JPH02271293A

JPH02271293A - 支持格子の製造方法

Info

Publication number: JPH02271293A
Application number: JP1093396A
Authority: JP
Inventors: Akio Oriuchi; 折内　章男
Original assignee: Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd
Priority date: 1989-04-13
Filing date: 1989-04-13
Publication date: 1990-11-06
Anticipated expiration: 2011-10-02
Also published as: JP2539509B2

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】［産業上の利用分野１本発明は、原子炉用燃料集合体の支持格子の製造方法に
関する。

［従来の技術］原子炉に装荷される燃料集合体は、通常、核燃料から円
柱状に形成された多数のベレ・ノドを被覆管に装填して
なる燃料棒を、所定の間隔をおいて、　互いに平行にな
るように配置して形成される。そして、燃料棒をこのよ
うな位置関係に保持する手段として、支持格子が用いら
れている。

この支持格子は、第１１図に示すように、幅方向の端か
ら幅方向中心に向かう切込み１が、長手方向に所定の間
隔で形成された複数の帯板２を、互いに直交させるよう
にして、前記切込み１を互いに嵌め合わせることにより
、格子状に組み合わせた後、第１０図に示すように、各
帯板２の交差線上の四箇所、すなわち上インターセクト
３　ａ　＋下インターセクト３ｂ及び上インターセクト
中間部４ａ、下インターセクト中間部４ｂを、すべて別
々に溶接して各帯板２を互いに固定させて製作されてい
た。

［発明が解決しようとする課題］上記従来の支持格子の製造方法は、前述のように、帯板
２の交差線上の溶接箇所をすべて別々に行っていたので
、溶接工程に多大な時間を費やしていた。

本発明は上記従来の問題点に鑑みなされたものであって
、前記交差線上の複数の溶接箇所の溶接を一時に行うこ
とができ、製造工程を短縮することができる支持格子の
製造方法を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段ｊ本発明の支持格子の製造方法は、幅方向の端から幅方向
中心に向かう切込みが、長手方向に所定の間隔で形成さ
れた複数の帯板を、互いに直交させるようにして、前記
切込みを互いに嵌め合わせることにより、格子状に組み
合わせた後、前記帯板を互いに固定してなる支持格子を
製造するに際して、前記帯板の固定は、前記帯板の交差部にレーザービーム
を照射して溶接することにより行うようにした支持格子
の製造方法であって、前記溶接は、レーザービームの中心線を前記帯板の交差
線に一致させるとともに、レーザービームの焦点を前記
帯板上に位置させて行うようにしたことを特徴としてい
る。

［作用］本発明の支持格子の製造方法は、帯板を固定するための
溶接を、前記帯板の交差部にレーザービームを照射して
行うようにし、かつこの溶接は、レーザービームの中心
線を前記帯板の交差線に一致させるとともに、レーザー
ビームの焦点を前記帯板上に位置させて行うようにした
。

このため、前記交差線上の複数の溶接箇所を、同時に焦
点付近のエネルギー密度の高いビーム内に位置させ、−
度に溶接することができる。

［実施例コ以下、本発明の一実施例を第１図〜第６図により説明す
る。

まず、第５図、第６図に示すような、幅方向の端から幅
方向中心に向かう切込み５．６が長手方向に所定の間隔
で形成された帯板７，８を、それぞれ複数、互いに直交
させるようにして、前記切込み５，６を互いに嵌め合わ
せることにより、第４図に示すように格子状に組み合わ
せる。

ここで、帯板７は、第５図に示すように、角穴９が、幅
方向の中心１と位置して長手方向に所定の間隔で複数設
けられ、幅方向の両端面からそれぞれ伸びる突起１．０
．１１と、各角穴９の突起ｌｌ側の内面から幅方向に伸
びる突起１２とが、各角穴９に対し幅方向に並ぶように
して、それぞれ複数設けられたもので、前記切込み５は
各突起１１の先端から帯板７の幅方向に伸び、突起１２
の先端まで至るように形成されている。

また、帯板８は、第６図に示すように、角穴１３が、幅
方向の中心に位置して長手方向に所定の間隔で複数設け
られ、幅方向の両端面からそれぞれ伸びる突起１４．１
５と、各角穴１３の突起１５側の内面から幅方向に伸び
る突起１６とが、各角穴１３に対し幅方向に並ぶように
して、それぞれ複数設けられたもので、前記切込み６は
各突起１４の先端から帯板８の幅方向に伸び、角穴１３
の内面まで至るように形成されている。

こうして、これら帯板７，８を前述のように格子状に組
み合わせれば、第４図に示すように、その交差線上の上
部１中間部、下部（以下、それぞれ、上インターセクト
１７．インターセクト中間部１８．下インターセクト１
９と呼ぶ。）には、それぞれ、突起１０．１４からなる
突起２０と、突起１２．１６からなる突起２１と、突起
１１゜Ｉ５からなる突起２２とが形成され、さらに、各
インターセクト中間部１８には、角穴１２，１３からな
る窓２３が形成されるようになっている。

つぎに、帯板７，８の各交差部の上インターセクト１７
．　　インターセクト中間部１８．下インターセクト１
９をレーザービームにより溶接して、帯板７，８を互い
に固定することにより支持格子を製造することができる
。

以下、この溶接方法について説明する。

第１図は、レーザービームにより前記帯板７゜８の交差
部の上インターセクト１７及びインターセクト中間部１
８を溶接している状態を示す図である。図において、符
号２５で示すものは、図示していないレーザー発振器よ
り発生させたレーザー光である。このレーザー光２５は
、その中心線が前記帯板７，８の交差線に一致するよう
にされて、該中心線上に置かれた集光レンズ（凸レンズ
）２６により集光され、前記インターセクト中間部１８
付近においてビーム径が最小となっている。

すなわち、焦点（ビームウェスト）が、前記インターセ
クト中間部１８に位置するようになっている。

また、上インターセクト１７の突起２０からインターセ
クト中間部１８の突起２１までの寸法Ｘは、集光レンズ
２６により集光された集光ビーム２７の焦点深度ｄ（焦
点の前後で、ビーム径が焦点のビーム径の２　［２””
］倍になる二点間の距離）の最小値ｄ１より小さくなっ
ており、上インターセクト１７及びインターセクト中間
部１８が前記焦点深度ｄ、内に配されるようになってい
る。

そして、このレーザービームの照射を僅かな時間（１秒
以下程度）継続すれば、出力密度が焦点付近で大きく低
下しない焦点深度ｄ内の集光ビーム２７の高密度エネル
ギーにより、集光ビーム２７と直交する帯板７．８の前
記交差部が局所的に昇温し、上インターセクト１７及び
インターセクト中間部１８の溶接が同時に行われる。

また一方、下インターセクト１９も、下方から集光ビー
ム２７を照射するようにして、上インターセクト１７及
びインターセクト中間部１８と同様に、溶接することが
できる。

この際、インターセクト中間部１８に窓２３が形成され
ていることは、集光ビーム２７がインターセクト中間部
１８において帯板の面（ここでは突起２１の端面）に垂
直に照射され、インターセクト中間部１８における局所
的な昇温が容易に起きるようにする作用がある。

また、上インターセクト１７．インターセクト中間部１
８．下インターセクト１９に、それぞれ突起２０，２１
．２２が形成されていることは、上インターセクト１７
．インターセクト中間部１８、下インターセクト１９に
おいて前記局所的な・昇温か容易に起きるようにする作
用がある。

ここで、上記レーザー発振器としては、例えばＹＡＧレ
ーザ−（イツトリウム・アルミニウム・ガーネットをレ
ーザー媒質に用いた固体レーザー）発振器を用いること
ができる。

また、前記溶接箇所が焦点法ｒｉｄ内に配されるように
するには、集光レンズ２６の焦点距離ｆを、後述する焦
点距離ｆ８より大きく設定すればよい。

すなわち、レーザー光２５の広がり角をθ、レーザー光
２５の波長をλとすると、焦点深度ｄは、近似的に、ｄ−π・ｆｔ・θ’／２λ となり、この関係から、第２図にしめすように、前記焦
点距離ｆは、前記溶接箇所が焦点深度ｄ内に配されるだ
めの必要最小値ｄ１に対して求められる焦点距離ｆ１よ
り大きく設定すればよい。

さらに、集光ビーム２７の焦点における出力密度が溶融
に必要な値Ｐｄ、以上になり、適切に上記溶接が行われ
るようにするには、焦点距離ｆは、後述する焦点用Ｍｆ
、よりも小さく設定すればよい。すなわち、焦点におけ
る集光ビーム２７の出力密度をＰｄ、レーザー発振器の
出力をＰとすると、Ｐｄ＝４Ｐ／（ｆｔ・θ３・π）となり、この関係から、焦点距離ｆは第３図に示すよう
に、レーザー発振器の最大出力Ｐ　ｒａａｘに対して求
まる焦点距離ｆ、よりも小さくすればよい。

したがって、焦点距離ｆは、ｆ、＜ｆ＜ｆｔであればよ
（、第３図において、符号２８で示す範囲が上記溶接が
可能な条件を示している。また、ここでＰｌは、最低限
必要なレーザー発振器の出力を示している。

本実施例の支持格子の製造方法によれば、上インターセ
クト１７及びインターセクト中間部１８の溶接が同時に
行われ、溶接時間が非常に短（できるので、製造工程を
短縮することができるまた、インターセクト中間部１８
に窓２３が形成されて、集光ビーム２７がインターセク
ト中間部１８において帯板の面に垂直に照射されるよう
になっているとともに、上インターセクト１７．。

インターセクト中間部１８．下インターセクト１９にそ
れぞれ突起２０，２１．２２が形成されているので、局
所的な昇温が起き易く、所定のレーザー出力で信頼性高
く溶接が行われるという効果を奏する。

また、前記溶接は、その中心線が帯板７，８の交差線に
一致するようにされたレーザー光２５により行われるた
め、溶接部の帯板７．８に対する偏りがなく、溶接の品
質が向上するという効果がある。

さらに、レーザー光２５により、非接触に、しかも局所
的な昇温で短時間に溶接が行われるため、溶接による帯
板７，８の変形や変質が非常に少ないという効果も奏す
る。

なお、上記実施例は、溶接箇所を三箇所とし窓をインタ
ーセクト中間部に一つ設けた例であるが、第８図、第９
図に示すような、角穴３２．３３と突起３４．３５．３
６．３７と切込み３８とを有する帯板３０と、角穴３９
．４０と突起４１，４２．４３．４４と切込み４５とを
有する帯板３１とを用いてもよい。

すなわち、この場合、第７図に示すように、上インター
セクト４６．上インターセクト中間部４７、下インター
セクト中間部４８．下インターセクト４９の四箇所の溶
接部に、それぞれ突起５０゜５１．５２．５３が形成さ
れ、上インターセクト中間部４７．下インターセクト中
間部４８に、それぞれ窓５４．５５が形成される。

そして、溶接は、前述の実施例と同様な方法で、上イン
ターセクト４６と上インターセクト中間部４７、下イン
ターセクト中間部４８と下インターセクト４９を、それ
ぞれ同時に行うことができる。

この場合、前述の実施例と同様の効果に加え、溶接箇所
が増すので、支持格子の強度が増すという効果がある。

［発明の効果コ本発明の支持格子の製造方法によれば、支持格子の交差
線上の複数の溶接箇所を、−度に溶接することができる
。このため、支持格子の製造工程が非常に短縮できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の一実施例を示す図であって、
第１図はレーザービームにより帯板の交差部を溶接して
いる状態を示す図、第２図は焦点距離と焦点深度の関係
を示す図、第３図は焦点距離と出力密度の関係を示す図
、第４図は帯板を組み合わせた状態を示す図、第５図及
び第６図はそれぞれ帯板を示す図である。また、第７図〜第８図は本発明の第二の実施例を説明す
るための図であって、第７図は帯板を組み合わせた状態
を示す図、第８図及び第９図はそれぞれ帯板を示す図で
ある。また、第１０図、第１１図は従来技術を説明するための
図であって、第１０図は帯板の接合後の状態を示す図、
第１１図は帯板の接合前の状態を示す図である。５．６．３８．４５・・・・・・切込み、７．８，３０
．３’ｌ・・・・・・帯板、２７・・・・・・レーザー
ビーム（［ビーム）。

Claims

【特許請求の範囲】幅方向の端から幅方向中心に向かう切込みが、長手方向
に所定の間隔で形成された複数の帯板を、互いに直交さ
せるようにして、前記切込みを互いに嵌め合わせること
により、格子状に組み合わせた後、前記帯板を互いに固
定してなる支持格子を製造するに際して、前記帯板の固定は、前記帯板の交差部にレーザービーム
を照射して溶接することにより行うようにした支持格子
の製造方法であって、前記溶接は、レーザービームの中心線を前記帯板の交差
線に一致させるとともに、レーザービームの焦点を前記
帯板上に位置させて行うようにしたことを特徴とする支
持格子の製造方法。