JPS61258194A - 燃料棒把持装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、燃料棒つかみ具と協働し、燃料棒を軸方向に
異なる位置で把持する燃料棒把持装置に関する。

〔発明の技術的背理とその問題点〕

沸騰水型原子炉などの軽水型原子炉には多数の燃料集合
体が装架されて炉心が構成される。各燃料集合体は、チ
ャンネルボックス内に多数の燃料棒からなる燃料バンド
ルが収容されでおり、各燃料棒は燃料被覆管内に燃料ペ
レット等の核燃料を充填させて構成される。

最近の原子炉においては、ウラン資源の有効利用や燃料
経済性の改善から、核燃料を高燃焼度まで利用し、原子
炉の運転期間を長期化させる傾向にある。しかしながら
、原子炉運転を長期化させた場合には、燃料棒の燃料被
覆管に従来以上の負荷が作用するため、燃料棒が破損し
、内部の放射性物質が流出する恐れがある。実際には燃
料棒の破損は安全性の見地から極めて低く、皆無に近い
が、核燃料の高燃焼化を考慮すると、燃料棒の破損原因
の追求や、燃料棒の健全性を維持するために、燃料被覆
管を詳細に検査する必要がある。

ところで、燃料集合体の最外周に配置される各燃料棒外
周面に対しては、チャンネルボックスを取り外すことに
より燃料棒の検査を行なうことは可能である。しかし、
燃料集合体の最外周以外に位置する燃料棒の詳細な検査
は現状では困難であり、この検査のために燃料集合体を
解体し、燃料棒を引き抜いて１本づつ検査する必要があ
る。燃、料集合体の解体は、沸騰水型原子炉の場合には
、燃料チャンネル着脱機により燃料貯蔵プール中で行な
われる。

燃料着ｍｔｉは、燃料集合体のチャンネルボックスを取
り外すために開発された装置で、燃料集合体を装荷した
状態でチャンネルボックスを燃料バンドルから引き抜く
ために、水中で燃料集合体長以上の上下方向ストローク
が必要となる。

燃料集合体の解体は、燃料チャンネル１１脱機上でチャ
ンネルファスナとチャンネルボックスを外した後、燃料
バンドルに取付けられているロッキングタブワッシャと
ナツトを外して上部タイブレー１−を取り除く。その俊
、第１３図に示す燃料棒つかみ具１のチャック２で燃料
棒３の上端部をつかみ、燃料棒つかみ具１をジグクレー
ンから吊設保持しながら、図示しない燃料チャンネル着
脱機を下げれば、結果的に特定の燃料棒を引き抜くこと
が可能である。

燃料棒つかみ具１は燃料棒３の上部端栓部をチ１１ツク
２で把持して、燃料棒３を保持するが、燃料棒３には種
々のタイプの燃料棒が存在し、その中には充填ベレンｌ
〜のウラン２３５の濃縮度を変化させたものや、ポイズ
ンとしてのガドリニアを注入したもの等があり、これら
の判別を行なったり、燃料集合体の組立の誤りを起こさ
ないように、各種の燃料棒は上ｐ端栓の長さや直径を種
別に変えている。このため、燃料棒つかみ具１のチャッ
ク２は通常何種類かの上部端栓３ａがつかめるように汎
用性を持たせでいる。

また、燃料棒つかみ具による燃料棒の把持作業は、燃料
棒と燃料棒つかみ具相互の心合せを行なってから、チャ
ック２の締付けを行なう必要がある。しかし、現状では
確実なチャック締付けを行なっているか否かを確認する
手段が存在せず、万一、確実につかんでいない場合には
、燃料集合体からの燃料棒の引き抜きや挿入時、あるい
は燃料棒単位の燃料検査を行なうための移動時に、燃料
棒３がチャック２から外れ燃料棒３を落下させる可能性
がある。最悪の場合には、燃料棒落下のショックで燃料
被覆管が破断し、燃料ベレットを貯蔵プール内で飛散さ
せてしまう恐れもあった。

また、原子炉運転中に燃料棒に破損が万−生じた場合に
は、燃料棒の燃料被覆管内に外部冷却水が浸入する。浸
入した冷却水は燃料ベレットからの熱を受けて蒸気化し
、水蒸気となって燃料被覆管内面と反応し、水寒脆化を
起こす恐れがある。

この水素脆化ば、燃料棒の端栓部を溶接する際の熱影響
により、端栓部近傍に弱化部分が生じ、この弱化部分の
水素脆化が最も進むことが知られている。もし、燃料集
合体から引き扱かれる燃料棒に浸水があれば、外観上の
変化はなくても上部端栓部近傍の燃料被覆管内面がボロ
ボロになり、燃料棒つかみ具のチャックで上部端栓部を
確実に把持しても、燃料棒の落下を防止することができ
ない。

〔発明の目的〕

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、燃料
棒の引抜き、挿入および検査時に、燃料棒の落下を防止
するために、燃料棒つかみ具とともに燃料棒を安全にし
かも安定的に保持させることができる燃料棒把持装置を
提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

上述した目的を達成するために、本発明に係る燃料棒把
持装置は、燃料棒つかみ具に吊設ロープにより昇降可能
に連設された本体フレームを有し、この本体フレームは
燃料棒を挿通可能に案内するとともに、内部に燃料棒を
着脱自在に把持するグリッパ保持機構を収納し、このグ
リッパ保持機構と前記燃料棒つかみ具とにより燃料棒を
軸方商に異なる位置で保持したことを特徴とするもので
ある。

（発明の実施例〕 以下、本発明に係る燃料棒把持装置の一実施例について
添付図面を参照しで説明する。

第１図および第２図は本発明に係る燃料棒把持装置を示
すもので、この燃料棒把持装Ｗ１１０は筒状の本体フレ
ーム１１を有する。本体フレーム１１は後述する燃料棒
つかみ具に吊設ローフ１２により昇降可能に吊設される
一方、その上部および下部に燃料棒１３の挿通を案内す
るガイド装置１４が設けられる。ガイド装置１４は本体
フレーム１１に固定されたガイドプレート１５ａ、１５
ｂを上下に一対有する。ガイドプレート１５ａ、１５ｂ
は中央部に燃料棒１３を案内するガイトロ１６を備えて
おり、このガイトロ１６は燃料棒１３をスムーズに案内
し得るように、プレート面側に向ってテーバ状あるいは
ラッパ状に拡間する構造となっている。

一方、本体フレーム１１内にはグリッパ保持機構１８が
収容され、このグリッパ保持機構１８により燃料棒１３
は着脱自在に保持される。上記グリッパ保持機構１８は
左右一対のカム機構から構成される。カムＲ構は燃料棒
１３の側面を押１モロ■能に係合するカム面を備えた回
転カム１９と、この回転カム１９の燃料棒保持用カム面
の締付保持力を増大させる方向に付勢するスプリング２
０と、このスプリング２０のばね力に抗して上記回転カ
ム１９を固定された支軸２１廻りに回動させる１アシリ
ンダ等の流体シリンダ装置２２とを右し、流体シリンダ
装置２２のピストンロッド２３は、回転カム１９と一体
のリンクレバー１９ａに連結される。

しかして、カム機構の左右対をなす回転カム１９．１９
の燃料棒保持用カム面間に燃料棒１３の断面形状に対応
する案内路２５が画成される。この案内路２５を形成す
る燃料棒保持用カム面の保持力を増大させるために、上
記カム面には弾性ゴム等の滑り止め部材２６が添着され
る。燃料棒１３に接触するカム面の接触位置は回転カム
１９゜１９の支軸２１を結ぶ線より常時上方に位置され
、燃料棒１３の自重によっても燃料棒１３の締（＝Ｊ保
持力が増大するようになっている。

なお、グリッパ保持機構１８としてのカム機構は必ずし
も一対設ける必要がなく、一方を固定側として燃料棒に
係合する係合面を固定面としたときには、カム機構は１
つであってもよい。

ところで、この燃料棒把持装置１０は第３図および第４
図に示す燃料棒つかみ具３０とともに用いられる。燃料
棒つかみ具３０は、ジグクレーン３１の吊設フック３２
に昇降自在に吊設支持される。ジグクレーン３１は沸騰
水型原子炉の燃料貯蔵ブール３３のプールサイドに移動
自在に設置される。

そして、ジグクレーン３１に吊設された燃料棒つかみ具
３０に燃料棒把持装置１０の本体フレーム１１が吊設さ
れる。具体的には、燃料棒把持装置１０は燃料棒つかみ
具３０に取付けられロープ保持具３４に支持された吊設
ロー１１２により落下が防止されるように支持される。

一方、燃料貯蔵プール３３内には使用済燃料などの燃料
集合体３５が収納され、貯蔵される一方、この燃料集合
体３５を取扱う燃料チャンネル着脱ｔａ３６が設けられ
ている。燃料チャンネル着脱機３６は燃料集合体３５の
チャンネルボックス（図示せず）を取り外すために開発
された装置である。

次に、燃料棒把持装置１０を使用して燃料棒つかみ具３
０と協働させて、燃料棒１３を把持する作用について説
明する。

８Ｉｍ水型原子炉の燃料貯蔵プール３３内で燃料集合体
３５の解体、組立および燃料棒検査を行なう際、燃料棒
１３の把持は燃料棒把持装置１０を燃料棒つかみ具３０
と対をなして通常使用することにより行なわれる。第３
図および第４図では燃料集合体を構成する各燃料棒１３
の本数を！素化して示している。

しかして、燃料チャンネル着脱機３６により燃料貯蔵プ
ール３３内で燃料集合体３５を覆っているチャンネルボ
ックス（図示せず）を取り外す。

チャンネルボックスが取り外された燃料バンドルは燃料
チャンネル＠説機３６上に支持される。次に燃料棒つか
み具３０により特定の燃料棒１３を把持して燃料バンド
ルから取り外す作業が行なわれる。

特定の燃料棒１３を取り出すために、燃料棒つかみ具３
０は、まず、燃料貯蔵プールサイドに設置されたジグク
レーン３１のフック３２に吊設される。この燃料棒つか
み具３０には燃料棒把持袋ｍｉｏが吊設ロープ１２によ
り吊設される一方、この把持装置１０は第３図に示すよ
うに当初燃料棒１３に代わり、燃料棒つかみ具３０の下
部に係合し、保持される。

特定の燃料棒１３を引き抜く作業は、燃料チャンネル着
脱機３６を上昇させて、燃料棒つかみ具３０が燃料バン
ドルをキャッチすることができる位置に持ち来たす。そ
の後、ジグクレーン３１を操作して引き抜きたい燃料棒
１３上に燃料棒つかみ具３０が来るように心合せを行な
い、この心合せ優、ジグクレーン３１の吊設フック３２
を下降させて燃料棒つかみ具３０をゆっくり下げ、第３
図に示すように先端部のチャック２く第１４図参照）内
に燃料棒１３の上部端栓部１３ａがくるようにセットす
る。このセット・後にチット３８を回して操作軸３９を
引き上げる。これにより、チャック２が締まり、燃料棒
１３の上部端枠部１３ａは燃料棒つかみ具３０で把持さ
れ、一体化される。

第３図は燃料棒つかみ具３０で特定の燃料棒１３を把持
した状態を表わしている。

このあと、燃料チャンネル着ｍ機３６を第４図に示すよ
うに、例えば数十α程度少し下げる。この少し下げた状
態で第１図に示すように、燃料棒把持装置１０の流体シ
リンダ装Ｗ１２２を作動さぜ゛て回転カム１９を回動さ
せ、グリッパ保持機構１８の燃料棒つかみ具３０の下部
への保合を解除し、燃料棒把持装置１０をｔＩ６料棒つ
かみ具３０からフリーにさせる。

次に、燃料棒把持袋Ｎ１０を吊り下げている吊設ロー１
１２を伸ばして、第４図に示すように燃料棒把持装置１
０を下降させ、燃料棒１３の上端より数＋ａ程上下方位
置にセットし、このセット位ｄより吊設ロープ１２が下
がらないようにロープ保持具３４により固定させる。そ
の後、流体シリング装置２２を逆方向に動作させて回転
カム１９を第１図の矢印Ａで示す方向に回動させ、この
回転カム１９を燃料棒１３に係合させ、燃料棒１３を両
側から把持する。その際、スプリング２０は回転カム１
９による燃料棒１３の保持力が増大する方向にばね付勢
されており、このスプリング２０によるばね力、滑り止
め部材２６によるｓｍ力により燃料棒１３は効果的に締
付保持される。

燃料棒把持装置１０による燃料棒１３の把持位置は、上
部端栓部の溶接による熱影響が少ない部分で、上部端栓
溶接部より下方の任意位置にされる。

このように、燃料棒つかみ具３０で燃料棒１３の上部端
栓部をつかみ、さらに安全のために燃料棒把持袋Ｗｉ１
０で燃料棒１３の上部側面を把持する。この把持状態で
燃料チャンネル着脱機３６を下げれば、燃料棒１３は燃
料集合体より引き抜くことができる。

燃料集合体３５を組み立てるために、燃料棒１３を燃料
バンドルに挿入する作業は、燃料棒引抜作業の逆の操作
を行なえばよい。

また、燃料集合体から特定の燃料棒１３を引き抜いた後
、燃料棒の検査を行なう場合には、燃料棒把持装置１０
や燃料棒つかみ具３０で燃料棒１３を把持したままでジ
グクレーン３１を移動させれば、燃料棒１３を検査位置
まで移動させることができ、各燃料棒の検査を容易に行
なうことができる。その際、燃料棒１３の上部端栓部１
３ａが水素脆化により燃料棒つかみ具３０による把持に
不安があっても、燃料棒把持装置１０により燃料棒を落
下させることなく、安全に保持することができる。

次に、燃料棒保持装置に組み込まれるグリッパ保持機構
の変形例について説明する。

第５図および第６図はグリッパ保持機構の第１変形例を
示すもので、この変形例に示されたグリッパ保持機構は
燃料棒１３の側面を両側から挟持するクランプ機構１８
Ａで構成される。クランプ機８１１８Ａは、固定側クラ
ンプ部材４０と、この固定側クランプ部材４０に向って
進退する可動側クランプ部材４１と、可動側クランプ部
材４１を固定側クランプ部材４０にばね付勢するスプリ
ング４２と、上記可動側クランプ部材４１を往復動させ
る流体シリンダ装Ｈ４３とを備えており、筒状の本体フ
レーム１１内に収容される。

前記クランプ機構１８Ａの固定側クランプ部材４．０と
可動側クランプ部材４１との闇に燃料棒１３を案内る案
内路４４が形成され、案内路４４を形成する両クランプ
部材４０．４１のクランプ面にゴム等の滑り止め部材４
５が添着される。両クランプ部材４０．４１間に燃料棒
１３を通し、この燃料棒１３を両側から挟持することに
より、燃料棒１３を保持することができる。カイト装置
の構成は第１図および第２図に示すものと同様であるの
で同じ符号を付し、説明を省略する。

しかして、燃料棒１３を保持する場合には流体シリンダ
装置４３を動作させて、可動側クランプ部材４１をスプ
リング４２のばね力に打ち勝って固定側クランプ部材４
０から後退させ、案内路４４を拡張させる。その後、こ
の案内路４４内に燃料棒１３を通し、挿入した後、流体
シリンダ装置４３を再び動作させて可動側クランプ部材
４１を固定側に押圧移動させ、燃料棒１３をホールド４
る。万一、流体シリンダ装置４３の流体源から丁ア一等
の流体の供給がストップした場合にも、燃料棒１３はス
プリング４２のばね力により両クランプ部材４０．４１
間にホールドされる。

第７図および第８図はグリッパ保持機構の第２変形例を
示すものである。このグリッパ保持機構もクランプ機構
１８Ｂで構成される。このクランプ機構１８Ｂは本体フ
レーム１１内に固定された固定側クランプ部材５０と、
支軸用りに回動可能な回転側クランプ部材５１と、この
回転側クランプ部材５１を固定側クランプ部材５０にば
ね付勢するスプリング５２と、上記回転側クランプ部材
５１を牽引ロー１５３を介して回動させる流体シリンダ
装Ｎ５４とから構成され、前記両クランプ部材５０．５
１間に燃料棒１３を通す案内路５５が形成され、案内路
５５に挿通された燃料棒１３は両クランプ部ｔｔ５０．
５１のクランプ面により挟持される。クランプ面には滑
り止め部材５６が装着され、保持力を増大させている。

しかして、このクランプ機構１８Ｂで燃料棒１３を保持
する場合には、流体シリンダ装置５４を駆動させてレバ
ー状の回転側クランプ部材５１をスプリング５２のばね
力に抗して支軸５７Ｉ！りに回動させて開かせ、案内路
５５を拡張しておき、この案内路５５内に燃料棒１３を
通し、挿入させる。この挿入後、流体シリンダ装置５４
を解放あるいは逆駆動させることにより、回転側クラン
プ部材５１はスプリング５２のばね力で回動し、両クラ
ンプ部材５０．５１間に燃料棒１３を把持させ、締付保
持する。

第９図および第１０図はクサビ型クランプ機構を採用し
たグリッパ保持機構の第３変形例を示すものである。こ
のクサビ型クランプ機構１８Ｇは左右一対が対向して設
けられ、本体フレーム１１内に収容される。

クサビ型クランプ機構１８Ｇは燃料棒１３の側面に係合
可能なりランプローラ６０と、このクランプローラ６０
をクサビ面に沿って転勤させるクサビブロック６１と、
このクサビブロック６１を往復ス１〜ロークさせる流体
シリンダ装置６２と、上記クサビブロック６１を常時上
方にばね付勢するスプリング６３とを備えており、上記
クランプローラ６０は支軸６５が本体フレーム１１に固
定された長穴形状の軸受６６に支持されている。

このクサビ型クランプ機構１８０は流体シリンダ装置６
２を作動させてクサビブロック６１を下動させるとクラ
ンブロー５６０はその自重により長穴に沿って移動し、
両クランプローラ６１゜６１間が互いに離間せしめられ
、後退位置に持ち来たされる。

両クランプローラ６１，６１が後退位置をとるとき、ク
ランプローラ６１，６１間に燃料棒１３を通し、挿入す
る。燃料棒１３の挿入後、流体シリンダ装置６２を作動
させてクサビブロック６１を上動させる。このクサビブ
ロック６１の上動により、クランプローラ６１はクサビ
面に沿って転勤し、互いに接近せしめられて燃料棒１３
に係合し、これを保持する。燃料棒１３の保持は、流体
シリンダ装置６２に流体源からの作動流体が供給されな
くても、スプリング６３のばね力によっても燃料棒１３
は安全に保持される。

第１１図および第１２図はグリッパ保持機構の第４変形
例を示すものである。このグリッパ保持機構は燃料棒１
３の自重と協働して燃料棒を締付保持するクランブリン
ク機構１８Ｄで構成される。

クランブリンク機構１８Ｄは、本体フレーム１１内に左
右一対設けられる一方、燃料棒１３と係合可能なりラン
プ回転レバー７０と、この回転レバー７０による燃料棒
１３の締付保持力が増大する方向にばね付勢されたスプ
リング７１と、このスプリング７１のばね力に抗して上
記クランプ回転レバー７０を回動させる流体シリンダ装
置７２とを有する。流体シリンダ装置７２の駆動力は連
結リンク７３を介して支軸用りに回動する。リンク状ク
ランプ回転レバー７０に伝達され、リンク機構が構成さ
れる。

クランブリンク機構１８Ｄの両クランプ回転レバー７０
．７０間に燃料棒１３を通ず案内路７４が形成され、こ
の案内路７４に燃料棒１３が挿通される。

第１１図および第１２図で示すクランブリンク機構１８
Ｄで燃料棒１３を保持する場合には、流体シリンダ装置
７２を動作させてピストンロンドア２ａを後退させると
、連結リンク７３を介してクランプ回転レバー７０を支
軸７５廻りに回動させ、クランプ回転レバー７０．７０
間が互いに離間する方向に拡間される。両クランプ回転
レバー７０．７０が離間した状態で燃料棒１３を通して
挿入させる。燃料棒の挿入後、流体シリンダ装置７２を
駆動させてピストンロンドア２ａを突出させると、両ク
ランプ回転レバー７０．７０は支軸７５ＭＡりに回動し
て互いに接近し、燃料棒の側面と係合し、これをホール
ドする。クランプ回転レバー７０．７０による保持力は
、スプリング７１のばね力および回動レバー７０のクラ
ンプ面に装着された滑り止め部材７６によって増強され
る。

なお、本発明に係る燃料棒把持装置においては、グリッ
パ保持機構の駆動源に流体シリンダ装置を用いた例につ
いて説明したが、この流体シリンダ装置に代えて電動モ
ータや電磁マグネットを駆動源として採用してもよい。

〔発明の効果〕

以上に述べたように本発明に係る燃料棒把持装置におい
ては、燃料棒つかみ具に吊設ロープにより昇降可能に連
設された本体フレームを有し、この本体フレームは内に
燃料棒を着脱自在に把持するグリッパ保持機構を収納し
、このグリッパ保持機構と燃料棒つかみ具とにより、燃
料棒を軸方向に異なる位置で保持したから、燃料棒つか
み具による燃料棒の保持が不充分であっても、燃料棒は
グリッパ保持機構により安全かつ確実に保持されるので
、燃料棒を安定的しかも確実に保持でき、その落下を有
効的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る燃料棒把持装置の一実施例を示す
縦断面図、第２図は第１図の燃料棒把持装置の平面図、
第３図および第４図は本発明に係る燃料棒把持装置を燃
料棒つかみ具に連係させた例を示す図、第５図および第
６図は本発明の燃料棒把持装置に組み込まれるグリッパ
保持機構の第１変形例を示す縦断面図および平面図、第
７図および第８図はグリッパ保持機構の第２変形例を示
す縦断面図および平面図、第９図および第１０図はグリ
ッパ保持機構の第３変形例を示す縦断面図および平面図
、第１１図および第１２図はグリッパ保持機構の第４変
形例を示す縦断面図および平面図、第１３図は従来の燃
料棒つかみ具の内部構造を示ず図である。 １０・・・燃料棒把持装置、１１・・・本体フレーム、
１２・・・吊設ロープ、１３・・・燃料棒、１４・・・
ガイド装置、１５ａ、１５ｂ・・・ガイドプレート、１
８・・・グリッパ保持機構、１８Ａ、１８Ｂ・・・クラ
ンプ機構、１８Ｇ・・・クサビ型クランプｌＮ１Ｍ、１
８Ｄ・・・クランブリンク機構、１９・・・回転カム、
２０，４２゜５２．６３．７１・・・スプリング、２２
，４３．５４．６２．７２・・・流体シリンダ装置、２
５，４４゜５５．７４・・・案内路、２６．４５．５６
．７６・・・滑り止め部材、３０・・・燃料棒つかみ具
、３１・・・ジグクレーン、３５・・・燃料集合体、３
６・・・燃料チャンネル着脱機、４０．４１．５０．５
１・・・クランプ部材、６０・・・クランプローラ、６
１・・・クサビブロック、７０・・・クランプレバ−０ 出願人代理人　　　波　多　野　　　久第１図 第２図 第３図 第５図 第８図 第１３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃料棒つかみ具に吊設ロープにより昇降可能に連設
   された本体フレームを有し、この本体フレームは燃料棒
   を挿通可能に案内するとともに、内部に燃料棒を着脱自
   在に把持するグリッパ保持機構を収納し、このグリッパ
   保持機構と前記燃料棒つかみ具とにより燃料棒を軸方向
   に異なる位置で保持したことを特徴とする燃料棒把持装
   置。 ２、本体フレームは筒状をなし、その上下部に燃料棒や
   燃料棒つかみ具の挿通を案内するガイド装置が設けられ
   た特許請求の範囲第１項に記載の燃料棒把持装置。