JPH0820552B2 - 照射済燃料要素を切断する方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、照射済燃料要素を水平位置において切断す
る方法および装置に関するものである。

本発明の方法のことを時に「切断（shearing）」と呼
び、本発明の装置のことを時に「切断装置（shear）」
と呼ぶ。

（従来の技術） 原子炉で使用された後の照射済燃料要素は放射能を減
少（deactivated）してから再処理施設へ輸送され、そ
の再処理施設に貯蔵される。その再処理施設において
は、放射性物質を抽出するためにその燃料要素に対して
種々の処理を行う。抽出した放射性物質は、人体および
環境を保護するために、適用できる安全諸法規に従って
封じ込め、貯蔵する。

関係する原子炉の型式（加圧水型原子炉PWR、沸騰水
型原子炉BWR、等）は無関係に、各燃料要素は「端部
片」と呼ばれる２つの金属部と、端部片の間に保持され
る複数の燃料棒とを含む。

たとえば、PWRにおいては、長さ数メートル、直径１
〜1.5cmの燃料含有金属管によりおのおの構成された数
百本の燃料棒が用いられる。それらの金属管は横方向の
金属製スペーサにより相互に平行に保持され、金属管の
端部はそれぞれの端部片内に係合され、全燃料要素の横
断面は、たとえば、一辺が約30cmの正方形である。

第１の再処理工程は、切断部において燃料要素を切裂
き（cut up）、端部片を切離し（cut off）、燃料棒を
切裂くことである。切裂かれた燃料棒は溶解装置へ送ら
れ、その溶解装置において高温の硝酸が燃料を溶解す
る。金属部分はそのままである。

溶解装置に損傷を与えることを避けるため、かつ無意
味に詰ることを避けるために、端部片は燃料棒から別々
に除去され、特定の処理場所へ（洗浄、圧縮、容器封
入、等のために）送られる。

これを行う第１の方法は、異なる場所において端部片
を切離し、燃料棒を切裂くことより成る。すなわち、フ
ランス特許第1,587,331号明細書には、切断場所におい
て２個の端部片が切断され、それから燃料要素は揺動ト
レー上へ移動させられて、燃料棒切裂き部へ送られる。
このようにして、端部片と燃料棒は別々に分離される。

燃料棒を一緒に保持するために特殊な対策を講ずる必
要がある、端部片の無い燃料要素を移動させる必要を避
けるために、フランス特許第75−27897号明細書には、
燃料要素（その燃料要素の端部片は燃料要素から除去さ
れていない）をそのままにしておくために応用できる方
法および装置が記載されている。その方法においては、
切断部に最も近い第１の端部片を燃料棒から分離してか
ら燃料棒を切裂き、次の最後の端部片を除去する。端部
片の切離しと燃料棒の切裂きのために同じ刃を使用し、
切離された端部片と切裂いた燃料棒の除去のために同じ
開口部を使用する。

（発明が解決しようとする課題） 第１図および第２図はフランス特許第75−27 897号明
細書に開示されている従来の技術を示し、 第３〜６図は本発明の方法の２種類の実現例を示し、 第７〜10図は本発明の装置の一実施例を示す。

フランス特許第75−27 897号明細書に開示されている
技術は垂直位置または水平位置において燃料要素を切裂
くために応用できる。

更に詳しくいえば、前記フランス特許明細書に開示さ
れている技術を示す第１図および第２図は、安全板３に
接触させられている燃料要素１を保持および移動させる
手段が設けられている案内ダクト２の中に垂直に挿入さ
れている処理前の燃料要素１を示す。この燃料要素１を
２個の側方クランプ4,5により固定する。それらの側方
クランプは、案内ダクトに固定されている裏当て刃すな
わち金床６に対して燃料要素１を押しつける。燃料要素
の曲りを制限するために十分な推力を加えるために、燃
料要素の切断部から遠い方のいわゆる「補助」側方クラ
ンプ４を初めに作動させ、燃料要素の切断部の近くで燃
料棒を互いに押し合わせるように、いわゆる「主」側方
クランプ５を側方クランプ４の後で作動させる。次に、
下側に設けられているレールの上を動く刃支持キャリッ
ジ７が、裏当て刃６と協働する刃８が燃料要素を切断す
るように移動させられる。そうすると、刃８の上面は裏
当て刃６の底面とほぼ同じレベルとなる。安全板３が燃
料要素の下側に再びなり、側方クランプを緩め、燃料要
素を希望の長さだけ進ませ、側方クランプを再び締付
け、新な切断作業を行う。

端部片と燃料棒の切断された長さは、切断刃の前方に
設けられている開口部９を通って落ちる。第１図におい
て、その開口部は安全板を構成している金属部品と同じ
金属部品で作られる。この場合には、その開口部は安全
板と刃の間に配置される。そうすると、端部片を１つの
向きに除去し、燃料棒を別の向きに除去するための手段
を開口部の下側に設ける必要がある。

現在の設備においては、それらの除去手段の少くとも
１つが動くことができる。

したがって、たとえば、端部片を除去する手段は、燃料
棒の切離された長さを除去する手段の上に置かれている
除去可能なスライダにより構成される。その手段は固定
され、溶解装置に連結される。端部片を切離すと、スラ
イダは燃料棒を除去する手段の上に置かれ、それへの入
口を閉じる。切離された端部片はスライダの上に落ち、
それにより端部片を除去する手段に接近させる。端部片
は切裂かれ、他の端部片を回収するためにスライダは交
換される。

スライダは走行手段（レール等）の上を動く。しか
し、燃料棒を切断するために、フランス特許第75−27 8
97号明細書に記載されている装置を使用する場合には、
金属の破片および塵（燃料または金属の）が刃の周囲に
散らばり、走行手段の附近に集まることがある。それに
よりスライダおよび刃支持キャリッジの移動が妨害され
ることがある。

それらの欠点を解消するために、本発明は、除去手段
を固定し、切断中は燃料棒を空所内に入れる方法と装置
を提供するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、２個の端部片の間に置かれた燃料棒を含
み、切断のために横断面を呈示するためにささえの上で
水平位置に維持され、自己の長手軸に沿って希望の長さ
だけ移動でき、かつ少くとも１つの側方クランプにより
切断部のすぐ近くで圧縮される照射済燃料要素を、その
燃料要素の長手軸にほぼ垂直に移動させられかつ固定さ
れている裏当て刃と協働する切断手段により切断を行
い、２回の切断動作の間は側方クランプを緩め、燃料要
素は切断すべき希望の長さだけ進ませ、それから側方ク
ランプを再び締めつける、照射済燃料要素を切断する方
法において、 端部片切断手段により端部片、もしくは各端部片を切
離し、 その後、燃料棒切断手段により、燃料棒の切離し長さ
が、燃料棒切断刃と、この刃と対向する対向壁と、上部
壁と、燃料要素と、切断時においては裏当て刃とにより
全ての面が閉じられている空所の内部に限られるよう
に、燃料棒の切断部が前記空所の限界内または限界に置
かれるようにして燃料棒を燃料棒切断手段により切断
し、 燃料棒の切離された長さを除去し、空所の底の開口部
を通って、固定されている燃料棒除去手段へ送り、切離
された前記端部片は固定されている端部片除去手段の中
に落ちることを特徴とする照射済燃料要素を切断する方
法を提供するものである。

この方法においては、燃料要素の端部片の一方または
両方を除去し、それから空所内で燃料棒を切裂く。端部
片を切離し、それから燃料棒を切裂くのに適する任意の
切断手段に２つの端部片を分離できる。

端部片を除去する手段と、燃料棒を除去する手段の中
に端部片と燃料棒がそれぞれ落ちるように、それらの手
段は互いに異なり、それぞれの切断手段の下側に位置さ
せられる。

とくに有利な構成においては、最初の端部片を端部片
切断手段により切断し、燃料棒切断手段により燃料棒を
切裂き、それから第２の端部片を回収する。

この好適な方法においては、端部片切断刃を支持し
て、端部片除去手段の上を動くキャリッジの前縁部であ
って、端部片切断刃を構成し、かつ、切断中は固定され
ている端部片切断裏当て刃と協働する前記前縁部により
最初の端部片を切離し、 それから、燃料棒の切離し長さに等しい長さだけ燃料
要素の横断面を燃料棒切断刃を支持するキャリッジ内の
空所の中に挿入するように燃料要素を進ませ、 燃料棒切断刃を支持しているキャリッジの移動中に、
前記空所内に固定されて、切断中は固定されている燃料
棒切断裏当て刃と協働する燃料棒切断刃により、燃料棒
切断部が空所内部または空所の限界に位置するようにし
て燃料棒を切断し、 切裂いた燃料棒を除去し、前記燃料棒除去手段を固定
したまま、空所の底開口部を通ってそれらの切裂いた燃
料棒を送る、 ものである。

以下、貯蔵場所から取出されて切断部に置かれた燃料
要素に対して行われる一連の作業について本発明の方法
をさらに詳細に説明する。

１）燃料要素を切断位置に置く。

燃料要素をささえの上に水平に置き、その燃料要素の
長手軸に沿って燃料要素を移動させることができるよう
に、しかも横方向に動けないように、その燃料要素をさ
さえの上に固定する。

ささえは、案内手段、またはたとえば案内ダクトが設
けられている単なる台とすることができる。ささえも構
成できる有利な案内手段は、頑丈な金属板で構成され、
少くとも一方の端部に燃料要素を挿入する開口部が設け
られているマガジンである。そのマガジンは、切断装置
から独立させると、移動させることができ、とくに垂直
位置で置かれている貯蔵場所から燃料要素を切断場所へ
水平位置にして移動させるためにとくに有用であり、し
たがって任意の位置に配置できるので有利である。

燃料要素をそれの長手軸に沿って、とくに希望の切断
長さを進ませることを可能にする手段はラム、またはも
っと良いのはマガジン内に配置されたチェーンとするこ
とができ、それら２種類の手段のいずれかが最後の端部
片、すなわち、切断部から遠く離れている端部片に係合
する。

駆動チェーンにはグラブが設けられる。そのグラブは
燃料要素の端部片をつかむことにより燃料要素を垂直位
置にさせることができるようにするとともに、燃料要素
を反転できるようにする。しかし、他の適当な任意の手
段を使用することもできる。

燃料要素が切断位置に置かれ、その燃料要素が切断さ
れると、燃料要素の移動の長さを測定する基準となり、
制御部材により他の移動距離（側方クランプおよびキャ
リッジの移動距離）を制御する基準位置から動かす必要
がある。

本発明の別の特徴に従って、切断部のすぐ近くに配置
されている基準板に燃料要素が接触するまでその燃料要
素を進ませることにより基準位置は得られる。その基準
板は主側方クランプ（最初の端部片を切離す部分に近い
方の側方クランプ）の、燃料要素に向き合う面により構
成すると有利である。

燃料要素を移動させる長さは最初の端部片の切断長さ
と、燃料棒の切断長さ（燃料要素の前進長さ）、および
たとえば基準板の除去手段、キャリッジの移動等に必要
なことがある短い戻り距離による起り得る修正距離とで
ある。

最後に残っている端部片に対しては、燃料要素の移動
長さはその端部片を除去するために必要な長さである。

端部片と燃料棒の切断長さは燃料要素の種類に依存す
る。使用するために燃料要素を設計した原子炉の種類に
応じて、燃料要素の形と、燃料要素の構造と、燃料要素
の機械的構造を変えることができ、かつ燃料要素をどの
ようにして使用してきたかも燃料要素の溶解方法に影響
を及ぼすことがある。

端部片の切離し長さは非常に正確なものではない。燃
料棒の管の中には端部まで正しく燃料が充されているわ
けではないから、各端部片の近くには燃料が入っていな
い部分が残り、その燃料が入っていない部分で切断を行
う。

燃料物質は高い放射能を有し、燃料物質を含んでいる
端部片を処理するためには経験を積んだ技術者が経費の
かかる余分な技術的作業を行わなければならないから、
端部片とともに燃料が除去されないように気をつけなが
ら燃料にできるだけ近い部分を切断すると有利である。
燃料棒の切離し長さは、燃料棒が切離された後で行う溶
解反応の諸条件に主として依存する。溶解装置から抽出
された殻（溶解しない金属管の切離された長さ部分）の
中に燃料が残らないように溶解をできるだけ完全に行う
ためには、硝酸が燃料棒の切離された端の部分を通るこ
とができるようにその切離された端部部分を十分に広く
し、燃料棒の切離された部分が溶解装置の中に入れられ
ている時間が処理装置の処理量に適合するように、その
切離された部分は十分に短くなければならない。

当業者は持っている知識を基にして適切な切離し長さ
を選択するであろう。

基準位置から端部片切離し長さ１つ分だけ燃料要素を
進ませることにより、燃料要素は端部片切断位置へ移動
させられる。その移動中は側方クランプは緩められ、基
準板は除去されている。

２）最初の端部片の切離し。

端部片切断部に関連する側方クランプを締付け、最初
の端部片を切離して、端部片除去手段内にその端部片を
落す。

フランス特許第75−27 897号明細書に記載されている
ように、１個または複数（たとえば２個）の側方クラン
プを端部片切断部に組合わせることができる。

本発明に従って、端部片切断刃を支持するキャリッジ
に取付けられている端部片切断刃により端部片は切離さ
れる。更に詳しくいえば、その端部片切断刃は燃料要素
に向き合って置かれている陣支持キャリッジの縁部によ
り構成される。その刃は固定されている裏当て刃と協働
する。

端部片切断平面は燃料要素の横断面に平行で、燃料要
素に向き合って位置させられている端部片切断刃裏当て
刃の縁部を通る平面である。端部片切断部は燃料要素と
前記切断平面との交差部である。

切離された最初の端部片がそれの除去手段の中に直接
落ちるように、前記キャリッジは本発明に従って端部片
除去手段の上を移動させられる。

それから、最初の端部片を切離された燃料要素は、そ
れの横断面上に切裂くべき燃料棒を表す。

３）燃料棒の切裂き。

燃料棒の切裂きは次のようにして行う。

端部片切断刃の空所を燃料要素に向き合わせるよう
に、燃料棒切断刃を支持するキャリッジを移動させる。

切断平面に組合わされている側方クランプを緩める。

切裂きのために選択された長さの燃料要素部分を空所
の中に挿入する。

燃料棒切断平面に組合わされている側方クランプを締
付ける。

燃料棒を切断するように端部片切断刃を支持するキャ
リッジを移動させる。

燃料を含んでいる管が全長にわたって切断されるまで
以上述べた作業を繰返えす。その結果、燃料が含まれて
いない管部分に対して最後の燃料棒切断作業が行われ
る。

刃支持キャリッジの内部に設けられた空所の中に燃料
要素の圧縮されていない横断面を挿入できるように、そ
の空所の長さ（切断方向の寸法）と高さ（切断方向と燃
料要素の長手軸に垂直な方向の寸法）は、その空所に向
き合う燃料要素の対応する寸法より小さくてはならな
い。

燃料要素が空所の中に挿入されている間に、組合わさ
れている側方クランプが締付けられた時に管が空所の刃
から離れている壁に押しつけられ、切断されるばかりに
なった接触している管の「かたまり」をそれらの管が形
成するように、燃料要素の一方の側がその壁に押しつけ
られる。

燃料棒切断刃は空所内に固定され、切断方向が、燃料
棒切断平面に組合わされている側方クランプの推力方向
に平行で、かつ同じ向きであるように、配置される。

切断力に一層良く耐えるように前記刃は空所の一方の
壁を構成することが好ましい。遠隔組立および遠隔分解
できるように刃を設計することも保守の理由から有利で
ある。

切断のために燃料棒切断刃は固定されている裏当て刃
と協働し、その結果としてその裏当て刃は空所の高さと
少くとも同じ高さである。

したがって、燃料棒切断刃は、燃料要素の長手軸に垂
直で、燃料要素に最も近い裏当て刃の縁部を通り、キャ
リッジの移動方向に平行な平面により構成される。切断
部は燃料要素の横断面と前記平面の交差部である。

それから、燃料棒は空所の内部で切断される。したが
って、刃と、この刃の反対側の壁と、空所の上部壁と、
燃料要素と、キャリッジが動く時の裏当て刃とにより全
ての側面が閉じられている空所内に切離された端部片の
破片がちらばる。

切離された端部片は空所の内部に閉じこめられ、それ
からその空所の底開口部を通って、燃料棒切断刃の下側
に静止して置かれている燃料棒除去手段の中に落ちる。

更に詳しくいえば端部片と燃料棒のための切断平面が
１つの平面により構成されている時、すなわち、刃が同
じ裏当て刃と、端部片除去手段の上を動く端部片切断刃
を支持するキャリッジと協働する時には、本発明に従っ
て、燃料棒除去手段へ向って傾斜し、燃料棒の切離され
た部分を適切な除去手段へ向け、それらの切離された部
分が端部片除去手段の中に落ちることを阻止する偏向器
として機能する傾斜壁を空所の底開口部に設けることが
重要である。そうすると、燃料棒除去手段を端部片除去
手段にできるだけ近く置くと有利である。

しかし、２つの切断平面が異なると、各除去手段は対
応する切断平面の下側に置かれ、偏向器は必ずしも重要
ではない。

４）最後の端部片の回収。

燃料棒の最後の長さ部分を切断した後では、燃料要素
の残っているものは最後の端部片と、側方クランプと同
様にその端部片に対して機能する燃料要素移動手段とで
ある。

側方クランプが緩められている間に、端部片を端部片
除去手段の上を動かすことによりその端部片を前記除去
手段の中に落すように、燃料要素移動手段は作動させら
れる。

（実 施 例） 上記の方法を以下第３〜６図を参照して詳細に説明す
る。これらの図は、水平に置かれている燃料要素の切裂
く様子を上方から見た図である。

第３〜５図は、端部片切断刃と燃料棒切断刃が設けら
れている１つの刃支持キャリッジを用いて燃料要素全体
を切裂く工程の詳細を示す。第６図には、各刃が異なる
刃支持キャリッジに取付けられている様子を示す。

燃料要素10（第3a図）は最初の端部片11と、最後の端
部片12と、それらの端部片の間の複数の燃料棒13とを含
む。燃料棒のうち、燃料を詰められている部分は線14と
15の間である。

案内手段がフレーム16で表されている。燃料要素をそ
れの長手軸に沿って移動させる手段が参照符号17で表さ
れている。また、図示を簡単にするために、それらの手
段は他の図には示していない。

第3a図において、燃料要素はそれの基準位置にあり、
その燃料棒の最初の端部片の端部18が主側方クランプ20
の面19に接触させられている。補助側方クランプ21は緩
められている。それら２種類の側方クランプの機能を行
うために適当な形にされた１つの側方クランプを用いる
ことも可能である。

側方クランプ20はそれの休止位置へ戻され、最初の端
部片が切断位置（第3b図）へ動くように、燃料要素は端
部片切断長さだけ進められる。線14は切断部22の外側に
ある燃料のレベルを示し、それの同じ側に燃料要素の残
りを示す。

それから側方クランプはアバットメント23に押しつけ
られる。そのアバットメント23は、ここで説明している
実施例においては、裏当て刃24のささえにより構成され
る。したがって、燃料管は切断部のすぐ近くで互いに圧
縮される（第3c図）。側方クランプからの単なる推力で
何本かの燃料管を引き出すのに十分である。

それから、刃支持キャリッジ25の縁部27の上に置かれ
ている端部片切断刃26が、裏当て刃24と協働して、切断
部22に沿って端部片を切離すように、そのキャリッジ25
を燃料要素の切断部に平行に移動させる。

第3d図は最初の端部片が除去手段されている燃料要素
を示す。

それから、側方クランプが緩められた後で燃料要素を
キャリッジの空所の中へ進ませるように、キャリッジの
燃料棒切断刃29の前方に設けられている空所28を燃料要
素の端部にその空所が向き合う位置へ移動させられるよ
うにキャリッジを動かす（第4a図）。

第4b図においては、燃料要素は希望の燃料棒切離し長
さに等しい長さだけ空所の中に押しこまれている。燃料
棒は空所の遠い方の壁30に接触させることもできる。空
所の刃とは反対側の壁31に燃料棒を接触させることが好
ましい。

それから側方クランプを作動させる（第4c図）。そう
すると燃料要素は切断部の近くで圧縮され、その燃料要
素の燃料管は壁31に押しつけられる。

次にキャリッジを移動させると（第4d図）、刃が裏当
て刃24と協働して燃料棒を切断部32に沿って切断する。

それからキャリッジをそれの燃料棒切断位置へ戻し、
その後で以上述べた作業を繰返えす。

燃料棒切断部32が燃料棒装填限界（参照符号15）と端
部片12の間に位置すると、刃支持キャリッジは第4a図に
示されているそれの位置へ戻らず、その代りに第3a図に
示されている休止位置へ戻り、それにより端部片を通す
のに適当なスペースをとる。

それから、最後の端部片を端部片除去手段の中に落す
ようにその端部片を押す（第５図）。

そうするとその端部片は端部片除去手段Ａの中に直接
落ちる。それからその端部片は、空所の底開口部の上に
設けられている偏向壁33（図示を簡単にするために、こ
の偏向壁は第3a図のみに示してある）により端部片除去
手段Ｂへ向って動かされる。

第６図は各刃を異なる刃支持キャリッジにより支持す
るようにした、本発明の方法の別の実施例を示すもので
ある。

案内手段が設けられているささえ41の上に燃料要素40
を水平に置き、その燃料要素をそれの長手軸方向へ移動
手段42（第6a図）により移動させる。

基準位置は図示していないが、前記実施例と同様にし
て基準位置を得ることができる。

最初の端部片43を切離すために、端部片切断平面に関
連する側方クランプ44を、端部片を切断する裏当て刃を
支持するささえ45に対して締付ける（第6b図）。

燃料要素を希望の曲率で曲げるために曲った形の前面
を有する１つの側方クランプが図に示されている。

キャリッジ46は端部片切断刃47の前縁部を支持する。
その端部片切断刃は裏当て刃48と協働して端部片を切離
す。切離された端部片は、端部片切断平面の下側に置か
れている端部片除去手段Ａ（第6c図）の中に落ちる。

側方クランプ44が緩められている位置にある時は（第
6d図）、燃料棒切断刃50を支持するキャリッジ内の空所
48の中に燃料要素を進ませる。その端部片切断刃50は、
ささえ52（第6e図）の上に取付けられている裏当て刃51
と協働して切断作業を行う。

最初の端部片が切離されると、端部片を切離すために
キャリッジ46が動けるように、かつ端部片が落下できる
ように、ささえ52は燃料要素の長手軸からある距離の所
にある。

燃料棒を切断すると、裏当て刃51を切裂くべき燃料要
素に対して置くようにささえ52をより近く動かす。この
配置により、キャリッジ49へ向って進ませられている燃
料要素が案内されることになる。

ささえからなり長く延びる燃料要素を支持するため、
および燃料棒がでたらめに離れることを阻止するため
に、ささえ52にささえ板（図示せず）をささえに並べて
設けることができる。したがって、ささえ52は動くささ
えであり、燃料棒が切裂かれた時のみささえ板は所定位
置へ動くから、切離された端部片の落下をそのささえ板
が邪魔することはない。

前記実施例と同様にして、燃料要素は希望の切断長さ
だけ空所の中に挿入し、その空所の壁53に接触させるこ
とが好ましい。

燃料棒に空所内で小さくまとめられた「かたまり」55
を構成させるように、燃料棒切断平面に関連する側方ク
ランプ54を締付ける。

この実施例においては、端部片切断刃を支持するキャ
リッジ46は、燃料棒切断平面に関連する側方クランプ54
も支持する。それら２つの部品は同様に良く分離させる
こともできる。もちろん側方クランプの端面から後退さ
せられているキャリッジの前面の上に端部片切断刃を置
く。

第6d図は壁56に接触している燃料棒を示す。すなわ
ち、その図は、燃料棒切離し長さに等しい深さを有する
空所を示す。この構造は非常に有利であるが、そのよう
な構造に必ずしなければならないというわけではない。

切離された燃料棒は燃料棒切断平面の下側に設けられ
ている除去手段Ａの中に落ちる。安全性を更に高めるた
めに、空所の底開口部に偏向壁を設けると有利である
が、この構造においては２つの除去手段を一層十分に隔
てることができるから、そうすることは重要ではない。

燃料棒が切裂かれると、最後の端部片57（第6f図）を
端部片除去手段Ｂ（この除去手段がその時にそこになか
ったと仮定すると）の上方へ移動させてその除去手段の
中に落す。

本発明は上記方法を実現する装置をも提供するもので
ある。

本発明の装置は、 切断のために横断面が呈示されている燃料要素を支持
するささえと、 前記燃料要素をそれの長手軸の方向に希望の長さだけ
進ませるようにして制御され、前記燃料要素に作用する
手段と、 各切断平面のすぐ近くに置かれて、アバットメントに
向き合う少くとも１つの動く側方クランプであって、こ
の側方クランプと前記アバットメントの間に置かれてい
る燃料要素の部分を圧縮する前記少くとも１つの動く側
方クランプと、 燃料棒を切裂き、端部片を切離す手段と、 端部片を除去する手段と、 燃料棒の切裂かれた長さ部分を除去し、それらの長さ
部分を溶解装置へ送る手段と、 自動制御装置と、 を備え、前記燃料要素を圧縮された部分のすぐ後ろで切
断が行われる、２つの端部片の間に置かれた複数の燃料
棒を含む照射済燃料要素を切断する装置において、 燃料棒を切裂く手段は端部片を切離す手段とは異な
り、燃料棒を切断する部分が、燃料棒切断刃と、この刃
と対向する対向壁と、上部壁と、燃料要素と、切断時に
おいては裏当て刃とにより全ての面が閉じられている空
所の限界内またはその限界に位置するように、燃料棒を
切裂く前記手段は前記空所の限界内または限界に受けら
れ、前記空所は底開口部を含み、その開口部を通って燃
料棒の切離された長さ部分が除去され、端部片を除去す
る手段と、燃料棒の切断された長さ部分を除去する手段
は異なり、かつ装置の下側に固定される、照射済燃料要
素を切断する装置を提供するものである。

１つの固定されている切断部において切断される燃料
要素の有利な配置において、本発明の方法を実施するこ
の装置の好適な実施例は下記のような特徴を有する。

端部片を切離す手段は、端部片切断刃を支持するキャ
リッジの前縁部であって、キャリッジの切断移動の向き
に進んでいる前記前縁部により支持される端部片切断刃
により構成され、 燃料棒を切裂く手段は、燃料棒切断刃を支持するキャ
リッジの面に設けられている中空部内に設けられている
燃料棒切断刃により構成され、前記刃は、切断の向きで
それの切断面より先に空所を離れるようにして置かれ、
空所の長さと高さは向き合う燃料要素の対応する寸法よ
り小さくなく、前記空所の深さの寸法は、切離すべき燃
料棒の長さ寸法より小さくなく、 前記空所は底開口部を含み、その底開口部を燃料棒の
切離された長さ部分が通って、燃料棒切断平面の近くに
置かれている燃料棒除去手段へ向って除去され、 端部片切断刃を支持するキャリッジと燃料棒切断刃を
支持するキャリッジは、端部片切断刃を支持するキャリ
ッジが端部片除去手段の上を動くようにして配置されて
いる案内手段の上を移動させられ、前記除去手段は前記
装置の下側に固定される。

使用する刃は傾斜した切断面を有すると有利である。
その傾斜切断面は階段状構成のナイフを含むことが好ま
しいが、鋸歯状構成とすることも可能である。それら全
ての刃は切断力の分布を改良する。計算および試験を基
にして最適化することにより、とくに適当な形の刃、た
とえばナイフの位置に応じて異なる距離だけ隔てられて
いる複数のナイフを含む刃が得られる。

遠隔で取付け、取外しを行うことができる刃を設ける
ことも有利である。人が接近できない閉じられた室にお
いて照射済燃料が切裂かれ、切れなくなった刃を交換す
る必要があるから、安全管理者および作業員が、燃料棒
切裂刃を支持しているキャリッジ全体をその室から取出
すよりも現場で刃を交換する方が好ましい。

そのために、本発明の別の特徴に従って、刃はささえ
の上に支持される。そのささえの形は、燃料棒切裂き刃
を支持するキャリッジの面の１つに設けられて、その面
の全高さにわたって延びるスロットの中にちょうど入る
ことができるようにするのに適当である。

刃支持キャリッジは案内手段の上を動く。その案内手
段としては、たとえば、車輪付きのキャリッジに使用す
るレールとすることができる。切断中にキャリッジが横
方向に動くことを阻止する手段を設けることもできる。

産業に使用するのにとくに適し、端部片を切断するた
め、および燃料棒を切裂くために同じ切断平面を用いて
本発明の切断方法を実現する装置の一実施例は、前縁部
（燃料要素側）に端部片切断刃を有し、かつ燃料要素に
向き合う空所内に配置された燃料棒切断刃を有する単一
の刃支持キャリッジを有する。両方の刃は、切断すべき
燃料要素に対して位置させられる同じ裏当て刃と協働す
る。

そのような装置においては、除去手段は固定され、切
断平面の下側に配置されており、刃支持キャリッジが端
部片除去手段の上を動くから、空所の底開口部には、燃
料棒の切離された長さ部分を燃料棒除去手段へ向ける手
段が設けられる。その目的のための１つの簡単な手段
が、燃料棒除去手段へ向って傾斜している固定金属壁に
より構成される。

当然、燃料棒除去手段を燃料棒切断平面にできるだけ
近く置くことが有利である。燃料棒切断平面が端部片切
断平面と同じである上記の有利な実施例においては、切
断平面は端部片除去手段の上に位置させられ、燃料棒除
去手段は端部片除去手段に隣接し、燃料棒を容易に除去
できるようにするために、キャリッジが燃料棒除去手段
にできるだけ近くに配置されるように案内手段が配置さ
れる。

２つの側方クランプを端部片切断平面に組合わせ、主
側方クランプが基準板として機能することが好ましい。

それらの側方クランプの有利な実施例においては、主
側方クランプは長方形のブロックを有する。肩部と、燃
料要素の横断面に平行な面とを形成するようにそのブロ
ックは中空である。その面は基準板として機能する。そ
の面の長さは、肩部が燃料要素（または燃料要素に接触
しているささえ）に接触するようになると、端部片の全
長がその面に接触するようになる。

第７〜10図は、産業における利用にとくに有利で、共
通の裏当て刃と協働する端部片を切離す刃と、燃料棒を
切裂く刃とを１つの刃支持キャリッジが支持する、本発
明の装置の実施例を示す。

第７図には、本発明の装置の部品を構造を一層明らか
に示すように、とくに刃支持キャリッジの構造を示すた
めに、部品が上方へ僅かにずらされている。

刃支持キャリッジ60はほぼ長方形の鋼で構成される。
その刃支持キャリッジ60は、この実施例においてはレー
ル（図示せず）により構成されている案内手段に沿って
刃支持キャリッジを移動できるようにする車輪61を有す
る。

図示のように、キャリッジは案内手段から支持するこ
とが好ましい。この構造により、除去手段の附近に妨げ
られないスペースを生ずるとともに、案内手段の上に燃
料棒等の破片や塵等が積もる危険が減少する。そのよう
な危険は、案内手段がキャリッジの下側に設けられた場
合には一層増大するであろう。

第８図は刃支持キャリッジの詳細を示す。端部片切断
刃62は硬質鋼により構成され、キャリッジの前縁部に固
定される。

図示の実施例においては、キャリッジは燃料要素の長
手軸に垂直な１つの方向に沿ってのみ前後に動くことが
でき、端部片切断刃62はキャリッジの空所63と同じ側に
置かれる。空所63はスロットを含む。そのスロットの中
には燃料棒切断刃64が入れられる。その燃料棒切断刃64
は、燃料棒を切離す長さより短くない長さだけ燃料要素
を挿入できるようにするのに十分な大きさの空所63を刃
64の前方に残す。

空所の底開口部に傾斜壁65が設けられる。この傾斜壁
は１つの金属板で構成され、燃料棒の切離された長さ部
分のための偏向器を構成する。遠隔のマニピュレータに
より、離れた場所から所定位置に置くこと、およびその
所定位置から除去することができる除去可能な燃料棒切
断刃を設けるととくに有利である。本発明のこの有利な
構造（第９図）においては、燃料棒切断刃64は刃ささえ
66（第9a図）の一端に固定される。そのささえが切出さ
れたスロット67（第9b図）の中にちょうど受けられるよ
うに、そのささえ自体は刃支持キャリッジから切出され
る。

固定手段と固定解除手段は種々のものとすることがで
き、接近を容易にするためにそれらの固定手段および固
定解除手段は上面68から制御しなければならない。固定
手段と固定解除手段は、たとえば、ボルトで構成でき
る。それらのボルトは、選択した固定の態様に応じてボ
ルトを押したり、回したりするために、オリフィス69内
に入れられる棒で操作される。

また、取扱いを容易にするために、刃支持キャリッジ
を持ちあげる手段、たとえば、走行しているクレーンの
つり鎖により刃支持キャリッジを持ちあげることを可能
にするラグを刃支持キャリッジに設けることができる。

できるだけきれいな切断面を得るために、刃支持キャ
リッジにできるだけ近くフレーム72に固定されている同
じ裏当て刃71と両方の刃は協働する。

裏当て刃は１個の硬い金属により構成されるだけであ
る。その裏当て刃は裏当て刃ささえ77（第７図）の上に
設けることが好ましい。燃料要素が前記側方クランプに
より締付けられてその燃料要素を前記ささえに押しつけ
るように、そのささえ77は側方クランプに向き合って置
かれる。

第10図は締付けが主側方クランプ74と第２の側方クラ
ンプ73の２個の側方クランプにより行われている様子を
示す。基準板を構成するために、主側方クランプ74は、
長さが燃料要素の側面の長さと、第２の側方クランプの
曲ったＬ字形端部75の厚さとを加えた寸法に等しい面76
を有する。

第10図を参照して、休止位置にある時のこの装置につ
いて説明する。曲っているＬ字形端部75は端部片に接触
し、主側方クランプ74の端部が裏当て刃ささえまたは裏
当て刃自体に接触するように、主側方クランプ74が進ま
せられる。この装置のとくに有利な構造においては、そ
の主側方クランプ74がＬ字形端部75にも接触して安全性
を一層高めるとともに、燃料要素をそれに接触させるこ
とである。各側方クランプの移動は対応するアクチュエ
ータ78,79により制御される。それらのアクチュエータ
はサーボ制御器により制御される。キャリッジの移動は
サーボ制御器によっても制御され、たとえば適当なモー
タにより行うことができる。

端部片と燃料棒を除去する手段はそれぞれホッパー8
0,81により構成される。それらのホッパーは横に並べら
れ、刃支持キャリッジが端部片除去手段の上を、それら
のホッパーの間の共通壁にできるだけ近接して動くよう
に配置される。

好適な実施例においては、第７図に示すように、端部
片ホッパー80は燃料棒ホッパー81の前方（燃料要素の進
む方向で前方）に位置させられ、その結果として端部片
ホッパーは第７図においては良く見えない。それらのホ
ッパーの間の共通壁は切断平面の真下に位置させられ
る。側方クランプ73,74と、裏当て刃71はそれのささえ7
7およびマガジンを含んでいる燃料要素（それらは全て
フレーム72に取付けられる）燃料棒ホッパーの上方に配
置される。

フレーム72は側方クランプ73,74と、裏当て刃71およ
び裏当て刃ささえ77と、燃料要素を保持するささえと、
燃料要素を移動させるささえとを支持する。

第７図において、燃料要素を水平位置（図において）
に維持するささえは、燃料要素85を含むマガジン82によ
り構成される。そのマガジンには駆動チェーン83が設け
られる。その駆動チェーンはサーボ制御器により位置84
において制御される。

本発明は以上説明した実施例に限定されるものではな
い。

本発明の装置は種々変更できる。とくに、各刃を共通
の案内手段上を動く異なる刃支持キャリッジにより支持
し（この場合には刃は同じ裏当て刃と協働する）、また
は独立した案内手段の上を動く刃支持キャリッジで各刃
を支持する（この場合には裏当て刃は刃ごとに別々であ
る）ように変更できる。最初の変更例においては、端部
片除去手段は端部片切断平面の下側に置かれ、燃料棒除
去手段はそれのすぐ近くに置かれ、燃料棒切断刃を支持
するキャリッジの空所には、燃料棒の切離された長さ部
分を偏向させる手段が設けられる。後の場合には、各除
去手段は対応する切断平面の下側に置かれる。

それらの変更例は核を取扱う環境においては使用が一
層困難である。それらの変更例は一層多くの機械装置を
必要とし、装置の運転には必要であるが、切断作業には
直接関与しないある種の機械装置、たとえばアクチュエ
ータは、それらの変更例においては、切断室の外側に常
に配置することはできない。このことは、放射線による
汚染から免れて保守を行うためには有利である。

本発明の装置は燃料要素全体を切裂くために使用でき
る。もちろん、本発明の装置は端部片が既に除去されて
いる燃料要素を、または１本の燃料棒を、もしくは燃料
棒の集合を切裂くために使用することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の装置を示し、第３〜６図は
本発明の方法の２種類の実現例を示し、第７〜10図は本
発明の装置の一実施例を示す。 ２……案内ダクト 20,21,44,54,73,74……側方クランプ 24……裏当て刃 25,60……刃支持キャリッジ 26,47,62……端部片切断刃 28,48……キャリッジの空所 29,50,64……燃料棒切断刃 33……偏向壁、42……移動手段、45,52,77……裏当て刃
ささえ 51,71……裏当て刃、78,79……アクチュエータ 80,81……ホッパー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭47−12550（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−34195（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−124095（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−219498（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−113796（ＪＰ，Ａ)

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２個の端部片の間に置かれた燃料棒を含
   み、切断のために横断面を呈示するためにささえの上で
   水平位置に維持され、自己の長手軸に沿って希望の長さ
   だけ移動でき、かつ少くとも１つの側方クランプにより
   切断部のすぐ近くで圧縮される照射済燃料要素を、その
   燃料要素の長手軸にほぼ垂直に移動させられかつ固定さ
   れている裏当て刃と協働する切断手段により切断し、２
   回の切断動作の中間は側方クランプを緩め、燃料要素は
   切断すべき希望の長さだけ進ませ、それから側方クラン
   プを再び締めつける、照射済燃料要素を切断する方法に
   おいて、 端部片切断手段により端部片、もしくは各端部片を切離
   し、 その後、燃料棒切断手段により、燃料棒の切離し長さ
   が、燃料棒切断刃と、この刃と対向する対向壁と、上部
   壁と、燃料要素と、切断時においては裏当て刃とにより
   全ての面が閉じられている空所の内部に限られるよう
   に、燃料棒の切断部が前記空所の限界内または限界に置
   かれるようにして燃料棒を燃料棒切断手段により切断
   し、 燃料棒の切離された長さを除去し、空所の底の開口部を
   通って、固定されている燃料棒除去手段へ送り、 切離された前記端部片は固定されている端部片除去手段
   の中に落ちることを特徴とする照射済燃料要素を切断す
   る方法。
2. 【請求項２】端部片切断刃を支持して、端部片除去手段
   の上を動くキャリッジの前縁部であって、端部片切断刃
   を構成し、かつ、切断中は固定されている端部片切断裏
   当て刃と協働する前記前縁部により最初の端部片を切離
   し、 それから、燃料棒の切離し長さに等しい長さだけ燃料要
   素の横断面を燃料棒切断刃を支持するキャリッジ内の空
   所の中に挿入するように燃料要素を進ませ、燃料棒切断
   刃を支持しているキャリッジの移動中に、前記空所内に
   固定されて、切断中は固定されている燃料棒切断裏当て
   刃と協働する燃料棒切断刃により、燃料棒切断部が空所
   内部または空所の限界に位置するようにして燃料棒を切
   断し、 次に、端部金具除去手段により最後の端部金具が回収さ
   れるように燃料要素を置くことを特徴とする請求項１記
   載の方法。
3. 【請求項３】締めつけている間に燃料棒形成管が燃料棒
   切断手段に向き合う空所の壁に押しつけられるように、
   燃料要素の一方の側部が前記壁に実際に接触するように
   して燃料要素を空所内部に挿入することを特徴とする請
   求項１または２記載の方法。
4. 【請求項４】端部片切断平面と燃料棒切断平面は同じ平
   面で構成することを特徴とする請求項1,2または３のい
   ずれかに記載の方法。
5. 【請求項５】燃料棒切断刃と端部片切断刃を同じ刃支持
   キャリッジ上に支持し、両方の刃は同じ裏当て刃と協働
   することを特徴とする請求項２または４記載の方法。
6. 【請求項６】燃料棒の切離された長さを燃料棒除去手段
   へ向けるために、空所の底の開口部の上に傾斜壁を置く
   ことを特徴とする請求項1,2,3,4または５のいずれかに
   記載の方法。
7. 【請求項７】端部片除去手段を、燃料要素が進む向きで
   燃料棒除去手段より前に配置することを特徴とする請求
   項６記載の方法。
8. 【請求項８】燃料要素を切断位置に置く間に、その燃料
   要素が基準板に接続するまで燃料要素を進ませ、その後
   でその位置からの燃料要素の移動の長さを計算すること
   を特徴とする請求項1,2,3,4,5,6または７のいずれかに
   記載の方法。
9. 【請求項９】基準板を主側方クランプで構成することを
   特徴とする請求項８記載の方法。
10. 【請求項１０】２つの端部片の間に置かれた複数の燃料
    棒を含む照射済燃料要素を請求項１〜９のいずれか１項
    記載の方法に従って切断する装置において、 切断のために横断面が呈示されている燃料要素を支持す
    るささえと、 前記燃料要素をそれの長手軸の方向に希望の長さだけ進
    ませるようにして制御され、前記燃料要素に作用する手
    段と、 各切断平面のすぐ近くに置かれて、アバットメントに向
    き合う少くとも１つの動く側方クランプであって、この
    側方クランプと前記アバットメントの間に置かれている
    燃料要素の部分を圧縮する前記少くとも１つの動く側方
    クランプと、 燃料棒を切裂き、端部片を切離す手段と、 端部片を除去する手段と、 燃料棒の切裂かれた長さ部分を除去し、それらの長さ部
    分を溶解装置へ送る手段と、 自動制御装置と、 を備え、前記燃料要素の圧縮された部分のすぐ後ろで切
    断が行われる、２つの端部片の間に置かれた複数の燃料
    棒を含む照射済燃料要素を請求項１〜９のいずれか１項
    記載の方法に従って切断する装置において、 燃料棒を切裂く手段は端部片を切離す手段とは異なり、
    燃料棒を切断する部分が、燃料棒切断刃と、この刃と対
    向する対向壁と、上部壁と、燃料要素と、切断時におい
    ては裏当て刃とにより全ての面が閉じられている空所の
    限界内またはその限界に位置するように、燃料棒を切裂
    く前記手段は前記空所の限界内または限界に受けられ、
    前記空所は底開口部を含み、その開口部を通って燃料棒
    の切離された長さ部分が除去され、端部片を除去する手
    段と、燃料棒の切断された長さ部分を除去する手段は異
    なり、かつ装置の下側に固定されることを特徴とする照
    射済燃料要素を切断する装置。
11. 【請求項１１】端部片を切離す手段は、端部片切断刃を
    支持するキャリッジの前縁部であって、キャリッジの切
    断移動の向きに進んでいる前記前縁部により支持される
    端部片切断刃により構成され、 燃料棒を切裂く手段は、燃料棒切断刃を支持するキャリ
    ッジの面に設けられている中空部内に設けられている燃
    料棒切断刃により構成され、前記刃は、切断の向きでそ
    れの切断面より先に空所を離れるようにして置かれ、空
    所の長さと高さは向き合う燃料要素の対応する寸法より
    小さくなく、前記空所の深さの寸法は、切離すべき燃料
    棒の長さ寸法より小さくなく、 前記空所は底開口部を含み、その底開口部を燃料棒の切
    離された長さ部分が通って、燃料棒切断の近くに置かれ
    ている燃料棒除去手段へ向って除去され、 端部片切断刃を支持するキャリッジと燃料棒切断刃を支
    持するキャリッジは、端部片切断刃を支持するキャリッ
    ジが端部片除去手段の上を動くようにして配置されてい
    る案内手段の上を移動させられ、 前記除去手段は前記装置の下側に固定されることを特徴
    とする請求項10記載の装置。
12. 【請求項１２】燃料棒切断手段は空所の壁の一方を構成
    することを特徴とする請求項10または12記載の装置。
13. 【請求項１３】燃料棒の切離された長さ部分は、燃料棒
    除去手段へ向って傾斜し、空所の底開口部に置かれてい
    る壁により燃料棒除去手段へ向けられることを特徴とす
    る請求項10〜12のいずれか１項記載の装置。
14. 【請求項１４】燃料棒切断刃を支持するキャリッジは、
    端部片除去手段の上に位置させられている案内手段の上
    を同様に動くことを特徴とする請求項13記載の装置。
15. 【請求項１５】燃料棒を切裂く刃と、端部片を切離す刃
    とは同じ刃支持キャリッジにより支持され、かつ同じ裏
    当て刃と協働することを特徴とする請求項11〜14のいず
    れか１項記載の装置。
16. 【請求項１６】２つの側方クランプが端部片切断平面に
    関連させられ、主側方クランプは基準板も構成すること
    を特徴とする請求項10〜15のいずれか１項記載の装置。
17. 【請求項１７】燃料棒切断手段は傾斜している切断面を
    含むことを特徴とする請求項10〜16のいずれか１項記載
    の装置。
18. 【請求項１８】燃料棒切断手段は階段状に配置されたナ
    イフを含むことを特徴とする請求項10〜16のいずれか１
    項記載の装置。
19. 【請求項１９】燃料棒切断手段は鋸歯状に配置されたナ
    イフを含むことを特徴とする請求項10〜16のいずれか１
    項記載の装置。
20. 【請求項２０】燃料棒切断手段は離れて分解するのに適
    することを特徴とする請求項10〜19のいずれか１項記載
    の装置。
21. 【請求項２１】燃料棒切断刃はささえの上に固定され、
    そのささえは刃支持キャリッジ内のスロット内に正確に
    受けられるのに適当であり、そのスロットはキャリッジ
    の面の１つに設けられて、それの全長にわたって延び、
    前記ささえを前記キャリッジに固定するためにロック手
    段とともにある距離から組立てられることを特徴とする
    請求項20記載の装置。