(57)【要約】【課題】棒状部材を冷やしばめにより設置する設置作業を円滑に行うための設置用治具を提供する。【解決手段】棒状部材を該棒状部材の設置位置に設けられた設置孔に冷やしばめにより設置する作業に用いる設置用治具１０であって、棒状部材を挿通可能な貫通孔１１ａを有する案内部材１１と、貫通孔１１ａを設置孔と平面的に重なる位置に位置決めするとともに、案内部材１１の傾きを調節する脚部１５と、を有することを特徴とする設置用治具１０。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状部材を該棒状部材の設置位置に設けられた設置孔に冷やしばめにより設置する作業に用いる設置用治具であって、
前記棒状部材を挿通可能な貫通孔を有する案内部材と、
前記貫通孔を前記設置孔と平面的に重なる位置に位置決めするとともに、前記案内部材の傾きを調節する傾き調節機構と、を有することを特徴とする設置用治具。
【請求項２】
前記案内部材は、前記貫通孔を囲む複数の部材を含んで構成され、各部材が前記貫通孔から遠ざかる方向に移動することで、前記貫通孔が拡大可能に構成されており、
前記貫通孔の側壁は、前記棒状部材を挿通する一方側から他方側に向けて前記貫通孔の口径が縮小するテーパー状の傾斜を備えて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の設置用治具。
【請求項３】
前記棒状部材は中空筒状の部品であり、
前記棒状部材の前記貫通孔への挿入側の先端に設けられ、前記棒状部材の一端を封止する封止部材を有することを特徴とする請求項１または２に記載の設置用治具。
【請求項４】
前記封止部材の側面は、前記棒状部材との当接箇所から遠ざかる方向に、前記棒状部材の中心軸に直交する方向の長さが縮小するテーパー状の傾斜を備えて形成されていることを特徴とする請求項３に記載の設置用治具。
【請求項５】
前記傾き調節機構は、前記案内部材の高さを調節可能に設けられた脚部であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の設置用治具。
【請求項６】
前記案内部材は、前記貫通孔に前記棒状部材を挿通した状態で前記棒状部材を保持する保持手段が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の設置用治具。
【請求項７】
中空筒状に設けられた棒状部材を冷やしばめを用いて前記棒状部材の設置位置に設けられた設置孔内に設置する設置方法であって、
前記設置孔の鉛直上方に前記棒状部材を案内する貫通孔を設定し、
前記棒状部材の一端を封止し、前記棒状部材の内部に冷却用液体を充填して冷却した状態で、前記貫通孔を介して前記棒状部材を前記設置孔に挿入することを特徴とする設置方法。
【請求項８】
前記冷却用液体が液体窒素であることを特徴とする請求項７に記載の設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設置用治具に関するものであり、詳しくは冷やしばめによる設置を円滑に行うことを可能とする設置用治具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、原子力発電のため用いられる原子炉には、反応を制御する制御棒が設けられている（例えば、特許文献１参照）。制御棒は、子炉の作動状態を制御するために，炉内に出し入れして反応度を変化させるのに用いる棒であり、中性子を吸収しやすい物質を用いて構成される。
【０００３】
原子炉の反応炉の頂部または底部には、両端が開口した制御棒のハウジングが、反応炉の内外を接続するように設けられており、制御棒は、当該ハウジングに挿通されて設けられている。このような制御棒は、駆動装置によって挿入または引き抜きが行われ、配置位置が調節され反応が制御されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２０４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のハウジングは、反応炉に強固に固定する必要があるため、通常、ハウジングの設置には「冷やしばめ」を用いる。具体的には、反応炉にハウジングの外径と略一致する径の貫通孔を設けておき、一方でハウジングを冷却して熱収縮により外径を縮小させておき、ハウジングの冷却を維持した状態で貫通孔に挿入したうえで常温まで昇温させることにより、ハウジングの熱膨張により、貫通孔内にハウジングから高い圧縮応力を生じさせることで固定する。冷却には、例えば液体窒素（−１９６℃）を用いる。
【０００６】
現在は、このような方法による設置を行う際、冷却したハウジングを吊り下げ、人の手により貫通孔に対するハウジングの位置合わせを慎重に行いながら、ハウジングを貫通孔に挿入している。しかし一方で、設置作業に時間がかかると、作業途中にハウジングが暖まり、熱膨張を生じることによって貫通孔に入らなくなるため、素早く短時間のうちに作業を終了させる必要もある。
【０００７】
すなわち、現在の設置作業では、ハウジングの正確な位置合わせを短時間のうちに挿入作業をしなければならず、作業が困難となり、作業者に大きな負担となっていた。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、設置作業を円滑に行うための設置用治具を提供することを目的とする。また、設置作業を円滑に行うための設置方法を提供することをあわせて目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の設置用治具は、棒状部材を該棒状部材の設置位置に設けられた設置孔に冷やしばめにより設置する作業に用いる設置用治具であって、前記棒状部材を挿通可能な貫通孔を有する案内部材と、前記貫通孔を前記設置孔と平面的に重なる位置に位置決めするとともに、前記案内部材の傾きを調節する傾き調節機構と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、あらかじめ設置孔と対応する位置に、正確に貫通孔を位置決めしておくことにより、貫通孔を挿通可能であれば設置孔に挿通可能であるという考えのもと作業を行うことができるようになる。したがって、棒状部材が冷却されたまま設置孔に対して素早く棒状部材を挿入することが容易となり、作業効率が向上する。
【００１０】
本発明においては、前記案内部材は、前記貫通孔を囲む複数の部材を含んで構成され、各部材が前記貫通孔から遠ざかる方向に移動することで、前記貫通孔が拡大可能に構成されており、前記貫通孔の側壁は、前記棒状部材を挿通する一方側から他方側に向けて前記貫通孔の口径が縮小するテーパー状の傾斜を備えて形成されていることが望ましい。
この構成によれば、貫通孔に対する棒状部材の位置あわせが正確でなくても、棒状部材が貫通孔内に案内され、良好に設置孔内へ挿入されて冷やしばめを行うことができる。
【００１１】
本発明においては、前記棒状部材は中空筒状の部品であり、前記棒状部材の前記貫通孔への挿入側の先端に設けられ、前記棒状部材の一端を封止する封止部材を有することが望ましい。
この構成によれば、中空の棒状部材の内部に冷却材を充填することで、棒状部材の内部からも冷却することができるため、効率的に棒状部材の冷却を行うことが可能となる。
【００１２】
本発明においては、前記封止部材の側面は、前記棒状部材との当接箇所から遠ざかる方向に、前記棒状部材の中心軸に直交する方向の長さが縮小するテーパー状の傾斜を備えて形成されていることが望ましい。
この構成によれば、貫通孔内に棒状部材を挿通しようとした場合、封止部材の側面に沿って棒状部材が貫通孔内に案内されるため、作業が容易になる。
【００１３】
本発明においては、前記傾き調節機構は、前記案内部材の高さを調節可能に設けられた脚部とすることができる。
この構成によれば、設置用治具の移動や配置が容易となり、作業効率が向上する。
【００１４】
本発明においては、前記案内部材は、前記貫通孔に前記棒状部材を挿通した状態で前記棒状部材を保持する保持手段が設けられていることが望ましい。
この構成によれば、設置孔に挿入した棒状部材の温度が常温にまで昇温し、強固に固定されるまで棒状部材を保持することができる。
【００１５】
また、本発明の設置方法は、中空筒状に設けられた棒状部材を冷やしばめを用いて前記棒状部材の設置位置に設けられた設置孔内に設置する設置方法であって、前記設置孔の鉛直上方に前記棒状部材を案内する貫通孔を設定し、前記棒状部材の一端を封止し、前記棒状部材の内部に冷却用液体を充填して冷却した状態で、前記貫通孔を介して前記棒状部材を前記設置孔に挿入することを特徴とする。
この方法によれば、中空の棒状部材の内部に冷却材を充填し、棒状部材を冷却し続けることができるため、作業中の棒状部材の熱膨張を考慮する必要がなくなり、作業が容易になる。
【００１６】
本発明においては、前記冷却用液体が液体窒素であることが望ましい。
この方法によれば、作業後には液体窒素が蒸発して無くなるため、設置後の作業負担が軽減される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、棒状部材が冷却されたまま設置孔に対して素早く棒状部材を挿入することが容易となり、設置作業を円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】原子炉発電所を示す概略図である。
【図２】反応炉を示す概略断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る設置用治具を示す斜視図である。
【図４】本実施形態の設置用治具に付属するキャップ示す模式図である。
【図５】設置用治具を用いた設置方法を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図１〜図５を参照しながら、本発明の実施形態に係る設置用治具および設置方法について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【００２０】
図１は原子炉発電所を示す概略図である。図に示すように、原子炉を構成する反応炉１内において燃料２の核分裂による反応熱により水（一次冷却材）を加熱している。核分裂反応は、中性子を吸収する制御材を用いて形成される制御棒３の挿入位置により制御している。燃料２の反応熱で加熱される一次冷却材は加圧器４で一定の高い圧力に加圧されており、沸騰しないままポンプ５で循環している。これらが建屋９に納められてる。
【００２１】
加熱された一次冷却材は、蒸気発生装置６において一次冷却材と接触しない液体の二次冷却材を加熱し、二次冷却材の蒸気を発生させる。生じた蒸気はタービン７に送られて発電に用いられた後、冷却器８にて液体に戻され、再度蒸気発生器６に送られる。原子炉発電所では、このようにして発電を行っている。
【００２２】
図２は、反応炉１を示す概略断面図である。反応炉１は、上蓋１ａと反応容器１ｂとを有してなり、上蓋１ａには、制御棒３を案内するハウジング（棒状部材）３１が設けられている。ハウジング３１は、上蓋１ａに設けられた設置孔に「冷やしばめ」によって固定されている。本発明の設置用治具および設置方法は、ハウジング３１の冷やしばめを用いた設置を容易に行うための治具および方法である。
【００２３】
図３は、本実施形態の設置用治具１０を示す斜視図である。設置用治具１０は、一対の部材からなる案内部材１１と、案内部材１１を構成する一対の部材を共通して貫通する２本のレール１２と、２本のレールを接続するようにレール１２の両端に設けられる架台１３と、案内部材１１と架台１３との間に設けられた閉止バネ１４と、架台１３に設けられ治具全体を支持する４本の脚部（傾き調節機構）１５と、脚部１５の端部に各々設けられた固定部１６と、を有している。
【００２４】
設置用治具１０は、ハウジング３１を図２に示す上蓋１ａに冷やしばめで固定する際、貫通孔１１ａ内にハウジング３１を挿通させてハウジング３１を案内することで、上蓋１ａに設けられた設置孔へのハウジング３１の挿入を容易にするものである。
【００２５】
案内部材１１は、非金属の形成材料を用いて形成されている。また案内部材１１は、案内部材１１を構成する一対の部材にまたがって形成された貫通孔１１ａを有している。
【００２６】
貫通孔１１ａは、案内部材１１を構成する一対の部材がレール１２に沿って貫通孔１１ａから遠ざかる方向に移動することにより、拡大するように構成されている。また、貫通孔１１ａは上部から下部に向けての口径が縮小するようなテーパー状の傾斜を備えている。
【００２７】
閉止バネ１４は、例えば図示するようなコイルばねであり、レール１２が内部に挿入されるようにして設けられている。
【００２８】
脚部１５は、筒状の枠部１５ａと、枠部１５ａの内部に挿通されている棒状の軸部材１５ｂとを有している。軸部材１５ｂは枠部１５ａへの差し込み量を変更することで案内部材１１の高さを変更することができるようになっている。また、４本の脚部１５により案内部材１１の高さを変更することで、案内部材１１の傾きを制御し、案内部材１１を水平に保つことができる。
【００２９】
固定部１６は、脚部１５の端部に回動可能に設けられている。固定部１６の底部は、図２に示した上蓋１ａの外形形状に応じて円弧状に湾曲している。また、固定部１６の底部には永久磁石が配置され、鉄製の上蓋１ａに磁着して位置ズレを防ぐことが可能な構成となっている。
【００３０】
また、設置用治具１０は、案内部材１１を構成する一対の部材の移動を規制し、貫通孔１１ａが縮小する方向に付勢するジャッキ（保持手段）１９を有している。これにより、貫通孔１１ａ内にハウジング３１が挿通された状態で貫通孔１１ａを縮小させ、案内部材１１を介してハウジング３１を保持することができる。
【００３１】
図４は、本実施形態の設置用治具１０に付属するキャップ（封止部材）１７示す模式図である。キャップ１７は、中空筒状に設けられたハウジング３１の下端に嵌合してハウジング３１を封止するために用いる。
【００３２】
キャップ１７は、ハウジング３１の下端から遠ざかる方向に径が小さくなるテーパー状の傾斜を備えた円錐台状の形状を有している。
【００３３】
ハウジング３１の内部には、通常、制御棒の挿入を行う装置を取り付けるためにネジ山３１ａが設けられており（図４（ａ））、キャップ１７には対応するピッチでネジ山１７ａが設けられている。これにより、キャップ１７はハウジング３１に螺合することができ、確実な封止が可能となる（図４（ｂ））。
【００３４】
図５は、上述の設置用治具１０を用いた設置方法を説明する説明図である。
【００３５】
まず、図５（ａ）に示すように、上蓋１ａに設けられた設置孔１ｘの上方に貫通孔１１ａが設定されるように、設置用治具１０を配置する。設置用治具１０は、固定部１６によって上蓋１ａに固定される。
【００３６】
その際、脚部１５を調節することにより、設置孔１ｘが湾曲した上蓋１ａのどこの位置であっても、案内部材１１が水平に配置されるように、また、これにより貫通孔１１ａと設置孔１ｘとの中心軸が同軸上に配置されるように設定することができる。このような貫通孔１１ａと設置孔１ｘとの位置合わせは、予め精度良く行っておく。
【００３７】
一方、ハウジング３１の下端にはキャップ１７が取り付けられ、別途容易した液体窒素に浸漬することで、ハウジング３１を冷却し、熱収縮させる。さらに、ハウジング３１内にも液体窒素Ｎを充填する。このようにハウジング３１の内部に液体窒素Ｎを充填したまま設置作業を行うことにより、設置作業中にハウジング３１が暖まり熱膨張することを防ぐ。
【００３８】
もちろん、ハウジング３１の内部に充填する冷却剤は液体窒素でなくても良く、他の冷媒を用いることもできるが、作業後に冷媒を除去する必要がなく、−１９６℃の低温までハウジング３１を冷却することにより、大幅な熱収縮を起こさせることができるため、液体窒素を用いることが好ましい。
【００３９】
図５（ｂ）に示すように、ハウジング３１を内部に液体窒素Ｎを充填した状態でクレーン等で吊り下げ、貫通孔１１ａの上方から降下させる。この際、ハウジング３１の中心軸が、貫通孔１１ａおよび設置孔１ｘの中心軸と精緻に一致しておく必要は必ずしもなく、以下のような理由によりおおむね一致した状態で降下を行うことができる。
【００４０】
すなわち、ハウジング３１が降下すると、まずキャップ１７が貫通孔１１ａに当接する。詳しくは、キャップ１７のテーパー状の側面が、貫通孔１１ａのテーパー状の側壁と当接する。ハウジング３１の降下が進むと、貫通孔１１ａの側壁を介して案内部材１１が押し広げられるため、貫通孔１１ａが拡大される。
【００４１】
この際、ハウジング３１の中心軸が貫通孔１１ａの中心軸とずれている場合には、貫通孔１１ａの側壁からうける応力が全周で一致せず、ハウジング３１の中心軸が貫通孔１１ａの中心軸と一致する方向に、応力を強く受ける。このため、ハウジング３１の位置は設置孔１ｘの中心軸と一致するように徐々に補正されることとなる。
【００４２】
ハウジング３１の降下を進めると、貫通孔１１ａの下方に設定されている設置孔１ｘにハウジング３１が挿入される。これら作業中にもハウジング３１内の液体窒素Ｎは蒸発するため、適宜液体窒素Ｎを追加しハウジング３１の冷却を維持することができる。
【００４３】
設定位置にまでハウジング３１を挿入すると、クレーン等で吊り下げた状態で保持、または図３に示したジャッキ１９により案内部材１１を介してハウジング３１を保持し、ハウジング３１を常温にまで昇温させる。ハウジング３１の昇温が完了することにより、冷やしばめによる設置が終了する。
【００４４】
設置終了後は、例えば、貫通孔１１ａを最大にまで広げ、ハウジング３１の上方から設置用治具１０を抜き取ることにより、設置用治具１０を取り除く。
【００４５】
以上のような構成の設置用治具１０によれば、ハウジング３１が冷却されたまま設置孔１Ｘに対して素早くハウジング３１を挿入することが容易となる。
【００４６】
また、以上のような構成の設置方法によれば、中空のハウジング３１の内部に液体窒素Ｎを充填し、ハウジング３１を冷却し続けることができるため、作業中のハウジング３１の熱膨張を考慮する必要がなくなり、作業が容易になる。
【００４７】
なお、本実施形態においては、上蓋１ａに接して案内部材１１を支持する脚部１５を用いることとしたが、例えば、案内部材１１を吊り下げる吊り下げ式の支持部を用いることとしても良い。
【００４８】
また、本実施形態においては、案内部材１１は一対の部材で構成されることとしたが、貫通孔１１ａの大きさが拡大可能な構成であれば、案内部材１１が例えば貫通孔１１ａを囲むさらに多くの部材から構成されることとしても構わない。
【００４９】
また、貫通孔１１ａが拡大せず、貫通孔１１ａの大きさが固定であるとしても、貫通孔１１ａを設置孔１ｘの上方に設定することで、貫通孔１１ａがハウジング３１を設置孔１ｘに挿入する際の補助となるのであれば、従来よりも設置作業を円滑に行うことができ、作業者の負担を減らすことができる。
【００５０】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１ｘ…設置孔、１０…設置用治具、１１…案内部材、１１ａ…貫通孔、１５…脚部（傾き調節機構）、１７…キャップ（封止部材）、１９…ジャッキ（保持手段）、３１…ハウジング（棒状部材）、
【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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