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発明の名称 燃料集合体の組立装置と組立方法
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2007−212337(P2007−212337A)
公開日 平成19年8月23日(2007.8.23)
出願番号 特願2006−33754(P2006−33754)
出願日 平成18年2月10日(2006.2.10)
代理人 【識別番号】100078813
【弁理士】
【氏名又は名称】上代 哲司
発明者 野原 達郎 / 吉田 伸介
要約 課題
支持格子の各升目内で燃料棒を支持、拘束するソフトストップを、燃料棒を挿入するに先立って押圧し、さらにキーを差込むために要する作業時間を短縮する。

解決手段
燃料集合体の支持格子の各升目内に燃料棒を挿入するため、各升目に、断面がほぼ正方形の拡張用治具を、その中心を燃料棒の中心に合わせ、かつ升目の正方形と拡張用治具の正方形の対応する各辺が平行な状態で一度に挿入し、さらに挿入した各拡張用治具を一度に所定角度回転させ、これにより升目内で燃料棒を支持、拘束するソフトストップをそれが取付けられている格子板の方に押込ませ、この押込んだ状態を保持するために所定の位置に形成されたキー孔に所定の断面形状を有するキーを支持格子の4周から差込み、さらに差込んだキーを一定角度回転させてソフトストップをいっそう押圧する。
特許請求の範囲
【請求項1】
多数の格子板が縦方向と横方向に平行かつ等間隔に配列されて正方形の升目を形成し、
各升目内においては、1組の相互に隣接する2辺の格子板には各々板バネと板バネの中央内側に固定された押圧部を有するソフトストップが取付けられ、他の1組の相互に隣接する2辺の格子板には各々ハードストップが取付けられ、
さらに、縦方向に一列に並んだ各升目においては、ソフトストップは支持格子の所定の範囲にわたって2枚の縦方向の格子板のうち何れか一方の格子板にのみ並んで取付けられており、また横方向に一列に並んだ各升目においては、ソフトストップは支持格子の所定の範囲にわたって2枚の横方向の格子板のうち何れか一方の格子板にのみ並んで取付けられており、
縦方向あるいは横方向に一列に並んだ各ソフトストップの両側に位置する横方向あるいは縦方向の各格子板の所定位置には、キー孔が一列に並んで形成されており、
縦方向および横方向に一列に並んだ各升目内の各ソフトストップは、各升目内に挿入された拡張用治具にて、取付けられている格子板の方向にその押圧部を押込まれた状態で、支持格子の外周から支持格子の所定の範囲にわたる長さかつ所定の断面形状を有する板状のキーを前記キー孔に差し込まれることにより、前記拡張用治具を取去ってもソフトストップの板バネの復元が阻止されることにより押圧部が押込まれた状態を保持し、
さらに差し込まれたキーを所定方向に一定角度回転させることにより、前記キーの所定の断面形状とキー孔の壁との相互作用により、キーが前記ソフトストップの板バネを、ひいては押圧部をいっそう押込まれた状態とする構造である支持格子を有する燃料集合体の組立装置であって、
前記升目内に挿入する部分の断面がほぼ正方形である拡張用治具と、
支持格子の升目に対応して配列された前記拡張用治具を、それらの断面のほぼ正方形の各辺を対向する升目の縦方向あるいは横方向の格子板に平行に保持し、升目内に挿入する挿入部と、
前記挿入部より各升目内に挿入された全ての拡張用治具を所定角度回転させる回転部と、
前記各拡張用治具の所定角度の回転により、取付けられている格子板の方向に各ソフトストップの押圧部が押込まれた状態で、前記キー孔に挿入されて各ソフトストップの押圧部が押込まれた状態を保持するキーと
を有していることを特徴とする燃料集合体の組立装置。
【請求項2】
前記回転部は、各拡張用治具を一時に45度回転させるものであることを特徴とする請求項1に記載の燃料集合体の組立装置。
【請求項3】
前記燃料集合体は、MOX燃料を使用した燃料棒が組み込まれていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料集合体の組立装置。
【請求項4】
多数の格子板が縦方向と横方向に平行かつ等間隔に配列されて正方形の升目を形成し、
各升目内においては、1組の相互に隣接する2辺の格子板には各々板バネと板バネの中央内側に固定された押圧部を有するソフトストップが取付けられ、他の1組の相互に隣接する2辺の格子板には各々ハードストップが取付けられ、
さらに、縦方向に一列に並んだ各升目においては、ソフトストップは支持格子の所定の範囲にわたって2枚の縦方向の格子板のうち何れか一方の格子板にのみ並んで取付けられており、また横方向に一列に並んだ各升目においては、ソフトストップは支持格子の所定の範囲にわたって2枚の横方向の格子板のうち何れか一方の格子板にのみ並んで取付けられており、
縦方向あるいは横方向に一列に並んだ各ソフトストップの両側に位置する横方向あるいは縦方向の各格子板の所定位置には、キー孔が一列に並んで形成されており、
縦方向および横方向に一列に並んだ各升目内の各ソフトストップは、各升目内に挿入された拡張用治具にて、取付けられている格子板の方向にその押圧部を押込まれた状態で、支持格子の外周から支持格子の所定の範囲にわたる長さかつ所定の断面形状を有する板状のキーを前記キー孔に差し込まれることにより、前記拡張用治具を取去ってもソフトストップの板バネの復元が阻止されることにより押圧部が押込まれた状態を保持し、
さらに差し込まれたキーを所定方向に一定角度回転させることにより、前記キーの所定の断面形状とキー孔の壁との相互作用により、キーが前記ソフトストップの板バネを、ひいては押圧部をいっそう押込まれた状態とする構造である支持格子を有する燃料集合体の組立方法であって、
支持格子の升目に対応して配列された、そして断面がほぼ正方形の前記拡張用治具を、それらの断面のほぼ正方形の各辺を対向する縦方向あるいは横方向の格子板に平行に保持し、さらに各升目内においては拡張用治具の回転中心を升目内を貫通する燃料棒の中心位置に揃えて挿入する挿入ステップと、
前記挿入ステップにて各升目内に挿入された全ての拡張用治具を所定角度回転させる回転ステップと、
前記回転ステップにより、各ソフトストップの押圧部が、各ソフトストップが取付けられている格子板の方向に一斉に押込まれた状態で、支持格子の外周から前記キー孔にキーを挿入して各ソフトストップの押圧部が押込まれた状態を保持するキー挿入ステップと
を有していることを特徴とする燃料集合体の組立方法。
【請求項5】
前記回転ステップは、各拡張用治具を一時に45度回転させるものであることを特徴とする請求項4に記載の燃料集合体の組立方法。
【請求項6】
前記燃料集合体は、MOX燃料を使用した燃料棒が組み込まれており、さらに
前記各ステップにおける作業は、作業員の被曝を図りつつなされることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の燃料集合体の組立方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は燃料集合体の組立装置と組立方法に関し、特にMOX燃料を使用する燃料棒を燃料集合体へ組み込むための組立装置と方法に関する。
【背景技術】
【0002】
原子炉用の燃料集合体は、上方あるいは下方から見て、例えば17×17のほぼ正方格子状に配列された燃料棒を、それらの上下両端は各々上下のノズルにより拘束し、途中数箇所を防振のために支持格子(支持グリッドあるいはグリッドスペーサ。以下「支持格子」と記す)で板バネの弾性力により適度に支持、拘束して組立てられている。
支持格子は、例えば燃料棒が17×17配列されていれば、外周枠(フレーム)を含めて縦と横方向に18×18の格子板が碁盤面上の線のように配列され、さらにこれらの格子板に囲まれて形成された各升目(セル。以下「升目」と記す)内を上下方向に燃料棒、場所によっては燃料棒に代えてシンブル管等が貫通する構造となっている。
【0003】
次に、図1を参照しつつ、各升目内における燃料棒を支持、拘束する方法について説明する。図1において、10はソフトストップであり、11はその板バネであり、12はその押圧部であり、20はハードストップであり、61は横方向格子板であり、62は縦方向格子板であり、70は燃料棒である。図1に示す様に、1組の相互に隣接する2辺の格子板61、62の内面には、各々板バネ11と押圧部12を有するソフトストップ10が取付けられ、他の1組の相互に隣接する2辺の格子板61、62の内面には各々ハードストップ(非弾性構造物)20が取付けられている。
なお、図1に示す升目は、支持格子の左側の8列かつ下側の8列(行)の升目における配置を示すものであり、支持格子の右側の9列の升目においては縦方向の格子板62に取付けられるソフトストップとハードストップは左右が逆(横方向の位相が180度逆)にされており、支持格子の上側の9列の升目においては横方向の格子板61に取付けられるソフトストップとハードストップは上下が逆(縦方向の位相が180度逆)にされている。
【0004】
さらに、各ソフトストップ10の押圧部12は、板バネ11の中央部の内面側(反格子板側)に取付けられており、ハードストップ20の頂点が対向している。この下で、2個のソフトストップ10は、その板バネ11の弾性力により、その押圧部12が燃料棒70を対向するハードストップ20の方に押圧し、これにより原子炉内で激しい冷却水の流れに晒される燃料棒を支持、拘束し、その損傷を防止している。
【0005】
燃料集合体を組立てる際には、各支持格子内の各升目内に燃料棒を挿入することとなるが、各升目内には2組のハードストップとソフトストップが取り付けられているため、単に燃料棒を升目内に挿入すれば、その管壁面がソフトストップの押圧部、ハードストップの頂点部から押圧された状態での滑動となるため、外周面に傷(スクラッチ)がついたりしかねない。特に、放射能を有するMOX燃料においては、後工程の円滑な作業の確保の面からも傷の発生は絶対に避けなければならない。
【0006】
そこで、升目内へ燃料棒を挿入するに先立って、フィンガーブロックと呼ばれる治工具を升目内に挿入し、ソフトストップの押圧部をそのソフトストップが取付けられている格子板の方向に押し込み、さらにその状態で断面が所定の形状のキーを予め格子板に形成されているキー孔に差込むことによりフィンガーブロックを取去ってもソフトストップが押込まれている状態を保持するようにし、さらにこの状態でキーを所定の方向に90度回転させ、キーの断面形状とキー孔との相互作用でソフトストップをさらに取付けている格子板の方に押込むことがなされている。
この様にして升目内の燃料棒が挿入されるスペースを拡張した後燃料棒を挿入し、しかる後キーを逆回転させ、さらにキー孔から引抜くこととなる。
【0007】
図2に、フィンガーブロックを使用してソフトストップを押圧する様子を概念的に示す。図2において、80がフィンガーブロックであり、81はその右プレートであり、82はその左プレートであり、85はそのフィンガーである。図2に示すフィンガーブロック80は、燃料棒が17×17配列である集合体に対応したものであり、フィンガー85が右プレート81には17本×9列、左プレート82には17本×8列並んで立てられている。ただし、燃料棒に代えてシンブル管等がある升目では、フィンガーは装着されていない。
【0008】
フィンガーブロック80によるソフトストップ(図示せず)の押込みは、各フィンガー85を支持グリッド(図示せず)の対応する升目内に挿入した後、左右のプレート81、82を各々図2の矢印に示す方向に動かすことによりなされる。
【0009】
図3にキーの外形を示す。キーは、幅1.3mm、高さ2.7mm、長さ150mm程度の細長い板状であり、さらにキー孔に差し込んだ状態で燃料棒の中心が通過する位置の近傍は上下(高さ)方向に1.4mm程度の凹部91が形成されている。
【0010】
図4に、フィンガーブロック80により押込まれたソフトストップを、キーによりその押込まれた状態を保持している様子を概念的に示す。図4において、65は縦方向の格子板62の所定位置に形成されているキー孔である。ソフトストップ10は、フィンガーブロックのフィンガー85により、太く白い矢印で示す押圧力Pを受け、その結果図の下方に位置する横方向の格子板61の方に押圧された状態となっている。さらにこの状態で、キー孔65に図の左方から細い矢印で示す様にキー90が差込まれ、このキー90がソフトストップ10の板バネ11の復元を阻止する(ロックする)ことにより、ソフトストップ10はフィンガー85を取去っても、図の下方の横方向の格子板61の方向に押圧された状態のままとなる。
なお、図4では、キー90の凹み91は上部(紙面表側方向)にある。
【0011】
フィンガー85を取去った後、キー90をその上部の凹み91がフィンガーのあった方を向く様に90度回転させる。キー90のキー孔65を貫通する位置におけるキーの長さ方向に直交する方向の断面は長方形であり、さらに長方形の長辺を上下方向から水平方向を向く様に90度回転させたため、キー孔65の壁との相互作用により、差込まれた状態で下部(紙面の裏側)に位置していたキー90の下部の辺が図の下方に位置し、さらにソフトストップ10の板バネ11を図の下方、すなわちそれが取付けられている横方向の格子板61の方に押しやることとなる。このため、さらに升目内の燃料棒が挿入されるスペースは拡張されることとなる。
そしてこの状態で、燃料棒の升目内への挿入がなされる。
【0012】
なお、以上のフィンガーとキーによるソフトストップの押込み等の操作は、図4に示す様にソフトストップが図の下方の横方向の格子板61に取付けられている場合であるが、図1に示す縦方向の格子板62に取付けられている場合も同様である。
さらに、升目の位置や支持格子によっては、ソフトストップとハードストップの取付け位置(位相)は、図1に示す状態(位相)と180度逆となっている。ただし、この場合もフィンガーとキーによるソフトストップの押込み等の操作は前記の説明と同様である。またこのため、フィンガーブロックによる押圧、キーの挿入等は、支持格子の4周からなされることとなる(特許文献1、同2)。
【特許文献1】特開平9−133785号公報
【特許文献2】特開平11−183676号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
図2に示すごとく、キーの挿入に先立っての支持格子の各升目内へのフィンガーブロックによるソフトストップの押込みは、図の左右方向(横方向)あるいは図の上下方向(縦方向)のいずれか一方の相互に対向する向きへの押込みである。即ち、例えば左右方向の押込みであるならば、升目内で右向きに取付けられているソフトストップと左向きに取付けられているソフトストップのみを押込むものである。しかし、図1を参照しつつ説明した様に、ソフトストップは上向きあるいは下向きにも取付けられている。このため、上下方向への押込みが必要となる。
そこで、左右方向の押込みで右向きあるいは左向きに取付けられているソフトストップを押込んでキーをキー孔に差し込んだ後、一端押込み装置から支持格子を取外し、90度回転させた後再度押込み装置にセットし、再度フィンガーブロックを使用して今度は上向きあるいは下向きに取付けられているソフトストップを押込み、またキーを差し込むことが必要となる。その結果、多くの作業時間と労力を要していた。
このため、支持格子の各升目(格子)内でソフトストップを拡張し、拡張したソフトストップにキーを差し込むために要する作業時間を大幅に短縮する技術の開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明は、以上の課題を解決することを目的としてなされたものであり、正確に位置決めして水平に設置された支持格子の升目内に、水平断面がほぼ正方形の治具を挿入し、45度回転させることにより、各升目内においては相互に直交する2つの向きのソフトストップを一度に押込み、支持格子においては上下左右の4つの向きのソフトストップを一度に押込み、さらに各升目内のソフトストップが押込まれた状態の支持格子に4方向から一度の工程でキーを差し込む様にしたものである。以下、各請求項の発明を説明する。
【0015】
請求項1に記載の発明は、
多数の格子板が縦方向と横方向に平行かつ等間隔に配列されて正方形の升目を形成し、
各升目内においては、1組の相互に隣接する2辺の格子板には各々板バネと板バネの中央内側に固定された押圧部を有するソフトストップが取付けられ、他の1組の相互に隣接する2辺の格子板には各々ハードストップが取付けられ、
さらに、縦方向に一列に並んだ各升目においては、ソフトストップは支持格子の所定の範囲にわたって2枚の縦方向の格子板のうち何れか一方の格子板にのみ並んで取付けられており、また横方向に一列に並んだ各升目においては、ソフトストップは支持格子の所定の範囲にわたって2枚の横方向の格子板のうち何れか一方の格子板にのみ並んで取付けられており、
縦方向あるいは横方向に一列に並んだ各ソフトストップの両側に位置する横方向あるいは縦方向の各格子板の所定位置には、キー孔が一列に並んで形成されており、
縦方向および横方向に一列に並んだ各升目内の各ソフトストップは、各升目内に挿入された拡張用治具にて、取付けられている格子板の方向にその押圧部を押込まれた状態で、支持格子の外周から支持格子の所定の範囲にわたる長さかつ所定の断面形状を有する板状のキーを前記キー孔に差し込まれることにより、前記拡張用治具を取去ってもソフトストップの板バネの復元が阻止されることにより押圧部が押込まれた状態を保持し、
さらに差し込まれたキーを所定方向に一定角度回転させることにより、前記キーの所定の断面形状とキー孔の壁との相互作用により、キーが前記ソフトストップの板バネを、ひいては押圧部をいっそう押込まれた状態とする構造である支持格子を有する燃料集合体の組立装置であって、
前記升目内に挿入する部分の断面がほぼ正方形である拡張用治具と、
支持格子の升目に対応して配列された前記拡張用治具を、それらの断面のほぼ正方形の各辺を対向する升目の縦方向あるいは横方向の格子板に平行に保持し、升目内に挿入する挿入部と、
前記挿入部より各升目内に挿入された全ての拡張用治具を所定角度回転させる回転部と、
前記各拡張用治具の所定角度の回転により、取付けられている格子板の方向に各ソフトストップの押圧部が押込まれた状態で、前記キー孔に挿入されて各ソフトストップの押圧部が押込まれた状態を保持するキーと
を有していることを特徴とする燃料集合体の組立装置である。
【0016】
本請求項の発明においては、拡張用治具はその水平断面がほぼ正方形である。このため、支持格子の各升目内においてソフトッストップが何れの格子板に取付けられていても、升目内に挿入した拡張用治具を所定角度、原則として45度、回転すれば、各升目内においてはいずれか2箇所の頂点部による押圧で、升目内の相互に隣接する2辺に取付けられている2個のソフトストップの押圧部がソフトストップを取り付けている格子板の方に押し込まれることとなる。
また、支持格子全体では、各升目が支持格子で占める位置により当該升目内でソフトストップが取付けられている格子板が何れの方向(平面図では左右方向、上下方向)に位置するかが相違する(逆転する)ため、支持格子全体では4方向のソフトストップの押圧が必要となるが、4方向への押圧が一度になされる。即ち、支持格子へその升目に対応して配列された拡張用治具を保持し(セットし)、挿入し、ソフトストップを押圧することは、1回で済む。
【0017】
ここに、拡張用治具の水平断面が「ほぼ正方形」とは、正方形の頂点に当たる場所に多少の丸みが形成されているが、全体として正方形に近いことを指す。なお、拡張用治具の寸法は、所定量の押圧がなされる様に設計されている。
また、「所定角度」とは、拡張用治具の水平断面がほぼ正方形であるため、原則として45度であるが、実際にはハードストップは変形せず、ソフトストップのみ押圧されて変形するため、多少相違することも有り得る。
拡張用治具の「水平断面」とは、水平に設置された支持格子の升目内に挿入されて使用される状態を基準としての水平方向の切断面を指す。
また、ソフトストップを押圧するにも関わらず「拡張用治具」と称しているのは、升目内の燃料棒が貫通するスペースを拡張するため用いる治具であるからである。
【0018】
なお、拡張用治具の回転駆動機構は、回転中心と燃料棒の中心とに多少ずれが生じていても、ガタ等でずれを吸収しえる機構とされていることが好ましい。
【0019】
「縦方向に一列に並んだ各升目においては、ソフトストップは支持格子の所定の範囲にわたって2枚の縦方向の格子板のうち何れか一方の格子板にのみ並んで取付けられており、また横方向に一列に並んだ各升目においては、ソフトストップは支持格子の所定の範囲にわたって2枚の横方向の格子板のうち何れか一方の格子板にのみ並んで取付けられている」のは、正方形の支持格子の外周の一方向から1本のあるいは両側から2本の細長い薄板状のキーを差込むことにより、支持格子の所定の範囲にわたってキーの差込方向に一列に並んだ各升目内で押圧されているソフトストップの板バネの復元を、支持格子の枠に形成されたキー孔からキーを差込で阻止する(ロックする)ためである。またこのため、キーのキー孔への差込方向と各ソフトストップの板バネの方向(押圧方向に直交する方向に取付けられている)も一致することとなる。
さらに、「支持格子の所定の範囲」とは、支持格子の4周からキーを差込むため、「支持格子の全長あるいは(燃料棒が17×17であれば、8本と9本となるため)ほぼ半分側とするのが好ましい。
【0020】
さらに、拡張用治具を所定角度、原則として45度回転することにより、拡張用治具の頂点部がソフトストップの板バネの中央部の内側(燃料棒側)に装着されている押圧部を押圧することとなるが、押圧部は板バネの内側面から押出しているため、キーは押圧部の上部または下部に差し込まれ、またこのためその箇所にはキーが通過する(位置する)ことが可能な隙間が形成されていることとなる。さらに、拡張用治具が抜き去られた後の板バネの弾性力による復元の阻止は、差し込まれてこの隙間にあるキーが板バネの内面と機械的に接触することによりなされることとなる。
【0021】
キーは、支持格子の外周(外枠を形成する格子板)から差し込まれるため、保持部等を除く長さは、通常支持格子の全長あるいはほぼ半分となる。
また、「所定の断面形状を有する板状のキー」とは、全体としてはあるいは少なくとも格子板のキー孔の部分はキーの長さに直交する断面が長方形の、細長い薄板状であるが、キーの長さ方向(差込方向)の側面は、キーを差込んだ状態で上部の辺あるいは下部の辺のいずれか一方となる部分であって燃料棒に対応した位置となる部分には、切り込みにより凹部が形成されていることを指す。
【0022】
このため、切り込みのある辺を例えば上部にして薄板状のキーをキー孔に差し込み、さらにキーの上部の辺が升目の内側を向く様にキーを90度回転させると、格子板に形成されたキー孔の位置では断面が長方形であるキーの長辺が差込まれた状態の上下方向から90度回転して水平方向を向くこととなる。その結果、差込まれた状態では下部にあったキーの辺がソフトストップの板バネを、ひいては押圧部をいっそう押込むこととなる。一方、差込んだ状態でキーの上部の辺には燃料棒の位置に対応して凹部が形成されているため、この凹部が燃料棒の方を向くため、燃料棒を挿入するためのスペースは、その分拡がる(拡張される)こととなる。
【0023】
またこのため、キーの寸法とキー孔の位置および寸法は、予め調整されていることはもちろんである。
次に、差込まれたキーを板バネの復元力に抗して所定の方向に一定角度、原則として90度、回転させるためには、キーの反差込側端部、即ち作業者がキーを把持して回転操作する箇所には、回転用の冶具を取付けるための細孔や凹み等が形成されていてもよい。
最後に、支持格子に燃料棒が挿入された後、あるいはさらに燃料集合体が組立てられた後に、キーを一定角度逆回転させ、さらに支持グリッドの外側から引抜くこととなる。
これにより、燃料集合体の各升目内で、燃料棒は適切に弾性支持され、拘束されることとなる。
【0024】
請求項2に記載の発明は、前記の燃料集合体の組立装置であって、
前記回転部は、各拡張用治具を一時に45度回転させるものであることを特徴とする燃料集合体の組立装置である。
【0025】
本請求項の発明においては、支持グリッドには例えば17行×17列の升目が形成されているが、各升目内に挿入されている各拡張用治具の45度回転は、モータ駆動のラックアンドピニオン機構等により一時に(一度に)なされる。さらに、これに併せてキー孔へのキーの挿入は、支持格子の4周から一度になされ、これにより組立作業の容易化、作業に要する時間の低減がなされることとなる。
【0026】
なお、キーの所定方向への一定角度の回転は、回転用具により行えば、燃料棒を挿入するための各升目の拡張操作が容易となる。
次に、支持格子に燃料棒を装着後、さらには燃料集合体の組立後、キーを逆回転させてキー孔から引抜く必要があるが、MOX燃料は放射能を有するため作業員の被曝を極力少なくするため、キーの引抜きは自動化されることが好ましい。
【0027】
キーの一定角度回転は、回転用の治具や装置により行うため、キーの反差込側端部に回転用具等に取付けるための部分が形成されており、この部分は燃料棒が支持格子の各升目内に装着された状態、あるいは燃料集合体が組立てられた状態で、支持格子の所定の位置において、その外枠からある程度はみ出ていることとなる。このため、特にMOX燃料を使用する燃料集合体の支持格子において、回転操作や引抜き等を自動化する場合には、治具の位置決めも容易である。即ち、キーの引抜き時には、この部分に回転用具を迅速に、さらには自動的に取付け、キーを一定角度逆回転させ、引抜くことが容易となる。
【0028】
請求項3に記載の発明は、前記の燃料集合体の組立装置であって、
前記燃料集合体は、MOX燃料を使用した燃料棒が組み込まれていることを特徴とする燃料集合体の組立装置である。
【0029】
MOX燃料を使用した燃料棒が組み込まれている燃料集合体の場合には、放射能がある。このため、請求項1または請求項2の発明をこの様な燃料集合体に適用することにより、作業員の被曝低減が容易に達成可能となる。また、請求項1および請求項2の発明の効果を最も発揮できる。
【0030】
請求項4に記載の発明は、
多数の格子板が縦方向と横方向に平行かつ等間隔に配列されて正方形の升目を形成し、
各升目内においては、1組の相互に隣接する2辺の格子板には各々板バネと板バネの中央内側に固定された押圧部を有するソフトストップが取付けられ、他の1組の相互に隣接する2辺の格子板には各々ハードストップが取付けられ、
さらに、縦方向に一列に並んだ各升目においては、ソフトストップは支持格子の所定の範囲にわたって2枚の縦方向の格子板のうち何れか一方の格子板にのみ並んで取付けられており、また横方向に一列に並んだ各升目においては、ソフトストップは支持格子の所定の範囲にわたって2枚の横方向の格子板のうち何れか一方の格子板にのみ並んで取付けられており、
縦方向あるいは横方向に一列に並んだ各ソフトストップの両側に位置する横方向あるいは縦方向の各格子板の所定位置には、キー孔が一列に並んで形成されており、
縦方向および横方向に一列に並んだ各升目内の各ソフトストップは、各升目内に挿入された拡張用治具にて、取付けられている格子板の方向にその押圧部を押込まれた状態で、支持格子の外周から支持格子の所定の範囲にわたる長さかつ所定の断面形状を有する板状のキーを前記キー孔に差し込まれることにより、前記拡張用治具を取去ってもソフトストップの板バネの復元が阻止されることにより押圧部が押込まれた状態を保持し、
さらに差し込まれたキーを所定方向に一定角度回転させることにより、前記キーの所定の断面形状とキー孔の壁との相互作用により、キーが前記ソフトストップの板バネを、ひいては押圧部をいっそう押込まれた状態とする構造である支持格子を有する燃料集合体の組立方法であって、
支持格子の升目に対応して配列された、そして断面がほぼ正方形の前記拡張用治具を、それらの断面のほぼ正方形の各辺を対向する縦方向あるいは横方向の格子板に平行に保持し、さらに各升目内においては拡張用治具の回転中心を升目内を貫通する燃料棒の中心位置に揃えて挿入する挿入ステップと、
前記挿入ステップにて各升目内に挿入された全ての拡張用治具を所定角度回転させる回転ステップと、
前記回転ステップにより、各ソフトストップの押圧部が、各ソフトストップが取付けられている格子板の方向に一斉に押込まれた状態で、支持格子の外周から前記キー孔にキーを挿入して各ソフトストップの押圧部が押込まれた状態を保持するキー挿入ステップと
を有していることを特徴とする燃料集合体の組立方法である。
【0031】
本請求項の発明は、組立装置の発明である請求項1を、組立方法の発明として捉えたものである。
【0032】
請求項5に記載の発明は、前記の燃料集合体の組立方法であって、
前記回転ステップは、各拡張用治具を一時に45度回転させるものであることを特徴とする燃料集合体の組立方法である。
【0033】
本請求項の発明は、組立装置の発明である請求項2を、組立方法の発明として捉えたものである。
【0034】
請求項6に記載の発明は、前記の燃料集合体の組立方法であって、
前記燃料集合体は、MOX燃料を使用した燃料棒が組み込まれており、さらに
前記各ステップにおける作業は、作業員の被曝を図りつつなされることを特徴とする燃料集合体の組立方法である。
【0035】
本請求項の発明は、組立装置の発明である請求項3を、組立方法の発明として捉えたものである。
【発明の効果】
【0036】
本発明においては、支持格子の升目内に、水平断面がほぼ正方形の拡張用治具を挿入し、全ての拡張用治具を所定角度回転させることにより、各升目内においては2箇所のソフトストップを一度に押込み、支持格子においては4方向の何れを向いたソフトストップをも一度に押込み、さらに各升目内のソフトストップが押込まれた状態の支持格子に4方向から一度の工程でキーを差し込む様にしているため、燃料集合体を組立てる作業時間が大幅に短縮される。
【0037】
また、組立てられた燃料集合体からのキーの引抜きの迅速化、自動化も容易となるため、MOX燃料を使用する燃料棒を組み込んだ燃料集合体に最適な組立装置、組立方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0038】
以下、本発明をその最良の実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
図5と図6を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。図5と図6において、図1から図4に示した背景技術と同じ物については同じ符号を付し、そのための説明は省略する。以下、実施の形態に関係する構成についてのみ説明する。
【0039】
図5と図6において、30は拡張用治具であり、40は支持台であり、60は支持格子であり、65はキー孔である。支持格子60は、燃料棒の配列が例えば17×17であれば、18枚ずつの横方向の格子板61と縦方向の格子板62とを使用して、正方形の升目が17×17配列される様に組立てたものである。またこのため、外周に面する各2枚の横方向の格子板61と縦方向の格子板62とは、各々支持格子の外周の横方向と縦方向の外枠になる。さらに、横方向の格子板61と縦方向の格子板62には、外枠を含めてキーを差込むためのキー孔65が、当該キー孔が形成されている格子板に直交する方向に一列に並んで形成されている。
【0040】
支持台40は、ソフトストップの押圧による升目の拡張作業時に、支持格子を固定支持する。
拡張用治具30は、支持格子60の升目内のソフトストップを押圧して升目内の燃料棒が挿入される際に、通過するスペースを拡張するための治具である。またこのため、図示しない保持具により、支持格子の各升目に対応して配列された状態で保持され、回転操作がなされる。
図5は、保持具により升目に対応して配列された拡張用治具30が、矢印で示す下方向に移動させられて、支持台40上に固定された支持格子60の各升目内に挿入される直前の状態を示す。
【0041】
図6に、支持格子60の升目内に挿入された拡張用治具30の45度回転によるソフトストップの押圧、キーの挿入、挿入されたキーの回転によるソフトストップのいっそうの押圧とその押圧状態の保持の各プロセスを示す。ただし、図が煩雑となり、また発明にかかわる部分が小さく、見え難くなるため、支持格子60全体ではなく、1個の升目についてのみ示している。
また、格子板61、62のキー孔は、小さく、図も煩雑となるため、図示していない。
さらに、各升目内に挿入された各拡張用治具30の45度の回転は、モータで駆動されるラックとピニオン機構により一度になされるが、これは周知の技術であるため説明は省略する。
【0042】
図6の(1)は、升目内に拡張用治具30が挿入された直後の状態を示す。拡張用治具30は、そのほぼ正方形の水平方向切断面の各辺が、対向する格子板61、62と平行となっている状態で、正方形の升目内に挿入されている状態を示す。この状態では、ソフトストップ10は、何等押圧されていない。
【0043】
この後、拡張用治具はその中心を回転軸として矢印に示す方向の回転、すなわち時計方向に45度回転される。図6の(2)に、その状態を示す。この状態では、升目の左側と下側に取付けられているソフトストップ10は、拡張用治具30の角部あるいは正方形の断面の頂点部によりその押圧部12が押圧され、板バネ11が変形することにより全体が取付けられている格子板61、62の方向に移動している。
【0044】
この状態で、図6の(3)の図の上側と右側の矢印で示す方向からキー90が差込まれる。この際、一部に凹みが形成されたりしているものの、キーの長さ方向に直交する断面が全体として長方形であるキー90は、長方形の断面の長辺が上下方向(紙面の表裏方向)を向いた状態で差込まれる。図6の(3)は、この状態を示す。この状態では、キー90の側面が板バネ11の内側にあり、これにより拡張用治具30が引き抜かれた際にソフトストップ10の板バネ11が復元することを阻止する(ロックする)こととなる。
【0045】
なお、キーの寸法は、1.3mm×2.7mm×150mm程度であり、また回転用具に保持される場所には2個の細孔が形成されていたりもする。また、支持格子には燃料棒の他にシンブル管等も組み込まれるため、いずれの位置に差込まれるかに応じて、キーの形状、寸法等に相違がある。
【0046】
図6の(3)で、キーは図の上(縦方向)と右(横方向)から差込まれるため、上から差込まれたキーは、図の左側のソフトストップの押圧部の上部(紙面の表側)で板バネの弾性による復元を阻止し、図の右から差込まれたキーは、図の下側のソフトストップの押圧部の下部(紙面の裏側)で板バネの復元を阻止する様にされている。
また、図の左側のソフトストップ10の押圧部12は、上から差込まれたキー90の丁度下部に位置するため、上部から見ると隠れて見えないこととなる。
【0047】
さらに、キー90の凹み91は、丁度燃料棒が貫通する位置にある。
この状態で、断面がほぼ長方形のキー90を、その凹み91がある辺が升目の内側を向く様に90度回転させ、これにより板バネをさらに押込み、その後拡張用治具30を升目から引き抜く。この状態を、図6の(4)に示す。
キー90がキー孔を貫通する部分のキーの長さに直交する方向の断面は長方形であり、キー90をその断面の長辺が上下方向(紙面の表裏側方向)を向いた状態から水平方向を向く様に90度回転させるため、格子板に形成されているキー孔の壁面とキー90の対応する辺との相互作用の結果、キー90はロックしていた板バネ11を、ひいては押圧部12をさらに格子板61、62の方向に押付けることとなる。
【0048】
また、升目内の燃料棒が貫通する位置においては、キー90の上方あるいは下方の辺に形成されていた凹み91を升目の内側を向く様に回転させるため、燃料棒が挿入されるスペースはさらに拡張されることとなる。なお、拡張用治具による押圧は、全体の押圧の80%程度であり、キーによる押圧は20%程度である。
また、45度回転していた拡張用治具30とソフトストップ10の押圧部12との接触も解除される。さらに、この状態で升目内に挿入されていた拡張用治具30が升目内から引き抜かれる。
【0049】
さらに、支持格子内に燃料棒が装着された後、あるいはさらに燃料集合体が組立てられた後、キーは位置についての認識機能を有する自動抜き取り装置、一種のロボットにより支持格子から抜き去られることとなる。そして、これにより各ソフトストップ10の押圧部12は板バネ11の弾性力により、燃料棒を対向する位置にあるハードストップ20の方に押圧し、これにより支持格子による燃料棒のしっかりとした弾性支持、拘束がなされることとなる。
【図面の簡単な説明】
【0050】
【図1】支持格子の升目内で、燃料棒が各2個のソフトストップとハードストップにより支持、拘束されている様子を概念的に示す図である。
【図2】フィンガーブロックを使用してソフトストップを押圧する様子を概念的に示す図である。
【図3】キーの形状を概念的に示す図である。
【図4】升目内に挿入されたフィンガーが、ソフトストップを押圧している様子を概念的に示す図である。
【図5】支持台に設置された支持格子の各升目内に、保持具により保持された拡張用治具が一斉に挿入される様子を概念的に示す図である。
【図6】升目内に拡張用治具を挿入し、45度回転させ、さらにキーを差込んで90度回転させてソフトストップをいっそう押し込む様子を概念的に示す図である。
【符号の説明】
【0051】
10 ソフトストップ
11 板バネ
12 押圧部
20 ハードストップ
30 拡張用治具
40 支持台
60 支持格子
61 横方向の格子板
62 縦方向の格子板
65 キー孔
70 燃料棒
80 フィンガーブロック
81 右プレート
82 左プレート
85 フィンガー
90 キー
91 キーの凹み




 

 


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