JPH0674997U - 沸騰水型原子炉用核燃料集合体のウォータロッド用端栓 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 沸騰水型原子炉用核燃料集合体のウォーター
ロッド用である端栓を改良して、これに管体をレーザー
溶接する際、溶接部に溶接時のガスによる空洞の発生を
阻止して、溶接箇所の強度や耐食性を向上する。 【構成】 端栓本体１の基端部１ａにおける基端外周１
ｂに、管体ｈの端周部ｈ₁ を被嵌する管体嵌合部１ｃが
周設され、その縦向周端縁１ｅを有する環状突条２の内
周側には、外気連通空所３を周設する。これにより、矢
印ｑの方向へレーザー光を照射すれば、環状突条２が溶
融することで、当該溶融金属中のガスは、外気連通空所
３へ放出され、さらに外気へ流出されることとなるか
ら、溶接部４に上記のガスが封入されて空洞が形成され
るといった現象を回避することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

沸騰水型原子炉用核燃料集合体の内、特に高燃焼度用に供されている核燃料集 合体にあって、これに用いられている丸管や角管などによるウォータロッドの管 体に対し、溶接手段により連着されることとなる端栓の改良に関し、当該端栓の 管体に対する溶接部内に、溶接時に発生するガスの残存により形成される空洞の 発生を阻止しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】

図５（Ａ）に示されている通り、沸騰水型原子炉用核燃料集合体Ａは、上部タ イプレートａと下部タイプレートｂとの間に、燃料棒ｃやウォータロッドｄを引 き揃え状態にて縦装し、この状態を保持するため、所要数個の支持格子ｅを被嵌 連装すると共に、その外周側にあって上下のタイプレートａ，ｂ間に、チャンネ ルボックスｆを被着させたものである。

【０００３】 ここで、上記のウォータロッドｄは、図５（Ｂ）に例示する如く、上下のウォ ータロッド用端栓ｇと丸管や角管による管体ｈとを溶接手段によって固着するの であり、この際、これまではＴＩＧ溶接法が採択されており、同上図にあってｉ はタブを示している。

【０００４】 ところが、溶接効率の向上および溶接熱歪の低減等の必要性から、特にウォー タロッドｄが図５（Ｂ）のように太径の場合には、レーザ溶接法が用いられるよ うになっており、当該手段によるときは、ＴＩＧ溶接法に比して溶接エネルギー 密度が高く、高速にて深い溶け込みが得られ、かつ、溶接熱影響が少なく歪みの 小さい溶接が可能となる。ところが当レーザ溶接法によって、これまでのウォー タロッド用端栓ｇを管体ｈに溶接しようとすると、以下のような問題を生じ易い 。

【０００５】 すなわち、従来のウォータロッド用端栓ｇにあっては、図６に示す通り、端栓 本体ｊの基端部ｋにあって、その基端外周ｍに管体ｈの端周部ｈ′を被嵌させる 管体嵌合部ｐを周設させ、これに、上記端周部ｈ′を当接被嵌状態にて押当させ 、図７に明示した通り、矢印ｑ方向からレーザ光を照射することで、図６に示す ような溶接部ｒを形成することとなる。 ところが、当該溶接部ｒにおける溶け込み最深部近傍にあってルートポロシテ ィーと呼ぶ空洞ｓが発生し易く、このような溶接部ｒが形成されたときは、その 強度が低下し、かつ耐食性なども低下することとなる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、上記従来のウォータロッド用端栓が有する欠陥を解消するため検討 されたもので、レーザ溶接法によるとき空洞ｓが溶接部ｒに発生し易い原因につ いて研究した結果、レーザ光の照射された箇所はエネルギー密度が極めて高く、 被照射部は瞬時にして溶融気化し、このとき発生するガス、即ち金属蒸気や溶接 シールドガス（不活性ガス）が、図７に示す如きキーホール状の隙間ｔを形成す る。この隙間ｔは、もちろん、その周囲における溶融金属ｕの充填により消去さ れて行くが、溶け込み最深部ｕ′の近傍に存するガスｖによって、当該溶融金属 ｕの充填が不完全となり、このガスが空洞ｓとして残留してしまうためと考えら れる。

【０００７】 本考案は、上記の如き着眼に基づき、ウォータロッド用端栓における端栓本体 の基端部にあって、前記の管体嵌合部に対する適切な相対位置に、上記のガスを 逃散させることができる外気連通空所を形成し、これによって、レーザ溶接法に よる溶接に際して発生したガスを、適時上記の外気連通空所を介して外気中へ放 散可能としている。本考案では、かくして溶接部における空洞の発生を解消し、 これにより、レーザ溶接法の長所を活用した能率的な溶接作業により、充分な強 度と耐食性とをもったウォータロッド用端栓を得ようとしている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】 本考案は、上記の目的を達成するため、請求項１にあっては、端栓本体の基端 部にあって、その基端外周にウォータロッドの管体における端周部が被嵌され、 その端縁部が当接する横向周端縁と、当該管体の内周端縁が当接する縦向周端縁 との連設により形成される管体嵌合部を設け、当該管体嵌合部における縦向周端 縁を有する環状突条の内周側にあって、端栓本体とウォータロッドの管体との溶 接時に発生するガスが放出される外気連通空所を、端栓本体にあって前記の横向 周端縁の近傍に周接したことを特徴とする沸騰水型原子炉用核燃料集合体のウォ ータロッド用端栓を提供しようとしている。

【０００９】 請求項２にあっては、請求項１のウォータロッド用端栓にあって、外気連通空 所が、管体嵌合部における縦向周端縁の内周側にあって切設の切込溝であるか、 当該内周側にあって端栓本体の基端側に向けて開口した凹所であることを、その 内容としている。

【００１０】

【作用】

請求項１によるウォータロッド用端栓によるときは、端栓本体と管体とをレー ザ光を用いて溶接すれば、当該レーザ光の照射を受けた管体の端周部と、端栓本 体の基端部における基端外周とが、速やかに夫々の深部まで溶融することとなり 、もちろん、この際、溶接時にガスを発生するが、そのとき基端部における管体 嵌合部の縦向周端縁も溶融して、溶融金属は、切込溝とか凹所である外気連通空 所に直接触れることとなり、この結果、この溶融金属内にガスが存在しても、こ れは外気連通空所へ放出され、さらに、外気へと放散され得る状態となるから、 溶接部に当該ガスによる空洞が封じ込められることはなくなる。

【００１１】

【実施例】

本考案に係るウォータロッド用端栓につき、以下図面を参照して詳記すると、 図１（Ａ）（Ｂ）と図３が第１実施例を示し、図２（Ａ）（Ｂ）と図４が第２実 施を示している。先ず第１実施例にあっては、従来例と同じく、端栓本体１の太 く形成された角形または丸形の基端部１ａにあって、その基端外周１ｂにウォー タロッドの管体ｈにおける端周部ｈ₁ が被嵌される管体嵌合部１ｃが周設される 。

【００１２】 そして、上記管体嵌合部１ｃも、これまた既知の如く上記の端周部ｈ₁ におけ る端縁部ｈ₂ が当接する横向周端縁１ｄと、当該管体ｈの内周端縁ｈ₃ が当接す る縦向周端縁１ｅとの連設により形成されている。図示例では図３によって明示 されている通り、上記管体嵌合部１ｃの横向周端縁１ｄと縦向周端縁１ｅが、凹 弧コーナ部１ｆによって連続しており、一方管体ｈの端周部ｈ₁ と内周端縁ｈ₃ とが、面取り加工によって凸弧状に形成されると共に、上記の縦向周端縁１ｅは 上方外側へ向けて大径となるテーパ面に形成され、このことにより、管体ｈの端 周部ｈ₁ が、端栓本体１の管体嵌合部１ｃに対して、同軸状にて真直ぐに取り付 けられるようにしてある。

【００１３】 本考案では、さらに上記の管体嵌合部１ｃにおける縦向周端縁１ｅを外側面に 有する環状突条２の内周側にあって、当該端栓本体１に横向周端縁１ｄの近傍に 達する外気連通空所３が周設されており、第１実施例では、当該外気連通空所３ が環状に形成された切込溝３ａとして形成されている。

【００１４】 そして、上記の切込溝３ａは図１に示されている通り、管体嵌合部１ｃに管体 ｈを被嵌した状態で、外気と連通するように形成され、図示例では前記の横向周 端縁１ｄよりも上位に達する位置まで穿設されており、これに対し第２実施例で は図２に示されている通り、前記の外気連通空所３が、もちろん環状突条２の内 周側にあって、端栓本体１の基端側に向け開口した凹所３ｂとして形成され、当 該図示例でも凹所３ｂが、横向周端縁１ｄより上位まで凹設されている。

【００１５】 従って、今、図１（Ｂ）と図２（Ｂ）のように、レーザー光ｑを、端栓本体１ と管体ｈとの接合箇所へ向け照射すると共に、当該両者を回転させるようにする などの手段で、溶接作業を行うようにすれば、レーザー光は管体ｈの端周部ｈ₁ と端栓本体１の基端外周１ｂの部分を溶融し、このとき形成されたキーホール状 の隙間には溶接シールドガスや溶融金属から発するガスが存在することとなるが 、レーザー光により環状突条２が貫通状態となるまで溶融が進めば、溶融金属が キーホール状の間隙を占有して行き、溶け込みの最深部近傍に存するガスは、外 気連通空所３である切込溝３ａ、凹所３ｂを経て、外気に放出されることとなる から、固化して接合箇所に形成された溶接部４に、ガスの残留による空洞が形成 されないこととなる。

【００１６】

【考案の効果】

本考案は上記のようにして構成されるものであるから、当該ウォータロッド用 端栓を用いて、これに管体を被嵌溶接すれば、管体嵌合部における環状突条の内 周側に形成した外気連通空所に、溶接時に発生する溶融金属のガスを放出でき、 これが外気へ流出されてしまうため、溶接部に空洞が形成される心配がなくなり 、レーザー溶接法の長所を活用して、かつ、空洞による強度や耐食性の低下を完 全に解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るウォータロッド用端栓の第１実施
例と、ウォータロッドの管体とを溶接している状態を示
し、（Ａ）は溶接準備状態を示す一部切欠の要部正面図
で、（Ｂ）は溶接進行状態の同上一部切欠の要部正面図
である。

【図２】本考案に係るウォータロッド用端栓の第２実施
例と、ウォータロッドの管体とを溶接している状態を示
し、（Ａ）は溶接準備状態を示す一部切欠の要部正面図
で、（Ｂ）は溶接進行状態の同上一部切欠の要部正面図
である。

【図３】図１（Ａ）の分解状態を示した要部縦断正面図
である。

【図４】図２（Ａ）の分解状態を示した要部縦断正面図
である。

【図５】（Ａ）は既知の沸騰水型原子炉用核燃料集合体
を示す一部切欠の縦断正面図で、（Ｂ）はそのウォータ
ロッドを示す一部切欠の正面図である。

【図６】従来のウォータロッド用端栓とウォータロッド
の管体との溶接完了状態を示す一部切欠の要部正面図で
ある。

【図７】従来のウォータロッド用端栓とウォータロッド
の管体との溶接進行途上を示す、当該接合箇所を示す要
部拡大縦断面図である。

【符号の説明】

１ 端栓本体 １ａ 基端部 １ｂ 基端外周 １ｃ 管体嵌合部 １ｄ 横向周端縁 １ｅ 縦向周端縁 ２ 環状突条 ３ 外気連通空所 ｈ ウォータロッドの管体 ｈ₁ 端周部 ｈ₂ 端縁部 ｈ₃ 内周端縁 ３ａ 切込溝 ３ｂ 凹所

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 端栓本体の基端部にあって、その基端外
   周にウォータロッドの管体における端周部が被嵌され、
   その端縁部が当接する横向周端縁と、当該管体の内周端
   縁が当接する縦向周端縁との連設により形成される管体
   嵌合部を設け、当該管体嵌合部における縦向周端縁を有
   する環状突条の内周側にあって、端栓本体とウォータロ
   ッドの管体との溶接時に発生するガスが放出される外気
   連通空所を、端栓本体にあって前記の横向周端縁の近傍
   に周接したことを特徴とする沸騰水型原子炉用核燃料集
   合体のウォータロッド用端栓。
2. 【請求項２】 外気連通空所が、管体嵌合部における縦
   向周端縁の内周側にあって切設の切込溝であるか、当該
   内周側にあって端栓本体の基端側に向けて開口した凹所
   である請求項１記載の沸騰水型原子炉用核燃料集合体の
   ウォータロッド用端栓。