JPS61244911A - ねじ頭部の捕捉・ロツク装置 - 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、原子炉の燃料集合体に関し、特に、燃料集合
体において上部ノズルの押さえ板ばねを締め付けるのに
使用されているようなねじを捕捉して、極めて高い信頼
性のある仕方で該ねじが弛んだり或は外れたりしないよ
うに固定する捕捉装置に関するものである。

先ｊ」え班！口ｌ朋− 慣用の構造の燃料集合体は、燃料集合体の長さ方向に沿
い離間して配設された格子により組織化された配列で保
持される多数の燃料棒を備えている。格子は、複数の制
御棒案内シンプルに取り付けられている。燃料集合体の
両端に設けられる上部ノズル及び下部ノズルは、それぞ
れ、燃料棒の上端及び下端を越えて上方及び下方に延び
る制御棒案内シンプルに固定されている。燃料集合体の
上端部において、案内シンブルは上部ノズルに設けられ
ている開口内に取り付けられる。また、慣用の燃料集合
体は、炉心に誘起される熱膨張等に起因する燃料集合体
の長さの変化を許容もしくは吸収しながら、上向きの冷
却材の流力で燃料集合体が持ち上げられて原子炉の上部
炉心板と損傷接触するのを上部炉心支持板と協働して阻
止するために、板ばねを有する燃料集合体押さえ装置を
用いている。

従来、上述の押さえ装置の板ばねは、幾つかの隅ブロッ
クと該隅ブロック及び板ばねの基部を貫通する多数のね
じとを用い、上記隅ブロックで板ばねの各基部を上部ノ
ズルの上部周辺フランジに締め付けることにより、上部
ノズル上の作用位置に固定され該位置に保持されている
。これ等の作用位置においては、板ばねは、上部ノズル
囲いもしくはハウジングの外周壁内で該外周壁に沿って
上向きに傾斜した関係で延在して、上部炉心板と接触す
る。ばね締付けねじを締付けられた状態に係止するため
に細長い金属製のロックピンが用いられている。各ロッ
クピンは、ねじの頭部に設けられた十字形の溝の１つに
配置され、そして溝の両端を越えて延びるピンの両端部
は、ねじの頭部に隣接する各隅ブロックの部分に溶接さ
れている。

最近、上述の押さえ装置を用いている燃料集合体におい
て、板ばね締付けねじの破断が検出された燃料集合体が
在る。少なくとも１つの事例においては、ねじの破断に
より、隅ブロックが、制御棒クラスタ・コントロールア
センブリ（ＲＣＣ＾）の移動路内へと横方向に変位して
しまったことが判明している。このＲＣＣ＾は、上部ノ
ズルの周辺フランジにより囲まれた燃料集合体の中央領
域内の中心に配置されて、燃料集合体の案内シンプルに
対する制御棒の出し入れのための垂直運動を制御するも
のである。従って、上記のように隅ブロックが不本意に
も変位した場合には、制御棒の移動が妨害されることに
なる。

検査結果から得られた証拠は、ねじの破損の原因は、締
付けねじを構成する高張力のインコネル−ｅｏｏ材料に
、原子炉等級の水中において応力腐食割れが生ずるため
であることを強く示唆している。

このようなねじの破断は、これ等のねじを用いている燃
料集合体の信頼性に関し由々しい問題を投げかけており
、従って、予防的対策手段として照射済み燃料集合体か
らのインコネル−６００製の締付けねじの取外し及び別
の材料から形成されたねじとの交換が要求されている。

新しいねじとインコネル−６００製ねじとの交換は、修
理ステーションにおいて燃料集合体を水中に浸漬させた
状態で遠隔操作により行わなければならないので、隅ブ
ロックに対するロックピンの端部の溶接（これは不可能
ではなくても相当に離れた場所から水中下で高い信頼性
をもって実施するのは困難な作業である）を用いずに、
隅ブロックに新しいねじを固定するための別の試みに対
する必要性が存在する。

１哩へ１１ 本発明は、上述の必要性を満足するように構成されたね
じ捕捉装置を提供するものである。このねじ捕捉装置は
、湾曲したピンの形態をとっており、該ピンは、ピンの
両端の各々に溶接等により固着されて尖鋭な円錐形の先
端として研磨された硬化金属チップを有する。尚、溶接
は、ピンを水中に浸漬する前、ピンの製造時においてし
か用いられない点に留意されたい、即ち、締付けねじを
ロックする目的でピンを固定するために溶接は行なわれ
ないのである。湾曲したピンの溶接チップの直径を、ね
じ頭部のスロットの幅よりも若干大きくすることにより
、ピン及びねじを水中に浸漬する前に、ピンを、軽い圧
入底めてねじスロットの１つに組み込むことができる。

その後、ピンをねじ頭部内の所望の正確な位置に維持し
ながらねじを上部ノズルに水面下で付けた後に、適当な
工具の遠隔操作によりピンを簡単に真っ直ぐにして、即
ち整直してピンの先の尖った両端を、ねじが配置されて
いる隅ブロックの開口を確定する端ぐり壁内に容易に喰
い込ませることができる。このように、各円錐形のチッ
プを喰い込ませることにより、ねじは回転しないように
確実にロックされ、従来の成る種のインコネル−６００
製のねじに生じていたように頭部の下方でねじが破断し
た場合、ねじ頭部を捕捉することができる。試験の結果
によれば、この新規なねじ捕捉装置は各端で隅ブロック
に溶接される慣用のロックピンに匹敵する強度及び信頼
性を有することが判明した。ねじ捕捉装置は一次的に、
照射済み燃料集合体に対する遠隔取付けに企図されてい
るが、成る種の事例において、慣用の真直なロックピン
の端部の溶接に際して発生する歪みを阻止する等の目的
で新しい燃料集合体の製造においても容易に利用するこ
とができる。

従って、本発明は、ねじ頭部が、該頭部を囲撓する環状
の壁により隣接の構造物に形成される端ぐり穴内に配置
される場合において、ねじの頭部を捕捉し隣接の構造物
にロックするための装置に向けられるものである。ねじ
の頭部は、該頭部に形成されて該頭部を対角線方向に横
切り且つ両端が開いているスロットを有する。更に具体
的に述べると、捕捉・ロック装置は、（ａ）長手方向く
縦軸方向）に湾曲した形状を有する細長い金属製のピン
と、（ｂ）ピンの各端に固着された硬化金属製のチップ
とから構成される。ピンの各チップは、尖鋭な円錐形先
端で終端しており、そして好ましくは、ピンは、焼鈍さ
れたステンレス鋼材料から製造され、ピンのチップはス
テライト材料から製造される。

特に、ピンのチップは、ねじ頭部に形成されたスロット
内に受は入れることができ、そしてピンが湾曲した形状
にあることに鑑みて、ピンの実効長は、ピンをスロット
内に受けた状態で、ねじ頭部を端ぐり穴内に設置するこ
とを可能にするように、ピンをねじ頭部のスロットの長
さ範囲内に制限するように選択される。その後、ピンを
強制的に整直すると、ピンはスロットの長さ、及びねじ
頭部が配置されている端ぐり穴を横切る距離よりも長く
なる。更に、チップはねじ頭部を囲撓する構造物の材料
よりも硬質の材料から形成され、それにより、ピンを整
直する際に、チップが構造物に端ぐり穴を画定する環状
壁のより軟質の金属内に喰い込み、それにより、ピンは
構造物に対するねじ頭部の回転を阻止することができる
。好適な実施例においては、湾曲されたピンのチップは
、ねじ頭部のスロットの幅よりも断面が若干大きく、そ
れにより、ピンは、ねじ頭部及び湾曲したピンの構造物
の端ぐり内への設置を容易にするように軽い圧入嵌めて
スロット内に組み込むことができる。

本発明の上に述べた利点及び作用効果並びに他の利点及
び作用効果は、当業者には、本発明の実施例を例示する
図面を参照しての以下の詳細な説明を読むことにより一
層明らかになろう。

ゝｔ−の普日 以下の説明において、全図面を通し、同じ参照数字は同
じ又は対応の部分指すものとする。また以下の説明にお
いて用いられている術語「前方」、「後方」、「左方」
、「右方」、［上向きもしくは上方」、「下向きもしく
は下方」その他類似の表現は、説明の便宜上の言葉であ
って、制限的な意味に解釈されてはならない。

図面、特に第１図を参照するに、参照数字１０で総括的
に表わされて、垂直方向に短縮した形態で燃料集合体の
立面図が示されている。燃料集合体１０は、加圧水彩原
子炉（ＰＷＲ）で用いられる種類のものであって、基本
的要素として、原子炉（図示せず）の炉心領域において
下部炉心板（図示せず）上に燃料集合体を支持するため
の下端構造、即ち下部ノズル１２と、該下部ノズル１２
から上向きに突出し縦軸方向に延在する多数の案内シン
プル１４とを備えている。また、燃料集合体１０は、案
内シンプル１４に沿い軸方向に離間して配設された複数
の横格子１６と、該格子１６により横方向に離間して支
持されている細長い燃料棒１８の組織化された配列とを
備えている。更に、燃料集合体１０は、その中心に配設
された計装管２０と、案内シンプル１４の上端部に取り
付けられた上端構造、即ち上部ノズル２２とを有してい
る。諸要素をこのように配列して、燃料集合体１０は、
燃料集合体要素を損傷することなく適宜に取り扱うこと
ができる一体のユニットを形成している。

上述のように、燃料集合体１０内に列状に設けられてい
る燃料棒１８は、燃料集合体の長さ方向に沿って離間し
ている格子１６により互いに離間関係で保持される。各
燃料棒１８は、核燃料ベレット２４を備えており、そし
て燃料棒の両端は、燃料棒を気密に封止するために上部
端栓２６及び下部端栓２８により密閉されている０通常
、上部端栓２６とベレット２４との間のプレナムにはば
ね３０が配置されており、ペレットを燃料棒１８内で密
着した積重ね関係に維持している。核分裂性物質からな
る燃料ベレット２４は加圧水膨原子炉の反応出力を発生
するためにある。水又はホウ素含有水のような液体減速
材／冷却材が、炉心内に発生された熱を有用な仕事の発
生の目的で取り出すために、炉心の燃料集合体を通って
上向きにポンプ送りされる。

核分裂過程を制御するために、多数の制御棒３２が、燃
料集合体１０内の予め定められた位置に配設されている
案内シンプル１４内に往復動可能に設けられている。特
に、燃料集合体１０の上部ノズル２２と関連して、半径
方向に延びる複数のアーム３８を備え内ねじが切られた
円筒状の部材３６を有する棒りラスタ制御機楕３４が設
けられている。各アーム３８は、制御機構３４が案内シ
ンプル１４内で制御棒３２を垂直方向に移動して、それ
により、燃料集合体１０における核分裂過程を制御する
ように動作可能である。これ等のことは全て周知の仕方
で行われる。

第１図及び第２図を参照するに、上部ノズル２２は、横
方向に延在する下側アダプタ板４２と、直立側壁４６を
有する上側環状フランジ４４とにより形成される囲いも
しくはハウジング４０を備えており、該直立側壁４６は
、アダプタ板とフランジの各周辺部間に延在して、該ア
ダプタ板及びフランジを一体的に相互接続している。環
状フランジ４４には、後述する本発明と関連の要素によ
り、燃料集合体の押さえ装置を構成する複数組の板ばね
４８が締着されている。板ばね４８は慣用の仕方で、上
部炉心板（図示せず）と協働して、上向きの冷却材流に
より生ぜしめられる燃料集合体１０の上昇を阻止すると
共に、炉心に誘起される熱膨張等に起因する燃料集合体
の長さの変化を吸収する作用をなす。

江以ｌ乱１１ 第１図及び第２図に示し、そして第８図に更に明瞭に示
しであるように、従来の場合と同様、各組もしくは群の
板ばね４８は、隅ブロック５２及びねじ５４を用いて上
部ノズルの上側フランジ４４に作用位置で取り付けられ
保持されている。該ねじ５４は、隅ブロック（＃Ｉ造物
）５２に形成された端ぐり穴５６と板ばね組の基部６０
に形成された１対の整列孔５８とを貫通し、上側環状フ
ランジ４４に形成されているねじ孔６２内にねじ込まれ
る。ねじ５４を締め付けると、隅ブロック５２と共に、
１１１の板ばね４８の各基部６０は、上部ノズル２２の
周辺の上側環状フランジ４４に締め付けられる０作用位
置において、板ばね４８は、上部ノズルのハウジング４
０の外周に沿い該ハウジング４０内に上向きに傾いた関
係で延在し、上部炉心板と接触している。

第２図〜第９図を参照するに、これ等の図には、参照数
字６４で本発明によるねじ捕捉装置（捕捉・ロック装置
）が示されている。このねじ捕捉装置６４は、上図にお
いて、板ばね４８の各組を上部ノズル２２に締め付ける
各ねじ５４と関連して示されているが、燃料集合体１０
の他の要素を固定するねじをロック固定したり或は捕捉
するのにも容易に使用し得るものであることを理解され
たい。

第３図に示しであるように、ねじ捕捉装置６４は、状及
びほぼ円柱形の断面形状を有する細長い金属製のロック
ピン６６の形態を有する。ロックピン６６は、該ピンの
対向する各端に溶接等により固定されて先鋭な円錐形の
先端７０として研磨された硬化金属チップ６８を有して
いる０図示の実施例においては、ピン６６は３／３２ｉ
ｎ（２，３６２２１１ｍ）直径の焼鈍された３０４ステ
ンレス鋼製のピンであり、チップ６８はステライト又は
類似の硬質金属から製作されている。

第５図及び第６図を参照するに、ピン６６は、ねじ５４
の頭部フ４に直交心機で形成されているスロット７２の
うちの１つのスロット内に受は入れ可能であることが分
かる０曲がった形状であることに鑑み、チップ６８を含
めピン６６の実効長は、ピン６６と共にねじ５４を取り
付けることを可能にするように、ねじ頭部７４の直径（
又はねじ頭部の１つのスロット７２の長さ）内となるよ
うに制限される。従って、ピン６６を第４図に示すよう
な状態に整直した場合には、チップ間寸法は、第２図、
第８図及び第９７４が配置される端ぐり穴５６の直径よ
りも長くなる。

例えば、ピン６６の整直した場合の長さは、端ぐり穴の
直径よりも０．０１２ｉｎ（０，３０５ｍｍ）程長くな
るようにすることができ、このようにすれば、ピン６６
の両端の円錐形のチップ６８の各先端７０は、隅ブロッ
ク５２に端ぐり穴５６を画成する（環状の）壁７６の軟
質の金属内に０．００６ｉｎ（０，１５２ｉｖ）程喰い
込む。

更に、湾曲したピン６６の基部７７に溶接されたチップ
６８の直径をねじ頭部のスロットフ２の幅よりも若干大
きくすることにより、ピン６６を整直することなく、ピ
ン及びねじ５４を水中に浸漬する前に、軽い圧入底めで
、ピンをスロット７２のうちの１つに組み付けることが
できる。このようにして、ピン６６を、ねじ頭部７４の
正確に所望の位置に維持して、ねじ５４を上部ノズル２
２に水面下で取り付けた後に、ピン６６を、適当な工具
を遠隔操作することにより整直して、ピンの両端チップ
の先端７０を端ぐり穴の壁７６に喰い込ませ、それによ
りねじ５４が回転しないように確りとロックし、更に、
従来の成る種のインコネル−６００製のねじに見られた
ように、ねじ５４がその頭部もしくは頭部７４の下方で
折れたような場合に、頭部７４を捕捉することが容易に
可能となる。

第７図には、ピン６６を受けるために対角方向に配置さ
れたスロット８２を有する六角形のソケット頭部８０を
有する別のねじ７８が示しである。

尚、本発明のねじ捕捉装置６４においては、溶接は、水
中に浸漬する前に、ピン６６に尖鋭なチップ６８を取り
付ける際にのみ用いられる点に留意されたい、従来のピ
ンの場合のように、締付けねじ５４をロックする目的で
ピン６６を固定するのに溶接を用いるのではない、また
、ねじ捕捉装置６４は本来、照射済み燃料集合体を改装
するための遠隔操作設備に企図されていたものであるが
、このねじ捕捉装置６４も、従来のロックピンの端を上
部ノズルに溶接する際に成る種の事例において発生する
歪みを阻止するのに有効である場合には、新しい燃料集
合体の製造にも容易に利用可能であることは明らかであ
る。

以上の説明から、本発明の思想及びそれに伴う大きな利
点は理解されたであろうと考える。また、本発明の精神
及び範囲から逸脱することなく或はその実質的な利点を
犠牲にすることなく、形態、構造及び配列に種々な変更
が可能であることは明らかであり、上に述べた実施態様
は単に本発明の好ましい或は例示的な実施例に過ぎない
ものと理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるねじ捕捉・ロック装置が用いら
れる燃料集合体を、図示を明瞭にするために一部分を切
除し、垂直方向に短縮した形態で一部断面で示す立面図
、第２図は、第１図の線２−２に沿って見た燃料集合体
の拡大頂面図であって、上部ノズルの板ばねを締め付け
る隅ブロックに適用された本発明のねし捕捉・ロック装
置を有する上部ノズルを示す図、第３図は、ねじ捕捉・
ロック装置自体の側立面図であって、締付けねじの頭部
のスロットの１つにおけるロック位置に配置する前の湾
曲した形状を示す図、第４図は、ねじ捕捉・ロック装置
自体の側立面図であって、締付けねじ頭部のスロットの
１つのロック位置に配置された後の整直された形状にあ
る状態で示す図、第５図は、上部ノズルに設置する前に
ねじ頭部のスロットの１つに付けられたねし捕捉・ロッ
ク装置の側立面図、第６図は、第５図の線６−６に沿っ
て見た頂面図、第７図は、第６図に類似の頂面図であっ
て、別のねじのソケット頭部のスロットに付けられたね
じ捕捉・ロック装置を示す図、第８図は、第１図の上部
ノズルの左上隅の拡大部分図であって、締付けねじ頭部
のスロット内のロック位置に配置されたねじ捕捉・ロッ
ク装置を示す図、第９図は、第８図の線９−９に沿って
見た拡大部分頂面図である。 ５２・・・構造物（隅ブロック） ５４・・・ねじ　　　　　　　５６・・・端ぐり穴６４
・・・捕捉・ロック装置　６６・・・金属製のピン６８
・・・チップ　　　　　　７２・・・ねじのスロット７
４・・・ねじの頭部　　　　７６・・・環状壁７８・・
・ねじ　　　　　　　８０・・・ねじの頭部８２・・・
ねじのスロット

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 環状壁により構造物に画成された端ぐり穴内に配置され
   該環状壁に取り囲まれた頭部と、該頭部を直径方向に横
   切って延びると共に両端が開放するように前記頭部に画
   成されたスロットとを有するねじの前記頭部を、隣接の
   前記構造物に捕捉しロックする装置であって、 ａ）長手方向に湾曲した形状を有する細長い金属製のピ
   ンと、 ｂ）該ピンの各端に固着された硬化金属製チップと、 を備えるねじ頭部の捕捉・ロック装置。