JPS6356516B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原子炉用燃料棒の被覆管における端
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ツトを装填する
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ツパにある孔に当接させ
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
トツパにある孔を通じて真空で引つ張る。これ
は、真空ホースの一端を真空ポンプに取り付け、
他端を回転ストツパの孔に取り付けることによつ
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つて
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
ンダーカツトである。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つた。

従つて、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ツトを可及的に
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を前記テー
ブルに装着した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、真空ホースによつて真空源
に接続されたハウジングが少なくとも１本の腕に
よつ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け入れる第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１４を有する頂部端栓１２がある。底部端栓
１６の挿入された被覆管１０を溶接室４８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５０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
通スイツチ（continuity switch）２４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つて気密に遮断
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ツチ等がある。

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ヤツク５２が好ましい
が、モータ等で駆動されるテンシヨンベルトでも
よい。

溶接室４８は溶接機５６の一部である溶接火口
５８を有する。該溶接機５６は電源６０に接続さ
れている。溶接はTIG（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
５８は、被覆管がその検知装置によつて指示され
る所定の溶接位置にある時、挿入された底部端栓
１６を被覆管１０に周溶接するように位置決めさ
れる。従つて、溶接火口５８は、挿入された底部
端栓１６及び溶接位置にある被覆管１０の、ほぼ
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１８
と、真空ホース２４と、真空ポンプ２６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１８は、被覆管１０の開放端に
気密に係合可能なシール２２のある円形孔２０を
有する。このシール２２は被覆管１０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、“Ｏ”リングをシールとして使用できる。

真空ホース２４は一端がハウジング１８に、他
端が真空ポンプ２６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１８を、円形孔のシール２２を溶接位置に
ある被覆管１０の開放端に気密に係合させる第１
位置と、該シール２２を被覆管１０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４０と、可動
テーブル３８と、腕２８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３８は固定ベース４０上に
ある。

腕枢着装置は腕２８の一端にテーブル３８に栓
着する。かかる装置はヒンジ又はピン３０である
のが好ましい。腕２８の他端はハウジング１８に
取着されており、該ハウジング１８は、腕２８を
腕枢着装置（例えばピン３０）の回りにテーブル
３８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１０と同軸的に整列するよう
に、位置決めしうる。１本の腕だけでも、該腕を
ハウジングにしつかり取り付けることによつて、
円形孔２０と被覆管１０との同軸的整列が可能で
ある。しかし、この腕２８の外に３本のリンク２
９を使用するのが好ましく、これ等のリンク２９
及び腕２８のいずれも、一端でテーブル３８に枢
着され、他端でハウジング１８に枢着されてお
り、ピン３０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２９及び腕２８がピン３０の回りに回転すると
き、ハウジング１８はテーブル３８とほぼ平行な
状態を保つている。

腕回転装置は、腕２８をその枢着装置（例えば
ピン３０）回りにテーブル３８に関して回転させ
る。回転は、円形孔２０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１８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１８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４８か
ら出たときのハウジング１８と被覆管１０との衝
突を回避する。腕２８は長溝３２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３８に固定された液圧シリンダ３６
のピストン３４は、その自由端が、長溝３２内で
腕２８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１
０と平行であり且つ共面の線に沿つて、テーブル
３８を固定ベース４０上で前後に移動させる。テ
ーブル３８は、同軸的に整列した円形孔２０のシ
ール２２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１位置と、同軸的に整列した円形
孔２０のシール２２を溶接位置にある被覆管１０
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４
４のような固定の動力式シリンダが好ましく、該
シリンダ４４のピストン４２の自由端がテーブル
３８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、真空ポンプ２６とを全て所定の態様で制
御するための制御装置６２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６２の
命令により、腕回転装置が円形孔２０を被覆管１
０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に整列した円形孔２
０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
２６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２２を被覆管１０から脱出させ
（即ち、第２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
つて周知の周辺装置を備えたマイクロプロセツサ
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ツサに接続する。その他の
制御装置には当業者にとつて周知の位置指示スイ
ツチ、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１０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１８及び真空ポンプ２６間の真空ホース２４
に接続された真空計４６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６２は被
覆管搬送装置（ローラ５０）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６２は腕回転装
置（液圧シリンダ３６）を作動させてハウジング
１８を第１位置まで回転させ（第２図参照）、テ
ーブル移動装置（液圧シリンダ４４）を作動させ
てテーブル３８を第１位置まで移動させ（第３図
参照）、被覆管回転装置（チヤツク５２）を作動
させて被覆管１０を回転させ、そして真空ポンプ
２６を作動させて真空で引つ張り、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（スイツチ５４）が指示する時に行な
う。しかる後、制御装置６２は、真空検知装置
（真空計４６）が予め算定した真空レベルを指示
する時に溶接用電源６０をオンにする。同様に、
制御装置６２は、挿入端栓１６が溶接位置の被覆
管１０に周溶接された後、溶接用電源６０をオフ
にし、被覆管回転装置（チヤツク５２）及び真空
ポンプ２６の作動を停止させ、テーブル移動装置
（液圧シリンダ４４）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１８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１８
が第２位置にある時、被覆管搬送装置（ローラ５
０）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
源がオフになつた後の被覆管回転装置の１回転に
よつ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２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、１０は被覆管、１２は頂部端栓、１６は
底部端栓、１８はハウジング、２０は円形孔、２
２はシール、２４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）、３８はテーブル、４０は固定ベース、４４
はテーブル移動装置（液圧シリンダ）、４８は溶
接室、５２は被覆管回転装置（チヤツク）、６２
は制御装置である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   置を前記テーブルに装着した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
   よつて真空源に接続されたハウジングが少なくと
   も１本の腕によつ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け入れる第
   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。