JPS5828033B2 - 核燃料棒への端栓の溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は原子炉の燃料棒の末端に端栓を溶接する装置
に関するものである。

当該技術で良く知られている通り、核燃料ペレットを燃
料管中に装荷した後、この管の両端に入れた端栓を、端
栓と燃料管との境界の両表面を突き合わせることによっ
てできた継目において、この燃料管に適当に溶接して燃
料棒を形成する。

方の端栓には軸方向の開口があって、溶接作業開始前及
び溶接作業中にガスを燃料棒から抜けるようになってい
る。

この継目にむいてガース溶接を完了したら、端栓にある
軸方向の開口を圧力室中で溶接して閉じ、燃料棒の内部
空間を高圧に維持しておく。

現在の慣行によれば、端栓を燃料管に溶接するには、端
栓付きの燃料管を溶接室に挿入してその中の回転可能な
停止部材に当てると共に、溶接電極チップが燃料管と端
栓との継目又は接手に関して一定の点に位置するように
距離を決めている。

従来この定点は、既定の適切な溶接パラメータに従うた
めに、端栓上にあって燃料管と端栓との継目から約０．
７５ｍｍＭれた位置に置かれている。

燃料棒が溶接室中の停止部材に正しく位置決めされてい
ない場合、正しい位置に対する端栓と燃料管との継目の
若干の変位が継目における金属中への溶接部は込み量に
悪影響を与えることが分かった 実施した溶接作業を解
析したところ、溶接作業員は時折端栓を溶接室の停止部
材にしつかり押し付けていないことがあることを示した
。

その結果、有効な溶接部を得られる領域ではない領域に
できたガース溶接部は、端栓と燃料管との継目又は接合
部で耐密な封止を行なうに足るほど溶は込み量が多くな
いために、屡々欠陥溶接部となる。

チャックが燃料棒を把持した後、このチャックは、燃料
棒の端栓が当接していた停止部材から離れるように燃料
棒を引っ張る傾向があることが分かった。

この動作は継目をｏ、１！５７ｎ７Ｉｌはど離す変位を
生ずる結果となり、欠陥溶接部を造る。

従つ−Ｃ１この発明の主な目的は、燃料管及び端栓が溶
接電極に関して適切に置かれた時たけ、端栓を燃料管に
自動的に溶接する装置を提供することである。

上記目的からこの発明は、固定電極の入った溶接室を有
するハウジングを備え、このハウジングは燃料棒を受は
容れる穴を有すると共に、燃料棒を把持して回転させる
手段及び上記溶接室中に燃料棒を封止する封止手段を含
んでも・す、更に、停止部材と、溶接作業中に不活性ガ
スを上記溶接室に供給する手段とを備えていて、上記停
止部材は、軸方向に貫通する第１の通路を有する端栓が
この停止部材に正しく置かれた時と燃料棒及び端栓の継
目が上記固定電極に関し精度よくそのＥＬい位置に在る
時に、燃料棒にある端栓にしつかり係合するように上記
溶接室内に位置決めされている、核燃料棒への端ｅ溶接
装置にむいて、上記停止部材は、端栓が停止部材中にあ
るときに端栓の上記第１の通路と軸方向に整列する第２
の通路を有し、上記溶接装置は、燃料棒に真空を生じさ
せるため真空源に接続された管と、この管に連通ずる真
空スイッチとを有する吸引装置を備えており、この真空
スイッチは、燃料棒が上記停止部材中に正しく置かれて
いない時に上記固定電極が付勢されるのを防止するため
、上記の管及び燃料棒内の圧力に応じて作動し、上記圧
力が所定の低レベルに達した時だけ上記固定電極の付勢
を行なうことを特徴としている。

この発明は、添付図面に一例としてたけ示すその好適な
実施例についての以下の記載から一層容易に明らかとな
ろう。

同−又は類似部分を同一符号で示す図面を参照すると、
第１図には、燃料管と端栓との継目を電極チップに関し
て正確に位置決めするために、燃料棒の端栓が燃料棒用
停止部材の対応した穴に具合好く嵌入するのを保証する
装置が示されている。

この装置は矩形又は円筒形のハウジング１２を支持する
基台１０を備える。

ハウジング１２にある機械仕上げしまた穴１４は、それ
より小径の穴１６、次いで内側にねじの切られた部分１
８と合体している。

穴１６の壁はガス室又は溶接室２０を形成しており、同
ガス室２０の中に燃料棒２２の端が挿入される。

燃料棒２２はその開放端に摩擦嵌入した端栓２４によっ
て閉止されて釦り、そして端栓２４の円錐形の端面ば停
止部材２６の端面に形成した相補的形状の穴に入るよう
に配置されている。

慣行によれば、電極２８は、端栓と燃料管の衝合面で造
られる接合部又は継目にち・いて、端栓を燃料管に周方
向に溶接する働きをする。

穴１４内に位置した諸構成要素は、ガス室２０を封止す
ると同時に、ガース溶接を行なう間中、燃料棒２２を把
持し且つ回転させる働きをする。

これ等の諸構成要素は周知の構造のものであるが、可回
転スリーブ３６は穴１４に嵌入していてその中で一対の
軸受３８に支持され回転することが分かる１、可回転ス
リーブ３６内に置かれた押し棒４０は拡大端面４２，４
４を有し、端面４４はスリーブ３６の末端に入ったピス
トン４６と選択的に係合するよう配列されている。

コレットホルダー４８が有する穴５０は、壁５２を拡開
することによって形成された円錐形の穴と一体である。

軸向きの穴５６を備えたコレット５４は、コレットホル
ダーの壁５２が形成した円錐形の穴内に置かれていて、
各部直径は、燃料棒２２を第１図に示すようにコレット
ホルダー コレット及びピストン４６の中心穴に通せる
ようになっている。

可回転スリーブ３６は押し棒４０及びピストン４６にキ
ー止めされていて、これにより諸要素が一体に回転しつ
るようにしている。

第１図の左側に示すように、コレットホルダー４８は、
裏板６２内のスラスト軸受６０に当接する大径フランジ
５８を備える。

それぞれが往復ピストンを内蔵する空気式又は流体式シ
リンダ６４が連結棒６６を介して裏板６２に接続されて
いるので、これ等のシリンダ内のピストンが第１図に示
すように右方へ動く時、裏板６２がコレットホルダーの
フランジ面に係合して同コレットホルダーを右方へ押し
、燃料棒２２をコレット５４により捉え不動の位置に保
持する。

この動作はまた、燃料棒の端栓を停止部材の相補的形状
の表面との緊密な接触状態に動かす働きをするので、燃
料棒の継目を電極２８のチップに関して軸方向及び半径
方向の正確な位置に精度よく位置決めすることを助ける
。

丑た、右方へのこのような移動によりピストン４６がウ
レタン製シール７４を燃料棒表面の周りにしつかり押し
付けるので、溶接作業中のガス室２０からのガス洩れが
防止される。

この後、燃料棒を図示しない動力装置に接続したプーリ
ー６８で回転させる。

燃料棒の回転中に鮫ける端栓２４及び停止部材２６間の
摩擦をできる限り少なくして燃料棒の回転を妨害しない
ようにするため、停止部材を軸受７０上に設けて燃料棒
と停止部材とを一体に回転させる。

捷た、流体式シール７２もガス室からのガス洩れを防止
する。

これ昔でに特別な構造の溶接室が開示されてきたが、燃
料棒の末端がシールを貫通し、溶接中に燃料棒がモータ
により同シール内で回転されるような溶接室を単に使用
するその他の構造のものも同様に使用できる。

上記した通り、既定の適切な溶接パラメータに従うと共
に全く完全な状態の信頼性のある溶接接手を造るために
は、電極チップが燃料管と端栓との継目から約０．７５
ｍｍ以内に位置することが肝要である。

電極チップがその希望点から少しの距離であっても変位
すれば、継目における溶は込みが不適切になることが分
かつている。

燃料棒はコレットホルダーの補助の下に溶接室中へ、燃
料棒端栓が停止部材の相補的形状の表面に緊密に接触す
る位置に手動で位置決めされるので、燃料棒が所定位置
に正確に置かれず停止部材に末端が触れない場合に、溶
接部の位置に不一致が生ずる。

また溶接作業員が端栓の付いた燃料棒を停止部材に常時
押し付けていてさえ、燃料棒の端栓が溶接電極直下のそ
の所定位置から退く可能性が常に存在する。

これは、大抵の燃料棒は回転チャックで回されるため、
燃料棒を回し始める際にチャックが燃料棒を引っ張り停
止部材から離す傾向があるといった事実に起因するもの
であり、ある場合には、０．１５ｍｍ（ｏ、ｏ ０６
ｉｎ）はどの変位が測定されることがあり、この変位量
は燃料棒の溶接部を恐らく欠陥のあるものとするであろ
う。

捷た、溶接材料の溶は込み不足となる劣悪な溶接部を放
射線で検知することば容易でなく、従って、溶接部が常
に適正位置にあることが肝要である。

さもないと、溶は込み不足の溶接部を有した燃料棒が心
ならずも原子炉に装荷されてし捷い、原子炉の運転中に
溶接部の破損が起こるといった可能性が現実に存在する
こととなる。

ここで説明するこの発明は、燃料棒の端栓が係合する停
止部材に通じる吸引装置に設けた真空スイッチを利用し
て、上記した欠点を克服するものである。

燃料棒の排気中に、真空レベルが所定値まで上昇して、
従って、燃料棒の端栓末端が停止部材に十分に触れてガ
ス室中の溶接電極に関して精度よく正しい位置にあるこ
とを指示した時に、真空スイッチが働いて電極への電気
回路を閉じ溶接工程を開始する。

これ等の機能を実行するのに採用した構造は、周囲と燃
料棒２２の内部領域との間に連通を造るように端栓に設
けた第１の通路７６を含む。

停止部材２６の中央に形成された同様の第２の通路７８
は接続箱８０及び管８２を介してコネクタ８４１で通じ
ている。

燃料棒を正しい位置に挿入した時、通路７６は通路７８
に整列する。

図示しない真空源に連通ずる流量計８６及び真空計８８
がこのコネクタ８４に真空スイッチ９０と共に接続され
る。

真空スイッチは慣用の既知の構造であって、溶接室中の
圧力即ち真空に感応するように配置されて釦り、真空が
所定の低レベルに達した時に、真空スイッチが電源から
の回路を閉じて、溶接ユニット９２に電力を供給し電極
２８に流す。

燃料管の末端にある端栓２４を溶接したい時には、燃料
管を手でコレットホルダー４８に押し通して、端栓の底
が停止部材に十分に触れる位置捷で進める。

端栓の表面は停止部材２６に形成した相補的形状の穴に
具合よく接触するので、作業員は、燃料管と端栓との継
目が溶接電極に関して正しく位置定めされることを保証
されている。

裏板６２を第１図に示すように右方へ動かして、コレッ
トホルダーに燃料棒２２を掴捷せる。

裏板が前進している間、ピストン４６が右方へ動いてウ
レタン製シール７４を燃料管表面の周りに緊密に押し付
ける。

この時、駆動装置がプーリー６８を介して燃料棒を回転
させる。

殆ど同時に、吸引装置の図示しない真空ポンプが管８２
及び通路７８゜７６に真空を造って、燃料棒２２内を減
圧する１、捷た、溶接作業のための不活性雰囲気を造る
ように、若干圧力をかけたヘリウムガスを入口９４から
溶接室内に流して、不活性雰囲気を確実に維持するよう
助長する。

真空ポンプは燃料棒を連続的に吸引するので、真空が所
定の低レベルに達した時に、真空スイッチが溶接ユニッ
ト９２及び電極２８への回路を閉じ こうして溶接作業
を開始する。

燃料棒の端栓が停止部材の中で十分に接触していない場
合には、外表面又は端栓と、停止部材２６にある相補的
形状の穴との間の空間を通ってヘリウムガスがガス室か
ら流出する、３通路７８及び管８２中へのヘリウムの漏
洩は必要な真空ができるのを防止するので、その結果、
真空スイッチは電極への回路を閉じず、溶接は行ｉわれ
ない。

従って、端栓か停止部材２６中に適正に置かれない限り
、燃料管へのその溶接は行なわれない。

そして、端栓が正しく置かれたこの位置が、燃料管と端
栓との継目又は接手に関して電極２８が精度よく正しい
位置にあるかどらかを指示する。

変形例においては、停止部材２６の中央に空所があり、
その中に、燃料棒を溶接室中の所定位置に手動で入れた
時に燃料棒の端栓２４の末端が接触するようになった導
通スイッチ９５が入っている。

このスイッチ９５は導体９７及びスリップリング９８を
介してリレー９６に接続されている。

このスリップリングは、スイッチ９５を入れた停止部材
２６が溶接作業中回転しているので必要である。

端栓２４が導通スイッチに接触しそれを閉じると、リレ
ー９６への回路がっながって同リレーが閉ム溶接ユニッ
ト９２及び電極２８へ電力を供給する 昔た、種々の距
離は、端栓が導通スイッチに接触する正確な点に訃いて
、燃料管と端栓との継目が溶接室中の固定電極からｏ、
７！５７７１７７Ｌ以内に置かれるようになっている。

適正な溶は込みを保証するには、電極が継目の端栓側に
位置することが車重しい。

或は、停止部材２６は端栓に接触した時に燃料棒の末端
によって軸方向に動かされて、リレー９６中に設けた導
通スイッチを閉じるようにもしうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、燃料管と端栓とが形成する円周方向の継目を
溶接室中で正確に位置定めするのに用いる装置を一部断
面で示す立面図、第２図は、燃料棒の被溶接部分に対す
る電極チップの相対位置を示す拡大断面図、第３図は第
１図に示した装置の変形例の立面図である。 図中、１２はハウジング、１４及び１６はハウジングに
ある穴、２０は溶接室、２２は燃料棒、２４は端栓、２
６は停止部材、２８は固定電極、３６は可回転スリーブ
、４８はコレットホルダー５４はコレット、７２及び７
４は溶接室のシール、７６は第１の通路、７８は第２の
通路、８２は管、９０は真空スイッチ、９４は溶接室に
不活性ガスを入れる入口、９５は導通スイッチである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 固定電極の入った溶接室を有する・・ウジングを備
   え、このハウジングは燃料棒を受は容れる穴を有すると
   共に、燃料棒を把持して回転させる手段及び上記溶接室
   中に燃料棒を封止する封止手段を含んでおり、更に、停
   止部材と、溶接作業中に不活性ガスを上記溶接室に供給
   する手段とを備えていて、上記停止部材は、軸方向に貫
   通する第１の通路を有する端栓がこの停止部材に正しく
   置かれた時と燃料棒及び端栓の継目が上記固定電極に関
   し精度よくその正しい位置に在る時に、燃料棒にある端
   栓にしつかり係合するように上記溶接室内に位置決めさ
   れている、核燃料棒への端栓の溶接装置において、上記
   停止部材は、端栓が停止部材中にあるときに端栓の上記
   第１の通路と軸方向に整列する第２の通路を有し、上記
   溶接装置は、燃料棒に真空を生じさせるため真空源に接
   続された管と、この管に連通ずる真空スイッチとを有す
   る吸引装置を備えており、この真空スイッチは、燃料棒
   が上記停止部材中に正しく置かれていない時に上記固定
   電極が付勢されるのを防止するため、上記の管及び燃料
   棒内の圧力に応じて作動し、上記圧力が所定の低レベル
   に達した時だけ上記固定電極の付勢を行なうことを特徴
   とする核燃料棒への端栓の溶接装置。