JPH0337159B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】

この発明は、圧力管形原子炉を対象に燃料、遮
蔽シールプラグ等の炉心構成要素の装荷、引抜き
を行う燃料交換機に関する。

【従来技術とその問題点】

頭記圧力管形原子炉の燃料交換機として、原子
炉炉心の下方を走行する燃料交換機の圧力容器内
にマガジンストツパ機構付きマガジンチユーブを
複数本組み合わせてなる回転ドラム式マガジン組
立体を収設し、かつ該マガジン組立体を挟んでそ
の上下に配管された燃料案内管のうち、上部案内
管を通じて機内のグラブ操作により原子炉の圧力
管と前記マガジンチユーブとの管で燃料等の装
荷、引抜きを行うとともに、もう一方では下部案
内管を通じて機外燃料移送設備との間で燃料等の
受け渡しを行うように構成した燃料交換機が公知
であり（特開昭59−197893号公報）、さらにかか
る燃料交換機に対し、そのマガジンストツパ機構
としてスライド式の水平シヤツタ板を設け、かつ
このシヤツタ板を下部案内管側の可動案内管に装
備したカム機構を介して開閉操作するように構成
したものが同じ出願人より既に出願されている
（特開昭61−1408941号）。 次に上記燃料交換機の構成を第５図ないし第８
図に示して説明する。まず第５図および第６図に
おいて、１は図示されていない走行台車に搭載さ
れた燃料交換機の圧力容器であり、該圧力容器の
内部には上下の回転円板の間にまたがつて円周上
に複数本のマガジンチユーブ２を装備した回転ド
ラム式マガジン組立体３が収設されている。一
方、該マガジン組立体３を中央に挟んでその上方
には前記のマガジンチユーブ列に対向してスナウ
ト付き上部案内管４、およびポート弁付きグリツ
パ案内管５が、また下方には固定案内管６と可動
案内管７とを組合わせた下部案内管、およびグラ
ブ機構８を収納したグラブ案内管９がそれぞれ圧
力容器１から引き出して設置されている。また前
記マガジン組立体３を構成している各マガジンチ
ユーブ２には、その下端部にその詳細構造を後述
する開閉式のマガジンストツパ機構１０が装備さ
れており、かつこのマガジンストツパ機構１０に
対向して前記可動案内管７の上端部にはマガジン
ストツパ機構の開閉操作用カム機構１１が装着さ
れている。また可動案内管には符号１２で示した
昇降駆動用のシリンダが連結されている。なお前
記のマガジンストツパ機構１０は、マガジンチユ
ーブ２内に収容された燃料１３等の自重を支えて
マガジンチユーブ内に保持するとともに、グリツ
パの操作により下部案内管を通じて燃料１３を搬
出、搬入する場合には、下部案内管６と連通し合
うマガジンチユーブのストツパ機構１０が開放操
作されて燃料の通過を許容するような役目を果た
すものである。 ここで上記構成による燃料交換動作の手順を説
明すると、まずスナウトを原子炉の圧力管へ接続
し、グラブ８の昇降操作とマガジン組立体３の回
動操作により、圧力管側から引き抜いた使用済み
燃料等の炉心構成要素をマガジンチユーブ２へ引
き入れ、代わりに別なマガジンチユーブに前以つ
て収容保持されている新燃料を圧力管へ装荷す
る。なお、この状態ではマガジンストツパ機構１
０は閉じており、この状態でグラブ８のみがスト
ツパ機構内部の残余通路を自由に通過して昇降操
作される。このようにして原子炉との間での燃料
交換作業が終了すると、次に燃料交換機は別な燃
料受け渡し位置へ走行し、この位置で下部案内管
のポートを燃料移送設備側のトランスフアーポー
トに接続し、この状態で上部案内管５を通じて図
示されてない燃料取扱装置のグリツパを吊り降ろ
してマガジンチユーブ内に収容されている使用済
み燃料１３をつかむ。続いてこのマガジンチユー
ブに装備のマガジンストツパ機構１０を開放操作
し、グリツパ操作により下部案内管６，７を通じ
て使用済み燃料を搬送設備側へ吊り降ろして搬出
する。逆に燃料を搬入する場合には前記と逆の手
順で新燃料をマガジンチユーブ内に引き入れる。 上記の手順で述べたように、マガジンストツパ
機構は下部案内管を通じて燃料の搬出、搬入を行
う際にのみ開放操作され、それ以外の燃料をマガ
ジンチユーブ内に収容した状態では閉じていて、
燃料をマガジンチユーブ内に保持している。 次に上記構成の燃料交換機におけるマガジンス
トツパ機構およびその開閉操作機構についてその
構成、動作を第７図および第８図により説明す
る。第７図および第８図において、マガジンスト
ツパ機構１０はマガジンチユーブ２の下端に装着
されたハウジング１４と、該ハウジング１４内で
左右両側に配備されたスライド式の水平シヤツタ
板１５と、該シヤツタ板１５を背後から燃料通路
内へ突き出すように付勢する付勢ばね１６との組
立体としてなり、かつ前記シヤツタ板１５はその
両側から側方へ張り出したガイドピン１７がハウ
ジング１４の側面に切り欠き開口した水平方向の
長溝１０ａを貫通し、矢印Ａの水平方向へスライ
ド可能にガイド支持されている。一方、前記マガ
ジンストツパ機構１０に対向して可動案内管７の
上端部にはマガジンストツパ機構開閉操作用のカ
ム機構１１が装備されており、かつ該カム機構に
は前記ガイドピン１７に対向して符号１８で示す
ように途中箇所で屈曲した形状のガイドカム溝が
形成されている。 次に上記構成の動作を説明する。まず図示のよ
うに可動案内管７が下降位置に在る状態ではマガ
ジンストツパ機構１０とカム機構１１とは互いに
切り離れており、マガジン組立体は可動案内管７
との干渉なしに自由に回転でき、かつシヤツタ板
１５はカム機構１１に拘束されることなくばね１
６の付勢を受けて燃料通路内へ突き出し、ストツ
パ機構を閉位置に保持している。この状態から可
動案内管７を第５図に示したシリンダ１２の駆動
で上昇操作すると、可動案内管７とともにカム機
構１１が上昇移動してマガジンストツパ機構１０
と結合し、そのガイドカム溝１８にシヤツタ板側
のガイドピン１７が嵌まり込むようになる。続い
て可動案内管がさらに上昇すると、ガイドピン１
７はカム機構１１のガイド溝１８に沿つて強制ガ
イドされ、シヤツタ板１５は付勢ばね１６に抗し
て後退移動してストツパ機構を開放する。この状
態になるとマガジンチユーブ２と可動案内管７と
の間で燃料が自由に通過し得るようになる。また
燃料の搬出、搬入操作が終了した後に再び可動案
内管７を下降操作すれば、シヤツタ板１５はカム
機構１１のガイド溝１８に沿つて今度は逆に閉じ
る方向にガイドされ、マガジンストツパ機構１０
とカム機構１１との結合が解けたところで付勢ば
ね１６の付勢を受けて閉位置に保持され、一連の
マガジンストツパ機構開閉操作が終了することに
なる。なお上記動作におけるシヤツタ板１５の開
閉ストロークをＳで示す。 ところで、上記したマガジンストツパ機構１０
のシヤツタ板１５はマガジンチユーブ２内に収容
されている燃料を保持している状態では、仮に誤
つてマガジンストツパ機構の開放指令が与えられ
た場合もシヤツタ板が開放しないことが要求され
る。さもないとマガジンチユーブ内の収容燃料が
不測に脱落落下して事故を招くことになる。この
ために、前記のマガジンストツパ機構では第９図
に示すようにシヤツタ板１５の先端部に符合１５
ａで示した係合突起部を設けてメカニカルインタ
ロツクを形成している。この係合突起部１５ａは
シヤツタ板１５上に燃料１３を吊り降ろして支持
した際に燃料１３の下端周縁がこの係合突起部１
５ａに嵌まり込む形状となつており、このように
燃料１３とシヤツタ板の係合突起部１５ａが正し
く係合していれば誤つてマガジンストツパ機構に
開放指令を与えてもシヤツタ板１５は燃料１３と
係合しているので開かず、これにより燃料の脱落
事故の発生を防止できる。 一方、上記したマガジンチユーブ２の内径寸法
はここに収容される炉心構成要素としての燃料、
遮蔽シールプラグのうち直径の大きな遮蔽シール
プラグに合わせて設定されており燃料の直径より
も約20mm程大である。したがつてマガジンチユー
ブ２は径大な遮蔽シールプラグに対してはそのチ
ユーブ内通過時のガイド機能を持つが、径小な燃
料に対しては燃料とマガジンチユーブ内壁面との
間に隙間が残存するのでガイド機能を発揮できな
い。このために機外の燃料搬送設備から空のマガ
ジンチユーブ内に燃料を吊り上げ搬入し、ここで
マガジンストツパ機構のシヤツタ板１５を閉じて
この上に燃料を吊り降ろす際の作業工程で燃料が
チユーブの中心より偏心すると、第１０図の鎖線
で示すように燃料の着地姿勢が傾き、このために
燃料１３の下端周縁がシヤツタ板１５の係合突起
部１５ａから外れて支持される状態が発生する。
このような支持状態ではメカニカルインタロツク
機能が働かず、ここで誤つてマガジンストツパ機
構１０に開放指令を与えるとシヤツタ板１５が開
放してしまいマガジンチユーブ内の収容燃料１３
が不測にマガジンチユーブ２から落下脱落する恐
れが生じる。

【発明の目的】

この発明は上記の点にかんがみなされたもので
あり、前述した燃料交換機に改良を施し、マガジ
ンチユーブ内に径小な燃料を収容する際に燃料が
マガジンチユーブの中心位置に来るようにセンタ
リングガイドし、これにより燃料がシヤツタ板上
に着地した状態で両者間のメカニカルインタロツ
ク機能が確実に発揮できるようにしたセンタリン
グガイド機能を備えた燃料交換機を提供すること
を目的とする。

【発明の要点】

上記目的を達成するために、この発明はマガジ
ンチユーブの途中箇所にマガジンストツパ機構に
対向する可動案内管の先端部をアクチユエータと
して収容燃料をマガジンチユーブ内でセンタリン
グするよう作動するセンタリングガイド機構を設
け、これにより径小な燃料をマガジンチユーブ内
に搬入する際に該燃料をマガジンチユーブ内でセ
ンタリングガイドし、燃料をマガジンストツパ機
構のシヤツタ板上の所定の位置に着地させて両者
間で確実にメカニカルインタロツク機能が発揮で
きるようにしたものである。

【発明の実施例】

以下この発明の実施例を第１図ないし第４図に
示して詳細に説明する。なお第１図ないし第４図
において第５図ないし第８図に対応する同一部材
には同じ符合が付してある。まず燃料交換機全体
の構成およびマガジンストツパ機構の構造は第５
図ないし第８図に示したものと同様でありここで
はこの発明により新たに追加された構成部分につ
いて説明する。すなわちこの発明により、マガジ
ンチユーブ２におけるマガジンストツパ機構１０
の上方箇所に符号２０で示すセンタリングガイド
機構が構成されている。このセンタリングガイド
機構２０は、マガジンチユーブ２の周上に沿つて
マガジンストツパ機構１０と干渉し合わない位置
を選んで少なくとも３箇所以上にボール溝２１を
開口するとともに、このボール溝２１内にセンタ
リングボール２２を嵌め込み、可動案内管７の先
端部７ａをアクチユエータとして可動案内管の上
昇操作することにより前記のセンタリングボール
２２をマガジンチユーブ２の内周側へ押し込むよ
うに構成されている。すなわちセンタリングボー
ル２２はボール溝２１内で内外周へ向けて矢印Ｃ
方向へ自由に出没移動できるようにはめ込みセツ
トされている。但しボール溝２１の内外開口端は
センタリングボール２２の径寸法より小な穴経と
なつており、センタリングボール２２がボール溝
２１から脱落しないようにしてある。一方、前記
センタリングボール２２に対向して可動案内管７
側には、先端のアクチユエータ部７ａの下方域に
センタリングボール２２の拘束を解除する上下方
向のボール逃げ溝７ｂが形成されている。さらに
第４図に示すようにカム機構１１のガイドカム溝
１８は上下方向に沿つて符合Ｘ，Ｙ，Ｚで示す３
段階の領域に区分され、このうちＸ領域はマガジ
ンストツパ機構１０のシヤツタ板１５を閉位置に
止め、Ｚ領域でシヤツタ板１５を開放位置に移動
操作し前記のＸとＺ領域の間をＹ領域で結ぶよう
に形成されている。 次に上記構成の動作、機能に付いて述べる。ま
ず第１図はマガジンストツパ機構１０と可動案内
管７とが切り離された待機状態を示しており、こ
の状態ではマガジンストツパ機構１０のシヤツタ
板１５は閉じており、かつセンタリングガイド機
構２０のセンタリングボール２２は拘束なしにボ
ール溝２１内で自由に移動できる状態にある。こ
れに対し第２図は燃料１３をマガジンチユーブ２
内でセンタリングガイドしている状態を示してい
る。すなわちこの状態では可動案内管７が上昇操
作されてマガジンチユーブ２の外周側に嵌り込
み、その先端部７ａが外周側からセンタリングボ
ール７ａを押してマガジンチユーブ２の中心へ向
けて内周側に突出し、この位置でマガジンチユー
ブ２内に収容された径小な燃料１３をチユーブ内
の中心位置にセンタリングガイドしている。なお
この段階ではマガジンストツパ機構１０のシヤツ
タ板１５は第４図に示したガイドカム溝１８のＸ
領域でガイドされており、シヤツタ板１５は閉じ
た状態にある。次に第３図は第２図の状態から可
動案内管７をさらに上昇操作し、マガジンストツ
パ機構１０のシヤツタ板１５を第４図に示したガ
イドカム溝１８のＺ領域によるガイドで開放した
状態を示したものである。この状態ではセンタリ
ングガイド機構のセンタリングボール２２に可動
案内管７側のボール逃げ溝７ｂが対向していてセ
ンタリングボール２２の拘束は解除されている。
したがつてセンタリングボール２２はボール溝２
１内で自由に動き得る。 次に前記の第１図ないし第３図に示した各動作
状態を基に燃料交換機と機外燃料移送設備との間
で行われる燃料、遮蔽シールプラグの搬入作業の
手順につき、燃料と遮蔽シールプラグとに項目を
分けて説明する。 (1) 燃料を搬入する場合、 まず第５図における下部案内管６を通じて空
のマガジンチユーブ２内に燃料１３を引き込み
搬入する場合には、最初の工程で可動案内管７
を第３図の状態になるまで上昇操作してマガジ
ンストツパ機構１０のシヤツタ板１５を開放
し、マガジンチユーブ２内に通じる燃料通路を
確保する。次の工程では燃料取扱機により下部
案内管を通じて燃料をマガジンチユーブ内に吊
り上げて引き込む。ここで燃料１３を一旦セン
タリングボール２２の位置より上方へ引き上げ
たところで可動案内管７を若干下降操作して第
２図の状態を設定する。なおこの状態ではシヤ
ツタ板１５が閉じる。続いて燃料取扱機により
燃料をマガジンチユーブ内に吊り降ろすと、こ
の過程で燃料１３はマガジンチユーブの内周側
に突き出しているセンタリングボール２２のガ
イド規制を受けてセンタリングガイドされつつ
マガジンストツパ機構１０のシヤツタ板１５上
へ着地する。したがつて燃料１３は第９図に示
したようにシヤツタ板１５の係合突起部１５ａ
と正しく係合しあつてメカニカルインタロツク
されるようになる。この工程が終了すると、最
後に可動案内管７が第１図の待機位置へ下降操
作され、これで一連の燃料収容作業が完了す
る。 (2) 遮蔽シールプラグを搬入する場合、 遮蔽シールプラグは先述のように燃料よりも
径寸法が大であり、その外径はマガジンチユー
ブ２の内径とほぼ等しく、この場合には前記し
たセンタリングガイド機能は不要である。した
がつて遮蔽シールプラグを空のマガジンチユー
ブ内に引き込み搬入する際の手順は次記のよう
に行われる。まず可動案内管７を第１図の待機
位置から第３図の状態まで上昇操作してマガジ
ンストツパ機構１０を開放することは前記燃料
の場合の手順と同じである。次にこの状態で燃
料取扱機の吊り上げ操作で遮蔽シールプラグを
マガジンチユーブ２内に引き入れる。この際に
センタリングボール２２がマガジンチユーブの
内周側に突出していても、センタリングボール
２２は拘束されてないので遮蔽シールプラグは
マガジンチユーブ内を自由に上昇できる。ここ
で遮蔽シールプラグの下端がセンタリングボー
ル２２の位置よりもさらに上に来るように吊り
上げ、次に可動案内管７を下降操作して第１図
の状態に復帰させ、マガジンストツパ機構１０
のシヤツタ板１５を閉じる。この復帰過程では
途中で第２図の状態を経過するために一時的に
センタリングボール２２がマガジンチユーブの
内周側に突き出るが、次の工程で遮蔽シールプ
ラグをマガジンチユーブ内で吊り降ろす際に遮
蔽シールプラグに押されて外周側へ引つ込むの
で何等障害とはならない。最後に遮蔽シールプ
ラグをマガジンストツパ機構のシヤツタ板１５
上に着地させてマガジンチユーブ内への搬入作
業が終了する。

【発明の効果】

以上述べたようにこの発明によれば、マガジン
チユーブの途中箇所に可動案内管の先端部をアク
チユエータとして収容燃料をマガジンチユーブ内
でセンタリングするよう作動するセンタリングガ
イド機構を設置して構成したことにより、マガジ
ンチユーブの径に比して径小な燃料マガジンチユ
ーブを機外の燃料搬送設備より搬入する場合に、
その搬入過程で燃料をマガジンチユーブ内でセン
タリングガイドさせながらマガジンストツパ機構
のシヤツタ板上に指定された位置へ正しく着地さ
せることができ、これによりマガジンストツパ機
構のシヤツタ板と燃料との間でメカニカルインタ
ロツク機能を確実に発揮させ、誤操作による燃料
の脱落落下事故を未然に防止して信頼性の向上を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明の実施例に係る
燃料交換機の主要部を示すものであり、第１図な
いし第３図はそれぞれセンタリングガイド機構の
異なる動作状態の説明図、第４図はマガジンスト
ツパ機構の構成図、第５図はこの発明の対象とな
る燃料交換機全体の構成断面図、第６図は第５図
の矢視−断面図、第７図は従来におけるマガ
ジンストツパ機構部分の構成断面図、第８図は第
７図の矢視−断面図、第９図は燃料とシヤツ
タ板の係合突起部とが係合した状態を示す図、第
１０図は燃料シヤツタ板の係合突起部との係合が
はずれた状態を示す図である。図において、２：
マガジンチユーブ、３：マガジン組立体、６：下
部案内管、７：可動案内管、７ａ：アクチユエー
タとしての先端部、７ｂ：ボール逃げ溝、１０：
マガジンストツパ機構、１１：カム機構、１３：
燃料、１５：シヤツ板、１５ａ：メカニカルイン
タロツク用の係合突起部、１８：ガイドカム溝、
２０：センタリングガイド機構、２１：ボール
溝、２２：センタリングボール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下端部にマガジンストツパ機構を装備した複
   数本の燃料収容用マガジンチユーブ機構からなる
   回転ドラム式マガジン組立体を有し、該マガジン
   組立体を挟んでその上下に配管された各燃焼案内
   管を通じて原子炉との間の燃料交換および機外燃
   料搬送設備との間の燃料受け渡しを行う燃料交換
   機であり、かつ前記マガジンストツパ機構に対向
   して下部案内管の一部をなす上下可動な案内管に
   マガジンストツパ機構開閉操作用のカム機構を装
   備し、前記可動案内管の昇降操作によりカム機構
   を介してマガジンストツパ機構のシヤツタ板を開
   閉操作するようにしたものにおいて、前記マガジ
   ンチユーブの途中箇所に前記可動案内管の先端部
   をアクチユエータとして収容燃料をマガジンチユ
   ーブ内でセンタリングするよう作動するセンタリ
   ングガイド機構を設置したことを特徴とする圧力
   管形原子炉の燃料交換機。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の燃料交換機にお
   いて、センタリングガイド機構がマガジンチユー
   ブの周面上に分散して開口したボール溝内へ出没
   自在に嵌入されたセンタリングボールを有し、該
   センタリングボールを可動案内管の先端部でマガ
   ジンチユーブの外周側から押し込んで内周側へ突
   出すことにより収容燃料をセンタリングガイドす
   るようにしたことを特徴とする圧力管形原子炉の
   燃料交換機。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の燃料交換機にお
   いて、マガジンチユーブ側のセンタリングボール
   に対向して可動案内管側には、マガジンストツパ
   機構を開放させる可動案内管の上昇位置でセンタ
   リングボールの拘束を解除するボール逃げ溝を備
   えていることを特徴とする圧力管形原子炉の燃料
   交換機。