JP2009058470A - 使用済み核燃料要素からのスペーサーワイヤー除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 使用済み核燃料要素から安定的にスペーサーワイヤーを除去できる装置を提供する。
【解決手段】 両端に第１の端栓部と第２の端栓部とを有し、スペーサーワイヤーが螺旋状に巻きつけられるとともに、スペーサーワイヤーの両端は各々第１の端栓部と第２の端栓部とに接合された核燃料要素からスペーサーワイヤーを除去する除去装置であって、核燃料要素の第１の端栓部を把持する第１の端栓掴み機構部と、核燃料要素の第２の端栓部を把持する第２の端栓掴み機構部と、スペーサーワイヤーを切断せずに、核燃料要素の第１の端栓部のみを切断する第１の端栓切断機構部と、第２の端栓掴み機構部を、スペーサーワイヤーを解く方向に回転させる燃料ピン回転機構部とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、使用済み核燃料要素からのスペーサーワイヤー除去装置に係わり、特に、燃料ピンとワイヤーとの安定的な分離を可能とした使用済み核燃料要素からのスペーサーワイヤー除去装置に関するものである。

高速増殖炉（以下、ＦＢＲとする）燃料要素（以下、燃料ピンともいう）には、燃料ピンの間の冷却材流路を確保するためにスペーサーワイヤー（以下、単にワイヤーとする）がらせん状に巻かれている。

図１３は、ワイヤスペーサ型炉心燃料集合体に用いられる燃料ピンの一般的な構成を示す図である。図に示すように、燃料ピン１０００は、上部端栓部１０００ａと下部端栓部１０００ｂと被覆管部１０００ｃとを有し、上部端栓部１０００ａと下部端栓部１０００ｂとの間の被覆管部１０００ｃには、φ1ｍｍ程度のスペーサの役目のワイヤー１０００ｄが所定のピッチ（200ｍｍ程度）で数回らせん状に巻かれている。ワイヤー１０００ｄの両端は、上部端栓部１０００ａと下部端栓部１０００ｂとにそれぞれ溶接されている。また、燃料ピン１０００はおおよそ直径約φ10ｍｍ、長さ約3ｍの外形寸法を有する。

国内におけるＦＢＲ使用済み燃料の再処理においては、非常に多数の燃料ピンをまとめてせん断することが想定されており、これまではワイヤーを巻いたまま燃料ピンをせん断し、溶解工程に送ることを前提に技術開発が進められている。ただし、限られた燃料ピンを処理することを目的とした照射後試験設備では、オペレータがマニュピュレーターを利用してワイヤーを除去している。また、米国の高速実験炉ＥＢＲ−IIの燃料安定化処理施設（以下、ＦＣＦとする）においては、遠隔自動でワイヤーを除去している。

ワイヤーを巻いたまま燃料ピンをせん断する場合には、せん断に伴って一方を切断されたワイヤーが開放され、十分にせん断されないまま溶解工程に送られる可能性があり、溶解槽や途中の配管に引っかかって閉塞の原因となることが心配される。将来の実用再処理施設のように、毎日1000本以上の燃料ピンを処理することが想定されている場合には、照射後試験のようにオペレータによるワイヤー除去は現実的ではなく、遠隔自動化が必須となる。ＦＣＦにおけるワイヤー除去装置の詳細は公開されていないが、実用再処理施設に採用するには、処理速度や信頼性の面で不十分と思われる。このため全く異なる方式によるワイヤー除去装置の開発が必要である。

燃料棒からのスペーサーワイヤーを除去する公知の技術としては、 基準部分の電位とは異なる切断用電位へ切断の際にもたらされる燃料棒用スペーサーワイヤーの切断を制御する制御装置において、スペーサーワイヤーに接触する様に意図される１つの接触部分と、該接触部分の電位と基準部分の電位との間の差を測定する装置とを備え、接触部分が、棒のまわりに設置され切断装置の下流で変位軸線に沿って移動しスペーサーワイヤーでその外側面をこすられる円錐形の中空円錐状部分である制御装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１によれば、接触部分１０は、その最初の作用がスペーサーワイヤー１を棒２０から離すことであるため、形状が中空円錐状である。接触部分１０は、接触円錐としても周知であり、主軸線４および燃料棒２０に同心状に設置される。
特開平５−１１３４９２号公報

しかしながら、燃料ピンは、炉内照射により外径が最大５％増加することが知られている。また、燃料ピンは、スペーサーワイヤーの張力によりらせん状に変形しており、炉内照射による熱応力により最大５ｃｍ程度の曲がりも発生する。このように、使用済み核燃料ピンは様々な態様で変形が生じている。

特許文献１の制御装置によれば、スペーサーワイヤー１を棒２０から離すために、形状が中空円錐状の接触部を用いているが、中空円錐状の接触部を用いた場合には、外径が変化し変形が生じた燃料ピンを接触部の中空部分に挿入する難易度の高い作業が必要となるため、複雑な挿入機構が必要となる。また、変形や曲がりが生じた燃料ピンに対して中空円錐状の接触部を追従させるための機構がさらに必要となる。

また、分離したスペーサーワイヤーは長いため回収時に容積が大きくなる。このため、特許文献１の制御装置では、スペーサーワイヤーを所定の長さでその都度切断している。しかしながら、切断動作回数が多くなると処理時間の面からは不利であり、また、切断機構が複雑になるという問題があった。

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、使用済み核燃料要素から安定的にスペーサーワイヤーを除去できる装置を提供しようとするものである。

本発明の使用済み核燃料要素からのスペーサーワイヤー除去装置は、両端に第１の端栓部と第２の端栓部とを有し、スペーサーワイヤーが螺旋状に巻きつけられるとともに、スペーサーワイヤーの両端は各々第１の端栓部と第２の端栓部とに接合された核燃料要素からスペーサーワイヤーを除去する除去装置であって、核燃料要素の第１の端栓部を把持する第１の端栓掴み機構部と、核燃料要素の第２の端栓部を把持する第２の端栓掴み機構部と、スペーサーワイヤーを切断せずに、核燃料要素の第１の端栓部のみを切断する第１の端栓切断機構部と、第２の端栓掴み機構部を、スペーサーワイヤーを解く方向に回転させる燃料ピン回転機構部とを備えることを特徴とする。

本発明の使用済み核燃料要素からのスペーサーワイヤー除去装置によれば、使用済み核燃料要素から安定的にスペーサーワイヤーを除去することが可能となる。

以下に、本発明の実施形態である使用済み核燃料要素からのスペーサーワイヤー除去装置について、図を参照して説明をする。

(1)全体構成
図１は、本実施形態の使用済み核燃料要素からのスペーサーワイヤー除去装置の全体構成を示す図である。本実施形態の使用済み核燃料要素からのスペーサーワイヤー除去装置１００は、燃料ピン供給機構部１０と、下部端栓掴み機構部２０と、燃料ピン回転機構部３０と、上部端栓掴み機構部４０と、上部端栓切断機構部５０と、ワイヤー引っ張り機構部６０と、スクレープ機構部７０と、下部端栓切断機構部８０と、分別機構部９０とを備える。

(2)燃料ピン
図２は、本実施形態の使用済み核燃料要素からのスペーサーワイヤー除去装置でワイヤー除去の対象となる燃料ピンの構成を示す図である。図に示すように、本実施形態の燃料ピン１は、上部端栓部１ａと下部端栓部１ｂと燃料ピン本体部１ｃとを有し、上部端栓部１ａと下部端栓部１ｂとの間の燃料ピン本体部１ｃには、φ1ｍｍ程度のスペーサの役目のワイヤー１ｄが所定のピッチ（200ｍｍ程度）で数回らせん状に巻かれている。ワイヤー１ｄの両端は、上部端栓部１ａと下部端栓部１ｂとにそれぞれ溶接されている。

本実施形態の燃料ピン１は、従来の燃料ピンとは異なり、上部端栓部１ａと燃料ピン本体部１ｃとの間にくびれ部１ｅを有しており、下部端栓部１ｂと燃料ピン本体部１ｃとの間にくびれ部１ｆを有する。

後述する端栓の切断箇所は、上部、下部端栓ともにくぼみ部分１ｅ、１ｆとする。せん断面積が狭く、必要せん断力を低減することが可能となるとともに、せん断位置を検出しやすいためである。

また、くびれ部１ｅを切断部とすることにより、ワイヤー１ｄと燃料ピン１との間に所定の隙間が形成されるため、ワイヤー１ｄを切断せずに上部端栓部１ａのみを切断することが容易になる。

なお、本実施形態の燃料ピン１ではくびれ部を形成したがこれに限られず、ワイヤー１ｄと燃料ピン１本体との間に所定の隙間ができる形状であれば良い。例えば、燃料ピン１本体に切り欠き等を設けてもよい。

(3)燃料ピン供給機構
図３は、本実施形態の燃料ピン供給機構部の構成を示す図である。本実施形態の燃料ピン供給機構部１０は、燃料ピン供給駆動モータ１１、燃料ピン送りリンク機構１２、一対の燃料ピン送りガイド１３、及び、一対の燃料ピン受け台１４などから構成されている。

燃料ピン送りガイド１３は、上部に所定のピッチで、燃料ピン１を収容可能なＶ字溝１３ａ〜１３ｅを備える。また、燃料ピン受け台１４は、燃料ピン送りガイド１３のＶ字溝１３ａ〜１３ｅと同一のピッチで、燃料ピン１を収容可能なＵ字溝１４ａ〜１４ｅを備える。

燃料ピン供給駆動モータ１１の駆動により、燃料ピン送りリンク機構１２を介して燃料ピン送りガイド１３が定常円動作（送り動作）を行う。

供給待ちの燃料ピン１は、燃料ピン受け台１４のＵ字溝１４ａ〜１４ｅに各々配置され、燃料ピン送りガイド１３のＶ字溝１３ａ〜１３ｅの定常円動作により、１ピッチずつ隣接するＵ字溝１４ａ〜１４ｅに搬送されるとともに、最終的には、後述する上部端栓掴み機構部４０及び下部端栓掴み機構部２０の把持位置に供給される。

(4)下部端栓掴み機構部
図４は、本実施形態の下部端栓掴み機構部及び燃料ピン回転機構部の構成を示す図である。

本実施形態の下部端栓掴み機構部２０は、クランプ用シリンダ２１、クランプアーム２２、クランプ台２３から構成される。下部端栓掴み機構部２０は、クランプ台２３にセットされた燃料ピン１を、クランプ用シリンダ２１の駆動によりクランプアーム２２で燃料ピン１の下部端栓部１ｂを掴む機構である。

クランプアーム２２は回り止めプランジャ２４を備え、下部端栓部１ｂの掴み後の燃料ピン１の回転時に万が一回転方向の滑りが発生した場合には、燃料ピン１の下部端栓部１ｂに設けられている穴に回り止めプランジャ２４の先端部が挿入されることによって滑りを防止し確実に掴むことができる。

(5)燃料ピン回転機構部
本実施形態の燃料ピン回転機構部３０は、燃料ピン回転モータ３１、回転駆動部３２などから構成される。燃料ピン回転モータ３１は、回転駆動部３２に回転力を供給する。回転駆動部３２は複数のギアとフランジにより構成される。

下部端栓掴み機構部２０は、フランジの回転軸と下部端栓掴み機構部２０に把持された燃料ピン１の中心軸とが同軸上になるように、フランジに取り付けられている。そして、燃料ピン回転機構部３０の回転により下部端栓掴み機構部２０を回転させ、下部端栓掴み機構部２０に把持固定された燃料ピン１を回転させる。

(6)上部端栓掴み機構部
図５は、本実施形態の上部端栓掴み機構部の構成を示す図である。本実施形態の上部端栓掴み機構部４０は、クランプ用シリンダ４１、クランプアーム４２ａ〜４２ｃ、回転ドラム機構４３、スラスト方向位置決めスイッチ４４などから構成される。

上部端栓掴み機構部４０は、セットされた燃料ピン１に対して、後述するワイヤー引っ張り機構部６０のＸＹテーブルによって、燃料ピン１のスラスト方向（軸方向）に、掴み位置まで移動する。

この際の上部端栓掴み機構部４０のスラスト方向（軸方向）の位置決めは、スラスト方向位置決めスイッチ４４によって燃料ピン１の端面の位置検出をし、掴み位置で停止することにより実行される。

スラスト方向位置決めスイッチ４４の不具合等の発生により、万が一所定の位置で位置決めができず、さらにスラスト方向（軸方向）へ上部端栓掴み機構部４０が移動すると、燃料ピン１の所定位置から外れた位置（例えばペレット部分）で切断される危険性がある為、スラスト方向メカストッパ４５を設けている。

スラスト方向位置決めスイッチ４４によって上部端栓掴み機構部４０が位置決めされた後、クランプ用シリンダ４１の駆動にて３つのクランプアーム４２ａ〜４２ｃによって燃料ピン１の上部端栓部１ａを掴む。

(7)上部端栓切断機構部
図６は、本実施形態の上部端栓切断機構部の構成を示す図である。本実施形態の上部端栓切断機構部５０は、切断機構上下シリンダ５１、せん断用シリンダ５４、せん断刃５２、受け台５３、ワイヤー検知用マイクロスイッチ５５、及び、ワイヤー検知用プレート５６などから構成される。

図６（ａ）から（ｃ）に示すように、本実施形態の上部端栓切断機構部５０は、上部端栓部１ａを把持後に（図６（ｃ））、切断機構上下シリンダ５１によって、切断位置まで下降する（図６（ｂ））。その後、せん断用シリンダ５４を駆動し、せん断刃５２により、燃料ピン１の切断を行う（図６（ａ））。

図７は、本実施形態の上部端栓切断機構部によるワイヤー検知用マイクロスイッチ及びワイヤー検知用プレートの構成を示す図である。図に示すように、燃料ピン回転機構３０により燃料ピン１を回転させ、ワイヤー１ｄがワイヤー検知用プレート５６に接触しワイヤー検知用マイクロスイッチ５５がＯＮした位置を、燃料ピン１のワイヤー１ｄの位置とする。なお、ワイヤー検知の方法は、これに限られず、公知の接触式または非接触式センサを用いて構成することも可能である。

図８は、本実施形態の上部端栓切断機構部による上部端栓部の切断の手順を示す図である。切断位置まで下降後に、燃料ピン回転機構３０により燃料ピン１を回転させ、ワイヤー１ｄがワイヤー検知用プレート５６に接触しワイヤー検知用マイクロスイッチ５５がＯＮした位置で燃料ピンの回転を停止する。すなわち、切断位置で停止する（図８（ａ））。

せん断用シリンダ５４の駆動によって、受け台５３を燃料ピンに当てた後（図８（ｂ））、せん断刃５２にて燃料ピン１のくびれ部１ｅを切断する。このとき、ワイヤー１ｄを残して上部端栓部１ａのみが切断される（図８（ｃ））。

なお、ワイヤー１ｄの切断を防止するため、切断時にワイヤー１ｄに近接するせん断刃５２の部分（図中のＡ部）を下へ傾斜させるとともに、せん断刃を設けずワイヤーを切断できない面とするのがよい。

(8)ワイヤー引っ張り機構部とスクレープ機構部
図９は、本実施形態のワイヤー引っ張り機構部とスクレープ機構部の構成を示す図である。

本実施形態の使用済み核燃料要素からのスペーサーワイヤー除去装置１００では、ワイヤー１ｄを緩めて燃料ピン１から除去する方法とワイヤー１ｄをスクレープさせて燃料ピン１から除去する方法とを実行することが可能である。

ワイヤーを緩めて除去する場合は、ワイヤー引っ張り機構部６０の動作のみであるが、スクレープさせて除去する場合は、ワイヤー引っ張り機構部６０の動作と共にスクレープ機構部７０の動作も行う。

なお、本説明に於いては、ワイヤー引っ張り動作とスクレープ動作を同時に行う場合について説明するが、もちろん個々に行うことも可能である。

本実施形態のワイヤー引っ張り機構部６０は、リニアガイド及びボールねじからなるＸ軸スライド機構６１、リニアガイド及びボールねじからなるＹ軸スライド機構６２、ワイヤー引っ張り用Ｘ軸モータ６３、及び、ワイヤー引っ張り用Ｙ軸モータ６４によって構成される。

また、本実施形態のスクレープ機構部７０は、スライド用Ｘ軸モータ７１と、スクレープ用丸棒上下用シリンダ７２と、スクレープ用丸棒７３と、把持された燃料ピン１と略平行に設けられたリニアガイド及びボールねじからなるＸ軸スライド機構７４とによって構成される。

図１０と図１１は、本実施形態のワイヤー引っ張り機構部とスクレープ機構部の動作を示す図である。

上部端栓部１ａを切断後、燃料ピン１をワイヤー1ｄが解ける方向に回転させながら、ワイヤー引っ張り機構６０のＹ軸動作により、上部端栓部１ａを手前方向に移動し、燃料ピン１とワイヤー1ｄとの間に所定の隙間を形成する。スクレープ機構部７０のスクレープ用丸棒７３を下降させ、燃料ピン本体部１ｃと移動した上部端栓部１ａにつながっているワイヤー１ｄの隙間に、スクレープ用丸棒７３を挿入する（図１１（ｂ））。

スクレープ用丸棒７３は、ワイヤー１ｄのスクレープ機能と燃料ピン１の変形やたわみ、スクレープ時に発生するワイヤー引っ張り方向への燃料ピン１の曲がり等を抑え、ガイドする機能を持つ。

燃料ピン１をワイヤー1ｄの巻きつけ方向と反対方向に回転させながら、ワイヤー引っ張り機構６０のＹ軸動作により、上部端栓部１ａを手前方向に移動する（図１０（ｂ））。

燃料ピン１をワイヤー１ｄが解ける方向に回転させながら、ワイヤー引っ張り機構６０により、上部端栓部１ａ部分を装置右手前方向に移動させ、ワイヤー１ｄを除去していく（図１０（ｃ）、図１１（ｃ））。

ワイヤー除去終盤では、スクレープ用丸棒７３の燃料ピン１と反対側のワイヤー側（前面側）に設置してある棒状の曲げ突起７３ａに、除去されたワイヤー１ｄが入り込む機構としている。これは下部端栓部１ｂ切断時のピン落下と共にワイヤー１ｄがピン回収側へ落ちるのを防止する為のものである。

(9)下部端栓切断機構部
本実施形態の下部端栓切断機構部８０の構成は、上部端栓切断機構部５０とほぼ同様であるので、説明は省略する。但し、上部端栓切断機構部５０と違い、下部端栓部１ｂの切断ではワイヤー１ｄも同時に切断する為、ワイヤー検知用マイクロスイッチ、ワイヤー検知用プレートは設置されていない。

(10)分別機構部
図１２は、本実施形態の分別機構部の構成を示す図である。本実施形態の分別機構部９０は、分別切換えシリンダ９１、可動シューター９２、ワイヤー回収箱９３、及び、ピン回収箱などから構成される。

分別切換えシリンダ９１の駆動により、可動シューター９２がある程度の角度の範囲で、前後にあおり動作をして、ピン回収及びワイヤー回収を行うものである。

初期位置は、ピン回収の方向に可動シューター９２が位置している。下部端栓部１ｂの切断後、燃料ピン１が落下し、可動シューター９２によって分別され、ピン回収箱９３に回収される。

ピン回収後、可動シューター９２をワイヤー１ｄの回収の方向に移動させ、上部端栓掴み機構部４０及び下部端栓掴み機構部２０を解除し、ワイヤー１ｄをワイヤー回収箱９３に落下させて回収する。

次に、本実施形態の使用済み核燃料要素からのスペーサーワイヤー除去装置の実際の動作について順に説明をする。

(1)運転準備
運転準備として、本実施形態の使用済み核燃料要素からのスペーサーワイヤー除去装置１００の燃料ピン供給機構部１０は燃料ピンを受け取る位置に移動し、下部端栓掴み機構部２０は把持機構を開放し、燃料ピン回転機構部３０は停止し、上部端栓切断機構部５０及び下部端栓切断機構部８０は退避し、ワイヤー引っ張り機構部６０は上部端栓掴み機構部４０を開放した状態で退避位置に移動し、運転準備とする。

(2)燃料ピン供給
燃料ピン供給機構部１０により、燃料ピン１を１本ずつ下部端栓掴み機構部２０及び上部端栓掴み機構部４０に供給する。

(3)燃料ピン下部端栓把持
下部端栓掴み機構部２０により燃料ピン１の下部端栓部１ｂを把持する。

(4)上部端栓切断位置探知
下部端栓掴み機構部２０を燃料ピン回転機構部３０により回転させる。上部端栓切断機構部５０に配置したワイヤー検知用マイクロスイッチ５５により、ワイヤー１ｄの位置を検出し、切断位置にワイヤー１ｄが来た際に、燃料ピン１の回転を停止させる。

ワイヤー引っ張り機構部６０を動作させ、上部端栓掴み機構部４０を燃料ピン１の上部端栓部１ａの位置に位置決めする。このとき、スラスト方向位置決めスイッチ４４により、上部端栓部１ａの位置を検出し、ワイヤー引っ張り機構部６０の移動を停止させる。

(5)上部端栓把持
上部端栓掴み機構部４０により燃料ピン１の上部端栓部１ａを把持する。

(6)上部端栓切断
上部端栓切断機構部５０にて上部端栓部１ａを切断する。このときワイヤー１ｄは切断せずに、上部端栓部１ａに接続されたままとする。なお、上述したように上部端栓切断機構部５０は、ワイヤー引っ張り機構部６０と一緒に移動可能な構造であり、上部端栓部１ａの位置が探知できれば、上部端栓切断機構部５０を所定の切断位置で上部端栓部１ａの切断が可能な構成である。

(7)ワイヤー除去（ワイヤー引っ張りなし）
ワイヤー１ｄを緩めて分離し上部端栓部１ａとともにワイヤー１ｄを回収する方式では、下部端栓掴み機構部２０を燃料ピン回転機構部３０によりワイヤー１ｄを解く方向に回転させ、ワイヤー１ｄを燃料ピン１から解いてワイヤー除去を実施する。

(8)ワイヤー除去（ワイヤー引っ張りあり）
ワイヤー１ｄを緩めて分離し、上部端栓部１ａとともにワイヤー１ｄを回収する方式では、さらに、下部端栓掴み機構部２０を燃料ピン回転機構部３０によりワイヤー１ｄを解く方向に回転させワイヤー１ｄを燃料ピン１から解きつつ、ワイヤー引っ張り機構部６０にて上部端栓掴み機構部４０を燃料ピン１の軸方向に引っ張り、ワイヤー１ｄを除去する。

(9)ワイヤー除去（スクレープ動作あり）
ワイヤー１ｄをスクレープ用丸棒７３で分離し、上部端栓部１ａとともに回収する方法では、下部端栓掴み機構部２０を燃料ピン回転機構部３０によりワイヤー１ｄを解く方向に回転させ、順次ワイヤー１ｄを燃料ピン１から解きつつ、上部端栓掴み機構部４０をワイヤー引っ張り機構部６０にて燃料ピン１から斜め方向に引っ張り、燃料ピン１とワイヤー１ｄの間に隙間をつくる。

その隙間にスクレープ用丸棒７３を挿入し、ワイヤー１ｄの燃料ピン１への巻きつけピッチ（燃料製造時の設計値を採用する）に従い、燃料ピン１をワイヤー１ｄを解く方向に回転させつつ、スクレープ用丸棒７３を上部端栓部１ａ側から下部端栓部１ｂ側に燃料ピン１に沿って軸方向に動作させて行く。このとき、スクレープ用丸棒７３の挿入位置は燃料ピン１の変形を加味して、5ｃｍ以上離れた位置とするのがよい。

燃料ピン１とワイヤー１ｄとは、ＦＢＲ運転時の冷却材により固着している場合があり、燃料ピン１をワイヤー１ｄを解く方向に回転させることのみで、燃料ピン１とワイヤー１ｄとを分離することが困難な場合も想定される。本実施形態では、ワイヤーを引っ張る動作を加えること、及び、スクレープ動作を加えることにより、燃料ピン１とワイヤー１ｄとの安定的な分離を可能としている。

(10)下部端栓切断
下部端栓切断機構部８０にて下部端栓部１ｂとワイヤー１ｄをともに切断する。

(11)燃料ピン回収
可動シューター９２をピン回収の方向に位置させ、上下端栓部１ａとワイヤー１ｄを除去した燃料ピン１を回収する。

(12)上部端栓、ワイヤー回収
可動シューター９２をワイヤー１ｄの回収の方向に移動させ、上部端栓掴み機構部４０を開放し、上部端栓部１ａとワイヤー１ｄを回収する。

(13)下部端栓回収
下部端栓掴み機構を開放し、下部端栓部１ｂを回収する。

最初に戻り、一連の動作を継続する。

以上、説明したように、本実施形態の使用済み核燃料要素からのスペーサーワイヤー除去装置では、まず、上部端栓を掴み、ワイヤーを切断することなく上部端栓のみを切断するため、φ1ｍｍ程度のスペーサーワイヤーをハンドリングする必要がなく、ワイヤーのハンドリングの難易度を低減することを可能としている。

また、下部端栓を把持しワイヤーを緩める方向に燃料ピンを回転させることにより、スペーサーワイヤーを燃料ピンから容易に取りはずすことを可能としている。

また、下部端栓を把持しワイヤーを緩める方向に燃料ピンを回転させつつワイヤーを引っ張るため、スペーサーワイヤーを燃料ピンから容易に取りはずすことを可能とするとともに、ワイヤーが燃料ピンに絡まることが防止できる。

さらに、本実施形態のスペーサーワイヤー除去装置では、スクレープ動作を加えることにより、燃料ピンとワイヤーとの安定的な分離を可能としている。

本実施形態の使用済み核燃料要素からのスペーサーワイヤー除去装置の全体構成を示す図である。 本実施形態の使用済み核燃料要素からのスペーサーワイヤー除去装置に用いられる燃料ピンの構成を示す図である。 本実施形態の燃料ピン供給機構部の構成を示す図である。 本実施形態の下部端栓掴み機構部及び燃料ピン回転機構部の構成を示す図である。 本実施形態の上部端栓掴み機構部の構成を示す図である。 本実施形態の上部端栓切断機構部の構成を示す図である。 本実施形態の上部端栓切断機構部によるワイヤー検知用マイクロスイッチ及びワイヤー検知用プレートの構成を示す図である。 本実施形態の上部端栓切断機構部による上部端栓部の切断の手順を示す図である。 本実施形態のワイヤー引っ張り機構部とスクレープ機構部の構成を示す図である。 本実施形態のワイヤー引っ張り機構部とスクレープ機構部の動作を示す図である。 本実施形態のワイヤー引っ張り機構部とスクレープ機構部の動作を示す図である。 本実施形態の分別機構部の構成を示す図である。 ワイヤスペーサ型炉心燃料集合体に用いられる燃料ピンの一般的な構成を示す図である。

符号の説明

１００：使用済み核燃料要素からのスペーサーワイヤー除去装置
１０：燃料ピン供給機構部
２０：下部端栓掴み機構部
３０：燃料ピン回転機構部
４０：上部端栓掴み機構部
５０：上部端栓切断機構部
６０：ワイヤー引っ張り機構部
７０：スクレープ機構部
８０：下部端栓切断機構部
９０：分別機構部

Claims (6)

1. 両端に第１の端栓部と第２の端栓部とを有し、スペーサーワイヤーが螺旋状に巻きつけられるとともに、前記スペーサーワイヤーの両端は各々前記第１の端栓部と前記第２の端栓部とに接合された核燃料要素から前記スペーサーワイヤーを除去する除去装置であって、
   前記核燃料要素の前記第１の端栓部を把持する第１の端栓掴み機構部と、
   前記核燃料要素の前記第２の端栓部を把持する第２の端栓掴み機構部と、
   前記スペーサーワイヤーを切断せずに、前記核燃料要素の前記第１の端栓部のみを切断する第１の端栓切断機構部と、
   前記第２の端栓掴み機構部を、前記スペーサーワイヤーを解く方向に回転させる燃料ピン回転機構部と、
   を備えることを特徴とする使用済み核燃料要素からのスペーサーワイヤー除去装置。
2. 前記第１の端栓部に接合した前記スペーサーワイヤーを前記核燃料要素から引っ張る方向に前記第１の端栓掴み機構部を移動するワイヤー引っ張り機構部を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の使用済み核燃料要素からのスペーサーワイヤー除去装置。
3. 前記核燃料要素と前記スペーサーワイヤーとの間に隙間に挿入されるスクレープ用丸棒を備え、該挿入されたスクレープ用丸棒を前記核燃料要素の前記第１の端栓部側から前記第２の端栓部側に前記核燃料要素に沿って動作させるスクレープ機構部を、さらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の使用済み核燃料要素からのスペーサーワイヤー除去装置。
4. 前記第１の端栓切断機構部は、前記スペーサーワイヤーの前記核燃料要素における位置を検知する検知部を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の使用済み核燃料要素からのスペーサーワイヤー除去装置。
5. 前記第１の端栓掴み機構部と前記第２の端栓掴み機構部とに、前記核燃料要素を１本ずつ供給する核燃料要素供給機構部をさらに有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の使用済み核燃料要素からのスペーサーワイヤー除去装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の使用済み核燃料要素からのスペーサーワイヤー除去装置に使用され、両端に第１の端栓部と第２の端栓部とを有し、スペーサーワイヤーが螺旋状に巻きつけられるとともに、前記スペーサーワイヤーの両端は各々前記第１の端栓部と前記第２の端栓部とに接合された核燃料要素であって、
   前記第１の端栓部または前記第２の端栓部と前記核燃料要素本体との境界に、くびれ部を備えることを特徴とする核燃料要素。
   

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