JPS6250799B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は燃料棒へのガス封入方法及び装置に
関する。

一般に、原子炉には燃料集合体が装荷されてお
り、この燃料集合体には燃料棒が組み込まれてい
る。この燃料棒は第１図に示すように、被覆管１
内に複数個の燃料ペレツト２を嵌入してその一端
または両端に核分裂生成物の溜り空間としてのプ
レナム部３を設け、このプレナム部３に燃料ペレ
ツト２の移動を防止するためのスプリング４を嵌
入し、次いで被覆管１の両端部にそれぞれ貫通小
孔のない端栓６と、貫通小孔５有する端栓７とを
嵌め込んで溶接し、さらに被覆管１内に不活性ガ
ス（例えばヘリウムガス）を充填した後、貫通小
孔５の端末部を溶封したものである。

ところで、被覆管１に端栓６，７を溶接し、か
つ被覆管１内にヘリウムガスを封入するには第２
図及び第３図に示すように構成されたものが知ら
れている。即ち、第２図に示すように燃料ペレツ
ト２、スプリング４が嵌入され、両端部に端栓
６，７が嵌合された被覆管１を回転保持機構８に
挿通し、さらに端栓６，７を溶接室９に挿入し、
回転保持機構８により被覆管１を保持して回転せ
しめ、溶接トーチ１０からヘリウムガスを溶接室
９内に吹き出させつつ、被覆管１と端栓６，７と
を溶接電極１１により溶接する。次いで、第３図
に示すように別に準備した溶接室９ａに燃料棒を
挿入し保持機構８ａにより被覆管１を保持し溶接
室９ａを一般に知られた方法（図示せず）で気密
にする。燃料棒内に残存する空気中の水分等によ
る被覆管の水素化を防止するために接続口１５に
負圧源１６を接続して溶接室９ａ及び燃料棒内を
減圧した後、この接続口１５を閉鎖し、配管１２
よりヘリウムガスを溶接室９ａ内に送り込み、圧
力計１３により溶接室９ａ内のガス圧力を確認し
ながら溶接トーチ１４により端栓７の貫通小孔５
を溶封している。

しかしながら、従来のこのような燃料棒へのガ
ス封入方法にあつては、被覆管１に溶接された端
栓７の貫通小孔５がなんらかの原因により閉塞さ
れていたような場合、被覆管１の内部に所定のヘ
リウムガスが封入されたことを保証することがで
きないので、抜き取りで燃料棒の破壊試験を行な
い、被覆管１内のガス圧力をチエツクしたりベロ
ーズ型金属製中空円柱状体を被覆管１内のプレナ
ム部３に予め封入しておき、被覆管１に端栓６，
７を溶接し被覆管１内にヘリウムガスを加圧封入
溶封後、前記中空円柱状体をＸ線撮影してこのＸ
線写真を用いて、被覆管１内へのヘリウムガスの
封入前と封入後とにおける中空円柱状体の寸法変
化を測定し、これにより被覆管１内への封入ガス
圧を推定する方法がとられている。しかし、前者
においては破壊試験によるガス圧のチエツクであ
るため燃料棒の抜取数に制限があり十分な信頼性
が得られず、後者においては圧力を正確に寸法変
化として表示できうる前記中空円柱状体を精度よ
く大量に生産することは難かしく、さらに燃料棒
内に挿入されることからその大きさの制限もあ
り、又その測定方法として、写真を用いるが故に
測定精度が低いという欠点があつた。

この発明は前記事情に鑑みてなされたもので、
燃料棒の両端栓に貫通小孔を形成し、前記両端栓
をそれぞれ別個の溶接室に気密的に挿入し、一方
の溶接室に不活性ガスを流入させ、該ガスを、燃
料棒を介して他方の溶接室へ流通させて他方の溶
接室から排気した後該他方の溶接室を密閉し、該
他方の溶接室内のガス圧力を測定して該ガス圧力
が所定の圧力に達した後、溶接装置により両端栓
の貫通小孔を溶封することにより、被覆管内に所
定の不活性ガスが確実に充填され、これを保証す
ることができる燃料棒へのガス封入方法及び装置
を提供することを目的とする。

以下、この発明による燃料棒へのガス封入装置
の一実施例を第４図に基づいて説明する。

第４図中２１は壁２２により囲まれた第１溶接
室であり、この第１溶接室２１から適宜距離離間
し、かつ第１溶接室２１との相互間隔を変更自在
とされて壁２３により囲まれた第２溶接室２４が
設けられている。第１溶接室２１と第２溶接室２
４とは略同一高さ位置に配設されており、これら
には同一軸線上に位置して貫通孔２５，２６，２
７，２８が形成されている。貫通孔２５には、溶
接トーチ２９がその電極３０を有する先端を溶接
室２１内に突出してその軸線方向に移動自在にか
つ気密的に挿通されている。また、第１溶接室２
１には配管３１を介して、この第１溶接室２１内
に燃料棒に組み込まれているスプリングの力に勝
る圧力のヘリウムガスを供給するヘリウムガス源
（不活性ガス源）３２が連通されている。配管３
１には電磁弁３３が介在されている。また、第１
溶接室２１には圧力変換器（圧力測定装置）３４
が連結されている。この圧力変換器３４は一般に
使用されているもので、ひずみゲージを用いて流
体の圧力を測定できるようになされている。

また第２溶接室２４にも第１溶接室２１と同様
に貫通孔２８を貫通して先端に電極３５を有する
溶接トーチ３６が挿通されると共に圧力変換器
（圧力測定装置）３７が連結されている。また、
第２溶接室２４には電磁弁３８が介在された配管
３９が連通されている。

また、第１溶接室２１第２溶接室２４間には適
宜離間して保持機構４０，４１が相互間隔を変更
自在とされて設けられている。これら保持機構４
０，４１はこれらの中に挿通された燃料棒４２を
一般に行なわれている手段により所定位置に保持
できるようになされている。保持機構４０，４１
に挿通された燃料棒４２は被覆管４３内に燃料ペ
レツト４４及びスプリング４５が嵌入され、被覆
管４３の両端部に端栓４６，４７が嵌合されて溶
接されたもので、端栓４６，４７の中心部にはそ
れぞれ貫通小孔４８，４９が形成されている。

前記溶接トーチ２９，３６はそれぞれ溶接用電
源５０，５１に電気的に接続されている。これら
溶接用電源５０，５１には制御装置５２が電気的
に接続されている。また、前記電磁弁３３，３８
圧力変換器３４，３７はそれぞれ制御装置５２に
電気的に接続されている。

しかして、前記燃料棒４２の被覆管４３内にヘ
リウムガスを封入するには、第２溶接室２４を移
動させて第１溶接室２１、第２溶接室２４間に両
端栓４６，４７が溶接された燃料棒４２を、上記
スプリング４５が嵌入されている側の端栓４７を
上記第２溶接室２４側に向けて保持機構４０，４
１に挿通して配し、両端栓４６，４７をそれぞれ
貫通孔２６，２７から第１溶接室２１、第２溶接
室２４内に気密的に挿入し、保持機構４０，４１
により所定位置に保持する。

次に、端栓４６，４７の貫通小孔４８，４９の
各溶接トーチ２９，３６側開口部に対向してその
直前に電極３０，３５が位置するように溶接トー
チ２９，３６の位置を調節する。

次に、制御装置５２を働かせて電磁弁３３，３
８を開く。すると、ヘリウムガス源３２より配管
３１、電磁弁３３を介して第１溶接室２１内に所
定圧力のヘリウムガスが流入する。第１溶接室２
１内に流入したヘリウムガスは、そのガス圧力が
スプリング４５の力より大きいため、端栓４６の
貫通小孔４８を通り、スプリング４５の力に抗し
て燃料ペレツト４４を押圧して動かし、この燃料
ペレツト４４と端栓４６との間に僅かな隙間をつ
くり、この隙間を通りさらに被覆管４３と燃料ペ
レツト４４との間を通り、さらに端栓４７の貫通
小孔４９を通つて第２溶接室２４内に流入し、さ
らに配管３９、電磁弁３８を介して排気系に放出
される。このようにヘリウムガスが流通すると、
燃料棒４２内の空気がこの燃料棒４２から追い出
され、被覆管４３内にヘリウムガスが入る。従つ
て、燃料棒４２からの空気の排出によりこの空気
中に含まれた水分も排出される。それ故、水分に
よる被覆管材料の水素化物生成がなく、炉中での
燃料棒破損が防止される。

そして、電磁弁３３，３８を開いてから所定時
間（若干）経過すると電磁弁３８が閉じる。する
と、第１溶接室２１、第２溶接室２４内のガス圧
が上昇する。そして第１溶接室２１、第２溶接室
２４内のガス圧力を圧力変換器３４，３７が自動
的に測定し、第２溶接室２４内のガス圧力が所定
圧力に達し第１溶接室２１と同圧力に達すると、
圧力変換器３７がこれを検出して信号を発し、こ
の検出信号を受けて制御装置５２が作用し、溶接
用電源５０，５１を介して溶接トーチ２９，３６
が働き、端栓４６，４７の貫通小孔４８，４９を
同時に溶封する。これにより被覆管４３内に所定
圧力のヘリウムガスが封入され被覆管４３内の圧
力が一定になるとスプリングの力によりペレツト
が元の位置へ戻る。

なお、前記実施例においては、配管３１にヘリ
ウムガス源３２を連通し、第１溶接室２１から第
２溶接室２４へヘリウムガスを流通させたが、こ
れに限られることなく、例えば前述した両端にプ
レナム部３を設け、これらプレナム部３にそれぞ
れスプリング４を嵌入した燃料棒の場合には、配
管３１にヘリウムガス源３２を連通させず、この
配管３１の端部を排気系に接続し配管３９にヘリ
ウムガス源３２を連通させ、第２溶接室２４から
燃料棒４２を介して第１溶接室２１へヘリウムガ
スが流通するようにしてもよい。但し、この場合
には第１溶接室２１内のガス圧力が第２溶接室２
４の所定圧力と同一の所定の圧力に達したとき圧
力変換器３４が信号を発し、制御装置５２が作用
し、溶接用電源５０，５１を介して溶接トーチ２
９，３６が働き、貫通小孔４８，４９を同時に溶
接する。

以上説明したようにこの発明によれば、燃料棒
の両端栓に貫通小孔を形成し、前記両端栓をそれ
ぞれ別個の溶接室に気密的に挿入し、一方の溶接
室に所定圧力の不活性ガスを流入させ、該ガスを
燃料棒を介して他方の溶接室へ流通させて他方の
溶接室から排気した後、該他方の溶接室を密閉
し、該他方の溶接室内のガス圧力を測定して該ガ
ス圧力が所定の圧力に達した後、溶接装置により
両端栓の貫通小孔を溶封する構成であるから、他
方の溶接室内のガス圧力の測定により端栓の貫通
小孔が閉塞されていないかどうかを確認すること
ができ、かつ燃料棒内の空気を確実に追い出し、
ひいてはこの空気中に含まれる水分を排出して水
分による被覆管の水素化から生ずる燃料破損を防
止し得、燃料棒内に確実に所定圧力の不活性ガス
を充填することができてこれを保証することがで
きる。従つて、従来の抜取破壊検査による燃料棒
の内圧検査、燃料棒内へ嵌入された前記円柱状体
の寸法変化の測定等における手間が省け、さらに
従来行なわれていた燃料棒及び溶接室内の減圧操
作も不要となり、作業性が極めてよい等の効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の原子炉用燃料棒の一例を示す縦
断面図、第２図及び第３図は、従来の端栓溶接装
置の一例を示す一部省略断面図、第４図はこの発
明の一実施例を示す一部省略断面図である。 ２１……第１溶接室、２４……第２溶接室、２
５，２６，２７，２８……貫通孔、２９，３６…
…溶接トーチ、３２……ヘリウムガス源（不活性
ガス源）、３４，３７……圧力変換器（圧力測定
装置）、４２……燃料棒、４３……被覆管、４４
……燃料ペレツト、４５……スプリング、４６，
４７……端栓、４８，４９……貫通小孔、５０，
５１……溶接用電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 長尺の被覆管内に燃料ペレツト及びスプリン
   グを嵌入し、前記被覆管の両端に、中心部に貫通
   小孔を有する端栓をそれぞれ溶接し、該両端栓を
   それぞれ別個の溶接室に気密的に挿入し、他端部
   に上記スプリングが組み込まれている上記被覆管
   の一端部が挿入された一方の溶接室に上記スプリ
   ングの力に勝る圧力の不活性ガスを流入させ、他
   方の溶接室内のガス圧力を測定して該ガス圧力が
   所定圧力に達した後、前記両端栓の貫通小孔を溶
   封することを特徴とする燃料棒へのガス封入方
   法。 ２ 離間して設けられた２つの溶接室と、該２つ
   の溶接室の対向壁に、中心部に貫通小孔を有する
   端栓が両端にそれぞれ溶接された燃料棒を気密的
   に挿通することができるように同一軸線上に位置
   してそれぞれ形成された貫通孔と、該貫通孔を介
   して前記２つの溶接室内へそれぞれ挿入された両
   端栓の貫通小孔に対向するように前記２つの溶接
   室にそれぞれ設けられた溶接装置と、前記２つの
   溶接室にそれぞれ連通するように設けられた圧力
   測定装置と、前記一方の溶接室に連通するように
   設けられて上記燃料棒内に組み込まれたスプリン
   グの力に勝る圧力の不活性ガスを供給する不活性
   ガス源と、前記他方の溶接室に開閉自在に設けら
   れた排気口とからなることを特徴とする燃料棒へ
   のガス封入装置。