JPS6071993A - 原子炉のための燃料処理装置 - 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】 政府は米国エネルギー庁によって与えられた契約Ａ　Ｄ
Ｅ−ＡＴＯ３−７６８Ｆ７００４６に拠り本発明に権利
を有している。

本発明は原子炉に係り、特に、原子炉のための改良され
た燃料処理装置に関するものである。

高温ガス冷却原子炉（ＨＴＧＲ）　、などの様なタイプ
の原子炉は、典型的に反応炉内部に炉心を形成する燃料
棒の整列が要求される。炉心は容器内に包含されている
。燃料棒を炉心から定期的に除去して新しい燃料棒を入
れ替える事が必要となる。

また燃料棒を炉心内の異なる位置に移動させる事も必要
となる。

断面六角形状の細長い燃料棒は炉心を形成するために、
通常垂直に積み重ねられている。この炉心構造の通常の
タイプはＰａｇｅｔの米国特許番号３，３８３，２８６
に記述され、それは、参照されて本明細書中に組み込ま
れている。

炉管内の燃料棒な処理するための装置がベッセルの上部
の孔を通って炉心に接近することは公知である。比較的
最近開発されたいくつかの原子炉において、燃料処理装
置により上方がら炉心へ接近するための空間を残すこと
なく、熱交換装置およびそれに類する装置のために原子
炉核上の空間を利用する事が望ましいことが分かった。

この型の配列によって、原子炉管の側面の孔部な通って
炉心に接近する事が望ましい。

様々な燃料棒は予定された位置に互いに隣接した形で供
給される。正確な位置づけは、該燃料棒を一定の位置に
定めるために必要である。従って燃料処理装置がかなり
正確に、操作できることが望ましい。加えて該装置が隣
接した燃料棒との過度の摩擦を防ぐために垂直な通路に
沿って燃料棒を上下動させる事が望ましい。隣接する燃
料棒との摩擦があるため、該燃料棒を望ましい高さの位
置に移送するためには、燃料棒に働く重力より大きい下
方への力が必要となる。従って、燃料棒処理装置は上方
向の力と同様、成分上に下方向の力を働かせる事が可能
である。

容器はその内部と外部の間で特殊な比較的高い圧力を保
持するよう要求される。ベッセルの構造との干渉を減じ
るために、比較的小さい直径の単一の燃料棒を燃料処理
装置が炉心へ挿入することが望ましい。

従って、燃料処理装置は比較的小さい燃料棒の挿入に適
合しベッセル内の様々な位置に、燃料棒を接近させるた
めの部材を有し、また、比較的小さい挿入により燃料棒
を運ぶべきである。さらに燃料処理装置は比較的長い距
離を水平および垂直に移動する事が出来る事が望ましく
その結果、使用済の燃料棒を容器から離れた希望する位
置に動かし、新しい燃料棒を離れた位置から容器内部に
移送する事が可能となる。

さらに、燃料処理装置は、容器からの放射性物質が装置
の操作中に管から漏れるのを防いだり減少させたりする
ように、容器に適宜密閉されていることが望ましい。

管内の放射能の環境により、あるタイプのメカニズムは
容器内で使用できない。例えば水圧システムは放射性の
環境内で水圧液体が崩壊するために、適切ではない。

ベッセルの上部というより側面に位置づけされた、燃料
を補給し直すポートを有する原子炉において、満足に使
用する事の出来る燃料処理装置が必要である。

以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

本発明は燃料処理装置１０（図２）に関するものであり
、燃料棒１２を容器１４内に移送すると共に、そこから
回収させ、燃料棒１２を容器１４内の予定した位置に定
める。特に図１を参照すると、高温、ガス冷却原子炉（
ＨＴＧＲ）　１６が示してありそれは密閉された内部を
有する容器１４と、保持台２０上に支持された複数の燃
料棒１２により構成される炉心１８とを有している。該
容器は内壁および外壁１５ａ、１５ｂを、夫々、有して
いる。保持台２０の下から炉心１８内へ挿入される複数
の制御棒２２は駆動制御機構２４によって駆動される。

容器１４の上部位置２６は、熱交換装置（図示せず）を
有する。容器１４は、燃料処理装置１０が容器の壁部３
０を通って容器内部へ接近できるための貫通孔または、
燃料再補給ボート２８を有する。該容器は、周囲の環境
を、原子炉１６によって放射される放射能から保護する
コンクリートまたは、それに類する物質で作られた厚い
壁３２によって、包囲されている。

第２図を参照すると、使用済燃料棒１２を受けるための
移動シュート３４と、移動シュート３４の先端部に位置
するコンベアー３６が示されている。使用済燃料棒は炉
心１８から除去され、移動シュート３４を通って、コン
ベヤー３６に降ろされる。新しい燃料棒は、コンベヤー
３６によって移動シュート３４の底部に導かれ、移動シ
ーート３４を通って持ち上げられ燃料処理装置１０によ
って、炉心１８内に配設される。

燃料処理装置１０は、貫通孔２８を通って伸長する細長
い軸を形成する外部保持ハウジング３８と、ハウジング
３８の長さ方向又は軸に沿って動き、ハウジング内に装
着された保持部材４０とを有する。ハウジング３Ｂを通
る保持部材４０の横方向の移動は水平移動部材４１によ
って、ハウジング３８内での保持部材４０の長さ方向の
移動によって成される。

以前は、原子炉管の側面の比較的小さい貫通孔を通って
、燃料棒を移動するための部材を備えた装置も、また、
容器内の燃料棒に上下方向の力を加える部材を備えた装
置も存在しなかった。

本発明により、燃料処理装置１０は、連動可能な昇降部
材４２を有しく第３図）、それらは、昇降部材４２が燃
料棒１２を上下動させるための最初の位置と、昇降部材
および、それに保゛持される燃料棒１２が管３０から、
比較的小さい貫通孔２８を通って回収される第２の位置
との間で回動する。

昇降部材４２は燃料棒１２に対し、上方または下方の力
を伝える事の出来る伸長可能な部材４４を有している。

拘引部材６４が、燃料棒１２を着脱可能に保持するため
の伸長可能な部材４４の端部に装着されている。

様々な燃料棒１２が炉心１８内部に、その隣接した側面
を垂直に位置させ、他の燃料棒１２に直接隣接して配置
されているので、燃料処理装置１０は燃料棒を垂直に、
上下動出来る事が必要となる。

従って、燃料処理装置１０は全ての燃料棒１２の上方に
直接、昇降部材４２を移動させるための部材を有するこ
とが要求される。さらに、単一の比較的小さい貫通孔２
８を通って伸長する燃料処理装置１０にこの事が達成さ
れる事が必要であると共に、燃料処理装置１０がこの貫
通孔を通り、比較的長い距離に亘って、燃料棒を水平に
移動シーート３４へと導く事が出来ることが望ましい。

本発明においては、水平移動部材４１は、伸長部材４８
及び、容器１４内の最初の位置と、移動シュート３４上
のノ・ウジフグ３８内の第２の位置との間にある昇降部
材４２を駆動するために、ハウジング３８の軸に水平に
沿って、保持部材４０を移動させるための伸長部材４８
の伸長および収縮が可能なように形成された適宜の部材
（図示せず）により構成されている。保持部材４０は、
第１アーム５４を回動可能に装着するために、垂直軸を
形成する第１ピボット部材５２を有する。第１アーム５
４は第２アーム５８を回動可能に保持するために、水平
軸を形成する第２ピボット部材５６を有する。第２アー
ム５８は昇降部材４２を固定保持する。適宜の部材６０
および６２が、第１および第２アーム５４．５８が第１
、および第２軸部材５２．５６の周囲を回動するために
、設けられている。昇降部材４２は保持部材４０の長さ
方向の動きと、第１軸部材５２によって形成された垂直
軸についての第１アーム５４０回動とが結合されること
により、全ゆる所望の燃料棒１２の上方に位置づけられ
る。容器内の保持部材４０の全ての位置において第１ア
ーム５４は、ハウジング３８の縦軸を横切る位置へ接近
することが可能である。

装置１０が燃料棒１２を垂直に移動させるために用いら
れた場合、第２７−ム５８と昇降部材４２は、第２図の
破線で示したように、最初の（垂直の）位置に置かれ、
昇降部材４２の伸長部材４４は燃料棒１２を上下動させ
るために、伸長または収縮する。燃料棒１２を貫通孔２
８を通って、またはハウジング３８内に沿って水平に移
動させる場合には、第２アームは、拘引部材６４から直
立状態で吊下げられた燃料棒１２と共に、第２図および
第３図の実線に示しであるように、その第２の（略水平
な）位置に配置されている。この位置において、昇降部
材と、燃料棒１２は貫通孔２８を通ることが可能となる
。

昇降部材の大きさは回動方向に沿って最大となる。従っ
て、もし、昇降部材４２が貫通孔２８を通過している間
第１の位置に帛下げられた燃料棒１２を保持したままに
止まるのであればさらに大きな貫通孔が必要となる。貫
通孔を通って移動する前に垂直な位置から回動すること
が可能なアーム５８内に昇降部材を装着することによっ
て、昇降部材４２と、それによって保持される燃料棒１
２は比較的小さい貫通孔２８を通過する事が可能となる
。

本実施例において、ハウジング３Ｂの軸に平行な方向に
ある昇降部材４２は、該ハウジング３８の保持部材４０
のハウジング３８に沿った縦の動きによって動かされる
。ハウジング３８の軸を横切る昇降部材４２の水平な動
きは、保持部材４０の垂直軸に沿って、第１アーム５４
が回動することによって成される。従って、昇降部材は
保持部材の縦の動きと、第１ピボット部材５２のまわり
の第１アーム５４０回動動作とを結合することにより、
炉心内のいかなる部位であっても、垂直に接近すること
により、直接、位置設定されることができる。昇降部材
４２は、第２アーム５８の上部または内部に固着される
。昇降部材４２の伸長可能な部材４４は収納および伸長
可能な管状部材（ＳＴＥＭ）から成り、該管状部材には
、操作中に燃料棒１２に上下方向の力を加えるために、
引張りまたは圧縮のいずれかを与える事が出来る。

本発明の実施例に対して、さらに詳細な説明な行うと、
保持ハウジング３８によって形成された水平軸は貫通孔
２８の中心を通って伸長する。

燃料処理装置１０が貫通孔２８に直接隣接して設けられ
るのを避けるために、管状連結部材６６は、第２図に示
すように燃料処理装置１０が使用位置にある場合には、
１０と２８との間に、伸長する。連結部材６６は、環状
の支柱６８によって保持される。

燃料処理装置１０は、図示しであるように、その位置か
ら除去する事が出来るように移動可能に構成されている
。燃料処理装置１０が使用位置にない場合には、連結部
材６６からの放射性物質又は放射能の流出を防止あるい
は、制限するために隔離パルプ７０は、連結部材６６の
外側端部に配設され、処理装置１０が使用位置にない場
合には閉鎖される。パルプγ０は、容器１４の内部への
接近を可能にするために、装置１０が使用位置にある場
合は、開放される。

燃料処理装置が使用位置にあると共に、隔離パルプ７０
が開放している場合には閉鎖された内部空間は、燃料処
理装置１０の保持ハウジング３８、連結部材６６、及び
容器１４によって形成される。

放射能の流出または汚染問題を、内部空間から排除する
ために、膨張可能に密閉するなどの適宜の密閉手段が燃
料処理装置１０と、隔離パルプＴＯとの界面に配設され
ている。

燃料処理装置１０は、適所に出入り可能とするため駆動
可能に保持される。

このために、実施例において、サスペンション部材７４
が、燃料処理装置１０を、上部から保持するため配設さ
れている。この中のサスペンション部材７４は、ハウジ
ング７８の上部壁３２によって保持された一対の平行な
アイビーム７８と、ローラー８２の一対の組合せ８０と
で構成されており、夫々の組合せ８０は、ハウジング３
８に連結されると共に、２つのアイビームの下方のフラ
ンジ８６の上部表面によって保持された２つのクレビス
８４の反対側に回動可能に装着されている。

このため夫々の組合せは、アイビームの薄い金属板（ｗ
ｅｂ　）の各側部の上で１つのローラーによって２つの
アイビームの長さ方向に沿って回転する。

環状支柱８８は、ハウジング３８のまわりを夫々のクレ
ビス８４の下まで伸長し、リンク８９によって、２つの
クレビスに連結される。燃料処理装置を可動に保持する
ための部材は、他の適宜な部材であっても良い。

隔離パルプに加えて、原子炉の操作中に放射能をしゃ断
するために、公知の形状の適宜の栓（プラグ）を貫通孔
２８または連結部材６６内に移動可能に挿入する事も可
能である。

上記したように、適宜の昇降部材４２は処理中に、燃料
棒１２に、力を加えるために、引張りまたは収縮のいず
れかを、縦方向に与える事の出来ると共に、１２重軸（
ＳＴＥＭ）“装置として知られている。第５図および第
６図を特に参照すると、該２重軸はスプール（糸巻き）
またはリール９２上に、収納される金属または他の適宜
の物質で作られた２つのリボン９０で構成されている。

２重軸を、略直線状に伸長するために、リボン９０は略
環状の断面図の単一で細長く固定した部材４４を形成す
るために、曲げるかあるいは折るかして重複し横に曲げ
た形状から成る。該２重軸装置は公知の形状である。こ
のタイプの装置は、スバエアロスペース製作株式会社か
ら入手可能である。

該二重軸装置は夫々のリボン９０を曲げるための適宜の
部材９１と、伸長可能な部材４４を伸長または収縮する
ためリールを回動するための適宜な駆動部材９３とを有
する。

拘引部材６４はＰａｇｅｔの米国特許番号３．３８３゜
２８６に記載されている様に、さぐり針（ｐｒｏｖｅ　
）を燃料棒の上部の孔部に挿入すると共に、孔部の内面
に形成された部位に噛み合う事によって、燃料棒を取り
外し可能に保持する拘引ヘッドから成る。

第２アーム５８が垂直に、拘引ヘッドから垂下する燃料
棒１２と共に水平軸５６のまわりを回動可能なように、
拘引ヘッドは、二重軸の端部を通つて、伸長するピボッ
トピン９４によって保持されている。本実施例において
、スロット９６が第２アームの端部に形成されており、
該軸が完全に収縮すると、ピボットピン９４は第２アー
ム５８の端部で回動可能に保持するように、スロット内
に引入れられる。

他の方法として、貫通孔２８を通る燃料棒１２の移動を
容易にするために、燃料棒１２は、図示した直立状態以
外の他の状態または、水平な状態に回動することが望ま
しい。従って、第２アーム５８に対し、拘引ヘッド６４
を回動させる部材を配設することが必要となる。

実施例で示したように、燃料棒１２を、直立状態に吊下
させおくことによって、第２アーム５Ｂを、その第２の
位置に向けて上方に回動させるために、それに適用しな
ければならない瞬間は、もし、燃料棒が第２アームの回
動と同時に、角をなして、置換られた場合に重要と考え
られる程には重要ではない。

第７図を見てみると、本発明の他の実施例が示してあり
、伸長昇降部材４４ａが以上に述べたようでなければ、
第７図で示した燃料処理装置は上に示したものと本質的
に同じであり、端部に保持部材４０ａを有する伸長部材
４８ａから成る水平移動部材４１ａを包含する。

以上、述べてきたように、本発明は、原子炉のための新
規な燃料処理装置を提供するものである。

尚、好適な実施例を図示し、詳細に説明を行ってはいる
が、本発明は本実施例または、他の特別な実施例だけに
制限されない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の燃料処理装置が、使われる可能性が
ある原子炉の斜視図で、明瞭にするために、内部を部分
的に切り開℃・て示してあり、第２図は本発明による燃
料処理装置の部分側面図で、第１図の原子炉とあわせて
示してあり、第３図は第２図の燃料処理装置の詳細な部
分側面図、第４図は、第２図の燃料処理装置の部分断面
図、第５図は、二重軸（ＳＴＥＭ）装置の操作の部分的
な概略を図示した等大同、第６図は、第５図の６−６線
部分断面図、第７図は本発明の他の実施例に従って、構
成された、断片的な燃料処理装置の部分側面図で、明瞭
にするために、内部を部分的に切り開いて、示しである
。 （外５名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）内部に整列状態で配列された複数の燃料棒を有す
   る原子炉容器の壁部に開設された孔部を介して操作する
   ための燃料処理装置であって、該容器の外側部分に固着
   すると共に長軸な有する内側スペースを包囲する保持ハ
   ウジングと：該ハウジング内で該ハウジングの軸方向の
   動きのために装着される、保持部材と：該保持部材を通
   る垂直軸に沿って回動すると共に該保持部材によって保
   持される第１アームと：該第１アームによって保持され
   ると共に、該第１アームを通る水平軸に沿って回動する
   第２アームと：夫々の軸に関し、該第１および第２軸を
   回転させるための部材と：核燃料棒を上下に確実に駆動
   させるための第２アームによって、固着して保持された
   逆転可能の昇降部材と；該燃料棒に取り外し可能に装着
   された該昇降部材によって保持された拘引部材と：該ハ
   ウジングの軸方向に該保持部材を駆動させるための横方
   向移送部材とを備えて成る燃料処理装置で、上記第２ア
   ームは、燃料棒の上下動を可能にする第１の位置と、貫
   通孔を通って、燃料棒の側面輸送を可能にする第２の位
   置との間で移動が出来：上記の第１アームは複数の異な
   る位置に移動する事が出来、それによって、該垂直軸に
   関する該第１アームの回動と、該ハウジングの保持部材
   を軸方向に作動する事により、該逆転可能な昇降部材を
   該燃料棒の夫々の上に直接配置することが出来：該保持
   部材は延長した位置の間を移動する事が出来、該昇降部
   材を夫々の燃料棒の上に直接位置づけする事が出来ると
   共に、該昇降部材な該ハウジングの内部に位置づけする
   事が出来る燃料処理装置。 （２）該昇降部材がリールまたはそれに類似するものの
   上に、コンパクトに収納されると共に、細長く夫々が固
   定した外形に伸長しうる少なくとも１つのリボンから成
   る収納および伸長可能な管状部材を有する特許請求の範
   囲第１項記載の装置。 （３）該保持ハウジングの縦軸が略水平である、特許請
   求の範囲第１項記載の装置。 （４）燃料棒を移送させ、容器の側面位置に開設された
   貫通孔を介して、原子炉の内部に、該燃料棒を挿入した
   り、排出したりするための装置であって、該貫通孔に隣
   接した該容器上に設けられたカプリング部材と；縦軸を
   有する内部空間を包含すると共に該ハウジングの内部空
   間が該容器により形成された内部空間と連通し、該縦軸
   が該貫通孔を通って、伸長するように、該容器に、取付
   けられた細長い保持ハウリングと：核内部空間を周囲の
   領域から隔離するためのシーリング部材と；該ハウジン
   グ内において軸方向に移動するために装着されると共に
   垂直軸を形成する軸部材を有する保持部材と；該保持部
   材によって保持されると共に、該垂直軸の周囲を回動し
   、水平軸を形成する軸保持部材を有する第１アームと；
   該第１アーム上の軸部材により回動可能に支持された第
   ２アームと；それぞれの軸上で第１アームと第２アーム
   を回動させるための部材と；核燃料棒を上下動させるた
   めの第２アームによって、固定支持された逆転可能の昇
   降部材と；核燃料棒の１つを、解除可能に保持するため
   に、該昇降部材によって、回動可能に保持された拘引ヘ
   ッドと；該保持部材をハウジングの軸方向に動かすため
   の横方向移動部材とで成る装置であって、該第２アーム
   は、該昇降部材によって、燃料棒を上下動する事が可能
   な第１位置と、該貫通孔を通る該第２アームから年下さ
   れた直立状態の燃料棒を移動させることが可能な第２位
   置との間を回動可能な燃料処理装置。 （５）該保持ハウジングを上方から支持するためのサス
   ペンション部材を有する、特許請求の範囲第４項の装置
   。 （６）該サスペンション部材は、固定軌道と、該保持部
   材に固着されると共に、該軌道にそって、該燃料処理機
   械を駆動する事が出来るように、該軌道によって移動可
   能に保持される部材を有する特許請求の範囲第５項記載
   の装置。 （力　該逆転可能な昇降部材がリールまたはそれに類似
   するものの上に、コンパクトに収納されると共に、断面
   略円形であって、単一で細長く形成された固定部材の中
   に伸長しうる２つの協働するメタルリボンがら成る収納
   および伸長可能の管状部材を有する、特許請求の範囲第
   ４項記載の装置。 （８）該第２アームが該第２位置にある場合に、拘引ヘ
   ッドを保持するための部材を有する特許請求の範囲第４
   項記載の装置。 （９）該通勤可能な昇降部材が複数の伸長管状部材と、
   該部材を駆動するための部材とから成る特許請求の範囲
   第４項記載の装置。 （１０）　該横方向移動部材が１端で該保持部材に取付
   けられると共に、該ハウジングの長さ方向に伸長する伸
   長部材から成る特許請求の範囲第４項記載の装置。 αυ　該ハウジングの下方に伸長すると共に燃料棒を上
   下動することができるように配設された移動シーートと
   、該移動シーートを通って、昇降部材が接近するための
   位置に、燃料棒を移動するがあるいは該昇降部材が移動
   シーートを通って降下した後の遠隔位置に燃料棒を移動
   するための該移動シーートの底部に配設されたコンベヤ
   一部材とを有する特許請求の範囲第４項記載の装置。 αり　該カプリング部材が該貫通孔の外部に伸長する、
   細長い管状の連結部材を有する特許請求の範囲第４項記
   載の装置。