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発明の名称 燃料掴み装置及び燃料取替機
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−10532(P2007−10532A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−193297(P2005−193297)
出願日 平成17年7月1日(2005.7.1)
代理人 【識別番号】100100310
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 学
発明者 長野 真士 / 岩間 国彦 / 東石 良治 / 米谷 豊 / 大森 信哉
要約 課題

原子力発電所に設置した燃料取替機の高速化を図る。

解決手段
特許請求の範囲
【請求項1】
複数の管状部材が互いに伸縮動自在に組み合わされた伸縮管と、前記伸縮管の下端に設けられている原子炉用の燃料集合体を掴む燃料掴み具と、
前記管状部材に回転自在に設置した回転体と、
ある前記管状部材の内側で隣接する第1の前記管状部材と、同じく外側で隣接する第2の前記管状部材との両管状部材との間に、前記ある管状部材に設置された前記回転体を経由して掛け渡した可撓性を有する第1の引張部材と、
伸縮動作する前記管状部材の内の何れかに掛け渡された可撓性を有する第2の引張部材と、
前記第2の引張部材を巻き取る駆動装置と、
を備えた燃料掴み装置。
【請求項2】
請求項1において、前記第1と第2の各前記管状部材に前記回転体が上下方向に移動できるスリットを備えている燃料掴み装置。
【請求項3】
請求項1又は請求項2において、前記第2の引張部材が複数備えられている燃料掴み装置。
【請求項4】
原子力発電所の原子炉ウェルプールと使用済み燃料貯蔵プールとに沿って走行する走行台車と、
前記走行台車上を前記各プールを横切るように走行する横行台車と、
前記横行台車に請求項1から請求項3までの何れかの燃料掴み装置を備えている燃料取替機。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、原子力プラント設備に係わり、特に原子炉内の燃料及びブレードガイドを掴んで取り扱うための燃料掴み装置及び掴んだ燃料及びブレードガイドを移送する燃料取替機に関する。
【背景技術】
【0002】
原子力プラントである原子力発電所では、原子炉ウェルプールと使用済み燃料貯蔵プールとに沿って走行する燃料取替機が原子力プラント設備として装備されている。
【0003】
その燃料取替機は、原子炉ウェルプールと使用済み燃料貯蔵プールとに沿って走行する走行台車と、その走行台車上を前述の各プールを横切るように走行する横行台車と、その横行台車に設置された燃料掴み装置を備えている。
【0004】
このような燃料取替機は、燃料掴み装置で原子炉用の燃料集合体やブレードガイドを掴んで、各台車の移動によって、その燃料集合体やブレードガイドを原子炉ウェルプールと使用済み燃料貯蔵プールとの間で移動させ、燃料集合体の取り替えや配置換え作業に供せられる。
【0005】
その燃料掴み装置は、複数の管状部材が伸縮動作自在に組み合わされた伸縮管と、その伸縮管の下端に設けられている原子炉用の燃料集合体を掴む燃料掴み具と、前記管状部材をロープの巻き取り繰り出しで上下方向に伸縮動作させる駆動装置とを備えている。
【0006】
伸縮管は、径の異なる円筒状の複数の管状部材を互いに伸縮移動自在に組み合わせてあって、管状部材には隣接しあう管状部材から抜け落ちないように、あるいは下段の管状部材が上段の管状部材を引っ掛け上げれるように、ストッパーが装備されている。
【0007】
伸縮管は、燃料集合体を掴みに行く際や掴んだ燃料集合体を降ろす際に、駆動装置で伸縮させる必要が有るが、その伸縮動作が急速であるとストッパーに衝撃が加わって損傷する。そのため、伸縮管の伸縮動作は緩慢である。
【0008】
その緩慢さを解消してスピーディに燃料集合体を取り扱うために、ストッパーを介さずに伸縮管を伸縮させる構成が開示されている。その構成は、伸縮管の管状部材ごとにロープを接続して、各ロープを駆動装置で巻き取りドラムに巻き取ったり繰り出したりする構成である。この構成では、伸縮管の各管状部材の伸縮速度が異なるので、巻き取りドラムの径が各ロープごとに相違する複数の巻き取りドラムが用意されている構成である(例えば、特許文献1参照)。
【0009】
他の公知例として、次のようなものが知られている。即ち、伸縮管を構成する各管状部材の上端と下端とに滑車を装備し、駆動装置の巻き取りドラムから繰り出されている共通のロープを各伸縮管の管状部材の上下各滑車へ連続して各管状部材の上下端で上下方向にUターンするように掛け渡す。
【0010】
さらに同じ駆動装置の同じ巻取りドラムから繰り出したロープを最下段の伸縮管の管状部材に固定して、そのロープを巻き取り繰り出しするとそれに同期して滑車に掛けたロープは逆に繰り出し巻き取りされて伸縮管が伸縮する(例えば、特許文献2参照)。
【0011】
【特許文献1】特開平7−181288号公報
【特許文献2】特開平10−132986号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
伸縮管を構成している複数の管状部材同士間の抜け止めのため、従来の伸縮管の管状部材の上下段継目位置で抜け止め突起(ストッパー)同士が接触する構成では、その抜け止め突起の破損による伸縮管の管状部材の落下防止のため、継目位置通過時(抜け止め突起同士が接触する時期)には、伸縮管の管状部材の昇降速度を減速する必要があって燃料取替作業が遅延する。
【0013】
また、巻き取りドラムを径の相違する複数のドラムで多段化した構成では、突起(ストッパー)同士の接触がなく昇降速度を減速させる必要はないものの、ロープの巻き上げ量は、巻き取りドラムから最下降時の燃料掴み装置までの長さが必要であり、この巻き上げ時間も高速化の障害となる。また、ロープの巻き上げ量が多いことにより巻き取りドラムの径が大きくなり、構成品重量の増加、および伸縮管設置スペースの増加が課題となる。
【0014】
また、伸縮管の管状部材の上下端に設けた滑車を用いて1本のロープの操作により伸縮管の管状部材の上下全段を同時に伸縮させる構成においても、ロープの巻き上げ量は、巻き取りドラムから最下降時の燃料掴み装置までの長さが必要であり、この巻き上げ時間も高速化の障害となる。さらに、伸縮管の管状部材の上下端に滑車を用いた構成は伸縮管の管状部材の下降に対しては全管状部材に重力と、駆動機構によるワイヤからの送り出し力がかかり、同時に伸ばされる。しかし、伸縮管の管状部材の上昇の場合、ロープによって燃料掴み装置を引き上げると、重力によって伸縮管の管状部材はすぐには上昇せず、燃料掴み装置が最小径伸縮管の抜け止め突起(ストッパー)に接触することによって、最小径の伸縮管の管状部材を持ち上げ、以降の伸縮管の管状部材も同様に抜け止め突起の接触によって上昇する可能性があるため、燃料取替機の運用時には継目位置通過時(抜け止め突起同士が接触する時期)に、上昇速度を減速させることが考えられる。
【0015】
本発明の目的は、燃料掴み装置の伸縮管の伸縮時間を短縮し、燃料交換作業の高速化を計ることにある。
【課題を解決するための手段】
【0016】
本発明の課題を解決する第1手段は、複数の管状部材が互いに伸縮動自在に組み合わされた伸縮管と、前記伸縮管の下端に設けられている原子炉用の燃料集合体を掴む燃料掴み具と、前記管状部材に回転自在に設置した回転体と、ある前記管状部材の内側で隣接する第1の前記管状部材と、同じく外側で隣接する第2の前記管状部材との両管状部材との間に、前記ある管状部材に設置された前記回転体を経由して掛け渡した可撓性を有する第1の引張部材と、伸縮動作する前記管状部材の内の何れかに掛け渡された可撓性を有する第2の引張部材と、前記第2の引張部材を巻き取る駆動装置とを備えた燃料掴み装置である。
【0017】
また、第2手段は、原子力発電所の原子炉ウェルプールと使用済み燃料貯蔵プールとに沿って走行する走行台車と、前記走行台車上を前記各プールを横切るように走行する横行台車と、前記横行台車に請求項1から請求項3までの何れかの燃料掴み装置を備えている燃料取替機である。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、伸縮管の管状部材間の継目位置での抜け止め突起同士の衝突に対する配慮や伸縮管の管状部材ごとに径の異なる複数の巻き取りドラムとロープを採用することの配慮を解除できるので、伸縮管の伸縮時間の短縮が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
以下、図1及び図2を用いて燃料取替機の全体説明を行う。図1は本発明に係わる燃料取替機の全体構成を示す正面図、図2は本発明に係わる燃料取替機の全体構成および使用環境を示す上面図である。
【0020】
原子力発電所に設置される原子炉では、原子炉の停止中に行われる定期検査時に燃料取替機100を用いて原子炉圧力容器105内の燃料集合体110の取り替えを行っている。この燃料取替作業は、使用済み燃料集合体110を原子炉圧力容器105の外部に取り出し、使用済み燃料貯蔵プール120側に移動すると共に、新しい燃料集合体110を原子炉圧力容器105内に装荷するものであり、この作業と合わせて炉心内において燃焼度のばらつきがある燃料集合体110の配置換えを行うようにしている。
【0021】
燃料取替機100は、使用済燃料貯蔵プール120,原子炉ウェルプール130,原子炉圧力容器105上を跨ぐように設置され、オペレーティングフロア140上に各プールに沿って敷設された走行レール150上を自在に走行可能な走行台車160と走行台車
160上に設置された横行レール170上を自在に横行可能な横行台車180を有し、原子炉ウェルプール130の下方に位置する原子炉圧力容器105の炉心部に配置された燃料集合体110をその横行台車180から懸垂支持した伸縮管1の下端に設置した燃料掴み具5で掴み、炉心外へ取り出し、使用済燃料貯蔵プール120の使用済燃料貯蔵ラック内へ入れて、その燃料掴み具5から離すように動作する。
【0022】
一方、伸縮管1の先端の燃料掴み具5は、燃料集合体110上端のハンドル部を遠隔操作で着脱自在にクランプするようになっており、径の異なる円筒状の複数の管状部材1a〜1fをテレスコピック式に設けて伸縮自在に組み合わせた伸縮管1と合わせて燃料取替機100の横行台車180に設置されている。横行台車180には、ホイスト用電動機2と、そのホイスト用電動機2で回転駆動されるロープ巻取りドラムとしての巻胴3が伸縮管1を上下に伸縮させる駆動装置として設置されている。その巻胴にはワイヤロープ6が伸縮管1を上下に伸縮させる力を伝える可撓性引張部材として巻き掛けられている。
【0023】
燃料集合体110を炉心から取り出し使用済燃料貯蔵プール120内へ移送する場合や、燃料集合体110を使用済燃料貯蔵プール120内から炉心部へ移送する場合及び燃料集合体110を炉心内にて配置換えする場合には、燃料集合体110を移送するために伸縮管1の下端に取り付けられた燃料掴み具5の上下の昇降動作が必要となる。
【0024】
また、このようにして実施される燃料取替作業は、燃料取替機100の遠隔自動運転により行われるため、燃料取替機100の各台車構造体は十分な剛性のものであり、走行レール150の設置は、十分な精度が必要となる。そして、十分な検出精度を有する座標検出装置により取扱対象の燃料集合体への自動位置決め及び伸縮管1の伸縮による燃料掴み具5の自動把持を可能としている。
【0025】
伸縮管1の構成及び機能を図3を使用し以下に説明する。即ち、燃料掴み具5と、伸縮管1を構成する伸縮管の各管状部材1a,1b,1c,1d,1e,1f、ホイスト電動機2と、その電動機により回転駆動される巻胴3としての各巻胴3g,3hと、各巻胴
3g,3hと管状部材1bに接続されているワイヤロープ6a,6bと、管状部材1bの上部に設置されている滑車9a,9bと、滑車9a,9bを途中部分が経由して管状部材1aの下端及び管状部材1cの下端に端部が固定接続されているワイヤロープ6c,6dと、同様に、管状部材1cの上部に設置されている滑車9c,9dと、管状部材1dの上部に設置されている滑車9e,9fと、管状部材1eの上部に設置されている滑車9g,9hと、管状部材1fの上部に設置されている滑車9i,9jと、これらの滑車を途中部分が経由して管状部材1bの下端及び管状部材1dの下端に端部が接続さているワイヤロープ6e,6fと、同様に管状部材1cの下端及び管状部材1eの下端に接続さているワイヤロープ6g,6hと、同様に管状部材1dの下端及び管状部材1fの下端に接続さているワイヤロープ6i,6jと、及び同様に管状部材1eの下端及び燃料掴み具5に接続さているワイヤロープ6k,6lから構成される。
【0026】
この燃料掴み具5は、上部に円柱状の部材を有し、その円柱状の部材が管状部材1f内に上下方向へ移動自在に装着されて水平方向への振れを伸縮管1で抑えられるようにしてある。
【0027】
今、燃料集合体8を炉心または、使用済燃料貯蔵プール120から移動するのに、燃料掴み具5の上昇下降を行う事を想定する。先ず、下降時は、巻胴3g,3hをワイヤロープ6a,6bを送り出す方向へ回転させることで、巻胴3g,3hからワイヤロープ6a,6bが送り出されて緩められる。
【0028】
図4に示すように、ワイヤロープ6a,6bが長さLだけ送り出された場合、それにつれて、ワイヤロープ6a,6bに接続されている管状部材1bが長さLだけ下降する。管状部材1bが長さLだけ下降することで、ワイヤロープ6a,6bの一端が管状部材1aの下端に固定接続されていることから、滑車9a,9bを介し管状部材1cに接続されているワイヤロープ6c,6dが動滑車の原理で移動し、管状部材1aから滑車9a,9b間のワイヤロープが長さL分減少し、滑車9a,9bから管状部材1cまでワイヤロープが長さL分増加する。
【0029】
そのため、管状部材1cは管状部材1bに対して長さLだけ下降する。この結果ワイヤロープ6a,6bを長さLだけ巻き下げることで、管状部材1cをもとの位置から長さ
2Lだけ下降させることが出来る。
【0030】
同様に、管状部材1cと管状部材1dの間のワイヤロープ6e,6fも動滑車の原理で移動し、管状部材1cに対して管状部材1dが長さLだけ下降する。つまり、ワイヤロープ6a,6bを巻き下げると同時に、大径の管状部材に対して隣り合う小径の管状部材
(最小径の管状部材に対して隣り合う燃料掴み具5)は大径の管状部材の位置よりも、ワイヤロープ6a,6bが送り出された長さLだけ下降し、燃料掴み具5自体は、もとの位置から管状部材の数とワイヤロープ巻き下げ量Lを掛けた長さだけ下降する。
【0031】
この動作により、各管状部材が1管、1管順番に移動するのではなく、同時に移動する事が可能となる。また、燃料集合体の上昇についても、前記動作の逆手順で管状部材の同時上昇が可能となり、伸縮管昇降時の抜け止め突起との接触による各管状部材の繰り出し、収納が不要となる。
【0032】
また、伸縮管の下降に必要となるワイヤロープ6a,6bは従来、巻胴から燃料掴み具5までの長さが必要だったが、本実施例では巻胴3g,3hから上下多段の各管状部材の上段から第2管目の管状部材1bまでの長さでよく、ワイヤロープ6a,6bの巻き取り量を削減することが出来る。
【0033】
図3及び図4の実施例では、巻胴3g,3h、及びその巻胴から繰り出すワイヤロープ6a,6bは多重化により2本を取り付けられたものであり、片方のワイヤロープが破断した場合でももう片方のワイヤロープで吊り荷重を支えて燃料集合体を吊り落とさない機構となっている。
【0034】
また、制御装置10によりホイスト用電動機2の速度制御を行い、伸縮管の昇降開始及び停止時のSカーブ速度を与えることで、上下方向へ移送中の燃料集合体へ与える加速度を緩和可能にさせることができる。
【0035】
次に、既述の本発明の実施例の第1変形例を図5に基づいて説明する。即ち、図5では、巻胴3g,3hに対して個別にホイスト用電動機2a,2bを設けて、各ホイスト用電動機2a,2bを同期して駆動させることにより管状部材1a−1fの昇降動作を行わせるものである。
【0036】
巻胴とホイスト用電動機をセットで管の周囲に複数セット配備し、それぞれの巻胴から繰り出されたワイヤロープを伸縮管の最上段から第2段目の管状部材1bに接続することで、駆動装置とワイヤロープ6a,6bとも多重化による安全化、及びワイヤロープ径の縮小化が図れる。その他の構成と作用は図1−図4の実施例と同様である。
【0037】
次に、既述の図1−図4に示した本発明の実施例の第2変形例を図6,図7に基づいて以下に説明する。
【0038】
従来の管状部材同士の相互間で、管軸を中心にした回転の発生を防ぐために、管状部材の内側の管軸方向に沿ってレールが固定され、管状部材の外側に設けた二本のレールガイドがレールを間の周方向において挟んでいる。このレールガイドでレールをはさむことによって各管状部材は互いに回転することを拘束される。
【0039】
これに対し、本変形例では図6に示すように管状部材1bの上部に取り付けられた滑車
9a,9bの径を内側と外側とにおいて隣り合う各管状部材1a,1cにとどく以上にまで大きくし、隣り合う管状部材1a,1cには滑車との干渉部分にスリット70a,70bを設け、滑車9a,9bとスリット70a,70bをレール及びレールガイドとして利用するものである。
【0040】
これ以降の滑車9c,9d,9e,9f,9g,9h,9i,9jと各伸縮管との関係についても同様に滑車に隣り合う管状部材にスリットを設け、レール及びレールガイドとして利用する。ここで各滑車は隣り合う滑車との干渉を避けるため、図7に示すように管状部材の円周方向に分散して配置するものとする。
【0041】
これにより、管状部材相互間での回転防止のために従来用いたレール及びレールガイドの構成要素を削減でき、構成の複雑化を防ぐことが出来る。また、ワイヤロープ6c〜
6lの曲げ半径の制限から滑車の径を大きくとる必要がある場合にも、この実施例を採用することで対応できる。その他の構成や作用は図1〜図4に示した記述の実施例と同じである。
【0042】
本発明の実施例によれば、以下のことが達成できる。管状部材継目位置での昇降速度減速が不要となり昇降時間の短縮が可能となる。また、管状部材継目位置での抜け止め突起を採用した場合でも、その突起どうしの接触による抜け止め突起の破損を防止可能となる。また、構成要素の複雑化を、追加要素に機能を兼務させることで抑えることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【0043】
本発明は、例えば、原子力発電所の燃料集合体をハンドリングする燃料取替機に適用される。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】原子力発電所内の燃料取替機の立面図である。
【図2】原子力発電所内の燃料取替機の上平面図である。
【図3】本発明の実施例による燃料掴み装置の縮小時の状態を示した断面図である。
【図4】本発明の実施例の第1の変形例による燃料掴み装置の縮小時の状態を示した断面図である。
【図5】本発明の実施例の第2の変形例による燃料掴み装置の縮小時の状態を示した断面図である。
【図6】本発明の実施例の第3の変形例による燃料掴み装置の縮小時の状態を示した図にして、(a)図は伸縮管の管軸を境にした半分を断面表示した図であり、(b)図は伸縮管の全体図である。
【図7】本発明の実施例の第3の変形例による燃料掴み装置の各滑車の配置を示した伸縮管の横断面図である。
【符号の説明】
【0045】
1…伸縮管、1a,1b,1c,1d,1e,1f…管状部材、2,2a,2b…ホイスト用電動機、3,3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g,3h…巻胴、5…燃料掴み具、6,6a,6b,6c,6d,6e,6f,6g,6h,6i,6j,6k,
6l…ワイヤロープ、8…燃料集合体、9a,9b,9c,9d,9e,9f,9g,
9h,9i,9j…滑車、10…制御装置、70a,70b…スリット、100…燃料取替機、105…原子炉圧力容器、110…燃料集合体、120…使用済燃料貯蔵プール、130…原子炉ウェルプール、140…オペレーティングフロア、150…走行レール、
160…走行台車、170…横行レール、180…横行台車。




 

 


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