JPS58105096A - 球状核燃料装荷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は核燃料被覆棒−＼の球状核燃４．・トの装荷技
術に関する。

近年において、管状の核燃料被覆棒内に充填された核燃
料ペレットの通常の核反応によって該被覆棒に亀裂が入
り、これによって、放射性物質が冷却水に漏出すること
が兄見された。この亀裂現象は核燃料ベレットと被覆棒
との７１ｔ４互作用によって起こる。この問題ｔが１決
するだめの１つの方法は、核燃料と被覆棒との相互作用
表面を限定することである。この方法は２球状に形成し
た核燃料を被覆棒内に装荷することによって達成される
。

３種の異なるサイズの球状核燃料音用いる場合。

被覆棒への球状核燃料の充填才適正に行なえば。

原子炉内において正しく用いられるべき核燃料の十分な
濃度が得られシーこととなる。

被覆棒に球状核燃料ケ装荷するための１つの方法は、垂
直な被覆棒を振動させつつ単に被覆棒内に球状核燃料音
投下きせることである。しかしながら、この方法の場合
、いくつかの理由によって満足な結果が得られない。即
ち、異なるサイズの球状核燃料ｋ　１８２；　８８　ｃ
ｍ　ｙいし３６５．７６ｚ　（６ｆｔ〜１２ｆｔ）の高
さから被覆棒内に自由落下させると均一な分散がなされ
なくなる。また、この方法の場合、空気の捕集金泥くた
めに、被覆棒内を長時間かけて脱気する必要がある。更
に１球状核燃料のランダムな装荷のため、振動による充
填に時間がかかる。

本発明は上記従来技術の問題点を解決すゐことにある。

本発明は球状核燃料全管状の核燃料被覆棒（以下燃料棒
という。）内に装荷するための装置に関する。本発明に
よる球状核燃料装荷装置は主ハウジングを備えている。

主ハウジングは燃料棒に装荷すべき球状核燃料を受容す
るための開口部と不活性雰囲気とを有している。球状核
燃料は３種類の異なる直径−＋−ａ−シている。本発明
装置は１球状核燃料ケ受容し且つ該球状核燃料ゲ予め定
められた３種類の量ずつ分離せしめる計量ステーション
装置を備えている。計量ステーション装置は球状核燃料
全計量するためのつり合いＱまかり手段を含む。本発明
装置は、丑だ、主ノ・ウジング内に入った球状核燃料を
主ハウジング内で計量ステーションへ移送せしめるため
の装置と、燃料棒全直立状態で支持するための燃料棒支
持装置と、予め定めら７′した蓋の球状核燃料を適量調
節しつつ燃料棒内に装荷せしめる供給グローブと全備え
ている。更に１本発明装置は９球状核燃料を燃料棒内に
装荷させるために、予め定めし１また証の球状核燃料の
各々ケ供給プローブの対応ホッパに移送せしめる装置を
備えている。

更に、ここでは、燃料棒に球状核燃料を装荷するための
方法が開示されている。この球状核燃料装荷方法は、３
種類の異なる直径を有する球状核燃料全不活性雰囲気を
有するグローブボックス内に移送する過程と１球状核燃
料装荷方法の球状核燃料に対応した個々の計量ステーシ
ョンに移送せしめる過程と、各直径の球状核燃料を予め
定められた量に計量する過程と、各直径の球状核燃料に
対応した核燃料供給プローブ上の個々のホッパに球状核
燃料堆積柱せしめる過程と、核燃料供給グローブの下端
が燃料棒の底部のすぐ上に位置するように核燃料供給プ
ローブを下降せしめる過程と。

球状核燃料を核燃料供給プローブの排出管開口部から燃
料棒内に適正速度で排出せしめる過程と。

核燃料供給プローブのＦ端が燃料棒内の球状核燃料堆積
柱の頂部のすぐ上の位置に保たれるような速度で核燃料
供給プローブ奮燃料棒から抜き出す過程と會有する。

以下、図面を参照して本発明の一′）！：施例を説明す
る。

本発明は燃料棒に球状核燃料を装荷する装置に関する。

装置の全体構造は第１図及び第３図に示きれている。第
１図は装置を正面から見た図である。燃料を装荷すべき
管状の燃料棒２は燃料棒支持クランプ４によって垂直方
向に保持されている。

燃料棒２の長さ故に、燃料棒２全床のビット１内に据え
付けることができる。支持クランプ４は振動モータ８に
より駆動される振動装置６に同定されている。振動装置
６はフレーム１０」二に置かれている。振動装置６を舷
フィート垂直方向に移動させることがでさるように、フ
レーム１０は垂直方向に移動調整可能となっている。こ
れにより。

異なる長さの燃料棒２に対して装荷装置を適応させるこ
とができる。支持クランプ４は６本の垂直棒１２からな
る枠組み構造をなしており、垂直棒１２は３本ずつ半円
形片１４により支持されて互いに平行に配置されている
（第２図参照）。複数個の半円形片１４は一端１６にお
いてヒンジ結合され且つ他端１８’にυ・いてクランプ
結合されている。支持クランプ４の底部半円形片１４の
うちのただ１つのみが振動装置６に固定されている。こ
れにより、底部半円形片１４が振動装置６ｖご１ｒｊｌ
ｌ定されていない方の支持クランプ４の片側部分はヒン
ジ部１６の回りに開動じて支持クランプ４の内部を露出
させることができる。このような支持クランプ４の構成
により、支持クランプ４内への空の燃料棒２の挿入及び
核燃料が装荷された燃料棒２の支持クランプ４内からの
取出しのだめのこれら管２の支持クランプ４への水平方
向の出し入れ操作が容易になる。

管状の燃料棒２の上端開口部は気密結合手段によってア
ダプタ１８に取り付けられる。燃料棒２に核燃料装荷を
行なう間中、燃料棒２が振動装置６に応動して撮動する
ように該燃料棒２を屈曲自在りこ主ハウジング即ちグロ
ーブボックス２２に取り付けるために、アダプタ１８は
下部屈曲自在継手構造によってグローブボックス２２に
取り付けられている。アダプタ１８と燃料棒２との組合
せ体がグローブボックス２２から隔離式れて気密な組合
せ体を構成するように、アダプタ１８は真空バルブ２４
全介してグローブボックス２２と連！されている。

グローブボックス２２は気密に作られ得る容器であり、
このグローブボックス２２は入口８空バルブ２６′（１
１−通じて球状核燃料全党は入れる。グローブボックス
２２はヒンジ結合型グローブボノクスカバー３０と窓２
８とを備えている。カバー３０を開くトゲローブボック
ス２２に取り付けられたグローブ（図示せず）が現われ
る。このグローブは、グローブボックス２２内が不活性
雰囲気に保たれている間中、グローブボックス２２内で
操縦者が操縦を笑行するために用いられる。グローブボ
ックス２２の上側において、グローブボックス２２には
燃料棒装荷組立体カバー３２が連結されている。燃料棒
装荷組立体カバー３２は、燃料棒装荷組立体３４が燃料
棒２に対して遊離するに十分な高さ１で上ることができ
るように、十分な長さに作られる。第３図はグローブボ
ックス２２及び燃料棒庖１立体全側面から見た図である
。

入口真空パルプ２６を通じてグローブボックス２２内に
導入された球状核燃料はその後計量ステーションに進む
。第４図ないし第７図には、入口真空パルプ２６から計
量ステーションの装荷ホッパ６０，６２１での球状核燃
料の通路が示されている。球状核燃料は約６本の管状燃
料棒２用として十分な核燃料を保持するに充分な大きさ
の容器３６内に入った状態で入口真空パルプ２６を介し
てグローブボックス２２内に入る。核燃料容器３６は第
４図において点線で示されており、この容器３６は輸送
コンベア３８のローラ４ｏに沿って動く。

この容器３６は動力で動くか若しくは動力なしで動き得
る。

球状核燃料は、輸送コンベア３８上に置かれてグローブ
ボックス２２内に入った後、高架輸送装置４２によって
垂直上方に４ｉｊち上げられる。高架輸送装置４２は核
燃料容器：３６を輸送コンベア３８から持ち上げること
がでさ、且つ、核燃料容器３６８グローブボツクス２２
内で前後左右に移動させることができる。高架輸送装置
４２は回転ドラム４１を備えており、この回転ドラム４
１の周りに球状核燃料を昇降芒ゼるための索条４４が巻
かれている。複数個の核燃料容器３６は１つずつ輸送コ
ンベア３８から計量台のホッパ６Ｑ、６２へと移動せし
められる。好捷しい実施例においては、３種の大きさの
球状核燃料が用いられる。これら３種の大きさは以下に
おいて小型、中型及び大型と称する。３つの計量ステー
ションがあり、そのうちの１つ１つが各サイズの球状核
燃料の各々に対応している。しかしながら、第４図にお
いては図解全容易にするために、２つの計量ステーショ
ン、即ち小型計量ステーション６４及び中型計量ステー
ション６６のみが示されている。第４図において。

中型計量ステーション６６が一点鎖線で示されている位
置は１球状核燃料全受容する装荷位置である。核燃料容
器３６は輸送蓋４２に取り付けられ。

且つ、高架輸送装置４２によって各計量ステーションへ
と移動ゼしめられ、各計量ステーションに卦いて球状核
燃料は計量台のホッパ６０，６２内に投入される。

中現計量ステーション６６及び大聖計量ステーション６
５　（’１１つの台の上＆ｉ１ｍ設けられ、且つ、駆動
モータ６８によって左右に移動する。更し′こ、これら
計量ステーション６６．６５は昇降駆動装置７２によっ
て昇降動ぞしめられ、グローブボックス２２は計量ステ
ーションが下降せしめられた時の支持軸７６のための凹
所７４を備えている。小型計量ステーション６４はモー
タ７０で駆動されて左右に動くとともに、駆動モータ７
８で駆動さｔじＣグローブボックス２２内で前後に動く
。第７図は計量ステーションシステムを上方から見た概
略図である。第７図において、小型計量ステーション６
４゜中型計量ステーション６６及び大型計４占゛ステー
ション６５の相対運動は矢印で示されている。計量ステ
ーションのホッパ・＼の装荷は各計量ステーションが第
７図の位置）ＬＶｒＣあるときになされる。

上述したよう（ｌこ、中型計量ステーション６６及び大
型計量ステーション６５は１つの台上に設けられ、且つ
、装荷を行なうためＧ・ご第７図の位置Ｌ・＼と動かき
れる。更に、こルら計量ステーション（ｉ５，６６のホ
ッパｔｉｌ、６２は、高架輸送装置４２（でよって計量
ステーションへと動かされる核燃料容器３６の邪魔Ｖこ
ｌらないように下降せしめられる。小型計量ステーショ
ン６４は中型及び大型計量ステーション６６．６５とＯ
ま独立して設けられており、且つ、グローブボックス２
２の後方に向って動いた後、右に動いて装荷のために下
降する。

球状核燃料容器３６は高架輸送装置４２によって取り上
げられて計量ステーションのホッパの頂部に配置さ７１
．る。球状核燃料は装荷用のホッパ６０゜６１．６２内
へと放出さノＬる。各サイズの球状核燃料は一定ｉｔ”
−）ステップモータ８４，８６により計量台ホッパ８０
，８２内に落下せしめられる。予め定められた量の球状
核燃ｔｊ°が計１に手段７９．８１で示されるように計
量ホッパ８０．８２に受容せしめられたとき１球状核燃
料の流れは止する（図においては３つの計量台のうちの
２つのみが示さルている。）。　これら３種のサイズの
球状核燃料の３種類の所定量は、そ？Ｌら球状核燃料が
１゛二）の燃料棒２内で混合せしめしれたときに１つの
燃料棒２内を満たすに十分な量である。こｉｔら球状核
燃料はその後供給プローブ３４のホッパ９２．９４．９
６へと移送される。

供給プローブ：（・ｌは同時係属中の米国特許出願第３
２７，８１６号Ｖこ一層詳細に述べられている。供給プ
ローブ３４は、３種の異なるサイズの球状核燃料が燃料
棒２内で均一に分散するように、これら３種のサイズの
球状核燃料全制御された方法によって燃料棒２内に供給
するための装置である。

第８図ないし第１０図全参照すると、供給プローブ３４
は３つのホッパ９２．９４．９６を備えており。

これら３つのホッパ９２．９４．９６の中には３種類の
量の燃料の各々が計量台ホッパ８０．８２及び図示しな
いホッパから排出される。第８図においては１図解を容
易にするために、３つのホッパのうちの２つのホッパ９
２，９４のみが示されている。

３つのホッパ９２．９４．９６は約１２０°の角度間隔
をあけて配置され、且つ、異なるサイズの球状核燃料に
適合する可能性以外の点においてこれら３つのホッパは
全く同一である。３つのホッパ９２゜９４．９６は３つ
の電磁弁１ｏｏｉ介してそれぞれプローブホッパ９８に
接続されている。プローブホッパ９８は３つの区域１０
２．１０４．　１０６に公刊されている（第７図参照）
。球状核燃料は電磁弁１００によってそれぞれ放出され
た後、第８図。

第９図及び第１０図に示される調節ゲート１１４を通過
する。調節ゲート１１４ば、プローブホッパ９８の区域
１０２．１０４，１０６とホッパ９２と全連通せしめる
通路１１６ｉ限定するように、慣用的なボールプランジ
ャ手段１１５によってプローブホッパ９８に取外し可能
に取り付けられている。

調節ゲートｌ１４は高さｈ及び幅Ｗの開口を備えている
。球状核燃料の各流速は、供給プローブ３４から燃料棒
２内への放出時において、３種の異なるサイズの球状核
燃料のランダム性が量大となるように決定される。

プローブホッパ９８は管１０８．　１．１０．　１１２
　　に接続さノしている。これら管１０８，１１０，１
１２　　の各々はホッパ９２．９４．９６の１つ１つに
対応するプローブホッパ９８の各区域１０２．　１０４
．　１０６の１つ１つに対応している。第８図に示され
る実施例において、管１０８と管１１０は同一の円形断
面からなっている。これら管１０８，１１０は２つの最
小直径の球状核燃料のために用いられる。最大直径の球
状核燃料は大きな断面の管１１２によって運ばれる。

管１０８．　１１０．　１１．２の各下端１１５の外表
面は第８図に示されるようにひしゃく状に延びていても
よい。これらひしゃく状延長部は３つの管１０８゜１１
０．１１２の配置の中心を通る軸線に向って終端してい
る。これらひしゃく状延長部は各サイズの球状核燃料の
混合に際して燃料枠内でのランダムな分配全行なわせる
のに役立つ。３種類の異なるサイズの球状核燃料の分配
のランダム性全一層高め、且つ、燃料棒２の充填の均一
性を同上させるために、第８図に示されるように１円錐
形片１１８が２本の尚状俸部材１３０によって管１０８
゜１１０．１１２の下端に固定される。

上記球状核燃料装荷装置の使用方法τ以下に述べる。以
下に述べる操作のいくつかは、グローブ開口（窓）２８
を通じて操縦者によって遂行される。

他の操作９例えば供給プローブ３４の昇降動操作は自動
的に遂行される。操縦者は振動装置６に固定された核燃
料棒支持クランプ４内に空の管状燃料棒２を設置する。

燃料棒２の上端はグローブボックス２２に対する屈曲自
在継手金偏えたアダプタ１８に連結される。供給プロー
ブ３４はプラグノ）３１に取り付けられたケーブル３５
によって昇降手段３３に取り付けられている。この供給
プローブ３４は管１０８，１１０，１１２が燃料棒２の
底部に到達するように燃料棒２の内部に挿入降下せしめ
られる。

次いで、操縦者は９球状核燃料容器３６を輸送コンベア
３８から高架輸送装［４２によって装荷位置しく第７図
参照）１で移動ゼ（〜める。装荷位置しにおいて１球状
核燃料は装荷位置にある計量台のホッパ６０，６１．６
２に移される。　予め定められた量の球状核燃料がステ
ソプモーク８４．８６等によって計量ステーションのホ
ッパ８０，８２等に放出される。球状核燃料全供給プロ
ーブホッパ９２．９４．９６に投Ｆさせるために、計１
ステーションはその後供給プローブ３４に対する核燃料
投下位置′＼と動かされる。第４図において、一点鎖線
で水式れでいる中型計量ステーション６６のホッパ６２
は装荷位置にある。球状核燃料を装荷位置のホッパ６２
内に装荷した後、中壓計量ステーション６６は、ホッパ
６２内の球状核燃料を供給プローブ３４内に投入するた
めに上昇せしめら７して第４図中実線で示す投下位置へ
と移動せしめられる。第５図および第６図はそれぞれ小
型計量ステーション６４が装荷位置及び投下位置にある
状態を示している。

計量ステーションは核燃料供給プローブ３４の邪魔にな
らない位置へと移動せし−ぬられるとともに、電磁弁１
００が開けらねる。球状核燃料は。

順次電磁弁■００．調節ゲート１１４及び管１０８゜１
１０．１１２を通って落下する。　球状核燃料が燃料棒
２の底部に達すると、核燃料供給プローブ３４は、核燃
料供給プローブ３４の下端が燃料棒２内の球状核燃料堆
積柱のすぐ上に保たれるような速度で上昇せしめられる
。すなわち９球状核す燃料は。

核燃料供給プローブ３４の下端が核久彼料堆積柱の上部
の約１インチから５インチ貫での間の高さ飽性に保たれ
るような燃料堆積柱の頂部に堆積さルる。銅管１３２は
核燃料供給プローブ３６の昇降移動をガイドする。ワイ
ヤ１３４と組み合わされている鋼管１３２により、電磁
弁１００を作動させるための電気的接続が達成されてい
る。

振動装置６は燃料棒２への燃料装荷が行なわれている間
中、燃料棒２の充填に助力するために作動状態にされる
。燃料棒２への燃料装荷が完了して核燃料供給プローブ
３４が空になった後、燃料棒２は支持クランプ４から取
り外される。次に。

新しい空の燃料棒が支持クランプ４に装着されて球状核
燃料の装荷プロセスが再開される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例全示す球状核装料装荷装置の
一部断面正面図、第２図は第１図図示装置における両立
型燃料部把持用支持クランプの断面２図、第３図は第１
図に示す装置の一部断面側面図。 ８ｇ４図は第１図図示装置におけるクローブボックス内
部を示す正面断面図、第５図はグローブボックス内の小
型計量ステーションが装置位置にある状態を示す第４図
の５−５線に沿った断面図、第６図はグローボックス内
の小型ステーションが　核燃料放出位置にある状態を示
す第４図の５−５線に沿った断面図、第７図は計量ステ
ーション装置の概略平面図、第８図は第１図図示装置に
おける供給プローブの正面図、第９図は供給プローブの
調節ゲート取付は構造を示す断面図、第１０図は調節ゲ
ートを示す側面図である。 ２・・・燃料棒、　　４・・・燃料棒支持クランプ。 ６・・・振動装置。 ２２・・グローブボックス　（主ハウジング）。 ３４・・・供給プローブ、　　３６・・・核燃料容器。 ３８・・・輸送コンベア、　　４２・・高架輸送装置。 ６４．６５．６６・・計量ステーション。 ７２・・・昇降駆動装置。 ８６・・・計量用ステップモータ。 以下余白

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、垂直に維持された燃料棒内に実質的に球状の核燃料
   全装荷するための装置であって。 主ハウジング内で開口する端部合有する燃料棒に装荷す
   るための異なる直径からなる３種類の球状核燃料ケ受答
   する密封可能な開口部と、不活性雰囲気とを備えた主−
   ・ウジングと。 前記球状核燃料を受容し、且つ、３種類の球状核燃料の
   各々金子め定められた量に分離する１こめの計量ステー
   ション装置と。 前記球状核燃料上計量するために前記計量ステーション
   に備えられた計量手段と。 前記王ハウジング内に人−った前配球状核燃料を主ハウ
   ジング内において前記計量ステーションに移送せしめる
   ための２．ｌ￥１移送装置と。 前記燃料棒紫電立状態に支持するだめの燃料棒支持装置
   と。 前記３種類の球状核燃料をランダムに混合させるために
   、予め定められた量の３種類の球状核燃料を適量調節し
   つつ前記燃料棒内に供給せしめるための供給装置と。 前記供給装置に昇降動させるための昇降装置と。 球状核燃料全燃料棒内に装荷させるために、予め定めら
   れた量の３種類の球状核燃料の各々を前記供給装置の対
   応ホッパに移送ぜしめる第２移送装置と。 前記主ハウジング内を不活性雰囲気に保つために、前記
   燃料棒と主ハウジングとの屑封係合全維持するための装
   置と。 全備えて成る球状核燃料装荷装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の原状核燃料装荷装置に
   おいて、前記玉ハウジングの開口部から］→Ｉ■記Ｎ’
   Ｆ　ｍステーションへの球状核燃料の移送を行なうため
   の前記８１８１移送装置は、前記球状核燃料装荷装置ハ
   ウジングの開口部から前記計量ステーションへと移動さ
   せることができる高架輸送装置を含むことを特徴とする
   球状核燃料装荷装置。 ３　特許請求の範囲第２項記載の球状核燃料装荷装置に
   」、−いて、前記計量ステーションから前記供給装置−
   ＼の前記第２移送装置は移動可能な台を含み、該台上に
   Ｍ−＋Ｊ記計址ステーションが設けらｌしＣいること全
   特徴とする球状核燃料装荷装置。 ４、特許請求の範囲第３項記載の球状核燃料装荷装置に
   おいて、前記台は前記計量ステーションの計蓋台を水平
   及び垂直方向に移動させることができるようになってい
   ること全特徴とする球状核燃料装荷装置。 ５、　　’ｌ＋−計請求の範囲′ｒＡ４項記載の球状核
   燃料装荷装置Ｖこおいて、　’＋１１記各計量ステーシ
   ョンは、前記球状核燃ＩＨｒ受容するためのホノノ（と
   、計量ホッパと、前記球状核燃料を一定着ずつ前記計量
   ホッパに移送する装置と、前記球状核燃料を前記計量ホ
   ッパ内で計量するだめの装置と＋　ｉ″４ｉｌ記計量台
   が予め定められた）ｔの球状核燃料を受容したときに球
   状核燃料の流下σ−止めるｉこめの装置とを備えている
   ことを特徴とする球状核燃料装荷装置。 ６、時計請求の範囲第１項記載の球状核燃料装荷装置Ｖ
   こおいて、前記昇降装置は、前記供給装置の底部が前記
   燃料棒の底部から約５０８ｃ１ｎ（約２インチ）程度離
   ｔしるように前記供給装置を前記燃料棒内に降下せしめ
   且つ予め定めらＪｔだ速度で前記供給装置を上昇せしめ
   るようになっていることを特徴とする球状核燃料全管状
   置。 ７、特許８１ｊ求の範囲第１項記載の球状核燃料装荷装
   置において、前記燃料棒が前記主ハウジングに密封係合
   している間中前記燃料棒全振動させるための装置を四に
   備えていることを特徴とする球状核燃料装荷装置。 ８　異なるサイズの球状核燃料を核燃料被覆棒内に装荷
   さぜるための装置であって、異なるサイズの償球状核燃
   料を核燃料被覆棒に対し投入及び計量するための装置を
   備え、該投入・計量装置は。 核燃料被覆棒への球状核燃料の投入の前に谷ザイズの球
   状核燃料ヲＤ［定量に計量するための装置を宮むことを
   特徴とする球状核燃量装荷装置。 ９、特許請求の範囲第８項記載の球状核燃料装荷装置に
   、？いて、前記核燃料被覆棒に投入される各サイズの球
   状核燃料の流Ｆ速度を調整するための装置？！−更に備
   えていることご特徴とする球状核燃料装荷装置。