JPH0421157B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は原子力発電所における燃料交換作業に
有用な燃料交換機の位置決め装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

原子力発電所においては、原子炉内の燃料集合
体をその使用状態に応じて新しいものと取り替え
たり、位置を移動させたりする必要があることか
ら、炉心上には水平方向に移動自在の燃料交換機
が配置されている。この燃料交換機には垂直方向
が伸縮自在のマストが設けられ、燃料交換作業
は、そのマスト先端に取り付けられたつかみ具
で、燃料集合体の上部に取り付けられている把手
をつかみ放しすることによつて行なわれる。その
ためには、マスト先端を燃料集合体が収納されて
いる燃料ラツク上にセンタリングすることが必要
となるが、従来はこの位置決め制御を、目標座標
と燃料交換機に取り付けた位置検出器からの現在
位置との偏差がゼロになるように燃料交換機を速
度制御することにより行なつていた。

〔背景技術の問題点〕

前記目標座標は建設時にマスト先端に取り付け
た治具を介し実測した値なので、建設完了後暫く
は両者は一致している。しかし、数年使用してい
ると、分解組立に伴うマスト復元誤差、マストの
歪み等により、マスト先端が偏心し、位置決め時
にマスト先端と目標座標との間に偏差が生じてく
る。このため、前記従来方法によると、燃料のつ
かみ放し操作において、つかみ具が燃料集合体の
把手に乗り上げる等の問題点があつた。また、こ
の偏心を補正することは、偏心量がマストに燃料
集合体の有り無しの別、マスト回転角度等によ
り、その時々で異なつてくるため、困難な状況に
あつた。

偏心を補正する技術として画像検出器を用いて
燃料交換機を微調整する技術が例えば得開昭56−
12596号公報と実開昭54−25999号公報に示されて
いる。しかしながら、１つの単位格子に４体の燃
料が装荷される炉心では、４体の燃料集合体のそ
れぞれが上部格子板と異なる相対位置にあるので
検出される画像が異なり、これらの技術はこのよ
うな炉心には適用できなかつた。

また、画像検出器を用いて位置決めする技術に
特公昭52−21671号公報があるが、この公報に示
される参照マーカを用いた方法では、燃料集合体
の装荷状態（すでに炉心に燃料集合体が装荷され
ているか否か、即ちこれから燃料集合体を取り出
すのか装荷するのか）によつて対応できなくなる
欠点があつた。

〔発明の目的〕

本発明はマスト先端の偏心等にもかかわらず、
確実にマスト先端を目標座標にセンタリングでき
るとともに、交換しようとする燃料集合体が炉心
格子板のどの位置にあつても、また燃料集合体の
装荷状態に左右されずに位置決めできる燃料交換
機の位置決め装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

このため、本発明は燃料交換機のマスト先端部
分にはテレビカメラ等の画像検出器を取り付けて
検出した目標座標周辺の実際の画像と、予め作成
し記憶してある目標画像とを重ね合わせ、両者の
画像偏差がゼロとなるように燃料交換機を微速駆
動することにより、マスト偏心は勿論のこと炉心
格子製作誤差、熱的変形による座標ズレなどの機
械寸法誤差を容易に補正し、真の目標座標に位置
決めできるようにしたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例を参照して説
明する。

第１図は本発明による燃料交換機位置決め装置
の概略構成図を示したもので、燃料交換機は原子
炉格納容器１上をＸ軸方向に走行するブリツジ台
車２と、このブリツジ台車２上をＸ軸方向に走行
するトロリー台車３とから成る。トロリー台車３
上にはＺ軸方向に伸縮するテレスコープ型マスト
４がピポツト支持され、そのマスト４の先端部分
にはCCDセンサ、テレビカメラ、音波送受信器
等の画像検出器５が取り付けられている。また、
テレスコープ型マスト４の先端には燃料集合体６
の把手６Ａをつかみ放しするつかみ具７が設けら
れている。

８は炉心上に配置される上部格子板で、この格
子板８の１区画内には燃料集合体６が４本装荷さ
れる。

９はマスト先端を燃料集合体６の交換を行なう
べき目標座標位置にセンタリングするための位置
決め制御装置で、信号路１０を介して画像検出器
５からアナログ画像信号ｂが入力される。この信
号路１０には光フアイバーや同軸ケーブルあるい
は電波路等が用いられる。また、同様にして信号
路１１を介してブリツジ台車位置検出器１２およ
びトロリー台車位置検出器１３から燃料交換機の
現在位置を表わす信号ａも入力される。

位置決め制御装置９はこられの信号ａ，ｂを処
理し、その結果出力される台車制御信号ｃは信号
路１４を経て台車駆動信号発生回路１５からブリ
ツジ台車駆動用モータ１６およびトロリー台車駆
動用モータ１７に伝達される。

第２図は位置決め制御装置９の概略構成図を示
したもので、大別して走行制御部９Ａと補正制御
部９Ｂの２つの部分から成る。

走行制御部９Ａは、目標座標位置設定部９１か
らの目標座標位置（X.Y）信号ｄと現在位置（X.
Y）信号ａとを比較し、その偏差（X.Y）ｅを算
出する偏差演算部９２と、その偏差（X.Y）ｅに
基づきブリツジ台車２およびトロリー台車３を走
行制御する信号ｃを出力する台車制御信号発生部
９３とから成る。

補正制御部９Ｂは、目標座標位置設定部９１
と、その出力ｄに基づき目標座標位置周辺の画像
パターンｆを出力する目標座標位置画像作成部９
４と、アナログ画像信号ｂを処理し、画像検出器
５が捉えた実画像パターンｇを出力する画像処理
部９５と、これらの画像パターンｆ，ｇを重ね合
わせてそのずれから目標座標位置とテレスコープ
型マスト４先端の偏差（X.Y）ｈを出力する重ね
合わせ偏差検出部９６とから成る。

尚、上記の目標座標位置は手動でもあるいは予
め燃料交換位置を登録しておくことにより自動で
も設定できる。また、台車制御信号発生部９３は
偏差（X.Y）ｅと偏差（X.Y）ｈを切り換えて処
理し、台車制御信号ｃを発生させることは勿論で
ある。更に、位置決め制御装置９はマイコン等を
用いてソフト的に構成されるが、ハード的にも構
成し得ることは言う迄もない。

以上の構成で、燃料交換作業の１サイクルは第
３図の動作フローに示す如く行なわれる。

Ａ 目標座標の設定 炉心内の使用済燃料集合体を新しい燃料集合
体で置換する位置を該当する座標値として前記
目標座標位置設定部９１で設定する。例えば、
第１図で８Ａの位置は（Ｘ２，Ｙ１）、８Ｂの
位置は、（X1，Y2）、８Ｃの位置は（X2，
Y2）、８Ｄの位置は（X1，Y1）と座標が定義
される。設定の方法は特に図示していないが、
10進３桁の数字でテンキーやデイジタルスイツ
チ等で設定する方法や、交換の順番を予め計算
機に登録しておき、１サイクル完了毎に自動設
定する方法などがある。

尚、以下の説明では、目標座標をはなし位置
８Ａ（Ｘ２，Ｙ１）とし、この座標位置８Ａは
燃料集合体６が未だ収納されていない未装荷状
態とする。

Ｂ 装荷状態マツプ 目標座標位置画像作成部９４内には燃料集合
体６の装荷、未装荷状態を記憶するメモリマツ
プが設けられ、装荷状態ならば論理「１」、未
装荷状態ならば論理「０」が記憶されている。
従つて、前記Ａ項ではなし位置８Ａが設定され
ると、メモリマツプ参照して座標位置８Ａが
「０」と判定される。

Ｃ 目標座標の装荷状態取り出し 上記座標位置８Ａの装荷状態ビツト＝「０」
が取り出される。

Ｄ 目標座標の合理性のチエツク これから燃料集合体６を収納しようとする場
合は目標座標位置の装荷状態は「０」、これか
ら燃料集合体６を取り出そうとする場合は
「１」でなければならない。これらの妥当性を
チエツクする。

この場合、目標座標をはなし座標と設定して
いるので装荷状態ビツト＝０となり、目標設定
は妥当と判定される。

尚、この例の場合は、新燃料６をプール、燃
料貯蔵ラツク（図示せず）からつかみ具７、マ
スト４等を用いてつり上げ炉心側へ移動開始す
る状態になつている。

Ｅ はなし目標座標８Ａへの台車移動とセンタリ
ング 前記Ｄ項でのチエツクの結果、はなし目標座
標該当マツプビツトが未装荷を示しているの
で、位置決め制御装置９は台車を目標座標まで
移動させ、センタリング制御を行なう。ここま
での位置決めは第２図の走行制御部９Ａにて行
なわれる。即ち、目標座標位置設定部９１から
の目標座標位置（X.Y）信号ｄと、ブリツジ台
車位置検出器１２、トロリー台車位置検出器１
３から得られる信号ａつまりテレスコープ型マ
スト４の現在位置とを偏差演算部９２で比較し
て偏差（X.Y）ｅを算出して、これに基づき台
車制御信号発生部９３でブリツジ台車２、トロ
リー台車３を駆動制御するための台車制御信号
ｃを作り、燃料交換機を走行制御する。これに
より、もしテレスコープ型マスト４に偏心がな
ければ、マスト４は座標位置８Ａに位置決めさ
れ位置決め制御は完了することになる。しか
し、実際には前述したように偏心によりマスト
４の先端は座標位置８Ａに正確には位置決めさ
れない。この偏心量を補正するため、以下の補
正動作が行なわれる。

Ｆ マスト降下開始／１時停止 上記Ｅ項の処理後、燃料挿入角度にマスト４
を回転の後燃料集合体６を座標位置８Ａの位置
に挿入するため、マストが降下を開始する。マ
スト４を予め定められた位置まで降下み、偏心
補正のため一旦停止する。

Ｇ 画像処理 画像検出器５からの画像情報を画像処理部９
５はデイジタル画像パターンに変換しメモリに
格納する。その情報をもとに、例えば格子部
分、燃料集合体６部分、把手部分の強調化処理
を行ない、実画像パターンｇを作成する。即
ち、目標画像パターンｆとの重ね合わせに使用
する部分のみ実画像パターンｇとして取り出す
ため、格子部分、燃料集合体６あるいはその輪
郭部分等の目標物のみを「１」とし、他は
「０」とする処理を行なう。

Ｈ 目標座標位置画像発生 一方、目標座標位置画像作成部９４は前記
Ｂ、Ｃ項の処理に基づき、実画像パターンｇに
対応した目標座標（強調化部分）の画像パター
ンｆのデータを作成し、所定のメモリ領域Ｍに
貯える。即ち、この画像パターンデータは設定
した目標座標位置の格子区画に装荷状態マツプ
に応じて燃料集合体６を入れるか否かして作成
したデータであり、前記Ｃ項で得られる画像領
域即ちＦ項での画像検出器５の視野範囲に対応
するメモリ領域Ｍの中央部に、目標座標を位置
させるデータである。つまりは実画像パターン
ｇが画像検出器５の視野の中央に収まればマス
ト４の先端は目標座標中央にセンタリングされ
たことになるので、実画像パターンｇと重ね合
わすべき画像パターンｆをメモリ領域Ｍの中心
に位置させるデータである。

Ｉ 重ね合わせ、および、偏差検出 重ね合わせ偏差検出部９６では画像パターン
ｆと実画像パターンｇとを重ね合わせ両者の位
置偏差を検出する。

即ち、第４図に示す如く、メモリ領域Ｍの中
心には強調化処理を行なつた目標座標位置の輪
郭画像パターンｆがセツトされる。マスト４に
偏心が無ければ、この画像パターンｆは即実画
像パターンｇと重なり完全に一致する。しか
し、マスト４に偏心があれば、座標位置８Ａは
画像検出器５の中央に位置せず、メモリ領域Ｍ
には実画像パターンｇの一部しか入らないこと
になり、図示の如くメモリ上に位置ずれが生じ
る。従つて、画像パターンｆと実画像パターン
ｇのＸ、Ｙ軸のずれ、つまり走行制御により台
車がセンタリングされた点αと、画像検出器５
から得られるマスト４の先端の実際の位置βと
の偏心量ΔX、ΔYをメモリＭ上から算出し、
その偏差信号ｈを台車制御信号発生部９３に出
力する。このように、本実施例の位置偏差検出
の原理は、画像の特徴を強調する処理を行な
い、その強調部分の輪郭同志を重ね合わせる特
徴抽出パターンマツチング法による。

Ｊ 台車微速制御 台車制御信号発生部９３は前記Ｅ項の処理完
了と共に、入力を偏差（X.Y）ｅから偏差（X.
Y）ｈに切り換え待機しているので、今度は偏
差（X.Y）ｈに応じた偏差（X.Y）ｃを作り、
台車駆動信号発生回路１５に出力し、台車を微
速制御する。

Ｋ 補正完了 このようにして台車位置を微調整することに
より、第４図に示す実画像パターンｇが画像パ
ターンｆに一致すれば偏心量の補正は完了とな
る。

Ｌ はなし操作、装荷完了 実画像パターンｇが画像パターンｆに一致す
れば、マスト４を再び降下させ、燃料集合体６
を座標位置８Ａ（Ｘ２，Ｙ１）に挿入する。そ
の後、着床検出、はなし操作を経て燃料集合体
６装荷の１サイクルが完了する。

Ｍ マツプ更新 １サイクルが完了したことで、装荷状態マツ
プの（X2，Y1）に該当するビツトを「０」か
ら「１」に更新し、次のサイクルに移る。

尚、以上は新燃料集合体６を図示せぬ燃料貯
蔵プールから取り出し、未装荷座標位置に装荷
する場合について説明したが、装荷座標位置よ
り使用済燃料集合体６を取り出し、使用済燃料
貯蔵プールに移す場合の制御も同様にして行な
われることは言う迄もない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、目標座標位置信号と装荷状態
マツプとから実画像パターンに対応する目標画像
パターンを作成し、この目標画像パターンと実画
像パターンを重ね合わせて偏差を取り、燃料交換
機の位置の微調整を行なつているので、経年変化
等によりマストに偏心が生じても偏心補正が確実
に行なわれるとともに、交換しようとする燃料集
合体が炉心格子板のどの位置にあつても、また燃
料集合体の装荷状態に左右されずに、マスト先端
を精度良く目標座標位置に位置決めできる。この
結果、燃料交換作業を安全かつ確実に実施できる
と共に、交換作業時間を短縮できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す燃料交換機位
置決め装置の構成図、第２図はその位置決め制御
装置のブロツク構成図、第３図はその動作を説明
するためのフローチヤート、第４図はその偏心補
正制御の説明図である。 １……原子炉格納容器、２……ブリツジ台車、
３……トロリー台車、４……テレスコープ型マス
ト、５……画像検出器、６……燃料集合体、７…
…つかみ具、８……格子板、９……位置決め制御
装置、９Ａ……走行制御部、９Ｂ……補正制御
部、１０，１１，１４……信号路、１２……ブリ
ツジ台車位置検出器、１３……トロリー台車位置
検出器、１５……台車駆動信号発生回路、１６…
…ブリツジ台車駆動用モータ、１７……トロリー
台車駆動用モータ、９１……目標座標位置設定
部、９２……偏差演算部、９３……台車制御信号
発生部、９４……目標座標位置画像作成部、９５
……画像処理部、９６……重ね合わせ偏差検出
部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 炉心上を水平方向に移動自在に設けられた燃
   料交換機の燃料交換用マスト先端を目標座標に位
   置決めする燃料交換機の位置決め装置において、
   マスト先端に取付けられた画像検出器と、この画
   像検出器からの出力をデイジタル処理し上部格子
   板、燃料集合体等の強調化処理を行ない重ね合わ
   せに必要な部分のみの実画像パターンを作成する
   手段と、前記目標座標を示す目標座標位置信号を
   出力する目標座標位置設定手段と、前記目標座標
   位置信号および燃料集合体の装荷状態を記憶して
   いる装荷状態マツプとから前記実画像パターンに
   対応する目標画像パターンを作成する手段と、こ
   の目標画像パターンが前記画像検出器の視野の中
   央位置に来るようにメモリ上に設定して前記画像
   検出器から得られる前記実画像パターンと重ね合
   わせその位置偏差を取り出す手段と、その位置偏
   差に応じて燃料交換機の位置を微調整しマスト先
   端を目標座標位置に位置決めする手段とを備える
   ことを特徴とする燃料交換機の位置決め装置。