JPS645667B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原子炉の燃料集合体の貯蔵に関し、
特に原子炉の使用済燃料棒を比較的小さな貯蔵域
中に押し詰めて貯蔵することに関するものであ
る。

原子炉を或る期間稼動させた後には、原子炉の
炉心を構成する燃料集合体を再配列し、消費され
た燃料集合体即ち使用済燃料集合体を新しい燃料
集合体と交換しなければならない。使用済燃料集
合体は、炉容器から取出され、一般には原子炉の
敷地内において水プール中に貯蔵される。通常の
燃料集合体は、格子又は制御棒案内管のような燃
料棒以外の構造物を有するため、使用済燃料集合
体は、個々の燃料棒にとつて必要とされるより多
くのスペースを貯蔵プール中において占める。貯
蔵プールの容積は有限であるため、最小の支持構
造物により圧密して密に詰め込まれたアレイ状に
して燃料棒を貯蔵し得るようにし、それにより貯
蔵プールの或る与えられた容積に貯蔵し得る使用
済燃料の量を最大にすることが望ましい。これに
より燃料棒が原子炉の敷地を離れて貯蔵又は再処
理のために搬出されるまでの使用済燃料棒の貯蔵
能力が増大する。

しかし使用済燃料棒は原子炉の稼動中に照射さ
れているため、高度に放射能を帯びており、遠隔
操作によつてのみ取扱い得る。使用済燃料棒はな
お熱を生じているため、冷却材中に浸漬させてお
かなければならない。使用済燃料集合体が放射能
を帯びていることは使用済燃料集合体の輸送だけ
でなく、燃料集合体の取外しも困難にする。

従つて本発明の主な目的は、使用済燃料集合体
から使用済燃料棒を取外し、できるだけ小さい容
積内にそれらの使用済燃料棒を貯蔵できるように
する装置を提供することにある。

従つて、本発明は燃料棒が燃料集合体の内部で
互に直交する第１の方向及び第２の方向に互に隔
だてて支持されてなる燃料集合体から取出された
燃料棒を遠隔操作により圧密する核燃料棒圧密装
置に於て、複数の燃料棒を受け入れて別の形態に
再配列するための列規制装置と、上記列規制装置
に組合わされて上記第１の方向に上記燃料棒の
個々の列を圧密する第１圧密装置と、上記列規制
装置に組合わされて上記第２の方向に上記燃料棒
を圧密する第２圧密装置とを備えたことを特徴と
する核燃料棒圧密装置に在る。

次に添付図面に示した本発明の好ましい実施例
について更に詳述する。

燃料集合体の使用済燃料棒を圧密することが望
ましい場合、燃料集合体を分解して燃料棒を圧密
された形態に再配列することが最初に必要にな
る。本発明は、燃料集合体から燃料棒を取外し、
圧密した形態に燃料棒を遠隔再配列する装置を提
供するものである。

第１図を参照して、使用済燃料圧密装置は、回
動自在なプラツトフオーム２０を有し、プラツト
フオーム２０は図示しない駆動装置の作用の下に
垂直軸線の回じに回動できると共に、流体例えば
水中に完全に浸漬された状態で作動することがで
きる。プラツトフオーム２０は、垂直支持体２２
と、燃料集合体ステーシヨン２４と、圧密ステー
シヨン２６と、キヤニスターステーシヨン２８と
を備えている。燃料集合体２４と、圧密ステーシ
ヨン２６と、キヤニスターステーシヨン２８と
は、垂直支持体２２に回動自在に取付けた支持板
３０に取付けられている。支持板３０は、それが
垂直支持体２２の回りに回動された時に、燃料集
合体ステーシヨン２４と詰めこみステーシヨン２
６とキヤニスターステーシヨン２８とが、垂直支
持体２２上に摺動自在に取付けたグリツパー機構
３２に対し選択的に位置決めされるように配装さ
れている。ノズル取外し機構３４は、燃料集合体
３８から頂部ノズル３６を取外すためにプラツト
フオーム２０の近くに配装されている。燃料集合
体３８は、米国特許第3791466号（特許日、1974
年２月12日）に記載された形式のものとしてもよ
い。

一般に燃料集合体ステーシヨン２４は、頂部ノ
ズル３６及び使用済燃料棒４０をそれから取外す
間使用済燃料集合体３８を保持するためのステー
シヨンを形成する。燃料棒４０は、当該技術にお
いて熟知されるように、核燃料を収納した一般に
円筒状の金属管体である。詰めこみステーシヨン
２６は、燃料集合体支持構造物の残部についての
必要なしに密に充てんされた形態に燃料棒４０を
再配列するためのステーシヨンを形成する。キヤ
ニスターステーシヨン２８は、燃料棒４０が詰め
こみステーシヨン２６により詰めこまれた後に燃
料棒４０を受けいれて保持するためのキヤニスタ
ー４２を位置決めするステーシヨンを形成する。

第１図および第２図を参照して、ノズル取外し
機構３４は、位置決め機構４６上に摺動自在に取
付けられた内部カツター機構４４を備えている。
内部カツター機構４４は、複数の内部カツター５
０を連結した駆動機構４８を備えていてもよい。
位置決め機構４６は、燃料集合体ステーシヨン２
４の燃料集合体３８の上方に内部カツター機構４
４を位置決めするために用いられる。典型的な燃
料集合体３８は、複数の制御棒案内管５２に取付
けた頂部ノズル３６を備えているため、制御棒案
内管５２の上部を切断し、頂部ノズル３６を取外
し、使用済燃料棒４０の上端を露呈させることが
必要になる。内部カツター機構４４を位置決め機
構４６により頂部ノズル３６まで下行させた時に
内部カツター５０を各々の制御棒案内管５２中に
すべりこませる。この位置になつた時に駆動機構
４８を作動させ、それにより各々の内部カツター
５０を各々の制御棒案内管５２内にて回動させ、
制御棒案内管の残部から各々の制御棒案内管５２
の頂部を切断する。位置決め機構４６は次に頂部
ノズル３６から内部カツター機構４４を取外す。

第３図を参照すると、グリツパー機構３２は第
１金属板５６と、第２金属板５８と、その間に配
された可撓部材６０とを備えている。第１金属板
５６はロツド６２に連結され、ロツド６２は第２
金属板５８及び可撓部材６０を経て配され、液圧
シリンダー６４に連結されている。第１金属板５
６と第２金属板５８と可撓部材６０とは、燃料棒
４０を挿入するための通孔を有し、液圧シリンダ
ー６４を作動させた時に第１金属板５６と第２金
属板５８とが互に近接され、ゴム板としてよい可
撓部材６０を圧縮し、燃料棒４０と接触させるよ
うになつている。このように燃料棒４０は燃料集
合体３８から取外すために強固に把持することが
できる。

第４図を参照すると、頂部ノズル３６が燃料集
合体３８から取外された時、内部カツター機構４
４は、燃料集合体ステーシヨン２４から離れるよ
うに動かされ、グリツパー機構３２は垂直支持体
２２に沿つて下行し、燃料集合体３８の露呈され
た燃料棒４０と接触される。グリツパー機構３２
は次に各々の燃料棒４０を上述したように把持す
る。グリツパー機構３２が各々の燃料棒４０を把
持するとグリツパー機構３２は垂直支持体２２に
沿い上行する。燃料集合体３８は下端において燃
料集合体ステーシヨン２４にロツクされているた
め、グリツパー機構３２による燃料棒４０の引上
げにより燃料棒４０が燃料集合体３８の残り部分
から取外される。また櫛状の指片を有してもよい
ケージ６６は、燃料棒４４を相互に対し整列状態
に保つためにグリツパー機構３２に連結されてい
る。そのため燃料集合体３８の残り部分から燃料
棒４０を取外すことができる。

第４図乃至第６図を参照すると、グリツパー機
構３２が最も上方の位置にある時にプラツトフオ
ーム２０を回動させ、圧密ステーシヨン２６を、
グリツパー機構３２及び燃料棒４０の下方に位置
決めすることができる。次にグリツパー機構３２
を垂直支持体２２に沿い下行させ、圧密ステーシ
ヨン２６の圧密機構７０中に燃料棒４０を挿入す
る。圧密機構７０は燃料棒４０が圧密機構７０中
に下行される際に燃料棒４０を垂直方向及び水平
方向に圧密させ、それにより燃料棒４０を圧密さ
せる。グリツパー機構３２は最も下方の位置に到
達した時に燃料棒４０を解放するので、燃料棒４
０は完全に圧密機構７０中に収納される。次にグ
リツパー機構３２は図示しない慣用型のグリツパ
ーにより圧密機構７０を把持する。グリツパー機
構３２は、圧密機構７０を保持している間に、圧
密機構７０がその内部の燃料棒４０と共に上行し
圧密ステーシヨン２６を離れるまで、垂直支持体
２２に沿いグリツパー機構３２を再び上行させ
る。圧密機構７０が上行し圧密ステーシヨン２６
を離れたら、圧密機構７０の下方にキヤニスター
ステーシヨン２８が位置されるまで、プラツトフ
オーム２０を再び回動させる。圧密機構７０がキ
ヤニスターステーシヨン２８の上方にある時に、
グリツパー機構３２を下行させ、キヤニスタース
テーシヨン２８のキヤニスター７２上に圧密機構
７０を位置決めする。圧密機構７０がキヤニスタ
ー７２上に位置決めされたら、圧密機構７０の底
部端を遠隔開放し、それにより圧密された状態で
キヤニスター７２中に燃料棒４０を収納する。
各々のキヤニスター７２に仕切壁を設けて、１組
以上の詰めこまれた燃料棒４０が収容され得るよ
うにしてもよい。燃料棒４０をキヤニスター７２
中に収納されたら、圧密機構７０をリフトし、プ
ラツトフオーム２０を逆方向に回動させることに
より、圧密機構７０を圧密ステーシヨン２６に返
却することができる。

圧密機構７０が圧密ステーシヨン２６に返却さ
れ、燃料集合体３８の残部が燃料集合体ステーシ
ヨン２４から取外されると、使用済燃料の圧密装
置は、燃料集合体ステーシヨン２４に別の使用済
燃料集合体を受けいれ得る状態になる。このよう
に圧密装置は、燃料棒を水中に保持しながら複数
組の燃料棒４０を比較的小さい形態状に詰めこん
でそれらを単一のキヤニスター中に格納するため
に用いられる。特別のキヤニスター７２をこのよ
うに満たした後、更に貯蔵するために使用済燃料
貯蔵プールまで遠隔操作で移動させることができ
る。

第７図乃至第９図を参照すると、圧密機構７０
は、列規制部８０と、水平圧密部８２と、垂直圧
密部８４とを備えている。列規制部８０は、中空
の案内管８８のアレイを支持するための、アルミ
ニウムなどの材料から製造された第１のフレーム
８６を備えている。案内管８８は、燃料棒４０を
挿入するための、長さが約２ｍで内径が約1.3cm
のステンレス鋼の管状としてよい。案内管８８
は、燃料集合体においての燃料棒４０と同じ配列
に適合するように、第１フレーム８６中に配列さ
れ、グリツパー機構３２により燃料棒４０が圧密
機構７０中に挿入された時に各々の燃料棒４０が
別の案内管８８中にすべりこむようになつてい
る。制御棒の位置のように燃料棒をもたない燃料
集合体の位置に対応する位置において複数のプラ
グ９０が案内管８８のほかに案内管８８の間に配
設されている。プラグ９０は、案内管８８の整列
を保ち、更に燃料集合体中においての燃料棒４０
の形状に対応する形状を保つために用いられる。

列規制部８０は、案内管８８の他端を支持する
ためのアルミニウム製の第２のフレーム９２も備
えている。しかし案内管８８は、第１フレーム８
６中においての形態と同じ形態においては第２フ
レーム９２中に配列されていない。いくつかの案
内管８８は第９図に示すようにに圧密された案内
管８８のアレイを形成するようにわずかに湾曲し
ている。第８図と第９図の比較によつて明らかに
なるように、案内管８８は第１フレーム８６から
第２フレーム９２に延長しているが、若干の案内
管８８の先端は、フレーム８６，９２においてそ
れぞれ異なつた形状に配列されている。案内管８
８のこの配列により、一の燃料集合体における燃
料棒と同じ形状の１組の燃料棒４０を案内管８８
の一端に挿入し、案内管８８に通過させ、より均
密に充てんされたアレイにおいて案内管８８から
引出す装置が形成される。ここで、第２フレーム
９２中の形状によりプラグ９０が除かれるだけで
なく、第１フレーム８６の形状がほぼ四角形のア
レイから実質的に正方形の形状に変換される。も
ちろん第２フレーム９２について選択された特別
のアレイは、燃料棒４０の最終貯蔵のために選定
された形状に第一義的に依存する。各々の燃料棒
４０の長さは各々の案内管８８の長さを超過して
いるので、いくつかの燃料棒４０は、案内管８８
を通過する間に少し曲げられることがある。しか
しそうしたわずかな曲げは、典型的な燃料棒４０
の撓曲能力の範囲内にある。また燃料棒４０は、
各々の燃料棒４０の重量のため単に重力により案
内管８８を通過することができ、又は燃料棒４０
に損傷を与えないように案内管８８を通り押しこ
むことができる。

第７図、第１０図および第１１図を参照する
と、水平固化部８２は、第１ハウジング９４を有
し、第１ハウジング９４には、複数のステンレス
鋼製の水平板９６が取付けてあり、水平板９６
は、燃料棒４０が列規制部８０を出る時に燃料棒
４０を収容するための複数の水平スペース９８を
画定する。複数のスペーサー１００は、第１ハウ
ジング９４に取付けてあり、各々のスペース９８
中において最も外側の燃料棒４０と接触するよう
にスペース９８中において水平板９６の間に配さ
れている。１つおきのスペース９８中のスペース
１００は、各々のスペース９８中の燃料棒４０の
形状に基づいて最も外側の燃料棒４０と接触する
ように、異なる長さを備えている。列規制部８０
の案内管８８の先端は、対応するスペース９８中
に燃料棒４０を挿入するために水平圧密部８２の
第１端１０２において水平板９６の間のスペース
９８中に配される。第１ハウジング９４は第２端
１０４においてよりも第１端１０２において大き
な幅をもつように配装されているため、燃料棒４
０がそれを通る際に、最も外側の燃料棒４０は、
スペーサー１００と接触することにより内方に移
動し、燃料棒４０の各水平列はそれにより水平方
向に均密に充てんされる。その間燃料棒４０の各
水平列の間の垂直間隔は水平板９６により保持さ
れる。このように水平圧密部８２は、列規制部８
０を出る燃料棒を水平方向に圧密する圧密装置を
形成する。

第７図及び第１２乃至１４図を参照すると、垂
直圧密部８４は第２ハウジング１０６を有し、第
２ハウジング１０６は第１ハウジング９４に取付
けてあり、第１ハウジング９４から第２ハウジン
グ１０６中に延長する水平板９６を支持するよう
になつている。第１２図に示すように、水平板９
６は異なる長さをもち、上方の水平板９６は下方
の水平板９６よりも短く、中間の水平板９６は上
方と下方の水平板９６の中間の長さを有する。こ
の配列において次々の水平板９６は上方から下方
にかけて長さが減少している。更に複数のころ１
０８は、水平板９６の先端に対応する異なる高さ
において第２ハウジング１０６に取付けてあり、
１列の燃料棒４０が１つの水平板９６の先端を通
過する時に、燃料棒４０はころ１０８と接触し、
燃料棒４０の水平整列を保つと共に、燃料棒４０
を少し下方に曲げ、次の列の燃料棒４０と接触さ
せる。ころ１０８には、燃料棒４０を収納して燃
料棒４０の水平整列を保つための溝１１０が形成
されている。

第１２図を参照すると、燃料棒４０が垂直圧密
部８４を通る際に、最も上方の列の燃料棒４０は
最初に水平板９６を離れ、燃料棒４０を下方に曲
げる傾向をもつたところ１０８と接触する。燃料
棒４０が垂直圧密部８４を通る際に、各々の連続
する燃料棒４０の水平列が水平棒９６を離れて、
隣接する列の燃料棒４０と接触し、最も上方の列
の燃料棒はころ１０８と接触する。次々のころ１
０８が第２ハウジング１０６及び燃料棒４０に関
して順に下方の垂直位置にあるため、ころ１０８
は燃料棒４０が第１４図に示す形態において垂直
圧密部８４を出るまで燃料棒４０を垂直方向に圧
密する。このように垂直圧密部８４は、燃料棒４
０が水平圧密部８２を出る際に燃料棒４０を垂直
に圧密する装置を形成する。そのため燃料棒４０
は、最初の燃料集合体の形態における容積の約半
分の容積を占有する水平方向及び垂直方向に密接
された詰め込み形態において圧密機構４０から出
る。燃料棒４０はこの形態において上述したよう
にキヤニスター７２に収納される。

なお圧密機構は、燃料棒をそれに導入するため
の他の種々の装置と共に使用することができる。
一例として、燃料棒４０を圧密機構７０にすべり
こませるための水平に配された機構も同様に有効
である。

このように、本発明は、使用済核燃料を貯蔵の
ため遠隔操作により圧密できる装置を提供するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は使用済燃料の圧密装置の斜視図、第２
図は内部カツター機構の斜視図、第３図はグリツ
パー機構の斜視図、第４図、第５図および第６図
は使用済燃料の圧密装置の斜視図、第７図は圧密
装置の部分的な立面図、第８図は第７図の―
線に沿つた断面図、第９図は第７図の―線に
沿つた断面図、第１０図は第７図のＸ―Ｘ線に沿
つた断面図、第１１図は第１０図のXI―XI線に沿
つた側面図、第１２図は第７図のXII―XII線に沿つ
た断面図、第１３図は第７図の―線に沿
つた端面図、第１４図は第７図の―線に
沿つた断面図である。 符号の説明、３８……燃料集合体、４０……燃
料棒、８０……列規制部（列規制装置）、８２…
…水平圧密部（圧密装置）、８４……垂直圧密部
（圧密装置）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料棒が燃料集合体の内部で互に直交する第
   １の方向及び第２の方向に互に隔だてて支持され
   てなる燃料集合体から取出された燃料棒を遠隔操
   作により圧密する核燃料棒圧密装置に於て、複数
   の燃料棒を受け入れて別の形態に再配列するため
   の列規制装置と、上記列規制装置に組合わされて
   上記第１の方向に上記燃料棒の個々の列を圧密す
   る第１圧密装置と、上記列規制装置に組合わされ
   て上記第２の方向に上記燃料棒を圧密する第２圧
   密装置とを備えたことを特徴とする核燃料棒圧密
   装置。 ２ 上記第１圧密装置が、上記燃料棒が上記列規
   制装置から出るときに上記燃料棒の個々の列を圧
   密するように上記列規制装置に連結されてなる特
   許請求の範囲第１項記載の核燃料棒圧密装置。 ３ 上記第２圧密装置が、水平方向に圧密された
   燃料棒の個々の列を受け入れて上記第１の方向に
   既に圧密されている複数の燃料棒を第２の方向に
   圧密するように、上記第１圧密装置に近接して配
   置されてなる特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の核燃料棒圧密装置。 ４ 上記列規制装置が第１フレームと、第２フレ
   ームと、複数の案内管とを備え、上記案内管が、
   上記第１フレームにより支持された第１端及び上
   記第２フレームにより支持された第２端を有し、
   上記第１端は、燃料集合体における燃料棒の配列
   と同様の配列において上記燃料棒が挿入されるよ
   うな形状に配置され、上記第２端は圧密された形
   状に配置されてなる特許請求の範囲第１項乃至第
   ３項のいずれか記載の核燃料棒圧密装置。 ５ 少くとも１つの上記案内管が上記第１フレー
   ムと第２フレームとの間で曲げられてなる特許請
   求の範囲第４項記載の核燃料棒圧密装置。 ６ 上記第１圧密装置が第１ハウジングと、上記
   第１ハウジング内に設けられた複数の第１板とを
   有し、上記第１板は上記燃料棒の複数の列を受け
   いれるための複数の第１のスペースを形成し、上
   記第１ハウジング及び上記第１板は収れん形状に
   配置されて燃料棒が上記第１のスペースを通つて
   移動する際に燃料棒の上記列が圧密されるように
   してなる特許請求の範囲第１項乃至第５項のいず
   れか記載の核燃料棒圧密装置。 ７ 上記第２圧密装置が第２ハウジングと、複数
   のころとを備え、複数の第２板が上記第２ハウジ
   ング内に設けられ、各々の上記第２板は異なる長
   さをもち、間に燃料棒の列を収容するための複数
   の第２のスペースを形成し、上記ころは上記第２
   板の先端の近傍において上記第２ハウジング内に
   設けられ、上記第２板のうちの１つの第２板の先
   端を越えて上記燃料棒が出るときに上記燃料棒の
   列と接触して上記燃料棒の列を隣接する列と接触
   するように曲げることにより、燃料棒の列を圧密
   するようにしてなる特許請求の範囲第６項記載の
   核燃料棒圧密装置。 ８ 垂直支持構造物の上にプラツトフオームが、
   上記垂直支持構造物の軸線の回りに回動可能に支
   持され、燃料集合体ステーシヨンが燃料集合体を
   支持するために上記プラツトフオームに取付けて
   あり、上記両圧密装置は上記燃料集合体ステーシ
   ヨンに近接して上記プラツトフオーム上に支持さ
   れ、グリツパー機構が上記垂直支持構造物上に可
   動に支持されて、燃料集合体及び燃料棒を把持し
   て上記燃料棒を上記燃料集合体から取出して上記
   圧密装置中に挿入し燃料棒を圧密できるようにさ
   れてなる特許請求の範囲第１項乃至第７項のいず
   れか記載の核燃料棒圧密装置。 ９ キヤニスター機構が上記圧密装置に近接して
   上記プラツトフオームに取付けられて燃料棒を圧
   密アレイ状態に保持するようにしてなる特許請求
   の範囲第８項記載の核燃料棒圧密装置。