JPH06317694A - 核燃料ペレットを被覆管に装填するための装置及び方法 - Google Patents

核燃料ペレットを被覆管に装填するための装置及び方法

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JPH06317694A
JPH06317694A JP6065543A JP6554394A JPH06317694A JP H06317694 A JPH06317694 A JP H06317694A JP 6065543 A JP6065543 A JP 6065543A JP 6554394 A JP6554394 A JP 6554394A JP H06317694 A JPH06317694 A JP H06317694A
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    • G—PHYSICS
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    • G21C3/04—Constructional details
    • G21C3/06—Casings; Jackets
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料ペレット装填作業後に燃料棒の汚染除去
の必要をなくす。 【構成】 混合酸化物燃料ペレット（１）を密閉領域か
ら核燃料棒被覆管（４）に装填後に端栓（２５）を前記
被覆管の端部に挿入する。ペレット装填作業中に使い捨
てスリーブ（１２）及び端栓キャリヤ（２４）を使用し
て被覆管（４）と端栓（２５）の外側表面を汚染から保
護する。被覆管（４）の端部に取り付けたスリーブ（１
２）を密閉領域の壁に配置したシール（１３）に挿入す
る。その後、キャリヤをスリーブ（１２）内を滑動させ
ることにより、端栓キャリヤ（２４）の凹部（３５，３
６）に受容させた端栓（２５）を被覆管（４）の端部に
挿入する。被覆管（４）を除去後、スリーブ（１２）と
キャリヤ（２４）をシール（１３）の内側に保持し、次
のペレット装填作業中に密閉領域内に放出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原子炉用核燃料棒を形
成するための、被覆管への核燃料ペレットの装填に係
る。
【０００２】特に、本発明は燃料ペレットのスタックを
被覆管に装填後の被覆管への端栓の挿入に係り、ペレッ
トは二酸化ウラン及び二酸化プルトニウムからなる混合
酸化物燃料から構成される。
【０００３】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】プルト
ニウムを含有する燃料ペレットは、取り扱い時に放射能
汚染の危険を伴うので、α線遮蔽により包囲された密閉
領域内で製造される。ペレットを密閉領域から密閉領域
の外側に配置された被覆管に装填する際には、ペレット
を挿入する管の端部は密閉領域内に突出している。その
結果、管の端部は放射能汚染を受ける。このため、燃料
棒に汚染除去工程を実施する必要があるが、このような
工程は製造費用を増大させるので望ましくない。
【０００４】本発明の目的は、燃料ペレット装填作業後
に燃料棒の汚染除去の必要をなくすことである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の１側面による
と、核燃料ペレットを燃料棒被覆管に装填後に端栓を前
記被覆管に挿入するための装置が提供され、該装置は、
被覆管の一端に取り外し可能に取り付けられ且つ可撓性
シールの内側に滑動可能に配置可能なスリーブと、被覆
管の前記一端を閉鎖する端栓を受容するための閉鎖凹部
を有するキャリヤとを備えており、該キャリヤは、キャ
リヤがスリーブ内を移動するに従って端栓が被覆管の端
部に挿入されるように、スリーブ内を滑動可能であり、
端栓を装着した被覆管を排出後にスリーブとキャリヤは
シールの内側に保持され続けるように構成される。
【０００６】好ましくは、スリーブはスリーブの一端か
ら伸延する小直径部分からなる内側支承表面を有してお
り、該支承表面は被覆管の端部に嵌着するように構成さ
れている。
【０００７】支承表面は、好ましくはスリーブの前記一
端から被覆管の端面に一致する内側端面まで伸延してい
る。
【０００８】支承表面は被覆管の周囲にプレス嵌めされ
得る。
【０００９】好適態様によると、端栓は端面と周面を有
する頭部を有しており、キャリヤの凹部の深さは端面及
び周面を包囲するに十分である。
【００１０】好ましくは、被覆管の排出後にスリーブと
キャリヤを可撓性シールの内側に保持するためのストッ
プ手段を備える。
【００１１】可撓性シールはストップに押し付けられる
ように構成された複数の可撓性リングを有するスフィン
クタシール型であり得る。
【００１２】本発明の別の側面によると、核燃料ペレッ
トを燃料棒被覆管に装填後に該被覆管に端栓を挿入する
ための方法が提供され、該方法は、被覆管の一端にスリ
ーブを取り付ける段階と、スリーブを可撓性シールに挿
入する段階と、閉鎖凹部に端栓を受容したキャリヤを前
記スリーブに導入し、端栓を被覆管の前記一端に挿入す
る段階と、スリーブとキャリヤをシールの内側に保持し
ながら、端栓を挿入した前記被覆管を排出する段階とを
含む。
【００１３】
【実施例】以下、添付図面を参考に本発明を実施例によ
り説明する。
【００１４】図１に示すように、二酸化ウラン及び二酸
化プルトニウムからなる混合酸化物燃料から構成される
円筒形燃料ペレット１は、放射線遮蔽壁３により仕切ら
れた密閉領域２内で数列に整列される。その後、燃料ペ
レットは密閉領域の外側に配置された燃料棒被覆管４に
装填され、核燃料棒を形成する。
【００１５】密閉領域２の内側でペレット１は支持トレ
ー５に設けられたトラフ内で縦に配置される。トレー５
は数列の燃料ペレットを整列する複数の平行なトラフを
有する。移送メカニズム８に連動するフィンガ７によ
り、１列のペレット１がトレー５から計量チャネル６に
押し出される。フィードストップ９は必要数のペレット
を含むスタックが形成されるまで先頭のペレットを制止
する。計量チャネルに連動する計量装置によりスタック
が必要な長さを有すると判断されたならば、スタックは
振動テーブル１０に送られる。これは計量チャネル６を
振動させることにより行われる。
【００１６】密閉領域２の外側では下部端栓１１を装着
した被覆管４がペレットスタックと整列するように配置
される。被覆管の端部には、可撓性スフィンクタシール
１３の内側に滑動可能に配置される好ましくはプラスチ
ック材料からなる使い捨てスリーブ１２が押し付けられ
る。スフィンクタシール１３はダイヤフラム１５により
密閉遮蔽壁３に可撓的に結合された取り付けプレート１
４に装着されている。スリーブ１２は、端面１７が引っ
込み可能なストッププレート１８に支承されるように取
り付けプレートの中心開口１６を通って伸延する。スフ
ィンクタシールはセクタに各々分割される数個のゴムリ
ング１９を備える。スリーブ１２がシールの中心を通過
するとリング１９は変形するが、スリーブを押圧するこ
とにより正の密封接触を維持する。クランプ２０を作動
させて被覆管４を定位置に軽く保持し、エンドストップ
２１を下部端栓１１の向こう側で移動させて管の長手方
向移動を阻止する。
【００１７】作動中、振動テーブル１０及び被覆管４は
バイモーダルバイブレータ（図示せず）との結合により
振動を受ける。この結果、ペレットのスタックは振動テ
ーブル１０と一体的に形成された案内管２２に沿って移
動する。管２２の端部は半円形通路２３の形態であり、
スリーブ１２を通ってペレットを案内し、被覆管４に導
入する。有利には、案内管２２は燃料ペレットに適合可
能な材料（適切な例としてはステンレス鋼又はジルコニ
ウム合金が挙げられる）から形成される。ペレットは先
頭のペレットが下部端栓１１にぶつかるまで被覆管４に
沿って移動する。
【００１８】燃料ペレットを被覆管に挿入するための装
置を単に例として説明したが、例えば軟質取り扱い表面
又はペレット挿入ラムを含む他のシステムを使用するこ
ともできる。
【００１９】振動テーブル１０及び案内管２２を引っ込
めて待機させた後、使い捨て端栓キャリヤ２４（図２ｃ
参照）を使用して上部端栓２５及びプレナムスプリング
２６を被覆管４の端部に挿入する。好ましくは、端栓キ
ャリヤ２４はプラスチック材料から構成される。反動プ
レート２７を作動させてスリーブ１２の背後に配置し、
クランプ２０を解放してエンドストップ２１を除去す
る。被覆管４は排出されるが、スリーブ１２と端栓キャ
リヤ２４は反動プレートにより制止され、スフィンクタ
シール１３の内側に保持され続ける。排出された被覆管
４は、上部端栓２５を被覆管に結合するために周囲溶接
を行うガース溶接機２８を通過する。被覆管が更に排出
されると、上部端栓２５は端栓の細孔３０（図２ｃ参
照）にヘリウムを注入して細孔に溶接材料を充填するヘ
リウム充填及び溶接装置２９に導入される。
【００２０】次に、ペレット装填シーケンスを特に図２
ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ及び２ｅに関して説明する。
【００２１】図２ａは一端に上部端栓１１を装着し、他
端に使い捨てスリーブ１２を装着した被覆管４を示す。
スリーブは被覆管４の端部の周囲にプレス嵌めされる小
直径の支承部３１を一端に有する。支承部３１の内側端
面３２は被覆管の端面３３と一致する。従って、被覆管
４の外側端面は支承部３１により覆われ、こうして密閉
領域２内の環境による放射性汚染から保護される。
【００２２】被覆管４が矢印Ａの方向に移動するに従
い、スリーブ１２は前回のペレット装填手順後にスフィ
ンクタシール１３の内側に保持されていた端栓キャリヤ
２４ａを収容したスリーブ１２ａに係合する。ストップ
プレート１８が引っ込められると、新しいスリーブ１２
はスリーブ／端栓キャリヤアセンブリをスフィンクタシ
ール１３内から密閉領域２内に進ませる（図２ｂ）。新
しいスリーブ１２は先に使用されたスリーブ／端栓キャ
リヤアセンブリをシールから除去するよりも前にスフィ
ンクタシール１３に入るので、密閉領域からの放射性物
質の漏洩を阻止できる。次にストッププレート１８を下
げ、スリーブ１２の端面１７を支承させる。
【００２３】図２ｃはスリーブ１２内に伸延する案内管
２２の半円形端部通路２３を示す。上述のように振動テ
ーブル１０及び被覆管４が振動すると、ペレット１は半
円形通路２３に沿って移動し、先頭のペレットが下部端
栓１１にぶつかるまで被覆管内を移動する。ペレットの
スタックが被覆管４に装填されると、テーブル１０及び
案内管２２は引っ込められる。
【００２４】次に使い捨て端栓キャリヤ２４を使用して
上部端栓２５とプレナムスプリング２６を被覆管４の端
部に圧入する。端栓キャリヤは円筒形であり、スリーブ
１２の内側に滑り嵌めできるような外径を有する。端栓
キャリヤ２４の長手方向軸に沿って盲穴３５が開けられ
ており、該盲穴は前端に大直径の凹部３６を有する。凹
部の深さは上部端栓２５の頭部３７を完全に受容するた
めに十分な寸法である。頭部３７の端面３８及び周面３
９を汚染の危険から保護するように完全に覆うことが特
に重要である。上部端栓２５の先端にはプレナムスプリ
ング２６の支承部を提供するショルダ４０が形成されて
いる。振動テーブル１０及び案内管２２を引っ込めて待
機させた後、密閉領域に設けられた遠隔操作マニピュレ
ータ（図示せず）を使用して端栓キャリヤ２４をスリー
ブ１２に押し込み、上部端栓２５を被覆管４の端部にプ
レス嵌めすることができる。上部端栓の装着中、エンド
ストップ２１は被覆管の軸方向移動を阻止する。プレナ
ムスプリング２６は燃料棒のその後の取り扱い及び輸送
中に燃料ペレットを固定し、燃料ペレットが損傷しない
ように機能する。
【００２５】図２ｄに示すように、反動プレート２７を
スリーブ１２の背後に位置するように内側に移動させ、
他方ではクランプ２０を解放し、エンドストップ２１を
下部端栓１１から引っ込める。燃料棒の排出後、スリー
ブ１２と端栓キャリヤ２４はスフィンクタシール１３の
内側に配置され続ける（図２ｅ）。その後、燃料棒は上
述のように端栓溶接用ガース溶接機２８とヘリウム充填
及び溶接装置２９を通過し、燃料棒集合体を完成する。
次いで、次の燃料棒について作業シーケンスを繰り返
す。
【００２６】ペレット装填作業中に、被覆管又は上部端
栓の外側表面は密閉領域内に存在する放射性環境に全く
暴露されないことが理解されよう。このため、燃料棒に
高価な汚染除去工程を実施する必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料ペレットを燃料棒被覆管に装填するための
装置の概略図である。
【図２ａ】ペレット装填シーケンスの１段階を示す。
【図２ｂ】ペレット装填シーケンスの次段階を示す。
【図２ｃ】ペレット装填シーケンスの次段階を示す。
【図２ｄ】ペレット装填シーケンスの次段階を示す。
【図２ｅ】ペレット装填シーケンスの次段階を示す。
【符号の説明】
１ 核燃料ペレット ４ 燃料棒被覆管 １２ スリーブ １３ 可撓性シール ２４ 端栓キャリヤ ２５ 上部端栓
【手続補正書】
【提出日】平成６年４月２７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図２ｄ】
【図２ｅ】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブライアン・キンレイ イギリス国、エス・ケイ・13・８・キユ ー・ユー、ダービーシヤー、グロソツプ、 シエフイールド・ロード・102

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 核燃料ペレット（１）を燃料棒被覆管
    （４）に装填後に端栓（２５）を前記被覆管に挿入する
    ための装置であって、該装置が、被覆管（４）の一端に
    取り外し可能に取り付けられ且つ可撓性シール（１３）
    の内側に滑動可能に配置可能なスリーブ（１２）と、被
    覆管（４）の前記一端を閉鎖する端栓（２５）を受容す
    るための閉鎖凹部（３５，３６）を有するキャリヤ（２
    ４）とを備えており、該キャリヤ（２４）は、キャリヤ
    （２４）がスリーブ（１２）内を移動するに従って端栓
    （２５）が被覆管（４）の端部に挿入されるように、ス
    リーブ（１２）内を滑動可能であり、端栓（２５）を装
    着した被覆管（４）を排出後にスリーブ（１２）とキャ
    リヤ（２４）はシール（１３）の内側に保持され続ける
    ことを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 スリーブ（１２）がスリーブ（１２）の
    一端から伸延する小直径部分からなる内側支承表面（３
    １）を有しており、該支承表面（３１）が被覆管（４）
    の前記一端に嵌着するように構成されていることを特徴
    とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 支承表面（３１）がスリーブ（１２）の
    前記一端から被覆管（４）の端面（３３）に一致する内
    側端面（３２）まで伸延していることを特徴とする請求
    項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 支承表面（３１）が被覆管（４）の周囲
    にプレス嵌めされることを特徴とする請求項２に記載の
    装置。
  5. 【請求項５】 端栓（２５）が端面（３８）及び周面
    （３９）を有する頭部（３７）を有しており、前記凹部
    （３５，３６）が端面（３８）及び周面（３９）を包囲
    するに十分な深さを有することを特徴とする請求項１に
    記載の装置。
  6. 【請求項６】 被覆管（４）を排出後にスリーブ（１
    ２）とキャリヤ（２４）を可撓性シール（１３）の内側
    に保持するためのストップ手段（２７）を備えることを
    特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の装
    置。
  7. 【請求項７】 可撓性シール（１３）がスリーブ（１
    ２）に押し付けられるように構成された複数の可撓性リ
    ング（１９）を有する型のスフィンクタシールからなる
    ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載
    の装置。
  8. 【請求項８】 核燃料ペレット（１）を燃料棒被覆管
    （４）に装填後に該被覆管（４）に端栓（２５）を挿入
    するための方法であって、被覆管（４）の一端にスリー
    ブ（１２）を取り付ける段階と、スリーブ（１２）を可
    撓性シール（１３）に挿入する段階と、端栓（２５）を
    受容した前記キャリヤ（２４）を前記スリーブ（１２）
    に導入し、前記端栓を被覆管（４）の前記一端に挿入す
    る段階と、スリーブ（１２）とキャリヤ（２４）をシー
    ル（１３）の内側に保持しながら、端栓（２５）を挿入
    した前記被覆管（４）を排出する段階とを含むことを特
    徴とする、核燃料ペレットを燃料棒被覆管に装填後に該
    被覆管に端栓を挿入するための方法。
  9. 【請求項９】 スリーブ（１２）とキャリヤ（２４）を
    シール（１３）の内側から除去し、次のペレット装填シ
    ーケンス中に新しい燃料棒被覆管（４）の周囲に配置さ
    れるスリーブ（１２）に交換する段階を更に含むことを
    特徴とする請求項８に記載の方法。
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