト
１７の抜出速度と同期して、モータ取付部材２４、ひい
ては回転シャフト２６を上昇させれば、シャフト２６と
従動ギヤ２９とを一体に取り付けているアーム３０の先
端が、シール取付部材１６に設けた開口部空間１９の内
壁に沿って上昇し、またこのとき、ボルト１７は、その
頭部を従動ギヤ２９のボックススパナ部に保持された状
態のまま上方に引抜かれるものであり、シール取付部材
１６の開口部空間１９内において、従動ギヤ２９の上面
に設けた半球状凹部２９ａがシール取付部材１６の半球
状突起ｌｅａに嵌合係止すると、ボルト１７はシール取
付部材１６から完全に引抜かれた状態にあり、状凹部２
９ａがシール取付部材１６の半球状突起１６ａに嵌合係
止したままの状態で、垂直方向に移動するモータ内蔵ユ
ニット取付部材２４と水平方向に移動するモータ内蔵ユ
ニット２５とを操作し、昇降管１４からシール取付離材
１６を取り外してやればよく、その後、移降管１４に対
して別場合、モータ内蔵ユニット２５に内蔵されたモー
タの回転方向、ひいては当該モータによって回転される
シャフト２６の回転方向がボルト１７を引き抜く場合と
逆であることは勿論である。このようにして、昇降管１
４に対するシール取付付部材１６の取替作業が終了した
ならば、昇降管支持架構２２を再び燃料プール６の底部
に水平状態に置き、昇降管１４が上方に、シール取付部
材１６が下方となるようにクレーンで吊り上げ、ＲＰＶ
内の所定の個所に吊り下してやればよい。

ば なお、上記実施例においソテ従動ギヤ２９の上面に半球
状凹部２９ａを設け、またシール取付部材１６には、上
記従動ギヤ２９の半球状凹部２９ａに対応して、半球状
突起１６ａを設けた場合について例示したが、これら半
球状突起１６ａと半球状凹部２９ａとは必ずしも必要と
するものではなく、また昇降管１４から取り外したシー
ル取付部材１６の他の場所への移送、さらには移降管１
４に対する他のシール取付部材１６の載置操作は。

本発明装置と他のクランプ装置との協働、あるいは他の
クランプ装置単独によってのみおこなわし・ぬるように
してもよい。

〔発明の効果〕

本発明は以上のごときであり、図示実施例の説明からも
明らかなように、本発明によれは、ＲＰＶ内の炉水をほ
ぼ通常の水位に維持したまま、交換を目的とするＣＨＤ
ハウジングのみを炉水遮断の状態で交換する炉内作業補
助具において、上記炉内作業補助具を構成する昇降管と
シール取付部材とを着脱自在とし、１本の昇降管を複数
種類のシール取付部材に共通とする場合に、交換を必要
とするＣＨＤハウジングの配設位置に対応して、昇降管
に対するシール取付部材の取替を１作業者の放射線被曝
を問題とすることなく、燃料プール内で安全におこなう
ことのできる、従来にない新しい構成を備えた炉内作業
補助具のパーツ交換装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示し、第１図
は本発明装置を用いて炉内作業補助具をパーツ交換して
いる状態の全体構成説明図、第２図は第１図のＡ部拡大
縦断面図、第３図は本発明装置によってパーツ交換され
る炉内作業補助具の縦断面図、第４図は第３図のＢ部拡
大図、第５図は原子炉建屋の内部構造説明図、第６図は
原子炉圧力容器の内部構造説明図、第７図は第６図のＣ
−Ｃ断面図、第８図は第６図のＤ部拡大図、第９図は第
８図のＥ部拡大図、第１０図は原子炉圧力容器に取付け
られている制御棒駆動機構ハウジングを１基叛拡大して
示す縦断面図、第１１図は従来提案に係る炉内作業補助
具の縦断面図、第１２図は第１１図のＦ部拡大図である
。 ２・・・原子炉圧力容器、６・・・燃料プール、７・・
・インコネル材、８・・・孔、９・・・スタブチューブ
、１０・・・シール材、１６・・・シール取付部材、１
６ａ・・・半球状突起、１７・・・ボルト、１８・・・
Ｏリング、１９・・・開口部空間、２０・・・上部格子
板、２１・・・ベース、２２・・・昇降管支持架構、２
３・・・ガイド、２４・・・モータ内蔵ユニット取付部
材、２５・・・モータ内蔵ユニット、２６・・・回転シ
ャフト、２７・・・駆動ギヤ、２８・・・キー、２９・
・・従動ギヤ、２９ｇ・・・半球状凹部、３０・・・ア
ーム、３１・・・電気制御操作盤、３２・・・ケーブル
。 （ほか１名）　− 第２図 ′！ｆ１３　図 ｙｐｙｓ　図 第６　虐 第　８　図 第　ｔｒ　　ｒｎ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、原子炉圧力容器の上方開口部から垂直に挿入され、
   少なくとも下端開口形とした昇降管と、上記昇降管の下
   端開口部に着脱自在に取付けられ、圧力容器内に臨む制
   御棒駆動機構ハウジングの周囲を包囲して当該容器の底
   部に水密状態に当接されるシール取付部材とを備える炉
   内作業補助具のパーツ交換装置であつて、上記パーツ交
   換装置は、燃料プール内で炉内作業補助具を支持する補
   助具支持用治具と、燃料プール内で炉内作業補助具の昇
   降管とシール取付部材とを脱着するパーツ交換機と、パ
   ーツ交換機を駆動させるパーツ交換機駆動系設備とを具
   備してなることを特徴とする炉内作業補助具のパーツ交
   換装置。