JPH0727059B2 - 遮蔽プラグに回転力を与える装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、圧力管型原子炉の圧力管の下部延長管内に
挿入されている遮蔽プラグを引抜く際に使用される装置
に関するものである。さらに詳しくは、圧力管下部延長
管内にボールラッチ機構により保持されている遮蔽プラ
グを、このボールラッチ機構を解除することによって引
抜く際に、ボールラッチ機構の解除が円滑にできないよ
うな場合に、遮蔽プラグに回転力を与えてボールラッチ
機構の円滑な解除を可能にするための装置に関するもの
である。

〈従来の技術〉 圧力管型原子炉は周知のように、高温・高圧の冷却材に
伴う圧力を支えるため、燃料集合体と冷却材を適当な太
さの圧力管に納めたものを多数配列することによって炉
心が構成されている。そして、圧力管の下部延長管の端
部にはシールプラグと呼ばれる栓で高温・高圧の冷却材
の漏洩を防止するとともに、シールプラグの上方には遮
蔽プラグを挿入して放射線を遮蔽する構造となってい
る。なお、遮蔽プラグはその上方端で燃料集合体と接続
されており、燃料集合体とともに圧力管内に挿入される
ようになっている。

第６図に示したように、遮蔽プラグ10は圧力管下部材延
長管20内にボールラッチ機構によって保持されている。
すなわち、遮蔽プラグ10のボール取付孔11に嵌め込まれ
たボール12が、ばね13で常に下方に弾圧されているラッ
チ体14によって遮蔽プラグの半径方向外方に押圧され、
延長管20内壁に機械加工されたリセス溝21内に嵌合され
た状態とされており、これによって遮蔽プラグ10を延長
管20所定個所に保持することができる。

圧力管内の燃料集合体を交換する場合には、圧力管下部
延長管下方から、燃料交換機を用いて遮蔽プラグのボー
ルラッチ機構を解除することによって、遮蔽プラグを引
抜く必要がある。第７図は燃料交換機の動作を説明する
ものであり、圧力管下部延長管20下端から導入した燃料
交換機グラブ30の先端が遮蔽プラグ下端15開口から挿入
され（第７図Ａ）、燃料交換機グラブ30の有するボール
ラッチ機構によってグラブが遮蔽プラグに正しく嵌合さ
れた状態で、グラブ内で軸方向に上下動するピストン31
を上昇させることによって遮蔽プラグのラッチ体14を押
し上げる（第７図Ｂ）。ラック体14の押し上げによって
遮蔽プラグのボールラッチ機構が解除される工程を第８
図に示す。第８図Ａは遮蔽プラグ10がボールラッチ機構
により保持されている状態を示し、ばね13（第６図参
照）により下方に弾圧されているラッチ体14によってボ
ール12が延長管リセス溝21内に押圧されている。第８図
Ｂは燃料交換機グラブのピストンによってラッチ体14が
押し上げられた状態を示し、ラッチ体外壁に機械加工さ
れたリセス溝16がボール12と同じレベルになっている。
この状態で延長管リセス溝21のテーパー効果により、ボ
ール12は遮蔽プラグの半径方向内に押し出され、第８図
Ｃに示したようにラッチ体リセス溝16内にボール12が収
納される結果、ボールラッチ機構が解除される。この状
態で燃料交換機を下降させることによって、遮蔽プラグ
とともに燃料集合体を圧力管から抜き出すことができ、
燃料交換を行なうことが可能となる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上述したように、遮蔽プラグのボールラッチ機構の解除
は、圧力管下部延長管のリセス溝21によるテーパー効果
によってボール12が遮蔽プラグ半径方向内方に押し出さ
れることだけに頼ってなされている。しかしながらプラ
ントを高温・高圧下で長時間運転した場合、クラッドの
噛み込み等によって、第８図Ｂに示した遮蔽プラグのボ
ール取付孔11の部分11aや11b、あるいは圧力管下部延長
管リセス溝21の部分21aでボール12が固着する可能性が
考えられる。このような場合、従来の燃料交換機にはボ
ール12を遮蔽プラグ半径方向内方に引張るような機構が
備わっていないため、リセス溝21によりテーパー効果が
機能せず、その結果、遮蔽プラグのボールラッチ機構の
円滑な解除が不可能になる。

そこでこの発明の目的は、従来の遮蔽プラグや燃料交換
機の構造に変更を加えることなく、しかもプラントの通
常運転に何ら影響を及ばさずに、前述したような遮蔽プ
ラグのボールラッチ機構におけるボール固着現象を簡便
かつ確実に解除できる装置を提供することである。

〈問題点を解決するための手段〉 遮蔽プラグのボールラッチ機構においてボール固着現象
が生じた場合には、ボールを何らかの手段により強制的
に回転させてやればよい。

この発明において、遮蔽プラグを円周方向に回転させる
ことによってボールを強制的に回転させるべく、遮蔽プ
ラグに回転力を与える装置を提供しようとするものであ
る。

すなわちこの発明による遮蔽プラグに回転力を与える装
置は、この発明の実施例を示す第１図を用いて説明する
と、従来から使用されている燃料交換機グラブ30のピス
トン31の軸方向上下動を回転運動に変換するラックピニ
オン機構40と、ラックピニオン機構により得られた回転
運動の方向を軸直方向の回転運動に変換するかさ歯車50
と、かさ歯車の上方に水平配置された回転円板60と、か
さ歯車の回転を減速して回転円板に回転力を伝達する平
歯車70と、回転円板を挟み込むように回転円板の上下に
水平配置され回転円板より大きい直径を有するボール保
持円板80,81と、これらボール保持円板の間の回転円板
外周部に回転自在に置かれた複数個のボール90とから構
成されている。そしてボール保持円板80,81は、遮蔽プ
ラグ下端開口内に嵌合しうる直径を有するとともに、回
転円板60の外周はこの回転円板の回転により回転円板の
半径方向外方にボール90を押し出せる形状を有してい
る。

〈作用〉 ラックピニオン機構40およびかさ歯車50によって、燃料
交換機グラブ30のピストン31の軸方向上下動が軸直方向
の回転運動に変換され、次いで平歯車70によってこの回
転力が減速されて回転円板60に伝達される。従って、ボ
ール保持円板80,81と回転円板60とを遮蔽プラグ下端開
口内に嵌合した状態で、燃料交換機グラブ30のピストン
31を上昇させてラックピニオン機構40を作動させれば、
回転円板60が回転してボール90を回転円板の半径方向外
方に押し出すことができる。ボール90が押し出されて遮
蔽プラグ下端部内壁に圧接したときに、回転円板60の回
転力がボール90を介して遮蔽プラグ下端部に伝達し、遮
蔽プラグを回転させることができる。

かくして、遮蔽プラグのボールラッチ機構のボール12
（第６図）が固着した場合でも、遮蔽プラグの回転に伴
ってこれらのボール12がボール取付孔11内で回動し、そ
の結果ボール12の固着を解除することがでできる。

〈実施例〉 第１図はこの発明の装置の好ましい実施例を説明するも
のであって、図中の破線はこの装置を取付けた燃料交換
機グラブ30を示している。

この装置は、上下動を回転運動に変換するラックピニオ
ン機構40、回転運動の方向を90°変換するかさ歯車50、
かさ歯車の上方に水平配置された回転円板60、かさ歯車
の回転を減速して回転円板に回転力を伝達する平歯車7
0、回転円板を挟み込むように回転円板の上下に平行配
置され回転円板より大きい直径を有するボール保持円板
80,81、これらボール保持円板の間の回転円板外周部に
回転自在に置かれた複数個のボール90を有している。

ラックピニオン機構40は第２図に示すようなラック41と
ピニオン42とからなる周知の構造のものでよく、ラック
41の下方端には、燃料交換機グラブ30内のピストン31頭
部に嵌合する形状を有するピストン受部42（第１図）が
形成されている。

かさ歯車50は第３図に示すような形状の一対の歯車51,5
2から構成されており、これらのうちの一方の歯車51の
軸がラックピニオン機構40のピニオン42とされている。

回転円板60の外周61は第４図に示したように、この回転
円板60を一つの方向（矢印）に回転したときに、ボール
90を回転円板の半径方向外方に押し出して、仮想線で示
した遮蔽プラグ下端部15の内壁に圧接し、回転円板60を
逆方向に回転したときにこの圧接が解かれるように、局
部的に偏心させた部分を多数備えた形状となっている。

なお第１図の番号100はこの発明の装置を燃料交換機グ
ラブ30に取付けるための円筒状枠体であり、枠体上端10
0aはこの発明の装置におけるボール保持円板81の下面に
固定され、枠体下端100bは、燃料交換機グラブ30の外周
に形成されている肩部32で支持される。従ってボール保
持円板81は回転しない。なおこの肩部32は、グラブ30を
遮蔽プラグ下端開口内に嵌合させる際に遮蔽プラグ下端
縁部を支持するために従来からグラブ30に形成されてい
た肩部（第７図Ａ参照）である。

第５図はこの発明の装置を遮蔽プラグ下端15開口内に嵌
合させた状態を示している。この図を参照してこの装置
の動作を説明する。第１図のように燃料交換機グラブ30
にこの装置を装着したのち、グラブを上昇させて遮蔽プ
ラグ下端15開口内の所定の位置までボール90を到達せし
める。第５図の例では、燃料交換時に燃料交換機グラブ
を直接遮蔽プラグ下端開口内に挿入する際に（第７
図）、燃料交換機グラブ30側のボールラッチ機構のボー
ル33が嵌合する遮蔽プラグ下端15開口内壁のリセス溝17
に、この発明の装置のボール90を嵌合させている。

次いでグラブのピストンを上昇させると、ピストンの上
昇力はラックピニオン機構40のラック41を介してピスト
ン42の回転力に変換される。発生した回転力はかさ歯車
50により90°方向転換されたのち、平歯車70より減速さ
れて回転円板60に伝達される。回転円板60が第４図の矢
印方向に回転するとボール90は回転しながら回転円板半
径方向外方に押し出され、遮蔽プラグ下端部15内壁すな
わちリセス溝17面に圧接する。

この時点でさらにグラブのピストンを上昇させると、回
転円板60がさらに回転し、ボール90を介して回転力が遮
蔽プラグ10に伝達されることになる。

遮蔽プラグが回転することにより、遮蔽プラグのボール
ラッチ機構のボール12に回転力が与えられる。その結
果、第８図Ｂに示すボールの固着個所11a,11b,21aでの
拘束力が解除されるため、第８図Ｃのように圧力管下部
延長管リセス溝21のテーパー効果によりボール12はラッ
チ体リセス溝16内に収納され、遮蔽プラグのボールラッ
チ機構が解除できることになる。

なお、回転円板60の外周61の形状は必ずしも第４図に示
したような形状に限定されるものではなく、例えば回転
円板外周面を、上方に向って先細となるようなテーパー
を付した形状とすることもできる。これによって、この
回転円板を回転させながら上昇させれば外周に配置した
ボールを回転円板半径方向外周に押し出すことができ
る。

〈発明の効果〉 この発明の装置は上記のごとき構成としたため、次のよ
うな効果が得られる。

ｉ）遮蔽プラグのボールラッチ機構のボールを、遮蔽プ
ラグ全体の回転を通じて機械的に回転させることによ
り、ボール固着を効果的に解除することができる。

ii）回転円板外周に配置したボールに対して荷重を鉛直
方向にだけ加えるのではなく円周方向にも加えることが
できるので、効率よく荷重を伝達することができる。

iii）駆動用モータ，電源，制御回路等は不要であるた
め構造としてはシンプルであり、機器の信頼性も高く、
安価に製作でき、かつ作動機能の確実性が高い。

iv）遮蔽プラグや燃料交換機グラブの構造に大幅な変更
を加えることなく、この発明の装置を取付けるだけで対
処できる。

ｖ）プラントの通常運転には何ら影響を及ぼさない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の装置の実施例を示す断面図；第２図
はこの発明の装置のラックピニオン機構を示す、第１図
II−II線に沿う断面図；第３図はこの発明の装置のかさ
歯車を示す、第１図III−III線からみた斜視図；第４図
はこの発明の装置の回転円板を示す、第１図IV−IV線に
沿う断面図；第５図はこの発明の装置を遮蔽プラグに嵌
合させた状態を示す断面図；第６図は圧力管下部延長管
内に挿入された遮蔽プラグのボールラッチ機構を示す断
面図；第７図Ａおよび第７図Ｂは燃料交換機の動作を説
明する断面図；第８図A,第８図Ｂおよび第８図Ｃは遮蔽
プラグのボールラッチ機構の解除工程を説明する断面図
である。 10…遮蔽プラグ、15…遮蔽プラグ下端部、20…圧力管下
部延長管、30…燃料交換機グラブ、31…ピストン、40…
ラックピニオン機構、50…かさ歯車、60…回転円板、61
…回転円板外周、70…平歯車、80,81…ボール保持円
板、90…ボール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料交換機グラブのピストンの軸方向上下
   動を回転運動に変換するラックピニオン機構と、該ラッ
   クピニオン機構により得られた回転運動の方向を軸直方
   向の回転運動に変換するかさ歯車と、該かさ歯車の上方
   に水平配置された回転円板と、該かさ歯車の回転を減速
   して該回転円板に回転力を伝達する平歯車と、該回転円
   板を挟み込むように回転円板の上下に水平配置され回転
   円板より大きい直径を有するボール保持円板と、これら
   ボール保持円板の間の回転円板外周部に回転自在に置か
   れた複数個のボールとからなり、該ボール保持円板は遮
   蔽プラグ下端開口内に嵌合しうる直径を有するととも
   に、該回転円板の外周部は回転円板の回転により回転円
   板の半径方向外方に該ボールを押し出せる形状を有して
   おり、これによって、該ボールが押出されて遮蔽プラグ
   下端部内壁に圧接したときに該回転円板の回転力が遮蔽
   プラグに伝達されるようにしたことを特徴とする遮蔽プ
   ラグに回転力を与える装置。