JPH07280983A - 格子バネの付勢力測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 格子バネによって燃料棒に付与された力を測
定するための改良された装置を提供し、測定されるバネ
に付与される摩擦力を減少させる。 【構成】 所定の径を有して支持格子に挿入される燃料
棒に格子のバネにより付与される力を測定するための装
置であって、この装置は、セル内に挿入可能とされた二
つのビームの長手方向と各々平行となる二つの可撓性ブ
レードにより接続された細長い本体を有する。ビームの
少なくとも一つにはバネに押し付けられる付勢力検出器
が取り付けられている。本体内の、ビームの組を平行に
保ったまま離間させて該ビームに燃料棒の公称径に対応
した間隔を与える位置と、一対の可撓性ブレードが前記
ビームを互いの方向に向けて移動させる位置との間で本
体に沿って摺動可能な可動ユニット部が設けられてい
る。この可動ユニット部は、上記二つの位置間で任意に
動かされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、支持格子のバネによっ
て、前記格子に通された核燃料棒に付加される力を測定
するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術、および、発明が解決しようとする課題】
水を用いて冷却、調整される原子炉で用いられる燃料集
合体は、燃料棒を支持するため、及び／又は、それらを
通常正方形の規則正しい配列の交点に保持するための、
支持格子を備えている。この格子は、通常、互いに交差
した二組の板により構成されて、複数のロッド受入セル
を形成している。任意のセルにおける対向した二つの壁
部は、それらのうちの一つが、剛性のある複数の格子セ
ル係合突起を含み、他の一つが、通常ヘアピン状とされ
板を跨いで前記ロッド（燃料棒）を前記突起に対して押
し付けるバネを含くむように組織されている。これらの
バネは、単一のもの、すなわち一本のロッドに作用する
単一の弾性枝を有するか、あるいは、二重のもの、すな
わち二本の枝を有し、それら各枝が前記バネを支持する
前記板の各側面に置かれた各ロッドに作用するものであ
ってもよい。

【０００３】前記バネが、前記ロッドに、所定の値から
大きくずれないように力を付与することが重要である。
前記格子を集合体に組み込む前に、格子の各バネにより
付与された力の値が所定の範囲にあることを確認する目
的で、単一または二重のバネにより付与される力を測定
するための種々の装置が提案されている。

【０００４】例えば、 EP-A-0 501 663 公報には、二重
バネにより付与される力を測定できる装置が開示されて
いる。該装置は、セル内に押し込まれるよう構成された
ゲージ、および、バネによる付勢力を伝達するための隙
間ゲージを含んでいる。前記ゲージは心合わせペグ (ce
ntering peg) に固定されている。このセンタリングペ
グは、測定がなされる位置に近接して前記セル内に係合
し、前記二重バネをその中に保持するよう構成されてい
る。この装置では、前記ゲージおよび前記センタリング
ペグを力強く押し込んだ際に、前記バネを損傷するおそ
れがある。

【０００５】DE-A-3 242 407 公報には、燃料棒の径に
略等しい径のゲージを有した別の測定装置が開示されて
いる。前記ゲージには、該ゲージが充分に押されたとき
に前記バネの押出点 (thrust point) に対向する位置
に、該ゲージの軸と直交した筒穴が設けられている。こ
の筒穴はピストンを収納しており、該ピストンの外周面
が測定要素を保持している。バネの力を測定するには、
前記ゲージが挿入され、かつ前記ピストンに流体圧が付
与されて所定の位置に移動され、前記ゲージの前記バネ
の押出点レベルにおける幅が燃料棒の公称径寸法と等し
くされる。この装置では、前記ピストンを前記ゲージか
ら突き出すことが難しければ、前記ゲージを挿入しかつ
除去する間の摩擦を完全になくすことは不可能である。

【０００６】本発明の目的は、格子バネにによって燃料
棒に付勢される力を測定するための改良された装置を提
供することにある。より詳細な目的は、その特性が測定
されるバネに作用する摩擦力を減少することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、本発明により
下記の如き測定装置が提供されている。この測定装置
は、長手方向に平行となる二つの可撓性ブレードによっ
て、セル内に挿入されるよう構成された二つのビームの
各々に取り付けられた細長い本体と、該本体内で、前記
ビームの組を平行に保ったまま離間させて該ビームに前
記所定の径に対応した間隔を与える位置と、前記一対の
可撓性ブレードが前記ビームを互いの方向に向けて移動
させる位置との間で、該本体に沿って摺動可能な可動ユ
ニット部と、を備え、前記ビームの少なくとも一つに前
記バネに押し付けられる付勢力検出器が取り付けられて
いる。また、前記可動ユニット部を上記の二位置間で任
意に移動させる変位手段が設けられている。

【０００８】前記移動装置のための変位手段は手動のも
のであってもよいが、通常はモーター駆動のものであ
る。特に、これらは圧縮流体により駆動されるものとす
ることができる。

【０００９】前記可動装置は、種々の異なった構造を採
ることができる。特に、この可動装置は、変位手段によ
り長手方向に移動可能とされた接続ロッドを備えてい
る。また、この接続ロッドは、前記ビームが互いの離間
方向に又は近接方向に移動するときに該ビームを平行に
保持するように事実上変形可能な平行四辺形を形成すべ
く、アームによって前記ビームに接続されている。

【００１０】別の実施例では、前記可動ユニット部は、
前記ビームに設けられて複数のカムを構成する押出手段
と協働する少なくとも二組の傾斜面を備えている。

【００１１】何れの実施例のものでも、前記ビームの押
し付け面が平行に保たれるので、少なくとも一つのビー
ムに取り付けられた力検出器と、力が測定されるバネと
が良好に接触する。

【００１２】該装置は、二重バネに対する測定を可能と
するように二組のビームを持った二連式のものとするこ
ともできる。

【００１３】本発明は、限定されない下記の詳細な実施
例の記述よりさらに良く理解されるものである。なお、
添付の図面を参照しながら説明する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を、本発明を、正方形
の配列の交点に燃料棒を支持する格子バネにより付与さ
れる圧縮力の測定に応用した場合について説明する。図
１に示すように、格子１０は互いに交差した二組の板１
１から構成することができる。これらの板は、半分の深
さに形成された嵌合溝を介して組み立てられている。そ
れらが互いに組み合わされた後、それらの板は、例えば
打ち出された突起部１３、および交点における溶接点１
２によって適所に保持される。これら交差状に組み合わ
された板がセルを形成する。これらセルの大部分は燃料
棒（図示せず）を受け入れ、またそのいくつかには燃料
集合体のスケルトン（ skeleton ：燃料体）に属するガ
イドチューブが設けられる。

【００１５】ロッドを受け入れる各セルは、該ロッドを
直交した二方向に保持する手段を含んでいる。一般に、
これらの手段は、各方向のために、該セルの壁部の一つ
に剛性を有した当接部材を備えている。図示例では、こ
れら当接部材は、前記壁部の頂部および底部に近接して
位置された突出部１６により構成されたものとなってい
る。前記保持手段もまた、前記突出部に対向し、前記ロ
ッドに前記突出部に対する所定の押し付け力を付与させ
るよう構成されたバネ１５を備えている。この力は、前
記燃料棒の振動を防止する程度に大きく、かつ、熱膨張
が生じた場合には燃料棒の滑りを許容できる程度に小さ
いものでなければならない。

【００１６】図１に示す前記バネ１５は、二つの「作動
する」枝部 ("active" branches)、すなわちロッドに保
持力を付与するように構成された枝部を備えている。し
かし、このバネは、例えば図２に示すように、ロッドの
設けられたセルと、ガイドチューブを受け入れるように
構成されたセルとの間の壁部に取り付けられたときに
は、一つの作動枝部を有したものであってもよい。何れ
の場合も、各ロッドは一方向につき三点で保持され、か
つ、直交した三方向から保持される。

【００１７】上述の配置は周知のものである。その実施
例は、例えば、 EP-A-280 595 公報、および US-A-5 09
1 145 公報に開示されている。

【００１８】図２ないし図４に実線で概略で示した装置
は、単一のバネ１５により付与される押圧力を測定する
よう構成されたものである。該装置は、概略円筒形の細
長い本体２０を有して構成され、二本の可撓性を有した
ブレード２２によって二つのビーム２４のそれぞれに接
続されている。該ビームは、燃料棒の表面の詳細部分を
充分に再現する外周面を有している。これらビームは、
セルの前記二つの当接突出部間の寸法以上の長さを有し
ている。これらビームが正確に前記格子内に位置するよ
うに、前記本体は、都合よく位置決めキャップ２６に固
定されている。位置決めキャップは、前記格子の主面の
一つに支持されるようになっている。

【００１９】前記ビームは、前記本体の長手方向に可動
とされた可動ユニット部により、図２に実線で示す位置
と鎖線で示す位置との間で互いに相対的に動けるように
なっている。この可動装置は、そのような移動の間、前
記ビームを平行に維持する。図２および図３に示す例で
は、この可動ユニット部は流体圧手段により駆動される
ものとなっている。より簡単な実施例として、それらの
手段を手動とすることも可能である。

【００２０】図示の如く、前記流体圧手段は、前記本体
内に形成された筒穴に設けられたピストン３０を備えて
いる。該ピストン３０は、復帰バネ３４により端壁３５
に対して付勢されている。前記ピストン２８は、ピン３
８により、前記ブレード２２間に延びた連結ロッド３６
に連結されている。前記連結ロッド３６は摺動子４０に
ヒンジ結合されている。該摺動子は、変形可能な平行四
辺形を構成する一組のアーム４２および４４によって前
記各ビーム２４に接続されている。図２および図３に示
す例では、前記アームはピン４６によって前記摺動子４
０に取り付けられており、かつ、それらピンは側板４８
に係合したものとなっている。これら二枚の側板は複数
のネジ５０により互いに固定されている。ペグ５２が前
記側板４８を互いの相対位置に保持している。

【００２１】前記ピストン３０が移動して前記筒穴の前
記端壁に接触したときには、前記アーム４２が前記ビー
ムを内側に保持し、これにより大きさが縮小され、組を
成す前記ビームは摩擦を生じることなくセル内に挿入さ
れる。前記ピストンに例えばノズル５３を介して流体圧
が付加されると、前記可動ユニット部は下方に移動し
て、前記平行四辺形を、前記ビーム２４が互いに離れる
ように変形させる。

【００２２】ここで前記ピストンにより前記両ビームに
与えられた間隔は燃料棒のサイズに対応する。図２およ
び図３の例により示した装置は、その与えられた間隔を
調整する手段を含んでいる。該調整手段は、前記接続ロ
ッドの短い小径部上を摺動可能なブッシュ５４を備えて
おり、復帰位置から動き始めた前記ピストンに得られる
変位の大きさｄを調整することができる。前記復帰バネ
３４からの付勢力を受け取る該ブッシュ５４の長手方向
の位置は、楔５６により設定されている。楔５６は、前
記本体を貫通した調整ネジ手段５８により前記ロッド３
６と直角に移動でき、かつナット手段６０によりロック
可能である。

【００２３】前記本体２０は、例えば図２および図３に
示すように、前記ピストンを収納するためのシリンダ
ー、および、複数のネジ６１により一体に固定されたベ
ースを備えて成る、互いに組み立てられる複数のパーツ
から概略構成されている。また、これらのネジは、複数
のペグ６３により前記ベースに対応して位置された前記
ストッパー形成キャップ２６を固定している。

【００２４】前記バネ１５と接触するよう構成された前
記ビーム２４は、出力ケーブル６６と接続するためのコ
ネクター６４にワイヤー（図示せず）によって接続され
た圧電ゲージまたはひずみゲージ等の測定要素６２を保
持している。

【００２５】本装置の作動は上記の記載から直ちに理解
される。前記ピストンに流体圧が付加されていない場合
には、該装置は、力が測定されるべきバネが取り付けら
れたセル内に適切な角度で挿入される。この挿入は、前
記ビームが互いに閉じられているため、実質的に摩擦の
生じない状態でなされる。前記キャップ２６の長さは、
該スペーサーが前記格子の大きい面と接触したときに、
前記測定要素６２が前記バネ１５の最も突出した部分と
対向するように設定されている。次いで、流体は前記ノ
ズル５３に送られ、前記ピストンロッド２８を、その肩
部が前記ブッシュ５４に当接するまで下方に移動させ
る。ブッシュ５４は、前記双方のビームの間隔が燃料棒
の径と同じになるように設定されているものである。そ
して、所定の測定がなされる。その後、流体は前記ノズ
ル５３より排出され、該装置が取り外される。

【００２６】該装置が、図１に示す如き、および図２に
鎖線で示す如き、二つの作動枝部を持ったバネにより付
与される力を測定するように構成されている場合には、
図２に鎖線で示す如く、同一の駆動手段によって同時に
駆動される二組のブレード２２およびビーム２４が設け
られる。

【００２７】上記の如き装置を用いて行なった試験で
は、完成された格子体にある多数のバネの力を測定する
ために要求される全作業が、４７２箇所の測定を要する
格子体に対し一時間半も掛からなかった。

【００２８】図５は他の実施例を示しており、上記した
ものと同じ構成要素には同一符号を付してある。この実
施例のものでは、図２の例において事実上変形する平行
四辺形を構成していた対を成す前記アーム４２，４４
が、カムと傾斜面との組に置き換えられている。

【００２９】フォークおよびピン６８を介して前記接続
ロッド３６に接続された前記摺動子４０は、前記各ビー
ム２４に対向した二つの傾斜面７０を有している。各ビ
ームは、前記各傾斜面の外面をなぞるカムを構成する二
本のピン７２を持っている。前記各傾斜面が、図５に示
す復帰位置から下げられると、対を成すビームは、例え
ば図示の如きピンセット形態のバネにより構成された弾
性復帰手段の作用に抗して離間する。

【００３０】上記の例のように、対応する前記全てのカ
ムが前記傾斜面に接触している間だけ前記弾性ブレード
２２がＳ字形をとるのに充分な長さ有してさえいれば、
前記可動手段が下方へ動くことにより、前記ビームは平
行状態に保ったまま離間する。

【００３１】図２ないし図５の実施例のものでは、互い
に対面配置された二つのバネを有したセルにとっては良
い結果をもたらすが、そのような条件が満たされていな
い場合にはあまり満足した結果とならない。そのような
環境では、前記ビームがセル内で斜めになるおそれがあ
る。図６および図７はそのような場合のずれを示してい
る。図７において、二つの各セル内で、各バネ１５が剛
性を有した突出部１６に対面している。これらバネは曲
がるため、単一セル用の装置では、そのビームが図中点
線で示すように斜めに曲がる危険性がある。

【００３２】この危険性は、図６に示した如き二つのセ
ルのための装置によって解消される。この図６の装置に
おいて、既に説明した構成要素には同一符号を付してあ
る。

【００３３】図６に示す装置は、二組のビームおよび可
撓性ブレードがそれぞれ本体に設けられた構成とされて
いる。これら二つの本体は、複数のパーツにより構成さ
れた共通のハウジング７６により支持されている。また
このハウジングは、ストッパーを構成して二つのアッセ
ンブリー間にある格子体の板に当接する延出部２６を持
っている。前記ブッシュ５４は、摩擦を低減する摺動路
７７を介して楔５６上に位置される。

【００３４】前記各構成体はペグ７８によって前記ハウ
ジング７６に接続されている。前記ペグは、前記ピン３
８および４６の軸と直交する方向の回転軸を構成してい
る。このペグは、図７にも符号７８で示してある。換言
すれば、該構成体は、その頂部近傍に配されかつ前記ビ
ームの離間方向と平行となる各軸回りに回動することが
できる。また、この構成体は、前記ビームが図７に実線
で示す位置をとるように、一つの垂直な側面に対する角
度をそれぞれオフセットすることができる。従って、前
記バネ１５の曲がりにかかわらず正確な測定を可能とす
る。

【００３５】図６に示した実施例において、各アッセン
ブリーの外側のブレード２２ａは内側のブレード２２ｂ
よりも厚くかつその可撓性も小さい。前記摺動子４０が
押し込まれると、外側のビームが前記突出部１６に接触
してそれを押圧するように離間する前に、内側のビーム
が前記二重バネ１５に当接する。該装置の各部の寸法
は、前記摺動子が引き上げられる際の摩擦を生じること
なく前記ビームが各セル内に挿入されるよう設定され
る。

【００３６】図６に示した装置は、図示したように二重
バネの力を測定するためのものであるが、その一方のセ
ットのみを用いて単一バネ用に用いることも可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料棒に付与される力を測定するのに必要なバ
ネを備えた集合体のための格子を一部破断して見た部分
斜視図である。

【図２】本発明の第一の装置をその中心軸を含んだ断面
で示した断面図である。

【図３】図２に示した装置の III - III 線に沿った矢
視図である。

【図４】図３に示した装置の IV - IV 線に沿った矢視
図である。

【図５】他の実施例による装置の断面図である。

【図６】二つのセルにおける測定を同時に実行する装置
を示した断面図である。

【図７】図６に示したタイプの二連式装置の利点を示し
た概略平面図である。

【符号の説明】

１０ 格子 １５ バネ ２０ 本体 ２２，２２ａ，２２ｂ ブレード ２４ ビーム ６２ 測定要素（力検出器）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の径を有して支持格子に挿入される
   燃料棒に前記格子のバネにより付与される力を測定する
   ための装置であって、該装置は、 細長状の本体と、 長手方向に平行で、かつセル内に挿入可能とされた一組
   のビームの各々を前記本体に取り付け、しかも前記ビー
   ムの少なくとも一つには前記バネに対して接触する付勢
   力検出器が取り付けられて成る一対の可撓性ブレード
   と、 前記本体内において、前記ビームの組を平行に保ったま
   ま互いに離間させて該ビームに前記所定の径に対応した
   間隔を与える位置と、前記一対の可撓性ブレードが前記
   ビームを互いの方向に向けて移動させる位置との間で、
   該本体に沿って摺動可能な可動ユニット部と、 前記可動ユニット部を前記二つの位置の間で任意に動か
   すユニットと、を備えて成る格子バネの付勢力測定装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、前記可動
   ユニット部が、事実上変形可能な平行四辺形を構成する
   アームによって前記ビームに接続された長手方向に変位
   可能な接続ロッドを備えることを特徴とする格子バネの
   付勢力測定装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の装置において、前記変位
   手段は、該手段のストロークを制限して、前記組を成す
   ビームが前記所定の径と同じ寸法に広がる範囲までに制
   限する調整手段を持っていることを特徴とする格子バネ
   の付勢力測定装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の装置において、前記調整
   手段が、長手方向に変位可能とされ前記可動ユニット部
   に従属したピストンおよびピストンロッドを備えた構成
   部の復帰位置からの変位量を制限するストッパー形成ブ
   ッシュと、該プッシュに当接して該ブッシュの長手方向
   の位置を調整可能とする楔と、を備えて成ることを特徴
   とする格子バネの付勢力測定装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の装置において、一方が共
   通なセル壁の何れかの側に位置する二つの作動枝部を有
   した二重バネにより付与される力を測定するため、該装
   置は、共通のハウジングに支持された一組の前記ビーム
   および一組の前記可撓性ブレードを各々有した二組を備
   えていることを特徴とする格子バネの付勢力測定装置。