JP3578838B2 - 燃料棒端栓の端面溶融装置 - Google Patents

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    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は原子燃料棒の端栓の端面を冶金的手段により溶融する端栓端面の溶融装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
燃料棒の端栓は、その原材料の丸棒を寸法切断加工することによって製造されるが、その際に上記丸棒に内部欠陥が存在したまま製造加工を行うと、この内部欠陥がそのまま端栓に引き継がれる。
【0003】
上記丸棒の内部欠陥は製造上その円柱の中心に発生しやすいことから、そのまま上記欠陥を有した丸棒を用いて端栓を製造すると、燃料棒内部からその欠陥を通じてリークが発生する可能性がある。
【0004】
そこで、本願出願人は、実公昭63−36312号公報に示されるように、端栓の内側の端面を冶金的出段により溶融し、この端面の中心部に上記リークを阻止する溶融部を形成することにより上記問題を解決している。
【0005】
ところで、上記端栓の溶融は、着色を防ぐために、不活性ガスを充填したチャンバー内で行われるが、従来は大型のチャンバー内に複数個の端栓を収容し、人手作業による溶融を行っていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の大型のチャンバーでは、チャンバー内の真空排気時間やガス置換時間が長くかかる上に、チャンバー内でのロボットによる端栓のハンドリングの自動化が難しいという問題がある。
【0007】
さらに、上記人手作業には溶融技能のばらつきがあり、溶融ポイントやメルト径等に関して一定品質の溶融端栓を得ることは技術的に容易ではなかった。
【0008】
一方、前記着色の問題は、一度チャンバー内の雰囲気に異状が出ると、チャンバー内の複数の端栓全部に着色が生じ、不良率が大きくなる。また、1バッチの量も多くなるため、1バッチ分を溶融した後に外観検査をした時には、上記着色等の異状に気付くのが遅くなる場合がある。特に、大型チャンバー内に入れられた溶融端栓は、窓を通して外観等の異状に気付くことは難しい。
【0009】
本発明は叙上の如き実状に対処し、チャンバーと溶融手段に新規な構成を見出すことにより、上記問題点の解決を図ることを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
すなわち、上記目的に適合する本発明の端栓端面の溶融装置の特徴は、上記端栓を1個ずつ収容する複数の開閉自在なガスチャンバーと、これらのガスチャンバーに上記端栓を搬入・搬出するロボットとを備えてなり、これら各チャンバーに、溶融する端面を露出せしめて上記端栓を固定する固定手段と、この固定された端栓の端面の溶融を行う溶融手段とを各々付設すると共に、チャンバー内に所定のガスを供給するガス供給手段を上記各チャンバーに夫々接続せしめたところにある。
【0011】
【作用】
上記本発明の溶融装置では、上記複数のガスチャンバーを小型化できることから、真空排気時間と不活性ガス等のガス置換時間とを短縮して作業の効率化を図れると共に、チャンバー1機当たりに1個の端栓を搬入・搬出すればよいことから、ロボットによる端栓のハンドリングの自動化も容易となる。
【0012】
さらに、上記ガスチャンバーに配設した溶融手段には、Tig、レーザー等各溶接機を用いて端栓の溶融を自動化して行うことが可能であり、これにより前記溶融ポイントやメルト径が安定した一定品質の溶融端栓を得ることが可能となる。
【0013】
そして、着色の問題では、溶融後の端栓の外観等の状況がほぼリアルタイムで確認できるため、仮に不良が発生した場合でも、その現物で食い止めて不良率の低減を図ることが可能である。
【0014】
【実施例】
以下さらに添付図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
【0015】
図1は本発明実施例の端栓の端面溶融装置を示す平面図、図2は同、正面図、図3は同、右側面図であり、この装置は、溶融する端栓を1個ずつ収容する5機のガスチャンバー1を台盤2上に開閉自在に備えている。
【0016】
そして、これら5機のチャンバー1の夫々には、図4に示す如く、溶融する端栓3の端面3aを露出させた状態でこの端栓3を固定する固定手段4と、この固定された端栓3の上記端面3aの溶融を行う溶融手段5とが各々付設されると共に、チャンバー1内にアルゴンガス等の不活性ガスを供給するガス供給手段6が上記各チャンバー1に夫々接続されている。
【0017】
上記チャンバー1は、図4に示すように、台盤2に固定された下部ケース7と、この下部ケース7に蓋のように被さる電極カバー8とによって形成されており、上記電極カバー8は、図2,図3に示すようにリニアドモータ9によりガイド棒10に沿って上下動することにより上記チャンバー1の開閉を行うようになっている。この際、チャンバー1のシールは、OリングRにて行う。
【0018】
固定手段4は、図4に示すように、下部ケース7に固定したチル15により形成され、端栓3を嵌入せしめる挿入孔11と、この挿入孔11の底部から端栓3を受ける筒状の端栓受け12を有してなり、これらで形成される凹部に端栓3を嵌合させることにより固定するようになっている。また、この固定手段4からの端栓3の取り出し時には、上記筒状の端栓受け12に挿通するプッシュロッド13をシリンダ14により上に動かし、端栓3を挿入孔11から所要押し出してその取り出しを容易にする。また、端栓3の着座が正しく行われているかどうかを検知するセンサーSを挿入孔11の底部に設けている。
【0019】
溶融手段5は、固定された端栓3との間に所定の間隙を有して前記電極カバー8内に突出した電極16と、この電極16および上記端栓3に電流を導くケーブル(図示せず)とを有している。上記電極16は電極カバー8と共に上下動するよう、該カバー8に一体に固定されている。この溶融手段5はアーク溶接機を利用したものであるが、他にレーザー等の溶接機を利用することも可能である。
【0020】
ガス供給手段6は、この実施例ではチャンバー1の真空引きを行う真空ポンプ17(図3参照)が作動した後に、図4に示す導入孔18を介してチャンバー1に不活性ガスを供給するようになっている。なお、供給されたガスは、端栓溶融後はチャンバー1を開いた際に空気中に逃げる。
【0021】
一方、この実施例では、図1に示すように、台盤2の中心付近にロボット19を有し、このロボットのアーム20により端栓3を各チャンバー1内に供給するようになっている。
【0022】
上記ロボット19は図5に示すように、アーム20の先端に端栓ハンド21とホルダーハンド22とを備えており、図6に示すように、端栓ハンド21は端栓3の一部を穴部21aに吸引することにより保持し、またホルダーハンド22は、同図に示すように、多数の端栓が載置されたホルダー23の端縁部を挟むようにして該ホルダー23を保持する。これら端栓ハンド21とホルダーハンド22とは軸24を中心として回動自在にアーム20に取着されている。
【0023】
他方、図1に示す25はホルダー供給部であり、ダストカバー26内にホルダー23を供給するために180°ずつ回転するトレイ状になっている。また、27はダストカバー26内からホルダー23を取出すためのホルダー搬出部であり、上記ホルダー供給部25と同じ構成を有している。
【0024】
すなわち、この実施例では、上記ホルダー供給部25を回転させることにより端栓3の載ったホルダー23をダストカバー26内に入れ、そこからロボット19のホルダーハンド22によりこのホルダー23を搬送して固定部28上に一旦置き、この固定部28上のホルダー23から端栓ハンド21により端栓3を1個ずつ各チャンバー1に対し搬入または搬出する。
【0025】
搬出した溶融後の端栓3は再び固定部28のホルダー23に戻され、端栓3が所定数溜まった時点で該ホルダー23が前記ホルダー搬出部27にロボット19により搬送される。そして、ホルダー搬出部27のホルダー23は、該ホルダー搬出部27を回転させることにより装置のダストカバー26から外部に取り出される。
【0026】
従って、上記実施例の溶融装置では、作業者は、上記ホルダー供給部25に溶融前の端栓3のホルダー23を上記の如くセットし、後は上記ホルダー搬出部27から溶融後の端栓3のホルダー23を取り出すだけであり、後の端栓3の搬送はすべてロボット19が行うと共に、チャンバー1の開閉から溶融までも全て自動で無人化して行われる。参考として、上記装置のフローチャート図を図7に示す。
【0027】
なお、この実施例では、ホルダー1台に端栓3を50個載せ、前記5機のチャンバー1でアルゴンガス雰囲気をもってTig溶接により端栓端面3aの溶融が可能であり、1サイクルを5ホルダーとして連続運転したところ、運転スピードにもよるが、約2〜数時間で上記1サイクルを終了できた。
【0028】
また、上記実施例装置では、端栓3の種類に応じて、真空時間、チャンバー内のガスの種類、同ガスの置換時間、溶融電流、および冷却時間等の溶融条件を容易に変更することが可能であり、これにより良好で品質の一定した溶融端栓を得ることができる。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の端栓端面の溶融装置は、端栓を搬送するロボットを有し、かつ端栓を個別に収容する複数のチャンバーに、端栓の固定手段と溶融手段とを各々付設すると共に、所定のガスを供給するガス供給手段を上記各チャンバーに夫々接続せしめたものであり、上記複数のガスチャンバーを全て小型化できることから、ガス置換時間を短縮して作業の効率化を図れると共に、チャンバー1機当たりに1個の端栓を搬入・搬出すればよいことから、ロボットによる端栓のハンドリングの自動化も容易となり、さらに、上記溶融手段には溶接機を用いて端栓の溶融を自動化して行えることから、溶融ポイントやメルト径が安定した一定品質の溶融端栓を製造しうるとの顕著な効果を奏するものである。
【0030】
そして、溶融後の端栓の状況がほぼリアルタイムで確認できるため、仮に着色不良が発生した場合でも、その現物で食い止めて不良率の低減を図れると共に、チャンバーを個別に動かすことにより、溶融端栓を必要数量だけ製造することができ、さらに上記自動化による省人化により製造コストを削減しうるとの効果も奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の端栓の端面溶融装置を示す平面図である。
【図2】同、正面図である。
【図3】同、右側面図である。
【図4】同実施例のチャンバー付近を示す断面図である。
【図5】同実施例のロボットを示す側面図である。
【図6】同ロボットの端栓ハンドとホルダーハンドを示す拡大図である。
【図7】本発明実施例の溶融装置の動きを示すフローチャート図である。
【符号の説明】
1 ガスチャンバー
2 台盤
3 端栓
3a 端栓の端面
4 固定手段
5 溶融手段
6 ガス供給手段
7 下部ケース
8 電極カバー
9 リニアドモータ
10 ガイド棒
11 挿入孔
12 端栓受け
13 プッシュロッド
14 シリンダ
15 チル
16 電極
17 真空ポンプ
18 導入孔
19 ロボット
20 ロボットアーム
21 端栓ハンド
21a 穴部
22 ホルダーハンド
23 ホルダー
24 軸
25 ホルダー供給部
26 ダストカバー
27 ホルダー搬出部
28 固定部
R Oリング
S センサー

Claims (1)

  1. 燃料棒端栓の端面を冶金的に溶融する装置であって、上記端栓を1個ずつ収容する複数の開閉自在なガスチャンバーと、上記端栓をこれらのガスチャンバーに搬入・搬出するロボットとを備えてなり、これら各チャンバーに、溶融する端面を露出せしめて上記端栓を固定する固定手段と、この固定された端栓の端面の溶融を行う溶融手段とを各々付設すると共に、チャンバー内に所定のガスを供給するガス供給手段を上記各チャンバーに夫々接続せしめたことを特徴とする燃料棒端栓の端面溶融装置。
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