JPS63286795A - 燃料棒の挿入方法及び挿入容易化装置 - 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】 九肌例１遣 本発明は、燃料集合体に関し、特に、燃料集合体内に燃
料棒を擦り傷を生ずることなく挿入（装入もしくは装荷
と呼ぶこともある）するのを容易にする方法及び装置ｔ
こ関するものである。

大抵の原子炉は、細長い直立の燃料集合体からなる炉心
を用いている。各燃料集合体は、単一の骨格構造体と、
該骨格構造体に装荷されてその内部に所定の配列で互い
に平行に離間した関係で支持される複数の燃料棒もしく
は燃料ピンとからなっている。通常、燃料棒の支持は、
骨格構造体の一部を形成すると共に該骨格構造体に沿っ
て互いに離間した複数の横方向の格子によって行なわれ
る。かかる格子の各々は、卵の詰め枠状に相互に差し込
まれて開放セルを画成する複数の板もしくはストラップ
から構成されており、個々の燃料棒がセルを貫いて延び
るようになっている。ストラップには止め部が形成され
ていて、該止め部がセル内に突出して燃料棒に係合し、
該燃料棒を、中性子束の局部的なピーキングや、その結
果によるホットスポットを生じさせる振動や横方向変位
のないように、保持している。各セルに関連したこれ等
の止め部は、米国再発行特許第２８　、０７９号明細書
に開示されたように、通常、セルの壁部を画成するスト
ラップ部分の金属から形成されたスプリング及びディン
プルからなるが、本願の出願人による特開昭６１−２５
３４９３号公報に開示されたように、組になって配列さ
れたディンプルのみから構成されることもある。

これ等の止め部が狙い通りの機能を効果的に果たすため
に、止め部は、３．６〜４．５Ｋｇ（８〜１０りｂ）と
いうような相当な拘束力を燃料棒に加えるように設計さ
れている。この力は一方では有益であるが、他方では問
題を生じさせる。即ち、燃料棒を骨格構造体内に装荷す
る時に、燃料棒が止め部を通過する際に該止め部上を滑
動し、そのため擦り傷が生じうる。燃料棒の外面に生じ
た擦り傷は、燃料棒の使用中にその被覆管に腐食を招く
だけでなく、腐食を悪化させる傾向がある。更に、燃料
棒に擦り傷が生じる際にその被覆管がら微少な削片が削
り取られて格子のセル内に溜まり、いわゆる“′がじり
玉（ｇａｌｌ　ｂａｌｌｓ）”を形成し、これが、影響
を受けた格子セルを貫いて延びる燃料棒の被覆管に当た
ってフレッチング摩耗を起こし、究極的には被覆管を貫
通するフレッチング摩耗を招来する場合があることが観
察された。また、かじり玉がセルのスプリングに集まる
と、かじり玉によってスプリングの変位が異常となり、
燃料棒に作用するスプリングの拘束力が低減し、そして
かじり玉の生成が支持格子の周辺のセル内に位置するス
プリングで起こると、スプリングに変形が生じ、スプリ
ングが周辺の格子ストラップから格子境界を越えて外側
に異常に突き出る結果になる。勿論、燃料棒の被覆管か
ら削り取られ格子セル内に曾まる削片は、セルの自由横
断面積を減少させ、そこを通る原子炉冷却材の流れの障
害になる。

この燃料棒の擦り傷の問題は当該技術分野において良く
認識されており、同問題を超克するために幾多の努力が
なされてきた。例えば、米国特許第３，７５７，４０３
号明細書は、燃料棒を燃料集合体の格子に挿入する前に
、挿入すべき各燃料棒の表面に、同燃料棒の挿入中に潤
滑材として作用するように予定された雪状のコーティン
グを形成するような方法で、湿気のある雰囲気中で燃料
棒の冷却処理を行うことを提案している。勿論、潤滑材
としての機能は、燃料棒が格子のセルに次々と挿入され
ている時に、露状コーティングがそのまま残っており燃
料棒に当たる格子セルの止め部によって取り除かれない
限り、遂行される。

擦り傷の生じない燃料棒の挿入を狙った別の技術は、米
国特許第３，７９５，０４０号明細書に開示されている
。この特許は、はぼ正方形の横断面を有する棒状のスプ
リング引込装置もしくはりトラクターを複数の格子の整
列したセルを貫通するように先ず挿入し、次にこのスプ
リング引込装置をその縦方向の軸線回りに半回転させて
、格子セルの弾性壁部上の燃料棒支持用止め部を挿入す
べき燃料棒の通路外にカム作用により出し、その後、各
格子のストラップにある切欠きを介して格子セル内に横
方向から先ず挿入され次いでロック位置に回動された棒
状のキーによって、止め部のあるセル壁部をそれ等の変
位もしくは変形位置にロックしてから、最後に該キーを
アンロック位置に回して格子セルから引き抜くことによ
って、止め部を有するセル壁部がそれ等の通常位置に弾
性的に戻るのを許容し、以て止め部を燃料棒に係合可能
とすることを提案している。

特開昭５３−１１２９４号公報に開示されたステンレス
鋼製のアセンブリは、端ブロックと、該端ブロックから
延びる４つの薄い外装ストリップとからなる単一部材を
備えており、外装ストリップは、長さが燃料棒と同様で
あり、また、互いに平行に離間した関係で１／４象限に
１つづつ円筒形に配設されている。燃料棒を燃料集合体
に挿入する前に、燃料棒を薄い外装ストリップの間に置
き、その後、これ等のストリップ及び燃料棒の回りに配
設した保持リングによって、ストリップの先端所定位置
に固定し、そして固定リングを該保持リングに取り付け
る。しかる後、４つの外装ストリップが各格子セルの止
め部と燃料棒被覆管との間に整列され且つ保護する仕方
で挟まれるように注意深く保持すると同時に、上述した
アセンブリ全体を軸方向に移動させて支持格子の逐次整
列したセルに通すことによって燃料集合体に挿入する。

挿入が完了したら、外装ストリップを燃料棒と各止め部
との間から横方向に滑動させて燃料棒拘束力を加えるよ
うに計算された量だけ、アセンブリ全体をその長手方向
の軸心回りに回転させると、保持リング及び固定リング
が燃料棒の一端から除去され、端ブロック及び外装スト
リップからなる単一部材は、外装ストリップの全てが実
際に止め部からフリーになっており且つ挿入された燃料
棒に対して依然として真っ直ぐであり、歪んでおらず、
平らであれば、燃料棒の他端から引き抜けるようになっ
ている。

本願の出願人による特開昭６１−２２５６９５号公報に
は、燃料集合体への燃料棒の装入を容易にする装置が開
示されており、同装置は、燃料集合体の支持格子のセル
内にあるスプリングを退出位置に変形させるように前記
セル内に軸方向に挿入可能な第１の手段と、該第１の手
段を引き抜く際及び燃料棒の挿入中に、変形したスプリ
ングを退出位置に保持するように、各支持格子内に横方
向に挿入可能な第２の手段とを備え、第１及び第２の手
段の運動は線形である。最後に、本願の出願人による特
願昭６２−１６５５６６号明細書は、対になって配設さ
れた格子スプリングの形態の止め部を退出させるために
使用するように設計されたスプリング保持装置を開示し
ており、各対のスプリングは互いに背中同士を対向させ
て配設されると共に各々２つの隣接格子セルの１つに延
入している。

これ等の先行技術は、潤滑材としての雪状のコーティン
グもしくは付着物の形成に依存するものを除いて、幾つ
かの別個の部品及び要素の使用と操作とを必要とし、ま
た、これ等の先行技術の各々は、支持格子に用いられて
いる特定形状の燃料棒用ディンプルと共に使用するよう
に設計されている。従って、これ等の制限を受けない別
の解決策の必要性があり、本発明はこのような必要性を
満たすことを目的とするものである。

免肌段患Ｉ 従って、本発明は、核燃料集合体の一部を形成すると共
に、挿入された燃料棒に弾性的に係合し側方から支持す
る複数の止め部を有する複数の支持格子のセル内に前記
燃料棒を擦り傷なしに挿入することを容易にする方法及
び装置を提供している。

本発明は、セル内への燃料棒の挿入中に壁部が止め部と
燃料棒との間に間挿されるように配置されるのに適合す
る薄肉の管状部材を提供することにあり、この管状部材
は、燃料棒の外径に実質的に対応する内径を有すると共
に、壁部に形成された長手方向のスリットを有し、該壁
部が縮径する方向に弾性的に変形可能となっている。

また、本発明は、燃料棒の挿入中に該燃料棒を保護する
ような仕方で囲むために所定位置に前記管状部材を装着
し、該管状部材を燃料棒を囲む所定位置に保持した状態
で、燃料棒を支持格子のセル内に挿入し、このように挿
入された燃料棒から前記管状部材を軸方向に退出させる
、諸ステップからなる燃料棒の挿入方法にある。

本発明による薄肉の管状部材は、別個に取り扱う必要の
ある付加的な部品を何ら使用することなく希望の保護を
与えることができる単一要素である。更に、本発明によ
る保護用の管状部材は、どんな特定の止め部形状に限定
されることなく適用可能であると共に、格子のセル内へ
の管状部材の挿入は、セル内のスプリングである止め部
がその能力を完全に回復するのを損なう程度まで外方へ
変形する危険性を実質的に伴わない。

本発明による方法では、管状部材を所定位置に装着する
ステップ及び燃料棒を挿入するステップは、好ましくは
、最初に管状部材を支持格子のセル内に挿入し、次いで
このように挿入された管状部材内に燃料棒を挿入するこ
とからなる。

また、これ等のステップは、最初に管状部材を燃料棒上
に抜き差し自在に配設し、その後、管状部材をその中に
ある燃料棒と共に支持格子のセル内に挿入することから
なっていてもよい。

燃料棒の後に管状部材を挿入すると、燃料棒を受は入れ
るようになっている支持格子が、燃料棒に沿う冷却材流
の混合を促進するために燃料集合体の支持格子に通常設
けられている混合羽根を有する場合に、格別な効果が得
られる。このような支持格子と一緒に用いられると、最
初に挿入された管状部材は、燃料棒が混合羽根に当たっ
て該混合羽根が損傷するのを防止すると共に、支持格子
のセル内の止め部によって燃料棒に擦り傷が生ずるのを
防止する。このような場合、管状部材自体、即ちその中
に燃料棒が挿入されていない管状部材の挿入は、管状部
材の全長に亙って延び、該管状部材の挿入中に、格子セ
ル内の止め部が管状部材の壁部を容易に変形させうる単
一の長手方向のスリットによって可能になり、しがも、
このスリットは、複数の支持格子のセル内に押入する時
に管状部材に縦方向に作用する圧縮力により該管状部材
が変形もしくは座屈を受ける程度まで該管状部材の壁部
の構造健全性及び安定性に影響しないようになっている
。更に、縦方向のスリットはどんな止め部もその中に入
るのには不十分な幅を有し、また、管状部材の壁部は、
スリットは別として実質的に一体であるから、壁部の材
料が円周方向に変形するような危険性は実質的に存在せ
ず、その結果、支持格子のセルの止め部がスリットに侵
入して挿入中の燃料棒の被覆管表面まで貫通するように
なる程度まで縦方向のスリットが幅広になるようなこと
は起こらない。

燃料棒を混合羽根のない格子内に装入すべき場合には、
又は混合羽根があっても、混合羽根の特別な構造及び／
又は配置のため、もしくは燃料棒の下部端栓の形状のた
めに（即ち、燃料棒の挿入中に先端となる燃料棒の端に
ある端栓）、挿入中の燃料棒との混合羽根の干渉が起こ
りそうもない場合には、前述した別の第２の解決策を使
用して、燃料棒と保護用の管状部材の双方を同時に挿入
可能とし、そして後から詳述するように、燃料棒の挿入
とそれに続く保護用の管状部材の退出とを１つの連続動
作で実施可能とするのが望ましいかも知れない。

好適を−伊の＝日 次に、本発明の好適な実施例を添付図面を参照して詳細
に説明する。

図面、特に第１図を参照すると、そこに符号１０で図示
された核燃料集合体は加圧水型原子炉において通常用い
られているものである。この燃料集合体１０は、基本的
に、原子炉の下部炉心板（図示せず）上に燃料集合体番
支持するようになっている下端構造物、即ち下部ノズル
１２と、該下部ノズル１２に結合されそこがら上方に延
びている複数の案内管もしくは案内シンプル１４と、該
案内シンプル１４に沿って互いに離間して取着された横
方向の支持格子もしくはスペーサ格子１６と、燃料集合
体の中央を長手方向に延びる計装管２ｏと、案内シンプ
ル１４の上端部分に取着された上端構造物、即ち上部ノ
ズル２２とから構成されている。これ等の諸部材が一緒
に結合され、燃料集合体の骨格構造体として知られてい
る一体のユニットを形成している。完全な燃料集合体は
、後述するような態様で骨格構造体内に装入され、互い
に平行に離間して格子１６によって列状に支持される、
複数の燃料棒１８を含んでいる。各燃料棒１８は、端栓
２６．２８によって両端を気密に封止された被覆管２３
と、この被覆管内に積み重ねて収容された核燃料ペレッ
ト２４とを有しており、核燃料ペレット２４は、上部端
栓２６と核燃料ペレット２４の積重体との間に介挿され
た圧縮スプリング３０によって被覆管２３内にきっちり
保持されている。原子炉の運転中、核分裂性物質からな
る核燃料ペレットは、熱の形で発生されるエネルギの発
生源であり、このエネルギは、原子炉の炉心を循環する
水又はほう素含有水のような液体減速・冷却材によって
炉心から取り出される。核分裂は、上部ノズル２２に装
着された制御機構３４に結合された制御棒（図示せず）
により制御され、この制御機構３４は、全て周知のこと
であるが、案内シンプル１４の選択されたものの中に或
は外へ制御棒を軸方向に運動させるように作動すること
ができる。

第１図には、燃料集合体１０のうち成る支持格子１６だ
けが図示されている。しかし、典型的には８〜１０の支
持格子１６があり、各支持格子１６は、第２図、第３図
及び第４図に示すように、符号４２で示す開放したセル
を形成するように卵詰め枠状に相互に差し込まれ結合さ
れた複数の内側ストラップ４０と、格子構造全体に強度
を付与するように内側ストラップ４０の外端に結合され
ると共に、相互に結合された複数の外側ストラップ４４
とからなるセル構造を備えている。内側及び外側スｌ〜
ラップζ」、例えばジルカロイ（登録商標）として知ら
れているジルコニウム合金のように、中性子吸収断面積
の小さい材料から形成されており、また、それ等のスト
ラップは止め部４６．４８（第３図及び第４図祭照）を
備えており、該止め部４６．４８が多数のセル画成スト
ラップ部分、即ちセル壁部からそれぞれのセル４２内に
延入して、同セルに挿入されていイ。

燃料棒１８に弾性的に係合し２同燃料棒を横方向に夜持
する。１つのセル４２の対峙して位置する壁部を形成す
る各対のストラップ部分にある止め部間の間隔は、その
セル内に受は入れられる燃料棒の夕［径よりも幾分小さ
くて、その差は、燃料棒を挿入する際に、対峙して配置
さｈた各対のセル壁部の１つにある止め部（単数又は複
数）の弾性により又は比較的に剛な止め部のみが用いら
れている場合には、ストラップ部分のみの弾性により吸
収される。

前の説明から分かるように、燃料棒を受り入れる支持格
子のセルにある止め部は種々の形態を取り得る。図示の
実施例においては、止め部は細長いスプリング４６と、
格子ストラップの外に出るように形成された比較的に剛
なディンプル４８とからなっており、セルを画成する各
ストラップ部分が、該ストラップ部分の一方の側辺に位
置するセル４２に延入する１つの細長いスプリング４６
と、細長いスプリング４６の両端近くに配設されて、同
じストラップ部分の他方の側辺に位置するセル４２に延
入する１対のディンプル４８とを備えている。従って、
各格子セル４２は、互いに隣接する２つのセル壁部から
延びる２つの弾性スプリング４６と、該弾性スプリング
を有する壁部に対峙する残りの２つのセル壁部から対に
なって延びる４つの比較的に剛なディンプル４８と関連
しているので、各格子セル４２毎に合計６個の止め部４
６．４８があって、この各格子セルを貫通する燃料棒１
８に係合し当接している。

スプリング４６及びディジタル４８は細長く且つ大体に
おいて台形であって、第４図に最も良く示すように、ス
プリング４６はセル４２の長手方向軸線（即ち、セルを
通る冷却材流の方向）に対し実質的に平行に延びるよう
に指向されており、また、第３図に最も良く示すように
、ディンプル４８は長平方向軸線及び冷却材流の方向に
対して横方向に延びるように指向されている。他にも既
知の格子構造（図示せず）があり、それ等は、ディンプ
ルに加えて、格子セルの長手方向軸線に平行に指向され
たスプリングを有する。

第３図及び第４図から分かるように、そこに部分的に図
示された支持格子１６は、格子ストラップ４０．４４の
上側（即ち、冷却材流の方向に関して下流側）縁部から
延びる混合羽根５０を有する。この混合羽根５０は、局
部的なホットスポット状態が生ずるのを避けるために、
且つ当該技術分野で周知のように、また、例えば米国特
許第３，３９５，０７７号明ａｔ書に記載されているよ
うに、出力をできるだけ大きくすべくエンタルピー上昇
を平均化するために、燃料棒に沿った冷却材流の混合を
促進する機能を有する。

通常、燃料棒は燃料集合体内にその頂部から装入される
が、その際に主に、新燃ｆ１集合体の製造中のように、
燃料集合体に頂部及び底部のどちらからも容易に接近で
きるかどうか、或は冠水された作業場所において垂設さ
れている燃料集合体の再組立もしくは再構成中のように
、燃料集合体に頂部からのみ容易に接近できるかどうか
に依存して、燃料棒を燃料集合体の底部から引っ張るこ
とによって、或は燃料棒を頂部から押入することによっ
て、装入が行なわれる。ここで、頂部、底部、上側もし
くは上部、下側もしくは下部等の用語は、燃料棒の装入
作業中に燃料集合体を保持しておかねばならない配置と
いうよりは、むしろ燃料集合体の作動位置もしくは直立
位置に関して使用されていることに注意されない。

第５図を参照すると、同図には、上部ノズル及び下部ノ
ズルが未だ取り付けられていない燃料集合体の骨格構造
体が平鋼位置に支持されている間に同骨格構造体内に燃
料棒を引き入れるのに典型的に使用される装置が略示さ
れている。基本的に、同装置は、装入用の定数の燃料棒
（１体のみが符号１８で示されている）を保持するため
の燃料棒マガジン５２と、軸方向に伸縮可能な少なくと
も１つのグリッパ５６を含む燃料棒装入機５４とを有す
る。

第６図から分かるように、グリッパ５６は、スリーブ５
７と拡開棒６０とを備える。スリーブ５７には、その先
端から長手方向に部分的に割れ目が形成されていて、同
先端に、把持部もしくはグリッパ頭部５８を有する。ス
リーブ５７の中に延入している拡開棒６０は、同スリー
ブ内で軸方向に移動可能であって、一方向に移動すると
グリッパ頭部５８を拡開し、反対方向に移動すると前記
グリッパ頭部５日がその通常状態、即ち非拡開状態に弾
性的に復帰するのを許容する。グリッパ頭部５８は、こ
の非拡開状態にある時、本願と同一の出願人による例え
ば米国特許願第７９７，３３１号明細書に記載されてい
るように、各燃料棒１８の下部端栓２８に形成された適
当な形状のソケットもしくは受容部６２に挿入したり、
該受容部６２から引き抜くことができる。グリッパ頭部
５８が受容部６２に挿入されている間に同グリッパ頭部
５８の拡開及び収縮を行う拡開棒６０の作動によって、
グリッパ頭部を燃料棒１８の端栓２８にロックしたり、
同ロックを解除して該端栓２８から分離することができ
る。

燃料棒装荷作業の最初のステップは、燃料集合体１０と
いうよりは、むしろ端部ｉ造（上部ノズル及び下部ノズ
ル）の付いていない燃料集合体骨格構造体を、その頂部
及び底部が第５図に示すようにそれぞれマガジン５２及
び装入＠５４に向き合うと共に適正に整列するように、
同マガジン５２及び装入機５４の間の所定位置に配置す
る。このように骨格構造体を配置したら、装入機のグリ
ッパ５６を延ばして格子のセルに通し、該格子セルと整
列するようにマガジン５２内に保持された燃料棒１８の
端栓の受容部６２の中に入れる。その後、拡開棒６０を
操作してグリッパ頭部５８を端栓２８にロックしたら、
グリッパ５６を後退させて、燃料棒をマガジン５２外に
引き出して、燃料集合体１０の全支持格子１６の整列し
たセル内に引き入れる。燃料棒が完全挿入位置に一旦達
したら、拡開棒６０を操作してグリッパを解除し、挿入
された燃料棒１８からグリッパが外れるようにする。上
述した作業は、燃料集合体１０内に装入すべき燃料棒の
全てが所定位置に配置されるまで、繰り返される。

燃料棒が保護されていないとすると、上述したように種
々の格子セルにある止め部４６．４８によって燃料棒の
被覆管の表面に擦り傷が生じる傷があるのは、上に説明
した装入作業中である。

１失ｌ旦皇Ｕ翌下１１込 本発明によると、各燃料棒は、その挿入中、格子セル内
の止め部と同格子セル内に挿入されつつある燃料棒との
間に壁部が介挿されるように位置決めされた薄肉の管状
部材によって保護されている。

第７図及び第８図を参照すると、基本的に、この保護用
の管状部材は薄肉の管７０からなっており、鎖管７０は
、受は入れるべき燃料棒の外径に実質的に対応する内径
と、間管７０の壁部７１に形成されて間管７０が縮径す
る方向に弾性的に変形するようにさせる長手方向のスリ
ット７２とを有する。第７図に示すように、このスリッ
ト７２は、管７０の全長に互って延びると共に、所定の
幅を持っている。この幅は、格子セル４２内のどんな止
め部でもスリット７２内に入るのに不十分ではあるが、
格子セル内の止め部を実質的に外方へ変形させることな
く管だけを格子セル内に挿入できるようにする程度まで
、管の壁部が内方へ変形するのを許容するのには十分で
ある。管７０は、装入される燃料集合体の支持格子の１
つを除く全部を少なくとも貫いて延びる長さであること
が好ましい。

薄肉の前記管は、この管自体を上述した特性を有する長
手方向に割れ目の付いた管の形状にしうる任意の適当な
材料から形成すればよく、現在利用できる々「適な（（
ト目１、実ａ的に０　、１５　＝　０．２Ｏｎ＋ｍ（０
，００６〜０．００８ｉｎ）の範囲の厚さを有するステ
ンレス鋼である。この点について、図面の幾つかに示す
ように、管状部材の肉厚は図示を明確にするために誇張
されていることに注意されたい。所望ならば、管の内壁
面には、例えばポリテトラフルオロエチレンのように管
が使用される環境と化学的に両立できる適当な耐摩耗性
材料をコートしてもよい。種々の格子１６のセル４２内
への薄肉の管７０の挿入を容易にするために、この管７
０は、第７図Ｇこ示すように、挿入中に先導端となる端
部に一体的に形成されたテーパ付きの、即ち截頭円錐形
の端部分７４を備えている。また、管状部材は、上述ｊ
５た先導端の近くで管７０の直径方向に対峙した壁部に
形成され、例えばビン７８（第７Ｃ図参照）のＪ：うな
適当な引き抜き工具を受は入れるようになっている２つ
の開口アロからなる管引き抜き手段ヲ・含んでおり、上
述のビン７８が開口アロ内に挿入さ・れ、挿入された燃
料棒から管状部材を引き抜く際に使用される。

前述したように、管７０の壁部７１を好ましくは端から
端まで割って、適度な力を加えることによって管７０が
半径方向に変形しうるようにする長手方向のスリット７
２は、管７０を格子セル４２内にのみ挿入すること、即
ち燃料棒の挿入前に挿入することを容易にする。従って
、燃料棒の挿入中、管７０は、第３図及び第４図に符号
５０で示された混合羽根が燃料棒に当たり損傷を受ける
のを防止し、そして燃料棒が格子セル４２内の止め部４
６．４８により擦り傷を受けるのを防止するという２重
の目的を果たす。

燃料集合体（第１図）の最上部の格子を符号１６ａで、
最下部の格子を符号１６ｂでしめず第７八図、第７Ｂ図
及び第７Ｃ図を参照すると、保護用の管状部材もしくは
管７０は、格子１６に挿入され、マガジン（第５図）か
らの燃料棒１８を受は入れる用意が整っているものとし
て第７八図に図示されている。燃料棒１８を格子１６内
に装入するために、グリッパ５６は第７八図に矢印で示
すように、保護用の管７０を軸方向に通るように延ばさ
れ、燃料棒１８の下部端栓２８に係合してそこにロック
され、その後退出して燃料棒１８を管７０内に引き入れ
る。このように移動する間、管７０の壁部７１は燃料棒
を保護して格子セル４２内の止め部４６．４８によって
擦り傷が生じるのを防止する。

第７Ｂ図に示すように燃料棒１８が完全挿入位置に達し
た時には、同燃料棒１８は更に移動することを適当に抑
止され、一方、保護用の管７０は、頂部から押すなどし
て、第７Ｃ図に示すように、先導端近くの開口アロに十
分接近しうるようになるまで進められる。第７Ｃ図の状
態では、間開ロアロに上述した管引き抜き工具もしくは
ビン７８が係合可能であり、該ビン７８を使用して保護
用の管７０を燃料棒１８から引き離す。グリッパ５６の
離脱及び完全退出は、保護用の管７０の引き抜き中に燃
料棒１８をその挿入位置に保持しておくためにグリッパ
を利用した後か、或は燃料棒１８がその挿入位置に到達
した直後に行われる。後者の場合、燃料棒１８はその挿
入位置に、例えば上部端栓２６に係合するか、或は挿入
された燃料棒１８の下部端栓に当接するように軸方向に
保持される保持工具（図示せず）によって別の適当な態
様で拘束される。

保護用管状部材の変形実施例を示す第９図を参照すると
、そこに図示された管状部材を構成する割り管７０′は
、管引き抜き工具を受は入れるための開口を持っておら
ず、代わりに内側に曲げられた舌片８０で終端するテー
パ付きの端部７４を持っている点を除いて、全ての点で
上述したものに類似している。舌片８０は、グリッパ頭
部５８及びスリーブ５７の間の結合部でグリッパ５６に
形成された肩部５９（第６図診照）と協働して、挿入さ
れた燃料棒から保護用の割り管７０′を引き抜くための
手段として作用する。具体的に述べると、舌片８０は、
例えばグリッパ５６を保護用の管７０′に最初に延入さ
せる間、進入するグリッパ頭部５８に係合し該グリッパ
頭部によってカム作用で弾性的に側方に曲げられ、グリ
ッパ５６が退出して燃料棒１８を第９八図に示す完全挿
入位置まで引いた時に、自然状態の位置まで弾性的に戻
り、該位置においてグリッパ頭部５８にある肩部５９に
続いて係合するような大きさに形成されている。燃料棒
１８がこの完全挿入位置に一旦達すると、グリッパ５６
が操作されて、挿入された燃料棒１８の下部端栓２８に
ある受容部６２からの退出可能にその頭部５８を解放し
、それから第９Ｂ図に示すようにグリッパ５６の退出を
続けることにより、グリッパ頭部にある肩部５９が保護
用の管７０′の舌片８０と協働して、例えば、燃料棒１
８の上部端栓に係合した前述の工具（図示せず）によっ
て該燃料棒１８をその挿入位置に適当に保持しながら、
挿入された該燃料棒１８から前述の管７０′を引っ張る
。

本発明を実施する保護用の管の更に別の変形実施例は第
１０図に示されている。第１０図において、竹状部材を
構成する薄肉の管７０″は、間管７０″がテーバ付きの
端部を有しない点及び全長に互って実質的に一様な直径
を有する点を除いて、全ての点で第７図及び第８図に示
した薄肉管７０に類似している。その結果、この保護用
の管７０″は、底部から容易に接近することができない
ため頂部から保護用の管を引き抜く必要のある燃料集合
体と共に使用するのに特に適している。格子セルへの挿
入中に管が同セル内の止め部のどれかに捕捉される可能
性をできるだけ低減するために、管７０″は、挿入中に
先導縁となる端部に形成された面取り部８０を備えてい
ることが好ましい。挿入された燃料棒から保護用の管７
０″を引き抜く手段は、第１０図に示されており、その
引き抜き中に管の先導端となる端部近くで間管７０″の
壁部に形成されたほぼＬ字状のスロット８４から構成さ
れており、Ｌ字状の同スロット８４の一方の脚部は長手
方向のスリット７２にほぼ平行な方向において壁部に延
入し、他方の脚部は、管７０″の円周方向に部分的に延
びて、第１１図に最も良く示すように上方に転向した脚
端で好ましくは終端している。Ｌ字状のスロット８４は
、部分的に管７０″に挿入可能な工具（長いハンドルを
有する）８５の下端部８６に゛ある半径方向のピン８８
を受は入れるようになっている。このスロット８４内へ
の半径方向のピン８８の挿入を容易にするために、第１
１図に最も良く示すように、スロット８４の入口は外側
に開いていることが好ましい。

第１（）Δ図、第１０Ｂ図及び第１０Ｃ図において、保
護用の管７０″は、燃料集合体の格子セルに挿入され燃
料棒１８を受は入れる用意が整っているものとして、第
１Ｏ＾図に示されている。燃料集合体が底部から容易に
接近可能であるなら、燃料棒１８は前述した場合と同じ
方法で管７０″内に引き入れることかできる。しかし、
燃料集合体は底部から容易に接近できないと仮定すると
、燃料棒１８は頂部から保護用の管７０″内に押し入れ
なければならない。

このような挿入は当該技術で周知の適当な方法で行うこ
とができ、また、押棒として工具８５を使用することに
よっても行うことができる。

燃料棒１８を一旦保護用の管７０″内に挿入すると、長
いハンドル付きの工具８５の下端部８６が保護用の管７
０″の上端部に係合し、同時に、その半径方向のピン８
８がＬ字形のスロット８４の垂直な脚部に挿入されて、
その底部に達したら、工具８５を少し回転させてピン８
８をＬ字形のスロット８４の水平な脚部の中に移動させ
、同脚部の端まで移動させる。

その状態では、第１ＱＢ図に示すように、ピン８８はス
ロットの上向きに転向した脚端に整列している。

かくして工具８５が保護用の管７０″に接続されたら、
燃料棒を適当な方法で拘束しながら、第１０Ｃ図に示す
ように、挿入された燃料棒１８から管７０″を引き抜く
ように工具８５を退出させる。燃料棒の拘束は、例えば
、保護用の管７０″を挿入された燃料棒から引き離すの
に工具８５が同時に使用されている間、同挿入された燃
料棒１８の上部端栓２６に拘束的に係合して保持され得
るよ６に、工具８５に組み込よれると共に同１４８５中
に滑動可能に支持された細長い拘束部材（図示せず）に
よって１〒うことができる。

上述した保護用の管７０．７０′及び７０″の各々は、
支持格子１６内に、単独で　即ち図示のように燃料棒と
は別に同燃料棒の前に、又は燃料棒に装着された同燃料
棒と同時に、挿入しろる二とパ１こ；１窺されたい。混
合羽根が設けちれている格子朴ル内に燃「）棒を挿入す
べき場合には、面述し？・よ５・こ燃料棒と力接触にｔ
り損傷しないように混合羽根を保護するため、燃料棒の
前に保護用の管を挿入することが多分好ましいであろう
。保護用の汗管７０．７０′、７０″のｊｊｔ独の挿入
は、管状部材を格子１“３の泗択されたセル４２内に適
当に案内し押し入れ１．Ｃか、又は引き入れることによ
って行われる。引き入れるべき場合には、特に第７Ｃ図
、第９Ｂ図又はｆｇｌＯｃ図に関して上述したように、
挿入された燃料棒から管状部材を引き離すのに使用され
たのと同様の技術を採用しうる。

第１２１’、ｆｉ及び第１２八図〜第１２Ｃ図を参照す
ると、管状部材が燃料棒と一緒に同時に挿入されるよう
になっている別の実施例が示されている。第１２図に最
も良く示すように、保護用の管状部材は、燃料棒を受は
入れる薄肉の管９０と、管状部材を管９０の中に配置さ
れた燃ｆ’！棒と一緒に燃料集合体１０の格子（第１図
）１６内に引き入れると共に、保護用の管１（部材を挿
入した後に燃料棒から抜き出す−ための手段９４とを備
えている。薄肉の管９０は、その壁部ごこ形成された長
手方向のスリット９２を有するとｆ（に、全長に互って
一様な直径のものである点で、第１０図に示された管７
０″に実質的にえｔ応してい己、保護用の管状部材を燃
料棒と一緒に挿入し、しかる後、挿入された燃「１棒か
ら同管状部材を抜き出すための手段９４は端栓から構成
されており、該端栓９４は、格子内への挿入中に先導縁
となる管９０の端部に取着されている。端栓９４は、第
６図に示した燃料棒端栓２８と同様にテーパを有し、グ
リ・・ｌパ頭部５８と係合するようになっている受容部
９６を内部に形成しており、且つ、端栓２８を燃料棒の
被覆管に固定するのに用いられるのと同一の通常の方法
で薄肉の管９２に固定しうる。

第１２図に示した保護用の管状部材を用いる最初のステ
ップは、挿入すべき燃料棒１８上に抜き差し自在に管状
部材を装着することであり、その後、燃料棒装荷作業が
行われる。この燃料棒装荷作業は、拡開したグリッパ５
６のグリッパ頭部５８を燃料棒１８の下部端栓２８に係
合させるのではなく保護用の管状部材９０の端栓９４に
係合させる（第１２八図参照）点を除いて、第５図に関
して始めに説明した作業と同様である。グリッパ５６を
退出させると、保護用の管状部材は、薄肉の管９０内に
配置された燃料棒１８と一緒に、第１２８図に示した燃
料棒完全挿入位置に達するまで、次々と格子１６のセル
４２内に引き入れられる。そのため、燃料棒１８は更に
移動する。ことを阻止され、一方、グリッパ５６及び保
護用の管状部材９０は依然としてロックされていて退出
を続け、第１２Ｃ図に示すように、挿入された燃料棒１
８から保護用の管状部材が抜き出される。

この場合、前の実施例のように、保護用の管状部材を抜
き出している間、挿入された燃料棒が更に移動するのを
阻止することは、挿入された燃料棒の上部端栓に拘束的
に係合するようになっている前述した工具（図示せず）
のような任意の適当な手段により行うことができる。か
かる工具は手操作しうる種類のものでよく、或は、例え
ば、燃料棒マガジン（第５図）から支持されて、燃料棒
がマガジンを去って燃料集合体１０内の完全挿入位置に
達する時に自動的に燃料棒の上部端栓に拘束的に係合す
るようになっているものでもよい。

或は上述のような拘束を得るには、保護用の管状部材７
０．７０′、７０″又は９０が燃料棒挿入位置にある時
に、挿入された燃料棒から管状部材を退出させろ間に後
端となる同管状部材の端部に最も近い燃料集合体の端の
格子１６ａ又は１６ｚを除いた全ての支持格子１６を貫
いて延びるように、管状部材を配設することによっても
よい。管状部材７０．７０′及び９０が下方に退出させ
られる第７八〜７０図、第９八〜９Ｂ図及び第１２八〜
１２Ｃ図に図示された諸構造の各ンでは、管状部材の前
記後端に最も近い端の格子は最上部の格子１６ａであり
、それに対して、管状部材７０″の退出が上向きに行わ
れる第１０Δ〜１００図の構造では、管状部材７０″の
前記後端に最も近い端の格子は最下部の格子１６ｚであ
る。

完全に挿入された燃料棒の端部を露出させておくこのス
テップは、開示した実施例の全てにおいて採用し得るが
、−例として第１２八〜１２Ｃ図の実施例に関してのみ
図示されている。第１２８図から最も良く分かるように
、保護用の管９０は燃料棒１８の一１〜端部を露出させ
ておくような長さのものである。

従って、（’Ａ護用の管９０がその中の燃料棒と共に挿
入中に完全挿入位置に接近すると、その上端が最上部の
格子１６ａのセル４２ないの止め部４６．４８を離れる
。これは、止め部４６．４８が燃料棒１８の裸の端部に
摩擦接触して同燃料棒に拘束力を加えることを可能にす
るので、グリッパ５６及び保護用の管９０が依然として
結合されていて退出を続けている時でも、この拘束力に
よって燃料棒の移動が停止される。このようにして、燃
料棒の挿入と、挿入された燃料棒からの保護用の管状部
材の退出とを１回の連続作業で行うことができる。挿入
中に燃料棒の端部をこのように露出させておいても、裸
の端部が直接に移動接触するのは唯１つの格子セルの止
め部であり、しかも該止め部に対する燃料棒の移動はか
かる直接接触が起きた後即座に停止するので、燃料棒の
氷塊の表面に好ましくない擦り傷が発生するようなこと
はない。

前述した実施例の各々は唯１つの保護用の管状部材７０
．７０′、７０″又は９０に関して説明してきたが、ま
た勿論、数本の燃料棒を続けて装荷するために１本のみ
の保護用の管状部材を繰り返し使用することが可能であ
るが、実際には、複数本の燃料棒の各々について別個の
保護用の管状部材を用いるのが好都合であることが分か
った。従って、第７．８図、第９図、第１０図又は第１
２図に示されたような保護用の管状部材は、燃料集合体
１０に装入すべくマガジン５２（第５図）に収容された
定数の全燃料棒の各々について１つずつ用いるのがよい
。或は、第７．８図、第９図又は第１０図に１つを示し
たような定数の全保護用管状部材を燃料集合体１０の格
子１６に挿入し、続いてその中に燃料棒を装入してもよ
い。この後者の方法は、第１０図に示した種類の保護用
管状部材と共に、原子力発電プラントへ搬送しそこで燃
料棒を装荷する用意が整っている新燃料集合体骨格構造
体に関して、実施した場合に特に利点がある。

保護用の管状部材を燃料集合体の例えば頂部のような同
一端から挿入し引き出せる場合、或はそのようにしなけ
ればならない場合、数本の管状部材を房状にまとめてお
くことが望ましい。房状にする方法としては、例えば、
数本の管状部材の端部を共通の板（図示せず）に結合す
ると共に、燃料棒がこの板を貫通して対応の管状部材に
延入しうるように同板に穿設した状態で、同板で管状部
材を支持すればよい。この場合、同板は、燃料棒の挿入
が完了した段階でそこに結合された管状部材と共に同板
を引き出すための適当な退出装置（図示せず）と係合で
きる部分を備えていることが好ましい。

最後に、本発明は加圧水彩原子炉で使用するように設計
された燃料集合体に関連して説明してきたが、本発明は
沸騰水形原子炉の燃料束にも同様に適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、通常の燃料集合体を垂直方向に短縮した形態
で、明確にするため部分的に破断して、一部所面で示す
立面図、第２図は、２つの支持格子と格子セルの幾つか
に挿入された燃料棒の一部とを示す、燃料集合体の骨格
構造体の部分斜視図、第３図は、第１図の■−■線に沿
って、２本以外の燃料棒の全てが省略され且つその内の
１本の燃料棒が保護用の管状部材を貫通した状態で、支
持格子の１つを拡大して示す部分断面図、第４図は、第
３図のＩＶ−ＩＶ線に沿って示す断面図、第５図は、装
入のための所定位置に長手方向に短縮した形態で置かれ
ている燃料集合体と共に通常の燃料棒装荷装置を示す概
要図、第６図は、第５図の燃料棒装荷装置のグリッパと
燃料棒の一部とを端栓と共に断面で示す部分拡大図、第
７図は、本発明による保護用の管状部材を長手方向に短
縮した形態で部分的に断面で示す拡大側面図、第７八図
、第７Ｂ図及び第７Ｃ図は、燃料棒を燃料集合体の格子
（最上部及び最下部の格子のみを図示）に挿入するため
に第７図の保護用の管状部材を使用する際の種々の局面
を概略的に示す説明図、第８図は、第７図の■−■線に
沿って示す断面図、第９図は、保護用の管状部材の変形
実施例を長手方向に短縮した形態で部分的に断面で示す
側面図、第９Δ図及び第９Ｂ図は、燃料棒を燃料集合体
の格子（最下部の格子のみを図示）に挿入するために第
９図の保工■用の管状部材を使用する際の種々の局面を
概略的に示す説明図、第１０図は、第７図に類似しては
いるが、管状部材の別の変形実施例を示す拡大側面図、
第１０八図、第１０Ｂ図及び第１０Ｃ図は、燃料棒を燃
料集合体の格子（最上部及び最下部の格子のみを図示）
に挿入するために第１０図の保護用の管状部材を使用す
る際の種々の局面を概略的に示す説明図、第１１図は、
第１０図の保護用の管状部材の上端部と、挿入された燃
料棒から同管状部材を退出させるのに使用される工具の
下端部とを示す拡大斜視図、第１２図は、保護用の管状
部材の更に別の変形実施例を示す、第７図に類似した拡
大側面図、第１２Δ図、第１２Ｂ図及び第１．２Ｃ図は
、燃料棒を燃’ｌ”ｌ集合体の格子（最上部及び最下部
の格子のみを図示）に挿入するｔコめに第１２図の保護
用の管状部材を使用する際の種々の局面を概略的に示す
説明図で、！ンろ、１０・・・核燃料集合体　　１６・
・・支持格子１８・・・燃料棒　　　　　４２．、、セ
ル４６・・・止め部（スプリング） ４８・・・止め部（ディンプル） ７０．７０’、７０″、９０・・・管（管状部材）７１
・・・壁部　　　　　　７２．９２・・・スリット出願
人　　ウェスチングハウス・工）／り１〜リツク・コー
ポレーション 代　理　人　　　曽　　　　　我　　　　　道　　　　
　照　　・（ン社−ンー。 ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、２ ド王Ｇ　３ ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、　７ ＦＩＧ、７Ａ ＦＩＧ、９ ＦＩＧ、１０ ＦＩＧ、１０Ａ　　　ＦＩＧ、ｉ、ＯＢ　　　Ｆ’ＩＣ
；、１０ＣＦＩＧ、１２ ６、補正の内容 手わ°こ補正書 昭和６３年８月２日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）核燃料集合体の一部を形成すると共に、挿入された
   燃料棒に弾性的に係合し側方から支持する複数の止め部
   を有する複数の支持格子のセル内に前記燃料棒を挿入す
   る方法であって、 （ａ）各燃料棒の外径に実質的に対応する内径を有する
   と共に、壁部に形成された長手方向のスリットを有し、
   該壁部が縮径する方向に弾性的に変形可能となっている
   薄肉の管状部材を用意し、（ｂ）前記燃料棒の挿入中に
   該燃料棒を保護するような仕方で囲むために所定位置に
   前記管状部材を装着し、 （ｃ）該管状部材を前記燃料棒を囲む所定位置に保持し
   た状態で、前記燃料棒を前記支持格子の前記セル内に挿
   入し、 （ｄ）このように挿入された燃料棒から前記管状部材を
   軸方向に退出させる、 諸ステップからなる燃料棒の挿入方法。 ２）核燃料集合体の一部を形成すると共に、挿入された
   燃料棒に弾性的に係合し側方から支持する止め部を有す
   る複数の支持格子のセル内に前記燃料棒を擦り傷を生ず
   ることなく挿入するのを容易にするための装置であって
   、 前記セル内への前記燃料棒の挿入中に壁部が前記止め部
   と前記燃料棒との間に間挿されるように配置されるのに
   適合する薄肉の管状部材であって、前記燃料棒の外径に
   実質的に対応する内径を有すると共に、前記壁部に形成
   された長手方向のスリットを有し、該壁部が縮径する方
   向に弾性的に変形可能となっている前記管状部材、 を備える燃料棒の挿入容易化装置。