| 【発明の名称】 |
拡管装置及びこれを用いた燃料集合体の組立方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】大山 潤一
【氏名】吉田 政史
【氏名】山崎 修二
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| 【要約】 |
【課題】組立後の歪みが少なく、寸法精度が良好な燃料集合体を得る。
【解決手段】拡管装置本体２０を、移動テーブル３１上に載置されているフローティングテーブル３２上に載置する。移動テーブル３１の移動を停止させて位置決めした後、フローティングロック３３を解除してフローティングテーブル３２を制御棒案内管８の軸線方向で移動可能とすることにより、拡管装置本体２０を制御棒案内管８の軸線方向で移動可能に支持しつつ拡管操作を行う。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 燃料集合体の組立に際して、支持格子あるいは上部ノズルに予め固定されたスリーブと、このスリーブに嵌合された制御棒案内管とを拡管操作によって結合する拡管装置において、拡管装置本体が、拡管操作中に前記制御棒案内管の軸線方向で移動可能に支持されることを特徴とする拡管装置。
【請求項２】 支持格子あるいは上部ノズルに予め固定されたスリーブに、制御棒案内管を嵌合するとともに、拡管装置本体を前記制御棒案内管の軸線方向で移動可能に支持しつつ拡管操作を行うことを特徴とする燃料集合体の組立方法。
【請求項３】 請求項２に記載の燃料集合体の組立方法において、前記支持格子に予め固定されたスリーブに、前記制御棒案内管を嵌合して拡管操作によって結合する工程で、前記制御棒案内管の片端を固定せずに拡管操作を行うことを特徴とする燃料集合体の組立方法。
【請求項４】 請求項２または請求項３に記載の燃料集合体の組立方法において、前記上部ノズルに予め固定されたスリーブに、前記制御棒案内管を嵌合して拡管操作によって結合する工程で、前記上部ノズルを前記制御棒案内管の軸線方向で移動可能に支持しつつ拡管操作を行うことを特徴とする燃料集合体の組立方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料集合体の組立方法に関するものであり、特に支持格子及び上部ノズルに予め固定されたスリーブと、制御棒案内管とを拡管操作によって結合するために用いられる拡管装置及びこれを用いた燃料集合体の組立方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、この種の燃料集合体として、例えば特開平６−３０８２６７号公報に記載のものがある。この燃料集合体１０は、図３に示すように、上部ノズル１及び下部ノズル２が所定間隔離間して配置され、これらノズル１，２の間に所定間隔をおいて複数の支持格子３が配設され、上部ノズル１にはスリーブ４が、支持格子３にはスリーブ５が、そして最下部の支持格子３にはインサート６がそれぞれ予め固定されている。そして、各支持格子３の格子空間には多数の燃料棒７が挿通支持されている。また、制御棒案内管８は上部ノズル１及び下部ノズル２に結合されているとともに、支持格子３の格子空間内に挿通されかつ支持格子３に結合されている。例えば、制御棒案内管８は、上部ノズル１のスリーブ４と支持格子３のスリーブ５とに嵌合されて、拡管（バルジ）操作によって固定され、拡管部Ａ，Ｂが設けられる。
【０００３】ところで、このような拡管部Ａ，Ｂを形成するための拡管操作には、例えば、図４の要部拡大断面図で示すような拡管装置が用いられる。この拡管装置本体２０は、略円筒状をなすクリンプダイ２１の内周に略円柱状のテーパピン２３が挿入させられたものを、平行で同一方向に複数個突出させるようにして備えているものである。クリンプダイ２１は、その基端が拡管装置本体２０に接続されて固定されるとともに、先端部分が軸線方向に沿って複数に分割されたバネ板状をなしており、この分割された先端部分には径方向外側に突出する凸部が形成されて拡管用ダイ２２となっている。また、テーパピン２３は、その基端が拡管装置本体２０に接続されて固定されるが複動シリンダ等によって軸線方向の移動（クリンプダイ２１との相対移動）が可能となっており、先端部分には、先端側に向かうにしたがい滑らかに拡径していくテーパ部２４が形成されている。このような拡管装置本体２０は、移動テーブルの上に載置され、拡管部を形成する位置の位置決めが、この移動テーブルの移動によって行われる。
【０００４】拡管操作を行うには、まず、移動テーブルを移動させることによって、拡管装置本体２０の各クリンプダイ２１及びテーパピン２３を、各制御棒案内管８の内部に挿入してゆき、クリンプダイ２１の拡管用ダイ２２が、拡管部Ｂ（Ａ）を形成すべき位置に位置決めされる。そして、テーパピン２３を複動シリンダ等によって後退させることにより、テーパピン２３のテーパ部分２４が、拡管用ダイ２２を径方向外側に押し出し、これによって、支持格子３のスリーブ５（上部ノズル１のスリーブ４）と制御棒案内管８との嵌合部分が局所的に径方向外側に押し出され、拡管部Ｂ（Ａ）が形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ここで、従来の拡管装置では、移動テーブルによる拡管装置本体２０の位置決めが終了してからの拡管操作中においては、移動テーブルに載置させられた拡管装置本体２０が定位置に固定されている、すなわち、拡管用ダイ２２の位置が位置決めされた地点からズレることがない。これに加えて、制御棒案内管８の両端や、支持格子３及び上部ノズル１も基台等に固定された状態となっている。それゆえ、この固定状態のまま拡管操作を行った場合には、支持格子３のスリーブ５（上部ノズル１のスリーブ４）と制御棒案内管８との嵌合部分における拡管部Ｂ（Ａ）に、図５の模式図で示すように、制御棒案内管８の軸線Ｏ方向に沿って過大な応力Ｒがかかってしまう。しかして、このような過大な応力Ｒが加えられつつ、組み立てられた燃料集合体１０においては、その支持格子３及び上部ノズル１の位置ズレが生じて取付精度が悪化し、燃料集合体１０に歪みが生じたり、寸法精度の狂いが生じてしまうという問題があった。一方、拡管装置本体２０の方にも、過大な引っ張り応力がかかってしまうこととなり、これによって、クリンプダイ２１の変形やひどい場合にはクリンプダイ２１の破断が生じてしまうこともあった。
【０００６】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、組立後の歪みが少なく、寸法精度が良い燃料集合体を組み立てることができる拡管装置及びこれを用いた燃料集合体の組立方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の拡管装置は、燃料集合体の組立に際して、支持格子あるいは上部ノズルに予め固定されたスリーブと、このスリーブに嵌合された制御棒案内管とを拡管操作によって結合する拡管装置において、拡管装置本体が、拡管操作中に前記制御棒案内管の軸線方向で移動可能に支持されることを特徴とする。また、本発明の燃料集合体の組立方法は、支持格子あるいは上部ノズルに予め固定されたスリーブに、制御棒案内管を嵌合するとともに、拡管装置本体を前記制御棒案内管の軸線方向で移動可能に支持しつつ拡管操作を行うことを特徴とする。このような本発明によれば、拡管操作中に、拡管装置本体が制御棒案内管の軸線方向で移動可能に支持されることで、拡管部にかかる応力を逃がすことが可能となり、拡管操作が終了した組立後の燃料集合体における歪みを減少させ、寸法精度を良好に保つことができる。また、従来のように、拡管装置本体に過大な引っ張り応力がかかることがない。
【０００８】また、本発明の燃料集合体の組立方法は、前記支持格子に予め固定されたスリーブに、前記制御棒案内管を嵌合して拡管操作によって結合する工程で、前記制御棒案内管の片端を固定せずに拡管操作を行うことを特徴とする。このような本発明によれば、制御棒案内管の片端が解放されていることになり、支持格子のスリーブと制御棒案内管との嵌合部分に拡管部が形成されていくにつれて、制御棒案内管が収縮してゆくことができるので、拡管部における肉厚が薄くなってしまうことがない。
【０００９】また、本発明の燃料集合体の組立方法は、前記上部ノズルに予め固定されたスリーブに、前記制御棒案内管を嵌合して拡管操作によって結合する工程で、前記上部ノズルを前記制御棒案内管の軸線方向で移動可能に支持しつつ拡管操作を行うことを特徴とする。このような本発明によれば、とくに、上部ノズルのスリーブと制御棒案内管との嵌合部分における拡管部を形成する際に、この拡管部にかかる応力を上部ノズル及び拡管装置本体が移動しつつ確実に逃がすことが可能となり、より歪みが少なく、より寸法精度の良い燃料集合体を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照しながら説明するが、上述の先行技術と同一または同様の部分には同一の符号を用いてその説明を省略する。図１は本実施形態による拡管装置を用いて支持格子のスリーブと制御棒案内管とを結合する際の説明図、図２は同拡管装置を用いて上部ノズルのスリーブと制御棒案内管とを結合する際の説明図である。
【００１１】本実施形態による拡管装置は、図１に示すように、上述した先行技術と同様の構成をなす拡管装置本体２０がフローティングテーブル３２の上に載置され、さらに、この拡管装置本体２０及びフローティングテーブル３２が移動テーブル３１の上に載置されているものである。移動テーブル３１は、従来と同様に、拡管操作を行う場合の位置決め用に用いられるものであり、各クリンプダイ２１及びテーパピン２３が突出させられている方向と同じ方向の移動が自在となるように制御される、すなわち、拡管装置が初期位置に配置されたときに制御棒案内管８の軸線Ｏ方向（図１における左右方向）での移動が自在となる。また、フローティングテーブル３２は、移動テーブル３１上で、上記軸線Ｏ方向で移動可能となるように設置されているものであり、これにより、フローティングテーブル３２上に載置された拡管装置本体２０が、移動テーブル３１上において制御棒案内管８の軸線Ｏ方向で移動可能に支持されている。なお、拡管操作中を除いては、フローティングロック３３によって、移動テーブル３１に対して固定されている。
【００１２】このような構成を有する拡管装置を用いて、支持格子３に予め固定されたスリーブと制御棒案内管８とを拡管操作によって結合する場合について説明する。まず、図１に示すように、所定間隔で配列された複数の支持格子３の各スリーブ５に対して挿通されて嵌合された各制御棒案内管８の一方の端部（片端Ｘ）に対して、拡管装置本体２０の各クリンプダイ２１及びテーパピン２３が、制御棒案内管８の軸線Ｏ方向で対向するように拡管装置が配置される。このとき、移動テーブルによる拡管装置本体２０の移動方向は、制御棒案内管８の軸線Ｏ方向と一致している。ここで、各制御棒案内管８は、一方の端部（片端Ｘ）が固定されずに自由端とされているとともに、他方の端部（片端Ｙ）が固定されて動かないようになっている。また、各支持格子３は基台に対して固定されている。
【００１３】次に、移動テーブル３１を移動させ、拡管装置本体２０の各クリンプダイ２１及びテーパピン２３を、支持格子３の各スリーブ５に嵌合されている各制御棒案内管８の内部に挿入してゆき、拡管部Ｂを形成すべき位置に拡管用ダイ２２を位置決めした後、移動テーブル３１を停止させて拡管装置本体２０を固定する。そして、フローティングロック３３を解除することによって、フローティングテーブル３２の軸線Ｏ方向の移動が可能になり、拡管装置本体２０が軸線Ｏ方向で移動可能に支持される。
【００１４】この状態で、テーパピン２３を後退させることにより拡管操作が行われ、支持格子３のスリーブ５と制御棒案内管８との嵌合部分に拡管部Ｂが形成されていく。このとき、制御棒案内管８の一方の端部（片端Ｘ）が固定されておらず、解放されているので、拡管部Ｂが形成されていくにつれ、制御棒案内管８はその長さが収縮していく。その後、テーパピン２３を前進させて、テーパ部２４による拡管用ダイ２２の押し出しを解除して拡管操作が終了し、再びフローティングロック３３によってフローティングテーブル３２が移動テーブル３１上で移動できないように固定する。このような操作を繰り返し、支持格子３のスリーブ５と制御棒案内管８との嵌合部分を、固定された制御棒案内管８の片端Ｙ側から順次拡管操作によって結合していくことで、常に、制御棒案内管８の片端Ｘが固定されていない状態で、支持格子３のスリーブ５と制御棒案内管８とを結合していくことができる。
【００１５】次に、上部ノズル１に予め固定されたスリーブ４と制御棒案内管８とを拡管操作によって結合する場合について説明する。まず、上部ノズル１の各スリーブ４が各制御棒案内管８の先端部に嵌合された状態で基台に載置されている燃料集合体１０に対して、図２（ａ）に示すように、拡管装置本体２０のクリンプダイ２１及びテーパピン２３が、制御棒案内管８の軸線Ｏ方向（図２における左右方向）で対向するように拡管装置が配置される。このとき、移動テーブルによる拡管装置本体２０の移動方向は、制御棒案内管８の軸線Ｏ方向と一致している。
【００１６】ここで、上部ノズル１は、拡管装置本体２０と同じくフローティングテーブル４１に載置されており、これにより、上部ノズル１は制御棒案内管８の軸線Ｏ方向での移動が自在となるように支持されている。なお、この上部ノズル１が載置されているフローティングテーブル４１も、拡管操作中を除いてフローティングロック４２によって固定されている。
【００１７】次に、図２（ｂ）に示すように、移動テーブル３１を移動させることによって、拡管装置本体２０の各クリンプダイ２１及びテーパピン２３を、上部ノズル１のスリーブ４に嵌合されている制御棒案内管８の内部に挿入してゆき、拡管部Ａを形成すべき位置に、拡管用ダイ２２を位置決めした後、移動テーブル３１を停止させて拡管装置本体２０を固定する。そして、フローティングロック３３，４２を解除することによって、移動テーブル３１上でのフローティングテーブル３２の移動が可能になるとともに、フローティングテーブル４１の移動が可能になり、拡管装置本体２０及び上部ノズル１が軸線Ｏ方向で移動可能に支持される。
【００１８】この状態で、図２（ｃ）に示すように、テーパピン２３を後退させることにより拡管操作が行われ、上部ノズル１のスリーブ４と制御棒案内管８との嵌合部分に拡管部Ａが形成される。その後、図２（ｄ）に示すように、テーパピン２３を前進させて、テーパ部２４による拡管用ダイ２２の押し出しを解除して拡管操作が終了し、再びフローティングロック３３によって拡管装置本体２０が載置されたフローティングテーブル３２が移動テーブル３１上を移動できないように固定し、かつフローティングロック４２によって上部ノズル１が載置されたフローティングテーブル４１が移動できないように固定する。こうして、支持格子３及び上部ノズル１に予め固定されたスリーブ５，４と制御棒案内管８とが拡管操作によって結合された燃料集合体１０が完成する。
【００１９】なお、上部ノズル１のスリーブ４と制御棒案内管８との嵌合部分に、拡管操作によって拡管部Ａを形成する際には、上部ノズル１側に最も近い位置にある支持格子３と上部ノズル１との距離が縮んでしまうことになるが、これは前もってその縮みの距離を計測し、その分だけ離間させておくことによって対処が可能である。
【００２０】以上説明したように、本実施形態によれば、支持格子３のスリーブ５及び上部ノズル１のスリーブ４と、制御棒案内管８との嵌合部分に拡管操作を行うときに、制御棒案内管８の軸線Ｏ方向に移動可能に支持されていることから、形成される拡管部Ｂ，Ａに無理な応力が加わることがなく、これら拡管部Ｂ，Ａにかかる応力を逃がすことができるので、拡管操作が終了した組立後の燃料集合体１０における歪みを減少させ、寸法精度を良好に保つことができる。また、拡管装置本体に過大な引っ張り応力がかかることもなく、拡管装置本体２０のクリンプダイ２１の変形や破断のおそれをなくすことができる。
【００２１】さらに、支持格子３に固定されたスリーブ５に、制御棒案内管８を嵌合して拡管操作によって結合する工程では、制御棒案内管８の片端が解放されていることにより、拡管部Ｂが形成されていくにつれて、制御棒案内管が収縮していくことができるので、拡管部Ｂにおける肉厚が薄くなってしまうことがない。また、拡管操作が終了した後に制御棒案内管８の収縮が生じることがないので、従来のように拡管操作終了後に御棒案内管８の収縮による各支持格子３間の寸法精度の低下を招いてしまうこともない。
【００２２】また、上部ノズル１に固定されたスリーブ４に、制御棒案内管８を嵌合して拡管操作によって結合する工程では、上部ノズル１も拡管装置本体２０と同じく、制御棒案内管８の軸線方向に移動可能に支持されているから、とくに、この拡管部Ａにかかる応力を確実に逃がすことが可能となり、より歪みが少なく、より寸法精度の良い燃料集合体を得ることができる。
【００２３】
【発明の効果】このような本発明によれば、拡管操作中に、拡管装置本体が制御棒案内管の軸線方向で移動可能に支持されることで、拡管部にかかる応力を逃がすことが可能となり、拡管操作が終了した組立後の燃料集合体における歪みを減少させ、寸法精度を良好に保つことができる。また、従来のように、拡管装置本体に過大な引っ張り応力がかかることもない。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１７６７９６
【氏名又は名称】三菱原子燃料株式会社
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| 【出願日】 |
平成１３年５月２４日（２００１．５．２４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６４９０８
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武 （外６名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−３５０５８６（Ｐ２００２−３５０５８６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１２月４日（２００２．１２．４） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−１５５６８６（Ｐ２００１−１５５６８６） |
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