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技術 ペレット挿入装置

出願人 原子燃料工業株式会社
発明者 一戸靖央
出願日 2001年3月30日 (20年5ヶ月経過) 出願番号 2001-098491
公開日 2002年10月9日 (18年10ヶ月経過) 公開番号 2002-296386
状態 特許登録済
技術分野 原子炉燃料及び部品の製造
主要キーワード マガジン機構 連接状態 スロット端 気密保持機構 ピッチ回転 挿入機構 チャンバ容積 摺接状態
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2002年10月9日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

マガジン真空チャンバの機能を併せ持つ真空マガジン機構を配置することによりマガジンのハンドリングをなくし、タスクタイムの短縮並びに排気時間の短縮をはかりペレット挿入作業を効率化する。

解決手段

ペレットをマガジン内に収容すると共にこのマガジン12内を排気真空状態にする真空マガジン機構1と、このマガジン12を1ピッチ毎回転させる回転機構2,燃料要素被覆管41を、気密状態で保持する機密保持機構3と、ペレットを搭載したトレイ31を挿入位置に移動すると共にプッシャ32,51によりマガジン12及び被覆管41にペレットを挿入する際に真空状態で挿入でき、かつマガジンの移動を必要としないようにした。

概要

背景

現在、ペレット挿入は、その際に発生する核物質粉塵被覆管端面部に付着することを回避するため真空状態において行われており、真空状態を得るために真空チャンバを設け、ペレットを収容したマガジンと呼ばれる容器全体を該真空チャンバ内に収容し、真空引きの後にペレットを被覆管に挿入する方式が採用されている。

この従来方式は代表例によると、V字溝トレイに配置されたペレットをペレットプッシャによりマガジンに収容する。マガジンは円筒状の収容器で、円筒の外周に沿ってペレット列を収容する細筒(スロット)が多数配置されており、マガジンを回転させてペレットプッシャの位置に次々とその細筒を向き合わせ、細筒内にペレット列を収容し、全ての細筒に収容が完了したらマガジンをとり外して上述の如く真空チャンバ内へ搬送する。

この真空チャンバ内への搬送はハンドリング装置により行い、搬送後、該チャンバ内への収容が終了すると、チャンバに蓋をして排気し、次いで真空状態であることを確認してプッシャによりペレットを被覆管に挿入する。

概要

マガジンと真空チャンバの機能を併せ持つ真空マガジン機構を配置することによりマガジンのハンドリングをなくし、タスクタイムの短縮並びに排気時間の短縮をはかり、ペレット挿入作業を効率化する。

ペレットをマガジン内に収容すると共にこのマガジン12内を排気、真空状態にする真空マガジン機構1と、このマガジン12を1ピッチ毎回転させる回転機構2,燃料要素の被覆管41を、気密状態で保持する機密保持機構3と、ペレットを搭載したトレイ31を挿入位置に移動すると共にプッシャ32,51によりマガジン12及び被覆管41にペレットを挿入する際に真空状態で挿入でき、かつマガジンの移動を必要としないようにした。

目的

本発明は上述の如き問題に着目し、特にペレット挿入装置の改良化を進めることにより、マガジンのハンドリング装置を不要ならしめると共に、排気時間の短縮を可能としてペレット挿入の効率化をはかることを目的とするものである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

外管マガジンで構成され、マガジンには内管の外側に沿ってペレットが挿入されるスロット所要数配設されていると共に、排気機構により、外管と内管との隙間及びスロット内が排気真空状態に保持される真空マガジン機構と、該マガジン機構のマガジンを1ピッチ毎回転する回転機構と、上記マガジン機構の適宜位置において、該位置以外のマガジンスロットの真空状態を保持したままでペレットを搭載したトレイよりペレットを該位置におけるマガジンスロットに挿入し、挿入後、該スロット内を排気,真空状態に保持させるペレット挿入機構と、マガジン機構の上記挿入装置と異なる他の位置において、気密保持機構で保持され、排気孔により内部が真空状態に排気された被覆管に上記スロット内のペレットを挿入するペレット挿入機構よりなることを特徴とするペレット挿入装置。

技術分野

0001

本発明はウラン燃料及びMOX燃料棒を製造する際、当該燃料棒製造過程において被覆管内に多数のペレット連接状態としたペレットスタック押し込み操作により各ペレットを挿入収置させるために用いられるペレット挿入装置に関するものである。

背景技術

0002

現在、ペレット挿入は、その際に発生する核物質粉塵が被覆管端面部に付着することを回避するため真空状態において行われており、真空状態を得るために真空チャンバを設け、ペレットを収容したマガジンと呼ばれる容器全体を該真空チャンバ内に収容し、真空引きの後にペレットを被覆管に挿入する方式が採用されている。

0003

この従来方式は代表例によると、V字溝トレイに配置されたペレットをペレットプッシャによりマガジンに収容する。マガジンは円筒状の収容器で、円筒の外周に沿ってペレット列を収容する細筒(スロット)が多数配置されており、マガジンを回転させてペレットプッシャの位置に次々とその細筒を向き合わせ、細筒内にペレット列を収容し、全ての細筒に収容が完了したらマガジンをとり外して上述の如く真空チャンバ内へ搬送する。

0004

この真空チャンバ内への搬送はハンドリング装置により行い、搬送後、該チャンバ内への収容が終了すると、チャンバに蓋をして排気し、次いで真空状態であることを確認してプッシャによりペレットを被覆管に挿入する。

発明が解決しようとする課題

0005

しかし、上記の方式にはマガジンを搬送し、チャンバに収容するためのハンドリング装置が必要であり、装置が大型化してしまう。また、マガジンごと真空チャンバに収容するためチャンバ容積が広く、さらにマガジン交換時にはチャンバ全体を大気開放しなければならないため、排気時間が必要である等の問題を有している。

0006

本発明は上述の如き問題に着目し、特にペレット挿入装置の改良化を進めることにより、マガジンのハンドリング装置を不要ならしめると共に、排気時間の短縮を可能としてペレット挿入の効率化をはかることを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0007

即ち、上記目的に適合する本発明ペレット挿入装置の特徴は、外管とマガジンで構成され、マガジンには内管の外側に沿ってペレットが挿入されるスロットが所要数配設されていると共に、排気機構により、外管と内管との隙間及びスロット内が排気真空状態に保持される真空マガジン機構と、該マガジン機構のマガジンを1ピッチ毎回転する回転機構と、上記マガジン機構の適宜位置において、該位置以外のマガジンスロットの真空状態を保持したままでペレットを搭載したトレイよりペレットを該位置におけるマガジンスロットに挿入し、挿入後、該スロット内を排気,真空状態に保持させるペレット挿入機構と、マガジン機構の上記挿入装置と異なる他の位置において、気密保持機構で保持され、排気孔により内部が真空状態に排気された被覆管に上記スロット内のペレットを挿入するペレット挿入機構よりなる構成にある。

0008

上記本発明ペレット挿入装置は、マガジンにペレットを挿入するに際し、ペレットを搭載したトレイを挿入位置に移動し、このトレイ上のペレットをペレットプッシャによりマガジンスロット内に挿入する。この挿入にあたっては一時、当該スロット1つが大気開放となるので、挿入後、当該スロット内を排気し、真空状態とする。そして、スロット内が真空となると回転機構によりマガジンを1ピッチ回転する。このとき、同時にトレイが1ピッチ移動し、次のペレットをセットする。以降、この動作の繰り返しによりトレイ上のペレットは全てマガジン内へ挿入される。

0009

次にマガジンスロット内に挿入されたペレット(ペレットスタック)を被覆管に挿入するには、被覆管を気密保持機構へ引き込み、被覆管シールを開いて、排気孔を通じ被覆管内部を排気し、真空状態として挿入位置にセットする。この動作により被覆管内とマガジンスロット内が真空状態となり、ペレットプッシャによりマガジンスロット内のペレット(ペレットスタック)を被覆管内へ挿入する。このとき、ペレットプッシャシールによりスロット内の真空状態が保たれており、次いでマガジンが1ピッチ回転して次のペレットが被覆管に挿入される。通常、3〜5マガジンスロット分のペレットで被覆管は満杯となるので、被覆管内にヘリウムガス充填したのち、次の被覆管と交代させる。以降、上記の繰り返しによりマガジン内のペレットがすべて被覆管内に挿入される。

0010

以上の動作において、マガジンスロットへのペレットの挿入と、被覆管へのペレットの挿入は、マガジンスロットへのペレット挿入を繰り返し、ペレットが挿入されたスロットがある程度、蓄積された時点で、被覆管へのペレット挿入とマガジンスロットへのペレット挿入を並行して行うことが両ペレット挿入動作のタイミング上、有利であり、通常行われるが、全てのマガジンスロットにペレットを挿入を終えた後、被覆管へのペレット挿入を行うようにしても良い。

発明を実施するための最良の形態

0011

以下、更に添付図面を参照し、本発明挿入装置の具体的態様を説明する。

0012

図1(イ)は本発明に係るペレット装置の全体を示す概要図、同(ロ)は回転機構概要図、図2及び図3は真空マガジン機構の外観図図4はマガジンスロットへのペレット挿入機構断面図、図5は被覆管へのペレット挿入機構断面図である。

0013

これら各図において、1は従来のペレット挿入の場合と同じくペレットをマガジン内に収容すると共に、このマガジンを排気,真空状態にする真空マガジン機構、2は上記マガジンを1ピッチ毎回転させる回転機構、3はペレットを搭載したトレイを挿入位置に移動すると共に、プッシャによりマガジンにペレットを挿入する挿入機構、4は燃料要素の被覆管を気密状態で保持する機密保持機構、5は前記気密保持機構4で保持された被覆管にマガジンに収容されたペレットを挿入する機構であり、本発明挿入装置はこれら各機構1〜5によって要部が構成されており、壁部6を境にして図1右方大気中、左方はヘリウム(He)チャンバとなっている。

0014

真空マガジン機構1は図2図3に示すように外管11とマガジン12から構成され、マガジン12には内部が気密室である内管13の外側にペレットを収容するマガジンスロット14(以下、単にスロットという)が所要数、通常、32個配置されており、外管11に排気ポンプPに接続、連通する排気孔15が設けられて該排気孔15により外管11と内管13との隙間と、マガジン端面16とスロット端部との空隙を通じてスロット14内が排気され、マガジンが真空状態に保持されるようになっている。そして、上記真空マガジン機構1の一側において、マガジン12を1ピッチ毎回転させる回転機構2が設けられている。

0015

回転機構2は図においてはマガジン端面16より突出する中心軸22先端部のプーリ23にベルト24を介してモータMより回転が伝えられる機構が用いられ、マガジン12に配置されているスロット14のピッチに合わせて1ピッチ毎に回転が与えられる。勿論、回転機構としては上記ベルト方式に拘するものではなく、他の方式のものも可能である。

0016

また、上記真空マガジン機構1には前記回転機構2と共にマガジン端面16の外側において前記したペレットを搭載したトレイ31上の該ペレットをマガジンのスロット14に挿入する挿入機構3と、後述する他側の気密保持機構4で保持された被覆管41に対しマガジンのスロット14に収容したペレットを挿入する機構5がそれぞれ適宜、所定の位置に、図では上下対称的に下部にマガジンのスロット14にペレットを挿入する挿入機構3が、上部に他側の被覆管に対しスロット14内のペレットを挿入する挿入機構5が設けられている。勿論、この両挿入機構3,5の配置は必らずしも上下対称的である必要はなく、マガジンの回転に伴うスロットの回転軌道上であればよいが、作業性,操作性より図示の如く上下対称的に配置せしめるのが好適である。

0017

図4はマガジンへのペレット挿入機構3の拡大図であり、V字溝トレイ31が移動してくる挿入位置に配設されるペレットプッシャ32と、挿入位置のマガジンスロット以外の外管11の真空を保持するためにマガジン両端面16に設けられた両側のスロットバルブ33と、挿入側スロットバルブの開閉を行うスロットバルブ開閉機構34及び挿入側のスロットバルブ33を開放しペレットをペレットプッシャ32により挿入した際、一時、大気開放されたスロット14内を挿入後に他面側から排気する排気孔35を夫々含んで構成されており、これによって当該マガジンスロット以外のマガジンを真空に保ちながらスロット内へペレットを挿入し、挿入後に真空状態とすることができる。なお、図中、17はOリングシールである。

0018

一方、図5は被覆管41にスロット内のペレットを挿入する挿入機構5を拡大して示し、図1においてマガジン端面上部に設けられ、主要部としてペレットプッシャ51と、ペレットプッシャシール52を含み、他方側(図左側)に設置された被覆管気密保持機構4と協動して該気密保持機構4により気密状態で保持された被覆管41内に上記スロット内のペレットを挿入する。この時、被覆管の図で左側の端部には端栓溶接固定されている。

0019

図左側の気密保持機構4は被覆管41が被覆管ガイド42により気密状態で引き込まれる管通路を中央に有して被覆管シール43により封止されるようになっており、中間にボールバルブ44を有して被覆管シール43とボールバルブ44との間に排気孔45と、ペレット挿入後に被覆管41内にヘリウム(He)を供給する供給孔46が開孔されている。

0020

本発明ペレット挿入装置は以上のような構成からなり、次に上記装置を用いペレットを挿入する態様を図1図4図5にもとづいて説明する。

0021

真空マガジン機構1は外管11とマガジン12からなり、排気孔15によりマガジン12は真空に保たれている。そして、このマガジン12に対し挿入位置に移動したトレイ31に搭載したペレットを挿入するに当たっては、先ずスロットバルブ開閉機構34によりスロットバルブ33を開放する。これによりスロットバルブ33が開放され、当該挿入位置のマガジンスロット14内が大気開放される。このとき、Oリング状のシール17により他のスロットは真空状態に保たれている。このシール17はマガジンが回転するとき、マガジン端面と摺接状態にあるが、一旦、マガジンから後退して、マガジンが1ピッチ回転した後、再び密着状態となるようにすることが望ましい。

0022

かくして、上記の大気開放状態でV字溝トレイ31上のペレットはペレットプッシャ32によりマガジンのスロット14内へ挿入される。ペレットがスロット内へ挿入されるとスロットバルブ開閉機構34によりスロットバルブ33が閉止され、他側に設けられている排気孔35によりマガジンのスロット内が排気される。そしてスロット内が排気され、真空になると、回転機構2によりマガジンが1ピッチ回転する。同時にV字溝トレイ31が1ピッチ左右に移動し、次のペレットをセットする。以降、この動作の繰り返しによりV字溝トレイ31上のペレットはすべてマガジン内へ挿入される。

0023

次にマガジンに挿入されたペレットを被覆管41内に挿入する際は、被覆管41が被覆管ガイド42により気密保持機構4へと引き込まれると、被覆管シール43が開き、被覆管端面が前進し、ボールバルブ44との間に移動する。ここで排気孔45により被覆管41内部を排気し、真空状態にすると、ボールバルブ44を開き、被覆管41を挿入位置にセットする。この動作により被覆管内及びマガジンスロット内が真空状態に保持され、真空状態下でペレット挿入が可能となる。そこで、ペレットプッシャ51によりマガジン内のペレットを被覆管内に挿入する。このとき、ペレットプッシャシール52により真空状態は維持される。マガジンが1ピッチ回転し、次のペレットが被覆管に挿入され、以降、この繰り返しにより所要数のマガジン内のペレットがすべて被覆管に挿入される。

0024

かくて、挿入が終了すると、被覆管はボールバルブ44と被覆管シール43の間まで後退し、ボールバルブ44が閉じられ、ヘリウム供給孔46により被覆管内にヘリウム(He)が充填され、次いで被覆管シール43が開き、被覆管が挿入装置から排出され、次の端栓溶接装置へと搬送される。

0025

なお、マガジンのスロットへのペレットの挿入と、被覆管へのペレット挿入とは、図1に示す実施例では、上下対称となっているから、下部でスロットへのペレット挿入を行い、このペレットを上部挿入位置において被覆管に挿入するということも可能であり、また、適宜数のペレット挿入スロットが蓄積した時点で被覆管へのペレット挿入を行うということも可能であるが、被覆管が略4mに及ぶ長管であり、スロットがこれに比し短小であることを考慮すればマガジンのスロットへのペレット挿入と、被覆管へのペレット挿入を並行して繰り返すようにするのが得策である。

0026

本発明は以上、説明した通りであるが、本発明は上記実施の形態に拘束されるものではなく、目的ならびに要旨を逸脱しない限りにおいて設計的変更許容されることは勿論である。

発明の効果

0027

本発明は以上のようにペレットをマガジン内に収容すると共に、このマガジン内を排気、真空状態にする真空マガジン機構、このマガジンを1ピッチ毎回転させる回転機構、燃料要素の被覆管を、気密状態で保持する機密保持機構、ペレットを搭載したトレイを挿入位置に移動すると共にプッシャによりマガジンおよび被覆管にペレットを挿入する挿入機構の各機構により構成したものであり、マガジンに収容後、ハンドリング装置によりマガジンチャンバへ搬送、収容し、真空状態を確認してプッシャにより被覆管に挿入していた従来の方式におけるマガジンと真空チャンバの機能を併せ持つ真空マガジンを提供することにより、従来のマガジンのハンドリングをなくし、タスクタイムの短縮と装置の小型化を達成することができると共に、マガジンを常時、真空状態にし、大気開放場所はマガジンスロット1つのみとしたため、排気時間の大幅な短縮も可能となり、燃料要素におけるペレットの挿入作業を効率化する顕著な効果を奏する。

図面の簡単な説明

0028

図1本発明に係るペレット挿入装置の1例を示し、(イ)はその全体概要図、(ロ)は回転機構側面図で、要部を断面で示す。
図2本発明の真空マガジン機構を示した一部切欠組立外観斜視図である。
図3同真空マガジン機構の一部切欠き展開外観斜視図である。
図4マガジンへのペレット挿入機構拡大図で、要部を断面で示す。
図5被覆管へのペレット挿入機構拡大図で、要部を断面で示す。

--

0029

1真空マガジン機構
11外管
12マガジン
13内管
14 マガジンスロット
15排気孔
2回転機構
24ベルト
3 マガジンへのペレット挿入機構
31トレイ
32 マガジンへのペレットプッシャ
33スロットバルブ
34 スロットバルブ開閉機構
35 排気孔
4被覆管へのペレット挿入機構
41 被覆管
42 被覆管ガイド
43 被覆管シール
44ボールバルブ
45 排気孔
5 被覆管へのペレット挿入機構
51 被覆管へのペレットプッシャ
52 ペレットプッシャシール

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