JPH1048384A - 燃料取扱い方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料交換用停止期間を短縮するための燃料集
合体の取扱い方法および装置を提供すること。 【解決手段】 本発明は原子炉容器が複数体の燃料集合
体４と制御棒１１とからなる原子炉炉心５を収容し、ま
た燃料プール３が原子炉容器１に隣接して配置されてい
る場合に、原子炉における原子炉容器１から燃料集合体
４および／あるいは制御棒を吊り出し／入れするための
燃料取扱いに関するものである。前記燃料集合体４およ
び／あるいは制御棒１１のための複数個の貯蔵位置を有
したカセット１２、１８が原子炉炉心５に隣接して配置
され、燃料集合体４および／あるいは制御棒１１が原子
炉炉心５から吊り出され、カセット１２、１８内に配置
され、該カセット１２、１８がその後、一時的な貯蔵の
ために使用済み燃料プール３へ移送される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉炉心を有し
た原子炉容器からなる軽水炉において、燃料集合体を取
扱うための方法および装置に関するものである。さらに
詳細にいうと、本発明は原子炉容器あるいはそれに連結
された部分を補修し、従って燃料集合体を取り出して空
にしなければならない場合に、燃料集合体を新しい位置
へ置き換えたりあるいは移送させる時に生じる、燃料集
合体のそのような取扱いに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】軽水炉は原子炉炉心を収容した原子炉容
器からなっている。該原子炉炉心は多数の燃料集合体か
らなっている。もっと詳細にいうと、炉心は普通は４０
０体から１０００体の燃料集合体からなっている。さら
に該燃料棒は原子燃料のペレットからなっている。原子
核の核分裂が進行している間は、燃料棒を冷却するため
に、水の形態をした冷却材が炉心の下から入って炉心内
を上方へ流れるようになっている。加熱された冷却水は
蒸発され、電気エネルギーに転換するためにタービンへ
送られる。

【０００３】燃料集合体がある程度燃焼された後は、普
通は該燃料集合体の再使用をやめるか、あるいはそれら
をさらに燃焼させるために炉心内で移送するかのいずれ
かである。そのような燃料交換あるいは燃料の移送は、
原子炉プラントが停止している間に行なわれる。普通、
停止中には原子炉容器内において、また原子炉容器に連
結された他の系統においても作業が行なわれる。そのよ
うな停止は非常に費用がかかり、約３週間から８週間を
要する。そのために、この停止期間を最短可能期間に短
縮できることであればなんでも実施することが望まし
い。

【０００４】原子炉プラントにおける燃料交換は、
（ａ）燃焼した燃料集合体を新しい燃料と交換すること
と、（ｂ）最適な燃焼度を得るために炉心内の多数の燃
料集合体を移送することとを含んでいる。そのような燃
料交換中は、燃料集合体は普通は１体づつ取扱われる。
燃料集合体に近接可能とするために原子炉容器が開放さ
れると、炉心内に取扱い道具が降下され、燃料プール内
に一時的に仮置きすることになっている燃料集合体を把
持する。普通は、燃料集合体の間に配置されている制御
棒は原子炉容器内に残される。次に燃料集合体は炉心か
ら吊り出され、燃料プール内の任意の位置に配置され
る。その後、新燃料集合体が燃料プールから原子炉容器
内の新しい空の位置へ吊り入れられる。このように燃料
集合体は１体づつ吊られる。炉心内で移送されるべき燃
料集合体は普通はその旧位置から新位置へ直接移動され
る。

【０００５】原子炉容器内あるいは原子炉容器に直接的
に連結されたポンプのような隣接配置された系統におい
て作業を行なわなければならない時には、適当な数の燃
料集合体を原子炉容器から吊り出して、燃料プール内の
任意の位置に一時的に仮置きしなければならない。ある
種の場合には、原子炉容器全体から燃料集合体を取り出
して空にしなければならないこともある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】燃料集合体を原子炉容
器から１体づつそれぞれ吊り出し／入れすることは、停
止中の独立的な作業工程の１つで有り、全停止期間中の
比較的大きな比率を占めている。本発明の目的は燃料取
扱い期間を短縮し、従って全停止期間を短縮するための
方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は燃料集合体を原
子炉容器から吊り出し／入れするための停止期間を相当
に短縮するための方法および装置に関するものである。
この方法を実行するための特徴的なことは特許請求の範
囲第１項の特徴の部分に記載されている。前記装置を得
るための特徴的なことは特許請求の範囲第３項の特徴の
部分に記載されている。

【０００８】本発明による方法の１つの観点によると、
原子炉容器内の燃料集合体の全て、あるいはその一部分
が原子炉容器から原子炉容器に隣接配置された燃料プー
ルへ同時に移送される。移送作業は、複数体の燃料集合
体および／あるいは制御棒からなるグループを、原子炉
容器と燃料プールとの間を同時に実質的に移動すること
によって強制的に行なわれる。該グループは任意の順番
に並んだ燃料集合体あるいは原子炉容器内の燃料集合体
の順番に対応した相互順番に並んだ燃料集合体からなっ
ていてもよい。

【０００９】強制移送を実行するために、原子炉容器と
燃料プールとの間を同時に移送されるようになった多数
の燃料集合体を収納する燃料カセットが設けられてい
る。そのような燃料カセットは、好ましくは、８体ある
いは１２体の燃料集合体の位置を有している。該燃料カ
セットは各々の燃料集合体の位置が中性子吸収材ででき
た４枚の垂直壁部によって取り囲まれ、スリーブ形成空
間を形成するように設計してもよい。それぞれのスリー
ブ形成空間は燃料集合体の長さにほぼ対応した長さを有
し、燃料カセット内に配置された燃料集合体はこれらの
壁部によってほぼ取り囲まれるようになっている。

【００１０】１体の燃料カセットは、例えば、８つの燃
料集合体の位置を有しており、スリーブ形成空間を２列
にして、各々の列に４つのスリーブ形成空間が配置され
るように設計してもよい。４つあるいは１２の燃料集合
体位置を有した燃料カセットにおけるスリーブ形成空間
は各々の列に２つおよび６つのスリーブ形成空間を配置
した２列のスリーブ形成空間と同じようにして配置され
る。あるいは、該スリーブ形成空間は単に１列に配置し
てもよい。該スリーブ形成空間にはその中に配置された
燃料集合体の乗る底部が設けられている。本発明の１実
施例においては、該スリーブ形成空間は燃料集合体を挿
入、取り出しするために上方へ向かった開口を備えて配
置される。本発明の他の実施例においては、燃料集合体
を横方向にそれぞれ出し入れするために、スリーブの壁
部に垂直方向の開口が設けられている。本発明のさらに
他の実施例においては、この開口に閉鎖可能なふたが設
けられている。

【００１１】原子炉容器から燃料集合体を吊り出す時
に、上述したあらゆるタイプの燃料カセットが原子炉容
器内の炉心グリッド上の場所に配置される。取扱い部材
は燃料集合体を１体づつ、あるいはグループづつ吊るよ
うになっており、それらを燃料カセットの中へ配置す
る。グループづつに吊ることの１つの例は、４体の直交
的に配置された燃料集合体と、多分それらの間に配置さ
れた制御棒とからなる炉心モジュールを吊ることであ
る。燃料カセットにおける１つのスリーブ形成空間の中
には１体あるいはそれ以上、好ましくは４体の燃料集合
体が配置される。燃料カセットが望みの数の燃料集合体
で一杯になると、これは燃料プール内の位置へ移送さ
れ、そこで降下され、一時的に貯蔵するためにそのまま
残される。原子炉容器の中に新しい燃料カセットが配置
され、必要な数の燃料集合体が炉心から取り出されるま
で燃料集合体で満たされる。

【００１２】本発明の利点は、複数体の燃料集合体を原
子炉容器から同時に吊り出し／入れすることによって、
また複数体の燃料集合体を原子炉容器から同時にそれぞ
れ往復移送することにより、かなりの期間を稼ぐことが
できるということにある。原子炉の停止期間は、横方向
に装荷される燃料カセットを用いた場合にはさらに短縮
され、それぞれの燃料集合体を挿入、取り出しのために
吊るべき高さは約４ｍも減少させることができる。期間
の短縮は結果として費用を減少させる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明は添付図面を参照すると最
も容易に理解されるであろう。

【００１４】図１は、水で満たされた原子炉プール２内
に配置された原子炉容器１からなる原子炉プラントの一
部を示しており、該容器のふたは図示されていないが取
り外されている。さらに、いわゆる燃料プール３が原子
炉プール２に隣接して配置されているところが示されて
いる。該燃料プール３は実質的に、新燃料の集合体や完
全にあるいは部分的に燃焼された燃料集合体４をそれぞ
れ一時的に貯蔵するように設計されている。前記原子炉
容器１は複数体の燃料集合体４および制御棒１１からな
る炉心５と、該炉心５の上に配置された炉心グリッド６
とを収容している。前記原子炉プール２は閉鎖可能な開
口７を介して燃料プール３に接続されている。原子炉の
他の内蔵物８は原子炉プール２の中で一時的に配置され
ている。

【００１５】原子炉の停止中には、原子炉容器１は水で
満たされ、原子炉容器のふたは取り外される。次に、原
子炉容器１の上の原子炉プール２が水で満たされ、原子
炉プール２と燃料プール３との間の開口部７が開放され
る。炉心５の上に配置された原子炉内贓物８が吊り出さ
れ、原子炉プール２の中に配置される。炉心グリッド６
と該グリッドの下に配置された燃料集合体４とは、原子
炉ホール内に配置されたグリッパー９によって取扱うこ
とができる。原子炉容器１の中でかつ炉心グリッド６の
上に燃料カセット１２が配置されている。前記グリッパ
ーは、例えば、原子炉容器１の中へ降下し、そこから１
あるいはそれ以上の燃料集合体４を持ち上げ、これらを
燃料カセット１２の中へ装荷するための入れ子式のアー
ム１０を有している。該燃料カセット１２が望みの数の
燃料集合体４で満たされると、該燃料カセットはグリッ
パー９によって燃料プール３へ移送される。

【００１６】図１は、燃料集合体４とおそらくは制御棒
１１とからなるグループ４ａを収納した燃料カセット１
２を移送している間のグリッパー９を点線で示してい
る。

【００１７】燃料集合体４は炉心グリッド６における開
口を通して吊り上げられる。また図２は炉心グリッド６
の外観を原理的に示している。該炉心グリッド６はグリ
ッドを有している。該グリッドにおける開口の寸法は炉
心モジュール、即ち、４体の隣接的に配置された燃料集
合体４とそれらの間に配置された１体の十字型制御棒１
１との寸法に一致している。該制御棒１１は燃料集合体
４と一緒になって吊り出されても、あるいは原子炉炉心
５内に残されててもよい。取り出された制御棒は燃料集
合体４と一緒になって燃料プール３の中に一時的に仮置
きされる。

【００１８】図３は８体の燃料集合体４あるいは８個の
炉心モジュール用の、頂部において開放した開口１３を
通って装荷するようになった２列の燃料カセット１２を
示している。該燃料カセット１２はほぼ正方形の断面を
有した８個のほぼ垂直に配置されたスリーブ形成空間か
らなっている。各々のスリーブ形成空間は中性子吸収材
でできた壁部１２ａと底部１２ｂとによって画定されて
いる。該スリーブ形成空間は互いに連結されて、燃料集
合体４とおそらくは制御棒１１とを移送、貯蔵するため
の１つのユニットを形成する。燃料集合体４あるいは燃
料集合体４のグループ（これは炉心モジュールではな
い）が原子炉炉心５から吊り出されると、これらの各々
は燃料カセット１２の中のスリーブ形成空間内に配置さ
れる。次に他の燃料集合体４あるいは他のグループ４ａ
が原子炉炉心５から吊り出され、燃料カセット１２内に
配置される。炉心モジュールの吊り上げが行なわれる場
合には、該炉心モジュールは、好ましくは、全炉心モジ
ュールを取り囲んだスリーブ形成空間内に配置される。
この吊り上げ作業は燃料カセット１２が望みの数の燃料
集合体４あるいは炉心モジュールで一杯になるまで継続
され、この場合には燃料カセット１２は燃料プールの中
で一時的に仮置きするために燃料プール３へ移送され
る。多分、該燃料カセット１２が燃料プール３の中で貯
蔵されている間に、１体あるいはそれ以上の燃料集合体
４が燃料カセットの中で交換される。燃料集合体４はま
た燃料カセットが燃料プール３の中に配置されている時
に、燃料カセット１２の中であるいは燃料カセットどう
しの間において移送されてもよい。再び燃料集合体４を
原子炉炉心５の中へ挿入する時には、燃料カセット１２
が燃料プール３から原子炉容器１内の炉心５上の位置へ
移送される。その後で、燃料集合体４が１体づつ、ある
いは１グループづつ、あるいは１個の炉心モジュールづ
つ燃料カセット１２から吊り出され、原子炉炉心５の中
へ配置される。

【００１９】図４は８体の燃料集合体４あるいは８個の
炉心モジュール用のスリーブ形成空間の壁部に各々形成
された垂直開口１４を通して装荷される１列燃料カセッ
ト１２を示している。各々の垂直開口１４には燃料集合
体４を燃料カセット内で固定するためのストッパー１５
が設けられている。

【００２０】図５は１２体の燃料集合体４用の１２個の
スリーブ形成空間を有した２列燃料カセット１２を示し
ている。各々のスリーブ形成空間にはスリーブ形成空間
のほぼ全長に沿って延在した垂直方向の開口１６が設け
られている。該開口１６には、スリーブ形成空間内に配
置された燃料集合体４を移送、貯蔵している間に該スリ
ーブ形成空間を密閉するためのふた１７が設けられてい
る。

【００２１】原子炉の停止中には、燃料集合体４は普通
は制御棒１１を原子炉容器１内に残した状態で吊り出さ
れる。もし制御棒１１も吊り出したい場合には、このこ
とはこれらを前述したように炉心モジュールと一緒に吊
り出すか、あるいは燃料集合体の吊り上げ作業とは別の
作業によって行なわれる。本発明の１つの観点による
と、制御棒１１は燃料カセット１２内への燃料集合体４
の配置と同じような方法によって、制御カセット１８の
中に配置される。図６は制御棒カセット１８の実施例を
示している。該制御棒カセット１８は８個の制御棒位置
１９を備えた枠構造１８を有している。あるいは、制御
棒カセット１８は制御棒１１が制御棒ブレード１１ａが
互いに重なり合うようにして配置することができように
設計することもできる。該制御棒カセット１８は、好ま
しくは、横方向に装荷できるように、即ち、図４および
図５における燃料カセット１２のそれぞれの開口１４、
１６に対応した垂直方向の開口を用いて装荷できるよう
に設計されている。好ましくは、制御棒１１を吊り上げ
るために、燃料集合体４を吊り上げるためのグリッパー
と同じグリッパー９が用いられる。１つの制御棒カセッ
トの中に複数個の制御棒１１を配置することによって、
原子炉容器１はより加速的に空にされる。制御棒カセッ
ト１８は燃料カセット１２の場合と同じ様にして、燃料
プールの中で一時的に仮置きされる。

【００２２】図７は燃料プール３がどのようにして多く
の位置に分割されるかを示している。各々のこれらの位
置は図示したような正方形のグリッドからなっている。
燃料カセット１２が燃料プール３内に配置される時に
は、該燃料カセットは燃料プール内の任意の位置、例え
ば、図３に示した８体の燃料集合体４用の２列燃料カセ
ットに関して点線の位置に配置することができる。本発
明の１実施例においては、燃料集合体４は燃料プール３
の中で一杯にされ、原子炉炉心５から取り出された各々
の燃料集合体４が、燃料プール３の中でも、他の取り出
された燃料集合体４との関係で、原子炉炉心５の中と同
じような関係位置になるように配置される。このように
して、燃料プール３の中でも原子炉炉心５と同じジオメ
トリーが得られる。

【００２３】燃料の交換あるいは燃料の移送を行なう場
合には、燃料カセット１２が燃料プール３の中に配置さ
れている間に適当に行なわれる。燃料プール内において
燃料交換および／あるいは燃料移送が行なわれている時
と同時に、原子炉容器１あるいはそれに連結された部分
には補修のために自由に接近することができる。補修が
終了し、燃料集合体４がおそらくは交換あるいは移送さ
れる場合には、燃料集合体４はそれぞれの燃料カセット
１２の中で原子炉容器１内の位置にまで再び移送され、
その場合、燃料集合体４は燃料カセット１２から移動さ
れて、原子炉炉心５内の位置へ降下される。

【００２４】各種のタイプの燃料カセット１２と制御棒
カセット１８には図示したどのような開口１２、１４、
１６が任意に設けられていてもよく、また同様な方法で
開口１７あるいはストッパー１５が設けられていてもよ
いことは自明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】原子炉プールにおける原子炉容器とそれに隣接
して配置された燃料プールの、側部から見た概略図。

【図２】８体の燃料集合体用の、頂部における開口を通
して装荷される２列燃料カセットの透視図。

【図３】８体の燃料集合体用の、各々がスリーブ形成空
間の壁部に設けられた垂直方向の開口を通して装荷され
る１列燃料カセットの透視図。

【図４】１２体の燃料集合体用の、各々がスリーブ形成
空間の壁部に設けられた垂直方向の開口を通して装荷さ
れ、各々のスリーブ形成空間に閉鎖可能なふたが設けら
れている２列燃料カセットの透視図。

【図５】８個の制御棒を移送するための制御棒カセット
の図。

【図６】燃料カセットを受留める燃料プール内の位置の
上から見た概略図。

【図７】燃料カセットをどのようにして燃料プール内に
配置するかを示す概略図。

【符号の説明】

１ 原子炉容器 ３ 燃料プール ４ 燃料集合体 ５ 原子炉炉心 １１ 制御棒 １２ａ 壁部 １２ｂ 底部 １２、１８ 燃料カセット １３、１４、１６、１９ 開口 １７ ふた

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンデルス ローゼングレン スウェーデン国ベステルオース，イドロト スベーゲン ４ (72)発明者 アンティ スバント スウェーデン国ベステルオース，スタンド クロクスガタン ２

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉における原子炉容器（１）から燃
   料集合体（４）および／あるいは制御棒を吊り出し／入
   れする燃料取扱い方法において、原子炉容器が複数体の
   燃料集合体（４）と制御棒（１１）とを収容する原子炉
   炉心（５）を備え、燃料プール（３）が原子炉容器
   （１）に隣接して配置され、燃料集合体（４）および／
   あるいは制御棒（１１）のための複数個の貯蔵位置を有
   したカセット（１２、１８）が原子炉炉心（５）に隣接
   して配置され、燃料集合体（４）および／あるいは制御
   棒（１１）が原子炉炉心（５）から吊り出され、カセッ
   ト（１２、１８）内に配置され、該カセット（１２、１
   ８）がその後、一時的な貯蔵のために燃料プール（３）
   へ移送され、該カセット（１２、１８）内に配置された
   燃料集合体（４）および／あるいは制御棒（１１）を原
   子炉炉心（５）の中へ再挿入するために、該カセット
   （１２、１８）が原子炉容器（１）へ再び移送されるこ
   とを特徴とする燃料の取扱い方法。
2. 【請求項２】 請求の範囲第１項に記載された方法にお
   いて、前記カセット（１２、１８）には燃料集合体
   （４）および／あるいは制御棒（１１）が横方向に装荷
   される燃料の取扱い方法。
3. 【請求項３】 原子炉における原子炉容器（１）から燃
   料集合体（４）を吊り出し／入れするための燃料取扱い
   装置（１２、１８）において、原子炉容器が複数体の燃
   料集合体（４）と制御棒（１１）とを収容する原子炉炉
   心（５）を備え、燃料プール（３）が原子炉容器（１）
   に隣接して配置され、前記燃料取扱い装置が少なくとも
   ２つのほぼ垂直方向に配置されスリーブ形成空間を具備
   し、各々の該スリーブ形成空間には、燃料集合体（４）
   および／あるいは制御棒（１１）を原子炉容器（１）と
   燃料プール（３）との間で移送し、燃料プール（３）内
   で一時的に貯蔵するために、１体あるいはそれ以上の燃
   料集合体および／あるいは制御棒を装荷するための開口
   （１３、１４、１６、１９）が設けられていることを特
   徴とする燃料取扱い装置。
4. 【請求項４】 請求の範囲第３項に記載された装置（１
   ２、１８）において、各々の前記スリーブ形成空間が中
   性子吸収材でできた壁部（１２ａ）と底部（１２ｂ）と
   で形成されている燃料取扱い装置。
5. 【請求項５】 請求の範囲第３項あるいは第４項に記載
   された装置（１２、１８）において、１列あるいは２列
   に配置された４個、あるいは８個あるいは１２個のスリ
   ーブ形成空間を有している燃料取扱い装置。
6. 【請求項６】 請求の範囲第１項から第５項のいずれか
   に記載された装置（１２、１８）において、各々のスリ
   ーブ形成空間が燃料集合体（４）、あるいは制御棒（１
   １）、あるいは４体の燃料集合体（４）とそれらの間に
   配置された制御棒（１１）とを有する炉心モジュールの
   ためのものである燃料取扱い装置。
7. 【請求項７】 請求の範囲第１項から第６項のいずれか
   に記載された装置（１２、１８）において、少なくとも
   １つのスリーブ形成空間が、燃料集合体（４）および／
   あるいは制御棒（１１）を横方向に、それぞれ装荷、離
   脱させるために、スリーブ形成空間の垂直な壁部分に配
   置された開口（１４、１６）を有しており、該開口（１
   ４、１６）がスリーブ形成空間の垂直方向の全長にほぼ
   沿って延在している燃料取扱い装置。
8. 【請求項８】 請求の範囲第７項に記載された装置にお
   いて、該開口（１４、１６）には、移送および貯蔵中に
   おいてスリーブ形成空間を密閉するためのふた（１７）
   が設けられている燃料取扱い装置。