(57)【要約】加圧水形原子炉の組込み部品（１）、特に制御要素を廃棄処理すべく準備する方法において、組込み部品（１）の頭部にばね（７）によって軸方向に弾力的に移動可能に支持され、燃料集合体（３）の上部ノズル（４）の支持格子板（６）上に組込み部品（１）を支持するために用いる支え要素（５）を、ばね（７）の作用に抗して押し戻された位置に固定する。この結果組込み部品（１）を燃料集合体（３）と一緒に廃棄処理することが可能になる。
2005533259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧水形原子炉用燃料集合体における組込み部品（１）、特に制御要素（１）を廃棄処理すべく準備する方法において、
組込み部品（１）の頭部でばね（７）によって軸方向に弾力的に移動可能に支持され、かつ燃料集合体（３）の上部ノズル（４）の支持格子板（６）上に組込み部品（１）を支持するために用いる支え要素（５）を、ばね（７）の作用に抗して押し戻した位置に固定することを特徴とする方法。
【請求項２】
組込み部品（１）を燃料集合体（３）内に、前記組込み部品（１）を弾力的に少なくとも間接的に支持格子板（６）上に置くようにはめ込み、続いてばね（７）の作用に抗して支え要素（５）が押し戻されるように、支持格子板（６）に向けて押し付けることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
組込み部品（１）のはめ込み前に、燃料集合体（３）の支持格子板（６）上に、支え要素（５）用の下側保持リング（２０）を置き、該リング（２０）を、圧縮した位置において、組込み部品（１）上に設置した上側保持リング（２２）と軸方向にかみ合い結合させることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
支え要素（５）を、上側保持リング（２０）と下側保持リング（２２）との間に締付け固定することを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
上側保持リング（２０）と下側保持リング（２２）を、少なくとも１つのねじボルト（２４）によって互いにねじ結合することを特徴とする請求項２から４の１つに記載の方法。
【請求項６】
上側保持リング（２０）の組込み部品（１）への設置前に、ねじボルト（２４）を上側保持リング（２２）に予め据え付けることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
ねじボルト（２４）の据え付けた状態における自然緩みを防止する手段を設けることを特徴とする請求項５又は６記載の方法。
【請求項８】
自然緩みの防止を、ねじボルト（２４）の頭部と上側保持リング（２０）とのかみ合い結合により行うことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
燃料集合体（３）の上部ノズル（４）に、組込み部品（１）を支持格子板（６）に押し付ける圧縮装置を係留することを特徴とする請求項１から８の１つに記載の方法。
【請求項１０】
加圧水形原子炉の燃料集合体における廃棄処理準備された組込み部品（１）、特に制御要素において、
廃棄処理準備済みの組込み部品（１）が支え要素（５）を有し、該要素（５）が前記組込み部品（１）の頭部にばね（７）によって軸方向に弾力的に移動可能に支持され、燃料集合体（３）の上部ノズル（４）の支持格子板（６）上に組込み部品（１）を支持するために使われ、且つばね（７）の作用に抗して押し戻された位置に固定されたことを特徴とする部品。
【請求項１１】
支え要素（５）に対する下側保持リング（２０）を備え、該リング（２２）が、ばね（７）の作用に抗して圧縮された位置において、組込み部品（１）上に置かれた上側保持リング（２２）に軸方向にかみ合い結合されたことを特徴とする請求項１０記載の部品。
【請求項１２】
上側保持リング（２０）と下側保持リング（２２）が、少なくとも１つのねじボルト（２４）で互いにねじ結合されたことを特徴とする請求項１０又は１１記載の部品。
【請求項１３】
ねじボルト（２４）の自然緩みを防止する回り止めが設けられたことを特徴とする請求項１２記載の部品。
【請求項１４】
回り止めが、ねじボルト（２４）の頭部（２７）と上側保持リング（２２）とのかみ合い結合により行われることを特徴とする請求項１３記載の部品。
【請求項１５】
燃料集合体（３）と、該燃料集合体（３）内にはめ込まれた請求項１０から１４の１つに記載の組込み部品（１）とから成ることを特徴とする廃棄処理準備された複合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧水形原子炉用燃料集合体の組込み部品、特に制御要素の廃棄処理のための準備方法に関する。本発明は、この方法で廃棄処理準備した組込み部品にも関する。
【０００２】
加圧水形原子炉用燃料集合体の組込み部品、例えば制御要素、中性子吸収要素、中性子源並びにオリフィスは、他の原子力設備部品と同様に損耗し、時間の経過と共に交換せねばならない。交換済み組込み部品は、使用済み燃料集合体と同様に廃棄処理を要する。
【０００３】
本発明の課題は、問題なしに実施でき、必要な作業費を最少と成し得る加圧水形原子炉の燃料集合体用組込み部品の廃棄処理のための準備方法を提供することにある。また本発明は、この種廃棄処理準備された組込み部品を開示することを目的としている。
【０００４】
最初の課題は、本発明に基づき、請求項１に記載の特徴を有する方法によって解決される。本発明に基づく方法では、組込み部品の頭部で弾力的に軸方向に移動可能に支持されかつ燃料集合体の上側支持格子板上に組込み部品を支持するために用いる支え要素が、ばねの作用に抗して押し戻された位置に固定される。この処置に伴い、組込み部品を燃料集合体と共に廃棄処理することが可能となる。その理由は、支え要素の軸方向変位によって決定される据付けばね或いは燃料集合体の上部ノズルからの制御要素の突出距離が短縮され、有用なばね変形量を利用して、組込み部品と燃料集合体とから成る廃棄処理用複合体を、燃料集合体の移送および貯蔵に対して元々用意され、燃料集合体の寸法に合された容器内に収納可能になるからである。この際本発明は、支え要素の有用なばね変形量を十分な大きさとし、もって既に認可された既存の貯蔵用および移送用容器に存在する自由空間が、放射線成長および容器内における温度上昇によって引き起こされる燃料集合体と組込み部品とから成る複合体の長さ膨張を考慮しても、その複合体を収容することを保証する大きさに前記突出距離を減少することができるという認識に基づいている。
【０００５】
本発明に基づく方法の有利な実施態様では、組込み部品を燃料集合体内に、組込み部品が弾力的に少なくとも間接的に上側支持格子板上に位置するようにはめ込む。続いて、この部品を、ばねの作用に抗して、支え要素がばねの作用に抗して押し戻されるように、支持格子板に向けて押し付ける。続いて、この圧縮又は押し戻された位置に固定する。この処置により、組込み部品を現場において、例えば燃料集合体貯蔵槽内で、本発明の方法に応じて補助装置で補充された有用な取扱装置、特に燃料取扱機で作業することが可能となる。その場合、燃料集合体自体が廃棄処理準備中に組込み部品の収容部として用いられるので、追加的な補助装置の必要性は最小限になる。
【０００６】
基本的には、組込み部品全体を支え要素のこの圧縮又は押し戻された位置において、燃料集合体の上部ノズルに固定することができる。しかし、圧縮された位置に組込み部品自体で固定する固定装置を用い、もって組込み部品を、押し戻され軸方向に係止された支え要素と共に、燃料集合体から取り出し可能とするとよい。
【０００７】
本発明方法の有利な実施態様では、組込み部品のはめ込み前に、燃料集合体の上側支持格子板上に支え要素用の下側保持リングを置き、該リングを圧縮した状態で、組込み部品上に設置した上側保持リングと軸方向にかみ合い結合（軸方向力結合）させる。この結果廃棄処理準備時、燃料集合体や組込み部品の材料を切除する経費のかかる作業工程は不要である。従って廃棄処理準備時に、同様に廃棄処理を要する核汚染廃棄物は生じない。
【０００８】
本発明に基づく方法の他の有利な実施態様は、従属請求項に示す。
【０００９】
第２の課題は、請求項１０に記載の特徴を有する組込み部品によって解決される。その有利な実施態様は、その従属請求項に記載してある。それらの利点は、対応した本発明に基づく方法の請求項の利点と同じように生ずる。
【００１０】
以下図示の制御要素の模範的な廃棄処理準備法を参照し、本発明を詳細に説明する。
【００１１】
図１において、燃料集合体３内に、組込み部品、例えば制御棒２付きの制御要素１がはめ込まれている。図は、分かり易くすべく、燃料集合体の内上部ノズル（上部枠）４のみを示す。制御要素１は最も深く挿入され、水の浮力で重量を軽減されて、弾性的に支持されたブッシュ状支え要素５を経て、上部ノズル４の支持格子板６上に置かれている。
【００１２】
ブッシュ状支え要素５は、制御要素の頭部９に固定された控えボルト１０上に、ばね７によって軸方向に移動可能に支持され、抜重状態では控えボルト１０の端面側に配置された支持フランジの載置面１１により保持されている。該載置面１１は、ブッシュ状支え要素５の内径段差部における環状接触支持面１２に対応している。
【００１３】
上部ノズル４の支持格子板６の上側面と控えボルト１０の下端面１３との間隔Ｃは、制御要素１が燃料集合体３内にめり込むために利用されるばね最大変形量又は最大停止距離に相当する。制御要素１の重量、ばね７のばね定数およびバイアスは、制御要素１の重量が、支持フランジの載置面１１とブッシュ状支え要素５の内径段差部の接触支持面１２との間に隙間を生じさせないように設計されている。
【００１４】
制御要素１の頭部９はスパイダ状支持体を形成し、その各支持腕１４に、制御棒２がねじ継手で固定されている。
【００１５】
図示の状態では、制御要素１は上部ノズル４から突出距離Ａだけ、即ち据付けばね１５から突出距離Ａ′だけ突出している。この距離Ａ、Ａ′は、燃料集合体３に対し利用される認可された容器内に、燃料集合体３を制御要素１と共に貯蔵するには大き過ぎる。本発明は、制御要素１を備えた燃料集合体３を容器内に収納できる程に突出距離Ａ、Ａ′を短縮する上で、ばね変形量Ｃで十分足りるという考えから出発している。
【００１６】
図２は、矢印Ｆで示す力で制御要素１を上部ノズル４の支持格子板６に押し付け、支え要素５をばね７の作用に抗し軸方向に押し戻した状態を示す。支え要素５を、この押し戻し又は圧縮した位置に固定し、この結果制御要素に力を与えなくてもその位置を保つ。このため、下側および上側保持リング２０、２２を用いる。下側リング２０は、支え要素５に合わせた形成により、同時に支え要素５に対するはめ合い座を形成している。
【００１７】
このため本実施例では、下側保持リング２０の内周面を、支え要素５の接触支持面１２の範囲で円錐状に形成し、支え要素５の円錐状に形成した外周面２３に合わせている。従って下側保持リング２０は、ブッシュ状支え要素５に対するストッパを形成し、そのため下側保持リング２０を制御要素１の頭部に相対して固定した際、支え要素５は抜重状態でも、ばね７の作用の下で軸方向に移動しない。この結果下側保持リング２０は支持腕１４上に置かれた上側保持リング２２に、図示しないねじボルトでねじ結合している。
【００１８】
円錐状のはめ合い座面の代わりに、下側保持リング２０に、支え要素５の上を囲い込み支え要素５の上端面が突き当たる段部を設けてもよい。
【００１９】
従って、上部ノズル４からの制御要素１の突出距離Ａは、抜重状態においても、ばね変形量Ｃだけ短縮されている。
【００２０】
図３の平面図により、支持腕１４上に置かれた上側保持リング２２が理解できる。このリング２２は、２本のねじボルト２４によって、ここでは縁しか見えない下側保持リング２０にねじ結合されている。更に、これら保持リング２０、２２は、各々雌ねじと円錐傾斜案内面３１とを有する組立用孔３０を備えている。この組立用孔３０に、組立用ロッドがねじ込まれる。その組立用ロッドは、保持リング２０、２２の組立時に、ロッド工具の助けを借りて、その保持リング２０、２２の取扱いを可能にする。
【００２１】
下側および上側保持リング２０、２２と、ねじボルト２４からなる補助装置を図４に詳細に示す。両リング２０、２２は各々突出ピン２８、２９を備え、該ピン２８、２９は、支持格子板６の対応した凹所又は支持腕１４間の自由空間内に突出し、保持リング２０、２２の回り止めを行う。上側保持リング２２に配置されたねじボルト２４用の貫通孔２５は段付き形状をなし、その段部に、最終組立状態においてねじボルト２４の頭部２７が接して置かれる環状接触支持面２６を有する。更に貫通孔２５の内径小径部にねじを設け、組立を容易にすべく、ねじボルト２４を上側保持リング２２にねじ込み、該リング２２と共に、制御要素上に置く。この結果、さもなければ必要なねじボルト２４の後からの設置が不要となる。また下側保持リング２２も組立用孔３０を備え、この孔３０は、その中にねじ込まれた組立用ロッドにより、下側保持リング２２の取扱いを容易にする。
【００２２】
図５は、上側保持リング２２の貫通孔２５に存在するねじボルト２４の円筒状頭部２７に対する受け部の有利な形態を示す。貫通孔２５の段部における環状接触支持面２６に多数の半径方向凹所又は溝３３が形成されている。この凹所又は溝３３は、ねじボルト２４の頭部の下側面に形成され、図６で理解できる成形部又は突条部３４に対応している。その場合、ねじボルト２４は、溝３３が突条部３４と一致し、抜重時に、ばね７（図１、２参照）で発生する軸方向復帰力により突条部３４に係合するよう、できる限りねじ込まれる。かくしてねじボルト２４の頭部２７と上側保持リング２２とのかみ合い結合により、ねじボルト２４の回り止めが形成される。
【００２３】
実施例で説明した上側保持リングと下側保持リングとのねじ結合に代えて、軸方向固定を可能にする別の継手も利用できる。これは、例えば回り止めとしても形成したバヨネット継手で行える。その際、バヨネット継手は上側又は下側保持リングにおいて行う。
【００２４】
制御要素２の廃棄処理準備は、水中で次の工程に従い行う。
【００２５】
まず、下側保持リング２０を、燃料集合体貯蔵槽内に存在し制御要素１を除去した燃料集合体３内に、ロッド工具によってはめ込み、上部ノズル４の支持格子板６上に、下側保持板２０の突出ピン２８を支持格子板６にある貫通孔に係合するように置き、このようにして回り止めする。続いて、燃料取扱機（燃料装入・取出し機）の助けを借りて、制御要素１を燃料集合体１内に挿入する。続いて上側保持リング２２を、ロッド工具でそれに予め据え付けたねじボルト２４と共に、制御要素１の頭部９の上に置く。圧縮装置、例えば上部ノズル４の上部枠に支持される空気圧式装置により、制御要素１を下向きに、控えボルト１０の下端面が支持格子板６に接するまで押す。換言すれば、控えボルト１０、従って制御要素１を、直接支持格子板６に押し付ける。
【００２６】
そして圧縮状態において、予め据え付けたねじボルトを、上側保持リング２２を貫通して導き、その下端のねじを下側保持リング２０のねじ孔にねじ込む。その際上側保持リング２２の貫通孔２５における接触支持面２６に形成した溝３３を、ねじボルト２４の頭部２７の対応した突条部３４に、上側保持リング２２とねじボルト２４の頭部２７との軸方向間隔を最小にして、一致させねばならない。抜重後、下側および上側保持リング２０、２２を、ばね７で遊び分だけ互いに押し合わせ溝３３と突条部３４を互いに係合させて、ねじボルト２４を回り止めする。そして、控えボルト１０も遊び分だけ支持格子板６から持ち上げる。その回り止めで、ねじボルト２４の自然緩みを確実に防止する。
【００２７】
本発明を制御要素の廃棄処理準備について説明したが、本発明は、基本的には頭部が構造的に制御要素のそれに匹敵して形成され、上側支持格子板上に弾力的に支持され、抜重状態において据付けばねから突出する燃料集合体の全組込み部品に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】燃料集合体の上部ノズルにはめ込まれた制御要素の本発明に基づく廃棄処理準備前における一部縦断図。
【図２】燃料集合体の上部ノズルにはめ込まれた制御要素の本発明に基づく廃棄処理準備後における一部縦断図。
【図３】廃棄処理準備済み制御要素を備えた燃料集合体の平面図。
【図４】制御要素の廃棄処理準備に対する補助装置の縦断面図。
【図５】上側保持リングにおけるねじボルト用貫通孔の範囲の平面図。
【図６】ねじボルトの頭部範囲における縦断面図。
【符号の説明】
【００２９】
１  制御要素、２  制御棒、３  燃料集合体、４  燃料集合体の上部ノズル、５  支え要素、６  支持格子板、７  ばね、９  制御要素の頭部、１０  控えボルト、１１  載置面、１２  内径段差部の接触支持面、１３  控えボルトの下端面、１４  支持腕、１５  据付けばね、２０、２２  上側保持リング、２３  円錐状外周面、２４  ねじボルト、２５  貫通孔、２６  貫通孔段部における接触支持面、２８、３０  突出ピン、３０  組立用孔、３１  案内傾斜面、３３  溝、３４  突条部、Ｃ  間隔、Ａ、Ａ′  突出距離、Ｆ  矢印
【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６】
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【国際調査報告】
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