JPH02216093A

JPH02216093A - 燃料交換装置

Info

Publication number: JPH02216093A
Application number: JP1035104A
Authority: JP
Inventors: Kenzo Koizumi; 小泉　賢三; Makoto Matsumura; 誠松村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-02-16
Filing date: 1989-02-16
Publication date: 1990-08-28

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明はたとえば液体金属冷却型高速増殖炉に使用する
多機能の燃料交換装置に関する。

（従来の技術）従来の燃料交換方法は原子炉容器の上端間口を閉塞する
ルーフスラブ（プラグとも称す）上の２セツ１〜の回転
プラグ（２重回転プラグと呼ぶ）と燃料交換装置の組合
せによって行われている。主として各炉心燃料ｌ＼の位
置決め及び移送は２重回転プラグの回転により行う。炉
心燃料のつかみ・はなし等の着脱は燃料交換装置で行う
２型回転プラグ撚取り方式、または偏芯の回転プラグと
固定偏芯長の腕を持つ燃料交換装置の回転との組合せに
よって位置決めおよび燃料交換を行う単回転プラグ燃料
交換方式によって行われる。このように設備の製作性あ
るいは原子炉容器の最小化等の目的によって種々使いわ
けられてきた。上記説明した従来の代表例でおる仏のス
ーパーフエニクス炉の燃料交換方式の概略を第９図を参
照しなから説明する。ずなわら、第９図においては原子
炉容器の上部を閉塞するためのルーフスラブ１上に大回
転プラグ２と小回転プラグ３が搭載され、小回転プラグ
３上に炉心上部機構４と燃料交換装置５が搭載されてい
る。

（発明が解決しようとする課題）従来の燃料交換装置５を所要の炉心位置に到達させるに
は大回転プラグ２と小回転プラグ３がそれぞれ回転する
ことにより位置決めを行う必要がおり、また、多数の炉
心燃料を取扱うので、それぞれのプラグ２，３の回転位
置決めはかなりの精密作動が必要となる。

一方、回転プラグ２，３を含むルーフスラブ］は原子炉
容器７の蓋の役割を果しているので、カバーカス漏洩防
止としてのシール構造か必要で必り、回転駆動構造と、
このシール構造を盛り込むとかなりのスペースと機構が
必要となる。

いずれの方式にせよ、回転の駆動構造、シール構造を必
要とする回転プラグによる構造の複雑化。

大型化は避けられず、また、回転等の機構の組合けによ
る各燃料への位置決めのため迅速性に乏しい方式で市る
などの課題がおる。

なお、第９図中符号６は原子炉容器７内に多数体の炉心
燃料集合体８か装荷された炉心で、この炉心７は炉心支
持構造物９て支持されている。また、ルーフスラブ１に
は循還ポンプ１１と中間熱交換器１２か取着されている
。

本発明は上記課題を解決するためになされたものてあっ
て、第１には各炉心燃料ｌ＼の接近及び移送を直接燃料
交換装置白身か最短経路で、かつ、迅速に行うことがで
きる燃料交換装置を提供すること。第２には回転プラグ
を排除し、炉心燃料への直接接近性を得ることにより、
従来燃おｌ交換方式で原子炉構造の直径か決められてい
る制約を回避し、構造の合理化とコンバク１〜な原子炉
を得ること。第３にはどこにでもアクセスできる装置を
活用して炉内の供用期間中検査装置機能を兼ねさせる等
多機能を発揮させることによりプラントの経済性向−ト
をも図ることかできる燃料交換装置を提供することにあ
る。

［発明の構成１（課題を解決するための手段）燃料交換及び移送を最も効率的に行うには、従来のよう
に回転プラグ等、他の機構の補助を借りずに、燃料交換
装置白身で各炉心へのアクセス及び位置決めから肴Ｉｌ
Ｑ機能を有する必要がある。そこで、本発明では各炉心
部へのアクセス位置決め機能を先端部に眼の機能を有す
るナトリウム透視装置を組込み、また多関節機能を有す
るマニュピレータ方式の燃料交換装置として、ナトリウ
ム中の炉内作業を眼をもった人間の動作に近い形に構成
している。

すなわち、本発明は原子炉容器の上端間口を閉塞するル
ーフスラブに搭載され、このルーフスラブから前記原子
炉容器内の炉心構成要素または炉内１ｆ４造物を取扱え
るように伸長する多関節式屈伸自在のマニュピレータが
組込まれ、かつこのマニュピレータのグリッパにナトリ
ウム透視装置が取着されていることを特徴とする。

（作　用）燃料交換時には原子炉容器のルーフスラブに燃料交換装
置を据付け、炉心上部機構を炉心燃料集合体の上方位置
まで上昇させ保持する。次に目的とする炉心燃料集合体
をナトリウム透視装置の超音波発振１〜ランスジユーリ
ーによって炉心燃料集合体を識別して確認し、グリッパ
でその炉心燃料集合体をつかむ。その後、マニュピレー
タでグリッパの位置を上昇さＵて炉心燃料集合体を引き
扱く。

引き仇いた個所へ新燃料集合体を上記操作と逆の手順で
炉心内に装荷する。

また、供用期間中の操作は被検査物に対して超音波発振
１〜ランスジユーザを直角に保持し、被検査物の観察を
行う。

（実施例）第１図から第８図を参照しながら本発明に係る燃料交換
装置の一実施例を説明する。

第１図は本発明が適用されるタンク型高速増殖炉の一例
を示す図で第９図と同一部分には同一符号を付して重複
する部分の説明を省略する。

第１図の実施例が第９図と異なる点はルーフスラブ１を
一体として大回転プラグ２および小回転プラグ３を削除
し得る多機能性を有する燃料交換装置をルーフスラブ１
上に据付けたことにある。

すなわら、符号５ａて示すものが本発明に係る多関節マ
ニュピレータ式で多機能を有する燃料交換装置でおる。

なあ、図中実線ａは燃料交換装置５ａで燃料交換時の状
況を示すもので必って、原子炉容器７内の供用期間中検
査を行う時の状況を同図の破線すて示している。

第２図は本発明に係る燃料交換装置５ａの詳細な全体構
成を正面図で示している。この燃料交換装置５ａは複数
のＩＪＩｉｉｌｌｏ　（１０Ａ　、　１０Ｂ　−１０Ｃ
）か第４図に拡大して示したクロスジ【１フト１９によ
り連結されており、胴１０の先端には燃料のつかみ・は
なし機能を有するグリッパ１３か取盾゛されている。

それぞれの胴１０の継き部は折れ曲かりか自在になるよ
うに金属の薄板で形成されている伸縮継手１４（金属ベ
ローズ等）を用いて圧力バウンダリーを構成している。

また、上部は胴１０の端部に設（プられたフランジ１５
がルーフスラブ１に固定されて燃料交換装置５ａを支持
している。次に多関節部（第２図のＡ部）の詳細を第３
図に示覆。第］の胴１０Ａと第２の胴１０Ｂ（をタロス
シャフ（〜１９により接続されており、冬服１０Ａ、　
１０３の取（Ｊ部は矢印に示す様に回転自在となってい
る。また、冬服１０Ａ、　ＩＯＢの接続部は金属の薄板
でてきている伸縮継手１４で蜜月され、原子炉容器７内
のナトリウムが漏れない様にしている。胴１０Ｂの折れ
曲げ動作（図中矢印Ｃ）は原子炉容器７の外から伸びた
第１のフレキシブルシャツ１〜１６の回転動作を第１の
つｉ−ム１７と第１のウオームホイール１８により回転
方向を直角に変えつｌ−ムホイール１８の回転力をその
まま第２の１１１ｉｉ１１０３に伝達し、第２の胴１０
Ｂは矢印Ｃの方向に回転サ−る。また、第１のウオーム
１７はクロスシャフト１９に設置された第１の軸受２０
に回転自在に支持されている。次に矢印Ｃ方向の回転は
前記方法と同様な駆動により、回転する。この場合、第
２のつ４−ム２１は第１の胴１０Ａに設置された第２の
軸受２３により回転自在に支持されている。これらの機
構により胴１０３は胴１０Ａに対して矢印Ｃ，Ｄの方向
に回転自在に動作する。第２のつＡ−ム２１は第２のつ
Ａ−ムホイル２２により噛合して回転する。なお、図中
２４は第２のフレキシブルシャツ１〜を示している。

次に炉心燃料のつかみ・はなし動作および供用期間中検
査機能をもったグ１ノッパ１３（第２図Ｂを拡大して示
す）の詳細構造を第５図に示づ。

炉心燃料集合体のつかみｄ３よびはなし動作を行うフィ
ンガー２５は複数個のピン２６により第３の胴１０Ｇに
回転自在に取付けられている。つかみ・はなし動作（第
５図矢印Ｅ）はフィンカー２５間に設けられた爪開閉ロ
ッド２７の上下（第５図矢印「）動作により、爪開閉ロ
ッド２７のデーパ部がフィンカー２５の内側に接触する
ことによりフィンガー２５の開閉を行う。この爪開閉ロ
ット２７の上下動作は、上部に設けられたラック２８と
ピニオン２９の組合けにより、回転運動に変換する。ラ
ック？８とビニΔ−ン２９の動作は、原子炉容器７の外
から伸びた第３のフレキシブルシャフト３２の先端に設
（ブたつＡム３０とピニオン２９に設けたつＡ−ムホイ
ール３１により、動作方向を直角に変換してフィンカー
２５の開閉動作を行っている。第３のｌ］１ｉｉｌｌＯ
ｃの外側には炉心燃料引扱き時に廻りの燃料が持ち上が
らない様にホールドダウンチューブ３３か爪開閉ロット
２７の胴と同様な機構により動かしている。

グリッパ１３の先端は炉心燃料８に挿入しやすい様にデ
ーパ状に形成されており、このグリッパ案内筒３４の先
端には取扱を行う炉心燃料集合体８の識別値バ２および
供用期間中検査機能の超音波発振１〜ランスデューリ−
３５が取付（プられている。このトランスデユーサ３５
から出たＭＩケーブル３６により炉外の−しニター（図
示せず）で観察する。なお、これらの機構や部品は原子
炉の圧力バウンダリーを貫通ずるため、金属の薄板で出
来ている伸縮継手３７およびケーブルペネトレーション
（図示せず）でシールを行っている。なｄ５、フィンガ
２５はピン３７を支点にして左右に開閉する。爪開閉ロ
ット２７の上部には伸縮継手３８か接続されている。

次に上記構成による燃料交換装置の動作について説明す
る。燃料交換時には原子炉容器７の上部に取付いている
ルーフスラブ１の燃料交換装置据付用開孔部（原子炉運
転時にはドアバルブ等で閉塞）に炉外に保管していた燃
料交換装置５ａを上部から装荷し据ｆ＝ｆける。

次に炉心燃料集合体８上に据付Ｃフている炉心上部機構
４を上方向に所要位置まで上昇させ保持する。これによ
り炉心燃料集合体８上には燃料交換作業の妨げになる装
置かなくなる。次に目的の炉心燃料集合体８を取扱う場
合、燃料交換装置５ａの先端に取扱う場合、燃料交換装
置５ａの先端に取付いているナトリウム透視装置の超音
波発振１〜ランスデユーザ３５によって炉心燃料集合体
８の１面の識別記号を確認し、燃料交換装置５ａの先端
のグリッパ１３によって炉心燃料集合体８をつかむ。

この後、燃料交換装置５ａの冬用１０が折れ曲がりなが
ら、グリッパ１２の位置を上前ざぜていく（第６図から
第７図参照）。再度逆の手順によって目的の位置に挿入
する。この方法により燃料交換装置５の動作のみて用法
きを挿入か可能となり仙の機器の移動による手助けが不
要となり、最短］スで燃料交換作業が行える。

次に、炉心構成要素の識別管理および炉内構造物の供用
期間中、検査機能を使用覆る場合は第８図に示ｔｃ＋：
うに被検査物３９に対してグリッパ１３の先端に設置し
ている超音波発振１ヘランスデユーザ３０を直角位置に
保持し、被検査物の観察を行う。

本実施例の効果（は複雑な構造の回転プラグを不用とす
るので、１卵子炉構造か必要機能の最小寸法化か図れる
ことになること、動作機構燃料交換装置に集約さけ、燃
料交換時以外は取外し、トータルとしてのメンテナンス
を容易にしたこと、燃料交換移送時間の短縮が図れるこ
と、炉内検査装置との兼用化が図れること等がある。

上記実施例のほかに炉心上部ｇＭ　１６’＋　４に本実
施例と同じ燃料交換装置を塔載し、」−不作動及び回転
動作を兼用さげると更にコンパクトてつ経済性効果が得
られる。なお、本実施例で（よ炉外に設けた駆動機構か
らの動力を長尺のフレキシブルシャツ１〜で動かして説
明したか、用向に高温に耐える電動機を各間接部に用い
ても同様な結果か得られる。

［発明の効果］本発明によれば、回転プラグを排除できることによって
ルーフスラブ構造か大幅に簡素化され、原子炉４？’ｌ
造寸法（径方向）の最小化による］ンパク１へ化からく
る物量の大幅な削減と、燃料交換経路の最小化に伴うＴ
稈の短縮による経済効果は非常に大きい。また、燃料交
換のシステムを全て燃料交換装置に集約させたので原子
炉運転時には取口２外ける方式にてき、使用時以外はメンテナンス等が可能
であり、稼動率向上および信頼性向上に人ぎな寄与とな
る。

また、炉内検査および損傷あるいは探査装置としても兼
用できるので設備の削減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る燃料交換装置を塔載した高速増殖
炉を示す概略断面図、第２図は本発明に係る燃料交換装
置の一実施例を示す仝体構成図、第３図は第２図におけ
るＡ部を拡大して示す縦断面図、第４図は第３図にお（
プるクロスシャツ１〜を拡大して示す平面図、第５図は
第２図におけるＢ部を拡大して示す縦断面図、第６図お
よび第７図は本発明による燃料引抜き時の状態を示す概
念図、第８図は本発明による炉内検査を行う時の状況を
承り概念図、第９図は従来の燃料交換装置と２重回転プ
ラグによる燃料交換システムを示覆断面図でおる。１・・・ルーフスラブ２・・・大回転プラグ３・・・小回転プラグ４・・・炉心上部機構 ”＋　　　’ｉ　Ｒ０１，ｄＡ　＊Ｉ　Ｚ”　Ｊ＆ｉ　
ｌ！に６・・・炉心７・・・原子炉容器 ε３・・・炉心燃料集合体９・・・炉心支持構造１（）・・・胴１１・・・循環ポンプ２・・・中間熱交換機３・・・グリッパ４・・・伸縮継手５・・・フランジ６・・・第１のフレキシブルシャフト７・・・つ７１−ム８・・・つＡ−ムホイール９・・・タロスジや７１〜２０・・・軸受２１・・・「ンＡ　−ム２２・・・つＡ−ムホイール２３・・・軸受２４・・・第２のフレギシブルシャフ２５・・・フィン刀２６・・・ピン２７・・・爪開閉ロッド２８・・・ラック２９・・・ピニオン３０・・・つｔ−ム３１・・・つＡ−ムホイール３２・・・第３のフレキシブルシトフ３３・・・ホールドダウンチューブ３４・・・グリッパ案内筒３５・・・トランスデコーーリ３６・・・Ｍｌケーブル３７・・・ピン３８・・・伸縮継手３９・・・被検査物（〜１〜「１ −〜−１ｎ八

Claims

【特許請求の範囲】

原子炉容器の上端間口を閉塞するルーフスラブに搭載さ
れ、このルーフスラブから前記原子炉容器内の炉心構成
要素または炉内構造物を取扱えるように伸長する多関節
式屈伸自在のマニピュレータが組込まれ、かつこのマニ
ピュレータのグリッパにナトリウム透視装置が取着され
ていることを特徴とする燃料交換装置。