JP3818821B2 - スタック編成方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば原子炉用の燃料集合体を構成する燃料棒の製造方法および製造装置に関するものであり、詳しくは、燃料棒内に装填される燃料ペレットのスタック編成方法およびスタック編成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉の燃料集合体を構成する燃料棒は、それぞれ被覆管内に核燃料ペレットが装填されて上下端栓で密封されるものであるが、一本の燃料棒において異なる濃縮度分布となる設計のものも製造されている。この場合、ペレットを濃縮度毎に所定の公差を持った所定の長さ・重量のゾーンに編成し、そのゾーンを所定の濃縮度の順番に整列させる、いわゆるスタック編成が行われる。
【０００３】
このようなスタック編成を行う際には、まず、波板状のトレイ上に濃縮度別に数十個ずつのペレット列を配置し、それぞれ必要な濃縮度のペレット列から必要な分のペレットを切り分けていた。実際には、ペレット列の先端から単純に必要長さ分の位置にチャック部材を移動させ、その位置の境目にあるペレットを挟み込んでそのペレットから先端側のペレットを必要分として取り分けていた。
【０００４】
しかしながら、各ゾーンおよびこれらゾーンからなるスタックの長さは、ペレット長さの整数倍ではないため、単純に必要長さ位置でペレットを挟持しようとしても、チャック部材がそのペレットの中央部を挟持する位置に来る確率は小さく、ペレットとペレットとの境界部であったり、ペレットの端であったりすることが多い。
【０００５】
このような場合、必要長さとの誤差は大きく、またペレット長さにも公差があって同一濃縮度のものでも製造ロット毎にバラツキが生じることからも、各ゾーン毎の誤差の累積で所望のスタック全長に対して編成されたスタック長ではペレット数個分も多かったり、少なかったりしてしまう。これは、後で人手により余剰分のペレットを除去したり、不足分のペレットを補充したりしなければならず、作業効率の低下を招く原因となっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、必要な所定長さ分の公差内に納まる個数分だけのペレットをペレット列から取り分けるには、その列の先頭のペレットから何個目のペレットまでが必要であるかをペレット一個の長さに基づいて計算し、その境目のペレットに対して確実に中央付近をチャッキングして必要分として移動させる必要がある。
【０００７】
しかしながら、前述のように、各ゾーン幅やスタック長さはペレット長さの整数倍ではないだけでなく、ペレット長さには公差があり、同一濃縮度でも製造ロット毎にバラツキが生じるため、常に一定長さのペレットが製造されているわけではない。
【０００８】
従って、上記のような計算を或る一定のペレット長に基づいて行うと、実際のペレット長との誤差により、正しい境目のペレットとから前後にずれた位置の誤ったペレットを選択してしまうことがある。この場合、各ゾーン幅に対して取り分けられたペレット個数に過不足が生じ、編成されたスタック長についても目的のスタック長に対してペレット個数が必要より多く、あるいは少なくなってしまう。
【０００９】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、燃料棒の被覆管内に装填される濃縮度の異なる燃料ペレットのスタック編成において、ペレット列から必要個数分のペレットを取り分ける際に、境目のペレット位置を正確に把握し、目的ゾーン幅およびスタック長に対してペレット個数の過不足を極力低減できるスタック編成方法および装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係るスタック編成方法は、被覆管内に多数の燃料ペレットを装填して上下端栓で密閉して原子炉用燃料棒を製造する際に、互いに異なる濃縮度の燃料ペレットを前記被覆管内に予め定められたゾーン幅分布で装填するために、各濃縮度の燃料ペレットを対応する前記ゾーン幅に相当する個数分ずつ取り分けて燃料棒一本分のスタックを編成するスタック編成方法において、異なる濃縮度毎に所定個数ずつ燃料ペレットを直列に配置して複数のペレット列を形成するペレット列形成工程と、各濃縮度毎に、順次必要なペレット個数を各ペレット列から取り分ける工程とを備え、前記取り分け工程は、ペレット列の配列当初の全長を測定する第１測定工程と、該ペレット列からペレット一つを取り除いた後のペレット列全長を測定する第２測定工程と、これら第１および第２の測定工程の測定結果に基づいて前記ペレット列を構成するペレット一つ分の長さを求めるペレット長測定工程と、前記求められた一ペレット長に基づいて、該ペレットの予め定められたゾーン幅に相当するペレット個数分を前記ペレット列から振り分けるための位置を決定する振り分け工程と、を有し、該振り分け工程は、前記第１測定工程の測定値であるペレット列全長をＬ１、ゾーン幅値に相当する必要なペレット長さをＬＮ、前記求められた一ペレット長をＬＰとしたとき、Ｌ１／２＞ＬＮである場合は、必要なペレット個数ＮをＬＮ／ＬＰで求め、振り分け位置をペレット列先端からＮ×ＬＰ−ＬＰ／２の距離とし、Ｌ１／２＜ＬＮである場合は、不必要なペレット個数Ｍを（Ｌ１−ＬＮ）／ＬＰで求め、振り分け位置をペレット列後端からＭ×ＬＰ＋ＬＰ／２の距離とし、挟持したペレットを含め、その先端側を移送するものである。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明に係るスタック編成装置は、前記請求項１に記載のスタック編成方法に用いる装置において、
異なる濃縮度毎に所定個数ずつの燃料ペレットが直列に配置されて複数のペレット列が形成されるトレイと、該トレイに連通し、前記複数のペレット列の中心軸の延長線上に沿ってそれぞれ形成されたレール状の振り分け溝を備え、前記対応するペレット列がその直進によって各振り分け溝に移送される振り分けテーブルと、該振り分けテーブルに連通し、この振り分けテーブルに対して前記振り分け溝と直交方向に相対移動可能に設けられ、前記振り分け溝と平行な複数のレール状の溝を有する測重テーブルと、前記振り分けテーブルの一つの振り分け溝内のペレット列に対して、その全長を測定し、必要個数のペレットをそのペレット列から振り分けて前記測重テーブルの所定溝内へ直進移動させる振り分け機構と、を備え、前記振り分け機構は、測定対象のペレット列の振り分け溝に沿って互いに近接および離反する方向に相対移動可能でそれぞれ該ペレット列の先端面と後端面とに当接する第１ストッパ及び第２ストッパと、これら第１，第２ストッパが前記ペレット列を挟むように先端面および後端面に当接状態であるときにこれら両ストッパ間の間隔距離をペレット列全長として測定する測定機構と、前記ペレット列の最先端ペレットを下方から押し上げペレット列から上方へ離反させると共に前記第１ストッパに代わって２番めのペレットの先端面に当接する第３ストッパと、前記第１と第２ストッパ間の距離間隔測定値および前記第３と第２ストッパ間の距離間隔測定値から求められる一ペレット長と予め定められたゾーン幅に基づいて決定される振り分け位置で、前記予め定められたゾーン幅に相当する必要ペレット個数分を不必要ペレットとの境界位置にあるペレットをチャックして前記測重テーブルのレール状溝内へ押し進めるチャック機構と、を有し、前記振り分け溝は底部にスリット開口が形成されており、前記チャック機構は、振り分け溝上を移動するチャックヘッドと、振り分けテーブルを挟んだ垂直下方に平行に振り分けテーブル全長方向に亘って移動すると共に前記振り分け溝の底部スリット開口から露呈しているペレット下表面に向けて昇降可能な下チャック爪と、を備え、前記チャックヘッドは互いに独立して昇降運動可能な上チャック爪と該上チャック爪のトレイ側に並ぶ切り分け爪とを備え、前記境界位置にあるペレットを前記上チャック爪と下チャック爪とで上下方向から挟持して測重テーブル側へ所定距離移動させ、前記上下チャック爪の挟持状態を解除すると共に不必要ペレットとの間に生じた間隙に前記切り分け爪を下降させた状態で前記チャックヘッドを測重テーブル側へ移動移動させることにより必要個数分のペレットの測重テーブルへの取り分けを行うものである。
【００１２】
本発明のスタック編成方法では、まず、異なる濃縮度毎に所定個数ずつ燃料ペレットを直列に配置して複数のペレット列を形成し、各濃縮毎に、順次各ゾーンに必要なペレット個数をペレット列から取り分ける工程において、対象のペレット列に対して、第１測定工程で配列当初のペレット列全長を測定し、第２測定工程でペレット一つを取り除いてからそのペレット列全長を測定し、これらの結果からペレット一つ分の長さを求めるものである。
【００１３】
即ち、第１測定工程の測定値と第２測定工程の測定値との差が一つ分のペレット長に一致する。同一ペレット列内の各ペレットは、同じ製造ロットのものを揃えられるので、各ぺレット長はほぼ一定で差がほとんどないものとすることができる。従って対応するゾーン幅相当の必要ペレット個数を前記ペレット長に基づいて、ゾーン幅値／ペレット長（小数点以下四捨五入）で正確に求めることができる。
【００１４】
従って、このペレット個数分をペレット先端から計算すれば、正しい境目のペレット位置を正確に把握することができ、チャック部材等を用いて取り分けを行う場合には、この正しい境目ペレットに対して確実にその中央部で挟持でき、予め定められたゾーン幅相当のペレット個数分をほとんど過不足無く取り分けることができる。これを、各濃縮度のゾーンの編成においてペレット列毎に行えば、各ゾーン幅についても、最終的に編成が完了したスタック長も、目的の長さに対するペレットの過不足は非常に小さいものに抑えることができる。
【００１５】
測定された一ペレット長に基づくペレット列における振り分け位置の決定は、具体的方法としては以下の通り行える。まず一ペレット長をＬＰとし、予め定められたゾーン幅相当の必要ペレット長さをＬＮとすると、必要ペレット個数ＮはＬＮ／ＬＰ（小数点以下四捨五入）で求められる。
【００１６】
従って、ペレット列の先端からＮ×ＬＰの距離位置が振り分け位置となるが、実際には、この位置はほぼ隣り合うペレット同士間の境界であるので、チャック部材等で境目のペレットを挟持することによって必要個数分のペレットを取り分ける場合は、そのペレットの中央部を確実に供するために、前記位置よりＬＰ／２の距離だけずらせばよい。よって、最終的な振り分け位置は、Ｎ×ＬＰ−ＬＰ／２の位置に決定し、挟持したペレットを含めてゾーンへ移送する。
【００１７】
なお、ペレット列から必要個数分のペレットを取り分けるのは、ペレット列から不必要分を数えて残りを振り分けても可能である。これらは、場合によってペレット長の測定誤差による振り分け位置の計算誤差を最小限に抑えるように選択すれば良い。
【００１８】
即ち、第１測定工程の測定値であるペレット列全長をＬ１，ゾーン幅値に相当する必要なペレット長さをＬＮとすると、Ｌ１／２＞ＬＮである場合は必要分のペレット長さに基づいてペレット列を振り分け、Ｌ１／２＜ＬＮである場合は不必要分のペレット長さに基づいてペレット列を振り分けることにより、一ペレット列の振り分け位置をペレット個数の小さい方を基準に計算すれば、誤差の累積を小さくすることができる。
【００１９】
実際には、Ｌ１／２＞ＬＮである場合は、前記の如く必要なペレット個数ＮをＬＮ／ＬＰ（小数点以下四捨五入）で求め、振り分け位置をペレット列先端からＮ×ＬＰ−ＬＰ／２の距離とするが、Ｌ１／２＜ＬＮである場合は、不必要なペレット個数Ｍを（Ｌ１−ＬＮ）／ＬＰ（小数点以下四捨五入）で求め、振り分け位置をペレット列後端からＭ×ＬＰ＋ＬＰ／２の距離とし、挟持したペレットを含め、その先端側を移送すれば良い。
【００２０】
また、ゾーンによってはその幅がペレット列全長より大きい場合や、同一スタック内で同一濃縮度のゾーンが複数個存在する場合があるため、ペレット列は異なる濃縮度毎に複数列ずつ並列させる。
【００２１】
例えば、一つのゾーン幅が、一ペレット列の全長より大きい場合、即ち第１測定工程での測定値が所定のゾーン幅値より小さい場合、まず対応濃縮度のペレット一列を取り分け、このペレット列全長分を当初のゾーン幅値より除いた値を第２のゾーン幅値とし、隣接する別の（同一濃縮度の）ペレット列を対象に改めて第１測定工程としてその全長を測定すればよい。
【００２２】
第２のゾーン幅値よりこのペレット列全長が大きければ、先に測定された一つ分ペレット長に基づい第２のゾーン幅値に相当する必要ペレット個数を取り分け、先の隣接ペレット列に加えることにより当初のゾーン幅に相当する全ペレット個数が得られる。なお、いまだ第２のゾーン幅値が次のペレット列全長より大きい場合は、トータルで当初のゾーン幅相当のペレット個数が得られるまで別のペレット列で同様の工程を繰り返せば良い。
【００２３】
本発明においては、各濃縮度のペレット列から各ゾーンの構成ペレット長を同様に求めることにより、全てのゾーンに対応する必要ペレット個数をほとんど過不足なく振り分けて取り分けることができ、スタック編成において、従来のような人手による過不足分の除去や補充という手間が省けるため、効率の良いスタック編成が行える。なお、同一トレイ上の同一濃縮度のペレット列は同じ一ペレット長とすることもできるため、この場合、全てのペレット列毎にその構成一ペレット長を測定する必要はなく、各濃縮度の最初の一列についてのみ一ペレット長を求めれば良い。
【００２４】
また、本発明のスタック編成装置は、トレイ上に濃縮毎に所定個数ずつの燃料ペレットを直列配置してなる複数のペレット列を形成したなかから、それぞれゾーン毎に、必要な個数のペレットを振り分けてスタック編成するものであるが、トレイから振り分けテーブルの各レール状振り分け溝に移送されたペレット列について、必要個数分のペレットを振り分けて測重テーブルの溝内へ直進移動させる振り分け機構が、振り分けテーブル上のペレット列の先端後端両面に第１，第２ストッパを当接させて両ストッパ間の距離間隔を測定機構によって測定すると共に、第３ストッパによってそのペレット列の最先端ペレットを下方から押し上げてペレット列から離反させて第１ストッパに代わって２番目のペレット先端面に当接させ、この第３ストッパと第２ストッパ間の距離間隔を前記測定機構によって測定することにより、そのペレット列を構成するペレット一個分の長さをこれらの測定値から求めることができ、この一ペレット長に基づいて、予め定められたゾーン幅値に相当する必要ペレット個数分を取り分けるためのペレット列の振り分け位置を計算することができ、ほぼ過不足無くゾーン幅に対応したペレット個数分を取り分けることができる。
【００２５】
必要ペレットの取り分けは、チャック機構によって不必要ペレットとの境界位置にあるペレットをチャックして測重テーブルのレール状溝内へ押し進めることによって行える。以上のような振り分け機構によるペレットの振り分け操作を、振り分けテーブルと測重テーブルとを溝と直交する方向に相対移動させながら所定濃縮度のペレット列を選択して各ゾーン毎に行えば、全ゾーンにそれぞれに必要な分のペレット個数ずつを測重テーブルの各溝に所定順序に振り分けることができる。これら振り分けられた各ペレットを所定順に被覆管内に装填していけば、各濃縮度のゾーンを所望のスタック編成で得られる。
【００２６】
以上のような本発明のスタック編成装置を用いれば、予めスタック編成の濃縮度およびゾーンの順番に応じて設定した動作手順に従って各駆動部を機械的に制御すれば、一連のスタック編成工程の自動化が可能となる。
【００２７】
なお、振り分けテーブルおよび測重テーブルに形成されるレール状の溝は、ペレット列を直進可能に納められるものであれば良いが、ペレットの上方への飛び出し等が生じにくい断面形状が好ましい。例えば、溝の上部を覆うように溝の両側壁面から互いに溝中心方向に庇状に延びた一対の突条片を設ける構成が考えられる。
【００２８】
また、溝の底部にペレット直径より小さい幅のスリット開口を設ければ、万一チップが発生した場合、それをテーブル下に落下させることができる。但し、これらテーブルの構成は、ペレット長の測定や振り分け操作を行う振り分け機構の構成に応じて、各部の操作を容易とし、障害となることがないように設計する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態としてのスタック編成装置を、例えば図５に示すような三種の濃縮度（Ａ，Ｂ，Ｃ）別で５つのゾーンに構成するのに用いる場合を例に、以下に説明する。図１は、本スタック編成装置を説明する概略構成図であり、（ａ）は上方から見た概略平面図、（ｂ）は振り分け機構におけるペレット列の全長を測定するための測定機構を示す部分側面図であり、（ｃ）は振り分け機構におけるペレット列から必要個数分のペレットを取り分けるためのチャック機構を示す概略側面図である。
【００３０】
本実施形態のスタック編成装置１は、図２（ａ）の平面図に示すように、それぞれ同一製造ロットで形成された燃料ペレットＰを所定個数ずつ直列配置してなるペレット列Ｌが濃縮度毎に複数列ずつ並べられるトレイ２と、これに連通し、トレイ２上の各ペレット列Ｌがそれぞれ直進移送されてペレット列Ｌごとに必要個数のペレットＰを振り分けるための振り分けテーブル３と、振り分けテーブル３上のペレット列Ｌから振り分けられた必要個数分のペレットＰが直進移送されて各ゾーン毎に対応するペレットＰが取り分け配置される測重テーブル５と、振り分けテーブル３上のペレット列Ｌから必要個数分のペレットＰを振り分けて測重テーブルへ取り分ける振り分け機構１０とから主に構成される。
【００３１】
振り分けテーブル３には、トレイ２上の各ペレット列Ｌの中心軸延長線上にそってそれぞれ形成されたレール状の振り分け溝４を備え、トレイ２上の各ペレット列Ｌを直進フィーダーやロボット等の移送手段（不図示）によって直進させることにより、各溝４内に移送されたペレット列Ｌが納まるものである。
【００３２】
なお、本実施形態では、溝４は、図２（ｂ）の振り分けテーブル３の横断面図に示すように、溝４上部を覆うように溝４の両側壁面から互いに溝４中心方向に庇状に延びた一対の突条片７が設けられており、この一対の突条片７によって、ペレットＰを溝４から上方へ飛びだすのを防ぐことができる。さらに、各溝４の底部には、ペレットＰの直径より小さい幅のスリット開口８が形成されており、万一チップが発生した場合、それを振り分けテーブル３下へ落下させられる構成とした。
【００３３】
このような振り分けテーブル３に連通する測重テーブル５にも、振り分けテーブル３と同構成のレール状の取り分け溝６が、振り分け溝４と平行な方向に沿って複数形成されており、両テーブル（３，５）は、互いに溝と直交する方向に相対移動可能であり、この相対移動を調節することによって、振り分けテーブル３の特定の振り分け溝４を所定順に測重テーブル５の対応する所定取り分け溝６に連通させ、それぞれ振り分け溝４内のペレット列Ｌから振り分けられた必要個数分のペレットＰを対応する所定の取り分け溝６へ直進移送して取り分けることができる。
【００３４】
なお、振り分けテーブル３から測重テーブル５へペレットＰを移送する際、両テーブル間でペレットＰが落下することのないよう両テーブルを配置する。両テーブル間で隙間がない場合は問題ないが、後述の振り分け機構１０の構成によっては、例えばストッパを配置するスペースが必要である場合など、両テーブルを互いに間隔を設けて設置する場合には、例えば、両テーブル間のペレット移送路上に渡り板Ｗなどを設けておけば良い。
【００３５】
振り分け機構１０は、相対移動調節によって振り分けテーブル３上の所定位置決めされた一つの振り分け溝４内の一ペレット列Ｌに対して、その全長を測定する測定機構を有しており、この測定機構は、振り分け溝４上にこれと平行方向に位置決めされる測定器１１と、振り分け溝４上のペレット列Ｌの先端面に当接する第１ストッパ１２とペレット列Ｌの後端面に当接する第２ストッパ１４とを備えたものである。また第２ストッパ１４は、振り分け溝４に沿って測定器１１上を摺動する測定子であり、図３（ａ）に示すように、間にペレット列Ｌを挟んだ状態で第１ストッパ１２に対する相対位置関係を測定器１１で測定することにより、両ストッパ間の間隔距離がペレット列Ｌの全長Ｌ１として得られる。
【００３６】
また、この測定機構は、ペレット列Ｌの最先端ペレットＰ１を上方へ押し上げると共に、第１ストッパ１２に代わって先頭から２番目のペレットＰ２の先端面に当接する第３ストッパ１３を備えている。
【００３７】
上記のように、第１測定工程として第１および第２ストッパ（１２，１４）間の間隔距離（ペレット列Ｌ全長）Ｌ１を測定した後、第２測定工程として図３（ｂ）に示すように、第１ストッパ１２を先端面への当接状態から外すと共に、第３ストッパ１３を最先端ペレットＰ１の下方でその振り分けテーブル３の側面位置が２番目のペレットＰ２の先端面に一致するよう位置決めしてから、第３ストッパ１３を上昇して最先端ペレットＰ１を押し上げてペレット列Ｌから離すと同時に、２番目のペレットＰ２の先端面に第３ストッパ１３の前記側面を当接する。この第３ストッパ１３に対する第２ストッパ１４の相対位置関係を測定器１１で測定することにより、第３ストッパ１３と第２ストッパ１４との間の間隔距離が当初のペレット列ＬからペレットＰ一個を除いたペレット列全長Ｌ２として得られる。
【００３８】
従って、このようにして得られた当初のペレット列全長Ｌ１と次に測定されたペレット列全長Ｌ２との差を求めることによって、このペレット列Ｌを構成するペレットＰの一個分の長さＬＰが求められる。同一ペレット列もしくは同一トレイでは、同一製造ロットで製造されたペレットＰを配置するものとして、各ペレットＰは互いにほぼ同一長さのものであるとし、ここで求めた一ペレット長ＬＰをそのペレット列については一定値として扱うことができる。
【００３９】
即ち、対象とするゾーン幅値である必要ペレット長さ分をペレット列Ｌから取り分ける際の振り分け位置を、前記一ペレット長の実測値ＬＰに基づいて決定することができる。例えば必要ペレット長さをＬＮとするとき、このＬＮ分に相当する必要ペレット個数ＮはＬＮ／ＬＰ（小数点以下四捨五入）で求められ、ペレット列Ｌを先端からＮ個分までの位置で必要分と不必要分とに振り分け、必要分を取り分ければ良い。
【００４０】
実際は、この先端からＬＮ／ＬＰの位置は、ほぼ隣り合うペレット同士間の境界であるので、後述するチャック機構で境目のペレットの中央部を確実に挟持することによって必要個数分のペレットを取り分けるために、前記位置よりＬＰ／２の距離だけずらせばよい。よって、最終的な振り分け位置は、Ｎ×ＬＰ−ＬＰ／２の位置に決定し、挟持したペレットを含めて先端側のペレットを振り分ける。
【００４１】
なお、ペレット列から必要個数分のペレットを取り分けるのは、ペレット列から不必要分を数えて残りを振り分けても可能である。これらは、場合によってペレット長の測定誤差による振り分け位置の計算誤差を最小限に抑えるように選択すれば良い。
【００４２】
即ち、第１測定工程の測定値であるペレット列全長をＬ１，ゾーン幅値に相当する必要なペレット長さをＬＮとすると、Ｌ１／２＞ＬＮである場合は必要分のペレット長さに基づいてペレット列を振り分け、Ｌ１／２＜ＬＮである場合は不必要分のペレット長さに基づいてペレット列を振り分けることにより、一ペレット列の振り分け位置をペレット個数の小さい方を基準に計算することで、誤差の累積を小さくすることができる。
【００４３】
本実施形態における振り分け機構１０では、測定機構による全長測定に基づいて一ペレット長が求められ、振り分け位置が決定されたペレット列Ｌについて、必要ペレット個数分を振り分けて、測重テーブル５へ取り分けるためのチャック機構を備えている。このチャック機構による振り分け位置Ｄ２は、測定機構による測定位置Ｄ１に対して振り分け溝４一ピッチ分横に離れた位置とした。よって、測定機構による測定後、振り分けテーブル３を一ピッチ分スライドさせてチャック機構による振り分け位置に移動させれば良い。
【００４４】
このチャック機構は、測定器１１と平行に振り分けテーブル３上から測重テーブル５上に亘って設置される上回転ネジ軸２０およびこの上回転ネジ軸２０が螺合状態で貫通して上回転ネジ軸２０の回転に伴って該上回転ネジ軸２０に沿って所定位置の振り分け溝４上を移動するチャックヘッド２１と、上回転ネジ軸２０の振り分けテーブル３を挟んだ垂直下方に平行に振り分けテーブル３の全長方向に亘って設置される下回転ネジ軸２４およびこの下回転ネジ軸２４が螺合状態で貫通して下回転ネジ軸２４の回転に伴って該下回転ネジ軸２４に沿って移動すると共に前記振り分け溝４底部のスリット開口８から露呈しているペレット下表面に向けて昇降可能な下チャック爪２５とから構成されるものである。
【００４５】
チャックヘッド２１は、互いに独立して昇降運動可能な上チャック爪２２と該上チャック爪２２のトレイ２側に並ぶ切り分け爪２３を備えている。そこで、上記の如く測定機構によってペレット列Ｌの振り分け位置を求めて測定器１１上にその相当位置を決定したら、図４の（ａ）に示すように上回転ネジ軸２０および下回転ネジ軸２４を回転させてチャックヘッド２１と下チャック爪２５を前記振り分け位置に移動させる。この振り分け位置では、上チャック爪２２と下チャック爪２５は、不必要ペレットとの境界に位置するペレットＰｘを挟む上下位置で互いに対向状態にある。
【００４６】
この位置で上チャック爪２２を下降させると同時に下チャック爪２５を上昇させることによって、図４（ｂ）に示すように境界ペレットＰｘを上下方向から挟持することができる。次いで、図４（ｃ）に示すようにこの挟持状態を維持しつつ、上下回転ネジ軸（２０，２４）を回転させてチャックヘッド２１と下チャック爪２５を測重テーブル５側へ所定距離移動させると、境界ペレットＰｘに伴ってそれより先端側の必要ペレットが測重テーブル５に向かって直進し、不必要ペレットとの間に間隙が生じて必要個数分のペレットと残りの不必要ペレットとが振り分けられる。
【００４７】
所定の間隙が生じたら、図４（ｄ）に示すように上チャック爪２２を上昇させ下チャック爪２５を下降させて両チャック爪による境界ペレットＰｘの挟持状態を解除すると共に、切り分け爪２３を下降させて前記間隙に挿入する。切り分け爪２３を下降させた状態で上回転ネジ軸２０を回転してチャックヘッド２１を測重テーブル５がわへ移動させると、図４（ｅ）に示すように、切り分け爪２３の側面が境界ペレットＰｘの後端面に当接し押し進める。これによって、境界ペレットＰｘより先端がわの必要個数分のペレットが共に押し進められ、所定の測重テーブル６の取り分け溝６内へ直進移送され、ペレット列Ｌからの必要個数分のペレットの取り分けが完了する。
【００４８】
なお、一つのゾーン幅が、一ペレット列の全長より大きい場合、即ち第１測定工程での測定値が所定のゾーン幅値より小さい場合、まず対応濃縮度のペレット一列を取り分け、次にこのペレット列全長分を当初のゾーン幅値より除いた値を第２のゾーン幅値とし、隣接する別の（同一濃縮度の）ペレット列を対象に改めて第１測定工程としてその全長を測定すればよい。
【００４９】
第２のゾーン幅値よりこのペレット列全長が大きければ、先に測定された一つ分ペレット長に基づい第２のゾーン幅値に相当する必要ペレット個数を取り分け、先の隣接ペレット列に加えることにより当初のゾーン幅に相当する全ペレット個数が得られる。なお、いまだ第２のゾーン幅値が次のペレット列全長より大きい場合は、トータルで当初のゾーン幅相当のペレット個数が得られるまで別のペレット列で同様の工程を繰り返せば良い。
【００５０】
また、測重テーブル５へのペレットの移送においては、順次、取り分け溝６内に隙間なく並べるため、ペレット列から取り分けるペレット個数分の長さが決定した時点で、この長さと対象ペレット列が納まっている振り分け溝４に連通位置にある取り分け溝６の空きスペース長とを比較し、空きスペース長の方が長ければそのまま取り分けられたペレットを直進移送し、前記空きスペース長の方が小さい場合には、移送予定のペレットのうち、空きスペース長さ分だけをまず直進移送し、次いで測重テーブル５を振り分けテーブル３に対して相対移動調節を行い、先に空きスペースが満たされた取り分け溝６の隣接する空いた取り分け溝６を前記振り分け溝４に連通させ、残りの移送予定のペレットをこの取り分け溝６へ移送する。
【００５１】
本実施形態では、このように測重テーブル５の取り分け溝６の空きスペース長を測定するための第２の測定機構も備えた。即ち、取り分け溝６の底部スリット開口内を移動可能な空きストッパ２６に対して、チャックヘッド２１の切り分け爪２３を測定子とした測長器１１上の位置関係を利用して、溝６の空きスペース長を測定する構成とした。この空きスペース長の測定は、各ペレット列毎の必要ペレット個数分の取り分け移送の度に行う。又は測重テーブルの取り分け溝６のペレット収納可能数を予めセットしておき、振り分けたペレットの数の合計がその数に達したら、次の取り分け溝６へ振り分けるように自動化しても良い。
【００５２】
なお、上記のチャック機構によってペレット列からチャックで必要分のペレットが振り分けられた際に、その必要分ペレット長さを再度測定して目標のゾーン長さの公差内に納まっていることを確認しておくことが望ましいが、この測定に、切り分け爪２３を測定子として利用することができる。
【００５３】
以上の、振り分け機構における測定機構によるペレット長測定および該測定結果に基づいた振り分け位置の決定、チャック機構による前記振り分け位置での必要ペレット個数分の取り分けという操作を、それぞれ各濃縮度（Ａ，Ｂ，Ｃ）の５つのゾーンについて各ペレット列ごとに行えば、全てのゾーンについて、対応する濃縮度のペレットがほとんど過不足無く必要個数分ずつ取り分けられ、後のペレットの除去や補充のてまの必要のないほぼ完全なスタック編成が完了する。その後の工程で、順次ゾーン毎に各ペレット群を被覆管内へ挿入すれば良い。
【００５４】
なお、以上の実施形態においては、測重テーブルを一つ備えた構成を示したが、本発明のスタック編成装置では、これに限らず、例えば二つの測重テーブルを設けておき、一方の測重テーブルへ必要個数分のペレットの取り分け移送を行っている間に、他方の測重テーブルに先に移送済であったペレット群を次の被覆管内への挿入工程へ送り出すという構成とすれば、燃料棒製造工程全体の効率が一段と向上する。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明のスタック編成方法によれば、ペレット列から目的のゾーン幅に相当する必要個数分のペレットを取り分ける際に、境目のペレット位置を正確に把握でき、目的ゾーン幅およびスタック長に対してほぼ過不足無く必要分ペレットでスタック編成が行えるという効果がある。
【００５６】
また、本発明のスタック編成装置によれば、各濃縮度毎にそれぞれゾーンに相当する必要個数分ペレットの取り分けを、過不足無く正確な振り分け位置で行えるとともに、この一連のスタック編成工程の自動化を可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としてのスタック編成装置を説明する概略構成図であり、（ａ）は上方から見た概略平面図、（ｂ）は振り分け機構におけるペレット列の全長を測定するための測定機構のを示す部分側面図であり、（ｃ）は振り分け機構におけるペレット列から必要個数分のペレットを取り分けるためのチャック機構を示す概略側面図である。
【図２】図１のスタック編成装置におけるトレイと振り分けテーブルの構成を示す概略構成図であり、（ａ）はトレイ上の濃縮度別ペレット列の配列状態を示す概略模式図であり、（ｂ）は振り分けテーブルの構成を説明する部分横断面図である。
【図３】図１のスタック編成装置における測定機構によるペレット列長さ測定動作を説明する部分模式図である。
【図４】図１のスタック編成装置における振り分け機構によるペレット列からの必要個数分ペレットの振り分け、取り分け動作を説明する部分模式図であり、（ａ）〜（ｅ）は各動作過程を示す状態図である。
【図５】編成目的のスタックの構成を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１：スタック編成装置
２：トレイ
３：振り分けテーブル
４：振り分け溝
５：測重テーブル
６：取り分け溝
７：突条片
８：スリット開口
１０：振り分け機構
１１：測長器
１２：第１ストッパ
１３：第３ストッパ
１４：第２ストッパ
Ｐ：ペレット
Ｌ：ペレット列
Ｐ１：最先端ペレット
Ｐ２：２番目ペレット
Ｐｘ：境目ペレット
２０：上回転ネジ軸
２１：チャックヘッド
２２：上チャック爪
２３：切り分け爪
２４：下回転ネジ軸
２５：下チャック爪
２６：空きストッパ

Claims (2)

1. 被覆管内に多数の燃料ペレットを装填して上下端栓で密閉して原子炉用燃料棒を製造する際に、互いに異なる濃縮度の燃料ペレットを前記被覆管内に予め定められたゾーン幅分布で装填するために、各濃縮度の燃料ペレットを対応する前記ゾーン幅に相当する個数分ずつ取り分けて燃料棒一本分のスタックを編成するスタック編成方法において、
   異なる濃縮度毎に所定個数ずつ燃料ペレットを直列に配置して複数のペレット列を形成するペレット列形成工程と、
   各濃縮度毎に、順次必要なペレット個数を各ペレット列から取り分ける工程とを備え、
   前記取り分け工程は、ペレット列の配列当初の全長を測定する第１測定工程と、該ペレット列からペレット一つを取り除いた後のペレット列全長を測定する第２測定工程と、これら第１および第２の測定工程の測定結果に基づいて前記ペレット列を構成するペレット一つ分の長さを求めるペレット長測定工程と、前記求められた一ペレット長に基づいて、該ペレットの予め定められたゾーン幅に相当するペレット個数分を前記ペレット列から振り分けるための位置を決定する振り分け工程と、を有し、
   該振り分け工程は、前記第１測定工程の測定値であるペレット列全長をＬ１、ゾーン幅値に相当する必要なペレット長さをＬＮ、前記求められた一ペレット長をＬＰとしたとき、Ｌ１／２＞ＬＮである場合は、必要なペレット個数ＮをＬＮ／ＬＰで求め、振り分け位置をペレット列先端からＮ×ＬＰ−ＬＰ／２の距離とし、Ｌ１／２＜ＬＮである場合は、不必要なペレット個数Ｍを（Ｌ１−ＬＮ）／ＬＰで求め、振り分け位置をペレット列後端からＭ×ＬＰ＋ＬＰ／２の距離とし、挟持したペレットを含め、その先端側を移送することを特徴とするスタック編成方法。
2. 前記請求項１に記載のスタック編成方法に用いる装置において、
   異なる濃縮度毎に所定個数ずつの燃料ペレットが直列に配置されて複数のペレット列が形成されるトレイと、
   該トレイに連通し、前記複数のペレット列の中心軸の延長線上に沿ってそれぞれ形成されたレール状の振り分け溝を備え、前記対応するペレット列がその直進によって各振り分け溝に移送される振り分けテーブルと、
   該振り分けテーブルに連通し、この振り分けテーブルに対して前記振り分け溝と直交方向に相対移動可能に設けられ、前記振り分け溝と平行な複数のレール状の溝を有する測重テーブルと、
   前記振り分けテーブルの一つの振り分け溝内のペレット列に対して、その全長を測定し、必要個数のペレットをそのペレット列から振り分けて前記測重テーブルの所定溝内へ直進移動させる振り分け機構と、を備え、
   前記振り分け機構は、測定対象のペレット列の振り分け溝に沿って互いに近接および離反する方向に相対移動可能でそれぞれ該ペレット列の先端面と後端面とに当接する第１ストッパ及び第２ストッパと、これら第１，第２ストッパが前記ペレット列を挟むように先端面および後端面に当接状態であるときにこれら両ストッパ間の間隔距離をペレット列全長として測定する測定機構と、前記ペレット列の最先端ペレットを下方から押し上げペレット列から上方へ離反させると共に前記第１ストッパに代わって２番めのペレットの先端面に当接する第３ストッパと、前記第１と第２ストッパ間の距離間隔測定値および前記第３と第２ストッパ間の距離間隔測定値から求められる一ペレット長と予め定められたゾーン幅に基づいて決定される振り分け位置で、前記予め定められたゾーン幅に相当する必要ペレット個数分を不必要ペレットとの境界位置にあるペレットをチャックして前記測重テーブルのレール状溝内へ押し進めるチャック機構と、を有し、
   前記振り分け溝は底部にスリット開口が形成されており、
   前記チャック機構は、振り分け溝上を移動するチャックヘッドと、振り分けテーブルを挟んだ垂直下方に平行に振り分けテーブル全長方向に亘って移動すると共に前記振り分け溝の底部スリット開口から露呈しているペレット下表面に向けて昇降可能な下チャック爪と、を備え、前記チャックヘッドは互いに独立して昇降運動可能な上チャック爪と該上チャック爪のトレイ側に並ぶ切り分け爪とを備え、前記境界位置にあるペレットを前記上チ ャック爪と下チャック爪とで上下方向から挟持して測重テーブル側へ所定距離移動させ、前記上下チャック爪の挟持状態を解除すると共に不必要ペレットとの間に生じた間隙に前記切り分け爪を下降させた状態で前記チャックヘッドを測重テーブル側へ移動移動させることにより必要個数分のペレットの測重テーブルへの取り分けを行うことを特徴とする請求項１に記載のスタック編成方法に用いる装置。

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