JPH02281199A - 原子炉の燃料交換装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は原子炉の燃料交換装置に係り、特に液体金属冷
却形高速増殖炉に適用するのに好適な原子炉の燃料交換
装置に関する。

（従来の技術） 液体金属冷却形高速増殖炉は、原子炉容器の上端を閉塞
する遮蔽プラグに炉心上部機構および燃料交換装置を取
付け、この燃料交換装置によって燃料集合体等の炉心構
成要素を炉内で移動させ、燃料交換等を行なうように構
成されている。ところで、原子炉が大型化すると、炉心
が大径となり、また炉心構成要素の数も多くなるので、
燃料交換装置等の構造が複雑化する傾向にある。

例えば、現在計画されている大型原子炉用の燃料交換装
置としては、大、中、小の３つの回転プラグを重ねて設
置し、小回転プラグ上に１つの直動式燃料交換装置を搭
載したもの大小２つの回転プラグを重ねて設置し、小回
転プラグ上に直動式もしくはオフセットアーム式の燃料
交換装置を設置したもの、および１つの回転プラグ上に
オフセットアーム式の燃料交換装置を搭載したもの等が
知られている。

これらのうち３重回転プラグ直動式の燃料交換方式にあ
っては、原子炉上部における回転プラグの構成が複雑大
型化し、燃料交換だけのために原子炉上部構造の大型化
を余儀なくされる欠点があり、これは２重回転プラグ直
動式の燃料交換方式でも同様である。またオフセットア
ームを有する２型回転プラグ刃式及び単回転プラグ方式
は、原子炉の大型化に伴い、オフセットアームの長さが
大きくなるので、炉心構成要素取抜上の吊り上げ容量が
小さくなる難点があった。

これらの点を解決する為に、例えば特公昭５２−４８２
７５及び特開昭５９−１５１０９８に示されるものは、
単一の回転プラグ上に細長いスリットを設け、直動式燃
料移送機をこのスリットの方向に走行させることと、回
転プラグの回転を併用し、全炉心領域の炉心構成要素を
取扱うようにして、原子炉上部構造の簡素化をはかって
いる。

（発明が解決しようとする課題） しかしなから上述したスリットを持つ回転プラグに燃料
交換機を取付けたものにおいても、なお次のような解決
を要する問題点が残されている。

すなわち、単回転プラグ上に設ける移送機で炉心全領域
をカバーするために、単回転プラグが大型化し原子炉上
部構造の不必要な大型化を余儀なくされる。また、細長
いスリット内で燃料移送機が走行するために、炉内から
の放射線の遮蔽や、放射性ガス漏洩防止のため複雑なシ
ール構造が必要となる。

本発明の目的は、回転プラグの大形化によって原子炉全
体が大形化することを防止し、細長いスリット内で燃料
移送機を走行させても信頼性が高い遮蔽及びシール構造
を保有することができる小形化された原子炉の燃料交換
装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明においては、プラグが着装された原子炉容器に収
容された炉心の上方に、プラグから垂設された炉心上部
機構を有する原子炉の燃料交換装置において、これにプ
ラ゛グの一部を構成し炉心と同軸に回動可能とされた回
転プラグと、この回転プラグに対して更に回動可能に垂
設された炉心上部機構と、この炉心上部機構の半径を含
む上下方向に設けられたスリットと、このスリット内に
設けられ、炉心の中心から炉心内の炉心燃料領域最外側
までの間を移動自在とされた燃料移送機と、炉心燃料領
域最外側の少なくとも二箇所に設定された中継点と、炉
心上部機構の外側外にて回転プラグに対して回動可能に
垂設されたオフセットアム付燃料交換機とを具備させた
。

（作　用） 炉心燃料領域に配置された燃料は、どの位置にあっても
炉心上部機構の回転と燃料移送機の移動を併用すること
によってその直上に燃料移送機を持ってきてこれを引上
げた後、中継点に移送することができる。中継点に移送
された燃料は、回転プラグの回転と燃料交換機の動作を
併用してこれを炉心外に移送することができる。炉心の
炉心燃料領域外に配置された炉心構成要素は、同じく回
転プラグの回転と燃料交換機の動作を併用してその直上
に燃料交換機を持ってきてこれを引上げた後、これを炉
心外に移送することができる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本実施例が適用された原子炉の縦断面図であり
、第１図において原子炉容器１の上部開目は固定プラグ
２によって覆われている。原子炉容器１には炉心７が収
容されている。原子炉容器１内の大部分は炉心７を浸し
てたとえば液体ナトリウム等の液体金属冷却材１３によ
って満たされ、これの上方空間１４はたとえばアルゴン
等のカバーガスが封入されでいる。

固定プラグ２のは：ぼ中心には、固定プラグ２に対して
回動可能□に回転プラグ３が気密に装着されている。回
転プラグ３には回転プラグ３に対して回動可能に炉心上
部機構４が気密に装着され、炉心７の上面近くまで延長
されている。炉心上部機構４には燃料移送機５が装着さ
れている。また回転プラグ３の外周近くには、炉心７の
上面近くまで延長されて燃料交換機６が装着されている
。

炉心７の中心部を占める炉心燃料領域には、その外周に
近く定められた中継点８が設定され、また炉心７の外側
面に近くポット９が設けられている。

第２図゛は炉心７に対する燃料移送機５、燃料交換機６
等の平面的な配置および移動範囲等を模式的に示したも
のであり、第２図において、炉心７は、中心部には主と
して燃料棒等の炉心構成要素が配置された六角形状をな
す炉心燃料領域１０があり、その周辺の炉心燃料外領域
１１にはブランケットおよび中性子遮蔽体が配設されて
いる。中継点８はこの炉心燃料領域１０の六角形の一角
を占める位置に設定されている。

炉心上部機構炉内部４ａは炉心燃料領域１０を覆うとと
もに、その外周の一部にて炉心燃料領域１０の角部にか
かるように切り欠かれた切欠部４ｂが設けられている。

また炉心上部機構炉内部４ａには、その中心から切欠部
４ｂに向けて放射状に縦方向のスリット４ｃが設けられ
、このスリット４Ｃの中に燃料移送機５の主要部が挿入
されている。

回転プラグ３の外周に近い一点には燃料交換機６が設定
され、燃料把持部６ａがオフセットアーム６ｂによって
本体６Ｃの回りに回動できるようにされており、燃料把
持部６ａは回転プラグ３の回動と併用して中継点８、あ
るいは炉心７の外側−辺の傍らに設置されたポット９に
到達できるようにオフセットアーム６ｂの長さが定めら
れている。

第３図は、燃料移送機５の詳細をそれが取付けられてい
る炉心上部機構４の要部とともに取出して示す断面図で
ある。第３図において、回転プラグ３（図示省略）に取
付けられる炉心上部機構上板４ｄの上面には駆動装置１
５が設けられ、下面には放射線および熱の遮蔽機能をも
つ遮蔽層１６が設けられている。

燃料移送機５の主要部は遮蔽層１６のさらに下方に設け
られており、以下第３図のＡ＝Ａ線矢視断面図を示す第
４図と併用して説明する。

第４図に示すように、炉心上部機構炉内部４ａに設けら
れたスリット４ｃ内に燃料取扱具１７が収容されている
。なおスリット４Ｃは、炉心上部機構炉内部４ａの底面
において、符号４ｅで示すようにスリット幅が狭くされ
ている。

駆動装置１５からは、遮蔽層１６を貫通して駆動軸１８
ａと１９ａが垂下され、それぞれ歯車装置２０と２１を
経てスリット４ｃ内に伝達され、ガイドレール２３に沿
った燃料取扱具１７の第３図の矢符方向への移動、およ
びグリッパ２２の上下運動を行なわせるようになってい
る。なお図中符号２４は制御棒駆動装置の案内管を示す
。

燃料取扱具１７の駆動部への結合部分の詳細は、第５図
に示すように、燃料取扱具１７の上端に設けられたロー
ラ２５がガイドレール２３に沿って転勤できるようにさ
れており、たとえば傘歯車を使った歯車装置２０を介し
て駆動軸１８ａに接続されたねじ軸１８’ｂが、燃料取
扱具１７の上端部にねじ結合されている。

グリッパ２２の上下運動駆動部の詳細は、第６図に示す
ように、たとえば傘歯車を使った歯車装置２１を介して
駆動軸１９ａに接続されたスプライン軸１９ｂに、燃料
取扱具１７の上端部に設けられたボス２６が結合され、
グリッパ２２とねじ駆動結合された駆動軸２７が、たと
えば傘歯車からなる歯車装置２８を介してボス２６と接
続されている。

グリッパ２２の先端の燃料棒などの把持部分の詳細は、
第７図および第８図に示すように、本体３２に従って上
下に移動できるようにされている。本体３２の先端には
支軸３６によって爪３３が装着され、爪３３の外側に配
設されたカムフォロア３４が外筒２９に固定されたカム
トラック３５に接するようにされている。

第７図はグリッパ２２が最下端に達し、駆動軸２７の先
端に設けられたストッパ３１に当接した状態を示し、爪
３３の先端は閉じている。さらに駆動軸２７のグリッパ
２２を下降させる方向への回転が続けられると、第８図
に示すように、本体３２のみがばね３０を圧縮しながら
さらに下降し、カムフォロア３４がカムトラック３５上
を転動して爪３３の先端を開くようにされている。なお
第７図および第８図中符号３７は爪３３のロック機構で
ある。

次にこれの作用について述べる。

原子炉が一定時間運転された後、炉心燃料領域１０に配
置されている使用済炉心構成要素、たとえば使用済燃料
棒を炉心７外に取出すときには、炉心上部機構４の回転
プラグ３に対する回転と、駆動装置１５の操作による燃
料移送機５の燃料取扱具１７のスリット４Ｃ内での移動
を併用して、炉心燃料領域内における取出そうとする使
用済燃料棒の真上に燃料取扱具１７を位置させ、そこで
駆動装置１５を操作してグリッパ２２を降下させ、その
最低位置で前述したように開いた爪３３によって使用済
燃料棒を掴んだ後、グリッパ２２を上昇させれば使用済
燃料棒は燃料取扱具１７の中に引上げられる。なおこの
ときスリット４ｃの幅は最低部４ｅで燃料棒の直径程度
に狭くされているので、取出そうとする燃料棒の引上げ
に伴うその周囲に位置する燃料棒の浮上りが防止される
。

次に燃料取扱具１７をスリブ）４ｃの最外側に移動させ
、炉心上部機構４を回転プラグ３に対して回転させて燃
料取扱具１７を中継点８の直上に移動させ、グリッパ２
２を下降させれば把持されていた使用済燃料棒は炉心燃
料領域１０内の中継点８に一時装填される。

ここで燃料取扱具１７をスリット４ｃの内側に移動させ
た後、回転プラグ３を回転して中継点８に燃料交換機６
を接近させ、オフセットアーム６ｂを回転させて燃料把
持部６ａを中継点８の直上に位置させ、移動されて中継
点８に収容されている使用済燃料棒を燃料交換機６によ
って取出し、オフセットアーム６ｂを回転して燃料把持
部６ａに炉心上部機構炉内部４ａを外れた位置を取らせ
た後、再び回転プラグ３を回転し、燃料交換機６がポッ
ト９に近付いたところでオフセットアーム６ｂを回転さ
せれば、燃料交換機６に把持されていた使用済燃料棒を
ポット９に収容することができる。

また炉心７の炉心燃料領域１０の外側に配置されている
炉心構成要素、たとえばブランケット燃料集合体などは
燃料交換機６を用いて直接取出し、ポット９に収容する
ことができる。

ポット９に収容されたこれらの炉心構成要素は、図示を
省略した炉外取出し装置によって原子炉容器１外に取出
される。

本実施例によれば、炉心燃料領域内に中継点を設け、取
出された燃料は回転プラグに垂下されたオフセットアー
ム付燃料交換機を用いてこの中継点から炉心外に運びだ
すようにしているので、回転プラグの直径は炉心の最大
外径より小さくすることが可能となり、また回転プラグ
は炉心中心に対して偏心させる必要もないので回転プラ
グは小型で且つ簡素なもので十分となり、これによって
原子炉の外形を小さく保つことができる。

また燃料移送機の直線移動範囲は炉心上部機構炉内部の
外径内に収まっているため、燃料移送機の移動のために
要するスリットを通過する放射線の原子炉容器外への漏
洩に対する遮蔽手段は炉心上部機構の外径内に収めるこ
とができるので、放射性ガスのシールも兼ねて炉心上部
機構に固定された遮蔽手段を設けることによってこれを
容易に達成することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、原子炉が大型化して炉心直径が増大し
ても、それにともなって原子炉上部機構も大型になって
原子炉の外型が拡大することを避けることが可能となり
、それにもかかわらず原子炉の上部方向の放射線遮蔽な
らびに漏洩ガスのシルに対して確実に機能する信頓性が
高い原子炉の燃料交換装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は本
発明の一実施例の平面的配置を示す模式図、第３図は第
１図の燃料移送機の詳細を炉心上部機構の要部とともに
示す断面図、第４図は第３図のＡ−Ａ線を矢視した断面
図、第５図および第６図はそれぞれ第３図の燃料取扱具
の要部の詳細を示す断面図、第７図および第８図はそれ
ぞれ第６図のグリッパの詳細を示す断面図である。 １・・・原子炉容器　　　　　２・・・プラグ３・・・
回転プラグ　　　　　４・・・炉心上部機構４０・・・
スリット　　　　　　５・・・燃料移送機６・・・燃料
交換機　　　　　７・・・炉心８・・・中継点　　　　
　　　１ｏ・・・炉心燃料領域代理人　弁理士　則　近
　憲　佑 同　　　　第子丸　　　健 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、プラグが蓋装された原子炉容器に収容された炉心の
   上方に前記プラグから垂設された炉心上部機構を有する
   原子炉の燃料交換装置において、前記プラグの一部を構
   成し前記炉心と同軸に回動可能とされた回転プラグと、
   この回転プラグに対して更に回動可能に垂設された前記
   炉心上部機構と、この炉心上部機構の半径を含む上下方
   向に設けられたスリットと、このスリット内に設けられ
   前記炉心の中心から前記炉心内の炉心燃料領域最外側ま
   での間を移動自在とされた燃料移送機と、前記炉心燃料
   領域最外側の少なくとも一箇所に設定された中継点と、
   前記炉心上部機構の外側外にて前記回転プラグに対して
   回動可能に垂設されたオフセットアーム付燃料交換機と
   を具備させたことを特徴とする原子炉の燃料交換装置。