JPS6131840B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 剪断すべき燃料要素を燃料要素支持アンビル
と接触保持するように、作動ラムで燃料要素支持
アンビルに向つて動かされるクランプ部材により
燃料要素支持アンビル上に位置決めされた燃料要
素を剪断するために、往復剪断刃が駆動ラムによ
つて駆動される照射ずみ核燃料要素剪断機におい
て、剪断機は、燃料要素支持アンビル、剪断刃支
持ブロツク及び２つのクランプ部材よりなる取り
はずし可能な剪断組立体を有し、第１のクランプ
部材は第１の作動ラムによつて燃料要素支持アン
ビルに向つて移動され剪断すべき燃料要素を剪断
刃から離れた位置で燃料要素支持アンビルに接触
保持し、第２のクランプ部材は剪断刃に隣接して
位置決めされかつ剪断中第２の作動ラムによつて
燃料要素支持アンビルに向つて前進されて剪断刃
によつて引き起される燃料要素の圧縮を補償し、
前記第１及び第２の作動ラムは共軸であり、剪断
刃支持ブロツクは駆動ラムの開口内に受け入れら
れて駆動ラムと剪断刃支持ブロツクを解放可能に
係合させるフツク形突起を備え、前記第１及び第
２のクランプ部材は第１及び第２の作動ラムとバ
ヨネツト連結で解放可能に係合することができ、
これによつて剪断組立体は剪断機から容易に取り
はずすことができることを特徴とする剪断機。

発明の技術分野 本発明は剪断機、特に照射ずみ核燃料要素の再
処理に使用する剪断機に関する。

発明の背景 原子炉での照射後、照射ずみ核燃料物質は核分
裂生成物を再使用可能な核燃料物質から分離する
ために処理される。再使用可能な核燃料の分離は
通常溶媒抽出法であり、このような方法を使用で
きる前に、照射ずみ核燃料物質は通常硝酸のよう
な適当な液体の媒体で溶解されなければならな
い。

原子炉用核燃料物質は燃料ピンの中に入れられ
ている。取り扱いを容易にするために、数本の燃
料ピンが一緒にたばねられて燃料要素となつてい
る。ピンはグリツドによつて一定の間隔を保つて
保持されており、燃料要素は外側管状カバーない
しは被覆を有している。再処理工場で処理される
放射性液体の量ができるだけ少量になるように、
燃料ピン、グリツド及び被覆を構成する物質から
核燃料分質を分離する方法が必要とされる。この
方法の一つは固体放射性廃棄物として処分される
燃料ピン、グリツド、及び被覆等の物質を残して
核燃料物質を液体溶媒中に優先的に溶解させるこ
とである。液体溶媒に核燃料物質が接触する前
に、燃料ピンは開かれなければならない。これ
は、燃料ピンを短かく剪断する剪断機を使用して
行なわれ、しかして液体溶媒が燃料物質に達し得
るようにする。

照射ずみ核燃料要素は放射性が高く照射ずみ燃
料の剪断に使用される剪断機の保守は遠隔的に行
なわれなければならない。従つて、保守は困難で
あり、長期間剪断機を使用することができないと
いう時間的浪費を惹起する。

形式の異なる原子炉は異なる形式の燃料要素を
使用し、それぞれの形式の燃料要素を剪断する剪
断機の要件も又異なる。従つて、各形式の燃料要
素に合うように、剪断刃及び剪断すべき燃料を支
持するアンビルを交換できることが望ましい。保
守の場合と同じように、剪断刃の交換は困難をと
もない、遠隔的に作業する必要性があるために時
間のかかる作業である。

発明の開示 本発明は、剪断すべき燃料要素を燃料要素支持
アンビルと接触保持するように、作動ラムで燃料
要素支持アンビルに向つて動かされるクランプ部
材により燃料要素支持アンビル上に位置決めされ
た燃料要素を剪断するために、往復剪断刃が駆動
ラムによつて駆動される照射ずみ核燃料要素剪断
機において、剪断機は、燃料要素支持アンビル、
剪断刃支持ブロツク及び２つのクランプ部材より
なる取りはずし可能な剪断組立体を有し、第１の
クランプ部材は第１の作動ラムによつて燃料要素
支持アンビルに向つて移動され剪断すべき燃料要
素を剪断刃から離れた位置で燃料要素支持アンビ
ルに接触保持し、第２のクランプ部材は剪断刃に
隣接して位置決めされかつ剪断中第２の作動ラム
によつて燃料要素支持アンビルに向つて前進され
て剪断刃によつて引き起される燃料要素の圧縮を
補償し、前記第１及び第２の作動ラムは共軸であ
り、剪断刃支持ブロツクは駆動ラムの開口内に受
け入れられて駆動ラムと剪断刃支持ブロツクを解
放可能に係合させるフツク形突起を備え、前記第
１及び第２のクランプ部材は第１及び第２の作動
ラムとバヨネツト連結で解放可能に係合すること
ができ、これによつて剪断組立体は剪断機から容
易に取りはずすことができることを特徴とする剪
断機を提供する。

剪断刃支持体を駆動するラムは油圧で作動され
るのがよい。

剪断機は更に剪断すべき燃料要素を剪断刃の各
剪断行程間において予定された距離だけ剪断刃の
方向へ前進させる設備を備えるのがよい。

剪断機は剪断組立体を位置決めし剪断機内の正
しい位置に保持する位置決め手段を備えるのが良
い。

取りはずし可能な剪断組立体を使用することに
より、保守のために、あるいは異なる形式の燃料
要素に適する剪断機を交換する必要性のために、
剪断機を使用することができない時間を最少にす
ることができる。剪断組立体の保守を必要とする
場合、組立体は剪断機から簡単に取りはずし、保
守を行なうために機械から離れた領域に移すこと
ができる。最初の剪断組立体の保守を行なつてい
る間剪断機に取換剪断組立体を使用することがで
きる。異なる形式の燃料を剪断しようとする場合
には、剪断組立体は簡単に取りはずされて保管さ
れ、異なる燃料要素に合う他の剪断組立体が剪断
機に用いられる。

図面の説明 照射ずみ核燃料要素用剪断機の一実施例として以
下に本発明を添付図面を参照して説明する。

第１図は交換可能な剪断組立体を組込んだ剪断
機の横断面図、第２図は第１図の交換可能な剪断
組立体の拡大横断面図、第３図は第２図の線Ａ−
Ａに沿う横断面図であり第２図の横断面図が沿う
線Ｃ−Ｃを示しており、第４図は第２図の線Ｂ−
Ｂに沿う横断面図、第５図は第１図の一点鎖線で
囲まれた区画内に示された連結装置の拡大部分断
面図、第６図は剪断すべき燃料要素を剪断機へ送
る手段の平面図である。

好ましい実施態様の説明 第１図に示されている剪断機は交換可能な剪断
組立体１よりなり、該組立体は内部に当該組立体
１の片側にある開口３を通して突出する照射ずみ
燃料要素（図示せず）を剪断する往復剪断刃２を
有している。燃料集合体はクランプ組立体（全体
に参照番号５で示され後で詳細に説明する）によ
り燃料要素支持アンビル（ブロツク）４におしつ
けて保持される。剪断刃２は油圧駆動ラム６によ
つて移動され、第１の即ち外側と第２の即ち内側
のクランプ部材７，８を有するクランプ組立体５
は後述される小さい油圧ラムによつて作動され
る。

剪断組立体１は上壁９（第４図）、側壁１０、
剪断された燃料要素の断片を溶解槽内へ落下させ
るための開口１２を有する下壁１１、及び端壁１
３，１４（第２図及び第３図）を有するケーシン
グよりなる。ケーシングの残りの側面はクランプ
組立体５及びアンビル４を支持する部材１５によ
つて閉じられている。剪断刃２は剪断刃支持ブロ
ツク１６上に支持されており、該ブロツク１６は
側壁１０及び部材１５の上端に夫々配設された線
形軸受１８，１９上を摺動する横部材１７（第４
図）に取り付けられている。上壁９の下側の他の
線形軸受２０は軸受１８，１９の面を圧接させ
る。案内フレーム２１が剪断刃２から隔つたブロ
ツク１６の面から延びていて、側壁１０の内側の
案内軸受２２，２３上を走行する。案内軸受２
２，２３の位置は調節可能であつて剪断刃２とア
ンビル４の間の間隙を制御することができる。軸
受１８，１９，２２，２３は乾式軸受であり、そ
れぞれ剪断組立体のケーシング上に配設された鋼
帯状片２４及び可動部分に配設されたグラツシヤ
ー（Glaciar）DUという商品名で市販されている
複合軸受材２５よりなる。複合軸受材は、ポリテ
トラフローロエチレン（ptfe）が焼結青銅のすき
間を埋めているような焼結青銅層を鋼裏当に接着
し、焼結青銅層上のptfeの表面被覆を有するもの
からなる。ブロツク１６は端壁１４の開口を通つ
て延びており駆動ラム６の端に隣接する開口２８
に嵌り込むフツク形突起２６が形成されている。
ブロツク１６はまた使用中駆動ラム６の端に当接
するスラスト面２７をもつている。

クランプ組立体５について説明する。外側のク
ランプ部材７は中空のプツシユロツド２９の端に
取りつけられている。プツシユロツド２９がアン
ビル４の方向（第２図で右）へ動くと、外側のク
ランプ部材７は剪断すべき燃料要素をアンビル４
に圧接させる。外側のクランプ部材７が動くと、
プツシユロツド２９の突出部３０は内側のクラン
プ部材８の面３１に接して該部材８をアンビル４
の方向へ動かす。内側のクランプ部材８は又中空
のプツシユロツド２９の孔内を移動するプツシユ
ロツド３２によつてスライド６４内を動くことが
できる。プツシユロツド２９，３２はその外端に
バヨネツト継手を備え、従つて剪断組立体を剪断
機に取り付ける時油圧ラムをプツシユロツドに接
続することができる。これらのバヨネツト継手は
第５図を参照して後述する。

剪断組立体の側壁１０はくさび形突起３３を備
えており、端壁１４は剪断組立体を剪断機の正し
い位置に位置決めするのに役立つ傾斜突起３４を
備えている。剪断組立体の剪断機への取り付けに
ついて以下に説明する。

剪断組立体を移動させる前に、ピン３５をフレ
ームの上壁９の開口３６を通して挿入する。フレ
ーム内に延びているピン部分は第３図に示される
ように横部材１７に接触し刃支持組立体を完全に
引込んだ位置にロツクする。望ましくは内側及び
外側のクランプ部材はアンビル４（第２図におい
ては可能なだけ右側へ離れている）に隣接してい
る。次に剪断組立体を上壁９のアタツチメント３
７により組立体に連結されたクレーンによつても
ち上げる。次に剪断組立体を剪断機内へおろし、
かくして剪断組立体は剪断機の位置決め壁３８，
３９上に配設された案内フレーム（図示せず）に
よつて及び剪断組立体の側壁１０の外側に接する
案内プレート４０，４１によつて正しい位置へ案
内される。剪断組立体がおろされると、フツク形
突起２６が駆動ラム６の開口と係合し、端壁１４
の傾斜突起３４が剪断機に固定されている傾斜路
４２に接する。突起３４と傾斜路４２の相互作用
により剪断組立体を位置決め壁３８に向けて付勢
する。その後シヤフト４５を駆動するスクリユー
ジヤツキ４４によつて駆動されるくさび４３が前
進してくさび形突起３３に接する。くさび４３が
前進すると、剪断組立体は位置決め壁３８，３９
の方向へ付勢され、端壁１３が位置決め壁３８に
当接し、部材１５が位置決め壁３９に当接してし
つかりと保持される。端壁１３の開口６５が位置
決め壁３８の観察窓６６と整合し剪断機の内部を
観察することができる。

クランプ組立体５のプツシユロツド２９，３２
は、剪断組立体が剪断機内に置かれてから、同軸
上の第１の即ち外側及び第２の即ち内側の作動ラ
ム４６，４７に連結される。外側の作動ラム４６
は、回転することができるようにクロスヘツド４
８に取付けられている。クロスヘツド４８は作動
ラムの軸線の上下の対をなす油圧シリンダーによ
つて動かされる。下側の油圧シリンダーは第１図
において４９で示されている。内側の作動ラム４
７の油圧シリンダー５０はクロスヘツド４８に固
着されている。内側の作動ラム４７は外側の作動
ラム４６内にありかつ外側作動ラム内を自由に摺
動するが内側のラムが外側のラムの中で回転する
ことができないように外側のラムにキー止めされ
ている。クロスヘツド４８はラムを90゜一緒に回
転させる手段（図示せず）を備えている。外側ラ
ム４６の端は直径方向に対向し外方に延びた２つ
のフランジ５１（第５図）をもつており、各フラ
ンジは90゜よりもわずかに小さい円弧を占めてい
る。プツシユロツド２９の端は直径方向に対向し
内方に延びた２つのフランジ５２をもつている。
ラム４６をプツシユロツド２９に接続するために
ラム４６を外方に延びたフランジ５１をプツシユ
ロツド２９のフランジ５２間でこれを越えて前進
させ、それからラム４６とプツシユロツド２９と
の間に90゜の相対回転を与えるとフランジがバヨ
ネツト連結により係合する。内側のラム４７及び
内側プツシユロツド３２はそれぞれ同様のフラン
ジ５３，５４を備えている。剪断組立体が正しい
位置に配置された後、対をなす油圧シリンダーを
使用してラム４６，４７を一緒にプツシユロツド
２９，３２の方向へ動かす。ラムの端がプツシユ
ロツドの端の内部に位置すると、クロスヘツド４
８上の回転手段が作動されたバヨネツト連結され
ラムとプツシユロツドを連結する。

剪断組立体を取付けた後ピン３５をとりはずし
て剪断刃２が動き得るようにしなければならな
い。

剪断機はコンクリート遮蔽体を通して延び、剪
断組立体は遮蔽用ケイブの内側にありラム４６，
４７を作動する油圧シリンダー４９，５０、シヤ
フト４５を駆動するためのスクリユージヤツキ４
４及び剪断刃２を駆動する駆動ラム６を操作する
油圧シリンダー５６はケイブの外側にある。ラム
４６，４７，６及びシヤフト４５は遮蔽体を貫通
している。油圧シリンダー及びスクリユージヤツ
キは遮蔽体により高い放射性の剪断ケイブから分
離されているので、これらの剪断機の部品の保守
は簡単である。

照射ずみ核燃料要素を剪断するための剪断機の
操作を第６図を参照して説明する。照射ずみ核燃
料要素は貯水池の水中に貯蔵されており、剪断す
べき照射ずみ核燃料要素は輸送容器５７に入れて
剪断機を収容している建物に輸送される。輸送容
器５７は剪断ケイブ５９に通じている口５８にし
つかりとロツクされる。剪断すべき燃料要素は容
器５７からラム６１によつてケイブ５９内のエン
ベロープ６０の中へ押し入れられる。エンベロー
プ６０は支点６２のまわりに回動される。容器５
７から燃料要素を収容している時のエンベロープ
６０の位置が第６図において点線で示されてい
る。その後エンベロープ６０は実線で示す位置ま
で移動する。モータ６４によつて駆動される送り
ラム６３を使つて燃料要素をエンベロープに沿つ
て剪断組立体１の方向へ押す。送りラムは燃料要
素が剪断刃２の各切断ストロークの間に必要な距
離だけ移送されるようにプログラム化されてい
る。代表的な燃料要素の各端は核燃料要素を含ん
でいない部分であり、これらの部分を、核燃料物
質を含む燃料要素の当該部分にとつては必要であ
るような小片に切断することは望ましいことでは
ない。送りラム６３は、燃料要素を剪断組立体１
の開口３を通して移動させ燃料要素の先端部分が
取りのぞかれ、核燃料物質を含む燃料要素の部分
が剪断組立体に入る時送りラムは、各剪断ストロ
ークの間に要素を１ないし２インチ前進させるよ
うにプログラムされている。剪断後、燃料要素の
断片は溶解槽内の有孔バスケツト内へ落込み、溶
解槽には、核燃料要素を優先的に溶解するために
硝酸が使用される。

燃料要素が開口３内にあるとき、対をなす油圧
シリンダー４９は作動ラム４６，４７を一緒に前
進させ、従つて内側及び外側のクランプ部材７，
８は燃料要素をアンビルに圧接させる。その後駆
動ラム６が作動して剪断刃２を駆動しアンビル４
を越えて突出している燃料要素の部分を切断す
る。剪断刃２が燃料要素を剪断すると、燃料要素
は圧縮され、内側のクランプ部材８は剪断作業中
油圧シリンダー５０によつて前方へ動かされ燃料
要素の圧縮された部分をアンビル４と接触させた
ままにする。燃料要素が剪断されると、剪断刃２
は引込められ、クランプ部材７，８が引つこんで
送りラム６３で燃料要素を次の剪断サイクルのた
めに前方へ移動させうるようにする。

剪断組立体１が保守又は交換を必要とする場
合、剪断組立体は容易に剪断機から取りはずすこ
とができる。外側及び内側の作動ラム４６，４７
を90゜回転させてラムとクランプ部材７，８のプ
ツシユロツド２９，３２とを連結しているバヨネ
ツト連結部のフランジ５１，５２及び５３，５４
の係合を外しラムを引込める。スクリユージヤツ
キ４４を操作してくさび４３を引込める。次に剪
断組立体を剪断機から持上げる。次に取換剪断組
立体を取付け、取り外した剪断組立体を手入れし
ている間これを使用し、或は異なる形式の燃料に
合う他の剪断組立体を取りつける。剪断組立体を
剪断機から取りはずす前に使用中に組立体に付着
する放射性物質を可能な限り除去するために組立
体にスプレーを差し向ける（図示せず）。取りは
ずした組立体が保守を必要とするならば、保守を
行なう前に更に汚染除去が必要とされる。このよ
うな保守は剪断機から離れた所で行なわれるか
ら、機械は取りはずされた組立体が点検を受けて
いる間、取換組立体を使用して運転することがで
きる。この便宜性が剪断機を使用することのでき
ない時間を最少限にする。

剪断機における最も早く摩耗する部品は剪断刃
とアンビルである。これらの部品を取りはずし可
能な組立体の中に設けることによつて、本発明の
剪断機は部品交換を簡単にする。高い放射性剪断
ケイブ内の他の可動部品はクランプ組立体を構成
しており、これら可動部品が点検を必要とするな
らば剪断組立体を容易に取りはずすことができ
る。

多くの異なる形式の原子炉が種々の異なる形式
の燃料要素を使用して世界中で運転中である。再
処理工場が数数の異なる原子力発電所から持ちこ
まれる燃料要素を取り扱うことができるものとす
るならば、異なる形式の燃料要素に容易に適応で
きなければならない。容易に取りはずすことので
きる剪断組立体を使用することによつて、本発明
は、異なる形式の燃料要素に使用できるように容
易に変換することのできる剪断機を提供する。

剪断刃を駆動する大型の油圧駆動ラムを使用す
ることにより、剪断機は、燃料要素が原子力発電
所から運び込まれるとき燃料要素をこわすいかな
る従来の操作を必要とすることなく燃料要素を剪
断するのに使用することができる。これに対する
例外は、燃料ピンを剪断する前に取り除かねばな
らない黒鉛スリーブ及び細胞状グリツドを含み、
一種のガス冷却形原子炉に使用される燃料要素で
ある。金属製のひふく及びグリツドを有するほと
んどの熱中性子原子炉用燃料要素に対し350トン
の駆動ラムを使用することにより剪断前のいかな
る予備処理の必要性もなくなる。