JPH0634081B2 - 炉心構成要素の回転機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は原子炉の炉心構成要素を取り扱う装置に関し、
更に詳しくは、炉心構成要素を掴んだり離したりするグ
リッパとそれを取り囲むグリッパガイドとの間に歯形と
突起を設け、グリッパの上下運動によって吊り下げた炉
心構成要素に回転を与えることができるようにした炉心
構成要素の回転機構に関するものである。

［従来の技術］ 第４図により高速増殖炉における原子炉内の燃料交換に
ついて説明する。原子炉容器１０内の炉心１２は燃料集
合体等の多数の炉心構成要素（図示せず）で構成されて
いる。この炉心構成要素は、遮蔽プラグ１４内に設置し
た回転プラグ１６と燃料交換機１８の働きによって一体
ずつ取り扱われる。

燃料交換機１８は、主として燃料交換機本体２０とホー
ルドダウンアーム２２とからなる。燃料交換機本体２０
は炉心構成要素を直接取り扱うものであり、下端に炉心
構成要素を掴み−離しするためのグリッパ２４を備え、
燃料交換機本体２０全体として上下動する。ホールドダ
ウンアーム２２は燃料交換機１８全体としての剛性を確
保するもので、Ｖ−Ｖ断面を示す第５図から分るよう
に、剛性の低い燃料交換機本体２０を包むようにして
（但し、燃料交換機本体２０とホールドダウンアーム２
２は上下方向には相対的に運動できる）剛性を保ってい
る。グリッパ２４の周囲にはグリッパガイド２６が設け
られている。このグリッパガイド２６は、燃料交換機本
体２０が炉心構成要素を挿入したり引き抜いたりする
際、ホールドダウンアーム２２全体として若干降下し周
囲の炉心構成要素の浮き上がり等を拘束し、また燃料交
換機本体２０が炉心構成要素を引き抜く場合にはグリッ
パ２４や引き抜き炉心構成要素が振れるのを防止する。

燃料交換機本体２０による掴み−離し機能、及び挿入−
引抜き機能、そしてホールドダウンアーム２２の旋回機
能（ホールドダウンアーム２２全体を回すことにより中
のグリッパ２４は一体となって旋回する）と回転プラグ
１６の回転機能の組み合わせにより、炉心の任意の番地
にある炉心構成要素を引き抜いたり、炉心構成要素を炉
心の任意の番地に挿入することができる。

なお第４図において符号２８はホールドダウン駆動装
置、３０はドアバルブ、３２は駆動装置、３４は架台、
３６は燃料交換機本体昇降装置をそれぞれ示している。

［発明が解決しようとする課題］ このようにして行われる原子炉内での炉心構成要素の交
換においては、次のような欠点があった。

(1)高速増殖炉の炉心構成要素は、その水平断面が六角
形状であることから、旧炉心構成要素を引き抜いた六角
の穴に新炉心構成要素がそれ自身で角度修正しつつスム
ーズに挿入されるように、炉心構成要素一体毎にセルフ
オリエンテーション（自己方向付け）機構を工作する必
要があった。またセルフオリエンテーション機構を有す
るにもかかわらずスムーズ挿入できないことがあるた
め、炉心構成要素を強制的に回転させたいとう要求があ
った。

(2)燃料交換機に炉心構成要素を回転させる機構を付加
した設計例もあるが、その場合には回転プラグ上の駆動
装置でグリッパを回転させるように構成されており、そ
のため機械的な伝達経路が必要となり、それを組み込む
と燃料交換機が大型化、複雑化してしまう欠点が生じ
る。

(3)炉心構成要素が炉内で中性子照射を受けると、炉心
中心に近い方向が特に材質変化を受け、局部的な材質変
化で炉心構成要素自身の寿命が決定されてしまう問題が
ある。そこで炉心構成要素を適宜回転させて全体として
均一な中性子照射を受けるようにすれば、炉心構成要素
の一方側の曲がりや延びを均一化でき炉内寿命を延ばす
ことができるが、炉心構成要素を回転させるための適当
な機器は未だ開発されていない。

本発明の目的は、上記のような従来技術の技術的課題を
解決し、従来構成の機器に簡単な機構を工作するだけで
グリッパの少なくとも一部を回転させ、それによって把
持されている炉心構成要素を簡便に回転させることがで
きるようにした炉心構成要素の回転機構を提供すること
にある。

［課題を解決するための手段］ 上記のような技術的課題を解決できる本発明は、原子炉
の炉心構成要素を掴み−離しするグリッパと、それを取
り囲み且つグリッパが内部を相対的に軸方向に運動可能
なグリッパガイドを具備する炉心構成要素取扱機におい
て、前記グリッパは少なくともその一部が軸の回りを回
転可能になっており、グリッパの外周面とグリッパガイ
ドの内周面の一方には２種の歯形を２段に形成すると共
に、他方にはそれらと係合する突起を形成し、前記２種
の歯形は前記突起が相対的に軸方向に運動した時に円周
の一方向に回転を生ぜしめる傾斜と位相差を有する炉心
構成要素の回転機構である。

ここで２種の歯形としては、例えば上段に三角波状の歯
形を設け、下段側に横向き台形状の多数の島状歯形を並
べるような構成がある。ここで歯形をグリッパガイド側
に、突起をグリッパ側に形成してもよいし、逆に歯形を
グリッパ側に、突起をグリッパガイド側に形成してもよ
い。

［作用］ 本発明ではグリッパをグリッパガイドに対して上下運動
させるだけで突起が歯形に沿って摺動する。２種の歯形
には突起が相対的に軸方向に運動した時に円周の一方向
に回転を生ぜしめる傾斜と位相差が設けられているか
ら、グリッパの上下動によって該グリッパはその少なく
とも一部がグリッパガイドに対して一方向に回転する。
従ってグリッパによって吊り下げられている炉心構成要
素を回転させることができる。

このような回転機構は従来のセルフオリエンテーション
機構の代わりとしても利用することができる。

［実施例］ 本発明に係る炉心構成要素の回転機構の一実施例を第１
図に示す。グリッパ２４は原子炉の炉心構成要素４０を
掴んだり離したりすることができ、且つ少なくともその
一部が軸の回りを回転可能な構造になっている。グリッ
パガイド２６はグリッパ２４を囲むように上下に延びて
おり、ホールドダウンアームに面してアームが通過する
ための上下方向の切欠き２７が角度範囲Ｂにわたって設
けられている。グリッパガイド２６の上部内周面には第
１の歯形４２及び第２の歯形４４が上下２段に形成され
ており、それに対してグリッパ２４のケーシング外周面
には突起４６が設けられる。これら歯形４２，４４と突
起４６の形状と位置関係をより明瞭にするため第２図に
展開図を示す。

グリッパガイド側に設けられる第１の歯形４２は三角波
形状であり上側が内側に突出して突起４６の移動を規制
するようになっている。第２の歯形４４は横向き台形状
をなし島状に分離した形で内向きに突出するように多数
配列されている。それに対してグリッパ２４に形成され
る突起は六角形状であり、一段で多数設けられている。
突起４６の横幅は第２の歯形４４の隣接する島状部分の
間隔よりもやや狭い。第１の歯形４２と第２の歯形４４
は位相差δ_１，δ_２をもって形成されており、それぞれ
の傾斜面が突起４６と係合しそれを案内するようになっ
ている。なおこのような歯形４２，４４はグリッパガイ
ド２６の上方部分（第４図において符号Ａで囲んだ位
置）、即ち炉心構成要素引抜き位置もしくはそれよりや
や高めの位置で相対的に機能するように設けられてい
る。

この回転機構の動作について第２図により説明する。先
ずグリッパ２４がグリッパガイド２６の下方に位置して
いるとする。この状態でグリッパ２４をグリッパガイド
２６に対して矢印のように上昇させると、突起４６は
第２の歯形４４の下側傾斜面に当たる。更に引き上げる
と突起４６はその下側傾斜面に沿って矢印のように滑
りながら上昇する。この時グリッパ２４は回転し炉心構
成要素を掴んでいればそれも一体となって回転する。更
に引き上げると突起４６は第２の歯形４４の間を通って
矢印に示すように上昇し第１の歯形４２に達する。更
に引き上げると矢印に示すように突起４６は第１の歯
形４２の斜面に沿って上昇し、その時グリッパ２４は回
転する。突起４６が第１の歯形４２の山部に達すると、
それ以上グリッパ２４を引き上げることはできなくな
る。今度はグリッパ２４を矢印に示すように降下させ
る。すると突起４６は第２の歯形４４の上側斜面に当た
り、それに沿って回転しながら降下する。（矢印で示
す）。やがて第２の歯形４４の隣接する島状部分の間に
入り、そこを通って矢印に示すように降下する。

その状態でグリッパ２４を再び引き上げると、矢印及
び矢印に示すように移動し次のピッチだけ回転するこ
とになる。つまりグリッパ２４を上下することにより、
突起４６は矢印から矢印で示したように右方向に進
んでいく。このことは前述したように突起４６と一体に
なっているグリッパ２４が右方向に回転することを意味
し、更にこの時グリッパ２４が炉心構成要素４０を掴ん
でいれば、その炉心構成要素４０に目的とする回転を与
えることができることになる。

１回のグリッパ２４の上下運動により得られる回転角θ
は、円周上に占める歯形４２，４４の配列ピッチＰで任
意に決定することができる。

第３図は炉心構成要素４０を掴み−離しするグリッパ２
４の構造の一例を示している。同図において中心線の左
半分は掴んだ状態を、また右半分は離した状態を示して
いる。炉心構成要素４０の掴み−離しは爪５０の開閉に
よって行う。爪５０はピン５２によって揺動自在に支持
されているから、丸棒形状の爪開閉ロッド５４の上下運
動（図示していないが回転プラグ上の駆動装置から機械
的に伝達される）によって開閉する。突起４６はグリッ
パケーシング５６の外周面に形状されており、突起４６
より上部に滑り回転機構５８が設けられる。このように
すると爪開閉ロッド５４と円周摺動しつつ滑り回転機構
５８より下方部分が自由に回転できることになる。

以上、本発明の好ましい一実施例について詳述したが本
発明はそのような構成のみに限定されるものではない。
上記実施例の場合とは逆に、歯形をグリッパ側に、突起
をグリッパガイド側に設ける構成としてもよい。その場
合には、例えば第２図の天地を逆にした形に配置すれば
よい。

［発明の効果］ 本発明は上記のようにグリッパが軸の回りを回転可能で
あり、且つグリッパの外周面とグリッパガイドの内周面
に２種の歯形と突起を形成し、前記２種の歯形には突起
が相対的に軸方向に運動した時に円周の一方向に回転を
生ぜしめる傾斜と位相差を設けたから、グリッパをグリ
ッパガイドに対して上下運動させるだけでグリッパから
吊り下げられている炉心構成要素に回転を与えることが
できる。この機構は極めて簡単なため、機械的な伝達経
路を組み込む必要がなく、炉心構成要素取扱機が大型化
したり複雑化することはない。

本発明では炉心構成要素に回転を生ぜしめることができ
るから、それぞれの炉心構成要素にセルフオリエンテー
ション機構を設ける必要がなくなり、炉心構成要素の構
造を簡素化することができる。また炉心構成要素がセル
フオリエンテーション機構を有する場合でも、従来技術
ではセルフオリエンテーションされない挿入角度が存在
する場合があったが、本発明によりそのような欠点を回
避することができる。

更に本発明では炉心構成要素を簡便に回転できるように
なったため、炉心構成要素を適宜回転させて全体として
均一な中性子照射を受けるようにし炉内寿命を延ばすこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る炉心構成要素の回転機構の一実施
例を示す一部破断斜視図、第２図はその歯形と突起の展
開説明図、第３図はグリッパの一例を示す構造図であ
る。 また第４図は原子炉内における燃料交換を示す説明図、
第５図はそのＶ−Ｖ矢視図である。 １０……原子炉容器、１２……炉心、１８……燃料交換
機、２０……燃料交換機本体、２４……グリッパ、２６
……グリッパガイド、４０……炉心構成要素、４２……
第１の歯形、４４……第２の歯形、４６……突起。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原子炉の炉心構成要素を掴み−離しするグ
   リッパと、それを取り囲み且つグリッパが内部を相対的
   に軸方向に運動可能なグリッパガイドを具備する炉心構
   成要素取扱機において、前記グリッパは少なくともその
   一部が軸の回りを回転可能になっており、グリッパの外
   周面とグリッパガイドの内周面の一方には２種の歯形を
   ２段に形成すると共に、他方にはそれらと係合する突起
   を形成し、前記２種の歯形は前記突起が相対的に軸方向
   に運動した時に円周の一方向に回転を生ぜしめる傾斜と
   位相差を有することを特徴とする炉心構成要素の回転機
   構。