JPS6010280B2 - 原子炉の炉心内で燃料組立体を取扱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉、特に高速中性子炉に燃料組立体を装填
したり取り出したりする操作用の腕に関するものである
。

このような原子炉では、垂直に隣り合わせに並べて配置
された一群の燃料組立体から炉心が構成されており、更
に炉心はコンクリート製の、放射線に対して適切なる防
護を果すべき原子炉格納容器又はケーソンに収容されて
いる。炉心内の使用済みの燃料を新品と交換するため動
かすことは、先端にグラブ又は銅もしくはそれに類する
何らかの部材を備えた直角に曲つた支持ブラツケットの
形の操作腕によってなされる。この操作腕は回転栓にあ
げられた孔を通してケーソン内に入る。この栓はケーソ
ンの項壁に取付けられている。一方ではこの栓内で行な
われる腕の回転と、他方ではケーソン頂壁内での栓それ
自体の回転との組合せ回転運動の結果として、腕に支持
された銅は炉心の各燃料の直上に順次に位置することが
でき、その取出し又は交換作業を果すことができる。

本発明は操作腕の管状部分が回転栓を通って垂直にのび
ており、そしてその下端にグラブ案内用の垂直スリーブ
に終る水平延長部又は支持プラッケットを設けた上述の
型式の装置に係るものである。

支持ブラツケット内に配置され、一方では支持ブラッケ
ツトへ接続されたピボット・ピン上で支持ブラッケット
の中点に回動するように取付けられそして他方では一端
でグラブ上にそして池端で腕の管状部分の軸線に配置さ
れた棒に回動するように取付けられている横レバーがグ
ラブを作動している。腕の正確な位置決めの結果として
グラブの付近でそしてグラブの直下に配置される燃料組
立体の頭部と係合又は解放するような仕方で案内スリー
ブ内でグラブを動かしそしてレバーを回転することは前
記の棒の運動により行なわれる。

この目的のため、腕の管状部分は回転栓の孔内で自由に
糟勤することができそして掴もうとする燃料組立体の上
にグラブの案内スリーブを位置さめしそしてグラブの係
合後炉心から燃料組立体を引出すことができる。先に引
出してしまった使用済の燃料組立体と取換えるため新し
い燃料組立体を配置するには上に述べた操作と反対の操
作が行なわれる。この型式のもの）構造は仏国特許１５
６９７２８に詳述されているが〜肘つき構造体を有する
操作腕の設計に固有の欠点は、燃料頭部に上方索引力を
加えるとき燃料組立体からうける横方向の反動から生じ
てくる。ときには設計上のこの欠点は、炉心内のある程
度の作動時間後照射変形の結果として燃料組立体がふく
らむか又はひどく曲つて燃料組立体をもつれさせるよう
なことになり易い。原子炉の燃料組立体を取り扱うため
の本発明によって意図されている装置は「特に、加えら
れる力の合成力が、常に垂直の方向を向いたまま、換言
すれば、燃料組立体に加えられるけん引力の方向を向い
たままであるようにして、取り扱い操作中に燃料組立体
の頭部で作用する横方向の反動力が自動的に除去される
限り「前記したような欠点を克服できるようなものであ
る。このようにするため、本発明による装置は、同期運
動をなす２本の腕を備え、第１の腕は、垂直の管状部分
、原子炉格納容器を貫通する管状部分の端の直角の水平
支持ブラッケットおよび第１の腕に関しブラツケットの
反対の端に取り付けられている操作グラブを案内するた
めの垂直スリーフにより構成され、第２の腕は、垂直の
管状部分、第１の腕の支持ブラッケットを含む垂直面内
に配置された直角の水平支持ブラッケットおよび前記グ
ラブの案内スリーブと同軸の垂直案内管により構成され
ており、２本の腕の管状部分は、糟動力ップリングによ
り相互に固定され、そして、差動駆動装置により同じ大
きさであるが反対方向に加えられる力を生ずる運動をす
るようになっていて、燃料組立体上での第１の腕のグラ
ブの横方向の反動力が同じ燃料組立体上での第２の腕の
案内管の横方向の反動力と等しく且つ反対になるように
なつている。

好ましい特徴として、２本の腕の垂直管状部分の間の滑
動結合は、横断スターラップ片によって構成され、その
スターラップ片は、一方の腕に固着されており、そして
水平ピンに自由に動けるように取り付けられ且つ他方の
腕の表面に当てられたローラを支持している。

本発明装置の特徴によれば、２本の腕を作動する差動装
置は、駆動論歯車のための共通駆動モータを備えており
、その駆動輪歯車は、２本の出力従軸に固着された２つ
の太陽歯車に噛み合い係合している２つの遊星歯車を支
持しており、その２つの出力従軸は、互の延長線上に置
かれており、そしてまたその従軸には、２本の腕の垂直
管状部分に直接運動を伝えるための２つのェレメントが
設けられている。

効果的に、２つの太陽歯車の出力軸の各々には、いずれ
の腕も独立に動作できるようにするブレ−キが組み合わ
されている。必要に応じて、２本の腕の管状部分を駆動
するェレメントは、前記管状部分によって支持されるラ
ックと係合する小歯車によって構成されるか、または、
前記管状部分の上端部に結合された鎖を作動するスポロ
ケットによって構成される。本発明の操作装置の他の特
徴は、実施例の説明から明らかとなろう。但しこの例示
的な実施例は何ら本発明を限定するものではない。第１
図の照合番号１は、プリズム形の燃料組立体を並べた集
合２によって構成される、とくに高速中性子方式の原子
炉の炉心部上部をあらわしている。

この燃料組立体集合は本発明にとってそれほど重要な構
造ではないので、図に概略的に図解するにとどめてある
。同じ第１図において、本発明の装置によって操作作業
中にある燃料組立体の１つを２ａで示した。原子炉の炉
心１はふつうの方法で、とくにコンクリート製の防護用
ケーソン３に囲われており、このケーソンは炉心１の軸
に対してわずかにずらして配置された孔４を含み、この
孔のなかには回転する栓５が取付けられている。この栓
自体は扇心した通り口６を含み、この中には操作装置の
全体を支持するブロック７が配置されている。このブロ
ック７は、支持円板１０の内部で、９のような軸受上を
回転することができる横断支え面８をその上部に含んで
いる。支持円板１川ま回転栓５を上部に押し当たる台１
１の上にのっている。ブロック７が栓の孔６内をその軸
に沿って動くためには、減速モーター装置１４によって
その回転を制御される制御チェーン１３と噛み合う歯車
１２が用いられるが、この減速モーター装置は原子炉の
外部に取付けられ、栓の上面でもつて支持されている。
ブロック７の支え面８と支持中板１川ま固定式の保護カ
バ−１５の内部に配置されており、通り口６を横切る通
路のケーソン３の内部に対する気密性は公知型の摩擦ジ
ョイント１６によって果されている。本発明によれば、
ブロック７は２個の垂直な孔１７および１８を含んでお
り、これらは２本の平行な腕１９および２０を取付ける
ためのものである。

これらの腕の各々は、これらの孔１７および１８を横断
し、走行車輪２３によって軸方向回転に導かれる垂直管
状部分２１および２２を含む、さらに、孔１７および１
８はその下部に２４のような突出したボスを含み、これ
らは管状部分２１および２２の外面に押し当たり、ブロ
ック７に関する相対的スライド運動のさし、の気密性を
保証するようになっている。それらの反対の先端では、
管状部分２１および２２は第二の気密装置２５を横断し
、ケーソン３の内部のフード２６にまで伸びている。こ
のフード２６は差動制御系２７を含んでおり、その詳細
については第２図を照合して後に説明する。本発明の主
たる要件となる構造にしたがえば、２本の腕の２つの管
状部分２１及２２は相互的な横方向の移動を防ぎ、しか
も垂直方向への独立した移動をさまたげることはしない
スライド装置によって相互的に一体化されている。

本装置は主として横断キャップ２８を含み、これはたと
えば第一の腕１９の管状部分の外面と一体となっており
、このキャップ内で水平軸３川こ沿って無拘束回転式に
取付けられた、たとえば２９のような案内用車輪を支持
しており、これらの車輪は第二の管状部材２２の外面に
押し当たるようになっている。第一の腕１９の管状部分
２１はその下端に水平なブラツケツト３１を備え、この
ブラツケツトの先端は垂直軸の円筒形スリーブ３２とな
っており、燃料組立式２ａの頭部を把むことができる銅
３３を含んでいる。

同様にして、第二の腕２０の管状部分２２はその下側の
部分にブラッケット３４を含み、これはブラツケツト３
１と同じ垂直面に位置して、その先端は軸のなかの、鈎
３３のスリーブ３２の下側に配置された円筒形の覗穴３
５となっている。第２図は、腕１９及び２０そしてとく
に回転栓らに支持される支持ブロック７に関して垂直な
管状部分２１及び１１の移動を可能ならしめる差動制御
系の詳細をより大さめの尺度で図解している。

この図に見られる如く、この装置は主として唯一の制御
モーター３６を含んでおり、その出力軸３７は標準形の
差動装置を囲むカバー３８によって支持されている。軸
３７はその先端に円錐ピニオン３９を備え、これはカバ
ー３８の内側に無拘束回転式に取付けられたボス４１を
軸方向に含む駆動車４０と噛み合う。この駆動車４０は
、これと同軸で、かつたがいの延長部分に位置する２本
の横断軸４３及び４４を支える円筒形のブッシュ４２と
一体であり、これらの軸の先端には差動装置の差動ピニ
オンを構成する同一の円錐ピニオン４５及び４６が備え
られている。これらのピニオンは、同じ差動装置の遊星
歯車を構成する他の２個の同一の歯車４７及び４８と噛
み合い、これら２個の歯車は、たがいの延長部に位置し
、５１のような軸受上をカバー３８に関してホゾ回転す
る、２本の出力軸４９及び５０と一体である。電気機械
的制動装置５２を備えた軸４９はその反対の端でピニオ
ン５３と一体であり、図示の例ではこのピニオンは第一
の腕の管状部分２１の外面によって支えられるラック５
４と噛み合う。このピニオン５３の回転運動は、５５の
ような開いたホークによる管状部分２１の案内と共に、
腕１９の軸に沿う平行並進運動を限定し、これらのホー
クは、装置全体をとり囲むフード２６の内部に取付けら
れた支持部分５７に支えられた固定コラム５６と共に作
動する。同様にして、第二の歯車４８の軸５川ま制動装
置５８をも備え、かつ第二の腕２０の管状部分２２の外
面に支えられたラック６０と噛み合うピニオン５９を含
んでおり、ピニオン５９からラック６０への運動伝達は
中間ピニオン６１によって、それが軸５０の出力運動の
方向を逆転させ、つぎに腕２０の、腕１９に関する運動
方向を逆転させるようなぐあいにして果される。上に説
明した操作装置の動作を以下に説明する。

２本の腕１９，２０が支持ブロック７内に取付けられ、
そしてこのブロック７は原子炉容器３の回転栓５の孔６
に鉄合している。

操作装置の動作の第１段階では、炉心の頂面すなわち取
扱おうとしている燃料組立体２ａの周りの燃料組立体に
覗穴すなわち円筒形案内管３５の下端を置いて案内管３
５を燃料組立体２ａの直上に配置するよう第２の腕２０
を位層ぎめする。このために、モーター３６を適当な方
向に回転させて軸５０の出力ピニオン５９がラック６０
を動かし、案内管３５が炉心１の頂面に衝合するまで腕
の管状部分２２を下降させる。この運動中制動装置すな
わちプレーキ５２は太陽歯車４７の出力軸を固定し、そ
れにより駆動歯車５３を回転しないようにしている。回
転栓５と支持ブロック７の相対的回転によって腕２０の
下降開始前に操作装置の方位角方向の配置は実施される
。この第１段階が完了すると、歯車５９を錠止するブレ
ーキ５８を作動し、そしてブレーキ５２を解放してモー
ター３６が歯車５３だけを再び駆動できるようにし、取
り扱おうとする燃料組立体２ａの上端に掴みすなわち銅
３３が到達するまで掴みを含む円筒スリーブ３２が案内
管３５の内側に入り込めるようにする。

燃料組立体２ａを引き出す操作は、ブレーキ５２，５８
を同時に解放することによりそして適当な方向における
駆動モーター３６の回転を開始することにより実施され
る。

差動駆動装置のため、第１腕１９の管状部分２１によっ
て掴み３３による燃料組立体２ａへの索引力は、この燃
料組立体２ａの周りの燃料組立体に案内管３５を介して
衡合している第２腕の管状部分２２に反対方向に同じ力
を生じる。しかしこれらの力とは関係なく燃料組立体に
か）る横方向の反作用は常に零である。従って、掴み３
３が燃料組立体２ａに働かす力は藤方向だけであり、そ
の燃料組立体は案内管３５から出ることのできる高さま
で容易に引き出されることができる。その他の操作は通
常のとおりであって、本発明の目的とはか）わりない。
本発明の装置の利点は、燃料組立体が少々ふくらんでい
たり、曲がっていても燃料組立体が引つか）つて取出せ
なくなるというようなことがないということである。滑
動係合は掴みを取扱おうとする燃料に対してきっちりと
揃える。

このことにより特にひどく変形していない限り燃料組立
体を引き出したり詰め込んだりすることができる。従来
装置において腕操作にみられるような掴みと燃料との不
整合により生じる横方向の反作用は全く生じない。更に
、差動駆動装置の２本の出力軸のどちらでも所望される
方の出力鞠を拘束するブレーキの使用により、掴みの運
動又は案内管の運動のいずれでも独立して行なうことが
できる。

この構成によって操作動作中の不具合を解消している。
すなわち、燃料組立体が曲がっているため途中でつかえ
てしまうと第２腕だけを使って案内管を炉心の頂部から
離して操作装置全対を引上げてその燃料組立体に必要な
処置を施すための隙間をつくることができる。同様に、
もし炉心のいずれか燃料組立体がその周りの燃料組立体
に対して軸方向でずれてしまっていて、そしてその周り
の燃料の位置よりも上に位置していると、案内管をその
燃料組立体の上に持ってきて、それから降下させ、既に
述べたような操作によりこの組立体に係合させ、そして
他の燃料組立体と同じようにその燃料組立体を配置し直
す。炉心内の燃料組立体は照射中ふくらんだり、曲つた
りして隣接の燃料組立体と接触することがある。

このような燃料組立体を抽出するためには掴み３３はそ
の燃料組立体の重量とそのふくらみや曲りによって生じ
る摩擦力との和に等しい牽引力を働かさなければならな
い。そのような状態では、支持ブラツケット３１と腕１
９の管状部分２１とへ加えられる力は非常に重要であり
、そして掴みの幾何学的軸線と燃料組立体の紬線との不
整合を生じ、それが摩擦力を増大する。これら２本の軸
線の間の不整合を回壁するために必要なことは腕１９の
ひずみ変形を排除することである。

本発明ではキャップ２８を用いて管状部分２１を横方向
でしっかりと保持し、抽出しようとする燃料組立体を取
囲む燃料組立体の上端部分上で支持する。炉Ｄ上の案内
管３５の支持力は差動駆動装置のため掴み３３の牽引力
を等しく方向反対となる。本葬明は上述の実施例に限定
されるものではなく種々変更することができる。

例えば、ラックとピニオンにより構成されている差敷装
置の出力軸と２本の腕の管状部分との間の運動連結素子
の代り‘こ、原子炉容器の外側の差動装置を囲むフード
に取付けた案内スプロケットを通り、そして腕の管状部
分の上端と結合している鎖を支持するスプロケツトホイ
ールを使用してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にもとずく装置の縦断面であらわした
概略図である。 第２図は、第１図にもとず〈装置に結合される差動制御
系のより大さめの尺度による横断面である。１：炉心部
上部、２：燃料組立体集合、２ａ：燃料組立体の１つ、
３：防護用ケーソン、４：孔、５：回転栓、６：通り口
、７：支持ブロツク、８：横断支え面、９：軸受、１０
：支持円板、１１：台、１２：歯車、１３：制御チェー
ン、１４：減速モーター装置、１５：保護カバー、１６
：摩擦ジョイント、１７，１８：孔、１９，２０：腕、
２１，２２：垂直管状部分、２３：走行車輪、２４：ポ
ス、２５：気密装置、２６：フード、２７：差動制御系
、２８：横断キャップ、２９：案内車輪、３０：水平軸
、３１：水平ブラツケツト、３２：円筒形スリーブ、３
３：銅、３４：ブラツケツト、３５：覗穴、３６：制御
モーター、３７：出力軸、３８：カバー、３９：円錐ピ
ニオン、４０：駆動車、４１：ポス、４２：ブッシュ、
４３，４４：横断軸、４５，４６：円錐ピニオン、４７
，４８：歯車、４９，５０：出力軸、５１：軸受、５２
：制動装置、６３：ピニオン、５４：ラック、５５：ホ
ーク、５６：固定コラム、５７：支持部品、５８：制動
装置、５９：ピニオン、６０：ラック、６１：中間ピニ
オン。 ＦＩＧ．２ ＦＩＧ．ｌ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 放射線の漏出を防止する原子炉容器内に隣接して垂
   直に配置されている一群の燃料組立体が構成している原
   子炉の炉心内の燃料組立体の取扱い装置において、 第
   １と第２の腕とこれらの腕を動かす差動駆動装置とを備
   え、前記の第１の腕は垂直管状部分と、原子炉容器内に
   入る管状部分の端に固定されている直角水平支持ブラツ
   ケツトと、この支持ブラツケツトの端に設けた取扱い掴
   みを案内するための第１の垂直管とを有し、前記の第２
   の腕は垂直管状部分と、前記の第１の腕の支持ブラツケ
   ツトと同じ垂直面内に配置された直角水平支持ブラツケ
   ツトと、垂直方向に滑動するが横方向には固定している
   前記の第１と第２の腕の結合手段によって前記の第１の
   垂直管と同軸関係に保持されている第２の垂直円筒案内
   管とを有し、前記の差動駆動装置は２つの遊星ピニオン
   を有するリング駆動車と、このリング駆動車を駆動する
   モーターと、前記の遊星ピニオンと係合しておりそして
   ２本の出力軸へ固定されている２つの太陽歯車と、前記
   の第１と第２の腕の垂直管状部分へ運動を直接伝達する
   ２つの要素と、いずれか一方の腕を他方の腕から独立し
   て作動させるため前記の出力軸へ組合された制動装置を
   備えたことを特徴とする原子炉の燃料組立体の取扱い装
   置。