(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
核燃料である被覆管内に複数の燃料ペレットを装填した燃料棒において、前記被覆管の開口端に挿着して溶接される密封端栓を端栓本体と一体に形成された開先部の外径が前記被覆管の内径にほぼ等しく設定すると共に、前記端栓本体の外径は前記開先部の外径よりも太くし、前記端栓本体と開先部との間であって前記被覆管と密封端栓の溶接の溶接ダレが形成された被覆管軸方向位置を含む部分に開先部外径より小径の首部を設け、前記首部の径は前記被覆管の内径より0.5mm以上小さくかつ長さは0.5mm以上であることを特徴とする燃料棒。
【請求項２】
前記燃料棒において、被覆管の開口端に挿着して溶接される密封端栓の開先部の外周に開先部の先端から首部に至る溝を密封端栓の軸方向と平行に少なくとも１本以上設けたことを特徴とする請求項１記載の燃料棒。
【請求項３】
前記燃料棒において、被覆管の開口端に挿着して溶接される密封端栓の端栓本体と開先部の間に設けた首部の径を前記密封端栓を挿着して溶接する被覆管の外径の 0.7倍より大きくしたことを特徴とする請求項１記載の燃料棒。
【請求項４】
前記燃料棒において、被覆管の開口端に挿着して溶接される密封端栓に設けた開先部の長さを密封端栓に挿着して溶接する被覆管の内径と開先部の外径との差の６倍以上としたことを特徴とする請求項１記載の燃料棒。
【請求項５】
前記燃料棒において、被覆管の開口端に挿着して溶接される密封端栓の端栓本体と開先部との間に設けた首部を開先部側の径より端栓本体側の径が大きいテーパとしたことを特徴とする請求項１記載の燃料棒。
【請求項６】
核燃料である被覆管内に複数の燃料ペレットを装填した燃料棒において、前記被覆管の開口端に挿着して溶接される密封端栓を端栓本体と一体に形成された開先部の外径が前記被覆管の内径にほぼ等しく設定すると共に、前記端栓本体と開先部との間に開先部外径より小径の首部を設け、前記密封端栓の開先部の外周に前記密封端栓の軸方向と一定の角度をなす螺旋状の溝を少なくとも１本以上設けたことを特徴とする燃料棒。
【請求項７】
前記燃料棒において、被覆管の開口端に挿着して溶接される密封端栓の開先部の外周に螺旋状に設けた少なくとも１本以上の溝と密封端栓の軸方向とがなす角度を前記開先部先端における溝位置と開先部後端における溝位置との差が前記溝の幅以上となるようにしたことを特徴とする請求項６記載の燃料棒。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉で使用する燃料ペレットを装填した被覆管の開口端を溶接密封する密封端栓を備えた燃料棒に係り、特に溶接部分の欠陥の発生防止と検査及び組立て作業性を改善して、溶接部分の品質を向上した燃料棒に関する。
【０００２】
【従来の技術】
沸騰水型原子炉で採用される燃料集合体については、図１６の一部切り欠き斜視図に示すように、燃料集合体１は角筒状のチャンネルボックス２内に、複数本の燃料棒３と少なくとも１本のウォータロッド４を収容している。
この燃料棒３とウォータロッド４は、共に軸方向に設けた複数のスペーサ５により相互間隔が保持され、かつ、格子状に整列されると共に、上下両端部を上部タイプレート６及び下部タイプレート７によって支持されている。
【０００３】
また、前記チャンネルボックス２内の下部に設けたフィンガスプリング８は、燃料集合体１中を流れる冷却材が外部に流出することを抑制するためのもので、冷却材は下部タイプレート７から流入し、チャンネルボックス２内で燃料棒３とウォータロッド４の間を上昇して、上部タイプレート６から外に流出する。
【０００４】
燃料棒３は図１７の縦断面図に示すように、被覆管９内に複数個の燃料ペレット１０を装填し、上下両端をそれぞれ密封端栓である上部端栓１１及び下部端栓１２により溶接して密封している。
【０００５】
この上部端栓１１及び下部端栓１２における密封溶接を確実に行って、燃料ペレット１０を装填した被覆管９と上部端栓１１及び下部端栓１２との溶接部分の品質向上を図るために、例えば、特開平７−２２９９８５号公報「核燃料棒の密封端栓」で提案されているように、図１８の側面図に示す構造の密封端栓１３がある。
【０００６】
前記密封端栓１３については、端栓本体１４と溶接時に被覆管９の内部に挿着される開先部１５と、この開先部１５と端栓本体１４とを連結するテーパ状の連結部１６とから形成されている。
この密封端栓１３の場合には、開先部１５の外径を被覆管９の内径とほぼ等しくすることにより、開先部１５を被覆管９に挿入させるだけで、密封端栓１３と被覆管９の中心軸をほぼ一致させることができる。
【０００７】
さらに、テーパ状の連結部１６の径は、端栓本体１４側を被覆管９の内径より大きくしていることから、開先部１５を被覆管９に挿入した後に、このテーパ状の連結部１６を所定の加重をもって、被覆管９を押し広げながら押し込むことにより、密封端栓１３は確実に被覆管９に挿着することができる。
このために、溶接時には密封端栓１３の位置が固定されて、容易に品質の高い溶接を行うことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記図１８及び図１９の拡大断面図に示した密封端栓１３において、被覆管９との溶接が確実に行われると共に、溶接部に十分な溶け込みが得られた場合は、図１９に示すように被覆管９と端栓本体１４の間に溶融部１７が形成されると共に、被覆管９の内面とテーパ状の連結部１６との間には、溶融によって金属表面が丸みを帯びた溶接ダレ１８が形成される。
【０００９】
一般に、密封端栓１３と被覆管９との溶接が確実に行われたことを確認するためには、Ｘ線や超音波を利用した非破壊検査が行われているが、被覆管９と密封端栓１３の溶接部の検査をＸ線によって行う場合は、前記図１９に示す溶接ダレ１８を確認することになる。
【００１０】
すなわち、Ｘ線検査によって溶接ダレ１８が確認できれば、溶接部において十分な溶け込みが得られて健全な溶接が実施されたとの確認ができる。この反面、溶接ダレ１８が確認できなければ、溶接部の健全性が確認できないことになる。
【００１１】
しかしながら、図１８に示す密封端栓１３においては、開先部１５の外径と被覆管９の内径をほぼ等しくしているために、Ｘ線検査においては被覆管９と開先部１５との間の間隙１９は、空間としてではなく単なる境界線としてしか認められず、かつ、溶接ダレ１８も確認できないという不具合が生ずる。
また、溶接時に発生したガスは、間隙１９から抜けることにより良好な溶接部が形成されるが、間隙１９が狭い場合にはガス抜けが悪くなり、良好な溶接部の形成が困難になる可能性がある。
【００１２】
なお、環状の溶融部１７には全周にわたって健全性の確認をするために、角度が９０°異なる２方向からＸ線を照射して検査を行うが、この際に空隙部においてはＸ線の通過を妨げる物質がないことからＸ線の通過が良好である。
従って、空隙部に対応する部分のＸ線フィルムにおける感光が多くなり、特に９０°異なる方向から照射されたＸ線が交差する部分においては溶接部の検査が不能となる問題があった。
【００１３】
また、溶接部の健全性の確認を容易とする目的で、間隙１９を大きくするために開先部１５の外径と被覆管９の内径との差を広げると、溶接に際して密封端栓１３の開先部１５を被覆管９に挿着した場合に、密封端栓１３が傾いたり、抜け落ちる可能性がでて溶接作業に支障が生じる。
【００１４】
本発明の目的とするところは、被覆管と密封端栓との溶接の健全性の向上と非破壊検査時における健全性確認が容易な燃料棒を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の発明に係る燃料棒は、核燃料である被覆管内に複数の燃料ペレットを装填した燃料棒において、前記被覆管の開口端に挿着して溶接される密封端栓を端栓本体と一体に形成された開先部の外径が前記被覆管の内径にほぼ等しく設定すると共に、前記端栓本体と開先部との間に開先部外径より小径の首部を設けたことを特徴とする。
【００１６】
密封端栓の開先部の外径が被覆管の内径にほぼ等しいことから、被覆管に挿着した際の密封端栓の位置決めが容易で、開先部の首部の径が開先部の外径より小さいために、溶接部に空隙が形成され、非破壊検査により溶接の健全性を確認するための溶接ダレの確認が容易となる。
【００１７】
請求項１記載の発明に係る燃料棒はさらに、被覆管の開口端に挿着して溶接される密封端栓の端栓本体と開先部との間に設けた首部の径と前記密封端栓を挿着して溶接する被覆管の内径との差を  ０．５ｍｍ以上としたことを特徴とする。
【００１８】
被覆管と密封端栓の密封溶接により密封端栓の首部に生じる溶接ダレの幅は約０．２５ｍｍであることから、首部の径と被覆管内径との差を０．５  ｍｍ以上とすることにより、溶接部の被覆管内面と密封端栓の首部とで形成される空隙の幅を０．２５ｍｍ以上確保でき、非破壊検査による空隙における溶接ダレの確認が容易となり、溶接部の健全性と確認の信頼性が向上する。
【００１９】
請求項１記載の発明に係る燃料棒はさらに、被覆管の開口端に挿着して溶接される密封端栓の端栓本体と開先部との間に設けた首部の長さを  ０．５ｍｍ以上としたことを特徴とする。
密封端栓の首部に生じる溶接ダレの長さは、幅の２倍であることから首部の軸方向長さを溶接ダレの長さより長い  ０．５ｍｍ以上とすることにより、溶接による首部の空隙が確保され、この空隙における溶接ダレの確認から溶接結果の確認が容易となる。
【００２０】
請求項２記載の発明に係る燃料棒は、被覆管の開口端に挿着して溶接される密封端栓の開先部の外周に開先部の先端から首部に至る溝を密封端栓の軸方向と平行に少なくとも１本以上設けたことを特徴とする。
溶接時に被覆管の内面に形成された空隙内のガスが急激に膨張しても、開先部の外周に設けた溝によりガスが被覆管内に抜けて、溶接の健全性を損うことがない。
【００２１】
請求項３記載の発明に係る燃料棒は、被覆管の開口端に挿着して溶接される密封端栓の開先部の外周に開先部の先端から首部に至る溝を密封端栓の軸方向と平行に少なくとも１本以上設けたことを特徴とする。
【００２２】
被覆管と密封端栓との密封溶接の健全性確認については、燃料棒に対して９０°異なる２方向からＸ線を照射して全周にわたる検査を行うが、この２方向からのＸ線照射において、被覆管の内面と首部との間に形成された空隙では、Ｘ線の減衰が少なく不感帯となり、殊に２方向共に不感帯の部分はデッドエリアとなり、全く検査の確認が行えない。
従って、首部の径を被覆管の外径の  ０．７倍より大きくすることで、デッドエリアの内径より大きくできることから、デッドエリアのない検査ができる。
【００２３】
請求項４記載の発明に係る燃料棒は、被覆管の開口端に挿着して溶接される密封端栓に設けた開先部の長さを密封端栓に挿着して溶接する被覆管の内径と開先部の外径との差の６倍以上としたことを特徴とする。
密封端栓の開先部の長さを、被覆管の内径と開先部の外径との差の６倍以上とすることにより、組立て時に被覆管に密封端栓の開先部を挿着した場合に、密封端栓が被覆管に対して傾くことなく位置決めができて、抜け落ちも防止されることから作業性が向上する。
【００２４】
請求項６記載の発明に係る燃料棒は、被覆管の開口端に挿着して溶接される密封端栓の開先部の外周に設けた少なくとも１本以上の溝を密封端栓の軸方向と一定の角度をなす螺旋状としたことを特徴とする。
溶接時おいて空隙内で膨脹したガスを、溝により被覆管内に抜いて溶接の健全性を維持すると共に、この溝が開先部の外周にて螺旋状に形成されているので、被覆管の内面で中心軸と平行に溝が当接しないので、密封端栓の被覆管に対する傾きが大きくならない。
【００２５】
請求項７記載の発明に係る燃料棒は、被覆管の開口端に挿着して溶接される密封端栓の開先部の外周に螺旋状に設けた少なくても１本以上の溝と密封端栓の軸方向とがなす角度を前記開先部先端における溝位置と開先部後端における溝位置との差が前記溝の幅以上となるようにしたことを特徴とする。
【００２６】
開先部の外周に設けた溝が螺旋状であり、かつ、開先部の先端における溝位置と、後端における溝位置との差が溝の幅以上であることから、被覆管の内面で中心軸と平行に溝が当接することがないので、寄りによるズレが生じることなく密封端栓の被覆管に対する傾きが大きくならない。
【００２７】
請求項５記載の発明に係る燃料棒は、被覆管の開口端に挿着して溶接される密封端栓の端栓本体と開先部との間に設けた首部を開先部側の径より端栓本体側の径が大きいテーパとしたことを特徴とする。
溶接条件の変動から溶接ダレの体積が増加した場合でも、首部がテーパで端栓本体側の径が大きく被覆管の内径に近いので、この首部のテーパにより溶接ダレの体積が制限されて被覆管の外側にくぼみが生じることがなく、安定した健全な溶接部が得られる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。なお上記した従来技術と同じ構成部分については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
第１実施の形態は請求項１乃至請求項４に係り、図１の側面図及び図２の正面図に示すように、燃料棒２０の上部端栓及び下部端栓の要部である密封端栓２１は、端栓本体２２と開先部２３及び首部２４から形成されている。
【００２９】
また、前記開先部２３の外径は図示しない被覆管９の内径とほぼ等しくして、首部２４の径は開先部２３より小さく構成している。また、首部２４の径と被覆管９の内径との差を、０．２５ｍｍの２倍の  ０．５ｍｍ以上にして構成すると共に、首部２４の軸方向長さを  ０．５ｍｍ以上に構成する（請求項１）。
【００３０】
前記開先部２３の外周には密封端栓２１の中心線と平行に軸方向の溝２５を２本設けると共に（請求項２）、前記首部２４の径を被覆管９の外径の  ０．７倍より大きくする（請求項３）。また、前記開先部２３の長さを被覆管９の内径と開先部２３の外径の差の６倍以上に構成する（請求項４）。
【００３１】
次に、上記構成による作用について説明する。図３の要部拡大断面図に示すように、燃料棒２０の被覆管９の上下両端は、それぞれ上部端栓と下部端栓である密封端栓２１を溶接して密封する。
この際に溶接が確実に行われた場合は、被覆管９と端栓本体２２との間にはポロシティ等のない溶融部１７が形成されて、被覆管９の内面には健全な溶接ダレ１８が形成され、この確認には非破壊検査として例えばＸ線検査が行われる。
【００３２】
この時に被覆管９の内面と開先部２３との間の間隙１９は非常に狭いために、Ｘ線検査では間隙１９における溶接ダレ１８の確認できない可能性が高い。しかしながら首部２４においては、開先部２３より径が小さいことから、端栓本体２２側に溶接ダレ１８が形成されても、被覆管９の内面で開先部２３の端栓本体２２側先端である開先端部２３ａと溶接ダレ１８の先端との間に空隙２６が形成される。
【００３３】
このＸ線検査上で最も重要な溶融部１７の近傍に形成された空隙２６は、Ｘ線検査で確認が容易なことから、この空隙２６に形成された溶接ダレ１８を確認することにより溶接部の健全性確認が容易にできる。
なお、上記の空隙２６をＸ線検査で確実に確認するには、空隙２６がＸ線検査で確認可能な大きさ以上を確保する必要がある。ここで従来の知見によれば、Ｘ線検査により容易に確認可能な間隔は０．２５ｍｍ以上であることから、首部２４と被覆管９の内面との距離が０．２５ｍｍ以上とすれば良い。
【００３４】
すなわち、首部２４の径と被覆管９の内径との差を０．５  ｍｍ以上とすることで、溶接が確実に行われたことにより生じた溶接ダレ１８を、空隙２６において容易に確認することができる。
さらに、この溶接ダレ１８をＸ線検査によって確実に確認するためには、図３に示すように溶接ダレの幅ｔ１  を、上記と同様にＸ線検査で容易に確認可能な大きさである０．２５ｍｍ以上とする必要がある。
【００３５】
この場合に経験上から溶接ダレの長さｔ２  は、溶接ダレの幅ｔ１  の２倍の  ０．５ｍｍ以上となる。なお、首部２４の軸方向長さが不十分な場合は、溶接ダレ１８が開先端部２３ａに接触して、空隙２６が確保できなくなり、溶接結果の確認に悪影響を及ぼすことになる。
【００３６】
しかしながら図３に示すように、首部２４の軸方向長さを溶接ダレの長さｔ２  より長くすることにより、溶接の結果から溶接ダレ１８が開先端部２３ａに接触することがなくなるので、開先部２３が溶接に悪影響を及ぼす懸念がなくなると共に、空隙２６が十分に確保されて、溶接結果の確認が容易で信頼性が向上する。
【００３７】
また、被覆管９と密封端栓２１を溶接する際には、溶融部１７の近傍は極めて高温となるため、空隙２６の中のガスが急激に膨張することになる。一方で、間隙１９は極めて狭いために、膨張したガスは直ぐには逃げられず、空隙２６部における圧力が急昇して極端な場合には、膨張したガスが溶接中に溶融部１７を通して燃料棒２０の外側に抜け出て、溶接性を低下させる恐れがある。
【００３８】
しかしながら、開先部２３の外周に設けた溝２５は、空隙２６で膨張したガスを速やかに燃料棒２０の内部に抜かすために、空隙２６の局所的な圧力上昇は生じることがないので、溶接結果に悪影響を及ぼすことはない。
【００３９】
また、図２では例として溝２５を軸中心を挟んで対象位置に２本設けたが、この溝２５の大きさと本数は、空隙２６において膨脹したガスを速やかに抜かす必要に応じて、１本以上適宜選定して設ければ良い。
なお、溝２５が細く、また多数を外周に均等に配設すると、被覆管９に開先部２３を挿着した際に密封端栓２１の傾きが少なく、空隙２６の局所的な圧力上昇を緩和し易い。
【００４０】
さらに、溶接終了後に行う溶接部の健全性確認のための検査では、Ｘ線や超音波等による非破壊検査を実施するが、ここではＸ線検査を例にして説明する。Ｘ線検査の際には燃料棒２０の全周にわたる溶接部の健全性を確認するために、一般には図４の断面模式図で示すように、燃料棒２０の軸方向と垂直で０°及び９０°の２方向からＸ線撮影が行われる。
【００４１】
図４は燃料棒２０の軸方向に垂直の面を示し、溶接部近傍の首部２４を輪切りにした断面とＸ線撮影の方向を示し、ここでは、燃料棒２０の上及び横の２方向で、燃料棒に０°方向から照射するＸ線を２７、また、９０°方向から照射されるＸ線を２８としている。
【００４２】
このＸ線２７，２８の２方向からのＸ線照射に際して、被覆管９の内面と首部２４との間に形成された空隙２６においてはＸ線の透過を妨げる物質が存在しないために、この空隙２６を通過するＸ線２７，２８の減衰は他の部位に比べて少ない。
従って、Ｘ線２７，２８が空隙２６を通過する距離が長くなるほど、燃料棒２０を透過するＸ線量が高く、この透過したＸ線により映像を撮影するＸ線フィルムの感光量が大きくなることから、Ｘ線フィルム上ではより黒く見えることになる。
【００４３】
図４に示す帯状領域は、照射されたＸ線２７またはＸ線２８が空隙２６を通過する距離が長いために、Ｘ線フィルムにおいて黒く感光して溶接部の検査を行うことができない領域である。
すなわち、この部分は溶接部の検査を行うことのできない不感帯２９で、さらに、０°方向及び９０°方向から照射されるＸ線２７，２８のどちらからも不感帯２９となる部分はデッドエリア３０となり、全く検査の確認が行えないことになる。
【００４４】
このデッドエリア３０をなくすためには、首部２４の径ｄ１  の√２倍、すなわち、デッドエリア内径ｄ２  が被覆管９の外径ｄ３  より大きくすれば良い。
従って、デッドエリア３０をなくすための条件は、次の式（１）  と、この式（１）  より導かれた式（２）  により求められる。
【００４５】
ｄ１  ×√２＝ｄ２  ≧ｄ３  …（１）
【００４６】
ｄ１  ≧ｄ３  ／√２＝  ０．７０７×ｄ３  …（２）
【００４７】
以上から、首部２４の径を被覆管９の外径の  ０．７倍より大きく設定して、非破壊検査のＸ線照射を０°方向及び９０°方向の２方向から行うことにより、デッドエリア３０がなく、燃料棒２０の全周における溶接部の確認ができる。
【００４８】
また、燃料棒２０において被覆管９と密封端栓２１を溶接する作業としては、先ず密封端栓２１の開先部２４を被覆管９の開口端に挿着して位置決めを行うが、図５の一部切断側面図に示すように、開先部２３の外径ｄ４  は被覆管９の内径ｄ５  （ここでは被覆管９の内径が開先部２３を挿着する開口端の内径と同一と仮定する）より小さいことから、両者の間には間隙１９が生じ、このために、密封端栓２１の中心軸３１は被覆管９の中心軸３２に対して若干傾くことになる。
【００４９】
両者の中心軸３１，３２の傾き角をαとすると、傾き角αが十分小さい場合は、この傾き角αは次の式（３）  によって求められる。なお、ここで、ｈ１  は開先部２３の長さである。
【００５０】
α＝ｔａｎ−１（（ｄ５  −ｄ４  ）／ｈ１  ）…（３）
【００５１】
従来の知見によれば、傾き角αが１０°より大きくなると、密封端栓２１が被覆管９に挿着した状態で、移動等の取扱い中に被覆管９から抜け落ち易くなり、燃料棒２０の組立時の作業性に支障をきたす恐れがあった。
しかしながら、密封端栓２１の開先部２４の長さｈ１  を、挿着する被覆管９の内径ｄ５  と開先部２４の外径ｄ４  の差（ｄ５  −ｄ４  ）の６倍以上とすることにより、傾き角αを１０°以下とすることができて、溶接前に被覆管９に挿着した密封端栓２１が、取扱い中に容易に抜け落ちることがなく作業性が向上する。
【００５２】
すなわち、次の式（４）  とこの式（４）  より導いた式（５）  、さらに式（４）  ，（５）  により得た式（６）  によれば、開先部２４の長さｈ１  を、被覆管９の内径ｄ５  と開先部２４の外径ｄ４  の差の６倍とすることにより、傾き角αは１０°以下となる。
【００５３】
６×（ｄ５  −ｄ４  ）≦ｈ１  …（４）
【００５４】
（ｄ５  −ｄ４  ）／ｈ１≦０．１７…（５）
【００５５】
α＝ｔａｎ−１（（ｄ５  −ｄ４  ）／ｈ１  ）≦ｔａｎ−１（０．１７）＝  ９．６°…（６）
【００５６】
第２実施の形態は請求項６及び請求項７に係り、図６の側面図を示すように燃料棒に密封溶接する密封端栓３３は、開先部２３の外周に設けた溝３４を密封端栓３３の中心軸３１に対して、一定の角度βを持った螺旋状に設けたことを特徴としている（請求項６）。
また前記角度βは、開先部２３の先端における溝３４の周方向位置と、開先部２３の後端における溝３４の周方向位置との差ｄ６  が、溝の幅ｗ１  より大きくなるように構成している（請求項７）。
【００５７】
次に、上記構成による作用について説明する。なお、図７の一部切断正面図は、上記図５の正面図に相当し、説明を判り易くするために溝２５の幅を大きく示している。すなわち、被覆管９に第１実施の形態による密封端栓２１の開先部２３を挿着した状態を被覆管９の軸方向から見た図である。
【００５８】
この第１実施の形態のように、溝２５が開先部２３の外周で中心軸３１に対して平行に設けられていると、密封端栓２１の開先部２３を被覆管９に挿着した状態において、開先部２３の溝２５が被覆管９の内面に当接した場合には、溝２５がない部分に比べて、ズレｇ１  だけ開先部２３が被覆管９の内面に寄ることから、被覆管９との傾きが大となる。
【００５９】
しかしながら、第２実施の形態の燃料棒の密封端栓３３によれば、図８の一部切断正面図に示すように開先部２３の外周に設けた溝３４が螺旋状であると、溝３４が被覆管９の内面で中心軸３１に対して平行に寄ることがないので、図７に示すようなズレｇ１  が生じず、従って被覆管９との傾きが大とならない。
【００６０】
特に、開先部２３の先端における溝位置３４ａと端栓本体２２側である開先部２３の後端における溝位置３４ｂとの差ｄ６  を溝の幅ｗ１  以上とすることで、被覆管９の内面で中心軸３１に対する平行部分では、溝３４の全面が平行して接触することがなく、開先部２３が平行に寄ることのズレｇ１  は生じない。
【００６１】
従って、被覆管９に対する傾きが大きくなることがないので、被覆管９に密封端栓３３を挿着した際の位置決めが容易で、組立作業及び溶接後の燃料棒に不具合が起きない。
また、この溝３４の大きさと本数は、空隙２６において膨脹したガスを速やかに抜かす必要に応じ、１本以上を適宜選定して設ければ良い。
【００６２】
第３実施の形態は請求項５に係り、図９の側面図に示すように燃料棒に密封溶接する密封端栓３５は、端栓本体２２と開先部２３との間に設けられた首部３６について、開先部２３側の径は開先部２３より小さく、また端栓本体２２側の径を開先部２３側の径より大きくしてテーパ状に構成している。
【００６３】
次に、上記構成による作用について説明する。上記図１に示す第１実施の形態の密封端栓２１と被覆管９を溶接すると、この溶接した状態は上記図３に示すようになるが、首部２４に空隙２６があることから溶接の条件によっては、図１０の拡大断面図に示すように、被覆管９内面において溶接ダレ１８が大きくなる場合が考えられる。
【００６４】
もしも、この状態になると、この大きな溶接ダレ１８の体積を補填して、被覆管９の外側にくぼみ３７が形成されることになる。しかし、このくぼみ３７は、外観上の体裁だけでなく、極端な場合は被覆管９と密封端栓２１との溶接強度が不均一となる支障が生じる。
【００６５】
しかしながら、第３実施の形態の密封端栓３５においては、テーパ状の首部３６の端栓本体２２の側の径を大きくして、被覆管９の内径に近づけているので、溶接した状態は図１１の拡大断面図に示すように、被覆管９内面に形成される溶接ダレ１８の体積は制限される。
この結果から被覆管９の外側にくぼみ３７が生じる恐れはなくなる。これによって、溶接条件が多少変動しても、安定して健全な溶接部の燃料棒を得ることができる。
【００６６】
第４実施の形態は、上記第３実施の形態と同様の効果を得るもので、図１２の側面図に示すように、燃料棒の密封端栓３８は端栓本体２２と開先部２３との間に設けられた首部３９を、開先部２３側の首部３９ａと端栓本体２２側の首部３９ｂの異径の２段とし、端栓本体２２側の首部３９ｂの径を開先部２３側の首部３９ａの径より大きく構成している。
【００６７】
次に上記構成による作用としては、図１３の拡大断面図に示すように、密封端栓３８と被覆管９を溶接すると、被覆管９の内面に形成される溶接ダレ１８の体積は、端栓本体２２側の首部３９ｂの径が大きいために、上記図１０に示す第１実施の形態の場合より小さくなることから、被覆管９の外側にくぼみ３７が生じることがなく、溶接条件が多少変動しても、安定して健全な溶接部の燃料棒を得られる。
【００６８】
第５実施の形態は、上記第４実施の形態と同様の効果を得るもので、図１２の側面図に示すように燃料棒の密封端栓４０は、上記第４実施の形態の図１２と同様に、首部４１は径が異なる開先部２３側の首部４１ａと端栓本体２２側の首部４１ｂの２段とすると共に、端栓本体２２側の首部４１ｂをテーパ状として、端栓本体２２側の径を開先部２３側の径より大きく構成している。
【００６９】
次に上記構成による作用としては、図１５の拡大断面図に示すように、被覆管９と密封端栓４０を溶接した際に、首部４１ｂにおいてテーパ状の径が大きいために、溶接ダレ１８の体積は、上記図１０に示す第１の実施の形態の場合より小さくなり、従って、被覆管９の外側にくぼみ３７が生じることがない。
【００７０】
また、首部４１ｂと被覆管９の内面との間の間隙にあるガスは、溶接の際に温度が上昇して膨張することになるが、首部４１ｂが空隙２６側に低いテーパ状に形成されていることから、膨張したガスは空隙２６に容易に抜ける。
このために、これらのガスによって、溶融部１７内にポロシティが形成されるのを防ぐことができるので、溶接部の健全性が向上する。
【００７１】
なお、上記第４実施の形態の場合も第５実施の形態の場合も、溶接が確実に行われたことの確認は、Ｘ線等による非破壊検査により、それぞれ被覆管９の内面と、開先部２３側の首部３９ａ及び首部４１ａとの間に形成される空隙２６において、溶接ダレ１８を確認することにより容易に行なうことができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上本発明によれば、原子炉に装荷される燃料集合体を形成する燃料棒の製作に際して、被覆管と密封端栓との密封溶接が密封端栓の開先部を被覆管に挿着して容易に位置決めができると共に、被覆管と密封端栓との溶接を確実に行うことができる。
【００７３】
また、前記溶接が確実に行えたことの確認は、２方向からのＸ線照射等による非破壊検査によってデッドエリアがなく、溶接部全周について確認をすることができ、さらに、溶接部近傍の被覆管外面が、溶接によってくぼむ現象も防止できるので、燃料棒の製造に際しての作業性及び品質と共に信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施の形態の燃料棒の密封端栓部の側面図。
【図２】本発明に係る第１実施の形態の燃料棒の密封端栓の正面図。
【図３】本発明に係る第１実施の形態の燃料棒における被覆管と密封端栓溶接部の拡大断面図。
【図４】本発明に係る第１実施の形態の燃料棒における密封端栓溶接部の非破壊検査時の断面模式図。
【図５】本発明に係る第１実施の形態の密封端栓における開先部と被覆管の挿着状態を示す一部切断側面図。
【図６】本発明に係る第２実施の形態の燃料棒の密封端栓の側面図。
【図７】本発明に係る第１実施の形態の密封端栓開先部の被覆管挿着状態を示す一部切断正面図。
【図８】本発明に係る第２実施の形態の密封端栓開先部の被覆管挿着状態を示す一部切断正面図。
【図９】本発明に係る第３実施の形態の燃料棒の密封端栓の側面図。
【図１０】本発明に係る第１実施の形態の密封端栓と被覆管で溶接条件を異ならせた場合の溶接部の拡大断面図。
【図１１】本発明に係る第３実施の形態の密封端栓と被覆管で、図１０と同等の溶接条件とした場合の溶接部の拡大断面図。
【図１２】本発明に係る第４実施の形態の燃料棒の密封端栓の側面図。
【図１３】本発明に係る第４実施の形態の密封端栓と被覆管を図１０と同等の溶接条件によって溶接した場合の溶接部の拡大断面図。
【図１４】本発明に係る第５実施の形態の燃料棒の密封端栓の側面図。
【図１５】本発明に係る第５実施の形態の密封端栓と被覆管を図１０と同等の溶接条件によって溶接した場合の溶接部の拡大断面図。
【図１６】燃料集合体の一部切欠き斜視図。
【図１７】燃料棒の縦断面図。
【図１８】従来の燃料棒の密封端栓部の側面図。
【図１９】従来の燃料棒における被覆管と密封端栓溶接部の拡大断面図。
【符号の説明】
１…燃料集合体、２…チャンネルボックス、３，２０…燃料棒、４…ウォータロッド、５…スペーサ、６…上部タイプレート、７…下部タイプレート、８…フィンガスプリング、９…被覆管、１０…燃料ペレット、１１…上部端栓、１２…下部端栓、１３，２１，３３，３５，３８，４０…密封端栓、１４，２２…端栓本体、１５，２３…開先部、１６，２４…連結部、１７…溶融部、１８…溶接ダレ、１９…間隙、２３ａ…開先部の端部、２５…溝、２６…空隙、２７…０°方向から照射のＸ線、２８…９０°方向から照射のＸ線、２９…Ｘ線検査で検査のできない不感帯、３０…デッドエリア、３１…密封端栓の中心軸、３２…被覆管の中心軸、３４…螺旋状の溝、３４ａ…開先部先端の溝位置、３４ｂ…開先部後端の溝位置、３６…テーパ状の首部、３７…被覆管外側のくぼみ、３９，４１…２段の首部、３９ａ，４１，…開先部側の首部、３９ｂ…端栓本体側の首部、４１ｂ…端栓本体側のテーパ状首部、ｄ１  …首部の径、ｄ２  …デッドエリアの内径、ｄ３  …被覆管の外径、ｄ４  …開先部の外径、ｄ５  …被覆管の内径、ｄ６  …溝位置の差、ｇ１  …ズレ、ｈ１  …開先部の長さ、ｔ１  …溶接ダレの幅、ｔ２  …溶接ダレの長さ、ｗ１  …溝の幅、α…傾き角、β…角度。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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