(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
核燃料棒（１０）内に燃料ペレットを維持するための固定用リテーナを前記核燃料棒内に圧縮下で取り付ける方法であって、
ａ）大きい直径部分（２２）と該大きい直径部分よりも小さい直径部分（２６）を有する細長いリテーナばね（１８）を用意するステップであって、前記大きい直径部分は前記核燃料棒の内径に締まり嵌めとなるサイズを有し、前記小さい直径部分は前記核燃料棒の前記内径に対してすきまを有するサイズを有する、ステップと、
ｂ）前記細長いリテーナばねの前記大きい直径部分（２２）の中に、細長い工具（２０）の小さい直径部分（４２）を挿入するステップであって、前記細長い工具（２０）は前記小さい直径部分（４２）と該小さい直径部分（４２）より大きい直径部分（４０）を有する、ステップと、
ｃ）前記細長い工具の前記小さい直径部分（４２）と、前記細長い工具の前記大きい直径部分（４０）との間の遷移部分（４４）を、前記細長いリテーナばねの前記大きい直径部分と前記小さい直径部分との間の遷移部分（２４）に係合させて係合体とするステップと、
ｄ）最初に前記リテーナばねの前記小さい直径部分（２６）の端部（３０）を前記核燃料棒に挿入しながら、燃料ペレットを収容する前記核燃料棒の開口端の中に前記工具（２０）とリテーナばね（１８）との前記係合体を挿入するステップと、
ｅ）前記工具の端部が隣接する燃料ペレットに係合して、それによって前記細長いリテーナばねが前記核燃料棒内の前記各燃料ペレットに対して選択された軸方向予荷重を加えることが可能になるまで、前記隣接する燃料ペレットに対して、前記工具とリテーナばねとの係合体を前記核燃料棒内で前進させて、前記細長いリテーナばねの前記小さい直径部分（２６）を圧縮するステップと、
ｆ）前記燃料ペレットに対して前記軸方向予荷重を維持するために、前記リテーナばねの前記大きい直径部分を前記核燃料棒の前記内径に係合させた状態に維持しながら、前記リテーナばねから前記工具を引き抜くステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記ばねの遷移部分を前記核燃料棒の前記内径に係合するために、前記核燃料棒内で前記工具とリテーナばねとの組合せを前進させるステップと、
続いて前記リテーナばねの前記大きい直径部分を前記核燃料棒の中に前進させるために前記工具とリテーナばねとの組合せを回転させるステップと、
を含む請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮下で核燃料棒内に燃料ペレットを維持する方法に関し、詳細には、燃料棒内で燃料ペレットに対して所定の軸方向予荷重を維持するために核燃料棒の中に固定用リテーナを取り付ける方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書と同一出願人による１９８９年１０月３日発行の米国特許第４，８７１，５０９号には、圧縮下で核燃料棒内に燃料ペレットを維持するためにコイルばねを用いた燃料柱リテーナが示されている。この特許には２つの構成が開示されている。開示された構成は共に、リテーナばねの上方コイルに取付け工具によってねじりを加え得るようなコイルばねの形状を必要とする。このねじりにより上方コイルのコイル直径を減少させて、それによりばねを燃料棒の内側に配置することができる。上方端において、この特許の構成は共に、上方コイルから軸方向に延在するばねコイルの端部によって形成される舌部を有する。下方端において、一方の構成はばねの底部に溶接されたスロットを備えたウェーハを有する。他方の構成は上方コイルと下方コイルとの中間に部分コイルを有する。しかし、これらの形状によりリテーナを製作するのが困難で高価になり、取付け方法が複雑になる。
【０００３】
より詳細には、この特許の取付け工具類は、スロット付きウェーハまたは部分コイルに係合するための底部の形状を備えた上方コイルを貫通して延在する棒を含む。この棒はスリーブを貫通して延在し、このスリーブは上方ばねコイルの上方の軸方向舌部に係合するように構成されたスロットを有する。スリーブと棒が共にばね形状に係合する状態で、スリーブを棒に対して相対的に回転することができ、それによって上方コイルにねじりを加え、その直径を減少させて燃料棒の中への挿入を可能とする。このことは、まず工具の上へばねを装填し、次いで工具の各部分を回転して挿入可能にしなければならないという点で複雑で時間のかかる方法である。工具もまた、棒とスリーブとの間のねじりを維持しながら適切な軸方向位置に配置しなければならない。次いで、ねじりを解除して工具を引き抜くことができる。この方法は自動化するには扱いにくく時間がかかり困難なものである。また、この方法は一般に、燃料棒の組立てを遅くする。
【特許文献１】米国特許第４，８７１，５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、新しくて簡単化した構成および取付け方法が必要であり、その方法は低コストで自動化できる能力を有するばねおよび工具類を含む必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の好適な実施形態では、圧縮下で管内に内部構成部品を維持するためにその管内に固定用リテーナを取り付ける方法が提供され、この方法は、
ａ）大きい直径部分および小さい直径部分を有する細長いリテーナばねを用意するステップであって、前記大きい直径部分は管の内径に締まり嵌めとなるサイズを有し、前記より小さい直径部分は管の内径に対してすきまを有するサイズを有する、ステップと、
ｂ）細長いリテーナばねのより大きい直径部分の中に細長い工具のより小さい直径部分を挿入するステップと、
ｃ）工具のより小さい直径部分とより大きい直径部分との間の遷移部分を、細長いリテーナばねのより大きい直径部分とより小さい直径部分との間の遷移部分に係合するステップと、
ｄ）最初にリテーナばねのより小さい直径部分の端部を管に挿入しながら、内部構成部品を収容する管の開口端の中に工具とリテーナばねとの組合せを挿入するステップと、
ｅ）工具の端部が隣接する内部構成部品に係合して、それによってばねが管内の各内部構成部品に対して選択された軸方向予荷重を加えることが可能になるまで、前記隣接する内部構成部品に対して前記より小さい直径のばねを圧縮するために管内で前記工具とリテーナばねとの組合せを前進させるステップと、ｆ）内部構成部品に対して前記軸方向予荷重を維持するために、リテーナばねのより大きい直径部分を管の内径に係合させた状態に維持しながら、リテーナばねから工具を引き抜くステップとを含む。
【０００６】
例示の実施形態では、管は核燃料棒であり、内部構成部品は燃料ペレットである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次いで図面、特に図１を参照して、互いに対しておよび燃料棒の閉鎖端１４に対して積み重ねた複数の核燃料ペレット１２を収容する燃料棒１０を示す。燃料棒１０に燃料棒プラグ１６を溶接することによって燃料棒の反対側端部を閉鎖する以前に、燃料棒内で燃料ペレット列に軸方向に予荷重を加えることが必要であり望ましい。
【０００８】
上述のことを達成するために固定用リテーナばね１８が、燃料棒１０内で積み重ねられた燃料ペレット１２に対して予め選択された予荷重を維持するために燃料棒内に配置される。図３は、棒１０にプラグ１６を溶接することによって燃料棒１０内にペレット１２を密封する前に、燃料棒１０内に固定用リテーナばね１８を取り付ける際に使用する取付け工具２０を示す。図２に示すように、リテーナばね１８は、複数の上方コイル２２、遷移部分２４、および下方コイル部分２６を含む。上方ばねコイル部分２２は、燃料棒１０の中にリテーナばね１８を取り付ける際に上方コイル部分２２と燃料棒との間に締まり嵌めが存在するように燃料棒１０の内径に対応する直径を有する。上方コイル部分２２は、リテーナばね１８の上方端で一対の密着巻きコイル３２、および上方コイル部分２２の下方端で一対の密着巻きコイル２８を含む。後者のコイル２８は遷移部分２４を形成する。遷移部分２４は、より大きい直径の上方コイル部分２２をより小さい直径の下方コイル部分２６から分離する。したがって、下方コイル部分２６は燃料棒の内径に対して自然にすきまを有する。また下方コイル部分２６は、その遠端部、または下方端部のところで一対の密着巻きコイル３０で終端する。密着巻きコイル３０は、燃料棒１０内で燃料ペレット列の最上位のペレット１２と界接するように基礎平坦部で終端する。要するにリテーナばね１８は、燃料棒１０の内径に対応する外径を有する上方コイル部分、および燃料棒１０の内径より小さくそしてこの内径に触れない直径を有する下方コイル部分２６を含む。
【０００９】
図３を参照して、取付け工具２０を示す。工具２０は、第１の直径部分４０、より小さい直径部分４２、および大きい直径部分４０と小さい直径部分４２との間の遷移部分４４を有する固体の、好ましくは金属の棒を含む。遷移部分４４の反対側のより小さい直径部分４２は、さらに、棒をその末端４８に向かって次第に細くすることができる遷移部分４６を含む。より大きい直径部分４０およびより小さい直径部分４２はそれぞれ円筒形である。
【００１０】
次いで図４〜図７を参照して、燃料棒１０内に固定用リテーナばね１８を取り付ける方法を説明する。燃料ペレット１２は開口端から燃料棒内に配置され、この燃料棒内で互いに突き当たりまたは積み重なることが理解されよう。従来のように、燃料ペレットは、燃料棒内で棒の開口端までには足りない距離に、また燃料棒の上方端部を閉鎖するようにプラグ１６が当てがわれた場合にプラグ１６までにも足りない距離に延在する。したがって、燃料棒内でペレットを適切な位置に維持し、燃料棒を輸送する場合で原子炉内で燃料棒を使用する場合で共にこの棒に沿って軸方向にペレットが移動するのを防止するために、継続的に予め選択された圧縮荷重下で燃料ペレット１２を維持することが望ましい。
【００１１】
この目的を達成するように固定用リテーナばね１８を取り付けるために、より小さい直径端部すなわち工具２０の末端４８が固定用リテーナばね１８の上方端部の中に、特により大きな直径部分２２の開口自由端を介して挿入される。棒２０がリテーナ１８の中に挿入されるにつれて、棒２０の遷移部分４４はリテーナばね１８の遷移部分２４に係合する。すなわち、工具の遷移部分４４はリテーナばねの遷移部分２４に当接している。次いで工具とばねとの組合せは、図４に示すように、燃料棒１０の開口端の中に挿入される。遷移部分２４の直径は燃料棒１０の内径と同じであるかまたは実質的に同じであるので、ばね１８の直径遷移部分が燃料管１０の内径に接触し始める。次いで、軸方向力とトルクの組合せが工具２０に加えられ、工具とばねとの組合せをさらに燃料棒内に強制的に貫入させる。これは、工具２０に加えられる軸方向力とトルクの組合せによって実施可能である。工具に加えられるねじりは、遷移部分２４に隣接するばねの上方コイル２２の底部に伝達され、上方コイルの直径を小さくしてさらに挿入を容易にするように働くことに留意されたい。工具に対するトルクおよび軸方向力はばねの上方コイル２２に伝達され、これにより、これらの力は上方ばねコイル２２とその内部表面との間の摩擦に打ち勝って工具およびばねが燃料棒の中に、すなわち燃料棒の内径の中に前進することを可能にするように働くようになる。次いで上方コイルの残部が工具に加えられる軸方向力およびねじれによって燃料棒の中に前進させられる。
【００１２】
工具とばねとの組合せは、ばね１８の下方コイル部分２６の先端３０が最上位の燃料ペレット１２に係合するまで燃料棒の中に挿入される。この位置では、ばね１８の下方コイル部分２６はまだ圧縮されておらず、燃料棒１０内でその自然な状態にある（図５を参照されたい）。工具２０の長さは下方コイルに適切なばね撓みを与えるように設定され、それにより正確な予荷重が燃料柱に維持される。さらに工具およびばねが、工具２０の末端４８が燃料ペレット１２の端部に係合する時点まで前進させられる。いったん末端４８が隣接する燃料ペレット１２に当接すると、工具の長さと下方コイルとの間の寸法関係によって、燃料柱に対する正確な予荷重が得られる。いったん工具が燃料ペレットに当接すると、工具はコイルばねの内部から引き抜かれ、上方コイル２２と燃料棒の内径との間の摩擦により燃料柱に対する軸方向予荷重が維持される。この際、ばねの上方コイルの端部３２は燃料棒の端部から戻され、プラグが燃料棒の端部に溶接される場合にはプラグ１６から同様に戻される。この取付け方法では、ばねを挿入する場合に上方コイルの直径を小さくする必要がないことが理解されよう。また、このばねは標準のばね巻取り装置によって容易に製作できる。さらに、取付け工具は非常に簡単であり、取付け手順は手動で、または自動化機器によって容易に達成される。
【００１３】
本明細書で説明した方法はまた、管内で任意の内部構成部品を保持するのに適用できることも理解されよう。
【００１４】
現在最も実際的で好適な実施形態と考えられるものに関連して本発明を説明したが、本発明は開示された実施形態に限定されるべきではなく、逆に、添付の特許請求項の精神および範囲内にある様々な改変、および均等な構成をも含むことが意図されることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】燃料棒内の一連の燃料ペレットを示す燃料棒の断片的断面図である。
【図２】本発明の取付け方法に使用するばねの側面立面図である。
【図３】本発明の取付け方法に使用する工具の斜視図である。
【図４】燃料棒内に固定用リテーナを取り付ける一連のステップを示す図である。
【図５】燃料棒内に固定用リテーナを取り付ける一連のステップを示す図である。
【図６】燃料棒内に固定用リテーナを取り付ける一連のステップを示す図である。
【図７】燃料棒内に固定用リテーナを取り付ける一連のステップを示す図である。
【符号の説明】
【００１６】
１０  燃料棒
１２  ペレット
１４  閉鎖端部
１６  棒プラグ
１８  リテーナばね
２０  取付け工具
２２  上方ばねコイル
２４  遷移部分
２６  下方コイル部分
２８  密着巻きコイル
３０  密着巻きコイル
３２  密着巻きコイル
４０  直径部分
４２  直径部分
４４  遷移部分
４６  遷移部分
４８  末端
【図１】
0005216221.tif 000002
【図３】
0005216221.tif 000003
【図４】
0005216221.tif 000004
【図５】
0005216221.tif 000005
【図６】
0005216221.tif 000006
【図７】
0005216221.tif 000007
【図２】
0005216221.tif 000008