(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニッケル基合金製板材をプレス加工により所定寸法に形成後、これを洗浄して時効硬化熱処理を施したものを、燃料スぺーサに組み込み溶接手段により取り着ける溶接組立処理を行うようにした燃料スペーサスプリングの製造工程において、上記溶接組立処理の事前または事後に、当該燃料スペーサスプリングに荷重をかけて塑性変形を生じさせるよう塑性加工処理が施されることを特徴とする沸騰水型原子炉の燃料スペーサスプリング製造方法。
【請求項２】
燃料体の輸送時に燃料スぺーサスプリングに加えられる荷重を想定し、塑性加工処理のときに燃料スペーサスプリングにかける荷重を上記燃料体輸送時の想定荷重よりも大きく設定する請求項１に記載された沸騰水型原子炉の燃料スペーサスプリング製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沸騰水型燃料集合体の構成部材である燃料スペーサにあって、燃料棒等を弾接支持するために用いられている燃料スぺーサスプリングにつき、これが輸送中の動揺により受ける過大な荷重によって、不本意な変形歪を受けてしまい、本来の効用が発揮できなくなることを阻止しようとする製造方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既知の通り、沸騰水型燃料集合体にあっては、図２（Ａ）に示す如き格子型の燃料スぺーサ１Ａと、図３（Ａ）のようなリング型の燃料スぺーサ１Ｂが用いられている。
そして、燃料スぺーサ１Ａでは、枠帯板１ａに縦帯板１ｂと横帯板１ｃとが格子状に交差して内設され、これらの縦帯板１ｂと横帯板１ｃには、同図（Ｂ）のように、燃料棒２とかウオータチャンネル２Ａを弾接支持するため、多数の燃料スぺーサスプリング３Ａが突設されている。
【０００３】
同様に前掲燃料スぺーサ１Ｂにあっても、枠帯板１ａに外接状態により内設された多数のリング素子４にあって、その隣接板部４ａ、４ｂに、燃料スぺーサスプリング３Ｂが跨設されている。そして既知の如く同上各図における３ａ、３ｂは、燃料スぺーサスプリング３Ｂの夫々弾性突起部と固定突起部を示し、３ｃは縦帯板１ｂの上端縁に欠設した溝部１ｄにあって配設されている燃料スぺーサスプリング３Ｂの溶接部であり、３ｄは下端折返し部を示している。
ここで、図３の場合は固定突起部３ｂがなくて、弾性突起部３ａを一対設けるようにし、溶接部３ｃは隣接板部４ａ、４ｂの上端縁上位に配設されているのも既知の通りである。
【０００４】
上記の如き燃料スぺーサスプリング３Ａ、３Ｂにあっては、これを燃料スぺーサ１Ａ、１Ｂに取り着けるまでの製造工程として、以下の如き手段が採択されている。
すなわち、ニッケル基合金製板材（インコネル材）を、先ずプレス加工により所定板厚で所定幅、所定長さ、そして所定のスプリング形状と折曲形状となるよう形成し、これを洗浄して時効硬化熱処理を施す。
次いで、上記のものを燃料スぺーサ１Ａ、１Ｂに組み込んだ状態にて図２、図３につき前説した通り、溶接手段により溶接部３ｃを形成する溶接組立処理を行い、全工程を完了するのである。
【０００５】
そして、上記従来の製造方法による燃料スぺーサスプリング３Ａ、３Ｂが用いられたＵＯ2 使用の沸騰水型燃料集合体（燃料体）については、これを、燃料工場から原子力発電所等に運送しようとする際、専用の輸送容器に収納してトラックとか船によって運ぶようにしている。
従って、どうしても運送中に、燃料棒２等に対する直交状への加速度が働き、このようなとき燃料スぺーサスプリング３Ａ、３Ｂには、過大な荷重が加えられることになるため、これを回避するのに、別途ポリエチレン製の波板で形成された輸送用スぺーサなるものを、燃料棒２の相互間に挿入し、これによって燃料スぺーサスプリング３Ａ、３Ｂを当該荷重から保護するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この結果、上記従来の燃料スぺーサスプリングの場合には、輸送に際し、上記輸送用スぺーサを装着するために可成りの作業時間を費すこととなって、燃料加工コストの低減が困難となり、これを解消するため輸送用スぺーサを使用しないようにすれば、燃料スぺーサスプリング３Ａ、３Ｂに対する前記の荷重により、これに塑性変形が生ずる結果、燃料棒２を押止するための力が低弱となり、当該燃料体２を沸騰水型原子炉内で使用した際、フレッテングの生ずる危険性がある。
【０００７】
さらに問題となるのは、近年、使用済燃料を再処理することによって生ずるプルトニウムを、混合酸化物燃料（ＭＯＸ燃料）として軽水路で使用することも検討されているが、当該ＭＯＸ燃料なるものは発熱しているため、前記の如きＵＯ2 燃料の輸送時に使用していたポリエチレン製の輸送用スぺーサを挿入したとしても、当該発熱により変形してしまうことから、これを使用できなくなってしまうことである。
【０００８】
本発明は上記従来の製造方法により得られた燃料スぺーサスプリングの欠陥に鑑み検討されたもので、請求項１にあっては前記従来の製造方法において、その工程最終段階において、適時新規なる塑性加工処理を、インコネル材である燃料スぺーサスプリングに対し施し、これにより運送中に前記の荷重を受けても、当該新規な燃料スぺーサスプリングに、不本意な塑性変形が生じないようにし、これにより、輸送用スぺーサの挿入作業を全廃可能として燃料コストの低減を可能となし、しかも発熱するＭＯＸ燃料棒の輸送にも支障がないようにするのが、その目的である。
【０００９】
さらに、請求項２にあっては、請求項１における上記の塑性加工処理につき、燃料体の輸送時に印加される具体的な荷重を想定し、当該荷重よりも大きな力を燃料スぺーサスプリングに加えることによって、輸送時における燃料スぺーサスプリングの変形量を確実に抑制し、フレッテングなどの発生阻止に対する信頼性を、より向上しようとしている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、ニッケル基合金製板材をプレス加工により所定寸法に形成後、これを洗浄して時効硬化熱処理を施したものを、燃料スぺーサに組み込み溶接手段により取り着ける溶接組立処理を行うようにした燃料スペーサスプリングの製造工程において、上記溶接組立処理の事前または事後に、当該燃料スペーサスプリングに荷重をかけて塑性変形を生じさせるよう塑性加工処理が施されることを特徴とする沸騰水型原子炉の燃料スペーサスプリング製造方法を提供しようとしている。
【００１１】
さらに本発明は、上記沸騰水型原子炉の燃料スペーサスプリング製造方法において、燃料体の輸送時に燃料スぺーサスプリングに加えられる荷重を想定し、塑性加工処理のときに燃料スペーサスプリングにかける荷重を上記燃料体輸送時の想定荷重よりも大きく設定する方法も提供しようとしている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明にあっても、前記した従来の製造方法と同じく、ニッケル基合金製板材のプレス加工、そして洗浄処理、さらに時効硬化処理工程が順次実施されることと、前掲燃料スぺーサ１Ａ、１Ｂに対する溶接組立処理工程が存することは同じであり、相違するところは、上記の時効硬化熱処理工程と溶接組立処理工程との間か、従来法の最終工程である溶接組立処理工程後にあって、新規に塑性加工処理を施すようにした点である。
【００１３】
上記の塑性加工処理とは、時効硬化熱処理工程後の単体である前掲燃料スぺーサスプリング３Ａ、３Ｂか、燃料スぺーサ１Ａ、１Ｂに組み込まれてしまった溶接組立処理後の当該燃料スぺーサスプリング３Ａ、３Ｂに対して荷重をかけることにより塑性変形を生じさせることを内容としている。
ここで、図１に示されている図表は、材質にインコネル７１８を使用し、プレス加工により板厚約０．４ｍｍ、幅長約２ｍｍの燃料スぺーサスプリング素材を形成し、これを洗浄そして時効硬化熱処理を施した後、バネ試験機を用いて４回の繰り返し荷重をかけ、これによって得られたものにつき測知した荷重−変位曲線を示している。
【００１４】
上記図１では、約５ｋｇｆの荷重を印加するようにしたが、その結果、荷重０となった際、同図により知られる如く約０．３ｍｍの塑性変形となった。
これに対して、２回目往路以降４回目復路Ｓ3 完了までの塑性変形量は、約０．０５ｍｍ以下となっていることが確認された。
このことで、ニッケル基合金製板材にあって、一度塑性変形の生じた燃料スぺーサスプリングが、歪硬化により、その後に同じ大きさの荷重を負荷されても、それ以上の塑性変形は生じないことが確認された。そして、上記の如く０．０５ｍｍ以下の塑性変形量であれば、実際上燃料棒等に対する弾接支持力の低下は、問題とならないことになる。
【００１５】
上記図表の作成にあっては、前記の如く輸送中に燃料スぺーサスプリングに負荷される可能性のある荷重よりも大きな５ｋｇｆの荷重をかけて、塑性加工処理を行うようにしたが、実際に塑性変形が生じ得る荷重の大きさは、燃料スぺーサスプリング素材の材質、板圧、幅長等に係る設計内容に依存することになるのであるから、これらの設計内容につき配慮の上、塑性変形が生じ得る荷重の選定を行うようにするのがよい。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は以上のように実施されるものであり、適時塑性加工処理が燃料スぺーサスプリングに対し施されていることにより、燃料体の輸送時に当該燃料スぺーサスプリングに対し直交状の外力が加えられたとしても、塑性変形は殆ど生じないことから、輸送用スぺーサが不要となり、従って、これを挿入する作業もなくなって、燃料加工コストを低減でき、発熱するＭＯＸ燃料棒の支持にも、燃料スぺーサスプリングの高い健全性を保持して対処させることができる。
【００１７】
また、請求項２にあっては、上記請求項１における塑性加工処理の荷重につき、予め輸送時に負荷される最大荷重よりも大きく設定することにより、輸送時における変形に対し、より信頼性の高い健全性を保有させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インコネル材による燃料スぺーサスプリングに対し、本発明に係る製造方法の塑性加工処理を施した場合の繰り返し荷重に対する変位を示した曲線図表である。
【図２】（Ａ）は従来の格子型燃料スぺーサを示した平面略示図で、（Ｂ）はその燃料スぺーサスプリングの溶接組立状態を示した縦断拡大正面図である。
【図３】（Ａ）は従来のリング型燃料スぺーサを示した平面略示図で、（Ｂ）はその燃料スぺーサスプリングの溶接組立状態を示した縦断拡大正面図である。
【符号の説明】
１Ａ  燃料スぺーサ
１Ｂ  燃料スぺーサ
３Ａ  燃料スぺーサスプリング
３Ｂ  燃料スぺーサスプリング
【図１】
0003703242.tif 000002
【図２】
0003703242.tif 000003
【図３】
0003703242.tif 000004