JPH0820554B2 - ウォータロッドの冷却材流通口加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は沸騰水型燃料集合体の一
構成部材であるウォータロッドにあって、その側壁部の
上下に夫々開口される冷却材流出口と冷却材流入口（冷
却材流通口）を、設計の仕様通り高精度にして、しかも
能率よく孔明け加工でき、当該加工の自動化をも計れる
ようにしたウォータロッドの冷却材流通口加工装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】沸騰水型原子炉の炉心に複数装荷されて
いる沸騰水型燃料集合体は、図４に略示の通り上部タイ
プレートａと下部タイプレートｂとを連設している角管
状としたチャンネルボックスｃ内にあって、多数本の燃
料棒ｄを、複数のスペーサｅにより格子状に配列したも
のである。

【０００３】上記の燃料棒ｄは、その被覆管内に図示し
ない燃料ペレットが複数個積層して装填され、既知の通
り当該被覆管の上下に溶接により密封固定した夫々上部
端栓、下部端栓が、上記の上部タイプレートａ、下部タ
イプレートｂに連結され、実際の使用状態にあってはチ
ャンネルボックスｃ内を冷却材が下方から上方へ向けて
昇流し、当該冷却材は核燃料の反応熱によって過熱され
た後、上部タイプレートａから排出されるが、このと
き、当該加熱に際して発生した蒸気は原子炉外部のター
ビンに導入されて、その駆動に供される。

【０００４】ところが、上記の沸騰水型燃料集合体にあ
っては、その水平方向における出力分布が均一ではな
く、冷却材による中性子減速効果の大きな周辺部では、
熱中性子束が大であることから出力が高くなり、中央部
では中性子減速効果が小となって熱中性子束が小さいこ
とから、その出力が低くなる。

【０００５】このため、これまでは上記の水平方向にお
ける出力分布を均一化するために、中央部の燃料棒１〜
２本を、これと略同一外径のウォータロッドと置換して
装荷し、当該ウォータロッド内を冷却材としての冷却水
が未沸騰状態で流れるようにすることで、中性子減速効
果を高めると共に、周辺部の燃料棒についても、核燃料
の濃縮度を低くして、水平方向の出力分布につき、その
均一化を計るようにしている。

【０００６】しかし、上記のウォータロッドは、燃料棒
と同じ程度、の細径であるため、出力分布の均一化が充
分に実現されず、もちろん、核燃料の濃縮度についても
周辺部と中央部とでの差異を設定しなければならず、こ
のこと自体可成りの煩雑さを強いることになる。そこ
で、上記の難点を解消するため図４および図５に示され
ている通り、外径寸法が燃料棒ｄの約２．５倍であっ
て、当該燃料棒ｄの略４本分に相当するスペースを占有
することとなる太径のウォータロッドＦを用いること
で、出力分布の均一化と、中性子減速効果とを、より一
層向上させるようにすることが実施されつつある。

【０００７】ところで、上記太径のウォータロッドＦ
は、図５に明示されている通り、その被覆管Ｆ′の上下
部に夫々上部端栓Ｇ、下部端栓Ｈが設けられており、か
つ、被覆管Ｆ′の下部には冷却材流入口Ｊ₁ を、上部に
は冷却材流出口Ｊ₂ を夫々穿設するが、この際、上記の
Ｊ₁ 、Ｊ₂ を含む冷却材流通口Ｊは、所定の直径ｒをも
って所定の円周方向へ全周を所定数に等分した所定間隔
ｋを隔てて穿孔列設され、しかも、必要に応じて上記の
冷却材流通口Ｊは、軸方向に所定距離ｌだけ離して所定
数段だけ列設されることとなる。

【０００８】ところで、上記の如き多数の冷却材流通口
Ｊを穿設するのに、これまでは、図６に示されているよ
うな補助治具Ｍを用いるようにしている。すなわち、上
記補助治具Ｍの角柱状である本体Ｎに穿設されている嵌
合孔Ｏに、被加工物であるウォータロッドＦの被覆管
Ｆ′を突き当たるまで嵌入し、同じく本体Ｎに開口され
たドリルガイドＰから一つを選定し、これにドリルＱを
挿入することで孔明け作業を行うようにしている。ここ
で、当然上記の被覆管Ｆ′は所定回転角だけ順次回動さ
せて、隣接の冷却材流通口を穿設して行くこととなる
が、このような周方向への回転操作については、別途そ
のための握持用治具を用いるようにしている。

【０００９】このため、上記従来の孔明け手段によると
きは、上記の握持用治具を操作して、被覆管Ｆ′を所定
回転角だけ回動させたり、軸方向へずらす度毎に、当該
被覆管Ｆ′を咥え直さねばならず、この結果高精度の加
工ができないばかりか、加工ミスも生じなくなり、さら
に自動化が困難でろから生産性の点でも満足すべきもの
となっていない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来例の
難点に鑑み、被加工物であるウォータロッドを駆動源の
作動により確実に固定状態とし、孔明けが全部完了する
まで、この固定状態を解除することなしに、当該ウォー
タロッドを所定の回転角度だけ、これまた駆動源によっ
て正確に回動させたり、軸線方向へも所定距離だけ変動
自在な構成を具備させることで、孔明け加工を高精度
化、高能率化すると共に、自動化をも計り得るようにし
ようとするのが、その目的である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、ベースに設けられたガイドレールと、
軸方向位置決め用のトラバース駆動源により上記ガイド
レールの所望位置に走行自在なボディと、これに回転自
在なるよう貫設された被加工物固定用スピンドルと、当
該被加工物固定用スピンドルに軸方向へスライド自在な
るよう内嵌した固定用締着ロッドと、これに被嵌軸着の
周方向位置決め割出し板と、ワンウェイクラッチを介し
て所望の割出し回転角だけ回転力を上記周方向位置決め
割出し板に伝達する周方向割出し用回転駆動源と、当該
周方向位置決め割出し板にあって、所定の割出し回転角
をもって周設した所定の嵌合部に、前記ボディの割出し
位置固定用である往復動駆動源によって嵌脱自在なるよ
う嵌合する被嵌合部と、上記ボディの所定位置にて一個
以上縦設された孔明けガイド孔に、前記トラバース駆動
源による軸方向の位置決めによって嵌通自在となる孔明
け用ドリル部とを具備し、前記の被加工物固定用スピン
ドルの一端側には、軸方向の割溝により分岐した弾性ワ
ーク部を形成して、その外周に被加工物であるウォータ
ロッドの被嵌取付部を形成すると共に、当該弾性ワーク
部には、前記孔明けガイド孔を嵌通した孔明け用ドリル
部のドリル先端が進入する逃げ部を所要数だけ設け、前
記の固定用締着ロッドには、これに連設した締着用駆動
源の稼動により軸方向へ変動することにより、前記弾性
ワーク部のテーパ受面に摺接して、これを拡径状態とす
るテーパ押当面が形成されていることを特徴とするウォ
ータロッドの冷却材流通口加工装置を提供しようとする
ものである。

【００１２】

【作用】被加工物であるウォータロッドの被覆管を、被
加工物固定用スピンドルの被嵌取付部に被嵌し、締着用
駆動源を稼働させることで、固定用締着ロッドを移送す
ると、そのテーパ面が被加工物固定用スピンドルのテー
パ押当面に押当し、割溝により分割された弾性ワーク部
が拡径され、これにより当該被覆管が被嵌取付部にあっ
て強固に取着される。

【００１３】トラバース駆動源を作動させることによ
り、ベースに設けられた孔明けガイド孔と孔明け用ドリ
ル部とを軸合せし、ドリルにより孔明けガイド孔を介し
て被覆管に孔を明けると、ドリルの先端は被加工物固定
用スピンドルの逃げ部に嵌入して孔明け作業が完了する
が、この際、被加工物固定用スピンドルに軸着の周方向
位置決め割出し板は、その嵌合部に往復動駆動源によっ
て作動した被嵌部が嵌合されているので、被加工物固定
用スピンドルは非回転状態に保持されている。

【００１４】上記ドリルを孔明けガイド孔から外し、し
かも被嵌合部を嵌合部から離脱した後、次の冷却材流通
口を穿設するために、周方向割出し用回転駆動源を稼動
させると、ワンウェイクラッチを介して周方向位置決め
割出し板に回転力が伝達され、これにより所望回転角だ
け回転した後停止するから、当該停止位置にて前記の往
復動駆動源により作動の被嵌合部が、周方向位置決め割
出し板の嵌合部に嵌合して、被覆管が新規な回転位置で
固定される。

【００１５】そこで、前記孔明け用ドリル部のドリル操
作によって孔明けを行い、このようにして順次隣装の冷
却材流通口を穿設して行くこととなり、当該流通口を２
段に穿設する場合には、適時トラバース駆動源を駆動す
ることによって、ドリルを別途用意されている孔明けガ
イド孔に嵌挿することで、前記の如き孔明け操作を行う
ようにすることとなる。

【００１６】そして、上記の周方向位置決め割出し板に
設けられている嵌合部は、予め所望の割出し回転角だけ
離して設定されており、従って逃げ部もこれに対応する
位置にあって被加工物固定用スピンドルに凹設しておく
のがよいが、もちろん、当該逃げ部は間歇的に設けるの
ではなく、全周にわたって凹溝を形成し、ドリルの先端
によって被加工物固定用スピンドルが不本意に作成され
てしまわないようにすることもできる。

【００１７】

【実施例】本発明を図示の実施例によって詳記すれば、
１はベース２に固設された一対のガイドレールで、これ
に走行自在なるよう係合されたボディ走行脚体３は、軸
方向位置決め用のモータ等によるトラバース駆動源４に
よって、図１の（Ａ）にあっては左右、同図の（Ｂ）で
は前後方向へ所望距離だけ移動できるようにしてあり、
ボディ走行脚体３の上部にはボディ５が基板５ａを介し
て固設してある。

【００１８】次に、ボディ５の上部には、ガイドレール
１の長手方向と平行してベアリング６を介し回転自在な
るよう被加工物固定用スピンドル７が貫設されており、
これは図１の（Ａ）にあって、ボディ５の左側まで突出
している筒状部７ａと、右側まで突出され、長手方向へ
所要複数の割溝７ｂを切設して分割された弾性ワーク部
７ｃとからなり、この弾性ワーク部７ｃの外周面には、
被加工物であるウォータロッドＦの被覆管Ｆ′が被嵌さ
れる被嵌取付部７ｄが周設されている。

【００１９】また上記被加工物固定用スピンドル７に貫
設された軸心空所には、軸方向へスライド自在なるよう
固定用締着ロッド８が内嵌されており、図１の（Ａ）に
より示されている通り当該固定用締着ロッド８が、被加
工物固定用スピンドル７から左側へ延出している部分と
螺合させた締着用駆動源９の稼動によって、当該固定用
締着ロッド８を軸方向へ螺送変移できるようにしてあ
る。

【００２０】この際、上記の固定用締着ロッド８には、
図１の（Ａ）における右側にあって、テーパ面８ａが左
側へ向けて先細りに形成されていると共に、このテーパ
面８ａと前記の弾性ワーク部７ｃの内周面に形成された
テーパ押当面７ｅとが当接されており、従って前記の如
く締着用駆動源９によって固定用締着ロッド８を左側へ
螺送することで、弾性ワーク部７ｃが拡径状態となり、
この結果被嵌取付部７ｄに被嵌されていたがウォータロ
ッドＦが、強固に固定される。

【００２１】次に、上記の被加工物固定用スピンドル７
には、図１の（Ａ）にあって、その左側にキイ１０を介
して周方向位置決め割出し板１１が被嵌軸着されてお
り、この周方向位置決め割出し板１１は、所定の回転角
だけ回動させることのできる周方向割出し用回転駆動源
１２、ワンウェイクラッチ１３を組み込んであるプール
１３ａ、これに係回したタイミングベルト１４により回
動する従動プーリ１５によって、前記の所望回転角だけ
回動されるようになっている。ここで、上記の周方向割
出し用回転駆動源１２としては、エアー駆動により１８
０°だけ回転運動が可能であるロータリアクチェターを
用いることができ、前記のワンウェイクラッチ１３の組
込みにより、周方向割出し用回転駆動源１２の回転伝達
運動を一方向へ間欠的に伝達することができる。

【００２２】上記の周方向位置決め割出し板１１には、
その外周側にあって所定の割出し回転角αだけ離間して
周設した複数の嵌合部１１ａが設けられており、図示の
嵌合部１１ａとして例示されているのは、周方向位置決
め割出し板１１の軸心方向に貫設された円孔であり、本
発明では、これらの嵌合部１１ａに、ボディ５の下部側
に設けてある往復動駆動源１６により、図１の（Ａ）に
おける左右方向へ往復動自在な被嵌合部１６ａが、嵌脱
自在なるよう臨設されている。ここで、上記の被嵌合部
１６ａには、先端細成部１６ｂと基端側先細部１６ｃと
の間に、前記嵌合部１１ａに嵌着自在な円柱部１６ｄの
形成されている突起が採択されているが、もちろん嵌合
部１１ａと被嵌合部１６ａの雄雌関係を逆にすることも
可能である。

【００２３】本発明ではさらに、ボディ５の上部にボル
ト５ｂにより固設した腕部５ｃには、ウォータロッドＦ
の被嵌取付部７ｄにおける軸線直上位置に、所要数だけ
ドリルガイドブッシュ１７ａを固設するなどして、孔明
けガイド孔１７を縦設してあり、前記したトラバース駆
動源４を稼動することで、当該孔明けガイド孔１７の位
置を、別途設けてある孔明け用ドリル部１８におけるド
リル１８ａの直下に調整することで、当該ドリル部１８
を下降させることにより孔明けガイド孔１７を介して、
その先端によりウォータロッドＦに孔明けを行うことが
できるようになっている。

【００２４】この際、ドリル１８ａによって弾性ワーク
部７ｃが削成されてしまわないように、当該弾性ワーク
部７ｃに逃げ部７ｆが凹設されており、逃げ部７ｆとし
ては、前記の周方向位置決め割出し板１１に設けてある
嵌合部１６ａの割出し回転角αに対応して複数個設ける
ようにしても、また、前記の如く連続的に凹溝条を周設
するようにしてもよい。

【００２５】そこで、上記の実施例による加工装置を用
いて、ウォータロッドＦの被覆管Ｆ′に、設計通りの冷
却材流通口Ｊを所要複数だけ穿設する具体例、すなわ
ち、図２および図３に示す如く例えば、被覆管Ｆ′の円
周を５分割して割出し回転角α＝７２°間隔にて第１段
目の冷却材流通口Ｊを穿設し、これよりも３６°だけ移
相した第２段目の冷却材流通口Ｊを孔明け加工する場合
について以下説示する。

【００２６】先ず、前記のようにウォータロッドＦの上
部端栓溶接前における被覆管Ｆ′を被嵌取付部７ｄに被
嵌し、締着用駆動源９の稼動により固定用締着ロッド８
を変移させ、弾性ワーク部７ｃを拡径させて被覆管Ｆ′
を固定するが、図示の周方向位置決め割出し板１１に設
けられている嵌合部１１ａは、その割出し回転角α＝３
６°としてある。上記の最初に固定した位置から周方向
割出し用駆動源１２によってα＝７２°だけワンウェイ
クラッチ１３、プーリ１３ａ、タイミングベルト１４、
従動プーリ１５を介して周方向位置決め割出し板１１を
回動させ、これと一体に回転する被加工物固定用スピン
ドル７に固定の被覆管Ｆ′を回動し、図３の（Ａ）に示
す第１段目の最初の冷却材流通口Ｊ₁ を、一方の孔明け
ガイド孔１７より嵌通のドリル１８ａにより穿設する。
この際、もちろん前記の通り往復動駆動源１６によって
被嵌合部１６ａを嵌合部１１ａに嵌合し、周方向位置決
め割出し板１１を仮止め状態に固定しておくこととな
る。

【００２７】上記のようにして、第１段目における最初
の冷却材流通口Ｊ₁ を孔明けしてしまったら、ドリル１
８ａを孔明けガイド孔１７から抜き去って、周方向位置
決め割出し板１１の前同様の操作により、α＝３６°だ
け回動すると共に、トラバース駆動源４を駆動すること
でドリル１８ａの直下に、別の孔明けガイド孔１７が位
置するようにボディ５をガイドレール１に沿って移動さ
せる。

【００２８】そこで、上記ドリル１８ａにより、図３の
（３）に示す第２段目における最初の冷却材流出口Ｊ₂
を被覆管Ｆ′に穿設するのであり、これが終われば再び
α＝３６°だけ周方向位置決め割出し板１１を回動する
と共に、トラバース駆動源４によるボディ５の移動によ
り、当初の孔明けガイド孔１７を介してドリル１８ａを
嵌通させ、第１段目と第２の冷却材流通口Ｊ₃ につき孔
明けを行い、このようにして第１段目と第２段目におけ
る冷却材流通孔口Ｊ₄ 、Ｊ₅ 、Ｊ₆ を次々と穿設して行
く。

【００２９】

【発明の効果】本発明に係る加工装置は以上のように構
成されているから、一旦ウォータロッドの被覆管を被加
工物固定用スピンドルの被嵌取付部に固定してしまえ
ば、すべての冷却材流通口につき孔明けが完了してしま
うまで、全く当該被覆管を咥え直したりする必要がな
く、この結果極めて精度の高い孔明けを行うことができ
る。

【００３０】また、被覆管の固定状態も締着駆動源の作
動により弾性ワーク部を拡径させるように、固定用締着
ロッドと被加工物固定用スピンドルのテーパ面、テーパ
押当面が利用されているので、不本意に被覆管が変動し
てしまうことがないことからも、高い精度が保証され
る。

【００３１】さらに、周方向位置決め割出し板には予め
高精度で嵌合部が設けられ、これがワンウェイクラッチ
を用いて周方向割出し用回転駆動源により所定回転角だ
け回動され、この状態が往復動駆動源により作動する被
嵌合部と嵌合部との嵌合により確保されるので、この点
からも精度のよい孔明けを行うことができ、トラバース
駆動源によるボディの変移により、ドリルと孔明けガイ
ド孔との軸合せも能率的に行うことができ、上記のよう
に各種の駆動源を稼動させることで、全体の構成部材を
作動させ得ることとなるから、全自動化も容易となり、
経済性の高い装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明に係るウォータロッドの冷却材
流通口加工装置を示す一部切欠の正面図、（Ｂ）は同上
加工装置の左側面図である。

【図２】ウォータロッドの被覆管を示した一部切欠の要
部正面図である。

【図３】（Ａ）（Ｂ）は夫々図２のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線
断面図である。

【図４】それほど太くないウォータロッドを備えている
沸騰水型燃料集合体を示している縦断正面略示図であ
る。

【図５】比較的太いウォータロッドを示した一部切欠の
正面図である。

【図６】従来のウォータロッドにおける冷却材流通口加
工に際し用いられている補助治具の斜視図である。

【符号の説明】

１ ガイドレール ２ ベース ４ トライバース駆動源 ５ ボディ ７ 被加工物固定用スピンドル ７ｂ 割溝 ７ｃ 弾性ワーク部 ７ｄ 被嵌取付部 ７ｅ テーパ押当面 ７ｆ 逃げ部 ８ 固定用締着ロッド ８ａ テーパ面 ９ 締着用駆動源 １１ 周方向位置決め割出し板 １１ａ 嵌合部 １２ 周方向割出し用回転駆動源 １３ ワンウェイクラッチ １６ 往復動駆動源 １６ａ 被嵌合部 １７ 孔明けガイド孔 １８ 孔明け用ドリル部 １８ａ ドリル Ｆ ウォータロッド α 割出し回転角

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースに設けられたガイドレールと、軸
   方向位置決め用のトラバース駆動源により上記ガイドレ
   ールの所望位置に走行自在なボディと、これに回転自在
   なるよう貫設された被加工物固定用スピンドルと、当該
   被加工物固定用スピンドルに軸方向へスライド自在なる
   よう内嵌した固定用締着ロッドと、これに被嵌軸着の周
   方向位置決め割出し板と、ワンウェイクラッチを介して
   所望の割出し回転角だけ回転力を上記周方向位置決め割
   出し板に伝達する周方向割出し用回転駆動源と、当該周
   方向位置決め割出し板にあって、所定の割出し回転角を
   もって周設した所定の嵌合部に、前記ボディの割出し位
   置固定用である往復動駆動源によって嵌脱自在なるよう
   嵌合する被嵌合部と、上記ボディの所定位置にて一個以
   上縦設された孔明けガイド孔に、前記トラバース駆動源
   による軸方向の位置決めによって嵌通自在となる孔明け
   用ドリル部とを具備し、前記の被加工物固定用スピンド
   ルの一端側には、軸方向の割溝により分岐した弾性ワー
   ク部を形成して、その外周に被加工物であるウォータロ
   ッドの被嵌取付部を形成すると共に、当該弾性ワーク部
   には、前記孔明けガイド孔を嵌通した孔明け用ドリル部
   のドリル先端が進入する逃げ部を所要数だけ設け、前記
   の固定用締着ロッドには、これに連設した締着用駆動源
   の稼動により軸方向へ変動することにより、前記弾性ワ
   ーク部のテーパ受面に摺接して、これを拡径状態とする
   テーパ押当面が形成されていることを特徴とするウォー
   タロッドの冷却材流通口加工装置。