JPH0731274B2

JPH0731274B2 - 格子の混合羽根の整直方法及び装置

Info

Publication number: JPH0731274B2
Application number: JP62104890A
Authority: JP
Inventors: ジョージ・エフ・デイレイ
Original assignee: ウエスチングハウスエレクトリックコ−ポレ−ション
Priority date: 1986-05-05
Filing date: 1987-04-30
Publication date: 1995-04-10
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: JPS62263496A; US4736613A

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景本発明は、原子炉に関し、特に、加圧水形原子炉の燃料
集合体に見られる湾曲した混合羽根を修理するための方
法及び装置に関するものである。

米国特許第3,719,560号明細書に開示されているよう
に、慣用の加圧水形原子炉内には、複数個の平行な燃料
棒支持格子が配設されている。これ等の格子は、個々の
燃料セルを形成するように格子構造形態に配列された複
数の薄肉の帯板もしくはストラップから構成されてい
る。核燃料ペレットを収容している各燃料棒は格子内の
燃料セルを通して挿入される。各燃料棒は、複数のばね
（例えば米国特許第3,379,918号明細書を参照された
い）と各燃料セルの内面に沿って配設されてポンチ加工
された金属ディンプルとにより燃料セル内に固定の関係
で保持されている。各燃料棒は、１つ又は２つ以上のば
ねによりディンプルに対し軽く押圧することにより支持
される。

また、格子は、格子ストラップに対して垂直にその隅部
に金属フィン即ち「混合羽根」を備えており、該混合羽
根は、燃料棒に軽く当接するが該燃料棒を機械的に支持
はしない。混合羽根は、流体の流れを乱す、即ち熱伝達
を改善し、燃料棒におけるホットスポットの潜在的可能
性を軽減すべく渦流作用を生ずるように企図されている
ものである。

例えば計画的保守の際のように、個々の燃料棒を取り出
し再組み付けする間に、混合羽根が損傷を受け湾曲する
可能性がある。このように湾曲した混合羽根は、正常な
燃料棒再挿入の障害になる。即ち、燃料棒に対して曲げ
モーメントを及ぼし、該燃料棒を変形させてその本来の
進路外に撓ませる。このような変形により、燃料棒は、
湾曲した混合羽根を有する格子の下方に位置する最初の
格子に「引っ掛かる」可能性がある。

燃料棒が引っ掛かった場合には、通常の慣行として燃料
棒を取り出すだけで交換をしていない。その結果、流体
が素通りし得るボイドが残される。また、再挿入するこ
とができない１本又は複数本の燃料棒を排除する結果と
して、燃料集合体の性能は劣化する。

上記のような事情に鑑みて、燃料棒を確実に再挿入する
ことができるように湾曲した混合羽根を整直するための
装置及び方法が望まれている。

発明の概要従って、本発明の１つの目的は、原子炉の装備を取り出
したり湾曲した混合羽根の領域に人間が入ることなく、
湾曲した混合羽根を効率良く且つ迅速に整直することが
できる原子炉燃料集合体の混合羽根修理装置及び方法を
提供することにある。

本発明の他の目的は、原子炉の計画的保守作業を殆ど中
断することなく湾曲した混合羽根を修理することがで
き、構造及び方法段階が比較的単純で、しかも原子炉運
転或は保守に関連の費用をそれほど増加することのない
原子炉燃料集合体の混合羽根の修理装置及び方法を提供
することにある。

本発明の上に述べた目的及びその他の目的を達成するた
めに、本発明によれば、概略的に述べて、特殊な工具と
それに関連の工具取扱装置とを備えている原子炉燃料集
合体の混合羽根修理装置が提案される。工具は、閉位置
と開位置との間で遠隔的に動かすことができる２組の高
強度ブレードを収容するハウジングを備えた細長い管か
ら構成される。工具は、工具取案装置を介して、湾曲し
た混合羽根を備えた格子を有していると検出された燃料
セル内に、ブレードを閉位置にして、上記損傷した格子
の下方の位置に挿入される。次いで、装置内に設けられ
ているケーブル及び棒を介してブレードを遠隔的に開放
し、工具を引き出す。工具を引き出す際に、ブレードは
湾曲した混合羽根に当接して、該羽根を本来の位置に近
い位置に曲げ戻す。このようにして、湾曲した混合羽根
を整直した後に、ブレードを閉ざし、燃料セルから工具
を完全に引き出す。工具を完全に引き出したならば、再
び燃料棒を確実に修理された燃料セル内に挿入すること
ができる。

本発明による方法は、ブレードを閉じた状態で上述の装
置を損傷した格子の下方に導入し、該装置を引き出す際
にブレードを開いて湾曲した混合羽根と当接させて該混
合羽根を整直し、ブレードを閉ざし、次いで上記装置を
燃料セルから完全に取り出すステップを含む。

以下、本発明の好適な実施例を単なる例として示す添付
図面を参照し、本発明の原理を説明する。

好適な実施例の説明第１図は、慣用の加圧水形原子炉10の一部を示す部分断
面図である。該加圧水形原子炉10は、いわゆる底部装着
の計装14（略示するに留めた）と下部の炉心槽アセンブ
リ16とを囲んだ容器12を備えている。該炉心槽アセンブ
リ16は、それぞれ下部及び上部炉心板18、19に下端部及
び上端部で固定された全体的に円筒状の側壁17を含んで
いる。燃料集合体20は、炉心槽アセンブリ16内に、垂直
方向に配位されて軸方向に平行な関係で配置されてい
る。また、円筒状の側壁17の内部には放射線反射シール
ド21が取り付けられている。

第１図に示されている燃料集合体20のうちの１つが第２
図に示してある。燃料集合体20は、比較的細い格子31と
比較的太い格子32とを含む平行な格子30から構成されて
いる骨格構造28を備えている。比較的細い格子31の高さ
は約0.56in（1.42cm）であり、他方、比較的太い格子32
の高さは約2.5〜3in（6.35〜7.62cm）である。

既に述べたように、各格子30は、互いに垂直関係で配位
されたストラップ33の格子状配列から構成されている
（第３図参照）。格子30は、垂直支持体即ちシンブル管
34に接続されている。骨格構造28は、下部ノズル38及び
上部ノズル39で終端している。第２図に示すように、燃
料棒36は、慣用の燃料棒取扱装置37を介して骨格構造28
の上部から導入し、複数の格子30を逐次通り挿入するこ
とができる。燃料棒36の外径は例えば0.36in（0.91cm）
とすることができる。

第２図に示した格子30のうちの１つが第３図に詳細に示
してある。格子30は基本的に、複数の外側燃料セル40と
複数の内側燃料セル41とから構成される。更に、第２図
に示すシンブル管34を受けるためにシンブル管開口48が
形成されている。各燃料セル40、41は、その隅部に配置
された少なくとも１つの混合羽根42を備えている。各混
合羽根42は、格子ストラップ33の頂部に配設されてい
る。

各燃料セル40、41においては、混合羽根、ばね及び（又
は）ディンプルの異なった組み合わせが用いられてい
る。即ち、参照数字42aは、損傷を受けた、即ち湾曲し
た混合羽根42が２つのばね44に対抗して配置されている
第１の事例を示す。また、参照数字42bは、湾曲した混
合羽根42がばね44及びディンプル46に対抗して配設され
ている第２の事例を示す。最後に、参照数字42cは、湾
曲した混合羽根42が２つのディンプル46に対抗して配設
されている第３の事例を示す。

１つの格子30における損傷した混合羽根42によつて発生
される横方向の力は、燃料棒36を歪ませ、それにより燃
料棒36の再挿入中その下方に位置する格子30で引っ掛か
って動けなくなるような事態を生ぜしめ得る。試験結果
が示すところによれば、燃料棒36の引っ掛かりは、通
常、上述の第１又は第２の事例、即ち42a又は42bで示し
た事例では生ぜず、第３の事例、即ち損傷した混合羽根
42が２つのディンプル46に対抗して位置する事例42cの
場合に最も頻繁に生ずることが判明した。

本発明の目的は、再挿入中、燃料棒36の引っ掛かりを生
ぜしめる得るような内側又は外側燃料セル40、41内の湾
曲した混合羽根42を修理もしくは再整形することにあ
る。本発明のこの目的は、可動のブレード52、54、56及
び58（第１の手段）を有する特殊な工具（細長い部材）
50と、燃料セル40、41内で該工具50を操作するための関
連の工具取扱装置51とを備えた混合羽根の修理装置（整
直装置）49を提供することにより達成される。

更に具体的に述べると、第４図に工具50が部分断面図で
示してある。尚、同図には、工具50と関連して、実線で
閉位置（非作用位置）、そして点線で開位置（作用位
置）にあるブレード52及び56しか示されていないが、第
５図の工具50の前部断面図に示してあるように、本発明
の装置は、実際には、下に詳述するように４つの対向す
るブレード52、54、56及び58を備えている。

第４図及び第７図に示してあるように、工具50は、第１
〜第４の部分60a、60b、60c及び60dを有するほぼ12ft
（3.65m）の厚壁のステンレス鋼管から形成された好ま
しくは5/16in（0.79cm）の直径の管60を有する。管部分
60a及び60cは、それぞれ隣接した螺刻端部61及び63を備
えており、これ等の螺刻端部は雌ねじが形成されている
コネクタ65を介して接続される。下端部のキャップ90を
構成する第４の部分60dは、第３の部分60cの対向端部に
形成されている対応の雄ねじ部分86を受ける雌ねじ部分
92を備えている。

工具50の第１及び第２の部分60a、60bは、ろう付けされ
た黄銅軸受64を有する好ましくは0.093in（0.236cm）の
直径のステンレス鋼製の棒からなる作動棒62を収容して
おり、座屈を防ぐために約2ft（60.96cm）離間されてい
る。管60の5/16inの直径は、燃料棒36の典型的には0.36
in（0.91cm）の直径よりも相当に小さく、従って、工具
50を湾曲した混合羽根42を有する格子30の下方の燃料セ
ル40、41内へと容易に挿入することができる。当該技術
分野で通常の知識を有する者には理解されるように、上
に述べた例よりは大きい或は小さい外径を有する燃料棒
36と関連して本発明を実施する場合には、ブレード52、
54、56及び58並びに管60の寸法を相応に修正もしくは変
更すればよい。

作動棒62は、互いに類似の構造を有する２つの矩形ブロ
ック68及び70に通された第３の部分60c内に配設されて
いる好ましくは0.06in（0.15cm）×3.75in（9.53cm）の
寸法の小さい棒66と接触する。例えば、各ブロック68、
70は、重なり合うブレード52、56のスロット76及び78内
に摺動する２つの小さいドエルピン72及び74を備えてい
る。ブロック70も類似の仕方でブレード54及び58を受け
る。各ブレード52、54、56、58は隣接のブレードに対し
て90度で配位されている。

小さいねじ棒66を、後述のように押し下げると、ばね80
は縮み、２つの矩形ブロック68及び70は下向きに0.06in
（0.15cm）移動し、それにより４つのブレード52、54、
56及び58は、揺動してそれ等のハウジング82から出て、
第４図に示す開位置（作用位置）になる。各ブレード5
2、54、56及び58の重心はピン72及び74の外にあり、従
って、矩形ブロック68及び70により発生される開放力を
助成するトルクが発生する。他方、第４図に示した閉位
置においては、ブレード52、54、56及び58は、ハウジン
グ82内に完全に退避しており、従って、工具50は、損傷
した混合羽根42を有する格子30を通って挿入し、後述す
るようにその下方で開放することができる。

ブレード52、54、56及び58の幾何学的形態は、ブレード
が燃料セル40、41の対角隅部にのみ入ることができる、
ようになっている。従って、一旦燃料セル40、41内に入
ると、ブレード52、54、56及び58は、第３図に示してあ
るばね44或はディンプル46と接触することはない。更
に、各ブレード52、54、56及び58は、その外側部で約0.
39±0.02in（0.99±0.05cm）の垂直方向の高さを有する
のが好ましい。これは、対向するブレードが、混合羽根
42を元の湾曲していない（又は若干高い）位置へと曲げ
戻す際に、該混合羽根42及び格子ストラップ33と整合関
係を維持し且つそれ等と接触できるようにするために必
要である。

ブレード52、54、56及び58は、上下に位置する別個のブ
レードとするよりもヒンジで結合された重なり合う対の
ブレードとすべきである。別個のブレードにした構造の
方が単純ではあるが、比較的に細い格子31の垂直方向の
高さが例えば0.56in（1.42cm）のように短いためにヒン
ジ結合された対構造が要求されるのである。即ち、格子
31において、ブレード52、54、56及び58が、同時に格子
ストラップ33及び混合羽根42と接触するためには同じ軸
方向位置を占めねばならない。例えば、１つのブレード
52が混合羽根42と接触し、それに対向するブレード56が
反作用の力を担う位置に無いとすれば、5/16in径の管60
が力の幾分かを担わなければならないことになり、過度
に変形してしまう恐れがある。その結果、混合羽根42は
適切に整直されない。従って、格子30が比較的細い場合
には、重なり合うブレード対52、56及び54、58とする構
造の方が有利である。

第４図及び第７図〜第９図に最も良く示してあるように
ブレード52、54、56及び58は、２つのドエルピン72及び
74によりハウジング82内に固定されている。これ等のピ
ン72、74は共通の安定化ピボットとしての働きをなし、
混合羽根42の整直力の極く一部しか担わない。上側のピ
ン73及び75は、それぞれのブレードカムスロット87及び
88に配設されており、これ等のスロット87及び88の各々
は、ブレード52、54、56及び58を第４図に示してある開
位置にロックするロック溝77を有している。ねじ棒66か
ら下向きの力を除去すると、ばね80は、棒66を上方に引
っ張り、ブレード52、54、56及び55をロック溝77から取
り出して回転しハウジング82内に納める。最後に、下側
のピン79及び81は、それぞれ開口83及び85によって受け
入れられており、ブレードの回動運動を助成する。

工具50が格子30を通って下降される際にブレード52、5
4、56及び58が誤まって開いた状態に放置されている場
合には、各ブレード52、54、56及び58に設けられている
好ましくは15゜のテーパ部84が、ブレードを持ち上げて
ロック溝77から離脱する力を発生する。これにより、ブ
レードは、内向きに揺動し、斯くして格子30に及ぼされ
る力は最小になる。

第６図は、工具と共に使用される工具取扱装置51を示
す。この装置51は、取付部103と、（好ましくはアルミ
ニウム製で30ft1inの）導管102と、コレット104とから
構成するのが有利である。第４図に示すように工具50の
端栓106にはコレット104が締着されている。端栓106は
標準のものであり、従って、工具は、手動のものであれ
或は電動のものであれ一般に用いられる燃料棒操作工具
のうちの任意の工具で取り扱うことができる。好ましく
は0.06in（0.15cm）の直径を有する押棒108が、コレッ
ト104を貫通していて、第４図に示すように工具50の作
動棒62に接触している。

ブレード52、54、56及び58を開位置と閉位置との間で動
かすための手段は、複数個の黄銅製の重錘112に接続さ
れている0.06in（0.15cm）径の押棒（第２の手段）108
から構成される。重錘112は、工具取扱装置51に渡って
延びているステンレス鋼製のケーブル114を取扱作業者
が遠隔的に引っ張ることにより持ち上げられる。

次に、第２図、第４図及び第10図を参照して本発明によ
る方法について説明する。

湾曲した混合羽根42が存在することの確認は、先ず、過
度に大きい燃料棒36の挿入力が測定され（力限界トリッ
プ）、次いで燃料棒を取り出し、テレビジョン装置（図
示せず）に接続されている慣用の石英ファイバースコー
プを用い混合羽根（単数又は複数）42の状態を観察する
ことにより行うことができる。湾曲した混合羽根（単数
又は複数）42に起因して被検査燃料セル内に燃料棒36を
挿入できないことが一旦確認されたならば、工具50を、
工具取扱装置51に取り付けて、本発明による混合羽根修
理装置49を形成する。次いで、原子炉の橋形レール（図
示せず）上の適当な個所に位置固定の指針もしくはポイ
ンタを締着して、基準、例えば工具取扱装置51に設けら
れているマークに対する基準として用いる。これによ
り、工具50のブレード52、54、56及び58は格子30に対し
適切に位置合わせされた状態に保持される。

次いで装置49を、ブレード52、54、56及び58を閉位置に
した状態で、第10図に「Ａ」で示すように、湾曲した混
合羽根42を有する格子30の直ぐ下方の点まで、例えば燃
料セル41内に導入する。

ブレード52、54、56及び58が閉じている状態で、装置49
を、ブレードが損傷格子30の下面より若干上方の位置に
なるまで上昇する。次いで、上述のようにケーブル114
を引っ張ってブレード52、54、56及び58を開く。ブレー
ドが開くと、各ブレードは燃料セル41の１つの隅部に位
置付けられる。かくして、例えばブレード52は湾曲した
混合羽根42の直ぐ下方に位置する。そこで装置49をゆっ
くりと上向きに上昇し、荷重を監視する。この場合、ブ
レード52が損傷混合羽根（単数又は複数）と接触した場
合には、荷重は25〜30lbに増加する。この荷重は、損傷
混合羽根が第10図に「Ｂ」で示すように「整直された」
羽根もしくは曲げ戻された混合羽根42″となるまで、中
間位置42′を通って移動される間維持される。上述のよ
うに、１対のうちの１つのブレード、例えばブレード52
は、整直作用をなし、他方、当該対の他方のブレード56
は反作用荷重を格子ストラップ33に伝達する。工具50を
上方に引き出す際に、使用済み燃料ピットの橋形レール
上に設けられている指針により、オペレータは、選択さ
れた格子30に対するブレード52、54、56及び58の配位を
維持することができる。30lbの荷重限界に達するまで工
具50を持ち上げ、この荷重に達した時点では、混合羽根
は整直されている筈である。

外側燃料セル40に関しては、この時点で余分のステップ
が必要である。即ち、装置49を約0.5in（1.27cm）だけ
下降することにより装置49の荷重を静重量にまで減少
し、それによりブレード52、54、56及び58を閉じさせ
る。

次いで装置49を、ブレード52、54、56及び58が格子30を
越えるまで上昇する。装置49の上昇に伴い、ブレード5
2、54、56及び58は任意の他の格子30を通過する際に閉
位置になる筈であり、従つて装置49を燃料セル41から完
全に取り外すことができる。

次いで、ファイバースコープを用いて再び全ての整直さ
れた混合羽根42″の状態を検査して、修理された（整直
された）混合羽根42″を有する燃料セル40、41の個所に
燃料棒36を再挿入することが可能であることを確認す
る。

以上、本発明の原理の単なる例として好適な実施例に関
し考察した。当該技術分野の専門家には、数多の変更や
交換を容易に想到し得るであろうから、本発明は、ここ
に図示し述べた構造や動作そのものに制限されるもので
はないことを銘記されたい。従って、適当であれば全て
の変形例や均等物は本発明の範囲により包摂され得るも
のであることを述べておく。

【図面の簡単な説明】

第１図は、特に燃料集合体を略図的に示す典型的な原子
炉の部分断面図、第２図は、特に燃料集合体の種々の格
子の配位及び燃料棒の代表的な挿入を略図的に示す燃料
集合体の該略立面図、第３図は、それぞれ混合羽根、ば
ね及び（又は）ディンプルを有する個々の燃料セルを略
図的に示す慣用の格子の平面図、第４図は、本発明によ
る混合羽根修理装置の一部を示す側部断面図であって、
特に、工具内における移動可能なブレードの配位位置を
示す図、第５図は、本発明による装置の混合羽根修理装
置を第４図の線５−５における前部断面図で示す図、第
６図は、本発明による混合羽根修理装置の一部の部分側
部断面図であって、特に工具取扱装置を図解する図、第
７図は、第４図に示した工具の一部分を、ブレードを削
除して示す側部断面図、第８図は、本発明による装置の
工具と共に用いられる１対のブレードのうちの１つのブ
レードを示す側立面図、第９図は、本発明による工具と
共に用いられる１対のブレードのうちの他方のブレード
を示す側立面図、第10図は、使用中における本発明の混
合羽根修理装置の側面図である。 10……原子炉、20……燃料集合体 30、31、32……格子、40……外側燃料セル 41……内側燃料セル、42……混合羽根 49……整直装置（混合羽根修理装置） 50……細長い部材（工具）、51……工具取扱装置 52、54、56、58……第１の手段（ブレード） 60……管、108……押棒（第２の手段） 112……重錘、114……ケーブル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原子炉の燃料セルにおいて格子の湾曲した
混合羽根を整直するための方法であって、（ａ）第１の開位置と第２の閉位置との間で移動可能
な第１の手段を有する細長い部材を、該第１の手段が前
記第２の閉位置にあり且つ前記湾曲した混合羽根を有す
る前記格子の下方になるように、前記燃料セル内に導入
し、（ｂ）前記第１の手段を前記第１の開位置に動かし、（ｃ）前記第１の手段が前記湾曲した混合羽根と接触
して整直するように前記細長い部材を前記燃料セルから
取り出す、湾曲した混合羽根の整直方法。
【請求項２】原子炉の燃料セルにおいて格子の湾曲した
混合羽根を整直するための装置であって、（ａ）前記燃料セル内に出し入れできるように移動可
能な細長い部材と、（ｂ）前記細長い部材に接続されて、湾曲した混合羽
根と接触するように前記細長い部材の外方に延びる第１
の開位置と、実質的に前記細長い部材内の第２の閉位置
との間で移動可能である第１の手段と、（ｃ）前記第１の開位置及び第２の閉位置の間に前記
第１の手段を移動させる第２の手段と、を備え、前記細長い部材が前記第１の手段を前記第１の
開位置にして前記燃料セルの外に移動される時に、前記
第１の手段が前記湾曲した混合羽根に接触して整直す
る、格子の湾曲した混合羽根の整直装置。