JPH068903B2 - 液体金属冷却高速増殖炉の原子炉容器内燃料中継装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、液体金属冷却高速増殖炉の原子炉容器内に
配設される燃料中継装置に関し、さらに詳しくは、燃料
移送ポットに入れられた炉心構成要素を前記炉容器内中
継位置から炉容器外へ、あるいは炉容器外から炉内中継
位置へと運ぶ燃料中継装置の改良に関するものである。

＜従来の技術＞ 従来から液体金属冷却高速増殖炉においては、使用済燃
料を炉外へ取出したり、新燃料を炉内に装荷するため
に、燃料交換機構と燃料中継装置が使用されている。第
４図は単回転プラグ，オフセツトアーム式の燃料交換機
構１０および燃料中継装置２０を示すものであって、原
子炉容器１の頂部開口は固定プラグ２とこの固定プラグ
に偏心的に嵌合された回転プラグ３とによって遮蔽さ
れ、この回転プラグ３に燃料交換機構１０が搭載されて
いる。燃料交換機構１０の下方にはアーム１１とグリッ
パ１２が取付けられている。一方、燃料中継装置２０
は、固定プラグ２を貫通して炉容器内下方に延びる炉内
シュート２１と、この炉内シュートの内面に沿って設け
られたガイドレール２２と、このガイドレールに摺動自
在に取付けたリンク機構２３を介してガイドレールに係
合せしめた燃料移送ポット２４とからなる。リンク機構
２３はワイヤ，チェーン又は金属テープ等の索引部材
（図示せず）によって炉容器１上方に設けた巻上機構３
０を用いて炉内シュート２１内を昇降可能とされてお
り、かくして燃料移送ポット２４もリンク機構２３とと
もに炉内シュート２１内を昇降可能とされている。第５
Ａ図は炉内シュート２１内を昇降中の燃料移送ポット２
４の状態を示しており、リンク機構２３の作用によって
燃料移送ポット２４は断面Ｃ字状の炉内シュート２１内
に納められている（第４図ａ−ａ線）。しかしながら第
４図および第５Ｂ図からわかるように、燃料移送ポット
２４が下降して炉内シュート２１下方に到達すると、炉
内シュート下端のガイド面２５（第４図）およびリンク
機構２３の作用によって燃料移送ポット２４は炉内シュ
ート内からシュート外部近傍に設定された炉内燃料中継
位置２６へ移動する（第４図ｂ−ｂ線）。第５Ａ図およ
び第５Ｂ図中、番号２２は炉内シュート２１内面に沿っ
て配設されたガイドレールを、番号４は燃料移送ポット
２４内に納められた１本の炉心構成要素をそれぞれ表わ
す。

かような構成を有する燃料交換機構１０および燃料中継
装置２０を用いて燃料集合体をはじめとする炉心構成要
素４（炉心燃料集合体、ブランケット燃料集合体、中性
子遮蔽体等）を炉外へ取出す手順を第４図，第５Ａ図お
よび第５Ｂ図を参照して説明する。先ず、回転プラグ３
および燃料交換機構１０を回転させてグリッパ１２を所
望の位置に移動し、所望の炉心構成要素４を引抜く。次
いで再び回転プラグ３および燃料交換機構１０を回転さ
せてグリッパ１２を炉内中継位置２６の真上に移動させ
たのち、グリッパ１２を下降させて、この位置で待機し
ている燃料移送ポット２４内に炉心構成要素４を納め
る。この炉心構成要素４は次いで燃料移送ポット２４と
ともに炉内シュート２１内を上昇し、炉容器１上方のチ
ェンバ３１および炉外シュート３２を経て炉外へ取出さ
れる。新しい炉心構成要素４を炉内に装荷する手順は上
記の取出し手順と逆の手順で行なえばよい。

なお、第４図からわかるように、炉内シュート２１は炉
上部において原子炉容器半径方向外側へ屈曲させてい
る。これは次の理由による。すなわち、固定プラグ２に
対して回転プラグ３を回転させるためのベアリングスタ
ンド３ａが両者の間に設けられており、このベアリング
スタンド３ａとチェンバ３１とが干渉しないようにする
ためチェンバ３１を回転プラグ３中心から遠ざけて配設
せしめなければならない。一方、原子炉容器内での炉内
シュート２１は、原子炉容器径小型化の観点から、可能
な限り炉心中心に近づけて配設せしめなければならな
い。これらの両条件を満足させるために、炉内シュート
２１は炉上部においては原子炉容器中心軸を含む垂直面
上で原子炉容器半径方向外側へ屈曲させることが必要と
なるのである。

さらにまた、炉内シュート２１の屈曲部２１ａで燃料移
送ポット２４が円滑に通過できるのは、ガイドレール２
２に案内されるリンク機構２３の働きによるが、このリ
ンク機構２３の作動を円滑にするためには、屈曲部２１
ａを通る際にリンク機構２３の作動面（その断面は第５
Ｂ図の鎖線Ｍで表わされる）が原子炉容器中心軸を含む
垂直面と一致することが必要となる。

＜発明が解決しようとする問題点＞ ところで上述したごとき構成の炉内燃料中継装置２０に
あっては、炉内中継位置２６における燃料移送ポット２
４の中心軸と炉内シュート２１の中心軸とは、第６図の
断面図からわかるように、原子炉容器半径方向に沿って
外側に炉内シュート中心軸が、内側に燃料移送ポット中
心軸が位置するように配列されている。

かような配列においては、炉内シュート設置スペースを
原子炉容器半径方向外側に設けることが必要となり、そ
の結果、原子炉容器１の直径の小型化という観点からは
好ましくない。換言すれば、炉内シュート設置スペース
を原子炉容器半径方向外側に設けることが原子炉容器の
直径縮小化，小型化の制約条件の一つとなっている。

そこでこの発明は、上述したごとき問題点を解消し、液
体金属冷却高速増殖炉の炉容器内の燃料中継装置をコン
パクトにし、これにより炉容器の直径縮小化を図ること
を目的としてなされたものである。

＜問題点を解決するための手段＞ 上述の如き従来の問題点を解消し、この発明の目的を達
成するため、この発明によれば、円筒状の原子炉容器の
内部下方に延びる炉内シュートがその下方部に近づくに
つれてこのシュート内面に沿って設けたガイドレールに
ねじりを与えるのである。これによって炉容器内燃料中
継位置における燃料移送ポットの中心軸とシュートの中
心軸とが、従来は原子炉容器の半径方向に沿って配列さ
れていたのに対し、この発明においては原子炉容器の実
質的な円周方向に沿って配列されることになる。

本明細書中で“実質的な円周方向に沿って配列”という
用語は、正確に円周方向に沿って配列されている状態の
みならず、半径方向からはずれて円周方向に近づくよう
に配列されている状態をも意味するものである。

＜作 用＞ リンク機構を介してガイドレールに係合されている燃料
移送ポットは、ガイドレールに案内されて炉内シュート
内を昇降するから、シュート内を下降する際にはその下
方部に近づくにつれてガイドレールのねじりに従って燃
料移送ポットもポット中心軸の廻りにねじられ、燃料中
継位置に到達した時点では、シュート外部に移動した燃
料移送ポットの中心軸とシュートの中心軸とは原子炉容
器の実質的な円周方向に沿って配列される。

従って燃料中継位置において炉内シュート中心軸と燃料
移送ポット中心軸とが原子炉容器の半径方向に沿って配
列された場合に比べて、原子炉容器の直径を縮小するこ
とが可能となる。

＜実施例＞ 以下に図面に示す実施例を参照してこの発明をさらに説
明する。第１図は液体金属冷却高速増殖炉の原子炉容器
内の燃料中継装置を模式的に示したものであって、第４
図の従来技術におけると同じ部材には第４図と同じ参照
番号を付すことによって説明を省略する。

第１図のこの発明の炉内燃料中継装置４０が第４図の従
来の装置と異なる点は、炉内シュート４１がその下方部
に近づくにつれて、このシュート内面に沿って設けられ
ているガイドレール４２にねじりを与える点である。第
１図の番号４２は紙面の垂直方向に２本のガイドレール
が重なっている状態を示しているが、42a，42bはガイド
レールにねじりが与えられて、重なってみえていたガイ
ドレールが手前側と後側に１本づつみえている状態を示
している。

なお、第１図における炉内燃料中継位置４６にあって
は、炉内シュート４１と燃料移送ポット４４との位置の
関係上、リンク機構４３（第２Ｃ図）が図示しにくいた
め図示を省略してあるが、第４図の従来装置と同様に燃
料移送ポット４４はリンク機構４３を介してガイドレー
ル４２と係合している。

第２Ａ図，第２Ｂ図および第２Ｃ図はそれぞれ第１図の
Ａ−Ａ，Ｂ−ＢおよびＣ−Ｃ線に沿う断面図を示し、ガ
イドレール４２のねじりによる炉内シュート４１と燃料
移送ポット４４との位置関係の変化を説明している。す
なわち第１図Ａ−Ａ線の位置にあっては、燃料移送ポッ
ト４４は炉内シュート４１内に納められた状態でガイド
レール４２に沿って案内されており（第２Ａ図）、炉内
シュート４１と移送ポット４４との位置関係は従来の第
５Ａ図と全く同じである。また第１図Ａ−Ａ線の位置よ
り上方の炉内シュート４１の屈曲部41ａを燃料移送ポッ
ト４４が昇降するに際しても、従来の第４図におけると
同様に、リンク機構４３の作動面Ｍと炉内シュート４１
の中心線を含む垂直面とが一致しているため、リンク機
構４３を円滑に作動させることができる。しかしながら
この発明においては、炉内シュート４１の下方部に近づ
くにつれてガイドレール４２にねじりが与えられるた
め、第１図Ｂ−Ｂ線の位置では燃料移送ポット４４もそ
の中心軸の廻りにねじられる（第２Ｂ図）。燃料移送ポ
ット４４がさらに下降して最終的に炉内シュート４１外
部の燃料中継位置４６にリンク機構４３の作用で移動し
た状態すなわちＣ−Ｃ線の位置では、燃料移送ポット４
４はガイドレール４２のねじりに従ってさらにねじられ
る（第２Ｃ図） 第３図は炉内燃料中継位置４６における炉内シュート４
１と燃料移送ポット４４との配列位置を原子炉容器１と
の関係で示しており、従来装置についての第６図に対応
するものである。第３図に示す実施例では、ガイドレー
ル４２のねじりによって、炉内シュート４１中心軸と燃
料移送ポット４４中心軸とを結ぶ線が第６図のものより
θ≒７０゜だけ原子炉容器半径方向からずれ、それだけ
原子炉容器１の円周方向に近づいた配列位置となってい
る。このねじり角度θは、最外周の炉心構成要素から炉
内シュート４１の外面および炉内中継位置における燃料
移送ポット４４の外面までの距離をほぼ同じとする観点
から一般に決められる。ガイドレール４２のねじりをさ
らに大として炉内シュート４１を炉心構成要素にこれ以
上接近させると、燃料交換機構１０のグリッパ１２が炉
内中継位置４６および炉内シュート近傍の炉心構成要素
４に接近する際に、アーム１１が炉内シュート４１と干
渉することになるため望ましくない。

この発明を1000MWeクラスの液体金属冷却高速増殖炉の
原子炉容器内燃料中継装置に利用した場合、炉内燃料中
継位置２６，４６における炉内シュート２１，４１中心
軸と燃料移送ポット２４，４４中心軸との間隔は一般に
300mm程度であるため、原子炉容器直径を従来の第６図
のものに比べて500〜600mm程度縮小することができる。

なお、上述の実施例ではねじり角度θを約７０゜とした
が、原子炉構造との適合性等を考慮して適宜選定するこ
とができる。

また、図示の実施例は単回転プラグ，オフセットアーム
方式の燃料交換機構１０を備えた高速増殖炉を示した
が、二重回転プラグまたは三重回転プラグ等の方式の燃
料交換機構を備えた高速増殖炉についてもこの発明を適
用することができる。これらの場合には燃料交換機構に
オフセットアームは必ずしも必要でなく、直動式燃料交
換機構でもよい。

さらに、図示の実施例においては、燃料移送ポット４４
を両側から２本のガイドレール42a，42bで挟む構造とな
っているが、ガイドレールを１本だけ配設するモノレー
ル型としてもよい。また炉外シュート４１の断面形状
も、Ｃ字状の略円筒状に限定されず、ガイドレールを強
度的に補強する機能を有するものであればいかなる断面
形状としてもよい。

＜発明の効果＞ 以上説明したところからわかるようにこの発明によれ
ば、液体冷却高速増殖炉の原子炉容器の内部下方に延び
る炉内シュート内面に沿って設けたガイドレールにねじ
りを与えるという極めて簡単な構成によって、原子炉容
器内燃料中継位置における炉内シュート中心軸と燃料移
送ポット中心軸とが原子炉容器の実質的な円周方向に沿
って配列されるようにした結果、原子炉容器の半径方向
に沿って配列した場合に比べて原子炉容器の直径を縮小
させることができ、従って建設費の低減を図ることがで
きるものである。

なお以上の説明は原子炉容器内に配設される燃料中継装
置をコンパクトにして炉容器の直径縮小化を図るため
に、この発明を適用した例について述べたものである
が、この発明を炉外燃料貯蔵タンク内の燃料中継装置に
適用すれば炉外燃料貯蔵タンクの直径縮小化を同様に図
ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の炉内燃料中継装置の実施例を示す説
明図、第２Ａ図，第２Ｂ図および第２Ｃ図は第１図のＡ
−Ａ線，Ｂ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線に沿う断面拡大図、第
３図は第１図のIII−III線に沿う断面拡大図、第４図は
従来の炉内燃料中継装置の例を示す説明図、第５Ａ図お
よび第５Ｂ図は第４図のａ−ａ線およびｂ−ｂ線に沿う
断面拡大図、第６図は第４図のIV−IV線に沿う断面拡大
図である。 １…原子炉容器、４…炉心構成要素、１０…燃料交換機
構、４０…燃料中継装置、４１…炉内シュート、４２，
42a，42b…ガイドレール、４３…リンク機構、４４…燃
料移送ポット、４６…炉内燃料中継位置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体金属冷却高速増殖炉の円筒状の原子炉
   容器の外部から内部下方に延びる炉内シュートの内面に
   沿ってガイドレールを設け、該ガイドレールに摺動自在
   に取付けたリンク機構を介して該ガイドレールに係合せ
   しめた燃料移送ポットを該シュート内に昇降自在とし、
   該シュート下方のシュート外部近傍に設けた原子炉容器
   内燃料中継位置において該リンク機構によって該燃料移
   送ポットを該シュートから該中継位置へ又は該中継位置
   から該シュート内へ移動できるようにした燃料中継装置
   において、原子炉容器の内部下方に延びる該炉内シュー
   トがその下方部に近づくにつれて該シュート内面に沿っ
   て設けた該ガイドレールにねじりを与え、これによって
   該中継位置における該燃料移送ポットの中心軸と該シュ
   ートの中心軸とが原子炉容器の実質的な円周方向に沿っ
   て配列されるようにしたことを特徴とする液体金属高速
   増殖炉の原子炉容器内燃料中継装置。