JPS61259196A - 核燃料の多領域装填装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、所定量の核燃料ペレットを燃料棒被覆管内に
装填するための核燃料ペレット装填装置に関する。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕一般に、原子炉
で使用する燃料棒においては、軸方向に複数の領域に区
分し、各領域に所定の種類の核燃料ペレットを装填する
様になっているものが多い。特にＢＷＲ用の燃料棒にお
いては、炉内用力の軸方向分布の平坦化、炉停止予裕の
確保、燃料経済性の追及等の目的のため、各領域毎に異
なったＵ２３５’縮度の核燃料ペレットを被覆管内に装
填するようにしたものがある。また、同様の目的で、可
燃性吸収材の濃度の異なったペレットを領域毎に装填す
るようにしたものもある。一方、ＰＷＲ燃料棒について
は、ＢＷＲのような炉内出力の軸方向不均一性はないが
、燃料経済性向上のため同様な検討がなされている。ざ
らにＦＢＲでは軸方向にブランケット部と燃料部の領域
に区分してペレットが装填されている。

また、上述のように１本の燃料棒内に複数の領域を設け
るばかりでなく、装填するペレット列全長についても、
例えばＢＷＲについてだけみても、原子炉の型によって
異なる長さとする場合がある。

そこで、これを燃料加工工程の側からみると、まず原子
炉の型によって装填するペレット列全長が異なり、燃料
棒の種類によって軸方向の領域設計が異なり、さらに領
域毎に装填するペレットの種類が異なることになる。し
かも、このように全長、領域長さ、ペレットの種類が燃
料棒の種類ににってまちまちとなっているものについて
、はぼ同一の外観をしたペレットを間違いなく装填する
必要がある。そのため、これらの作業を細心の注意を払
い手作業で行おうとすると繁雑で長時間を要し、またコ
スト高となる等の問題がある。

第６図は一般的な核燃料棒の縦断側面図であり、ジルコ
ニウム合金またはステンレス鋼製の被覆管１内に、二酸
化ウランＵ０２などのペレット２を所定数装填し、一端
から挿入しばね３によってペレット２を押圧するように
してあり、上記被覆管１の両端部に端栓４，５が溶着さ
れている。

しかして、核燃料棒の被覆管１内には、第７図に示ずよ
うに、ペレット２が装填される領域Ａとペレットが装填
されないブレナム部Ｂの２つの領域が形成されており、
上記ブレナム部Ｂは発生した核分裂性ガスを十分貯留す
るため所定長さに設定され、これに対応してペレット２
が装填される領Ｆ４Ａの長さも決定される。一方、ペレ
ット１個の長さは、ある゛公差内でバラツキを有してい
る。

また、ペレット装填領域内がペレットの種類によって複
数の領域に分けられている場合には、各領域の長さは一
般的に次のようにして規定されている。

すなわち、第９図に示すように例えば５つの領域に分け
られている場合には、Ａ１領域の長さｆＪｌ、Ａ１領域
とＡ２領域を加えた長さｐ２、Ａ１領域、Ａ２領域およ
びＡ３領域を加えた長さｆＪ３、Ａ１領域、Ａ２領域、
Ａ３領域およびＡ４領域を加えた長さ１４、およびブレ
ナム部Ｂの長さＬ２を規定する方法と、第１０図に示す
ように、Ａ１領域からＡ４領域までの各々の領域の長さ
につき規定し、最終のＡ５領域についてのみＡ１領域か
らＡ５領域までの合計長さすなわちペレットが装填され
ている領域Ａの長さＬｌにより規定する方法とがある。

そして、前記各領域Ａ１〜Ａ４の長さ、および領域Ａの
長さ等のそれぞれの公差が、ペレット１個の長さより若
干長く設定され、１個のベレン１〜を列中に加えるか加
えないかによって長さを公差内におさえることができる
ようになっている。

ところで、多領域の設計の燃料棒に対してペレットを装
填する場合、従来においては、第１１図に示すように複
数種の燃料ペレット２ａ、２ｂ。

２ｃ、２ｄをそれぞれその種類毎に搬送用トレイ６に配
列載置し、各搬送用トレイ６を装填台７上に装填の順序
に対応して一列に並べて載置する。

一方、上記装填台７の一側には、燃料設計に対応して複
数のデバイダａ１　、　ａ２　、・・・・・・を設けた
整列■トレイ８を配設し、それぞれの領域に装填する種
類のペレットを順次整列Ｖトレイ８に並べ、その後それ
らのペレット列を被覆管１内に装填することが行なわれ
ている。

しかしながら、被覆管内へのペレット装填作業を上述の
ような手作業によって行なう場合、同様の形状をしたペ
レットおよびペレットトレイを間違いなく所定の位置に
置き、さらにそれぞれの種類のペレットを領域ごとに長
さを確認しながら、ペレットの種類も間違いなく並べる
必要があるため、その作業が非能率的であり、作業に長
時間を要する等の問題がある。また、装填速度のみを上
げようとすると装填ミスの発生を確実に防止することが
困難である等の問題がある。

（発明の目的） 本発明はこのような点に鑑み、ペレット移換えトレイか
ら燃料棒被覆管内の各領域に装填されるべき核燃料ペレ
ットの列を自動的に形成し、かつ異種類の核燃料ペレッ
トの混入を防ぎ、確実に所定領域に所定の核燃料ペレッ
トを自動的に装填することができるようにした、核燃料
の多領域装填装置を得ることを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、被覆管内に複数種の核燃料ペレットをそれぞ
れ所定の長さの領域毎に装填するための核燃料の多領域
装填装置において、上記各領域に装填される核燃料ペレ
ット毎にその核燃料ペレットをそれぞれ配列載置すると
ともに、装填すべき核燃料ペレットの順に配列された前
記領域と同数のペレット載置盤と、そのペレット載置盤
の前方に上記ペレットの縦列と同一軸線上になるように
順次移動し得るように配設された整列ｖトレイと、前記
ペレット載置盤の一側にそれぞれ配設され、ペレット載
置盤上のペレット列を順次整列Ｖトレイに押し出すプッ
シャーと、上記各整列■トレイに沿ってそれぞれ配設さ
れ、各整列■トレイに押出し転送されたペレット列から
当該燃料領域までの全領域にわたる長さのペレット列を
切出し形成するペレット列長さ形成機構とを有すること
を特徴とするものであって、上記整列ｖトレイ上に順に
所定の種類の核燃料ペレットを所定の長さになるように
配列させ、その後その列を被覆管内に挿入し得るように
したものである。

〔発明の実施例〕

以下、第１図乃至第６図を参照して本発明の一実施例に
ついて説明する。

第１図は本発明の核燃料の多領域装填装置の概略構成を
示す平面図であって、燃料棒の核燃料ペレットの領域が
３つの領域からなるものに対するものが示されている。

図中、符号１０ａ、１０ｂ、１０Ｃはそれぞれ種類の異
なる核燃料ペレット１１８．１１ｂ。

１１Ｃの列を複数列にわたって配列積載するペレット搬
送用トレイであって、各ペレット搬送用トレイ１０ａ、
１０ｂ、１０ｃの前方には、上記核燃料ペレット列と同
一軸線上に延びる多数の溝を有するペレット移換えトレ
イ１２ａ、１２ｂ。

１２Ｇがそれぞれ設けられている。

上記各ペレット搬送用トレイ１０ａ、１０ｂ。

１０Ｃの上方には、ペレット列に直交する方向に延び各
ペレット列の端面に係合する全列ブツシャ１３ａ、１３
ｂ、１３ｃが、上記ペレット列の軸線方向に移動可能に
配設されており、さらに上記ペレット移換えトレイ１２
ａ、１２ｂ、１２ｃはそれぞれペレット列の１ピツチづ
つペレット列に直交する方向に移動可能としである。

また、上記ペレット移換えトレイ１２ａ、１２ｂ、１２
ｃの前方には、順次隣接するペレット移換えトレイの前
方に移動し、ペレットの縦列と同一軸線上に位置するよ
うにした整列ｖトレイ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ
・・・が配設されている。すなわち、上記整列Ｖトレイ
１４ａ、１４ｂ、・・・は、前記ペレット移換えトレイ
１２ａ。

１２ｔ）、１２Ｇに対応して所定間隔離間されて互いに
平行に配設され、例えばコンベアベルト１５等によつτ
互いに連結され、第１のペレット移換え１〜レイ１２ａ
の前面から順次隣接する第２のペレット移換えトレイ１
２ｂ１第３のペレット移換えトレイ１２ｃの前面へと水
平面上を間欠的に移動し、さらに被覆管１６と同一線上
となるペレット挿入位置を経た後下方辷反転し、上記と
逆方向に移動して元に戻り循環するようにしである。

一方、前記各ペレット移換えトレイ１２ａ。

１２ｂ、１２Ｇの一側上方には、核燃料ペレット１１ａ
、１１ｂ、１１ｃの縦列と平行方向に移動し、前記ペレ
ット移換えトレイ上に移送された核燃料ペレットをその
縦列方向に押圧し、その核燃料ペレットの列を各整列Ｖ
トレイ上に転送するプッシャー装ｆｆ１６が配設され、
さらに各整列■トレイ１４ａ、１４ｂ、１４ｃの一側に
は、各整列Ｖトレイに転送されたペレット列から所定の
長さのペレット列を切り出し形成しするペレツト列長さ
形成機構１７が配設されている。

ところで、上記各プッシャー装置１６は、第２図に示す
ように、点１８において枢着されたＬ字状の操作杆１９
の先端に１２ｉ１着され、前記ペレット移換えトレイ１
２ａ上のペレットの縦列と平行方向に延びる枠体２０を
有し、その枠体２０の前後両端部にそれぞれプーリー２
１が装着され、その両プーリー２１にベルト２２が巻装
されている。

上記ベルト２２には、下方に突出するブツシャ杆２３の
頂端部が装着されており、そのブツシャ杆２３は、前記
枠体２０に前記ペレットの縦列と平行に装着された案内
杆２４に摺動可能に係合され、前記ベルト２２の移動に
よって、上記案内杆２４に沿って前後方向に移動するこ
とができる。

また、上記プーリー２１は、その一方が前記枠体２０に
装着された駆動モータ２５によって駆動されるように構
成してあり、その駆動モータ２５とプーリー２１との連
動軸部には、第３図に示すように、上記プーリー２１に
所定以上の負荷が加わったときその連動が解放される滑
りクラッチ２６が設けられており、さらに前記操作杆１
９の他端には、その操作杆１９を点１８のまわりに揺動
させるエアシリンダ２７が連結されている。しかして、
上記エアシリンダ２７の作動によって、前記ブツシャ杆
２３は、その先端が核燃料ベレッ１−列の端部に係合す
る位置（第３図）と核燃料ペレット列との係合から解放
される上方位置（第４図）とをとることができる。

ペレット列長さ形成機構１７は、整列■トレイ１４ａに
沿って配設された機枠２８を有し、その機枠２８の前後
両端に設けられたプーリー２９にベルト３０が巻装され
ている。上記機枠２８は、エアシリンダ３１および案内
杆３２によって整列Ｖトレイ１４ａの一方の傾斜面に対
して平行な平面内で上下動可能としてあり、また上記ベ
ルト３０には、上記整列Ｖ　ｔ−レイ１４ａの一方の傾
斜面に沿って上記■トレイの溝内に挿入可能な長さ形成
型３３が装着突設されている。また、整列■トレイ１４
ａに゛は、整列■トレイ１４ａの軸線方向に移動可能で
あり、かつその整列Ｖトレイ１３の溝内に挿脱可能なス
トッパ３４が配設されている。

そこで、上述の如き装置において核燃料ペレットの所定
長さの列を形成するには次のようにして行なう。すなわ
ち、核燃料ペレットを配列載置したペレット搬送用トレ
イ１０ａ、１０ｂ、１０ｃをそれぞれペレット移換えト
レイ１２ａ、１２ｂ。

１２Ｇの後方所定位置に置き、全列ブツシャ１３ａ、１
３ｂ、１３ｃによって各ペレット搬送用トレイ上のペレ
ットの前列を々れつと移換えトレイ上に移換える。そこ
で、まず第１の燃料ペレットの所定長さを得るためには
、エアシリンダ２７によって操作杆１９を揺動させて、
第２図および第３図に示すようにブツシャ杆２３がペレ
ット搬送用トレイ１０ａ上の図において最左端のペレッ
ト列の後端に接する下降位置に移動させ、その後駆動モ
ータ２５を作動さけることによって、ベルト２２を介し
てブツシャ杆２３を前進させ、そのブヤ杆２３によって
上記ペレット列を整列Ｖトレイ１４ａ上に押出し転送す
る。

このようにして一つのペレット列が押し出されると、ブ
ツシャ杆２３が原状位置に戻されるとともに、ペレット
移換えトレイ１２ａが図において左方に１ピツチ移動せ
しめられ、その後上述と同様にして第２列目のペレット
列が整列ｖトレイ１４ａ上に押し出される。これを繰り
返すことによってペレット列の先端がストッパ３４に当
接するまで、ザなわら滑りクラッチ２６が空転するまで
、ペレットの押し出しが行なわれる。このようにしてペ
レット列の先端がストッパ３４に当接すると、ペレット
列に整列■トレイ１４ａ上においてブツシャ杆２３との
間に挟持状態となる（第５図（ａ）、第６図（ａ））。

この時、ペレットの長さにバラツキがあるので、列長さ
の公差範囲内にＪ３いてペレット列の端部位置は任意の
位置を取り得る。しかし公差の範囲がペレット１個の長
さより長い場合、この公差の範囲内に少なくとも１つの
端部位置が存在することになる。一方、列長さ形成型３
３は、その先端縁がストッパ３４から形成しようとする
ペレット列の所定長さに公差を加えた最大長さに相当す
る位置に設定されており、上述のようにペレット列がス
トッパ３４に当接すると、列長さ形成機構１７の機枠２
８が下降せしめられ、列長さ形成型３３が斜め上方から
整列■トレイ１４ａの側壁に沿って下降し、整列■トレ
イ１４ａ上のペレットを第５図（ｂ）および第６図（ｂ
）に示す如く右斜め上側に押上げる。

次に、上記列長さ形成型３３がプーリ２９およびベルト
３０を介して整列■トレイ１４ａに沿ってストッパ３４
方向に移動され、第５図（Ｃ）に示すように、列長さ形
成型３３によって押し上げられているペレットと接する
ペレットの端面に接せしめられ、長さが所定公差内にあ
る列長さをもったペレット列がストッパ３４と列形成爪
３３とで挟持されることになる。そこで、ストッパ３４
を整列■トレイ１４ａの溝に沿って第２の燃料領域の長
さに等しい距離だけ移動させてペレット列の挟持状態を
開放し、その後列長さ形成型３３をさらにストッパ３４
方向に移動させ、これにＪ：って第１の核燃料ペレット
の列が整列■トレイ１４ａ上に形成される。

なお、整列ｖトレイ１３上で列長さ形成型３３によって
斜め上方に押し上げられたペレットが、上記列長さ形成
型３３のペレット押出し方向に移動する場合に、その列
長さ形成型３３に伴なって移動することを防ぐためには
、例えば整列Ｖトレイ１３の溝の左右角度を変えて、第
６図に示すＪ：うに、斜め上方に押し上げられたペレッ
トが接する面のＦ？！擦力が他方の面のそれより大きく
なるようにしてもよい。

このようにして、第１の燃料領域の核燃料ペレット列が
整列Ｖトレイ１４ａ上に形成されると、その整列Ｖトレ
イ１４ａを隣接する第２の燃料領域用の核燃料ペレット
１１ｂが配列載置されているペレット移換えトレイ１２
ｂの前面まで移動させ、そこで前述と同様にしてペレッ
ト移換えトレイ１２ｂ上の核燃料ペレット１１ｂが整列
Ｖトレイ１４ａ上に移送され、列長さ形成型３３によっ
て、第１の燃料領域および第２の燃料領域の和に相当す
る長さのペレット列が形成される。その後筒３の領域の
核燃料ペレットも全く同様にして、整列ｖトレイ１４ａ
に移送され、整列■トレイ１４ａ上には第１、第２、第
３の燃料領域に装填される核燃料ペレットがその順序に
所定長さになるように配列される。したがって、その後
その整列Ｖトレイ１４ａは所定位置にＩｌ！されている
被覆管１６と同一軸線上の位置に移動往しめられ、図示
しないブラツシャーによって、上記整列■トレイ１４ａ
上に規定通りに配列された複数種の核燃料ペレットを被
覆管１６内に挿入することができる。このよにして、被
覆管内の核燃料ペレット列の全領域にわたって、全長が
公差内に入るペレット列の形成と装填とを行なうことが
できる。

また、この装置においては、例えば整列Ｖトレイ１４ａ
に第１の領域の核燃料ペレットの列を形成している場合
、他の整列■トレイ１４ｂ、１４Ｃではそれぞれ第２或
は第３の領域の核燃料ペレットの列を形成するように、
並列作業を行なうことができる。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように構成したので、燃料棒の各領域に
装填される核燃料ペレットをそれぞれ一つの整列Ｖトレ
イ内に順次転送し、そこで所定の列長さに形成し、その
所定の列長さに形成されｌこペレット列を被覆管内に自
動的に挿入装填することができ、従来の手作業を大幅に
縮減でき、作業効率を大きく向上さけることができる。

しかも各領域毎の異種類ペレットの混入を完全に防止す
ることができ、さらに各領域のペレット列長さ形成機構
によって確実に公差内におさめることができて、燃料棒
としての品質の保持も確実に行うことができる。また、
各領域の並列装填も行なうことができて、多領域の装填
作業に要する時間も大幅に短縮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の核燃料の多領域装填装置の概略を示す
平面図、第２図は本発明における核燃料ペレットの整列
ｖトレイへのプッシャー装置部およびペレット間長ざ形
成機構部の概略を示す斜視図、第３図および第４図は上
記プッシャー装置の作動説明図、第５図（ａ＞’、（ｂ
）、（ｃ）。 （ｄ）、および第６図＜ａ）、（ｂ）、（ｃ）。 （ｄ）はそれぞれ本発明装置における列長さ形成作動説
明図、第７図は一般的な燃料棒の縦断側面図、第８図は
燃料領域とプレナム部との関係説明図、第９図および第
１０図はそれぞれ燃料領域が複数領域からなる場合にお
ける各領域の長さ規定方法の説明図、第１１図は、従来
の装填方法の説明図である。 １０ａ、１０ｂ、１０ｃ・・・ペレット搬送用トレイ、
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・・ペレット移換トレイ、１
３ａ、１３ｂ、１３ｃｍ・・全列ブツシャ、１４ａ、１
４ｂ、１４ｃ・・・整列■トレイ、１５　・・・コンベ
ヤベルト、２３・・・ブツシャ杆、３３・・・長さ形成
風、３４・・・ストッパ。 出願人代理人　　猪　　股　　　　清 第１＠ 賠３目 第−４目 め５目 （ａ）　　　　　（ｂ）　　　　　（ｃ）　　　　　（
ｄ）第６目 （ａ）　　　　　（ｂ）　　　　（ｃ）　　　　　（ｄ
）第２目 感ａ目 弗θ目 ｊＩＰ）１０目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被覆管内に、複数種の核燃料ペレットをそれぞれ所
   定の長さの領域ごとに装填するための核燃料の多領域装
   填装置において、上記各領域に装填される核燃料ペレッ
   ト毎にその核燃料ペレットをそれぞれ配列載置するとと
   もに、装填すべき核燃料ペレットの順に配列された、前
   記領域と同数のペレット載置盤と、そのペレット載置盤
   の前方に上記ペレットの縦列と同一軸線上になるように
   順次移動し得るように配設された整列Ｖトレイと、前記
   ペレット載置盤の一側にそれぞれ配設され、ペレット載
   置盤上のペレット列を順次整列Ｖトレイに押し出すプッ
   シャーと、上記各整列Ｖトレイに沿ってそれぞれ配設さ
   れ、各整列Ｖトレイに押出し転送されたペレット列から
   当該燃料領域までにわたる長さのペレット列を切出し形
   成するペレット列長さ形成機構とを有することを特徴と
   する、核燃料の多領域装填装置。 ２、整列Ｖトレイは、その複数個が軸線に直交する方向
   に連結され、連動することを特徴とする、特許請求の範
   囲第１項記載の核燃料の多領域装填装置。 ３、ペレット載置盤はペレット移換えトレイであること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の核燃料の多
   領域装填装置。