JPS59164995A - 核燃料棒の被覆管内部への真空付与装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原子炉用燃料棒の被覆管番こおける端栓の溶
接に関し、特に、該被覆管がかかる溶接のための所定位
置にある時、被覆管内部を真空にする装置に関するもの
である。

原子炉の炉心は多数の燃料集合体から構成されており、
各燃料集合体は複数の燃料棒を備えている。従来、原子
炉の一般的な燃料棒を製造する際の工程は、被覆管内に
核燃料ペレットを装填することから始まる。次いで、被
覆管の底部に底部端栓を挿入し、頂部に頂部端栓を挿入
する。頂部端栓には軸向きの孔がある。かかる頂部端栓
が挿入された被覆管の頂部を溶接室内に入れ、軸向きの
孔を溶接室の回転ストッパにある孔に描接させる。燃料
棒内部の雰囲気が溶接中に溶接室の環境を汚染するのを
防止するために、溶接室の回転ストッパにある孔を通じ
て真空で引っ張る。これは、真空ホースの一端を真空ポ
ンプに取り付け、他端を回転ストッパの孔に取り付ける
ことによって行なわれている。

頂部端栓の周溶接を行なう際に、被覆管を回転させる。

次に、底部端栓を周溶接するために、別の位置に被覆管
を移動させるが、底部端栓には被覆管内の雰囲気を溶接
室に移す軸向きの孔がないので、別の位置への移動は、
被覆管内部に真空を付与することなく行なわれる。しか
る後、被覆管を更に別の位置へ運び、頂部端栓にある軸
向き孔を通じてヘリウムで被覆管内部を加圧し、該軸向
き孔を漏止め溶接によって閉じる。上述した工程は種々
の作業の実行を助ける様々な機械を使用する。

周溶接中に生ずる欠陥は、被覆管の内径部のアンダーカ
ットである。頂部端栓の周溶接中に燃料棒の内部を真空
にすると、上記欠陥が少なくなる副次的利点のあること
が分かった。

従って、本発明の主な目的は、底部端栓についても被覆
管の内径部のアンダーカットを可及的に軽減するべく、
底部端栓の周溶接中、被覆管に真空を自動的に付与する
、即ち被覆管を自動的に真空にする装置を提供すること
である。

この目的を達成するため、本発明は、核燃料棒の被覆管
の一端にある開放端を介して、該被覆管の内部を、該被
覆管がその他端に端栓を溶接するための所定位置にある
時に、真空にするべく、固定ベースと、該ベース上に可
動的に装着されるテーブルとを備えると共に、該テーブ
ルをベース上で移動させるためのテーブル移動装置に前
記テーブルが接続されている真空付与装置において、前
記被覆管の開放端に気密に保合可能なシールの付いた５
円形孔を有すると共に、真空ホースによって真空源に接
続されたハウジングが少なくとも７本の腕によって前記
ベース上に枢支されていて、該腕の揺動により、前記ハ
ウジングがその円形孔を前記所定位置にある被覆管と同
軸的に整列させるよう移動可能に構成されると共に、該
腕を、前記円形孔が被覆管の開放端を受は入れる第１位
置と、前記ハウジングが移動して被覆管から離れる第２
位置との間に揺動させる腕回転装置と、前記腕の回転、
テーブルの移動及び真空源の作動を全て所定の順序で制
御する制御装置とを備えることを特徴とするものである
。

本発明は、添付図面に例示したその好適な実施例に関す
る以下の記載から一層容易に明らかとなろう。

図に示すように、原子炉用燃料棒の被覆管１０はその底
部に挿入された底部端栓１６を有する。該被覆管の頂部
は開放しているが、そこには軸向き孔／４Ｚを有する頂
部端栓／、２がある。

底部端栓１６の挿入された被覆管１０を溶接室ｐｇ内の
溶接位置へ搬入したり、溶接位置から搬出したりするた
めに搬送装置が設けられている。かかる搬送装置は、被
覆管１０を長手方向に移動させる一組の被動ローラＳθ
であることが好ましいが、可動トレー、コンベアベルト
等のその他の装置でもよい。

また、被覆管１０が溶接位置にあることを検知する検知
装置も設けられている。該検知装置は導通スイッチ（ｃ
ｏｎｔｉｎｕｉｔｙ　５ｗ１ｔｃｈ　）　、２　ＩＩで
あることが好ましい。別の好ましい検知装置には、溶接
位置にある被覆管の底部端栓によって気密に遮断される
溶接室壁の孔がある。この孔に取着された真空装置（真
空ポンプ、真空計、真空ホース）は、被覆管が底部端栓
の周溶接のための所定位置にある時の真空を指示する。

このような他の検知装置には通常の位置指示スイッチ等
がある。

溶接位置の被覆管１０をその軸心回りに回転させる回転
装置も設けられている。この回転装置としては動力駆動
の回転チャック５コが好ましいが、モータ等で駆動され
るテンションベルトでもよい。

溶接室グざは溶接機３Ａの一部である溶接火口ｓｒを有
する。該溶接機！乙は電源６θに接続されている。溶接
はＴ工Ｇ　（ｔｕｎｇｓｔｅｎ　ｉｎｅｒｔｇａｓ　）
溶接法により行なわれるのが一般的である。溶接火口ｓ
ｇは、被覆管がその検知装置によって指示される所定の
溶接位置にある時、挿入された底部端栓／６を被覆管／
θに周溶接するように位置決めされる。従って、溶接火
口ｓｇは、挿入された底部端栓／６及び溶接位置にある
被覆管／θの、はぼ円形の、露出した共通境界の直ぐ近
くに置かれる。

被覆管１０の内部への真空の付与装置は、前述したもの
以外の被覆管搬送装置及び溶接機と共に使用できる。真
空付与装置は、被覆管が端栓をその開放端と反対側の端
に溶接するための所定位置にある時に、該被覆管の開放
端から真空を付与する。本発明の真空付与装置は気密ハ
ウジングｉｇと、真空ホース、２ダと、真空ポ゛ンプコ
６と、ハウジング位置決め装置と、制御装置とを有する
。

気密ハウジング７ｇは、被覆管／θの開放端に気密に保
合可能なシールＪＪのある円形孔２０を有する。このシ
ール２２は被覆管ｌθがその軸心回りに回転しうるもの
でなければならず、そのため、′０”　リングをシール
として使用できる。

真空ホース、２グは一端がハウジング／ｇに、他端が真
空ポンプ、２乙に接続されている。

機械化されたハウジング位置決め装置は、ハウジング／
ｇを、円形孔のシール２．２を溶接位置にある被覆管Ｉ
Ｏの開放端に気密に係合させる第７位置と、該ジ−ルー
−を被覆管／θから外す第２位置との間に配置させる。

かかるハウジング位置決め、即ち配置装置は、固定ベー
スｌｌｏと、可動テーブル３ｇと、腕λｇと、腕枢着装
置と、腕回転装置と、テーブル移動装置とを備えること
が好ましい。可動テーブル３ｇは固定ベースｌｌｏ上に
ある。

腕枢着装置は腕、２ｇの一端をテーブル３ｇに枢着する
。かかる装置はヒンジ又はピン３ｏであるのが好ましい
。腕２ｇの他端はバウシング／ｇに取着されており、該
ハウジング／ｇは、腕、２ｇを腕枢着装置（例えばピン
３０）の回りにテーブル３ｇに関して回転させることに
より、円形孔２０が溶接位置の被覆管ｉｏと同軸的に整
列するように、位置決めしつる。１本の腕だけでも、該
腕をハウジングにしっかり取り付けることによって、円
形孔２ｏと被覆管１０との同軸的整列が可能である。し
かし、この腕２ｇの外に３本のリンク２９を使用するの
が好ましく、これ等のリンク、２９及び腕２ｇのいずれ
も、一端でテーブル３ｇに枢着され、他端でハウジング
／ｇに枢着されており、ピン３θが平行六面体の頂点を
形成するように設けられている。

この好適な実施例では、リンクコタ及び腕λｇがピン３
０の回りに回転するとき、ハウジング／ｇはテーブル３
ｇとほぼ平行な状態を保っている。

腕回転装置は、腕２ｇをその枢着装置（例えばピン３θ
）回りにテーブル３ｇに関して回転させる。回転は、円
形孔２ｏが溶接位置の被覆管１０と同軸的に整列するよ
うにハウジングＩＦを配置する第１位置と、溶接位置の
被覆管１０が長手方向に延びたときの交差を回避するよ
うにハウジングＩｔを配置する第２位置との間に行なわ
れる。第２位置は、被覆管１０が溶接後に溶接室＜ｔｇ
から出たときのハウジング／ｇと被覆管１０との衝突を
回避する。腕、２ｆｆは長溝３コを有するのが好ましく
、また、腕回転装置は液圧シリンダ３６のような動力式
（空圧、液圧等）シリンダが好ましい。テーブル３ｇに
固定された液圧シリンダ３Ａのピストン３ケは、その自
由端が、長溝３２内で腕、２ｆに可動的に取着されてい
る。その他の腕回転装置には、上記ピンに結合されて該
ピンを回転させる軸を有するテーブル固定のモータがあ
る。

テーブル移動装置は、溶接位置にある被覆管１０と平行
であり且つ共面の線に沿って、テーブル３ｇを固定ベー
スグθ上で前後に移動させる。テーブル３ｇは、同軸的
に整列した円形孔２θのシール２コを溶接位置にある被
覆管の開放端に気密に係合させる第７位置と、同軸的に
整列した円形孔、２０のシールコーコを溶接位置にある
被覆管ｉｏの開放端から脱出させる第２位置との間を移
動される。このテーブル移動装置は、液圧シリンダｌＩ
りのような固定の動力式シリンダが好ましく、該シリン
ダ１ＩＩＩのピストンｌ−２の自由端がテーブル３ｇに
取着されている。

真空付与装置は、腕回転装置と、テーブル移動装置と、
真壁ポンプ、２６とを全て所定の態様で制御するための
制御装置６：１．を有する。例えば、被覆管１０が溶接
位置にあるとき、制御装置６λの命令により、腕回転装
置が円形孔λθを被覆管１０に同軸的に整列させ（即ち
、第１位置）、次いでテーブル移動装置が同軸的ｌζ整
列した円形孔ユθのシール２２を被覆管１０の開放端に
気密に係合させ（即ち、第１位置）、しかる後真空ポン
プ、２乙が作動される＝溶接が終了すると、制御装置は
真空ポンプを停止させ、次にテーブル移動装置に命令し
てシール、２．２を被覆管／θから脱出させ（即ち、第
４位置）、腕回転装置に命令してその最初の位置に復帰
させる（即ち、第２位置）、このような制御装置として
好ましいのは、当業者にとって周知の周辺装置を備えた
マイクロプロセッサであり、該周辺装置が真空ポンプ及
び各液圧シリンダをマイクロプロセッサに接続する。そ
の他の制御装置には当業者にとって周知の位置指示スイ
ッチ、リレー等がある。

また、真空付与装置は、同軸的に整列した円形孔、２０
が溶接位置の被覆管／θに気密に係合したときの該溶接
管内部の真空を計測する装置を備えていることが好まし
い。真空計測装置は、ハウジングｌざ及び真空ポンプ２
６間の真空ポースコグに接続された真空計４を乙である
ことが好ましい。

また、真空付与装置は端栓を周溶接する、前述した溶接
機を有することが好ましい。制御装置は、真空計測装置
及び被覆管の検知装置の監視と、被覆管の搬送装置、腕
回転装置及び溶接用電源の制御とを全て所定の態様で行
なう。例えば、２つ前のパラグラフでより限定的な制御
装置について説明したのと同様の付帯的周辺装置があれ
ば、制御装置は真空付与動作及び溶接動作を次の方法で
制御することができる。制御装置Ａコは被覆管搬送装置
（ローラＳＯ）を作動させ、未だ溶接されていない被覆
管を溶接位置へ搬送する（第１図参照）。しかる後、制
御装置ｔ２は腕回転装置（液圧シリンダ３乙）を作動さ
せてハウジング／ｇを第１位置まで回転させ（第２図参
照）、テアプル移動装置（液圧シリンダクク）を作動さ
せてテーブル３ｇを第１位置まで移動させ（第３図参照
）、被覆管回転装置（チャックタコ）を作動させて被覆
管ｉｏを回転させ、そして真空ポンプ、２乙を作動させ
て真空で引っ張り、これ等のことを、被覆管が溶接位置
にあることを被覆管溶接位置検知装置（スイッチ３１Ｉ
）が指示する時に行なう。

しかる後、制御装置６．２は、真空検知装置（真空計１
ＩＸ）が予め算定した真空レベルを指示する時に溶接用
電源１０をオンにする。同様に、制御装置６コは、挿入
端栓／Ａが溶接位置の被覆管ｉｏに周溶接された後、溶
接用電源６θをオフにし、被覆管回転装置（チャック！
ｒ２）及び真空ポンプ２乙の作動を停止させ、テーブル
移動装置（液圧シリンダ１Ｉｐ）を作動させてテーブル
を第２位置へ移動させ（第２図参照）、しかる後腕回転
装置（液圧シリンダ３６）を作動させてハウジングＩｇ
を第２位置まで回転させる（第１図参照）、その後、制
御装置６２は、ハウジング／ｇが第２位置にある時、被
覆管搬送装置（ローラ、１０）を作動させて溶接済みの
被覆管を搬送し溶接位置から離す。溶接の完了は、例え
ば、溶接用電源がオフになった後の被覆管回転装置の１
回転によって信号することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、被覆管が溶接室、に入りうる位置にハウジン
グを移動させて示す、本発明の実施例の概略平面図、第
一図はハウジングの円形孔が溶接位置の被覆管に同軸的
に整列している状態を示す、第１図の実施例の概略平面
図、第３図は同軸的に整列した円形孔のシールが溶接位
置の被覆管に係合した状態を示す、第１図の実施例の概
略平面図である。 図中、ｌθは被覆管、／２は頂部端栓、／６は底部端栓
、／ざはハウジング、コθは円形孔、−一はシール、−
グは真空ホース、２６は真空源（真空ポンプ）、３６は
腕回転装置（液圧シリンダ）、３ｇはテーブル、ｑｏは
固定ベース、ＩＩｌはテーブル移動装置（液圧シリンダ
）、グざは溶接室、よコは被覆管回転装置（チャック）
、ｔ２は制御装置である。 手続補正書 昭和５９年４月　２日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５９年特許願第ＪダダｔＳ　　号 ２、　発明の名称 核燃料棒の被覆管内部への真空付与装置３、　補正をす
る者 事件との関係　特許出願人 名称　　（７１／）ウエスチンクパウス・エレクトリッ
ク・コーポレーション ４、代理人 ５、補正の対象 （１）　　明細書の特許請求の範囲の橢（２）明細書の
発明の詳細な説明の欄 ６輛正の内容 ＋１１　　％許請求の範囲を別紙の通シ補正。 （２）　　明細書誤り頁第１４を行の記載を「装置を前
記テーブルに装着した真空付与」と補正。 （別　紙） 特許請求の範囲 「核燃料棒の被覆管の一端にある開放端を介して、該被
覆管の内部を、該被覆管がその他端に端栓な溶接するた
めの所定位置にある時に、真空にするべく、固定ベース
と、該ベース上に可動的に装着されるテーブルとを備え
ると共に、該テーブルをベース上で移動させるためのテ
ーブル移動装置奮前記テーブル（装着し牟真空付与装置
において、前記被覆管の開放端に気密に係合可能なシー
ルの付いた円形孔を有すると共に、真空ホースによって
真空源に接続されたハウジングが少なくとも１本の腕に
よって前記ベース上に枢支されていて、鉄腕の揺動によ
り、前記ハウジングがその円形孔を前記所定位置にある
被覆管と同軸的に整列させるよう移動可能に構成される
と共に、鉄腕を、前記円形孔が被覆管の開放端を受は入
れる第１位置と、前記／１ウジングが移動して被覆管か
ら離れる第２位置との間に揺動させる腕回転装置と、前
記腕の回転、テーブルの移動及び真空源の作動を全て所
定の順序で制御する制御装置とを備えることを特徴とす
る、核燃料棒の被稜管内部への真空付与装置。」

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 核燃料棒の被覆管の一端にある開放端を介して、該被覆
   管の内部を、該被覆管がその他端に端栓を溶接するため
   の所定位置にある時に、真空にするべく、固定ベースと
   、該ベース上に可動的に装着されるテーブルとを備える
   と共に、該テーブルをベース上で移動させるためのテー
   ブル移動装置に前記テーブルが接続されている真空付与
   装置において、前記被覆管の開放端に気密に保合可能な
   シールの付いた円形孔を有すると共に、真空ホースによ
   って真空源に接続されたハウジングが少な（とも１本の
   腕によって前記ベース上に枢支されていて、該腕の揺動
   により、前記ハウジングがその円形孔を前記所定位置に
   ある被覆管と同軸的に整列させるよう移動可能に構成さ
   れると共に、該腕を、前記円形孔が被覆管の開放端を受
   は入れる第１位置と、前記ハウジングが移動して被覆管
   から離れる第２位置との間に揺−動させる腕回転装置と
   、前記腕の回転、テーブルの移動及び真空源の作動を全
   て所定の順序で制御する制御装置とを備えることを特徴
   とする、核燃料棒の被覆管内部への真空付与装置。