JPS59563Y2 - ペレツト検査装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はペレット検査装置に関し、特に、核燃料ペレ
ットが長さ及び端面直角度の規準に合致するか否かを決
定するためにペレットを自動的に検査するように設計し
た装置に関するものである。

多くの原子炉で使用される核燃料ペレットは濃縮二酸化
ウランで作られていて、直径が約９．３ｍｍ長きが約１
５．２ｍｍの円形横断面の円柱である。

製造中に、ペレットを焼結し研削し且つそれ等の外表面
の傷の検査をした後、ペレットは長さ及び直角塵の計測
を行なう次の検査区域に移される。

制定された規準では、ジャミングを起こさずにペレット
を燃料管中へ確実に装入するのを助けるために、ペレッ
トは高度の直角塵、例えばペレット中心軸に関して０．
１ｍｍに保たれねばならないことを要求している。

このような生産作業はペレットをその中心軸を定盤に垂
直にして■ブロックに置き、このペレットの頂面上にダ
イヤルインジケータを置いて行なう。

ペレットを■ブロック中でダイヤルインジケータに関し
て回転させる時に、非直角度の度合が観察され、それが
所定の限度を越える場合にペレットは捨てられる。

この計測技術の主な欠点は、遅いことや、非常に冗長な
作業を要することや、頂面上のペレットの削屑が計測の
邪魔をすることや、検査員は高低双方の読みを観察して
その後に差を計算し、ペレットの合格判定を決定しなけ
ればならないこと等である。

ペレットの長さはペレットの体積及び密度を決定するた
めに計測され、計測は、ペレット長の直接な読みを与え
る慣用のマイクロメータにペレットを入れて行なわれる
。

ペレットの末端を通る側平面はめったに平行にならない
ので、計測した長さは体積計算の基準となる軸に沿った
平均ペレット長よりも通常長い。

各端に関して０．１＋ｎｍの非直角性公差であれば、絶
対密度に対する誤差は０から約−０，６７％の範囲に及
ぶ。

更に、二酸化ウランペレットの長さ及び端面の直角塵を
測定する際に用いる手作業の方法は、プルトニウム強化
ペレットに関しては、その放射性及び有毒性の特質に起
因する過度の健康上の危険のため、無理なく使用するこ
とができない。

従って、この考案の主な目的は、ペレットの長さ及び末
端の直角塵を計測してそれ等が規定の公差内に入るか否
かを決定するための装置を提供することである。

上記目的からこの考案は、希望の軸方向長さとペレット
中心軸に垂直の希望の両端面とを有するペレットの長さ
及び直角塵を計測するペレット検査装置であって、該ペ
レット検査装置は；所定位置において被測定ペレットを
支持するペレット把持体の支持枠と；前記ペレットの両
端において前記支持枠に装着されると共に、前記ペレッ
トの両端面に々らうことができるようにボール継手によ
り軸構造に枢着されたスイベル板をそれぞれが備える第
１、第２直角度検出装置と；前記ペレットの両端での前
記第１、第２直角度検出装置の間の前記ペレットの接触
と、前記ペレットの両端面に従った前記スイベル板の傾
斜とを行なうように、前記第１、第２直角度検出装置を
互いの方に向がって所定の距離まで付勢する付勢手段と
；を備えており、前記第１、第２直角度検出装置の各々
は、前記軸構造に滑動可能に装着されると共に前記スイ
ベル板に当接していて、該スイベル板がペレット中心軸
に対して垂直でないペレット端面に接触して傾斜した時
に軸方向に変位可能なブッシングと；ペレット中心軸に
垂直な平面からのペレットの各端面の偏向量を表わす前
記軸構造とブッシングとの間の相対運動を測定しつるよ
うに、該軸構造とブッシングとに関連した線形可変差動
変圧器と；を含んでおり、更に、前記ペレット検査装置
は、前記第１、第２直角度検出装置と軸方向に整列して
装着されると共に、前記付勢手段に装着される線形可変
差動変圧器からなっており、該線形可変差動変圧器が、
前記第１、第２直角度検出装置の一方の前記軸構造に接
続される電機子と、該電機子に組み合う変圧器巻線を含
むハウジングとを有する第３長さ検出装置と；該第３長
さ検出装置の前記変圧器巻線に電気的に接続されると共
に、既知長さの試験ペレットを前記第１、第２直角度検
出装置のスイベル板の間に該スイベル板に接触させて置
いた時にゼロ点を表示するように調節可能な表示手段と
；を備えるペレット検査装置に存するものである。

この考案は添付図面に例示した推奨実施例に関する以下
の説明から一層容易に明らかとなろう。

第１図はペレットの長さ及び末端の直角塵の測定に使用
する装置の平面図を示しており、該装置は、並列する棒
１２及び端部支持体１４を含む枠構造１０と、図示のよ
うに双方の棒１２に架橋する可動のペレット把持体の支
持腕１６とからなる。

ペレット把持体支持腕の両端は、棒１２に支承され且つ
鉄棒の長さに沿って軸方向に可動に設計されたハウジン
グ１８となっている。

一対の隔置されたストッパ２０が基枠に固着されており
、これ等のストッパとハウジング１８の隣接端面との間
にばね２２が置かれている。

ばね２２はペレット把持体支持腕が棒１２上で自動的に
復心するのを許容すると同時に、枠構造の軸方向に移動
するのを可能にし、従って、ペレット検査装置に融通性
を与える。

第１図及び第２図に示したように、ペレット把持体支持
腕１６は、長さ及び末端の直角塵を検査したいペレット
２４を保持するように設計されている。

第２図に更に明瞭に示すように、ペレットを所定位置に
保持するに使用する装置は空気シリンダ２６を含む。

該シリンダはその中で軸方向に滑動可能な連接棒２８に
結合されたピストン２７を有する。

一端がＵＩＪンク３２に接続され他端が腕１６に接続さ
れた可動の腕３０は、溶接又はその他の方法でそこに取
り付けられたペレット支持ブラケット３４を備える。

足踏スイッチ（図示しない）によって制御するのが好ま
しい適当な空気源からの空気が管路３６を経て管路３Ｂ
へ供給されて、ピストン２７をシリンダ中で軸方向に運
動させる。

第２図に鎖線で示すように、ピストンがシリンダ２６中
へ引っ込んでいる時、ブラケット３４は開放位置につい
ている。

■形の空間４０にペレットを挿入した上で、管路３６を
通って供給された空気が右方へのピストン２７の運動を
生じさせ、この運動によりブラケット３４は閉塞位置に
向かってペレットとの接触状態に付勢され、ペレットを
検査のための所定位置に確実に保持する。

ペレットを除去するに際しては、管路３８を通って供給
された空気がピストン２７を逆方向に移動させて、ブラ
ケット３４をそのペレット把持位置から退却させる。

二つの直角度検出装置４２．４４がペレット２４の両側
にそれぞれ配置されていて、ペレットの両端面の直角塵
測定に使用される。

検出装置は、アメリカ合衆国ニューシャーシー州ペンツ
−クンのシュアヴイツ・エンジニアリング社が製造する
ような線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）が好ましい。

各検出装置は同一の設計及び構造のものである。

検出装置４２はナツト４６により又は他の手段により端
部支持体１４に固定された固定軸を含む。

検出装置４４の固定軸は後から詳細に説明する第３の線
形可変差動変圧器と連結している。

各検出装置４２．４４の軸構造即ち固定軸は三つの軸部
分４８．５０及び５２に分割されており、軸部分４Ｂの
一端は前述のように端部支持体に固着され、他端は中実
の強磁性電機子である軸部分５０にねじ込まれている。

同様に、軸部分５２の一端は上記電機子５０にねじ込ま
れ、他端はボール５３で終わっていて、このようにして
連続した長さを有する固定軸が固定位置に保持される。

各電機子５０は巻線５６．５８及び６０が入っている軸
方向に可動のハウジング５４に囲まれている。

ハウジング５４の開放端は、軸部分５２と同軸に装着さ
れ且つ外側にねじを切ったブッシング６２にねし結合し
ており、また、これ等の部材を所定位置に保持するため
に鎖錠リング６４が用いられている。

軸方向に可動の構造体であるハウジング５４及び同軸ブ
ッシング６２間をねし結合する目的は、電機子５０に対
する巻線の軸方向への調節に備えるためであって、この
調節により各線形可変差動変圧器４２、４４の出力電圧
のゼロ点を首尾よく得ることができる。

軸部分５２の端部にそれぞれ取り付けられた対をなすス
イベル板６６．６７はペレット端面の直角塵を測定する
目的でペレット２４の両端面に接触するよう配設されて
いる。

第３図は一方のスイベル板装置の拡大図であって、この
図は、軸部分５２がその端部に一体に形成されたボール
５３で終っていることを示している。

このボールは、スイベル板６６の裏側に形成されたＶ形
の又は相補的形状の空間７０に嵌合していて、スイベル
板が直角でないペレットの末端に接触しぴったり合う時
に、固定軸の端部にあるボール５３に対して自由に運動
するのを許容する。

これ等の部材を互いに保持するのに使用される装置は、
ボール５３の端を囲んで嵌合し保持する円板状のばね部
材７２を含み、このばね部材７２は、スイベル板６６か
ら後方へ突き出る延長部７５の外側にねじ付けされた円
筒形の蓋７４により所定位置に保持される。

上述のように諸部材を所定位置に配置しであるので、各
検出装置４２．４４のハウジング５４及び同軸ブッシン
グ６２は、軸部分４８に同軸的に装着されたばね７６に
よりペレットに向かつて付勢される。

ばね７６は一対のストッパ７８間に保持されており、ま
た、止め輪８０はばね７６に負荷を与えて、ブッシング
６２の末端をスイベル板の内側又は裏側表面８２に接触
させるに足るだけ圧縮する。

ばね１６はハウジング５４の軸方向運動に対し若干の抵
抗を加えながらペレット検査装置における部材間の緩み
を予防する。

後から詳述するように、スイベル板６６．６７の表面が
ペレット２４の直角でない端面に接触しぴったり合う時
に、各スイベル板の内側表面８２は同軸ブッシング６２
の端部及びハウジング５４を後方へ付勢する。

この動作により巻線５６．５８及び６０は電機子５０に
関して軸方向へ変位され、従って、変圧器の平衡磁気状
態が崩れてその両端子に出力電圧が発生する。

スイベル板６６．６７をペレット２４の末端との接触状
態に運動させるに用いる構造には、検出装置４４の軸部
分４８に電機子８６を介して接続された軸８４が含まれ
る。

接手８８はこの軸８４を、空気シ１ンダ９２中のピスト
ン９８で作動される連接棒９０に接続する。

慣用の空気人口９４及び出口９６は、ピストン９８か゛
空気シリンダ中で軸方向に動く時に、この空気シリンダ
を加圧酸るいは排気する作用を行なう。

ペレットがペレット把持体支持腕１６上の所定位置に置
かれている時、ピストン９８の付勢は軸８４を右側の方
向へ移動させ、従って、スイベル板６７をペレット２４
に接触させる。

支持腕１６は並列の棒１２に滑動可能に装着されている
ので、軸８４の更なる運動は支持腕１６を右側へ動かし
、従って、ペレット２４の末端をスイベル板６６との接
触状態に置く。

若干の力を付加するだけで、双方のスイベル板はペレッ
トの両端に従うようになり、また、そのように従う際に
、検出装置４２及び４４におけるハウジング５４を反対
方向に、ペレット両端に関するオフセット量に対応する
量だけ移動させる。

この時、ハウジング５４中の巻線が電機子５０に対して
物理的に変位される。

出力電圧は透磁鉄心の電磁結合に基づいているので、こ
の変位は変圧器の電気出力を変化させる。

従って、出力電圧はペレット末端とペレット軸に垂直な
平面との間の角度のタンジェントに比例する。

各ペレット末端についての非直角度の最大許容公差は０
．１ｍｍであり、この公差以上のペレットはペレット検
査装置から除去される。

線形可変差動変圧器の駆動及び読出回路装置は当該技術
において周知である。

また、第６図に暗示するように、変圧器線の変位はスイ
ベル板６６．６７が直角でないペレット端面に接触する
結果として生じる。

発生した出力電圧は増幅器１００により増幅され電圧計
のような表示手段即ち計器１０２に送られる。

計器１０２は、非直角度を長さ、オフセット角度量或い
はそのような量に数値化して表示するように較正されて
いる。

測定は各ペレットの両端面について行なわれるので、全
く同様の変圧器駆動及び読出回路装置が各線形可変差動
変圧器と共に使用される。

ペレット両端面の直角度の検査完了後、ピストン９Ｂは
その最初の位置に戻り、スイベル板６７をペレット末端
との接触位置がら退がせる。

この動作はペレット把持体支持腕１６が左側へ、スイベ
ル板６６の端面と接触しない所へ移動するのを許容する
。

検出装置４２及び４４にあるばね７６はハウジング５４
及びブッシング６２を通じて作用し、スイベル板６６及
び６７を次のペレット検査に備えて垂直位置につかせる
。

ペレット端面の非直角度を検出する他に、開示したペレ
ット検査装置はペレット長も測定するように設計されて
いる。

これを行なうために、第３のＬＶＤＴ即ち長さ検出装置
１０４が巻線１０８と同軸に端部支持体１４に装着され
ている。

即ち、第３のＬＶＤＴは端部支持体１４の中で位置定め
された案内軸受１１０に支持されている。

第１図に示すように、案内軸受１１０及びブラケット１
１２は空気シノンダ９２、軸８４並びにこの軸に接続さ
れた電機子及びスイベル板６７で終わる軸部分を支持す
る。

変圧器巻線１０８を入れたハウジング１０６は、正常長
さのペレットに対応するゼロ点又はゼロ出力電圧を得る
ために、電機子８６に関して軸方向に調節可能である。

調節はハウジング１０６を案内軸受１１０を軸にして回
転させることにより行なわれ、この目的のため、双方の
部材にはねじが切られている。

鎖錠リング１１４は調節が完了した後にこれ等の部材を
予め選択した位置に保持する。

末端の直角度測定と同時にペレット長を計測するために
、正確な長さ及び末端直角度の試験ペレットを第２図に
示した構造によってペレット把持体支持腕１６上に締め
付ける。

空気シリンダ９２に入った圧力下の空気はピストン９Ｂ
を右側に動かし、軸、電機子及びスイベル板６７を試験
ペレットの端面との接触状態に直線的に前進させる。

更なる軸の運動によって支持腕１６は、試験ペレットの
他端がスイベル板６６に接触するまで、並列の棒１２上
を前方へ滑動する。

検出装置４２及び４４のハウジング５４はゼロ出力電圧
を発生するようにブッシング６２を軸としてそれ等の電
機子に関して回転され、また、鎖錠リング６４はこれ等
の部材を所定位置に鎖錠するように締め付けられる。

その後、試験ペレットを被測定ペレットと交換すれば、
端面直角度のどんな変化も電圧計１０２で検出され記録
される。

前述のように、電圧計は較正されており非直角度の量を
正常のペレットからの角度、長さ又はそのようなものの
変動量に換算して示す。

試験ペレットを従前通り所定位置に置いて、ペレット長
に対する検査を確定するために検出装置１０４のハウジ
ング１０６は、ペレット長を示すに使用した電圧計に表
示されるようなゼロ点に達するまで、案内ブッシング１
１０を軸として回転される。

第６図に概略的に示したようなＬＶＤＴの駆動及び読出
回路装置と同様のものをペレット長の表示に利用する。

ゼロ点を得た後に、鎖錠リング１１４がこれ等の部材を
所定位置に鎖錠する。

ゼロ点調節は正確な長さのペレットを用いて行なわれる
ので、電圧計のゼロ示度はこのような長さのペレットを
表わしている。

支持腕中の試験ペレットを被測定ペレットと交換すれば
、ＬＶＤＴ１０４で検出したペレット長の如何なる変化
も、長さを目盛っであるのが望ましい電圧計に目に見え
るように表示される。

第３図に詳細に示したスイベル板装置を分析すると、軸
部分５２の軸線が貫くスイベル板前面の点は、スイベル
板の表面が直角でない末端を有するペレットに接触する
時に移って、即ち動いて該軸線から若干能れるようであ
ることが分かった。

この変動はペレットの角度及び長さのいずれの読みにも
少量であってほとんど無視し得る誤差を生起するかも知
れない。

このような誤差を排除するであろう構造が第４図に示さ
れている。

直角でないペレット端面と接触した時にはスイベル板６
６はそのペレット端面を動かし且つペレット端面に従う
であろうから、諸部材は前述したのと本質的に同一の態
様で運動する。

このような運動は前述した後方へのブッシング６２の変
位を生せしめると共に、ＬＶＤＴの電気出力を変化させ
る。

しかし、スイベル板の裏側１１６が半球形状に造られて
いて、これが軸部分５２の末端に形成した相補的形状の
座部１１Ｂに係合し座っている。

軸部分は中空の通路１２０を有し、この通路を貫通して
延びる棒１２２は一端において、スイベル板の半球形状
部分に支えられて動く半球体となっている。

蓋１２４及びばね座金１２６は棒１２２を所定位置にし
つかり固定する。

この構造では点１２Ｂに実質上のピボットがあるので、
スイベル板が直角でないペレット端と接触状態に置かれ
て傾斜する時、スイベル板の移動に起因する誤差はＬＶ
ＤＴの出力に反映しないであろう。

第１図〜第４図及び第６図に開示したＬＶＤＴの装置の
代りに、精度は劣るが更に簡単にした第５図に示すよう
な構造のものを使用できる。

一端の近くにボール１３２を有する軸１３０が外側にね
じを切った円筒体１３４の中に装着されている。

この円筒体は小径部分１３６と、内側に向かった部分１
３８とを備え、部分１３８は軸１３０との遊合をもたら
すに足る開口を形成している。

軸の延長部１４０を囲むばね座金１４２は小径部分１３
６の上に嵌合した調節可能な蓋１４４によってボール１
３２に向かって負荷される。

鎖錠リング１４６は諸部材を所定位置につける。

図示のように、スイベル板１４Ｂは軸の延長部１４０及
びボール１３２と一体に形成されている。

円筒体１３４の上にねじ付けられた調節可能な円筒形部
材１５０は中央に開口を備え、該開口を通って軸１３０
が延びている。

絶縁体１５２及び銅製の接触リング１５４が開口の中に
固定されており、また、該接触リング及び円筒形部材に
それぞれ接続された電気引出し線は電気警報装置の接点
、光による又はその他による表示装置に達している。

スイベル板１４８か゛直角でないペレット端面に接触す
る時に、スイベル板及びそれが接続された軸１３０は片
寄るであろうし、また、ペレツＩ・端が予め設定した公
差を越えたとすると、軸１３０は接触リングに接触する
であろうから測定中のペレットが不合格であることを表
わす警報が鳴る。

この装置は、円筒形部材１５０を円筒体１３４上に種々
の距離まで嵌合することによって、末端の角度状態が異
なるペレット群に適応するよう調節可能である。

鎖錠リング１５６は関連部材を互いに鎖錠する。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃料ペレットの長さ及び末端直角度を計測する
ペレット検査装置の平面図、第２図は第１図の■Ｉ−■
Ｉ線について拡大して示す図、第３図は末端直角塵の測
定試験のためスイベル板を所定位置に保持するのに使う
装置の拡大図、第４図はスイベル板を所定位置に保持す
る装置の改変例を部分的に断面で示す側面図、第５図は
スイベル板を所定位置に保持する装置の別の改変例を示
す図、第６図はペレットの非直角度の大きさを検出し正
常ペレットとの相違量を目に見えるように表示するのに
使う諸構成要素を概略的に示す図である。 図中、１０は支持枠（枠構造）、１６はペレット把持体
、２４はペレット、４２及び４４は第１、第２直角度検
出装置、４８．５０及び５２は軸構造を形成する三つの
軸部分、５３はボール継手（ボール）、５６．５８及び
６０と５０は第１、第２直角度検出装置の線形可変差動
変圧器を形成する変圧器巻線と電機子、６２はブッシン
グ、６６及び６７はスイベル板、９８は付勢手段（ピス
トン）、１０４は第３長さ検出装置である線形可変差動
変圧器、８６はその電機子、１０Ｂはその変圧器巻線、
１０６はハウジング、１０２は表示手段（電圧計）であ
る。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 希望の軸方向長さとペレット中心軸に垂直の希望の両端
   面とを有するペレットの長さ及び直角度を計測を開に保
   持して査装置であって、該ペレット検査装置は、 所定位置において被測定ペレットを支持するペレット把
   持体の支持枠と、 前記ペレットの両端において前記支持枠に装着されると
   共に、前記ペレットの両端面にならうことができるよう
   にボール継手により軸構造に枢着されたスイベル板をそ
   れぞれが備える第１、第２直角度検出装置と、 前記ペレットの両端での前記第１、第２直角度検出装置
   の間の前記ペレットの接触と、前記ペレットの両端面に
   従った前記スイベル板の傾斜とを行なうように、前記第
   １、第２直角度検出装置を互いの方に向かって所定の距
   離まで付勢する付勢手段と、 を備えており、 前記第１、第２直角度検出装置の各々は、前記軸構造に
   滑動可能に装着されると共に前記スイベル板に当接して
   いて、該スイベル板がペレット中心軸に対して垂直でな
   いペレット端面に接触して傾斜した時に軸方向に変位可
   能なブッシングと、 ペレット中心軸に垂直な平面からのペレットの各端面の
   偏向量を表わす前記軸構造とブッシングとの間の相対運
   動を測定しうるように、該軸構造とブッシングとに関連
   した線形可変差動変圧器と、 を含んでおり、 更に、前記ペレット検査装置は、 前記第１、第２直角度検出装置と軸方向に整列して装着
   されると共に、前記付勢手段に装着される線形可変差動
   変圧器からなっており、該線形可変差動変圧器が、前記
   第１、第２直角度検出装置の一方の前記軸構造に接続さ
   れる電機子と、該電機子に組み合う変圧器巻線を含むハ
   ウジングとを有する第３長さ検出装置と、 該第３長さ検出装置の前記変圧器巻線に電気的に接続さ
   れると共に、既知長さの試験ペレットを前記第１、第２
   直角度検出装置のスイベル板の間に該スイベル板に接触
   させて置いた時にゼロ点を表示するように調節可能な表
   示手段と、 を備えるペレット検査装置。