JPS62179698A - 核燃料集合体組立装置 - Google Patents

核燃料集合体組立装置

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JPS62179698A
JPS62179698A JP61020206A JP2020686A JPS62179698A JP S62179698 A JPS62179698 A JP S62179698A JP 61020206 A JP61020206 A JP 61020206A JP 2020686 A JP2020686 A JP 2020686A JP S62179698 A JPS62179698 A JP S62179698A
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JP
Japan
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fuel
assembly
fuel rod
rod
spacer
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JP61020206A
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English (en)
Inventor
隆 関根
信 宇高
勝水 健一
三嶋 輝昭
啓二 鈴木
佐野 治
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Global Nuclear Fuel Japan Co Ltd
Original Assignee
Japan Nuclear Fuel Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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、原子炉用核燃料集合体すなわちBWR用燃料
集合体、PWR用燃E集合体、ATR川1用!利集合体
のようにスペーサセル内に燃料棒を挿入し、核燃料棒開
隔を保持するようにした核燃料集合体の組立装置に関す
る。
〔発明の技術的背景およびその問題点〕一般に、原子か
用の核燃料集合体においては、その長手方向複数個所に
燃料棒スペーサを設け、複数本の燃料棒の間隔保持を行
なうようにしである。
例えば、BWR用mP集合体を例にとって説明すると、
第11図は上記BWR用燃料集合体を示す図であって、
複数本の燃料棒1の上下両端部がそれぞれ上部タイプレ
ート2および下部タイブレート3に支持されており、上
記燃料棒1を整列支持し横方向の振Wasを拘束すると
ともに、冷II材の流路を確保できるようなスペーサ4
が、上記燃料棒1の軸方向に複数個設けられている。
上記スペーサ4は、第12図に示すように、正方形の外
枠5を有し、その外枠5内に互いに格子状に配設された
バー6およびディバイダー7によって複数個のセル8が
形成されている。また、上記バー6の各交差部には外側
部に外方に突出する板バネ9を有するスペーサスプリン
グ10が装着されており、上記各セル8内に挿入された
燃料棒1をセル8の隅角部から前記ディバイダー7に形
成されたSベンド11に対して弾性的に圧接するように
しである。
そこで、上記核燃料集合体の組立てに際しては、第13
図に示すように、下部タイブレート3およびスペーサ4
を組立基台12の所定位置に固定金具13によって固定
し、燃料棒1およびウォータロッド(図示せず)をそれ
ぞれスペーサ4のセル8内に挿入し、その下端を下部タ
イブレート3に装着する。
ところが、このような1!料集合体の組立は従来から手
作業で行なわれており、そのため多くの製造工数を要す
るばかりでなく、被mawも多い等の問題がある。
被11i1ffiについては特にMOX燃料の場合に問
題となり、この問題を解湾するものとして、第14図に
示したようなATR用燃n集合体を組立てるための装置
が特開昭52−142185号公報に開示されている。
すなわち、上記特開昭52、  −142185号公報
記載のものは、自走式の押し込み用プッシャーを設け、
この押し込み用ブツシャ−で燃料棒の後端を把持すると
ともにこのブツシャ−を前進させることにより、燃料棒
をスペーサセル内に挿入するIIとなっている。
しかし、このように燃料棒の後端を押すようにした場合
には、燃料棒がスペーサセルまで挿入された時点でスペ
ーサセルと燃料棒が接触し、燃料棒とスペーサセル間で
摩擦抵抗が発生し、この時点で長い燃料棒が前9=、後
端間で押圧される状態となり、燃料棒が曲ってしまう恐
れがある。
したがって、これを防止するため燃料棒を乗せるローラ
の上側に別のローラを設け、燃料棒を挟持するようにし
て燃料棒の曲りを防止することも考えられる。しかし燃
料棒上部には自走式ブツシャ−を移動させるためのレー
ルが配置されているため、ローラを取付けることが困難
であり機構が?!雑となり、コストがアップする等の問
題がある。
また、重い自走式のプッシャーを乗せるとともに挿入力
に耐える剛性を有する架台を、燃料棒挿入位置に対応す
るように、位置決め駆動をしなければならない。そのた
め、この装置では押し込み架台側では上下方向にのみ位
置決め駆動を行ない、スペーサ保持側の架台で全スベー
ザを同期して回転させ、これらの2つの動きで、各々燃
料棒を押し込むための所定のスペーサセル位置にそれぞ
れ位置決めを行なうようにしている。これは第14図に
示すようなATR用燃料集合体が燃料棒を同心円状に配
列させる設計となっていることを利用したものであるが
、これがさらに装置を複雑なものにしている。
また、燃料集合体の組立を品質面から見ると、燃料棒を
手作業で押し込む場合、燃料棒を曲げ易いという問題が
ある。そこでこの曲りを防止するようにしたP W R
用燃f31東合体組立装置も実開昭59−135499
号公報に開示されている。
上記装置は、前述のものとは反対に燃F1棒を引張る方
法であり、燃料棒組立基台を中心にして上部タイプレー
ト側に燃料棒引込装置を、下部タイブレート側に燃料棒
引込装置を一線上に配置したものであって、この引込装
置には燃料棒長さより長い引込棒が組み込まれており、
かつ引込棒先端には燃料棒の先端部をヂャックするため
のヂャツキング機構が組込まれている。
しかして、上記引込棒を燃料棒組立基台に設置された複
数個のスペーサの所定のスペーサセル内に挿通させると
ともに、引込装置と反対側に配置された燃料棒供給装置
上にある燃料棒を引込棒先端に組み込まれたチャッキン
グm構でチャックした後、引込棒を後退させ燃料棒をス
ペーサセル内に挿通させるようにしである。
しかし、この装置では引込棒が複雑な構造となっており
、注意深く行なわないと引込棒がスペーサセルに接触し
て閣をつける恐れがある。そのため先端チャッキング[
4にキ1?ツブを取付け、スムーズにスペーサセル内に
挿通できるようにするなどの対策がとられている。とこ
ろがこの場合、挿通前にキャップを取付番)、挿通後燃
料棒をヂャックするためにキャップを脱ず等の作業が必
要となり、繁雑で自動化が困難となる等の問題がある。
また、引込棒をスペーサセルに挿通しかつチャックして
から燃料棒を引込む方法は、引込棒の往復運動が必要と
なり、サイクル期間が長くなり非能率であるとともに、
さらに前記組立基台、燃料棒供給装置、および引込装置
の3台が一線上に配列されることとなり、燃料棒長さの
3fB以上の床面積が必要である等の問題もある。さら
にこの方法は下部タイプレートが全燃料棒挿入後取付け
られるような設計の燃料棒集合体でないと適用が不可能
である。
(発明の目的) 本発明はこのような点に鑑み、上記従来装置の問題点を
解決し、自動化され能率のよい集合体の組立が可能な核
燃料集合体組立菰nを得ることを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は、複数個のスベーVを所定間隔で固定り゛る固
定具を有する組立基台を設番プるとともに、上記スペー
サの軸線方向一端部において、各燃料棒をスペーサセル
の軸線と一致じしめる位置決めgl構と、その位置決め
i構に燃料棒を供給する燃料棒供給機構と、前記組立基
台の燃料棒挿入側端部に近接して配設され、上記位置決
め機構によって位置決めされた燃料棒を支持し、その燃
料棒をスペーサセル内に移動させる挿入駆動ローラと、
その挿入駆動[J−ラによってスペーサセル内に挿入さ
れた燃料棒をさらに所定位置まで押し込むプッシャーと
を具備する挿入装置とを設けたことを特徴とするもので
ある。
しかして、上記組立基台上に所定間隔でもって複数個の
スベー11を固定するとともに、燃料棒供給機構にJ:
って所定の燃r1棒を位置決めn構に供給し、その位置
決め機構によって上記燃料棒を所定のスペーサセルの軸
線と一致せしめ、挿入駆動ローラの駆動によって上記燃
料棒を挟持移動させて、スペーサセル内に挿入し、その
後上記駆動0−ラで挿入した燃料棒をさらにプッシャー
によって所定位置に押し込み、以後同様にして各燃料棒
を所定のスペーサセル内に挿入することによって核燃料
集合体を組立てることができる。
〔発明の実施例〕
以下、第1図乃至第10図を参照して本発明の一実施例
について説明する。
第1図および第2図は本発明の核燃料集合体組立装置の
概略構成を示す平面図および正面図であって、上記核燃
料集合体組立装置は組立基台100と燃料棒の挿入装置
200とによって@成されている。
上記組立基台100は、その一端が支持盤101に対し
て+[rされてJ3す、油圧シリンダ102によって水
平位置と垂直位置とをとり得るようにしである。また上
記組立基台100上には燃料集合体の下部タイプレート
3およびスペーサ4を所定位置に固定する固定金具10
3が設けられている。
一方、上記挿入装置200は上記組立基台100の他9
¥側にそれと同一線上に配列されてJ3す、その挿入装
置200の一側(第1図において上方)には、所要の燃
料棒1をスタックするとともにその燃料棒1を順次上記
挿入装置200に供給する燃料棒供給装置201が設け
られている。
なお、図中符号300は装置の制御信号、電源等を供受
する制御装置である。
ところで、上記燃料棒供給装22201は、所定の燃F
l棒1を所定本数だけ並べて置くスタックテーブル20
2を有し、そのスタックテーブル202の前記挿入装置
200寄り端部には、駆動モータ203によって上下動
し、最前端の燃料棒1を持ち上げその燃料棒を供給ラン
プ204上に移動せしめる排出装置205が設置ノられ
ている。
また、前記燃料棒の挿入装置200は、第1の位置決め
ユニット210と第2の位置決めユニット211、およ
びそれらの間に橋渡しされた燃料棒を乗せることができ
る程度の長さを有づ−る燃r1捧架台212とから構成
されている(第1図)。
上記第1および第2の位置決めユニツl−210。
211においては、どもに基台2.13.21/l上に
それぞれ第1のXテーブル215および第2のXテーブ
ル216が載置されている(第3図、第6図)。上記第
1のXデープル215および第2のXテーブル216上
には、第4図に示り°ように、それぞれ案内レール21
7.218に沿いステッピングモータからなるXモータ
219.220およびX駆動ねじ221,222によっ
て移動されるYテーブル223.224が、前記燃料棒
架台212の軸線に直交する方向に活動可能に装着され
ており、また上記両Yテーブル223.224には、そ
れぞれ案内レール225,226に沿いステッピングモ
ータからなるYモータ227゜228およびY駆動ねじ
229.230によって移動されるX−Y移動テーブル
231,232が上下方向に活動可能に装着され、上記
両X−Y移動テーブル231,232に前記燃料棒架台
212の各端部が支承されている。
ところで、第1の位置決めユニツh 210のX−Y移
動テーブル231上には、燃料棒架台212の軸線と平
行方向に延びる案内233に沿って活動可能な水平回動
部234が載置されており、その水平回動部234に装
着されたフォーク235に水平支軸236を介して燃料
棒架台212の一端部が装着されている(第4図、第5
−図)。また、同様に第2の位置決めユニット211の
X−Y移動テーブル232上には、水平回動部237が
設けられてJ3す、その水平回動部237に装着された
フォーク238に水平支軸239を介してm料棒架台2
12の他喘部が(装着されている。
一方、上記燃料棒架台212上には、その軸線方向に複
数のアイドルローラ240が装着されており、さらに前
記スタックテーブル202の供給ランプ204と対向す
る面側には複数個のテークインレバー241がt2 t
)られ、その各テークインレバー241の反対側にはス
1−ツバ242が設けられている。また、上記燃料棒架
台212の一端部(第1の位置決めユニット211側)
上には、第5図に示すように、エアシリンダ243が配
設されており、そのエアシリンダ243のピストンロッ
ド244の先端部に、前記燃料棒架台212上に載置さ
れた燃料棒を所定m第2の位置決めユニット側(第5図
では左方)に押し出すブツシレ−245がH着されてい
る。
また、組立基台100側に位置する第2の位置決めユニ
ット211のX−Y移動テーブル232上には、第6図
および第7図に示すように、前記燃料棒架台212の端
部より組立基台100奇りの部分に、一対の仲人駆動ロ
ーラ250が上下位置関係に設けられており、その上方
の挿入駆動ローラ250が駆動モータ251および駆動
ベルト252を介して駆動されるようにしである。また
、上記X−Y移fJ+テーブル232上には、上記燃料
棒架台212の端部の一側方に、燃料棒の挿入方向に延
び、ロータリーソレノイド253を介して軸線まわりに
90”回転可能なスプライン軸254が設けられている
。上記スプライン軸254には、そのスプライン軸25
/Iを介して90°回転されたとき、軸線が前記一対の
挿入駆動r」−9250間の中心軸線と一致するように
なるブツシャ−255が運動可能に装着されてJ3す、
イのプツシせ−255の基部は、そのブツシャ−255
をスプライン軸254に沿って移8t!シめる王アシリ
ンダ256に連動連結されている。
しかして、燃料棒の組立に際しては下記のように作!1
!lJづる。
ずなわら、燃料棒の組立に際しては、まず組立基台10
0を水平状態に保持し、固定金具103によって各スペ
ーサ4および下部タイプレート3を所定位置に固定する
そこで、駆動モータ203によって排出装置205が上
動せしめられ、スタックテーブル202上に配列された
燃料棒の最前端の燃料棒が持ら上げられ、その燃料棒が
供給ランプ204上に移動される。一方これに対応して
、第1および第2の位置決めユニット210.211に
おけるYテーブル223.224がXモータ219゜2
20の作動によって前後方向に移動されるどどもに、X
−Y移動チー1)Lt231.232がYモータ227
.228によって上下方向に移動され、両X −Y 8
 @Jテーブル231,232によって支承されている
燃料棒架台212が、供給ランプ204上の燃料棒の受
取り位置に移動「しめられ、その後さらに前述と同様に
して燃料棒架台212を或程度上動させることによって
、テークインレバー241を介して上記供給ランプ20
4上の燃料棒が、燃料棒架台212の複数のアイドルロ
ーラ240上にWi、置される。
ところで、これら排出装置205の作動および燃料棒架
台212の位ど制御は制御装置300からの制御信号に
よって制御されるようになっている。また、この制御i
t装M300には燃料棒の種類のスタックテーブル上の
順序と、各スペーサセル中心位置と、そこに挿入される
べき所定の燃料棒の種類が記憶されており、上述のよう
に成る燃料棒が燃料棒架台212上にアイドルローラ2
40を介して支承されると、上記燃料棒架台212がX
−Y移動テーブル231,232の前後方向の移動およ
び上下方向の移動によって、所定のスペー1ノヒルの中
心軸線と上記燃*31捧架台212上の燃料棒の軸線が
一致する位置に移動せしめられる。
そして、その後エアシリンダ2/13が作動μしめられ
て、ブツシャ−245の先端によって上記燃11棒の1
!2端が押圧され、上記燃料棒の先端部が第7図に示さ
れている挿入駆動〔1−ラ250聞に押し込まれる。
しかして、上記燃料棒は、上記挿入駆動ローラ250に
挟持された状態でその回転によって、所定のスペーリ゛
セル内に挿入される。
ところで、燃料棒がスベーリーセル側に移動し、その後
端が挿入駆動ローラ250から挿入方向より前方に11
i(プだ状態になると、挿入駆動ローラ2500回転力
が燃料棒に伝達されなくなるため、燃11棒の移!FJ
Jが停止する。そこで、1Φ人駆動ローラ250の回Q
’ra /J’ f?止uしめられるどとしに、ローク
リソレノイド253を介してスプライン軸254が90
°回転され、プッシャー255が挿入駆動ローラ250
間の中心軸線すなわち上記挿入駆動ローラで送られた燃
料棒の軸線と一致する位置に回動せしめられ、その後エ
アシリンダ256を介して上記プッシャー255が組立
基台100側に移動され、そのブツシャ−255によっ
て燃料棒がさらに所定位置まで押し込まれる。
このようにして燃料棒の挿入が完了すると、上記ブツシ
ャ−255は第7図に示1ような元の位置に戻され、次
の燃料棒の挿入操作にIiムえられる。
以後同様の操作が繰り返され、全燃料棒がスペーサの所
定位置に挿入される。
全燃料棒の挿入が終ると、第1 iJ3よび第2の両位
置決めユニット210.211のYテーブル223.2
24を完全にスタックテーブル202側に移動させ、燃
料集合体の燃料棒挿入側すなわち第3図の一点鎖線で囲
まれた部分に障害物がないようにしてから、上部タイブ
レートを取り付け、燃料集合体の組立を完了する。その
1す組立基台100を第2図に示すように垂直状態とし
、クレーンで組立て完了した核燃料集合体を支持し、固
定金具103の固定を解除し、核燃料集合体を組立基台
100が取りはずず。
ところで、2つの位置決めユニット210゜211は同
期してX−Y方向に駆Whされるので、何らかの異常に
よって同期動作が不具合になったIJj合、それぞれの
X−Y移動テーブル231゜232に燃料棒架台212
がリジッドに固定されていたのでは装置が破損する恐れ
がある。
しかしながら、上記燃料棒架台212の一端部が、成程
度左右に移動可能な水平回動部234、フォーク235
 J’jよび水平支@236を介して×−Y移動テーブ
ル231に支持されており、また他端部す水平回動部2
37、フォーク238および水平支軸239を介してX
−Y移動テーブル232に支持されているので、上記燃
料棒架台212は水平面内および垂直面内でのノヱ勤が
可能で、2紺の位置決めユニットが全く独立に動作して
も、それによる燃料棒架台212の方向変位、支点間の
距離変位が吸収され、破損に至るようなことはない。ず
なわら、第1.第2の位置決めユニットにおけるX−し
−夕、Yモータはそれぞれ必ずしら同期さt!<’K 
<て各々独立に駆動しても、燃料棒挿入直前に位置決め
が完了するように駆動すれば十分であるということにな
り、異常時にも装置が破損することが防止されるばかり
でなく、利口11も容、易となる。なお、上記水平回動
部234゜237等は保持が可能でかつ変位を吸収でき
るものであれば、エクス1−マーなど骨性要素を介して
取付けるようなlft造としてもよい。
ところで、上記実施例においては、B W Rの燃料集
合体について述べたが、第14図に示すように格子状で
なく同心円状に燃料棒を配列した燃料集合体についても
、スペーサセル位置すなわちX−Y駆動位置決めの位置
座標を制御装置に記憶させておくことによって適用可能
であり、組立基台側にはスペーサ駆動’m #fIを設
ける必要もなく簡便なものとなる。またその他PWRの
燃料集合体のように下部タイブレートに燃料棒先端が直
接接しないものについても、押し切り用のブツシャ25
5の停止位置を一定になるようにしておくことによって
適用することができる。
一方、上記実施例においては一組の挿入駆動ローラを設
けたものを示したが、燃料棒の水平保持力を一層保持さ
せるために、第8図に示すように挿入駆動ローラを2組
設けてもよい。この場合ブツシャが容易にローラ間を通
過できるように、上下シリンダ260を設け、ローラに
上下動作をさせるようにしてもよい。また、挿入駆動ロ
ーラも゛第9図に示すように水平面内で回転するもので
もよく、燃料棒を1本ごとに挿入するのでなく、第70
図に承りように複数本同時に押込むようにすることも可
能である。
〔発明の効果〕
本発明は、上述のように格成し燃r1棒を片側から挿入
するようにしたので、スペースとしてはほぼ燃料集合体
の長さの2倍程度でよく、また主に挿入駆動1〕−うに
よって燃料棒の燃料集合体端部のスペーサへのJiff
人直前位置を挟持した状1εで1り1し込むようにした
ので、その押し込み力が燃料棒を曲げ方向に作用′71
−るJ、うなことがなり、特別に燃料棒の曲げ防止装置
を設ける必要がなく、また燃料捧全艮にわたるブツシャ
も必要なく構成をきわめて簡単なものとすることができ
、高速で自動的に燃料集合体の組立を行なうことができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の核燃料集合体組立装置の概略構成を示
す平面図、第2図は同上正面側、第3図は第1図の■−
■線に沿う断面図、第4図tよ位置決めユニットに対す
る燃料棒架台の取付状況を示す斜視図、第5図は第1図
のv−v線に沿う部分図、第6図はW41図のVl −
VI側面を示す部分図、第7図は第2の位置決めユニッ
ト部の背面図、第8図は第2の位置決めユニットの他の
実施例を示す図、第9図および第10図はそれぞれ本発
明の他の実施例を示す図、第11図はBWRI!料集合
体の側面図、第12図はB W R燃料集合体のスペー
サのjF面図、第13図は燃料集合体の組立作動説明図
、第14図は同心円状に燃料棒を配設した燃料集合体の
平断面図である。 100・・・組立基台、103・・・固定金只、200
・・・挿入に賀、201・・・燃料棒供給装置、202
・・・スタックテーブル、204・・・供給ランプ、2
05・・・排出装置、210・・・第1の位置決めユニ
ツ1−1211・・・第2の位置決めユニット、212
・・・燃料棒架台、231 、232−X−Y&fJJ
”r−7/l/、240・・・アイドルローラ、241
・・・テークインレバー、245・・・プツシp、25
0・・・挿入駆動ローラ、254・・・スプライン軸、
255・・・ブツシャ。 出願人代理人  Vi   藤  −雄蔓 l 図 β 茶2 国 吐] i:11 某6 図 渠5 図 ・ 墨 6 図 $7o、   第1図 手!4  図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、複数個のスペーサを所定間隔で固定する固定具を有
    する組立基台を設けるとともに、上記スペーサの軸線方
    向一端部において、各燃料棒をスペーサセルの軸線と一
    致せしめる位置決め機構と、その位置決め機構に燃料棒
    を供給する燃料棒供給機構と、前記組立基台の燃料棒挿
    入側端部に近接して配設され、上記位置決め機構によっ
    て位置決めされた燃料棒を支持し、その燃料棒をスペー
    サセル内に移動させる挿入駆動ローラと、その挿入駆動
    ローラによってスペーサセル内に挿入された燃料棒をさ
    らに所定位置まで押し込むプッシャーとを具備する挿入
    装置とを設けたことを特徴とする、核燃料集合体組立装
    置。 2、位置決め機構は、互いに離間して配設された2つの
    位置決めユニットと、両ユニット間に両端部が支持され
    た燃料棒架台とからなり、上記燃料棒架台の両端部は、
    燃料棒挿入方向に直交する水平方向、および垂直方向に
    移動可能な、上記両位置決めユニットのX−Y移動テー
    ブルに支持されていることを特徴とする、特許請求の範
    囲第1項記載の核燃料集合体組立装置。 3、燃料棒架台は、垂直面内および水平面内で揺動可能
    にX−Y移動テーブルに支持されており、かつ片方のX
    −Y移動テーブルには軸方向摺動可能に支持されている
    ことを特徴とする、特許請求の範囲第2項記載の核燃料
    集合体組立装置。 4、挿入駆動ローラは少なくとも一対のローラからなる
    ことを特徴とする、特許請求の範囲第1項記載の核燃料
    集合体組立装置。 5、組立基台は、水平位置と垂直位置とをとり得るよう
    構成されていることを特徴とする、特許請求の範囲第1
    項記載の核燃料集合体組立装置。
JP61020206A 1986-02-03 1986-02-03 核燃料集合体組立装置 Pending JPS62179698A (ja)

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