(57)【要約】【課題】  被覆管に収納する各種のペレットに応じた適切な長さのプレナムスプリングを供給する。【解決手段】  複数のプレナムスプリング２１を一本ずつ送り出すスプリングカセット１２を設ける。スプリングカセット１２から供給部２２に送り出されたプレナムスプリング２１の長さを検出する長さ検出手段として、プレナムスプリング２１の密接巻部２１ｂを検出する光学センサからなる第１センサ３１、第２センサ３２、第３センサ３３及び第４センサ３４を設ける。長さ検出手段からの検出結果に基づいて、送り出されたプレナムスプリング２１が所定長さであるか否かを判断する制御部を設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スプリングはその両端部でコイルが密接に巻回された密接巻部をなすと共に、これら密接巻部の間ではコイルが両端部に対して粗に巻回されてなる荒巻部からなり、前記スプリングの両端部に対向してコイル巻回の粗密を検出するセンサをそれぞれ配設した長さ検出手段を設け、長さの相違するスプリングを検出するようにしたことを特徴とするスプリング検出装置。
【請求項２】
燃料棒の被覆管内に核燃料ペレットと共に挿入されて該核燃料ペレットを押圧保持するためのプレナムスプリングは、その両端部でコイルが密接に巻回された密接巻部をなすと共に、これら密接巻部の間ではコイルが両端部に対して粗に巻回されてなる荒巻部からなり、前記プレナムスプリングを被覆管内に供給するプレナムスプリング供給装置であって、
前記プレナムスプリングの両端部に対向してコイル巻回の粗密を検出するセンサをそれぞれ配設した長さ検出手段を設け、長さの相違するプレナムスプリングを検出するようにしたことを特徴とするプレナムスプリング供給装置。
【請求項３】
前記センサは、検査位置に保持されたプレナムスプリングを介して互いに対向位置に設けられた発光部と受光部とを有し、前記密接巻部において前記発光部から前記受光部への光が遮断されることにより、前記密接巻部を検出することを特徴とする請求項２に記載のプレナムスプリング供給装置。
【請求項４】
前記プレナムスプリングを複数配設してなる収容部を備え、該収容部は収容する前記プレナムスプリングの長さに応じた空間を形成するための調整部材を装着可能であり、前記収容部からセンサによる検査位置へプレナムスプリングを移動させるようにしたことを特徴とする請求項２または３に記載のプレナムスプリング供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば原子炉用核燃料集合体に装着する燃料棒の被覆管内にてペレットを押圧保持するプレナムスプリングを供給して長さを検出するためのプレナムスプリング供給装置と、プレナムスプリングを含むスプリング長さを検出するためのスプリング検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉用核燃料集合体に装着する燃料棒は、図５に示すように、円筒形の被覆管１内に、多数の燃料ペレット２が挿入されて収納され、被覆管１の両端にそれぞれ端栓３が溶接されてヘリウムガス等が封入された状態に封止されている。しかも、被覆管１内には、一方の端栓３と多数配列された燃料ペレット２のとの間の空間であるプレナム部に、プレナムスプリング４が圧縮状態で介装され、さらにヘリウムガス等の不活性ガスが充満している。これにより、多数のペレット２は、プレナムスプリング４によって他方の端栓３方向に押圧され、被覆管１内で安定的に保持されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開平５−２５６９８７号公報
【特許文献２】特開平１０−２００６１号公報
【特許文献３】特開平１０−８２８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年、燃料ペレット２として、例えば、標準燃焼度（４８ＧＷｄ／ｔ）のものに対して二酸化ウラン粉末を高密度に圧縮成形して高燃焼化が図られた高燃焼度（５５ＧＷｄ／ｔ）のものが使用されている。この高燃焼度ペレットは、燃焼時に生じる核分裂生成物のガスであるヒュージョンプロダクトガス（ＦＰガス）の発生量が標準燃焼度ペレットよりも多くなるため、被覆管１内において、プレナムスプリング４が介装されたガスの収容空間であるプレナム部も長くなっている。
このため、燃料棒にプレナム部には、被覆管１内へ収納する燃料ペレット２の燃焼度に応じて異なる長さのプレナムスプリング４が介装されている。
したがって、被覆管１には、収納するペレット２に応じた長さのプレナムスプリング４を介装させる必要があるため、異なる長さのプレナムスプリング４を混入させることなく、適切な長さのプレナムスプリング４を供給することが望まれている。
通常、燃焼度の相違する燃料棒の製造工程は別々に設定されているから、特定の燃料棒の製造工程に異種のプレナムスプリングが混入することはない。しかしながら、万が一の可能性として異種のプレナムスプリングが他の燃料棒製造工程に混入した場合、目視による判定では見逃す可能性があった。しかも、長尺のプレナム部に短いプレナムスプリングが混入した場合には燃料ペレットを押圧保持できずに燃料棒内で移動するおそれがあり、短尺のプレナム部に長尺のプレナムスプリングが混入した場合には必要以上に強力な弾性で燃料ペレットを押圧する不具合が発生する。
【０００４】
本発明は、このような実情に鑑みて、長さの異なるスプリングを確実に検出できるようにしたスプリング検出装置を提供することを目的としている。
また、本発明の他の目的は、被覆管に収納する各種のペレットに応じた適切な長さのプレナムスプリングを確実に供給するようにしたプレナムスプリング供給装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるスプリング検出装置では、スプリングはその両端部でコイルが密接に巻回された密接巻部をなすと共に、これら密接巻部の間ではコイルが両端部に対して粗に巻回されてなる荒巻部からなり、スプリングの両端部に対向してコイル巻回の粗密を検出するセンサをそれぞれ配設した長さ検出手段を設け、長さの相違するスプリングを検出するようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、スプリングがその両端部に位置する密接巻部と両端部間の荒巻部とからなることに鑑みて、両端部の密接巻部をセンサで検出することによってスプリング長さを検出することができる。そのため、目視観察によっては誤検知を生じ易いスプリングについて確実に長さを判別できる。
【０００６】
また、本発明によるプレナムスプリング供給装置は、燃料棒の被覆管内に核燃料ペレットと共に挿入されて該核燃料ペレットを押圧保持するためのプレナムスプリングは、その両端部でコイルが密接に巻回された密接巻部をなすと共に、これら密接巻部の間ではコイルが両端部に対して粗に巻回されてなる荒巻部からなり、プレナムスプリングを被覆管内に供給するプレナムスプリング供給装置であって、プレナムスプリングの両端部に対向してコイル巻回の粗密を検出するセンサをそれぞれ配設した長さ検出手段を設け、長さの相違するプレナムスプリングを検出するようにしたことを特徴とする。
この発明によれば、長さの異なるプレナムスプリングの種類を両端部の密接巻部によって検出するので、万一不適切な長さのプレナムスプリングが混入していたとしても目視によらず確実に検出することができ、燃料棒の種類に応じて被覆管に収納すべき燃料ペレットに応じた適切な長さのプレナムスプリングだけを供給することができる。
【０００７】
また、センサは、検査位置に保持されたプレナムスプリングを介して互いに対向位置に設けられた発光部と受光部とを有し、密接巻部において発光部から受光部への光が遮断されることにより、密接巻部を検出することができる。
これにより、光学センサの発光部から発光される光はプレナムスプリングの両端の密接巻部で遮断されて受光部には到達しないから、確実に検出することができる。
【０００８】
プレナムスプリングを複数配設してなる収容部を備え、該収容部は収容するプレナムスプリングの長さに応じた空間を形成するための調整部材を装着可能であり、収容部からセンサによる検査位置へプレナムスプリングを移動させるようにしてもよい。
検査すべきプレナムスプリングより長いものは、収容部の幅方向長さや調整部材によって予め排除されるから、基準より長いプレナムスプリングが圧縮状態で収容部に混入して検出手段を通過することを防止でき、基準より短いプレナムスプリングは検査位置に移動させられた状態で両端部に対向するセンサのいずれかで荒巻部を検出することになるから、確実に排除できる。そして基準となるプレナムスプリングだけが検出されて検査位置から被覆管内に挿入される。
【０００９】
また、本発明は、長さ検出手段からの検出結果に基づいてプレナムスプリングが所定長さであるか否かを判断する制御部を備えていてもよく、制御部によってプレナムスプリングが所定長さであるか否かを判断するので、適切な長さのプレナムスプリングを確実に供給できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のスプリング検出装置によれば、スプリングの長さを長さ検出手段によって検出するので、万一不適切な長さのスプリングが混入していたとしても、目視によらず確実に検出できる。
また、本発明のプレナムスプリング供給装置によれば、各種のペレットに応じて長さの異なるプレナムスプリングの長さを長さ検出手段によって検出するので、万一不適切な長さのプレナムスプリングが混入したとしても目視によらず確実に検出することができ、被覆管に収納するペレットに応じた適切な長さのプレナムスプリングだけを供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態のプレナムスプリング供給装置の構成を説明する概略斜視図、図２から図４は、プレナムスプリング供給装置によるプレナムスプリングの供給の仕方を説明する概略図である。
図１に示すように、プレナムスプリング供給装置１１は、送り出し手段であるスプリングカセット１２を備えている。このスプリングカセット１２は、底板１３の両側部に側板１４を有するもので、これら底板１３及び側板１４によって囲われた部分が収容部１５とされている。そして、このスプリングカセット１２の収容部１５内に、複数のプレナムスプリング２１が圧縮や伸張させられることなく整列状態に収容される。
【００１２】
ここで、プレナムスプリング供給装置１１は、長さの異なる３種類のプレナムスプリング２１の収容が可能とされている。つまり図２に示すように、スプリングカセット１２には、その収容部１５内に、高燃焼度ペレットを押圧保持する最長のプレナムスプリング２１Ａ、標準燃焼度ペレットを押圧保持する標準長さのプレナムスプリング２１Ｂ及び低燃焼度ペレットを押圧保持する最短のプレナムスプリング２１Ｃが収容されている。
なお、標準長さのプレナムスプリング２１Ｂ及び最短のプレナムスプリング２１Ｃを収容して被覆管１内に供給する場合には、一方の側板１４ａに隣接させて、後述する長さ調整治具２０を配設させることにより、収容部１５の最大幅寸法が、それぞれのプレナムスプリング２１Ｂ、２１Ｃに合わせて設定されるよう狭められる。そのため、図１に示すスプリングカセット１２は最長のプレナムスプリング２１Ａの収容幅を有する収容部１５を構成する。
【００１３】
プレナムスプリング２１はコイル状のバネで、中間部がコイルの巻回状態が粗とされてスプリングとして機能する有効巻部２１ａ（荒巻部）とされ、両端部がコイル同士を密接させた密接巻部２１ｂとされている。
このスプリングカセット１２は、その収容部１５の一側部が送り出し口１５ａとされており、この送り出し口１５ａから、収容部１５内のプレナムスプリング２１が一本ずつ送り出されては図示しないストッパで後続のプレナムスプリング２１を係止する。送り出された１本のプレナムスプリング２１は、送り出し口１５ａに隣接する供給部２２に配設される。この供給部２２が検査位置である。
【００１４】
そして、供給部２２に送り出されたプレナムスプリング２１は、検査合格後に押し込み部材２６で軸方向へ移動され（図２参照）、ペレットが収納された被覆管２３内へ送り込まれる。その後、被覆管２３の端部に、端栓２４が溶接固定され、ヘリウムガス等が封入された状態に封止される。
【００１５】
上記プレナムスプリング供給装置１１は、検査位置である供給部２２に、長さ検出手段を構成する第１センサ３１、第２センサ３２、第３センサ３３及び第４センサ３４を有している。これら第１センサ３１、第２センサ３２、第３センサ３３及び第４センサ３４は、供給部２２に沿って配列されている。
第１センサ３１は、供給部２２におけるプレナムスプリング２１の挿入方向前方側端部近傍に配設されている。また、第２センサ３２、第３センサ３３及び第４センサ３４は、供給部２２におけるプレナムスプリング２１の挿入方向後方側へ向かって順に配設されている。
【００１６】
これら第１センサ３１、第２センサ３２、第３センサ３３及び第４センサ３４は、それぞれ光を発する発光部３５及び光を受光する受光部３６からなる光学センサであり、供給部２２に送り込まれるプレナムスプリング２１を介して対向位置に配置されている。そして、受光部３６は、発光部３５からの発せられた光を受光することによりＯＮ状態となり、発光部３５からの光が遮られるとＯＦＦ状態となる。
【００１７】
そして、これら第１センサ３１、第２センサ３２、第３センサ３３及び第４センサ３４は、各発光部３５と受光部３６との間に、プレナムスプリング２１の密接巻部２１ｂが配設された場合に、発光部３５からの光が密接巻部２１ｂによって遮られて受光部３６がＯＦＦ状態とされる。
また、第１センサ３１、第２センサ３２、第３センサ３３及び第４センサ３４は、発光部３５と受光部３６との間に、プレナムスプリング２１が配設されていない場合あるいはプレナムスプリング２１の有効巻部２１ａが配設されている場合に、発光部３５からの光が遮られることなく受光部３６にて受光されてＯＮ状態とされる。そのため、各センサ３１〜３４の発光領域は１本のコイル径より長い寸法とする。
【００１８】
そして、これら第１センサ３１、第２センサ３２、第３センサ３３及び第４センサ３４の検出信号は、図示しない制御部へ送信され、この制御部では、第１センサ３１、第２センサ３２、第３センサ３３及び第４センサ３４からの検出信号に基づいて、プレナムスプリング２１の合否判定と、合格と判定した場合の押し込み部材２６によるプレナムスプリング２１の押し込み駆動等を制御する。
【００１９】
ここで、第１センサ３１は、供給部２２におけるプレナムスプリング２１の挿入方向前方側の密接巻部２１ｂを検出するセンサとされている。また、第２センサ３２、第３センサ３３及び第４センサ３４は、それぞれ異なる長さの３種類のプレナムスプリング２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃについて第１センサ３１側の側板１４を基準位置として前方側の密接巻部２１ｂを当接させた状態で、挿入方向後方側の密接巻部２１ｂをそれぞれ検出する位置に配設されている。
【００２０】
次に、上記構造のプレナムスプリング供給装置１１によって被覆管２３へプレナムスプリング２１を供給する場合について説明する。
（最長のプレナムスプリング２１Ａを供給する場合）
図２に示すように、スプリングカセット１２から供給部２２に１本のプレナムスプリング２１Ａが送り出されてセットされると、その密接巻部２１ｂが第１センサ３１及び第４センサ３４に対向して配置され、有効巻部２１ａが第２センサ３２及び第３センサ３３に対向して配置される。
これにより、第１センサ３１及び第４センサ３４がＯＦＦとなり、第２センサ３２及び第３センサ３３がＯＮ状態を維持する。
【００２１】
そして、制御部は、第１センサ３１及び第４センサ３４がＯＦＦ、第２センサ３２及び第３センサ３３がＯＮであることから、供給部２２に、最長のプレナムスプリング２１Ａが送り出されてセットされたと判断する。
その後、この合格したプレナムスプリング２１Ａは、押し込み部材２６によって被覆管２３内へ押し込まれる。
【００２２】
ここで、万一スプリングカセット１２に混入していた標準長さのプレナムスプリング２１Ｂあるいは最短のプレナムスプリング２１Ｃが供給部２２に送り出されてセットされると、第１センサ３１あるいは第４センサ３４の少なくともいずれか一方がＯＮ状態となる。これにより、制御部は、供給部２２に、最長のプレナムスプリング２１Ａがセットされていないと判断し、プレナムスプリング供給装置１１の駆動を停止させる。
また、標準長さのプレナムスプリング２１Ｂあるいは最短のプレナムスプリング２１Ｃについて、第１センサ３１側の側板１４に前方側の密接巻部２１ｂが当接していない場合でも第１センサ３１と第４センサ３４のいずれか一方または両方がＯＮ状態になるから、不合格を検出できる。
【００２３】
（標準長さのプレナムスプリング２１Ｂを供給する場合）
図３に示すように、標準長さのプレナムスプリング２１Ｂを供給する場合は、まず、スプリングカセット１２の収容部１５に、長さ調整治具２０を、一方の側板１４ａに隣接させて配設し、収容部１５の幅寸法を標準長さのプレナムスプリング２１Ｂに合わせる。これにより、この収容部１５への最長のプレナムスプリング２１Ａの混入が未然に防止される。
この状態にて、スプリングカセット１２から供給部２２にプレナムスプリング２１Ｂが送り出されてセットされると、その密接巻部２１ｂが第１センサ３１及び第３センサ３３に対向して位置し、有効巻部２１ａが第２センサ３２に対向して位置する。
【００２４】
これにより、第１センサ３１及び第３センサ３３がＯＦＦとなり、第２センサ３２がＯＮ状態を維持する。また、第４センサ３４には、プレナムスプリング２１Ｂが配置されないことよりＯＮ状態が維持される。
そして、制御部は、第１センサ３１及び第３センサ３３がＯＦＦ、第２センサ３２及び第４センサ３４がＯＮであることから、供給部２２に、標準長さのプレナムスプリング２１Ｂが送り出されてセットされたと判断する。
その後、このプレナムスプリング２１Ｂは、送り出し装置によって被覆管２３内へ供給される。
【００２５】
ここで、万一スプリングカセット１２に混入していた最短のプレナムスプリング２１Ｃが供給部２２に送り出されてセットされると、第１センサ３１あるいは第３センサ３３の少なくともいずれか一方がＯＮ状態となる。これにより、制御部は、供給部２２に、標準長さのプレナムスプリング２１Ｂがセットされていないと判断し、プレナムスプリング供給装置１１の駆動を停止させる。
【００２６】
（最短のプレナムスプリング２１Ｃを供給する場合）
図４に示すように、最短のプレナムスプリング２１Ｃを供給する場合は、まず、スプリングカセット１２の収容部１５に、長さ調整治具２０を、一方の側板１４ａに隣接させて配設し、収容部１５の幅寸法をプレナムスプリング２１Ｃに合わせる。これにより、この収容部１５への最長のプレナムスプリング２１Ａ及び標準長さのプレナムスプリング２１Ｂの混入が未然に防止される。
【００２７】
この状態にて、スプリングカセット１２から供給部２２にプレナムスプリング２１Ｃが送り出されてセットされると、その密接巻部２１ｂが第１センサ３１及び第２センサ３２に対向して位置する。
これにより、第１センサ３１及び第２センサ３２がＯＦＦとなり、また、第３センサ３３及び第４センサ３４には、プレナムスプリング２１Ｃが配置されないことよりＯＮ状態が維持される。
【００２８】
そして、制御部は、第１センサ３１及び第２センサ３２がＯＦＦ、第３センサ３３及び第４センサ３４がＯＮであることから、供給部２２に、最短のプレナムスプリング２１Ｃが送り出されてセットされたと判断する。
その後、このプレナムスプリング２１Ｃは、送り出し装置によって被覆管２３内へ供給される。
【００２９】
なお、この場合、前述したように、スプリングカセット１２の収容部１５は、長さ調整治具２０によって幅寸法がプレナムスプリング２１Ｃに合わされているので、最長のプレナムスプリング２１Ａあるいは標準長さのプレナムスプリング２１Ｂが混入することはない。
【００３０】
以上、説明したように、本実施形態に係るプレナムスプリング供給装置によれば、燃焼度の異なる各種のペレットに応じて長さの異なるプレナムスプリング２１の長さを長さ検出手段によって検出するので、万一不適切な長さのプレナムスプリング２１がスプリングカセット１２に混入していたとしても、この不適切な長さのプレナムスプリング２１を検出することができ、押し込み部材２６の作動を停止させる。
そのため、被覆管２３に収納するペレットに応じた適切な長さのプレナムスプリング２１だけを検出して供給することができる。
つまり、長さ検出手段を構成する第１センサ３１、第２センサ３２、第３センサ３３及び第４センサ３４が、プレナムスプリング２１の密接巻部２１ｂを検出し、その検出結果に基づいて制御部が、プレナムスプリング２１が所定長さであるか否かを判断するので、適切な長さのプレナムスプリング２１を確実に供給することができる。
【００３１】
また、プレナムスプリング２１の両端の密接巻部２１ｂを発光部３５と受光部３６とからなる光学センサにより、確実に検出することができる。
しかも、収容部１５の幅寸法を長さ調整治具２０によってプレナムスプリング２１の長さに応じて調整することにより、所定の長さよりも長いプレナムスプリング２１の収容部１５への収容を未然に防止することができる。
なお、収容部１５の幅寸法を調整する手段としては、長さ調整治具２０を配設するものに限らず、収容部１５を形成するスプリングカセット１２の一方の側板１４ａを移動可能とするものでも良い。
また、本発明は核燃料棒内に装着するプレナムスプリング２１の長さ検出に限定されることなく、各種のコイル状スプリングの検出装置として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施形態のプレナムスプリング供給装置によるプレナムスプリングを収容したスプリングカセット、プレナムスプリング検査位置、押し込み部材を示す供給工程の概略図である。
【図２】プレナムスプリング供給装置による最長のプレナムスプリングを検査・供給する工程を示す概略工程図である。
【図３】プレナムスプリング供給装置による標準のプレナムスプリングを検査・供給する工程を示す概略工程図である。
【図４】プレナムスプリング供給装置による最短のプレナムスプリングを検査・供給する工程を示す概略工程図である。
【図５】プレナムスプリングが介装された一般的な燃料棒の構造を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１１  プレナムスプリング供給装置
１２  スプリングカセット（送り出し手段）
１５  収容部
２１  プレナムスプリング
２１ｂ  密接巻部
２３  被覆管
３１  第１センサ（長さ検出手段）
３２  第２センサ（長さ検出手段）
３３  第３センサ（長さ検出手段）
３４  第４センサ（長さ検出手段）
３５  発光部
３６  受光部
【図１】
2005331336.tif 000003
【図２】
2005331336.tif 000004
【図３】
2005331336.tif 000005
【図４】
2005331336.tif 000006
【図５】
2005331336.tif 000007