JPS60114414A - 精密内部管カツター装置 - 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】 本発明は内部パイプ又は管カッターに関し、特に、実質
的に原子炉の燃料集合体の最上部グリッドと上部ノズル
とを結合する複数の制御棒案内筒又はスリーブの缶壁を
内部から円周方向にカットするように特別に設計された
精密な内部管カッターに関するものである。

発電装置に用いられる型の原子炉は適当に配列された数
多くの燃料集合体を有しており、各燃料集合体は多数の
燃料棒を有し、各燃料棒は複数の端栓によって閉じられ
た管の内部に積層され九燃料ベレットよシなっている。

これらの各燃料棒は、その長さ方向に間隔をおいて設け
られた複数のグリッドよりなる骨格構造によって列状に
編成され保持されており、前記制御棒案内筒は前記各グ
リッドを相互に連結し、かつ、前記燃料棒の端部及び上
部、下部ノズルを越えて延長している。前記各案内筒は
、ノズルと隣接するグリッドとを相互接続するため、端
部に於いてスリーブによって包囲されている。

前記各燃料棒の各金属管は放射性原子燃料をその中に収
納するための第１封じ込め境界を成し、燃料を交換する
ための原子炉の周期的な休止及び初期設置の期間、これ
らの各燃料棒は、漏れを起こし、従って一次冷却材の汚
染を起す可能性のある損傷が検査される。

前記各燃料棒は、供用中にクラック、ピンホール及び他
の欠陥が生ずることがあるが、これらの欠陥を見つける
ことは非常に困難である。

すなわち、その理由は、前記各燃料棒は一体型燃料集合
体の一部であり、照射を受けた燃料集合体は水のような
中性子吸収性の液体に浸漬しく３） 見された場合、このような燃料集合体を除去し、移動す
る必要が生じてくる。何故ならば、補修を試みると、そ
れ以上使用するには不適当な損傷をしばしば生ずるから
である。もちろん、このことは著るしい時間消費と出費
となる。従って、再構成を容易にするため特別に設計さ
れた燃料集合体が開発されてきた。しかしながら、前述
のような特徴を有する設計はより高価で、かつ、構造が
複雑となっており、もし再構成の必要がなければ前述の
特別な設計等は不要なものとなる。

従って、原子炉プラントの使用済燃料貯蔵プールには、
損傷が続いている又は漏れのある燃料棒を有する多くの
部分的な使用済燃料集合体が貯蔵されている。通常、溶
接型の上部ノズルを有するこれらの燃料集合体は、それ
らの欠陥燃料棒のために原子炉内に再挿入することは不
適当であり、もし、これらの燃料集合体にある前記溶接
型のノズル除去が、ノズルの再取着又（Ｉｔ） は交換を可能にするような方法で行なうことが出来るな
らば、通常の設計寿命のバランスのために回収し、原子
炉内に再挿入することは出来る。さらに、燃焼度増大の
ため選択された燃料棒の再配置及び移動のために、前記
ノズルが照射燃料集合体に再取付出来るならば、一層の
潜在的利点が考えられる。

ウェスチップハウス・エレクトリック社により、照射燃
料集合体上のノズルを取換えるための方法が開発されて
きた。しかしながら、ノズルを取換えるためには、案内
筒のグリッドスリーブの切断端上のノズルアダプター板
肉の孔に小さい公差で取付けるために障害となる変形、
ばり、チップ等を生ずることなく案内筒のグリッドスリ
ーブ又は管を切断する信頼性のある精密手段を有するこ
とが必要である。このような精密さが要求されるため、
複数のグリッドスリーブを同時に切断することは不可能
である。すなわち、グリッドスリーブが狭い間隔である
ために、精密な外部切断を同時に又は個別に行なうこと
はできない。種々の装置がパイプ内を加工するために開
発されてきたが、従来の装置はこのような目的に十分に
沿うような適応性を有するものではなかった。

本発明の第１の目的は、ノズル取換えの問題を除去し、
従って、安い費用で迅速に特別な設計を有さない燃料集
合体の再構成を可能にして、このような再構成を容易に
する精密な内部管カッターを提供することである。

従って、本発明は、再構成を容易にするため、原子炉の
部分的に使用済の燃料集合体に於ける上部ノズルと最上
部グリッドとを相互に結合するための金属案内筒又はス
リーブを、その内部から切削するために用いるのに好適
な管カッターを提供する。本発明の第１実施例に於いて
、この管カッターはその一端部内に延びる軸孔を有する
円筒体を有し、回転可能な複数のカット車は半径方向に
外方に延長された位置に移動可能で、かつ、前記軸孔内
に螺合され九ステムの内方軸向き移動に連動可能な対向
する各摺動体上に設けられており、前記ステムは前記各
摺動体の各曲折内端部と結合すると共にそれらを外方に
移動させる円錐状内端部を有している。前記各摺動体と
カット車はスプリングにより引込み位置へ半径方向の内
方に付勢されている。円筒体の上端部とステムは管カッ
ターの作動を容易にするためその上に工具面を有してい
るのが好ましい。

第コ実施例において、本構成はもっと内径の小さい管に
好適なもので、単一摺動体、回転カット車及び対応する
スプリングが用いられている。前記摺動体はオフセット
された長手孔内に於けるビン手段によシ外方に駆動され
、このピンは前記円筒体の上端に於ける軸孔に螺合され
たステムにより内方に移動されるものである。

復帰スプリングはカット車の引込みを容易にするため前
記摺動体からビンを離すように付勢するため設けられて
いる。

以下、図面と共に本発明による内部管カッターの好適な
実施例について詳細に説明する。第（り　） 向に沿って所定の間隔で設けられた各グリッドｉａ、ｌ
ｂ及びｔｇ（三個のみが示されている）によシ互いに平
行に密接した状態で保持された燃料棒１２の列を有し、
該燃料棒／Ｊは、前記グリッド内のスプリング（図示せ
ず）により各グリッド／４７．／Ａ及びｉｔに関係する
所定の軸方向位置に保持されるのが典型的である。各燃
料棒１２は、核分裂過程を制御するため往復移動可能な
制御棒ココを内部に有する複数の制御棒案内シングル又
は案内筒２ｏによって相互に固定的に結合されており、
前記ガイド案内筒コθは下部ノズル２６と上部ノズル２
’１間の燃料集合体ＩＯの全長にわたって延びている。

次に、各案内筒コ０は、その両端における溶接又は膨出
嵌合によって外部スリーグコざ、３θに取着され、各７
ズルλダ、コロ及び隣接する各グリッド／ｌＩ、／ｇを
相互に結合している。従って、前記案内筒、２ｏの両端
は取り囲む容管又は各スリーブコｇ、３０に取着されて
おシ、該スリーブ２ｇ、３０は各関連ノズルと隣接する
グリッドとの間に取着されている。後述のように、本発
明は、各制御棒２コの除去後、案内筒２０の各上端部に
挿入出来るように特に適合された精密管カッターに係わ
り、該カッターは、燃料集合体ｌθの再構成及び上部ノ
ズルの除去を容易にするため、切断された端部の変形、
ざらつき及びばり等を伴表うことなく、上部ノズルコダ
のアダプター板３２に隣接する各スリーブコざを精密に
切削する。

次に、第２図から第Ｓ図には、本発明による第１実施例
に代表される管カッターダθが開示されておシ、この管
カッターグθは、同軸孔ｌＩダなその中に有する円筒ハ
ウジング又は円筒体ｌＩコからな９、前記円筒体４Ｉ２
は耐腐食性、耐摩損性のステンレ鋼合金、例えば、ＡＲ
ＭＯＯ社で作られるナイトロニツク−４０（Ｎｉｔｒｏ
ｎｉｃ　−Ａ　Ｏ）で構成されている。図示のごとく、
同軸孔４１４ｔは前記円筒体ｌＩａ内を完全に貫通する
が、円筒体の上部内にのみ延びその底部端まで完全に貫
（ざ　） 通して延びてはいない閉じ次孔を利用することもできる
。中心線ｌＩ６は前記円筒体ｌＩコの長手方向軸心を示
し、この円筒体１１．２の外径は、円周方向に切削する
べき管又はスリーブ内への収納を案内するような大きさ
であることが好ましい。平坦面又は工具面ダざの複数の
対向対は、管カッターダθの作動を容易にするため、前
記円筒体４（−の上端に以下に、詳細に述べるごとく、
設けられている。

ステムタ０は前記円筒体ｌＩコ内で軸方向に移動可能な
ように前記孔ｌＩりの外端に螺合されており、このステ
ムｇｏの上端はその内方移動を制限する危めのストッパ
ーとして機能する鍔部ｊコを有し、このステムＳＯの内
端部は、前記円筒体ダコ内に形成され素早径方向のノツ
チに対応して設けられ直径方向に対峙する一対の摺動体
ｊ乙の傾斜内端部に係合する円錐先端部ｊダからなって
いる。

各摺動体！６は心棒ピン６ｏ上に設けられると共にスロ
ット内に配設され次回転型カット車３ｇを有し、固定さ
れたカッタ一部材ではなく、回転型カッタ一部材を使用
することは本発明の重要な特徴をなしている。すなわち
、この回転型カット車２ｇの使用は、切削中に変形、ざ
らつき及びばシ等を発生させることなく高精度の達成を
助けることが出来るものである。前記管カッター弘０の
各カット車ｊｊは、各摺動体よ１から外方に突出すると
共に、この管カッター参〇が中心軸＆Ａの回シな回転す
る時、中心軸グーに実質的に直角なカット面を有してい
る。

各心棒ピン４０の下端は前記摺動体５ｔの下方に突出し
、前記円筒体グーの外側に形成するノツチ６６内に設け
られたねじ４参によって保持された板ばね４コの自由端
に係合している。第３図に極めて明確に示されているよ
うに、各摺動体！４とカット車が完全に引っ込む時に心
棒ビン基Ｏの下端を受け入れるため、ノツチル１には凹
部が設けられている。

従って、前記各摺動体！孟と各カット車２ｇは前記円筒
体グーに対して半径方向運動が可能グ６λによシ通常は
その内方である引込み位置に押されている。しかし、カ
ット作業中には、摺動体ｊ１及びカット車ａｔはカット
される管にわずかな変形を起こす相当な力で自動的に強
制されるので、自由内側径が減少され前記円筒体グーの
回転を止める可能性がある。従って、第３図に示される
ように、前記各摺動体ｊｉと各ノツチ４１は、円筒体４
１コの各膨径端部ｔ。

及び７コ間の縮少部１ｔに配置されておシ、各摺動体に
４が内方位置にある時、前記カット車！ｔは前記円筒体
グーの膨径端部よシリ上に突出することはないようにな
っている。管カッター４ｔＯはカットすべき管の中に膨
径端部によって案内される。前記ステムｇｏはカット車
！ｌが十分に延びる完全な内方位置にあるものとして示
されている。

管カッター弘θの動作は次の通シである。カットすべき
管に対する適切な位置決めのため、１個又はそれ以上の
カッターにθを図示しない別の治具又は工具に装着する
のが典型的である。

多数の管カッター弘θを一体に位置決め及び作動可能に
１個の工具に装着することができる。

カットすべき管内に挿入した後、ステム３θは、ステム
よθと円筒体％ｕを結合するねじのピッチに従って、所
定の回転数又は数分の１回転時計方向に回転して円筒体
に入ル、カム作用で摺動体！孟及びカット車５ｇを外方
に移動する。

その後、円筒体はカットを行なうために数回転、回転す
る。この工程は前記ステムよ０が機械的な移動を終了す
る迄、続けられることにな）、この移動は、管壁がカッ
ト車ｊｌの過移動なく正確に切断されるようにするため
、ステム１０の鍔部！コの下に図示しないシムスペーサ
ヲ設けることによル種々の管壁厚さに対して調整出来る
。切断終了後、前記ステムｊθは管カッタ一体ａＸから
反対方向に回転して離脱し、その後、各摺動体ｊＡと各
カット車！ｌはスプリング１コによって元の位置に引っ
込み、前記管カッターｇｏはカットした管から安全に離
脱する。

もし要望があれば、ポリウレタン又は類似の柔軟性カラ
ー（図示せず）がスプリング１コの下方にある管カッタ
ーＵＯの縮少部１ｔのＭｌＫ設けられ、カット動作によ
る副産物又は微粒子が下方に落下するのを防止すること
が出来る。

次に、第４図から第を図には、比較的小径の管に使用す
るのに適する管カッター１０が本発明の第λ実施例とし
て示されている。例えば、第一図から第Ｓ図に示される
管カッター４ｔｏは、約コ。ｊａｍ又はそれ以上の内径
の管を切断するのに好適であシ、第１図から第１図に示
される管カッターｔ０は、約θ、すｒａｎとコ、ｊｆｃ
ｍの間の内径の管を切断するのに用いることができ、各
実施例の管カッターは耐腐食性のステンレス鋼よシ形成
するのが好ましい。前記管カッター１０は、前記管カッ
ター＃０の諸部材に構造及び作動が実質的に一致する構
成要素を有しておル、一致するこれ等の構成要素は、前
記管カッターＵＯに用いられた数字と同じ数字で第を図
から第を図に示されているが、０を付すことによって区
別されている。

前記二実雄側間の基本的な差は、管カッター１０が１個
のみの摺動体ｊν、これと共働するカット車ｊ５′、心
棒ビンＡ　Ｉ’及び戻ルばねムコ′を有することであ夛
、前記摺動体Ｉνとカット車ｊ　ｔ’は偏心型又はオフ
セット型長手孔ｔｐ内に位置するピンｔコによって作動
を受けるものである。ピンｆＪの円錐形内端部ｔ１は前
記摺動体５νの傾斜内端部１ｇに係合しておシ、このビ
ンｆＪの膨径端部９０は、単一摺動体Ｊ−４’及びカッ
ト車ｚ　ｔ’が半径方向外方に前進するようにビンｌ−
を内方に作動させるため、ステムｊＯ′の内端と保合出
来るようになっている。前記ビンＩコは、第１復帰ばね
１−′によるカット車ｚ　ｔ’の引込みを容易にするた
めに、端ぐ）孔タケ′内に設けられた第コ復帰ばねデコ
によシ前記摺動体ｊ孟′から離れるように通常は作動を
受けている。前記ステムｊ　Ｏ’は前記カット車ｊ　ｔ
’が引っ込んだ外方位置に示されている。カット車を有
し直径方向に対峙する一個の摺動体と同（１９） 時に係合するため円錐状内端部を有する単一ステムの代
シに、前記管カッターｔｏは、単一摺動体ｌν及びカッ
ト車ｊ　ｆ’を作動させるため、第コ復帰スプリングｔ
コと別個のピンｇコとを有している。さらに他の全てに
おいて、前記管カッター１０は前述のカッターゲＯの構
造及び機能と実質的に一致している。

さらに、本発明は従来技術を超えたいくつかの利点を有
する改良された内面管カッターよプなることは前述の構
成で明らかになったことであるが、本発明に開示された
管カッターによ〕、種々の管が、その切断された管の端
面にばル、ざらつき、変形等を実質的に伴なうことなく
、内部よシ正確に切断することが出来るものである。又
、本発明に於ける管カッターは比較的小径の種々の管に
用いるのに好適であ〕、特に、極めて高い精密度が要求
される原子力発電所に於ける燃料集合体の再構成のごと
き応用に好適である。その他の効果は述べるまでもなく
自明である。

本発明の特定実施例を前述の詳細な説明において説明し
各添付図面に図示したが、本発明は開示された実施例の
みに限定されるものではなく、構成要素の種々の変更、
再調整、代替等電本願の特許請求の範囲内に包含される
ことは述べるまでもないことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子力発電所で用いられる戯の燃料集合体を示
す一部切欠いた状態の側面図、第１図は本発明を具体的
に示すための精密管カッターを示す正面図、第３図は第
１図の管カッターの一部切欠いた状態を示す側面図、第
参図は第−図及び第３図に示される管カッターの平面図
、第１図は第３図の！−１線に沿って切断した拡大断面
図、第１図は本発明の他の実施例を示す管カッターの一
部切欠いた状態を示す正面図、第を図及び第を図は第１
図の７−７線及びｇ−を線に沿って切断した拡大断面図
である。 ＩＯ・・燃料集合体、ｌコ・・燃料棒、／り。 ｉ−ｂ及びｉｔ・・グリッド、コＱ・・制御棒案（／１
１１） 内筒、−一・・制御棒１，２ダ・・上部ノズル、コムＯ
・下部ノズル、コを及び５ｏ−−外部ス参ｔ・・中心線
、ａｔ・・治具面、ＩＯ・・ステム、ｊＪ・・鍔部、ｊ
４１１・・円錐先端部、！４ψＱ摺動体、ｚｚ・・カッ
ト車、ｔｏ−・心１１ｉ　ｔ’ン、ＡＪ・・板ばね、１
り・・ネジ、１１・・ノツチ、４Ｋ・・縮少部（中間部
）、り０及びγコ・・膨径端部（端部分）、１０・・管
カッター。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 切断されるべき管内に回転可能に挿入されるための細長
   部材と、前記細長部材に設けられその一端からその内部
   に向けて形成された長手形状孔と、前記細長部材の一端
   から前記長手形状孔内に延びるステムと、前記長手形状
   孔内で前記ステムの軸方向移動を行なうための移動手段
   と、前記細長部材内に支持され半径方向内方の引込み位
   置及び半径方向外方のカット位置に各々移動可能な少な
   くとも１個の摺動体と、前記細長部材の長手方向軸心に
   対して実質的に平行な軸心回りに回転可能に前記摺動体
   に支持されるカット車と、前記ステムの軸方向内方移動
   な摺動体の半径方向外方運動に変換する変換手段と、前
   記ステムの外方軸方向移動の際に有効にな９、カット位
   置から引込み位置に前記摺動体を復帰させる復帰手段と
   を備えたものにおいて、前記細長部材は、前記管内に収
   納された時に管内に回転可能に支持されるように、前記
   管の径に対応し九径を有する端部分と、カットすべき管
   との間に隙間が出来るように前記管よりも小なる径を有
   する中間部とを備え、前記摺動体は前記細長部材の中間
   部に配設されることを特徴とする、薄肉管を内部より円
   周方向にカットする精密内部管カッター。