JPH0365876B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原子炉構体の新規な製造方法、なら
びにこの方法によつて得られる構体に関するもの
である。

高速中性子炉に使用される親または燃料構体は
本質的に３つの部分からなる。したがつて、頂部
から始めると、各構体は上方中性子防護、中間
（核分裂性または親）部および脚部またはベース
からなる。

詳言すれば、構体の脚部またはベースはその上
方端により堅固な環状支持部材にかつその下方端
によりロツクを有するプラグに溶接される筒状チ
ユーブからなる。環状支持部材は球状支持面を有
し、該球状支持面によつて構体がまた液体ナトリ
ウムを構体に供給するのに役立つ支持体に載置す
る。このため、チユーブは開口を有しかつ支持部
材は軸状通路によつて横断される。中間部はそれ
らの上方端において取付けグリツドに固着されか
つ多角形のそして一般的には六角形の断面を有す
るチユーブ内に置かれる燃料棒束からなる。最後
に、上方中性子防護は固体部材によつて構成さ
れ、該固体部材の中心はそれにより再加熱された
液体ナトリウムが構体を去る通路によつて横断さ
れる。

現在、構体の３つの部分間の接続は多角形チユ
ーブの端部を上方中性子防護および構体脚部の支
持部材に溶接することにより引き起される。

この後者の特徴を考えると、多角形チユーブを
上方中性子防護および構体脚部の支持部材によつ
て構成される固体部分に接続する溶接の少なくと
も１つは燃料棒束をチユーブに嵌め込んだ後行な
われねばならない。

この溶接工程は、とくに以下の理由のため十分
なものではない。

燃料棒束が所定位置にあるとき溶接は中性子防
護の後ろで行なわれねばならない。したがつて、
溶接、検査および可能な修理作業は遠隔的に行な
われねばならず、それは構体に関連して長くかつ
コスト高の処理作業を意味する。

安全条件に鑑みて、極めて小さなクラツク（例
えば0.2mmを超える長さの）でもそれを有する溶
接は不十分なものと見做されなければならない。
しかしながら、六角形チユーブ内での燃料棒束の
存在は溶接の検査をより一層困難にする。したが
つて、より正確な直接的、非破壊検査法はこれら
の状態において使用されることができずかつ超音
波試験のごとき他の方法はかかる小さなクラツク
を検出することを可能にしない。

それゆえ、構体の製造中にサンプルチユーブか
ら試験片を取り、続いてこれらの試験片に適宜な
試験および検査を行なつてなる検査方法を使用す
るのが従来の慣行である。したがつて、このよう
な検査は時間的なずれを持つて行なわれかつその
結果は一列または二列の溶接（各列は例えば20溶
接からなる）を実施した後にのみ利用し得る。そ
れゆえ、疑わしい試験片が検出されたとき、多数
の完成した構体をスクラツプにするかまたは少な
くとも疑わしいと見做すことが必要である。それ
ゆえ、この方法は非常に高いコストになりかつ多
量の核分裂性物質の固定化に至ることができる。

上述した欠点は、溶接されるべき部分の異なる
幾何学的配置（比較的薄い六角形チユーブおよび
厚い固体部）のため、理論的のみでなくそして各
場合に溶接中の亀裂の危険に至る。異なる膨脹か
つその結果として熱的応力を生じる。

本発明は現存する方法の欠点を持たない構体製
造方法に関する。とくに、本発明は、すべての溶
接が、直接検査および必要ならば、ロツド束の導
入以前に、溶接を修理することを可能とするよう
に、燃料または親棒束を取り付ける前になされる
方法に関する。本発明はまたかかる方法によつて
得られる構体に関する。

したがつて、本発明は、多角形断面を有するチ
ユーブ、該チユーブ内に配置されたロツド束（燃
料棒束）、前記チユーブの上方端に固着された上
方中性子防護部および前記チユーブの下方に固着
された中空構体脚部を結合しており、構体脚部お
よび多角形チユーブを突き当て溶接により固着
し、このようにして形成された溶接を検査し、ロ
ツド束を垂直に位置決めされた多角形チユーブ内
に導入し、前記多角形チユーブを前記上方中性子
防護部に形成された凹所内に押し込むことにより
前記多角形チユーブを前記上方中性子防護部に固
着してなる原子炉構体製造方法に関する。

構体脚部が取外し可能な真空発生装置および脚
部の下方端を通常密封する取外し可能なプラグを
有する場合において、かつ本発明の好適な実施例
によれば、真空発生装置およびプラグは多角形チ
ユーブへの脚部の溶接中所定位置にない。次にロ
ツド束は、真空発生装置およびプラグの取付け前
に、中空構体脚部内に摺動するジヤツキによつて
ロツド束を支持することによりチユーブ内に導入
される。

本発明による方法の変形によれば、真空発生装
置はバーによつてプラグに接続されかつプラグと
同時に嵌合される。

本発明による方法の他の変形によれば、構体脚
部は多角形チユーブに固着される支持部材および
該支持部材、真空発生装置および取外し可能なプ
ラグに固着される脚チユーブを有し、取外し可能
なプラグは脚チユーブに形成されたネジ山に螺締
される。

多角形チユーブが構体脚部に固着される溶接の
亀裂の危険を可能最大限に減じるために、チユー
ブは好ましくは、構体脚部に溶接により端と端と
をつないで固着される前に、構体脚部の支持板に
圧力嵌めされる。支持板上へのチユーブの圧力嵌
めは次いでチユーブを加熱するかまたは冷間使用
機械的手段によつて実施されることができる。

本発明はまた、多角形断面を有するチユーブ、
該チユーブの上方端に固着された上方中性子防護
部および前記チユーブの下方端に固着された中空
構体脚部を結合しており、該構体脚部が前記多角
形チユーブが圧力嵌めされかつ突き当て溶接され
る支持板を有し、そして前記上方中性子防護部は
前記チユーブと前記防護部との間に僅かなクリヤ
ランスを残すように前記チユーブが押し込まれる
凹所を有している原子炉構体に関する。

以下、本発明を非限定的実施例に関連してかつ
図面を参照して詳細に説明する。

第１図は高速中性子炉に使用する燃料構体を示
す。上方から始めると、該構体は本質的に上方中
性子防護１０、核分裂性部１２および脚部１４か
らなる。

上方中性子防護１０は構体の垂直軸線に沿つて
通路１８を有する環状鋼製ブロツク１６によつて
構成されかつそれを経由して核分裂性部１２を通
過することによつて再加熱されるナトリウムが構
体を出る。

核分裂性部１２はそれらの下方端によつて公知
の構造の取付けグリツド２２に固着される燃料棒
束（ロツド束）２０からなる。この束は六角形チ
ユーブ２４内に配置される。

最後に、構体の脚部またはベース１４は六角形
チユーブ２４の断面より小径を有する筒状チユー
ブ２６からなる。堅固な環状支持部材２８は溶接
３０によつてチユーブ２６の上方端に固着され
る。支持部材２８の外面は球状支持面３２を備
え、該球状支持面３２によつて構体がこれに必要
な支持を備える図示してない支持体に載置する。
チユーブ２６の下方部はプラグ３４によつて密封
され、該プラグ３４の下方端は位置決めピンとし
て作用するロツク３６を備えている。該ロツク３
６は構体が原子炉内に不正に位置決めされないこ
とを保証する。

構体が該構体の脚部１４が受容される支持体に
よつて液体ナトリウムを供給されることは知られ
ている。それゆえ、チユーブ２６はそれによりナ
トリウムが構体に流入する開口３８を有する一
方、支持部材２８はナトリウムを燃料棒束２０に
まで上昇させる軸状通路４０を有する。

構体内での液体ナトリウムの流れは開口３８の
上方のチユーブ２６内に配置された真空発生装置
４２によつて制御される。該装置４２はとくに孔
明き板積層体、ボール積層体または燃料棒束２０
を通るナトリウムの通過中該ナトリウムの流れを
任意にチエツクすることを可能とする他の公知の
装置によつて構成される。

本発明によれば、構体の３つの部分１０，１２
および１４は独創的な方法においてかつ第２ａ図
ないし第２ｅ図に関連して後述される方法によつ
て接続される。

最初に、溶接３０は脚チユーブ２６の上方端と
環状支持部材２８との間に発生される。この溶接
は直ちにチエツクされかつ必要ならば修理される
ことができる。後で示される理由のため、脚部１
４を構成する他の要素（プラグ３４および真空発
生装置４２）の嵌合は後の製造段階に遅らされ
る。

第２ａ図に略示されるように、これには脚部１
４の支持部材２８と六角形チユーブ２４との間の
溶接４４（第２ａ図の破線）が直ぐに続く。

詳言すればかつ第３図に詳細に示されるごと
く、六角形チユーブ２４の下方端はまず支持部材
２８の上方端において形成された支持板４６に圧
力嵌めされかつその外観は六角形チユーブ２４の
内観に一致する。好ましくは、この作業はチユー
ブの如何なる機械加工もなく行なわれる。したが
つて、たとえ六角形チユーブがその型通過後の変
形を有するとしても、その正規の寸法が考慮さ
れ、その結果困難でかつ高価な従来のチユーブの
機械加工が必要ないことが判つた。

支持部材２８上の支持板２６上への六角形チユ
ーブ２４の圧力嵌めは一方で支持部材上のチユー
ブの心出しを確実にしかつ他方でその製造中の溶
接４４の衰弱を阻止する。

この圧力嵌めの実施には２つの方法を使用する
ことができる。まず、冷間でジヤツキまたはプレ
スを使用して行なうことができる。支持板４６上
への六角形チユーブの圧力嵌めはまた該六角形チ
ユーブを例えば300および400℃の間の温度に加熱
することにより実施されることができる。

留意されるべきことは六角形チユーブ４４と支
持部材２８との間に発生される溶接４４は実質的
にはこれら２つの部分間の突き当て溶接を構成
し、その結果前記溶接亀裂の危険が非常に減じら
れることである。

溶接４４の発生に続いてすぐ、該溶接は所望の
精度を有する適宜な非破壊検査または試験手段に
よつて直接検査されることができる。したがつ
て、この検査は、前記構体内にセンサ、フイルム
源を嵌合することを可能にする燃料棒束の不存在
において実施される。そのコストを顕著に減じる
ことを可能にするこれらの検査および試験は直ち
に実施されることができ、その結果核分裂性物質
を必ずしも固定化する必要はない。さらに、溶接
および検査が正規の覆囲気内で実施されるとき、
構体の処理作業は非常に簡単化される。必要なら
ば、欠陥のあるまたは疑わしい溶接はその検査ま
たは試験に続いて直ぐに修理されることができ
る。

構体脚部への六角形チユーブの溶接、ならびに
検査および前記溶接に対する可能な修理の完了
時、燃料棒束２０は、第２ｂ図および第２ｃ図に
略示される方法において、六角形チユーブ内に導
入されることができる。

このために、第２ｂ図はまだその下方プラグお
よびその真空発生装置を有してない脚部１４に溶
接される六角形チユーブ２４がケース４８内にま
た垂直に位置決めされかつ支持される燃料棒束２
０の下に垂直に位置決めされる。その好ましくは
伸縮自在のロツド５０のみが示されるジヤツキ
は、ジヤツキのヘツド５２がそれに燃料棒２０が
取着されるグリツド２２に接触するまで、脚部１
４および六角形チユーブ２４を介して構体の底部
から導入される。

明らかなごとく、ジヤツキヘツド５２は減じら
れた内径（約90mm）を有する脚チユーブ２６に入
りかつグリツド２２用の有効な支持を確実にする
ように設計されねばならない。この問題を解決す
るために、グリツド２２の中央レールに直接支持
するかまたは伸縮自在のフインガを有するヘツド
５２を設けることができる。

ジヤツキのヘツド５２がグリツド２２と接触す
るとき、ジヤツキにより支持された燃料棒束（ロ
ツド束）２０は六角形チユーブ２４内に漸進的に
低くされる。明らかなごとく、この作業はチユー
ブ内への束の低下の安定な監視により実施され
る。この監視は六角形チユーブ内のその摩擦およ
びジヤツキの摩擦を欠いた、束の実重量に等しい
束の外見上の重量の測定からなる。

この作業の終りにおいてかつ第２ｃ図および第
３図に略示されるように、グリツドは構体脚部の
支持部材２８に支持しかつジヤツキロツドは構体
脚部から完全に外される。第３図に示されるよう
に、支持部材２８上へのグリツド２２の錠止はネ
ジ５４のごとき、簡単な機械的手段によつて実施
されることができる。

本発明の他の重要な特徴によればかつ第２ｄ図
に示されるごとく、六角形チユーブ２４に、上方
中性子防護を構成するブロツク１６を固着するの
に通常使用される溶接は除去されかつ第２ｄ図に
矢印５６によつて略示されるごとく、プレス作業
により置き換えられる。

より詳しくは、かつ第１図および第４図に最良
に見ることができるように、まず、凹所５８が上
方中性子防護を構成する固体部材１６の六角形外
面に形成される。領えば、２列の６個の凹所５８
は部材１６上に作られることができかつ同じ列の
各凹所は部材１６の外面の一方に作られる。留意
すべきことは、これらの凹所はブロツク１６の周
部に連続する溝を形成せずかつ事実上互いに分離
されるということである。

再び第２ｄ図を参照すると、六角形チユーブ２
４は凹所５８と少なくとも同じ高さで固体部１６
のまわりに置かれかつ欠いで凹所５８に押し込め
られる。

本発明によるこの固着過程は燃料棒束の嵌合に
続く構体上の溶接を除去することを可能にし、か
くして困難でかつコストの高い作業の必要性を除
去する。

さらに第４図に示されるごとく、この解決は、
構造により、幾つかの場合において非常に有用で
あるかも知れない、六角形チユーブ２４と固体部
１６との間に僅かなクリヤランス５９を得ること
を可能にする。

したがつて、炉内の取扱い誤差が炉心にすでに
嵌合された他の構体の上方中性子防護に形成され
た通路１８への構体の脚部の導入に至る場合にお
いて、前記他の構体は遮断される。もしもこの危
険を考慮するための手段が設けられないならば、
かかる誤差は残余のパワーの排出を阻止する作用
を有しかつ危険な構体の加熱に至る。かかる事件
が起らないことを確実にするために、現在、スロ
ツトが構体の上方中性子防護に形成され、それら
は遮断の場合において適当なナトリウムの循環を
保証することを可能にする。本発明によれば、六
角形チユーブと上方中性子防護との間の接続て緊
密でないため、かかるスロツトを作る必要はな
く、かつ本質的に、遮断の場合において適当であ
るように、構造によつて画成されることができる
ナトリウム循環を許容する。

上方中性子防護と六角形チユーブとの間のクリ
ヤランスの存在はまた、構体が炉心内で照射され
た後、構体の搬送中燃料被覆の破壊を生ずる問題
を極めて容易に解決することを可能にする。した
がつて、構体が傾斜方法で搬送されるとき、燃料
被覆の破壊は上方中性子防護の底部に蓋積する解
放核分裂ガスの作用を有する。この問題に対する
解決が設けられないならば、核分裂ガスはさらに
燃料被覆の破壊に至る搬送中の燃料棒の頂部を冷
却することからナトリウムを阻止する。現在、こ
の問題は六角形チユーブの頂部に凹所を形成する
ことによりかつ照射済み構体の搬送前にこれらの
凹所を作ることにより解決される。本発明による
六角形チユーブと上方中性子防護との間に構造に
より存する漏洩がこのような凹所を作ることを不
要にすることは明らかである。

前述のことは他のすべての場合に明らかに適当
できるが、アルゴンのようなガスは上方中性子防
護の底部で角度においてトラツプされかつその対
応する部分、とくに溶接の弱い冷に至る。

上方中性子防護が第２ｄ図に関連して前述され
た方法において縮ませることにより構体の残部に
固着されるとき、真空発生装置４２、ならびに構
体脚部のプラグ３４は第２ｅ図に示される方法に
おいて嵌合されることができる。

図示実施例において、真空発生装置４２および
プラグ３４を構体の垂直軸線に沿つて配置された
バー６０によつて接合することにより同時に導入
することが提案されている。この固着はとくにチ
ユーブ２６の下方端に形成されたタツピング６２
にプラグ３４を螺入することによつて行なわれる
ことができる。しかしながら、図示実施例（第１
図）によれば、ロツク３６はプラグ３４から分離
されかつしたがつてプラグの導入に続いて嵌合さ
れる。ロツク３６はとくにピンのごとき、如何な
る公知の機械的手段によつてもプラグ３４に固着
されることができる。

しかしながら、留意されるべきことは、多数の
変形が本発明の範囲を超えることなく可能である
ことである。したがつて、真空発生装置４２およ
びプラグ３４は相互に接続されない２つの部分に
よつて構成されることができる。その場合にまず
真空発生装置が嵌合されかつ次いでプラグ３４が
チユーブ２６の下方端に置かれかつ適宜な機械的
手段によつて、すなわちピンまたは他の同等手段
を使用して螺合することにより固着される。並行
して、プラグ３４とロツク３６は一体に作られる
ことができる。

第２ａ図ないし第２ｅ図に関連して記載された
製造方法において、燃料棒束が垂直位置において
六角形チユーブ（第２ｂ図および第２ｃ図）に導
入されることが必須である。好ましくは、溶接４
４の発生、ならびに縮み５６（第２ａ図および第
２ｄ図）はまた垂直位置において起こる。しかし
ながら、これが必須ではなくそしてまた他の位置
においてこれらの作業を行なうようにすることが
できる。最後に、第２ｅ図に示すごとく、脚チユ
ーブ２６への真空発生装置４２およびプラグ３４
は他の任意の位置において実施されても良い。

前述された本発明による方法の好適な実施例に
よれば、六角形チユーブ内への燃料棒束の導入は
構体の脚部を通つて導入されかつ真空発生装置４
２およびプラグ３４を備えるジヤツキによつて行
なわれる。

しかしながら、例えばその上方端において把持
手段を備えたグリツドを有する燃料棒束に適用さ
れる図示してない変形によれば、燃料束はまた引
掛けかぎまたは六角形チユーブの上方に位置決め
される同様な装置によつて導入されることができ
る。この場合において、脚チユーブ２６への真空
発生装置４２およびプラグ３４の嵌合は六角形チ
ユーブへの燃料棒束の導入前または後に行なわれ
ることができる。

最後に、燃料構体に関連して与えられた説明は
また核分裂性構体の製造に適用し、その場合に燃
料棒束が核分裂性ロツド束に置き換えられること
は明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図はその左方および右方部において本発明
の方法によつて得られた燃料構体の上方および下
方部分をそれぞれ示す縦断面図、第２ａ図ないし
第２ｅ図は第１図の構体の本発明による製造方法
の主要段階を示す概略図、第３図は燃料棒束を囲
繞する六角形チユーブが構体脚部の支持部に溶接
される構体区域を示す拡大断面図、第４図は第１
図の線−に沿う構体の断面図である。 図中、符号１０は上方中性子防護部、１４は中
空構体脚部、２０はロツド束（燃料棒束）、２４
はチユーブ、２６は脚チユーブ、２８は支持部
材、３０，４４は溶接、３４はプラグ、４２は真
空発生装置、４６は支持板、５２はジヤツキ、５
８は凹所、５９はクリヤランス、６０はバー、６
２はネジ山である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多角形断面を有するチユーブ、該チユーブ内
   に配置されたロツド束、前記チユーブの上方端に
   固着された上方中性子防護部および前記チユーブ
   の下方端に固着された中空構体脚部を結合してい
   る原子炉構体製造方法において、 構体脚部および多角形チユーブを突き当て溶接
   により固着し、 このようにして形成された溶接を検査し、 ロツド束を垂直に位置決めされた多角形チユー
   ブ内に導入し、 前記多角形チユーブを前記上方中性子防護部に
   形成された凹所内に押し込むことにより前記多角
   形チユーブを前記上方中性子防護部に固着してな
   ることを特徴とする原子炉構体製造方法。 ２ 前記構体脚部は取外し可能な真空発生装置お
   よび通常前記脚部の下方端を密封する取外し可能
   なプラグを有し、前記真空発生装置と前記プラグ
   は前記多角形チユーブへの前記脚部の溶接中所定
   位置になく、前記チユーブ内への前記ロツド束の
   導入は、前記真空発生装置と前記プラグの嵌合前
   に、前記束を前記中空構体脚部を介してジヤツキ
   によつて支持することにより行なわれることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の原子炉構
   体製造方法。 ３ 前記真空発生装置はバーによつて前記プラグ
   に接続されかつ該プラグと同時に嵌合されること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の原子
   炉構体製造方法。 ４ 前記構体脚部は前記多角形チユーブに固着さ
   れた支持部材、および該支持部材、前記真空発生
   装置および前記取外し可能なプラグに固着された
   脚チユーブを有し、前記プラグは前記脚チユーブ
   に形成されたネジ山に螺合されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項に記載の原子炉構体製造
   方法。 ５ 前記多角形チユーブは、前記構体脚部に溶接
   により端と端とをつないで嵌合する前に、前記構
   体脚部の支持板に圧力嵌めされることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の原子炉構体製造
   方法。 ６ 前記支持プレートへの前記チユーブの圧力嵌
   めは冷間使用機械的手段によつて行なわれること
   を特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の原子
   炉構体製造方法。 ７ 前記支持プレートへの前記チユーブの圧力嵌
   めは前記チユーブを加熱することにより行なわれ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載
   の原子炉構体製造方法。 ８ 多角形断面を有するチユーブ、該チユーブ内
   に配置されたロツド束、前記チユーブの上方端に
   固着された上方中性子防護部および前記チユーブ
   の下方端に固着された中空構体脚部を結合してい
   る原子炉構体において、前記構体脚部が前記多角
   形チユーブが圧力嵌めされかつ突き当て溶接され
   る支持板を有し、そして前記上方中性子防護部
   は、前記チユーブと前記防護部との間に僅かなク
   リヤランスを残すように、前記チユーブが押し込
   まれる凹所を有していることを特徴とする原子炉
   構体。 ９ 前記構体脚部は取外し可能なプラグおよび真
   空発生装置を有し、該真空発生装置はバーによつ
   て前記取外し可能なプラグに接続されることを特
   徴とする特許請求の範囲第８項に記載の原子炉構
   体。 １０ 前記構体脚部は前記多角形チユーブに固着
   された支持部材、前記支持部材に固着された脚チ
   ユーブ、真空発生装置および取外し可能なプラグ
   を有し、前記脚チユーブは前記プラグが螺入され
   るネジ山を有することを特徴とする特許請求の範
   囲第８項に記載の原子炉構体。