Development of a slim manipulator type fuel handling machine for a commercialized fast reactor

ナトリウム冷却実用炉のためのスリムマニプレータ型燃料交換機の開発

近澤 佳隆  ; 臼井 伸一; 此村 守; 定廣 大輔*; 戸澤 克弘*; 堀 徹*; 戸田 幹雄*; 小竹 庄司*

Chikazawa, Yoshitaka; Usui, Shinichi; Konomura, Mamoru; Sadahiro, Daisuke*; Tozawa, Katsuhiro*; Hori, Toru*; Toda, Mikio*; Kotake, Shoji*

ナトリウム冷却大型炉の燃料交換機としてアームスイング式マニプレータ型燃料交換機の概念設計を実施した。耐震解析評価の結果から、軸受内部隙間に起因したガタが切込付UISと燃料交換機の干渉に及ぼす影響が大きく、軸受内部隙間をなくすことにより干渉回避を確実にすることができることが明らかになった。このため燃料交換機軸受として予圧負荷により軸受内部隙間をなくすことが可能なアンギュラ玉軸受を採用することとした。燃料交換機軸受はナトリウムベーパを含む200Cアルゴンガス中において使用されるため、通常用いられる液体潤滑材を使用することができない。このため燃料交換機軸受に適用可能な固体潤滑仕様をパラメータとして1/10スケール軸受を用いた気中試験を実施し、内外輪MoSコーティングステンレス,セラミックボールの組合せを選定した。また、実機運転環境を模擬したナトリウムベーパを含むアルゴンガス中において実規模軸受の耐久試験を実施した。実機軸受面圧1580MPaに対して不確かさを考慮して1745MPaを負荷し、燃料交換5回相当の期間において軸受の運転に問題がないことを確認した。

A seismic analysis has been performed showing that the seismic interaction between the UIS and the FHM can be avoided adopting gapless bearings at the FHM arm joint. An angular contact ball bearing is suitable for the new FHM since it can eliminate gaps by preload pressure. A major problem of the FHM bearings is lubrication since the contact pressure between steel rings and ball increases because of ball bearing. Additionally, FHM operating temperature is about 200 deg-C and normal grease is not applicable under argon gas with sodium vapor. A endurance test with 1/10 scale bearings in the air has been performed to show applicability of angular contact ball bearings to the FHM arm joint. The results with 20,000 cycle showed that bearings with combination of MoS coating steel rings and ceramics balls can be tolerable as the FHM operating condition. A real scale bearing test in argon gas with sodium vapor has also been demonstrated to reveal bearing size and sodium vapor effects.