JPH05249280A - ペレット直径検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 寸法違いのペレットの検出を監視して製造ラ
インから迅速に除去すべく、ペレット移送及びレーザ走
査と関連して動作し、廃棄率及び製造遅延も相当に低減
されるペレット直径検査方法及び装置を提供する。 【構成】 ペレット直径検査装置は、ペレット直径を検
出し測定するレーザ走査装置と、ペレット移送装置と、
レーザ走査装置により測定された寸法違いのペレットＰ
を除去するペレット除去装置２０とを有する。ペレット
除去装置２０は、放出部材４４と、該放出部材を給送路
Ｌの一側に沿い且つ隣接して支持することが可能で且つ
該放出部材を、放出行程で、原位置から端位置へと上記
給送路を横切って移動して、ペレットを給送路から取り
除く共に、逆方向の行程で、端位置から原位置へと給送
路を横切って上記放出部材を移動することが可能である
支持部材４２、４６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】

【発明の分野】本発明は一般に、核燃料ペレットの直径
検査に関し、特に、ペレットの移送及びレーザ走査と関
連して、寸法違いのペレットの検出を監視し、ペレット
製造ラインから寸法違いのペレットを迅速に除去するペ
レット除去方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術の説明】寸法違いの直径を有する核燃料ペレ
ットは、核燃料棒製造の効率及び費用に大きな影響を与
え得る。特に、過大寸法の直径を有するペレットは、燃
料棒への進入を塞いでしまい、そのため、作業者はペレ
ット送り装置の運転を停止し、過大寸法のペレットを引
き抜き且つ（又は）損傷を受けた燃料棒の交換を余儀な
くされる事態が起こり得る。この対策で相当の製造時間
が浪費してしまう。

【０００３】また、過大寸法の燃料ペレットは、原子力
発電プラントにおける炉心内の核燃料棒の早期且つ費用
の掛かる交換の原因になるかも知れない。即ち、ペレッ
トが過大な場合には、被覆管対ペレット間の隙間が減少
し、被覆管に過大の応力が生じ、炉心運転中に燃料棒破
損が生ずる潜在的可能性があるからである。

【０００４】製造ラインで移動中の１００％のペレット
を検査するように設計されている最近のペレット検査シ
ステムにおいては、移動中のペレットをレーザビームで
走査して測定し過大寸法のペレットを検出するためのレ
ーザ装置と関連して、研削部所からペレット収容トレー
まで、ペレットを端と端とを接触させて１列にして移送
する移送装置が用いられている。この検査システムにお
けるペレットの移送装置は、米国特許願第５３６，９２
６号の主題となっており、他方、レーザ走査装置は、米
国特許願第５４０，０４１号の主題となっている。

【０００５】上述の検査システムの動作において、許容
し得ない即ち寸法違いのペレットが検出されると、レー
ザ走査装置は、ペレット移送装置を停止する。レーザ
は、毎秒１５個までのペレットを走査するので、不合格
ペレットの識別のために、検査員は、手動操作で、下流
側の幾つかのペレットを、それぞれ個別に、走査器を通
し再送しなければならない。この操作手順のために、製
造に許容し得ない程の遅れが結果的に生ずる。これを回
避するための別法として、レーザ走査によりペレットの
流れが停止する毎に複数のペレットを手で取り出すこと
が考えられる。しかし、この試みは、確かに運転停止時
間を減少するが、走査器を毎秒通過するペレットの数が
大きいことから生ずる不確実性の故に、多数のペレット
を廃棄しなければならないと言う理由から、好ましい方
法ではない。従って、上述の欠点を回避するために、寸
法違いのペレットを除去する別の方法に対する必要性が
存在する。

【０００６】

【発明の概要】本発明は、上述の欠点を克服し且つ上記
の必要性を満たすように設計されたペレット除去方法及
び装置を提供するものである。本発明によるペレット除
去方法及び装置は、寸法違いのペレットの検出を監視し
てペレット製造ラインから寸法違いのペレットを迅速に
除去するために、ペレット移送及びレーザ走査と関連し
て動作する。作業員／検査員の支援の必要性は大きく軽
減される。廃棄率及び製造遅延も相当に低減される。

【０００７】従って、本発明は、（ａ）ペレットの外径
を検出し且つ測定するための検出・測定手段と、（ｂ）
該検出・測定手段を通る給送路に沿いペレットを端と端
とを接触させて１列として移送するための移送手段と、
（ｃ）上記検出・測定手段により検出され且つ測定され
た寸法違いの直径を有するペレットを上記給送路から取
り除くように動作可能なペレット除去装置とを備える。
該ペレット除去装置は、（ｉ）放出部材と、（ii）給送
路の１つの側に沿い且つ隣接して取り付けられた支持部
材（支持手段）と、(iii）上記支持部材に取り付けられ
て、上記１つの側に対向する上記給送路の側に沿い且つ
隣接して放出部材を取り付けるアクチュエータ（移動手
段）とを備える。該アクチュエータは、上記給送路から
ペレットを取り除くために放出行程により上記給送路を
横切って原位置から端位置へと移送すると共に逆行程に
より上記放出部材を上記端位置から上記原位置へと上記
給送路を横切って移動するように動作可能である。

【０００８】好適な実施態様においては、アクチュエー
タは、互いに平行に延在し且つ上記支持部材に取り付け
られた一対の加圧流体作動シリンダから構成される。放
出部材は、シリンダの端に横在関係で固定され取り付け
られる。給送路は、ペレットを支持するための直線状の
案内通路を有する支持トラックにより画成される。放出
部材は、支持トラックの案内通路から離間する方向に上
向きに傾斜した下縁部分を有する。放出部分の下縁部分
は、ペレットを給送路から放出する際にペレットの下方
部分と係合してペレットを案内通路の縁を越えて上向き
に転動せしめる。

【０００９】本発明は、また、（ａ）ペレットの外径を
検出し且つ測定するステップと、（ｂ）上記検出及び測
定が行われる部所を通る給送路に沿いペレットを端と端
とを接触させて１列として移送するステップと、（ｃ）
上記給送路から、上記検出及び測定が行われる上記部所
で検出され測定された寸法違いの直径を有するペレット
を除去するステップとを含むペッレト検査方法にも向け
られている。上記除去ステップは、(ｉ)上記給送路の一
側に沿い且つ隣接して放出部材を支持し、(ii)上記給送
路からペレットを取り出すために上記放出部材を放出行
程により原位置から端位置へと上記給送路を横切って移
動し且つ逆方向行程により上記端位置から上記原位置へ
と上記給送路を横切って上記放出部材を移動するステッ
プを含む。上記検出及び測定は、ペッレトをレーザ走査
することにより行われる。

【００１０】本発明の上述及び他の特徴や利点は、本発
明の例示的実施例を示す添付図面と関連しての以下の詳
細な説明を読むことにより当業者には明らかになるであ
ろう。

【００１１】

【好適な実施例の詳細な説明】以下の説明において、図
中、同じ参照数字は、同じ或は対応の部分を指すものと
する。また、以下の説明において、「前方」、「後
方」、「左」、「右」、「上方もしくは上向き」、「下
方もしくは下向き」等の用語は、単に説明の便宜上の表
現であって、制限する意味に解釈されてはならない。

【００１２】

【ペレット直径検査システム】図面、特に図１及び図２
を参照すると、ペレット直径検査装置が参照数字１０で
総括的に示してある。該検査装置１０においては、基本
的に、レーザ走査装置(検出・測定手段)１４と関連して
ペレット移送装置（移送手段）１２が用いられている。
走査装置１４は、端と端とを接触させて１列に配列され
たペレットＰが移送装置１２により前に進められている
間、該ペレットＰをレーザビームで走査して測定し、寸
法違い（過大寸法か或は不足寸法）の外径を有するペレ
ットを検出する。これ等のペレットＰは、ペレット研削
部所（図示せず）の出口に設けられた送りコンベヤ１６
のような場所から受け取り、ペレット収納トレー１８の
ような場所に排出される。ペレット移送装置１２及びペ
レット走査装置１４は、前述した米国特許願明細書に詳
細に図示され記述されている。ここでは、図３〜図６に
参照数字２０で総括的に示した本発明のペレット除去装
置の理解を容易にするのに必要な範囲においてのみ、ペ
レット移送装置１２及びレーザ走査装置１４について説
明するに止どめる。

【００１３】検査装置１０のペレット移送装置１２は、
取付プラットホーム２２と、細長い固定のペレット支持
トラック２４と、ペレット移送機構２６とを備える。プ
ラットホーム２２は、ほぼ水平方向に延在して、送りコ
ンベヤ１６と収納トレー１８との間に固定して配置され
ている。固定の支持トラック２４は、プラットホーム２
２上に取り付けられていて、送りコンベヤ１６及び収納
トレー１８にそれぞれ隣接して入口端２４Ａ及び出口端
２４Ｂを有している。支持トラック２４も、該トラック
２４の入口端２４Ａから出口端２４Ｂに延在する直線路
（給送路）Ｌを画成するＶ字形断面を有する直線案内通
路２８を形成している。支持トラック２４の通路２８に
より、ペレットの共通の縦軸線が直線路と一致するよう
にして、該直線路Ｌに沿いペレットＰを端と端とが接触
した１列に整列して案内することができる。

【００１４】ペレット移送機構２６は、一対の前部及び
後部の離間したグリッパ３０を備えており、各グリッパ
は、ペレット掴み位置と解放位置との間で動作可能であ
る。移送機構２６は、グリッパ３０を、図１に示すよう
に、初期位置に対して往復動するように動作可能であ
る。ペレットは、移送機構２６により、レーザ走査装置
１４を通過するように前進される。次いで、ペレットは
グリッパ３０から解放されて、グリッパだけが移送機構
２６により初期位置に戻される。

【００１５】検査装置１０のレーザ走査装置１４は、支
持トラック２４に沿って画成されたペレットＰの直線路
Ｌをまたぐように設けられたハウジング３２を備えてい
る。このハウジング３２は、支持トラック２４に対し傾
斜関係で延在して空洞３４を画成しており、この空洞３
４を通ってトラック２４が延在し、ペレットＰは、トラ
ック２４により画成される直線路に沿ってペレット移送
機構２６により前進せしめられる。

【００１６】また、レーザ走査装置１４は、光源３６及
び受光器３８を備えている。光源３６及び受光器３８
は、トラック２４により画成される直線路Ｌの両側に隣
接して空洞３４の両側で且つ該空洞３４内部でハウジン
グ３２に取り付けられている。従って、レーザビームＢ
が発射されるビーム路は、支持トラック２４上に端部接
触配列で前進される整列したペレットＰの共通軸線及び
ペレットの直線路Ｌに対し非直交的に配向される。レー
ザ走査装置１４は、公知の仕方で、ペレットが、トラッ
ク２４に沿いレーザビームＢを横切り且つレーザ走査装
置１４を通って逐次前進する際に、該ペレットの外径を
測定し検出する。

【００１７】図から明らかなように、支持トラック２４
の入口端２４Ａに隣接して補助の空気シリンダ式ストッ
パ機構４０が設けられている。移送機構２６がペレット
を前進するように動作すると、ストッパ機構４０が作動
されて、送りコンベヤ１６上の先頭のペレットと係合し
該先頭のペレットを静止位置に保持し、該先頭のペレッ
トが支持トラック２４上に移動するのを阻止する。移送
機構２６が、前進もしくは往行程の終わりに達すると、
ストッパ機構４０が減勢されて、先頭のペレットは解放
される。

【００１８】

【本発明のペレット除去装置】図３〜図７を参照する
と、本発明の一実施例によるペレット除去装置２０が示
してある。このペレット除去装置２０は、ペレット移送
装置１２及びレーザ走査装置１４と関連して動作して、
寸法違いのペレットの検出を監視し、この種のペレット
をペレット支持トラック２４から迅速に除去するように
動作する。

【００１９】基本的構成要素として、ペレット除去装置
２０は、支持台（支持部材もしくは支持手段）４２と、
放出部材４４と、アクチュエータ（移動手段）４６とを
備える。支持台４２は、支持トラック２４に隣接し且つ
該支持トラック２４の一側に沿ってプラットホーム２２
上に固定的に取り付けられる。また、支持台４２を支持
トラック２４から離間し、プラットホーム２２に支持ト
ラック２４から放出部材４４により取り除かれたペレッ
トが、該プラットホーム２２の下側の収集場所に落下す
ることができるような開口４８を、支持台４２と支持ト
ラック２４との間に画成するのに充分な空間を設けるの
が有利である。

【００２０】アクチュエータ４６は、互いに平行に延在
して支持台４２に固定的に取り付けられた一対の加圧流
体作動シリンダ５０から構成されている。一対のシリン
ダ５０を使用することにより、放出部材４４は、該放出
部材４４が支持トラック２４上のペレット列と係合する
ように運動する際に、該放出部材４４は支持トラック２
４上のペレット列と整列した状態に維持される。

【００２１】放出部材４４は、逆Ｌ字形の断面形状を有
しており、上側の水平部分４４Ａと下側の垂直部分４４
Ｂとから構成される。放出部材４４は、その上側部分４
４Ａでシリンダ５０のピストンロッド５２に、横断関係
で取り付けられる。アクチュエータ４６が休止もしくは
停動状態にある場合には、放出部材４４は、支持トラッ
ク２４の対向側に沿い且つ隣接して位置する。寸法違い
の直径を有するペレットの検出に応答して、アクチュエ
ータ４６は、適当な制御部（図示せず）により作動さ
れ、図３及び図４に示す原位置（図５及び図６には破線
で且つ図７には実線で示してある）から、図５及び図６
に実線で示す端位置（図７には破線で示してある）に向
かい支持トラック２４上のペレット給送路を横切る放出
行程により放出部材４４を退進運動させて、ペレット
を、支持トラック２４及び給送路から取り除く。また、
放出部材４４がその端位置に達すると、該放出部材４４
は、プラットホーム２２に取り付けられている近接スイ
ッチ５４（図４）と係合し、該近接スイッチ５４によ
り、アクチュエータ４６は、伸長し、逆行程で動作し
て、放出部材４４を端位置から原位置へと給送路を横切
り逆に移動する。

【００２２】図３及び図４に示すように、除去装置２０
の通常の休止状態においては、ピストンロッド５２はシ
リンダ５０から完全に伸長しており、放出部材４４は、
シリンダ５０及び支持台４２から支持トラック２４の対
向側に位置付けられる。この初期休止位置により、ペレ
ットＰは、直線路Ｌに沿い自由に流れて走査装置１４に
よる処理を受けることができる。

【００２３】放出部材４４の下側部分４４Ｂは、レーザ
走査装置１４の光源３６と受光器３８との間に配置され
て、該受光器と光源との間で伝送されるレーザビームを
横切り遮る。しかし、放出部材４４は、その下側部分４
４Ｂに形成された斜めの通路５６を有しており、そのた
め、放出部材４４が原位置に位置する時には、該通路５
６は、該レーザ・ビームは、妨害をうけることなく該放
出部材４４を通過することができる。また、放出部材４
４の上側部分４４Ａ及び下側部分４４Ｂには、該放出部
材４４が図３に示すように原位置にある時に、ハウジン
グ３２の一部分と嵌合する切欠き５８が形成されてい
る。

【００２４】図７を参照するに、放出部材４４の垂直下
側部分４４Ｂには、縦軸方向に延在する水平の溝６０が
形成されており、この溝６０は下縁部分６２を画成して
いる。下縁部分６２は、支持トラック２４の案内通路２
８から離間する方向に上向きに傾斜しており、それによ
り、ペレットを支持トラック２４から放出する際には、
該ペレットの下側部分と係合し、これ等のペレットを案
内通路２８の縁２８Ａを越えて容易に上向きに転動する
ことができる。これと関連して、溝６０及び傾斜した下
縁部分６２を省略して垂直な表面にした場合には、ペレ
ットが、放出部材４４と支持トラック通路の対向縁との
間で詰まってしまう傾向があることが判明した。

【００２５】レーザ走査装置１４により、寸法違いのペ
レットＰが識別されると、ペレット移送装置１２は運転
を停止され、アクチュエータのシリンダ５０が直ちにそ
のピストンロッド５２を引き戻し、直線路Ｌを横切って
放出部材４４を引っ張る。放出機構４４により、寸法違
いペレットの正確な最終位置は、レーザビーム交差点箇
所から、該レーザビームを通り越して５個までのペレッ
トの範囲内にあるように定めることができる。従って、
不所望なペレットを取り除くためには、約５個のペレッ
トがトラック２４から取り出されることになる。しか
し、不所望なペレット（単数又は複数）の除去を行うた
めに、トラック２４から取り出されるペレットの正確な
数は５個に限定されるものではなく、所望によりそれよ
り多い或は少ない数のペレットが取り出すことも可能で
あることは容易に理解されるであろう。シリンダ５０が
引き戻されると、走査過程は自動的に復旧する。

【００２６】本発明の思想及びその多くの利点は上の説
明から理解されたであろう。尚、本発明の精神及び範囲
から逸脱することなく或はその実質的な利点を犠牲にす
ることなく、種々の変更が形態、構造及び配列に関して
可能であることは明らかである。従ってここに開示した
実施形態は、単に、好適もしくは例示的な実施例である
に留どまるものと理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 前述した米国特許願各明細書に記載のペレッ
ト移送装置及びレーザ走査装置と関連して本発明による
ペレット除去装置を用いるペレット直径検査装置の側立
面図である。

【図２】 図１の線２−２に沿って見たペレット直径検
査装置の拡大平面図である。

【図３】 本ペレット直径検査装置が具備する本発明の
ペレット除去装置を露出して示すために、ペレット移送
装置及びレーザ走査装置の一部分を断面で且つ切除して
示すペレット直径検査装置の拡大平面図である。

【図４】 図３の線４−４に沿って見たペレット直径検
査装置の端立面図である。

【図５】 図３に示したペレット除去装置のみの拡大平
面図である。

【図６】 図５の線６−６に沿って見たペレット除去装
置の側立面図である。

【図７】 ペレット直径検査装置の支持トラック上のペ
レットに係合する前及び後の、ペレット除去装置の放出
アームの伸長及び退進位置をそれぞれ示す拡大部分図で
ある。

【符号の説明】

１０…ペレット直径検査装置、１２…ペレット移送装置
（移送手段）、１４…検出・測定手段（レーザ走査装
置）、２０…ペレット除去装置、４２…支持台（支持手
段もしくは支持部材）、４４…放出部材、４６…アクチ
ュエータ（移動手段）、Ｐ…ペレット、Ｌ…直線路（給
送路）。

フロントページの続き (72)発明者 アーレット・ジェイ・ギャラガー アメリカ合衆国、サウス・キャロライナ 州、レキンシントン、アール・ディー、バ ックマン 1032

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ペレット直径の検査方法であって、 （ａ）ペレットの外径を検出し且つ測定するステップ
   と、 （ｂ）前記検出及び測定が行われる部所を通る給送路に
   沿い、ペレットを端と端とを接触させて１列にして移送
   するステップと、 （ｃ）前記検出及び測定が行われる前記部所で検出され
   測定された寸法違いの直径を有するペレットを、前記給
   送路から除去するステップと、を含み、該除去ステップ
   は、（ｉ）前記給送路の一側に沿い且つ隣接して放出部
   材を支持すること、（ii）前記給送路からペレットを取
   り出すために前記放出部材を放出行程により原位置から
   端位置へと前記給送路を横切って移動し且つ逆方向行程
   により前記端位置から前記原位置へと前記給送路を横切
   って前記放出部材を移動すること、を含む、 ペレット直径検査方法。
2. 【請求項２】 ペレット直径検査装置であって、 （ａ）ペレットの外径を検出し測定するための検出・測
   定手段と、 （ｂ）該検出・測定手段を通過する給送路に沿いペレッ
   トを端と端とを接触させて１列にして移送するための移
   送手段と、 （ｃ）前記検出・測定手段により検出され且つ測定され
   た寸法違いの直径を有するペレットを前記給送路から取
   り出すように動作可能なペレット除去装置と、を備え、
   該ペレット除去装置は、（ｉ）放出部材と、（ii）前記
   放出部材を前記給送路の一側に沿い且つ隣接して、前記
   給送路の他側に対向して前記放出部材を支持し且つペレ
   ットを前記給送路から取り出すために前記放出部材を放
   出行程により原位置から端位置へと前記給送路を横切っ
   て移動し、その逆行程により前記端位置から前記ホーム
   位置へと前記給送路を横切って前記放出部材を移動する
   ための支持・移動手段と、を備える、 ペレット直径検査装置。