JPH0110633Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は被覆管端部に突き合わせ溶接される盲
栓の嵌合径作り出しに改良を加え、加工コストの
低減を図つた原子炉燃料要素の構成に関するもの
である。

原子炉燃料要素は第１図に図示する如く、被覆
管１内に核燃料物質２を充填してこれらに圧縮荷
重を与えるスプリング３と、両端を封ずる盲栓４
とによつて構成され、盲栓４と被覆管１端部の突
き合わせ部をTIG溶接法等により溶接５して封入
がなされている。例えば沸騰水型燃料集合体に組
み込まれる燃料要素を例にとり説明すれば、燃料
要素を構成している前記燃料被覆管１はジルカロ
イ−２材であり、この内部に充填される核燃料物
質２は二酸化ウランペレツトである。そして、こ
れに圧縮を与えるスプリング３はインコネル−Ｘ
又はステンレス鋼材から作られ、両端を封じるた
めに用いられる盲栓４はジルカロイ−２材からな
つており、被覆管１と、盲栓４とを突き合わせ、
その部分をTIG溶接法等により溶接している。

ところが、被覆管１と、盲栓４との突き合せ溶
接部はＸ線透過試験又は超音波探傷試験により健
全性が評価されるが、盲栓と被覆管との嵌合部の
構造、寸法に起因して気孔等の溶接欠陥が発生す
ることが知られている。

即ち、同嵌合部において、盲栓の挿入部分と、
被覆管との嵌合がゆるければ、溶接気孔が出来易
い、溶接部のビード形状の不良を招く、心出しが
難しい等の問題が生じ、一方、嵌合が緊密であれ
ば盲栓を叩いて嵌合しなければならなくなり、溶
接した場合、不良になり易い問題が惹起する。

一般に盲栓と、被覆管との突き合せ構造として
は第２図に図示するように大別して２種類に分け
られる。１つは第２図イに示す如く、被覆管１と
盲栓４との突き合せ部から盲栓への延長部が短か
く、溶接時にその延長部をすべて溶接する場合で
あり、他の１つは第２図ロに示す如く被覆管１と
盲栓４との突き合せ部から盲栓への延長部が長
く、溶接時にその延長部の一部を溶接する場合で
ある。

そして、何れの場合にあつても盲栓と、被覆管
との突き合せ溶接部は、その溶接歩留りを上げる
には盲栓の被覆管内に挿入された嵌合部径（D）
が被覆管内径とよく合致している必要がある。

そのため従来、その手段として被覆管の内径寸
法にバラツキがあることも考慮して盲栓を幾つか
のグループに分け、対応するグループ毎に現物合
わせを行なつて嵌合部径の寸法管理を行なうと共
に盲栓の寸法を0.01mm程度、大きめに作り被覆管
の内径を設計最小肉厚を保障しつゝ削ることが行
なわれている。換言すれば被覆管と盲栓との嵌合
部径の寸法管理は溶接歩留りに大きな影響を有
し、燃料要素の品質に関連が深いため被覆管内径
に合つた盲栓を得ることが重要なことであり、内
径に合つた盲栓を数種類製作しておき、その中か
ら合うものを選択して溶接するのである。

しかしながら上記の如き手段では被覆管と、盲
栓との嵌合部には高精度が要求されるので盲栓の
加工歩留りが低下し、これが加工コストの上昇と
なつて全体的に高価となると共に、数種類の盲栓
を準備しなければならないことからそれらの識別
管理も繁雑となる欠点がある。

本考案は叙上の如き実状に対処し、それらの問
題を克服すべく考案されたもので、溶接設計上、
重要な部分と、そうでない部分とに分け、問題の
多い嵌合部について簡単な構造で、しかも使用材
料を少なくしコスト低下を図つたものである。

即ち、本考案の特徴とするところは、別途円錐
状のリングを製作しこのうち被覆管内径に合つた
リングを予め製作された盲栓の被覆管挿入部分に
嵌め込み、突き合せ溶接可能とした点にある。

これをより詳説すると、燃料要素の被覆管と、
盲栓との突き合わせ溶接部において、盲栓の被覆
管内への挿入部を、その最大径部外径が前記被覆
管内径に適合する該被覆管と互いに溶接可能な材
質の別個のさし込み部を有する円錐状リングによ
り形成し、該円錐状リング最大径側のさし込み部
を盲栓の被覆管内に対面する側の面において前記
突き合わせ溶接部の内周に形成した凹部に、その
先端位置が前記被覆管との盲栓との溶接部突き合
わせ位置より稍々盲栓側に入るように嵌め込み、
突き合わせ溶接部とリング部の間にごくわずかの
間隙を存して盲栓、円錐状リングおよび被覆管を
一体化してなる原子炉燃料要素の構成にある。

以下、更に添付図面を参照しつゝ本考案の詳細
を説明する。

第３図イ，ロは本考案に係る突き合せ溶接部の
各態様であり、被覆管１の端部において盲栓４が
突き合せ溶接５されることは従来方式と別段変る
ところがないが、本考案においては、被覆管１の
管端内部に円錐形状の最大径側ａにさし込み部を
有する円錐状リング６がそのさし込み部によつて
盲栓４の被覆管内に対面する側の面ｂにおいて突
き合わせ溶接部５の内周に形成した凹部ｃに嵌め
込まれて挿入されている。

円錐状リング６は通常、被覆管の寸法に合わせ
て数種類用意されるものであり、盲栓４の凹部に
嵌め込まれる定位置のさし込み部を有して盲栓４
への嵌め込み位置を一定にして前記数種類のもの
が被覆管内径にその外径を合わせて適宜、選択使
用され、その最大径部の外径は少くとも被覆管１
の内部に挿入するに充分な大きさで、高々、被覆
管１の内径と略同じ程度となつており、被覆管１
と同材質又は互いに、溶接可能な材質のもの、例
えば被覆管１がジルカロイ−２の場合にはリング
６はジルカロイ−２又はジルカロイ−４で作成さ
れ、一方、被覆管１がステンレス鋼の場合にはリ
ング６はステンレス鋼又はNi基合金等で作製さ
れる。

この円錐状リング６の盲栓への嵌め込みにあた
つては、第３図イ，ロより分かるように、さし込
み部先端位置が被覆管１と、盲栓４との突き合せ
溶接部より少し盲栓側に入るようにし、突き合せ
部と一致させないよう、かつ突き合わせ溶接部と
リング部の間にごく僅かの間隙ｅを存する設計が
工夫されている。これは溶接部の健全性を評価す
るＸ線透過試験において、フイルム上にリング６
と盲栓４との突き合せ位置がＸ線フイルム上で長
い線として撮影され、フイルム上下の溶接欠陥と
判別が困難となるためである。

なお、かゝる擬似欠陥対策の手段としてはその
外、電子ビーム溶接でもよいが突き合せ溶接部を
通常の場合より深い溶接として排除することもで
きる。

円錐状リング６の肉厚、盲栓４への嵌入度合は
夫々、封入に充分であればよく、経験的に決めら
れる。

一方、円錐状リング６と組合わされる盲栓本体
４は前述の如く、寸法管理が要求される重要な部
分において円錐状リング６によつて構成されてい
るため格別、必要以上の精度を要求せずその分だ
け製作が合理化されることになる。

かくして円錐状リング６をそのさし込み部を盲
栓の凹部に適合させ共通として外径、寸法を数種
類用意しておき、盲栓を一定の寸法に仕上げ、そ
れに被覆管に合つたリングを嵌め込み、盲栓とし
て被覆管と突き合わせその部分を溶接することに
よつて燃料要素両端の封止を確実に行なうことが
できる。

本考案は以上の如く従来の盲栓の被覆管挿入部
分を別途、さし込み部を有する円錐状リングでも
つて嵌め込み形成したものであるから、円錐状リ
ングのさし込む部を除く部分の外径、寸法を適当
に被覆管に合わせて選択使用することにより従来
の場合に比較し同等又はそれ以上の嵌合性が得ら
れ、良好な溶接歩留りが期待できると共に円錐状
リングはその形状が単純であるから製作の自動化
は勿論、量産によるコスト低下をもたらし、更に
ストツクにも有利であり、殊に従来の被覆管内部
挿入部分が一体のものは製作が難しいが本考案リ
ングによれば加工ミスした場合でも損失は少く、
リングの取替だけで充分であつて使用材料の少な
さと相俟つて加工コストの低減に著しく寄与す
る。

又、本考案ではリング最大径側のさし込み部先
端位置を被覆管と盲栓との突き合わせ溶接部の突
き合わせ位置より少し盲栓側に入れ、一致させな
いようにし、突き合わせ溶接部とリング部の間に
ごく僅かの間隙を確保せしめているので全面密着
と異なりＸ線検査時に溶接欠陥との判別が容易と
なり確実な溶接を得ることができる。

しかも、本考案によれば従来の盲栓と異なり寸
法、構造上問題なく、自動制御盤にて容易に製作
することが可能であり、製作面においても亦、す
ぐれた実効を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃料要素の一部省略全体概観図、第２
図イ，ロは従来の突き合せ溶接近傍の詳細図、第
３図イ，ロは本考案に係る盲栓と被覆管との突き
合せ溶接部近傍の詳細図である。 １……燃料被覆管、２……核燃料物質、３……
スプリング、４……盲栓、５……溶接部、６……
円錐状リング。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 燃料要素の被覆管１と、盲栓４との突き合わせ
   溶接部５において、盲栓の被覆管内への挿入部
   を、そ最大径部外径が前記被覆管内径に適合する
   該被覆管と互いに溶接可能な材質の別個のさし込
   み部を有する円錐状リング６により形成し、該円
   錐状リング最大径側ａのさし込み部を盲栓の被覆
   管内に対面する側の面ｂにおいて、前記突き合わ
   せ溶接部５の内周に形成した凹部ｃに、その先端
   位置が前記被覆管と盲栓との溶接部突き合わせ位
   置ｄより稍々盲栓側に入るように嵌め込み、突き
   合わせ溶接部５とリング部６の間にごくわずかの
   間隙ｅを存して盲栓４、円錐状リング６および被
   覆管１を一体化してなることを特徴とする原子炉
   燃料要素。