JP2015172501A - 燃料搬送装置及び燃料搬送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料貯蔵プール等に保存された燃料を搬送するための燃料搬送装置及び燃料搬送方法を提供する。
【解決手段】原子炉建屋７０の屋上スラブ７１１に可動蓋３２を設置する。支持用フレーム４１は鉄骨によって構成されており、クレーン用レール４２を設ける。このクレーン用レール４２には、門形クレーン４３が載置される。門形クレーン４３のトロリホイスト４３ｃには、ワイヤによって、吊荷旋回制御装置２０が吊り下げられる。吊荷旋回制御装置２０において、ジンバル及びフライホイルによるトルクにより旋回を制御する。そして、吊荷旋回制御装置２０のカメラで、燃料貯蔵プール７２０内の状態を確認しながら、燃料集合体Ｆ１を把持し、キャスク７５０に格納する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料貯蔵プール等に保存された燃料を搬送するための燃料搬送装置及び燃料搬送方法に関する。

原子力発電所では、原子炉の停止中に、原子炉内の燃料（燃料集合体）の交換を行なう。その燃料交換作業では、使用済燃料集合体を原子炉から取り出して燃料貯蔵プールに移動させる。そして、新しい燃料集合体を原子炉に装荷する。また、炉心内において均等に燃料集合体が燃焼するように、シャッフルと呼ばれる燃料集合体の配置換えの作業が行われることもある（例えば、特許文献１参照）。

図５は、原子炉建屋７０の構造の概略図である。内部のほぼ中央に、原子炉７００を設置した原子炉格納容器７０１が配置されており、その上部には原子炉ウェル７０２が形成されている。更に、原子炉建屋７０の上部には、燃料（燃料集合体Ｆ１）の移動作業等を行なうためのオペレーションフロア７１０が設けられている。

原子炉７００の炉心で使用された後の燃料集合体Ｆ１（使用済燃料）は、炉心から取り出され、原子炉建屋内に設けられた燃料貯蔵プール７２０内の燃料ラックに収納されて保存される。
こうした燃料交換作業は、オペレーションフロア７１０に設置された燃料交換機７３０を用いて行なわれる。

更に、使用済燃料を原子炉建屋７０の屋外に搬出する場合には、使用済燃料を収納するためのキャスク７５０が用いられる。このキャスク７５０は、原子炉建屋の天井に設けられたレール７４０を走行する天井クレーン７４１を使用して移動される。具体的には、天井クレーン７４１を用いて、キャスク吊下装置７４５により吊り下げられた状態で、原子炉建屋７０の燃料貯蔵プール７２０から、外部に通じる開閉ゲートが設置されたグランドレベルまで降ろす。この開閉ゲートは、キャスクの搬入時または搬出時以外は閉めておく。そして、キャスク７５０は、原子炉建屋７０から外に持ち出され、トレーラＶ１に載置されて輸送される。

図６に示すように、燃料交換機７３０は、レール７３１を走行する走行台車７３２と、この走行台車７３２上に橋渡しされたブリッジ７３３とを備える。このブリッジ７３３上には、走行台車７３２の走行方向と直交する方向に走行するトロリ７３４（台車）が設置される。このトロリ７３４には、燃料を把持するための主ホイスト７３５が設けられている。この主ホイスト７３５は、伸縮管、把持機（グラップル）、昇降装置を備えている。伸縮管は、グラップルで把持した燃料集合体Ｆ１を原子炉ウェル７０２や燃料貯蔵プール７２０の水中で移動させる場合の水の抵抗に耐えることができるように構成されている。具体的には、径の異なる複数のマスト（金属管）を、テレスコピック式に組み合わせることで伸縮自在に形成されている。

グラップルは、燃料集合体を把持したり、その把持を開放したりする構造になっており、伸縮管の先端に取り付けられている。
昇降装置は、ワイヤロープの伸縮を行なう巻き上げ装置を備え、このワイヤロープでトロリからグラップルを懸垂支持している。この巻き上げ装置による巻取りや繰出しで、グラップルの昇降、この昇降に伴う伸縮管の伸縮を行なう。

図７を用いて、原子炉に用いられる燃料集合体Ｆ１の構造を説明する。この燃料集合体Ｆ１は、軸方向に配置されたスペーサによって複数本の燃料棒が正方格子状に束ねられている。これらの燃料集合体Ｆ１は、吊り下げ用の把手（ハンドルＦ１１）が設けられた上部タイプレートＦ１２と、炉心下部からの冷却水の流入経路を形成する下部タイプレートＦ１３とによって保持される。そして、この燃料集合体Ｆ１は、外筐をなすチャンネルボックスＦ１４によって覆われており、上部タイプレートＦ１２にチャンネルボックスが固定されて構成されている。

燃料貯蔵プール７２０内に貯蔵されている燃料集合体Ｆ１の頂部に取り付けられた上部タイプレートＦ１２のハンドルＦ１１は、上面に対して対角線上にあり、燃料貯蔵プール７２０の燃料ラック内で、向きにも多少のずれが生じている。このため、燃料集合体Ｆ１を把持して引き上げるために、主ホイスト７３５の伸縮管の先端に取り付けられたグラップルの向きを、燃料集合体Ｆ１のハンドルＦ１１の向きに合わせて伸縮管の鉛直軸周りに回転、調整する必要がある。

また、ワイヤで吊られた吊荷の旋回方向の位置決めを行なうための吊荷旋回制御装置が検討されている（例えば、特許文献２参照）。この吊荷旋回制御装置においては、所定箇所から吊り下げられた吊荷の旋回を制御する。この吊荷旋回制御装置は、ほぼ垂直面内で回転するフライホイルと、このフライホイルを軸支し、フライホイルを支持する軸に直交する支持軸を有する枠状のジンバルと、このジンバルを支持軸まわりに傾動させる駆動手段を備える。そして、この駆動手段による傾動を制御することで、吊荷を旋回させるとともにその旋回を停止させる。

特開平１０−１４８６９７号公報 特開平９−３１５７６１号公報

上述のような燃料交換機による燃料集合体の交換作業は、燃料交換機７３０の動作を遠隔的に制御する自動運転で行なわれる。そして、この自動運転では、走行台車７３２とトロリ７３４の位置に基づいて、伸縮管の先端におけるグラップルの位置を、高い精度で特定する。この高い精度の位置合わせのためには、燃料把持部の伸縮管には、十分な剛性と精度を確保することが求められる。

特に、伸縮管が長い場合、グラップルの垂直方向での位置決めにも関与し、伸縮管において、高い真直性（伸縮管の中心線が鉛直線に一致する状態）を安定的に維持することが求められる。このため、燃料交換機７３０のコスト面で大きな負担となっている。

また、自然災害等により、原子炉建屋７０が被災した場合、既存の燃料交換機７３０と天井クレーン７４１は故障し、使用することができなくなることがある。この場合、燃料貯蔵プール７２０内に保管された燃料集合体Ｆ１の取り出しのため、故障した燃料交換機７３０、天井クレーン７４１の修理が必要である。また、修理が不可能な場合には、新たに機材の製作、故障品の撤去、新規機材の交換工事等が必要となる。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされ、その目的は、燃料貯蔵プール等に保存された燃料を効率的に搬送するための燃料搬送装置及び燃料搬送方法を提供することにある。

（１）上記課題を解決する燃料搬送装置においては、燃料保存場所の上方に設置されるクレーンと、前記クレーンに吊り下げられ、外部に耐放射線シールドを設け、燃料集合体を把持する把持部を備え、ジンバルを支持軸まわりに傾動させることにより、旋回を制御する吊荷旋回制御装置と、前記吊荷旋回制御装置に通信ネットワークを介して接続され、前記把持部を制御する制御装置とを備える。これにより、クレーンから燃料集合体までの距離が長い場合であっても、把持部の旋回を制御することができるので、燃料集合体を的確に把持することができる。また、耐放射線シールドにより、放射線量が多い環境においても、的確に旋回を制御することができる。

（２）上記燃料搬送装置においては、前記吊荷旋回制御装置は、前記把持部を撮影するカメラを備えており、前記カメラにより撮影した画像を前記制御装置に転送することが好ましい。これにより、カメラで撮影した画像を参考にしながら作業を行なうことができる。

（３）上記燃料搬送装置においては、前記制御装置は、前記燃料保存場所において、輸送対象の燃料集合体の設置位置に応じて、前記クレーンの位置、前記吊荷旋回制御装置の位置を制御することが好ましい。これにより、遠隔操作により、把持部の位置合わせを行なうことができる。

（４）上記燃料搬送装置においては、前記吊荷旋回制御装置は、可視光通信を行なう通信部を備え、前記制御装置は、前記可視光通信により前記把持部を制御することが好ましい。これにより、吊荷旋回制御装置の動きの自由度を確保しながら、環境に左右されず通信を行なうことができる。

（５）上記燃料搬送装置においては、前記燃料保存場所の上方に設けられた開口部において、開閉を制御する可動蓋を設け、移動対象の燃料の位置に応じて、前記可動蓋による開口領域を制御することが好ましい。これにより、開口面積を抑制し、可能な範囲で密閉された空間で、燃料の移動作業を行なうことができる。

本発明によれば、燃料貯蔵プール等に保存された燃料を効率的に搬送することができる。

本実施形態の燃料搬送装置を適用した構造物の外観図。 本実施形態の制御装置及び吊荷旋回制御装置についての説明図。 本実施形態の吊荷旋回制御装置内のジンバルユニット、フライホイルユニットの説明図。 本実施形態の処理手順の説明図。 従来の原子炉建屋の屋内構造の説明図。 従来の燃料交換機の説明図。 従来の燃料集合体の説明図。

以下、図１〜図４に従って、本発明を具体化した実施形態を説明する。本実施形態では、原子炉建屋の燃料を移動させるための常設設備を使用できない場合を想定する。
図１に示すように、原子炉建屋７０には、オペレーションフロア７１０が設けられている。このオペレーションフロア７１０が放射能汚染等により、使用できない場合を想定する。そこで、原子炉建屋７０の屋上に、支持用フレーム４１、仮設カバー４５を設ける。仮設カバー４５は、原子炉建屋７０内から外部に汚染物質の飛散を抑制するために用いる。

そして、原子炉建屋７０の屋上スラブ７１１に、仮開口部（３１ａ、３１ｂ）を設ける。この仮開口部（３１ａ、３１ｂ）の開口時には、スラブコンクリートの斫り作業や鉄筋、鉄骨の切断作業において生じる粉塵が下方に落下する場合がある。この場合、オペレーションフロア７１０や燃料貯蔵プール７２０に落下して貯蔵されている使用済燃料に当たらないように、燃料貯蔵プールの上に防護カバーを敷いて行なう。

そして、原子炉建屋７０の屋上スラブ７１１の上に可動蓋３２を設置する。この可動蓋３２は、板状の上蓋部と、この上蓋部を載置した台車からなる。そして、可動蓋３２の台車を移動させることにより、上蓋部の位置関係より、仮開口部３１ａを閉鎖したり、仮開口部３１ａの開口領域を変更したりする。

また、仮開口部３１ｂの上方には、仮開口部３１ｂを開閉するための折り畳み蓋３５が設けられている。この仮開口部３１ｂの下方には、各フロアからグランドレベルに到達する貫通孔が設けられている。なお、グランドレベルには緩衝材を設け、オペレーションフロア７１０等の上層階からキャスクが落下した場合の衝撃を緩和する。

この折り畳み蓋３５は、貫通孔を通じて、キャスク７５０を吊り下ろす場合に開放される。更に、貫通孔の下のグランドレベルには、仮設除染ピット５５を設置する。この仮設除染ピット５５において、キャスク７５０の除染を行なう。なお、可動蓋３２および折り畳み蓋３５は、仮開口部３１ａ，３１ｂの開放による原子炉建屋７０の内部からの放射性物質の飛散を抑制するために、必要時以外は閉鎖する。

更に、支持用フレーム４１は鉄骨によって構成されており、クレーン用レール４２を設ける。このクレーン用レール４２には、門形クレーン４３が移動可能に載置される。
門形クレーン４３は、クレーン台車４３ａ、上部レール４３ｂ、トロリホイスト４３ｃを備えている。クレーン台車４３ａは、クレーン用レール４２上を移動する。上部レール４３ｂは、クレーン用レール４２の配置方向に対して直交方向に設けられている。トロリホイスト４３ｃは上部レール４３ｂ上を走行する。クレーン台車４３ａ、トロリホイスト４３ｃの移動により、屋上スラブ７１１上の面内移動を行なうことができる。そして、トロリホイスト４３ｃは、ワイヤの吊り下げ装置を備え、ワイヤの巻き取り動作により、吊り下げた荷物を引き上げ下げさせる。

この門形クレーン４３のトロリホイスト４３ｃには、ワイヤによって、吊荷旋回制御装置２０が吊り下げられる。
また、門形クレーン４３を用いて、キャスク７５０を移動させることもできる。この場合には、トロリホイスト４３ｃにキャスク吊下装置７４５を接続し、キャスク７５０を吊り下げる。

図２に示すように、可動蓋３２、門形クレーン４３、吊荷旋回制御装置２０の各制御部には、通信ネットワークを介して、制御装置１０に接続される。
制御装置１０は、通信ネットワークを介して、可動蓋３２、門形クレーン４３、基地局通信部１５に接続される。

制御装置１０は、ポインティングデバイスやキーボードからなる入力部や、ディスプレイからなる出力部を備える。
この制御装置１０は、可動蓋３２の台車、門形クレーン４３の動作を制御する。更に、制御装置１０は、基地局通信部１５を介して、吊荷旋回制御装置２０と通信を行なう。この基地局通信部１５は、後述するように、水中でも無線通信可能な通信方式（ここでは、可視光通信方式）を用いる。

この制御装置１０は、燃料貯蔵プール７２０内の燃料集合体Ｆ１やキャスク７５０の配置（座標）を記録したマップに関するデータを保持している。
そして、輸送対象の燃料集合体Ｆ１が特定された場合、この燃料集合体Ｆ１の貯蔵位置からキャスク７５０までの搬送に適した開口領域を確保できるように、可動蓋３２の台車を移動させる。

また、制御装置１０は、門形クレーン４３を、輸送対象の燃料集合体Ｆ１の位置やキャスク７５０の位置に移動させる。更に、制御装置１０は、門形クレーン４３のトロリホイスト４３ｃを制御して、吊荷旋回制御装置２０の吊り下げ位置を調節する。

更に、制御装置１０は、後述するように、吊荷旋回制御装置２０から受信した映像を、ディスプレイに出力する。
吊荷旋回制御装置２０は、門形クレーン４３のトロリホイスト４３ｃに、ワイヤで吊り下げられる。そして、吊荷旋回制御装置２０は、吊荷の鉛直軸周りの旋回角度を調整する。なお、吊荷旋回制御装置２０の容器外壁には耐放射線シールドが施されている。

吊荷旋回制御装置２０は、制御部２１、電源部２２、ジンバルユニット２３及びフライホイルユニット２４を備えている。更に、吊荷旋回制御装置２０は、通信部２５、カメラ２６、把持駆動部２７、把持部としてのグラップル２７１、窓２８ａ、２８ｂ、掛止部２９を備えている。

制御部２１は、ジンバルユニット２３、フライホイルユニット２４、通信部２５、カメラ２６、把持駆動部２７を制御する。
電源部２２は、制御部２１、ジンバルユニット２３、フライホイルユニット２４、通信部２５、カメラ２６、把持駆動部２７を駆動するための電力を供給する。
ジンバルユニット２３、フライホイルユニット２４は、後述するように、吊荷旋回制御装置２０の旋回を制御する。

通信部２５は、窓２８ａを介して、可視光通信方式により、基地局通信部１５と通信を行なう。
カメラ２６は、窓２８ｂを介して、吊荷旋回制御装置２０の下方を撮影した映像データを生成する。
把持駆動部２７は、グラップル２７１を駆動して、燃料集合体Ｆ１のハンドルＦ１１を把持する。
掛止部２９は、門形クレーン４３のトロリホイスト４３ｃからのワイヤを固定する。

次に、図３を用いて、吊荷旋回制御装置２０内のジンバルユニット２３及びフライホイルユニット２４を説明する。ジンバルユニット２３は、ジンバル２３１とジンバル用モータ２３２とを備える。ジンバル２３１は、長方形状のフレームであり、水平に設定された回転軸の周りに回転可能にフレームに支持されている。また、ジンバル用モータ２３２は、フレームに支持され、ジンバル２３１を回転軸ａ１の周りに回転させる。

また、フライホイルユニット２４は、フライホイル２４１とフライホイル用モータ２４２とを備える。フライホイル２４１は、ジンバル２３１を回転軸ａ１と直交するように設定された回転軸ａ２の周りに回転可能にジンバル２３１に支持されている。また、フライホイル用モータ２４２は、ジンバル２３１に支持され、フライホイル２４１を回転軸ａ２の周りに高速で回転させる。

吊荷旋回制御装置２０は、ジンバル２３１が、回転軸ａ２と直交する回転軸ａ１を支点としてフライホイル２４１を傾動させることにより、回転軸ａ１及び回転軸ａ２と直交するモーメント軸の周りにジャイロモーメントを発生させる。吊荷旋回制御装置２０は、フライホイル２４１とジンバル２３１とにより発生されたジャイロモーメントを受けて鉛直軸の周りに回転し、吊荷を鉛直軸の周りに旋回させる。

そして、吊荷旋回制御装置２０は、ジンバル２３１を回転させて、フライホイル２４１の回転軸ａ２を鉛直、モーメント軸を水平にすることにより、吊荷に作用する鉛直軸の周りのトルクを消失させる。これにより、旋回していた吊荷が停止する。

ここで、吊荷を旋回させるトルクＴは、フライホイル２４１の慣性モーメントＩｆ、フライホイル２４１の角速度ωｆ、ジンバル２３１の角速度ωｇに比例する。このトルクＴは、下記（１）式で表される。なお、θは、フライホイル２４１の傾斜角度である。
Ｔ＝Ｉｆ×ωｆ×ωｇ×ｃｏｓθ…（１）

図１に示す燃料貯蔵プール７２０には、燃料集合体Ｆ１を格納するキャスク７５０が設置される。キャスク７５０は、使用済み核燃料を収納する金属製容器である。キャスク７５０は、容器内のバスケットに燃料集合体Ｆ１を収納後、シールド蓋により封入し、両端にショックアブソーバを接続する。

（燃料移動処理）
次に、図４を用いて、燃料集合体Ｆ１をキャスク７５０内に搬送する処理を説明する。
ここでは、まず、制御装置１０は、輸送対象の特定処理を実行する（ステップＳ０１）。具体的には、制御装置１０は、ディスプレイに燃料集合体Ｆ１のマップを出力する。そして、作業担当者は、マップを用いて、輸送対象の燃料集合体Ｆ１の配置（座標）を特定する。

次に、制御装置１０は、開口蓋の制御処理を実行する（ステップＳ０２）。具体的には、制御装置１０は、輸送対象の燃料集合体Ｆ１の配置位置と、燃料集合体Ｆ１を格納するキャスク７５０の設置位置に基づいて、必要な開口領域を特定する。そして、制御装置１０は、可動蓋３２の台車を移動させて、仮開口部３１ａにおいて開口領域を設ける。

次に、制御装置１０は、クレーン位置制御処理を実行する（ステップＳ０３）。具体的には、制御装置１０は、クレーン用レール４２上で、門形クレーン４３のクレーン台車４３ａを走行させて、輸送対象の燃料集合体Ｆ１の座標に対応した位置に移動させる。この場合、制御装置１０は、トロリホイスト４３ｃを、輸送対象の燃料集合体Ｆ１の真上になるように上部レール４３ｂを移動させる。

次に、制御装置１０は、映像監視処理を実行する（ステップＳ０４）。具体的には、制御装置１０は、吊荷旋回制御装置２０に対して、映像転送指示を送信する。この映像転送指示は、基地局通信部１５において、可視光通信により送信される。この場合、吊荷旋回制御装置２０の制御部２１は、窓２８ａを介して、通信部２５において、可視光通信により映像転送指示を受信する。そして、制御部２１は、カメラ２６を用いて、窓２８ｂを介してグラップル２７１近傍を撮影する。制御部２１は、撮影した映像データを、通信部２５を用いて送信する。ここでも、通信部２５は、可視光通信により、窓２８ａを介して、基地局通信部１５に送信する。基地局通信部１５は、可視光通信により受信した映像データを、通信ネットワークを介して制御装置１０に転送する。そして、制御装置１０は、吊荷旋回制御装置２０のカメラ２６で撮影した映像を、ディスプレイに出力する。この場合、作業担当者は、映像により、輸送対象の燃料集合体Ｆ１の状態を確認する。以下の処理において、映像監視処理（ステップＳ０４）を継続する。

次に、制御装置１０は、把持部の降下処理を実行する（ステップＳ０５）。具体的には、映像を用いて輸送対象の燃料集合体Ｆ１を確認した作業担当者は、制御装置１０に、降下指示を入力する。この場合、制御装置１０は、門形クレーン４３のトロリホイスト４３ｃを駆動して、ワイヤで吊り下げられた吊荷旋回制御装置２０を降下させる。

次に、吊荷旋回制御装置２０は、旋回制御処理を実行する（ステップＳ０６）。具体的には、吊荷旋回制御装置２０の制御部２１は、ジンバルユニット２３及びフライホイルユニット２４を用いて、吊荷旋回制御装置２０の旋回を制御する。ここでは、制御部２１は、輸送対象の燃料集合体Ｆ１のハンドルＦ１１の配置に対して、グラップル２７１が把持できる方向に旋回制御する。

次に、制御装置１０は、把持制御処理を実行する（ステップＳ０７）。具体的には、作業担当者は、制御装置１０のディスプレイにおいて、カメラ２６で撮影した映像により、輸送対象の燃料集合体Ｆ１のハンドルＦ１１とグラップル２７１との位置関係を確認する。そして、ハンドルＦ１１を、グラップル２７１により把持可能な位置にある場合、作業担当者は、制御装置１０において、把持指示を入力する。この場合、制御装置１０は、基地局通信部１５を介して、吊荷旋回制御装置２０に把持指示を送信する。通信部２５を介して把持指示を受信した吊荷旋回制御装置２０の制御部２１は、把持駆動部２７を駆動して、グラップル２７１により、ハンドルＦ１１を把持する。

次に、制御装置１０は、キャスク格納処理を実行する（ステップＳ０８）。具体的には、燃料集合体Ｆ１のハンドルＦ１１をグラップル２７１によって把持した場合、キャスク７５０に格納する作業を行なう。この作業は、燃料集合体Ｆ１を燃料貯蔵プール７２０に水没させた状態で行なわれる。具体的には、作業担当者は、制御装置１０のディスプレイにおいて、カメラ２６で撮影した映像を確認しながら、制御装置１０において、上昇指示を入力する。この場合、制御装置１０は、門形クレーン４３のトロリホイスト４３ｃを用いて、吊荷旋回制御装置２０のグラップル２７１により把持された燃料集合体Ｆ１を上昇させる。

次に、作業担当者は、制御装置１０のディスプレイにおいて、カメラ２６で撮影した映像を確認しながら、制御装置１０において、搬送指示を入力する。この場合、制御装置１０は、門形クレーン４３のクレーン台車４３ａを走行させて、燃料集合体Ｆ１をキャスク７５０の上方まで移動させる。

次に、作業担当者は、制御装置１０のディスプレイにおいて、カメラ２６で撮影した映像により、燃料集合体Ｆ１とキャスク７５０内のバスケットとの位置関係を確認する。燃料集合体Ｆ１がバスケットに収納可能な位置にある場合、作業担当者は、制御装置１０において、降下指示を入力する。この場合、制御装置１０は、門形クレーン４３のトロリホイスト４３ｃを用いて、吊荷旋回制御装置２０のグラップル２７１により把持された燃料集合体Ｆ１を降下させてキャスク７５０に格納する。

そして、キャスク７５０内の所定位置に燃料集合体Ｆ１が格納された場合、作業担当者は、制御装置１０において、把持解放指示を入力する。この場合、制御装置１０は、基地局通信部１５を介して、吊荷旋回制御装置２０に把持解放指示を送信する。通信部２５を介して把持解放指示を受信した吊荷旋回制御装置２０の制御部２１は、把持駆動部２７を駆動して、グラップル２７１において把持されたハンドルＦ１１を解放する。
以上の処理を、すべての輸送対象の燃料集合体Ｆ１について繰り返す。

そして、燃料集合体Ｆ１を格納した場合、門形クレーン４３のトロリホイスト４３ｃに吊り下げられた吊荷旋回制御装置２０を、原子炉建屋７０の屋上まで引き上げ、キャスク吊下装置７４５に付け替える。次に、制御装置１０を操作して、門形クレーン４３を制御し、キャスク吊下装置７４５にキャスク７５０を固定する。

更に、制御装置１０を操作して、燃料集合体Ｆ１を格納したキャスク７５０を、原子炉建屋７０の屋上まで引き上げる。
次に、制御装置１０を操作して、門形クレーン４３を動作させて、キャスク７５０を仮開口部３１ｂまで移動させる。そして、折り畳み蓋３５を開放する。

次に、制御装置１０を用いて、門形クレーン４３のトロリホイスト４３ｃを動作させて、キャスク７５０を、貫通孔を介して、仮設除染ピット５５まで降下させる。
次に、キャスク７５０をキャスク吊下装置７４５から取り外し、仮設除染ピット５５において、キャスク７５０を除染する。そして、キャスク７５０をトレーラＶ１に載置して輸送する。

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、原子炉建屋７０の屋上に設置された門形クレーン４３により吊り下げた吊荷旋回制御装置２０を用いて、燃料集合体Ｆ１を把持する。これにより、原子炉建屋７０の屋内を使用できない場合にも、キャスク７５０への格納作業等を行なうことができる。

（２）本実施形態では、吊荷旋回制御装置２０は、ジンバルユニット２３及びフライホイルユニット２４を備える。燃料交換機の代わりにクレーンのワイヤで把握機を吊り下げるだけでは、燃料集合体を把持するために把握部の向きを回転させることができないため、クレーンを用いて燃料集合体を吊り上げることはできない。吊荷旋回制御装置２０を用いることにより、旋回を制御し、目的物の位置や姿勢を合わせて、目的物を把持することができる。特に、目的物までの距離が長い場合であっても、伸縮管を用いることなく、目的物まで到達し、効率的に把持することができる。

（３）本実施形態では、吊荷旋回制御装置２０の外壁は耐放射線シールドが施されている。これにより、放射線エリアにおいても、吊荷旋回制御装置２０を動作させることができる。

（４）本実施形態では、吊荷旋回制御装置２０は、通信部２５、カメラ２６を備えている。そして、通信部２５は、窓２８ａを介して、可視光通信方式により、基地局通信部１５と通信を行なう。これにより、カメラ２６を用いて撮影された映像により、状態を確認しながら、作業を行なうことができる。また、可視光通信方式を用いることにより、水中や放射線エリアにおいても、環境の影響を抑制しながら通信を行なうことができる。また、無線通信であるため、吊荷旋回制御装置２０の動きの自由度を確保することができる。

（５）本実施形態では、制御装置１０は、通信ネットワークを介して、可動蓋３２、門形クレーン４３の各制御部、基地局通信部１５に接続される。そして、制御装置１０は、可動蓋３２の台車の移動、門形クレーン４３の動作を制御する。これにより、遠隔操作により、作業を行なうことができる。

また、上記各実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態においては、制御装置１０は、可動蓋３２、門形クレーン４３の動作を制御する。遠隔操作は、これらに限定されるものではない。これらの一部や、他の機器（例えば、折り畳み蓋３５）について制御できるようにしてもよい。

・上記実施形態においては、原子炉建屋の燃料を移動させるための常設設備を使用できない場合を想定する。利用場面はこれに限定されるものではなく、燃料搬送装置を常設設備として、通常の燃料交換時等に用いることも可能である。

・上記実施形態においては、吊荷旋回制御装置２０の通信部２５は、窓２８ａを介して、可視光通信方式により、基地局通信部１５と通信を行なう。吊荷旋回制御装置２０と基地局通信部１５との通信方式は、これに限定されるものではない。例えば、光ファイバ等の有線通信を利用することも可能である。

・上記実施形態においては、開口蓋の制御処理（ステップＳ０２）において、制御装置１０は、可動蓋３２を移動させて、仮開口部３１ａにおいて開口領域を設ける。ここで、門形クレーン４３のクレーン台車４３ａの走行に対応させて、可動蓋３２を移動させるようにしてもよい。この場合には、トロリホイスト４３ｃと吊荷旋回制御装置２０との間のワイヤが通過できる隙間のみを開口する。これにより、開口面積を小さくすることができる。

１０…制御装置、１５…基地局通信部、２０…吊荷旋回制御装置、２１…制御部、２２…電源部、２３…ジンバルユニット、２３１…ジンバル、２４…フライホイルユニット、２５…通信部、２６…カメラ、２７…把持駆動部、２７１…グラップル、２８ａ，２８ｂ…窓、２９…掛止部、３１ａ…仮開口部、３２…可動蓋、４１…支持用フレーム、４２…クレーン用レール、４３…門形クレーン、４３ａ…クレーン台車、４３ｂ…上部レール、４３ｃ…トロリホイスト、７０…原子炉建屋、７１０…オペレーションフロア、７５０…キャスク、７１１…屋上スラブ、Ｆ１…燃料集合体。

Claims (6)

1. 燃料保存場所の上方に設置されるクレーンと、
   前記クレーンに吊り下げられ、外部に耐放射線シールドを設け、燃料集合体を把持する把持部を備え、ジンバルを支持軸まわりに傾動させることにより、旋回を制御する吊荷旋回制御装置と、
   前記吊荷旋回制御装置に通信ネットワークを介して接続され、前記把持部を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする燃料搬送装置。
2. 前記吊荷旋回制御装置は、前記把持部を撮影するカメラを備えており、
   前記カメラにより撮影した画像を前記制御装置に転送することを特徴とする請求項１に記載の燃料搬送装置。
3. 前記制御装置は、前記燃料保存場所において、輸送対象の燃料集合体の設置位置に応じて、前記クレーンの位置、前記吊荷旋回制御装置の位置を制御して、前記把持部の位置を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料搬送装置。
4. 前記吊荷旋回制御装置は、可視光通信を行なう通信部を備え、
   前記制御装置は、前記可視光通信により前記把持部を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料搬送装置。
5. 前記燃料保存場所の上方に設けられた開口部において、開閉を制御する可動蓋を設け、
   移動対象の燃料の位置に応じて、前記可動蓋による開口領域を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料搬送装置。
6. 燃料保存場所の上方にクレーンを設置し、
   外部に耐放射線シールドを設け、燃料集合体を把持する把持部を備え、ジンバルを支持軸まわりに傾動させることにより、旋回を制御する吊荷旋回制御装置を、前記クレーンに吊り下げ、
   前記吊荷旋回制御装置に通信ネットワークを介して接続された制御装置を用いて、前記把持部を制御することを特徴とする燃料搬送方法。

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