JP6328059B2 - 燃料棒または燃料棒部分を気密にカプセル化するための容器および方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃料棒または燃料棒部分の気密カプセル化用容器、装置および方法に関する。

輸送および／または貯蔵目的のため欠陥のある燃料棒または燃料棒部分を真空および流体密に容器またはカプセルに装填することは、たとえば特許文献１、特許文献２、特許文献３および特許文献４から知られている。燃料棒または燃料棒部分のカプセル化はできるだけ本来の貯蔵場所の近くで、すなわち水面下にある燃料要素貯蔵槽内で行われるので、燃料棒または燃料棒部分を開放された容器内に装填する際に水がこの中に侵入することが避けられない。この水はしかし崩壊熱により蒸発し許容できない高い内圧を生じかねないので燃料棒容器から除去する必要がある。この理由から特許文献１、特許文献２および特許文献３から知られている容器に使用されている閉鎖要素はガスを吹き込んで容器内にある水を追い出すことのできる流路を有している。特許文献１および特許文献２からそれぞれ知られている閉鎖栓では各閉鎖栓に同軸流路を設け、この中にばね付勢された弁を配置し、閉鎖要素で流路を流体密に閉鎖するようにしている。水の追出しのためこの閉鎖要素は突き棒によりその弁座から持ち上げられ、これにより開いた流路を介してガスが吹き込まれ、水が対向する閉鎖要素の同様に開いた流路を介して追出される。この公知の両容器では水の追出しは、閉鎖要素がねじ止め、溶接または変形により容器を流体密に閉鎖する最終取り付け位置にあるときに、行われる。

特許文献３から知られている容器では容器のおねじにねじ止めできる閉鎖要素を設け、この中にパッキン材を軸方向に移動可能に支承している。閉鎖要素がまだ固定されていない閉鎖要素の中間位置では、パッキン材の密閉面とパッキン対としてこの面と協働する中空円筒状容器部分の端面との間に継目があり、これが閉鎖要素内の側方の排気開口と通じてこの中間位置で外室を中空円筒状容器部分の洗流空間と流体的に接続している。

特許文献１、特許文献２および特許文献３から知られている閉鎖要素により容器内にある水の追出し並びに最終取り付け状態においても容器の確実に流体密の閉鎖を可能にするために、この閉鎖要素は複数の部材からなり比較的経費をかけて作られている。そのうえその操作は相応して高い操作費用を必要とする。

特許文献４から公知の容器では閉鎖要素としてキャップが設けられ、これが中空円筒状容器部分の上に被せられ、その端面と材料結合的に接続されている。容器の閉鎖は流体密の室内で行われる。閉鎖前に、すなわち中空円筒状容器部分にキャップが被せられていないときに室内にある液体が引き抜かれ、続いて真空乾燥が実施される。燃料棒を装填した容器内で燃料棒と容器の内壁の間に狭い空隙があるので場合によっては容器内に残水が生じることがある。

独国特許第１９６４０３９３Ｂ４号明細書 欧州特許出願公開第１２４８２７０Ａ１号明細書 欧州特許第１６００９８２Ｂ１号明細書 国際公開第２０１０/０８４１２２Ａ１号パンフレット

本発明の課題は、閉鎖要素を簡単に構成し、容器の簡単にして確実な流体密の、すなわち気密および液密の閉鎖を可能にする燃料棒または燃料棒部分の気密カプセル化のための容器を提供することにある。さらに本発明の課題は、燃料棒または燃料棒部分を含む容器をできるだけ僅かな量の残水で閉鎖できる装置並びに方法を提供することにある。

容器に関する本発明の課題は請求項１の特徴を有する容器により解決される。この特徴によれば、容器は中空円筒状の容器部分を有し、その両自由端がそれぞれ一体構造の閉鎖栓により流体密に閉鎖される。閉鎖栓は流路を有しており、この流路は、閉鎖栓が組み立て時に最終位置を取る前に容器部分から軸方向に突出する中間位置においてのみ、容器部分の洗流空間を外室に流体的に接続する。

閉鎖栓は一体構造であるので、この栓は技術的に極めて簡単に形成でき僅かな経費で製造できる。さらに閉鎖栓にある流路は容器部分の洗流空間を外室と、閉鎖栓が中間位置にある場合にのみ流体的に接続するので、この流路内に付加的な閉鎖部材を設ける必要がなくなるので、この流路も簡単に孔加工または掘削により製作することができる。

本発明において閉鎖栓という概念は、中空円筒状の容器部分に閉鎖栓を装填するのに単に「栓をする」こと、すなわち軸方向への押し込みだけが必要であり、回転運動は不要であると解釈すべきである。

中間位置とは、閉鎖栓が既に中空円筒状容器部分に押し込められてはいるが、中空円筒状容器部分を材料結合または摩擦結合による接続で流体密に閉鎖する最終位置には達していない位置のことを言う。

本発明の有利な実施態様では、流路は閉鎖栓の内側端面からその長手軸に並行に走る第１の流路部分を有し、この流路部分はこの長手軸と直交し閉鎖栓の外套面から出る第２の流路部分に通じている。このような流路は縦もしくは横方向の孔加工により簡単に製作することができる。

閉鎖栓を確実に中間位置に保持するために、閉鎖栓および/または中空円筒状容器部分の外周もしくは内周に係止手段が設けられ、閉鎖栓をこの中間位置で着脱自在に固定するようにしている。

閉鎖栓が最終取り付け位置で環状に周回するフランジで中空円筒状容器部分の端面上に着座すると、閉鎖栓および中空円筒状容器部分は、フランジと端面の間を環状に周回する溶接またはろう付け継目により簡単に流体密に互いに接続することができる。

この種の材料結合的接続の代わりに閉鎖栓を中空円筒状容器部分内に収縮結合により流体密に固定することも可能である。

装置に関する本発明の課題は請求項７の特徴により解決されるが、これによれば装置は互いに間隔を置いて共通のシステム軸に配置された第１および第２の作業室を有する。第１および第２の作業室はさらに、作業室に通じている容器の自由端を収容するための第１もしくは第２の開口を備えており、第１および第２の作業室はこれらの間に配置された容器において専らこの容器自体を介して流体的に互いに接続されるようにされている。第１の作業室は洗流ガスのための入口を、第２の作業室はその出口を有し、その際各作業室は付加的に容器を気密に閉鎖するための手段を有するようにされる。

第１および第２の作業室はこれらの作業室間に配置された容器において専ら容器自体を介して流体的に接続されているので、洗流ガスを専ら第１の作業室に吹き込むだけで十分であり、洗流ガスは次いで強制的に閉鎖栓にある開口を介して中空円筒状容器部分に押し込まれ、専らこの容器部分を介して第２の作業室に達する。これにより容器部分にある水は確実に吹き出される。したがって洗流ガス導管を直接閉鎖栓内に配置された流路に接続する必要はない。

装置の有利な実施形態では作業室はシステム軸に沿って移動可能に配置される。このようにすれば容器は作業室間に配置できる。作業室の移動により容器の自由端は開口を通って案内され、作業室に突入する。

本発明の特に有利な実施態様では各作業室は開口を環状に取り囲みシステム軸の方向に開口に向かって調整可能なピストンを備えており、このピストンによりシステム軸の方向への移動によりこれと直交して作用する成分を有する力が開口を取り囲むパッキンリングの上に及ぼされる。この手段により容器は簡単に流体密に開口を介して各作業室に接続されるので、これらの作業室は専ら容器を介して機構的に互いに接続される。

装置の別の実施態様では第１と第２の作業室がシステム軸に沿ってその端面側の端部で第１もしくは第２の作業室に突入する接続管を介して互いに固定接続される。この接続管に容器は挿入可能であり、容器はその自由端で接続管を突出する。この処置により装置の構造は、作業室がもはや互いに相対的に移動できるように支承しなくてもよいので、簡単化される。

別の有利な実施形態では入口および出口はそれぞれ第１もしくは第２の作業室に通じている導入管もしくは排出管により形成され、それらの中心軸はシステム軸と一致し両管の間には接続管がそれぞれ軸方向間隔をおいて配置されるので、互いに対向する端面側間には第１もしくは第２の自由空間が残る。この場合接続管は導入管および排出管に第１の位置へ軸方向に移動可能に配置された第１もしくは第２のスリーブに流体密に接続可能にされ、その際第１および第２のスリーブは第２の位置へ移動可能にされ、この位置で第１および第２の自由空間が第１もしくは第２の作業室の方向に開放される。この実施態様では洗流ガスはもはや作業室を通って導かれる必要はない。なぜならこれらの作業室には導入もしくは排出管および接続管を介して洗流空間として役立つ流体密な流路が形成されるので、装置に容器を水中下で装填する際に、この洗流空間の外側にあり容器の流体密の閉鎖に必要な工具が置かれている作業室の作業空間には水が侵入することはない。

容器と接続管の間にパッキン材を配置し、導入管および排出管が専ら容器を介して流体的に互いに接続されるように調整可能にすると有利である。

洗流ガスの圧入により容器から水を追い出すのを補強してさらに場合により非気密の欠陥燃料棒または燃料棒部分および燃料マトリックスに侵入した水を除去するために、装置の有利な実施態様では、入口および出口が作業室の外側を走るバイパス管を介して１つの閉鎖されたガス循環路が生じるように互いに接続可能にされ、その際ガス循環路にはポンプと加熱装置がガス循環路にある加熱ガスの循環および加熱のために配置される。このようにすれば燃料マトリックス内にある水は蒸発され、燃料マトリックスを乾燥させることができる。

各作業室がシステム軸の方向に作用する圧力を及ぼすためのピストンを有すると、請求項１から６の１つによる容器の閉鎖栓は特に簡単に中空円筒状容器部分に押し込むことができる。

各作業室がシステム軸を中心に回転可能にこの軸の方向に調整できるように支承された溶接ヘッドを有していると、閉鎖栓は中空円筒状容器部分と回転運動を生じさせる必要なしに溶接することができる。

さらに各作業室がシステム軸を中心に回転可能にこれに向かって調整可能に支承された洗浄ブラシを有すると、溶接すべき部分は溶接前にその場で洗浄でき、したがって溶接継目の品質を改良することができる。

構造的経費はさらに、溶接ヘッドと洗浄ブラシを共通の回転輪に配置するときに減少される。

方法に関する本発明の課題は、本発明による装置並びに本発明による容器を使用した請求項１９の特徴を有する方法により解決される。この方法は以下の工程、
ａ）中間位置にある閉鎖栓を備え燃料棒または燃料棒部分を含む容器部分の自由端を第１の開口を介して第１の作業室に、これに対向する自由端を第２の開口を介して第２の作業室に装着し、第１および第２の作業室が専ら容器部分自体を介して流体的に互いに接続される、
ｂ）洗流ガスを第１の作業室に吹き込み、容器部分を介して互いに接続されている作業室と容器部分にある水を過圧の形成により追い出す、
行程を有する。

本発明の特に有利な実施形態では、水の追出し後に容器部分に加熱ガスをポンピングし、このようにして水の蒸発により容器部分内の水量を付加的に減少させる。換言すれば真空乾燥は行われない。さらに加熱ガスが閉鎖されたガス循環路内で最終値に達するまでポンピングされ、湿度量がもはや上昇しなくなると、この湿度量から容器内にあり加熱ガスの循環中ガス状の水の絶対量を求めることが可能となり、容器の閉鎖後容器内に残存している水の量を正確に求めることができる。

続いて閉鎖栓が容器部分に最終位置まで押し込められ、流体密に容器部分と接続される。

閉鎖栓は容器部分と環状に周回する溶接またはろう付け継目により材料結合で接続されるかまたはその代わりに容器部分内に収縮結合により流体密に固定される。

本発明を詳細に説明するために図面に示した実施例を参照する。

図１は中間位置に予め据え付けられた閉鎖栓を備えた本発明による容器の概略縦断面図である。 図２は環状溶接継目に沿って閉鎖された容器の部分断面図である。 図３ａは排水中の作業位置に据え付けられた容器を備えた本発明による装置の互いに対向する作業室の概略部分縦断面図である。 図３ｂは排水中の作業位置に据え付けられた容器を備えた本発明による装置の互いに対向する、異なる作業室の概略部分縦断面図である。 図４ａは排水中の作業位置に据え付けられた容器を備えた本発明による装置の別の実施形態による互いに対向する作業室の概略部分縦断面図である。 図４ｂは排水中の作業位置に据え付けられた容器を備えた本発明による装置の別の実施形態による互いに対向する、異なる作業室の概略部分縦断面図である。 図５ａは排水および乾燥後の溶接時の作業位置にある作業室を示す図である。 図５ｂは排水および乾燥後の溶接時の作業位置にある、異なる作業室を示す図である。

図１に示すように容器２はその端面４、６が開いている中空円筒状の容器部分８を有する。端面４、６にはそれぞれ一体構造の閉鎖栓１０が部分的に中間位置まで押し込められている。各閉鎖栓１０は頭部１１と円筒状のシャフト１２を有し、シャフトの外径は容器部分８の内径より若干小さい。頭部１１は環状に周回するフランジ１３を有し、フランジの外径は容器部分８の外径と一致する。中間位置では閉鎖栓１０は中空円筒状容器部分８をその最終位置に対して付加的に軸方向突出長さｓだけ突出しているので、頭部１１の下側にあるシャフト１２の部分は容器部分８の外側にある。

各閉鎖栓１０は流路１４を備えており、この流路はこの中間位置では内室１５を外室１６に流体的に接続している。

円筒状の容器部分８内には操作の際の下側の自由端に焼結金属製のフィルタ要素１８が配置されており、このフィルタ要素は容器２に図に破線で示した燃料棒２０または燃料部分が装填された後にまだ閉鎖されてない容器から粗い粒子が漏出するのを阻止する。水が浸透している欠陥のある燃料棒２０をカプセル化する必要のある場合には、従来はこの容器の両端にある栓を開き、その中に含まれているガス状のおよび開口を介して漏出するガス状放射性核分裂生成物を適切に排出していた。

中間位置で外室１６と流体的に接続される流路１４は、この例では長手中心軸２２に沿って中央を走り内室１５に向いた端面２３から外へ出る袋穴の形をした第１の流路部分２４と、これと直角に走りこの例では貫通孔の形をした少なくとも１つの第２の流路部分２６とから形成され、第１の流路部分２４はこの第２の流路部分２６に通じている。第２の１つまたは複数の流路部分２６が閉塞栓１０の外套面２７に当接している箇所は、すなわち第２の１つまたは複数の流路部分２６の通口は、閉鎖栓１０の中間位置では容器部分８の外側に出ている閉鎖栓１０のシャフト１２の範囲に配置されている。

閉鎖栓１０のシャフト１２はその容器部分８に突入する端面２３と通口との間に環状の切欠きまたは溝２８を有しており、この溝は安全リング３０を収容するのに用いられる。中空円筒状の容器部分８はその自由端範囲の内表面に同様にそれぞれ環状の切込み３２を有しており、この切込みに溝２８に挿入された安全リング３０が閉塞栓１０を中空円筒状の容器部分８へ挿入する際に係合する。安全リング３０および溝２８はしたがって閉鎖栓１０を中間位置において着脱自在に固定する係止手段としての作用をする。

中空円筒状の容器部分８とは反対側の端面３３には閉鎖栓１０はねじ孔３４を有しており、この孔は閉鎖栓１０を操作する棒状工具をねじ込むのに用いられる。このねじ孔３４と直角方向の破線で示した溝３６は図示しない棒状工具をねじ孔３４にねじ込む際の回転トルク支持部材として役立つ。

図２は上側の閉鎖栓１０が最終位置にある容器２を示し、この位置では栓は長さｓだけ深く容器部分８へ押し込められ、フランジ１３が中空円筒状の容器部分８の端面上にそのシール面で着座し、第２の１つまたは複数の流路部分２６の通口が容器部分８の内側にあるようにされる。この最終位置ではフランジ１３は容器部分８の端面４と環状の溶接継目４０に沿って溶接されるので、閉鎖栓１０は容器部分８を流体密に閉鎖する。

図３ａ，図３ｂによれば、図１に示した容器を両側で気密に閉鎖するための装置は第１の（上側の）作業室５０（図３ａ）と第２の（下側の）作業室５２（図３ｂ）とを有する。第１と第２の作業室５０、５２は互いに間隔をおいて垂直方向に走る共通のシステム軸５３上に位置決めされ、この軸に沿って相対的に移動できるように配置されている。第１および第２の作業室５０、５２は第１もしくは第２の案内スリーブ５４、５５により形成され互いに対向する第１もしくは第２の導入開口５６、５７を備えており、これらの開口はシステム軸５３の方向に互いに対向して配置され、燃料棒２０または燃料棒部分を装填した容器部分８はこれらの開口を介してその自由端に中間位置で予め据え付けられた閉鎖栓１０とともに導入され、容器部分８の長手中心軸２２と装置のシステム軸５３が一致するように整列される。

予め据え付けられた閉鎖栓１０を有する容器部分８の端面側の端部を導入開口５６、５７を介して導入した後に第１および第２の作業室５０、５２は導入開口５６、５７の範囲で流体密に閉鎖される。その仕方は容器２を環状に取り巻くパッキンリング６０の上に同様に弾性パッキンリング６２を備えた環状のピストン６４をシステム軸５３の方向に軸方向に押し出すことによりシステム軸５３と直交する成分を有する力を及ぼし、パッキンリング６０が容器部分８の外周におよび導入開口５６、５７の内縁に押し付けられ、容器部分８と導入開口５６もしくは５７の間にある空隙を閉鎖するものである。この組み立て位置では閉鎖栓はまだ中間位置にあり、第１および第２の作業室５０、５２は専ら容器部分８を介して流体的に互いに接続されている。

第１の作業室５０は入口６６を有しており、これを介して洗流ガスＧ、たとえばアルゴンＡｒを高圧で吹き込むことができる。第１の作業室５０の下側には内圧を形成するために閉じられる弁６８を有する出口６７が設けられる。第２の作業室５２の下側にはサイフォンが設けられ、洗流ガスＧの出口６９として用いられる。

各作業室５０、５２にはシステム軸５３を中心に回転できる回転輪７０が支承されており、これにシステム軸５３の方向に調整可能に洗浄ブラシ７２と溶接ヘッド７４がそれぞれ傾動レバー７６もしくは７８を介して支承されている。回転輪７０はピニオン８０を介してカプセル化されている電動機８２により駆動される。観察カメラ９０は容器の閉鎖を実施する作業のコントロールを可能にする。

第１および第２の作業室５０、５２ではそれぞれ開口５６もしくは５７に対向して昇降シリンダ９１により操作されるピストン９２が配置され、これによりシステム軸５３の方向に作用する圧力を閉鎖栓１０に及ぼすことができる。

中間位置にある閉鎖栓１０を備えた容器部分８を第１および第２の作業室５０、５２内にピストン９２によりその都度形成されるストッパまで挿入した後に開口５６、５７が閉じられる。続いて洗流ガスＧが高圧下に弁６８を開いた状態で第１の作業室５０に導入される。このようにして第１の作業室５０は乾燥状態に置かれる。弁６８の閉鎖後に洗流ガスＧは中間位置にある閉鎖栓１０を備えた容器部分８を貫流し、容器部分８および第２の作業室５２内にある水を出口６９を介して排出する。この出口６９から気泡が上昇する場合には、これは第１および第２の作業室５０、５２並びに容器部分８が水をもはや含んでいないことの指標となる。出口６９に弁を組み込めば、この弁の閉鎖のあと洗流ガスＧの導入を停止すれば、作業室５０、５２内に生じている過圧を解消することができる。

続いて洗浄ブラシ７２が用意され、回転輪７０の回転運動後に容器２の端面側４、６の端面ならびにフランジ１３のパッキン面が洗浄される。洗浄が行われた後に洗浄ブラシ７２は元の位置に戻され、ピストン９２が操作されて閉鎖栓１０を容器２に押し込み、中空円筒状容器部分８の各端面にフランジ１３のパッキン面が着座するようにされる。閉鎖栓１０の押し込みが行われた後に溶接ヘッド７４が用意され、回転輪７０の回転運動後に閉鎖栓１０は中空円筒状容器部分８と環状溶接継目４０（図２）に沿って溶接される。これとは異なり閉鎖栓１０および容器部分８は環状ろう付け継目に沿って互いにろう付けすることもできる。このような材料結合の代わりに、容器２の端部を誘導加熱し、閉鎖栓１０をこれにより拡大された端部に押し込むことによる収縮結合を採用することもできる。端部の冷却後に閉鎖栓は流体密に容器部分８内に固定される。

溶接が行われた後にピストン６４は元の位置に戻され、容器２はホルダに収容され、少なくとも一方の作業室５０、５２が軸方向に動かされて容器２が取り外される。

図４ａ，ｂの実施例では両作業室５０、５２は接続管１００を介して固定的に外部には流体密に互いに接続される。この接続管１００はその端面側端部が第１もしくは第２の作業室５０もしくは５２内に突出している。接続管１００内には容器２がその中間位置にある閉鎖栓１０とともに挿入される。この中間位置において容器２の内室１５は流体的に外室と接続される。容器２の円筒状容器部分８は両側で接続管１００から突出している。

第１および第２の作業室５０、５２内には導入管１０２もしくは排出管１０４が配置されており、その中心軸はシステム軸５３と一致し、洗流ガスＧのための入口６６もしくは出口６９を形成する。

接続管１００は第１の作業室５０に通じる導入管１０２と第２の作業室５２に通じる排出管１０４との間で軸方向間隔ａをもって配置されるので、それぞれ互いに対向する端面の間には第１もしくは第２の自由空間１０６もしくは１０８が残る。

導入管１０２および接続管１００並びに接続管１００および排出管１０４は図４ａ，ｂに示した作業位置では軸方向に移動可能におよびシステム軸５３を中心に回転可能に支承された第１もしくは第２のスリーブ１１０もしくは１１２を介して流体密に互いに接続され、直線状の比較的狭い洗流空間１１３を形成し、この洗流空間は容器２を閉鎖するのに必要な工具および駆動機構がある第１もしくは第２の作業室５０、５２の第１もしくは第２の作業空間１１４、１１５とは流体的に分離されている。

接続管１００はその内周面の第１の作業室５０に突入している端面側端部に可調整パッキン材１１６、たとえば膨らませることの可能なパッキンリングを備えており、このパッキン材により容器２を接続管１００に挿入した後に容器２と接続管１００の間にある空隙１１８を閉鎖することができるので、洗流空間１１３に流入する洗流ガスＧは専ら容器２を通って流れ、導入管１０２および排出管１０４は専ら容器２を介して流体的に互いに接続される。接続管１００が作業室５０、５２と流体密に接続されているため、空隙を唯一のパッキン材１１６で閉鎖するのに十分であり、容器２への洗流ガスＧの適切な導入が達成される。

第１および第２の作業室５０、５２にそれぞれ配置されている昇降シリンダ１１９により第１および第２のスリーブ１１０、１１２が軸方向に移動できるので、第１および第２の自由空間１０６、１０８は第１もしくは第２の作業室５０、５２に対し開放または閉鎖することができる。

作業室５０，５２からそれぞれ突出している導入管１０２もしくは排出管１０４の端部はそれぞれ端管１２０を備えており、その上に密に昇降シリンダ１２２が載置され、この昇降シリンダは図３ａ，ｂの実施例における昇降シリンダ９１と同様にシステム軸５３の方向に軸方向に移動可能なピストン１２４を駆動し、このピストンにより閉鎖栓１０はその最終位置に押し付けられる。

導入管１０２には弁１２６を介してガス導入管１２８が接続されており、この導入管を介して洗流ガスＧが高圧で導入管１０２に導入され、容器２内にある水を追い出すことができる。排出管１０４から出る水は次いで弁１３０で閉鎖可能な排水導管１３２を介して排出される。

導入管１０２および排出管１０４は二路弁１３４、１３６を介してバイパス管１３８に接続されており、このバイパス管は導入管１０２および排出管１０４を閉鎖されたガス循環路で互いに接続している。このバイパス管１３８にはポンプ１４０および加熱装置１４２が配置されており、これらによりバイパス管１３８内の加熱ガスＨが導入管１０２、容器２および排出管１０４を通ってポンピングされ、このようにして容器２内にある燃料棒２０を乾燥させることができる。この乾燥中は弁１２６，１３０が閉じられる。

容器２の正確な位置決めのため第２のスリーブ１１２は半径方向に走行可能なストッパ片１４３を備えており、この上に容器部分８がその下側端面６で着座している。

第１および第２のスリーブ１１０、１１２はそれぞれ環状に周回するフランジを備えており、このフランジは溶接ヘッド７４および洗浄ブラシ７２のテーブルとして用いられ、同時に回転輪７０として形成され、電動機１４５により駆動されるピニオン１４６と係合するので、洗浄ブラシ７２および溶接ヘッド７４はシステム軸５３を中心に回転できるようになる。

温度センサ１５０、圧力センサ１５２および湿度センサ１５４により導入管１０２および排出管１０４内の温度Ｔ，圧力Ｐおよび湿度Ｘが測定され、乾燥工程の進行度を検出することができる。この工程は、加熱ガスＨ内の湿度が最終値に達し、湿度がもはや上昇せず、したがって液状の水がもはやガス循環路内になくなると終了する。容器２の容積が既知であれば容器２内でガスの位相状態にある水の絶対量が求められ、最大許容水量に関する基準値の順守を確実にチェックできる。水の完全な蒸発を達成するためにガス循環路の容積は燃料棒２０を装填した場合に容器２内にある中空空間の容積よりも数倍大きくされる。

以下に端部範囲に開口を備えた、欠陥のある燃料棒２０のカプセル化の際の装置の作動方式を詳述する。

まず装置が開かれる。このため導入管１０２の上に配置されている上側の昇降シリンダ１２２が装置から取り外される。この取り外しの前に第１および第２のスリーブ１１０、１１２が図４ａ，ｂに示した位置に動かされ、この位置でこれらのスリーブは導入管１０２と接続管１００との間および接続管１００と排出管１０４との間の流体密の接続を形成するので、導入管１０２、接続管１００および排出管１０４から形成される洗流空間１１３へ取り外しにより侵入する水は作業室５０、５２に達することはない。

この洗流空間１１３を取り囲む作業室５０、５２の作業空間１１４はさらに常時洗流ガス（図示せず）で付勢されており、このようにして付加的に水の侵入を防いでいる。

続いて燃料棒２０を装填した容器２が図４ａには示さない操作工具により接続管１００の中に、燃料棒が引っ張り出されたストッパ材１４３の上に着座するまで挿入される。

その後昇降シリンダ１２２は再び流体密に端管１２０の上に据え付けられる。以下に説明する工程は図４ａ，ｂに示した装置の作業位置において行われる。昇降シリンダの据え付けが行われた後に弁１２６を開くことにより洗流ガスＧが高圧で導入管１０２に導入され、内室にプレスされ、弁１３０を開くと差し当たり洗流空間１１３にある水が追出される。

続いて膨張可能なパッキング１１６に高圧ガスを付勢することにより接続管１００と容器部分８との間の空隙が閉じられるので、洗流ガスＧは専ら容器２内を流れ、このようにして排水が行われる。この工程において燃料棒２０の上下端部に場合により予め作られた開口を介して（図示せず）燃料棒２０からの水も除去される。ガス流は、排出管１０４に配置された湿度センサ１５４で測定された湿度Ｘが所定の限界値を下回り十分な乾燥度が信号化されるまで維持される。続いて場合によりバイパス管１３８にある水が弁１３６の開放およびポンプ１４０の始動により追出される。その後弁１２６、１３０が閉じられる。

続いて燃料棒２０の乾燥のため加熱装置１４２が始動される。ポンプ１４０は加熱装置１４２を介して洗流空間１１３にある洗流ガスＧを追い出す。加熱装置１４２で洗流ガスＧが加熱され、加熱ガスＨとして熱的に分離された排水管１３２を介して洗流空間１１３に容器２の下側の閉鎖栓１０まで達する。ここから加熱ガスＨは容器２の内部へフィルタ要素１８まで達する。加熱ガスＨをこの方向に案内することによりフィルタ要素１８は残水から解放されるので、加熱ガスＨの通流が容易になる。燃料棒２０に沿って流れる加熱ガスＨにより燃料棒内の燃料マトリックスにある水が蒸発され、燃料棒２０の上下端部に予め作られていた開口を介して容器２に釈放され、加熱ガスＨとともに上側の閉鎖栓１０を介して洗流空間１１３に搬送される。そこから湿度を帯びた加熱ガスＨは弁１３４を介して再びポンプ１４０に導かれる。これによりガス循環路が閉じられる。加熱ガスＨの温度Ｔは温度センサ１５０により検出され、分配器１５６を介して図示しない評価・制御ユニットに導かれ、このユニットはポンプ１４０および加熱装置１４２を制御し、温度Ｔを所定の設定値に調整する。評価・制御ユニットはさらに装置内にあるほかの能動部材である弁、ポンプ、作業装置、昇降シリンダ、電動駆動機などを制御する。

容器２内の加熱ガスＨの通流性は圧力センサ１５２により監視される。加熱ガスＨは、上側および下側の湿度センサ１５４が十分な飽和を示すまで循環路内を循環させられる。これは燃料マトリックス内の水が全て蒸発されもはやそれ以上の蒸発が起こらないことの指標である。この時点で加熱ガスＨの加熱および循環が中断される。弁１２６の開放により新しい洗流ガスＧが導入される。弁１３０の周期的な開閉により洗流ガスＧは交互に排水管１３２を介して排出されるかまたは容器２に通される。最後に弁１３０、１３４、１３６が閉じられ、洗流空間１１３と作業室５０、５２の作業空間１１４、１１５との間の圧力平衡がなされる。続いて弁１２６が閉じられる。

その後第１のスリーブ１１０が昇降シリンダ１２２により接続管１００へ押し付けられるので、自由空間１０６は第１の作業室の内室に向かって開き、ブラシ７２および溶接ヘッド７４が容器部分８の端面４の高さにあるようにされる。ブラシの摺動操作後、すなわち洗浄すべき接触面へのブラシ７２の設置後ピニオン１４６の駆動により第１のスリーブ１１０が回転させられ、それとともにブラシ７２も容器２の周りを動かされる。洗浄後ブラシ７２は再び所期位置へ戻される。

続いて昇降シリンダ１２２が操作され、そのピストン棒で上側の閉鎖栓１０が容器部分８に押し付けられる。その後溶接ヘッド７４が半径方向に調整され、第１のスリーブ１１０の回転により容器２の周りを動かされる。溶接後上側の溶接ヘッド７４も再び初期位置にもたらされ、スリーブ１１０は再び初期位置にもたらされる。

同様にして続いて第２の作業室５２で洗浄および溶接が行われるが、その際第２のスリーブ１１２が洗浄および溶接に必要な位置に動かされる前にストッパ材１４３が戻される。図５ｂは同様に溶接ヘッド７４が作業位置にある状況を示す。

閉鎖された容器２の取り出しのために装置が開かれる。このため上側の昇降シリンダ１２２のピストン１２４が戻され、その後装置から取り外される。取り外しにより装置の洗流空間１１３は水で通流される。容器２は棒工具により掴まれ、膨張可能のパッキン材１１６が排気され、下側の昇降シリンダ１２２のピストン１２４が再び初期位置にもたらされる。

図４ａ，ｂおよび図５ａ，ｂに関連して示した乾燥工程は原理的には図３ａ，ｂに示した装置においても、図４ａ，ｂおよび図５ａ，ｂに示した加熱装置を補充すれば実施可能である。

２ 容器
４ 容器の端面
６ 容器の端面
８ 容器部分
１０ 閉鎖栓
１１ 頭部
１２ シャフト
１３ フランジ
１４ 流路
１５ 内室
１６ 外室
１８ フィルタ要素
２０ 燃料棒
２２ 長手軸
２４ 第１の流路部
２６ 第２の流路部
２７ 外套面
２８ 溝
３０ 安全リング
３４ ねじ孔
３６ 溝
５０ 第１の作業室
５２ 第２の作業室
５３ システム軸
５４ 第１の案内スリーブ
５５ 第２の案内スリーブ
５６ 第１の導入開口
５７ 第２の導入開口
６０ パッキンリング
６６ 入口
６７ 出口
６８ 弁
６９ 出口
７０ 回転輪
７２ 洗浄ブラシ
７４ 溶接ヘッド
７６ 傾動レバー
７８ 傾動レバー
８０ ピニオン
８２ 電動機
９０ 観察カメラ
１００ 接続管
１０２ 導入管
１０４ 排出管
１１０ スリーブ
１１２ スリーブ
１１３ 洗流空間
１１６ パッキン材
１３８ バイパス管
１４０ ポンプ
１４２ 加熱装置
Ｇ 洗流ガス
Ｈ 加熱ガス
ｓ 軸方向突出長さ

Claims (10)

1. 燃料棒（２０）または燃料棒部分を気密にカプセル化するための容器（２）であって、この容器は中空円筒状の容器部分（８）および一つの部分から成る複数の閉鎖栓（１０）を有し、この容器部分の両自由端がそれぞれ軸方向に変位可能な前記一つの部分から成る閉鎖栓（１０）により流体密に閉鎖され、この閉鎖栓が流路（１４）を備え、この流路が専ら組み立て時に最終位置に達する前に取る中間位置において、すなわち閉鎖栓（１０）がその最終位置に対し付加的に軸方向突出長さ（ｓ）だけ容器部分から突出している中間位置において、前記容器部分（８）の内部に配置された洗流空間（１５）を、前記容器（２）を取り囲んでいる外室（１６）と流体的に接続するようにした燃料棒または燃料棒部分を気密にカプセル化するための容器。
2. 流路（１４）が閉鎖栓（１０）の内側端面（２３）からその長手軸（２２）に並行に走る第１の流路部分（２４）を有し、この部分が長手軸（２２）と直交し閉鎖栓の外套面（２７）から出ている第２の流路部分（２６）に通じている請求項１記載の容器。
3. 閉鎖栓（１０）がその外周面に、および、前記中空円筒状の容器部分（８）がその内周面に、閉鎖栓（１０）を前記中間位置に着脱自在に固定する係止手段を備える請求項１または２記載の容器。
4. 各閉鎖栓（１０）が最終組み立て位置において環状に周回するフランジ（１３）で中空円筒状の容器部分（８）の端面上に載置される請求項３記載の容器。
5. 前記フランジ（１３）および前記中空円筒状の容器部分（８）の端面が環状に周回する溶接継目（４０）またはろう付け継目により互いに材料結合的に接続される請求項４記載の容器。
6. 以下の工程：ａ）中間位置にある閉鎖栓（１０）を備え燃料棒（２０）または燃料棒部分を含む容器部分（８）の自由端を第１の開口（５６）を介して第１の作業室（５０）に、これに対向する自由端を第２の開口（５７）を介して第２の作業室（５２）に装着し、前記第１および第２の作業室（５０、５２）が専ら容器部分自体を介して流体的に互いに接続される、ｂ）洗流ガス（Ｇ）を容器部分（８）に吹き込み、容器部分（８）にある水を過圧の形成により追い出す、行程を有する請求項１から５のいずれか１つに記載の容器（２）内に燃料棒（２０）または燃料棒部分を気密にカプセル化するための方法。
7. 水の追出し後に容器部分（８）に加熱ガス（Ｈ）をポンピングする請求項６記載の方法。
8. 続いて閉鎖栓（１０）を容器部分（８）に最終位置まで押し込み、流体密に容器部分（８）と接続する請求項６または７記載の方法。
9. 閉鎖栓（１０）が容器部分（８）と環状に周回する溶接継目またはろう付け継目により材料結合的に接続される請求項６から８のいずれか１つに記載の方法。
10. 前記閉鎖栓（１０）が中空円筒状の容器部分（８）内に焼き嵌めにより流体密に固定される請求項８記載の方法。

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