(57)【要約】【課題】支持格子の各升目内で燃料棒を支持、拘束するソフトストップを、燃料棒を挿入するに先立って押圧し、さらにキーを差込むために要する作業時間を短縮する。【解決手段】燃料集合体の支持格子の各升目内に燃料棒を挿入するため、各升目に、断面がほぼ正方形の拡張用治具を、その中心を燃料棒の中心に合わせ、かつ升目の正方形と拡張用治具の正方形の対応する各辺が平行な状態で一度に挿入し、さらに挿入した各拡張用治具を一度に所定角度回転させ、これにより升目内で燃料棒を支持、拘束するソフトストップをそれが取付けられている格子板の方に押込ませ、この押込んだ状態を保持するために所定の位置に形成されたキー孔に所定の断面形状を有するキーを支持格子の４周から差込み、さらに差込んだキーを一定角度回転させてソフトストップをいっそう押圧する。【選択図】図６
2007212337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の格子板が縦方向と横方向に平行かつ等間隔に配列されて正方形の升目を形成し、
各升目内においては、１組の相互に隣接する２辺の格子板には各々板バネと板バネの中央内側に固定された押圧部を有するソフトストップが取付けられ、他の１組の相互に隣接する２辺の格子板には各々ハードストップが取付けられ、
さらに、縦方向に一列に並んだ各升目においては、ソフトストップは支持格子の所定の範囲にわたって２枚の縦方向の格子板のうち何れか一方の格子板にのみ並んで取付けられており、また横方向に一列に並んだ各升目においては、ソフトストップは支持格子の所定の範囲にわたって２枚の横方向の格子板のうち何れか一方の格子板にのみ並んで取付けられており、
縦方向あるいは横方向に一列に並んだ各ソフトストップの両側に位置する横方向あるいは縦方向の各格子板の所定位置には、キー孔が一列に並んで形成されており、
縦方向および横方向に一列に並んだ各升目内の各ソフトストップは、各升目内に挿入された拡張用治具にて、取付けられている格子板の方向にその押圧部を押込まれた状態で、支持格子の外周から支持格子の所定の範囲にわたる長さかつ所定の断面形状を有する板状のキーを前記キー孔に差し込まれることにより、前記拡張用治具を取去ってもソフトストップの板バネの復元が阻止されることにより押圧部が押込まれた状態を保持し、
さらに差し込まれたキーを所定方向に一定角度回転させることにより、前記キーの所定の断面形状とキー孔の壁との相互作用により、キーが前記ソフトストップの板バネを、ひいては押圧部をいっそう押込まれた状態とする構造である支持格子を有する燃料集合体の組立装置であって、
前記升目内に挿入する部分の断面がほぼ正方形である拡張用治具と、
支持格子の升目に対応して配列された前記拡張用治具を、それらの断面のほぼ正方形の各辺を対向する升目の縦方向あるいは横方向の格子板に平行に保持し、升目内に挿入する挿入部と、
前記挿入部より各升目内に挿入された全ての拡張用治具を所定角度回転させる回転部と、
前記各拡張用治具の所定角度の回転により、取付けられている格子板の方向に各ソフトストップの押圧部が押込まれた状態で、前記キー孔に挿入されて各ソフトストップの押圧部が押込まれた状態を保持するキーと
を有していることを特徴とする燃料集合体の組立装置。
【請求項２】
前記回転部は、各拡張用治具を一時に４５度回転させるものであることを特徴とする請求項１に記載の燃料集合体の組立装置。
【請求項３】
前記燃料集合体は、ＭＯＸ燃料を使用した燃料棒が組み込まれていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料集合体の組立装置。
【請求項４】
多数の格子板が縦方向と横方向に平行かつ等間隔に配列されて正方形の升目を形成し、
各升目内においては、１組の相互に隣接する２辺の格子板には各々板バネと板バネの中央内側に固定された押圧部を有するソフトストップが取付けられ、他の１組の相互に隣接する２辺の格子板には各々ハードストップが取付けられ、
さらに、縦方向に一列に並んだ各升目においては、ソフトストップは支持格子の所定の範囲にわたって２枚の縦方向の格子板のうち何れか一方の格子板にのみ並んで取付けられており、また横方向に一列に並んだ各升目においては、ソフトストップは支持格子の所定の範囲にわたって２枚の横方向の格子板のうち何れか一方の格子板にのみ並んで取付けられており、
縦方向あるいは横方向に一列に並んだ各ソフトストップの両側に位置する横方向あるいは縦方向の各格子板の所定位置には、キー孔が一列に並んで形成されており、
縦方向および横方向に一列に並んだ各升目内の各ソフトストップは、各升目内に挿入された拡張用治具にて、取付けられている格子板の方向にその押圧部を押込まれた状態で、支持格子の外周から支持格子の所定の範囲にわたる長さかつ所定の断面形状を有する板状のキーを前記キー孔に差し込まれることにより、前記拡張用治具を取去ってもソフトストップの板バネの復元が阻止されることにより押圧部が押込まれた状態を保持し、
さらに差し込まれたキーを所定方向に一定角度回転させることにより、前記キーの所定の断面形状とキー孔の壁との相互作用により、キーが前記ソフトストップの板バネを、ひいては押圧部をいっそう押込まれた状態とする構造である支持格子を有する燃料集合体の組立方法であって、
支持格子の升目に対応して配列された、そして断面がほぼ正方形の前記拡張用治具を、それらの断面のほぼ正方形の各辺を対向する縦方向あるいは横方向の格子板に平行に保持し、さらに各升目内においては拡張用治具の回転中心を升目内を貫通する燃料棒の中心位置に揃えて挿入する挿入ステップと、
前記挿入ステップにて各升目内に挿入された全ての拡張用治具を所定角度回転させる回転ステップと、
前記回転ステップにより、各ソフトストップの押圧部が、各ソフトストップが取付けられている格子板の方向に一斉に押込まれた状態で、支持格子の外周から前記キー孔にキーを挿入して各ソフトストップの押圧部が押込まれた状態を保持するキー挿入ステップと
を有していることを特徴とする燃料集合体の組立方法。
【請求項５】
前記回転ステップは、各拡張用治具を一時に４５度回転させるものであることを特徴とする請求項４に記載の燃料集合体の組立方法。
【請求項６】
前記燃料集合体は、ＭＯＸ燃料を使用した燃料棒が組み込まれており、さらに
前記各ステップにおける作業は、作業員の被曝を図りつつなされることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の燃料集合体の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料集合体の組立装置と組立方法に関し、特にＭＯＸ燃料を使用する燃料棒を燃料集合体へ組み込むための組立装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉用の燃料集合体は、上方あるいは下方から見て、例えば１７×１７のほぼ正方格子状に配列された燃料棒を、それらの上下両端は各々上下のノズルにより拘束し、途中数箇所を防振のために支持格子（支持グリッドあるいはグリッドスペーサ。以下「支持格子」と記す）で板バネの弾性力により適度に支持、拘束して組立てられている。
支持格子は、例えば燃料棒が１７×１７配列されていれば、外周枠（フレーム）を含めて縦と横方向に１８×１８の格子板が碁盤面上の線のように配列され、さらにこれらの格子板に囲まれて形成された各升目（セル。以下「升目」と記す）内を上下方向に燃料棒、場所によっては燃料棒に代えてシンブル管等が貫通する構造となっている。
【０００３】
次に、図１を参照しつつ、各升目内における燃料棒を支持、拘束する方法について説明する。図１において、１０はソフトストップであり、１１はその板バネであり、１２はその押圧部であり、２０はハードストップであり、６１は横方向格子板であり、６２は縦方向格子板であり、７０は燃料棒である。図１に示す様に、１組の相互に隣接する２辺の格子板６１、６２の内面には、各々板バネ１１と押圧部１２を有するソフトストップ１０が取付けられ、他の１組の相互に隣接する２辺の格子板６１、６２の内面には各々ハードストップ（非弾性構造物）２０が取付けられている。
なお、図１に示す升目は、支持格子の左側の８列かつ下側の８列（行）の升目における配置を示すものであり、支持格子の右側の９列の升目においては縦方向の格子板６２に取付けられるソフトストップとハードストップは左右が逆（横方向の位相が１８０度逆）にされており、支持格子の上側の９列の升目においては横方向の格子板６１に取付けられるソフトストップとハードストップは上下が逆（縦方向の位相が１８０度逆）にされている。
【０００４】
さらに、各ソフトストップ１０の押圧部１２は、板バネ１１の中央部の内面側（反格子板側）に取付けられており、ハードストップ２０の頂点が対向している。この下で、２個のソフトストップ１０は、その板バネ１１の弾性力により、その押圧部１２が燃料棒７０を対向するハードストップ２０の方に押圧し、これにより原子炉内で激しい冷却水の流れに晒される燃料棒を支持、拘束し、その損傷を防止している。
【０００５】
燃料集合体を組立てる際には、各支持格子内の各升目内に燃料棒を挿入することとなるが、各升目内には２組のハードストップとソフトストップが取り付けられているため、単に燃料棒を升目内に挿入すれば、その管壁面がソフトストップの押圧部、ハードストップの頂点部から押圧された状態での滑動となるため、外周面に傷（スクラッチ）がついたりしかねない。特に、放射能を有するＭＯＸ燃料においては、後工程の円滑な作業の確保の面からも傷の発生は絶対に避けなければならない。
【０００６】
そこで、升目内へ燃料棒を挿入するに先立って、フィンガーブロックと呼ばれる治工具を升目内に挿入し、ソフトストップの押圧部をそのソフトストップが取付けられている格子板の方向に押し込み、さらにその状態で断面が所定の形状のキーを予め格子板に形成されているキー孔に差込むことによりフィンガーブロックを取去ってもソフトストップが押込まれている状態を保持するようにし、さらにこの状態でキーを所定の方向に９０度回転させ、キーの断面形状とキー孔との相互作用でソフトストップをさらに取付けている格子板の方に押込むことがなされている。
この様にして升目内の燃料棒が挿入されるスペースを拡張した後燃料棒を挿入し、しかる後キーを逆回転させ、さらにキー孔から引抜くこととなる。
【０００７】
図２に、フィンガーブロックを使用してソフトストップを押圧する様子を概念的に示す。図２において、８０がフィンガーブロックであり、８１はその右プレートであり、８２はその左プレートであり、８５はそのフィンガーである。図２に示すフィンガーブロック８０は、燃料棒が１７×１７配列である集合体に対応したものであり、フィンガー８５が右プレート８１には１７本×９列、左プレート８２には１７本×８列並んで立てられている。ただし、燃料棒に代えてシンブル管等がある升目では、フィンガーは装着されていない。
【０００８】
フィンガーブロック８０によるソフトストップ（図示せず）の押込みは、各フィンガー８５を支持グリッド（図示せず）の対応する升目内に挿入した後、左右のプレート８１、８２を各々図２の矢印に示す方向に動かすことによりなされる。
【０００９】
図３にキーの外形を示す。キーは、幅１．３ｍｍ、高さ２．７ｍｍ、長さ１５０ｍｍ程度の細長い板状であり、さらにキー孔に差し込んだ状態で燃料棒の中心が通過する位置の近傍は上下（高さ）方向に１．４ｍｍ程度の凹部９１が形成されている。
【００１０】
図４に、フィンガーブロック８０により押込まれたソフトストップを、キーによりその押込まれた状態を保持している様子を概念的に示す。図４において、６５は縦方向の格子板６２の所定位置に形成されているキー孔である。ソフトストップ１０は、フィンガーブロックのフィンガー８５により、太く白い矢印で示す押圧力Ｐを受け、その結果図の下方に位置する横方向の格子板６１の方に押圧された状態となっている。さらにこの状態で、キー孔６５に図の左方から細い矢印で示す様にキー９０が差込まれ、このキー９０がソフトストップ１０の板バネ１１の復元を阻止する（ロックする）ことにより、ソフトストップ１０はフィンガー８５を取去っても、図の下方の横方向の格子板６１の方向に押圧された状態のままとなる。
なお、図４では、キー９０の凹み９１は上部（紙面表側方向）にある。
【００１１】
フィンガー８５を取去った後、キー９０をその上部の凹み９１がフィンガーのあった方を向く様に９０度回転させる。キー９０のキー孔６５を貫通する位置におけるキーの長さ方向に直交する方向の断面は長方形であり、さらに長方形の長辺を上下方向から水平方向を向く様に９０度回転させたため、キー孔６５の壁との相互作用により、差込まれた状態で下部（紙面の裏側）に位置していたキー９０の下部の辺が図の下方に位置し、さらにソフトストップ１０の板バネ１１を図の下方、すなわちそれが取付けられている横方向の格子板６１の方に押しやることとなる。このため、さらに升目内の燃料棒が挿入されるスペースは拡張されることとなる。
そしてこの状態で、燃料棒の升目内への挿入がなされる。
【００１２】
なお、以上のフィンガーとキーによるソフトストップの押込み等の操作は、図４に示す様にソフトストップが図の下方の横方向の格子板６１に取付けられている場合であるが、図１に示す縦方向の格子板６２に取付けられている場合も同様である。
さらに、升目の位置や支持格子によっては、ソフトストップとハードストップの取付け位置（位相）は、図１に示す状態（位相）と１８０度逆となっている。ただし、この場合もフィンガーとキーによるソフトストップの押込み等の操作は前記の説明と同様である。またこのため、フィンガーブロックによる押圧、キーの挿入等は、支持格子の４周からなされることとなる（特許文献１、同２）。
【特許文献１】特開平９−１３３７８５号公報
【特許文献２】特開平１１−１８３６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図２に示すごとく、キーの挿入に先立っての支持格子の各升目内へのフィンガーブロックによるソフトストップの押込みは、図の左右方向（横方向）あるいは図の上下方向（縦方向）のいずれか一方の相互に対向する向きへの押込みである。即ち、例えば左右方向の押込みであるならば、升目内で右向きに取付けられているソフトストップと左向きに取付けられているソフトストップのみを押込むものである。しかし、図１を参照しつつ説明した様に、ソフトストップは上向きあるいは下向きにも取付けられている。このため、上下方向への押込みが必要となる。
そこで、左右方向の押込みで右向きあるいは左向きに取付けられているソフトストップを押込んでキーをキー孔に差し込んだ後、一端押込み装置から支持格子を取外し、９０度回転させた後再度押込み装置にセットし、再度フィンガーブロックを使用して今度は上向きあるいは下向きに取付けられているソフトストップを押込み、またキーを差し込むことが必要となる。その結果、多くの作業時間と労力を要していた。
このため、支持格子の各升目（格子）内でソフトストップを拡張し、拡張したソフトストップにキーを差し込むために要する作業時間を大幅に短縮する技術の開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、以上の課題を解決することを目的としてなされたものであり、正確に位置決めして水平に設置された支持格子の升目内に、水平断面がほぼ正方形の治具を挿入し、４５度回転させることにより、各升目内においては相互に直交する２つの向きのソフトストップを一度に押込み、支持格子においては上下左右の４つの向きのソフトストップを一度に押込み、さらに各升目内のソフトストップが押込まれた状態の支持格子に４方向から一度の工程でキーを差し込む様にしたものである。以下、各請求項の発明を説明する。
【００１５】
請求項１に記載の発明は、
多数の格子板が縦方向と横方向に平行かつ等間隔に配列されて正方形の升目を形成し、
各升目内においては、１組の相互に隣接する２辺の格子板には各々板バネと板バネの中央内側に固定された押圧部を有するソフトストップが取付けられ、他の１組の相互に隣接する２辺の格子板には各々ハードストップが取付けられ、
さらに、縦方向に一列に並んだ各升目においては、ソフトストップは支持格子の所定の範囲にわたって２枚の縦方向の格子板のうち何れか一方の格子板にのみ並んで取付けられており、また横方向に一列に並んだ各升目においては、ソフトストップは支持格子の所定の範囲にわたって２枚の横方向の格子板のうち何れか一方の格子板にのみ並んで取付けられており、
縦方向あるいは横方向に一列に並んだ各ソフトストップの両側に位置する横方向あるいは縦方向の各格子板の所定位置には、キー孔が一列に並んで形成されており、
縦方向および横方向に一列に並んだ各升目内の各ソフトストップは、各升目内に挿入された拡張用治具にて、取付けられている格子板の方向にその押圧部を押込まれた状態で、支持格子の外周から支持格子の所定の範囲にわたる長さかつ所定の断面形状を有する板状のキーを前記キー孔に差し込まれることにより、前記拡張用治具を取去ってもソフトストップの板バネの復元が阻止されることにより押圧部が押込まれた状態を保持し、
さらに差し込まれたキーを所定方向に一定角度回転させることにより、前記キーの所定の断面形状とキー孔の壁との相互作用により、キーが前記ソフトストップの板バネを、ひいては押圧部をいっそう押込まれた状態とする構造である支持格子を有する燃料集合体の組立装置であって、
前記升目内に挿入する部分の断面がほぼ正方形である拡張用治具と、
支持格子の升目に対応して配列された前記拡張用治具を、それらの断面のほぼ正方形の各辺を対向する升目の縦方向あるいは横方向の格子板に平行に保持し、升目内に挿入する挿入部と、
前記挿入部より各升目内に挿入された全ての拡張用治具を所定角度回転させる回転部と、
前記各拡張用治具の所定角度の回転により、取付けられている格子板の方向に各ソフトストップの押圧部が押込まれた状態で、前記キー孔に挿入されて各ソフトストップの押圧部が押込まれた状態を保持するキーと
を有していることを特徴とする燃料集合体の組立装置である。
【００１６】
本請求項の発明においては、拡張用治具はその水平断面がほぼ正方形である。このため、支持格子の各升目内においてソフトッストップが何れの格子板に取付けられていても、升目内に挿入した拡張用治具を所定角度、原則として４５度、回転すれば、各升目内においてはいずれか２箇所の頂点部による押圧で、升目内の相互に隣接する２辺に取付けられている２個のソフトストップの押圧部がソフトストップを取り付けている格子板の方に押し込まれることとなる。
また、支持格子全体では、各升目が支持格子で占める位置により当該升目内でソフトストップが取付けられている格子板が何れの方向（平面図では左右方向、上下方向）に位置するかが相違する（逆転する）ため、支持格子全体では４方向のソフトストップの押圧が必要となるが、４方向への押圧が一度になされる。即ち、支持格子へその升目に対応して配列された拡張用治具を保持し（セットし）、挿入し、ソフトストップを押圧することは、１回で済む。
【００１７】
ここに、拡張用治具の水平断面が「ほぼ正方形」とは、正方形の頂点に当たる場所に多少の丸みが形成されているが、全体として正方形に近いことを指す。なお、拡張用治具の寸法は、所定量の押圧がなされる様に設計されている。
また、「所定角度」とは、拡張用治具の水平断面がほぼ正方形であるため、原則として４５度であるが、実際にはハードストップは変形せず、ソフトストップのみ押圧されて変形するため、多少相違することも有り得る。
拡張用治具の「水平断面」とは、水平に設置された支持格子の升目内に挿入されて使用される状態を基準としての水平方向の切断面を指す。
また、ソフトストップを押圧するにも関わらず「拡張用治具」と称しているのは、升目内の燃料棒が貫通するスペースを拡張するため用いる治具であるからである。
【００１８】
なお、拡張用治具の回転駆動機構は、回転中心と燃料棒の中心とに多少ずれが生じていても、ガタ等でずれを吸収しえる機構とされていることが好ましい。
【００１９】
「縦方向に一列に並んだ各升目においては、ソフトストップは支持格子の所定の範囲にわたって２枚の縦方向の格子板のうち何れか一方の格子板にのみ並んで取付けられており、また横方向に一列に並んだ各升目においては、ソフトストップは支持格子の所定の範囲にわたって２枚の横方向の格子板のうち何れか一方の格子板にのみ並んで取付けられている」のは、正方形の支持格子の外周の一方向から１本のあるいは両側から２本の細長い薄板状のキーを差込むことにより、支持格子の所定の範囲にわたってキーの差込方向に一列に並んだ各升目内で押圧されているソフトストップの板バネの復元を、支持格子の枠に形成されたキー孔からキーを差込で阻止する（ロックする）ためである。またこのため、キーのキー孔への差込方向と各ソフトストップの板バネの方向（押圧方向に直交する方向に取付けられている）も一致することとなる。
さらに、「支持格子の所定の範囲」とは、支持格子の４周からキーを差込むため、「支持格子の全長あるいは（燃料棒が１７×１７であれば、８本と９本となるため）ほぼ半分側とするのが好ましい。
【００２０】
さらに、拡張用治具を所定角度、原則として４５度回転することにより、拡張用治具の頂点部がソフトストップの板バネの中央部の内側（燃料棒側）に装着されている押圧部を押圧することとなるが、押圧部は板バネの内側面から押出しているため、キーは押圧部の上部または下部に差し込まれ、またこのためその箇所にはキーが通過する（位置する）ことが可能な隙間が形成されていることとなる。さらに、拡張用治具が抜き去られた後の板バネの弾性力による復元の阻止は、差し込まれてこの隙間にあるキーが板バネの内面と機械的に接触することによりなされることとなる。
【００２１】
キーは、支持格子の外周（外枠を形成する格子板）から差し込まれるため、保持部等を除く長さは、通常支持格子の全長あるいはほぼ半分となる。
また、「所定の断面形状を有する板状のキー」とは、全体としてはあるいは少なくとも格子板のキー孔の部分はキーの長さに直交する断面が長方形の、細長い薄板状であるが、キーの長さ方向（差込方向）の側面は、キーを差込んだ状態で上部の辺あるいは下部の辺のいずれか一方となる部分であって燃料棒に対応した位置となる部分には、切り込みにより凹部が形成されていることを指す。
【００２２】
このため、切り込みのある辺を例えば上部にして薄板状のキーをキー孔に差し込み、さらにキーの上部の辺が升目の内側を向く様にキーを９０度回転させると、格子板に形成されたキー孔の位置では断面が長方形であるキーの長辺が差込まれた状態の上下方向から９０度回転して水平方向を向くこととなる。その結果、差込まれた状態では下部にあったキーの辺がソフトストップの板バネを、ひいては押圧部をいっそう押込むこととなる。一方、差込んだ状態でキーの上部の辺には燃料棒の位置に対応して凹部が形成されているため、この凹部が燃料棒の方を向くため、燃料棒を挿入するためのスペースは、その分拡がる（拡張される）こととなる。
【００２３】
またこのため、キーの寸法とキー孔の位置および寸法は、予め調整されていることはもちろんである。
次に、差込まれたキーを板バネの復元力に抗して所定の方向に一定角度、原則として９０度、回転させるためには、キーの反差込側端部、即ち作業者がキーを把持して回転操作する箇所には、回転用の冶具を取付けるための細孔や凹み等が形成されていてもよい。
最後に、支持格子に燃料棒が挿入された後、あるいはさらに燃料集合体が組立てられた後に、キーを一定角度逆回転させ、さらに支持グリッドの外側から引抜くこととなる。
これにより、燃料集合体の各升目内で、燃料棒は適切に弾性支持され、拘束されることとなる。
【００２４】
請求項２に記載の発明は、前記の燃料集合体の組立装置であって、
前記回転部は、各拡張用治具を一時に４５度回転させるものであることを特徴とする燃料集合体の組立装置である。
【００２５】
本請求項の発明においては、支持グリッドには例えば１７行×１７列の升目が形成されているが、各升目内に挿入されている各拡張用治具の４５度回転は、モータ駆動のラックアンドピニオン機構等により一時に（一度に）なされる。さらに、これに併せてキー孔へのキーの挿入は、支持格子の４周から一度になされ、これにより組立作業の容易化、作業に要する時間の低減がなされることとなる。
【００２６】
なお、キーの所定方向への一定角度の回転は、回転用具により行えば、燃料棒を挿入するための各升目の拡張操作が容易となる。
次に、支持格子に燃料棒を装着後、さらには燃料集合体の組立後、キーを逆回転させてキー孔から引抜く必要があるが、ＭＯＸ燃料は放射能を有するため作業員の被曝を極力少なくするため、キーの引抜きは自動化されることが好ましい。
【００２７】
キーの一定角度回転は、回転用の治具や装置により行うため、キーの反差込側端部に回転用具等に取付けるための部分が形成されており、この部分は燃料棒が支持格子の各升目内に装着された状態、あるいは燃料集合体が組立てられた状態で、支持格子の所定の位置において、その外枠からある程度はみ出ていることとなる。このため、特にＭＯＸ燃料を使用する燃料集合体の支持格子において、回転操作や引抜き等を自動化する場合には、治具の位置決めも容易である。即ち、キーの引抜き時には、この部分に回転用具を迅速に、さらには自動的に取付け、キーを一定角度逆回転させ、引抜くことが容易となる。
【００２８】
請求項３に記載の発明は、前記の燃料集合体の組立装置であって、
前記燃料集合体は、ＭＯＸ燃料を使用した燃料棒が組み込まれていることを特徴とする燃料集合体の組立装置である。
【００２９】
ＭＯＸ燃料を使用した燃料棒が組み込まれている燃料集合体の場合には、放射能がある。このため、請求項１または請求項２の発明をこの様な燃料集合体に適用することにより、作業員の被曝低減が容易に達成可能となる。また、請求項１および請求項２の発明の効果を最も発揮できる。
【００３０】
請求項４に記載の発明は、
多数の格子板が縦方向と横方向に平行かつ等間隔に配列されて正方形の升目を形成し、
各升目内においては、１組の相互に隣接する２辺の格子板には各々板バネと板バネの中央内側に固定された押圧部を有するソフトストップが取付けられ、他の１組の相互に隣接する２辺の格子板には各々ハードストップが取付けられ、
さらに、縦方向に一列に並んだ各升目においては、ソフトストップは支持格子の所定の範囲にわたって２枚の縦方向の格子板のうち何れか一方の格子板にのみ並んで取付けられており、また横方向に一列に並んだ各升目においては、ソフトストップは支持格子の所定の範囲にわたって２枚の横方向の格子板のうち何れか一方の格子板にのみ並んで取付けられており、
縦方向あるいは横方向に一列に並んだ各ソフトストップの両側に位置する横方向あるいは縦方向の各格子板の所定位置には、キー孔が一列に並んで形成されており、
縦方向および横方向に一列に並んだ各升目内の各ソフトストップは、各升目内に挿入された拡張用治具にて、取付けられている格子板の方向にその押圧部を押込まれた状態で、支持格子の外周から支持格子の所定の範囲にわたる長さかつ所定の断面形状を有する板状のキーを前記キー孔に差し込まれることにより、前記拡張用治具を取去ってもソフトストップの板バネの復元が阻止されることにより押圧部が押込まれた状態を保持し、
さらに差し込まれたキーを所定方向に一定角度回転させることにより、前記キーの所定の断面形状とキー孔の壁との相互作用により、キーが前記ソフトストップの板バネを、ひいては押圧部をいっそう押込まれた状態とする構造である支持格子を有する燃料集合体の組立方法であって、
支持格子の升目に対応して配列された、そして断面がほぼ正方形の前記拡張用治具を、それらの断面のほぼ正方形の各辺を対向する縦方向あるいは横方向の格子板に平行に保持し、さらに各升目内においては拡張用治具の回転中心を升目内を貫通する燃料棒の中心位置に揃えて挿入する挿入ステップと、
前記挿入ステップにて各升目内に挿入された全ての拡張用治具を所定角度回転させる回転ステップと、
前記回転ステップにより、各ソフトストップの押圧部が、各ソフトストップが取付けられている格子板の方向に一斉に押込まれた状態で、支持格子の外周から前記キー孔にキーを挿入して各ソフトストップの押圧部が押込まれた状態を保持するキー挿入ステップと
を有していることを特徴とする燃料集合体の組立方法である。
【００３１】
本請求項の発明は、組立装置の発明である請求項１を、組立方法の発明として捉えたものである。
【００３２】
請求項５に記載の発明は、前記の燃料集合体の組立方法であって、
前記回転ステップは、各拡張用治具を一時に４５度回転させるものであることを特徴とする燃料集合体の組立方法である。
【００３３】
本請求項の発明は、組立装置の発明である請求項２を、組立方法の発明として捉えたものである。
【００３４】
請求項６に記載の発明は、前記の燃料集合体の組立方法であって、
前記燃料集合体は、ＭＯＸ燃料を使用した燃料棒が組み込まれており、さらに
前記各ステップにおける作業は、作業員の被曝を図りつつなされることを特徴とする燃料集合体の組立方法である。
【００３５】
本請求項の発明は、組立装置の発明である請求項３を、組立方法の発明として捉えたものである。
【発明の効果】
【００３６】
本発明においては、支持格子の升目内に、水平断面がほぼ正方形の拡張用治具を挿入し、全ての拡張用治具を所定角度回転させることにより、各升目内においては２箇所のソフトストップを一度に押込み、支持格子においては４方向の何れを向いたソフトストップをも一度に押込み、さらに各升目内のソフトストップが押込まれた状態の支持格子に４方向から一度の工程でキーを差し込む様にしているため、燃料集合体を組立てる作業時間が大幅に短縮される。
【００３７】
また、組立てられた燃料集合体からのキーの引抜きの迅速化、自動化も容易となるため、ＭＯＸ燃料を使用する燃料棒を組み込んだ燃料集合体に最適な組立装置、組立方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明をその最良の実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
図５と図６を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。図５と図６において、図１から図４に示した背景技術と同じ物については同じ符号を付し、そのための説明は省略する。以下、実施の形態に関係する構成についてのみ説明する。
【００３９】
図５と図６において、３０は拡張用治具であり、４０は支持台であり、６０は支持格子であり、６５はキー孔である。支持格子６０は、燃料棒の配列が例えば１７×１７であれば、１８枚ずつの横方向の格子板６１と縦方向の格子板６２とを使用して、正方形の升目が１７×１７配列される様に組立てたものである。またこのため、外周に面する各２枚の横方向の格子板６１と縦方向の格子板６２とは、各々支持格子の外周の横方向と縦方向の外枠になる。さらに、横方向の格子板６１と縦方向の格子板６２には、外枠を含めてキーを差込むためのキー孔６５が、当該キー孔が形成されている格子板に直交する方向に一列に並んで形成されている。
【００４０】
支持台４０は、ソフトストップの押圧による升目の拡張作業時に、支持格子を固定支持する。
拡張用治具３０は、支持格子６０の升目内のソフトストップを押圧して升目内の燃料棒が挿入される際に、通過するスペースを拡張するための治具である。またこのため、図示しない保持具により、支持格子の各升目に対応して配列された状態で保持され、回転操作がなされる。
図５は、保持具により升目に対応して配列された拡張用治具３０が、矢印で示す下方向に移動させられて、支持台４０上に固定された支持格子６０の各升目内に挿入される直前の状態を示す。
【００４１】
図６に、支持格子６０の升目内に挿入された拡張用治具３０の４５度回転によるソフトストップの押圧、キーの挿入、挿入されたキーの回転によるソフトストップのいっそうの押圧とその押圧状態の保持の各プロセスを示す。ただし、図が煩雑となり、また発明にかかわる部分が小さく、見え難くなるため、支持格子６０全体ではなく、１個の升目についてのみ示している。
また、格子板６１、６２のキー孔は、小さく、図も煩雑となるため、図示していない。
さらに、各升目内に挿入された各拡張用治具３０の４５度の回転は、モータで駆動されるラックとピニオン機構により一度になされるが、これは周知の技術であるため説明は省略する。
【００４２】
図６の（１）は、升目内に拡張用治具３０が挿入された直後の状態を示す。拡張用治具３０は、そのほぼ正方形の水平方向切断面の各辺が、対向する格子板６１、６２と平行となっている状態で、正方形の升目内に挿入されている状態を示す。この状態では、ソフトストップ１０は、何等押圧されていない。
【００４３】
この後、拡張用治具はその中心を回転軸として矢印に示す方向の回転、すなわち時計方向に４５度回転される。図６の（２）に、その状態を示す。この状態では、升目の左側と下側に取付けられているソフトストップ１０は、拡張用治具３０の角部あるいは正方形の断面の頂点部によりその押圧部１２が押圧され、板バネ１１が変形することにより全体が取付けられている格子板６１、６２の方向に移動している。
【００４４】
この状態で、図６の（３）の図の上側と右側の矢印で示す方向からキー９０が差込まれる。この際、一部に凹みが形成されたりしているものの、キーの長さ方向に直交する断面が全体として長方形であるキー９０は、長方形の断面の長辺が上下方向（紙面の表裏方向）を向いた状態で差込まれる。図６の（３）は、この状態を示す。この状態では、キー９０の側面が板バネ１１の内側にあり、これにより拡張用治具３０が引き抜かれた際にソフトストップ１０の板バネ１１が復元することを阻止する（ロックする）こととなる。
【００４５】
なお、キーの寸法は、１．３ｍｍ×２．７ｍｍ×１５０ｍｍ程度であり、また回転用具に保持される場所には２個の細孔が形成されていたりもする。また、支持格子には燃料棒の他にシンブル管等も組み込まれるため、いずれの位置に差込まれるかに応じて、キーの形状、寸法等に相違がある。
【００４６】
図６の（３）で、キーは図の上（縦方向）と右（横方向）から差込まれるため、上から差込まれたキーは、図の左側のソフトストップの押圧部の上部（紙面の表側）で板バネの弾性による復元を阻止し、図の右から差込まれたキーは、図の下側のソフトストップの押圧部の下部（紙面の裏側）で板バネの復元を阻止する様にされている。
また、図の左側のソフトストップ１０の押圧部１２は、上から差込まれたキー９０の丁度下部に位置するため、上部から見ると隠れて見えないこととなる。
【００４７】
さらに、キー９０の凹み９１は、丁度燃料棒が貫通する位置にある。
この状態で、断面がほぼ長方形のキー９０を、その凹み９１がある辺が升目の内側を向く様に９０度回転させ、これにより板バネをさらに押込み、その後拡張用治具３０を升目から引き抜く。この状態を、図６の（４）に示す。
キー９０がキー孔を貫通する部分のキーの長さに直交する方向の断面は長方形であり、キー９０をその断面の長辺が上下方向（紙面の表裏側方向）を向いた状態から水平方向を向く様に９０度回転させるため、格子板に形成されているキー孔の壁面とキー９０の対応する辺との相互作用の結果、キー９０はロックしていた板バネ１１を、ひいては押圧部１２をさらに格子板６１、６２の方向に押付けることとなる。
【００４８】
また、升目内の燃料棒が貫通する位置においては、キー９０の上方あるいは下方の辺に形成されていた凹み９１を升目の内側を向く様に回転させるため、燃料棒が挿入されるスペースはさらに拡張されることとなる。なお、拡張用治具による押圧は、全体の押圧の８０％程度であり、キーによる押圧は２０％程度である。
また、４５度回転していた拡張用治具３０とソフトストップ１０の押圧部１２との接触も解除される。さらに、この状態で升目内に挿入されていた拡張用治具３０が升目内から引き抜かれる。
【００４９】
さらに、支持格子内に燃料棒が装着された後、あるいはさらに燃料集合体が組立てられた後、キーは位置についての認識機能を有する自動抜き取り装置、一種のロボットにより支持格子から抜き去られることとなる。そして、これにより各ソフトストップ１０の押圧部１２は板バネ１１の弾性力により、燃料棒を対向する位置にあるハードストップ２０の方に押圧し、これにより支持格子による燃料棒のしっかりとした弾性支持、拘束がなされることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】支持格子の升目内で、燃料棒が各２個のソフトストップとハードストップにより支持、拘束されている様子を概念的に示す図である。
【図２】フィンガーブロックを使用してソフトストップを押圧する様子を概念的に示す図である。
【図３】キーの形状を概念的に示す図である。
【図４】升目内に挿入されたフィンガーが、ソフトストップを押圧している様子を概念的に示す図である。
【図５】支持台に設置された支持格子の各升目内に、保持具により保持された拡張用治具が一斉に挿入される様子を概念的に示す図である。
【図６】升目内に拡張用治具を挿入し、４５度回転させ、さらにキーを差込んで９０度回転させてソフトストップをいっそう押し込む様子を概念的に示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０    ソフトストップ
１１    板バネ
１２    押圧部
２０    ハードストップ
３０    拡張用治具
４０    支持台
６０    支持格子
６１    横方向の格子板
６２    縦方向の格子板
６５    キー孔
７０    燃料棒
８０    フィンガーブロック
８１    右プレート
８２    左プレート
８５    フィンガー
９０    キー
９１    キーの凹み
【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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