JP2006153808A - シンブル管の切断用具 - Google Patents

Abstract

【課題】シンブル管を、熟練を要せずしかも短時間で燃料集合体から取去り可能とし、ＭＯＸ燃料にも容易に適用可能な切断用具を提供する。
【解決手段】最上部支持格子のスリーブ管７３に固定されているシンブル管７４内に挿入される位置決め部１２と、位置決め部１２の移動および位置決め後の固定のために操作者９０により保持される保持部１１と、位置決め部１２の内部に装着され、位置決め部１２の内部から半径方向側の外部へ向かって拡げて出ることが可能な刃１３と、位置決め部１２の固定がなされている時に、操作者９０の切断操作の下で、刃１３を前記位置決め部１２の内部から半径方向側の外部へ向かって拡げて出させて、シンブル管７４をそのシンブル管７４を固定しているスリーブ管７３ごと内部から外部に向かって切断させる刃駆動部１４とを有しているシンブル管の切断用具１０とする。
【選択図】図１

Description

本発明はシンブル管の切断用具に関し、特に未使用の燃料集合体を解体するに際して、シンブル管を最上部支持格子のスリーブ管に固定している部分からスリーブ管ごと切断するために用いる用具に関する。

加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の燃料集合体は、例えば２６４本の燃料棒と２４本の制御棒案内シンブル管と１本の計装用案内シンブル管を１７×１７に配列し、それらを最上部と最下部の支持格子で固定し、上下方向の途中５〜７箇所に設けたグリッドスペーサ（振動止めの支持格子）で拘束し、また最下部支持格子の直下に下部ノズルを固定し、最上部支持格子の上方にシンブル管を伸ばし、その上端に上部ノズルを固定した構造とされている（特許文献１、特許文献２）。

そして、炉内への装荷、炉外への搬出等は、この燃料集合体ごと上記各部が一体となって行われる。このため、燃料集合体を組立てた後も、炉内への装荷に先立って種々の検査がなされたりするが、それらの結果不合格とされる等何らかの理由で不使用とされる燃料集合体もある。
この場合、燃料集合体そのものは解体し、健全な燃料棒は再使用のために無傷で取去ることとなるが、その作業の一環として燃料集合体からのシンブル管の取去りがなされる。

また、シンブル管の燃料集合体の最上部支持格子への固定は、拡管加工あるいはバルジ部の形成による押圧にてなされている。即ち、最上部支持格子に予め短いパイプ状のスリーブ管を溶接等で取付けておき、そのスリーブ管に中空のシンブル管を差込み、さらにシンブル管内に拡管用治具を差込んで内部から半径方向の外側に押圧してシンブル管の外径を拡げ、シンブル管の外表面をスリーブ管等の内周面に密着させることによりなされている（特許文献２）。
このため、シンブル管の最上部の支持格子からの解放は、バルジ部を側面方向から金鋸で切断することによりなされていた。
特開平９−１２７２８９号公報。 特許第３１２０２２２号公報。

しかしながら、金鋸を使用するときには、最上部の支持格子に力をかけすぎると燃料棒に好ましくない力を加えることとなるため、極めて慎重に行う必要がある。
また、バリが大きくならないように、スムーズに切断する必要がある。
その結果、作業に熟練が必要なだけでなく、切断対象のシンブル管等が多いため時間もかなりかかる。

さらに、今後使用が予定されているＭＯＸ燃料（ウラン・プルトニウム混合酸化物燃料）の場合には、一度燃やされた燃料から再処理により抽出されたプルトニウム２３９が配合されているため、ウランのみの新燃料と異なり、かなりの放射性物質が含まれている。従がって、従来のように側面から金鋸を使用して切断する方法は、作業者の被爆線量が大きくなりすぎるという問題がある。

このため、何らかの理由で、組立後に解体されることとなった燃料集合体から燃料棒を無傷で引抜く際に、燃料集合体の最上部支持構造物に拡管で取付けられているシンブル管を、熟練を要せずしかも短時間で取去ることが可能な技術の開発が望まれていた。
また、作業時の被爆線量を少なくし、ＭＯＸ燃料にも容易に適用可能な技術の開発が望まれていた。

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、シンブル管の端面からその内部に治具を差し込んで位置決めし、内部から外部に刃を拡げつつスリーブ管ごと切断するものである。
また、これにより、作業に熟練を要せず、作業を容易にしたものである。
また、最上部支持格子の側から作業することにより、ＭＯＸ燃料の場合の被爆線量が少なくするようにしたものである。
以下、各請求項の発明について説明する。

請求項１に記載の発明は、最上部支持格子のスリーブ管に固定されているシンブル管内に挿入される位置決め部と、
前記位置決め部の移動および位置決め後の固定のために操作者により保持される保持部と、
前記位置決め部の内部に装着され、前記位置決め部の内部から半径方向側の外部へ向かって拡げて出ることが可能な刃と、
前記位置決め部の固定がなされている時に、操作者の切断操作の下で、前記刃を前記位置決め部の内部から半径方向側の外部へ向かって拡げて出させて、前記シンブル管をそのシンブル管を固定しているスリーブ管ごと内部から外部に向かって切断させる刃駆動部とを有していることを特徴とするシンブル管の切断用具としている。

ほぼ円筒状の位置決め部は、パイプ状のシンブル管に挿入されるが、位置決め部の外径はシンブル管の内径より僅かに小さいだけであり、これとシンブル管の端面が位置決め部の外周に形成されている当接用の凸出した面に突き当たることにより、位置決めがなされる。なおこの際、位置決め部の先端側は先細気味の半球等の形状であるため、シンブル管内への挿入が容易となる。
位置決め後、操作者（切断作業者）が、刃駆動部の握り部を握る等の操作をして位置決め部に収納されている刃をシンブル管の半径方向側の外部に向かって拡げて出させる。これにより、ジルカロイ製のシンブル管は、このシンブル管を外部からかしめ止め等で固定しているステンレス製のスリーブ管ごと切断される。
また、この切断は、内側から外側に向かってなされるため、側面からの切断と異なり、切断箇所のバリの発生も少なくなる。

また、操作者は燃料集合体の上部ノズル側、即ち燃料棒の端面側に位置するため、燃料棒全体（燃料集合体）が操作者に対して占める立体角が少なく、このため操作者の燃料棒からの被爆線量も少なくなる。さらに、上部支持格子等も遮蔽になる。これらの結果、本発明のシンブル管の切断用具を使用すれが、ＭＯＸ燃料においても燃料集合体からのシンブル管の取去りが少ない被爆線量の下で可能になる。
なお、切断に先立って上部ノズルと各シンブル管の上端部の固定の解除がなされ、またシンブル管の燃料集合体からの取去りに先立って下部支持格子とシンブル管の下端部との固定の解除がなされる。

請求項２に記載の発明は、前記のシンブル管の切断用具であって、前記刃駆動部は、前記刃を前記位置決め部の内部から半径方向側の外部へ向かって拡げて出させて、前記シンブル管をそのシンブル管を固定しているスリーブ管ごと内部から外部に向かって切断させる際に、前記刃を回転駆動させるものであることを特徴とするシンブル管の切断用具である。
刃は、操作者による操作の下、手動または電動により半径方向の外周側に拡がりつつ回転する。このため、切断は迅速になされ、操作者の疲労も少なくなる。

請求項３に記載の発明は、前記のシンブル管の切断用具であって、前記保持部は操作者が一方の手で保持可能であり、前記刃駆動部は操作者が他方の手で切断操作可能であることを特徴とするシンブル管の切断用具である。

操作者が主に左手でシンブル管の切断用具の保持部を位置決めのために保持しつつ移動させ、位置決めの後、主に右手による刃駆動部の操作で切断を行うこととなる。
ただし、燃料集合体が放射性物質用の処置室、作業室に置かれており、マジックハンドでシンブル管の切断用具を操作するときは、直接的にはこの限りではないが、間接的には同様の操作がなされる。

本発明によれば、熟練を要せず、短時間で上部支持格子のスリーブ管とシンブル管の固定箇所を切断可能となり、この結果シンブル管を燃料集合体から取去ることが極めて容易になる。
また、切断も、バリの発生無しに可能となる。
これらのため、燃料集合体を何らかの事情で解体する際に、無傷で燃料棒を回収するのが容易になる。
さらに、ＭＯＸ燃料であっても、被爆線量が少ないため容易に適用可能となる。

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。

以下、図１から図３を参照しつつ、本実施の形態を説明する。
図１に、操作者がシンブル管に切断用具を取付けようとしている様子を示す。図１において、１０はシンブル管の切断用具であり、１１はその保持部であり、１２はその位置決め部であり、１３は刃であり、１４は刃駆動部である。また、７０は燃料集合体であり、７１は最上部支持格子であり、７２は燃料棒であり、７３はスリーブ管であり、７４はシンブル管であり、９０は操作者である。なお、この図１に限らず後で出てくる図２、図３も含めて、図面は全て本発明の要点や重要な構成の原理を視覚的、直感的に示すための概念図である。このため、本発明に無関係な部分や関係の薄い細部の構造等は図示を省略してあり、さらに正確に寸法どおりには描いていない（比例尺でもない）。

図１においては、燃料集合体７０は水平に設置され、その上部ノズルは既に取去られている。最上部支持格子７１の燃料棒７２側と反対の側には、スリーブ管７３が溶接で取付けられており、さらにその内部にはシンブル管７４が貫通しており、スリーブ管７３の途中で両方の管７３，７４はかしめ止めされている。
また操作者９０は、燃料集合体７０の上部ノズル側（図上右側）に位置し、シンブル管の切断用具１０の保持部１１を左手で保持してその位置決め部１２を、現在の切断作業の対象である中央のシンブル管７４内に挿入しようとしている。これを、図１の楕円で示す。
そしてこのシンブル管の切断用具１０の位置決めは、切断しようとするシンブル管内に位置決め部１２を挿入することにより自然となされる。またこのため、位置決め部１２は、円筒状であり、円筒の外径はシンブル管の内径にほぼ等しく、さらにシンブル管内に挿入しやすいようその先端が先細気味に丸められた形状になっている。また、位置決め部１２内に格納状態で装着されている刃１３（図２）の取付け位置も、シンブル管７４の切断予定箇所に合わせた位置とされている。

図２と図３において、１８は位置決め部１２の中心にある芯棒の円柱部であり、１９は芯棒の拡径部であり、２０は位置決め部に切欠き（切断除去）で形成された開口であり、３０はスリーブ管７３とシンブル管７４のかしめ部である。なお、これらの図において、左方に最上部支持格子７１があり、右方に操作者が位置している。
図２は、シンブル管の切断用具１０の位置決め部１２を、スリーブ管７３内に挿入された後管径を拡大してかしめで固定されているシンブル管７４内へ挿入し、スリーブ管７３ごとシンブル管を内周側から外周側に向かって切断しようとしている直前の刃１３の格納されている状態を示す。図２に示すように、位置決め部１２のシンブル管７４内周面との当接により位置決めを行う部分はパイプ状（中空）であり、さらに刃１３がシンブル管７４を切断するため半径方向に広がる部分に開口２０が形成されている。そして、この刃１３の先端は、スリーブ管７３とシンブル管７４のかしめ止め箇所３０よりも上部支持格子寄り（図上左側）にある。この時点では、刃１３は完全に位置決め部１２内に入り込んでいる。

図３に、このシンブル管の切断用具１０の位置決め部１２内に収納されていた刃１３が、シンブル管の内周側から外周側に向かって半径方向に動き、シンブル管７４とその外周にあるスリーブ管７３を切断した状態を示す。
刃１３が外周側に拡がる原理は、位置決め部１２のパイプ状の部分の内部で芯棒１８，１９がかしめ部３０方向（図上右方向）に滑動し、このため芯棒の拡径部１９により刃１３の刃先が半径方向の外側に押され、この結果位置決め部１２の外周面から外部に大きく出ることによる。

芯棒１８，１９の滑動は、操作者９０の刃駆動部１４における握り締め等の手動操作によりなされる。
また、シンブル管７４とスリーブ管７３を切断する際には、刃１３は単に位置決め部１２の外周面から半径方向に拡がり出るだけでなく、位置決め部１２ごと回転するようになっているが、これも操作者９０の刃駆動部１４におけるハンドルの回転等の手動操作によりなされる。
ただし、操作者９０による手動操作で、操作者９０が保持する機器、道具、用具の各部が相互に滑動したり、回転したりするのは、歯科の治療に用いられるドリル等普通に用いられている技術である。このため、そのための機構（ハード）の説明は省略する。

以上、本発明をその実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明はこれらに限定されない。即ち、例えば以下のものも含まれる。
シンブル管は、スリーブ管を外部からかしめて（締め付けて）固定されている。
他の、拡管やかしめによる固定箇所の切断に流用する。
刃や刃を内蔵する位置決め部の回転源は、電力や圧縮空気としている。
操作者の疲労を少なくするため、シンブル管の切断用具の重量は、主に天井から吊るされたワイヤを介して一定張力保持装置により受持たれるようにされている。
シンブル管の切断用具には、遮蔽用のガラスが固定されており、さらにこのガラスの重量も主に一定張力保持装置により受持たれるように構成されている。
刃の先端部に空気吸引管が導設されており、切粉を吸引するように構成されている。
操作者の被爆線量を出来るだけ少なくするため、燃料集合体は隔離された部屋に置かれ、操作者が遮蔽用ガラス越しに見つつマジックハンドを使用してなされるようにされている。

操作者が本実施の形態のシンブル管の切断用具を保持してシンブル管への位置決めをしている様子を、概念的に示す図である。 シンブル管への位置決めが終了し、内周面側から切断を開始する直前のシンブル管の切断用具の刃の格納状態を概念的に示す図である。 シンブル管とスリーブ管を内周面側から切断した時点のシンブル管の切断用具の刃の状態を概念的に示す図である。

符号の説明

１０ シンブル管の切断用具
１１ 保持部
１２ 位置決め部
１３ 刃
１４ 刃駆動部
１８ 芯棒の円柱部
１９ 芯棒の拡径部
３０ かしめ止め箇所
７０ 燃料集合体
７１ 最上部支持格子
７２ 燃料棒
７３ スリーブ管
７４ シンブル管
９０ 操作者

Claims (3)

1. 最上部支持格子のスリーブ管に固定されているシンブル管内に挿入される位置決め部と、
   前記位置決め部の移動および位置決め後の固定のために操作者により保持される保持部と、
   前記位置決め部の内部に装着され、前記位置決め部の内部から半径方向側の外部へ向かって拡げて出ることが可能な刃と、
   前記位置決め部の固定がなされている時に、操作者の切断操作の下で、前記刃を前記位置決め部の内部から半径方向側の外部へ向かって拡げて出させて、前記シンブル管をそのシンブル管を固定しているスリーブ管ごと内部から外部に向かって切断させる刃駆動部とを有していることを特徴とするシンブル管の切断用具。
2. 前記刃駆動部は、前記刃を前記位置決め部の内部から半径方向側の外部へ向かって拡げて出させて、前記シンブル管をそのシンブル管を固定しているスリーブ管ごと内部から外部に向かって切断させる際に、前記刃を回転駆動させるものであることを特徴とする請求項１に記載のシンブル管の切断用具。
3. 前記保持部は操作者が一方の手で保持可能であり、前記刃駆動部は操作者が他方の手で切断操作可能であることを特徴とする請求項２に記載のシンブル管の切断用具。
   

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