JPS60136609A - 着脱可能なソケツトと管の接続構造体 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は一般的には燃料集合体に関し、さらに詳しく
は、燃料集合体のダクト管すなわちハウジングにハンド
リング・ソケットを取付けるための着脱可能な接続構造
体に関するものである。

〈従来の技術〉 代表的な原子炉の炉心は、連続的な核分裂連鎖反応に耐
えうるように設計されており、その内部には同様な構造
の互換性のある多数の燃料集合体が垂直に隣合って配列
されている。各燃料集合体内には、例えばウラン、トリ
ウムおよび／またはプルトニウムのごとき核分裂性物質
を含む細長い燃料要素すなわち燃料ピンが多数配列され
ている。周知のように、核分裂反応によって発生した熱
は、例えば液１体す）　ＩＪウムのごとき冷却材に伝達
され、次いで水のごとき二次冷却材−＼伝達され、水は
水蒸気となって電気エネルギー発生のために用いられる
。

多数の燃料ピンの他に、燃料集合体の各々は、燃料ピン
のジャケットすなわちハウジングとなると同時に冷却材
流通路ともなる比較的薄い壁体からなるダクト管と、燃
料集合体に冷却材を導入させるための遮蔽／入口ノズル
・アセンブリーと、炉心・＼の燃料集合体の出入れ操作
を容易にするためにダクト管の他端に設けたノ・ンドリ
ング・ソケットとを具備している。各燃料集合体は、炉
運転の種々の段階、すなわち温度上昇、温度降下、停止
および出力運転の各段階を通して、集合体の構造的一体
性を維持していなければならず、さらには、炉の寿命の
間に予想される最悪の運転条件にも耐えなくてはならな
い。

燃料要素または燃料ピンの各々は、薄壁の管すなわち被
覆管の内部に順々に積重ねて配列されたウランまたはプ
ルトニウム酸化物からなる多数の円柱状燃料ペレットか
らなり、被覆管はその一端にスプリングを配置したブレ
ナムを具備し、またその両端は端栓により密封されてい
る。燃料ピン被覆管は、良好な中性子経済すなわち低中
性子断面積を有し、熱サイクル、腐食、照射クリープお
よび熱クリープ、さらには＋Ａｒ＋特性の変化を誘導す
る照射といった有害な作用に耐える」；うな合金からつ
くられる。

ダクト管は燃料集合体の軸方向および横方向の支持体と
して作用するとともに、各燃料集合体間への冷却材の分
流を与える。燃料ピンの場合と同様に、ダクト管も高温
照射環境内で起りうる有害な作用に耐えるように設計さ
れた特殊合金からつくられる。これらの燃料集合体は炉
心内に垂直方向に配列され、炉心の構造的連続性をもた
らすために、各々その下端に遮蔽／入口ノズル・アセン
ブリーとその上端にハンドリング・ソケットとを有して
いる。

遮蔽／入口ノズル・アセンブリーは、冷却材を燃料集合
体内−＼流入せしめると同時に中性子遮蔽体ともなる。

これは燃料ビンを支持部材に構造的に接合し、通常はダ
クト管に溶接されて燃料集合体との全体的な一体構造を
もたらす。

ハンドリング・ソケットは燃料集合体の遠隔操作を可能
にするためのものであり、把持装置またはホイストの燃
料集合体への取付けを助けて炉心−＼の装入や取出しを
容易にする。

燃料集合体がその供用期間中に曝される苛酷な悪条件の
ために、集合体を周期的に炉心から取出して、内部検査
、試験および保守、あるいは破損燃料ビンの取替等が行
なわれる。ハンドリング・ソケットをダクト管に取付け
るために溶接を採用する従来の組立方法においては、ソ
ケットをダクト管から分離するのに破壊的手段を必要と
し、その結果、高価な部品や材料の損失をもたらした。

そのため、ハンドリング・ソケットをダクト管に機械的
に取付けてダクト管からのソケットの分離を破壊せずに
行ない、再度組立てられる燃料集合体の一部として再使
用できるようにすることが望ましい。

かような考えのもとに、ハンドリング・ソケットをダク
ト管に接続するために機械式着脱手段を用いる試みがな
された。これらの試みは、その目的を効果的に達成でき
るような取付手段をもたらしたけれども、すべての場合
において完全に満足しつるものではない。例えば、１つ
の機械式着脱ハンドリング・ソケット構造においては、
ダクト管に溶接された止まり環（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ
　ｒｉｎｇ　）を用いて適切な機械的支持をもたらし、
一体構造を維持している。かようなハンドリング・ソケ
ットは容易に取外すことができるけれども、ダクト管に
溶接固着してダクト管の一部を形成するようになってし
まった＋ｌ―まり環のために、燃料ピン取出し装置を特
定の燃料ピンに近接させることができない。従って、近
接不可能な領域にある破損燃ネ゛１ピンは取替えること
ができず、一方、止まり環を破壊的にダクト管から除去
する場合には、再利用ｉＪ能なダクト管を破損させてし
まうことになる。また、止まり環をダクト管・＼挿入す
る際に小さい裂目が発生し、清浄処理後もす）　ＩＪウ
ムを完全に除去することができない。そのため、燃料集
合体内からす）　ＩＪウムを完全に清浄化する必要のあ
る燃料ピンの全体的再構成を行なうことができず、また
溶接による構造的一体性は腐食性の応力腐食割れによっ
て損なわれるであろう。

〈発明が解決しようとする問題点〉 従って、この発明の主要な目的は、ノ・ンドリング・ソ
ケットを燃料集合体ダクト管に着脱可能に取付けるため
の改良された接続構造体アセンブリーを提供することに
よって、上述したごとき従来の欠点を解消することであ
る。

この発明の別な目的は、燃料集合体ダクト管用の着脱自
在なハンドリング・ソケットでアラて、容易かつ破壊せ
ずに取外して再使用することができ、またその内部に完
全かつ妨害されずに近接することができるようなハンド
リング・ソケットを提供することである。

この発明の更に別な目的は、互いにロックされた組立状
態で各部材を結合させるための分離ロエ能な保持手段を
具備した新規な着脱可能なノ・ンドリング・ソケット−
ダクト管接続構造体を提供することである。

この発明の更に別な目的は、ダクト管からのハンドリン
グ・ソケットの非破壊的取外し手段を提供し、内部検査
、試験、保守、燃料ビン交換および再利用のための燃料
集合体の全体的再構成を助けることである。

〈問題点を解決するための手段〉 この発明によれば、ハンドリング・ソケットを原子炉燃
料集合体のダクト管に着脱可能に取付けるための接続構
造体が提供される。この接続構造体は、ダクト管に機械
的に取付けられる負荷パッド・ハウジングと、このハウ
ジング内に螺合されるハンドリング・ソケットと、ソケ
ットとハウジングの間に挿入される保持環とからなる。

保持環にはソケットとハウジングとに係合しうるロック
手段が形成されており、ソケットとハウジングを保持環
と共に互いにロックされた組立状態で結合させる。

〈実施例〉 以下に添付図面を参照してこの発明の好ましい実施例に
ついて詳述する。第１図に概略的に示した燃料集合体１
０の上部は、ダクト管１１の上端とハンドリング・ソケ
ット１２とからなリ、このハンドリングやソケット１２
はこの発明に」；り構成された接続構造体すなわち接続
体アセンブリー１３からなる接続手段によってダクト管
１１に緊密にかつ取外し自在に取付けられる。ダクト管
１１の下端は周知のように遮蔽／人口ノズル・アセンブ
リー（図示せず）に適切に結合される。この明細書で用
いる上、下、頂、底、垂直、水平のごとき語は第２図に
ついての説明の便宜のためであり、この発明の範囲を限
定する意味で解釈されるべきではない。

ダクト管１１は特殊合金例えば冷間加工したＡｌ５Ｉ３
１６鋼やその他の適切な合金からつくられ、熱サイクル
、腐食、高湿での照射クリーフや熱クリープ、照射環境
等の有害な影響に耐えるように設計されている。ダクト
管１１は好ましくはその断面が一般的に六角形とされて
おりその内部に配列されている多数の細長い燃料要素す
なわち燃料ピン（図示せず）のジャケットまｔｊｉハウ
ジングの役割をする。ダクト管１１は欲料集合体にとっ
て必要な軸方向および横方向支持体ともなる。ダクト管
１１は薄壁からなっており、その両端の中間に通常″負
荷バッド部（１ｏａｄ　ｐａｄ　５ｅｃｔｉｏｎ　）　
”と呼ばれる肉厚部（図示せず）が形成してあり、隣合
う集合体間の横方向間隙を制御する。

この発明の接続体アセンブリー１３は、ダクト管】１の
上端に着脱可能に取付けられる端部４．１、すなわち負
荷パッド・ハウジング１５を有している。この負荷パッ
ド・ハウジング】５は肉厚拡張部１７をもつ細長い中空
体１６からなり、この肉厚拡張部１７はダクト管の負荷
バッド部とともに隣合う燃料集合体間の横方向間隙を決
定する。負荷パッド・ハウジングＩ５は通常円形の内壁
面１８で形成される軸方向孔を有しており、この孔にハ
ンドリング・ソケット１２を収容するようになっている
。

内壁面１８には溝２０が設けられ、この溝２０内に円形
の保持環２１を収容するようになっている。溝２０の壁
には一般に四角形の空洞２２を設けて肩部２３を形成し
である。この肩部２３の役目は後述する。空洞２２のす
ぐ下方の負荷パッド・ハウジング１５内壁面に沿って螺
旋ねじ部２５が形成され、ハンドリング・ソケット１２
を螺合接続できるようになっている。

負荷パッド・ハウジング１５の下端は、細長いスロット
２７により横方向に互いに隔てられた複数のロック・フ
ィンガー２６で終っている。

このスロット２７はハウジング１５の自由端縁すなわち
下縁からねじ部２５の方へ上方に伸びているが、このね
じ部２５までは達していない。

第２図（／′Ｃ示したように、これらのロック・フィ、
ンガ−２６は平らな外壁面２８と平滑な内壁面３０どを
有し、内壁面３０はその自由端方向に下方にテーパーが
付されている。ロック・フィンガー２６の各々には、外
壁面２８から放射方向に外方に突出するエンボス部また
はビン３１が設けられ、ダクト管１１に形成された複数
の開口３２の１つに嵌合するようになっている。

負荷パッド・ハウジング１５には、肉厚拡張部１７の下
端とロック・フィンガー２６の上端との交差部に環状ノ
ツチ３３を形成し、第２図のようにダクト管１１と組立
てた状態においてダクト管１１の上端をノツチ３３内に
嵌挿するようになっている。

ハンドリング・ソケット１２は外面ねじ部３６をもつ細
長い中空体３５からなり、この外面ねじ部３６は負荷パ
ッド・ハウジング１５の内面ねじ部２５と螺合するよう
になっている。ねじ部３６下方の中空体３５下部には、
ロック・フィンガー２６のテーパー内面３Ｏに相補的に
対向するテーパー外面３７（第２図）が形成され、ロッ
ク・フィンガーのテーパー内面３ｏを放射方向外方に押
圧するようになっている。

中空体３５の外面には、その頂壁がら長手方向に伸びて
ねじ部３６の上方にねじ部３Ｇから間隔を置いて設けた
肩部４ｏまで達する細長い溝３８が形成されている。中
空体３５の上端には内方に突出したフランジ４１が形成
され、適当な把持装置またはハンドリング装置によって
燃料集合体１０のハンドリングを容易にできるようにな
っている。

第３図に最も詳しく示されているように、この発明にお
ける保持環２１は、その軸に平行な線に沿って縦方向に
割られて、間隔を置いて対向する縁部４３ど４５を形成
させた環状体４２からなっている。かような割れ構造に
よってこの保持環２１は放射方向に伸縮してその径が変
化するようになっている。−組の細長い開口４６と４７
が縁部４３と４５の近傍の環状体４２に形成されており
、これらの開口４６と４７に適当な工具（図示せず）を
嵌合して負荷パッド・ハウジング】５の溝２０への保持
環２１の出入れを容易にする。

ロック・タブ４８からなる突出部は環状体４２から打出
して外方に角度をもたせて折曲げて形成され、その結果
環状体４２に開口５０が形成される。第２図に示したよ
うに、この外方に折曲げたロック・タブ４８は負荷パッ
ド・ハウジング１５の空洞２２に嵌合され、ロック・タ
ブ４８の横方向エツジ５１が負荷パッド・ハウジング１
５の肩部２３と係合して、これらの間にロック接続状態
が得られる。ロック・タブ４８とは隔置されているがそ
れと一直線上にある第２のロック・タブ５２の四部も環
状体４２から打出して内方に角度をもたせて折曲げて形
成され、その結果環状体４２内に開口５０が形成される
。組立状態（第２図および第４図）においては、内方に
折曲げたロック・タブ５２はハンドリング・ソケット１
２の溝３８内に嵌合してソケットと保持環２１との間の
回転を阻止し、ロック・タブ５２の横方向エツジ５４が
肩部４０と係合してハンドリング・ソケット１２が保持
環２１に対して軸方向上方−＼移動しないようにしてソ
ケットの扱けを防止する。

ロック・タブ４８と５２は弾性をもつように形成するこ
とができ、環状体４２の方へすなわち開口５０．５３の
方−＼押出されて、接続体アセンブリー１３の組立およ
び解体を容易にする。

しかしながら、ロック・タブ４８と５２を構成する材質
は、それらを最終的に負荷パッド・ハウジング１５およ
びノ）ンドリング・ソケット１２と組立てた状態におい
て、それらが外方および内方に傾斜した正常な位置にな
るのに十分な弾性を有するものである。従って、これら
のロック・タブ４８．５２は掛は止めや掛けはすしを繰
返し行なうことができ、またノーン１：リンク中にそれ
らの有効か命を破壊するような大きな損傷や永久的ねじ
れを生じることなく衝撃に耐えることができる。

ハンドリング・ソケット】２をタクト管１】に取付ける
前に、保持環２１を放射方向に圧縮しながら、負荷パッ
ド・ハウジング１５の内壁面に沿って形成された環状１
１２０に嵌込む。必要ならば、保持環２１をハウジング
１５に対して回転させて、ロック・タブ４８が空洞２２
と整合してその場所できちっと係止するようにし、保持
環２１のハウジング１５に対する回転および軸方向ずれ
を阻止する。次に、ノ・ンドリング・ソケット１２を負
荷ノ々ツド・ノ＼ウシンク゛１５内に挿入して、保持環
２１の弾性ロック・タブ５２がハンドリング・ソケット
の肩部４０上方の溝３８内にきちっと内側に係４１１す
る最終位置に達するまでねじ込む。これによって、ノ・
ンドリング・ソケットの回転および負荷ノぐラド・ハウ
ジング１５からの軸方向脱落の両方か防止される。

ハンドリング・ソケット１２と保持環２１と負荷パッド
・ハウジング１５とからなるこの世ブアセンブリーをダ
クト管】１に装着するには、細長い棒からなるキー（図
示せず）をｒＮｊ　３８内に挿入して、ロック・タブ５
２を開口５３の方向・＼押し曲げる。次に、ロック・フ
ィンガー２６をタクト管】１内に挿入し、ダクト管の上
端をノツチ内に嵌込むことによって、このサブアセンブ
リーをダクト管１１に装着することができる。必要なら
ばサブアセンブリーを回転させて、ロックＱフィンガー
２６のピン３１をダクト管の開口３２ときちっと嵌合さ
せる。次に７・ンドリング・ソケット１２を負荷パッド
・ノスウジング１５内へさらにねじ込み、ソケット１２
のテ−パー面３７がロック・フィンガー２６を放射方向
外方に押圧して、ビン３１を対応する開口３２内へ堅固
に係合させるようにする。テーパー面３７はロック・フ
ィンガーに対して作用する放射方向の力を与えて、ビン
３１と開口３２とのロック係合を維持し、これによって
サブアセンブリーのダクト管１１に対する軸方向および
回転運動を阻止することができる。

上記のようにして装着したのち、溝３８内に挿入されて
いたキーをこの溝から軸方向に引抜き、弾性ロック・タ
ブ５２を内側に突出せしめて肩部４０上方の溝にきちっ
と係ｆ卜させる。かくして、接続体アセンブリーを構成
するすべての部品は機械的に互いにロックされて１つの
緊密に組立てられた接続体を形成し、これらのいくつか
の部品の間の相対的な回転や軸方向ずれは生じない。

ハンドリング・ソケット・アセンブリーをダクト管１１
から取外すには、前述したキーによってロック・タブ５
２を開口５３へ押つけ、ロック・タブ５２の横方向エツ
ジ５４を肩部４０からはずす。ロック・タブ５２を押つ
けながら、ハンドリング・ソケット１２を負荷パッド・
ハウジング１５に対して逆方向にねじり、テーパー面３
７の放射方向圧力をロック・フィンガー２６から解放し
、放射方向の押圧をなくしてビン３１を開口３２から内
側に抜出させる。次にハンドリング・ソケット・アセン
ブリー全体をダクト管１１から軸方向に引抜き、上述し
た組立て操作を逆に行なうことによって解体される。

図示したロック・タブ４８と５２の形状は好ましい実施
例を示すものであり、その他のロック構造を採用するこ
とによっても、保持環２１とハンドリング・ソケット１
２を係合配置させて回転または軸方向ずれを防止するよ
うに係止することができる。例えば、スェージ加工によ
って保持環２１の金属に突起ときざみを形成しこれを空
洞２２や溝３８にそれぞれ配置するようにして、保持環
２１とハウジング１５およびハンドリング・ソケット１
２と保持環２１をそれぞれ機械的にロックさせることが
できる。さらに他のロック構造をこの目的に採用できる
ことは当業者であれば理解できよう。

〈発明の効果〉 上述したところから、この発明の目的が完全に達成でき
ることが明らかであろう。この発明の結果、ハンドリン
グ・ソケットを燃料集合体ダクト管に容易に取付けるこ
とができ、これによりそれらの間に強固な緊密な接続を
もたらすことができ、さらには必要に応じてダクト管内
部に妨害されずに近接することができるように容易かつ
破壊せずに取外すことができる改良された接続体アセン
ブリーが提供される。解放可能なロック手段をもつ別個
の保持環を用いることによって、アセンブリーを構成す
る多数の部−品の間に相対的な移動やずれを生じさせる
ことがない。この発明のロック接続体アセンブリーは、
ハンドリング・ソケットの燃料集合体ダクト管１１への
装着、取外しを迅速がっ容易に行なえるようにするだけ
でなく、従来のごとき溶接を不要としまたそれに伴なう
欠点を解消することもできる。

以上の説明はこの発明の好ましい実施例についてのもの
であり、この発明はかような特定の実施例のみに限定さ
れるものではない。特許請求の範囲内で種々の変形や変
更ができることは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のハンドリング。ソケット−ダクト管
接続体アセンブリーの部分切欠斜視図；第２図は第１図
の長手方向の部分断面図；第３図はこの発明の接続体ア
センブリーに用いる保持環の斜視図；および第４図はこ
の発明の接続体アセンブリーにおける好ましいロック構
造を示す部分断面図である。 １０・・燃料集合体上部、１１・・・ダクト管、１２・
・・ハンドリング・ソケット、１３・・・接続体アセン
ブリー（接続構造体）、１５・・・負荷パッド・ハウジ
ング、１６・・・ハウジング中空体、１７・・・肉厚拡
張部、１８・・・ハウジング内壁面、２ｏ・・・溝、２
１・・・保持環、２２・・・空洞、２３・・・肩部、２
５・・・ねじ部、２６・・・ロック・フィンガー、２７
・・・スロット、２８・・・フィンガー外ｆｉ面、３０
・・・フィンガー内壁面（テーパー内面）、３１・・・
ピン、３２・・・ダクト管開口、３３・・・環状ノツチ
、３５・・・ソケット中空体、３６・・・ねじ部、３７
・・・テーパー外面、３８・・・溝、４０・・・肩部、
４１・・・フランジ、４２・・・保持環の環状体、４３
・４５・・・縁部、４６・４７・・・開口、４８・５２
・・・ロック・タブ、５０・５３・・・開口 特許出願人　アメリカ合衆国 代　理　人　尾　股　行　雄 図面の浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、　１ （ −一千一率［２−一、埠−書（方式） １．　事件の表示 昭和５ｑ　年　特　許　願オ＋’１ｆ３ｏ２３２　号２
、発明の名称 為（６）町峙台つう１２．トヒ轡あ侍丘屯偽蓼イも３、
　補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４、代理人〒１０４ ５、　補正命令の日付

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　壁により形成される管と、内面にねじ部を有する
   ハウジングと、前記ハウジング内にねじ込み嵌合される
   ソケットと、前記ハウジングとソケットとの間に嵌挿さ
   れる保持環とからなり、前記管の一端の近傍には周方向
   に互いに間隔を置いた複数の開口が配設され、前記ハウ
   ジングの一端には横方向に互いに間隔を置いた複数のフ
   ィンガーが形成され、該フィンガーには前記管の開口と
   係合するビンが設けられており、前記ソケットの一端に
   は前記フィンガーを放射方向外方へ押圧するためのテー
   パ一部分が形成され、前記保持環には前記ハウジングお
   よびソケットとロックさせる手段を設けてソケット、保
   持環およびハウジングを互いにロックされた組立状態で
   緊密に結合させるようにしたことを特徴とする着脱可能
   なソケットと管の接続構造体。 ２　前記保持環は、その軸に平行な線に沿って割られて
   環径が変化できるようにした環状体からなる特許請求の
   範囲第１項記載の接続構造体。 ３、　前記ロック手段は、前記環状体の周から外方に伸
   びた突起からなる特許請求の範囲第２項記載の接続構造
   体。 ４　前記突起は、前記環状体から打出されかつ該環状体
   の周から角度をもって外方に伸びる弾性的に形成された
   タブからなる特許請求の範囲第３項記載の接続構造体。 ５　前記ロック手段は、前記環状体の周から内方に伸び
   る四部を有している特許請求の範囲第２項記載の接続構
   造体。 ６　前記四部は、前記環状体から打出されかつ該環状体
   の周から角度をもって内方に伸びる弾性的に形成された
   タブからなる特許請求の範囲第５項記載の接続構造体。 ７　前記ハウジングには内面に空洞が形成され、前記ロ
   ック手段は前記保持環から外方に伸びて前記空洞内でロ
   ック状態で係合する突起を有する特許請求の範囲第１項
   記載の接続構造体。 ８　前記ソケットにはその周に沿って長手方向に伸びる
   細長い溝が形成され、前記ロック手段は前記保持環から
   内方に伸びて前記溝内で係合する凹部な有し、これによ
   って前記ソケットと保持環との間の相対的回転を阻止す
   る特許請求の範囲第１項記載の接続構造体。 ９　前記溝の端部には肩部が形成され、前記四部は前記
   肩部と係合する部分を有し、これによって前記ソケット
   の保持環に対する軸方向ずれを阻止する特許請求の範囲
   第８項記載の接続構造体。 １０　前記ハウジングは前記管の端部を嵌合するための
   環状ノツチを有する特許請求の範囲第１項記載の接続構
   造体。