JP3469029B2 - 原子炉用燃料集合体の制御棒案内管変形計測装置 - Google Patents
原子炉用燃料集合体の制御棒案内管変形計測装置Info
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- rod guide
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉燃料の構成
部材の形状を測定する装置に関し、特に加圧水型原子炉
の燃料集合体の制御棒案内管の変形を測定する装置に関
する。 【０００２】 【従来の技術】加圧水型原子炉では、細長い制御棒をク
ラスタ状に組み立てた制御棒組立体乃至制御棒クラスタ
を一般に使用しており、従って図５及び図６に示すよう
な構造の燃料集合体１０を使用している。この燃料集合
体１０の構造を概説すると、上部ノズル１１と下部ノズ
ル１２は、複数の互いに平行に延びた制御棒案内管１３
の両端に溶接又はねじ止め等の適宜な方法により連結さ
れている。この制御棒案内管１３の平面的配置は、特に
図６に支持格子１４との関係で示されている。支持格子
１４は、１４行×１４列の配置の格子開口１６を有する
平面形状を有しており、例えば１６本の制御棒案内管１
３が所定の回転対称配置で挿通、固定されている。この
ような支持格子１４は、特に図５に明示されるように制
御棒案内管１３の長手方向に間隔をおいて配設されてい
て、制御棒案内管１３が挿入されない格子開口１６に
は、燃料棒１７が一本づつ挿通され、弾性的に支持され
ている。尚、支持格子１４は１４×１４個の格子開口１
６を有しているが、種々の配列の格子開口、例えば１７
×１７や２１×２１の配列のものも使用されている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】而して、燃料集合体は
原子炉炉心の中で使用され、熱及び主として中性子から
なる放射線の照射を受ける。そして一般的に制御棒案内
管１３の受ける熱及び放射線の量はその長手方向及び円
周方向において一様ではないので、例えば図７に若干誇
張して概念的に示すように湾曲などの変形を起こす。尚
図において理解されるように、支持格子１４は、制御棒
案内管１４の横断面内において高い剛性を有するので、
構造力学的な支点として示され、制御棒案内管１３は支
点間で変形を生じている。このような湾曲等の変形が制
御棒案内管１３に生ずると、狭い間隙を有して挿入され
る制御棒の挿入に抵抗が生じ、大きくなる。そして原子
炉トリップ時においては、制御棒は自由落下により制御
棒案内管の中に挿入されるので、変形のよる挿入抵抗が
大きくなると、挿入時間の増大等を招来して好ましくな
い。従って、制御棒案内管の変形が許容範囲にあるか否
かを計測、判断することが求められている。しかしなが
ら、前述したように制御棒案内管１３は核燃料棒１７に
囲まれていて外側から計測器を接近させることができな
い上に、一旦原子炉内で燃焼に供された燃料集合体１０
は通常放射能を帯びていて、計測のために人間が接近す
るのはかなり困難であるなどの問題がある。従って、本
発明は、放射能を帯びた燃料集合体の制御棒案内管の変
形等を遠隔的に安全且つ正確に計測できる原子炉用燃料
集合体の制御棒案内管変形計測装置を提供することを課
題とするものである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】如上の課題を解決するた
め、本発明によれば、上部ノズル、下部ノズル、前記両
ノズルにそれぞれ両端が連結され互いに平行に延びた複
数の制御棒案内管、この制御棒案内管に挿通され制御棒
案内管の長手方向に間隔をおいて配設された複数の支持
格子及びこの支持格子の格子開口に挿通され互いに平行
に延びて支持された複数の燃料棒を有する原子炉用燃料
集合体の制御棒案内管変形計測装置は、制御棒案内管の
中に挿入される案内基準管と、この案内基準管の先端に
設けられ膨脹収縮部材を備えた先端保持具と、前記案内
基準管の基端に設けられた基端保持具と、この基端保持
具に連結され装置全体を吊り下げる長尺操作軸と、前記
案内基準管の基端開口に連通された圧縮流体給排器と、
前記案内基準管の外側に軸方向にのみ移動自在に嵌装さ
れた計測子と、前記基端保持具を通して延び前記計測子
を案内基準管に沿って駆動する手段とを有して構成され
る。 【０００５】 【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の実施形態を説明する。尚、前述の図面を含め全図に
亘り、同一部分には同一の符号を付している。図１は、
燃料集合体１０の制御棒案内管１３周りの構造を概念的
に示したものである。制御棒案内管１３の上端は上部ノ
ズル１１に連結され、上方に向かって開口して制御棒を
受け入れるようになっており、一方下端は制御棒が落下
したときにダッシュポットの機能が生ずるように若干細
くなっている。図２に本発明による変形計測装置２０の
構造が制御棒案内管１３内に設置した状態で示されてい
る。従って、特に図示されていないが、制御棒案内管１
３を含む燃料集合体１０は水中にあると理解すべきであ
る。変形計測装置２０は細長い案内基準管２１を有し、
その先端に先端保持具３０が取り付けられている。先端
保持具３０の円筒形本体３１は、案内基準管２１の先端
部を通し、その広がった先端を本体３１と円錐形の先端
案内具３３とで挟み込み、更に本体３１の上端側におい
て固定具３５で案内基準管２１を固定している。更に本
体３の胴側部には膨張収縮自在の弾性膜３７が気密に嵌
着され、これの内側にある空気室３８に通じる導孔３９
が形成されている。この空気室３８には、後述するよう
に案内基準管２１を通して圧縮空気が供給され、弾性膜
３７を外方に膨張させ、制御棒案内管１３の内面に押し
付け、案内基準管２１の先端部を制御棒案内管１３の最
下端部に固定する。 【０００６】又、案内基準管２１の上端部には基端保持
具４０が取り付けられている。基端保持具４０は、上部
ノズル１１の上面に載る当接面４１を備えた本体４３を
有し、案内基準管２１の基端拡大部を本体４３と上部固
定具４５とで挟み込んで固定している。そして上部固定
具４５はホース２３を介して図示しない圧縮空気給排部
に連絡し、本体４３は水面上まで延びる長尺の操作軸２
５に連結され、水面上の操作床上から変形計測装置２０
を操作できるようになっている。基端保持具４０と先端
保持具３０との間の案内基準管２１には、計測子組立体
５０が移動可能に取り付けられている。計測子組立体５
０は、円環状の形状を有し、且つ回転が規制された摺動
体である取付具５１とその外周に９０度間隔で取り付け
られた計測子即ち超音波探触子５３が固定されている。
超音波探触子５３は、反射超音波を検出して距離Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄを検出するものであるが、場合によっては渦
流探触子や歪みゲージ式計測子でも良い。そして超音波
探触子５３の信号線を兼ねた吊り紐５５が取付具５１に
連結され、更に基端保持具４０の本体４３を通し、更に
操作軸２５の中を延びて計測員の操作が可能になってい
る。 【０００７】以上説明した構造の変形計測装置２０を使
用して燃料集合体１０の制御棒案内管１３の変形を計測
する手順を説明する。先ず、水面上で変形計測装置２０
の操作軸２５の上端を把持し、図４に示すように水中に
置かれた燃料集合体１０の計測目標の制御棒案内管１３
内に案内基準管２１及び先端保持具３０を挿入する。そ
して、基端保持具４０の本体４３が上部ノズル１１の上
面に当接して載ったら、圧縮空気給排器からホース２
３、案内基準管２１を介して先端保持具３０に圧縮空気
を供給し、弾性膜３７を膨張させて案内基準管２１の先
端を固定する。しかる後、操作軸２５を若干持ち上げる
と、案内基準管２１に張力が作用し、真っすぐに伸び
る。その状態を保持したまま、吊り紐５５により計測子
組立体５０乃至超音波探触子５３を案内基準管２１に沿
って上昇させ、各高さ位置即ち制御棒案内管１３の各長
手方向位置で距離Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを計測し、距離データ
を記録する。このような距離データを所定の方法で演算
処理して、制御棒案内管１３の変形を計測することがで
きる。尚、前述の変形計測装置２０では、計測子である
超音波探触子５３を９０度間隔で４個配置したが、その
円周間隔を短縮して更に多くの超音波探触子５３を配置
すれば更に精確な変形形状を計測することができる。更
に又、案内基準管２１を制御棒案内管の中心位置でな
く、偏心させることにより案内基準管の半径以上の曲が
りも計測することができる。 【０００８】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
水面上方から操作軸を介して変形計測装置を燃料集合体
の制御棒案内管内に挿入し、内側から内面変位を計測す
ることにより制御棒案内管の湾曲等の変形を計測でき
る。
部材の形状を測定する装置に関し、特に加圧水型原子炉
の燃料集合体の制御棒案内管の変形を測定する装置に関
する。 【０００２】 【従来の技術】加圧水型原子炉では、細長い制御棒をク
ラスタ状に組み立てた制御棒組立体乃至制御棒クラスタ
を一般に使用しており、従って図５及び図６に示すよう
な構造の燃料集合体１０を使用している。この燃料集合
体１０の構造を概説すると、上部ノズル１１と下部ノズ
ル１２は、複数の互いに平行に延びた制御棒案内管１３
の両端に溶接又はねじ止め等の適宜な方法により連結さ
れている。この制御棒案内管１３の平面的配置は、特に
図６に支持格子１４との関係で示されている。支持格子
１４は、１４行×１４列の配置の格子開口１６を有する
平面形状を有しており、例えば１６本の制御棒案内管１
３が所定の回転対称配置で挿通、固定されている。この
ような支持格子１４は、特に図５に明示されるように制
御棒案内管１３の長手方向に間隔をおいて配設されてい
て、制御棒案内管１３が挿入されない格子開口１６に
は、燃料棒１７が一本づつ挿通され、弾性的に支持され
ている。尚、支持格子１４は１４×１４個の格子開口１
６を有しているが、種々の配列の格子開口、例えば１７
×１７や２１×２１の配列のものも使用されている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】而して、燃料集合体は
原子炉炉心の中で使用され、熱及び主として中性子から
なる放射線の照射を受ける。そして一般的に制御棒案内
管１３の受ける熱及び放射線の量はその長手方向及び円
周方向において一様ではないので、例えば図７に若干誇
張して概念的に示すように湾曲などの変形を起こす。尚
図において理解されるように、支持格子１４は、制御棒
案内管１４の横断面内において高い剛性を有するので、
構造力学的な支点として示され、制御棒案内管１３は支
点間で変形を生じている。このような湾曲等の変形が制
御棒案内管１３に生ずると、狭い間隙を有して挿入され
る制御棒の挿入に抵抗が生じ、大きくなる。そして原子
炉トリップ時においては、制御棒は自由落下により制御
棒案内管の中に挿入されるので、変形のよる挿入抵抗が
大きくなると、挿入時間の増大等を招来して好ましくな
い。従って、制御棒案内管の変形が許容範囲にあるか否
かを計測、判断することが求められている。しかしなが
ら、前述したように制御棒案内管１３は核燃料棒１７に
囲まれていて外側から計測器を接近させることができな
い上に、一旦原子炉内で燃焼に供された燃料集合体１０
は通常放射能を帯びていて、計測のために人間が接近す
るのはかなり困難であるなどの問題がある。従って、本
発明は、放射能を帯びた燃料集合体の制御棒案内管の変
形等を遠隔的に安全且つ正確に計測できる原子炉用燃料
集合体の制御棒案内管変形計測装置を提供することを課
題とするものである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】如上の課題を解決するた
め、本発明によれば、上部ノズル、下部ノズル、前記両
ノズルにそれぞれ両端が連結され互いに平行に延びた複
数の制御棒案内管、この制御棒案内管に挿通され制御棒
案内管の長手方向に間隔をおいて配設された複数の支持
格子及びこの支持格子の格子開口に挿通され互いに平行
に延びて支持された複数の燃料棒を有する原子炉用燃料
集合体の制御棒案内管変形計測装置は、制御棒案内管の
中に挿入される案内基準管と、この案内基準管の先端に
設けられ膨脹収縮部材を備えた先端保持具と、前記案内
基準管の基端に設けられた基端保持具と、この基端保持
具に連結され装置全体を吊り下げる長尺操作軸と、前記
案内基準管の基端開口に連通された圧縮流体給排器と、
前記案内基準管の外側に軸方向にのみ移動自在に嵌装さ
れた計測子と、前記基端保持具を通して延び前記計測子
を案内基準管に沿って駆動する手段とを有して構成され
る。 【０００５】 【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の実施形態を説明する。尚、前述の図面を含め全図に
亘り、同一部分には同一の符号を付している。図１は、
燃料集合体１０の制御棒案内管１３周りの構造を概念的
に示したものである。制御棒案内管１３の上端は上部ノ
ズル１１に連結され、上方に向かって開口して制御棒を
受け入れるようになっており、一方下端は制御棒が落下
したときにダッシュポットの機能が生ずるように若干細
くなっている。図２に本発明による変形計測装置２０の
構造が制御棒案内管１３内に設置した状態で示されてい
る。従って、特に図示されていないが、制御棒案内管１
３を含む燃料集合体１０は水中にあると理解すべきであ
る。変形計測装置２０は細長い案内基準管２１を有し、
その先端に先端保持具３０が取り付けられている。先端
保持具３０の円筒形本体３１は、案内基準管２１の先端
部を通し、その広がった先端を本体３１と円錐形の先端
案内具３３とで挟み込み、更に本体３１の上端側におい
て固定具３５で案内基準管２１を固定している。更に本
体３の胴側部には膨張収縮自在の弾性膜３７が気密に嵌
着され、これの内側にある空気室３８に通じる導孔３９
が形成されている。この空気室３８には、後述するよう
に案内基準管２１を通して圧縮空気が供給され、弾性膜
３７を外方に膨張させ、制御棒案内管１３の内面に押し
付け、案内基準管２１の先端部を制御棒案内管１３の最
下端部に固定する。 【０００６】又、案内基準管２１の上端部には基端保持
具４０が取り付けられている。基端保持具４０は、上部
ノズル１１の上面に載る当接面４１を備えた本体４３を
有し、案内基準管２１の基端拡大部を本体４３と上部固
定具４５とで挟み込んで固定している。そして上部固定
具４５はホース２３を介して図示しない圧縮空気給排部
に連絡し、本体４３は水面上まで延びる長尺の操作軸２
５に連結され、水面上の操作床上から変形計測装置２０
を操作できるようになっている。基端保持具４０と先端
保持具３０との間の案内基準管２１には、計測子組立体
５０が移動可能に取り付けられている。計測子組立体５
０は、円環状の形状を有し、且つ回転が規制された摺動
体である取付具５１とその外周に９０度間隔で取り付け
られた計測子即ち超音波探触子５３が固定されている。
超音波探触子５３は、反射超音波を検出して距離Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄを検出するものであるが、場合によっては渦
流探触子や歪みゲージ式計測子でも良い。そして超音波
探触子５３の信号線を兼ねた吊り紐５５が取付具５１に
連結され、更に基端保持具４０の本体４３を通し、更に
操作軸２５の中を延びて計測員の操作が可能になってい
る。 【０００７】以上説明した構造の変形計測装置２０を使
用して燃料集合体１０の制御棒案内管１３の変形を計測
する手順を説明する。先ず、水面上で変形計測装置２０
の操作軸２５の上端を把持し、図４に示すように水中に
置かれた燃料集合体１０の計測目標の制御棒案内管１３
内に案内基準管２１及び先端保持具３０を挿入する。そ
して、基端保持具４０の本体４３が上部ノズル１１の上
面に当接して載ったら、圧縮空気給排器からホース２
３、案内基準管２１を介して先端保持具３０に圧縮空気
を供給し、弾性膜３７を膨張させて案内基準管２１の先
端を固定する。しかる後、操作軸２５を若干持ち上げる
と、案内基準管２１に張力が作用し、真っすぐに伸び
る。その状態を保持したまま、吊り紐５５により計測子
組立体５０乃至超音波探触子５３を案内基準管２１に沿
って上昇させ、各高さ位置即ち制御棒案内管１３の各長
手方向位置で距離Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを計測し、距離データ
を記録する。このような距離データを所定の方法で演算
処理して、制御棒案内管１３の変形を計測することがで
きる。尚、前述の変形計測装置２０では、計測子である
超音波探触子５３を９０度間隔で４個配置したが、その
円周間隔を短縮して更に多くの超音波探触子５３を配置
すれば更に精確な変形形状を計測することができる。更
に又、案内基準管２１を制御棒案内管の中心位置でな
く、偏心させることにより案内基準管の半径以上の曲が
りも計測することができる。 【０００８】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
水面上方から操作軸を介して変形計測装置を燃料集合体
の制御棒案内管内に挿入し、内側から内面変位を計測す
ることにより制御棒案内管の湾曲等の変形を計測でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により変形が計測される燃料集合体の制
御棒案内管の形状を示す概念図である。 【図２】本発明の実施形態を示す一部省略立断面図であ
る。 【図３】図２に対応する平断面図である。 【図４】前記実施形態における変形計測装置の作用を説
明するための装着概念図である。 【図５】本発明によって変形が計測される制御棒案内管
が含まれる燃料集合体の全体概念図である。 【図６】図５のVI−VI線に沿う拡大断面図である。 【図７】制御棒案内管の変形状態を示す概念図である。 【符号の説明】 １０ 燃料集合体 １３ 制御法案内管 ２０ 変形計測装置 ２１ 案内基準管 ２３ ホース ２５ 操作軸 ３０ 先端保持具 ３１ 本体 ３３ 先端案内具 ３５ 固定具 ３７ 弾性膜 ３８ 空気室 ３９ 導孔 ４０ 基端保持具 ４１ 当接面 ４３ 本体 ４５ 上部固定具 ５０ 計測組立体 ５１ 取付具 ５３ 超音波探触子 ５５ 吊り紐 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 距離
御棒案内管の形状を示す概念図である。 【図２】本発明の実施形態を示す一部省略立断面図であ
る。 【図３】図２に対応する平断面図である。 【図４】前記実施形態における変形計測装置の作用を説
明するための装着概念図である。 【図５】本発明によって変形が計測される制御棒案内管
が含まれる燃料集合体の全体概念図である。 【図６】図５のVI−VI線に沿う拡大断面図である。 【図７】制御棒案内管の変形状態を示す概念図である。 【符号の説明】 １０ 燃料集合体 １３ 制御法案内管 ２０ 変形計測装置 ２１ 案内基準管 ２３ ホース ２５ 操作軸 ３０ 先端保持具 ３１ 本体 ３３ 先端案内具 ３５ 固定具 ３７ 弾性膜 ３８ 空気室 ３９ 導孔 ４０ 基端保持具 ４１ 当接面 ４３ 本体 ４５ 上部固定具 ５０ 計測組立体 ５１ 取付具 ５３ 超音波探触子 ５５ 吊り紐 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 距離
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−240993（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−120210（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−161197（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−317569（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−243809（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G21C 17/06
G21C 7/14
G01B 21/32
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 上部ノズル、下部ノズル、前記両ノズル
にそれぞれ両端が連結され互いに平行に延びた複数の制
御棒案内管、同制御棒案内管が挿通され該制御棒案内管
の長手方向に間隔をおいて配設された複数の支持格子及
び同支持格子の格子開口に挿通され互いに平行に延びて
支持された複数の燃料棒を有する原子炉用燃料集合体の
前記制御棒案内管の変形を計測する装置であって、 前記制御棒案内管の中に挿入される案内基準管と、同案
内基準管の先端に設けられ膨脹収縮部材を備えた先端保
持具と、前記案内基準管の基端に設けられた基端保持具
と、同基端保持具に連結され装置全体を吊り下げる長尺
操作軸と、前記案内基準管の基端開口に連通された圧縮
流体給排器と、前記案内基準管の外側に軸方向にのみ移
動自在に嵌装された計測子と、前記基端保持具を通して
延び前記計測子を前記案内基準管に沿って駆動する手段
とを有してなることを特徴とする原子炉用燃料集合体の
制御棒案内管変形計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01684397A JP3469029B2 (ja) | 1997-01-30 | 1997-01-30 | 原子炉用燃料集合体の制御棒案内管変形計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01684397A JP3469029B2 (ja) | 1997-01-30 | 1997-01-30 | 原子炉用燃料集合体の制御棒案内管変形計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10213692A JPH10213692A (ja) | 1998-08-11 |
| JP3469029B2 true JP3469029B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=11927499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01684397A Expired - Lifetime JP3469029B2 (ja) | 1997-01-30 | 1997-01-30 | 原子炉用燃料集合体の制御棒案内管変形計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3469029B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8453514B2 (en) | 2009-11-12 | 2013-06-04 | Areva Gmbh | Method and device for ascertaining the deformation of a fuel assembly in a pressurized-water reactor |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5591174B2 (ja) * | 2011-04-22 | 2014-09-17 | 原子燃料工業株式会社 | 制御棒案内シンブルの温度測定体、燃料集合体の温度測定装置および温度測定方法 |
| KR101602169B1 (ko) * | 2014-12-11 | 2016-03-11 | 한전원자력연료 주식회사 | 노내계측기의 진동저감 및 계측관내 이물질 유입방지 기능을 갖는 핵연료집합체 |
| CN107230502A (zh) * | 2017-06-09 | 2017-10-03 | 岭东核电有限公司 | 燃料组件及其格架和支撑插入件 |
| CN112102974A (zh) * | 2020-09-14 | 2020-12-18 | 中核核电运行管理有限公司 | 一种核反应堆控制棒驱动杆高度测量装置 |
| CN112461189B (zh) * | 2020-11-03 | 2021-07-23 | 中国地质科学院地质力学研究所 | 地应力测量应变计 |
| CN113418498B (zh) * | 2021-06-23 | 2023-05-26 | 中国核动力研究设计院 | 一种板材形变测量组件、装置 |
-
1997
- 1997-01-30 JP JP01684397A patent/JP3469029B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8453514B2 (en) | 2009-11-12 | 2013-06-04 | Areva Gmbh | Method and device for ascertaining the deformation of a fuel assembly in a pressurized-water reactor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10213692A (ja) | 1998-08-11 |
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