JPS6312557B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原子炉において燃料集合体の取扱い
を遠隔操作で行なう直動式の燃料交換装置に係
り、特に把持した燃料集合体の識別が可能な燃料
交換装置に関する。

第１図は液体金属を冷却材として用いる従来の
高速増殖炉を示すもので、以下これについて説明
する。

図において１は炉容器であり、この炉容器１の
上端開口部は、固定プラグ２、大回転プラグ３お
よびこの大回転プラグ３に偏心して設けた小回転
プラグ４によつて閉止されている。また炉容器１
内には、炉内構造物５に支持された炉心６が位置
しており、炉内は冷却材として液体金属７で満た
されている。この液体金属７は、炉容器１下部の
冷却材入口８から炉容器１内に導びかれ、炉心６
を通つて炉容器１上部の冷却材出口９から炉容器
１外に排出され、再び冷却材入口８から炉容器１
内に導びかれて循環している。また炉容器１の上
部には、炉心６の燃料集合体の交換を行なう燃料
交換装置１０が前記小回転プラグ４を貫通して炉
心６の直上位置まで延設されている。

この燃料交換装置１０は、第１図に示すように
炉内と外部とを遮断するためのドアバルブ１１、
ドアバルブ１１の下方に連続し摺動による焼ばみ
を防止するためのガイドスリーブ１２を介して小
回転プラグ４を貫通するグリツパ案内管１３、ド
アバルブ１１の上方に連続し外部との遮蔽を行な
うケーシング１４内に位置し燃料集合体を把持す
るグリツパ１５を操作する駆動部１６およびこの
駆動部１６から下方へ伸びるグリツパ支持筒１７
等から構成され、前記グリツパ１５はグリツパ支
持筒１７の下端部に取付けられている。

このグリツパ１５には、第２図に示すようにグ
リツパ支持筒１７内にピン１８を介して枢着され
たフインガ１９、上下動してこのフインガ１９の
開閉を行なうアクチユエータ２０およびアクチユ
エータ２０を上下に駆動するアクチユエータ駆動
軸２１から構成されフインガ１９の下端部には外
方に突出する爪２２が突設されている。そしてフ
インガ１９を開いて爪２２を燃料集合体２３が上
端のハンドリングヘツド２４に係止することによ
りグリツパ１５と燃料集合体２３とが連結される
ようになつている。

従来の燃料交換装置は以上の構成を有するが、
前記するようにその構造が複雑であり、また燃料
集合体との係合にフインガの爪を用いるため強度
上問題があり、必然的に機構が大型となるという
欠点がある。また燃料集合体を回転させたり炉心
へ押込む際にフインガの爪がハンドリングヘツド
に固定されていないため作業が困難である。さら
に高速炉においては冷却材として不透明な液体金
属を用いているため、グリツパで把持した燃料集
合体を直視できず、したがつて把持した燃料集合
体が正しいものであるか否かを確認する必要があ
るが、従来のものでは冷却材中においてこれを確
認することができない。

本発明はかかる従来の問題点を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、把持
した燃料集合体の回転および押込み作業が容易で
あり、また把持した燃料集合体が正しいものであ
るか否かを冷却材中において識別確認することが
できる燃料交換装置を提供するにある。

以下本発明を第３図ないし第１４図に示す一実
施例に基づいて説明する。

第３図において１は炉容器であり、この炉容器
１の上端開口部は、固定プラグ２、大回転プラグ
３およびこの大回転プラグ３に偏心して設けた小
回転プラグ４によつて閉止されている。また炉容
器１内には、炉内構造物５に支持された炉心６が
位置しており、炉内は冷却材としての液体金属７
で満たされている。この液体金属７は、炉容器１
下部の冷却材入口８から炉容器１内に導びかれ、
炉心６を通つて炉容器１上部の冷却材出口９から
炉容器１外に排出され、再び冷却材入口８から炉
容器１内に導びかれて循環している。また炉容器
１の上部には、炉心６の燃料集合体の交換を行な
う燃料交換装置３０が前記小回転プラグ４を貫通
した炉心６の直上位置まで延設されている。

この燃料交換装置３０は、第３図に示すように
炉内と外部とを遮断するためのドアバルブ１１、
ドアバルブ１１の下方に連続し摺動による焼ばみ
を防止するためのガイドスリーブ１２を介して小
回転プラグ４を貫通するグリツパ案内管１３、ド
アバルブ１１の上方に連続し外部との遮蔽を行な
うケーシング１４、ケーシング１４内に位置し燃
料集合体把持用のグリツパ２５を操作する駆動部
２６およびこの駆動部２６から下方に伸びる中空
軸２７等から構成され、前記グリツパ２５は中空
軸２７の下端位置に配されている。

グリツパ２５は、第４図ないし第７図に示すよ
うに中空軸２７の下端に固定された上側グリツパ
２８と、中空軸２７内に遊嵌され下端が上側グリ
ツパ２８から下方に突出する中心軸２９の下端に
固定された下側グリツパ３１とから構成されてい
る。

上側グリツパ２８は、第４図および第５図に示
すように周方向に等間隔で水平に突出する３本の
腕２８ａで構成され、各腕２８ａの先端上面側に
は、腕２８ａの幅方向に山形をなす上向きの爪３
２がそれぞれ突設されている。また下側グリツパ
３１は、第４図および第７図に示すように前記腕
２８ａに対応して水平に突出する３本の腕３１ａ
で構成され、各腕３１ａの先端下面側には、腕３
１ａの幅方向に山形をなす下向きの爪３３がそれ
ぞれ突設されている。

また、グリツパ２５の駆動部２６は、第８図に
示すように中空軸２７および中心軸２９の上端部
を包囲する筐体３４、筐体３４に内蔵され各軸２
７，２９を回転駆動する駆動モータ３５，３６、
各軸２７，２９の上下動をロツクするロツク装置
３７，３８、各軸２７，２９の周面に設けられた
マーカ３９，４０、各マーカ３９，４０の上下方
向位置を検出する検知装置４１，４２，４３，４
４，４５等から構成され、筐体３４はワイヤ４６
の巻取り・巻戻しにより上下動するようになつて
いる。

中空軸２７および中心軸２９の筐体３４内位置
には、歯車４７，４８および縮経部４９，５０が
それぞれ設けられており、各歯車４７，４８は歯
車機構５１，５２を介して各駆動モータ３５，３
６に連動され、また各縮径部４９，５０は前記各
ロツク装置３７，３８がそれぞれ係合するように
なつている。

なお第８図において５３，５４は中心軸２９に
周設されたばねであり、このばね５３，５４によ
り前記両グリツパ２８，３１の上下間隔が適当に
保たれるようになつている。

一方、前記燃料交換装置３０で取扱われる燃料
集合体６３には、第９図に示すようにその上端部
にハンドリングヘツド６４が設けられている。

このハンドリングヘツド６４は、第９図ないし
第１１図に示すように上部ドーナツ状円板６５、
薄肉円筒６６および下部厚肉円筒６７から中空円
筒の内周面にリング状の溝を設けた形状に構成さ
れている。上部ドーナツ状円板６５には、第９図
ないし第１２図に示すように前記各グリツパ２
８，３１の腕２８ａ，３１ａが通過可能な切欠き
68腕２８ａ，３１ａに対応して３簡所に設けら
れ、またこの円板６５の下面側には、第９図およ
び第１２図に示すように上側グリツパ２８の爪３
２が係止される溝６９およびストツパ７０がそれ
ぞれ設けられている。また下部厚肉円筒６７の上
面側には、第９図および第１３図に示すように前
記切欠き６８の直下位置ストツパ３１の爪３３が
係止される溝７１が、また隣接する溝７１間位置
に燃料集合体６３の識別を行なうための信号用溝
７２がそれぞれ設けられている。この信号用溝７
２の位置あるいは固数は各燃料集合体６３によつ
て相互に異なつており、これにより各燃料集合体
６３を識別することができるようになつている。

次に、本実施例による燃料交換装置３０の作用
について説明する。

ストツパ２５で燃料集合体６３を把持するに
は、まず上側グリツパ２８の腕２８ａと下端グリ
ツパ３１の腕３１ａとを上下方向に重ねた状態と
し、その後筐体３４をワイヤ４６を巻戻してハン
ドリングヘツド６４上に降下させる。そしてグリ
ツパ３１を切欠き６８を介してハンドリングヘツ
ド６４内に挿入する。

次いで、下側グリツパ３１の爪３３を下部厚肉
円筒６７の溝７１に係止し、中心軸２９をロツク
装置３８によりロツクして下側グリツパ３１の上
下動を阻止する。

次いで、駆動モータ３５を起動して中空軸２７
を回動させ、上側グリツパ２８の腕２８ａ先端の
爪３２を上部ドーナツ状円板６５の溝６９に嵌合
させる。その後ロツク装置３７によりロツクして
上側グリツパ２８の上下動を阻止する。これによ
り、グリツパ２５はハンドリングヘツド６４内に
位置固定され、抜け出しが確実に防止される。ま
た、爪３３と溝７１とが密着しているため、燃料
集合体６３の押込みに際しても押込み力を確実に
燃料集合体６３に伝えることが可能となる。

燃料集合体６３を回転させる場合には、中空軸
２７と中心軸２９とを駆動モータ３５，３６によ
り同期回転させる。これにより、燃料集合体６３
は所要方向に回転することになる。

第１４図は第９図を矢印方向から見た展開図で
あり、ハンドリングヘツド６４内での各操作時に
おける爪３２，３３の挙動を示している。以下こ
れについて説明する。

まずグリツパ２５により燃料集合体６３を把持
する場合には、グリツパ２５をハンドリングヘツ
ド６４内に挿入した時点では爪３２，３３の先端
は破線Ａ，Ｃの位置にある。すなわち第８図にお
いてマーカ３９，４０が検知装置４１，４５の位
置にある。

次に、上側グリツパ２８を回動すると、爪３２
の先端は破線Ｂの位置まで下がる。マーカ３９の
位置が検知装置４２の位置まで下がることにな
る。回転が終了し、爪３２が溝６９に嵌合される
と、爪３２先端の位置は再び破線Ａの位置に戻
り、マーカ３９も検知装置４１の位置に戻る。

しかして、グリツパ２５がハンドリングヘツド
６４に完全に結合されたことは、中心軸２９のマ
ーカ４０が検知装置４５の位置にあり、かつ中空
軸２７のマーカ３９が検知装置４１の位置にある
ことを検知することにより確認することができ
る。

なお、グリツパ２５と燃料集合体６３を分離す
るには、前記する逆の手順で行なえばよい。

次に、把持した燃料集合体６３を識別る場合に
は、まずグリツパ２５が燃料集合体６３を把持し
た状態で中心軸２９のロツク装置３８による上下
動ロツクを解除する。

次いで、中心軸２９を回動させ、爪３３を下部
厚肉円筒６７の溝７１から回転方向に隣接する溝
７１まで移動させる。この間爪３３は信号用溝７
２に落ち込みながら回転することになる。

第１４図に示すように爪３３が溝７１に嵌合さ
れているときは爪３３の先端は破線Ｃの位置にあ
り、爪３３の回転に伴ないその先端の位置は、破
線Ｅと破線Ｄとの間を交互に変化する。ところ
で、破線Ｃ，Ｄ，Ｅの位置は、中心軸２９のマー
カ４０を検知装置４３，４４，４５で検出するこ
とにより確認できるので、爪３３が隣接する相互
の溝７１間を回動する間に通過する信号用溝７２
の数および位置は、検知装置４４，４５からの信
号の数と中心軸２９の回転角度とを同時に検知す
ることにより確認できる。したがつて、燃料集合
体６３毎に信号用溝７２の数と角度とを変化させ
ておけば、これを前記方法で検出することによつ
て各燃料集合体６３の識別を行なうことができ
る。

なお、前記実施例においては各グリツパ２８，
３１の腕２８ａ，３１ａを３本とし、爪３２，３
３を山形としたものについて説明したが、腕２８
ａ，３１ａの数は３本に限らず２本あるいは４本
以上でもよく、また爪３２，３３を円弧状に形成
してもよい。

以上本発明を好適な実施例に基づいて説明した
が、本発明によれば、グリツパにフインガを用い
ないので、構造が簡単で機械的強度を増大させる
ことができる。このため、装置の小型化が可能と
なる。

またグリツパはハンドリングヘツド内に確実に
位置固定されるので、連結が強固でありグリツパ
と燃料集合体とが作業中に分離してしまうおそれ
が全くない。また燃料集合体の押込み時に充分な
押込み力を燃料集合体に与えることができるとと
もに、グリツパと燃料集合体とが一体となるので
燃料集合体の押込時に燃料集合体を容易に回転さ
せることができる。

また、上下のグリツパの相対的上下位置変動を
検出することができるので、グリツパと燃料集合
体との結合の確認およびグリツパにより把持した
燃料集合体が正しいものか否かの確認が冷却材中
において可能となる。この結果、誤つた燃料集合
体を取扱うおそれがなく、燃料交換の安全性およ
び信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す断面図、第２図は第１図
の要部拡大図、第３図は本発明の一実施例を示す
断面図、第４図は第３図の要部拡大斜視図、第５
図は第４図を上方から見た断面図、第６図は第５
図の―線断面図、第７図は第６図の底面図、
第８図は第３図の要部拡大断面図、第９図は本発
明に係る燃料集合体の上端部分を断面で示す斜視
図、第１０図は第９図の平面図、第１１図は第１
０図の断面図、第１２図は第１１図のXII―XII線断
面図、第１３図は第１１図の―線断面
図、第１４図は各操作時におけるグリツパのハン
ドリングヘツド内での挙動を示す第９図を矢印方
向から見た展開断面図である。 ２５…グリツパ、２７…中空軸、２８…上側グ
リツパ、２８ａ，３１ａ…腕、２９…中心軸、３
０…燃料交換装置、３１…下側グリツパ、３２，
３３…爪、３５，３６…駆動モータ、３７，３８
…ロツク装置、３９，４０…マーカ、４１，４
２，４３，４４，４５…検知装置、４７，４８…
歯車、５１，５２…歯車機構、６３…燃料集合
体、６４…ハンドリングヘツド、６５…上部ドー
ナツ状円板、６６…薄肉円筒、６７…下部厚肉円
筒、６８…切欠き、６９，７１…溝、７０…スト
ツパ、７２…信号用溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中空軸の下端に設けられ周方向に等間隔で複
   数の腕が水平に突出する上側グリツパと、中空軸
   内に遊嵌され下端が上側グリツパから下方に突出
   する中心軸の下端に設けられ上側グリツパに対応
   して複数の腕が水平に突出する下側グリツパと、
   上側グリツパの各腕先端の上面側に上向きに突設
   された爪と、下側グリツパの各腕先端の下面側に
   下向きに突設された爪と、前記各軸を軸廻りにそ
   れぞれ回転駆動する駆動装置と、両グリツパの相
   対的上下位置変動をそれぞれ検出する検知装置と
   を備え、前記両グリツパを回転方向に位置合わせ
   して燃料集合体上端のハンドリングヘツドにその
   切欠き部から挿入し、下側グリツパの爪をハンド
   リングヘツド下面の前記切欠き部直下の固定用溝
   に係止するとともに、上側グリツパをハンドリン
   グヘツド上面のストツパ用溝位置まで回動させて
   両グリツパのハンドリングヘツドからの抜止めを
   行ない、かつ上側グリツパの爪のストツパ用溝へ
   の係止に伴なう上側グリツパの上下位置変動を前
   記検知装置で検出して抜止め状態を確認し、さら
   に上側グリツパの爪をストツパ用溝に係止した状
   態で下側グリツパを回動させ、その爪がハンドリ
   ングヘツド下面に設けた燃料集合体識別用溝を通
   過することに伴なう下側グリツパの上下位置変動
   を前記検知装置で検出して燃料集合体の識別を行
   なうことを特徴とする燃料交換装置。 ２ 両グリツパの腕を３本とするとともに各腕の
   爪を山形状に形成し、かつハンドリングヘツドの
   各溝を爪の形状に対応するＶ形としたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の燃料交換装
   置。