JP6425551B2 - ガイドチューブの芯出装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、原子炉内で制御棒クラスタを上下方向に沿って移動自在に案内する制御棒クラスタ案内管としても用いられるガイドチューブの芯出装置及び方法に関するものである。

例えば、原子力プラントにおける加圧水型原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電するものである。

この加圧水型原子炉は、原子炉容器内に炉心が設けられており、この炉心は、多数の燃料集合体により構成されており、この燃料集合体に対して制御棒クラスタを挿入することで、原子炉の出力を制御可能となっている。この制御棒クラスタは、複数の制御棒からなり、制御棒クラスタ案内管を通して燃料集合体に挿入可能となっている。制御棒クラスタ案内管は、上下のフランジ部が上部炉心支持板及び上部炉心板に支持されている。このような加圧水型原子炉における制御棒クラスタ案内管としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

特開２０１４−０９８５９６号公報 特許第４２６１２４４号公報

制御棒クラスタ案内管は、四角筒形状をなす囲板と、この囲板内に長手方向に所定間隔で固定される複数の案内板と、囲板の上下に固定される上板及び底板とから構成されている。この場合、まず、２個の板材を四角筒形状に組み合わせると共に、内部に所定間隔で複数の案内板を組付ける。次に、２個の板材の端部同士を溶接により接合すると共に、板材に案内板を溶接により接合する。そして、囲板における長手方向の上端部に上板を溶接する一方、下端部に底板を溶接する。その後、上板及び底板に対して、外周面及び内周面や上面または底面の切削加工を実施する。

この上板及び底板に対して切削加工を実施するとき、切削加工機の支持部に制御棒クラスタ案内管を水平状態で回転自在に支持し、この制御棒クラスタ案内管を回転した状態で、上板及び底板に対して各種の切削加工を行う。そのため、切削加工機の支持部の回転中心と、制御棒クラスタ案内管の回転中心を一致させる必要がある。この場合、制御棒クラスタ案内管の外周部に芯出リングを固定し、制御棒クラスタ案内管の軸中心と芯出リングの軸中心とを合わせることで芯出しを行う。そして、切削加工機に芯出リングを介して制御棒クラスタ案内管を支持することで、切削加工時の中心と制御棒クラスタ案内管の中心が一致する。

従来、制御棒クラスタ案内管と芯出リングと芯出作業は、制御棒クラスタ案内管の案内板に複数の芯出ピンを固定し、芯出リングを介して制御棒クラスタ案内管を回動し、複数の回動位置で各芯出ピンの位置を順に計測し、各芯出ピンの計測値の偏差が所定の許容範囲となるように、制御棒クラスタ案内管と芯出リングとの位置関係を修正することで行っていた。ところが、検出器により複数の芯出ピンの位置を計測し、各計測値の偏差が許容範囲となるように制御棒クラスタ案内管と芯出リングとの位置関係を修正することは、高度な作業であり、習熟度の低い作業者が実施すると、芯出作業に長時間を要してしまうという問題がある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、芯出作業を簡素化することで作業時間を短縮して作業性の向上を図るガイドチューブの芯出装置及び方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明のガイドチューブの芯出装置は、四角筒形状をなす囲板内に長手方向に所定間隔で複数の案内板が固定されると共に、前記囲板の長手方向の一端部及び他端部にそれぞれ支持板が固定されて構成されるガイドチューブの芯出装置であって、前記支持板側に配置される前記案内板の外周側に装着する複数の芯出リングと、前記芯出リングを介して前記ガイドチューブを水平支持して回転する回転支持装置と、前記芯出リングと前記ガイドチューブとの径方向における位置を調整する調整装置と、内周検出面が設けられて前記支持板側に配置される前記案内板に装着する芯出治具と、前記芯出治具の前記内周検出面の位置を計測する第１計測器と、を有することを特徴とするものである。

従って、ガイドチューブにおける案内板の外周側に芯出リングを装着し、芯出リングによりガイドチューブを回転自在に水平支持し、案内板に芯出治具を装着し、この状態で芯出リングを介してガイドチューブを回転し、第１計測器が芯出治具の内周検出面の位置を計測し、計測された内周検出面の位置に応じて調整装置により芯出リングとガイドチューブとの径方向における相対位置を調整する。即ち、芯出リングを基準としてガイドチューブを回転しながら、調整装置により芯出リングの軸中心に芯出治具の軸中心、つまり、ガイドチューブの軸中心が一致するように調整することとなり、芯出作業を簡素化することで作業時間を短縮して作業性の向上を図ることができる。

本発明のガイドチューブの芯出装置では、前記案内板は、中心部に位置する第１ガイド孔と、前記第１ガイド孔から放射状に延出する複数の第２ガイド孔と、前記複数の第２ガイド孔の先端部に設けられる複数の第３ガイド孔とが設けられ、前記芯出治具は、中心部に位置する前記内周検出面と、前記内周検出面の周囲に位置する複数の位置決め孔とが設けられ、前記複数の位置決め孔及び前記複数の第３ガイド孔を挿通することで前記案内板に前記芯出治具を装着する複数の芯出ピンが設けられることを特徴としている。

従って、案内板に対する芯出治具の装着に既存の第３ガイド孔を用い、芯出ピンを位置決め孔と第３ガイド孔を挿通させることで、案内板の中心と芯出治具の中心を高精度に一致させることができ、また、容易に芯出治具を案内板の所定の位置に装着することができ、作業性を向上することができる。

本発明のガイドチューブの芯出装置では、前記内周検出面は、周方向に連続するリング形状をなすことを特徴としている。

従って、芯出リングを基準としてガイドチューブを回転しながら、芯出リングの軸中心に芯出治具の軸中心（ガイドチューブの軸中心）が一致するように調整することができ、作業性の向上を図ることができる。

本発明のガイドチューブの芯出装置では、前記案内板は、外周部に周方向に所定間隔で複数の取付突起が設けられ、前記囲板は、周方向に所定間隔で複数の取付孔が設けられ、前記複数の取付突起が前記複数の取付孔に挿通した状態で溶接により固定されており、前記芯出リングは、前記複数の取付突起に対して装着されることを特徴としている。

従って、芯出リングを基準としてガイドチューブを回転しながら、芯出リングの軸中心に案内板の軸中心が一致するように調整することができ、高精度な芯出しを実施することができる。

本発明のガイドチューブの芯出装置では、前記支持板の倒れ量を計測する第２計測器が設けられることを特徴としている。

従って、芯出リングを介してガイドチューブを回転し、第２計測器が支持板の倒れ量を計測し、計測された支持板の倒れ量に応じて調整装置により芯出リングとガイドチューブとの径方向における相対位置を調整することとなり、ガイドチューブの芯出作業と支持板の倒れ量調整を同時に実施することができ、作業性の向上を図ることができる。

また、本発明のガイドチューブの芯出方法は、四角筒形状をなす囲板内に長手方向に所定間隔で複数の案内板が固定されると共に、前記囲板の長手方向の一端部及び他端部にそれぞれ支持板が固定されて構成されるガイドチューブの芯出装置であって、前記支持板側に配置される前記案内板の外周側に複数の芯出リングを装着する工程と、前記芯出リングにより前記ガイドチューブを回転自在に水平支持する工程と、前記支持板側に配置される前記案内板に芯出治具を装着する工程と、前記芯出リングを介して前記ガイドチューブを回転する工程と、前記芯出治具の内周検出面の位置を計測する工程と、計測された内周検出面の位置に応じて前記芯出リングと前記ガイドチューブとの径方向における相対位置を調整する工程と、を有することを特徴とするものである。

従って、芯出リングを基準としてガイドチューブを回転しながら、調整装置により芯出リングの軸中心に芯出治具の軸中心、つまり、ガイドチューブの軸中心が一致するように調整することとなり、芯出作業を簡素化することで作業時間を短縮して作業性の向上を図ることができる。

本発明のガイドチューブの芯出方法では、前記支持板の倒れ量を計測し、計測された前記支持板の倒れ量に応じて前記芯出リングと前記ガイドチューブとの径方向における相対位置を調整することを特徴としている。

従って、ガイドチューブの芯出作業と支持板の倒れ位置調整を同時に実施することができ、作業性の向上を図ることができる。

本発明のガイドチューブの芯出装置及び方法によれば、ガイドチューブにおける案内板の外周側に芯出リングを装着し、芯出リングによりガイドチューブを回転自在に水平支持し、案内板に芯出治具を装着し、この状態で芯出リングを介してガイドチューブを回転し、第１計測器が芯出治具の内周検出面の位置を計測し、計測された内周検出面の位置に応じて調整装置により芯出リングとガイドチューブとの径方向における相対位置を調整するので、芯出作業を簡素化することで作業時間を短縮して作業性の向上を図ることができる。

図１は、本実施形態のガイドチューブの芯出装置を表す正面図である。 図２は、ガイドチューブの芯出装置を表す要部断面図である。 図３は、ガイドチューブの芯出装置を表す側面図である。 図４は、図２のIV−IV断面図である。 図５は、図２のＶ−Ｖ断面図である。 図６は、ガイドチューブの芯出方法を表すフローチャートである。 図７は、加圧水型原子炉を表す縦断面図である。 図８は、制御棒クラスタ案内管を表す概略図である。 図９は、第２ガイドチューブの水平断面図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係るガイドチューブの芯出装置及び方法の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

原子力発電プラントは、図示しないが、原子炉格納容器内に配置される原子炉及び蒸気発生器と、蒸気タービン発電設備とを有している。本実施形態の原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。

原子炉は、燃料の核分裂により一次冷却水を加熱し、蒸気発生器は、この高温高圧の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換し、高圧の蒸気を生成する。蒸気タービン発電設備は、この蒸気により蒸気タービンを駆動することで発電を行う。一方、蒸気タービンを駆動した蒸気は、復水器で冷却されて復水となり、蒸気発生器に戻される。

まず、原子炉について説明する。図７は、加圧水型原子炉を表す縦断面図である。

図７に示すように、加圧水型原子炉１０において、原子炉容器１１は、その内部に炉内構造物が挿入できるように、原子炉容器本体１２とその上部に装着される原子炉容器蓋（上鏡）１３により構成されており、この原子炉容器本体１２に対して原子炉容器蓋１３が複数のスタッドボルト１４及びナット１５により開閉可能に固定されている。

原子炉容器本体１２は、原子炉容器蓋１３を取り外すことで上部が開口可能であり、下部が半球形状をなす下鏡１６により閉塞された円筒形状をなしている。原子炉容器本体１２は、上部に一次冷却水としての軽水（冷却材）を供給する入口ノズル（入口管台）１７と、軽水を排出する出口ノズル（出口管台）１８が形成されている。

原子炉容器本体１２は、内部に炉心槽２１が配置されており、上部が原子炉容器本体１２の内壁面に支持されている。また、原子炉容器本体１２は、内部に上部炉心支持板２２が配置されており、上部炉心支持板２２は、上部が炉心槽２１の上部に支持されている。上部炉心支持板２２は、複数の炉心支持ロッド２３により上部炉心板２４が吊下げ支持されている。

炉心槽２１は、下方に下部炉心支持板２５が支持され、下部炉心支持板２５は、外周部が位置決め部材２６により原子炉容器本体１２の内壁面に位置決め支持されている。炉心槽２１は、下部に下部炉心板２７が支持されている。炉心２８は、炉心槽２１における上部炉心板２４と下部炉心板２７により区画された領域に多数の燃料集合体２９が配置されて構成されている。炉心２８は、内部に多数の制御棒３０が配置されており、この制御棒３０は、複数がまとめられて制御棒クラスタ３１を構成し、燃料集合体２９に挿入可能となっている。上部炉心支持板２２は、上部炉心支持板２２を貫通して上下に延出する多数の制御棒クラスタ案内管３２が固定されている。各制御棒クラスタ案内管３２は、下端部が上部炉心板２４に連結され、内部に制御棒クラスタ３１が挿通可能となっている。

原子炉容器蓋１３は、上部が半球形状をなし、上部に磁気式ジャッキの制御棒駆動装置３３が配置されている。複数の制御棒クラスタ案内管３２は、上端部が原子炉容器蓋１３の管台を通してその上方まで延出され、制御棒駆動装置３３から下方に延出された制御棒クラスタ駆動軸３４が、制御棒クラスタ案内管３２内に挿通されている。制御棒クラスタ駆動軸３４は、制御棒駆動装置３３により上下方向に移動可能であり、制御棒クラスタ案内管３２内を通って炉心２８まで延出され、制御棒クラスタ３１に連結されている。制御棒駆動装置３３は、制御棒クラスタ３１の各制御棒３０を炉心２８に対して抜き差しすることで、原子炉出力を制御する。

原子炉容器本体１２は、下鏡１６を貫通する多数の計装管台３５が設けられ、この各計装管台３５は、炉内側の上端部に炉内計装案内管３６が連結される一方、炉外側の下端部にコンジットチューブ３７が連結されており、各炉内計装案内管３６に複数の連接板３８が取付けられている。シンブルチューブ３９は、コンジットチューブ３７内から計装管台３５及び炉内計装案内管３６内を通し、下部炉心支持板２５及び下部炉心板２７を貫通して炉心２８（燃料集合体２９）まで挿通されている。

原子炉容器１１は、炉心２８の上方に上部プレナム４０が設けられ、下方に下部プレナム４１が設けられ、その間にダウンカマー部４２が形成されている。

このように構成された加圧水型原子炉１０にて、制御棒クラスタ３１は、制御棒クラスタ駆動軸３４が把持可能な連結部（クラスタ部）に複数の制御棒３０がスパイダ状に取付けられて構成されている。制御棒クラスタ案内管３２は、制御棒クラスタ３１（制御棒３０）の燃料集合体２９への円滑な出し入れを行うために設けられているものであり、燃料集合体２９の健全性を損なうことのないように制御棒３０を適切に位置決めすると共に、燃料集合体２９を適切に冷却するための流路を確保する。

ここで、制御棒クラスタ案内管３２について説明する。図８は、制御棒クラスタ案内管を表す概略図、図９は、第２ガイドチューブの水平断面図である。

制御棒クラスタ案内管３２は、図８に示すように、ステンレス鋼製であり、上部の第１ガイドチューブ５１と中間部の第２ガイドチューブ５２と下部の第３ガイドチューブ５３とから構成されている。第２ガイドチューブ５２は、四角筒形状をなす囲板６１の上部に上板６２が設けられると共に、囲板６１の下部に底板６３が設けられている。また、第２ガイドチューブ５２は、内部に上下方向に所定間隔で案内板６４が配置されている。

第２ガイドチューブ５２は、図８及び図９に示すように、囲板６１と、上板６２と、底板６３と、複数の案内板６４とから構成されている。囲板６１は、同じＬ字断面形状をなす２個の板材８１が組み合わされた四角筒形状をなしている。板材８１は、所定長さで所定幅を有する板材を直角に折曲して形成されている。この場合、所定長さは、囲板６１における長手方向の長さであり、所定幅は、囲板６１における周方向の２辺の長さであり、板材８１は、幅方向における中間位置に折曲部が形成される。

また、板材８１は、長手方向に所定間隔で複数の取付孔８２が形成されている。各取付孔８２は、板材８１における長手方向における所定の位置で、幅方向に所定間隔で複数形成されている。囲板６１は、２個の板材８１が正方形をなす四角筒形状をなすように組み合わされ、端部同士が接合されて構成されている。

上板６２は、四角いリング形状をなし、囲板６１の内側と同形状をなす貫通孔８３が形成されている。底板６３は、丸いリング形状をなし、囲板６１の内側と同形状をなす貫通孔８４（図２参照）が形成されている。

案内板６４は、正方形をなす四角い板形状をなし、中央部に制御棒クラスタ３１（制御棒３０）を案内するガイド孔８５が形成されている。このガイド孔８５は、案内板６４の中心部に形成される第１ガイド孔８６と、第１ガイド孔８６から放射状に形成される３種類の第２ガイド孔８７，８８，８９と、第２ガイド孔８７，８８，８９の中間部や先端部に形成される第３ガイド孔９０，９１，９２とから構成されている。この場合、第１ガイド孔８６は、制御棒クラスタ３１のスパイダの軸部が挿通可能な円形孔であり、第２ガイド孔８７，８８，８９は、制御棒クラスタ３１の複数のアームが挿通可能なスリット孔であり、第３ガイド孔９０，９１，９２は、制御棒３０が挿通可能な円形孔である。

また、各案内板６４は、外周部に複数の取付突起９３，９４が形成されている。第１取付突起９３は、案内板６４の４個の角部に形成されている。第２取付突起９４は、各第１取付突起９３の間で、案内板６４の各辺に形成されている。複数の取付突起９３，９４は、囲板６１の各取付孔８２に対応して、周方向に所定間隔を空けて設けられている。この場合、案内板６４は、各取付突起９３，９４のない外径寸法が囲板６１の内径寸法より小さく設定されており、各取付突起９３，９４を含めた外径寸法が囲板６１の外径寸法より大きく設定されている。

そのため、２個の板材８１が四角筒形状をなすように組み合わされると共に、内側の所定の位置に複数の案内板６４を組付けられる。このとき、案内板６４の各取付突起９３，９４が板材８１の各取付孔８２に遊嵌される。ここで、板材８１同士が溶接により接合されて囲板６１を形成されると共に、囲板６１に対する各案内板６４の位置決めが行われた後、取付孔８２を通して外側に突出した各取付突起９３，９４が囲板６１に溶接により接合される。

本実施形態のガイドチューブの芯出装置は、上述した第２ガイドチューブ５２に適用されるものである。以下、本実施形態のガイドチューブの芯出装置について説明する。図１は、本実施形態のガイドチューブの芯出装置を表す正面図、図２は、ガイドチューブの芯出装置を表す要部断面図、図３は、ガイドチューブの芯出装置を表す側面図、図４は、図２のIV−IV断面図、図５は、図２のＶ−Ｖ断面図、図６は、ガイドチューブの芯出方法を表すフローチャートである。

本実施形態において、図１及び図２に示すように、ガイドチューブの芯出装置１００は、複数（本実施形態では、２個）の芯出リング１０１と、回転支持装置１０２と、調整装置１０３と、芯出治具１０４と、第１計測器１０５と、第２計測器１０６とを有している。

即ち、定盤１１１は、所定幅及び所定長さを有し、上面に基準面１１１ａが形成されている。定盤１１１は、長手方向の各端部に脚部１１２が設けられ、所定の高さに支持され、且つ、基準面１１１ａが水平をなすように調整されている。

定盤１１１は、長手方向の一端部（図１にて、右端部）にて、基準面１１１ａ上に固定台１１３が固定されると共に、移動台１１４が移動自在に支持されている。この場合、固定台１１３は、図示しない固定治具により定盤１１１に固定されている。図１及び図３に示すように、固定台１１３は、定盤１１１に固定される固定部１１５と、固定部１１５の各端部から立設する左右の支持部１１６とを有し、固定部１１５と各支持部１１６における支持面に支持球１１７が設けられている。移動台１１４は、定盤１１１の長手方向に沿って移動自在に支持される移動部１１８と、移動部１１８の各端部から立設する左右の支持部１１９とを有し、移動部１１８と各支持部１１９における支持面に支持球１２０が設けられている。固定台１１３と移動台１１４は、支持面が対向するように配置されており、各支持球１１７，１２０が同位置に対向して設けられている。

また、固定台１１３は、各支持部１１６にエアシリンダ１２１が定盤１１１の長手方向に沿って設けられており、駆動ロッド１２２の先端部が移動台１１４の支持部１１９に連結されている。そのため、エアシリンダ１２１を駆動すると、駆動ロッド１２２を介して移動台１１４を移動することができ。つまり、駆動ロッド１２２を伸長すると、固定台１１３に対して移動台１１４を離間させることができ、駆動ロッド１２２を収縮すると固定台１１３に対して移動台１１４を接近させることができる。この固定台１１３と移動台１１４は、回転支持装置１０２における芯出リング１０１を介して第２ガイドチューブ５２を水平支持する構成となる。なお、回転支持装置１０２による第２ガイドチューブ５２の水平支持とは、略水平支持を含むものであり、作業員の技量、部品の加工精度、組立誤差などにより若干のばらつきが発生してもよい。

図１及び図２、図４に示すように、定盤１１１は、固定台１１３と移動台１１４との間に位置して支持台１２３が固定されている。支持台１２３は、左右の支持ローラ１２４が設けられている。この各支持ローラ１２４は、回転軸が定盤１１１の長手方向に沿って配置され、軸受１２５により回転自在に支持されている。この支持台１２３は、回転支持装置１０２における芯出リング１０１を介して第２ガイドチューブ５２を回転させる構成となる。

また、図１に示すように、定盤１１１は、長手方向の他端部（図１にて、左端部）にも、固定台１１３と移動台１１４と支持台１２３が配置されており、回転支持装置１０２は、固定台１１３と移動台１１４と支持台１２３が２組設けられて構成される。

芯出リング１０１は、第２ガイドチューブ５２の長手方向の各端部（図１にて、左端部）に装着される。第２ガイドチューブ５２は、囲板６１内に複数の案内板６４が組付けられており、一方の芯出リング１０１は、最も上板６２側に配置される案内板６４の外側に装着され、他方の芯出リング１０１は、最も底板６３側に配置される案内板６４の外側に装着される。そして、図２及び図５に示すように、芯出リング１０１の内側に芯出リング１０１と第２ガイドチューブ５２との径方向における位置を調整する調整装置１０３が設けられている。

芯出リング１０１は、リング形状をなし、内径寸法が第２ガイドチューブ５２における囲板６１及び上板６２の外径寸法より大きく形成され、第２ガイドチューブ５２を芯出リング１０１内に挿通することができる。芯出リング１０１は、周方向に９０度間隔で調整ボルト１３１，１３２，１３３，１３４が設けられている。即ち、図５にて、芯出リング１０１は、直交する中心線Ｏ１，Ｏ２が設定されるとき、中心線Ｏ１に沿って外周側からそれぞれ３本の調整ボルト１３１，１３２が螺合しており、中心線Ｏ２に沿って外周側からそれぞれ３本の調整ボルト１３３，１３４が螺合している。そして、各調整ボルト１３１，１３２，１３３，１３４の先端部に押え金１３５，１３６，１３７，１３８が配置されている。各押え金１３５，１３６，１３７，１３８は、長さが第２ガイドチューブ５２における囲板６１の１辺の長さとほぼ同様の長さに設定されている。

そのため、各調整ボルト１３１，１３２，１３３，１３４を正転して芯出リング１０１の中心側に移動させると、押え金１３５，１３６，１３７，１３８が同方向に移動し、第２ガイドチューブ５２を押圧して支持することができる。なお、第２ガイドチューブ５２は、案内板６４の各取付突起９３，９４が囲板６１の各取付孔８２に挿通して溶接されることから、各取付突起９３，９４の先端が囲板６１の外面より外側に突出している。そのため、押え金１３５，１３６，１３７，１３８は、囲板６１の外面に接触することなく、案内板６４の各取付突起９３，９４の先端を押圧して支持することとなる。

図２及び図４に示すように、芯出治具１０４は、円板のリング形状をなし、内周面が内周検出面１４１となっており、内周検出面１４１は、周方向に連続するリング形状をなしている。そして、芯出治具１０４は、中心部にこの内周検出面１４１が設けられ、内周検出面１４１の周囲に複数の位置決め孔１４２が設けられている。なお、各位置決め孔１４２は、内径が第３ガイド孔９０と同径寸法に設定されている。芯出治具１０４は、最も上板６２側に配置される案内板６４に装着されると共に、最も底板６３側に配置される案内板６４に装着される。この場合、各芯出治具１０４は、外径寸法が囲板６１の内径寸法や上板６２及び底板６３の各貫通孔８３，８４の内径寸法より小さく設定されており、各貫通孔８３，８４を通して各案内板６４における外側となる面に密着して装着される。

そして、芯出治具１０４は、案内板６４に密着した状態で、複数（本実施形態では、４本）の芯出ピン１４３により位置決め固定される。芯出ピン１４３は、長さ寸法が芯出治具１０４及び案内板６４を合わせた厚さより長い寸法に設定されている。即ち、各芯出ピン１４３は、芯出治具１０４の位置決め孔１４２と案内板６４の第３ガイド孔９０に挿通することで、案内板６４に対して芯出治具１０４を適正位置に装着することができる。

図２に示すように、第１計測器１０５は、芯出治具１０４の内周検出面１４１の位置を計測するものである。また、第２計測器１０６は、底板６３（または、上板６２）の倒れ量を計測するものである。第１計測器１０５は、例えば、ダイヤルゲージであって、定盤１１１に支持された支持部材１５１に支持され、内周検出面１４１に接触する検出片１０５ａを有している。第２計測器１０６は、例えば、ダイヤルゲージであって、定盤１１１に支持された支持部材１５２に支持され、底板６３の底面６３ａに接触する検出片１０６ａを有している。

以下、本実施形態のガイドチューブの芯出方法について説明する。

本実施形態のガイドチューブの芯出方法は、上板６２及び底板６３側に配置される案内板６４の外周側にそれぞれ芯出リング１０１を装着する工程と、各芯出リング１０１により第２ガイドチューブ５２を回転自在に水平支持する工程と、上板６２及び底板６３側に配置される案内板６４にそれぞれ芯出治具１０４を装着する工程と、芯出リング１０１を介して第２ガイドチューブ５２を回転する工程と、芯出治具１０４の内周検出面１４１の位置を計測する工程と、計測された内周検出面１４１の位置に応じて芯出リング１０１と第２ガイドチューブ５２との径方向における相対位置を調整する工程とを有する。

また、本実施形態のガイドチューブの芯出方法は、上板６２及び底板６３の倒れ量を計測し、計測された上板６２及び底板６３の倒れ量に応じて芯出リング１０１と第２ガイドチューブ５２との径方向における相対位置を調整する工程とを有する。

具体的に説明すると、図６に示すように、ステップＳ１１にて、回転支持装置１０２の位置調整を行う。即ち、図２に示すように、回転支持装置１０２は、第２ガイドチューブ５２を芯出リング１０１を介して回転自在に支持することから、固定台１１３と移動台１１４と支持台１２３が芯出リング１０１を適正に支持することができるように、定盤１１１上に２個の芯出リング１０１を適正位置に載置し、特に、固定台１１３の固定位置を調整する。

図６に戻り、ステップＳ１２にて、第２ガイドチューブ５２の上板６２側に配置される案内板６４の外周側に芯出リング１０１を装着すると共に、底板６３側に配置される案内板６４の外周側に芯出リング１０１を装着する。即ち、図５に示すように、各芯出リング１０１の内側に調整装置１０３を構成する調整ボルト１３１，１３２，１３３，１３４及び押え金１３５，１３６，１３７，１３８を装着し、第２ガイドチューブ５２をこの芯出リング１０１内に挿通する。そして、調整ボルト１３１，１３２，１３３，１３４を正転して押え金１３５，１３６，１３７，１３８を内側に移動し、この押え金１３５，１３６，１３７，１３８を第２ガイドチューブ５２における案内板６４の各取付突起９３，９４に押し付けることで、芯出リング１０１を第２ガイドチューブ５２に装着する。

図６に戻り、ステップＳ１３にて、所定の位置に各芯出リング１０１が装着された第２ガイドチューブ５２を回転支持装置１０２に回転自在に水平支持する。即ち、図２に示すように、芯出リング１０１が装着された第２ガイドチューブ５２を定盤１１１上の所定の位置に載置する。このとき、各芯出リング１０１が固定台１１３と移動台１１４との間で支持台１２３に支持されるように載置する。ここで、エアシリンダ１２１を駆動すると、駆動ロッド１２２を収縮伸縮すると、固定台１１３に対して移動台１１４が接近して各支持球１１７，１２０により芯出リンク１０１の端面を挟持する。すると、第２ガイドチューブ５２は、２個の芯出リング１０１を介して回転支持装置１０２に支持されることとなる。

図６に戻り、ステップＳ１４にて、上板６２及び底板６３側に配置される各案内板６４に対して芯出ピン１４３により芯出治具１０４をそれぞれ取付ける。この場合、芯出治具１０４を取付ける案内板６４は、芯出リング１０１が装着された案内板６４である。即ち、図２及び図３に示すように、各芯出治具１０４を上板６２及び底板６３の各貫通孔８３，８４から囲板６１の内部に挿入し、各案内板６４に密着させる。このとき、芯出治具１０４の各位置決め孔１４２と案内板６４の各第３ガイド孔９０の位置を合わせる。そして、芯出ピン１４３を芯出治具１０４の位置決め孔１４２から案内板６４の第３ガイド孔９０まで挿通することで、案内板６４に芯出治具１０４を装着する。

図６に戻り、ステップＳ１５にて、第２ガイドチューブ５２の芯出作業を実施する。この第２ガイドチューブ５２の芯出作業とは、芯出リング１０１の中心に第２ガイドチューブ５２の中心を合わせることである。即ち、図２及び図５に示すように、まず、第２ガイドチューブ５２を回転させる。この場合、各芯出リング１０１が支持台１２３の支持ローラ１２４上に載置されていることから、作業者は、第２ガイドチューブ５２を容易に回転することができる。このとき、第１計測器１０５は、検出片１０５ａが芯出治具１０４の内周検出面１４１に接触していることから、この内周検出面１４１を介して芯出治具１０４の位置、つまり、案内板６４（第２ガイドチューブ５２）の位置を計測することができる。

ここで、回転転支持装置１０２の支持台１２３は、芯出リング１０１を介して第２ガイドチューブ５２を回転支持している。このとき、芯出リング１０１の中心と第２ガイドチューブ５２の中心が合っていないと、芯出リング１０１は、自身の中心を支点として回転するものの、第２ガイドチューブ５２は、芯出リング１０１の中心に対して偏心するように回転する。第１計測器１０５は、この偏心量を計測する。作業者は、この偏心量が所定の許容値以内になるように調整装置１０３を用いて芯出リング１０１に対する第２ガイドチューブ５２の径方向における位置を調整する。即ち、調整装置１０３にて、例えば、調整ボルト１３１を逆転して押え金１３５を外側に移動すると共に、調整ボルト１３２を正転して押え金１３６を内側に移動することで、芯出リング１０１に対して第２ガイドチューブ５２の径方向の一方側に移動する。

図６に戻り、ステップＳ１５で第２ガイドチューブ５２の芯出作業が完了したら、ステップＳ１６にて、第２ガイドチューブ５２の面振れ調整作業を実施する。この第２ガイドチューブ５２の面振れ調整作業とは、芯出リング１０１と上板６２及び底板６３との平行度を高めることである。即ち、図２及び図５に示すように、まず、第２ガイドチューブ５２を回転させる。このとき、第２計測器１０６は、検出片１０６ａが底板６３（また、上板６２）の底面６３ａに接触していることから、この底面６３ａを介して底板６３の位置、つまり、囲板６１に対する底板６３の傾きを計測することができる。

ここで、回転転支持装置１０２の支持台１２３は、芯出リング１０１を介して第２ガイドチューブ５２を回転支持している。このとき、囲板６１に対して底板６３が傾いていると、底板６３の底面６３ａは、第２ガイドチューブ５２の長手方向にずれながら回転する。第２計測器１０６は、このずれ量、つまり、面振れ量（倒れ量）を計測する。作業者は、この面振れ量が所定の許容値以内になるように調整装置１０３を用いて芯出リング１０１に対する第２ガイドチューブ５２の径方向における位置を調整する。

なお、ここでは、第２ガイドチューブ５２の芯出作業をした後に、第２ガイドチューブ５２の面振れ調整作業を実施したが、逆の手順で実施してもよく、また、同時に実施してもよい。即ち、第２ガイドチューブ５２の芯出作業と第２ガイドチューブ５２の面振れ調整作業は、同じ調整装置１０３を用いて実施するものであることから、第２ガイドチューブ５２の偏心量と上板６２及び底板６３の面振れ量との両方が許容値内となるように、芯出リング１０１に対する第２ガイドチューブ５２の径方向位置を調整する。

図６に戻り、ステップＳ１７にて、第２ガイドチューブ５２に対して、加工基準用の各種の計測を行う。第２ガイドチューブ５２に対して芯出作業と面振れ調整作業を行ったが、偏心量や面振れ量を０にすることは困難であり、その後の仕上げ加工のために、例えば、各案内板６４の取付ずれ量、囲板６１のねじれ量、上板６２及び底板６３のずれ量などを計測し、この各計測値を表記しておく。

第２ガイドチューブ５２の芯出作業、面振れ調整作業、加工基準用計測作業が完了すると、ステップＳ１８にて、第２ガイドチューブ５２を回転支持装置１０２から取り外した後に、第２ガイドチューブ５２から芯出治具１０４を取外す。そして、ステップＳ１９にて、芯出リング１０１が装着されたままの第２ガイドチューブ５２を養生する。

なお、その後、第２ガイドチューブ５２に対して各種の仕上げの切削加工を実施するが、このとき、芯出リング１０１に対する第２ガイドチューブ５２の偏心量と面振れ量が許容値内になっていることから、切削加工装置は、芯出リング１０１を介して第２ガイドチューブ５２を回転状態として切削加工を実施することで、高精度な切削加工を実現できる。

このように本実施形態のガイドチューブの芯出装置にあっては、上板６２及び底板６３側に配置される案内板６４の外周側に装着する複数の芯出リング１０１と、芯出リング１０１を介して第２ガイドチューブ５２を水平支持して回転する回転支持装置１０２と、芯出リング１０１と第２ガイドチューブ５２との径方向における位置を調整する調整装置１０３と、内周検出面１４１が設けられて上板６２及び底板６３側に配置される案内板６４に装着する芯出治具１０４と、芯出治具１０４の内周検出面１４１の位置を計測する第１計測器１０５とを設けている。

従って、第２ガイドチューブ５２における案内板６４の外周側に芯出リング１０１を装着し、芯出リング１０１により第２ガイドチューブ５２を回転自在に水平支持し、案内板６４に芯出治具１０４を装着し、この状態で、芯出リング１０１を介して第２ガイドチューブ５２を回転する。このとき、第１計測器１０５が芯出治具１０４の内周検出面１４１の位置を計測し、計測された内周検出面１４１の位置に応じて調整装置１０３により芯出リング１０１と第２ガイドチューブ５２との径方向における相対位置を調整する。即ち、芯出リング１０１を基準として第２ガイドチューブ５２を回転しながら、調整装置１０３により芯出リング１０１の軸中心に芯出治具１０４の軸中心、つまり、第２ガイドチューブ５２（案内板６４）の軸中心が一致するように調整することとなる。その結果、第１計測器１０５により第２ガイドチューブ５２の芯出のずれ量を容易に計測することができ、芯出作業を簡素化することで作業時間を短縮し、作業性の向上を図ることができる。

本実施形態のガイドチューブの芯出装置では、芯出治具１０４の中心部に内周検出面１４１を形成すると共に、内周検出面１４１の周囲に案内板６４の第３ガイド孔９０に一致する複数の位置決め孔１４２とを設け、芯出ピン１４３を位置決め孔１４２と第３ガイド孔９０に挿通させることで、案内板６４に芯出治具１０４を装着している。従って、案内板６４に対する芯出治具１０４の装着に既存の第３ガイド孔９０を用い、芯出ピン１４３を位置決め孔１４２と第３ガイド孔９０に挿通させることで、案内板６４の中心と芯出治具１０４の中心を高精度に一致させることができ、また、容易に芯出治具１０４を案内板６４の所定の位置に装着することができ、作業性を向上することができる。

本実施形態のガイドチューブの芯出装置では、内周検出面１４１を周方向に連続するリング形状としている。従って、芯出リング１０１を基準として第２ガイドチューブ５２を回転しながら、芯出リング１０１の軸中心に芯出治具１０４の軸中心（第２ガイドチューブ５２の軸中心）が一致するように調整することができ、作業性の向上を図ることができる。

本実施形態のガイドチューブの芯出装置では、芯出リング１０１を案内板６４における複数の取付突起９３，９４に対して装着している。従って、案内板６４は、第２ガイドチューブ５２を構成する上で高い精度を有する部材であり、芯出リング１０１をこの案内板６４に装着することで、芯出リングを基準としてガイドチューブが回転することとなり、芯出リング１０１の軸中心に案内板６４の軸中心が一致するように調整することができ、高精度な芯出しを実施することができる。

本実施形態のガイドチューブの芯出装置では、上板６２及び底板６３の倒れ量を計測する第２計測器１０６を設けている。従って、芯出リング１０１を介して第２ガイドチューブ５２を回転し、第２計測器１０６が上板６２及び底板６３の倒れ量を計測し、計測された上板６２及び底板６３の倒れ量に応じて調整装置１０３により芯出リング１０１と第２ガイドチューブ５２との径方向における相対位置を調整することとなり、第２ガイドチューブ１５２の芯出作業と上板６２及び底板６３の倒れ量調整を同時に実施することができ、作業性の向上を図ることができる。

また、本実施形態のガイドチューブの芯出方法にあっては、上板６２及び底板６３側に配置される案内板６４の外周側にそれぞれ芯出リング１０１を装着する工程と、各芯出リング１０１により第２ガイドチューブ５２を回転自在に水平支持する工程と、上板６２及び底板６３側に配置される案内板６４にそれぞれ芯出治具１０４を装着する工程と、芯出リング１０１を介して第２ガイドチューブ５２を回転する工程と、芯出治具１０４の内周検出面１４１の位置を計測する工程と、計測された内周検出面１４１の位置に応じて芯出リング１０１と第２ガイドチューブ５２との径方向における相対位置を調整する工程とを有している。

従って、芯出リング１０１を基準として第２ガイドチューブ５２を回転しながら、調整装置１０３により芯出リング１０１の軸中心に芯出治具１０４の軸中心、つまり、第２ガイドチューブ５２（案内板６４）の軸中心が一致するように調整することとなる。その結果、第１計測器１０５により第２ガイドチューブ５２の芯出のずれ量を容易に計測することができ、芯出作業を簡素化することで作業時間を短縮し、作業性の向上を図ることができる。

本実施形態のガイドチューブの芯出方法では、上板６２及び底板６３の倒れ量を計測し、計測された上板６２及び底板６３の倒れ量に応じて芯出リング１０１と第２ガイドチューブ５２との径方向における相対位置を調整している。従って、第２ガイドチューブ５２の芯出作業と上板６２及び底板６３の倒れ量調整を同時に実施することができ、作業性の向上を図ることができる。

なお、上述した実施形態にて、第２ガイドチューブ５２を、囲板６１の上部に上板６２を固定すると共に下部に底板６３を固定し、内部に複数の案内板６４を固定したものとしたが、本発明のガイドチューブは、この構成に限定されるものではない。例えば、囲板６１と上板６２と底板６３と案内板６４の形状は、実施形態に限定されるものではなく、また、案内板の数や取付位置も実施形態に限定されるものではない。また、ガイドチューブの芯出装置及び方法は、第１ガイドチューブ５１や第３ガイドチューブ５３に対しても適用することができる。

また、上述した実施形態では、回転支持装置１０２は、第２ガイドチューブ５２を支持し、作業者が手動により回転するものとしたが、駆動モータなどにより自動で回転するように構成してもよい。また、調整装置１０３は、芯出リング１０１に対し、作業者が第２ガイドチューブ５２を手動により位置調整するものとしたが、駆動モータなどにより自動で回転するように構成してもよい。

１０ 加圧水型原子炉
１１ 原子炉容器
２１ 炉心槽
２２ 上部炉心支持板
２４ 上部炉心板
２５ 下部炉心支持板
２７ 下部炉心板
２８ 炉心
２９ 燃料集合体
３０ 制御棒
３１ 制御棒クラスタ
３２ 制御棒クラスタ案内管
３３ 制御棒駆動装置
３４ 制御棒クラスタ駆動軸
５１ 第１ガイドチューブ
５２ 第２ガイドチューブ
５３ 第３ガイドチューブ
６１ 囲板
６２ 上板（支持板）
６３ 底板（支持板）
６３ａ 底面
６４ 案内板
８２ 取付孔
８３，８４ 貫通孔
８５ ガイド孔
８６ 第１ガイド孔
８７，８８，８９ 第２ガイド孔
９０，９１，９２ 第３ガイド孔
９３ 第１取付突起
９４ 第２取付突起
１００ ガイドチューブの芯出装置
１０１ 芯出リング
１０２ 回転支持装置
１０３ 調整装置
１０４ 芯出治具
１０５ 第１計測器
１０６ 第２計測器
１１３ 固定台
１１４ 移動台
１２３ 支持台
１４１ 内周検出面
１４２ 位置決め孔

Claims (7)

1. 四角筒形状をなす囲板内に長手方向に所定間隔で複数の案内板が固定されると共に、前記囲板の長手方向の一端部及び他端部にそれぞれ支持板が固定されて構成されるガイドチューブの芯出装置であって、
   前記支持板側に配置される前記案内板の外周側に装着する複数の芯出リングと、
   前記芯出リングを介して前記ガイドチューブを水平支持して回転する回転支持装置と、
   前記芯出リングと前記ガイドチューブとの径方向における位置を調整する調整装置と、
   内周検出面が設けられて前記支持板側に配置される前記案内板に装着する芯出治具と、
   前記芯出治具の前記内周検出面の位置を計測する第１計測器と、
   を有することを特徴とするガイドチューブの芯出装置。
2. 前記案内板は、中心部に位置する第１ガイド孔と、前記第１ガイド孔から放射状に延出する複数の第２ガイド孔と、前記複数の第２ガイド孔の先端部に設けられる複数の第３ガイド孔とが設けられ、前記芯出治具は、中心部に位置する前記内周検出面と、前記内周検出面の周囲に位置する複数の位置決め孔とが設けられ、前記複数の位置決め孔及び前記複数の第３ガイド孔を挿通することで前記案内板に前記芯出治具を装着する複数の芯出ピンが設けられることを特徴とする請求項１に記載のガイドチューブの芯出装置。
3. 前記内周検出面は、周方向に連続するリング形状をなすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガイドチューブの芯出装置。
4. 前記案内板は、外周部に周方向に所定間隔で複数の取付突起が設けられ、前記囲板は、周方向に所定間隔で複数の取付孔が設けられ、前記複数の取付突起が前記複数の取付孔に挿通した状態で溶接により固定されており、前記芯出リングは、前記複数の取付突起に対して装着されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガイドチューブの芯出装置。
5. 前記支持板の倒れ量を計測する第２計測器が設けられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のガイドチューブの芯出装置。
6. 四角筒形状をなす囲板内に長手方向に所定間隔で複数の案内板が固定されると共に、前記囲板の長手方向の一端部及び他端部にそれぞれ支持板が固定されて構成されるガイドチューブの芯出装置であって、
   前記支持板側に配置される前記案内板の外周側に複数の芯出リングを装着する工程と、
   回転支持装置に前記芯出リングにより前記ガイドチューブを回転自在に水平支持する工程と、
   前記支持板側に配置される前記案内板に芯出治具を装着する工程と、
   前記芯出リングを介して前記ガイドチューブを回転する工程と、
   前記芯出治具の内周検出面の位置を計測する工程と、
   計測された内周検出面の位置に応じて前記芯出リングと前記ガイドチューブとの径方向における相対位置を調整する工程と、
   を有することを特徴とするガイドチューブの芯出方法。
7. 前記支持板の倒れ量を計測し、計測された前記支持板の倒れ量に応じて前記芯出リングと前記ガイドチューブとの径方向における相対位置を調整することを特徴とする請求項６に記載のガイドチューブの芯出方法。

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