JPH04223298A - 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】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は高速増殖炉の燃料交換装
置に関する。

【０００３】

【従来の技術】高速増殖炉の炉心に装荷されている炉心
構成要素の交換には原子炉の上部に搭載される遮蔽プラ
グに設置した燃料交換装置が用いられている。この燃料
交換装置として、遮蔽プラグ上に多重の回転プラグ構造
を設置する必要がないところから伸縮アーム式燃料交換
装置がよく用いられている。

【０００４】従来の伸縮アーム式燃料交換装置は炉心構
成要素取扱時に周囲の炉心構成要素が同時に引抜かれる
のを防止（ホールドダウン）するため、大型常設炉内構
造　　（ホールドダウン構造）を設置している。しかし
ながら、この燃料交換装置は伸縮アーム構造の先端に付
設したグリッパを内包し、位置決めするために大型とな
ることが避けられない。また大型となり、炉内常設機器
であるが故に、自身の耐震強度の確保が難しく、しかも
耐震強度確保のため構造物の板厚を増加させると熱応力
が厳しくなる。これら相反する要求を満たすためには形
状・材質等品質および信頼性の確保が非常に難しい面が
あった。

【０００５】さらに回転プラグ上に設置される燃料交換
装置本体昇降用のケーシングについても、ワイヤもしく
はチェーンを用いた巻上巻下方式を採用している。その
ため、駆動装置を上方に設置することとなり、地震時の
応答荷重が大きくなる。また、支持剛性確保のため、高
強度材を使用し、かつ肉厚も増大させる必要があり製造
が難しく、コスト増加の原因ともなっていた。

【０００６】図６および図７は従来の熱交換装置の欠点
を解決したもので、特開昭５８−１９６４９６号公報に
開示された図である。

【０００７】図６および図７において符号１７は回転プ
ラグを示しており、この回転プラグ１７には貫通孔１８
が穿設されている。この貫通孔１８には上下駆動部材１
９が挿入されており、上下駆動部材１９の先端には炉心
構成要素２０を把持する把持機構２１が配設されている
。この把持機構２１は先端に炉心構成要素２０の掴み部
を把持するグリッパ２２を備えた把持部材２３と、この
把持部材２３を上下駆動部材１９を被嵌するホールドダ
ウンケーシング２４に接続する一対のリンク２５ａ，２
５ｂ　と、上下駆動部材１９の先端と把持部材２３とを
接続するパンタグラフ状のリンク機構２６とから構成さ
れている。回転プラグ１７の貫通孔１８上面にはホール
ドダウン駆動装置ハウジング２７が配設されており、こ
のホールドダウン駆動装置ハウジング２７上にはドアバ
ルブ２８を介してケーシング２９が配設されている。ホ
ールドダウン駆動装置ハウジング２７内には前述したホ
ールドダウンケーシング２４を上下動する持上機構３０
およびこのホールドダウンケーシング２４を旋回するた
めの旋回機構３１が配設されている。上下駆動部材１９
はホールドダウン駆動装置ハウジング２７およびドアバ
ルブ２８を挿通し、上端をケーシング２９内に配置され
、この上下駆動部材１９の上端にはこの上下駆動部材１
９を上下動する駆動装置３２が配設されている。

【０００８】図７は、この駆動装置３２の詳細を示すも
ので、ケーシング２９内にはこのケーシング２９と同心
軸上に駆動装置本体３３が収容されており、この駆動装
置本体３３の両側外周に形成されるそれぞれ一対のガイ
ドローラ３４はケーシング２９の内側に配設される案内
レール３５上に案内されている。ケーシング２９の片側
に配設される一組の案内レール３５の間には、例えばラ
ックからなる走行レール３６が軸方向に配設されており
この走行レール３６には伝達機構３７を介して駆動モー
タ３８により駆動される駆動ピニオン３９が噛み合って
いる。

【０００９】すなわち駆動モータ３８の駆動シャフト４
０軸上には、ブレーキ４１、減速機４２、クラッチ４３
および傘歯歯車４４が順次配設され、この傘歯歯車４４
には駆動シャフト４０と直交し、軸受け４５により支持
される回転シャフト４６に配設される傘歯歯車４７が噛
合している。回転シャフト４６には前述した駆動ピニオ
ン３９に噛み合う歯車３９ａが配設されている。駆動ピ
ニオン３９は軸受け４８により支持される回転シャフト
４９に配設されており、この回転シャフト４９の一端に
配設されるギア５０は位置検出装置５１のギア５２に噛
み合っている。

【００１０】以上のように構成された燃料交換装置では
、駆動モータ３８の回転力はブレーキ４１、減速機４２
、クラッチ４３、傘歯歯車４４，４７および歯車３９ａ
を介して駆動ピニオン３９に伝達され、駆動ピニオン３
９の回転駆動により、駆動装置３２は走行レール３６に
沿って走行する。そして、この駆動装置３２の走行によ
り上下駆動部材１９が上下動され、これに伴い把持機構
２１も上下動することとなる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図６および図７に示し
た燃料交換装置は本体の昇降を例えばラックとピニオン
を使用した駆動方式により実施させるように構成してい
るが、炉内におけるホールドダウン構造に対する配慮が
なされておらず、性能向上および信頼性向上の面で欠け
る課題があった。

【００１２】また、大型常設炉内機器を駆動させるため
の大型支持構造および駆動装置が必要であり、駆動装置
を分散配置せざるを得ず保守性に欠ける課題があった。

【００１３】本発明の第１の目的は炉内に常設されてホ
ールドダウン機能を果していた大型部材の機能を炉心構
成要素を直接取扱う燃料交換装置本体に移して、大型部
材を削除して物量の大幅削減化と信頼性の向上および健
全性を保つことができ、第２の目的は装置全体の縮小化
を図って耐震性を向上させ、第３の目的は燃料交換装置
本体上部に各機能に対応する各種装置に集約して保守性
の向上を図った燃料交換装置を提供することにある。 ［発明の構成］

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は回転プラグと、
この回転プラグの上面に配置されるケーシングと、前記
回転プラグに設置されたドアバルブと、このドアバルブ
を貫通し前記回転プラグの貫通孔に挿入される燃料交換
装置本体と、この本体の下部にパンタグラフ機構により
中心から外側に展伸するように設置された炉心構成要素
のグリッパ案内筒と、このグリッパ案内筒内をグリッパ
が昇降して該案内筒内で上下動するホールドダウン筒と
、前記本体の上部に一体をなして付設された前記ケーシ
ング内を昇降する駆動装置と、前記本体の昇降・旋回、
前記グリッパ案内筒の折りたたみ、ホールドダウン筒の
上下動作を行うグリッパ爪の開閉機構とを具備したこと
を特徴とする。

【００１５】また、装置全体の原子炉内部における剛性
および重量分布は原子炉立地点での床応答スペクトルの
卓越周期の長周期側および短周期側に係わらず応答が卓
越周期における応答の１／２以下に抑えてなることを特
徴とする。

【００１６】

【作用】装置全体の原子炉内部における剛性および重量
分布を原子炉立地点での床応答スペクトルの卓越周期の
長周期側および短周期側に係わらず応答が卓越周期の１
／２以下に抑える。また、ホールドダウン機能および昇
降機能を装置本体に集約する。その結果、ホールドダウ
ン機構部分のスペースが有効に使用でき、取扱容量の大
きな燃料交換装置となり、十分な耐震強度を有すること
ができる。

【００１７】

【実施例】図１から図５を参照して本発明に係る燃料交
換装置の一実施例を説明する。図１において、符号１７
は高速増殖炉の炉容器の上端を閉塞する回転プラグを部
分的に示している。この回転プラグ１７には貫通孔１が
穿設され、この貫通孔１内には案内スリーブ２が挿着さ
れている。回転プラグ１７のスリーブ２を中心にしてド
アバルブ２８が搭載され、このドアバルブ２８上に炉心
構成要素２０の取扱いを行う燃料交換装置本体３の本体
駆動部４を支持し包囲するケーシング５が立設されてい
る。ドアバルブ２８は、燃料交換時以外の原子炉運転中
は締め切って炉容器内と外部とのバウンダリを構成して
いる。ケーシング５は該本体３と組合って該本体３の昇
降を案内する。案内スリーブ２は該本体３の下部におけ
る案内およびその下部において該本体３の地震時の振れ
止めを行うものである。符号６はグリッパ案内筒であっ
て、グリッパ７および図２に示すホールドダウン筒１０
を内包し、グリッパ７の昇降を案内すると共に、炉心構
成要素２０の引抜時には、これを内包して安全に炉内移
送を行う機能を果たしている。グリッパ案内筒６は燃料
交換装置本体３との間を、パンタグラフ機構９で接続さ
れ、原子炉の任意の位置にグリッパ７を位置決めする際
に、パンタグラフ機構９の伸縮によるグリッパ案内筒６
の軸心の燃料交換装置本体３の軸心からの偏心量の大き
さを調整可能としてある。

【００１８】図２は図１におけるグリッパ案内筒６の部
分を拡大して示した縦断面図である。グリッパ案内筒６
の内部には、上下にスライド可能な、ホールドダウン筒
１０が設置され、その両側には、ホールドダウン筒１０
を作動させるためのレバー機構１１が上下２段に配置さ
れている。レバー機構１１とホールドダウン筒１０との
接続は、作動可能なように長孔５３をあけたレバー１１
ａとホールドダウン筒１０側に取着したピン１０ａとの
勘合により行っている（図３参照）。また、図５に示す
ようにグリッパ案内筒６の燃料交換装置本体側にはボー
ルネジ１２とナット１３が設置され、ナット１３はグリ
ッパ７と接続されている。 ホールドダウン筒１０およびグリッパ案内筒６はこのナ
ット１３と、グリッパ７との接続部が通過可能なように
スリット５４が切られている。ボールネジ１２は本体駆
動部４内の図示していないグリッパ昇降用駆動装置から
駆動シャフトおよびユニバーサルジョイントを通して接
続されている。

【００１９】ホールドダウン筒１０は同じく本体駆動部
４内の図示していないホールドダウン筒駆動装置から駆
動シャフトおよびレバー機構１１を介して接続されてい
る。 グリッパ案内筒６も同様に、本体駆動部４内に設置され
た図示していない駆動装置から駆動シャフトおよびパン
タグラフ機構９を介して接続されている。本体駆動部４
内には上記駆動部の他に、本体３全体を昇降させる昇降
駆動装置、本体３の駆動部以外を旋回させる旋回駆動装
置が設置されている。なお、本体３の胴部には、各駆動
シャフト毎に各々シール部を設置し、原子炉内雰囲気を
外部と遮断していることはいうまでもない。

【００２０】本体３の胴部については、耐震性能を向上
させるため、その剛性を、原子力発電所の立地点に合せ
、各立地点での設置位置床レベルでの地震床応答スペク
トルから、卓越周期の５０％以下の床応答（短周期側、
長周期側どちら共）を各応答次数とも得られるように本
体３の胴各部の形状および板厚を変化させてある。

【００２１】次に本発明の作用を説明する。本発明によ
る燃料交換装置は、本体駆動部５内に設置した図示して
いない５つの駆動装置から燃料交換装置本体３の必須の
機能である。炉心の任意の炉心構成要素位置への旋回位
置決め、炉心構成要素の掴み、離しおよび挿入、引抜き
、炉心構成要素引抜時の周囲燃料のホールドダウン。 伸縮アーム式であることから、グリッパ案内筒下端レベ
ルが変化することに対する下端レベル補正のための本体
全体昇降機能すべてを行わせている。

【００２２】旋回駆動については、駆動部の回転に対し
固定されたケーシングに設置した駆動モータ等から回転
力を与えられた歯車装置等、一般的に周知の機構を採用
している。本体３の全体昇降についてもたとえば特開昭
５８−１９６４９６号公報に開示されたような機構を用
いれば、駆動機構としては十分である。また、本発明に
おいては、本体３の全体を昇降させることなく炉心構成
要素２０の挿入、引抜きを行わせ得ることから、グリッ
パ案内筒６の下端のレベル補正のみの昇降動作のみ行わ
せるような長さの短尺ケーシングがあれば良い。

【００２３】さて、回転プラグ１７の回転、自身の旋回
駆動およびパンタグラフ機構９の伸縮によりグリッパ案
内筒６を任意の炉心構成要素の平面位置に位置決めした
後、パンタグラフ機構９の伸縮によるレベルの変化の補
正および旋回時に炉心構成要素との干渉防止のために設
ける規定の昇降距離を本体３自身の駆動部に内蔵する昇
降駆動装置により本体３全体を下降させ、ホールドダウ
ン筒１０を、取扱う炉心構成要素２０の周囲炉心構成要
素頂部に当接させる。ホールドダウン筒１０は、この本
体３の昇降動作の前にレバー機構１１を作動させて下降
させておく。ホールドダウン筒１０はいったん周囲の炉
心構成要素２０の到達後、若干の距離上昇させ、グリッ
パ７に設置している複数の爪１５が炉心構成要素２０の
頂部へ挿入される際には、爪１５がグリッパ７の先端円
筒形導入部内に収まるように、車輪１６がホールドダウ
ン筒１０内の張り出し部１０ｂに組合って作動できるよ
うにする。グリッパ爪１５が炉心構成要素２０の頂部を
通過後は、再びホールドダウン筒１０を周囲炉心構成要
素２０の頂部まで下降させて、爪１５をグリッパ７の外
側に突き出し、炉心構成要素２０を把持した状態にして
、グリッパ７を、炉心構成要素２０がグリッパ案内筒６
の内部に完全に収納されるまで上昇させ所定の位置まで
、本体３の旋回およびパンタグラフ機構９の伸縮、本体
の昇降動作を行って移送する。尚、ホールドダウン筒１
０はこの移送に先立ち再びグリッパ案内筒６の内部に収
納されるまで引上げられる。

【００２４】炉心構成要素２０の装荷の際には、グリッ
パ案内筒６を任意の炉心構成要素装荷位置への位置決め
後、ホールドダウン筒１０を周囲炉心構成要素２０の頂
部に当接するまで下降させ、そのまま、炉心構成要素２
０を把んだグリッパ７を炉心構成要素２０の挿入が完全
に終了するまで下降させ、その後、ホールドダウン筒１
０を上昇させて爪１５をグリッパ７内に収納させる。こ
の状態のまま本体３を上昇させ、グリッパ７が炉心構成
要素２０の頂部から離れてからグリッパ７も次の炉心構
成要素２０の取扱いのため、上昇させて待機させる。こ
れらの作用の中で炉心構成要素２０の引抜きの際には、
必ずホールドダウン筒１０が周囲の炉心構成要素２０に
当接することにより周囲の炉心構成要素２０の同時引抜
き防止（ホールドダウン）を行っている。このような動
作を行わせるため。爪１５とグリッパ７およびホールド
ダウン筒１０との関係は図４に示すように構成している
。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば次に述べる効果がある。 （１）　燃料交換装置本体自身で周囲炉心構成要素のホ
ールドダウンを行うことができることおよび従来の大型
ホールドダウン機構を削除することができるとともに物
量の大幅削減と常設炉内機器の削減といった面での信頼
性向上を図ることができる。 （２）　グリッパ自身が昇降して炉心構成要素の挿入、
引抜きの大きなストロークに対応でき、炉心構成要素の
掴みもしくは離しにあってはグリッパの位置とホールド
ダウウン筒の上下位置および本体の昇降を組み合わせて
行うことができる。 （３）　取扱うべき炉心構成要素の頂部へのグリッパ案
内筒の位置決めのパンタグラフ機構の伸縮によるレベル
の変化量が大きくならないので、本体全体の昇降ストロ
ーク量はパンタグラフ機構の全開閉駆動ストロークに若
干の余裕を持つ量となる。したがって従来の長大なスト
ロークを持つケーシングを設置する必要がなく、地震時
における信頼性の向上および物量の削減を図ることがで
きる。 （４）　駆動装置を原子炉の上部、本体の駆動装置内に
全て集中できるので保守性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃料交換装置の一実施例を一部断
面で示す立面図。

【図２】図１におけるグリッパ案内管部を拡大して示す
立面図。

【図３】図１におけるホールドダウン筒部を示す部分図
。

【図４】図１におけるホールドダウン筒とグリッパとの
関係を示す部分図。

【図５】図１におけるグリッパ案内筒とボールネジとの
関係を拡大して示す部分図。

【図６】従来の燃料交換装置を一部断面で示す立面図。

【図７】図６における　ＶＩＩ−ＶＩＩ　矢視方向を切
断して示す横断面図。

【符号の説明】

１…貫通孔、２…案内スリーブ、３…燃料交換装置本体
、４…本体駆動部、５…ケーシング、６…グリッパ案内
筒、７…グリッパ、８…軸封装置、９…パンタグラフ機
構、１０…ホールドダウン筒、１１…レバー機構、１２
…ボールネジ、１３…ナット、１４…突出部、１５…爪
、１６…車輪、１７…回転プラグ、１８…貫通孔、１９
…上下駆動部材、２０…炉心構成要素、２１…把持機構
、２２…グリッパ、２３…把持部材、２４…ホールドダ
ウンケーシング、２５…リンク、２６…リンク機構、２
７…ホールドダウン駆動装置ハウジング、２８…ドアバ
ルブ、２９…ケーシング、３０…持上機構、３１…旋回
機構、３２…駆動機構、３３…駆動装置本体、３４…ガ
イドローラ、３５…案内レール、３６…走行レール、３
７…伝達機構、３８…駆動モータ、３９…駆動ピニオン
、４０…駆動シャフト、４１…ブレーキ、４２…減速機
、４３…クラッチ、４４…傘歯歯車、４５…軸受け、４
６…回転シャフト、４７…傘歯歯車、４８…軸受け、４
９…回転シャフト、５０，５２…ギア、５１…位置検出
器、５３…長孔、５４…スリット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　回転プラグと、この回転プラグの上面
   に配置されるケーシングと、前記回転プラグに設置され
   たドアバルブと、このドアバルブを貫通し前記回転プラ
   グの貫通孔に挿入される燃料交換装置本体と、この本体
   の下部にパンタグラフ機構により中心から外側に展伸す
   るように設置された炉心構成要素のグリッパ案内筒と、
   このグリッパ案内筒内をグリッパが昇降して該案内筒内
   で上下動するホールドダウン筒と、前記本体の上部に一
   体をなして付設された前記ケーシング内を昇降する駆動
   装置と、前記本体の昇降・旋回、前記グリッパ案内筒の
   折りたたみ、ホールドダウン筒の上下動作を行うグリッ
   パ爪の開閉機構とを具備したことを特徴とする燃料交換
   装置。