JP4727687B2 - 高速炉燃料集合体用ラッパ管のスペーサパッド調整方法及装置 - Google Patents

Description

本発明は、高速炉燃料集合体用ラッパ管のスペーサパッドの表面形状を調整する方法及この方法を実施する装置に関するものである。

高速炉用燃料集合体は、図１（Ｃ）に示すように、プルトニウムとウランとの混合酸化物を焼結して形成されたペレット２ＰＬをヘリウムガスと共に被覆管２Ｃに充填し密封して作られた多数の燃料ピン２を図１（Ｃ）に示す正六角形のラッパ管３内に束ねて収納して形成されている。この燃料集合体１は、ラッパ管３の下部にエントランスノズル４を有し、また燃料ピン２の束の下部に中性子反射体２Ｒを有する。

ラッパ管３内の燃料ピン２は、炉心の出力密度を高くし、増殖性能を向上するために、稠密な正三角形格子の配列となっている。燃料ピン２は、その下端部のみが固定され、隣り合う燃料ピン２は、各燃料ピン２に巻かれたワイヤスペーサ２Ｗ（図１（Ｃ）参照）で相互の間隔が保たれている。この構造の燃料集合体１は、構造が簡単であり、中性子照射の下で、燃料ピンの寸法の変化があっても、比較的柔軟に対応することができる利点がある。

ラッパ管３は、隣接する燃料集合体１との間隔を保持するために設けられたスペーサパッド３ＳＰを有し、このスペーサパッド３ＳＰの表面には、耐磨耗性を向上するために硬質クロムメッキが施されている。

このスペーサパッド３ＳＰは、一般には、ラッパ管のスペーサパッドを形成すべき部分（被成型品）をスペーサパッドの形状に相応する形状のへこみを有するダイスとスペーサパッドの形状に相応する突起を有するパンチとの間に挟み、ダイス及び／又はパンチから機械的圧力を加えて形成されている。他の方法では、被成型品にダイスを密着させ、その周囲を液体で覆い、この液体を加圧することによって形成することもできる。

しかし、これらの方法でラッパ管にスペーサパッドを形成した場合に、次のような問題が発生していた。
（１）スペーサパッドが規格通りとなるようにダイス及びパンチの形状を設定しても、スペーサパッドの形成後に、ラッパ管の残留応力等の影響を受けてスペーサパッドの表面が変形して平滑に成型することが難しかった。
（２）ラッパ管は、全長が例えば約２００ｃｍと長く、スペーサパッドは、この長いラッパ管の端から相当に離れた位置、例えば、約６０ｃｍのところに設けられているので、ラッパ管の内部に表面調整用の工具等を挿入することが難しいため、スペーサパッドの表面形状を正確に調整することができなかった。
（３）スペーサパッドの外対面距離Ｄ（図１（Ｂ）参照）は、原子炉内に装荷した場合に、隣接する燃料集合体との間隔を厳密に管理することが求められるが、上記の（１）の理由で規格を満足させることができなかった。

本発明が解決しようとする１つの課題は、スペーサパッドの表面形状を容易に調整することができる燃料集合体用ラッパ管のスペーサパッド調整方法を提供することにある。

本発明が解決しようとする他の課題は、スペーサパッドの表面形状を容易に調整することができる燃料集合体用ラッパ管のスペーサパッド調整装置を提供することにある。

本発明の第１の課題解決手段は、高速炉燃料集合体用のラッパ管のスペーサパッドの調整すべき位置の内面にラッパ管に挿入した調整治具を当てがい、ラッパ管の外部からスペーサパッドの調整すべき位置の外面に荷重を付加することによってスペーサパッドの表面を調整することを特徴とするラッパ管のスペーサパッド調整方法を提供することにある。

本発明の第２の課題解決手段は、高速炉燃料集合体用のラッパ管のスペーサパッドの表面を調整するための装置であって、ラッパ管から挿入してスペーサパッドの表面を調整すべき位置の内面に当てがわれる調整治具と、ラッパ管の外部からスペーサパッドの表面を調整すべき位置に荷重を付加する加圧手段とから成っていることを特徴とするラッパ管のスペーサパッド調整装置を提供することにある。

本発明の第２の課題解決手段において、調整治具は、スペーサパッドの調整すべき表面形状に応じて選択的に着脱自在に取付けて使用される複数の調整駒を備えているのが好ましく、またこれらの複数の調整駒は、スペーサパッドの調整すべき表面の凹凸に相応して凹に対しては盛り上がり、凸に対してはへこんでいるような当て外表面形状を有するのが好ましい。

また、本発明の第２の課題解決手段において、加圧手段は、スペーサパッドの外面に当てがわれる当て板と、この当て板を介して加圧する加圧具とから成っており、この場合、当て板は、スペーサパッドの表面を調整すべき位置に対応してへこみを有し、加圧手段は、当て板のこのへこみに係入すべきポンチの形態とすることができる。

本発明によれば、上記のように、ラッパ管に挿入した調整治具をスペーサパッドの調整すべき位置の内面にあてがい、ラッパ管の外部からスペーサパッドの調整すべき位置の外面に荷重を付加するので、ラッパ管の残留応力等によってスペーサパッドの表面の任意の位置に凹凸が生じても、この凹凸位置に合わせてスペーサパッドの表面を容易に調整することができ、特に、スペーサパッドは、ラッパ管の端から離れた位置に形成されているが、ラッパ管に挿入してこの離れた位置にあるスペーサパッドの内面を容易に探索してラッパ管の内側で受け止めながら外側から加圧してその表面を容易に調整することができる。

本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に述べると、図２は、本発明の方法によって燃料集合体用ラッパ管のスペーサパッドを調整する方法を示しており、本発明のスペーサパッド調整方法は、基本的には、図２（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、高速炉燃料集合体用のラッパ管３（図１参照）のスペーサパッド３ＳＰの調整すべき位置の内面にラッパ管３に挿入した調整治具２０をあてがい、ラッパ管３の外部からスペーサパッド３ＳＰの調整すべき位置の外面に荷重Ｌを付加することによってスペーサパッド３ＳＰの表面を調整する。

調整治具２０は、図３に示すように、ラッパ管３の一方の開口端３Ｅから挿入する長尺の保持杆２２とこの保持杆２２の先端に設けられた治具ヘッド２４とから成っている。治具ヘッド２４には、スペーサパッド３ＳＰの調整すべき内面の形状に相応する表面形状を有する調整駒２６が着脱自在に取付けられている。

図２（Ａ）乃至図２（Ｃ）から解かるように、調整駒２６は、スペーサパッド３ＳＰの表面の凹凸に相応して凹部分３ＳＰＲに対しては符号２６Ｐで示すように盛り上がり、凸部分３ＳＰＰに対しては符号２６Ｒで示すようにへこんでいるような当て外表面形状を有する。なお、盛り上がり２６Ｐは、丸みを有するのが好ましい。

更に詳細に述べると、図２（Ａ）の例では、スペーサパッド３ＳＰの表面形状が中央で凹部分３ＳＰＲでその回りでは凸部分３ＳＰＰであるので、調整駒２６Ａは、中央に盛り上がり２６Ｐを有し、その回りには盛り上がり２６Ｐを囲むような低い平坦（相対的にはへこみ２６Ｒ）を有する。

また、図２（Ｂ）の例では、スペーサパッド３ＳＰの表面形状が周辺部の一部に向かって凸部分３ＳＰＰとなり、それ以外の領域では凹部分３ＳＰＲであるので、調整駒２６Ｂは、凹部分３ＳＰＲに対応して１つの盛り上がり２６Ｐを有し、凸部分３ＳＰＰに対応して低い平坦（相対的にはへこみ２６Ｒ）を有する。

また、図２（Ｃ）の例では、スペーサパッド３ＳＰの表面形状が中央で凸部分３ＳＰＰとなり、それ以外の周辺領域では凹部分３ＳＰＲであるので、調整駒２６Ｃは、中央の凸部分３ＳＰＰに対応して円形のへこみ（孔）２６Ｒを有し、周辺の凹部分３ＳＰＲに対応して高い平坦（相対的には盛り上がり２６Ｐ）を有する。

本発明の装置は、スペーサパッド３ＳＰの表面にラッパ管３の外側から荷重Ｌを付加する加圧手段３０を備えており、図示の加圧手段３０は、図４に示すように、スペーサパッド３ＳＰの外面に当てがわれる当て板３２と、この当て板３２を介して加圧する加圧具３４とから成っている。図示の形態では、当て板３２は、スペーサパッド３ＳＰの表面を調整すべき位置に対応してへこみ３２Ｒを有し、加圧具３４は、当て板３２のへこみ３２Ｒに係入すべきポンチ３４Ｐから成っている。

次に、本発明の方法を図２を参照して詳細に述べると、例えば、図２（Ａ）に示すように、スペーサパッド３ＳＰの表面形状が中央で凹部分３ＳＰＲでその回りでは凸部分３ＳＰＰである場合には、調整駒２６Ａを調整治具２０の治具ヘッド２４に取付けてこの調整駒２６Ａをスペーサパッド３ＳＰの調整すべき位置の内面に当てがう。この場合、調整駒２６Ａの盛り上がり２６Ｐがスペーサパッド３ＳＰの凹部分３ＳＰＲに対応し、調整駒２６Ａのへこみ２６Ｐがスペーサパッド３ＳＰの凸部分３ＳＰＰに対応するように、配置する。

その後、図４に示すように、スペーサパッド３ＳＰの調整すべき位置の外面に当て板３２をあてがい、そのへこみ３２Ｒにポンチ３４Ｐを係入し、ハンマーなどでポンチ３４Ｐを叩いてスペーサパッド３ＳＰの表面の凸部分３ＳＰＰを調整駒２６Ａで受け止めながらへこませて凹部分３ＳＰＲと同じ高さになるように調整する。このようにして、スペーサパッド３ＳＰの表面を平坦に整えることができる。

図２（Ｂ）、図２（Ｃ）のような凹凸を有するスペーサパッド３ＳＰも相応する調整駒２６Ｂ、２６Ｃを調整治具２０の治具ヘッド２４に取付けて同様にしてスペーサパッド３ＳＰの表面を平滑に調整することができる。

本発明によれば、ラッパ管に挿入した調整治具をスペーサパッドの調整すべき位置の内面に当てがい、ラッパ管の外部からスペーサパッドの調整すべき位置の外面に荷重を付加することによって、ラッパ管の残留応力等によって生ずるスペーサパッドの表面の凹凸を有する部分にアクセスしてこの表面の凹凸を容易に調整することができ、産業上の利用性が向上する。

本発明の方法によって調整されるべきスペーサヘッドを有する燃料集合体用ラッパ管を示し、同図（Ａ）は、その一部を破断して示す斜視図、同図（Ｂ）は、その拡大横断面図、同図（Ｃ）は、１つの燃料ピンの斜視図である。 スペーサパッドの表面の３つの異なる形態の凹凸に相応して表面を調整する方法を説明するため、ラッパ管のスペーサパッドを有する部分の拡大縦断面図である。 本発明の方法に用いられる調整治具の概略図である。 本発明の方法によってスペーサパッドを調整している状態の拡大断面図である。

符号の説明

１ 燃料集合体
２ 燃料ピン
２ＰＬ ペレット
２Ｗ ワイヤスペーサ
３ 正六角形のラッパ管
３Ｅ 開口端
３ＳＰ スペーサパッド
３ＳＰ 凸部分
３ＳＰＲ 凹部分
４ エントランスノズル
２０ 調整治具
２２ 保持杆
２４ 治具ヘッド
２６、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ 調整駒
２６Ｐ 盛り上がり
２６Ｒ へこみ
３０ 加圧手段
３２ 当て板
３２Ｒ へこみ
３４ 加圧具
３４Ｐ パンチ

Claims (6)

1. 高速炉燃料集合体用のラッパ管のスペーサパッドの調整すべき位置の内面に前記ラッパ管に挿入した調整治具を当てがい、前記ラッパ管の外部から前記スペーサパッドの調整すべき位置の外面に荷重を付加することによって前記スペーサパッドの表面を調整することを特徴とするラッパ管のスペーサパッド調整方法。
2. 高速炉燃料集合体用のラッパ管のスペーサパッドの表面を調整するための装置であって、前記ラッパ管から挿入して前記スペーサパッドの表面を調整すべき位置の内面に当てがわれる調整治具と、前記ラッパ管の外部から前記スペーサパッドの表面を調整すべき位置に荷重を付加する加圧手段とから成っていることを特徴とするラッパ管のスペーサパッド調整装置。
3. 請求項２に記載のラッパ管のスペーサパッド調整装置であって、前記調整治具は、前記スペーサパッドの調整すべき表面形状に応じて選択的に着脱自在に取付けて使用される複数の調整駒を備えていることを特徴とするラッパ管のスペーサパッド調整装置。
4. 請求項３に記載のラッパ管のスペーサパッド調整装置であって、前記複数の調整駒は、前記スペーサパッドの調整すべき表面の凹凸に相応して凹に対しては盛り上がり、凸に対してはへこんでいるような当て外表面形状を有することを特徴とするラッパ管のスペーサパッド調整装置。
5. 請求項２乃至４のいずれかに記載のラッパ管のスペーサパッド調整装置であって、前記加圧手段は、スペーサパッドの外面に当てがわれる当て板と、前記当て板を介して加圧する加圧具とから成っていることを特徴とするラッパ管のスペーサパッド調整装置。
6. 請求項５に記載のラッパ管のスペーサパッド調整装置であって、前記当て板は、スペーサパッドの表面を調整すべき位置に対応してへこみを有し、前記加圧具は、前記当て板のこのへこみに係入すべきポンチから成っていることを特徴とするラッパ管のスペーサパッド調整装置。