JP3372354B2 - 小径の加圧孔をｔｉｇ溶接する為に溶接点の形状を制御するシステム - Google Patents
小径の加圧孔をｔｉｇ溶接する為に溶接点の形状を制御するシステムInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、広くは、原子炉用の燃
料棒の製法に関する。詳細には、本発明は、核燃料棒の
端栓に穿孔された加圧孔の溶接法に関する。
料棒の製法に関する。詳細には、本発明は、核燃料棒の
端栓に穿孔された加圧孔の溶接法に関する。
【０００２】
【従来の技術】原子炉の炉心は複数の核燃料バンドル集
合体を含み、各々の集合体は複数本の核燃料棒から成
る。各々の燃料棒は円筒形の外被、即ち被覆を含み、そ
の両端は端栓により各々密封されている。被覆の中に
は、複数個の核燃料ペレットが被覆長より短く垂直に柱
状に積み重ねられて、燃料柱の上方にプレナム空間を残
し、ここには不活性気体が充填されている。また習用的
には、プレナム内部に、中の不活性雰囲気から汚染物を
除去する為のゲッタが設置されている。
合体を含み、各々の集合体は複数本の核燃料棒から成
る。各々の燃料棒は円筒形の外被、即ち被覆を含み、そ
の両端は端栓により各々密封されている。被覆の中に
は、複数個の核燃料ペレットが被覆長より短く垂直に柱
状に積み重ねられて、燃料柱の上方にプレナム空間を残
し、ここには不活性気体が充填されている。また習用的
には、プレナム内部に、中の不活性雰囲気から汚染物を
除去する為のゲッタが設置されている。
【０００３】習用型の１つの燃料棒14（図１参照）は、
耐腐食性金属、例えばジルコニウム合金製の円筒形外被
17、即ち被覆を備える。被覆17の中には、核燃料が核分
裂性物質および／或いは親物質の柱状積層ペレット16の
形態で収容されている。各々の燃料ペレットは円筒形で
あり、円筒軸に垂直な平らな上下底面を持つ。ペレット
は相互に底面を隣接させて積み重ねられている。好適な
燃料は二酸化ウラン、或いは、二酸化ウランとガドリニ
アとを含んで成る混合物である。
耐腐食性金属、例えばジルコニウム合金製の円筒形外被
17、即ち被覆を備える。被覆17の中には、核燃料が核分
裂性物質および／或いは親物質の柱状積層ペレット16の
形態で収容されている。各々の燃料ペレットは円筒形で
あり、円筒軸に垂直な平らな上下底面を持つ。ペレット
は相互に底面を隣接させて積み重ねられている。好適な
燃料は二酸化ウラン、或いは、二酸化ウランとガドリニ
アとを含んで成る混合物である。
【０００４】被覆17はその両端を端栓18により密封され
ている。図１にはその一方だけを示した。端栓もまたジ
ルコニウム合金製である。各端栓は、被覆17に対し、数
字22として凡その形で示した円周溶接点で接合される。
各端栓は脚柱19を有しており、これは、燃料棒の燃料バ
ンドル集合体への装着を容易にする為のタイプレートの
一つの、対応する開口部に嵌め込まれる。
ている。図１にはその一方だけを示した。端栓もまたジ
ルコニウム合金製である。各端栓は、被覆17に対し、数
字22として凡その形で示した円周溶接点で接合される。
各端栓は脚柱19を有しており、これは、燃料棒の燃料バ
ンドル集合体への装着を容易にする為のタイプレートの
一つの、対応する開口部に嵌め込まれる。
【０００５】習用の燃料棒の構築に於て、第一の端栓
は、被覆の末端に挿入され、外周を溶接されて気密状態
に密封される。次に、被覆の中に燃料ペレット16が柱状
に挿入され、最初のペレットは上記の第一端栓に接す
る。燃料バンドル集合体が直立して炉心に設置される
時、燃料柱の高さは被覆よりも低いので、直立した燃料
棒の上端には空間すなわちプレナム20ができる。
は、被覆の末端に挿入され、外周を溶接されて気密状態
に密封される。次に、被覆の中に燃料ペレット16が柱状
に挿入され、最初のペレットは上記の第一端栓に接す
る。燃料バンドル集合体が直立して炉心に設置される
時、燃料柱の高さは被覆よりも低いので、直立した燃料
棒の上端には空間すなわちプレナム20ができる。
【０００６】既知の燃料棒の構築法によると、プレナム
20には、扁平の基部25ｂに載ったＵ字形の離隔ワイヤ25
ａを含んで成る離隔部品25が設置される。扁平基部25ｂ
は、燃料柱の最後のペレットの上面に位置する。この離
隔部品25は、ゲッタ23を燃料柱の上方の所定の高さに支
える。習用の燃料棒は、プレナム20に設置されたコイル
状の圧縮ばね26を更に含んで成る。プレナムばね26は、
燃料棒の取扱や輸送の最中に、燃料ペレットを、燃料柱
に接する密栓末端側に偏らせることにより、燃料ペレッ
トを所定の位置に保つのに役立つ。
20には、扁平の基部25ｂに載ったＵ字形の離隔ワイヤ25
ａを含んで成る離隔部品25が設置される。扁平基部25ｂ
は、燃料柱の最後のペレットの上面に位置する。この離
隔部品25は、ゲッタ23を燃料柱の上方の所定の高さに支
える。習用の燃料棒は、プレナム20に設置されたコイル
状の圧縮ばね26を更に含んで成る。プレナムばね26は、
燃料棒の取扱や輸送の最中に、燃料ペレットを、燃料柱
に接する密栓末端側に偏らせることにより、燃料ペレッ
トを所定の位置に保つのに役立つ。
【０００７】被覆17のもう一方の末端に第二の端栓18を
溶接することにより、プレナム20は孤立閉鎖される。こ
の端栓はジルコニウム合金製である。一方、プレナムば
ね26はステンレス鋼である。したがって、被覆17に第二
端栓18を溶接する間にプレナムばね26が端栓18に直に接
していると、溶接中に発生した熱がステンレス鋼とジル
コニウム合金との化学反応を惹起する可能性がある。こ
のような化学反応は、端栓および恐らくは溶接点を汚染
する可能性がある。
溶接することにより、プレナム20は孤立閉鎖される。こ
の端栓はジルコニウム合金製である。一方、プレナムば
ね26はステンレス鋼である。したがって、被覆17に第二
端栓18を溶接する間にプレナムばね26が端栓18に直に接
していると、溶接中に発生した熱がステンレス鋼とジル
コニウム合金との化学反応を惹起する可能性がある。こ
のような化学反応は、端栓および恐らくは溶接点を汚染
する可能性がある。
【０００８】この問題点を防ぐため、端栓18とプレナム
ばね26との間にジルカロイ製の挿入部品24が設置され
る。習用の挿入部品24は、ばねとして機能しないようき
つく巻かれたワイヤである。プレナムばね26は、螺子式
の挿入部品24を滑合させて収容し得る寸法の、きつく巻
かれたワイヤ部26ａを末端とする。或いはその代わり
に、プレナムばね末端の中に中実のジルカロイ製挿入部
品を圧入しても良い。
ばね26との間にジルカロイ製の挿入部品24が設置され
る。習用の挿入部品24は、ばねとして機能しないようき
つく巻かれたワイヤである。プレナムばね26は、螺子式
の挿入部品24を滑合させて収容し得る寸法の、きつく巻
かれたワイヤ部26ａを末端とする。或いはその代わり
に、プレナムばね末端の中に中実のジルカロイ製挿入部
品を圧入しても良い。
【０００９】燃料棒組立の最後に、プレナム20を不活性
気体で充填し、棒を外部から孤立させて密封しなければ
ならない。部品23〜26を含んで成る集合体がプレナム20
に挿入された後、端栓18は、挿入部品24を圧迫しつつ被
覆17の開口末端に嵌め込まれる。これによりプレナムば
ね26が圧縮されるので、端栓18を所定の位置に保つに
は、軸方向下向きの力を加えねばならない。その後、端
栓18は円周溶接点22により被覆17に接合されて、気密状
態に密封される。
気体で充填し、棒を外部から孤立させて密封しなければ
ならない。部品23〜26を含んで成る集合体がプレナム20
に挿入された後、端栓18は、挿入部品24を圧迫しつつ被
覆17の開口末端に嵌め込まれる。これによりプレナムば
ね26が圧縮されるので、端栓18を所定の位置に保つに
は、軸方向下向きの力を加えねばならない。その後、端
栓18は円周溶接点22により被覆17に接合されて、気密状
態に密封される。
【００１０】端栓18は、中央の軸方向中空部28ａと流動
連絡する径方向の加圧孔28ｂを持つ。中央の軸方向中空
部28ａの下端はプレナム20と流動連絡しており、一方、
加圧孔28ｂの径方向の外側末端は燃料棒の外部と流動連
絡している。端栓18が被覆17に溶接された後、プレナム
20は真空排気され、その後加圧孔28ｂを通じてヘリウム
が再充填される。ヘリウムの圧力は典型的には１〜20at
m である。この後、加圧孔28ｂはスポット溶接されて、
プレナム20が密封される。
連絡する径方向の加圧孔28ｂを持つ。中央の軸方向中空
部28ａの下端はプレナム20と流動連絡しており、一方、
加圧孔28ｂの径方向の外側末端は燃料棒の外部と流動連
絡している。端栓18が被覆17に溶接された後、プレナム
20は真空排気され、その後加圧孔28ｂを通じてヘリウム
が再充填される。ヘリウムの圧力は典型的には１〜20at
m である。この後、加圧孔28ｂはスポット溶接されて、
プレナム20が密封される。
【００１１】円周溶接点22及び加圧孔28ｂのスポット溶
接点は両者とも、完全に部品と統合一体化し、所定の品
質保証規準を満たしていなければならない。高圧スポッ
ト溶接点および円周溶接点の溶接統合性は、二重変換器
を備えた超音波プローブを用いると、同時かつ非破壊的
に評価することができる。
接点は両者とも、完全に部品と統合一体化し、所定の品
質保証規準を満たしていなければならない。高圧スポッ
ト溶接点および円周溶接点の溶接統合性は、二重変換器
を備えた超音波プローブを用いると、同時かつ非破壊的
に評価することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】加圧孔28ｂの習用の溶
接法は、タングステン電極不活性雰囲気（ＴＩＧ;tungs
ten inert gas ）溶接を用いたものである。この方法で
は端栓18はヘリウムで加圧された密閉式溶接箱に入れら
れる。この溶接法では、タングステン電極から加圧孔28
ｂに、大電流アークを0.5 秒間点弧する。溶接点の熱に
より、溶接された加圧孔の内側の気圧および外側の気圧
が両方とも上昇する。このシステムでは、スポット溶接
点30の表面が図２（Ａ）のように凸形になる。
接法は、タングステン電極不活性雰囲気（ＴＩＧ;tungs
ten inert gas ）溶接を用いたものである。この方法で
は端栓18はヘリウムで加圧された密閉式溶接箱に入れら
れる。この溶接法では、タングステン電極から加圧孔28
ｂに、大電流アークを0.5 秒間点弧する。溶接点の熱に
より、溶接された加圧孔の内側の気圧および外側の気圧
が両方とも上昇する。このシステムでは、スポット溶接
点30の表面が図２（Ａ）のように凸形になる。
【００１３】スポット溶接点30の統合性の超音波検査
中、超音波変換器（図示なし）は、超音波エネルギーを
加圧孔28ｂの軸に沿って溶接点内部に伝達するよう配置
される。ところがスポット溶接点30の凸形表面の辺縁に
は曲率があるので、多くの超音波エネルギーは検査中変
換器を逸れて反射し、そのことで超音波検査システムに
問題を引き起こす。詳細には、厚みが最小の地点を正確
に検出することができない。
中、超音波変換器（図示なし）は、超音波エネルギーを
加圧孔28ｂの軸に沿って溶接点内部に伝達するよう配置
される。ところがスポット溶接点30の凸形表面の辺縁に
は曲率があるので、多くの超音波エネルギーは検査中変
換器を逸れて反射し、そのことで超音波検査システムに
問題を引き起こす。詳細には、厚みが最小の地点を正確
に検出することができない。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、核燃料棒の端
栓に穿孔された小径の加圧孔を密封溶接する為の習用方
法に対する改良である。詳細には、本発明は、上記の小
径の加圧孔を密封するスポット溶接点の形状を制御して
溶接点の底部表面を凹形にする為のＴＩＧ溶接システム
である。このように溶接点の形状を凹形にすると、検査
中、溶接点底面に反射して変換器に戻る超音波エネルギ
ーの量が増大するので、超音波変換器で密封溶接点を完
全に検査することが可能になる。したがって、本発明の
好適実施例による密封溶接システムは、超音波で 100％
検査可能な凹形の溶接点を生成し、厚みが最小の地点も
直接厚み測定することができる。
栓に穿孔された小径の加圧孔を密封溶接する為の習用方
法に対する改良である。詳細には、本発明は、上記の小
径の加圧孔を密封するスポット溶接点の形状を制御して
溶接点の底部表面を凹形にする為のＴＩＧ溶接システム
である。このように溶接点の形状を凹形にすると、検査
中、溶接点底面に反射して変換器に戻る超音波エネルギ
ーの量が増大するので、超音波変換器で密封溶接点を完
全に検査することが可能になる。したがって、本発明の
好適実施例による密封溶接システムは、超音波で 100％
検査可能な凹形の溶接点を生成し、厚みが最小の地点も
直接厚み測定することができる。
【００１５】本システムは、燃料棒の内部空間と、燃料
棒の外部空間すなわち溶接箱の内部空間との差圧を制御
することにより、所望の溶接点形状を作り出す。加圧孔
を封じる溶接材料が未だ溶融状態にあるうちに、溶接箱
内部の気体の一部を「バラスト」空間に急速に流出させ
ることにより、溶接箱の圧力はボイルの法則に従って低
下する。溶接箱の中に残留した気体は、プレナム空間の
内部よりも低圧となり再分布する。
棒の外部空間すなわち溶接箱の内部空間との差圧を制御
することにより、所望の溶接点形状を作り出す。加圧孔
を封じる溶接材料が未だ溶融状態にあるうちに、溶接箱
内部の気体の一部を「バラスト」空間に急速に流出させ
ることにより、溶接箱の圧力はボイルの法則に従って低
下する。溶接箱の中に残留した気体は、プレナム空間の
内部よりも低圧となり再分布する。
【００１６】本発明の好適実施例によるシステムは、溶
接電源からの出力を、プログラムできる論理制御器への
入力として使用する。プログラムされた遅延時間の後、
プログラムできる論理制御器は電磁弁（ソレノイドバル
ブ）に信号を送出してバラスト空間を開き、それにより
溶接箱の内部空間とバラスト空間とを流動連絡する。溶
接箱からバラスト空間への気体の膨張により、燃料棒の
外圧は急速に低下して、燃料棒の内圧よりも低くなる。
この差圧の結果、溶融状態の溶接材料は、固化に際して
凹形の溶接点を形成する。
接電源からの出力を、プログラムできる論理制御器への
入力として使用する。プログラムされた遅延時間の後、
プログラムできる論理制御器は電磁弁（ソレノイドバル
ブ）に信号を送出してバラスト空間を開き、それにより
溶接箱の内部空間とバラスト空間とを流動連絡する。溶
接箱からバラスト空間への気体の膨張により、燃料棒の
外圧は急速に低下して、燃料棒の内圧よりも低くなる。
この差圧の結果、溶融状態の溶接材料は、固化に際して
凹形の溶接点を形成する。
【００１７】
【実施例】本発明の好適実施例によるＴＩＧ密封溶接シ
ステムを図３に示す。密封さるべき加圧孔28ｂを持つ核
燃料棒14の端栓は、溶接箱32の中に挿入される。溶接箱
32は、溶接雰囲気を提供すると共に、燃料棒のプレナム
空間20の中を所望の圧力（例えば10atm ）とする為に加
圧されたヘリウムガスで充填されている。タングステン
電極34は、未密封の加圧孔28ｂに電極先端を向けて溶接
箱の中に配置される。電極34は、給電線38を介して溶接
電子装置36に連結されている。溶接電子装置36は電極34
に大電流を供給し、それにより、電極から端栓に向けて
0.5秒間大電流アークを点弧する。このアークは加圧孔
28ｂに挿入された溶接材料を溶融する。冷却すると、溶
融した溶接物質は加圧孔を融合密封する。
ステムを図３に示す。密封さるべき加圧孔28ｂを持つ核
燃料棒14の端栓は、溶接箱32の中に挿入される。溶接箱
32は、溶接雰囲気を提供すると共に、燃料棒のプレナム
空間20の中を所望の圧力（例えば10atm ）とする為に加
圧されたヘリウムガスで充填されている。タングステン
電極34は、未密封の加圧孔28ｂに電極先端を向けて溶接
箱の中に配置される。電極34は、給電線38を介して溶接
電子装置36に連結されている。溶接電子装置36は電極34
に大電流を供給し、それにより、電極から端栓に向けて
0.5秒間大電流アークを点弧する。このアークは加圧孔
28ｂに挿入された溶接材料を溶融する。冷却すると、溶
融した溶接物質は加圧孔を融合密封する。
【００１８】電極34に於けるアーク点弧と同時に、溶接
電子装置36は、信号線40を介してプログラムできる論理
制御器（「ＰＬＣ」）42にタイミング信号を送出する。
ＰＬＣ42は溶接工程を論理制御する。好適には、ＰＬＣ
42は、ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ(General
Electric Company)製のシリーズ・シックス(SeriesSi
x)である。ＰＬＣ42は、線40からタイミング信号を受信
すると、これに答えて、但し所定の遅延時間の後に、信
号線44に動作信号を送出するようプログラムされてい
る。この遅延時間は、加圧孔28ｂの中の溶接材料が未だ
溶融状態にある時間、例えばアーク点弧時刻後の 0.3〜
0.5秒間に選択しなければならない。
電子装置36は、信号線40を介してプログラムできる論理
制御器（「ＰＬＣ」）42にタイミング信号を送出する。
ＰＬＣ42は溶接工程を論理制御する。好適には、ＰＬＣ
42は、ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ(General
Electric Company)製のシリーズ・シックス(SeriesSi
x)である。ＰＬＣ42は、線40からタイミング信号を受信
すると、これに答えて、但し所定の遅延時間の後に、信
号線44に動作信号を送出するようプログラムされてい
る。この遅延時間は、加圧孔28ｂの中の溶接材料が未だ
溶融状態にある時間、例えばアーク点弧時刻後の 0.3〜
0.5秒間に選択しなければならない。
【００１９】バラストタンク48は、溶接箱の減圧手段と
して機能する。タンク48の内部空間の圧力は、溶接箱の
内圧よりも低く、例えば不活性気体１atm 以下である。
好適には、バラストタンク48の内部空間は、加圧孔の密
封溶接よりも前に真空排気されている。バラストタンク
48は、電磁弁46を介して溶接箱32に連結される。弁46に
は、バラストタンク48が溶接箱32の内部空間と流動連絡
した「開」状態、及び、バラストタンク48が溶接箱32の
内部空間と流動連絡しない「閉」状態がある。電磁弁46
は、ＰＬＣ42からの動作信号に答えて「閉」状態から
「開」状態へと変化する。電磁弁46は、減圧用空間を迅
速に開けるよう、高速の応答時間を有する。
して機能する。タンク48の内部空間の圧力は、溶接箱の
内圧よりも低く、例えば不活性気体１atm 以下である。
好適には、バラストタンク48の内部空間は、加圧孔の密
封溶接よりも前に真空排気されている。バラストタンク
48は、電磁弁46を介して溶接箱32に連結される。弁46に
は、バラストタンク48が溶接箱32の内部空間と流動連絡
した「開」状態、及び、バラストタンク48が溶接箱32の
内部空間と流動連絡しない「閉」状態がある。電磁弁46
は、ＰＬＣ42からの動作信号に答えて「閉」状態から
「開」状態へと変化する。電磁弁46は、減圧用空間を迅
速に開けるよう、高速の応答時間を有する。
【００２０】弁46が開くと、バラストタンク48は溶接箱
32と流動連絡する。バラストタンクの内部の圧力と、溶
接箱内部の不活性気体の圧力との差圧により、不活性気
体は溶接箱からバラストタンクへと急速に流入する。こ
のように、バラストタンクは当初は溶接箱32を占めてい
た不活性気体を膨張させる為の減圧空間として機能す
る。バラスト空間に不活性気体が膨張することにより、
溶接箱内部の圧力は低下する（例えば約４psi 分）。
32と流動連絡する。バラストタンクの内部の圧力と、溶
接箱内部の不活性気体の圧力との差圧により、不活性気
体は溶接箱からバラストタンクへと急速に流入する。こ
のように、バラストタンクは当初は溶接箱32を占めてい
た不活性気体を膨張させる為の減圧空間として機能す
る。バラスト空間に不活性気体が膨張することにより、
溶接箱内部の圧力は低下する（例えば約４psi 分）。
【００２１】本発明の方法の基礎は、ボイルの気体の法
則である。 Ｐ1 Ｖ1 ＝Ｐ2 Ｖ2 式中、Ｐ1 及びＶ1 は、各々初期状態の圧力および体積
であり、Ｐ2 及びＶ2 は、各々第二状態の圧力および体
積である。上記溶接箱の場合、初期体積は溶接箱の内部
体積であり、初期圧力は通常10atm である。第二体積で
は溶接箱の体積に減圧空間の体積が加わる。ゆえに、ボ
イルの法則から、体積が増加したとき溶接箱の圧力は低
下することがわかる。
則である。 Ｐ1 Ｖ1 ＝Ｐ2 Ｖ2 式中、Ｐ1 及びＶ1 は、各々初期状態の圧力および体積
であり、Ｐ2 及びＶ2 は、各々第二状態の圧力および体
積である。上記溶接箱の場合、初期体積は溶接箱の内部
体積であり、初期圧力は通常10atm である。第二体積で
は溶接箱の体積に減圧空間の体積が加わる。ゆえに、ボ
イルの法則から、体積が増加したとき溶接箱の圧力は低
下することがわかる。
【００２２】一方、燃料棒内部のプレナム空間20の体積
は、燃料棒外部の不活性気体が膨張している間も不変で
ある。ゆえに、加圧孔28ｂの内側の圧力は、燃料棒外
部、すなわち溶接箱内部の圧力と同様には低下しない。
その結果、図２（Ｂ）の溶接点30’の内側の圧力は、外
側の圧力よりも高くなる。プレナム空間20の中の気体と
溶接箱32の中の気体とのこの差圧により、溶融状態の溶
接材料が、内側から見て外方向のメニスカスを形成す
る。この凹形表面は、端栓の表面上に加圧孔28ｂの軸に
沿って配置された変換器に、従来の凸形表面よりも多く
の超音波エネルギーを反射し返す。その結果、溶接点の
厚みが最小の地点でも超音波を変換器に反射し返すの
で、溶接点の検査を完全に行なうことができる。
は、燃料棒外部の不活性気体が膨張している間も不変で
ある。ゆえに、加圧孔28ｂの内側の圧力は、燃料棒外
部、すなわち溶接箱内部の圧力と同様には低下しない。
その結果、図２（Ｂ）の溶接点30’の内側の圧力は、外
側の圧力よりも高くなる。プレナム空間20の中の気体と
溶接箱32の中の気体とのこの差圧により、溶融状態の溶
接材料が、内側から見て外方向のメニスカスを形成す
る。この凹形表面は、端栓の表面上に加圧孔28ｂの軸に
沿って配置された変換器に、従来の凸形表面よりも多く
の超音波エネルギーを反射し返す。その結果、溶接点の
厚みが最小の地点でも超音波を変換器に反射し返すの
で、溶接点の検査を完全に行なうことができる。
【００２３】本発明の好適実施例は、説明の目的の為だ
けに記載されている。本方法の変更および修正は当業者
には直ちに明らかとなろう。例えば、電磁弁に遅延動作
信号を提供する手段はプログラムできる論理制御器でな
くても良い。所望の遅延時間が決定しさえすれば、適切
なあらゆる電気的遅延回路が使用できる。また、弁は電
磁式以外の手段でも作動され得る。斯かる変更および修
正は全て冒頭の請求項に網羅されているものとする。
けに記載されている。本方法の変更および修正は当業者
には直ちに明らかとなろう。例えば、電磁弁に遅延動作
信号を提供する手段はプログラムできる論理制御器でな
くても良い。所望の遅延時間が決定しさえすれば、適切
なあらゆる電気的遅延回路が使用できる。また、弁は電
磁式以外の手段でも作動され得る。斯かる変更および修
正は全て冒頭の請求項に網羅されているものとする。
【００２４】本発明を要約すれば、核燃料棒の端栓18に
穿孔された小径の加圧孔28b を密封溶接する為の、溶接
形状を制御するＴＩＧ溶接システムである。密封溶接点
の形状を制御することにより、超音波検出性能が向上す
る。本システムは、燃料棒内外の空間の差圧を制御する
ことにより、所望の溶接点形状を作り出す。加圧孔の中
の溶接材料30´ が溶融状態にあるうちに、ボイルの法
則に従って溶接箱32内圧を低下させる。本システムは、
溶接電子装置36からの出力を、プログラムできる論理制
御器42への入力として使用する。プログラムされた遅延
時間の後、プログラムできる論理制御器は電磁弁44に信
号を送出してバラスト空間48を開く。溶接箱からバラス
ト空間への気体の膨張により、圧力は急速に低下して、
燃料棒の内圧よりも低くなる。この差圧の結果、溶融状
態の溶接材料は、固化に際して凹形の溶接点を形成す
る。
穿孔された小径の加圧孔28b を密封溶接する為の、溶接
形状を制御するＴＩＧ溶接システムである。密封溶接点
の形状を制御することにより、超音波検出性能が向上す
る。本システムは、燃料棒内外の空間の差圧を制御する
ことにより、所望の溶接点形状を作り出す。加圧孔の中
の溶接材料30´ が溶融状態にあるうちに、ボイルの法
則に従って溶接箱32内圧を低下させる。本システムは、
溶接電子装置36からの出力を、プログラムできる論理制
御器42への入力として使用する。プログラムされた遅延
時間の後、プログラムできる論理制御器は電磁弁44に信
号を送出してバラスト空間48を開く。溶接箱からバラス
ト空間への気体の膨張により、圧力は急速に低下して、
燃料棒の内圧よりも低くなる。この差圧の結果、溶融状
態の溶接材料は、固化に際して凹形の溶接点を形成す
る。
【図１】習用の核燃料棒の上部の部分的断面図である。
【図２】（Ａ）は、習用方法により溶接された加圧孔を
持つ端栓の断面図である。 （Ｂ）は、本発明の方法により溶接された加圧孔を持つ
端栓の断面図である。
持つ端栓の断面図である。 （Ｂ）は、本発明の方法により溶接された加圧孔を持つ
端栓の断面図である。
【図３】本発明の好適実施例による密封溶接システムを
表わすブロックダイアグラムである。
表わすブロックダイアグラムである。
１４ 燃料棒
１６ 核燃料ペレット
１７ 燃料棒被覆
１８ 端栓
１９ 端栓脚柱
２０ プレナム
２２ 端栓溶接点
２３ ゲッタ
２４ ジルカロイ製挿入部品
２５ 離隔部品
２５ａ Ｕ字形離隔ワイヤ
２５ｂ 扁平基部
２６ コイル状圧縮ばね
２６ａ きつく巻かれたワイヤ部（ばね末端）
２８ａ 端栓中空部
２８ｂ 加圧孔
３０ 加圧孔溶接点（従来）
３０’ 加圧孔溶接点（本発明）
３２ 溶接箱
３４ タングステン電極
３６ 溶接電子装置
３８ 給電線
４０ タイミング信号線
４２ プログラムできる論理制御器（ＰＬＣ）
４４ 弁動作信号線
４６ 電磁弁
４８ バラストタンク
フロントページの続き
(72)発明者 ロバート・アラン・ハートン
アメリカ合衆国、ノース・カロライナ
州、ウィルミントン、ショアウッド・ヒ
ルズ・ドライブ、117番
(72)発明者 ラルフ・ジョセフ・レダ
アメリカ合衆国、ノース・カロライナ
州、ウィルミントン、エーピーティー・
１、ライツビル・アベニュー、6211番
(72)発明者 マイケル・トーマス・キーマン
アメリカ合衆国、ノース・カロライナ
州、ウィルミントン、サウス・フォー
ス・ストリート、15番
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G21C 21/02
G21C 3/10
B23K 9/167
Claims (10)
- 【請求項１】 気体を充填されたプレナム空間と、溶接
材料で密封される加圧孔を備えた端栓とを含む核燃料棒
において、 前記溶接材料が前記加圧孔に広がる凹形表面を有するこ
とを特徴とする核燃料棒。 - 【請求項２】 核燃料棒の端栓に穿孔された加圧孔を密
封する為の溶接システムであって、 第一圧力を有する不活性雰囲気中に前記端栓を収容する
収容手段と、 前記収容手段の内部に配置され、前記加圧孔の中の溶接
材料を溶融させる溶融手段と、 前記加圧孔の中の前記溶接材料が溶融状態にあるうち
に、前記不活性雰囲気の圧力を低下させる減圧手段とを
備える溶接システム。 - 【請求項３】 前記収容手段が所定の第一体積を有する
溶接箱を含み、 前記溶融手段が前記溶接箱の内部に配置された溶接電極
を含み、 前記溶接電極に電流を供給する供給手段を含む請求項２
に記載の溶接システム。 - 【請求項４】 前記減圧手段が、 前記第一圧力よりも低い第二圧力において所定の第二体
積を有するバラストタンクと、 「開」状態および「閉」状態を有し、前記「開」状態の
時は前記バラストタンクが前記溶接箱と流動連絡する弁
手段と、 前記弁手段を前記「閉」状態から前記「開」状態へと変
化するため、前記電流を前記溶接電極へ供給後の所定時
刻に、動作信号を送出する遅延回路とを含む請求項３に
記載の溶接システム。 - 【請求項５】 前記第二圧力が、真空状態から不活性気
体１atmの範囲にある請求項４に記載の溶接システム。 - 【請求項６】 前記弁手段の状態が、ソレノイドの動作
により前記「閉」状態から前記「開」状態へと変化する
請求項４に記載の溶接システム。 - 【請求項７】 前記遅延回路が、プログラムできる論理
制御器を含む請求項４に記載の溶接システム。 - 【請求項８】 前記電流が前記溶接電極に供給されると
直ちに前記減圧手段にタイミング信号を送出する送出手
段を備え、 前記減圧手段は、 前記タイミング信号を受信した後、所定時刻に動作信号
を送出する遅延回路と、 前記動作信号に答えて、前記所定の第一体積と流動連絡
する所定の第二体積を使用して、該所定の第一体積の前
記不活性気体を膨張させる弁手段とを備える請求項３に
記載の溶接システム。 - 【請求項９】 前記電流が前記溶接電極に供給されると
同時に前記減圧手段にタイミング信号を送出する送出手
段を含み、 前記遅延回路は、前記タイミング信号を受信した後、所
定時刻に動作信号を送出する請求項４に記載の溶接シス
テム。 - 【請求項１０】 核燃料棒の端栓に穿孔され、核燃料棒
の外部の雰囲気とプレナム空間とを流動連絡する加圧孔
を密封する密封方法であって、 前記プレナム空間、前記加圧孔、及び前記端栓周囲の所
定体積の空間に、第一圧力を有する雰囲気を充填する段
階と、 前記加圧孔の中で前記溶接材料を溶融させる段階と、 前記加圧孔中で溶融した前記溶接材料が冷却している間
に、前記所定体積空間の前記雰囲気の圧力を低下させる
段階と備える密封方法。
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| US08/088,950 US5345488A (en) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | Nuclear fuel rod having concave weld across pressurization hole in end plug |
| US088950 | 1993-07-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07146396A JPH07146396A (ja) | 1995-06-06 |
| JP3372354B2 true JP3372354B2 (ja) | 2003-02-04 |
Family
ID=22214458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15775294A Expired - Fee Related JP3372354B2 (ja) | 1993-07-12 | 1994-07-11 | 小径の加圧孔をｔｉｇ溶接する為に溶接点の形状を制御するシステム |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5345488A (ja) |
| JP (1) | JP3372354B2 (ja) |
| ES (1) | ES2106656B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2835957B1 (fr) * | 2002-02-08 | 2004-04-23 | Cogema | Procede de controle de crayon de combustible nucleaire |
| US8986253B2 (en) | 2008-01-25 | 2015-03-24 | Tandem Diabetes Care, Inc. | Two chamber pumps and related methods |
| US8408421B2 (en) | 2008-09-16 | 2013-04-02 | Tandem Diabetes Care, Inc. | Flow regulating stopcocks and related methods |
| EP2334234A4 (en) | 2008-09-19 | 2013-03-20 | Tandem Diabetes Care Inc | DEVICE FOR MEASURING THE CONCENTRATION OF A SOLVED SUBSTANCE AND CORRESPONDING METHOD |
| EP2932994B1 (en) | 2009-07-30 | 2017-11-08 | Tandem Diabetes Care, Inc. | New o-ring seal, and delivery mechanism and portable infusion pump system related thereto |
| KR101044336B1 (ko) * | 2009-11-17 | 2011-06-29 | 한전원자력연료 주식회사 | 핵연료봉의 봉단마개 공급장치 |
| US8666018B2 (en) * | 2011-01-06 | 2014-03-04 | Westinghouse Electric Company Llc | Nuclear fuel rod plenum spring assembly |
| CN102324255A (zh) * | 2011-08-02 | 2012-01-18 | 中国核电工程有限公司 | 燃料棒端塞焊缝x射线透照工艺的厚度补偿方法及补偿块 |
| US9180242B2 (en) | 2012-05-17 | 2015-11-10 | Tandem Diabetes Care, Inc. | Methods and devices for multiple fluid transfer |
| US9173998B2 (en) | 2013-03-14 | 2015-11-03 | Tandem Diabetes Care, Inc. | System and method for detecting occlusions in an infusion pump |
| CN104511673B (zh) * | 2013-09-27 | 2017-04-26 | 中核北方核燃料元件有限公司 | 一种核燃料元件包壳管点钎焊一体化装置 |
| CN109108432B (zh) * | 2017-06-26 | 2020-08-25 | 武汉理工大学 | 基于plc的多功能焊机控制器 |
| US11049622B2 (en) * | 2018-02-13 | 2021-06-29 | Westinghouse Electric Company Llc | Method to pressurize sic fuel cladding tube before end plug sealing by pressurization pushing spring loaded end plug |
| CN111219957B (zh) * | 2020-01-19 | 2021-07-02 | 浙江衣拿智能科技股份有限公司 | 一种具有自动控制烘干机的输送系统和烘干机的控制方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US3033972A (en) * | 1959-10-06 | 1962-05-08 | Statham Instrument Inc | Pressure welding apparatus and method |
| US3045108A (en) * | 1961-01-24 | 1962-07-17 | Cecil C Stone | Fuel container closure |
| NL283858A (ja) * | 1961-10-03 | |||
| US3683148A (en) * | 1970-05-05 | 1972-08-08 | Eugene S Boyko | Fabrication of nuclear fuel assemblies and resultant product |
| US3774010A (en) * | 1971-01-08 | 1973-11-20 | Babcock & Wilcox Co | Pressurization of fuel rods by laser drilling and sealing |
| IT1021136B (it) * | 1973-09-20 | 1978-01-30 | Westinghouse Electric Corp | Apparecchio per chiudere a tenuta barre di combustibile di un reattore nucleare |
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| US4971750A (en) * | 1989-06-29 | 1990-11-20 | Westinghouse Electric Corp. | End stop for welding sealing plugs of nuclear fuel rods |
| US5158740A (en) * | 1991-08-05 | 1992-10-27 | Westinghouse Electric Corp. | Fuel rod end plug welding method |
| US5329566A (en) * | 1993-05-17 | 1994-07-12 | General Electric Company | Plenum spring and getter assembly |
-
1993
- 1993-07-12 US US08/088,950 patent/US5345488A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-05-19 US US08/245,943 patent/US5448034A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-06-13 ES ES09401280A patent/ES2106656B1/es not_active Expired - Fee Related
- 1994-07-11 JP JP15775294A patent/JP3372354B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| US5448034A (en) | 1995-09-05 |
| ES2106656A1 (es) | 1997-11-01 |
| US5345488A (en) | 1994-09-06 |
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