JPH0533358B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、所定量の核燃料ペレツトを燃料棒被
覆管内に装填するための核燃料ペレツト装填装置
に関する。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕

一般に、原子炉で使用する燃料棒においては、
軸方向に複数の領域に区分し、各領域に所定の種
類の核燃料ペレツトを装填するようになつている
ものが多い。特にBWR用の燃料棒においては、
炉内出力の軸方向分布の平坦化、炉停止余裕の確
保、燃料経済性の追及等の目的のため、各領域毎
に異なつたU₂₃₅濃縮度の核燃料ペレツトを被覆管
内に装填するようにしたものがある。また、同様
の目的で、可燃性吸収材の濃度の異なつたペレツ
トを領域毎に装填するようにしたものである。一
方、PWR燃料棒については、BWRのように炉肉
出力の軸方向不均一性はないが、燃料経済性向上
のため同様な検討がなされている。さらにFBR
では軸方向にブランケツト部と燃料部の領域に区
分してペレツトが装填されている。

また、上述のように１本の燃料棒内に複数の領
域を設けるばかりでなく、装填するペレツト列全
長についても、例えばBWRについてだけみて
も、原子炉の型によつて異なる長さとする場合が
ある。

そこで、これを燃料加工工程の側からみると、
例えばBWR用の燃料棒のみを生産する場合で
も、まず原子炉の型によつて装填するペレツト列
全長が異なり、燃料棒の種類によつて軸方向の領
域設計が異なり、さらに領域毎に装填するペレツ
トの種類が異なることになる。しかも、このよう
に全長、領域長さ、ペレツトの種類が燃料棒の種
類によつてまちまちとなつているものについて、
ほぼ同一形状のペレツトを間違いなく装填する必
要がある。そのため、各燃料加工には比較的長時
間を要し、またコスト高となる等の問題がある。

第７図は一般的な核燃料棒の縦断側面図であ
り、ジルコニウム合金またはステンレス鋼製の被
覆管１内に、二酸化ウランUO₂などのペレツト２
を所定数装填し、一端から挿入しばね３によつて
ペレツト２を押圧するようにしてあり、上記被覆
管１の両端部に端栓４，５が溶着されている。

しかして、核燃料棒の被覆管１内には、第８図
に示すように、ペレツト２が装填される領域Ａと
ペレツトが装填されていないプレナム部Ｂの２つ
の領域が形成されており、上記プレナム部Ｂは発
生した核分裂性ガスを十分貯留するため所定長さ
に設定され、これに対応してペレツト２が装填さ
れる領域Ａの長さも決定される。一方、ペレツト
１個の長さは、ある公差内でバラツキを有してい
る。また、ペレツト装填領域内がペレツトの種類
によつて複数の領域に分けられている場合には、
各領域の長さは一般的に次のようにして規定され
ている。

すなわち、第９図に示すように例えば５つの領
域に分けられている場合には、Ａ１の領域の長さ
ｌ１，Ａ１領域とＡ２領域を加えた長さｌ２，Ａ
１領域，Ａ２領域およびＡ３領域を加えた長さｌ
３，Ａ１領域、Ａ２領域、Ａ３領域およびＡ４領
域を加えた長さｌ４、およびプレナム部Ｂの長さ
Ｌ２を規定する方法と、第１０図に示すように、
Ａ１領域からＡ４の領域までの各々の領域の長さ
につき規定し、最終のＡ５領域についてのみＡ１
領域からＡ５領域までの合計長さ、すなわちペレ
ツトが装填されている領域Ａの長さＬ１により規
定する方法とがある。そして、前記各領域Ａ１〜
Ａ４の長さ、および領域Ａの長さ等のそれぞれの
公差が、ペレツト１個の長さより若干長く設定さ
れ、１個のペレツトを列中に加えるか加えないか
によつて長さを公差内におさえることができるよ
うになつている。

ところで、多領域の設計の燃料棒に対してペレ
ツトを装填する場合、従来においては、第１１図
に示すように複数種の燃料ペレツト２ａ，２ｂ，
２ｃ，２ｄをそれぞれその種類毎に搬送用トレイ
６に配列載置し、各搬送用トレイ６を装填台７に
装填の順序に対応して一列に並べて載置する。一
方、上記装填台７の一側には、燃料設計に対応し
て複数のデバイダａ１，ａ２，……を設けた整列
Ｖトレイ８を配設し、それぞれの領域に装填する
種類のペレツトを順次整列Ｖトレイ８に並べ、そ
の後各デバイダを除去し、それらのペレツト列を
ペレツトプツシヤによつて被覆管１内に押し込み
装填することが行われている。

しかしながら、被覆管内へのペレツト装填作業
を上述のような手作業によつて行なう場合、同様
の形状をしたペレツトおよびペレツトトレイを間
違いなく所定の位置に置き、さらにそれぞれの種
類のペレツトを領域ごとに長さを確認しながら、
ペレツトの種類も間違いなく並べる必要があるた
め、その作業が非能率的であり、作業に長時間を
要する等の問題がある。また、装填速度のみを上
げようとすると装填ミスの発生を確実に防止する
ことが困難である等の問題がある。

〔発明の目的〕

本発明はこのような点に鑑み、ペレツト搬送用
トレイから燃料棒被覆管内の各領域に装填される
べき各核燃ペレツトの列を自動的に形成し、かつ
異種類の核燃料ペレツトの混入を防ぎ、確実に所
定領域に所定の核燃料ペレツトを自動的に装填す
ることができるようにした、核燃料の多領域装填
装置を得ることを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、１被覆管内に、複数種の核燃料ペレ
ツトをそれぞれ所定の長さの領域ごとに装填する
ための核燃料の多領域装填装置において、上記各
領域に装填される核燃料ペレツト毎にその核燃料
ペレツトをそれぞれ配列載置するとともに、装填
すべき核燃料ペレツトの種類順に配列され、その
ペレツトの縦列方向に対して直交する方向に移動
可能な、前記領域と同数のペレツト搬送用トレイ
と、その各ペレツト搬送用トレイの前方に上記ペ
レツトの縦列と同一軸線上になるように固設され
た整列Ｖトレイと、上記各整列Ｖトレイの先端に
隣接して、その軸線と同一軸線上に燃料棒被覆管
を順次移動固定することができる被覆管固定装置
と、上記各整列Ｖトレイに沿つて配設され、整列
Ｖトレイの側壁に沿つて下降することによつて、
各整列Ｖトレイに転送されたペレツト列中の所定
のペレツトを側方に移動させることにより前記所
定の長さのペレツト列を形成するとともに、整列
Ｖトレイの軸線方向への移動によつて、上記所定
長さの列のペレツトを上記被覆管内に挿入する列
長さ形成爪を設けたペレツト列長さ形成機構とを
有することを特徴とするものであつて、各整列Ｖ
トレイにおいて各領域に装填される核燃料ペレツ
トの列をそれぞれ形成し、その核燃料ペレツトの
列を順次被覆管内に挿入することによつて、被覆
管内への複数種類の核燃料ペレツトの挿入を自動
的に行ない得るようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、第１図乃至第６図を参照して本発明の一
実施例について説明する。

第１図は本発明の核燃料の多領域装填装置の概
略構成を示す平面図であつて、核燃料の核燃料ペ
レツトの領域が４つの領域からなるものに対する
ものが示されている。

図中、符号１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは
それぞれ種類の異なる核燃料ペレツト１１ａ，１
１ｂ，１１ｃ，１１ｄの列を複数列にわたつて配
列積載するペレツト搬送用トレイであつて、各ペ
レツト搬送用トレイ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１
０ｄはそれぞれペレツトの縦列に直交する方向に
移動可能なトレイ支持盤１２（第２図）上に載置
される。

上記各トレイ支持盤１２の前方には、そのトレ
イ支持盤１２の移動に応じて、そのトレイ支持盤
１２上に載置されているペレツト搬送用トレイ１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの核燃料ペレツト
の縦列とその軸線が一致するような整列Ｖトレイ
１３がそれぞれ１個ずつ固設されており、さらに
その各整列Ｖトレイ１３の先方には、それぞれそ
の整列Ｖトレイ１３と同一軸線上に燃料棒被覆管
１４を装着し得る被覆管固定装置１５が配設され
ている。

一方、前記各トレイ支持盤１２の一側上方に
は、核燃料ペレツト１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１
１ｄの縦列と平行方向に移動し、前記ペレツト搬
送用トレイ上に配列された核燃料ペレツトをその
縦列方向に押圧し、その核燃料ペレツトの列を各
整列Ｖトレイ１３上に転送するプツシヤー装置１
６が配設され、さらに各整列Ｖトレイ１３の一側
には、各整列Ｖトレイに転送されたペレツト列か
ら所定の長さのペレツト列を切り出し形成し、そ
の所定長さのペレツトを被覆管内に挿入するペレ
ツト列長さ形成機構１７が配設されている。

ところで、上記プツシヤー装置１６は、第２図
に示すように、点１８において枢着されたＬ字状
の操作杆１９の先端に固着され、前記ペレツト搬
送用トレイ１０ａ上のペレツトの縦列と平行方向
に延びる枠体２０を有し、その枠体２０の前後両
端部にそれぞれプーリー２１が装着され、その両
プーリー２１にベルト２２が巻装されている。上
記ベルト２２には、下方に突出するプツシヤ杆２
３の頂端部が装着されており、そのプツシヤ杆２
３は、前記枠体２０に前記ペレツトの縦列と平行
に装着された案内杆２４に摺動位置に係合され、
前記ベルト２２の移動によつて、上記案内杆２４
に沿つて前後方向に移動することができる。

また、上記プーリー２１は、その一方が前記枠
体２０に装着された駆動モータ２５によつて駆動
されるように構成してあり、その駆動モータ２５
とプーリー２１との連動軸部には、第３図に示す
ように、上記プーリー２１に所定以上の負荷が加
わつたときその連動が解放される滑りクラツチ２
６が設けられており、さらに前記操作杆１９の他
端には、その操作杆１９を点１８のまわりに揺動
させるエアシリンダ２７が連結されている。しか
して、上記エアシリンダ２７の作動によつて、前
記プツシヤ杆２３は、その先端が核燃料ペレツト
列の端部に係合する位置（第３図）と核燃料ペレ
ツト列との係合が解放される上方位置（第４図）
とをとることができる。

ペレツト列長さ形成機構１７は、整列Ｖトレイ
１３に沿つて配設された機枠２８を有し、その機
枠２８の前後両端に設けられたプーリー２９にベ
ルト３０が巻装されている。上記機枠２８は、エ
アシリンダ３１および案内杆３２によつて整列Ｖ
トレイ１３の一方の傾斜面に対して平行な平面内
で上下動可能としてあり、また上記ベルト３０に
は、上記整列Ｖトレイ１３の一方の傾斜面に沿つ
て上記Ｖトレイの溝内に挿入可能な長さ形成爪３
３が装着突設されている。また、整列Ｖトレイ１
３の端部近傍部には、整列Ｖトレイ１３の軸線方
向に移動可能であり、かつその整列Ｖトレイ１３
の溝内に挿脱可能なストツパ３４が配設されてい
る。

そこで、上述の如き装置において核燃料ペレツ
トの所定長さの列を形成するには次のようにして
行なう。すなわち、エアシリンダ２７によつて操
作杆１９を揺動させて、第２図および第３図に示
すようにプツシヤ杆２３がペレツト搬送用トレイ
１０ａ上の図において最左端のペレツト列の後端
に接する下降位置に移動させ、その後駆動モータ
２５を作動させることによつて、ベルト２２を介
してプツシヤ杆２３を前進させ、そのプヤ杆２３
によつて上記ペレツト列を整列Ｖトレイ１３上に
押出し転送する。

このようにして一つのペレツト列が押し出され
ると、プツシヤ杆２３が原状位置に戻されるとと
もに、ペレツト搬送用トレイ１０ａがトレイ支持
盤１２を介して図において左方に１ピツチ移動せ
しめられ、その後上述と同様にして第２列目のペ
レツト列が整列Ｖトレイ１３上に押し出される。
これを繰り返すことによつてペレツト列の先端が
ストツパ３４に当接するまで、すなわち滑りクラ
ツチ２６が空転するまで、ペレツトの押し出しが
行なわれる。このようにしてペレツト列の先端が
ストツパ３４に当接すると、ペレツト列に整列Ｖ
トレイ１３上においてプツシヤ杆２３との間に挟
持状態となる（第５図ａ、第６図ａ）。この時、
ペレツトの長さにバラツキがあるので列長さの公
差の範囲内においてペレツトの端部位置は任意の
位置を取りうる。しかし公差の範囲がペレツトの
長さより長い場合、この公差の範囲内に少なくと
も１つの端部位置が存在することになる。一方、
列長さ形成爪３３は、その先端縁がストツパ３４
から形成しようとするペレツト列の所定長さに公
差を加えた最大長さに相当する位置に設定されて
おり、上述のようにペレツト列がストツパ３４に
当接すると、列長さ形成機構１７の機枠２８が下
降せしめられ、列長さ形成爪３３が斜め上方から
整列Ｖトレイ１３の側壁に沿つて下降し、整列Ｖ
トレイ１３上のペレツトを第５図ｂおよび第６図
ｂに示す如く右斜め上側に押上げる。

次に、上記列長さ形成爪３３がプーリ２９およ
びベルト３０を介して整列Ｖトレイ１３に沿つて
ストツパ３４方向に移動され、第５図ｃに示すよ
うに、列長さ形成爪３３によつて押し上げられて
いるペレツトと接するペレツトの端面に接せしめ
られ、長さが所定公差内にある列長さをもつたペ
レツト列がストツパ３４とで挟持されることにな
る。そこで、ストツパ３４を整列Ｖトレイ１３の
溝から上方に移動させて、ペレツト列の挟持状態
を開放し、その後列長さ形成爪３３をさらにスト
ツパ３４方向に移動させ、上記整列Ｖトレイ１３
の先端側に同軸的に配設された燃料棒被覆管１４
内に上記所定長さに切り出された核燃料ペレツト
の列を押し出し挿入する。

なお、整列Ｖトレイ１３上で列長さ形成爪３３
によつて斜め上方に押し上げられたペレツトが、
上記列長さ形成爪３３のペレツト押出し方向に移
動する場合に、その列長さ形成爪３３に伴なつて
移動することを防ぐためには、例えば整列Ｖトレ
イ１３の溝の左右角度を変えて、第６図に示すよ
うに、斜め上方に押し上げられたペレツトが接す
る面の摩擦力が他方の面のそれより大きくなるよ
うにしてもよい。

そこで、本発明においては、第１の核燃料ペレ
ツトを積載したペレツト搬送用トレイから、その
核燃料ペレツトを整列Ｖトレイ１３上に転送し、
上述のようにして所定長さの第１の燃料ペレツト
列を形成して、第１領域の燃料として被覆管１４
内に挿入する。そして、このようにして第１領域
の燃料を挿入した被覆管１４を、第２の核燃料ペ
レツト挿入のために隣接する被覆管固定装置まで
移動させてそこに固定し、そこで前述と全く同様
にして所定長さ列の核燃料ペレツト列を上記被覆
管内に挿入する。また第３の核燃料ペレツトも全
く同様にして行なう。このようにして順次各ペレ
ツト搬送用トレイ上のペレツトを被覆管の端栓側
の領域に装填することができる。

ところで、最終領域の核燃料ペレツトの挿入に
際しては、被覆管内に挿入される核燃料ペレツト
の全長を規制する必要から、ストツパ３４の形状
がその他のものと違うようにしてある。すなわ
ち、上記ストツパ３４は第１図に示すように被覆
管内に軸方向に挿入し得る細径部を有しており、
その先端を被覆管内に完全に挿入されたペレツト
列の端面に当接させ、そのストツパ３４の後端か
ら所定長さの位置で列長さ形成用爪３３を整列Ｖ
トレイ１３に挿入するようにしてある。

しかして、この場合も前述と全く同様にして最
終領域の核燃料ペレツト列を所定長さとすること
ができ、上記ストツパ３４を除去した後、上記整
列Ｖトレイ１３上で長さ形成された核燃料ペレツ
ト列を被覆管内に挿入する。このようにして、被
覆管内の核燃料ペレツト列の全領域にわたつて、
全長が公差内に入るペレツト列の形成と装填を行
なうことができる。

また、上記装填作業は、第１図に示すように、
各ペレツト搬送用トレイ１０ａ，１０ｂ，１０
ｃ，１０ｄから各整列Ｖトレイ１３への転送およ
び被覆管内への挿入を並列作業で行なうことがで
きる。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように構成したので、燃料棒の
各領域に装填される核燃料ペレツトをそれぞれ対
応の整列Ｖトレイ内に転送し、そこでそれぞれ所
定の列長さに形成し、その所定の列長さに形成さ
れたペレツト列を順に被覆管内に自動的に挿入装
填することができ、従来の手作業を大幅に縮減で
き、作業効率を大きく向上させることができる。
しかも各領域毎の異種類ペレツトの混入を完全に
防止することができ、さらに各領域のペレツト列
長さもペレツト列長さ形成機構によつて確実に公
差内におさめることができて、燃料棒としての品
質の保持も確実に行うことができる。また、各領
域の並列装填も行なうことができて、各領域の装
填作業に要する時間も大幅に短縮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の核燃料の多領域装填装置の概
略を示す平面図、第２図は本発明における核燃料
ペレツトの整列Ｖトレイへのプツシヤー装置部お
よびペレツト列長さ形成機構部の概略を示す斜視
図、第３図および第４図は上記プツシヤー装置の
作動説明図、第５図ａ，ｂ，ｃ，ｄ、および第６
図ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ本発明装置における
列長さ形成作動説明図、第７図は一般的な燃料棒
の縦断側面図、第８図は燃料領域とプレナム部と
の関係説明図、第９図および第１０図はそれぞれ
燃料領域が複数領域からなる場合における各領域
の長さ規定方法の説明図、第１１図は従来の装填
方法の説明図である。 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…ペレツト搬
送用トレイ、１３…整列Ｖトレイ、１４…被覆
管、１５…被覆管内固定装置、２３…プツシヤ
杆、３３…長さ形成爪、３４…ストツパ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被覆管内に、複数種の核燃料ペレツトをそれ
   ぞれ所定の長さの領域ごとに装填するための核燃
   料の多領域装填装置において、上記各領域に装填
   される核燃料ペレツト毎にその核燃料ペレツトを
   それぞれ配列載置するとともに、装填すべき核燃
   料ペレツトの種類順に配列され、そのペレツトの
   縦列方向に対して直交する方向に移動可能な、前
   記領域と同数のペレツト搬送用トレイと、その各
   ペレツト搬送用トレイの前方に上記ペレツトの縦
   列と同一軸線上になるように固設された整列Ｖト
   レイと、上記各整列Ｖトレイの先端に隣接して、
   その軸線と同一軸線上に燃料棒被覆管を順次移動
   固定することができる被覆管固定装置と、上記各
   整列Ｖトレイに沿つて配設され、整列Ｖトレイの
   側壁に沿つて下降することによつて、各整列Ｖト
   レイに転送されたペレツト列中の所定のペレツト
   を側方に移動させることにより前記所定の長さの
   ペレツト列を形成するとともに、整列Ｖトレイの
   軸線方向への移動によつて、上記所定長さの列の
   ペレツトを上記被覆管内に挿入する列長さ形成爪
   を設けたペレツト列長さ形成機構とを有すること
   を特徴とする、核燃料の多領域装填装置。 ２ 最終領域の核燃料ペレツトを装填するための
   整列Ｖトレイにおいては、全領域にわたる全長か
   らすでに装填されたペレツト列の差に相当する長
   さのペレツト列が形成されることを特徴とする、
   特許請求の範囲第１項記載の核燃料の多領域装填
   装置。