JPS63145992A - 燃料付着クラツド採取装置 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は、燃料棒に付着した冷却材中の腐食生成物、即
ちクラッドを採取する装置に関するものである。

［従来の技術］ 軽水炉の機器の腐食から冷却材中に腐食生成物（以下、
クラッドという）が生じ、これが燃料集合体の燃料棒に
付着する。クラッドは当然に放射性であり、クラッドに
関する調査研究から、燃料付着クラッド量を低減さする
ことか軽水炉プラントでの被曝低減に有効であることが
推定されてきた。

また、軽水炉プラントの経済性向上の観点から燃料の高
燃焼度利用が考えられており、燃料被覆管の健全性の確
認が望まれているが、そのためにも被覆管の表面に付着
したクラッドに関するデータを蓄積し、付着クラッド量
を高精度で算出することが必要である。

クラッドを採取するための従来の代表的なりラッド採取
装置は、米国電力研究所の技術レポートＥＰＲ１ＮＰ−
３４６３の「２基のＰＷＲプラントにおける放射能の冷
却材化学作用（Ｃｏｏｌａｎｔ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　
Ｅｆｆｅｃｔｓｏｒ　Ｒａｄｉｏａｃｔｉｖｉｔｙ　ａ
ｔ　Ｔｗｏ　ＰＷＲＰｌａｎｔｓ）Ｊに開示されており
、このクラッド採取装置においては、使用済み燃料ピッ
トの水中に延びる棒の先端にクラッド採取ヘッドを取り
付け、該クラッド採取ヘッドにより、水中に浸積された
燃料集合体の燃料棒からクラッドを採取するものであっ
た。しかしながら、このクラッド採取装置には採取対象
の燃料棒を選定する機能がなかった。また、クラッドの
掻き取りは、クラッド採取装置を手動で操作し、クラッ
ド採取ヘッドに設けられたスクレーパを燃料被覆管の表
面ば単に当て、上昇及び下降のどちらか一方の単一方向
に移動させるだけであった。

このようなスクレーパの代表的な例は、１９７６年５月
に発行された原子力技術（Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｔｅｃｈｎ
ｏｌｏｇｙ）Ｖｏｌ、２９のｒＰｉｌＲ原子炉における
燃料要素付着クラッドの測定（Ｍｅａｓｕｒｍｅｎｔ　
ｏｆ　Ｆｕｅｌ　Ｅｌｅ＋ａｅｎｔ　ＣｒｕｄＤｅｐｏ
ｓｉｔｓ　ｉｎ　ＰＷＲＲｅａｃｔｏｒｓ）Ｈに開示さ
れている。

［発明が解決しようとする問題点］ 従って、従来のクラッド採取装置は採取範囲が不明確で
あり、また、そのクラッド採取装置で使用されているス
クレーパは、燃料被覆管の表面に対する接触面が固定化
されず、このためクラッド採取箇所は不均一であり、採
取面積の算出が困難であり、上述した必要性を満たすも
のではなかった。

従って、本発明の目的は、採取対象の燃料棒を任意に選
定可能なりラッド採取装置を提供することである。また
、本発明の別の目的は、燃料被覆管の表面から確実にク
ラッドを掻き取ることができるスクレーパを有するクラ
ッド採取装置を提供することである。

１問題点を解決するための手段］ 上に述べた目的から、本発明は、使用済み燃料ピット内
において燃料集会体吊り具により吊り下げられた燃料集
合体を構成する複数の燃料棒のうち選択された燃料棒か
らクラッドを採取する燃料付着クラッド採取装置におい
て、前記選択された燃料棒の周面に係合しうる爪状部材
を有すると共に、上下動可能の駆動軸に取着されたクラ
ッド採取ヘッドと、前記選択された燃料棒に係合可能に
吊り具に支持されたクランプ手段と、駆動軸及び吊り具
を横方向に移動可能に前記燃料集合体吊り具に取着する
固定手段とを備えることを特徴とするものである。

好適な実施例においては、クラッド採取ヘッドは、爪状
部材を含むスクレーパから構成されており、該スクレー
パは、爪状部材を収容すべく該爪゛状部材を左右、下方
及び後方から囲む空間部を画成するスクレーパ本体と、
駆動軸の上下動時にクラッド採取ヘッドが上下動する際
、爪状部材を前記選択された燃料棒に沿って案内すべく
、爪状部材の上方においてスクレーバ本体に設けられた
ガイドプレートとを更に備え、空間部が吸引装置に連通
している。

［作用］ クランプ手段を支持した吊り具及び採取ヘッドを支持し
た駆動軸は固定手段により、燃料集合体を吊り下げた燃
料集合体吊り具に固定されるが、固定手段はスライド機
能を有するため、吊り具及び駆動軸は横方向に移動可能
であり、それ等に支持されたクランプ手段及び採取ヘッ
ドを複数の燃料棒のうちの選択されたものに対応させる
ことができる。このように位置決めした後、選択された
燃料棒、即ちクラッドを除去すべき燃料棒をクランプ手
段で固定し、駆動軸を上下動させて爪状部材により該選
択された燃料棒の周面からクラッドを除去する。

爪状部材は、燃料棒側を除いて実質的に囲まれた空間部
に収容されており、この空間部に連通する吸引装置を作
動することによって、爪状部材により掻き収られたクラ
ッドは使用済み燃料ピット内の水と共に該吸引装置に吸
引される。また、ガイドプレートは選択された燃料棒に
係合可能であり、駆動軸の上下動、従って、爪状部材の
上下動を案内する。

［実施例］ 次に、本発明の好適な実施例について添付図面を参照し
て詳細に説明するが、図中、同一符号は同−又は対応部
分を示すものとする。

第１図は本発明によるクラッド採取装置全体の概要図を
示すものであり、使用済み燃料ピットＰ内の水中下で使
用されるこのクラッド採取装置は、燃料集合体吊り具１
３によって使用済み燃料ピットＰ内に吊り下げられた燃
料集合体１２を構成する燃料棒ＰＲからクラッドを採取
するための採取ヘッド１と、採取すべきと選定された特
定の燃料棒ＦＲａに後述する態様で係合可能な上部クラ
ンプ部２及び下部クランプ部３（クランプ手段）と、こ
れ等の上部クランプ部２及び下部クランプ部３を支持す
る水中吊り具４と、採取ヘッド１に結合された連結式駆
動軸５と、この駆動軸５を駆動するためのりニヤモータ
６と、クラッド採取装置を燃料集合体吊り具１３に固定
するための固定金具（固定手段）７と、採取ヘッド１や
上部クランプ部２及び下部クランプ部３へ空気を管８ａ
５：介して分配するための空気分配器８と、空気源であ
るコンプレッサー９等から構成されている。

吊り具４及び駆動軸５は所定の長さを有する複数の連結
棒からそれぞれなり、連結棒の本数によってクラッド採
取装置の全長を予め調整できる。

図示の場合、燃料集合体１２は使用済み燃料ピットＰ中
の水面下約４輪の位置にあり、連結棒の本数は、燃料集
合体１２の最下部まで採取可能なように選択されている
。

また、使用済み燃料ピッｌ−Ｐの床面上には、真空ポン
プ（図示せず）を有する吸引装置、即ち試料採取装置１
１が設置されており、真空ポンプに接続されたチューブ
１０は採取ヘッド１まで延びている。

次に、各部の詳細について説明すると、上部及び下部ク
ランプ部２．３は同一構造であり、その一方のみを第２
図に示すように、各クランプ部は、吊り具４（第２図で
は図示せず）に支持されたクランププレート１５と、こ
のクランププレート１５に装着されたエアシリンダ１４
と、該エアシリンダ１４により作動される固定用レバー
１６と、この固定用レバー１６と協働してクラッド採取
燃料棒ＦＲａを把持する燃料棒固定アーム１７とから構
成されており、駆動ガイド２１に沿って上下動可能であ
る。即ち、エアシリンダ１４から作動棒１４ａが第２図
において採取燃料棒ＦＲａの方向に延び、この作動棒１
４ｍの先端に前述したレバー１６の一端がビン１６ａに
より枢着され、また、レバー１６の他端がピン１６ｂに
より固定アーム１７に枢着されている。従って、シリン
ダ１４に空気を導入することによって作動棒１４ａが第
２図において左方に運動し、この運動に伴って固定アー
ム１７が鎖線で示す位置へとレバー１６を介して横方向
に移動１．、採取燃料棒Ｆｌｌａを把持し固定する。

また、採取ヘッド１は、第３図に示されるように、上述
の駆動ガイド２１によって上下に案内される採取ヘッド
本体１９と、この採取ヘッド本体１９に装着されたエア
シリンダ１８と、該エアシリンダ１８により作動される
スクレーパ２０とから構成されている。

採取ヘッド１に内蔵されたスクレーバ２０は、その詳細
構造を第４図に示すように、燃料棒の健全性を損なわな
いように先端が薄いほぼ断面三角形の板ばね状にナイロ
ン材から形成された爪状部材２０ａと、この爪状部材２
０ａを左右、後方及び下方から囲む空間部２０ｅを画成
するスクレーパ本体２０ｂと、爪状部材２０ａを上方か
ら囲むようにスクレーパ本体２０ｂに装着されたガイド
プレート２０ｃとから基本的に構成されており、爪状部
材２０ａはエアシリンダ１８（第３図）の図示しないピ
ストンと周知の態様で作動的に接続されている。また、
第１図に関連して説明したチューブｌＯは継手２０ｄを
介してスクレーパ本体２０ｂに画成された空間部２０ｅ
に連通している。ガイドプレート２０ｃは空間部２０ｅ
のキャップの役割を果たすと共に、爪状部材２０ａが燃
料棒の周面に均等に接触するように爪状部材のガイドの
役割も果たしている。即ち、ガイドプレート２０ｃの燃
料棒側の前縁は燃料棒の周面の一部とほぼ同一の形状に
切欠かれており、採取ヘッド１の上下動時に、ガイドプ
レート２０ｃはこの切欠き部で燃料棒の周面に接触しな
がら上下動するようになっている。

上述したクラッド採取装置は、チェーンブロック（図示
せず）を含む適当な取扱工具に吊り下げられて使用済み
燃料ピットＰの所定位置に運ばれ、固定金具７で燃料集
合体１２の吊り具１３に固定される。その際、クラッド
採取装置と燃料集合体のクラッド採取面とが平行になる
よう操作し、且つクラッド採取スパン、即ち採取ヘッド
の１サイクルの上下動距離を規定する上部及び下部クラ
ンプ部間の長さと採取ヘッド１とが相対するように固定
する。固定金具７はクラッド採取装置の横移動を許容す
る構造のものであり、固定金具７のこのスライド機能を
利用して、クラッド採取対象の燃料棒ＦＲａまでクラッ
ド採取装置を燃料集合体１２に平行に横移動する。即ち
、固定金具７は、第１図に円１＾で囲まれた領域を第１
図の紙面の裏側から見て斜視した第１八図から諒解され
るように、取扱工具とクラッド採取装置とを連結する金
具であって、平面で見てほぼＴ字状の本体部７ａからな
り、該本体部７ａのＴ字の頭部の底面には溝７ｂが形成
されている。この講７ｂが取扱工具に取り付けられた金
具２２の案内板２３に上方から嵌合することにより、固
定金具７が案内板２３に沿って鎖線で示す位置へと矢印
方向に運動するのを許容している。尚、本体部７ａには
吊り具・１及び駆動軸５が貫通する通孔４ａ及び５ａが
穿設されており、固定金具７と共に吊り具４及び駆動軸
５も同一方向に運動可能で、かくしてこの横移動を利用
して特定の燃料棒の位置決めができる。

このようにしてクラッド採取対象の燃料棒に対してクラ
ッド採取装置を位置決めしたら、固定金具７のスライド
機能を利用して、水中吊り具４を操作し、上部クランプ
部２の燃料棒固定アーム１７を燃料棒間に挿入した後、
コンプレッサー９からの加圧空気を空気分配室９及び管
８ａを介してエアシリンダ１４に供給し、同エアシリン
ダ１４のピストン（図示せず）を押し出して、固定用レ
バー１６を作動させ燃料棒をクランプする。その後、同
様に吊り具４を操作して、下部クランプ部３の燃料棒固
定アームを燃料棒間に挿入しクランプする。尚、上部ク
ランプ部２が固定された時点では下部クランプ部３が興
まで挿入されていないので、吊り具４を引っ張り上げる
と、上部クランプ部２を支点として下部クランプ部３が
押されるような状態となり奥まで挿入することができる
。

然る後、コンプレッサー９からの加圧空気をエアシリン
ダ１８（第３図）に供給して、採取ヘッド１に内蔵され
たスクレーバ２０の爪状部材２０ａをクラッド採取燃料
棒ＦＲａに押し当てる。クラッド採取中、エアシリンダ
１８には加圧空気が連続供給されている。同時に、リニ
ヤモータ６により駆動軸５を上下方向に駆動して採取ヘ
ッド１を駆動ガイド２１に沿って上下動させ、爪状部材
２０ａにより付着クラッドを掻き取る。尚、クラッドの
掻き取り長さは、リミットスイッチ（図示せず）を設け
、クラッド採取前にこのリミットスイッチの設定位置を
予め定めておくことにより調整可能である。掻き収られ
たクラッドは、空間部２０ｅ及びチューブ１０を経て使
用済み燃料ピットＰ内の水と共に試料水採取装置１１内
の吸引フラスコ（図示せず）中に採取される。

所定のクラッドが採取できたら、リニヤモータ６と試料
水採取装置１１内の真空ポンプ（図示せず）とを停止す
る。次に、ナイロン製爪状部材２０ａを燃料棒の周面に
押圧するエアシリンダ１８への加圧空気供給を停め、該
エアシリンダ１８からの空気抜きを周知の方法で行い、
燃料棒から爪状部材２０ａを引き離す。また、上部及び
下部クランプ部への空気供給を停止し、燃料棒とクラッ
ド採取装置との固定を解除する。解除確認後、水中吊り
具４を操作して、クラッド採取装置を燃料集合体より切
り離す。

尚、第４図に示したスクレーバは、燃料束α体の周辺に
ある燃料棒を１本ずつ処理するように構成されているが
、複数本の燃料棒を一度に処理したり、燃料集合体内部
の燃料棒を処理可能に改変することもできる。これ等の
改変実施例の場合、燃料棒のクランプの構造自体は上に
述べた実施例のものと同様でよく、クランプを複数にす
ればよい。例えば、第５図は、複数本の燃料棒を一度に
処理するための構造を示しており、スクレーバ２゜のス
クレーバ本体２０ｂは５つの空間部２０ｅを一列に画成
しており、各空間部２０ｅに爪状部材２０ａがエアシリ
ンダ（第５図には図示せず）と作動的に連結された状態
で収納され、各空間部２０ｅに連通ずる吸引口２０ｄは
図示しないヘッダーを介してチューブ１０に（第１図）
に連結されている。従って、エアシリンダ１８に加圧空
気を供給することにより、５つの爪状部材２０ａが同時
に５本の燃料棒に向がって押圧され、クラッドを掻き取
る。

また、第６図に示した改変実施例において、スクレーバ
２０は採取ヘッド１中に組み込まれており、燃料集合体
内内部の燃料棒からクラッドを掻き取りうるように、ス
クレーバ２０の基本的構造は上述のものと実質的に同様
であるが、形状が大幅に異なり、ガイドプレー）２０ｃ
は、幅が例えば２．５ｅｉ＋ｗ以下というように狭く且
つ長さが燃料集合体幅の内層の半分を採取できる例えば
ｌ１０ｍ−というように長い、中空のものである。エア
シリンダ１４は、外周燃料のクラッド採取の場合と異な
り、採取ヘッド１の下側に固定され、該エアシリンダ１
４の作動棒１４ａは爪状部材２０ａに周知のようなジヨ
イント構造で結合されている。この改変実施例により内
部の燃料棒からクラッドを採取する場合、ガイドプレー
ト２０ｃを燃料棒間に挿入後、外周の燃料棒ＰＲを前述
したクランプ（第６図には図示せず）により固定した上
で、エアシリンダ１４に空気のような作動流体を導入す
ると、作動棒１４ａを介して爪状部材２０ａが鎖線で示
すように斜めに倒れて燃料棒ＦＲａに接触し、爪状部材
２０ａによりクラッドを掻き取る。従って、この実施例
では、ガイドプレート２０ｃの角度を任意に変更するこ
とにより燃料棒への接触圧が変更できる。

更に、実機の原子力発電プラントに使用される燃料集合
体には、燃料棒配列が１４Ｘ　１４．１５Ｘ１５．１フ
Ｘ１７というように種々のタイプがあるが、ナイロンか
ら形成するのが好ましい爪状部材を取り替えるだけで、
どのタイプの燃料集合体にも適合することができる。

［発明の効果］ 上に述べた説明から読解されるように、本発明によれば
、固定手段はクラッド採取装置に横方向（第１図の紙面
において左右及び前後方向）の移動機能を与えるので、
クラッド採取対象の燃料棒が選定でき、且つリミット距
離の選定により爪状部材の掻き取り長さを任意に設定で
き、これにより爪状部材と燃料棒との接触面が特定でき
、均一なりラッド採取が可能となる。

また、好適な実施例においては、次に述べるような種々
の作用効果が？）ちれる。

（１）爪状部材が吸引装置に連通した空間部内に収容さ
れているために、採取時のクラッドのｆＩ！敗がない。

（２）スクレーバは３要素から構成されており、簡Ｉｒ
Ｌにオ■立ができると共に、爪状部材の交換も容易に実
施できる。

（３）爪状部材をナイロン材から形成すれば、燃料棒の
健全性を損なうことがない。

（４）複数の爪状部材を有するスクレーバの場合には、
複数本の燃料棒から同時にクラッドを除去することがで
きるので、作業時間が短縮され、クラッド除去作業が非
常に能率的に行なわれる。

（５）また、ガイドプレートを薄く且つ長く形成すると
共に、ガイドプレート内に爪状部材を収容するように構
成すれば、燃料集合体内の任意の燃料棒からクラッドを
採取することが可能である。

（６）水中での燃料棒のクランプにエアシリンダを用い
ることにより、クランプ部の小型化と自動化が可能とな
る。同様に、採取ヘッド内の爪状部材の作動にエアシリ
ンダを用いたことにより、燃料棒に対する爪状部材の押
し出し、引き離しの自動化及び押し出し、引き離し速度
の調整が可能となる。

（７）曲がりのある燃料棒に対しても、爪状部材がガイ
ドプレートにより燃料棒に関して平行に誘導されるため
、クラッドの採取が均一にできる。

（８）爪状部材は、断面三角形状のもので先端が薄く板
ばね状に形成されているので、上昇及び下降時にクラッ
ドを採取でき、また、燃料棒に過大な力を及ぼすことが
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による燃料付着クラッド採取装置の全
体構成を示す概要図、第１Δ図は、第１図において円１
＾で囲まれた領域を第１図の紙面の裏側から見て拡大し
て示す斜視図、第２図は、第１図のクラッド採取装置に
使用されているクランプ部の斜視図、第３図は、第１図
のクラッド採取装置に使用されている採取ヘッドの斜視
図、第４図は、第３図に示した採取ヘッドに内蔵された
スクレーバの詳細斜視図、第５図は、スクレーパの別の
実施例を示す斜視図、第６図は、スクレーバの更に別の
実施例３示す斜視図である。 １　・・・クラッド採取ヘッド ２　・・・クランプ手段（上部クランプ部）３　・クラ
ンプ手段（下部クランプ部）４　・・・吊り具　　　　
　５・・・駆動軸７・・・固定手段（固定金具） １１・・・吸引装置（試料水採取装置）１２・・・燃料
集り体　　　１３・・・燃料集合体吊り具２０・・・ス
クレーパ　　　２０ａ・爪状部材ＺＱｂ・・・スクレー
バ本体　２０ｃ・・・ガイドプレー＋−２０ｅ・・・空
間部　　　　　Ｆｌ’！・・・燃料棒ＦＲａ・・・選択
された燃料棒 Ｐ・・・使用済み燃料ピット 第２図 第３図　　　　　　　第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）、使用済み燃料ピット内において燃料集合体吊り具
   により吊り下げられた燃料集合体を構成する複数の燃料
   棒のうち選択された燃料棒からクラッドを採取する装置
   であって、前記選択された燃料棒の周面に係合しうる爪
   状部材を有すると共に、上下動可能の駆動軸に取着され
   たクラッド採取ヘッドと、前記選択された燃料棒に係合
   可能に吊り具に支持されたクランプ手段と、前記駆動軸
   及び前記吊り具を横方向に移動可能に前記燃料集合体吊
   り具に取着する固定手段とを備える燃料付着クラッド採
   取装置。 ２）、前記クラッド採取ヘッドは、前記爪状部材を含む
   スクレーパから構成されており、該スクレーパは、前記
   爪状部材を収容すべく該爪状部材を左右、下方及び後方
   から囲む空間部を画成するスクレーパ本体と、前記駆動
   軸の上下動時に前記クラッド採取ヘッドが上下動する際
   、前記爪状部材を前記選択された燃料棒に沿って案内す
   べく、前記爪状一部材の上方において前記スクレーパ本
   体に設けられたガイドプレートとを更に備え、前記空間
   部が吸引装置に連通している、特許請求の範囲第１項記
   載の燃料付着クラッド採取装置。