(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略Ｌ字型の水平断面を有して上下方向に延びる脚体と、該脚体の上端において該脚体に連接されて水平方向に延びる平上板とを有する板バネガードと、
前記板バネガード平上板に固定されて該板バネガード平上板に沿って延びる上板部と、該上板部に連接されて前記板バネガード脚体に沿って下方に延びる少なくとも２つの脚とを有する板バネとを有して構成されるチャンネルファスナにおいて、
前記板バネガード平上板の縁部には、前記板バネ上板部よりも上方に突出する１または複数の突起部が形成されることを特徴とするチャンネルファスナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、沸騰水型原子炉の炉心において燃料集合体に取り付けられるチャンネルファスナに係り、特にチャンネルファスナを構成する板バネの変形を防止することができるチャンネルファスナの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１は、沸騰水型原子炉の炉心に装荷される燃料集合体の概観を示す図である。沸騰水型原子炉内に設けられた上部格子板１のそれぞれの格子には、十字型の制御棒２を取り囲むようにして４体の燃料集合体３が装荷されている。燃料集合体３は、正方形の水平断面を有するチャンネルボックス４内に、複数の燃料棒が収容されて構成されている。燃料集合体３の下端部は燃料支持金具５により支持され、燃料集合体３の上端部近傍は上部格子板１により水平方向に拘束される。これにより、燃料集合体３は、炉心内において直立した姿勢で保持される。【０００３】
十字型の制御棒２が、４体の燃料集合体３の間に形成される間隙を通して上下方向に移動できるように、隣接する燃料集合体３は、互いに適切な距離だけ離隔して保持される必要がある。このために、チャンネルボックス４の上端部近傍には、格子中央側にチャンネルファスナ６が設けられ、格子外側にチャンネルスペーサ７が設けられている。チャンネルファスナ６は、板バネ８を有して構成されている。この板バネ８の弾性力により、隣接する燃料集合体３は互いに離隔する方向に付勢される。これにより、燃料集合体３は、上部格子板１の壁面に水平方向に押し付けられ、隣接する燃料集合体３間の間隔が適切に保持される。また、原子炉運転中に炉心内に振動が生じたとしても、板バネ８の弾性力によりその振動を吸収することができる。【０００４】
図２は、従来のチャンネルファスナを示す斜視図である。また、図３は、従来のチャンネルファスナを示す側面図である。このチャンネルファスナ６は、板バネ８と、板バネガード９と、固定用ネジ１０と、ロックワッシャ１１とを有して構成されている。板バネガード９は、水平方向に延びる略直角三角形状の板バネガード平上板１２と、板バネガード平上板１２の縁部から鉛直下方に延びて略Ｌ字型の水平断面を有する板バネガード脚体１３とから構成される。板バネガード脚体１３には、互いに略垂直に交わる２つの面部において、それぞれの面部の側方縁部から下縁部に沿って、板バネ８を保護するための段部１４が形成される。【０００５】
折り曲げにより形成される板バネ８は、水平方向に延びる上板部１５と、上板部１５に連接される屈曲部１６と、屈曲部１６に連接されて鉛直下方に延びる２本の板バネ脚１７とから構成される。それぞれの板バネ脚１７は、板バネガード脚体１３において互いに略垂直に交わるそれぞれの面部に沿って延びるように設置される。板バネ脚１７の中央付近に形成された板バネ平坦部１８は、板バネガード脚体１３に形成された段部１４の高さを越えて突出するように形成されている。隣接する燃料集合体３にそれぞれ取り付けられたチャンネルファスナ６の板バネ平坦部１８が互いに当接することで発生する弾性力によって、燃料集合体３が互いに離隔するようにして保持される。また、板バネ脚１７の下端部１９は固定されることなく、板バネガード脚体１３において互いに略垂直に交わる面部上にそれぞれ摺動自在に支持される。【０００６】
ロックワッシャ１１、板バネ８に形成された孔部、板バネガード９に形成された孔部、及びチャンネルボックス４に形成された孔部を通して、固定用ネジ１０を燃料集合体３の上部タイプレートに締結することにより、チャンネルファスナ６が燃料集合体３に固定される。【０００７】
原子炉の定期検査時には、燃料集合体の配置替え作業が行われる。配置替え作業のためには、燃料集合体のハンドルを引掛けるかあるいは把持する燃料交換機が使用される。燃料交換機を使用することで、燃料集合体を吊り上げて引き抜き、別の位置に吊り下ろして挿入する。【０００８】
燃料集合体の配置替え作業時には、燃料集合体の移動に起因して、板バネに変形が生じることがある。図４は、チャンネルファスナの板バネの変形過程を示す図である。図４（ａ）には、変形前のチャンネルファスナが示されている。燃料集合体を吊り下げて所定の位置に挿入する際に、挿入する燃料集合体の下部（下部タイプレート等）が、既に装荷されている隣接する燃料集合体のチャンネルファスナ６に接触する場合がある。特に、図４（ｂ）に示されるように、板バネ８の上板部１５において屈曲部１６の近傍に位置する縁部１５ａに燃料集合体の下部が接触し、外力が加えられると、板バネ８の板バネ脚１７が横方向に変位し、板バネ８に望ましくない塑性変形が生じることがある。板バネ８に大きな塑性変形が生じると、板バネガード脚体１３において互いに垂直に交わる面部の交差部位に形成される板バネガード峰部２０を越えて、板バネ脚１７が横方向に変位することもある。【０００９】
板バネ脚１７の下端部１９が板バネガード峰部２０を越えて突出する程度まで板バネ８に塑性変形が生じている場合には、次回定期検査時において、塑性変形の生じたチャンネルファスナを具備する燃料集合体を吊り下げて所定位置に挿入する際に、図４（ｃ）に示されるように、板バネ脚１７の下端部１９が燃料集合体配置替え作業用の治具等に引掛かり、燃料集合体をそのまま降下させると、板バネ脚１７が捲くれ上がることがある。これにより、他の燃料集合体、治具等の機器類に干渉して作業に支障をきたす可能性がある。【００１０】
特開平８−５４４８５号公報には、板バネガードの下端のコーナ部に切欠きが形成されたチャンネルファスナについて開示されている。板バネガードの下端に切欠きが形成されることで、燃料集合体３を装荷する際に、チャンネルファスナの下部が障害物に接触しても、引掛かることなく、チャンネルファスナの破損を未然に防止することができる。【００１１】
特開平５−７２３６６号公報には、板バネガードの下端近傍において板バネガードに係合される突起物が設けられるチャンネルファスナについて開示されている。板バネガードに係合される突起物が設けられることで、板バネガードが変位するのが抑制されて、何らかの作用でチャンネルファスナの止めネジが緩んでも、チャンネルファスナが揺れるのを防止することができる。
【特許文献１】特開平８−５４４８５号公報
【特許文献２】特開平５−７２３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記の文献に記載されたチャンネルファスナは、板バネガードに他の燃料集合体、治具等の機器類が接触することを防止することはできるが、板バネの塑性変形の防止については、元来考慮されておらず、板バネの塑性変形を防止することはできない。図４（ｂ）および図４（ｃ）に示されるような塑性変形が生じた板バネは、交換する必要がある。然るに、放射線防護の観点から、交換作業は水中遠隔操作により実施しなければならず、多くの作業工程および時間を必要とするという課題があった。【００１３】
本願発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、板バネの塑性変形を防止あるいは抑制すること、並びに板バネに塑性変形が生じても当該塑性変形に起因したさらなる塑性変形を防止することが可能なチャンネルファスナを提供することを目的とする。特に、吊り下ろし等の作業中に他の燃料集合体、治具等の機器類が上方から接触したような場合における板バネの塑性変形を防止することが可能なチャンネルファスナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の技術的課題を解決するために、本願発明に係るチャンネルファスナは、略Ｌ字型の水平断面を有して上下方向に延びる脚体及び脚体の上端において脚体に連接されて水平方向に延びる平上板を有する板バネガードと、板バネガード平上板に固定されて板バネガード平上板に沿って延びる上板部及び上板部に連接されて板バネガード脚体に沿って下方に延びる少なくとも２つの脚を有する板バネとを有して構成されるチャンネルファスナにおいて、板バネガード平上板の縁部には、板バネ上板部よりも上方に突出する１または複数の突起部が形成されるようにしたものである。
【００１５】
これにより、燃料集合体等が上方からチャンネルファスナに接触したとしても、燃料集合体等は板バネ上板部に接触する前に突起部に接触するから、板バネの塑性変形を防止することができるという効果を奏する。
【００１６】
また、板バネガード平上板に形成される突起部が板バネと干渉することがないので、板バネガードの形状を殆ど変更する必要がなく、容易に製造することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】沸騰水型原子炉の炉心に装荷される燃料集合体の概観を示す図である。
【図２】従来のチャンネルファスナを示す斜視図である。
【図３】従来のチャンネルファスナを示す側面図である。
【図４】チャンネルファスナの板バネの変形過程を示す図である。
【図５】第１の実施の形態によるチャンネルファスナの構成の例を示す斜視図である。
【図６】第１の実施の形態によるチャンネルファスナの構成の例を示す側面図である。
【図７】第２の実施の形態によるチャンネルファスナの構成の例を示す側面図である。
【図８】第３の実施の形態によるチャンネルファスナの構成の一例を示す斜視図である。
【図９】第３の実施の形態によるチャンネルファスナの構成の他の例を示す斜視図である。
【図１０】第４の実施の形態によるチャンネルファスナの構成の例を示す斜視図である。
【図１１】第５の実施の形態によるチャンネルファスナの構成の一例を示す斜視図である。
【図１２】第５の実施の形態によるチャンネルファスナの構成の他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  上部格子板、２  制御棒、３  燃料集合体、４  チャンネルボックス、５  燃料支持金具、６  チャンネルファスナ、７  チャンネルスペーサ、８  板バネ、９  板バネガード、１０  固定用ネジ、１１  ロックワッシャ、１２  板バネガード平上板、１３  板バネガード脚体、１４  段部、１５  板バネ上板部、１６  板バネ屈曲部、１７  板バネ脚、１８  板バネ平坦部、１９  板バネ下端部、２０  板バネガード峰部、２１，２６  突起部、２２  段差部、２３  隙間、２４  板バネガード肩部、２５  変形抑制部、２７  保護部材、２８  角部、２９，３０後退部
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図５は、この発明の第１の実施の形態によるチャンネルファスナの構成の例を示す斜視図である。図６は、この発明の第１の実施の形態によるチャンネルファスナの構成の例を示す側面図である。なお、以下の説明においては、図１から図４に示されたチャンネルファスナについて説明された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略するものとする。板バネガード平上板１２には、縁部等の板バネ８に抵触しない部位において、突起部２１が形成される。この突起部２１は、上方に向けて、板バネ上板部１５の上面部と同じ高さまで延びるか、あるいは上面部を越えて延びるように形成されている。図５および図６には、板バネガード９の脚体１３の縁部に形成された段部１４が上方に延びて、段部１４と突起部２１とが一体に形成された構成が示されている。このような突起部２１が設けられることで、燃料集合体等が上方からチャンネルファスナ６に接触したとしても、燃料集合体等は板バネ上板部１５に接触する前に突起部２１に接触するから、板バネ８の塑性変形を防止することが可能となる。なお、板バネ上板部１５を越える高さを有さない突起部２１を形成する構成としてもよい。燃料集合体等は斜め方向からチャンネルファスナ６に接触する場合が多く、突起部２１が十分な高さを有さなくても、燃料集合体等の板バネ上板部１５への接触を防止することが可能となる。【００２７】
図７は、この発明の第２の実施の形態によるチャンネルファスナの構成の例を示す側面図である。このチャンネルファスナは、板バネ８の屈曲部１６近傍において、板バネ８と板バネガード９との間の隙間を実質的に無くした点で特徴を有する。図３に示される従来のチャンネルファスナは、板バネガード平上板１２に段差部２２が形成されることで、隙間２３が存在していた。これに対して、この実施の形態によるチャンネルファスナは、屈曲部１６近傍の板バネ上板部１５の下面の曲面形状と、板バネガード肩部２４近傍の板バネガード９の上面の曲面形状とを概ね同一にすることで実質的に隙間を無くしている。板バネガード平上板１２の段差部は無くされ、屈曲部１６近傍の板バネ上板部１５の下面の曲率半径と、肩部２４近傍の板バネガード９の上面の曲率半径とが概ね同一となるように形成される。板バネ８と板バネガード９との隙間を実質的に無くしたことで、燃料集合体等が上方から板バネ上板部１５に接触したとしても、板バネ上板部１５は下方から板バネガード９により支持されるから、板バネ８に塑性変形が生じるのを防止あるいは抑制することが可能となる。【００２８】
図８は、この発明の第３の実施の形態によるチャンネルファスナの構成の一例を示す斜視図である。図９は、この発明の第３の実施の形態によるチャンネルファスナの構成の他の例を示す斜視図である。板バネガード９の脚体１３に設けられた峰部２０には、板バネガード峰部２０から張り出す変形抑制部２５が形成される。図８に示されるこの実施の形態の構成の一例では、板バネガード峰部２０の下部から張り出す変形抑制部２５が、板バネガード９において略垂直に交わる面部の下縁部に形成された段部１４に対して一体化するように形成されている。変形抑制部２５を設けることで、燃料集合体等が上方から板バネ上板部１５に接触して、板バネ８が塑性変形したとしても、板バネ脚１７の下端部１９が板バネガード峰部２０の方向に変位するのを防止または抑制することが可能となる。【００２９】
図９に示されるこの実施の形態の構成の他の例では、変形抑制部２５が、板バネ上板部１５の上面部を越えて上方まで延びるように形成されている。変形抑制部２５の上端部近傍の突起部２６は、第１の実施の形態の構成における突起部２１と同じ機能を有する。すなわち、燃料集合体等が上方からチャンネルファスナ６に接触したとしても、燃料集合体等は板バネ上板部１５に接触する前に突起部２１または突起部２６に接触するから、板バネ８の塑性変形を防止することが可能となる。また、例え何らかの原因で板バネ８が塑性変形したとしても、変形抑制部２５が設けられることで、板バネ脚１７の下端部１９が板バネガード峰部２０の方向に変位するのを防止または抑制することが可能となる。【００３０】
図１０は、この発明の第４の実施の形態によるチャンネルファスナの構成の例を示す斜視図である。板バネ上板部１５の上側には、板バネ屈曲部１６まで覆う保護部材２７が取り付けられる。板バネ屈曲部１６まで覆う保護部材２７を設けることで、燃料集合体等が上方からチャンネルファスナ６に接触したとしても、燃料集合体等は保護部材２７に接触して板バネ８に直接に接触することはない。これにより、板バネ８の塑性変形を防止または抑制することが可能となる。また、板バネ屈曲部１６まで覆う保護部材２７に、ロックワッシャ１１の機能を兼ね備えさせるような構成としてもよい。保護部材２７とロックワッシャ１１とを一体化することで、部品の遺失を厳重に防止する必要のある原子炉において、チャンネルファスナの構成部品数を増加させずに済ませることが可能となる。なお、保護部材２７を、ロックワッシャ１１と一体化することなく別個に設置したとしても、板バネの塑性変形を抑制する効果は同様である。【００３１】
図１１は、この発明の第５の実施の形態によるチャンネルファスナの構成の一例を示す斜視図である。図１２は、この発明の第５の実施の形態によるチャンネルファスナの構成の他の例を示す斜視図である。板バネ８を構成するそれぞれの板バネ脚１７の下端部１９の両側に設けられた角部２８のなかで、少なくとも板バネガード峰部２０に向く側の角部２８に内側に引込む後退部２９が形成される。図１１に示されるこの実施の形態の構成の一例では、板バネ脚１７の下端部１９近傍において、板バネガード峰部２０に向く側の角部２８が斜めに切断されて、後退部２９が形成されている。板バネ８が塑性変形して板バネ脚１７が板バネガード峰部２０方向に変位しても、他の燃料集合体、治具等の機器類が下側から後退部２９に接触する際に、機器類から加わる力が横方向に作用して、板バネ脚１７は元の位置に復帰する方向に移動する。すなわち、塑性変形した板バネ８を具備する燃料集合体３を降下させた際に、他の燃料集合体、治具等の機器類が後退部２９に接触しても、板バネ脚１７は横方向に移動するので、板バネ８が捲くれ上がるのを防止することが可能となる。【００３２】
図１２に示されるこの実施の形態の他の例では、板バネ脚１７の下端部１９近傍において、板バネガード峰部２０に向く側に円弧状の後退部３０が形成される。この場合にも、他の燃料集合体、治具等の機器類が下側から後退部３０に接触する際に、機器類から加わる力が横方向に作用して、板バネ脚１７は元の位置に復帰する方向に移動する。したがって、板バネ８が捲くれ上がるのを防止することが可能となる。なお、後退部３０の曲率半径が大きいほど、機器類が下端部１９に接触することなく後退部３０に接触しやすくなるので、板バネ８が捲くれ上がるのをより防止することが可能となる。さらに斜めの後退部２９を形成するよりも円弧状の後退部３０を形成することで、板バネガード９において互いに垂直に交わる面部に対して接触する板バネ脚１７の下端部近傍の接触部位の幅を、角部が斜めに切断された場合と比較して大きくとることができるので、板バネ８の弾性力をより大きく保持することができる。【００３３】
なお、上記の第１の実施の形態から第５の実施の形態により説明されるチャンネルファスナは、本願発明を限定するものではなく、例示することを意図して開示されているものである。本願発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の記載により定められるものであり、特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲内において種々の設計的変更が可能である。例えば、第２の実施の形態により示された板バネ８と板バネガード９との隙間を実質的に無くす構成は、他の実施の形態により示されたチャンネルファスナにも組み合わせて適用することができる。これにより、板バネ８の塑性変形をより効果的に防止または抑制することが可能となる。
【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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