JP2502126B2 - ペレットロ―ディング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主として、ペレットトレイ上の核燃料ペレ
ット（以下、ペレットと称する）を円滑に燃料棒の被覆
管内に挿入するためのペレットローディング装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、ペレットトレイ上のペレットを燃料棒の被覆管
内に挿入する場合には、まず、ペレットを載置した状態
のペレットトレイをペレットトレイ保持台上に設置し
て、ペレットトレイと被覆管との間に配置されているペ
レットガイドに位置合せし、次いで、このペレットガイ
ドにあけられたガイド孔の一方の側から被覆管を差し込
み、被覆管の位置決めを行なった後に、ペレットトレイ
上のペレットを手押金具を使用して作業員が手作業にて
ペレットガイドのガイド孔の他方の側からペレットガイ
ド内を通って被覆管内に押し込んでいる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来のように、人手に頼って、ペ
レットを被覆管内に挿入する場合には、被覆管が長尺の
ため（例えば約4m）、多数のペレットを押し込んでいく
につれて、ペレットと被覆管との摩擦力等により、ペレ
ットを押し込んでいくのに要する力が増大し、従って、
一度に８本程度の被覆管にペレットを挿入するのが限度
であり、作業性が悪く、極めて非能率である上に、ペレ
ット詰まりのような異常状態を速やかにかつ確実に検出
するのが難しく、場合によっては、上記異常状態に気付
くのが遅れることによって、ペレットトレイ上に列状に
載置された多数のペレットが飛散してバラバラになるお
それが否定できなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、ペレットを燃料棒の被覆管内に、円
滑にかつ確実に挿入することができ、しかも、ペレット
詰まりのような異常状態を速やかに検出できると共に、
異常のあった列についてはペレットを被覆管に挿入する
ことを直ちに停止できて、多数の被覆管内へ同時にペレ
ットを押し込むことができ、極めて能率的であるペレッ
トローディング装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するためには、本発明によるペレット
ローディング装置は、ペレットトレイの先端部に設けら
れ、かつペレットトレイに載置された列状のペレットを
案内する複数のペレット案内棒と、これらのペレット案
内棒の先端側に設けられ、かつ長手方向にスリットを有
すると共に、内部にペレット列を挿入して案内する複数
のガイドチューブと、ペレット案内棒とガイドチューブ
との間に設けられ、かつペレットをガイドチューブ内に
導くペレットガイドと、ガイドチューブと被覆管とを直
線状に支持し、かつこれらのガイドチューブ内のペレッ
トを被覆管内に導くペレット・ロッドガイドと、ペレッ
トトレイ上のペレット列を各ペレット列毎に設けられた
ペレット押し具によってペレット案内棒、ペレットガイ
ド、ガイドチューブ及びペレット・ロッドガイドを介し
て被覆管内にそれぞれ押し込むペレット押圧移送機構
と、このペレット押圧移送機構に設けられ、各ペレット
押し具がペレット列を押し出す際、過負荷が加わったペ
レット押し具をペレット押圧移送機構から離脱させる過
負荷防止機構とを具備したことを特徴とするものであ
る。

尚、ペレット押し具の離脱とは、ペレット押し具がペ
レット押圧移送機構との係合状態を解除され、ペレット
を押す力を伝達されない状態をいう。

また、過負荷防止機構には、ペレット押し具を離脱さ
せる過負荷の大きさを調整する過負荷値調整機構が設け
られていてもよい。

〔作用〕

本発明のペレットローディング装置にあっては、ペレ
ット押圧移送機構のペレット押し具によって、ペレット
トレイ上に載置された列状のペレットをペレット案内
棒、ペレットガイド、ガイドチューブ及びペレット・ロ
ッドガイドを介して被覆管内に挿入すると共に、上記各
ペレットがペレット案内棒間に支持されて移送する際
に、ペレットに付着している微細な粉末等がペレット案
内棒間から落下、除去される一方、上記ペレット押し具
に過負荷が加わると、過負荷防止機構によって、過負荷
が加わった一部のペレット押し具がペレット押圧移送機
構から自動的に離脱してペレット列を押し出すことを停
止するが、残りのペレット押し具はペレット押圧移送機
構によって被覆管内にペレット列をそれぞれ押し出して
挿入させることになる。しかも、各ペレット列は、被覆
管の直前に位置するガイドチューブを通過することで、
ペレットが引っかかってペレット押し具による挿入力が
急激に増大しても、ペレットが飛散してバラバラになる
ことを防止できる。

また、長尺の被覆管へのペレットの挿入においては、
ペレット挿入数の増大に応じて除々にペレット挿入のた
めの負荷が増大することになるので、ペレット挿入数の
増大に応じて、ペレット押し具が離脱する過負荷の大き
さを増大して適切な過負荷値を随時設定することで、ペ
レットのスムーズな挿入と過負荷によるペレットの破壊
や飛散等の防止とを同時に達成することができる。

〔実施例〕

以下、第１図ないし第４図に基づいて本発明の一実施
例を説明する。

第１図ないし第４図は本発明のペレットローディング
装置の一例を示すもので、第１図は全体構成を示す斜視
図、第２図は断面図、第３図は平面図、第４図は過負荷
防止機構部の分解斜視図である。このペレットローディ
ング装置は、ペレットＰが載置されたペレットトレイＴ
を保持するペレットトレイ保持台１と、このペレットト
レイ保持台１上のペレットトレイＴの先端部に設けら
れ、かつペレット案内棒支持機構２によって支持されて
上記ペレットＰを案内する複数のペレット案内棒３と、
これらのペレット案内棒３の先端部に設けられたペレッ
トガイド４と、このペレットガイド４の先端側に所定間
隔離間して配置されたペレット・ロッドガイド５と、こ
れらのペレットガイド４及びペレット・ロッドガイド５
の各ガイド孔4a,5aに両端を挿入して水平に設置され、
かつ少なくとも上記ペレットトレイＴ上に載置された一
列状のペレットＰを全て収納可能な長さを有する複数の
ガイドチューブ６と、上記ペレットガイド４、ペレット
・ロッドガイド５及びガイドチューブ６が一体となって
構成されたガイド体Ｇの基部に設けられ、かつこのガイ
ド体Ｇを上記ガイドチューブ６の長手方向に移動させる
ガイド体移動機構（水平シリンダー）７と、上記ペレッ
ト・ロッドガイド５のガイド孔5aの先端部に挿入された
燃料棒の被覆管Ｃを押えて固定する燃料棒押え治具８
と、上記ガイドチューブ６と被覆管Ｃとを両端から挿入
した上記ペレット・ロッドガイド５のガイド孔5aの中間
部に上方から出没自在に設けられたペレット押え機構９
と、上記ペレットトレイＴ上のペレットＰをペレット押
し具10aによって上記ペレット案内棒３、ペレットガイ
ド４、ガイドチューブ６及びペレット・ロッドガイド５
を介して上記燃料棒の被覆管Ｃ内に押し込むペレット押
圧移送機構10と、このペレット押圧移送機構10に設けら
れ、かつ上記ペレット押し具10aがペレットＰを押し出
す際に、このペレット押し具10aに過負荷が加わった場
合に、上記ペレット押し具10aを離脱させる過負荷防止
機構11とを主体として構成されている。

上記ペレットトレイ保持台１上に静置されるペレット
トレイＴは、複数列（本実施例においては25列）のＶ溝
Taが形成されると共に、下面にＶ脚Tbが取付けられてい
る。また、上記ペレット案内棒支持機構２によって支持
されたペレット案内棒３の両端はそれぞれ縮径して形成
されている。そして、このペレット案内棒支持機構２
は、昇降シリンダー2aのピストンロッドの上端にペレッ
ト案内棒受2bが取付けられ、このペレット案内棒受2bに
その下方から頭付支持ピン2cが摺動自在に挿通され、か
つこの頭付支持ピン2cの上端が上記ペレット案内棒３に
嵌着されると共に、これらのペレット案内棒３とペレッ
ト案内棒受2bとの間であって、上記頭付支持ピン2cのま
わりにバネ2dが装着されたものである。

上記ペレットガイド４のガイド孔4aは、上記ペレット
案内棒３側の開口部が、ペレットＰを挿入し易くするた
めにテーパー状に形成され、かつ上部にスリット4bが形
成されている。また、上記ペレット・ロッドガイド５の
ガイド孔5aの両開口部は、それぞれ上記ペレットＰ及び
燃料棒の被覆管Ｃを差し込み易くするためにテーパ状に
形成されている。さらに、上記ガイドチューブ６の上部
には、その長手方向にスリット6aが形成されている。そ
して、上記ペレットトレイ保持台１上のペレットトレイ
ＴのＶ溝Taと、相隣る二本のペレット案内棒３により構
成されるペレット流路溝3aと、ペレットガイド４のガイ
ド孔4aと、ガイドチューブ６と、ペレット・ロッドガイ
ド５のガイド孔5aと、このガイド孔5aに挿入された燃料
棒の被覆管Ｃとが同一直線状に合致するように設置され
ている。

上記ペレット押え機構９は、上記ペレット・ロッドガ
イド５の上方に配置された一対の押え用シリンダー9aの
ピストンロッドの下端にウレタンゴム製のペレット押え
9bが取付けられ、上記押え用シリンダー9aによって、ペ
レット押え9bが、ペレット・ロッドガイド５のガイド孔
5aの中間部に上方から突出するようになっている。

また、上記ペレット押圧移送機構10は、上記ペレット
トレイ保持台１、ペレット案内棒３、ペレットガイド
４、ガイドチューブ６及びペレット・ロッドガイド５の
両側方にそれぞれ配置された基台10b上に、各一対のブ
ラケット10cが所定距離離間して設けられ、これらの各
一対のブラケット10c間に回転可能なボールネジ軸10d
と、ガイドレール10eがそれぞれ上記ペレットＰの移送
方向に平行に配置され、かつ各々一方のブラケット10c
に上記ボールネジ軸10dを回転させる駆動モーター10fが
取付けられると共に、上記両ボールネジ軸10dに螺合さ
れかつ両ガイドレール10eに嵌合された移動台10gが、上
記ペレットトレイ保持台１、ペレット案内棒３、ペレッ
トガイド４、ガイドチューブ６及びペレット・ロッドガ
イド５の上方を越えてさし渡されている一方、上記移動
台10gに上記複数のペレット押し具10aが、各ペレットＰ
の移送方向の真上に位置した状態でそれぞれ設けられた
ものである。そして、上記各ペレット押し具10aは、第
４図に示すように、棒状の押し具本体10hの下部に垂下
部10iが垂設され、かつこの垂下部10iの先端部（前部）
にペレット押圧部10jが形成されている。一方、上記移
動台10gの下面部には、上記ペレット押し具10aの押し具
本体10h及び垂下部10iをペレットＰの移送方向に移動可
能に装着する鍵穴状の溝部10kが複数個並んで形成され
ており、これらの溝部10kに、上記押し具本体10h及び垂
下部10iが挿入されることにより、上記ペレット押し具1
0aが移動台10gに吊持されている。

さらに、上記過負荷防止機構11は、上記移動台10gの
各溝部10kの上方に小径の連通孔10lを介して連通した状
態のネジ孔10mが形成され、このネジ孔10mに、中間部に
つば部11aを有するロックピン11bが嵌め込まれ、かつこ
のロックピン11bのつば部11aの下部が、上記連通孔10l
から下方に突出して、上記ペレット押し具10aの押し具
本体10hの上部に形成したＵ字溝10nに係合されると共
に、上記ネジ孔10mに締付ナット11cが螺合される一方、
上記ロックピン11bのつば部11aと締付ナット11cとの間
であって、上記ロックピン11bのまわりに、スプリング1
1dが装着されたものである。そして、上記締付ナット11
cには、一枚のペレットトレイＴ上のペレットＰが上記
ペレット押圧移送機構10によって燃料棒の被覆管Ｃ内に
収容されると、該締付ナット11cを所定角度締め付けて
ロックピン11bとペレット押し具10aとの係合状態を強化
するためのナット回転調整機構12（過負荷値調整機構）
が設けられている。これによって、上記ペレット押し具
10aのペレット押圧部10jに上記スプリング11dの付勢力
を越えた力が加わると、ロックピン11bがスプリング11d
の付勢力に抗して上方に移動し、ロックピン11bとペレ
ット押し具10aのＵ字溝10nとの係合状態が解除され、従
って、ペレット押し具10aは移動台10gの溝部10kに沿っ
て移動し得る状態になるように構成されている。

次に、上記のように構成されたペレットローディング
装置を用いて、ペレットトレイＴ上のペレットＰを燃料
棒の被覆管Ｃ内に充填する場合について説明する。

まず、第１図に示すように、ペレットトレイ保持台１
上にペレットトレイＴが載置され、このペレットトレイ
Ｔの等間隔の25列のＶ溝Ta内にペレットＰが配列され、
かつ移動台10gが上記ペレットトレイＴの基端側に位置
さると共に、ペレット・ロッドガイド５のガイド孔5aの
先端側に空の燃料棒の被覆管Ｃが挿入される一方、昇降
シリンダー2a及び水平シリンダー７によって、ペレット
トレイＴ上のペレットＰ、ペレット案内棒３間のペレッ
ト流路溝3a、ペレットガイド４のガイド孔4a、ガイドチ
ューブ６、ペレット・ロッドガイド５のガイド孔5a及び
燃料棒の被覆管Ｃが一直線状に配置された状態におい
て、ペレット押圧移送機構10の駆動モーター10fによっ
て、各ボールネジ軸10dを回転させることにより、これ
らのボールネジ軸10dに螺合された移動台10gをガイドレ
ール10eに沿って前進させる。この結果、移動台10gの下
面部の溝部10kに挿着されて吊持された状態のペレット
押し具10aのペレット押圧部10jが前進することにより、
このペレット押圧部10jがペレットトレイＴ上の整列状
態のペレットＰの後端面に当接して、ペレットＰを前方
に押圧、移送する。

そして、移動台10gのペレット押し具10aが、ペレット
トレイＴ上からペレットガイド４の上部のスリット4bを
経て、かつガイドチューブ６のスリット6aを通って、ガ
イドチューブ６の先端部まで到達することによって、ペ
レット押し具10aにより押圧、移送されているペレット
ＰがペレットトレイＴ上からペレットガイド４のガイド
孔4a内、ガイドチューブ６内、及びペレット・ロッドガ
イド５のガイド孔5a内を経て燃料棒の被覆管Ｃ内に挿入
される。

次いで、１枚のペレットトレイＴ上のペレットＰが全
て燃料棒の被覆管Ｃ側に移送されると、駆動モーター10
fを逆回転させて、移動台10gを元の位置まで後退させる
と共に、空のペレットトレイＴの代わりに新しいペレッ
トトレイＴをペレットトレイ保持台１上に載置して、上
述したのと同様の操作を繰り返して、ペレット押し具10
aによってペレットトレイＴ上のペレットＰを燃料棒の
被覆管Ｃ内に押し込む。

この場合、上記燃料棒の被覆管Ｃ内に挿入されるペレ
ットＰの数が多くなるにつれて、ペレットの自重とペレ
ットＰと被覆管Ｃとの摩擦力が増大していくから、ペレ
ットＰを挿入するために要する挿入力が増加していく
が、ペレットトレイ保持台１上のペレットトレイＴを交
換するたびに、ナット回転調整機構12によって、締付ナ
ット11cを回転させて締付けを増していき、ロックピン1
1bとペレット押し具10aのＵ字溝10nとの係合状態を増加
させていくことにより、円滑にかつ確実に、ペレットＰ
を燃料棒の被覆管Ｃ内に挿入していくことができる。

また、移送中のペレットＰに付着している微細粉末等
は、ペレットＰがペレット案内棒３によって構成される
ペレット流路溝3aを通過する際に、ペレット案内棒３の
間から下方に落下して除去されるから、燃料棒の被覆管
Ｃ内に持ち込まれることがない。

さらに、ペレット押し具10aによってペレットＰを燃
料棒の被覆管Ｃ内に挿入する場合に、万一、ペレットＰ
が引っかかって、ペレット押し具10aによる挿入力が急
激に増大すると、ペレット押し具10aの押し具本体10hの
Ｕ字溝10nに係合しているロックピン11bがスプリング11
dの付勢力に抗して上方に退避し、これにより、両者の
係合状態が解除するから、移動台10gが前進するにつれ
て、係合状態が解除されたペレット押し具10aだけが、
その位置で停止し、従って、移動台10gの溝部10kに沿っ
て移動台10gに対して相対的に後退していく。この結
果、ペレットＰが引っかかった列のペレットＰだけが、
上記ペレット押し具10aによる押圧を停止され、他の列
のペレットＰはスムーズに押圧、移送が継続される。

さらにまた、たとえ、ペレットＰが引っかかって、ペ
レット押し具10aによる挿入力が急激に増大した場合で
あっても、ペレットＰは、全てガイドチューブ６内に収
容されて移送されている状態であるから、ペレットＰが
バラバラになって上方に飛散することがなく、ペレット
Ｐの整列状態がくずれることがない。

このようにして、順次、ペレットトレイＴ上のペレッ
トＰを燃料棒の被覆管Ｃ内に挿入していき、該被覆管Ｃ
内にペレットＰを充填し終わると、被覆管Ｃ内に半ば挿
入された状態のペレットＰを取り除くために、押え用シ
リンダー9aによってペレット押え9bを下降させ、このペ
レット押え9bにより、被覆管Ｃ内からはみ出したペレッ
トＰを上方から押さえ付ける。次いで、この状態におい
て、昇降シリンダー2aによってペレット案内棒３を下降
させた後に、水平シリンダー７によってガイド体Ｇを後
退させる（第２図では右方向に）。これにより、ペレッ
ト・ロッドガイド５のガイド孔5aの先端側に挿入されて
いた燃料棒の被覆管Ｃがガイド孔5aから円滑に引き抜か
れると共に、該被覆管Ｃ内から半ばはみ出した状態のペ
レットＰは上記ペレット押え9bによって押圧されている
ことにより、ガイド体Ｇ側に残ってガイド体Ｇとともに
後退していく。従って、燃料棒の被覆管Ｃ内には所定数
のペレットＰが充填された状態となる。

続いて、ペレットＰの充填を完了した燃料棒の被覆管
Ｃの代わりに新しい空の燃料棒の被覆管Ｃを所定位置に
設置した後に、水平シリンダー７及び昇降シリンダー2a
を順次操作して、ガイド体Ｇを燃料棒の被覆管Ｃ側に前
進（第２図では左方向に）させた後に、ペレット案内棒
３を上昇させて初期の状態に戻し、再び、ペレットＰを
燃料棒の被覆管Ｃ内に充填する操作を開始する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、ペレットトレイの先
端部に設けられ、ペレットを案内する複数のペレット案
内棒と、これらのペレット案内棒の先端側に設けられ、
長手方向にスリットを有すると共に、内部にペレット列
を挿入して案内する複数のガイドチューブと、ペレット
案内棒とガイドチューブとの間に設けられ、ペレットを
ガイドチューブ内に導くペレットガイドと、ガイドチュ
ーブと被覆管とを直線状に支持し、かつこれらのガイド
チューブ内のペレットを被覆管内に導くペレット・ロッ
ドガイドと、ペレットトレイ上のペレット列を各ペレッ
ト列毎に設けられたペレット押し具によってペレット案
内棒、ペレットガイド、ガイドチューブ及びペレット・
ロッドガイドを介して被覆管内にそれぞれ押し込むペレ
ット押圧移送機構と、このペレット押圧移送機構に設け
られ、各ペレット押し具がペレット列を押し出す際、過
負荷が加わったペレット押し具をペレット押圧移送機構
から離脱させる過負荷防止機構とを備えたものであるか
ら、上記ペレット押し具によって、ペレットトレイ上に
載置された列状のペレットをペレット案内棒、ペレット
ガイド、ガイドチューブ及びペレット・ロッドガイドを
介して被覆管内に挿入すると共に、上記各ペレットがペ
レット案内棒間に支持されて移送する際に、ペレットに
付着している微細な粉末等がペレット案内棒間から落
下、除去される一方、上記ペレット押し具に過負荷が加
わると、過負荷防止機構によって、過負荷が加わった一
部のペレット押し具がペレット押圧移送機構から自動的
に離脱してペレットを押し出すことを停止するが、残り
のペレット押し具はペレットの押し出しを中断すること
なく続行して被覆管内に挿入でき、また、ペレットが被
覆管の直前でガイドチューブ内を通過することで、円滑
且つ確実に挿入することができ、しかも、ペレットが引
っかかって、ペレット押し具による挿入力が急激に増大
しても、ペレットはガイドチューブ内に保持され、飛散
してバラバラになることを防止できる上に、多数の燃料
棒の被覆管内に同時にペレットを押し込むことができ
て、極めて能率的であると共に、被覆管及びペレットの
供給と合わせて全自動運転が可能となり、省力化、及び
信頼性と安全性の向上を図ることができるという優れた
効果を有する。

また、過負荷防止機構には、ペレット押し具を離脱さ
せる過負荷の大きさを調整する過負荷値調整機構が設け
られているから、長尺の被覆管へのペレットの挿入にお
いては、ペレット挿入数の増大に応じて徐々にペレット
挿入のための負荷が増大することになるので、ペレット
挿入数の増大に応じて、ペレット押し具が離脱する過負
荷の大きさを調整して適切な過負荷を随時設定すること
で、ペレットのスムーズな挿入と過負荷によるペレット
の破壊や飛散の防止とを同時に達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は全体構成を示す斜視図、第２図は断面図、第３
図は平面図、第４図は過負荷防止機構部の分解斜視図で
ある。 Ｐ……ペレット、Ｔ……ペレットトレイ、Ｃ……燃料棒
の被覆管、３……ペレット案内棒、４……ペレットガイ
ド、５……ペレット・ロッドガイド、６……ガイドチュ
ーブ、6a……スリット、10……ペレット押圧移送機構、
10a……ペレット押し具、11……過負荷防止機構。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ペレットトレイ上に複数の列状に載置され
   たペレットを複数の被覆管内にそれぞれ挿入するペレッ
   トローディング装置において、 ペレットトレイの先端部に設けられ、かつ上記ペレット
   を案内する複数のペレット案内棒と、 これらのペレット案内棒の先端側に設けられ、かつ長手
   方向にスリットを有すると共に、内部に上記ペレット列
   を挿入して案内する複数のガイドチューブと、 上記ペレット案内棒とガイドチューブとの間に設けら
   れ、かつ上記ペレットを上記ガイドチューブ内に導くペ
   レットガイドと、 上記ガイドチューブと被覆管とを直線状に支持し、かつ
   これらのガイドチューブ内のペレットを上記被覆管内に
   導くペレット・ロッドガイドと、 上記ペレットトレイ上のペレット列を各ペレット列毎に
   設けられたペレット押し具によって上記ペレット案内
   棒、ペレットガイド、ガイドチューブ及びペレット・ロ
   ッドガイドを介して上記被覆管内にそれぞれ押し込むペ
   レット押圧移送機構と、 このペレット押圧移送機構に設けられ、上記各ペレット
   押し具が上記ペレット列を押し出す際、過負荷が加わっ
   たペレット押し具を上記ペレット押圧移送機構から離脱
   させる過負荷防止機構とを具備したことを特徴とするペ
   レットローディング装置。
2. 【請求項２】上記過負荷防止機構には、上記ペレット押
   し具を離脱させる過負荷の大きさを調整する過負荷値調
   整機構が設けられていることを特徴とする請求項１に記
   載のペレットローディング装置。