JP2960946B2 - 細長い案内管支持ピン及び支持ピン装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、原子炉発電プラントの制御棒案内管用の機
械的支持ピン装置に関するものである。特に、本発明
は、テーパ付きバネ板を有する割りバネ板基部を持つ非
溶接の機械的な支持ピンを用いて、原子炉の上部炉心板
に制御棒案内管を取り付ける支持ピン装置に関するもの
である。

発明の背景 原子炉においては、炉心の上部境界は上部炉心板によ
り画定されている。炉心に循環する水を加熱する燃料集
合体の上端部はこの上部炉心板の下面に取り外し自在に
装着されている。各燃料集合体は離間して配置された複
数の燃料棒の列を含み、各燃料棒内には、核燃料ペレッ
トが装填されている。また、各燃料集合体は、燃料棒間
に配置された複数の管を含んでおり、該管が、燃料集合
体従つて炉心の出力を制御するために中性子を吸収する
原子炉制御棒を受け入れる。該管内の原子炉制御棒の往
復運動は、圧力容器を貫いて延びる駆動軸を介して制御
棒駆動機構により行われる。

更に、原子炉は、上部炉心板の垂直上方に離間して配
置された上部支持板を含んでいる。同上部支持板と上部
炉心板との間に上部プレナム室が画成されている。原子
炉制御棒の往復運動は、駆動軸が制御棒の上端に結合さ
れている上部プレナム室内で起こる。この上部プレナム
室においては、制御棒及びそれ等に関連する駆動軸は、
上部炉心板の上面と上部支持板との間に固定して介装さ
れた案内管内に滑動自在に受け入れられている。これ等
の案内管は、制御棒をそれ等が関連する燃料集合体に適
正に整列させると共に、制御棒及び駆動軸が周囲を高速
で循環する冷却材中の横行流により横方向に振動するの
を防止している。案内管を上部炉心板に取り付けるため
に、案内管の下端には環状のフランジが設けられてい
る。

案内管保持ピンにより、案内管のフランジを上部炉心
板にある孔上に装着する。これ等の保持ピンは、垂直に
配置されていて、横方向に弾性のあるバネ板もしくは板
状片と称する下方部分を有し、該下方部分が上部炉心板
に存在する適当な孔内に摩擦係合可能である。核保持ピ
ンの上方部分は、案内管の下部フランジにある孔内に挿
入されて締まり嵌めを形成すると共に、その後、２つの
小さな溶接部からなるロック装置でフランジ上の所定位
置にロックされる。

かかる案内管保持ピンの目的は、熱膨張差により生ず
る垂直運動を許容しながら横方向の振動運動に抗するよ
うに、原子炉制御棒の案内管を上部炉心板内に装着する
ことである。しかし、ある種の原子炉においては、例え
ば保持ピン及び案内管フランジ間に垂直な位置関係がな
い場合に生ずる曲げ応力により、保持ピンに応力腐食割
れの問題が生じて、同保持ピンを脆弱化し、保持ピンを
交換するか溶接作業で補修するかしなければならないほ
どになることがある。保持ピンも、それを案内管フラン
ジ上の所定位置にロックするロック装置も稼働中の原子
力発電プラントにおいては水中照射環境下にあるので、
溶接作業は実行が困難である。また、保持ピン及びロッ
ク装置が小さな寸法のものであることや、その中で溶接
作業を行わねばならない領域が局限されていることが上
記の困難に拍車をかけている。更に、溶接作業自体によ
り発生する熱のため、溶接された領域に近い構造材料が
応力腐食割れに対して敏感になるというような別の問題
も生ずる。最後に、遠隔操作による水中下の溶接作業で
あっても、作業者は潜在的に危険な放射線にさらされ
る。

２重クリンプ（捲縮）式ロック装置は、この明細書で
引用する米国特許第4,770,846号明細書に開示されてい
る。該米国特許第4,770,846号明細書に記載の発明は、
割りバネ板基板と、雄ねじが切られた上側ボルト部と、
垂直の溝が設けられた頂端部とを有する支持ピンを開示
している。溝付きの頂端部は、上側ボルト部に螺着され
た固定ナットを貫いて延びている。この固定ナットは垂
直のスプラインを有し、ロック装置は、支持ピンの頂端
部と固定ナットとの回りの所定位置にクリンプ（捲縮）
即ち皺状に変形されて支持ピン及び固定ナツト間の逆回
転を防止する段付き管状キャップにより固定される。こ
の固定構造の効率は、クリンプされたキャップ即ち段付
き管状キャップの構造的健全性と、支持ピンの構造的健
全性とに依存している。しかし、これ等の支持ピンの構
造的形状は同支持ピンに応力を作用させ易く、割れを促
進する可能性がある。

保持ピン及びロック装置が損傷すると、その結果遊離
した部品が急速に流れる冷却材により冷却系内を移動す
ることによって、全体としての原子炉の寿命が阻害され
る。これ等の遊離した部品は、蒸気発生器内の熱交換器
管のような他の原子力発電プラントの機器を損傷させる
るかも知れない。先行技術の支持ピンの茎部が応力腐食
割れにより損傷すると、同支持ピンの上側ボルト部が取
り付けられたナット又はクリンプされたキャップと一緒
に冷却材流の影響下に実質的に遊離するかも知れない。

これ等の諸問題は、ここで引用する米国特許第4,772,
448号明細書で取り扱われている。この米国特許第4,77
2,448号は、制御棒案内管を上部炉心板に装着するため
に割りバネ板式支持ピンを使用する機械的支持ピン装置
を開示している。案内管のフランジにある孔を通して挿
入可能な第１のピン部分と、中実本体部及び割りバネ板
基部を有すると共に孔内に固着される第２のピン部分と
を有する。中実本体部は狭い隙間嵌めで孔内に収容され
るような外径を有し、割りバネ板基部は割り中間部と割
り端部とを有する。割り中間部は、中実本体部から延び
ると共に、中実本体部の外径よりも小さい外径を有す
る。割り端部は、割り中間部から延びると共に、孔の壁
の少なくとも一部に偏倚力により係合している。支持ピ
ンは、摩擦嵌めにより第２の構造部材内に固定されてお
り、そして同支持ピンの縦軸線に対して横断方向に加え
られる荷重は、実質的に中実本体部を介して第２のピン
部分によって実質的に純剪断応力として作用する。ロッ
クナットは第１のピン部分の雄ねじ部に螺合し協働して
いる。また、この支持ピン装置は、クリンプ可能な割り
円筒形壁部と、軸方向のスロットと、同壁部からその外
面に沿って半径方向に延びるタブとを有するロックナッ
ト保持装置を含んでいる。該ロックナット保持装置は、
ロツクナットの少なくとも一部の回りに配置されてい
る。案内管のフランジは、タブを含むロツクナツト保持
装置の壁部の少なくとも一部を収容するため壁に半径方
向に画成された環状の凹所を有する端ぐり穴を含んでい
る。タブは環状の凹所内に配置され、ロックナット保持
装置は案内管フランジ内に確実に保持される。ロックナ
ットは、その外面に形成された少なくとも１つの凹所を
有するクリンプ受部を更に含むことができるので、ロッ
クナット保持装置の壁部の一部は、凹所に捲縮により係
合して、ロックナットを支持ピンの回りの所定位置に確
実に保持すると共に、支持ピンが茎部において折れても
ロックナットが遊離部品となるのを防止する。

米国特許第4,772,448号明細書に記載の支持ピン装置
は技術的に進んだものではあるが、残念ながら、先行技
術の問題の全てを超克しうるものではない。第２のピン
部分の割り中間部は、横断方向に荷重が中実本体部を介
して第２のピン部分によつて実質的に純剪断応力として
作用するように、中実本体部の外径よりも小さい外径を
有するが、ある状況下での剪断応力は支持ピンについて
の降伏点を超えるような値に近付くかも知れない。ま
た、ロックナットの回りにロックナット保持装置を使用
した場合、望ましくない荷重を避けたい時には、案内管
フランジとロックナットとの間に垂直関係が存在する必
要がある。これ等の２つの部材が垂直であるというより
むしろ傾斜している場合、ロックナットを締め付けた時
に望ましくない曲げ荷重が支持ピンの茎部に作用する。

従って、明らかに、支持ピンの応力が同支持ピンの降
伏強度を超えることがなく、しかもロックナットが支持
ピンに曲げ荷重を作用することのない支持ピン装置の必
要性が存在する。

発明の概要 本発明は、制御棒案内管の下部フランジを原子炉の上
部炉心板に形成された孔上に取り外し自在に装着するた
めの装着装置に向けられている。この装置装置は、少な
くとも１つ、好ましくは２つ以上の支持ピンを使用する
非溶接の機械的支持ピン装置であり、該支持ピンが、案
内管の下部フランジに装着されると共に、上部炉心板に
形成された孔の中に弾性的に受け入れられる。支持ピン
は細長く、そして第１のピン部分と第２のピン部分とを
有する。第１のピン部分は、制御棒案内管の下部フラン
ジに形成された孔内に配置されて同孔を貫通すると共
に、雄ねじ部を有している。一方、第２のピン部分は、
上部炉心板の孔内に固着されると共に、中実本体部と割
りバネ板部とを有する。中実本体部は、割りバネ板部に
おける荷重を制限する狭い隙間嵌めによって孔内に収容
されるような外径を有する。割りバネ板部は割り中間部
と割り端部とを有する。割り中間部は、中実本体部から
延びると共に、該本体部の外径よりも小さい外径を有
し、割り端部は、割り中間部から延びると共に、孔の壁
の少なくとも一部分と偏倚力で係合する。割り中間部
は、中実本体部近くの最大外径のところから割り端部に
相当近い最小外径のところまで、一様にテーパが付いて
いて円錐形状をなし、これが、支持ピンにおける応力を
同支持ピンの降伏強度よりも低い実質的に一定のレベル
に維持すると共に、同支持ピンの可撓性を増している。
支持ピンは摩擦嵌めにより上部炉心板内に固着され、そ
して支持ピンの縦軸線を横切る方向に加えられる荷重
が、実質的に中実本体部を介し第２のピン部分により実
質的に純剪断抗力としての反作用を受ける。

ロックナットは、第１のピン部分の雄ねじ部と螺合
し、該雌ねじ部と協働する。また、ロックナツトは、ク
リンプ受部を有する。該受部はその外面に少なくとも１
つの凹部を有し、ロックナット保持装置の壁部の一部が
この凹部に捲縮により係合して、ロックナットを支持ピ
ンの回りの所定位置に確実に保持すると共に、それ等の
間の相対回転を防止するようになっている。或は、クリ
ンプキャップをロックナットとは別個に形成してもよ
い。

本発明の実施例においては、ワッシャが、ロックナッ
トと制御棒案内管フランジとの間の第１のピン部分の回
りに配置されている。このワッシャは、支持ピンの第１
のピン部分上にロックナットを装着する間に支持ピンに
作用する曲げモーメント及び応力を排除するために応力
低減形状を有する。応力低減形状は、ワッシャの上面に
形成された凹形の球面であって、この球面がロックナッ
トの下面に形成された対応する形状の凸形球面を受け入
れる。球面はロックナットの装着中にシフトもしくは移
動可能であって、支持ピンと制御棒案内管フランジとの
間に非垂直の整列に対して補償している。

本発明を特徴付ける点は特許請求の範囲に記載されて
いる。しかし、本発明及びその利点をより良く理解する
ためには、本発明の好適な実施例を示す添付図面と、実
施例についての説明とを参照すべきである。

好適な実施例の詳細な説明 本発明は、新規な支持ピンで第１の構造部材を第２の
構造部材に固定する非溶接の機械的装置である支持ピン
装置を提供するものである。第１の構造部材は制御棒案
内管であり、第２の構造部材は原子炉の上部炉心板であ
る。第１のピン部分は、制御棒案内管のフランジに形成
された通孔を貫通すると共に、ロックナットと嵌合する
ねじ部を有している。第２のピン部分は、中実本体部と
割りバネ板部とを有しており、該割りバネ板部は、上部
炉心板に設けられている孔に偏倚力で係合する。中実本
体部は狭い隙間嵌めによりこの孔に収容される。割りバ
ネ板部は、中実本体部の外径よりも小さい外径の中間部
を有している。このようにして、支持ピン装置の縦軸線
に対し横方向に加えられる荷重は支持ピンの中実本体部
を介して実質的に純剪断抗力としての反作用を受ける。
このように支持ピンの割りバネ板部の曲げモーメントに
よるのではなく実質的に横方向荷重に対する反作用で、
支持ピンに加わる曲げ荷重は相当に減少されて、曲げ応
力が実質的に除去される。更に、中間部は割りバネ板部
における応力を一定に維持するためにテーパ付きの円錐
状外径部を有する。

ロックナット及び制御棒案内管フランジの間の第１の
ピン部分の回りにはワッシャが配置されている。このワ
ッシャは、支持ピンと制御棒案内管フランジとの間の非
垂直の整列に対して補償するために、ロックナットの装
着中に移動可能な凹形の球面を含んでいる。

支持ピン装置は、ニッケル基合金から製造された支持
ピンを有するのが好ましく、更には、従来用いられてい
る商品名・インコネル−750とは異なり応力腐蝕割れに
対して高い抵抗を有する歪み硬化316−ステンレス鋼か
ら製造された支持ピンを使用するのが最も好ましい。こ
のような冷間加工された316−ステンレス鋼は、炉内構
造物での使用において作動上卓越した履歴を発揮する。
また、支持ピン装置のロックナット及び球面ワッシャ部
分も冷間加工の316−ステンレス鋼で形成するのが好ま
しい。クリンプキャップ及びロックキャップの好ましい
材料は、304−ステンレス鋼である。

本発明は、図面、特に第１図及び第２図を参照するこ
とにより一層明瞭に理解することができるが、同図に
は、本発明に従って構成された新規な改良式の支持ピン
装置８の側立面図が一部断面で示されている。支持ピン
装置８の協働する部分は、上部炉心板12に制御棒案内管
10を固定するために原子力発電プラントで使用されるも
のとして示してある。この支持ピン装置８は、最初から
設置することもできるし、或は、例えば応力腐蝕割れ状
態下での破損に起因し、現存の慣用の案内管支持ピン装
置の修理或は交換が要求される場合に新たに取り付ける
こともできる。垂直に位置する制御棒案内管は、環状の
案内管フランジ14を介して上部炉心板12に固定される。
この場合、１つのフランジ14は、各案内管の下部周面を
取り巻くように形成されている。案内管フランジ14を上
部炉心板12に相互接続するために、複数個の垂直に配置
された支持ピン16が用いられるが、図には２つの支持ピ
ン16だけを実質的に完全に示すに留めた。支持ピンの配
向は垂直方向であるが、本発明の範囲内で任意の配向が
可能である。支持ピン16は、通常、対の形態で環状の案
内管フランジ14内に円周状の配列で配置される。上側も
しくは第１のピン部分18は、案内管フランジ14内に配置
され、下側もしくは第２のピン部20は上部炉心板12内に
配置される。

支持ピン16を配設可能にするために、上部炉心板12の
上面には、各支持ピン16に対応する位置に、孔22が設け
られており、この孔内には、支持ピンの下側割りバネ板
部24が摩擦を伴って挿入されて偏倚力による係合関係で
係止されるようになっている。孔22は貫通孔もしくは通
孔として示されているが、或る種の事例においては、孔
22は盲孔とすることもでき、割りバネ板部24が剪断応力
を受けるとしても該盲孔内に係止される。案内管フラン
ジ14には、各支持ピン16に対応する位置に、支持ピン16
の中間茎部28を収容するための通孔26が設けられてい
る。支持ピン16の茎部28及び割りバネ板基部24は環状の
肩部30により一体的に接続されている。端ぐり穴32が、
上部炉心板12に近接する案内管フランジ14の下面に形成
されており、案内管フランジの通孔26に対し同軸的もし
くは同心的に配置され、このようにして、支持ピンの環
状肩部30は案内管フランジ14の下面内に適切に収容され
座着される。

支持ピン16の第１のピン部分18は、上端部分34と雄ね
じ部36とを有している。支持ピン16の上端部分34は縦軸
線38に沿い案内管フランジの通孔26から垂直方向上向き
に且つ軸方向外向きに突出すると共に、環状の軸方向に
細長く雌ねじが形成されたロックナット（ロック装置）
40と螺合するようになっている。ロックナット40の雌ね
じ部42は支持ピン16の雄ねじ部36と螺合する。ロックナ
ット40は、案内管フランジ14をその取付状態で各支持ピ
ン16上に固定的に保持し、このようにして、原子炉の制
御棒案内管10のフランジ14を上部炉心板12上に固定的に
取り付ける。

第１のピン部分18の環状肩部30から下向きに延びるの
は、第２のピン部分20の中実本体部44である。この中実
本体部44は、狭い隙間嵌めで上部炉心板の孔22内に収容
されるような一定の外径46を有している。割りバネ板部
24は、中実本体部44から延びると共に、同中実本体部44
から延び割り端部50で終端する割り中間部48を有してい
る。割り端部50は偏倚力で上部炉心板の孔22の壁の少な
くとも一部と係合し、それにより、支持ピン16は摩擦嵌
めで上部炉心板12内に固着される。割り中間部48は長手
方向の隙間54により分離された２つの板状片もしくはバ
ネ板52を含んでいる。図示のように、この隙間54は、割
り中間部48の可撓性を増すための中実本体部44内に延び
ている。別の実施例では、隙間54は中実本体部44内に延
入せずに終端している。割り中間部48は、中実本体部44
の外径46よりも小さい外径56（一定応力手段）を有して
おり、従って、割り中間部48は孔22の壁と係合すること
はない。このようにして、割りバネ板部24は割り端部50
で孔22と摩擦係合するが、割り中間部48に沿っては孔22
との係合は生じない。

米国特許第4,772,448号明細書記載の発明に優る更な
る改良として、割り中間部48は、その外径56が中実本体
部44の近傍において最大であり且つ同中実本体部44の外
径46に実質的に等しいような好ましくは一様にテーパの
付いた断面を有する。割り中間部48の外径56は、割りバ
ネ板部24の割り端部50に向かう方向に支持ピン16の縦軸
線38に沿って減少し、割り端部50の近傍で最小の直径に
なる。外径56が変化することにより、実質的に円錐形状
を有する割り中間部48が形成される。更に、割り中間部
48のテーパ付きバネ板構造は、支持ピンの可撓性を増す
と共に、支持ピン及び穴寸法間の不整合による挿入変位
を吸収する。

割り中間部48のテーパ付き形状は、板状片52の疲労を
防ぐのに足る予荷重を発生するように設計されている。
板状片における応力は、支持ピン16の第２のピン部分20
と上部炉心板の孔22との間の干渉荷重及び半径方向隙間
により制限される。この構造は、中実本体部44と上部炉
心板の孔22の壁との間に形成される狭い隙間嵌めによっ
て支持ピン16の長さに沿う曲げを制限することで、中間
茎部28に作用する曲げ応力を最小にする。

従来の支持ピンは、割り中間部が中実本体部に結合す
る股部分において応力腐食割れを往々にして受け易かっ
た。このような従来の支持ピンは、同じ外径を有する中
実本体部と割り中間部とを有しており、従って、加えら
れる荷重で曲げ及び剪断が反作用として生じ、また、従
来の構成では狭い隙間嵌めが設けられていなかつたため
に加工公差は不整合を吸収するために緩やかにならざる
を得なかった。本発明の支持ピン16では、特に第２のピ
ン部分20の長さを増すことにより不整合を吸収してい
る。また、本発明の支持ピン16は、荷重が加えられた場
合に生ずる剪断に対する強度を更に高めるために、上側
もしくは第１のピン部分18の中間茎部28の外径56よりも
大きい外径46を有する中実本体部44を備えるるのが好ま
しい。

更に、中実本体部44の外径46よりも決して大きくない
（中実本体部44と割り中間部48との間の共通結合面にお
いてのみ外径46と等しい）テーパ付きの変化する外径56
を有するように割り中間部48を形成することによって、
純剪断応力となって荷重に反作用する割りバネ板部24の
応力が軽減される。このテーパ付き構造は、支持ピン16
の降伏点以下の一定レベルにこれ等の応力を保持するの
で、使用中に支持ピンが破損する危険が減少する。

案内管フランジ14の厚さが約2.38cmで、上部炉心板12
の厚さが約3.81cmである場合には、支持ピン16の長さは
約12.21cmとするのが有利である。上部炉心板12に設け
られている孔22は、通孔であつて、長さ3.81cmの第２の
ピン部分20を収容する。更に、中間茎部28の外径は約1.
45cmで、環状肩部30の外径は2.78cmで、中実本体部44の
外径は2.08cm、割り中間部48の全外径は2.08cm以下、そ
して割り端部50の自由状態における全外径は2.13cmであ
る。上部炉心板の孔22の直径は2.10cmであり、従って、
上部炉心板の孔22と中実本体部44との間には狭い隙間嵌
めが存在し、他方、割り中間部48と上部炉心板の孔22と
の間にはもっと大きな隙間が存在する。

支持ピン装置８のロック装置であるロックナット40
は、雌ねじ部42と、該雌ねじ部42から延び且つ該雌ねじ
部42に一体的に接続されている捲縮可能な円筒状部58と
を有している。或は、図に示すように、捲縮可能な円筒
状部はロックナット40とは別であってもよく、また、別
の捲縮キャップ60に形成されていてもよい。雌ねじ部42
は、支持ピン16の第１のピン部分18の雄ねじ部36と螺合
する。ねじ部42、36は協働して案内管フランジ14をロッ
クナット40と環状肩部30との間に保持する。案内管フラ
ンジ14は、ロックナット40と支持ピン16の第２のピン部
分20の中実本体部50との間に保持すべきである。

ロックナット40を支持ピン16の雄ねじ部36に螺合し予
め定められた荷重限界値までトルクを加えたならば、そ
の時点で、ピン及びナット16、40のアセンブリが、組立
状態において無傷であることを確認し、それにより、案
内管フランジ14、従って原子炉の制御棒案内管10が原子
炉の上部炉心板12に対し位置的に固定されていることを
確認するのが望ましいことは言う迄もない。第２図に示
してあるように、雄ねじ部36の上方にある支持ピン16の
上端部34には、図において縦方向もしくは軸方向に延び
る縦方向凹部として示されている数個の凹部62が設けら
れており、これ等の凹部は、支持ピン16の回りに90℃の
等間隔で離間していて、クリンプ（捲縮）受部もしくは
溝としての働きをする。或る種の変形例においては、こ
のような凹部は縦方向である必要はないが、本実施例の
場合には縦方向の凹部の方が好ましい。支持ピン16の上
端部34は、捲縮キャップ60の同軸的に整列された捲縮可
能な円筒状部分58を貫通し、同捲縮キャップ60、支持ピ
ン16及びナット40のアセンブリが完全に螺合して所定の
トルク荷重限界に達したならば、捲縮可能な円筒状部分
58を押圧変形して支持ピン16のクリンプ受部即ち縦方向
の凹部62内に圧入することにより米国特許第4,772,448
号明細書に説明されているように捲縮部（図示せず）が
形成される。実際には、支持ピン16の上端部34に形成さ
れた２つの直径方向に対峙する凹部62に動作上係合する
ように、反対方向から同時に押圧することによって直径
方向に対峙した捲縮部が形成される。この捲縮作業は支
持ピン16がある場所の現場で行わねばならず、また、適
当な遠隔操作により制御される工具（図示せず）により
行わねばならない。かかる工具を使用することにより、
支持ピン装置８を稼働中の原子炉に後から適用する場合
に、保守作業員を照射環境にさらすことなく水中照射環
境下で捲縮作業が行われる。

空間上の制約から、必要なトルクをロックナットに与
えるために六角トルクレンチを環状の360゜形態のナッ
ト構造の回りに配置できないため、六角ナットの使用が
許されない場合が屡々起こる。従って、ロックナット40
は、スプラインナットであり、円周方向の配列で交互に
隣接のスプライン溝と組み合わされて外面に垂直方向に
配位されたスプライン（図示せず）を備えている。この
ようにして、適当なスプライン付きトルク工具（図示せ
ず）をロックされたナットのスプラインと軸方向に係合
させ、回転トルクをロックされたナットに加えることが
できる。上述の使用環境の空間的制約及び制限により、
スプライン付きトルク工具は、慣用の外面が六角形のト
ルクレンチの場合とは異なり、ロックナット40と360゜
に渡り完全に環状に係合する必要はない。特に、外部ス
プライン付きトルクレンチは、180゜よりも小さい円周
方向に延びる円弧領域に渡りロックナットスプラインと
係合することができ、スプライン付きトルクレンチの行
程は例えば36゜とすることができる。

また、支持ピン装置８のロック装置は、米国特許第4,
772,448号明細書に記載の支持ピンに優る改良点を含ん
でいる。雄ねじ部36の下方においてロックナット40と案
内管フランジ14の上面との間で第１のピン部分18の中間
茎部28の回りには、ロツクキャップ64と球面ワッシャ66
とが配設されている。球面ワッシャ66は、案内管フラン
ジ14及び上部炉心板12への支持ピン装置８の装着中に第
１のピン部分18上にロックナット40を装着する際に応力
低減手段として作用する凹形の球面68を含んでいる。ロ
ックナット40の下面は補完形状の凸形球面70を有するよ
うに形成されていて、同球面70が球面ワッシャ66に係合
する。凹形の球面68はロツクナット40の装着中にシフト
もしくは移動可能であって、支持ピン16もしくはロック
ナット40と案内管フランジ14との間の非垂直な整列に適
応して補償するようになっている。これは、装着中の支
持ピン16の中間茎部28における曲げを効果的に排除する
と共に、稼働中の原子力発電プラントにおける支持ピン
の交換時に平らな捲縮面を機械加工ための費用のかかる
機械加工作業を行う必要性を排除する。使用時には、案
内管フランジの孔26が案内管フランジ14に完全に垂直に
形成されていない場合、支持ピン16の中間茎部28は同フ
ランジの上面に関して非垂直の角度で傾斜する。装着の
際に、ロックナット40は最初に同フランジの縁に接触
し、フランジに当接して平らになろうとする。これが支
持ピンの中間茎部28を曲げることになる。しかし、球面
ワッシャ66を使用することにより、ロックナット40が球
面ワッシャ66に関して回転して関連球面部分が互いに係
合するので、中間茎部28に曲げ応力を加えることなく、
ロックナット40を案内管フランジ14に関して非垂直の配
向で整列させることができる。

ロックキャップ64は、球面ワッシャ66及びロックナッ
ト44を一体に保持して、移送中の分離を防ぐことができ
る。ロックキャップ64は、装着中も装着後も同様に機能
すると共に、同ロックキャップ64と球面ワッシャ66との
間にある隙間のため、球面ワッシャ66に関して回転可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるテーパ付き板状片を有する支持
ピンにより上部炉心板に固着された制御棒案内管の断面
図、第２図は、第１図の支持ピンの断面図、第３図は、
支持ピンの位置を示す制御棒案内管の平面図、第４図
は、第２図の支持ピンと共に使用される球面ワッシャの
断面図である。 ８……支持ピン装置、68……ワッシャ 10……第１の構造部材（制御棒案内管） 12……第２の構造部材（上部炉心板） 16……支持ピン、18……第１のピン部分 20……第２のピン部分、22……孔 24……割りバネ板部 38……縦軸線、48……割り中間部 40……ロックナット（ロック装置） 56……一定応力手段（割り中間部の外径） 68……応力低減手段（ワッシャの凹形の球面）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダニエル・エディソン・フォード アメリカ合衆国、フロリダ州、キャント ンメント、ボルド・ルーラー・ドライブ 3307 (56)参考文献 特開 昭62−159805（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G21C 7/14 G21C 13/02 G21C 19/20

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御棒案内管の下部フランジを孔付き炉心
   板に取り外し自在に支持し、変動する剪断荷重が前記炉
   心板に関して前記案内管に作用する、細長い案内管支持
   ピンであって、 前記案内管の前記下部フランジに支持される第１のピン
   部分と、 前記炉心板の前記孔内に受け入れられて摩擦係合される
   第２のピン部分とを有し、 該第２のピン部分は前記孔の内径と実質的に等しい外径
   の上部部分及び下部部分を有する割りバネ板部を有し、
   割り中間部はテーパー付き部分を有して剪断荷重が該支
   持ピンに作用したとき前記割りバネ板部の応力を実質的
   に一様にする、 細長い案内管支持ピン。
2. 【請求項２】第１の構造部材を、孔を有する第２の構造
   部材に取り外し自在に装着するための支持ピン装置であ
   って、 前記第１の構造部材に装着される第１のピン部分と、前
   記孔内に受け入れられる第２のピン部分とを備える少な
   くとも１つの支持ピンと、 前記第１の構造部材を前記第２の構造部材に当接して保
   持するため前記支持ピンに装着されるロック装置と、 該ロック装置と該第１の構造部材の間で該支持ピンの回
   りに配置されたワッシャを有する応力低減手段と、 を備え、 該ワッシャと該ロック装置は相互に係合する丸められた
   面を有して該ロック装置を前記支持ピンに装着する間に
   前記支持ピンに作用する曲げモーメント及び曲げ応力を
   無くす、 支持ピン装置。