JP2004521351A

JP2004521351A - 燃料棒に燃料ペレットを充填するための装置、方法及び部材

Info

Publication number: JP2004521351A
Application number: JP2003504414A
Authority: JP
Inventors: ブース，アラン; マッコルヴィル，アレクサンダー
Original assignee: BNFL IP Ltd
Current assignee: BNFL IP Ltd
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2004-07-15
Also published as: GB0113983D0; KR20030036676A; CA2417920A1; US20040105521A1; WO2002101755A1; EP1314167A1

Abstract

本発明は、核燃料物質を収容環境の中に収容するための装置、燃料棒の中に核燃料ペレットを充填する方法及び燃料棒の中に核燃料ペレットを充填する間に用いるための部材を提供する。本発明の目的は、充填プロセスの間に燃料ペレット物質を伴う燃料棒外側の汚染を低減することである。特に、本発明は、充填される燃料棒が導かれる軸と、汚染環境と非汚染環境との間に備えられるシーリングユニットとを含み、そのシーリングユニットは第１シール、第２シール及び伸縮可能部を含み、第１シール及び第２シールは伸縮可能部に取り付けられ、シーリングユニットは第１状態及び第２状態を有し、シーリングユニットは第１状態に比べて第２状態において軸に沿ってより大きい広がりを有する、装置を提供する。第１シールは貫通アパーチャを有するディスク形状とすることができ、略中央において拡大する弾性変形可能なシールである第２シールを伴い、第２シールは第１シールより汚染環境の近くに備えられる。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、燃料棒への燃料ペレットの充填及びその改良に関し、特に、混合酸化物よりなる燃料ペレットに限らない燃料ペレットの充填及びその改良に関連する。
【０００２】
（背景技術）
核燃料ペレットは、アセンブリ処理過程の一部として、燃料棒の中に充填される必要がある。このアセンブリ処理過程は、環境、通常はグローブボックスを用いる環境の中に燃料棒を導入すること、燃料ペレットを収容すること、燃料ペレットを燃料棒の中に充填すること、及び環境から燃料棒を取り除くことを含む。燃料棒はその外側が燃料ペレット物質によりできる限り汚染されないことを保障することが好適である。そのような燃料ペレット物質は汚染のリスクを意味し、充填された燃料棒をシーリングするために用いられる溶接の質を低下させる。この分野では、堆積するあらゆる燃料ペレット材料を除去するために種々の清浄化操作が用いられてきたが、どの操作も現在までのところ完全に満足のいくものではない。更に、二酸化ウランよりなる燃料ペレットを充填することに関連して、多くの先行技術が開発されてきたが、結果として、燃料からの放射線量が非常に多い混合酸化物（ＭＯＸ）を用いる場合にはそれらは適していない。
【０００３】
本発明は、燃料ペレット物質による燃料棒外側の汚染レベルをより低く抑えるように燃料棒の中に燃料ペレットを充填するための装置及び方法を提供することを目的としている。本発明はまた、充填の前及び／または間及び／または後に、核物質の収容を維持するように燃料棒の中に燃料ペレットを充填するための装置及び方法を提供することである。
【０００４】
（発明の概要）
本発明の第１の特徴に従って、燃料棒に核燃料ペレットを充填する間に、汚染環境に核燃料物質を収容する装置であり：充填される燃料棒が導かれる軸と；汚染環境と非汚染環境との間に設けられるシーリングユニットと；より構成される装置であって、前記シーリングユニットは第１シール、第２シール及び伸縮可能部を含み、前記第１及び第２シールは前記伸縮可能部に取り付けられ、前記シーリングユニットは第１状態及び第２状態を有し、前記シーリングユニットは第１状態に比べて第２状態において前記軸に沿ってより大きい広がりを有する装置を提供する。
【０００５】
本発明の第２の特徴に従って、核燃料ペレットを燃料棒に充填する方法であり：燃料棒を軸に沿って核燃料ペレット充填位置に導入する段階と；少なくとも１つの燃料ペレットを燃料棒に充填する段階と；燃料棒を核燃料ペレット充填位置から取り外す段階と；より構成される方法であって、シーリングユニットは燃料棒の中に充填される核燃料ペレットを収容する汚染環境と非汚染環境との間に設けられ、前記シーリングユニットは第１シール、第２シール及び伸縮可能部を含み、前記第１及び第２シールは前記伸縮可能部に取り付けられ、前記シーリングユニットは第１状態及び第２状態を有し、前記シーリングユニットは燃料棒の中への核燃料ペレットの充填のために前記第２状態にあり、核燃料ペレット充填位置から燃料棒が取り外されてしまうまでの燃料棒の遷移の少なくとも一部の間に前記第１状態の方に動き、前記シーリングユニットは第１状態に比べて第２状態において前記軸に沿ってより大きい広がりを有する方法を提供する。
【０００６】
本発明の第１及び／または第２の特徴は、特に、前記第１シールはディスク形状であって貫通アパーチャを有し、前記第２シールは弾性変形可能なシールであって変形されたときに略中央で広がり、前記第２シールは前記第１シールより汚染環境の近くに設けられ、及び／または、前記第１シールはディスク形状であって貫通アパーチャを有し、燃料棒は核燃料ペレット充填位置内の少なくとも第１シールの中に伸び、第２シールはその略中央で広がる弾性変形可能なシールであり、第２シールは核燃料ペレット充填位置において燃料棒により変形され、第２シールは第１シールに比べて汚染環境のより近くに設けられる、ことを含むことができる。
【０００７】
本発明の第３の特徴に従って、燃料棒に核燃料ペレットを充填する間に、汚染環境に核燃料物質を収容する装置であり：前記汚染環境と非汚染環境との間に設けられるシーリングユニット；より構成される装置であって、前記シーリングユニットは、第１シール及び第２シールを含み、前記第１シールはディスク形状であり、貫通アパーチャを有し、前記第２シールは変形されたときに略中央において広がる弾性変形可能なシールであり、前記第２シールは前記第１シールに比べて汚染環境のより近くに設けられる装置を提供する。
【０００８】
本発明の第４の特徴に従って、核燃料ペレットを燃料棒に充填する方法であり：燃料棒を核燃料ペレット充填位置に導入する段階と；少なくとも１つの燃料ペレットを燃料棒に充填する段階と；燃料棒を核燃料ペレット充填位置から取り外す段階と；より構成される方法であって、シーリングユニットは燃料棒の中に充填される核燃料ペレットを収容する汚染環境と非汚染環境との間に設けられ、前記シーリングユニットは第１シール及び第２シールを含み、前記第１シールはディスク形状であって貫通アパーチャを有し、燃料棒は核燃料ペレット充填位置において少なくとも前記第１シールの中に伸び、前記第２シールはその略中央で拡大する弾性変形可能なシールであり、前記第２シールは核燃料ペレット充填位置において燃料棒により変形され、前記第２シールは前記第１シールに比べて汚染環境のより近くに設けられる方法を提供する。
【０００９】
本発明の第３及び／または第４の特徴は、特に、前記装置が、充填される燃料棒が導かれる軸、伸縮可能部を含むシーリングユニット、前記伸縮可能部に取り付けられる前記第１及び第２シールを含み、前記シーリングユニットは第１状態及び第２状態を有し、前記シーリングユニットは前記第１状態に比べて前記第２状態において前記軸に沿ってより大きい広がりを有し、及び／または、前記燃料棒は軸に沿って核燃料ペレット充填位置に燃料棒を導き、前記シーリングユニットは伸縮可能部を含み、前記第１及び第２シールは前記伸縮可能部に取り付けられ、前記シーリングユニットは第１状態及び第２状態を有し、前記シーリングユニットは前記燃料棒の中に前記核燃料ペレットを充填するためには前記第２状態にあり、核燃料ペレット充填位置から燃料棒が取り外されてしまうまでの燃料棒の遷移の少なくとも一部の間に前記第１状態の方に動き、前記シーリングユニットは前記第１状態に比べて前記第２状態において前記軸に沿ってより大きい広がりを有する、ことを含むことができる。
【００１０】
本発明の第１及び／または第２及び／または第３及び／または第４の特徴は、本明細書の他の箇所に記した他の特性、選択肢または可能性を含むことが可能であり、特に、充填する間に燃料棒に提供される部材に関るものとして、下記及び本発明の第５及び／または第６の特徴を含む本明細書の他の箇所に記した他の特性、選択肢または可能性を含むことが可能である。
【００１１】
好適には、核燃料物質は、汚染環境から非汚染環境への、理想的には、汚染されたグローブボックスから非汚染グローブボックスへの物理的移動を止めるために収容される。
【００１２】
好適には、燃料棒が導入され、及び／または充填され、及び／または取り除かれる間に、前記軸は燃料棒の軸に一致する。好適には、チューブまたはシュラウドが前記軸の少なくとも一部のまわりに備えられ、共通軸を有する。好適には、少なくとも非汚染環境から汚染環境を分離する周囲のバリアに関して、チューブは汚染環境の中に伸ばされている。
【００１３】
好適には、シーリングユニットはチューブの一端部、理想的には汚染環境に接続されるチューブの端部に取り付けられる。好適には、このシーリングユニットは取り外し可能である。好適には、シーリングユニットは装置の軸に一致する軸を有する。好適には、シーリングユニットはその軸に関して対称的である。
【００１４】
好適には、第１シールは貫通アパーチャを有するディスクの形状である。好適には、貫通アパーチャは円筒形断面をもち、理想的には、シーリングユニットの軸及び／または燃料棒の軸と一致する軸を有する。好適には、アパーチャの直径は燃料棒の直径より大きくない。好適には、アパーチャのまわりに広がる第１シールの少なくとも一部は弾性変形可能である。好適には、第１シールのアパーチャは第２状態から第１状態への遷移の間に大きさが拡大する。好適には、第１シールのアパーチャは第１状態から第２状態への遷移の間に大きさが減少する。好適には、第１シールは少なくとも１つ以上の貫通アパーチャを更に有する。好適には、第１シールの周囲に更なるアパーチャを備える。好適には、更なるアパーチャは、第２状態におけるガスパージのために、及び／または、核燃料ペレット充填位置における燃料棒に伴い、流路を提供する。好適には、アパーチャ及び／または少なくとも１つ以上のアパーチャは第１状態における、及び／または、燃料棒の導入及び／または取り外しの間の、パージガスのための流路を提供する。
【００１５】
好適には、第２シールは弾性変形可能なシールであり、変形されるときにその略中央が広がる。好適には、その開口部は円形断面形状であり、理想的には、シーリングユニットの軸及び／または燃料棒の軸に一致する軸を有する。好適には、アパーチャの直径は第１状態における燃料棒の直径未満である。好適には、アパーチャは第１状態において閉じている。好適には、アパーチャのまわりに広がる第２シールの少なくとも一部は弾性的に変形可能である。好適には、第２シールはリップシールである。好適には、アパーチャを規定する第２シールの一部は、その一部が拡大可能な部分に取り付けられた汚染環境の方向に更に伸びる。好適には、第２シールのアパーチャは、第１状態から第２状態への遷移及び／または核燃料ペレット充填位置への燃料棒の導入の間に大きさが拡大する。好適には、第２シールのアパーチャは第１状態から第２状態への遷移及び／または核燃料ペレット充填位置への燃料棒の導入の間に大きさが縮小する。好適には、第２状態から第１状態への遷移及び／または核燃料ペレット充填位置への燃料棒の導入の間に、第２シールは第２サイズから中間サイズに、次いで、第１サイズに縮小する。
【００１６】
好適には、伸縮可能部は第１状態の軸に沿って狭められた範囲を有するように折り畳まれる部分を含む。好適には、伸縮可能部は第２状態の軸に沿って拡張される範囲を与えるように伸ばされる部分を含む。伸縮可能部は、理想的には第１状態において外側に膨らむ円筒部分を備えることができる。伸縮可能部はベローズを含むことができる。伸縮可能部は第１状態から第２状態への遷移の間に引き伸ばすことができる。好適には、伸縮可能部は貫通アパーチャを含む。好適には、貫通アパーチャの直径は、第１状態及び／または第２状態及び／または１つまたは両方の状態の方向に２つの状態間の遷移において、貫通アパーチャは燃料棒より直径が大きい。
【００１７】
好適には、第１シールは伸縮可能部の一端部、理想的には、第１シールと同様の端部でチューブから取り外される端部及び／または汚染環境により近い端部に取り付けられる。
【００１８】
好適には、第２シールは伸縮可能部の一端部、理想的には、チューブから取り外される端部及び／または第２シールと同様の端部及び／または汚染環境により近い端部に取り付けられる。
【００１９】
好適には、シーリングユニットは燃料棒の導入に先立って第１状態にある。好適には、シーリングユニットは、燃料棒が第１シールに接しているとき、第１状態から第２状態への遷移を開始し、より好適には、部材が燃料棒に備えられる。
【００２０】
好適には、燃料棒が第１シールを貫通する前に、理想的には、燃料棒に設けられた部材が第１シールを貫通する前に、シーリングユニットは第２状態に達する。好適には、燃料棒は第２状態において第１シールの中に入る。理想的には、燃料棒に設けられる部材は第２状態において第１シールを貫通する。好適には、燃料棒に設けられる部材は第２状態において第２シールに接する。好適には、燃料棒に設けられる部材は、少なくとも所定の部分で、第２状態において第２シールを貫通する。好適には、燃料棒の開口端部は第２状態において第１シールと第２シールとの間に留まる。好適には、ガスの流れは、第２状態において、特に核燃料ペレット充填位置において、第２シールと部材との間を通過する。
【００２１】
好適には、燃料棒に設けられる部材は、第２状態から第１状態への遷移の間に回転され、及び／または、第２状態から第１状態への遷移の間に燃料棒から分離される。好適には、部材が第２シールの中に伸びる間に、燃料棒は第１シールの中に少なくとも伸びる。好適には、第２状態から第１状態への遷移の間に、第２シールは部材上方を戻る。好適には、第２シールは、第２状態から第１状態への遷移の完結により、部材から回収される。好適には、燃料棒は第１状態において第１シールから回収される。好適には、部材は、理想的には、第１状態において落下することにより廃棄される。
【００２２】
核燃料ペレットは、好適には、混合酸化物を含むことができる、及び／または再生ウランを含むことができる。
【００２３】
燃料棒は、好適には、特に部材が燃料棒に導入されたときに、一端部でシーリングされ、他端部で開放される。
【００２４】
好適には、理想的には部材を備えられた燃料棒は自動的に核燃料ペレット充填位置に導かれる。燃料棒をローラ等の少なくとも１つ以上の回転可能な支持部に支持された状態で導くことができる。好適には、部材を設けた燃料棒を理想的にはチューブを貫く核燃料ペレット充填位置に導く。好適にはチューブは円筒形状断面を有する。好適には、チューブは非汚染環境の一部と汚染環境の一部との間で伸びる。好適には、チューブは第１及び第２グローブボックスの間で伸びる。好適には、シーリングユニットをチューブの一端部、理想的には汚染環境に隣接するチューブに備える。
【００２５】
好適には、パージガスをチューブの中に導く。ガスはヘリウムとすることができる。好適には、燃料棒及び理想的には部材を核燃料ペレット充填位置に導く前、及び／または、燃料棒から部材を導入する間及び／またはローディングする間及び／または取り外す間、及び／または、１つの燃料棒の取り外しとローディングされる次の燃料棒の導入との間に、パージガスを導入する。
【００２６】
好適には、部材は核燃料ペレット充填位置において核燃料ペレット充填ガイドと接する。好適には、部材は充填ガイドにおいて部分溝に受け入れられる。部分溝は、好適には、部材の下方には存在しない。好適には、充填ガイドを汚染環境の中の所定位置に備える。充填ガイドは、好適には、充填される核燃料ペレットの外径より大きい内径をもつ貫通孔を有する。貫通孔は、部材が接する側に向かって内側にテーパーをつけることができる。好適には、その位置において、部材が接する側の貫通孔の径は部材の径未満である。
【００２７】
好適には、核燃料ペレットは充填ガイド及び部材を貫いて燃料棒の中に充填される。
【００２８】
本発明の第５の特徴に従って、燃料棒に核燃料ペレットを充填する間に用いるための部材であり：第１円筒部と；第２円筒部と；より構成される部材であって、前記第２円筒部の外径は前記第１円筒部の外径未満であり、前記第２円筒部の外径は前記部材が用いられる燃料棒の内径未満であり、前記第１円筒部の外径は前記部材が用いられる燃料棒の外径に一致し、前記第１及び第２円筒部は共通軸を有し、前記共通軸は前記部材が用いられる燃料棒の外径と一致し、前記部材は前記部材の軸を中心とする貫通孔を有し、前記貫通孔の内径は使用される燃料棒の中に前記部材を貫いて充填される核燃料ペレットの外径未満である部材を提供する。
【００２９】
本発明の第６の特徴に従って、燃料棒の中に核燃料ペレットを充填する方法であり：部材を燃料棒の一端部の中に挿入する段階と；燃料棒及び前記部材を核燃料ペレット充填位置に導く段階と；少なくとも１つの核燃料ペレットを前記部材を貫く燃料棒の中に充填する段階と；前記部材を燃料棒から取り外すこと；より構成される方法であって、前記部材は第１円筒部と第２円筒部とを含み、前記第２円筒部の外径は前記第１円筒部の外径未満であり、前記第２円筒部の外径は燃料棒の内径未満であり、前記第１円筒部の外径は燃料棒の外径に一致し、前記部材は貫通孔を有し、前記貫通孔の内径は燃料棒の中に前記部材を貫いて充填される核燃料ペレットの外径未満である方法を提供する。
【００３０】
第１及び第２円筒部は、好適には、共通軸をもち、共通軸は部材を用いる燃料棒の軸と一致する。部材は、好適には、部材の軸上に中心をもつ貫通孔を有する。
【００３１】
本発明の第５及び／または第６の特徴は、本明細書の他の部分で述べた、少なくとも１つの特色、選択肢または可能性を含む、即ち次に述べる内容を含むことができる。
【００３２】
核燃料ペレットは、好適には、混合酸化物を含むことができる、及び／または再生ウランを含むことができる。
【００３３】
燃料棒は、好適には、特に部材が燃料棒に導入されたときに、一端部でシーリングされ、他端部で開放される。
【００３４】
好適には、部材を燃料棒の中に手動で挿入する。好適には、部材を清浄環境及び／または核燃料のない環境下で燃料棒の中に挿入する。好適には、部材には少なくとも１つの外部マーキングが施される。好適には、前記少なくとも１つの外部マーキングは燃料棒の如何なるマーキングとも異なる。部材の外部表面または一部を着色することができる。その着色は加熱処理により実施することができる。
【００３５】
好適には、部材を設けた燃料棒を核燃料ペレット充填位置に自動的に導く。燃料棒は、
好適には、部材を備えられた燃料棒は自動的に核燃料ペレット充填位置に導かれる。燃料棒をローラ等の少なくとも１つ以上の回転可能な支持部に支持された状態で導くことができる。好適には、部材を設けた燃料棒をチューブを貫く核燃料ペレット充填位置に導く。好適にはチューブは円筒形状断面を有する。好適には、チューブは非汚染環境の一部と汚染環境の一部との間で伸びる。好適には、チューブは第１及び第２グローブボックスの間で伸びる。好適には、シーリングユニットをチューブの一端部、理想的には汚染環境に隣接するチューブに備える。好適には、シーリングユニットは、本発明の第１及び／または第２の特徴に従って提供され、本明細書の他の部分に記される他のオプション、可能性または特色を更に含む。
【００３６】
好適には、パージガスをチューブの中に導く。ガスはヘリウムとすることができる。好適には、燃料棒及び理想的には部材を核燃料ペレット充填位置に導く前、及び／または、燃料棒から部材を導入する間及び／またはローディングする間及び／または取り外す間、及び／または、１つの燃料棒の取り外しとローディングされる次の燃料棒の導入との間に、パージガスを導入する。
【００３７】
好適には、部材は核燃料ペレット充填位置において核燃料ペレット充填ガイドと接する。好適には、部材は充填ガイドにおいて部分溝に受け入れられる。部分溝は、好適には、部材の下方には存在しない。好適には、充填ガイドを汚染環境の中の所定位置に備える。充填ガイドは、好適には、充填される核燃料ペレットの外径より大きい内径をもつ貫通孔を有する。貫通孔は、部材が接する側に向かって内側にテーパーをつけることができる。好適には、そのような配置において、部材が接する側の貫通孔の径は部材の径未満である。
【００３８】
好適には、核燃料ペレットは充填ガイド及び部材を貫いて燃料棒の中に充填される。好適には、核燃料ペレットは、先ず燃料棒の内側の少なくとも９．８ｍｍ、更に好適には、燃料棒の内側の少なくとも１０．２ｍｍの位置で燃料棒の内側に接する。
【００３９】
好適には、部材は、燃料棒から取り外されるときに、所定位置に軸を基準として保持されている。好適には、核燃料ペレット充填位置に関して燃料棒を引っ込めることにより部材を燃料棒から取り外す。好適には、燃料棒をチューブの中に引っ込める。好適には、燃料棒を汚染環境から引っ込める。好適には、燃料棒を引っ込めることに先立って、及び／または、燃料棒が引っ込められる間に、その軸に関して部材を回転する。好適には、開放可能なクランプにより所定位置に部材を保持する。クランプは油圧操作される。クランプは少なくとも１つの締め付け表面を含む。回転させるためのクランプ構造の部品としてモータを設けることが可能である。
【００４０】
好適には、核燃料ペレット充填位置に燃料棒を導くのに先立って、及び／または、燃料棒を導く間に、クランプを開放位置にする。好適には、燃料棒が核燃料ペレット充填位置に達したとき、及び／または、燃料ペレットを充填している間、及び／または、燃料棒を取り外している間、クランプを締め付け位置にする。好適には、クランプは部材のみと接する。
【００４１】
好適には、部材は、燃料棒から取り外した後に、廃棄される位置に移動される。クランプから部材を落下させることにより部材を移動することができる。好適には、部材は移動可能な容器の中に落とされる。移動可能な容器は少なくとも１つの使用済みの部材を収容する。汚染物質として、使用後汚染環境から部材を取り除くことができる。
【００４２】
部材は燃料棒の外径に対して外径が−０．０５〜０．０５ｍｍの範囲にある第１円筒部を有する。部材は燃料棒の内径に対して外径が−０．００７〜０．００７ｍｍの範囲にある第２円筒部を有する。部材の貫通孔は、核燃料ペレットの外径より少なくとも０．０５ｍｍ大きくすることができる。第２円筒部の長さは、２９．８０〜３０．２０ｍｍの範囲とすることができる。第１円筒部の長さは１９．７５〜２０．２５ｍｍの範囲とすることができる。
【００４３】
第１及び第２円筒部は分離した部分として形成することができる。好適には、第１円筒部は、第２円筒部を形成する円筒部分を挿入する円筒である。部材を形成するために第１円筒部の中に第２円筒部をスエージング加工することができる。第１円筒部は、スエージング加工する第２円筒部の厚さを収容するための溝及び／または拡大された直径部分を有する。
【００４４】
本発明の種々の実施形態について、単に例示を目的として、添付図を参照しながら以下に述べる。
（発明の詳細な説明）
本発明の技術において、核燃料棒は清浄な環境下で組み立てられ、次いで、以下に詳述する技術にしたがって、汚染環境の中に導かれ、燃料ペレットを供給され、次いで、燃料棒により封じ込められる燃料ペレットと共に更に処理するために取り出される。
【００４５】
汚染環境に導入される前に、ネックブシュの形状のスリーブ５を用いて充填端部３に燃料棒１を供給する。スリーブ５は、燃料棒１の外径に一致する外径をもつ第１直径部７と、すべりばめを提供するために燃料棒１の内径に一致する外径をもつ第２縮小外径部９とを有する。充填される燃料ペレットの外径より大きい貫通孔１１をスリーブ５内に設ける。スリーブ５は、一般に非常に薄い金属で形成され、その存在を区別する助けとして、燃料棒１の外部着色とは異なる外部着色が施されている。スリーブ５は、後の溶接の質を低下させるあらゆる物質の汚染または存在に対して、燃料棒１の充填端部３を完全に保護する。
【００４６】
図１に示すように、燃料棒１の端部３内にぴったり固定されるスリーブ５を用いて、燃料棒１を汚染環境の中に挿入する。シュラウドとして機能するステンレススチール製チューブ２２の一端部２０の中に燃料棒１を挿入する。以下で詳細に説明するように、チューブ２２の他端部２４はシーリングユニット３０を備える。配管２６をチューブ２２に接続することで実行されるヘリウム供給により、充填される燃料ペレットを封じ込める汚染環境２８に通じるチューブ２２を他端部２４の方向にパージすることができる。チューブ２２は、“清浄”環境２９から“汚染”環境２８を分離するバリア２７を貫通している。
【００４７】
シーリングユニット３０は、一端部でチューブ２２をぴったり嵌め込み、他端部３４で連結部３６と接続され、ベローズ形状のたわみ部３２を含んでいる。連結部３６は多数のアパーチャ３７を備えるディスク状のものであり、リップシール３８に接続され、カラーシール４０を備えている。
【００４８】
燃料棒１及びスリーブ５が前進するにつれ、スリーブ５の前縁４２はカラーシール４０にぴったり嵌まる。燃料棒１及びスリーブ５がさらに前進すると、カラーシール４０及びリップシール３８を汚染環境２８の中にさらに押し込み、チューブ２２の端部との接合部と連結部３６の距離を拡げるような方式でシーリングユニット３０のたわみ部品３２をたわませる。たわみ部品３２が意図されたその最大拡張状態に達したとき、スリーブ５の前縁４２がスリーブ５の外径にぴったり嵌まる内径をもつカラーシール４０の中に入り且つ貫いてさらに伸張することに対してたわみ部品３２は十分な抵抗を与える。燃料棒１及びスリーブ５が前進を継続すると、スリーブ５の前縁４２はリップシール３８に接してそれを変移させ、リップシール３８を押し広げてその空間部分を拡大する。スリーブ５が更に前進し、汚染環境２８の中に突き出すと、この点から、リップシール３８のリップ４４とスリーブ５との嵌合部を越えて突き出していくその外部表面部分もまた汚染されることになる。さらに前進が続くと、前縁及び燃料棒１の充填端部３はカラーシール４０の中に入りカラーシール４０を通り抜けることとなる。充填位置に達するとき、図２に示すように、スリーブ５の前縁４２はオープンクランプ４９を貫き、汚染環境２８内に設置された固定充填ガイド４８の一方側４６に嵌め込まれる。一旦、この位置に達すると、スリーブ５は、汚染環境２８の中に設置されたクランプ４９によりつかまれる。充填位置において、燃料棒１のすべてはシーリングユニット３０の中にあり、その結果、その外部表面を汚染し、及び／または、後の溶接の質を低下させるような如何なる物質に対して露出することはない。
【００４９】
一旦、所定の位置に達すると、図２に示すように、固定充填ガイド４８の他方側５２の方に向かって、調整済みの積層された燃料ペレット５０を前進させることが可能である。充填ガイド４８は、一方側４６の縮小された直径５８の方に向かい他方側５２のより大きい直径５６からテーパーがつけられた貫通孔５４を備えている。より大きい直径５６及び縮小された直径５８は共に燃料ペレット５０の外径より大きい。充填ガイド４８は、ペレット５０をスリーブ５の中に、次いで、燃料棒１の中にガイドして導く。スリーブ５はまた、その端部４２と燃料棒内部にある端部との間にわずかなテーパーを有している。スリーブ５の全体に渡り、その内径は燃料ペレット５０の外径より大きい。スリーブ５の縮小直径部分９は、燃料棒１の中への挿入及び使用後のそこからの取り外しに十分の耐え得る機械的強度を有するに十分な厚さと、且つ、ペレットの動きに伴い干渉することがないように燃料ペレット５０外側と燃料棒１内側との間に与えられた許容誤差範囲内にそれを収めるだけの十分な薄さと、を併せ持っている。
【００５０】
燃料棒の中に伸びるスリーブ５及び縮小直径部分９を提供することは、燃料ペレット５０が燃料棒１の中の有効距離に達する時間までは、即ち位置６０までは、ペレットと燃料棒１内側の接触が起こらないことを意味する。燃料棒１の内側端部は、したがって、燃料ペレット材料を清浄に保つ。
【００５１】
充填の間に、スリーブ５とリップシール３８との間のシーリングユニット３０が動作する前に、ヘリウムパージはリンク部分３６とカラーシール４０との中のアパーチャ３７を通ってガスが流れることにより継続する。これは、吹き飛ばすことによりリップシール３８とスリーブ５との間の接合点で特にスリーブ５外側に物質が蓄積することを防止し、物質がリップシール３８を通り抜けてシーリングユニット３０の中に入ることも防止する。
【００５２】
一旦充填されると、燃料棒１を回収することができ、他の場所における次の処理過程の工程に供給することができる。回収処理過程の初めの工程として、図３に示すように、スリーブ５はクランプ４９により所定の位置にしっかり保持され、汚染環境２８から同時に回収される燃料棒１に関して（クランプの１つのアームにおける動力付きローラと他のアームにおける２つの動力なしローラを用いて）回転される。スリーブ５内部の端部７０に蓄積された如何なるペレット物質もできるだけ多く燃料棒１内側に止めることを確実にする上で、この回転は重要である。この処理過程が継続するにつれ、燃料棒１はチューブ２２の中に引っ張って戻され、それと共にカラーシール４０から抜け出る。これにより、たわみ部３２は収縮し、それに伴ってリップシール３８を引き寄せる。収縮が継続するにつれ、リップシール３８とスリーブ５との間の接触は大きい直径部分１１から引き離されて小さい直径部分９上に移動する。スリーブ５の大きい直径部分１１を離れるときに、リップシール３８は即座に小さい直径を引き受け、これにより、完全にシールが維持される。シーリングユニット３０のたわみ部３２が小さい直径の範囲に達するとき、環境２９の方向へのカラー４０の更なる運動は止められ、燃料棒１はカラーシール４０を通って引き戻される。リップシール３８はスリーブ５から引き戻されるが、それが離れてしまうときまでに、燃料棒１はチューブ２２の中に戻り、結果的に、燃料棒１の外側表面は汚染物質から完全に保護されることとなる。リップシール３８はこの構成において小さい孔にできるだけ接近し、ヘリウムはこの孔を介してパージを継続し、汚染環境２８内の物質によるシーリングユニット３０内部の汚染を防止する。
【００５３】
シーリングユニット３０を収縮することにより、リップシール３８の端部と不変充填ガイド４８との間に十分な空間が得られ、ニューマティッククランプ４９は開放され、スリーブ５は汚染環境２８の中で下方に下げる。下方に下げ易いように、固定充填ガイド４８の底部に切取り部分７０を備えている。固定充填ガイド４８を使用することは、ペレット５０上の初期的なゆるい汚染物質がスリーブ５の前縁よりむしろこの部品に堆積する傾向をもつことを意味する。結果的に、スリーブ５の汚染物質のレベルはできるだけ低く維持され、これにより、汚染廃棄物としてのスリーブの廃棄が簡単なものとなる。汚染物質の処理過程にしたがって、廃棄されるスリーブ５は容器（図示しない）の中に落とされ、汚染環境２８から定期的に取り外される。ヘリウムパージはこのとき継続して行われ、汚染をもたらす物質をシーリングユニット３０に持ち込まないことを確実にする。リップシール３８の圧縮端部もまたこれを支援する。
【００５４】
この処理過程は、燃料棒１に対して、次々と繰り返され、その都度新しいスリーブ５が用いられる。
【００５５】
スリーブ５の異なる直径及び長さを燃料棒の異なる直径及び／またはタイプに対して採用することができる。
【００５６】
スリーブ５のための好適な構成は、小さい直径部分９をなす箔よりなるチューブを伴う大きい直径部分１１をなす円筒を含み、箔よりなるチューブはその円筒の中に挿入され、大きい直径部分１１の大きい内径部分内、外側方向に向かって振動させながら入れる。
【００５７】
【図面の簡単な説明】
【図１】
充填位置に導入される燃料棒を示す模式図である。
【図２】
充填の間の燃料棒を示す模式図である。
【図３】
充填位置から取り外す初めの段階の燃料棒を示す模式図である。
【図４】
充填位置から取り外す後の段階の燃料棒を示す模式図である。

Claims

燃料棒に核燃料ペレットを充填する間に、汚染環境に核燃料物質を収容する装置であり：
充填される燃料棒が導かれる軸と；
汚染環境と非汚染環境との間に設けられるシーリングユニットと；
より構成される装置であって、
前記シーリングユニットは第１シール、第２シール及び伸縮可能部を含み、前記第１及び第２シールは前記伸縮可能部に取り付けられ、前記シーリングユニットは第１状態及び第２状態を有し、前記シーリングユニットは前記第１状態に比べて前記第２状態において前記軸に沿ってより大きい広がりを有する；
ことを特徴とする装置。
前記第１シールはディスク形状であって貫通するアパーチャを有し、前記第２シールは弾性変形可能なシールであって変形されたときに略中央で広がり、前記第２シールは前記第１シールより汚染環境のより近くに設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
燃料棒に核燃料ペレットを充填する間に、汚染環境に核燃料物質を封じ込める装置であり：
前記汚染環境と非汚染環境との間に設けられるシーリングユニット；
より構成される装置であって、
前記シーリングユニットは、第１シール及び第２シールを含み、前記第１シールはディスク形状であり、貫通するアパーチャを有し、前記第２シールは変形されたときに略中央において広がる弾性変形可能なシールであり、前記第２シールは前記第１シールより汚染環境のより近くに設けられる；
ことを特徴とする装置。
充填される燃料棒が導かれる軸を含む前記装置であって、前記シーリングユニットは伸縮可能部を含み、前記第１及び第２シールは前記伸縮可能部に取り付けられ、前記シーリングユニットは第１状態及び第２状態を有し、前記シーリングユニットは前記第１状態に比べて前記第２状態において前記軸に沿ってより大きい広がりを有する、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
前記燃料棒は軸に沿って核燃料ペレット充填位置に導かれ、前記シーリングユニットは伸縮可能部を含み、前記第１及び第２シールは前記伸縮可能部に取り付けられ、前記シーリングユニットは第１状態及び第２状態を有し、前記シーリングユニットは前記燃料棒に前記核燃料ペレットを充填するために前記第２状態にあり、核燃料ペレット充填位置から燃料棒が取り外されてしまうまでの燃料棒の遷移の少なくとも一部の間に前記第１状態の方に動き、前記シーリングユニットは前記第１状態に比べて前記第２状態において前記軸に沿ってより大きい広がりを有する、ことを特徴とする請求項１〜４の何れかの項に記載の装置。
第１シールは貫通アパーチャを有するディスク形状である、ことを特徴とする請求項１〜５の何れかの項に記載の装置。
前記第１シールのアパーチャは、第１状態から第２状態に遷移する間に大きさを拡大され、及び／または、前記第１シールのアパーチャは、第２状態から第１状態に遷移する間に大きさを縮小される、ことを特徴とする請求項１〜６の何れかの項に記載の装置。
前記第２シールは、変形されたときに略中央で拡大する弾性変形可能なシールであり、前記アパーチャの直径は第１状態における燃料棒の直径未満である、ことを特徴とする請求項１〜７の何れかの項に記載の装置。
前記第２シールのアパーチャは、第１状態から第２状態への遷移及び／または燃料棒の核燃料ペレット充填位置への燃料棒の導入の間に大きさを拡大され、及び／または、第２状態から第１状態への遷移及び／または燃料棒の核燃料ペレット充填位置への導入の間に大きさを縮小される、ことを特徴とする請求項１〜８の何れかの項に記載の装置。
前記伸縮可能部は第１状態において前記軸に沿って縮小される範囲をもつために曲げられる部分を含み、第２状態において前記軸に沿って拡大される範囲を提供するためにまっすぐになる部分を含む、ことを特徴とする請求項１〜９の何れかの項に記載の装置。
核燃料ペレットを燃料棒に充填する方法であり：
燃料棒を軸に沿って核燃料ペレット充填位置に導入する段階と；
少なくとも１つの燃料ペレットを燃料棒に充填する段階と；
燃料棒を核燃料ペレット充填位置から取り外す段階と；
より構成される方法であって、
シーリングユニットは燃料棒に充填される核燃料ペレットを収容する汚染環境と非汚染環境との間に設けられ、前記シーリングユニットは第１シール、第２シール及び伸縮可能部を含み、前記第１及び第２シールは前記伸縮可能部に取り付けられ、前記シーリングユニットは第１状態及び第２状態を有し、前記シーリングユニットは燃料棒の中への核燃料ペレットの充填のために前記第２状態にあり、核燃料ペレット充填位置から燃料棒が取り外されてしまうまでの燃料棒の遷移の少なくとも一部の間に前記第１状態の方に動き、前記シーリングユニットは前記第１状態に比べて前記第２状態において前記軸に沿ってより大きい広がりを有する；
ことを特徴とする方法。
核燃料ペレットを燃料棒に充填する方法であり：
燃料棒を核燃料ペレット充填位置に導入する段階と；
少なくとも１つの燃料ペレットを燃料棒に充填する段階と；
燃料棒を核燃料ペレット充填位置から取り外す段階と；
より構成される方法であって、
シーリングユニットは燃料棒に充填される核燃料ペレットを収容する汚染環境と非汚染環境との間に設けられ、前記シーリングユニットは第１シール及び第２シールを含み、前記第１シールはディスク形状であって貫通アパーチャを有し、燃料棒は核燃料ペレット充填位置において少なくとも前記第１シールの中に伸び、前記第２シールはその略中央で拡大する弾性変形可能なシールであり、前記第２シールは核燃料ペレット充填位置において燃料棒により変形され、前記第２シールは前記第１シールに比べて汚染環境のより近くに設けられる；
ことを特徴とする方法。
前記シーリングユニットは燃料棒の導入に先立って前記第１状態にあり、前記シーリングユニットは燃料棒に設けられる部材が前記第１シールに接するとき前記第１状態から前記第２状態への遷移を開始し、前記シーリングユニットは燃料棒に設けられる部材が前記第１シールを貫通する前に前記第２状態に達する、ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の方法。
前記燃料棒は第２状態において前記第１シールの中に入り、燃料棒に設けられた部材は前記第２状態において前記第１シールを貫通し、そして燃料棒に設けられた部材は前記第２状態において前記第２シールに接する、ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
燃料棒に設けられた部材は、少なくとも一部が、前記第２状態において前記第２シールを通り抜ける、ことを特徴とする請求項１３または１４に記載の方法。
燃料棒に設けられた部材が前記第２シールの中に伸びる間に、燃料棒は前記第１シールの中に少なくとも伸びる、ことを特徴とする請求項１１〜１５に記載の方法。
燃料棒の中に核燃料ペレットを充填する間に用いるための部材であり：
第１円筒部と；
第２円筒部と；
より構成される部材であって、
前記第２円筒部の外径は前記第１円筒部の外径未満であり、前記第２円筒部の外径は前記部材が用いられる燃料棒の内径未満であり、前記第１円筒部の外径は前記部材が用いられる燃料棒の外径に一致し、前記第１及び第２円筒部は共通軸を有し、前記共通軸は前記部材が用いられる燃料棒の外径と一致し、前記部材は前記部材の軸を中心とする貫通孔を有し、前記貫通孔の内径は使用される燃料棒の中に前記部材を貫いて充填される核燃料ペレットの外径未満である；
ことを特徴とする部材。
前記部材は燃料棒の外径に対して外径が−０．０５〜０．０５ｍｍの範囲にある前記第１円筒部を有し、前記部材は燃料棒の内径に対して外径が−０．００７〜０．００７ｍｍの範囲にある前記第２円筒部を有する、ことを特徴とする請求項１７に記載の部材。
前記部材の貫通孔は核燃料棒の外径より少なくとも０．０５ｍｍ大きい、ことを特徴とする請求項１７または１８に記載の部材。
前記第１及び第２円筒部は分離した部分から形成され、前記第１円筒部は円筒であり、この円筒の中に前記第２円筒部を形成する円筒の一部が挿入され、前記第２円筒部は前記部材を形成する前記第１円筒部の中でスエージング加工される、ことを特徴とする請求項１７〜１９に記載の方法。
燃料棒の中に核燃料ペレットを充填する方法であり：
燃料棒の一端部の中に部材を挿入する段階と；
燃料棒及び前記部材を核燃料ペレット充填位置に導く段階と；
少なくとも１つの核燃料ペレットを前記部材を貫く燃料棒の中に充填する段階と；
前記部材を燃料棒から取り外す段階と；
より構成される方法であって、
前記部材は第１円筒部と第２円筒部とを含み、前記第２円筒部の外径は前記第１円筒部の外径未満であり、前記第２円筒部の外径は燃料棒の内径未満であり、前記第１円筒部の外径は燃料棒の外径に一致し、前記部材は貫通孔を有し、前記貫通孔の内径は燃料棒の中に前記部材を貫いて充填される核燃料ペレットの外径未満である；
ことを特徴とする方法。
前記部材を設けられた燃料棒は核燃料ペレット充填位置に自動的に導かれ、前記燃料棒は少なくとも１つの回転可能な支持部に支持されて導かれる、ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
燃料棒及び前記部材が核燃料ペレット充填位置に導かれる前、及び／または、燃料棒のため前記部材の導入の間及び／またはローディングの間及び／または取り外しの間、及び／または、核燃料ペレット充填位置から燃料棒を取り外す間、及び／または、燃料棒の取り外し及び充填される次の燃料棒の導入の前に、パージガスをチューブの中に導く、ことを特徴とする請求項２１または２２に記載の方法。
前記部材は核燃料ペレット充填位置内で核燃料ペレット充填ガイドに接し、前記部材は前記充填ガイド内の部分逃げ部の中に受け入れられる、ことを特徴とする請求項２１〜２３に記載の方法。
核燃料ペレットは前記充填ガイド及び前記部材を貫いて燃料棒の中に充填され、核燃料ペレットは先ず燃料棒の内側の少なくとも９．８ｍｍの位置で燃料棒の内側に接する、ことを特徴とする請求項２１〜２４に記載の方法。
前記部材は核燃料ペレット充填位置に関して燃料棒を引っ込めることにより燃料棒から取り外され、前記部材は開放可能なクランプにより所定位置に保持される、ことを特徴とする請求項２１〜２５に記載の方法。