(57)【要約】  核燃料ペレットを焼結ボートに装填するための装置は、ペレットのための移動経路（４）を画定している装填シュートを具備し、装填シュート（２）はペレットの受容を目的とした上端部（８）と、焼結ボートの近傍に配置することを目的とした下端部（１２）と、を備え、装填シュート（２）は、ペレットの移動経路内で障害物を形成して移動経路を分断しているゲートを具備し、ゲートは交互に作動されることが可能であり、装填シュート（２）の下端部（１２）は移動可能とされて、焼結ボートの底部に近づくようにおよび、焼結ボートの底部から離れるように引き出されることが可能である。本発明のさらなる主目的は、核燃料ペレットを焼結ボートに装填するための方法であり、本発明による装置を使用する。
2009512846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
核燃料ペレットを焼結ボートに装填するための装置において、
該装填装置はペレットのための移動経路を画定している装填シュートを具備し、
該装填シュート（２）は前記ペレットの受容を目的とした上端部（８）と、前記焼結ボートの近傍に配置することを目的とした下端部（１２）と、を備え、
前記装填シュート（２）は、前記ペレットの移動経路内で障害物を形成して前記移動経路を分断しているゲート（１８，２０，２２）を具備し、
該ゲート（１８，２０，２２）は交互に解放と閉鎖とを行うことが可能であり、
前記装填シュート（２）の下端部（１２）は移動可能とされて、前記焼結ボートの底部に近づくようにおよび、前記焼結ボートの底部から離れるように引き出されることが可能であることを特徴とする装填装置。
【請求項２】
前記ゲートは交互に作動されることを特徴とする、請求項１に記載の装填装置。
【請求項３】
前記ゲートを作動するための１つの作動手段を具備していることを特徴とする、請求項１または２に記載の装填装置。
【請求項４】
上部ゲート（１８）、中間ゲート（２０）、および下部ゲート（２２）を具備し、前記中間ゲート（２０）が解放（閉鎖）されることで前記上部ゲート（１８）および前記下部ゲート（２２）が閉鎖（解放）されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装填装置。
【請求項５】
前記作動手段は、接続ロッド手段（３０）によって前記中間ゲート（２０）に接続されたシリンダを具備していることを特徴とする、請求項３または４に記載の装填装置。
【請求項６】
前記上部ゲート（１８）と前記下部ゲート（２２）とは連結バー（４８）を介して接続されており、前記上部ゲート（１８）または前記下部ゲート（２２）のいずれか一方はギア手段（４２）を介して前記中間ゲート（２０）に接続されていることを特徴とする、請求項５に記載の装填装置。
【請求項７】
前記ゲート（１８，２０，２２）は略長方形状であり、前記装填シュートの底部側にフィンガーを具備していることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装填装置。
【請求項８】
前記ゲート（１８，２０，２２）はポリウレタンで形成されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装填装置。
【請求項９】
前記装填シュートの下端部において可動性のフラップ（１４）を具備していることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装填装置。
【請求項１０】
前記フラップ（１４）はシリコーン材料で形成されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装填装置。
【請求項１１】
前記ペレット供給手段はベルトコンベアであることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装填装置。
【請求項１２】
前記焼結ボートを前記装填シュートの下端部に対して移動させる手段を具備していることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装填装置。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置を使用する装填方法において、
−  装填シュート（２）の下端部（１２）を焼結ボートの底部の近傍に位置に配置するステップと、
−  ペレット供給手段を差動状態にするステップと、
−  交互にゲート（１８，２０，２２）を作動するステップと、
−  装填シュート（２）の下端部（１２）を回動させてペレットの厚さまで持ち上げ、焼結ボート内に配置するステップと、
を含んでいることを特徴とする装填方法。
【請求項１４】
前記焼結ボートは装填の間移動され、ほぼレイヤ内に装填されることを確実にしていることを特徴とする、請求項１３に記載の装填方法。
【請求項１５】
請求項１３または１４のいずれか一項に記載の装填方法において、
−  前記ペレットの第１レイヤは最低位置に装填シュートの下端部によって積載されるステップと、
−  前記ペレットの第２レイヤは前記最低位置よりも高い位置に積載されるステップと、
−  第３および第４レイヤは同じ高さの位置に積載されるステップと、
−  第５および第６レイヤは同じ高さの位置に積載されるステップと、
を含んでいることを特徴とする装填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核燃料のペレットを焼結ボートに装填するための装填装置、およびその装置を使用した装填方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
核燃料ペレットは核燃料パウダーの混合物、例えばＭＯＸパウダー（酸化プルトニウムと酸化ウランとの混合物）から生成される。このパウダーは円筒形のペレットに圧縮され、その後そのペレットは炉内の管理された雰囲気中において非常に高温で焼結される。焼結後、ペレットはクラッド管内に充填され、核燃料棒を形成する。
【０００３】
ペレットの焼結を行うために、ペレットは焼結ボートとも称されるコンテナに装填される。そのボートはスキッド上に配置され、その後スキッドトレインは焼結炉内へ移動される。しかしながら、焼結前には、これらのペレットは極めて脆く非常に破損しやすい。ペレットは警戒して運搬されなければならず、それはペレットの欠けの発生を減少し、これらのペレットの総称を回避するためである。なぜならば、ペレットのサイズは十分に管理されて、安全および効率的な核反応炉の機能を保証しなければならないためである。したがって、焼結ボート人核燃料ペレットを装填する装置へのこの要求は、無衝撃の装填または少なくとも衝撃が減少された装填を保証することである。
【特許文献１】欧州特許第０３８５１９５号明細書
【特許文献２】仏国特許発明第２７６４５８５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば特許文献１からは焼結ボートに核燃料ペレットを装填するための装置が知られており、その装置はペレット供給手段の端部には位置された装填シュートを具備している。この経路は焼結ボートの近傍に配置されることを目的としたか端部を具備し、且つ重力下でペレットが自然落下するときに、ペレットの速度を落とすことを目的とした連続した可動式ガイドも具備している。装填経路の供給は連続的に導入され、したがって、ペレットは連続的に装填経路から供給され、互いにぶつかり合ってダメージを受けやすい。
【０００５】
特許文献２からも同じ目的の移送装置が知られており、その装置は固定して設けられたシャフトおよび多層ストリップを具備している。ストリップは衝撃吸収剤でコーティングされ、そのストリップはシャフト内で落下したペレットの衝撃を吸収する。
【０００６】
したがって、本発明の目的は焼結ボートに核燃料ペレットを充填するための装填装置を提供することであり、その装置によりペレットが損傷する危険性を減少させることである。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、焼結ボートに核燃料ペレットを装填するための装填装置を提供することであり、その装置は焼結ボートに均一にペレットを充填することが可能である。
【０００８】
本発明の目的は、単純なデザインおよび単純な操作の装置を提供することでもある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記で説明された目的は、装填シュートを具備した装填装置の利用により達成される。その装填シュートの下端部は焼結ボートの底部に接近するように、および離間するように移動されることが可能であり、それはペレットをペレットが積載される位置に可能な限り接近させるように搬送するためである。装填シュートは交互に作動されるゲートシステムも具備しており、雑然とした状態を減少させるようにペレットを運搬することを可能にしている。
【００１０】
本発明の主目的は主に焼結ボートに核燃料ペレットを装填するための装置であり、その装置はペレットのための移動経路を画定する装填シュートを具備している。装填シュートはペレットを受容することを目的とした上端部と、焼結ボートに接近して配置されることを目的とした下端部とを具備しており、その装填シュートはペレットの移動経路内で障害物を形成して移動経路を断片化したゲートを具備している。そのゲートは交互に作動されることが可能である。装填シュートの下端部は移動されることが可能であり、焼結ボートの底部に接近するように、および底部から離間するように移動されることが可能である。
【００１１】
有利な一実施形態において、本発明の装置はゲートを作動させるための１つの作動手段を具備している。
【００１２】
その装置は上部ゲート、中間ゲートおよび下部ゲートを具備し、中間ゲートが開放（閉鎖）されることで上部ゲートおよび下部ゲートが閉鎖（解放）される。
【００１３】
その作動手段は、接続ロッド手段によって例えば中間ゲートに接続されたシリンダを具備している。
【００１４】
有利には、上部ゲートと下部ゲートとは連結バーを介して接続されており、上部ゲートまたは下部ゲートのいずれか一方はギア手段を介して中間ゲートに接続されている。
【００１５】
そのゲートは有利に略長方形状であり、装填シュートの底部側にフィンガーを具備している。
【００１６】
ゲートは例えばポリウレタンで形成されている。
【００１７】
本発明の装置は装填シュートの下端部において可動性のフラップを有利に具備している。このフラップはシリコーン材料で形成されている。
【００１８】
供給手段は例えばベルトコンベアである。
【００１９】
本発明の装置は焼結ボートを装填シュートの下端部に対して移動させる手段を有利に具備している。
【００２０】
本発明のさらなる主題は本発明による装置を使用した装填方法であり、以下のステップを含んでいる。
−  装填シュートの下端部を焼結ボートの底部に最も近い位置に配置する。
−  ペレット供給手段を作動状態にする。
−  交互にゲートを作動する。
−  装填シュートの下端部を回動させてペレットの厚さまで持ち上げ、焼結ボート内に配置する。
【００２１】
焼結ボートは装填する間移動して、層内をほぼ確実に満たすことが可能である。
【００２２】
装填方法は以下のサイクルで続けられてもよい。
−  ペレットの第１レイヤは最低位置において供給ヘッドの下端部によって積載される。
−  ペレットの第２レイヤは最低位置よりも高い位置に積載される。
−  第３および第４レイヤは同じ高さの位置に積載される。
−  第５および第６レイヤは同じ高さの位置に積載される。
【００２３】
本発明は以下の記載および添付図の補助を伴って、よりよく理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１および図２において、本発明による焼結ボートを装填するための装填装置が示されている。その装置は、ペレットのための移動経路４を確定している装填シュート２を具備し、装填シュート２の上端部８にペレットを運搬するための供給手段６によって供給される。装填シュート２は２つの側壁１０も具備し、その側壁は移動経路４の側方を画定し、ほぼ装填シュートの上端部８から装填シュートの下端部１２に延在している。
【００２５】
装填シュートは有利に装填シュート２のか端部に固定されたフラップ１４によって延伸されており、このフラップは図５に示された焼結ボートの底部をなめて、ペレット落下時の衝撃を和らげることを目的としている。
【００２６】
本発明によれば、装填シュートは軸Ｘに関して回転移動可能であり、その軸は矢印によって示された移送方向Ｄに対して横向きである。
【００２７】
本発明によれば、その装置は供給装置６から焼結ボートに向かうペレットの流れを断片化するための手段１６も具備しており、それはそのスピードを減少させて、ペレットが損傷する危険性を制限するためのものである。
【００２８】
これらの手段１６は、例示されているように、流れの方向Ｄにおいて順に他方の後側に配置された３つのゲートから成る。ゲート１８，２０，２２はそれぞれ軸Ｘ１８，Ｘ２０，Ｘ２２に関して回転移動可能である。
【００２９】
ゲート１８，２０，２２は略長方形状であり、ゲートの側部の一方の軸に沿った軸Ｘ１８，Ｘ２０，Ｘ２２に関して回転移動可能であり、軸Ｘ１８，Ｘ２０，Ｘ２２は移動経路４から決められた距離だけ離間されて配置され、その距離はゲート１８，２０，２２の高さにほぼ一致している。
【００３０】
ゲート１８,２０,２２は交互に解放（閉鎖）され、ペレットが、ゲート１８の上流に位置したレベルＩからゲート１８と２０とによって画定されたレベルＩＩに向かって通過し、その後ゲート２０と２２とによって画定されたレベルＩＩＩに向かって通過し、最終的に焼結ボートにほぼ一致したレベルＩＶに向かって通過することを可能にしている。したがって、ペレットは４つのステップにおいて焼結ボートに向かって搬送され、それらの落下時における損傷の危険性をほぼ減少している。
【００３１】
ゲート１８,２０,２２は有利に柔軟な材料で形成されており、例えば、ポリウレタンなどである。また、有利には、図４を参照すると、ゲート１８,２０,２２は、移動経路４をなめることを目的としたか端部においてフィンガー２４を備えている。これらのフィンガーは、ペレットがゲートを通過するときに、ペレットの動きをさらに遅くする。
【００３２】
図示された例において、ゲート１８と２２とは同じ位置にあり、すなわち、それらは同時に開放または同時に閉鎖する。一方で、ゲート２０はゲート１８および２２とは反対の位置にあり、すなわち、ゲート１８および２２が閉鎖されているときにゲート２０は解放され、ゲート１８および２２が解放されているときにゲート２０はが閉鎖されている。
【００３３】
図示された例において、３つのゲートの動作は１つの作動機構２６によって作動され、それは装置の単純化および所望の動作の提供を実現するためである。しかしながら、供給は、例えばそれぞれのゲートに関して別々の動作メカニズムから構成されてもよく、またはゲート１８および２２に関して１つの機構且つゲート２０に関して１つの機構として構成されてもよい。
【００３４】
作動機構２６は、図示された例において、油圧または空圧シリンダを具備しており、そのシリンダは１つの自由端２８を介して、接続ロッド機構３０によってゲート２０に接続されている。そこで、シリンダ２６の並進移動を軸Ｘ２０に関する回転移動に変換している。
【００３５】
接続ロッド機構３０はバー３２によって形成されており、バー３２はシリンダ２６の端部２８に回転可能に固定され、且つゲート２０の上端部３４に剛的に固定されている。
【００３６】
図１に見られるように、ゲート２０はゲートの上端部を形成しているピン３４に固定されており、装填シュートの側壁１０において回転可能に組みつけられている。
【００３７】
ゲート１８と２２とはそれぞれの上端部においてそれぞれピン３６と３８とに固定されている。ピン２６と３８とは、装填シュートのそれぞれの側壁１０，１０においてピンの長手方向の端部を介して回転移動可能に組みつけられている。
【００３８】
有利には、ゲート１８の動作はゲート２０の動作と連動しており、ゲート１８の動作はゲート２２の動作と連動している。
【００３９】
図１に見られるように、ゲート２０のシャフト３４とゲート１８のシャフト３６との間の動作の伝達機構は、シャフト３４の長手方向端部４０に回転可能に固定された第１のギア４２を成し、ギア４２はシャフト３６の端部４６に回転可能に固定された第２のギア４４と係合している。設備は、ゲート１８および２０の位置を調整するようにも形成されており、一方が解放されているときに他方は閉鎖されるようになっている。
【００４０】
ピン３６および３８は、図３に見られる連結アーム４８によって接続されており、連結アームは第１端部５２を介してシャフト３６に回転可能に接続されたアーム５０と、第１端部５６を介してシャフト３８に回転可能に接続された第２のアーム５４とを具備している。アーム５０および５４は、対向した長手方向の端部５２および５６にそれぞれ配置され且つバー４８によって連結された長手方向端部５８および６０を具備しており、端部５８および６０はバー４８の長手方向において自由に回転可能なように組みつけられている。
【００４１】
有利には、バー４８は、ゲート１８および２２の相対位置を調整するために使用される調整ねじを成している。図３に見られるように、ゲート１８と２２とは有利に互いに平行に配置されているのではなく、ゲート２２はゲート１８よりもさらにわずかに後方に配置されている。この配置は、ゲート１８と２２との間を画定された空間内において、ペレットの移動経路を減少させ、それによってペレットへの損傷の危険性を減少させている。
【００４２】
設備は、ゲート２０と２８とが連結される代わりに、ゲート２０と２２とが連結されてもよい。
【００４３】
それに加えて、設備は、シリンダ手段によってゲート１８および２２のうちの１つを作動させてもよく、それは上述された方式と類似の方式においてゲート２０に連結されてもよい。
【００４４】
また、装填シュートに沿ってペレットが落下する際の装填シュートの長さおよび最大要求速度によって３つ以上のゲートのための設備を構成することも可能である。
【００４５】
図３に示された例において、アーム３６および３８はそれらの中心部において、それぞれ平坦部６４および６６を具備し、それらの平坦部はアームの端部５０，５４において好適な形状と協働して、ピン３６，３８がアームの端部５０，５４とともに回転可能に固定されることを可能にしている。
【００４６】
図示された例において、移動経路４は、供給装置から可能な限りフラップまで延在したプレート７０の形状を有利に成している。プレート７０はその上端部７２において傾斜部材７４も具備しており、その傾斜部材は供給装置からプレート７０までのペレットの落下距離を減少させている。そのプレートはエラストマのような衝撃吸収材で形成されてもよい。
【００４７】
図示された例において、ゲート１８，２０，２２は、容易に交換可能なねじ手段によって、それぞれピン３６，３４，３８に固定されている。アーム３６，３８に関しては、ゲート１８，２２は中心の平坦部６４，６６において固定されている。
【００４８】
フラップ１４は上述されたように略長方形状であり、上端部７６によって移動経路４のか端部１２、特にプレート７０に固定されている。フラップはねじシステムを使用して有利に固定され、それは同様に交換を容易にする目的である。
【００４９】
設備は、装填装置が焼結ボートを装填シュートに対して、特に装填シュートの下端部に対して移動させるための手段を具備するように、有利に構成されており、特にレイヤの形でペレットの一様な分配を可能にしている。例えば、焼結ボートはベルトコンベアまたはローラー上に配置されてもよい。このベルトコンベアまたはこれらのローラーは、焼結ボート内へのペレットの一様な分配のために、ステージの進行に関連して作動し、焼結ボートの装填が達成される。
【００５０】
上述のように、装填シュートは複数の垂直位置を備えていてもよく、この目的のために、装填シュートは軸Ｘに関して回転移動可能とされており、装填シュートの下端部は焼結ボート内に装填されるペレットに最も近い位置に配置されている。
【００５１】
したがって、１つ以上のペレットが焼結ボート内に堆積された場合に、設備は装填シュートの下端位置を修正するように構成されてもよい。
【００５２】
焼結ボートの装填には、本発明の装填装置を使用するということがここに記載される。
【００５３】
ペレットは、少なくとも１つのコンベアによって装填シュートの投入口に搬送され、搬送されたときに、品質管理が実行される。その後ペレットは第１レベルＩ上に放出され、そして、シリンダが作動されてゲート１８が回動して解放され、ゲート２０が閉鎖される。その後ペレットはレベルＩからレベルＩＩへと移動する。次に、シリンダがさらに作動されてゲート２０が解放され、ゲート１８が閉鎖されて、同時にゲート２２も閉鎖される。ペレットはレベルＩＩＩに到達する。そして、シリンダがさらに作動されてゲート２０が閉鎖され、ゲート２２が解放される。ペレットはレベルＩＶに到達し、フラップをスライドして乗り越え、焼結ボート内に装填される。
【００５４】
移動経路は、記載されたように、最初のペレットが装填シュート内に配置され、その後他のペレットがコンベア１によって運搬されて第１レベルに配置される。そしてペレットは異なったレベルにおいて互いに追従しあい、焼結ボートに連続的に装填される。
【００５５】
有利に、本発明によると、１つのペレットまたは１つのペレットの列は他のレベルにおいて含有され、ペレット間の衝突を回避している。
【００５６】
本発明の装置を使用した装填方法がここに記載される。
【００５７】
本発明による装填方法は、以下のステップを含んでいる。
−  装填シュートの下端部を焼結ボートの底部に最も近い位置に配置する。
−  装填シュートにペレットを供給する。
−  交互にゲートを作動する。
−  装填シュートの下端部を回動させてペレットの厚さまで持ち上げ、焼結ボート内に配置する。
【００５８】
この方法は、より詳細にここに記載される。
【００５９】
焼結ボートが満杯にされる準備ができている場合、装填シュートは下降され、その下端部は焼結ボートの底部近傍に配置されて、フラップも焼結ボート内に配置される。
【００６０】
ペレット搬送手段が作動されて装填シュートに供給し、１つのペレットまたはペレットの列が同時に搬送される。
【００６１】
有利に、焼結ボートは装填の間に移動して、ほぼレイヤ内へ確実に装填されることを確実にしており、レイヤは１つのペレットの厚さを有している。
【００６２】
レイヤが満杯になったとき、焼結ボートはその初期位置に戻り、別のレイヤの積載を可能にする。装填シュートの端部は所定の装填モードによって持ち上げられても持ち上げられなくてもよい。
【００６３】
焼結ボートの装填は、以下の工程に続くことが可能である。ペレットは焼結ボート内で６つのレイヤに分配されてもよい。そのために、争点シュートの最低位置はペレットの第１レイヤが配置されるために設けられ、そして第１の位置よりも高い第２の位置はペレットの第２レイヤが配置され、その後の第２の位置よりも高い第３の位置はペレットの２つのレイヤが配置され、最後に第３の位置よりも高い第４の位置はペレットの別の２つのレイヤが積載される。
【００６４】
焼結ボートのサイズに依存して、６つのレイヤよりも多いまたは６つのレイヤよりも少ないレイヤを提供することも可能であり、それぞれのレイヤに関して、またはそれよりも多くのレイヤに関して、装填シュートの下端部の位置を決定することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明による装填装置の上面および部分断面を示した図である。
【図２】図１の装置の面ＡＡに沿った断面を示した図である。
【図３】図１の装置の面ＢＢに沿った断面を示した図である。
【図４】本発明による典型的なゲートの計画図を示している。
【図５】本発明による装置の側面を示した図である。
【符号の説明】
【００６６】
２          装填シュート
４          移動経路
６          供給手段
８          上端部
１０        側壁
１２        下端部
１４        フラップ
１８，２０，２２  ゲート
２４        フィンガー
２６        作動機構
３０        接続ロッド機構
３２        バー
３４，３６，３８  ピン
４２        第１のギア
４４        第２のギア
４８        連結アーム
５０        アーム
５４        第２のアーム
６４，６６  平坦部
７０        プレート
【図１】
2009512846.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2009512846.tif 000007
【国際調査報告】
2009512846.tif 000008
2009512846.tif 000009
2009512846.tif 000010
2009512846.tif 000011
2009512846.tif 000012
2009512846.tif 000013