JP2001099986A - 軽水炉用燃料集合体組立装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】燃料集合体骨格への燃料棒の挿入作業を統一方
式により共有化設備で行える軽水炉用燃料集合体組立装
置の提供。 【解決手段】組立台４０の軸心の延長方向両側各々に、
支持構体の燃料棒収納セル配列に対応する位置配列で複
数の燃料棒をその下部端栓が組立台側に向くように支承
するマガジン装置４１と、軸心に沿って往復水平移動す
る移動フレーム２０及び水平方向に位置固定された固定
フレーム３０を有する移動装置を支承する昇降台１１と
を配置し、移動装置にはセル配列の水平一列分に対応す
る位置配列で前記軸心と平行に燃料棒引込ロッドを配列
保持した引込ロッドユニットが交換可能に装着され、燃
料棒配置パターンデータに従って選択手段で所定のロッ
ドを選択的に固定フレームあるいは移動フレームにロッ
ク手段で固定し、移動フレームによる水平往復移動に随
伴する引込ロッドが、先端部の掴み機構で燃料棒下部先
端を掴んで燃料棒をセル内に引き込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軽水炉用燃料集合
体を組み立てるための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、実用化され、広く普及している軽
水炉には、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）と加圧水型原子炉
（ＰＷＲ）とがある。ＢＷＲは原子炉の中で水を加熱蒸
発させる直接的な蒸気発生方式を採用したものであり、
ＰＷＲは原子炉内で水を加熱し、これを蒸気発生器に導
いて２次側の給水を蒸発させる間接的な蒸気発生方式を
採用したものであり、このような両者の方式の違いに基
づいて、互いに炉心構造、燃料集合体の構成も異なって
いる。

【０００３】ＢＷＲ燃料集合体は、等間隔に配置される
複数個のスペーサに止められたタイロッドおよびウォー
ターロッド（あるいはウォーターチャンネル）で上下タ
イプレートを繋いでなる骨格に、燃料ペレットを被覆管
に充填して封止されてなる燃料棒を、各スペーサを貫通
して下部タイプレートの凹部に下端を着底させるように
挿入することによって、正方格子状配列の束状に保持し
た上でチャンネルボックスで筒状に覆って構成される。

【０００４】一方、ＰＷＲ燃料集合体は、碁盤目状の支
持格子（グリッド）に制御棒案内シンブル管および計装
用案内シンブル管を通して組上げた燃料集合体骨格に、
燃料ペレットを被覆管に充填して封止されてなる燃料棒
を挿入して正方格子状配列の束状に保持した後、制御棒
案内シンブル管および計装用案内シンブル管の上下端を
それぞれ嵌合することにより上下ノズルを取付けて構成
される。

【０００５】いずれの場合も、複数本の燃料棒を束状と
した集合体を構成して用いている点では共通している
が、燃料集合体の燃料棒の本数や径サイズ、配列ピッ
チ、燃料棒以外の制御棒案内シンブル管やウォーターロ
ッド等の燃料棒以外の管配列などが互いに異なり、従来
はそれぞれの燃料に最適な組立設備が別個に設計され、
同一工場で組み立てられることはなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、設備コ
ストをできるだけ小さくするために、ＰＷＲとＢＷＲと
を同一工場内の共用化設備で組立てることが望まれてい
る。これを実現するためには、まず燃料棒の燃料集合体
骨格への挿入方式を統一して設備の共有化を行うことが
必要であるが、燃料集合体の組立速度を別個の組立設備
での組立におけるレベルから低下させることなく行える
統一方式は未だ確立されていない。

【０００７】また、従来の燃料棒の挿入は、マニュアル
作業によるかあるいは部分的に自動化した作業によって
行っていた。放射線被曝の低減や作業効率の点から、燃
料棒挿入作業の全自動化も望まれている。

【０００８】本発明の目的は、上記問題点に鑑み、ＰＷ
ＲおよびＢＷＲの燃料集合体の組立工程において、燃料
集合体骨格への燃料棒の挿入作業を統一方式により共有
化設備で行えると共に、挿入作業の更なる自動化が図れ
る装置の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明に係る軽水炉用燃料集合体組
立装置は、複数本の燃料棒を互いにほぼ平行に間隔を開
けて束状に保持するために正方格子状配列に従った複数
の燃料棒収納セルを有する支持構体に対し、燃料棒を軸
方向に移動させることにより前記収納セル内に燃料棒を
挿入する軽水炉用燃料集合体組立装置において、前記支
持構体を交換可能に且つ軸心を水平に向けた横倒し状態
で固定保持する組立台と、前記軸心の延長方向で組立台
の一端側に配置され、組立台に保持された支持構体の燃
料棒収納セル配列に対応する予め定められた位置及び配
列で複数の燃料棒を各燃料棒の下部端栓が組立台側に向
くように支承するマガジン装置と、前記軸心の延長方向
で組立台の他端側に配置された昇降台と、該昇降台に支
承され、前記軸心に沿って往復水平移動する移動フレー
ム及び昇降台上で水平方向の位置が固定された固定フレ
ームを有する移動装置と、該移動装置に交換可能に装着
され、組立台に保持された支持構体の燃料棒収納セル配
列の水平一列分に対応する位置及び配列で且つ前記軸心
と平行に、それぞれ組立台側の先端に燃料棒の下部端栓
を掴むことのできる掴み機構を有する複数本の燃料棒引
込ロッドを配列保持した引込ロッドユニットと、前記移
動装置及びそれに装着された引込ロッドユニットに組み
合わされ、前記燃料棒引込ロッドのうちの一部を選択的
に前記固定フレームに固定して前記移動フレームによる
水平移動を阻止すると共に残部の燃料棒引込ロッドを該
移動フレームに固定して該移動フレームによる水平往復
移動に随伴させるロック手段と、該ロック手段による燃
料棒引込ロッドの前記固定フレーム又は移動フレームに
対する固定を予め定められた集合体内燃料棒配置パター
ンのデータに従って前記水平一列分毎に切換える選択手
段とを備えたものである。

【００１０】また、請求項２に記載の発明に係る軽水炉
用燃料集合体組立装置は、請求項１に記載の軽水炉用燃
料集合体組立装置において、前記引込ロッドが駆動装置
によって軸方向に往復移動する心棒を備え、前記掴み機
構は該心棒の往復移動によって径方向に開閉するコレッ
トチャック構造を有するものである。チャック先端部
は、前記引込ロッドが支持構体内に挿入される際の支持
構体との干渉を避けるため、チャックが閉じた状態では
ほぼ流線形状を有するものである。

【００１１】また、請求項３に記載の発明の係る軽水炉
用燃料集合体組立装置は、請求項１に記載の軽水炉用燃
料集合体組立装置において、前記引込ロッドの先端に掴
み機構が交換可能に装着されていることを特徴とするも
のである。

【００１２】本発明においては、組立台上の支持構体、
即ちＢＷＲにおいては後に上下タイプレートを繋ぐタイ
ロッドおよびウォーターロッド（あるいはウォーターチ
ャンネル）が等間隔に配置される複数個のスペーサに止
められてなる燃料集合体骨格、またＰＷＲにおいては支
持格子（グリッド）に制御棒案内シンブル管および計装
用案内シンブル管を通して組上げてなる燃料集合体骨
格、の燃料棒収納セル内へ、組立台の軸心延長方向一端
側に配置されているマガジン装置にすでに対応する位置
配列で設置されている燃料棒を、交換可能に移動装置に
装着された引込ロッドユニットを用いて機械的に引込ん
で挿入を行うものであるため、燃料棒挿入作業の更なる
自動化を図ることができ、作業者によるマニュアル作業
を減らして、安全性と共に作業性の向上が実現できる。

【００１３】引込ロッドユニットによる燃料棒の各燃料
棒収納セル内への引込動作は以下の通りである。まず所
定の一列分燃料棒収納セルに挿入すべき燃料棒に対応し
て選択された引込ロッドを移動フレームに固定し、該移
動フレームを水平移動することによって各引込ロッドを
各収納セル内を貫通させ、先端部の掴み機構で各燃料棒
の下部端栓を掴んで保持し、該下部端栓の保持状態のま
ま移動フレームを逆方向へ水平移動させて引込ロッドを
戻すことによって各燃料棒を対応する燃料棒収納セル内
に引込み、所定の挿入状態が得られたら掴み機構による
下部端栓の保持を解除する。

【００１４】本発明の引込ロッドユニットに配置される
引込ロッドは、支持構体の燃料棒収納セル配列の水平一
列分に対応するものであるが、引込ロッドユニットが装
着される移動装置は昇降台に支承されており、この昇降
台の駆動で一連の引込ロッドの高さ位置が調節できるの
で、水平一列分の引込ロッドのみで燃料棒収納セル配列
の全列に対して順次燃料棒を引き込むことができ、燃料
棒の支持構体の全燃料棒収納セル内への挿入は、連続的
に機械的作業で行うことができる。

【００１５】とくに、支持構体内の配列において、ＢＷ
ＲにおけるウォーターチャンネルやＰＷＲにおける制御
棒案内シンブル管など、通常の燃料棒以外の配置が存在
するが、本発明では選択手段によって引込ロッドユニッ
トに配列されている引込ロッドのうちから前記燃料棒以
外の配列に対応するものを選択し、ロック手段で引込の
ための水平移動を行わせないように固定フレームに固定
することができるため、正方格子配列の一列分の燃料棒
収納セルの途中に部分的に燃料棒を挿入すべきでない領
域があっても、予めその配置パターンデータの従って列
毎の相違に対応することができるため、支持構体の全燃
料棒収納セル内への燃料棒挿入の機械的作業を連続的に
行うにあたって、途中に支障が生じることはない。

【００１６】さらに、適した引込ロッドユニットを交換
装着することによって同じ方式でＰＷＲ燃料集合体の場
合にもＢＷＲ燃料集合体の場合にも対応することができ
るため、軽水炉用燃料集合体の組立設備として共用で
き、設備コストを大幅に低減することができる。

【００１７】また、燃料棒配列は、同じタイプでも、Ｂ
ＷＲでは７×７，８×８，９×９，１０×１０，ＰＷＲ
では１４×１４，１５×１５，１６×１６，１７×１
７，１８×１８と、原子炉の出力容量に応じて異なるも
のが用いられている。しかしながら、本発明において
は、同じ引込ロッドユニットでも、挿入すべき燃料棒に
応じて引込みに用いるべき引込ロッドを選択できるた
め、予め引込ロッドユニットのロッド数を現存する燃料
集合体の最大規模に応じた一列分燃料棒数に設定してお
けば、全ての規模のものに対応させることができ、引込
ロッドユニットの交換の手間が省け、異なる規模の燃料
集合体の組立への移行も簡便で、作業効率も向上する。

【００１８】なお、本発明の引込ロッド先端の掴み機構
は、簡便な機械的構成で制御が容易なものが望ましく、
例えば、コレットチャック構造が好ましい。引込ロッド
を駆動装置によって軸心方向に往復移動する心棒を備え
たものとすればコレットチャック構造が構成できる。即
ち、引込ロッド外郭部の先端部に軸方向に沿って等間隔
で複数の切込みを形成しておき、その内部で心棒が移動
するのに伴って切込みのある先端部が開閉するものとす
れば、この開閉によって対象とする燃料棒下部端栓を保
持および開放することができる。また、引込ロッドの先
端は、引込ロッド先端部チャックを閉じた状態で格子及
びスペーサに干渉しないほぼ流線型状とする。これによ
って、従来のようにロッド先端に流線型キャップを填め
る必要はなくなる。

【００１９】なお、燃料棒下部端栓の形状は、燃料集合
体の種類によって異なっており、例えば上記の如きコレ
ットチャック構造による掴み機構で下部端栓を掴む場合
においても、掴み機構による確実な燃料棒の保持状態を
得るためには、下部端栓の形状に応じたものであること
が望ましい。そこで、引込ロッド先端の掴み機構は、ロ
ッド本体と一体的に形成されたものに限らず、別個に形
成して交換可能に装着されるものとしても良い。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態として、９
×９のＢＷＲ燃料集合体用の引込ロッドユニットを装着
した場合の燃料集合体組立装置の概略構成図を図１〜図
３に示す。図１は、本実施形態の組立装置全体を示す概
略側面図である。図２は、引込ロッドユニットおよび移
動装置を含む昇降台の構成を示した部分図であり、
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

【００２１】図３は、引込ロッドユニットの選択手段お
よびロック手段を含む移動装置の説明図であり、（ａ）
は昇降台と移動装置の背面図、（ｂ）はロック手段部分
の固定フレーム内を背面側から見た透視図、（ｃ）はロ
ック手段部分のほぼ中央を組立台軸心方向（ロッド移動
方向）に沿って切断した端面図である。

【００２２】本実施形態の燃料集合体組立装置は、主
に、ＢＷＲ燃料集合体の支持構体５０が軸心を水平に向
けた横倒し状態で固定保持される組立台４０と、組立台
４０の一端側に軸心延長方向に配置されて支持構体５０
内に挿入されるべき複数の燃料棒５６がセットされるマ
ガジン装置４１と、組立台４０の他端側に軸心延長方向
に配置されて引込ロッドユニット１４が装着される移動
装置１２およびこれを支承する昇降台１１とから構成さ
れる。

【００２３】ここでいう支持構体５０は、図８の断面図
に示したＢＷＲ燃料集合体の構成要素のうち、等間隔に
配置される複数個のスペーサ５１と、これらスペーサ５
１に止められるウォーターチャンネル５２とからなる骨
格部であり、図４（ａ）に示した配列パターンを持つ９
×９の正方格子状配列に従った燃料棒収納セルが形成さ
れているものである。

【００２４】従って、マガジン装置４１にセットされる
タイロッド５３を含む燃料棒５６は、組立台４０に保持
された際の支持構体５０の燃料棒収納セル配列に対応す
る所定位置及び配列となるように設定される。このと
き、各燃料棒５６の下部端栓５７が組立台４０側に向く
ようにセットされる。このようなマガジン装置４１とし
ては、対象である支持構体５０と同様のセル構造を備え
た構体を用いるのが簡便である。

【００２５】また、移動装置１２は、昇降台１１上に設
置され、引込ロッドユニット１４を構成する各引込ロッ
ド１５が組立台４０に保持された際の支持構体５０の燃
料棒収納セル配列の水平一列分に対応する位置及び配列
で組立台軸心と平行に載置されるレール部１３と、該レ
ール部１３に沿って往復水平移動する移動フレーム２０
と、レール部１３の端部に固定設置されている固定フレ
ーム３０とから構成される。

【００２６】レール部１３上面には、載置される引込ロ
ッド１５の下側外表面が接触するように回転可能に埋め
込まれたガイドローラＧを備え、尾端部１６が移動フレ
ーム２０に固定ロックされた引込ロッド１５のみが、移
動フレーム２０の往復水平移動に随伴してレール部１３
上を滑って軸方向へ往復水平移動する。なお、引込ロッ
ド１５のうち、尾端部１６が固定フレーム３０側に固定
ロックされたものは、移動フレーム２０の移動に伴うこ
となく位置固定されたままで水平移動することはない。

【００２７】各引込ロッド１５の尾端部１６が移動フレ
ーム２０または固定フレーム３０に選択的に固定するロ
ック手段は、各フレーム（２０，３０）と尾端部１６を
解除可能に連結するロックピンから構成される。本実施
形態においては、９×９の燃料集合体用に９本の引込ロ
ッド１５を有するものとし、ロック手段もこの９本の引
込ロッド１５に対応した場合を例に以下に示す。

【００２８】即ち、移動フレーム２０は、制御部１０か
らの指令に応じてフレームの垂直下方に向かって各々伸
縮する９本のロックピン（２１，２２，２３，２４，２
５，２６，２７，２８，２９，）を備え、また固定フレ
ーム３０も、制御部１０からの指令に応じてフレームの
垂直下方に向かって各々伸縮する９本のロックピン（３
１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８，３
９，）を備えている。

【００２９】一方、９本の引込ロッド１５は、各々上方
に突出した尾端部１６の上方に、初期位置で伸張状態に
ある移動フレーム２０側のロックピン先端および固定フ
レーム側のロックピン先端とそれぞれ嵌合する移動側係
止孔１６ｘおよび固定側係止孔１６ｙとが形成されてい
る。

【００３０】従って、９本の引込ロッド１５のうち、水
平移動すべき引込ロッド１５と位置固定すべき引込ロッ
ド１５とが選択されると、それに応じた指令で移動すべ
き引込ロッド１５の尾端部１６上では、移動フレーム２
０側のロックピンが伸張状態となって移動側係止孔１６
ｘに嵌合係止してこの尾端部１６と移動側ロックピンと
の係合を介して引込ロッド１５を移動フレーム２０に固
定ロックすると同時に、固定フレーム３０側のロックピ
ンは収縮状態で固定側係止孔１６ｙとの嵌合は解除状態
となる。

【００３１】一方、位置固定すべき引込ロッド１５の尾
端部１６上では、移動フレーム２０側のロックピンは収
縮状態で移動側係止孔１６ｘとの嵌合は解除状態となる
と同時に、固定フレーム３０側のロックピンが伸張状態
となって固定側係止孔１６ｙに嵌合係止してこの尾端部
１６と固定側ロックピンとの係合を介して引込ロッド１
５を固定フレーム３０に固定ロックする。

【００３２】例えば、図４（ａ）に示す配列パターンの
場合を以下に示す。このパターンでは、中央部の３×３
燃料棒配列分がウォーターチャンネル５２に置き換わる
配列である。

【００３３】従って、水平一列毎に、燃料棒９本分に相
当する９本の引込ロッドに対するロックピンのロックパ
ターンは、図４（ｂ）に示すように、全部の移動側ロッ
クピン（２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，
２８，２９）がロック状態で全部の固定側ロックピン
（３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８，
３９）が解除状態となるパターンNo１と、中央３本分の
移動側ロックピン（２４，２５，２６）が解除状態でそ
の両側の移動側ロックピン（２１，２２，２３，２７，
２８，２９）がロック状態でると同時に、中央３本分の
固定側ロックピン（３４，３５，３６）のみがロック状
態で他の固定側ロックピン（３１，３２，３３，３７，
３８，３９）が解除状態となるパターンNo２の２種類と
なる。

【００３４】この２つのロックパターンにおけるそれぞ
れの移動側ロックピン（２１，２２，２３，２４，２
５，２６，２７，２８，２９）の状態（図３（ｃ）のＡ
−Ａ矢視断面図）を図５に示す。図５（ａ）は、パター
ンNo１において全移動側ロックピン（２１，２２，２
３，２４，２５，２６，２７，２８，２９）が伸張して
先端部がそれぞれ引込ロッド尾端部１６の移動側係止孔
１６ｘに嵌合して全引込ロッド１５を移動側フレーム２
０に固定ロックしている。

【００３５】図５（ｂ）は、パターンNo２において移動
側ロックピン（２１，２２，２３，２７，２８，２９）
が伸張して先端部がそれぞれ引込ロッド尾端部１６の移
動側係止孔１６ｘに嵌合して６本の引込ロッド１５を移
動側フレーム２０に固定ロックしており、中央の３本の
移動側ロックピン（２４，２５，２６）は収縮して引込
ロッド尾端部１６に対する係合が解除されている。この
とき、固定側ロックピン（３１，３２，３３，３４，３
５，３６，３７，３８，３９）は、伸縮状態が丁度同じ
並びの移動側ロックピンと逆の状態である。

【００３６】以上のようなロック手段を備えた本装置に
おいて、まず制御部１０は、昇降台１１を駆動制御して
引込ロッドユニット１４の高さ位置を一連の引込ロッド
１５が支持構体５０の燃料棒収納セルの水平台一列目の
延長方向に一致するように調節する。

【００３７】次に、制御部１０は燃料棒配列パターンの
データ（この場合はパターンNo１）に基づいて移動対象
あるいは固定対象に選択された引込ロッド１５に応じ
て、移動側ロックピンおよび（２１，２２，２３，２
４，２５，２６，２７，２８，２９）固定側ロックピン
（３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８，
３９）それぞれに解錠状態あるいはロック状態への駆動
指令が送信され、所望のロックパターンで各引込ロッド
１５の移動フレーム２０あるいは固定フレーム３０への
固定ロック状態が得られる。

【００３８】このように、各引込ロッド１５の所定の固
定ロック状態が決定したら、制御部１０は、移動フレー
ム２０に対してマガジン装置４１に向けての水平移動を
指令する。移動フレーム２０の水平移動に随伴して、移
動フレーム２０に固定ロックされている引込ロッド１５
もマガジン装置４１方向へ水平移動し、組立台４０上の
支持構体５０の対応する水平一列目の燃料棒収納セル内
を貫通した状態で、各ロッドの先端部１８がマガジン装
置４１の対応位置に各々セットされている燃料棒５６の
下部端栓５７に達し、掴み機構でこれを掴む。

【００３９】この掴み機構として、本実施形態ではコレ
ットチャック構造を用いた。即ち、引込ロッド１５を中
空状とし、その外郭部１７の先端部１８には軸方向に沿
って複数の切込みが形成されていると同時に、内部には
軸方向に駆動装置（不図示）によって往復移動する心棒
１９が備えられており、この心棒１９の往復移動に応じ
て先端部１８が開閉するという構成である。

【００４０】例えば、図６に示すように、燃料棒下部端
栓５７の下端形状が凹状である場合、まずこの凹状部内
周形状に対して引込ロッド先端部１８の外周形状を両者
が互いに嵌合係止するものに形成しておく。

【００４１】そこで、先端部１８に対して心棒１９を尾
端部側に引いた先端部１８の閉状態を初期状態とし（図
６（ａ））、引込ロッド１５が前述のように移動フレー
ム２０に随伴して水平移動して先端部１８を燃料棒下部
端栓５７に達した時点で、制御部１０から駆動装置へ信
号を発して心棒１９を燃料棒側へ軸移動させて先端部１
８を開けば（図６（ｂ））、先端部１８の外周形状が燃
料棒下部端栓５７の下端凹状部を内側から押圧するとと
もにその内周形状に嵌合係止し、燃料棒下部端栓５７の
掴み状態が得られる。

【００４２】また、図７に示すように、燃料棒下部端栓
５７の下端形状が凸状である場合は、この凸状部外周形
状に対して引込ロッド先端部６８の開閉部内形状を両者
が互いに嵌合係止するものに形成しておけば良い。この
場合、先端部６８に対して心棒６９を尾端部側に引いて
先端部６８の閉状態を初期状態とし（図７（ａ））、引
込ロッド１５が移動フレーム２０に随伴して水平移動し
て先端部６８が燃料棒下部端栓５７に達する直前で駆動
装置によって心棒６９を燃料棒側へ軸移動させて先端部
６８を開いた状態で下部端栓５７に達して前記凸状部を
先端部６８内に入った時点で再び心棒６９を尾端部側に
引いて先端部６８を閉じれば、凸状部が先端部６８に外
側から挟持されると同時にその外周形状に先端部６８内
部形状が嵌合係止し、燃料棒下部端栓５７の掴み状態が
得られる。

【００４３】以上のような掴み機構によって、所定の引
込ロッド１５がそれぞれ対応する燃料棒下部端栓５７を
掴んだら、ついで制御部Ｃは、その掴み状態のまま移動
フレーム２０に対して出発地点へ戻るように命令する。
これに従って移動フレーム２０が戻り方向へ水平移動す
ると移動フレーム２０に随伴する引込ロッド１５に伴っ
て燃料棒５６も同方向へ引っ張られる。

【００４４】移動フレーム２０が固定フレーム３０に当
接する出発位置まで戻ると、引込ロッド１５に引っ張ら
れた各燃料棒５６は、ちょうど支持構体５０の対応する
燃料棒収納セル内に挿入された状態となり、制御部１０
は駆動装置を介して心棒（１９，６９）を軸方向に駆動
させ、引込ロッド１５の先端部（１８，６８）を開いて
燃料棒下部端栓５７を掴み状態から開放する。以上の操
作によって、支持構体５０の燃料棒収納セル一列目の燃
料棒５７挿入作業が完了する。

【００４５】次に、制御部１０は、昇降台１１を駆動さ
せて引込ロッドユニット１４の高さ位置を、一連の引込
ロッド１５が支持構体５０の燃料棒収納セル２列目の延
長方向に一致するように調節し、２列目に対応する配列
パターンのデータに基づいてロック手段に引込ロッド１
５の移動対象のものと固定対象のものとをそれぞれ選択
させて、それぞれ移動フレーム２０、固定フレーム３０
へ固定ロックさせた後、移動フレーム２０および心棒１
９の駆動を制御しながら所定の燃料棒５７を引込ロッド
１５を介して対応する燃料棒収納セル内へ挿入する。

【００４６】これらの動作を順次最後の列まで繰り返す
ことによって、支持構体５０への全燃料棒５６の挿入が
連続的に自動で行える。よって、本実施形態の組立装置
によれば、燃料集合体組立の燃料棒挿入作業において、
作業者がマニュアルで行う作業は大幅に低減し、従来に
比べて安全性と共に作業効率の向上が図れる。このよう
にタイロッド５７を含む全燃料棒５６の支持構体５０へ
の挿入が完了した後、上部タイプレート５４および下部
タイプレート５５をそれぞれ取り付け、チャンネルボッ
クスを装着してＢＷＲ燃料集合体が組上がる。

【００４７】以上の実施形態においては、引込ロッドユ
ニット１４として、９×９配列のＢＷＲ燃料集合体に対
応させて９本の引込ロッド１５を備えたものを移動装置
に装着した場合を説明したが、本燃料集合体組立装置
は、９×９配列以外の燃料棒の支持構体への挿入作業に
用いることができる。

【００４８】まず、引込ロッドユニットは交換可能であ
るので、９×９以外の例えば７×７あるいは１０×１０
配列の燃料集合体を対象とする場合、引込ロッドを７本
備えたユニット、又は引込ロッドを１０本備えたユニッ
トをそれぞれ用意し、燃料集合体のタイプに応じて適宜
ユニットを選択して本装置に装着すれば良い。

【００４９】また、本装置は、引込ロッドを選択する手
段を備えているため、燃料棒配列ピッチが同じならば、
考えられる燃料棒数最大規模の水平一列分の引込ロッド
を備えたユニット一つで、必要な本数の引込ロッドのみ
を選択すれば良い。例えば、１０本の引込ロッドを備え
た引込ロッドユニットであれば、対象とする燃料集合体
が９×９配列であれば、基本的に１０本の引込ロッドの
うち９本を利用可能に選択して他の１本は常に固定フレ
ームに固定ロックしたままにすれば良く、同様に、７×
７配列であれば、基本的に１０本の引込ロッドのうち７
本を利用可能に選択して他の３本は常に固定フレームに
固定ロックしたままとすれば良い。

【００５０】なお、挿入すべき燃料棒がセットされるマ
ガジン装置に関しても、各配列タイプ毎に燃料棒収納数
を対応させたマガジンを用意しても、また、燃料棒配列
ピッチが同じならば最大収納数に応じたマガジンを用い
てそれより収納燃料棒数が小さくて良い場合に兼用させ
る構成としてもどちらでも良い。

【００５１】また、本装置は、上記の如くＢＷＲ燃料集
合体を対象とする場合だけでなく、もちろんＰＷＲ燃料
集合体を組み立て対象とする場合にも利用できる。この
場合、図９の断面図に示したＰＷＲ燃料集合体の構成要
素のうち、碁盤目状の支持格子（グリッド）７１に制御
棒案内シンブル管７２および計装用案内シンブル管７３
を通して組上げた骨格を支持構体７０とする。

【００５２】通常、ＰＷＲ燃料集合体の配列は、たとえ
ば１４×１４，１５×１５，１６×１６，１７×１７，
１８×１８とＢＷＲ燃料集合体に比べて燃料棒７４の数
が多い。従って、燃料棒７４挿入に用いる引込ロッドユ
ニットも、対応する数の引込ロッドを備えたものとす
る。たとえば、図１０の配列パターンに示すような１７
×１７配列では、１７本の引込ロッドを備えたものとす
れば良い。

【００５３】もちろん、前述のように、本発明による装
置では、燃料棒引き込みに必要な引込ロッドのみを選択
して駆動させることができるため、燃料棒配列ピッチが
同じならばたとえば１８本の引込ロッドを備えたものと
すれば、正方配列の水平一列分が１８本以下のすべてに
この引込ロッドユニットを兼用することができる。

【００５４】従って、本組立装置において、対象とする
ＰＷＲ燃料集合体の配列パターン対応する引込ロッドユ
ニットを移動装置１２に装着し、支持構体７０を組立台
上に設置し、マガジン装置５１に所定の配列で燃焼棒７
４をセットすれば、前述のＢＷＲ燃料集合体の場合と同
様の操作で、全燃料棒７４を、連続的に且つ機械的に支
持構体７０の燃料棒収納セル内へ引き込んで挿入するこ
とができる。これら支持構体７０への全燃料棒７４挿入
が完了した後、上部ノズル７５および下部ノズル７６を
それぞれ取付ければＰＷＲ燃料集合体が組み上がる。

【００５５】なお、先端部の掴み機構は、引込ロッド本
体と一体的に形成されたものでも良いが、ロッド本体に
対してこの先端部のみが交換可能に装着されるものとし
ても良い。対象とする燃料棒の下部端栓の下端形状が変
更になった場合、それに適応する掴み機構の先端部を備
えた引込ロッドが配列された引込ロッドユニットごと交
換しても良いが、適応する掴み機構の先端部が交換可能
であれば、引込ロッドユニットは交換する必要はなく、
同じ引込ロッドに対して先端部のみを交換すれば良い。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の燃料集合
体組立装置によれば、燃料棒集合体の骨格である支持構
体の燃料棒収納セル内への燃料棒挿入作業を連続的に且
つ機械的に行えるため、燃料棒集合体組立工程の自動化
が図れ、作業者の安全性と共に作業効率が向上するとい
う効果がある。

【００５７】さらに、本発明の装置は、ＢＷＲ燃料集合
体およびＰＷＲ燃料集合体いずれのタイプにおいても共
用でき、同一工場内の共通設備も燃料棒集合体の組立が
行えるため、設備が必要でそれぞれ別の工場で組立が行
われていた従来方法に比べて設備コストが大幅に低減で
きるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態としての軽水炉用燃料集
合体組立装置の全体を示す概略側面図である。

【図２】図１に示した組立装置の引込ロッドユニットお
よび移動装置を含む昇降台の構成を示した部分図であ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

【図３】図１に示した組立装置における引込ロッドユニ
ットの選択手段およびロック手段を含む移動装置の説明
図であり、（ａ）は昇降台と移動装置の背面図、（ｂ）
はロック手段部分の固定フレーム内を背面側から見た透
視図、（ｃ）はロック手段部分のほぼ中央を組立台軸心
方向（ロッド移動方向）に沿って切断した端面図であ
る。

【図４】９×９はＢＷＲ燃料集合体の配列パターンと対
応するロックピンの選択パターンを示す模式図であり、
（ａ）は配列パターンの模式図であり、（ｂ）はロック
ピンのロックパターンを示す説明図である。

【図５】図４の配列パターンおよびロックパターンに応
じた移動フレーム側ロックピンの状態を示す模式図あ
り、（ａ）はロックパターンNo１の場合のロックピンの
ロック状態を示す模式図、（ｂ）はロックパターンNo２
の場合のロックピンのロック状態を示す模式図である。

【図６】引込ロッドのコレットチャック構造による掴み
機構の一例を示す断面図であり、（ａ）はチャック閉状
態を示す模式図、（ｂ）はチャック開状態によ燃料棒下
部端栓掴み状態を示す模式図である。

【図７】図６とは異なるコレットチャック構造による掴
み機構の一例を示す断面図であり、（ａ）はチャック閉
状態を示す模式図、（ｂ）はチャック開状態によ燃料棒
下部端栓掴み状態を示す模式図である。

【図８】ＢＷＲ燃料集合体および燃料棒の概略構成の一
例を示す縦断面図である。

【図９】ＰＷＲ燃料集合体および燃料棒の概略構成の一
例を示す縦断面図である。

【図１０】ＰＷＲ燃料集合体の配列パターンの一例を示
す模式図である。

【符号の説明】

１０：制御部 １１：昇降台 １２：移動装置 １３：レール部 Ｇ：ガイロドローラ １４：引込ロッドユニット １５：引込ロッド １６：尾端部 １６ｘ：移動側係止孔 １６ｙ：固定側係止孔 １７：ロッド外郭 １８，６８：ロッド先端部 １９，６９：心棒 ２０：移動フレーム ２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２
９：移動側ロックピン ３０：固定フレーム ３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８，３
９：固定側ロックピン ４０：組立台 ４１：マガジン装置 ５０：支持構体（ＢＷＲ） ５１：スペーサー ５２：ウォーターチャンネル ５３：タイロッド ５４：上部タイプレート ５５：下部タイプレート ５６：ＢＷＲ燃料棒 ５７：下部端栓 ５８：上部端栓 ７０：支持構体（ＰＷＲ） ７１：支持格子 ７２：制御棒案内シンブル管 ７３：計測用案内シンブル管 ７４：ＰＷＲ燃料棒 ７５：上部ノズル ７６：下部ノズル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の燃料棒を互いにほぼ平行に間隔
   を開けて束状に保持するために正方格子状配列に従った
   複数の燃料棒収納セルを有する支持構体に対し、燃料棒
   を軸方向に移動させることにより前記収納セル内に燃料
   棒を挿入する軽水炉用燃料集合体組立装置において、 前記支持構体を交換可能に且つ軸心を水平に向けた横倒
   し状態で固定保持する組立台と、 前記軸心の延長方向で組立台の一端側に配置され、組立
   台に保持された支持構体の燃料棒収納セル配列に対応す
   る予め定められた位置及び配列で複数の燃料棒を各燃料
   棒の下部端栓が組立台側に向くように支承するマガジン
   装置と、 前記軸心の延長方向で組立台の他端側に配置された昇降
   台と、 該昇降台に支承され、前記軸心に沿って往復水平移動す
   る移動フレーム及び昇降台上で水平方向の位置が固定さ
   れた固定フレームを有する移動装置と、 該移動装置に交換可能に装着され、組立台に保持された
   支持構体の燃料棒収納セル配列の水平一列分に対応する
   位置及び配列で且つ前記軸心と平行に、それぞれ組立台
   側の先端に燃料棒の下部端栓を掴むことのできる掴み機
   構を有する複数本の燃料棒引込ロッドを配列保持した引
   込ロッドユニットと、 前記移動装置及びそれに装着された引込ロッドユニット
   に組み合わされ、前記燃料棒引込ロッドのうちの一部を
   選択的に前記固定フレームに固定して前記移動フレーム
   による水平移動を阻止すると共に残部の燃料棒引込ロッ
   ドを該移動フレームに固定して該移動フレームによる水
   平往復移動に随伴させるロック手段と、 該ロック手段による燃料棒引込ロッドの前記固定フレー
   ム又は移動フレームに対する固定を予め定められた集合
   体内燃料棒配置パターンのデータに従って前記水平一列
   分毎に切換える選択手段とを備えたことを特徴とする軽
   水炉用燃料集合体組立装置。
2. 【請求項２】 前記引込ロッドが駆動装置によって軸方
   向に往復移動する心棒を備え、前記掴み機構は該心棒の
   往復移動によって径方向に開閉するコレットチャック構
   造を有し、チャックが閉じた状態においては、先端形状
   がほぼ流線形状を有することを特徴とする請求項１に記
   載の軽水炉用燃料集合体組立装置。
3. 【請求項３】 前記引込ロッドの先端に掴み機構が交換
   可能に装着されていることを特徴とする請求項１に記載
   の軽水炉用燃料集合体組立装置。