(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルのマトリクスを有し、該セルの少なくともいくつかが第１の軸方向の柔軟な止め具と第２の軸方向の柔軟な止め具とを具備する核燃料集合体スペーサグリッドにグリッドキーを装着するためのグリッドキー取付装置であって、
（ａ） フレーム組立体と、
（ｂ） 該フレーム組立体に設けられ、各々が前記グリッドの各セルに挿入されるように配列されかつ適合された複数の取付杭とを具備し、
前記取付杭の各々が、前記第１軸方向および前記第２の軸方向の柔軟な止め具に対向配置された各セル内の剛性のある止め具を押圧することなく、各セルの第１軸方向の柔軟な止め具および第２軸方向の柔軟な止め具を同時に撓ませるように作用することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記フレーム組立体に、前記取付杭を前記各セルに位置決めするために、さらに位置決め杭が設けられていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記位置決め杭が、前記取付杭を超えて延びていることを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記位置決め杭が、全体的に細長いことを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記位置決め杭が、テーパ状の端部を有することを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記テーパ状の端部が、略錐状に形成されていることを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記フレーム組立体を前記グリッドに対して選択的に位置決めし、それによって、前記取付杭を前記各セルに対して位置決めするための回転手段をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記取付杭の各々が、筒状部材と楔部材とを具備し、前記筒状部材は１対の柔軟な指部と剛性のある指部とを含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記取付杭の各々が、筒状部材と楔部材とを具備し、
前記フレーム組立体が、
（ａ） 前記筒状部材が取り付けられる第１の据付プレートと、
（ｂ） 前記楔部材が取り付けられる第２の据付プレートと、
（ｃ） 前記第１および第２の据付プレートの距離を選択的に変更し、それによって前記筒状部材と前記楔部材との相対的な位置を選択的に変更する移動手段と、
を具備することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１０】
前記移動手段が、スライド機構を具備することを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記第１および第２の据付プレートが前記移動手段によって相対的に変位するように作動可能な駆動手段をさらに具備することを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１２】
前記駆動手段が、油圧シリンダを具備することを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記フレーム組立体が、前記第１および第２の据付プレートの間の距離を制限するための制限ストッパを具備することを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１４】
第１軸方向の柔軟な止め具と第２軸方向の柔軟な止め具とを有するセルを具備する核燃料集合体スペーサグリッドにグリッドキーを装着するための取付杭であって、
（ａ） 前記取付杭が前記第１軸方向の柔軟な止め具および第２軸方向の柔軟な止め具の各々を、前記第１軸方向および前記第２の軸方向の柔軟な止め具に対向配置された各セル内の剛性のある止め具を押圧することなく、撓ませるように作用する拡大位置と、前記取付杭が前記第１軸方向の柔軟な止め具と前記第２軸方向の柔軟な止め具を撓まない位置に配することを可能とする収縮位置との間で、半径方向に拡縮可能な筒状部材と、
（ｂ） 第１の位置と第２の位置との間を移動可能な楔部材と、を具備し、
前記楔部材が第１の位置に移動したときには、前記筒状部材が前記収縮位置に配され、前記楔部材が第２の位置に移動したときには前記筒状部材が前記拡大位置に配されることを特徴とする取付杭。
【請求項１５】
前記筒状部材が、
（ａ） 前記楔部材がスライド可能に配置される、内側に画定された穴と、
（ｂ） 第１および第２の柔軟な指部と、
（ｃ） 少なくとも１つの実質的に剛性のある指部と、を含み、
（ｄ） 前記筒状部材が前記拡大位置に配されたときに、前記第１および第２の柔軟な指部が外側に撓まされて、それにより、第１軸および第２軸方向の柔軟な止め具にそれぞれ接触してこれを撓ませ、前記剛性のある指部は実質的に撓まないことを特徴とする請求項１４記載の取付杭。
【請求項１６】
前記第１および前記第２の柔軟な指部の各々が、前記第１軸方向の柔軟な止め具および前記第２軸方向の柔軟な止め具の内の１つにそれぞれ接触する外表面を有し、前記外表面が湾曲した輪郭を有することを特徴とする請求項１５記載の取付杭。
【請求項１７】
前記楔部材および前記穴が、前記楔部材と前記穴との間の軸方向の相対移動によって、前記筒状部材が前記収縮位置と前記拡大位置との間で移動するように相対的に形成されていることを特徴とする請求項１５記載の取付杭。
【請求項１８】
前記穴が、前記第１および第２の柔軟な指部の近くに形成されたテーパ部分を有し、前記楔部材にもテーパ部分が設けられていることを特徴とする請求項１５記載の取付杭。
【請求項１９】
セルのマトリクスを有し、該セルの少なくともいくつかが第１軸方向の柔軟な止め具と第２軸方向の柔軟な止め具とを維持する核燃料集合体スペーサグリッドにグリッドキーを装着するためのグリッドキー取付装置であって、
（ａ） フレーム組立体と、
（ｂ） 該フレーム組立体に設けられ、各々が前記グリッドの各セル内に挿入されるように配列されかつ適合された複数の取付杭と、
（ｃ） 前記フレーム組立体に、前記取付杭を前記各セルに位置合わせするように設けられた位置決め杭と、を具備し、
前記取付杭の各々が、前記第１軸方向および前記第２軸方向の柔軟な止め具に対向配置された各セル内の剛性のある止め具を押圧することなく、前記各セルの前記第１軸方向の柔軟な止め具と前記第２軸方向の柔軟な止め具とを同時に撓ませることを可能とし、
前記取付杭の各々が、
（ｉ） 前記取付杭が前記第１軸方向の柔軟な止め具および前記第２軸方向の柔軟な止め具の各々を撓ませるように作用する拡大位置と、前記取付杭が前記第１軸方向の止め具および前記第２軸方向の止め具を撓んでいない位置に配することを可能とする収縮位置との間で半径方向に拡縮可能な筒状部材と、
（ｉｉ） 第１の位置と第２の位置との間で移動可能な楔部材と、を具備し、
前記楔部材が前記第１の位置に移動されたときに、前記筒状部材が前記収縮位置に配され、前記楔部材が前記第２の位置に移動されたときに、前記筒状部材が前記拡大位置に配されることを特徴とする装置。
【請求項２０】
前記位置決め杭が、前記取付杭を超えて延びていることを特徴とする請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
前記位置決め杭が、全体的に細長い形状をしていることを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
前記位置決め杭が、先細の端部を有することを特徴とする請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
前記先細の端部が、略錐状に形成されていることを特徴とする請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
前記フレーム組立体を前記グリッドに対して選択的に位置決めし、それによって前記取付杭を前記各セルに位置決めするための回転手段をさらに具備することを特徴とする請求項１９記載の装置。
【請求項２５】
前記取付杭の各々が、筒状部材と楔部材とを具備し、
前記フレーム組立体が、
（ａ） 前記筒状部材が据え付けられた第１の据付プレートと、
（ｂ） 前記楔部材が据え付けられた第２の据付プレートと、
（ｃ） 前記第１および第２の据付プレートの距離を選択的に変更し、それによって、前記筒状部材と前記楔部材との相対位置を選択的に変更するための移動手段と、
を具備することを特徴とする請求項１９記載の装置。
【請求項２６】
前記移動手段が、スライド機構を具備することを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
前記第１および第２の据付プレートを前記移動手段によって相対的に変位させることを可能とする駆動手段をさらに具備することを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項２８】
前記駆動手段が油圧シリンダを具備することを特徴とする請求項２７記載の装置。
【請求項２９】
前記フレーム組立体が、前記第１および第２の据付プレートの間の距離を制限するための制限ストッパを具備することを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項３０】
前記筒状部材が、
（ａ） 前記楔部材をスライド可能に内側に配置する、内部に画定された穴と、
（ｂ） 第１および第２の柔軟な指部と、
（ｃ） 少なくとも１つの実質的に剛性のある指部と、を具備し、
（ｄ） 前記筒状部材が前記拡大位置に配されたときに、前記第１および第２の柔軟な指部が外側に撓ませられ、それによって、前記第１軸および第２軸方向の柔軟な止め具にそれぞれ接触させられ、前記剛性のある指部は実質的に撓まないことを特徴とする請求項１９記載の装置。
【請求項３１】
前記第１および第２の柔軟な指部の各々が、前記第１軸方向の柔軟な止め具および前記第２軸方向の柔軟な止め具の内の一方にそれぞれ接触する外表面を具備し、該外表面が湾曲した輪郭を有していることを特徴とする請求項３０記載の装置。
【請求項３２】
前記楔部材および前記穴が、前記楔部材と前記穴との間の軸方向の相対的な移動によって、前記筒状部材が前記収縮位置と前記拡大位置との間を移動するように相対的に形成されていることを特徴とする請求項３０記載の装置。
【請求項３３】
前記穴に、前記第１および第２の柔軟な指部の近くにテーパ部分が形成され、前記楔部材にもテーパ部分が形成されていることを特徴とする請求項３０記載の装置。
【請求項３４】
セルのマトリクスを有し、該セルの少なくともいくつかが第１軸方向の柔軟な止め具と、第２軸方向の柔軟な止め具と、を具備する核燃料集合体スペーサグリッドにグリッドキーを装着する方法であって、
フレーム組立体に設けられ、前記グリッドの各セル内に挿入されるように配列されかつ適合された複数の取付杭を用いて、前記各セルの前記第１軸方向の柔軟な止め具および前記第２軸方向の柔軟な止め具を、前記第１軸方向および前記第２の軸方向の柔軟な止め具に対向配置された各セル内の剛性のある止め具を押圧することなく、同時に撓ませるステップを具備することを特徴とする方法。
【請求項３５】
セルのマトリクスを有し、該セルの少なくともいくつかが第１軸方向の柔軟な止め具と、第２軸方向の柔軟な止め具とを具備する核燃料集合体スペーサグリッドにグリッドキーを装着する方法であって、
フレーム組立体に設けられ前記グリッドの各セル内に挿入されるように配列されかつ適合された複数の取付杭を用いて、前記各セルの前記第１軸方向の柔軟な止め具および前記第２軸方向の柔軟な止め具を同時に撓ませるステップを具備し、
前記取付杭が、
（ｉ） 該取付杭が前記第１軸方向の柔軟な止め具および前記第２軸方向の柔軟な止め具を前記第１軸方向および前記第２の軸方向の柔軟な止め具に対向配置された各セル内の剛性のある止め具を押圧することなく、撓ませるように作用する拡大位置と、前記取付杭が、前記第１軸方向の柔軟な止め具および前記第２軸方向の柔軟な止め具を撓ませない位置に配することを可能とする収縮位置との間で、半径方向に拡縮可能な筒状部材と、
（ｉｉ） 第１の位置と第２の位置との間で移動可能な楔部材と、を具備し、
前記楔部材が前記第１の位置に配されたときに、前記筒状部材が前記収縮位置に配され、前記楔部材が前記第２の位置に配されたときに、前記筒状部材が前記拡大位置に配されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、概して、核燃料集合体のスペーサグリッドにおけるグリッドキーを取り付けるための方法および装置に関し、さらに詳細には、スペーサグリッドの２つの軸に沿って、柔軟な止め具を同時に湾曲させることにより、スペーサグリッド内にグリッドキーを取り付けるための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
原子炉の作動に必要とされる核分裂性物質の集中は、通常、燃料棒の配列により達成される。これらの棒は、通常、ペレット形態のウラニウム化合物を包含している。
【０００３】
これらの棒の構造的な集積は、しかしながら、多数の非常に困難な技術的問題を与えている。例えば、原子炉内で発生する核反応は、潜在的に危険な量の放射性のある物質を発生する。いくつかの核分裂性材料は、さらに、非常に有毒である。その結果、これらの棒の１つまたはそれ以上のものが破断し、内包していた物質が流れ出た場合には、深刻な健康上の危険、および、時間がかかりかつ高価な除染および補修作業がほぼ間違いなく必要となる。炉の環境は、健全な燃料棒の設計を困難にしている。なぜなら、燃料棒は、例えば、高温、冷却材の流れおよび圧力状態のみならず内部放射環境に晒されるからである。したがって、これらの燃料棒の設計、製造および組立においては、十分な注意が払われている。
【０００４】
燃料棒は、原子炉炉心の一部として装着されるように、通常、集合状態、または「燃料要素」に組み立てられる。ある燃料要素のデザインは、個々の棒をスペーサグリッドによって、規則正しい物理的配列に係合する。典型的には、これらのスペーサグリッドは、セル構造を達成する一群の連結板から形成され、各セルはその中に燃料棒の一部を留めている。市販の核燃料集合体において使用されているスペーサグリッドには、燃料集合体が建築状況に配されたときに、所定位置に燃料棒を把持する止め具が形成されている。２つの隣接するセル壁に設けられた止め具は、位置を固定された剛性のある止め具であり、他の２つのセル壁は、バネ荷重された柔軟な止め具、典型的には、一体的に形成された移動止めを有する板バネを有している。
【０００５】
バネ装着された移動止めは、製造が困難である。柔軟な止め具が適当な抑制力を印加する場合には、それらは、必ず、燃料棒が挿入されて、所定のセルを通過させられるときに摩擦され、棒の挿入がより困難になり、多くの場合、装着を補助する機械的手段が必要になる。
【０００６】
したがって、燃料集合体の製造時には、燃料棒がグリッドを通して自由に通過できるように、柔軟な止め具が、各グリッドセルの中心線から引き離されていることが望ましい。典型的には、矩形のワイヤグリッドキーが窓を通してグリッド内に挿入される。該ワイヤキーはグリッドの全幅にわたって延び、該キーの最も厚い断面が帯板部分を後方に押し、それによって止め具を引っ込めさせるように回転される。キーには、回転された位置に配されたときに燃料棒と干渉することを防止するために切欠が形成されている。この方法および装置の例またはこれに類する形式のものは、ヤマザキ他の米国特許第５２７２７４３号明細書、第５３６９８６６号明細書およびジャブセン(Jabsen)の米国特許第３６６５５８６号明細書、第３８９４３２７号明細書、第３９８２９９４号明細書に開示されている。
【０００７】
上述したグリッドキーの通過および取り付けを許容するのに必要な量だけ、バネ式の止め具を各セルの中心から遠ざけるように撓ませるために、取付装置が必要である。多くの方法および装置が以下に説明するようにこの作業を達成するために開発されてきた。
【０００８】
従来、柔軟なキーをグリッドの単一の軸方向に撓ませるような手段が提供されてきた。したがって、キーは、その軸に沿って挿入され、取付装置からの撓み力が解放され、キーがグリッドの一軸方向に装着された状態に残される。グリッドはその後、９０゜回転され、同一のプロセスが第２軸方向について繰り返される。キーが第２軸方向に装着される前に撓み力を第１軸方向から取り除く動作は、プロセスおよび製造物に問題を生じる。第１軸方向に挿入されたキーによって生じる制限によって、大きな傾きがグリッドの柔軟な止め具に、特に、燃料棒と接触する部分に与えられる。第２軸方向にグリッドキーを装着する際には、さらに大きな困難性が経験される。結局、このプロセスは、多くの場合、時間を浪費するものである。これらの各問題点は、スペーサグリッドの品質に悪影響を及ぼし、炉内の燃料の燃焼中に燃料棒を破壊してしまうことについての懸念も生ずる。多くの方法および装置が、以下に説明するように、キー部材のグリッド内への挿入を容易にするために開発されてきた。
【０００９】
ジャブセンの米国特許第３７９５０４０号明細書は、燃料要素グリッド内の個々のセルへの燃料棒の挿入方法を開示している。これによると、カムがセル内に導入される。カムは、セル壁を構成しているグリッドの表面を撓ませるように回転される。撓んだグリッドにほぼ一致する形状を有するキーが、一時的に曲げられたグリッド表面に係合するようにセル内に挿入される。カムは、最初の方向に回し戻され、グリッドから引き出される。撓ませたキーは、燃料棒が摩擦されることなくセル内に挿入されることを可能とするように撓みを支持する。燃料棒が挿入された後には、撓ませたキーの一致させた寸法部分が、グリッドとの係合を外され、キーは、バネを解放するためにセルから引き出されて、移動止めが燃料棒を把持することを許容する。
【００１０】
オオヤマ(Oyama)他の米国特許第５０６８０８１号明細書、第５３９６３３号明細書および５２８９５１５号明細書は、核燃料集合体の組立方法およびグリッドを開示している。撓ませるジグが複数のグリッドの各々におけるグリッドセル内に挿入される。撓ませるジグの直径は、少なくとも一対の窪みのバネおよび該窪みからバネを遠ざけるように撓ませるためにグリッドセルに接続されたバネを付勢することにより拡大される。複数の拡大されたキー部材が、グリッドセルの壁面を形成している帯板間の交差部分に画定された複数の開口を通してグリッドセル内に挿入される。各キー部材は、その軸線まわりに回転され、キー部材のフックを、バネの突出方向に対向する方向に帯板の壁面から突出させる。キー部材は、その後、フックを壁面と係合させる方向に移動される。撓ませるジグをグリッドセルから引き抜くために撓ませるジグによるバネの付勢が解放され、その後、燃料棒が挿入される。キー部材は、その後、バネを燃料棒に圧接させる方向に移動される。キー部材は、その後グリッドセルから引き出される。
【００１１】
ベル他の米国特許第５２７１０４９号明細書は、内側グリッドセルのグリッドキーを開示している。矩形の本体部分は、中央部分の近傍で曲げられる。前記本体部分と面一の２つのタブが、本体部分の一端から外側反対方向に延びている。本体部分は、前記タブに一致する厚肉部分を有する。この厚肉部分は、止め具を引っ込めて燃料棒の挿荷を可能にするために、個々の内側グリッドセルの柔軟な止め具の間に押し入れられる。
【００１２】
デマリオ他の米国特許第４７１６０１６号明細書および第４７９３９６３号明細書は、万能燃料集合体構造および核燃料集合体のための燃料棒群交換システムおよび方法を開示している。開示された装置および方法の一部として、案内棒を備えた案内取付具およびロックバーを備えた一対のくし部材が、燃料棒をその外面を引っ掻くことなくグリッドセル内に挿荷するためにグリッドのセル内においてバネを押し下げるために用いられる。
【００１３】
オオウチ他の米国特許第５３１３５０７号明細書は、核燃料集合体グリッドにキー部材を取り付け、かつそれをそこから取り外すための装置を開示している。この装置は、供給および回収機構と、供給および取り外し機構と回転機構とを具備している。
【００１４】
オオヤマ他の米国特許第５３０３２７２号明細書は、核燃料集合体のグリッドバネを操作する装置を開示している。
【００１５】
上述したジャブセンの米国特許第３７９５０４０号、オオヤマ他の’５１５号、’０８１号、’６３３号およびデマリオの’０１６号、’９６３号は、多くの欠点を有している。例えば、ジャブセンにより使用されるカムは、その本質により、グリッド止め具にねじり荷重を印加し、剛性のある（固定された）止め具および柔軟な（バネの）止め具の作動に反作用する。オオヤマの撓ませるジグも、剛性のある（固定された）止め具および柔軟な（バネの）止め具に、ジャブセンと同じように反作用する。同様の問題はデマリオの特許においても見られる。
【００１６】
したがって、柔軟な止め具を両軸方向に同時に撓ませる一方、それと同時に、キー動作の際におけるグリッド帯板の多方向の撓みを必要としない、新規の改良されたグリッドキー取付装置が必要である。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、セルのマトリクスを有する核燃料集合体スペーサグリッド内にグリッドキーを装着するためのグリッドキー取付装置であって、それらのセルの内の少なくともいくつかに、第１の軸方向の柔軟な止め具と第２の軸方向の柔軟な止め具とを具備するグリッドキー取付装置に向けられている。グリッドキー取付装置は、フレーム組立体に設けられ、グリッドの各セルに挿入されるように配列されかつ適合された複数の取付杭を有するフレーム組立体を具備している。取付杭の各々は、各セルの第１軸方向の柔軟な止め具および第２軸方向の柔軟な止め具を同時に撓ませるように作動可能である。
【００１８】
好ましい実施形態では、各取付杭は、該取付杭が第１軸方向の柔軟な止め具および第２軸方向の柔軟な止め具の各々を撓ませるように作用する拡大位置と、該取付杭が第１軸方向の柔軟な止め具および第２軸方向の柔軟な止め具を撓んでいない位置に配することができる収縮位置との間で半径方向に拡縮することができる筒状部材を具備している。楔部材は、第１の位置と第２の位置との間で移動可能である。
【００１９】
動作中に、楔部材が第１の位置に移動した時には、筒状部材は、収縮位置に配され、楔部材が第２の位置に移動した時には、筒状部材は、拡大位置に配される。また、好ましい実施形態では、取付杭を各セルに位置決めするために位置決め杭がフレーム組立体に設けられている。
【００２０】
したがって、この発明の一側面は、セルのマトリクスを有し、該セルの内の少なくともいくつかが第１軸方向の柔軟な止め具および第２軸方向の柔軟な止め具を有する核燃料集合体スペーサグリッドにグリッドキーを装着するためのグリッドキー取付装置を提供するものである。この装置は、（ａ）フレーム組立体と、（ｂ）該フレーム組立体に設けられ、それぞれがグリッドの各セルに挿入されるように配列されかつ適合された複数の取付杭とを具備し、各取付杭が、各セルの第１軸方向の柔軟な止め具および第２軸方向の柔軟な止め具を同時に撓ませるように作動可能である。
【００２１】
この発明の他の側面は、第１軸方向の柔軟な止め具および第２軸方向の柔軟な止め具を有するセルを含む核燃料集合体スペーサグリッド内にグリッドキーを装着するための取付杭を提供するものである。この取付杭は、（ａ）該取付杭が第１軸方向の柔軟な止め具および第２軸方向の柔軟な止め具をそれぞれ撓ませるように作用する拡大位置と、取付杭が第１軸方向の柔軟な止め具および第２軸方向の柔軟な止め具を撓んでいない位置に配することができる収縮位置との間で半径方向に拡縮可能な筒状部材と、（ｂ）第１の位置と第２の位置との間を移動可能な楔部材とを具備し、該楔部材が第１の位置に移動したときに前記筒状部材が収縮位置に配され、前記楔部材が第２の位置に移動したときに前記筒状部材が拡大位置に配される。
【００２２】
この発明の他の側面は、セルのマトリクスを有し、該セルの少なくともいくつかが第１軸方向の柔軟な止め具と第２軸方向の柔軟な止め具とを有する核燃料集合体スペーサグリッド内にグリッドキーを装着するためのグリッドキー取付装置を提供するものである。装置は、（ａ）フレーム組立体と、（ｂ）該フレーム組立体に設けられ各々がグリッドの各セルに挿入されるように配列されかつ適合された複数の取付杭と、（ｃ）前記フレーム組立体に、前記取付杭を各セルに対して位置決めするように設けられた位置決め杭とを具備し、各取付杭が、各セルの第１軸方向の柔軟な止め具および第２軸方向の柔軟な止め具を同時に撓ませるように作動可能であり、各取付杭は、（ｉ）該取付杭が第１軸方向の柔軟な止め具および第２軸方向の柔軟な止め具をそれぞれ撓ませるように作用する拡大位置と、取付杭が第１軸方向の柔軟な止め具および第２軸方向の柔軟な止め具を撓んでいない位置に配することができる収縮位置との間で半径方向に拡縮可能な筒状部材と、（ｉｉ）第１の位置と第２の位置との間を移動可能な楔部材とを具備し、該楔部材が第１の位置に移動したときに前記筒状部材が収縮位置に配され、前記楔部材が第２の位置に移動したときに前記筒状部材が拡大位置に配されるものである。
【００２３】
この発明のこれらの、そして、他の側面は、図面を考慮して、好ましい実施形態の以下の記載を読むことにより、当業者に明らかである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明に従って構成されたグリッドキー取付装置の側面図であり、簡略のために側面のシールドプレートを取り外したものである。
図２は、グリッドキー取付装置の平面図である。
図３は、グリッドキー取付装置の一部を形成する筒状部材の縦断面図である。
図４は、線４−４に沿って切断した筒状部材の横断面図である。
図５は、筒状部材の端部を示す図である。
図６は、収縮位置に示されたグリッドキー取付装置の一部を形成する取付杭の概略縦断面図である。
図７は、拡大位置に示された取付杭の概略縦断面図である。
図８は、従来のグリッドの断片的な斜視図である。
図９は、取付杭が収縮位置に配置され、セルの柔軟な止め具が撓んでいない位置に配された取付杭およびグリッドのセルを示す概略平面図である。
図１０は、取付杭が拡大位置に配置され、セルの柔軟な止め具が撓んだ位置に配された取付杭およびグリッドのセルを示す概略平面図である。
【００２５】
以下の説明では、複数の図面を通して同様のまたは対応する部分には同様の参照番号を付することとする。また、以下の説明において、「前方」、「後方」、「左」、「右」、「上方」、「下方」その他これに類するような語句は、便宜上の語句であって、限定的な語句として解釈されるものではない。
【００２６】
ここで、広く図面、特に、図１および図２を参照すると、これらの図面がこの発明の好ましい実施形態を説明するためのものであり、この発明をそれに限定しようとするものではないことがわかる。図１に最もよく見ることができるように、符号１０によって大まかに指し示されたグリッドキー取付装置が、この発明にしたがって構成されているのを見ることができる。
【００２７】
グリッドキー取付装置１０は、複数の取付杭２００を支持する集合体１００を具備している。グリッドキー取付装置１０は、在来のグリッド、例えば、各々が柔軟な止め具またはバネ２４と剛性のある止め具２６とを有するセル２２のマトリクスを有するグリッド２０（図８〜図１０参照）へのグリッドキーの取り付けおよび取り外しを容易にするように適合されている。さらに詳細には、グリッドキー取付装置１０は、グリッド２０の柔軟な止め具２４を（図８に示されたような）Ｘ軸方向およびＹ軸方向の両方に同時に撓ませるように設けられている。柔軟な止め具２４が一旦撓ませられると、グリッドキーがグリッドセルを通して導入され、公知の方法で装着される。
【００２８】
一般に、そして、図１および図３〜図７を参照すると、各取付杭２００は、外部筒状部材２１０とその内部にスライド可能に据え付けられた楔部材２５０とを具備している。各筒状部材２１０は、ベース２１２と環状フランジ２１４とを有している。各楔部材２５０は、少なくとも一部に雄ねじが形成された軸２５４を有している。取付杭２００および楔部材２５０については、以下に詳細に説明する。取付杭２００は、簡単のために、２つだけスロットが設けられた筒状部材を有するように示されているけれども、以下に詳細に説明されるように、図５に示される好ましい実施形態においては、各筒状部材の３つのスロットが３つの指部を画定している。
【００２９】
図１から図３を参照すると、フレーム組立体１００は、側部シールドプレート１０２を具備している。上部プレート１１０は、側部シールドプレートの間に固定状態に締結されている。上部プレート１１０には、取付杭２００のベース２１２を受け入れるために座ぐり穴（図示略）が至る所に形成されている。穴の直径は各取付杭２００の各穴への挿入がその環状フランジ２１４によって制限されるように、取付杭２００の環状フランジ２１４の直径よりも小さい。ボタンヘッドねじ１１２が、上部プレート１１０に形成された相補的なネジ穴（図示略）に装着され、各筒状部材２１０を上部プレート１１０上の適正な位置および方向に保持するために設けられている。以下にさらに詳細に説明するように、楔部材２５０は、各筒状部材２１０内を移動する。各楔部材２５０の軸２５４は、それぞれの筒状部材２１０のベース２１２を通し、かつ、筒状部材のベースが据え付けられた上部プレート１１０に形成された各穴を通して延びている。軸２５４は、さらに、中間プレート１３０に形成されたネジ穴（図示略）を通して延び、軸２５４のネジは該穴のネジに螺合している。さらに、好ましくはナイロン材料により形成されたロックプレート１２０は、ネジ軸２５４の外径より若干小さい直径を有する穴（図示略）を具備している。軸２５４は、ロックプレートの穴にも係合している。これらの穴は、楔部材２５０の回転を防止するようにねじり抵抗を与えるために設けられている。
【００３０】
各上部プレート１１０、ロックプレート１２０、中間プレート１３０および下側ベースプレート１３５は、実質的に相互に平行に配列されている。上部プレート１１０および下側ベースプレート１３５は、所定の相対位置に固定されている。中間プレート１３０は、スライド機構１４０による移動によって、上部プレート１１０に対して接離する方向に移動され得る。スライド機構１４０は、ダイセットブシュ１４１、固定された軸受け軸１４２、無軸受け軸１４４および不動軸受け軸１４６を具備している。油圧シリンダ１４８は、スライド機構１４０によって、上部プレート１１０に対して中間プレート１３０を選択的に変位させるように設けられている。プレート間の分離の程度は、固定ストッパ１５０によって制限されている。
【００３１】
位置決め杭１７０は、上部プレート１１０に締結されている。各位置決め杭１７０は、上部プレートに形成された相補的な穴（図示略）内に受け入れられるベースを有していることが好ましい。位置決め杭を適正な位置および方向に固定するために、ボルトまたは他の好適な手段が設けられていてもよい。各位置決め杭１７０は、テーパ状の、そして、好ましくは円錐形状の端部１７２を有している。
【００３２】
回転／据付機構１６０は、フレーム組立体１００の挿荷されるべきグリッドに対する位置合わせを容易にするために設けられている。フレーム組立体１００は軸受１６２の回りに２７０゜の範囲で回転され得る。
【００３３】
取付杭２００についてさらに詳細に説明すると、模式的な筒状部材２１０が図３〜図５に示されている。筒状部材２１０は、ベース２１２と、一対の柔軟な指部２３０と剛性のある指部２４０とを具備している。穴２２０はベース２１２内の指部２３０，２４０の間に画定されている。穴２２０は、テーパ状のまたは傾斜した部分２２２を筒状部材２１０の上端開口部近傍に具備している。テーパ状部分２２２は、鉛直方向に対して約９．５゜〜１０．５゜の間の傾きを有している。各柔軟な指部２３０は、好ましくは、約０゜〜３７゜の円弧角度と、約０．３７インチ〜０．３８インチの間の曲率半径とを有する湾曲した接触面２３２を有している。各柔軟な指部２３０はそれぞれ、軸部２３４を具備している。剛性のある指部２４０は、軸部２４４を具備している。特に、核軸部２３４の実質的部分は、軸部２４４と比べて取り除かれまたは切り取られている。
【００３４】
上述したように、筒状部材２１０は、ボタンヘッドネジ１１２によって上部プレート１１０の所定位置に保持されている。ボタンヘッドネジは、環状フランジ２１４に形成された凹部２１４Ａ内に受け入れられる。したがって、図４により最も良好に評価されるように、柔軟な指部と剛性のある指部のフレーム組立体１００に対する相対位置は、選択的に４つの９０゜ずれた位置のいずれかとなるように選択され得る。
【００３５】
図６および図７は、それぞれ、収縮位置と、拡大位置における取付杭２００を示している。取付杭２００が、図６の収縮位置に配されるときには、楔部材２５０の頭部２５２は筒状部材２００の上端部の近傍に配置される。楔部材２５０が図７に示されるように拡大位置に向かって下方に引かれたときには、ヘッド２５２のテーパのついたまたは傾斜した部分２５２Ａが、筒状部材の穴の傾斜部分２２２に係合しかつ支持される。剛性のある指部２４０の軸部２４４は、柔軟な指部２３０の軸部２３４よりも実質的に厚いために、そして、剛性のある指部および柔軟な指部の各幾何学的寸法のために、剛性のある指部２４０はその元の位置を維持する一方、柔軟な指部２３２は、外側に撓んで、接触面２３２を距離Ｄだけ変位させる。楔部材２５０を最大限に引き出すこと、したがって、指部２３０を最大限に撓ませることは、中間プレートのストッパ１５０によって制限され得る。
【００３６】
上記説明から、筒状部材２１０が締結された上部プレート１１０と、楔部材２５０の軸２５４が締結された中間プレート１３０との相対変位が、取付杭２００の図６に示される収縮位置と図７に示される拡大位置との間の移動に帰結することがわかる。
【００３７】
グリッドキー取付装置１０は、以下のようにグリッドキーを装着するためにグリッドを準備するべく用いられ得る。最初に、取付杭２００が収縮位置に移動される。このことは、楔部材２５０の頭部２５２が図６に示されるように穴２２０内に配置されるように、中間プレート１３０を上部プレート１１０に向けて移動することにより達成される。
【００３８】
フレーム組立体１１０は、回転／据付機構１６０によってグリッド２０に対して適当に位置決めされかつ方向付けられる。フレーム組立体１００が、一旦適正に位置決めされると、グリッド２０が取付装置に装着される。位置決め杭１７０は、取付杭２００が、それらが受け入れられる各セル２２と適正に一致することを保証する。グリッド２０がグリッドキー取付装置１０に一旦据え付けられると、図９に概略的に示されたように、柔軟な指部２３０が柔軟な止め具２４に隣接配置され、剛性のある指部２４０は、剛性のある止め具２６に隣接配置される。凹部２１４Ａとボタンヘッドネジ１１２とにより付与される調節可能性によって、各指部は、所定のセルの配列に対して適正に位置決めされる。すなわち、柔軟な指部は柔軟な止め具に隣接し、剛性のある指部は剛性のある止め具に隣接して位置決めされる。さらに、複数の取付杭が独立して位置決めされてもよい。
【００３９】
油圧シリンダ１４８は、その後、中間プレート１３０を上部プレート１１０から下方に離れる方向に引くように駆動される。中間プレート１３０が下方に引かれると、楔部材２５０も同様に、筒状部材２１０に対して下方に引かれ、取付杭２００を図７に示されるような拡大位置に配置させる。その結果、柔軟な止め具２４は柔軟な指部２３０によって図１０に示されるように、セルの中心から遠ざかる方向に撓ませられる。接触面２３２は、柔軟な止め具の撓みの範囲を通して各柔軟な止め具を押圧する。特に、剛性のある指部２４０は、剛性のある止め具２６を押圧しない。むしろ、剛性のある指部２４０は、位置決め杭１７０および／または上部プレート１１０とグリッドの相対位置を固定するための他の好適な手段によって、剛性のある止め具２６に対するその元の位置に実質的に維持される。
【００４０】
図１０に示されるように柔軟な止め具２４が撓ませられた後に、グリッドキーが公知の態様でグリッド内に形成された窓を通して装着され得る。特に、しかしながら、柔軟な止め具２４がＸ軸およびＹ軸の両方向に撓ませられているので、グリッドキーは、両方向に沿って挿入され得る。グリッドキーが一旦装着されたならば、中間プレート１３０は再度、上部プレート１１０の方向に向けて移動され、取付杭２００が図６および図９に示されるように収縮位置に位置させられる。取付杭２００は、その後グリッドキー取付装置１０からグリッド２０を取り外すことによって、セル２２から引き出される。
【００４１】
上述したように、柔軟な指部２３０の接触面２３２は、図示したような湾曲した輪郭を有していることが好ましい。この湾曲した輪郭により、柔軟な止め具の撓みの範囲を通じて、各柔軟な止め具に対する一定した押圧点が提供される。その結果、柔軟な止め具の傾きが、大幅に低減され、または消滅される。
【００４２】
この発明にかかるグリッドキー取付装置は、従来技術の方法および装置に対して数多くの利点を提供している。キー挿入作業の間におけるグリッド帯板の多方向への撓みは、グリッドキー取付装置が両方向への柔軟な止め具の同時の撓みを提供するので、必要ではない。さらに、グリッドキーが一度に両方向に装着され得るので、キー装着に要する時間が大幅に低減される。
【００４３】
グリッドキー取付装置は、グリッドキーを装着するために必要な撓み以上の撓みを生じさせない。特に、取付杭の各縮および位置決めの程度、したがって、柔軟な止め具の撓み量は、正確かつ簡単に調節され得る。柔軟な止め具の撓みの程度は、楔部材を引き出す程度を調節することより、都合よくかつ正確に調節可能である。柔軟な止め具の傾き量が低減され、または、なくなると、それによって、装着される燃料棒に対する接触面積が増大する。
【００４４】
柔軟な止め具は、剛性のある止め具に損傷を与え、燃料棒を摩損させることになる剛性のある止め具との接触を生じさせることなく、必要なだけ撓ませられる。さらに、この発明の装置および方法は、一定の従来技術の方法および装置により与えられるような、剛性のある止め具および柔軟な止め具に対するいかなるねじり荷重をも与えることがない。
【００４５】
上記説明を読むことにより、当業者であれば、一定の変更および改良を思いつくであろう。例えば、柔軟な指部の幾何学的寸法は異なるグリッドデザインに最も適するように変更することもできる。また、キー指部の数および大きさは、異なるグリッドデザインに対して変更することもできる。そのような全ての変更および改良は、簡明さおよび読みやすさのためにここでは省略されているが、当然に添付した請求の範囲内に配されるものであることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に従って構成されたグリッドキー取付装置の側面図であり、簡単のために側面のシールドプレートを取り外したものである。
【図２】  グリッドキー取付装置の平面図である。
【図３】  グリッドキー取付装置の一部を形成する筒状部材の縦断面図である。
【図４】  線４−４に沿って切断した筒状部材の横断面図である。
【図５】  筒状部材の端部を示す図である。
【図６】  収縮位置に示されたグリッドキー取付装置の一部を形成する取付杭の概略縦断面図である。
【図７】  拡大位置に示された取付杭の概略縦断面図である。
【図８】  従来のグリッドの断片的な斜視図である。
【図９】  取付杭が収縮位置に配置され、セルの柔軟な止め具が撓んでいない位置に配された取付杭およびグリッドのセルを示す概略平面図である。
【図１０】  取付杭が拡大位置に配置され、セルの柔軟な止め具が撓んだ位置に配された取付杭およびグリッドのセルを示す概略平面図である。
【符号の説明】
１０  グリッドキー取付装置
２０  核燃料集合体スペーサグリッド
２２  セル
２４，２６  止め具
１００  フレーム組立体
１１０  上部プレート（第１の据付プレート）
１３０  中間プレート（第２の据付プレート）
１４０  スライド機構
１４８  油圧シリンダ（駆動手段）
１５０  固定ストッパ（制限ストッパ）
１６０  回転／据付機構（回転手段）
１７０  位置決め杭
１７２  端部
２００  取付杭
２１０  筒状部材
２２０  穴
２３０  柔軟な指部
２３２  外表面
２４０  剛性のある指部
２５０  楔部材
【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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【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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