JP2000352550A - スペーサ・ウオータチューブ組立体の溶接強度検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実際の使用状況を極力忠実に反映させた状態
で溶接強度の検査を行うこと。 【解決手段】 予め短尺状ウオータチューブ１０Ａをス
ペーサ１の内側に配置し組み付けた後、これらの組立体
を検査台１４の上面１４ｂ上に載置する。次いで、圧縮
試験機を起動して上部プレートを下降させ、短尺状ウオ
ータチューブ１０Ａに軸方向の押圧力を加えると、ウオ
ータタブ１１及び架橋板７の各溶接部に剪断応力が発生
する。そして、剪断応力を増加させていくと、溶接部が
破壊され短尺状ウオータチューブ１０Ａはさらに下方へ
変位する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スペーサ・ウオー
タチューブ組立体の溶接強度検査方法及び装置に係り、
より詳しくは、燃料集合体用のスペーサ及びウオータチ
ューブの各溶接部における溶接強度を検査する技術に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】原子炉に組み込まれる燃料集合体は、長
さ約４ｍにわたる長尺状の原子燃料棒を複数本束ね、そ
の長手方向の複数個所を金属製のスペーサで結束するこ
とにより組み立てられたものである。図２は、このよう
な燃料集合体用のスペーサの構成を示す平面図である。
この図において、スペーサ１は略Ｌ字形状の４つのバン
ド部材２を有しており、これら４つのバンド部材２は４
カ所の溶接部３においてレーザ溶接により固着されてい
る。これらバンド部材２の内側には複数の管状セル４が
配設されている。管状セル４の内側の２カ所には突起４
ａが形成されており、また、隣接する管状セル４同士の
間にバネ部材５が取り付けられている。管状セル４の内
側に挿通される原子燃料棒（図示せず）は、これら突起
４ａ及びバネ部材５によって管状セル４の内側の中心に
配置される。また、隣接する管状セル４同士は溶接部６
においてレーザ溶接により固着されている。

【０００３】バンド部材２の内側の中央部付近の８個の
管状セル４には４つの架橋板７が溶接されており、これ
らの架橋板７により隣接する管状セル４同士が連結され
ている。そして、これらの８個の管状セル４の内側にウ
ォータロッド（図示せず）の配設領域９が形成されてい
る。なお、４つの架橋板７のうちの２つには、ウオータ
ロッドの振動を防止するためのバネ部材８が取り付けら
れている。

【０００４】図３は、図２のウオータロッド配設領域９
にウオータチューブ１０が配設された状態を示した一部
拡大平面図である（図面の簡単化のため図２におけるバ
ネ部材８は省略してある。）。なお、ウオータロッド
は、その配管材料に着目してウオータチューブと呼ばれ
ることがあり、本明細書では、以下、ウオータロッドの
ことをウオータチューブと呼ぶことにする。この図に示
すように、ウオータチューブ１０の外周面にはウオータ
タブ１１が溶着されており、このウオータタブ１１が架
橋板７に係止することによりスペーサ１とウオータチュ
ーブ１０との組み付けが行われるようになっている。

【０００５】図４は、図３のIV-IV矢視図である。この
図において、管状セル４に架橋板７が溶着されており、
燃料体としての組立が完了した状態では原子燃料棒１２
がこの管状セル４の内側を挿通するようになっている。
一方、ウオータチューブ１０の外周面上であって架橋板
７の上端部及び下端部に接する位置にはウオータタブ１
１が溶着されている。そして、この上下のウオータタブ
１１，１１間に架橋板７が挟持された状態となるため、
ウオータタブ１１の上下方向の変位が拘束されることに
なる。なお、ウオータチューブ１０は、図３に示した通
り、その断面は円形形状となっているが、下部タイプレ
ート（図示せず）に装着される下端部の断面は四角形状
となっており、この四角形状の断面を有する下端部によ
って軸方向回りの回転が拘束されるようになっている。

【０００６】図５は、ウオータタブ１１及び架橋板７の
上端部付近の外観形状を示す斜視図である。この図に示
すように、舌片状のウオータタブ１１がウオータチュー
ブ１０の外周面上に溶着されており、ウオータタブ１１
の下端面が、管状セル４同士の間に溶接に架け渡された
架橋板７の上端部と接した状態となっている。

【０００７】上記のように、スペーサ１とウオータチュ
ーブ１０との組み付けは、架橋板７とウオータタブ１１
との係止によって行われている。したがって、この組み
付け状態を管理するためには、ウオータチューブ１０の
外周面上に溶接されているウオータタブ１１の溶接強
度、さらに、管状セル４に溶接されている架橋板７の溶
接強度を検査する必要がある。これらの溶接強度の検査
は次のようにして行われていた。

【０００８】図６は、ウオータタブ１１の溶接強度の従
来の検査方法についての説明図である。この図に示すよ
うに、ウオータタブ１１は短尺状ウオータチューブ１０
Ａの外周面上に溶着されている。短尺状ウオータチュー
ブ１０Ａの長さは、スペーサ１の幅よりもやや長い程度
のものである。実際に用いられるウオータチューブ１０
は、原子燃料棒と同程度の長さを有する長尺状部材であ
るが、このような長尺状部材をそのまま用いて溶接強度
の試験を行うことは不可能であるため、図６に示すよう
な短尺状ウオータチューブ１０Ａを用いて溶接強度の試
験を行うこととしている。

【０００９】検査台１３には、短尺状ウオータチューブ
１０Ａの外径よりもやや大きめの内径を有する収納口１
３ａが形成されている。この収納口１３ａに短尺状ウオ
ータチューブ１０Ａの下方部分が挿入された状態となっ
ており、上面部１３ｂ上にはウオータタブ１１が係止さ
れた状態となっている。そして、この状態で、図示を省
略してある圧縮試験機により、短尺状ウオータチューブ
１０Ａの上端面に押圧力を加えると、ウオータタブ１１
と短尺状ウオータチューブ１０Ａとの間の溶接部に剪断
応力が与えられる。圧縮試験機の押圧力を次第に増加さ
せていき、溶接部の剪断応力が或る一定レベル以上にな
ると溶接部が破壊され、短尺状ウオータチューブ１０Ａ
は図示の状態からさらに下方へ変位することになるが、
溶接強度の検査はこのときの剪断応力の測定値に基づき
行われる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、各溶接部に
おける剪断応力は、ウオータチューブとスペーサとが互
いに組み付けられた状態で発生するものであり、それぞ
れ単独で互いに無関係に発生するわけではないため、で
きることなら短尺状ウオータチューブ１０Ａとスペーサ
１とを互いに組み付けた状態で溶接強度の試験を行うこ
とが好ましい。しかし、両者を組み付けた状態で各溶接
部に圧縮試験機からの押圧力を加えることは困難である
と考えられていたため、従来から、上記のように短尺状
ウオータチューブ１０Ａにおける溶接強度の検査とスペ
ーサ１における溶接強度の検査とをそれぞれ別個に行っ
ていた。そのため、検査精度を一定レベル以上向上させ
ることが困難となっていた。

【００１１】また、図６に示した検査台１３は、その高
さが充分に高いものではなく、短尺状ウオータチューブ
１０Ａがある程度下方に変位するとその下端面がすぐに
圧縮試験機の下部プレート（図示せず）に接触してしま
い、それ以上の変位が拘束されることになる。原子炉内
での実際の使用状況を反映させた検査を行うならば、短
尺状ウオータチューブ１０Ａが収納口１３ａを完全にく
ぐり抜けるまで大きく変位させることが好ましいが、従
来の検査台１３は短尺状ウオータチューブ１０Ａ単体の
みの試験を前提としたものであったため、このような大
きな変位を行わせることができないものであった。

【００１２】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、実際の使用状況を極力忠実に反映させることが
可能なスペーサ・ウオータチューブ組立体の溶接強度検
査方法及び装置を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、請求項１記載の発明は、外周面にウオー
タタブが溶接されたウオータチューブと、前記ウオータ
チューブを内側に配置するためのものであり、ウオータ
チューブ外周面付近の所定位置に配設された管状セル同
士をそれぞれに溶接された架橋板により連結し、この架
橋板の端部に前記ウオータタブを係止させることにより
このウオータチューブが内側に組み付けられるスペーサ
と、のそれぞれに対して溶接部の強度を試験する方法に
おいて、前記ウオータチューブの長さを前記スペーサの
幅よりもやや長い程度のものにすると共に、このウオー
タチューブを予め前記スペーサの内側に組み付けてお
き、これら組み付けられたスペーサ及びウオータチュー
ブの組立体を検査台上に載置し、しかる後、ウオータチ
ューブの一方の端面にその軸方向への押圧力を加え、前
記ウオータタブの溶接部及び前記架橋板の溶接部の双方
に剪断応力を与えることにより、これら双方の溶接部の
溶接強度を同時に検査するようにした、ことを特徴とす
る。

【００１４】請求項２記載の発明は、外周面にウオータ
タブが溶接されたウオータチューブと、前記ウオータチ
ューブを内側に配置するためのものであり、ウオータチ
ューブ外周面付近の所定位置に配設された管状セル同士
をそれぞれに溶接された架橋板により連結し、この架橋
板の端部に前記ウオータタブを係止させることによりこ
のウオータチューブが内側に組み付けられるスペーサ
と、のそれぞれに対して溶接部の強度を試験する装置に
おいて、前記スペーサの内側に、スペーサの幅よりもや
や長い程度の長さとされた前記ウオータチューブを組み
付けて成るスペーサ・ウオータチューブ組立体を載置可
能な検査台と、前記検査台に載置されたスペーサ・ウオ
ータチューブ組立体のウオータチューブの一方の端面を
プレート部材により押圧してその軸方向への押圧力を加
え、前記ウオータタブの溶接部及び前記架橋板の溶接部
の双方に剪断応力を与える圧縮試験機と、を備え、さら
に、前記検査台は、前記圧縮試験機からの押圧力によっ
て前記ウオータチューブが前記スペーサから離脱して落
下する場合に、この落下を許容し、且つ、前記プレート
部材の押圧方向への移動を許容するのに充分な径を有す
るウオータチューブ収納口が形成されているものであ
る、ことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づき説明する。図１は、本発明の実施形態に係る溶接強
度検査方法及び装置についての説明図である。この図に
示すように、外周面にウオータタブ１１が溶接された短
尺状ウオータチューブ１０Ａがスペーサ１の内側に配置
され組み付けられている。短尺状ウオータチューブ１０
Ａは、図６に示したものと同様のものであり、その長さ
はスペーサ１の幅よりもやや長い程度のものである。こ
の図では、スペーサ１内側における短尺状ウオータチュ
ーブ１０Ａの組み付け状態の詳細は図示していないが、
図３乃至図５に示したのと同様の状態で組み付けられて
いる。

【００１６】上記のように組み付けられているスペーサ
１と短尺状ウオータチューブ１０Ａとの組立体が検査台
１４の上面１４ｂに載置されている。検査台１４の高さ
は、短尺状ウオータチューブ１０Ａの長さよりも大きな
ものであり、また、上面１４ｂの中央付近には短尺状ウ
オータチューブ１０Ａの外径よりも充分に大きな径を有
する収納口１４ａが形成されている。そして、短尺状ウ
オータチューブ１０Ａの下方部分すなわちスペーサ１の
下端面より下方に突出している部分は収納口１４ａ内に
収納された状態となっている。

【００１７】また、図１に示した検査台１４は、図示を
省略してある圧縮試験機の下部プレート上に固定されて
おり、検査台１４の上方には圧縮試験機の上部プレート
が配設されている。そして、この上部プレートが短尺状
ウオータチューブ１０Ａの上端面に向かって下降するよ
うになっており、矢印で示すような軸方向の押圧力を短
尺状ウオータチューブ１０Ａに加えるようになってい
る。上記の収納口１４ａの直径はこの圧縮試験機の上部
プレートの径よりも大きなものとなっており、この上部
プレートは収納口１４ａ内をその底面まで下降できるよ
うになっている。

【００１８】次に、上記のように構成される溶接強度検
査装置を用いて行う溶接強度検査方法について説明す
る。作業員は、まず、短尺状ウオータチューブ１０Ａを
スペーサ１の内側に配置し組み付けた後、これらの組立
体を、図１に示したように、検査台１４の上面１４ｂ上
に載置する。次いで、圧縮試験機を起動して上部プレー
トを下降させ、短尺状ウオータチューブ１０Ａに軸方向
の押圧力を加える。すると、互いに係止状態にあるウオ
ータタブ１１と架橋板７とが強く接触した状態となり、
ウオータタブ１１及び架橋板７の各溶接部に剪断応力が
発生する。そして、圧縮試験機の押圧力を次第に増加さ
せていき剪断応力を増加させていくと、溶接部が破壊さ
れ（通常は、ウオータタブ１１の溶接部より架橋板７の
溶接部の方が早く破壊される。）、短尺状ウオータチュ
ーブ１０Ａは図示の状態からさらに下方へ変位する。こ
のとき、収納口１４ａの径は圧縮試験機の上部プレート
の径よりも大きく形成されているので、上部プレートは
そのまま収納口１４ａ内を下降し、一方、スペーサ１に
組み付けられていた短尺状ウオータチューブ１０Ａは、
スペーサ１から離脱して収納口１４ａの底部に落下す
る。

【００１９】このような溶接強度検査方法によれば、短
尺状ウオータチューブ１０Ａとスペーサ１とが組み付け
られた状態でウオータタブ１１及び架橋板７の各溶接部
の溶接強度を測定することができ、また、短尺状ウオー
タチューブ１０Ａがスペーサ１から完全に離脱するまで
圧縮試験機の上部プレートが下降することができるの
で、実際の使用状況がかなり忠実に反映された検査方法
となる。また、両者が組み付けられた状態で押圧力を加
えるようにしているので、ウオータタブ１１及び架橋板
７の溶接部ばかりでなく、結果的に他の溶接部（図２に
おける溶接部３，６等）についての溶接強度についても
検査することが可能となっている。

【００２０】そして、従来はウオータタブ１１の溶接部
と架橋板７の溶接部とを別個に単独で検査していたの
で、その分だけ作業工数も大きなものであったが、本発
明の溶接強度検査方法によればこの作業工数を半減させ
ることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ウオー
タチューブを予めスペーサの内側に組み付けておき、こ
れら組み付けられたスペーサ及びウオータチューブの組
立体を検査台上に載置し、しかる後、ウオータチューブ
の一方の端面にその軸方向への押圧力を加え、ウオータ
タブの溶接部及び架橋板の溶接部の双方に剪断応力を与
えることにより、これら双方の溶接部の溶接強度を同時
に検査する構成としたので、実際の使用状況を極力忠実
に反映させた検査を実施することができ、また、作業工
数を従来に比べて半減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る溶接強度検査方法及び
装置についての説明図。

【図２】燃料集合体用スペーサの構成を示す平面図。

【図３】図２のウオータロッド配設領域９にウオータチ
ューブ１０が配設された状態を示した一部拡大平面図。

【図４】図３のIV-IV矢視図。

【図５】図３及び図４におけるウオータタブ１１及び架
橋板７の上端部付近の外観形状を示す斜視図。

【図６】従来の溶接強度検査方法についての説明図。

【符号の説明】

１ スペーサ ２ バンド部材 ３ 溶接部 ４ 管状セル ４ａ 突起 ５ バネ部材 ６ 溶接部 ７ 架橋板 ８ バネ部材 ９ ウオータロッド配設領域 １０ ウオータチューブ １０Ａ 短尺状ウオータチューブ １１ ウオータタブ １２ 原子燃料棒 １３ 検査台 １３ａ 収納口 １３ｂ 上面部 １４ 検査台 １４ａ 収納口 １４ｂ 上面部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周面にウオータタブが溶接されたウオー
   タチューブと、 前記ウオータチューブを内側に配置するためのものであ
   り、ウオータチューブ外周面付近の所定位置に配設され
   た管状セル同士をそれぞれに溶接された架橋板により連
   結し、この架橋板の端部に前記ウオータタブを係止させ
   ることによりこのウオータチューブが内側に組み付けら
   れるスペーサと、 のそれぞれに対して溶接部の強度を試験する方法におい
   て、 前記ウオータチューブの長さを前記スペーサの幅よりも
   やや長い程度のものにすると共に、このウオータチュー
   ブを予め前記スペーサの内側に組み付けておき、 これら組み付けられたスペーサ及びウオータチューブの
   組立体を検査台上に載置し、しかる後、ウオータチュー
   ブの一方の端面にその軸方向への押圧力を加え、前記ウ
   オータタブの溶接部及び前記架橋板の溶接部の双方に剪
   断応力を与えることにより、これら双方の溶接部の溶接
   強度を同時に検査するようにした、 ことを特徴とするスペーサ・ウオータチューブ組立体の
   溶接強度検査方法。
2. 【請求項２】外周面にウオータタブが溶接されたウオー
   タチューブと、 前記ウオータチューブを内側に配置するためのものであ
   り、ウオータチューブ外周面付近の所定位置に配設され
   た管状セル同士をそれぞれに溶接された架橋板により連
   結し、この架橋板の端部に前記ウオータタブを係止させ
   ることによりこのウオータチューブが内側に組み付けら
   れるスペーサと、 のそれぞれに対して溶接部の強度を試験する装置におい
   て、 前記スペーサの内側に、スペーサの幅よりもやや長い程
   度の長さとされた前記ウオータチューブを組み付けて成
   るスペーサ・ウオータチューブ組立体を載置可能な検査
   台と、 前記検査台に載置されたスペーサ・ウオータチューブ組
   立体のウオータチューブの一方の端面をプレート部材に
   より押圧してその軸方向への押圧力を加え、前記ウオー
   タタブの溶接部及び前記架橋板の溶接部の双方に剪断応
   力を与える圧縮試験機と、 を備え、さらに、前記検査台は、前記圧縮試験機からの
   押圧力によって前記ウオータチューブが前記スペーサか
   ら離脱して落下する場合に、この落下を許容し、且つ、
   前記プレート部材の押圧方向への移動を許容するのに充
   分な径を有するウオータチューブ収納口が形成されてい
   るものである、 ことを特徴とするスペーサ・ウオータチューブ組立体の
   溶接強度検査装置。