JPH068906B2 - 燃料棒取扱い装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は燃料集合体の解体・組立時に使用される燃料棒
取扱い装置により、特に燃料集合体の下部タイプレート
から燃料棒を離脱させる燃料棒取扱い装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

沸騰水型原子炉などの軽水型原子炉には多数の燃料集合
体が装架されて炉心が構成される。上記各燃料集合体１
は第１２図に示すように角筒状のチャンネルボックス２
を有し、このチャンネルボックス２内に燃料バンドル３
がスペーサ４を介して収容される。燃料バンドル３は多
数の燃料棒５，５…を束ねたもので、その上下部は上部
タイプレート６および下部タイプレート７により支持さ
れる。

最近の原子炉においては、ウラン資源の有効利用や燃料
経済性の改善から、核燃料を高燃焼度まで燃焼させ、原
子炉の運転期間を長期化させる傾向にある。しかしなが
ら、原子炉運転を長期化させた場合には、燃料棒の燃料
被覆管に従来以上の負荷が作用し、結果的に燃料棒が破
損したり、内部の放射性物質が流出する恐れがある。実
際には燃料棒の破損は安全性の見地から極めて低く、皆
無に近いが、核燃料の高燃焼化を考慮すると、燃料棒の
破損原因の追求や燃料棒の健全性を維持するために、燃
料被覆管を詳細に検査する必要がある。

この燃料被覆管の検査の場合、燃料バンドルの最外周に
配置される燃料棒の外周面は、燃料集合体のチャンネル
ボックスを取外すことにより検査することが可能であ
る。しかし、燃料ハンドルの最外周以外の内側に位置す
る燃料棒の詳細な検査は現状では困難であり、この検査
のために燃料集合体を解体し、燃料棒を燃料集合体から
引き抜いて１本づつ検査する必要がある。燃料集合体の
解体は、沸騰水型原子炉の場合、原子炉建屋の燃料貯蔵
プールのプールサイドに設けられた燃料チャンネル着脱
機により行なわれる。

燃料チャンネル着脱機は燃料集合体のチャンネルボック
スを取り外すために開発された装置であり、この燃料チ
ャンネル着脱機を用いた燃料集合体の解体は、燃料貯蔵
プール内で行なわれる。

燃料集合体の具体的な解体は、燃料チャネル着脱機上で
チャンネルファスナとチャンネルボックスを外した後、
燃料バンドルに取付けられているロッキングワッシャと
ナットを外して上部タイプレートを取り除く。その後、
ジグクレーンから燃料棒つかみ具を下降させ、そのチャ
ックで燃料棒の上端をつかむ。そして、燃料棒の上端を
把持した燃料棒つかみ具を吊設状態に保持しつつ図示し
ない燃料チャンネル着脱機を下げれば、結果的に特定の
燃料棒を引き抜くことが可能である。

しかしながら、使用済燃料集合体のように、原子炉の炉
心部で長期間使用した燃料集合体の場合には、各燃料棒
の下部端栓が燃料集合体の下部タイプレートに固着して
しまい、燃料棒つかみ具のチャックで燃料棒の上端を把
持しても、燃料棒を引き抜くことができない恐れがあ
る。

このため、燃料集合体の解体作業では、下部端栓が下部
タイプレートに固着した燃料棒に対して、燃料棒つかみ
具で燃料棒の上部端栓部をつかんだ後、燃料棒つかみ具
の上部からハンマ等で打撃して固着部分にショックを与
え、固着部分を離脱させ、その後、燃料チャンネル着脱
機を下げて特定の燃料棒を引き抜いたり、燃料棒つかみ
具を改造してチャック機構に大きな耐荷重を持たせ、引
抜荷重を大幅に増大させて燃料棒を強引に引き抜くよう
にした方法がある。

しかし、燃料棒つかみ具のチャック機構の引抜荷重を増
大させても、その最大引抜荷重は燃料集合体が浮き上が
らない自重の反合である。また、上述した両方法とも燃
料棒の燃料被覆管に力が作用するために、万一燃料棒に
破損が生じて水素ぜい化が生じると、外観上の変化はな
くても、燃料被覆管内面がボロボロになり、耐荷重強度
が減少し、損われるために、過荷重を作用させると、燃
料被覆管が破損したり、破段する恐れがあった。

〔発明の目的〕

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、燃料
集合体の下部タイプレートから燃料棒を燃料被覆管に引
抜力を作用させることなく離脱させ、燃料棒を安全かつ
スムーズに引き抜くことができる燃料棒取扱い装置を提
供することを目的とする。

〔発明の概要〕

上述した目的を達成するために、本発明に係る燃料棒取
扱い装置は、燃料集合体の下部タイプレートのプレート
面に係合可能な押え爪を有する本体フレームと、この本
体フレームの支軸廻りに揺動自在に支持され、燃料棒の
下部端栓に係合可能な開口フックを先端に有するてこ部
材と、このてこ部材の後端部を押圧操作するジャッキア
ップ装置とを備え、上記ジャッキアップ装置のジャッキ
アップ操作によりてこ部材を介して燃料棒を下部タイプ
レートから離脱させたことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明に係る燃料棒取扱い装置の一実施例につい
て添付図面を参照して説明する。

第１図および第２図は本発明の燃料棒取扱い装置の一例
を示す平面図および側面図であり、図中符号１０は燃料
棒取扱い装置の本体フレームを示す。この本体フレーム
１０は長手方向に延びる平行なフレームビーム１１に複
数の連結用ブリッジ１２を掛け渡して組み立てたもの
で、フレームビーム１１の先端に一対の押え爪１３，１
３が対向して一体に成形される。押え爪１３は燃料集合
体１（第１２図参照）の燃料バンドル３内に挿入され、
燃料バンドル３の各燃料棒５，５間において下部タイプ
レート７に係合可能に突出している。

一方、前記体フレーム１０の平行なフレームビーム１１
間に支持された支持ピン１５廻りにビーム状のてこ部材
１６が回動自在に支持される。てこ部材１６はスペーサ
ブッシュ機能を有するカラー１７によりフレームビーム
１１，１１間に位置決めされる。てこ部材１６の先端に
は二又のフォーク状の開口フック１８が一体に成形され
る。開口フック１８は２本以上の燃料棒に同時に係合可
能なように三又以上のフォーク状としてもよい。上記開
口フック１０８は押え爪１３，１３間に位置され、燃料
棒５の下部端栓１９に係合可能に設けられる。てこ部材
１６はレバー比を適宜選択できるように、支持ピン１５
をガイドするピン孔（図示せず）が複数個列状に並列さ
れている。

また、てこ部材１６はストッパ位置調節機能を備えた前
方および後方ストッパ２０，２１により回動位置が規制
される。ストッパ２０，２１は支持ピン１５の前方およ
び後方位置において連結用ブリッジ１２，１２に設置さ
れる。上記てこ部材１６は後端部がスプリング２２によ
り第２図において反時計方向にばね付勢される。これに
より、てこ部材１６の後端部は後方ストッパ２１側に押
圧され、常時この位置に保持される。

さらに、本体フレーム１０にはジャッキアップ装置２５
が設けられる。ジャッキアップ装置２５はジャッキアッ
プボルト２６を有し、このジャッキアップボルト２６は
本体フレーム１０の連結用ブリッジ１２に装着され、そ
のボルト具端がてこフレーム１６の後部を上方から押圧
するようになっている。ジャッキアップボルト２６の上
端には、例えば六角ヘッド２６ａが形成され、この六角
ヘッド２６ａは回転用操作ポール２７の下端に係合可能
に形成される。

回転用操作ポール２７は第３図のように、燃料貯蔵プー
ル２８のプールサイドに設置された操作台２９から操作
員が回動操作を行なうことができるようなっている。

また、燃料棒取扱い装置の本体フレーム１０はジグクレ
ーン３０から吊設された支持ポール３１の下端に装着さ
れる。支持ポール２７は本体フレーム１０の連結ブリッ
ジ１２に取付けられる。燃料棒取扱い装置を吊り下げた
とき、本体フレーム１０が水平位置に常時保たれるよう
にバランサウェイト３２が設置されている。

次に、燃料棒取扱い装置を用いて沸騰水型原子炉の燃料
貯蔵プール２８内で、燃料集合体１の解体作業を行なう
際の燃料棒５の引抜きについて説明する。

燃料貯蔵プール２８のプールサイドに設置されたジグク
レーン３９に支持ポール３１を吊設し、そのポール下端
に燃料棒扱い装置を取り付け、支持ポール３１を介して
本体フレーム１０を吊り下げる。燃料棒取扱い装置の本
体フレーム１０をジグクレーン３０から吊り下げた後、
燃料チャンネル着脱機３５を水中テレビ等を見ながら遠
隔操作して燃料集合体１を下降させ、その燃料棒５の下
部端栓部が押え爪１３，１３の高さに合うようにセット
する。このとき、燃料集合体１はチャンネルボックスが
引き抜かれて燃料バンドル３が露呈された状態で燃料チ
ャンネル着脱機３５に保持されている。

しかる後、操作台２９に搭乗している操作員が支持ポー
ル３１を操作して第１図および第２図に示すように、燃
料バンドル３の各燃料棒５間に本体フレーム１０先端部
の押え爪１３，１３を挿入する。この押え爪１３の挿入
はてこ部材１６の開口フック１８が引抜対象となる燃料
棒５の下部端栓１９の膨出部１９ａ直下の小径部１９ｂ
に当接し、係合するまで行なわれる。しかして、燃料棒
取扱い装置の押え爪１３，１３と開口フック１８は、第
４図に示されるように、燃料棒５の下部端栓１９に係合
する状態にセットされる。

この状態で、第３図に示す回転用操作ポール２７をジャ
ッキアップボルト２６の六角ヘッド２６ａに携行させ、
この操作ポール２７を回転させる。回転用操作ポール２
７の回転操作により、ジャッキアップボルト２６はてこ
部材１６をスプリング２２のばね力に抗して回動させ
る。てこ部材１６の回動はてこ部材１６が前方ストッパ
２０に当接するまで行なわれ、この回動により開口フッ
ク１８はてこの作用を受けて燃料棒５の下部端栓１９を
押し上げ、燃料棒５を燃料集合体１の下部タイプレート
７から離脱させる。下部タイプレート７から離脱した燃
料棒５は、その上端を図示しない燃料棒つかみ具でチャ
ックし、この燃料棒つかみ具を引き上げることにより、
燃料ハンドル３から容易にかつ安全に引き抜くことがで
きる。

燃料バンドル３から燃料棒５を引き抜く際、燃料棒５が
下部タイプレート７に固着していても、燃料棒取扱い装
置は燃料棒５の下部端栓１９にのみ操作力を作用させて
下部タイプレートから離脱させることができ、燃料被覆
巻５ａに操作力を作用させることが全くない。そのた
め、燃料棒５の引抜き時に、燃料被覆巻５ａが破損した
り、損傷を受けることがなく、核燃料の流出を未然にか
つ確実に防止することができる。

第５図乃至第７図は燃料棒取扱い装置の他の実施例を示
すものである。

この実施例に示された燃料棒取扱い装置は本体フレーム
１０Ａの先端に形成される対をなす押え爪１３Ａ，１３
Ａの間隔がてこ部材１６Ａの先端開口フック１８Ａの開
口幅と等しくなるように形成し、上記押え爪１３Ａが引
抜き対象となる燃料棒５の下部先端栓１９に、その膨出
部１９ａ直下の下部小径部１９ｂ位置で係合し、開口フ
ック１８Ａが上記下部端栓１９の上方小径くびれ部１９
ｃと係合するもので、その係合位置関係は第７図に示さ
れている。燃料棒取扱い装置の他の構成は第１図乃至第
４図に示す燃料棒取扱い装置と実質的に同一であるので
同じ符号を付し、説明を省略する。

他の実施例に示された燃料棒取扱い装置においては、燃
料集合体１のコーナに位置する燃料棒５の引抜きも可能
であり、燃料棒５の引抜き可能な適用範囲を拡大させる
ことができる。

第８図および第９図は燃料棒取扱い装置のジャッキアッ
プ装置の第１変形例を示すものである。

このジャッキアップ装置２５Ａはジャッキアップボルト
を代えて流体シリンダ装置３５をてこ部材作動用力源と
したもので、流体シリンダ装置３５のピストンロッド３
６がスプリング２２のばね力に抗しててこ部材１６を回
動させるようになっている。他の構成は一実施例で説明
した燃料棒取扱い装置と同様であるので、説明を省略す
る。

第１０図および第１１図はジャッキアップ装置の第２変
形例を示すもので、このジャッキアップ装置２５Ｂはジ
ャッキアップボルトに代えて電動モータ３７をてこ部材
の押上げ動力源として使用したものである。電動モータ
３７は水密の密閉ケーシング３８内に収容され、図示し
ないエアーホースおよび電源ケーブルを介して燃料貯蔵
プール２８（第３図参照）上のコントロール盤等と結ば
れ、このコントロール盤を操作することにより燃料貯蔵
プール上で遠隔操作を行なうことができるようになつて
いる。

〔発明が効果〕

以上に述べたように本発明に係る燃料棒取扱い装置は、
燃料集合体の下部タイプレートのプレート面に係合可能
な押え爪を有する本体フレームと、この本体フレームの
支軸廻りに揺動自在に支持され、燃料棒の下部端栓に係
合可能な開口フックを先端に有するてこ部材と、このて
こ部材の後端部を押圧操作するジャッキアップ装置とを
備え、上記ジャッキアップ装置のジャッキアップ操作に
よりてこ部材を介して燃料棒を下部タイプレートから離
脱させたから、燃料棒の下部端栓に操作力を作用させて
燃料棒を下部タイプレートから離脱させることができ
る。

したがって、燃料棒が下部タイプレートに固着しても、
燃料被覆管や上部端栓に操作力を作用させることなく、
下部タイプレートから容易にしかも確実に離脱させるこ
とができるので、燃料被覆管を破損させたり、損傷させ
ることなく、スムーズにかつ安全に引き抜くことが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係る燃料棒取扱い装置の
一実施例を示す平面図および側面図、第３図は上記燃料
棒取扱い装置を燃料貯蔵プールのプールサイドにセット
した状態を示す図、第４図は燃料棒取扱い装置の押え爪
および開口フックと燃料集合体との係合関係を示す部分
断面図、第５図および第６図は本発明に係る燃料棒取扱
い装置の他の実施例を示す平面図および側面図、第７図
は他の実施例に示された燃料棒取扱い装置と燃料集合体
との係合関係を示す部分断面図、第８図および第９図は
燃料棒取扱い装置に用いられるジャッキアップ装置の第
１変形例を示す図、第１０図および第１１図はジャッキ
アップ装置の第２変形例を示す図、第１２図は一般的に
使用されている燃料集合体を示す図である。 １…燃料集合体、３…燃料ハンドル、５…燃料棒、１０
…本体フレーム、１１…フレームビーム、１２…連結用
ブリッジ、１３…押え爪、１６…てこ部材、１８…開口
フック、１９…下部端栓、２０，２１…ストッパ、２２
…スプリング、２５，２５Ａ，２５ＡＢ…ジャッキング
アップ装置、２６…ジャッキンアップボルト、２７…回
転用操作ポール、２８…燃料貯蔵プール、３０…ジグク
レーン、３１…支持ポール、３５…流体シリンダ装置、
３７…電動モータ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料集合体の下部タイプレートのプレート
   面に係合可能な押え爪を有する本体フレームと、この本
   体フレームの支軸廻りに揺動自在に支持され、燃料棒の
   下部端栓に係合可能な開口フックを先端に有するてこ部
   材と、このてこ部材の後端部を押圧操作するジャッキア
   ップ装置とを備え、上記ジャッキアップ装置のジャッキ
   アップ操作によりてこ部材を介して燃料棒を下部タイプ
   レートから離脱させたことを特徴とする燃料棒取扱い装
   置。
2. 【請求項２】ジャッキアップ装置はてこ部材の後端部と
   係合するジャッキアップボルトを有し、このジャッキア
   ップボルトの回動操作により、燃料棒を下部タイプレー
   トから離脱するようにてこ部材を動作させる特許請求の
   範囲第１項に記載の燃料棒取扱い装置。
3. 【請求項３】ジャッキアップ装置はてこ部材の後端部に
   係合し、これを押圧操作する流体シリンダ装置を有する
   特許請求の範囲第１項に記載の燃料棒取扱い装置。
4. 【請求項４】ジャッキアップ装置はてこ部材の後端部に
   係合し、これを押圧操作する電動モータを備えた特許請
   求の範囲第１項に記載の燃料棒取扱い装置。
5. 【請求項５】開口フックは燃料棒の下部端栓の小径部に
   係合可能な二又のフォーク状に構成された特許請求の範
   囲第１項に記載の燃料棒取扱い装置。
6. 【請求項６】開口フックの開口幅は２本の押え爪の間隔
   とほぼ等しく、上記開口フックが燃料棒下部端栓の上方
   小径くびれ部に、前記押え爪が上記下部端栓の下方小径
   部にそれぞれ係合可能に配置された特許請求範囲第１項
   に記載の燃料棒取扱い装置。