JP3095502B2 - 核燃料集合体組立装置 - Google Patents

核燃料集合体組立装置

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JP3095502B2
JP3095502B2 JP03357763A JP35776391A JP3095502B2 JP 3095502 B2 JP3095502 B2 JP 3095502B2 JP 03357763 A JP03357763 A JP 03357763A JP 35776391 A JP35776391 A JP 35776391A JP 3095502 B2 JP3095502 B2 JP 3095502B2
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    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/334Assembling, maintenance or repair of the bundles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、核燃料集合体を組み立
てる際に用いられる核燃料集合体組立装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、加圧水型軽水炉等の原子炉に装荷
される核燃料集合体としては、例えば、図6に示す核燃
料集合体1が知られている。この核燃料集合体1は、上
下方向に離間して対向配置された上部ノズル2と下部ノ
ズル3との間に、材質がジルカロイからなる制御棒案内
管、計測用案内管などの筒状の案内管4が複数本渡され
て固定されており、これら案内管4,4,…の中途部に
は、複数の支持格子5,5,…が上下方向に互いに離間
して取り付けられており、これらの支持格子5,5,…
には案内管4,4,…と平行して複数の核燃料棒6,
6,…が挿通されて固定されている。上記支持格子5
は、図7及び図8に示す様に、複数のストラップ11,
11,…が互いに直角に交差されて格子12が組み立て
られ、この格子12により多数のセル13,13,…が
画成されている。そして、これらのセル13,13,…
には、ストラップ11,11の各交叉部に矩形状の切欠
部14が形成され、これらの切欠部14,14の間に
は、セル13の内方に突出するスプリング15が形成さ
れている。また、スプリング15をストラップ11の幅
方向に挟む位置には、ディンプル16,16がスプリン
グ15と逆方向に突出して形成されている。ここで、ス
プリング15をストラップ11の長手方向において挟む
壁部は、キー部材21のフック22が係合するリブ2
3,23とされている。
【0003】このような構成の支持格子5に核燃料棒6
を装着する方法について説明する。まず、セル13に図
9に示す撓ませ治具24を挿通する。この撓ませ治具2
4は周方向に4分割されたツール25の内部にテーパ部
を有するテーパピン26が軸方向に移動可能に取り付け
られたもので、この撓ませ治具24をセル13内に位置
させたままテーパピン26を軸方向へ引き込むことによ
り、図10のごとくスプリング15を撓ませることがで
きる。次に、長尺で断面略矩形状のキー部材21を格子
12の側方から切欠部14に挿通させ、キー部材21の
フック22をリブ23に係合させて、スプリング15を
撓んだ状態に保持してから撓ませ治具24を外す。その
後、核燃料棒6を各セル13に挿入してから、キー部材
21を抜取りスプリング15の拘束を解くことにより核
燃料棒6を装着する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
スプリング15を撓ませる作業やキー部材21を挿入す
る作業は手作業によるものであるから、これらの作業を
行うために多大な工数と時間とを要することとなり、作
業能率が極めて悪いという欠点があった。また、上述し
た撓ませ治具24を使用してスプリング15を撓ませる
には、スプリング15に作用方向以外の押圧力を加えず
に、かつ、ねじれやズレ等の変形を発生させずに作業を
進めなければならず、高度な熟練を要する作業となるた
めに、この作業を改善し標準化することが一つの大きな
課題となっていた。
【0005】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であって、以上の欠点や問題点を解決することができ、
しかも大幅な作業時間の短縮及びコストダウンを図るこ
とができる核燃料集合体組立装置を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様な核燃料集合体組立装置を採用し
た。すなわち、請求項1記載の核燃料集合体組立装置
は、複数のセルが形成された支持格子の前記セル内に核
燃料棒が挿通された状態で、該核燃料棒が前記セルを画
成する壁部に対向して突出形成されたディンプル及びス
プリングに保持されてなる核燃料集合体の組み立てに用
いられる核燃料集合体組立装置であって、スプリングを
押し拡げるためにセルに挿入されるツール(74)を具
備する進退可能なツールサポート(45)と、セル内に
挿入されたツール(74)内に挿入されて該ツール(7
4)を拡径することでスプリングを撓ませるロッド(6
6)を具備する進退可能なロッドサポート(44)と、
ロッドサポート(44)を支持格子に対して進退させる
駆動手段(46,65)と、ロッドサポート(44)の
移動に連動してツールサポート(45)を移動させる連
動手段(75,76)とを具備し、ツール(74)がセ
ル内に挿入された後でロッド(66)がツール(74)
内に挿入されるようにしたことを特徴とする。
【0007】また、請求項2記載の核燃料集合体組立装
置は、請求項1記載の核燃料集合体組立装置において、
ロッドサポート(44)のロッド(66)がセルから外
れる方向の移動に連動してツールサポート(45)の移
動を一時的に規制する規制手段(81)を具備してなる
ことを特徴とする
【0008】
【作用】本発明の請求項1記載の核燃料集合体組立装置
では、核燃料棒をセルに挿通するに際し、先ず駆動手段
によりロッドサポートを支持格子の方向に移動させるこ
とで連動手段によりツールサポートを連動させて先にツ
ールをセル内に位置させ、この状態で更にロッドサポー
トが移動することによってロッドがツール内に挿入され
てツールを拡径する。これにより、拡径したツールがス
プリングを押圧して該スプリングをディンプルから離間
する方向へ撓ませる。
【0009】また請求項2記載の組立装置では、セル内
のスプリングを撓ませた状態にしてキー部材を挿入して
当該位置にスプリングを保持させた後、ロッドサポート
をロッドがセルから離脱する方向に移動させると移動初
期においてはロッドサポートに連動して規制手段がツー
ルサポートの移動を阻止するためにツールがセル内に留
まってロッドが抜けると縮径し、その後ロッドサポート
の移動に連動部材を介してツールサポートが連動するた
めに縮径したツールがセルから難なく抜けることにな
る。
【0010】
【実施例】本発明の核燃料集合体組立装置の一実施例に
ついて、図1ないし図4を参照して説明する。本実施例
の核燃料集合体組立装置31は、装置本体32と、該装
置本体32に付設されるキー挿入手段33と、移動手段
34とから構成されている。装置本体32は、フレーム
41、トレイ42、シャフト43、ロッドサポート4
4、ツールサポート45、油圧シリンダ(駆動装置)4
6とから概略構成されている。
【0011】フレーム41は、上部フレーム41a、側
部フレーム41b、脚部フレーム41cから構成されて
いる。トレイ42は、該装置本体32の側部フレーム4
1bに囲まれた中央下部に設けられ支持格子5を載置す
るもので、垂直に立設された軸51の先端部51aに支
持されており、その上面に支持格子5が載置されてい
る。このトレイ41の上面のコーナー部には、支持格子
5を所定位置に載置させるための位置決め部材52が設
けられている。また、トレイ42の側部フレーム41b
側の側部には、側部フレーム41bに固定されたレール
ガイド部53に水平方向に摺動自在に支持されるレール
54が配設されている。さらに、レールガイド部53の
上部には、トレイ停止部材55が所定間隔をもって設け
られ、トレイ42の側部に形成された穴56に、このト
レイ停止部材55の先端部が嵌まり込むことにより、該
装置本体32の側方から移動してきたトレイ42が停止
するようになっている。
【0012】一方、フレーム41の上部フレーム41a
及び側部フレーム41b各々に設けられた支持部材6
1,62には上下方向に立設されたシャフト43の両端
部43a,43bがそれぞれ固定されている。このシャ
フト43には矩形状のロッドサポート44が配設されて
いる。
【0013】ロッドサポート44は、その一端側に上下
方向に開口する孔63が形成され、この孔63にスリー
ブ64が挿通固定されるとともに、このスリーブ64内
にシャフト43が遊挿されている。そして、ロッドサポ
ート44の上面は油圧シリンダ46のピストンロッド6
5下端部65aに連結されている。また、ロッドサポー
ト44の下面には複数の棒状のロッド66が配設されて
おり、これらのロッド66,…は先端部が円錐状に形成
され、その軸心がトレイ42上の支持格子5のセル13
の軸心と一致するように取り付けられている。この様
に、ロッドサポート44は、シャフト43に上下方向に
摺動自在に支持され、油圧シリンダ46のピストンロッ
ド65が上下方向に移動するに伴い該ピストンロッド6
5の移動方向と同一方向へ移動するようになっている。
また、このロッドサポート44と側部フレーム41bと
の間の一端には、後述するが、上下方向に延びる規制摺
動部67が形成されている。
【0014】一方、前記ロッドサポート44の下方には
矩形状のツールサポート45が配列されている。このツ
ールサポート45はその一端部に上下方向に開口する孔
71が形成され、この孔71にはスリーブ72が挿通固
定されているとともに、このスリーブ72内にシャフト
43が遊挿されている。また、ツールサポート45に
は、支持格子5のセル13を臨む位置に、ロッド66の
直径より僅かに大径で上下方向に貫通する複数のロッド
挿通孔73,…が形成されており、そのロッド挿通孔7
3の下方の開口部には複数のツール74,74,…が配
設されている。このツール74は周方向に4分割された
形状であり、その軸心は支持格子5のセル13の軸心と
一致し、かつ前記ロッド66がツール74内部に挿通さ
れると分割形状のツール74が拡径するようになってい
る。
【0015】さらに、ツールサポート45の上面には、
ロッドサポート44を摺動自在に貫通して上方に延びる
棒状のサスペンダー75が固定されており、その先端に
は係合部76が設けられている。そして、ロッドサポー
ト44がツールサポート45から所定距離上昇した際に
は、サスペンダー75は係合部76でロッドサポート4
4の上面と係合し、それによりロッドサポート44とツ
ールサポート45とが連結するようになっている。
【0016】また、上述したシャフト43の下部に配設
された支持部材は、下方へ移動するツールサポート45
が停止するストッパー77とされており、その状態にお
けるツールサポート45のツール78の先端は、セル1
3を挿通して下側の開口部から突出している。また、ツ
ールサポート45上で移動が停止するロッドサポート4
4は、そのロッド66の先端がセル13を挿通して、下
側の開口部から突出している。
【0017】ストッパー77より上部の側部フレーム4
1bには、スイングローラ81が取り付けられている。
このスイングローラ81は、そのアーム82の上下のシ
ャフト43を臨む方向に2つのローラ83,84が取り
付けられ、これらローラ83,84のうち片方のみがシ
ャフト43側に近接するようにアーム82の中央部が回
動自在に固定されてなる、いわゆるシーソー機能を有し
た構造になっている。そして、このスイングローラ81
の上部ローラ83がロッドサポート44の規制摺動部6
7に当接して回転することにより、下部ローラ84がシ
ャフト43側へ移動してツールサポート45の端部45
aと当接し、ツールサポート45の上昇が規制されるよ
うになっている。
【0018】キー挿入手段33は、セル13に挿通され
スプリング15を撓ませた状態で保持するキー部材21
をセル13内の所定位置へ挿入するためのもので、キー
部材21をキー挿入位置へ供給するキー供給機構91
と、供給されたキー部材21を支持格子5の所定位置へ
挿入するキー挿入機構92とから構成されている。
【0019】キー供給機構91は、キー部材21を保持
する円筒状のキーカートリッジ93及びキーカートリッ
ジ回転手段から構成されており、該キーカートリッジ9
3はその軸線に対して回転自在であり、該キーカートリ
ッジ93の外周部には、複数本のキー部材21,21,
…が着脱自在に、それぞれのキー部材21が該キーカー
トリッジ93の軸線方向と一致する様に等間隔に複数本
(この実施例の場合は32本)保持されている。キー挿
入機構92は、キー部材21をセル13内の所定位置へ
挿入するためのもので、キーカートリッジ93に保持さ
れたキー部材21を支持格子5のセル13の所定位置に
向かって所定距離押し出すシリンダ94と、押し出され
たキー部材21をさらに所定距離移動させるプーリー9
5と、キー部材21がセル13内の所定位置に挿入され
たことを確認するストッパー96と、キー部材21を保
持したまま回転させるキー保持部97から構成されてい
る。
【0020】また、装置本体32の下方には、キー挿入
手段33と支持格子5とを、支持格子5のセル13の軸
線及びキー部材21の挿入方向に対して略直交する方向
へ相対移動させる移動手段34が設けられている。
【0021】上記核燃料集合体組立装置31を用いて、
セル13のスプリング15を撓ませ、このセル13内の
所定位置へキー部材21を挿入する手順について、図5
に基づき説明する。 (1)まず、油圧シリンダ46のピストンロッド65を
上方へ移動させて、ロッドサポート44を装置本体32
の上方に移動させ、また、支持格子5をトレイ42の上
に載置させてツールサポート45及びロッドサポート4
4の下方まで移動させておく。これにより、ツールサポ
ート45はサスペンダー75によりロッドサポート44
と連結して装置本体32の上部で静止する。ここで、ロ
ッドサポート44のロッド66は、それぞれ対応するツ
ールサポート45のツール74の上部に予め挿入されて
いる(図5(a))。
【0022】(2)油圧シリンダ46を駆動させ、ピス
トンロッド65を下方へ移動させて、ロッドサポート4
4を下降させる。これにより、サスペンダー75で連結
されているツールサポート45も同時に下方へ移動して
いき、ツールサポート45の複数のツール74は、その
自重によりトレイ42上の支持格子5のセル13の上部
開口部から軸線に沿って内部に遊挿される(図5
(b))。
【0023】(3)ロッドサポート44をさらに下降さ
せ、ロッド66をセル13に遊挿されたツール74内部
に挿入させる。支持格子5の内部にロッド66が挿入さ
れることにより、内部のツール74は拡径され、それに
よりスプリング15は分割されたツール74の壁面によ
り作用方向に押圧されて撓む(図5(c))。
【0024】(4)シリンダ94を駆動させてキーカー
トリッジ93の所定位置に位置するキー部材21をセル
13内の所定位置へ向かって前進させる。このキー部材
21は、プーリー95とストッパー96とにより、さら
に前進させられ、セル13内の所定位置に挿入される
(図5(d))。次に、キー部材21がセル13内の所
定位置に挿入された時点で、キー保持部97によりキー
部材21を回転させ、該キー部材21のフック22をリ
ブ23に係合させる(図5(e))。
【0025】キー部材21の挿入が終わったら、キーカ
ートリッジ93をその軸線に対して所定の角度回転させ
て、次に挿入されるキー部材21を所定位置に移動させ
る。その後、移動手段34を作動させ、支持格子5を該
支持格子5のセル13の軸線及びキー部材21に対して
略直交する方向へ所定距離相対移動させる。以上の動作
を繰り返し行い、全てのキー部材21を各セル13内の
所定位置にそれぞれ挿入する。
【0026】(5)支持格子5内に1方向からのキー部
材21の挿入が終了した段階で、移動手段34を作動さ
せ、支持格子5を垂直方向の軸線を中心として水平方向
に90度回転させ、前記(4)に示す手法により、該支
持格子5内に前記キー部材21と直角な方向に他のキー
部材21を順次挿入する(図5(f))。ここでも、以
上の動作を繰り返し行い、全てのキー部材21を各セル
13内の所定位置にそれぞれ挿入する。
【0027】(6)キー保持部97を作動させてキー部
材21のフック22を支持格子5の格子12に形成され
ているリブ23に係合させ、セル13のスプリング15
を撓んだ状態に保持させる。その後、移動手段34を作
動させ、支持格子5を該支持格子5のセル13の軸線及
びキー部材21の挿入方向に対して略直交する方向へ所
定距離相対移動させる。
【0028】(7)油圧シリンダ46を駆動させ、ピス
トンロッド65を上方へ移動させてロッドサポート44
を支持格子5内部から上昇させる。この際、スイングロ
ーラ81の上部ローラ83はロッドサポート44の規制
摺動部67と当接し、それにより下部ローラ84はツー
ルサポート45の端部45aを下方に押圧する。これに
より、ロッドサポート44が上昇して規制摺動部67の
摺動面67aが上部ローラ83を通過するまで、ツール
サポート45の上昇移動は拘束される。すなわち、上部
ローラ83を前記摺動面67aが摺動する距離は、セル
13の内部に挿通されたロッド66の長さと略同じ長さ
に設定されている。
【0029】(8)支持格子5の内部のツール74は、
ロッド66が引き抜かれると、拡径される前の直径にも
どって縮径する。それにより、ツール74は撓ませたス
プリング15から離間する。
【0030】(9)ロッドサポート44がツールサポー
ト45から所定距離上昇すると、ロッドサポート44と
サスペンダー75の係合部76が係合してツールサポー
ト45が上昇し、それにより格子12内部からツール7
4が引き抜かれる。 (10)核燃料棒6を各格子12に挿入してから、キー
部材21を抜取り、スプリング15の拘束を解くことに
より核燃料棒6を装着する。
【0031】以上、説明した様に、本実施例の核燃料集
合体組立装置31によれば、ツール74が自重によりセ
ル13の内部に遊挿され、そのツール74にロッド66
が挿入されてツール74が拡径し、それによりセル13
のスプリング15は作用方向に押圧されて撓むため、ス
プリング15にねじれやずれ等を発生させずに正常に作
業を進めることができる。
【0032】また、ツール74に挿入されたロッド66
が、ロッドサポート44の上昇によりセル13から引き
抜かれる際には、ツールサポート45はスイングローラ
81よりその上昇が規制され、それによりセル13の内
部のツール74は縮径する。これにより、ツール74は
セル13のスプリング15に接触せずに上昇して引き抜
かれ、上記と同様に、スプリング15にねじれやずれ等
を発生させない。
【0033】また、複雑なメカニズムを用いずに、ロッ
ドサポート44とツールサポート45との上下方向の1
つの往復動により、自動的にスプリング15を撓ませる
ことができる。
【0034】また、キー挿入機構が作動してキー供給機
構により供給されたキー部材を前記支持格子の所定位置
へ挿入することができる。また、移動手段が作動して、
前記キー挿入手段と前記支持格子とを、前記支持格子の
セルの軸線及びキー部材の挿入方向に対して略直交する
方向へ相対移動させることができる。これより、キー部
材21を挿入する作業を自動化することができ、工程が
簡略化されるとともに作業時間も大幅に短縮されること
となり、作業能率を向上させることができる。
【0035】以上により、従来の欠点や問題点を解決す
ることができ、しかも大幅な作業時間の短縮及びコスト
ダウンを図ることができる核燃料集合体組立装置を提供
することが可能になる。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
記載の核燃料集合体組立装置によれば、スプリングを押
し拡げるためにセルに挿入されるツールを具備する進退
可能なツールサポートと、セル内に挿入されたツール内
に挿入されて該ツールを拡径することでスプリングを撓
ませるロッドを具備する進退可能なロッドサポートと、
ロッドサポートを支持格子に対して進退させる駆動手段
と、ロッドサポートの移動に連動してツールサポートを
移動させる連動手段とを具備し、ツールがセル内に挿入
された後でロッドがツール内に挿入されるようにした
で、核燃料棒をセルに挿通するに際し、ツールとロッド
を連動させることで自動的にセル内のツールを拡径させ
てスプリングをディンプルから離間する方向へ撓ませる
ことができ作業能率が高い。しかも、スプリングにねじ
れやずれ等を発生させずに正常に撓ませることができ
る。
【0037】また、請求項2記載の核燃料集合体組立装
置によれば、請求項1記載の核燃料集合体組立装置にお
いて、ロッドサポートのロッドがセルから外れる方向の
移動に連動してツールサポートの移動を一時的に規制す
る規制手段を具備したので、ツールがセル内に留まった
状態でロッドが抜け、次いでツールサポートをロッドサ
ポートに連動させることで縮径したツールがセルから難
なく抜け、引き抜き作業においても作業能率が高い。し
かも、ツールはセルのスプリングに接触せずに上昇して
引き抜かれるから、スプリングにねじれやずれ等を発生
させることがない。
【0038】以上により、従来の欠点や問題点を解決す
ることができ、しかも大幅な作業時間の短縮及びコスト
ダウンを図ることができる核燃料集合体組立装置を提供
することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の核燃料集合体組立装置の正
面図である。
【図2】本発明の一実施例の核燃料集合体組立装置を示
す側面図である。
【図3】本発明の一実施例の核燃料集合体組立装置のキ
ー挿入手段を示す側面図である。
【図4】本発明の一実施例の核燃料集合体組立装置にお
いて、支持格子のセルに挿通されたロッドとツールの状
態を示す断面図である。
【図5】本発明の一実施例の核燃料集合体組立装置を用
いて、セル内の所定位置へキー部材を挿入する手順を示
す過程図である。
【図6】加圧水型軽水炉の燃料集合体を示す正面図であ
る。
【図7】本発明の核燃料集合体組立装置で使用される支
持格子を示す斜視図である。
【図8】支持格子のセル内部にキー部材が係合した状態
を示す一部切欠斜視図である。
【図9】従来の核燃料集合体組立装置で使用される撓ま
せ治具を示す斜視図である。
【図10】従来の核燃料集合体組立装置を用いた場合の
支持格子のセルの平面状態を示す断面図である。
【符号の説明】
5 支持格子 6 核燃料棒 11 ストラップ 12 格子 13 セル 14 切欠部 15 スプリング 16 ディンプル 21 キー部材 22 フック 23 リブ 31 核燃料集合体組立装置 32 装置本体 33 キー挿入手段 34 移動手段 41 フレーム 41a 上部フレーム 41b 側部フレーム 41c 脚部フレーム 42 トレイ 43 シャフト 44 ロッドサポート 45 ツールサポート 46 油圧シリンダ(駆動装置) 51 軸 51a 先端部 52 位置決め部材 53 レールガイド部 54 レール 55 トレイ停止部材 56 穴 61,62 支持部材 63 孔 64 スリーブ 65 ピストンロッド 65a 下端部 66 ロッド 67 規制摺動部 73 ロッド挿通孔 74 ツール 75 サスペンダー 76 係合部 77 ストッパー 78 ツール 81 スイングローラ 82 アーム 83 上部ローラ 84 下部ローラ 91 キー供給機構 92 キー挿入機構 93 キーカートリッジ 94 シリンダ 95 プーリー 96 ストッパー 97 キー保持部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山藤 明男 茨城県那珂郡東海村大字舟石川622番地 1 三菱原子燃料株式会社 東海製作所 内 (56)参考文献 特開 平2−181699(JP,A) 特開 昭61−184491(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G21C 21/00 G21C 3/34

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のセルが形成された支持格子の前記
    セル内に核燃料棒が挿通された状態で、該核燃料棒が前
    記セルを画成する壁部に対向して突出形成されたディン
    プル及びスプリングに保持されてなる核燃料集合体の組
    み立てに用いられる核燃料集合体組立装置であって、 前記スプリングを押し拡げるためにセルに挿入されるツ
    ールを具備する進退可能なツールサポートと、 前記セル内に挿入されたツール内に挿入されて該ツール
    を拡径することでスプリングを撓ませるロッドを具備す
    る進退可能なロッドサポートと、 前記ロッドサポートを支持格子に対して進退させる駆動
    手段と、 前記ロッドサポートの移動に連動してツールサポートを
    移動させる連動手段とを具備し、 前記ツールがセル内に挿入された後で前記ロッドがツー
    ル内に挿入されるようにした ことを特徴とする核燃料集
    合体組立装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の核燃料集合体組立装置に
    おいて、前記ロッドサポートのロッドがセルから外れる
    方向の移動に連動して前記ツールサポートの移動を一時
    的に規制する規制手段を具備してなることを特徴とする
    核燃料集合体組立装置。
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