JPH0365518B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃料棒の、球状核燃料による充填に
関する。

最近、クラツデイング管内に封入された燃料ペ
レツトより成る通常の核反応燃料が、クラツデイ
ング管の破裂によつて放射性材料が近接した冷却
水中に放出されることが発見されている。この破
裂はペレツトとクラツデイングとの間の相互作用
による。この問題を避ける一つの方法は、燃料と
クラツデイングとの間の表面相互作用を押えるこ
とである。これは燃料クラツデイング管を球状の
形態で充填することによつて達成することができ
る。３つの異つた寸法の球を使用した場合は球を
棒に適当に充填するよりは核反応器に適当に使用
することができる十分な密度の核燃料が得られ
る。

仏国出願公開第2010245号明細書が開示する、
複数の異つた寸法の球状核燃料等を核燃料容器に
充填する充填装置においては、前記核燃料球を包
含する漏斗手段が設けられ、該漏斗手段に異つた
寸法の球が保持され、該球を前記漏斗手段に対し
て解放自在とする弁手段が漏斗手段に連結され、
該弁手段は前記燃料球を前記燃料容器に解放する
ように作動され、漏斗手段から燃料球が解放時の
各寸法の燃料球の流速を制御するためのゲート手
段が漏斗手段に接続される。

この従来技術では各漏斗手段からの異つた寸法
の燃料球は燃料容器に所定高さ（例えば６〜12フ
イートの高さ）から自由落下されながら供給さ
れ、同時に容器への燃料球の充填を補助するため
燃料容器は加振される。自由落下方式であるた
め、燃料容器内での異つた寸法の燃料球の分布が
不均一となりやすい欠点がある。また、燃料の充
填中に空気を捕捉し易く、その排除に長い時間を
要する。そして、加振充填していても、球の分布
が不規則であるため、散漫な充填状態しか得られ
ない。

上記従来技術に対するこの発明による特徴点
は、前記燃料容器は燃料棒クラツデイング管と
し、各燃料球に対応する異つた管手段が漏斗手段
から解放された燃料球を燃料棒クラツデイング管
に輸送するために設けられ、前記管手段の端部
は、クラツデイング管に向け、該該クラツデイン
グ管の遠い側の端部まで実質的に延びており、か
つ前記管手段の端部に、異つた寸法の燃料球が管
手段から出て来るに際に該異つた寸法の燃料を混
合せしめる偏倚手段が設けられることにある。

この発明によれば、異つた燃料球のための各漏
斗手段は夫々の管手段を介してクラツデイング管
に連結され、各管手段の端部に偏倚手段が設けら
れ、そのため各管手段からの異つた寸法の燃料球
は偏倚手段を介してクラツデイング管に導入さ
れ、異つた寸法の燃料球の均一混合を達成するこ
とができる効果がある。

本発明は核燃料棒を球状核燃料により充填する
充填プローブである。この充填プローブは米国特
許出願第327817号を基礎とする同時係属中の出願
に記載した充填装置全体の一部分である。装置全
体は第１図及び第３図に示されている。第１図は
前方から見た装置を示す。燃料で充填すべき燃料
クラツデイング棒２は燃料棒支持クランプ４によ
つて垂直に保持される。燃料棒２の長さは棒２を
建物床の孔１内にセツトすることができるものと
なつている。支持クランプ４は加振器モータ８に
よつて駆動される加振器６に固定される。フレー
ム１０は垂直に調整可能であり、加振器６は数フ
イートの垂直運動をすることができる。これによ
り充填装置は異つた寸法の燃料クラツデイング棒
２を収納することが可能となる。

燃料クラツデイング棒２の開放した上端はアダ
プタ１８に気密連結下で取付けられる。アダプタ
１８はベローズを介してグローブ箱２２に取付け
られ、その結果、燃料管２はグローブ箱２２に対
し可撓的に取付けられ、燃料管２の充填中に燃料
管２は加振器６に従つて振動するのが可能であ
る。アダプタ１８は真空弁２４でグローブ箱２２
と連結され、アダプタ１８と燃料管２との組立体
は気密な組立体を構成するグローブ箱から切離す
ことができる。

グローブ箱２２は気密にすることができる被覆
体であり、入口真空弁２６を通して核燃料を受け
とる。グローブ箱は窓２８と蝶番式取付のグロー
ブ箱カバー３０とを持つ。グローブ箱カバー３０
を開放するとグローブ箱２２に取付けたグローブ
（図示せず）が姿を見せる。その結果、オペレー
タはグローブ箱２２内を不活性な雰囲気に依然と
して保持しながら、グローブ箱内での操作を行う
ことができる。グローブ箱２２の上側に棒充填組
立体カバー３２がある。棒充填組立体カバー３２
は棒充填組立体３４が燃料クラツデイング管２か
ら出るに十分高く持上るのを許容する長さを持つ
ている。

真空弁２６を介しグローブ箱に入つた後燃料は
計量部に進む。第３，４，５図を参照すれば入口
真空弁２６から計量部の充填ホツパ６０及び６２
に至る球状核燃料の通路が示される。核燃料球
は、約６本の燃料管２のために十分な燃料を保持
することのできる容器内の真空弁２６を通してグ
ローブ箱２２内に入る。燃料容器３６は破線で示
され、搬送コンベヤ３８のローラ４０に沿つて動
く。コンベヤは駆動されるかされない。コンベヤ
３８上で止つた後、燃料は頭上搬送装置４２によ
つて垂直上方に持ち上げられる。頭上搬送装置４
２はグローブ箱２２内で燃料容器３６を搬送コン
ベヤ３８から持ち上げ、左右及び前後に動かすこ
とができる。頭上搬送コンベヤ３８は回転ドラム
４３を備え、その回りに球を上昇及び下降させる
コード４４が巻かれている。容器３６は１つずつ
搬送コンベヤ３８から計量計の充填ホツパ６０及
び６２に動かされる。この好適実施例では、３つ
の寸法の球が使用されるが、ここではその夫々を
細、中間及び大と称する。３つの計量部があり、
それぞれが球の寸法に相当する。しかしながら、
図面上は、２つの計量ステーシヨン即ち、細いも
ののためのステーシヨン６４及び中間のもののた
めのステーシヨン６６が明確化のため示される。
第３図では中間計量部６６が、燃料の受けとりの
ための充填位置で、破線でもつて示される。燃料
容器３６が搬送蓋４３に付けられ、頭上搬送装置
４２によつて夫々の計量位置に動かされる。その
計量位置で燃料球は計量器のホツパ６０及び６２
に積込まれる。

中型及び大型の計量ステーシヨンは一つの台上
に取付けられ駆動モータ６８によつて側方から側
方へ動く。これに加えて、計量ステーシヨンは駆
動機構７２によつて上下に動く。グローブ箱２２
は、計量ステーシヨンが下降したとき支持軸７６
のための凹所７４を持つ。小さいもの用の計量ス
テーシヨン６４は駆動モータ７８によつてグロー
ブ箱内を前後に動き、駆動モータ７０によつて側
方から側方へ動かされる。

上に述べた通り、中間のもの及び大きいものの
ための計量ステーシヨンは充填のためグローブ箱
開口に向け動く一つの台に取付けられる。加え
て、計量ステーシヨンの充填ホツパ６１及び６２
は下降され、頭上燃料コンベヤ４２によつて計量
ステーシヨンに動かされる燃料容器３６を収容す
る。細かいもの用の計量装置６４は計量ステーシ
ヨン６５及び６６とは独立に取付けられグローブ
箱２２の背後に動き、それから充填のため右及び
下に動く。燃料球容器３６は頭上搬送装置４２に
よつて掴まれ、計量ステーシヨンのホツパの上部
に位置する。球は充填ホツパ６０，６１，６２内
に解放される。各寸法の球はステツプモータ８４
及び８６によつて所定量づつ計量器ホツパ８０及
び８２に落される。計量手段７９及び８１によつ
て示されるように計量器ホツパ８０及び８２が所
定の量の燃料球を受けとると、流れが止まる（３
つの計量器のうち２つのみ図示されていることに
留意されたい。燃料球のこの所定量は燃料棒２を
充たすのに十分である。これらの燃料球は、それ
から、供給プローブ３４のホツパ９２，９４及び
９５に搬送される。

供給プローブ３４は３つの異つた寸法の球を燃
料棒２に、その棒２内の密度が正しく制御される
ように堆積する装置である。第４，６図を参照す
れば、プローブ３４は３つの漏斗９２，９４及び
９６を有し、その中に３種類の寸法の各燃料が計
量器ホツパ８０，８１及び８２から放出される。
第６図には、３つの漏斗のうち２つ、９２及び９
４だけが明瞭のため示される。漏斗は60゜隔てら
れ、異つた寸法の球状燃料を収納する能力を持つ
こと以外は同じである。３つの漏斗９２，９４及
び９６は３つのソレノイド弁１００を介してプロ
ーブホツパ９８に結合されている。各漏斗のため
に夫々ソレノイド弁１００がある。プローブホツ
パ９８は３つの部分に分けられる。燃料球はソレ
ノイド１００により解放された後、第９図に示す
制御ゲート１１４を通過する。ゲート１１４は通
常のボールプランジヤ手段１１５によつてホツパ
９８に取付けられ、漏斗９２をプローブホツパ９
８の部分１０２，１０４及び１０６に結合する通
路１１５Ａを絞つている。第１１図を参照すれ
ば、ゲート１１４は高さがｈで幅がｗの開口を持
つ。これらの寸法は核燃料球の寸法及びプローブ
ホツパ９８への所定流速に応じて選定されるもの
である。燃料球の各々の流速はプローブ３４から
燃料棒２へ出るときの３つの異つた寸法の球が最
大限ランダムとなるように決定される。

プローブホツパは管１０８，１１０及び１１２
に結合される。これらの管の夫々はプローブホツ
パ９８の夫々の部分、即ち漏斗９２，９４及び９
６に対応する。第６，１０図に示す特別の実施例
では、管１０８及び１１０は同一の断面積のもの
である。これらの管は２つも最も小直径の燃料の
ため使用される。最大径の燃料球は楕円断面の管
１１２にて運ばれる。

管１０８，１１０及び１１２の各々の下端の外
面は第８，１０図に示すように箆（へら）を形成
している。箆の先端１１６及び１１７は３本の管
の中心軸線を向いている。２つの小さな管１０
８，１１０の延長部は一つの共通な点１１７を形
成している。これらの延長部は燃料球を混合し燃
料管の充填がランダム分布で行われることを確保
する。３つの異つた寸法の球のランダム性を高め
燃料棒の充填の均一性を良くするため、円錐状の
部材１１８が第８図に示すような２つのシリンダ
状ロツド１３０によつて燃料管１０８，１１０及
び１１２の下端に固定される。円錐１１８は通常
の手段によつてロツド１３０に固定される。

以上とは別に第６，７図に示すように円錐１１
８は筒状カラー１１９によつて燃料管１０８，１
１０及び１１２の下端に固定することができる。
カラーは燃料管の下端を包囲しこれに溶接され
る。円錐１１８はカラー１１９の他端に、カラー
の軸線に沿つたプローブ３４を向いた点で固定さ
れる。円錐１１８は幾つかの点１２１で溶接さ
れ、しかし円錐１１８とカラー１１９との間に隙
間を残しており、燃料球はプローブ３４から出る
ことができる。

プローブの充填後計量ステーシヨンは燃料供給
プローブ３４の進路から外され、ソレノイド弁１
００が開く。燃料球は弁１００、調節ゲート１１
４及び管１０８，１１０及び１１２を介して落下
する。燃料が燃料棒２の下端に達すると、プロー
ブ３４は、その底部が上昇する燃料柱の丁度上方
に留まるような速度で持ち上げられる。即ち、球
は燃料柱の頂部上に堆められ、プローブの端部は
上昇する燃料柱の上方の１から５インチの間に留
まる。プローブ３４はそのブラケツト３１に取付
けたケーブル３５を通して装置３３によつて上昇
又は下降される。鋼管１３２は供給プローブ３４
が上昇又は下降するのを案内する。鋼管１３２は
ワイヤ１３４との組み合せでソレノイド１００の
作動のための電気接点を構成する。

加振器６は、燃料棒２の充填状態で作動する。
充填の完了後供給プローブ３４は燃料棒２から外
され、棒は支持クランプ４から取出される。新規
な燃料棒がクランプ４に装置され、工程が繰返え
される。

例 30μｍ、200μｍ及び1200μｍの燃料球のために、
調節ゲートの開放寸法は全ての３つのゲートにと
つてｄ＝．504であり、ｈ＝0.020インチ、0.032
インチ及び0.1インチであつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は前面から見た装置の正面図、第２図は
側面から見た装置の正面図、第３図は前面から見
たグローブ箱の内部を示す図、第４図は計量ステ
ーシヨンを充填状態にして側面より見たグローブ
箱の内部を示す図、第５図は計量ステーシヨンを
排出状態にして側面より見たグローブ箱の内部を
示す図、第６図は供給プローブの正面図、第７図
は供給プローブの下端図、第８図は供給プローブ
の下端の他の実施例を示す図、第９図は供給プロ
ーブの調節ゲートの断面図、第１０図は第８図の
１０−１０線に沿う一つの実施例の供給プローブ
の下端の断面図、第１１図は調節ゲートを示す
図。 ３４……プローブ、６０，６２，４６……ホツ
パ、９２，９４，９６……漏斗、１００……ソレ
ノイド弁、１０８，１１０，１１２……管、１１
４……ゲート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の異つた寸法の球状核燃料等を核燃料容
   器に充填する充填装置であつて、前記核燃料球を
   包含する漏斗手段９２，９４，９６を有し、該漏
   斗手段は異つた寸法の球を保持するためのもので
   あり、該球を前記漏斗手段９２，９４，９６に解
   放自在に保持するための弁手段１００が漏斗手段
   に連結され、該弁手段１００は前記燃料球を前記
   燃料容器に解放するように作動するものであり、
   漏斗手段から燃料球を解放するときの各寸法の燃
   料球の流速を制御するためのゲート手段１１４が
   漏斗手段９２，９４，９６に接続される燃料充填
   装置において、前記燃料容器は燃料棒クラツデイ
   ング管２であり、各燃料球に対応する異つた管手
   段１０８，１１０，１１２が漏斗手段から解放さ
   れた燃料球を燃料棒クラツデイング管２に輸送す
   るために設けられ、前記管手段の端部は、クラツ
   デイング管２に対し、ほぼ、該クラツデイング管
   ２の遠い側の端部まで延設され、かつ前記管手段
   の端部に、異つた寸法の燃料球が管手段１０８，
   １１０，１１２から出て来るに際に該異つた寸法
   の燃料を混合せしめる偏倚手段１１６，１１７，
   １１８が設けられることを特徴とする球状核燃料
   の充填装置。 ２ 前記弁手段１００はソレノイド弁である特許
   請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 特許請求の範囲第１項もしくは第２項記載の
   装置において、管手段は、 (a) 複数の長手方向に配置された、その夫々が核
   燃料球の直径の夫々に相当する管１０８，１１
   ０，１１２と、 (b) 複数の部分に分けられるホツパ９８とより構
   成され、前記複数の管１０８，１１０，１１２
   の夫々の一端は前記複数の部分の対応する一つ
   に結合され、前記ホツパ９８の夫々の部分は対
   応するゲート手段に近接位置する装置。 ４ 特許請求の範囲第１項から第３項のいずれか
   一項に記載の装置において、 前記偏倚手段は、 (a) 管手段１０８，１１０，１１２の各々の他端
   に設けられるへら状の延長部１１６，１１７
   と、 燃料棒に向いた、前記管の端部の夫々のへら
   状の延長部と、 (b) 管１０８，１１０，１１２中心軸と芯合配置
   されたカラー１１９とより成り、前記カラーの
   一端は前記へら状の延長部を包囲して、燃料球
   が管から流出するに従つて燃料球がカラー中に
   出現するようになつており、 前記偏倚手段は、更に、 (c) カラーの他端に固定される管の軸線と同芯に
   カラー１１９の端部に固定された円錐１１８を
   有し、円錐とカラーの他端の外周との間に空間
   が有り、円錐の先端はへら状部に向いカラーの
   軸線に沿つて延びており、前記空間は管手段１
   ０８，１１０，１１２を燃料棒２内に位置させ
   たとき、燃料球を燃料棒２に流入せしめるのに
   十分なものとされている装置。 ５ 特許請求の範囲第１項から第３項のいずれか
   一項に記載の装置において、 前記偏倚手段は、 (a) 管手段１０８，１１０，１１２の他端の各々
   に形成されるへら状延長部１１６，１１７と、 (b) 前記管手段の中心軸と軸方向に芯合し、管手
   段１０８，１１０，１１２のへら状の延長部に
   ロツド１３０により固定される円錐１１８とを
   備え、該ロツドの一端は管手段１０８，１１
   ０，１１２に固定され、ロツドの他端は円錐に
   固定され、円錐の先端は管手段の方向を向いて
   いる装置。 ６ 前記ゲート手段１１４は解放自在に取付けら
   れたＶ字状等の形状の複数の部材１１４を有し、
   該部材が各々の直径の燃料球に対応して設けら
   れ、各々の前記部材は、核反応器で作動する燃料
   棒２内の燃料球密度を十分に達成することができ
   る開口寸法ｗ，ｈを持つ特許請求の範囲第１項か
   ら特許請求の範囲第５項のいずれか一項に記載の
   装置。 ７ 特許請求の範囲第１項から第６項のいずれか
   一項に記載の装置において、棒状外被に異つた寸
   法の球状核燃料を充填するため、管手段１０８，
   １１０，１１２と偏倚手段１１６，１１７，１１
   ８を所定速度にて上昇作動させる手段３３，３５
   を具備し、前記所定速度というのは、異つた寸法
   の燃料球が燃料棒２に充填されるに従つて、偏倚
   手段１１６，１１７，１１８が燃料棒２内に形成
   される異つた寸法の燃料球により構成される柱状
   体の直ぐ上に止まるような速度である装置。