JPH102978A - 核燃料棒用の端栓をシールする方法及び核燃料棒に設けられた端栓 - Google Patents
核燃料棒用の端栓をシールする方法及び核燃料棒に設けられた端栓Info
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- JPH102978A JPH102978A JP9055904A JP5590497A JPH102978A JP H102978 A JPH102978 A JP H102978A JP 9055904 A JP9055904 A JP 9055904A JP 5590497 A JP5590497 A JP 5590497A JP H102978 A JPH102978 A JP H102978A
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- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
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- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/06—Casings; Jackets
- G21C3/10—End closures ; Means for tight mounting therefor
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- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 核燃料棒用の端栓をシールする方法及び核燃
料棒に設けられた端栓を提供する。 【解決手段】 核燃料棒用の端栓２０には、端栓の軸に
沿ったいかなる流体開口又は通路をシールするために、
端栓２０の内部端面に沿ってスポット溶接が設けられて
いる。スポット溶接は、自動化レーザ溶接システムによ
って施され、このシステムでは、端栓のパレット４２が
垂直方向に移動可能なレーザ３６の下方でＸ−Ｙ位置決
めテーブル３２上に支持されている。パレット４２に設
けられた端栓２０をレーザ３６の下方で連続的に位置決
めすることにより、スポット溶接部が端栓の軸に沿って
且つ端栓の内部端面に沿って形成されて、端栓２０をシ
ールする。
料棒に設けられた端栓を提供する。 【解決手段】 核燃料棒用の端栓２０には、端栓の軸に
沿ったいかなる流体開口又は通路をシールするために、
端栓２０の内部端面に沿ってスポット溶接が設けられて
いる。スポット溶接は、自動化レーザ溶接システムによ
って施され、このシステムでは、端栓のパレット４２が
垂直方向に移動可能なレーザ３６の下方でＸ−Ｙ位置決
めテーブル３２上に支持されている。パレット４２に設
けられた端栓２０をレーザ３６の下方で連続的に位置決
めすることにより、スポット溶接部が端栓の軸に沿って
且つ端栓の内部端面に沿って形成されて、端栓２０をシ
ールする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には核燃料棒用
の端栓（エンド・プラグ）を製造する装置及び方法に関
し、具体的には、内部物質の欠陥に起因して端栓を貫通
する軸方向又は流体（ストリーマ）の漏洩通路が端栓の
内部端面に沿ってシールされているような端栓及びその
製造方法に関する。
の端栓（エンド・プラグ）を製造する装置及び方法に関
し、具体的には、内部物質の欠陥に起因して端栓を貫通
する軸方向又は流体（ストリーマ）の漏洩通路が端栓の
内部端面に沿ってシールされているような端栓及びその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】原子炉の核燃料棒は典型的には、管内に
設けられている複数の分離した核燃料ペレットを含んで
いる。ペレットは、管内に積み重ねられており、この管
は真空に引かれ、ヘリウムで再び満たされて、管の対向
端の各々の所で端栓を溶接することによりシールされて
いる。典型的な核燃料物質を含有している管は、例えば
０．４〜０．５インチのオーダの外径と、１５０〜１６
０インチのオーダの長さとを有していてもよい。端栓そ
れ自体は、対向端、即ち上端及び下端に設けられてお
り、約３．５インチの又はそれよりも短い長さと、管の
直径に実質的に近い直径とを有していてもよい。管は典
型的には、ジルカロイ被覆（クラッディング）を有して
おり、端栓は典型的には、ジルカロイで形成されている
が、端栓が純粋なジルコニウム又はステンレス鋼のよう
な他の物質で形成されていてもよいことが理解されよ
う。
設けられている複数の分離した核燃料ペレットを含んで
いる。ペレットは、管内に積み重ねられており、この管
は真空に引かれ、ヘリウムで再び満たされて、管の対向
端の各々の所で端栓を溶接することによりシールされて
いる。典型的な核燃料物質を含有している管は、例えば
０．４〜０．５インチのオーダの外径と、１５０〜１６
０インチのオーダの長さとを有していてもよい。端栓そ
れ自体は、対向端、即ち上端及び下端に設けられてお
り、約３．５インチの又はそれよりも短い長さと、管の
直径に実質的に近い直径とを有していてもよい。管は典
型的には、ジルカロイ被覆（クラッディング）を有して
おり、端栓は典型的には、ジルカロイで形成されている
が、端栓が純粋なジルコニウム又はステンレス鋼のよう
な他の物質で形成されていてもよいことが理解されよ
う。
【０００３】端栓の製造では、端栓の材料、例えばジル
カロイが棒片（バー・ストック）として最初に設けら
れ、この棒片は次いで、端栓を製造するために適当な長
さの金属片（ブランク）に切断される。特別なダイス
と、加熱システムとを用いた高熱ヘディング過程を用い
て、栓を部分的に成形すると共に形成する。続いて、部
分的に形成された栓は、適当な大きさ及び形状に加工さ
れる。しかしながら、端栓用の未加工の材料として用い
られたジルカロイの棒片の製造では、押し出し過程で超
音波又はその他の非破壊走査システムによる検出を免れ
得る非常に小さな中心線流体孔又は通路が形成される可
能性がある。これらの非常に小さな孔又は通路は、原子
炉運転中に燃料棒損傷、例えば核分裂性ガス放出の原因
となり得るものである。例えば、原子炉からの水は、流
体又は通路を介して管内へ移動して、水素及び酸素に分
解する。これにより、管の内部が腐食される傾向にあ
る。更に、流体によって、燃料棒内のガスは燃料棒か
ら、炉心内を流れる冷却材又は減速材へ移動することが
できる。流体通路のため燃料棒損傷の可能性は非常に小
さいが、その可能性でさえ更に最小限にする又は除去す
ることが望ましい。
カロイが棒片（バー・ストック）として最初に設けら
れ、この棒片は次いで、端栓を製造するために適当な長
さの金属片（ブランク）に切断される。特別なダイス
と、加熱システムとを用いた高熱ヘディング過程を用い
て、栓を部分的に成形すると共に形成する。続いて、部
分的に形成された栓は、適当な大きさ及び形状に加工さ
れる。しかしながら、端栓用の未加工の材料として用い
られたジルカロイの棒片の製造では、押し出し過程で超
音波又はその他の非破壊走査システムによる検出を免れ
得る非常に小さな中心線流体孔又は通路が形成される可
能性がある。これらの非常に小さな孔又は通路は、原子
炉運転中に燃料棒損傷、例えば核分裂性ガス放出の原因
となり得るものである。例えば、原子炉からの水は、流
体又は通路を介して管内へ移動して、水素及び酸素に分
解する。これにより、管の内部が腐食される傾向にあ
る。更に、流体によって、燃料棒内のガスは燃料棒か
ら、炉心内を流れる冷却材又は減速材へ移動することが
できる。流体通路のため燃料棒損傷の可能性は非常に小
さいが、その可能性でさえ更に最小限にする又は除去す
ることが望ましい。
【０００４】
【発明の開示】本発明によれば、端栓が組み立てられた
後に、端栓の軸に沿った又は端栓の軸と一致した端栓の
内部端面に沿って溶接部が形成される。適用されるスポ
ット溶接部は、端栓の内面に材料を溶融させて凝固させ
ることにより、形成され得る流体通路をシールする。好
ましくは、溶接部は、後述するように、レーザの印加に
より形成されるスポット溶接部である。端栓上に溶接材
料を設けることは従来、燃料棒をヘリウム・ガスで加圧
するために、端栓を貫通してあけられることのあった中
心線孔のシールと関連して成されてきた。即ち、組み立
て技術の中には、軸方向孔が端栓全体にわたって形成さ
れ、例えば燃料棒の上端に配置されるものがある。燃料
棒の下端を下部端栓によって完全にシールした状態で、
上部端栓が先ず、燃料棒の上端に溶接される。ヘリウム
・ガスが加圧状態の下で、軸方向孔を介して供給され、
次いで、端栓は、溶接材料を端栓の外面に適用すること
によりシールされる。しかしながら、この種の溶接は、
流体通路に対する端栓自体のシーリング健全性をもたら
すよりもむしろ、燃料棒を加圧シールするためのもので
ある。
後に、端栓の軸に沿った又は端栓の軸と一致した端栓の
内部端面に沿って溶接部が形成される。適用されるスポ
ット溶接部は、端栓の内面に材料を溶融させて凝固させ
ることにより、形成され得る流体通路をシールする。好
ましくは、溶接部は、後述するように、レーザの印加に
より形成されるスポット溶接部である。端栓上に溶接材
料を設けることは従来、燃料棒をヘリウム・ガスで加圧
するために、端栓を貫通してあけられることのあった中
心線孔のシールと関連して成されてきた。即ち、組み立
て技術の中には、軸方向孔が端栓全体にわたって形成さ
れ、例えば燃料棒の上端に配置されるものがある。燃料
棒の下端を下部端栓によって完全にシールした状態で、
上部端栓が先ず、燃料棒の上端に溶接される。ヘリウム
・ガスが加圧状態の下で、軸方向孔を介して供給され、
次いで、端栓は、溶接材料を端栓の外面に適用すること
によりシールされる。しかしながら、この種の溶接は、
流体通路に対する端栓自体のシーリング健全性をもたら
すよりもむしろ、燃料棒を加圧シールするためのもので
ある。
【０００５】端栓の内部端面上にスポット溶接を施すた
めに、好ましくはパルス状ＹＡＧレーザを採用した自動
化レーザ溶接システムが、燃料棒端栓の内部面に中心線
溶接を施すように設けられている。好ましくは、端栓
は、溶接されるべき端栓の配列を形成するように、全体
的に相補形状を成した開口内のパレット上に配置されて
いる。パレット及び端栓は、溶接ボックス内にＸ−Ｙ位
置決めテーブル上へ挿入される。テーブルの上方には、
レーザがＺ方向に移動するように装着されている。位置
決めピンがパレットをＸ−Ｙ位置決めテーブル上に正確
に位置決めしている状態で、パレットは、スポット溶接
がＸ−Ｙ位置決めテーブルとレーザとの相対変位に基づ
いて端栓の面の各々に施され得るように、レーザに関し
て位置決めされていてもよい。好ましくは、各々のパレ
ットは、様々な形式の端栓を特定することができるよう
に、独自にバー・コード化される。システムは好ましく
は、レーザ及び端栓をＺ方向に初期化するときに位置決
めテーブル及びレーザのＸ−Ｙ方向における相対変位の
みが各々の端面をスポット溶接するのに必要となるよう
に、単一のパレット上で同様の形式の端栓に溶接を施
す。溶接の前に、溶接ボックスは、不活性ガス、好まし
くはアルゴンで満たされ、溶接は、Ｘ−Ｙ位置決めテー
ブルの移動によりレーザの下方にある最初の端栓を位置
決めすることによって始められる。レーザは、スポット
溶接を各々の端栓に連続して施すように作動する。
めに、好ましくはパルス状ＹＡＧレーザを採用した自動
化レーザ溶接システムが、燃料棒端栓の内部面に中心線
溶接を施すように設けられている。好ましくは、端栓
は、溶接されるべき端栓の配列を形成するように、全体
的に相補形状を成した開口内のパレット上に配置されて
いる。パレット及び端栓は、溶接ボックス内にＸ−Ｙ位
置決めテーブル上へ挿入される。テーブルの上方には、
レーザがＺ方向に移動するように装着されている。位置
決めピンがパレットをＸ−Ｙ位置決めテーブル上に正確
に位置決めしている状態で、パレットは、スポット溶接
がＸ−Ｙ位置決めテーブルとレーザとの相対変位に基づ
いて端栓の面の各々に施され得るように、レーザに関し
て位置決めされていてもよい。好ましくは、各々のパレ
ットは、様々な形式の端栓を特定することができるよう
に、独自にバー・コード化される。システムは好ましく
は、レーザ及び端栓をＺ方向に初期化するときに位置決
めテーブル及びレーザのＸ−Ｙ方向における相対変位の
みが各々の端面をスポット溶接するのに必要となるよう
に、単一のパレット上で同様の形式の端栓に溶接を施
す。溶接の前に、溶接ボックスは、不活性ガス、好まし
くはアルゴンで満たされ、溶接は、Ｘ−Ｙ位置決めテー
ブルの移動によりレーザの下方にある最初の端栓を位置
決めすることによって始められる。レーザは、スポット
溶接を各々の端栓に連続して施すように作動する。
【０００６】本レーザ・システムは、燃料被覆の厚さの
オーダのような適切な深さの溶接を行うために十分な電
力を有している。有利なことには、溶接は端栓を変形さ
せないし、オイル又はグリースのような異物で端栓を汚
染しない。本発明による好ましい一実施例では、核燃料
棒用の端栓をシールする方法が提供される。この方法で
は、端栓は、燃料棒内の核燃料と整合した内部端面を有
しており、本方法は、端面をシールするために、端栓の
内部端面上に溶接部を形成する工程を含んでいる。
オーダのような適切な深さの溶接を行うために十分な電
力を有している。有利なことには、溶接は端栓を変形さ
せないし、オイル又はグリースのような異物で端栓を汚
染しない。本発明による好ましい一実施例では、核燃料
棒用の端栓をシールする方法が提供される。この方法で
は、端栓は、燃料棒内の核燃料と整合した内部端面を有
しており、本方法は、端面をシールするために、端栓の
内部端面上に溶接部を形成する工程を含んでいる。
【０００７】本発明による更に好ましい一実施例では、
核燃料を含有している核燃料棒において、核燃料棒内の
核燃料と整合する内部端面と、端面をシールするため
に、端栓の内部端面上に設けられた溶接部とを有してい
る端栓が提供される。従って、本発明の主要な目的は、
核燃料棒用の端栓を可能性のある流体通路に対してシー
ルする新規で改良された装置及び方法を提供することに
ある。
核燃料を含有している核燃料棒において、核燃料棒内の
核燃料と整合する内部端面と、端面をシールするため
に、端栓の内部端面上に設けられた溶接部とを有してい
る端栓が提供される。従って、本発明の主要な目的は、
核燃料棒用の端栓を可能性のある流体通路に対してシー
ルする新規で改良された装置及び方法を提供することに
ある。
【０００８】
【実施例】先ず図１を参照すると、核燃料集合体用の燃
料棒が全体的に参照番号１０を付して示されている。燃
料棒は、複数の核燃料ペレットを含有している細長い管
１２を含んでおり、核燃料ペレット１４は、１つのペレ
ットが他のペレットの頂部上に積み重ねられている。ば
ね１６を含んでいるプレナムが、燃料棒１０の上端に隣
り合っており、ばね１６は、ペレット１４に対する支持
を成していると共に、燃料棒内のガス膨張のためのプレ
ナムを画定している。燃料棒の対向端は、上部端栓１８
及び下部端栓２０によってそれぞれ閉じられている。こ
れらの端栓は、管１２の対向端に溶接されていると共
に、管をシールしている。前に指摘したように、ある端
栓組み立て技術の結果として、非常に微細な通路又は流
体孔が端栓の中心軸に全体的に沿って形成され得る可能
性がある。このような流体開口又は通路が存在し得る可
能性は全くなさそうであるが、その可能性でさえ除去す
ることが望ましい。
料棒が全体的に参照番号１０を付して示されている。燃
料棒は、複数の核燃料ペレットを含有している細長い管
１２を含んでおり、核燃料ペレット１４は、１つのペレ
ットが他のペレットの頂部上に積み重ねられている。ば
ね１６を含んでいるプレナムが、燃料棒１０の上端に隣
り合っており、ばね１６は、ペレット１４に対する支持
を成していると共に、燃料棒内のガス膨張のためのプレ
ナムを画定している。燃料棒の対向端は、上部端栓１８
及び下部端栓２０によってそれぞれ閉じられている。こ
れらの端栓は、管１２の対向端に溶接されていると共
に、管をシールしている。前に指摘したように、ある端
栓組み立て技術の結果として、非常に微細な通路又は流
体孔が端栓の中心軸に全体的に沿って形成され得る可能
性がある。このような流体開口又は通路が存在し得る可
能性は全くなさそうであるが、その可能性でさえ除去す
ることが望ましい。
【０００９】本発明によれば、小さなスポット溶接部が
端栓の内部端面の軸方向中心線と一致して形成されてお
り、端栓の内側表面に沿った材料、即ちジルカロイを溶
融させると共に凝固させることにより、いかなる潜在的
な流体開口をもシールする。スポット溶接部は、図２に
おいて参照番号２２で示されている。従って、流体開口
が端栓１８又は２０を通って万一残っていたとしても、
スポット溶接部２２が開口の端部をシールし、こうし
て、端栓が燃料棒１０に対する端部シールを形成するこ
とを確保する。
端栓の内部端面の軸方向中心線と一致して形成されてお
り、端栓の内側表面に沿った材料、即ちジルカロイを溶
融させると共に凝固させることにより、いかなる潜在的
な流体開口をもシールする。スポット溶接部は、図２に
おいて参照番号２２で示されている。従って、流体開口
が端栓１８又は２０を通って万一残っていたとしても、
スポット溶接部２２が開口の端部をシールし、こうし
て、端栓が燃料棒１０に対する端部シールを形成するこ
とを確保する。
【００１０】次に、図３及び図４を参照すると、中心線
溶接を燃料棒端栓の内部端に施す自動化レーザ溶接シス
テムが示されている。具体的には、溶接ボックス３０内
には、Ｚ方向に垂直移動するように装着されているレー
ザ３６の下方に、Ｘ−Ｙ位置決めテーブル３２及び３４
がそれぞれ設けられている。レーザ３６は、支持柱４０
に沿って垂直に移動可能な支持アーム３８によって、Ｘ
−Ｙ位置決めテーブル３２及び３４のそれぞれ上方で片
持ち梁式に支持されている。Ｘ−Ｙ位置決めテーブルは
当該分野では周知であり、従って、駆動のための駆動及
び制御システムについては、特には開示しない。
溶接を燃料棒端栓の内部端に施す自動化レーザ溶接シス
テムが示されている。具体的には、溶接ボックス３０内
には、Ｚ方向に垂直移動するように装着されているレー
ザ３６の下方に、Ｘ−Ｙ位置決めテーブル３２及び３４
がそれぞれ設けられている。レーザ３６は、支持柱４０
に沿って垂直に移動可能な支持アーム３８によって、Ｘ
−Ｙ位置決めテーブル３２及び３４のそれぞれ上方で片
持ち梁式に支持されている。Ｘ−Ｙ位置決めテーブルは
当該分野では周知であり、従って、駆動のための駆動及
び制御システムについては、特には開示しない。
【００１１】端栓はパレット内で、レーザ３６に向けら
れており、好ましくはステンレス鋼で形成されている。
パレットは、溶接ボックス３０内に手動で据え付けられ
ており、Ｘ−Ｙ位置決めテーブルのうちの一方にピン留
めされている。各々のパレット４２は、端栓を受け入れ
るために上方に開放している複数の開口４４を有してい
る。開口４４は、端栓に対して相補的な形状を成してお
り、こうして、パレットをＸ−Ｙ位置決めテーブルのう
ちの一方にピン留めすることにより、端栓をパレットに
沿って且つレーザ・ヘッド３６に対して正確に位置決め
している。図３及び図４に示されているように、典型的
には特定の形式の複数の端栓が配列、例えば１２×１２
配列を成してパレット上に配置されている。コンピュー
タ制御の下で、パレットはＸ−Ｙ位置決めテーブルの移
動により変位させられて、各々の端栓の内部端面４６を
レーザの下方に連続して位置決めする。その結果、レー
ザは、端面４６上にスポット溶接部を形成することがで
きる。パレットのための位置決めピンは、パレットに設
けられた２つ又はそれ以上の貫通開口で構成されていて
もよく、これらの貫通開口は、Ｘ−Ｙ位置決めテーブル
のうちの一方の下方に位置している支持体にピン留めさ
れ得る。各々のパレットは、パレットのシステム制御に
よって、溶接されている端栓の形式の特定を容易にする
ために独自のバー・コードを有している。パレットがＸ
−Ｙ位置決めテーブルのうちの一方の上に据え付けられ
て正確に着座しているときに、オペレータが溶接ボック
ス３０の入口ドア４８を閉じて制御システムに対するス
タート指令をキーで打つ。溶接ボックス３０は最初に、
不活性ガス、好ましくはアルゴンで充満され、図示して
いない酸素モニタ・システムが、溶接ボックス内の酸素
含有量が特定の溶接限界値以下であることを保証するた
めに使用されている。スタート・アップの際に、制御シ
ステムは又、パレットのバー・コードを読み込み、パレ
ット上に装填された栓の形式を判断するために適当なデ
ータベースと交信する。栓の形式が認識されたら、レー
ザ溶接機焦点ヘッド５０がパレットの第１の端栓の上方
に配置される。栓が正確な位置にあると確認されたとき
に、レーザ溶接機は端栓の内部端面の中心線に沿ってス
ポット溶接を施す。スポット溶接が完了すると、制御シ
ステムは、次の端栓がレーザと整列するようにＸ−Ｙ位
置決めスライド又はテーブルにインデックスを付ける。
次の端栓が同様に溶接される。スポット溶接は、軸方向
中心線に実質的に沿って端面に施され、中心線の半径方
向外側のいかなる大きな部分へも広がらないことを認識
されたい。より大きな溶接が望ましい場合には、Ｘ−Ｙ
スライドを循環的に回転させている間に多数の溶接パル
スが発生され得る。即ち、Ｘ−Ｙスライドは、単一の端
栓がレーザの下方に位置している間に、実質的に円形パ
ターンの溶接を達成するように進み得る。レーザ溶接を
用いて、端栓の認識可能な歪みをなくすことができると
共に、腐食又は損傷がスポット溶接領域にわたり現れな
い。レーザの寸法における変化により、スポット溶接部
の直径及び溶接の深さにおける変化を生ずることができ
ることも認識されたい。例えば、次の表は、出力の等級
対スポット溶接部の寸法に関するデータを示している。 表 レーザ寸法 スポット溶接部直径 スポット溶接部深さ ５０Ｗ ０．００６インチ ０．１７１ インチ １５０Ｗ ０．０８０インチ ０．０１８３インチ ３５０Ｗ ０．１００インチ ０．０２２ インチ 上述のテーブルに基づいて、本発明の好ましい実施例で
は、端栓の軸に全体的に沿って形成されているいかなる
流体開口又は通路をシールするために又はそのシールを
維持するのに十分な０．１インチのスポット溶接部を深
さ０．０２２インチまで形成するために、３５０Ｗ（ワ
ット）のレーザを採用している。
れており、好ましくはステンレス鋼で形成されている。
パレットは、溶接ボックス３０内に手動で据え付けられ
ており、Ｘ−Ｙ位置決めテーブルのうちの一方にピン留
めされている。各々のパレット４２は、端栓を受け入れ
るために上方に開放している複数の開口４４を有してい
る。開口４４は、端栓に対して相補的な形状を成してお
り、こうして、パレットをＸ−Ｙ位置決めテーブルのう
ちの一方にピン留めすることにより、端栓をパレットに
沿って且つレーザ・ヘッド３６に対して正確に位置決め
している。図３及び図４に示されているように、典型的
には特定の形式の複数の端栓が配列、例えば１２×１２
配列を成してパレット上に配置されている。コンピュー
タ制御の下で、パレットはＸ−Ｙ位置決めテーブルの移
動により変位させられて、各々の端栓の内部端面４６を
レーザの下方に連続して位置決めする。その結果、レー
ザは、端面４６上にスポット溶接部を形成することがで
きる。パレットのための位置決めピンは、パレットに設
けられた２つ又はそれ以上の貫通開口で構成されていて
もよく、これらの貫通開口は、Ｘ−Ｙ位置決めテーブル
のうちの一方の下方に位置している支持体にピン留めさ
れ得る。各々のパレットは、パレットのシステム制御に
よって、溶接されている端栓の形式の特定を容易にする
ために独自のバー・コードを有している。パレットがＸ
−Ｙ位置決めテーブルのうちの一方の上に据え付けられ
て正確に着座しているときに、オペレータが溶接ボック
ス３０の入口ドア４８を閉じて制御システムに対するス
タート指令をキーで打つ。溶接ボックス３０は最初に、
不活性ガス、好ましくはアルゴンで充満され、図示して
いない酸素モニタ・システムが、溶接ボックス内の酸素
含有量が特定の溶接限界値以下であることを保証するた
めに使用されている。スタート・アップの際に、制御シ
ステムは又、パレットのバー・コードを読み込み、パレ
ット上に装填された栓の形式を判断するために適当なデ
ータベースと交信する。栓の形式が認識されたら、レー
ザ溶接機焦点ヘッド５０がパレットの第１の端栓の上方
に配置される。栓が正確な位置にあると確認されたとき
に、レーザ溶接機は端栓の内部端面の中心線に沿ってス
ポット溶接を施す。スポット溶接が完了すると、制御シ
ステムは、次の端栓がレーザと整列するようにＸ−Ｙ位
置決めスライド又はテーブルにインデックスを付ける。
次の端栓が同様に溶接される。スポット溶接は、軸方向
中心線に実質的に沿って端面に施され、中心線の半径方
向外側のいかなる大きな部分へも広がらないことを認識
されたい。より大きな溶接が望ましい場合には、Ｘ−Ｙ
スライドを循環的に回転させている間に多数の溶接パル
スが発生され得る。即ち、Ｘ−Ｙスライドは、単一の端
栓がレーザの下方に位置している間に、実質的に円形パ
ターンの溶接を達成するように進み得る。レーザ溶接を
用いて、端栓の認識可能な歪みをなくすことができると
共に、腐食又は損傷がスポット溶接領域にわたり現れな
い。レーザの寸法における変化により、スポット溶接部
の直径及び溶接の深さにおける変化を生ずることができ
ることも認識されたい。例えば、次の表は、出力の等級
対スポット溶接部の寸法に関するデータを示している。 表 レーザ寸法 スポット溶接部直径 スポット溶接部深さ ５０Ｗ ０．００６インチ ０．１７１ インチ １５０Ｗ ０．０８０インチ ０．０１８３インチ ３５０Ｗ ０．１００インチ ０．０２２ インチ 上述のテーブルに基づいて、本発明の好ましい実施例で
は、端栓の軸に全体的に沿って形成されているいかなる
流体開口又は通路をシールするために又はそのシールを
維持するのに十分な０．１インチのスポット溶接部を深
さ０．０２２インチまで形成するために、３５０Ｗ（ワ
ット）のレーザを採用している。
【００１２】現時点で最も実用的で好適な実施例である
と考えられる事項と関連させて本発明を記載してきた
が、本発明は、ここに開示した実施例に限定されるもの
ではなく、逆に、特許請求の範囲の要旨に包含される種
々の改変及び均等構成を網羅しているものと理解された
い。
と考えられる事項と関連させて本発明を記載してきた
が、本発明は、ここに開示した実施例に限定されるもの
ではなく、逆に、特許請求の範囲の要旨に包含される種
々の改変及び均等構成を網羅しているものと理解された
い。
【図１】本発明に従って構成された核燃料棒の断片的な
側部立面図であって、部分的に破断された断面で示す図
である。
側部立面図であって、部分的に破断された断面で示す図
である。
【図２】図１の核燃料棒用の端栓の断片的な斜視図であ
る。
る。
【図３】端栓上にシールを施す装置の断面図である。
【図４】図３の端栓の頂部平面図である。
【図５】プラテンに位置している端栓を部分的に破断し
て示す拡大側部立面図である。
て示す拡大側部立面図である。
【図６】端栓の端面に対するスポット溶接のレーザ印加
を示す断片的概略図である。
を示す断片的概略図である。
１０ 燃料棒 １２ 管 １４ 核燃料ペレット １６ ばね １８ 上部端栓 ２０ 下部端栓 ２２ スポット溶接部 ３０ 溶接ボックス ３２、３４ Ｘ−Ｙ位置決めテーブル ３６ レーザ ３８ 支持アーム ４０ 支持柱 ４２ パレット ４４ 開口 ４６ 内部端面 ４８ 入口ドア
フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム・カーター・ピーターズ アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州、 ウィルミントン、リバー・ロード、6612番 (72)発明者 ロバート・アラン・ハウフトン アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州、 ウィルミントン、ショアウッド・ヒルズ・ ドライブ、117番 (72)発明者 アンドリュー・アレン・リンゲンフェルタ ー アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州、 ウィルミントン、ベレスフォード・コー ト、1233番
Claims (13)
- 【請求項１】 核燃料棒用の端栓をシールする方法であ
って、前記端栓は、前記燃料棒内の核燃料と整合する内
部端面を有しており、 該端面をシールするために、前記端栓の前記内部端面上
に溶接部を形成する工程を備えた核燃料棒用の端栓をシ
ールする方法。 - 【請求項２】 前記溶接部を形成するためのレーザを用
いることを含んでいる請求項１に記載の核燃料棒用の端
栓をシールする方法。 - 【請求項３】 前記内部端面上に前記端栓の長軸と一致
したスポット溶接部を形成することを含んでいる請求項
１に記載の核燃料棒用の端栓をシールする方法。 - 【請求項４】 前記端栓は、円筒形であり、 前記スポット溶接部を前記端栓の端面の直径よりも小さ
い区域に制限することを含んでいる請求項３に記載の核
燃料棒用の端栓をシールする方法。 - 【請求項５】 支持体上に複数の端栓を配置し、該端栓
の内部端面に対向してレーザを設け、該端栓の端面上に
スポット溶接部を形成するために、該端面の各々にレー
ザ光を印加することを含んでいる請求項１に記載の核燃
料棒用の端栓をシールする方法。 - 【請求項６】 前記内部端面上に前記端栓の長軸と一致
したスポット溶接部を形成することを含んでいる請求項
５に記載の核燃料棒用の端栓をシールする方法。 - 【請求項７】 前記端栓は、円筒形であり、 前記スポット溶接部を前記端栓の端面の直径よりも小さ
い区域に制限することを含んでいる請求項６に記載の核
燃料棒用の端栓をシールする方法。 - 【請求項８】 前記レーザ光が前記栓の内部端面に連続
して印加されるように、前記支持体及び前記レーザを相
対的に変位させることを含んでいる請求項５に記載の核
燃料棒用の端栓をシールする方法。 - 【請求項９】 前記レーザを前記端栓の端面に向けて且
つ該端面から離れてＺ方向に変位させ、前記支持体を前
記レーザに対してＸ及びＹ方向に移動させるすることを
含んでいる請求項８に記載の核燃料棒用の端栓をシール
する方法。 - 【請求項１０】 前記レーザ光を前記端面に不活性ガス
の雰囲気内で印加することを含んでいる請求項８に記載
の核燃料棒用の端栓をシールする方法。 - 【請求項１１】 核燃料を含有している核燃料棒に設け
られた端栓であって、 前記燃料棒内の核燃料と整合する内部端面と、該内部端
面をシールするために、前記端栓の該端面上に溶接部と
を備えた核燃料棒に設けられた端栓。 - 【請求項１２】 前記端栓は、全体的に円筒状であると
共に、軸を有しており、前記溶接部は、前記端面上に前
記端栓の軸と一致して形成されている請求項１１に記載
の核燃料棒に設けられた端栓。 - 【請求項１３】 スポットの前記溶接部は、前記端栓の
端面の直径よりも小さい区域に制限されている請求項１
２に記載の核燃料棒に設けられた端栓。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/613,488 US5748691A (en) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | Apparatus and methods for sealing end plugs for nuclear fuel rods |
| US08/613488 | 1996-03-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH102978A true JPH102978A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=24457515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9055904A Withdrawn JPH102978A (ja) | 1996-03-11 | 1997-03-11 | 核燃料棒用の端栓をシールする方法及び核燃料棒に設けられた端栓 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5748691A (ja) |
| EP (1) | EP0795876A3 (ja) |
| JP (1) | JPH102978A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100391178B1 (ko) * | 1999-12-29 | 2003-07-12 | 한국전력공사 | 핵 연료봉 인출 장치의 회전식 다기능 인출 헤드 |
| FR2805075B1 (fr) * | 2000-02-15 | 2002-05-10 | Franco Belge Combustibles | Procede de controle d'une operation de fermeture etanche par soudage de l'extremite d'un canal de remplissage traversant le bouchon superieur d'un crayon de combustible nucleaire |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB946344A (en) * | 1961-06-13 | 1964-01-08 | Atomic Energy Authority Uk | Improvements in or relating to brazing end closures to tubular members |
| BE620101A (ja) * | 1961-07-18 | |||
| FR1385866A (fr) * | 1964-03-03 | 1965-01-15 | Atomic Energy Authority Uk | Cartouche de combustible de réacteur nucléaire |
| GB1094564A (en) * | 1964-04-07 | 1967-12-13 | Atomic Energy Authority Uk | Nuclear reactor fuel elements |
| GB1108018A (en) * | 1964-07-31 | 1968-03-27 | Euratom | A process for welding composite metal-oxide materials such as sintered aluminium powder (s.a.p.) |
| US3378458A (en) * | 1965-10-19 | 1968-04-16 | Gen Electric | Nuclear reactor fuel element |
| US3528166A (en) * | 1967-04-14 | 1970-09-15 | Euratom | Process for the welding of metal objects |
| US3836431A (en) * | 1971-05-04 | 1974-09-17 | Belgonucleaire Sa | Nuclear fuel rods having end plugs with bores therethrough sealed by frangible membranes |
| NL7413871A (en) * | 1974-08-14 | 1976-02-17 | Cen Centre Energie Nucleaire | Fuel element pencil end cap construction - uses ball insert and projection welding against leakage |
| JPS54124186A (en) * | 1978-03-22 | 1979-09-26 | Toshiba Corp | Fuel element |
| US4230930A (en) * | 1979-01-25 | 1980-10-28 | Ford Motor Company | Laser welding method for electrical wire connection to a terminal pin of an exhaust gas sensor |
| US4541055A (en) * | 1982-09-01 | 1985-09-10 | Westinghouse Electric Corp. | Laser machining system |
| JPS60201283A (ja) * | 1984-03-27 | 1985-10-11 | 原子燃料工業株式会社 | 原子炉用燃料棒 |
| US4865804A (en) * | 1984-05-02 | 1989-09-12 | Westinghouse Electric Corp. | Fuel rod end plug |
| US4921663A (en) * | 1988-06-06 | 1990-05-01 | Westinghouse Electric Corp. | End plug weld for nuclear fuel rod |
| DE59006143D1 (de) * | 1989-12-27 | 1994-07-21 | Sulzer Ag | Vorrichtung zum Schweissen und/oder Beschichten von Werkstücken, Düse für eine derartige Vorrichtung sowie Manipulator für die Düse einer derartigen Vorrichtung. |
| US5140128A (en) * | 1990-05-03 | 1992-08-18 | General Electric Company | Method and system for providing elements of composite objects |
| US5171963A (en) * | 1990-05-21 | 1992-12-15 | Ntn Corporation | Laser processing device and laser processing method |
| US5158740A (en) * | 1991-08-05 | 1992-10-27 | Westinghouse Electric Corp. | Fuel rod end plug welding method |
| WO1993006963A1 (fr) * | 1991-09-30 | 1993-04-15 | Nippei Toyama Corporation | Appareil et procede d'usinage par laser |
| JPH07244179A (ja) * | 1994-03-07 | 1995-09-19 | Nuclear Fuel Ind Ltd | 燃料棒の上部端栓 |
| US5966980A (en) * | 1994-09-29 | 1999-10-19 | General Electric Company | Method for fabricating end plugs for nuclear fuel rods |
| JPH08313666A (ja) * | 1995-05-17 | 1996-11-29 | Nuclear Fuel Ind Ltd | 核燃料要素 |
-
1996
- 1996-03-11 US US08/613,488 patent/US5748691A/en not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-02-26 EP EP97301259A patent/EP0795876A3/en not_active Withdrawn
- 1997-03-11 JP JP9055904A patent/JPH102978A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0795876A2 (en) | 1997-09-17 |
| EP0795876A3 (en) | 1998-04-22 |
| US5748691A (en) | 1998-05-05 |
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|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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