JPH027012B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は原子炉用燃料集合体の支持格子弾性
支持部のばね力測定方法及び装置に関する。

現在使用されている加圧水型軽水炉に装荷され
ている燃料集合体は第１図乃至第４図に示すよう
に構成されている。即ち、この燃料集合体は、上
下に離間して配置された上部ノズル１及び下部ノ
ズル２と、これらの間に所定の間隔をおいて配置
され、ストラツプ３により形成された格子空間４
を有する複数の支持格子５と、これら支持格子５
の格子空間４内に所定の間隔をおいて挿通され、
かつ支持格子５の固定部に固定され、さらにそれ
ぞれの上下端部を上部ノズル１、下部ノズル２に
連結された制御棒案内管６と、被覆管７内に密封
された多数の燃料ペレツト８及び押えばね９を有
し、支持格子５の格子空間４の所定箇所に挿通さ
れ支持格子５の剛性支持部（デインプル）１０及
び弾性支持部（ばね部）１１により支持された多
数の燃料棒１２とから構成されている。

この燃料棒１２を支持する支持格子５の各格子
空間４内接触部における保持力は、被覆管７と支
持格子５の熱膨張、照射成長、照射による弾性支
持部のばね力の低下（リラキシゼーシヨンとも云
う）、冷却材の流量、流速等の諸要因を考慮して
設定されている。この保持力が過大であると、燃
料集合体の組立時に、支持格子５への挿入燃料棒
１２に擦り傷がつき易く、また燃焼時に燃料棒１
２の曲がりを大きくする可能性がある。これとは
反対に、この保持力が過小であると、照射による
弾性支持部１１のリラキシゼーシヨンにより燃料
棒１２に対する保持力が不足し、冷却水流による
振動により燃料棒１２と支持格子５との接触部及
び燃料棒相互間に相対運動が生じて、いわゆるフ
レツテイング摩耗を起し、被覆管７の寿命を急速
に短くする。

このように、支持格子５における燃料棒１２の
保持力は燃料集合体の性能を左右する重大な要因
となつているが、従来この保持力の適当な測定手
段がないため、これを実測することができず、模
擬燃料棒等の支持格子５への押し込み力を測定し
て、この押し込み力から間接的に実際の燃料棒に
対する前記保持力（拘束力とも呼ぶ）を推定する
程度であつた。

この発明は前記事情に鑑みてなされたもので、
支持格子の弾性支持部の略水平で直交する方向の
ばね力を直接測定することができる燃料集合体の
支持格子弾性支持部のばね力測定方法及び装置を
提供することを目的とする。

以下、この発明を第５図乃至第９図に基づいて
詳細に説明する。

先ず、この発明の方法に用いられるこの発明の
装置の一実施例について説明する。なお、この実
施例において従来例と同一部分には同一符号を付
してその説明を省略する。第５図及び第６図中２
１は本体であり、この本体２１はベース２２と柱
状部２３と頭部２４とからなつている。

ベース２２にはテーブル２５が設けられてい
る。このテーブル２５は、このテーブル２５に設
けられた水平移動機構により、ベース２２に対し
第５図において左右方向に水平移動するＸ軸テー
ブル２６と、このＸ軸テーブル２６上に載置さ
れ、Ｘ軸テーブル２６の移動方向に対し直交する
方向に水平移動するＹ軸テーブル２７と、このＹ
軸テーブル２７上に取り付けられて水平回転する
回転テーブル２８とからなつている。なお、Ｘ軸
テーブル２６、Ｙ軸テーブル２７はマイクロコン
ビユータ（CPU）３０の指令によりパルスモー
ターにて駆動され、正確な位置決めが出来る。

さらに、それぞれＸ軸テーブル２６、Ｙ軸テー
ブル２７の一側に設けられたＸ軸光センサー２６
ａ、Ｙ軸光センサー２７ａの作用によりその停止
位置の再確認が行なわれる。また、回転テーブル
２８はその一側に設けられたモータ２９により
90゜の回転角度だけ回転した後停止するようにな
されている。なお、Ｘ軸テーブル２６、Ｙ軸テー
ブル２７、回転テーブル２８はそれぞれマイクロ
コンピユータ（CPU）３０に連結されている。

この回転テーブル２８の上の所定箇所には固定
治具３１を介して支持格子５が固定されている。

また、本体２１にはテーブル２５の上方に位置
して計測センサー取付体３３が取り付けられてい
る。この計測センサー取付体３３には計測センサ
ー３２が垂直状態にかつ着脱自在に取り付けられ
ている。計測センサー取付体３３には親送りモー
タ３４、バランスウエイト３５等を有する上下動
機構３６が連結され、この上下動機構３６により
計測センサー取付体３３は上下動位置調節自在に
上下動可能とされている。

計測センサー取付体３３は吊り金具３７を有
し、この吊り金具３７に設けられたアーム３７ａ
には支持格子５の一列の格子空間４の数と同数の
計測センサー３２が第５図に示すように格子空間
４のピツチと同ピツチで一列に並べられて着脱自
在に取り付けられている。

この計測センサー３２は第７図に示すように構
成されている。即ち、計測センサー３２は変形バ
ー３８、拡径管３９及び拡管ロツド４０からなつ
ている。変形バー３８は角筒状部４１の一側が下
方に延ばされて板状部（板部材）４２とされてい
る。板状部４２の略中央部は特に薄肉に形成され
て板ばね部４３とされ、板状部４２の下部外面に
は凹部４４が形成されている。凹部４４には上下
に離間して２つの歪みゲージ４５，４５が貼着さ
れている。

変形バー３８には、板状部４２に沿つて拡径管
３９が取り付けられ、この拡径管３９はその上部
を角筒状部４１に嵌入させられて板状部４２に固
定されている。また、拡径管３９の過半下部は円
周方向に間隔をおいて設けられた複数の縦の分割
切り込みにより分割されている。なお、拡径管３
９の下端は２つの歪みゲージ４５，４５の中央に
位置させられている。

拡径管３９内には拡管ロツド４０が挿通され、
この拡管ロツド４０の下端には上方から下方にか
けて順次径大となる第１のテーパ部４６、第１の
短円柱部４７、第２のテーパ部４８、第２の短円
柱部４９が形成されている。拡管ロツド４０の上
部はフランジ付きブツシユ５０に嵌入され、かつ
ナツト５１が螺合されている。フランジ付フツシ
ユ５０は角筒状部４１に嵌挿されそのフランジを
角筒状部４１の上面に係合させられている。これ
により拡管ロツド４０は変形バー３８に対し吊下
げ状態とされている。なお、拡径管３９、拡管ロ
ツド４０により作動杆が構成されている。

計測センサー取付体３３には子送りモータ５２
を有する計測センサー引上げ機構５３が設けられ
ている。この計測センサー引上げ機構５３の子送
りモータ５２の軸５４には計測センサー３２の拡
管ロツド４０の上端部が各々連結されている。

また、計測センサー３２の歪みゲージ４５，４
５には、第９図に示すように計測盤５５に設けら
れた動歪み計５６が接続され、この動歪み計５６
にはマイクロコンピユータ３０、フロツピーデイ
スクドライブ５７及びCRT表示器５８等からな
るデータ処理系５９が接続されている。なお、マ
イクロコンピユータ３０からの指令により駆動制
御系６０を介して水平移動機構、上下動機構３
６、計測センサー引上げ機構５３等が自動的に作
動するようになされている。

また、計測センサー３２は第７図に示すように
支持格子５の剛性支持部１０、弾性支持部１１間
に、これらに接触することなく挿入できるように
なされている。

次に、この発明の方法を上記のように構成され
た装置の作用と共に説明する。

(1) 本体２１の原点位置に、回転テーブル２８上
の固定治具３１をセツトする。

(2) この固定治具に支持格子５を取り付ける。

(3) CRT表示器５８に所定の項目を打ち込んで、
Ｘ軸テーブル２６、Ｙ軸テーブル２７を駆動さ
せ、各計測センサー３２の下端を支持格子５の
第６図における最左端一列の各格子空間４の中
心真上に位置させて停止させる。この位置に計
測センサー３２が位置すると、これら計測セン
サー３２はＸ軸センサー２６ａ、Ｙ軸光センサ
ー２７ａによつても停止位置が確認されて誤動
作に対する安全性が確保される。（第８図ａ） (4) 次に、親送りモータ３４を回転させて上下動
機構３６を作動させ、計計測センサー取付体３
３と共に計測センサー３２を下降させる。この
計測センサー３２の拡径管３９の下端部が支持
格子５のばね部１１の中央に位置したら、親送
りモータ３４を停止させて計測センサー３２の
下降を止める。（第８図ｂ） このとき、計測センサー３２はデインプル１
０、ばね部１１に触れないようにこれらの間に
挿入される。

(5) 次に、子送りモータ５２を回転させて計測セ
ンサー引上げ機構５３を作動させ、軸５４を介
して拡管ロツド４０を上昇させる。すると、第
１のテーパ部４６、第１の短円柱部４７、第２
のテーパ部４８、第２の短円柱部４９が拡径管
３９の下部を拡径し、拡径管３９の下端縁をば
ね部１１に押し付けると共に板状部４２に押し
付け、この板状部４２を変形させる。そして、
第２の短円柱部４９が拡径管３９の下端高さ位
置に位置すると、計測センサー３２の下端部の
第８図ｄにおけるデインプル１０、ばね部１１
間の幅３２ａは燃料棒１２の外径とほぼ同一と
なる。（第８図ｃ，ｄ）これにより、上下の歪
みゲージ４５，４５の抵抗値が変化し、この抵
抗値の変化は動歪み計５６に伝達されて予め中
央処理装置（CPU）に入力されているばね力
較正値と比較されてばね力として計測記録され
る。（第９図） (6) 次に、子送りモータ５２を逆回転させて計測
センサー引上げ機構５３を作動させ、軸５４を
介して拡管ロツド４０を下降させ、デインプル
１０と板状部４２との係合及びばね部１１と拡
径管３９との係合を解く。（第８図ｅ） (7) 次に、親送りモータ３４を逆作動させ、上下
動機構３６を作動させ、計測センサー取付体３
３と共に計測センサー３２を支持格子５の上方
の当初の位置まで上昇させる。（第８図ｆ） (8) 次に、Ｙ軸テーブル２７を１格子空間ピツチ
分だけ第６図において矢印Ａ方向に移動させ
る。Ｙ軸テーブル２７がこのように１格子空間
ピツチ分だけ移動すると、Ｙ軸テーブル２７は
マイクロコンピユータ３０により停止させられ
るが、Ｙ軸光センサー２７ａによつても停止位
置が確認され誤動作に対する安全性が確保され
る。

(9) 次に、前記(3)〜(8)により支持格子５内のばね
部１１の第５図における左右方向（Ｘ軸方向）
のばね力を順次Ｙ軸方向に全格子空間について
測定する。

(10) 次に、モータ２９を駆動して回転テーブル２
８を90゜回転させる。

(11) 次に、前記(3)〜(9)により支持格子５内のばね
部１１の第６図における左右方向にあつた状態
（Ｙ軸方向）のばね力を順次測定する。

(12) 模擬板ばねが中に設けられた日常点検治具６
１により１日に１回計測センサーを挿入してば
ね力を測定し設定値と比較しセンサーに異常の
ないことを確認する。

なお、前記実施例においては、拡管ロツド４０
に第１のテーパ部４６、第１の短円柱部４７、第
２のテーパ部４８、第２の短円柱部４９を設けた
が、これに限られることなく、拡管ロツドはスト
レートなものとし、拡径管の下端部に下方に向う
に従い小径となるテーパ孔部及び円孔部を設けて
もよい。但し、この場合においては当初拡径管の
テーパ部より上方に拡管ロツドの下端を位置させ
ておき、この拡管ロツドを下降させることにより
拡径管を拡径させ、これにより板状部４２を変形
させることとなる。

また、前記実施例においては、計測センサー取
付体３３の吊り金具３７に一列の多数の計測セン
サー３２を取り付けたが、これに限られることな
く、例えば多数列の計測センサー３２を取り付け
てもよく、またただ単に１個の計測センサー３２
を取り付けてもよい。但し、単に１個の計測セン
サー３２のみを取り付けた場合においては、Ｘ軸
テーブル２６、Ｙ軸テーブル２７を順次第５図及
び第６図において左右方向に移動させなければな
らない。

また、前記実施例においては、計測センサー取
付体３３は上下方向にのみ移動させ、テーブル２
５を水平移動させたが、これに限られることな
く、計測センサー取付体３３とテーブル２５との
少なくとも一方を水平移動可能としてもよく、ま
た計測センサー取付体３３とテーブル２５との少
なくとも一方を上下動可能としてもよい。

また、前記実施例においては作動杆を拡径管３
９と拡管ロツド４０とから構成したが、これに限
られることなく、板状部４２に対し作動杆の一部
を上下動させることにより板状部４２を変形させ
るものであれば他の構成の作動杆であつてもよ
い。

以上説明したようにこの発明によれば、支持格
子を所定個所に固定し、この支持格子の格子空間
の中心上に計測センサーを位置させ、この計測セ
ンサーを下降させてその下端を支持格子の剛性支
持部と弾性支持部との間に位置させ、計測センサ
ーの作動杆の一部を上または下に移動させて剛性
支持部に計測センサーの板部材を弾性支持部に作
動杆をそれぞれ押し付けて板部材を変形させ、こ
の板部材に取り付けられた歪みゲージの抵抗変化
を歪み計により測定するものであるから、支持格
子の弾性支持部の略水平で直交する方向のばね力
を直接測定することができ、また本体に設けられ
たテーブル及び計測センサー取付体にそれぞれ支
持格子、計測センサーを取り付け、これらテーブ
ル、、計測センサー取付体の少なくとも一方を水
平移動させ、これらテーブル、計測センサーの少
なくとも一方を上下動させ、計測センサー取付体
に設けられた計測センサー引上げ機構を作動させ
れば、支持格子の弾性支持部のばね力を極めて容
易にかつ速やかに測定することができる。さらに
前記テーブル、計測センサー取付体、計測センサ
ー引上げ機構を、これらにマイクロコンピユータ
を接続して制御するようにすれば、自動的に、よ
り速やかに、支持格子の弾性支持部のばね力を測
定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子炉用燃料集合体の一例を示す一部
切欠断面図、第２図は第１図の−線に沿う断
面図、第３図は第２図の円部の拡大断面図、第
４図は第３図の−線に沿う断面図、第５図は
この発明の装置の一実施例を示す正面図、第６図
はその側面図、第７図はその計測センサーの縦断
面図、第８図ａ〜ｆはこの発明の計測方法を説明
するための概略断面図、第９図はこの発明のばね
力測定システムを説明するためのブロツク図であ
る。 ４……格子空間、５……支持格子、１０……剛
性支持部（デインプル）、１１……弾性支持部
（ばね部）、２１……本体、２５……テーブル、２
６……Ｘ軸テーブル、２７……Ｙ軸テーブル、２
８……回転テーブル、３２……計測センサー、３
３……計測センサー取付体、３６……上下動機
構、３８……変形バー、３９……拡径管、４０…
…拡管ロツド、４２……板状部（板部材）、４５
……歪みゲージ、５３……計測センサー引上げ機
構、５６……動歪み計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 剛性支持部と弾性支持部とを有する支持格子
   を所定箇所に固定し、この支持格子の上方に、上
   下方向に延び下端部に歪みゲージが取り付けられ
   た弾性を有する板部材の一側に、一部を上下動す
   ることにより前記板部材を変形させる手段を有す
   る作動杆が設けられてなる計測センサーを垂直状
   態に位置させ、この計測センサーを前記支持格子
   に対し相対的に水平方向に移動させて前記計測セ
   ンサーを前記支持格子の格子空間の中心上に位置
   させ、前記計測センサーを下降させてこの計測セ
   ンサーの下端を前記支持格子の剛性支持部と弾性
   支持部との間に位置させ、前記作動杆の一部を上
   または下方向に移動させて前記剛性支持部に前記
   板部材を前記弾性支持部に前記作動杆をそれぞれ
   押し付けて前記板部材を変形させ、この板部材に
   取り付けられた歪みゲージの抵抗変化を歪み計に
   より測定することを特徴とする燃料集合体の支持
   格子弾性支持部のばね力測定方法。 ２ 本体と、この本体に設けられ、かつ上面に支
   持格子を着脱自在に固定されたテーブルと、この
   テーブルの上方に位置して前記本体に設けられ、
   かつ上下方向に延び下端部に歪みゲージが取り付
   けられた弾性を有する板部材の一側に、上下動す
   ることにより前記板部材を変形させる手段を有す
   る作動杆が設けられてなる計測センサーが垂直状
   態に着脱自在に取り付けられた計測センサー取付
   体と、前記テーブルと前記計測センサー取付体と
   の少なくとも一方に設けられ、これらテーブル、
   計測センサー取付体を水平方向に移動させる水平
   移動機構と、前記テーブルと前記計測センサー取
   付体との少なくとも一方に設けられ、これらテー
   ブル、計測センサー取付体を上下動させる上下動
   機構と、前記計測センサー取付体に設けられ、前
   記計測センサーの板部材に対し作動杆の一部を上
   下動させる計測センサー引上げ機構と、前記歪み
   ゲージに接続された歪み計とからなることを特徴
   とする燃料集合体の支持格子弾性支持部のばね力
   測定装置。