JPH08166480A

JPH08166480A - 燃料集合体

Info

Publication number: JPH08166480A
Application number: JP6310426A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yano; 隆矢野; Yasushi Yamamoto; 泰山本; Yoshiaki Tsukumo; 嘉明津久茂; Shinichi Morooka; 慎一師岡
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-12-14
Filing date: 1994-12-14
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】チャンネルボックスの装着が容易で、冷却水の
漏洩量の経年変化を防止する。【構成】チャンネルボックス２の下部に長方形状へこみ
部13を設け、このへこみ部13が下部タイプレート７の側
面を押圧するようにチャンネルボックス２の下端部を下
部タイプレート７に装着している。へこみ部13はばね作
用が付与されている。下部タイプレート７の下部とチャ
ンネルボックス２の外部との圧力差によりへこみ部13は
押圧され、チャンネルボックス２が膨脹しても追従して
密着する。これにより下部タイプレート７の下方から流
入した冷却水がチャンネルボックス２の外部へ漏洩する
量を低く抑え、効率的に燃料棒の冷却に供することがで
き、かつ、チャンネルボックス２の装着時の破損事故を
防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は沸騰水型原子炉で使用さ
れ、冷却水の漏洩量の経年変化を防止し、その漏洩量を
制御できるように構成した燃料集合体に関する。

【０００２】

【従来の技術】図43から図48を参照しながら沸騰水型原
子炉で使用されている燃料集合体の構造について説明す
る。沸騰水型燃料集合体１は燃料棒３を例えば８行８列
に配列し、上部，下部タイプレート６，７およびスペー
サ５をもって組立てられ、外周囲全体をチャンネルボッ
クス２で包囲したものである。

【０００３】すなわち、図43に示したように燃料集合体
１は角筒状のチャンネルボックス２内に多数本の燃料棒
３と数本のウォータロッド４とが格子状に配列され、軸
方向に間隔を有して設けた複数のスペーサ５により各燃
料棒３とウォータロッド４の間隔が保持され、前記燃料
棒３とウォータロッド４の上下両端は、上部タイプレー
ト６および下部タイプレート７によって支持されてい
る。

【０００４】下部タイプレート７とチャンネルボックス
２の間には、下部タイプレート７とチャンネルボックス
２の間隙から漏洩する冷却水の流量を制御するフィンガ
スプリング８が設けられている。燃料棒３は低濃縮ウラ
ンをペレット状に焼き固め、燃料被覆管に挿入したもの
である。

【０００５】ここで、図44および図45に示すように、燃
料棒３のうち上部タイプレート６および下部タイプレー
ト７と接続されている複数本の燃料棒９はねじ10により
上部タイプレート６に固定し、また、チャンネルボック
ス２の上端は上部タイプレート６とねじ10止めによって
接続固定している。また、燃料棒９のうち数本は図45に
示すように下部端栓にネジ９ａを有し、下部タイプレー
ト７にねじ込まれることによって接続固定している。

【０００６】このように、下部タイプレート７とチャン
ネルボックス２は、上部タイプレート６から吊り下げら
れた状態になっている。また、下部タイプレート７とチ
ャンネルボックス２は図46に示すようにフィンガスプリ
ング８を介して挿入された状態で、接続固定状態にはな
ってない。

【０００７】この固定しない理由は燃料棒３の発熱時に
発生する熱膨張を回避するためである。これに対処する
ために、下部タイプレート７とチャンネルボックス２の
接触部分には、接触部分がスライドできるようにフィン
ガスプリング８を取り付けている。

【０００８】このフィンガスプリング８は図47に示すよ
うに一定肉厚の板ばねの下半分に複数本の切り込み11を
設けて短冊状の舌片12を形成し、この舌片12をくの字状
に屈曲して前記下部タイプレート７とチャンネルボック
ス２との間に挿入し、チャンネルボックス２のクリープ
変形による冷却水漏洩量の経年変化を防止するようにし
ている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】下部タイプレート７に
チャンネルボックス２を挿入する際、フィンガスプリン
グ８は図48に示すようにδだけ変位する。このとき、フ
ィンガスプリング８の舌片12に作用する外力により、舌
片12の一部が塑性変形または欠損する可能性があり、チ
ャンネルボックス２挿入には十分な注意が必要である。

【００１０】また、チャンネルボックス２にはフィンガ
スプリング８を変位させる際、作用する反力により応力
が発生した状態で、この状態を保ちながら原子炉内温度
の上昇および照射によりクリープ速度が増加し、チャン
ネルボックス２の外側へのクリープ速度が促進される。

【００１１】この場合に、前述したように舌片12の一部
が塑性変形を生じていると、舌片12の変形がチャンネル
ボックス２のクリープ変形に追従できなくなり、フィン
ガスプリング８とチャンネルボックス２の間隙が広が
り、その間隙における冷却水漏洩量に経年変化が生じて
しまう。

【００１２】特に、近年の燃料の高燃焼変化において
は、照射量の増大、炉内滞在時間の増大に伴い、チャン
ネルボックス２のクリープ変形量が増大するため、冷却
水漏洩量の制御が困難になる課題がある。

【００１３】すなわち、下部タイプレートとチャンネル
ボックスの挿入部にフィンガスプリングを使用した場合
には、チャンネルボックスの挿着時の破損、経年変化に
よるチャンネルボックスの膨張によって冷却水が漏洩す
る課題がある。また、下部タイプレート内外の圧力差に
より剛体が移動し、貫通孔を塞ぐか、または経年変化に
よる膨張には対応していない課題がある。

【００１４】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、チャンネルボックスの装着（挿）が容易で、
下部タイプレートとチャンネルボックスとの間から冷却
水が漏洩することを防止し、かつ、冷却水の漏洩量の経
年変化を小さくでき、しかも、冷却水の漏れ流量を制御
できる燃料集合体を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】第１の発明は多数の燃料
棒と複数本のウォータロッドを複数のスペーサで束ね、
その上下端を上部タイプレートおよび下部タイプレート
で支持し、チャンネルボックスに収納した燃料集合体に
おいて、前記下部タイプレートのチャンネルボックス下
端に相当する位置に前記下部タイプレートのチャンネル
ボックス下端近傍の接続部の側面に局所的に押し狭めて
凹状へこみ部を設け、前記チャンネルボックスの下部の
内側が凸状に塑性変形され、前記凹状へこみ部に挿入可
能なることを特徴とする。

【００１６】第２の発明は多数の燃料棒と複数本のウォ
ータロッドを複数のスペーサで束ね、その上下端を上部
タイプレートおよび下部タイプレートで支持し、チャン
ネルボックスに収納した燃料集合体において、前記下部
タイプレートのチャンネルボックス下端に相当する位置
に曲がり板状の構造物を回動自在に設けてなることを特
徴とする。

【００１７】第３の発明は多数の燃料棒と複数本のウォ
ータロッドを複数のスペーサで束ね、その上下端を上部
タイプレートおよび下部タイプレートで支持し、チャン
ネルボックスに収納した燃料集合体において、前記下部
タイプレートのチャンネルボックス下端に相当する位置
に曲り板状の突起物を設けるとともに前記下部タイプレ
ートの側面に冷却水流路孔を設けてなることを特徴とす
る。

【００１８】第４の発明は多数の燃料棒と複数本のウォ
ータロッドを複数のスペーサで束ね、その上下端を上部
タイプレートおよび下部タイプレートで支持し、チャン
ネルボックスに収納した燃料集合体において、前記下部
タイプレートの側面とチャンネルボックス下端の接続部
に相当する位置に曲がり板状の構造物を回動自在に設け
てなることを特徴とする。

【００１９】第５の発明は多数の燃料棒と複数本のウォ
ータロッドを複数のスペーサで束ね、その上下端を上部
タイプレートおよび下部タイプレートで支持し、チャン
ネルボックスに収納した燃料集合体において、前記下部
タイプレートの上面近傍に相当する位置に曲がり板状の
構造物をヒンジ機構により回動自在に設けてなることを
特徴とする。

【００２０】第６の発明は多数の燃料棒と複数本のウォ
ータロッドを複数のスペーサで束ね、その上下端を上部
タイプレートおよび下部タイプレートで支持し、チャン
ネルボックスに収納した燃料集合体において、前記下部
タイプレートの上面近傍に相当する位置に、曲がり板状
の構造物をばね機構により、チャンネルボックスへ押圧
してなることを特徴とする。

【００２１】第７の発明は多数の燃料棒と複数本のウォ
ータロッドを複数のスペーサで束ね、その上下端を上部
タイプレートおよび下部タイプレートで支持し、チャン
ネルボックスに収納した燃料集合体において、前記下部
タイプレートの側面に相当する位置に設けられた板ばね
材が、前記下部タイプレートの側面から突出してなると
ともに前記下部タイプレートの側壁の板ばね材取付溝に
貫通孔を設けてなることを特徴とする。

【００２２】第８の発明は多数の燃料棒と複数本のウォ
ータロッドを複数のスペーサで束ね、その上下端を上部
タイプレートおよび下部タイプレートで支持し、チャン
ネルボックスに収納した燃料集合体において、前記下部
タイプレートの側面に相当する位置に曲がり板状の構造
物を設けてなることを特徴とする。

【００２３】

【作用】第１の発明は下部タイプレート側面に凹状の溝
を設け、チャンネルボックス下端に相当する位置を凸形
状に変形させて、チャンネルボックスを接続することに
より、この凸形状の変形部分が塑性変形により強度が向
上しチャンネルボックスの変形量を防ぎ、凹凸部の抵抗
により冷却水の漏洩を抑制する。

【００２４】第２の発明は下部タイプレートの上部に”
くの字”型の回動可能な板を設けることにより、この板
が漏洩冷却水の水圧により結合部で回動し、他端がチャ
ンネルボックスを押圧して冷却水の漏洩をコントロール
できる。

【００２５】第３の発明は下部タイプレートの側面およ
び上面にかけて、曲がり板状の突起物を設けることによ
り、この板が漏洩冷却水の水圧によりチャンネルボック
ス側面に押圧して冷却水の漏洩をコントロールできる。

【００２６】第４の発明は下部タイプレート側面に凹状
の溝を設け、この溝内に針金状の棒ばねを通してチャン
ネルボックスに押圧する曲がり板状の構造物を取り付け
ることにより、冷却水の漏洩を抑制するとともに、チャ
ンネルボックスの下部タイプレートへの着脱を容易にで
きる。

【００２７】第５の発明は下部タイプレート上面にヒン
ジの付いた曲がり板状の構造物を設け、チャンネルボッ
クス装着時に、ヒンジにより曲がり板状の構造物がチャ
ンネルボックス内壁に押圧されることにより、冷却水の
漏洩量を抑制するとともにチャンネルボックスの着脱を
容易にする。

【００２８】第６の発明は下部タイプレート上面に突起
の付いた曲がり板状の構造物を設け、チャンネルボック
ス装着時に、突起により曲がり板状の構造物がチャンネ
ルボックス内壁に押圧されることにより、冷却水の漏洩
量を抑制するとともにチャンネルボックスの着脱を容易
にする。

【００２９】第７の発明は下部タイプレート側面に凹状
の溝を設けるとともに、溝の一部が下部タイプレート内
壁に貫通孔する構造とし、この溝内に”くの字”型のば
ねを挿入することによって、ばねの反力によりばね板が
チャンネルボックス側面に押圧して冷却水の漏洩をコン
トロールできる。

【００３０】第８の発明は下部タイプレート側面に曲が
り板状のばね部材を設け、チャンネルボックス装着時
に、チャンネルボックスにより曲がり板状のばね材がチ
ャンネルボックス内壁に押圧されるとともに、下部タイ
プレートの側面に設けられた孔を通る水の流れにより曲
がり板状のばね材がチャンネルボックス内壁に押圧し
て、冷却水の漏洩量を抑制することができる。

【００３１】

【実施例】図１から図４を参照しながら本発明に係る燃
料集合体の第１の実施例を説明する。なお、各図とも図
43から図47を同一部分には同一符号を付しており、燃料
集合体の全体構成は図43に示した燃料集合体と本質的に
変わるものではないので、本実施例では図43を援用して
その燃料集合体の全体構成図は省略する。

【００３２】この第１の実施例に係る燃料集合体が従来
例と異なる点は、図１に示したようにチャンネルボック
ス２の下端部四辺の内面で、下部タイプレート７の外側
面と接する部分にプレス加工などの塑性変形によって局
所的に押し狭めた長方形状へこみ部13を形成し、そのチ
ャンネルボックス２を使用して燃料集合体を構成したこ
とにある。チャンネルボックス２以外の他の構成は図43
に準じているのでその説明は省略する。図２は図１にお
けるチャンネルボックス２の下端部四辺に長方形状へこ
み部13を形成した状態を斜視図で示している。

【００３３】この第１の実施例によれば、チャンネルボ
ックス２の内部からの冷却水の漏れ流れ14に対して下部
タイプレート２との隙間を小さくし流体抵抗を大きくす
ることで、漏れ量を低減している。また、このような塑
性変形を行うことで、板材の材料力学的な曲げ剛性が増
大し、チャンネルボックス２の内部の圧力による変形を
抑えることができる。

【００３４】なお、従来のチャンネルボックス２では図
３に示したように内部圧力16によって曲げ変形が生じ、
下部タイプレートとの隙間が大きくなって冷却水の漏れ
量が大きくなる欠点があるが、本実施例ではこの欠点を
解消できる。

【００３５】図４は図２におけるチャンネルボックス２
のへこみ部13の代りに全周にわたってＶ字形へこみ部15
を形成させた例を示している。すなわち、チャンネルボ
ックス２の下端近傍に下部タイプレート７と外側面が内
面で接する部分をプレス加工などによって押し狭めて、
チャンネルボックス２と下部タイプレート７の隙間を小
さくし、隙間から流れ出る冷却水の漏れ量を低減させて
いる。

【００３６】また、チャンネルボックス２の下端近傍を
塑性変形させてＶ字形へこみ部15を形成することによっ
て、材料力学的な曲げにかかわる剛性を大きくし、チャ
ンネルボックス２が内部圧力を受けて経年変化すること
を防ぎ、冷却愛の漏れ量を常に一定に維持することがで
きる。

【００３７】つぎに図５により本発明に係る燃料集合体
の第２の実施例を説明する。図５中、図１と同一部分に
は同一符号を付して説明する。また従来例と同一部分に
は同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。

【００３８】第２の実施例において、符号５は燃料棒の
間隔を保持する正方形状スペーサで、このスペーサ５の
外周囲つまり外枠の各辺には各々２個ずつスペーサ用突
起17が形成されている。また、チャンネルボックス２の
各辺には第１の実施例と同様に長方形状へこみ部13が形
成され、さらにこの長方形状へこみ部13に前記スペーサ
用突起17に嵌合し得る局部的な溝18が形成されている。

【００３９】本実施例ではチャンネルボックス２を燃料
集合体に組立てる場合、スペーサ５の突起17が障害とな
らないようにチャンネルボックス２の長方形状へこみ部
13に局部的な溝18を形成したことにより燃料集合体の組
立性を損なうことがなく、冷却水の漏洩流量を低減でき
る。

【００４０】図６および図７は第２の実施例の変形例を
示したもので、図６はチャンネルボックス２に形成した
長方形状へこみ部13の左右両側にたて方向スリット19を
設けたものであり、図７は図６において、たて方向スリ
ット19のほかに下方によこ方向スリット20を設けたこと
にある。

【００４１】この図６および図７において、たて方向ス
リット19およびよこ方向スリット20を設けて塑性加工し
たことにより下部タイプレート７に接する部分にばね性
を付与し、へこみ部13が下部タイプレートの側面に接触
する場合、へこみ部13を変形しやすくしたものである。

【００４２】このばね性の付与によりチャンネルボック
ス２と下部タイプレート７の製作寸法を吸収することが
でき、しかも双方の密着性を向上させることができる。
また、密着性の向上により冷却水の漏洩流量の抑制効果
をいっそう高めることができる。

【００４３】図８および図９により本発明に係る燃料集
合体の第３実施例を説明する。なお、図９は図８におけ
るチャンネルボックス２の要部を部分的に示す斜視図で
ある。図８および図９中図１と同一部分には同一符号を
付して重複する部分の説明は省略する。

【００４４】本実施例が従来例と異なる部分は下部タイ
プレート７と接するチャンネルボックス２の下部内面に
凹部21を設け、この凹部21内に板ばね状内部シール部品
22を挿着して、この内部シール部品22を下部タイプレー
ト７の外側面に圧接してなるものである。この内部シー
ル部品２２は下部タイプレート７の外側面との間の冷却
水の漏洩を防止するシールプレートとなるものである。

【００４５】本実施例によれば、内部シール部品22によ
り下部タイプレート７との間から漏れ出る冷却水を確実
にシールすることができる。すなわち、内部シール部品
22の凸部が下部タイプレート７の外側面に押圧され、内
部シール部品22は内外圧力差により押圧され、チャンネ
ルボックス２が膨張しても追従して密着する。

【００４６】よって、下部タイプレート７の下方から流
入した冷却水がチャンネルボックス２の外部へ漏洩する
量は低く抑え、効率的に燃料棒の冷却に供することがで
きる。さらに、チャンネルボックス挿入時の破損事故を
防止することができる。

【００４７】図10から図15までは上記第３の実施例にお
ける内部シール部品の第２から第７の例をそれぞれ部分
的に示した部分断面図である、なお各図ともに図８と同
一部分には同一符号を付している。

【００４８】図10における第２の例の内部シール部品22
ａはチャンネルボックス２の凹部21内下部で下端部をね
じ23により片持ち固定し、内部シール部品22ａをシール
プレートとしてその上流側を解放構造にしてシール効果
を高めたことにある。

【００４９】図11における第３の例の内部シール部品22
ｂはチャンネルボックス２の凹部21の下端部に切欠き孔
24を設け、この切欠き孔24内に内部シール部品22ｂの下
端部を挿入し、その下端部をチャンネルボックス２の外
側面に折り曲げて片持ち固定し、内部シール部品22ｂを
チャンネルボックス２に上流側を解放構造にした片持ち
支持構造の例を示している。

【００５０】図12における第４の例の内部シール部品22
ｃはその下端部をチャンネルボックス２の下端部に溶接
し、その溶接部25により片持ち固定して上流側を解放構
造にした例を示している。

【００５１】図13における第５の例の内部シール部品22
ｄはチャンネルボックス２の下端部外面に固定用凹部26
を設け、内部シール部品22ｄの下端部をチャンネルボッ
クス２の下端面を通して折り曲げ、その折り曲げ端部27
を固定用凹部26に固定し上流側を解放構造にして内部シ
ール部品22ｄを片持ち固定した例を示している。

【００５２】図14における第６の内部シール部品22ｅは
チャンネルボックス22の凹部21内の上下両端部に形成し
たたて溝28内にその上下両端が挿入されて固定されてい
る。内部シール部品22ｅの上部には穴29が形成されてお
り、この穴29により上流側を解放構造にしている。

【００５３】図15における第７の内部シール部品22ｆは
片面に折り曲げ舌片30が形成され、この折り曲げ舌片30
をチャンネルボックス２に形成した挿入孔31に挿入して
その折り曲げ舌片30をチャンネルボックス２に固定し、
上流側が解放構造で片持ち固定した例を示している。

【００５４】次に図16から図19を参照しながら本発明に
係る燃料集合体の第４の実施例を説明する。この第４の
実施例においては図16に示したように下部タイプレート
７の上面四隅コーナーに凸部32を設け、この凸部32の二
面に小穴33を設け、下部タイプレート７の上面に冷却水
流路34と燃料棒挿入孔35が設けられている。下部タイプ
レート７上に前記凸部32に設けた小孔33にシールプレー
ト36の針金37を挿入して図17に示すようにシールプレー
ト36を下部タイプレート７に固定する。

【００５５】シールプレート36は中央部に針金37を中心
として回転できるヒンジ機構38を有し、シール部39と冷
却水流路閉塞部40とからなっている。針金37には変形部
41が設けられている。この変形部41はシールプレート36
の軸方向への動きを小さくし、針金37を軸方向に伸縮し
易くし、下部タイプレート７の凸部32の小穴33に挿入し
易くする。

【００５６】また、変形部41は図18に示すようにシール
プレート36のシール部39が針金37を軸に下部タイプレー
ト７の外側に開き過ぎてチャンネルボックス２が被せら
れなくなることを避けるためのストッパの役目を果たし
ている。シールプレート36のシール部39が下部タイプレ
ート７の内側に湾曲しているのはチャンネルボックス２
の装着性を考慮したものである。

【００５７】シールプレート36は図17に示すように冷却
水流路閉塞部40が下部タイプレート７に設けられた最外
周の冷却水流路34を覆って下部チャンネルボックス７に
固定されることにより図19に示すように冷却水が流れた
場合、冷却水流路閉塞部40が押し上げられヒンジ機構38
によりシールプレート36にシール部39がチャンネルボッ
クス２に押しつけられる。

【００５８】この結果、シールプレート36はチャンネル
ボックス２と下部タイプレート７との間の流路を狭める
ことができるので、チャンネルボックス２外へ流れる冷
却水の漏洩流量を減少させることができる。

【００５９】図20は図16に示した第４の実施例における
他の例を示したもので、チャンネルボックス２を下部タ
イプレート７に挿入する場合、シールプレート36のシー
ル部39が下部タイプレート７の外側に開くことを回避す
るため、冷却流路閉塞部40の重量を大きくし、シールプ
レート36が流れのない場合に外側に開かないような構造
としている。これにより、シールプレート36が冷却水の
流れによって外側に開いても流れが止まれば自重で元に
戻ることになる。

【００６０】図21は第４の実施例におけるさらに他の例
を示したもので、図16における下部タイプレートに設け
た凸部33を除去して、小孔33を直接下部タイプレート７
の上面に設け、この小孔33にシールプレート36の針金37
を挿入して下部タイプレート７にシールプレート36を固
定したことにある。

【００６１】つぎに図22から図24を参照しながら本発明
に係る燃料集合体の第５の実施例を説明する。図23は図
22におけるシールプレート43を下部タイプレート７に取
り付けるかまたは取り外した状態の分解図を部分的に示
す斜視図、図24は図22において冷却水が流れている状態
を示す縦断面図である。図中、図１と同一部分には同一
符号を付して従来例と重複する部分はその説明を省略
し、本実施例が従来例と異なった部分について説明す
る。

【００６２】図22から図24において、下部タイプレート
７の外側面には冷却水の流路孔42と、シールプレート43
を挟み込むへこみ部44にシールプレート43の上端部に設
けたガイド45を挿入する溝46が形成されている。シール
プレート43は下端に突出した棒47を有し、この棒47を挿
入しシールプレート43を固定するへこみ部の穴48がへこ
み部44の下端部側面に設けられている。

【００６３】へこみ部44にはチャンネルボックス２の下
端部をストップする段部49が形成されている。シールプ
レート43には冷却水流路孔50が形成されている。シール
プレート43は棒47がへこみ部の穴48に挿入して回転でき
るように固定している。シールプレート43の上端は下部
タイプレート７の溝46に引っ掛けており、シールプレー
ト43が外側にはずれることを防いでいる。

【００６４】チャンネルボックス２を下部タイプレート
７に挿入する場合にはチャンネルボックス２の下端がシ
ールプレート43の上部に設けられたガイド45に接触する
ことで、シールプレート43を下部タイプレートのへこみ
部44に押し込む。このようにしてシールプレート43がへ
こみ部44に収納されることで、チャンネルボックス２と
シールプレート43に過大な力を加えることなくチャンネ
ルボックス２を下部タイプレート７に挿入することがで
きる。

【００６５】運転状態において、図24に示すように下部
タイプレート７の側面部の流路孔42を通過する流路孔へ
の流れ51が生じる。この流れ51の流体圧力によりシール
プレート43は外側に向かう力を受け、チャンネルボック
ス２の内面に押し付けられる。これにより流路孔42から
冷却水流路孔50への方が流れ易いため、下部タイプレー
ト外への流れ52が生じる。このような流れ52があるため
に図22に示す上からの漏れ流れ14を抑制することができ
る。

【００６６】つぎに図25から図28を参照しながら本発明
に係る燃料集合体の第６の実施例を説明する。本実施例
は前記第５の実施例と対応しているので、第５の実施例
と同一部分、または同一作用を有する部分には同一符号
を付して説明する。

【００６７】図25および図26において、下部タイプレー
ト７のへこみ部44にシールプレート43を取り付けてい
る。図25，26に示すシールプレート43のヒンジ機構53は
くの字に曲げられた棒材を用いており、シールプレート
43の下端から突き出た棒材の両端部54を中心に回転でき
る。

【００６８】棒材の両端部54は下部タイプレート７のへ
こみ部44に設けられたへこみ部の穴48に挿入し、シール
プレート43を回転できるように固定している。シールプ
レート43のガイド45の上端部は下部タイプレート７の溝
46に引っ掛けており、シールプレート43が外側にはずれ
ることを防いでいる。

【００６９】シールプレート43を下部タイプレート７に
組み込むときには、ヒンジ機構53の棒材の中央部分55を
持ち上げることで棒材の両方の端部54が中央方向に縮め
られ下部タイプレートのへこみ部分に収納することがで
きる。

【００７０】チャンネルボックス２を下部タイプレート
17に挿入する場合には、チャンネルボックス２の下端が
シールプレート43の上部に設けられたガイド45に接触す
ることで、シールプレート43を下部タイプレート７のへ
こみ部44に押し込む。

【００７１】このようにして、シールプレート43がへこ
み部44に収納されることで、チャンネルボックス２とシ
ールプレート43に過大な力を加えることなく、チャンネ
ルボックス２を下部タイプレート７に挿入することがで
きる。

【００７２】燃料集合体が運転状態にある場合には、チ
ャンネルボックス２の内部から外部への流れ56が発生す
る。シールプレート43の前後では上流の方が圧力が高
く、シールプレート43に対して外側のチャンネルボック
ス２側へ押しつける圧力（図27中符号57）が働く。

【００７３】この圧力57によりシールプレート43はチャ
ンネルボックス２へ押しつけられ、シールプレート43を
チャンネルボックス２の内面に押しつけることにより、
上からの漏れ流れ56を抑制することができる。この流体
圧力の作用を図27に示す。

【００７４】また、ヒンジ機構53である棒材の形状を図
28に示す形状に形成することによって、シールプレート
43と下部タイプレート７との間にばね作用による反発力
を生じさせ、流体圧力に依存することなく、シールプレ
ート43をチャンネルボックス２に押しつける力を発生さ
せることもできる。このように、何らかのばね作用を有
する機構を付加することによって、冷却水の漏れ流れの
抑制効果をより一層向上させることができる。

【００７５】図29は第６の実施例にとは異なった形状の
シールプレートを使用し、このシールプレート43を下部
タイプレート７に組み込み、チャンネルボックス２を挿
着した場合の冷却水の流れを同時に示している。図30は
図29におけるシールプレート43の斜視図を示している。

【００７６】すなわち、このシールプレート43は図30に
示したように平板をプレス加工により凸面をなめらかな
湾曲をもたせて形成し、この凸面にばね作用を付与し、
上下両端にガイド45を形成するとともに凸面上部の肩部
に複数の冷却水流路孔50を形成したものである。この実
施例によれば、下部タイプレート７に対する挿着性を容
易にしている。

【００７７】つぎに図31から図33を参照しながら本発明
に係る燃料集合体の第７の実施例を説明する。本実施例
は第５実施例と対応しているので、第５の実施例と同一
部分または同一作用を有する部分には同一符号を付して
説明する。なお、図31は下部タイプレート７にチャンネ
ルボックス２を挿入する前の状態を示しており、図32は
挿入後の状態を示している。図33は下部タイプレート７
にシールプレート57を固定する前の分解図を示してい
る。

【００７８】すなわち、符号57で示すシールプレートは
上下に移動可能な状態で下部タイプレート７に固定ねじ
64により固定される。シールプレート57はチャンネルボ
ックス２と接触する半円状シール部分58と、下部タイプ
レート７と接触してシールプレート57を変形させる力を
発生する小径半円状第１の突起部59を有している。

【００７９】図31に示すようにチャンネルボックス２が
挿入されていない状態では、シールプレート57に設けら
れた第２の突起部50に引っ掛けられたばね61によって、
シールプレート57は上方に押し上げられている。このと
き、シールプレート57のシール部分58はチャンネルボッ
クス２の内側との間に充分な隙間があり、チャンネルボ
ックス２の挿入に際して摩擦抵抗などの抵抗力を発生さ
せていない。

【００８０】チャンネルボックス２が下部タイプレート
７に対して一定の位置まで挿入されると、図32に示すよ
うにチャンネルボックス２はシールプレート57の下端の
引っ掛け部62に接触し、シールプレート57は下方へ押し
下げられる。

【００８１】このとき、シールプレート57に設けられた
突起部59と図33に示すように下部タイプレート７の角に
設けられたガイド部分62が接触することにより、シール
プレート57が外側へ押し曲げられる。

【００８２】この変形によってシールプレート57のシー
ル部分58とチャンネルボックス２が接触する。シール部
分58とチャンネルボックス２が接触することにより、下
部タイプレート７とチャンネルボックス２との隙間から
流出する漏れ流れ14を減少させることができる。

【００８３】なお、下部タイプレート７とシールプレー
ト57の固定手段は図33に示すように、２ケ所の長円形の
ガイド穴63と固定ねじ64で上下に移動可能な状態で固定
されている。

【００８４】この他に、図34および図35に示すようにた
て溝65を下部タイプレート７の側面上下方向に設け、シ
ールプレート57を上下に移動できる状態で固定するなど
の手段でも可能である。また、シールプレート57の上方
向への復元力を与えるばね機構は図33に限定されるもの
ではなく、コイルばね、板ばねなどを用いても実施可能
である。

【００８５】また、シールプレート57を変形させる手段
は図36のように、固定されたシールプレート57と下部タ
イプレート７との間にくさび状のガイド機構66を挿入す
るなどの手段を用いてもよい。

【００８６】なお、図中符号67はシールプレート57また
はガイド機構66の下端部を水平方向に折り曲げた折曲水
平部で、下部タイプレート７の側面に形成した段部49に
着座するものである。つまり、シールプレート57および
ガイド機構66の下部には折曲水平部67が形成されてい
る。

【００８７】つぎに図37から図40を参照しながら本発明
に係る燃料集合体の第８の実施例を説明する。本実施例
におけるシールプレート68はループ状に成形された針金
69を回転中心として回転できる揺動機構70を有してい
る。針金69は燃料棒３を下部タイプレート７に挿入する
ことによって下部タイプレート７に固定されている。

【００８８】図39に示したように、チャンネルボックス
２が下部タイプレート７に挿入されると、針金69の突起
部分71を下方へ押し下げ、第１のヒンジ部72と第２のヒ
ンジ部73の針金にねじれモーメントを発生させる。この
ねじれモーメントはシールプレート68の内側に突き出た
突起部74を回転させる作用があり、シールプレート68を
外側へ回転させる。

【００８９】この結果、シールプレート68はチャンネル
ボックス２と接触する。これにより、チャンネルボック
スから下部タイプレート外側を流れ出る漏洩流量を減少
させることができる。

【００９０】また、揺動機構70は図37に限定されるもの
ではなく、図40に示したように下部タイプレート７に突
起部75を設けて構成するなどの構成も可能である。さら
に、シールプレートを回転させる力を発生する機構は図
37の突起部71に限定されるものではなく、図40に示した
ように回転力作用部品76を設けて揺動機構70とは独立に
構成することもできる。

【００９１】つぎに図41により本発明に係る燃料集合体
の第９の実施例を説明する。本実施例では下部タイプレ
ート７の側面に形成した凹部内には凹状穴75が設けられ
ており、また、凹状穴75にはシールプレートとして、く
の字状板ばね76を取り付けている。板ばね76の凸部77
は、下部タイプレート７の側面から突出した構造とし、
さらに、凹状穴75の一部は下部タイプレート７に貫通し
た流路孔42が形成されている。

【００９２】チャンネルボックス２を下部タイプレート
７に挿入する場合には、チャンネルボックス２の下端が
下部タイプレート７の側面から突出した板ばね76の凸部
77と接触し、板ばね76の凸部77が凹状穴75の内部にへこ
むことにより、チャンネルボックス２に過大な力を加え
ることなく、チャンネルボックス２を下部タイプレート
７に挿入することができる。

【００９３】燃料集合体が運転状態にあると、チャンネ
ルボックス２は経年変化のために広がるが、板ばね76の
凸部77が、チャンネルボックス２の内面に追従して動く
ために、チャンネルボックス２と下部タイプレート７の
接続部からの水の漏れ量を抑制する。

【００９４】つぎに図42により本発明に係る燃料集合体
の第10の実施例を説明する。本実施例では凸字状に湾曲
した平板状シールプレート78の下端部は、下部タイプレ
ート７の側面の取付部79に固着した片持ち支持構造とす
る。シールプレート78はチャンネルボックス２を下部タ
イプレート７に挿入する際、変形してチャンネルボック
ス２の内面に押圧させる力を発生する弾力性を有してい
る。

【００９５】チャンネルボックス２が下部タイプレート
７に挿入された後は、シールプレート78はチャンネルボ
ックス２の内面に接触して、冷却水の漏れ流量を抑制す
るとともに、下部タイプレート７の側面に開けた孔42を
通る水の流れによってシールプレート78をチャンネルボ
ックス２の内面に押圧して、経年変化によってシールプ
レート78の弾性の低下による押圧力の減少を防ぐ。さら
に、チャンネルボックス２の経年変化による膨張に追随
してシールプレート78の変形が起こり、冷却水の漏れ流
量を抑制する。

【００９６】

【発明の効果】本発明によれば、燃料の燃焼度、炉内滞
在時間に関係なく、また、フィンガスプリングのような
複雑な形状の部品を用いることなく、冷却水の漏洩量の
経年変化を防ぐことができる。また、下部タイプレート
の側壁に流路孔を設けることにより冷却水の漏洩流量を
制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃料集合体の第１の実施例におい
てチャンネルボックスと下部タイプレートとの関係を一
部断面で示す側面図。

【図２】図１において、チャンネルボックスの下端部を
示す斜視図。

【図３】本発明の第１の実施例と対比するための従来の
チャンネルボックスに作用する圧力と変形状態を部分的
に示す斜視図。

【図４】図２におけるチャンネルボックスの他の例の下
端部を示す斜視図。

【図５】本発明に係る燃料集合体の第２の実施例の要部
を一部断面で示す斜視図。

【図６】図５におけるチャンネルボックスの長方形状へ
こみの他の例を一部断面で示す側面図。

【図７】図５におけるチャンネルボックスの長方形状へ
こみのさらに他の例を一部断面で示す側面図。

【図８】本発明に係る燃料集合体の第３の実施例におけ
る要部を示す縦断面図。

【図９】図８におけるチャンネルボックスの要部を部分
的に示す斜視図。

【図１０】図８における内部シール部品の第２の例を示
す縦断面図。

【図１１】図８における内部シール部品の第３の例を示
す縦断面図。

【図１２】図８における内部シール部品の第４の例を示
す縦断面図。

【図１３】図８における内部シール部品の第５の例を示
す縦断面図。

【図１４】図８における内部シール部品の第６の例を示
す縦断面図。

【図１５】図８における内部シール部品の第７の例を示
す斜視図。

【図１６】本発明に係る燃料集合体の第４の実施例を示
す斜視図。

【図１７】図16に示す第４の実施例において下部タイプ
レートにシールプレートを固定した状態を示す斜視図。

【図１８】図17においてチャンネルボックスを装着し冷
却水が流れてない状態を示す縦断面図。

【図１９】図18において、冷却水が流れている状態を示
す縦断面図。

【図２０】図16における他の例を示す斜視図。

【図２１】図16におけるさらに他の例を示す斜視図。

【図２２】本発明に係る燃料集合体の第５の実施例の要
部を左側を断面で示す斜視図。

【図２３】図22においてシールプレートを下部タイプレ
ートに取り付ける前または取り外した状態の要部のみ示
す斜視図。

【図２４】図22において、冷却水が流れている状態を示
す縦断面図。

【図２５】本発明に係る燃料集合体の第６の実施例の要
部を左側を断面で示す斜視図。

【図２６】図25においてシールプレートを下部タイプレ
ートに取り付け前または取り外した状態の要部のみ示す
斜視図。

【図２７】図25におけるシールプレートの流体圧力の作
用を示す断面図。

【図２８】図25におけるシールプレートにヒンジ機構を
設けた例を示す縦断面図。

【図２９】図25に示す第４の実施例でのシールプレート
と異なった形状のシールプレートを下部タイプレートに
組み込んだ例を示す縦断面図。

【図３０】図２９におけるシールプレートを示す斜視
図。

【図３１】本発明に係る燃料集合体の第７の実施例にお
けるチャンネルボックス挿入前を示す縦断面図。

【図３２】図31において、チャンネルボックス挿入後を
示す縦断面図。

【図３３】図31において下部タイプレートにシールプレ
ートを固定する前の状態を示す斜視図。

【図３４】図31の実施例において下部タイプレートとシ
ールプレートを固定する前の他の例を示す斜視図。

【図３５】図34において、下部タイプレートのたて溝内
にシールプレートを挿入して固定した状態を部分的に示
す平面図。

【図３６】図31においてシールプレートと下部タイプレ
ートとの間にガイド機構を挿入した状態を示す縦断面
図。

【図３７】本発明に係る燃料集合体の第８の実施例の要
部を示す斜視図。

【図３８】図37において、チャンネルボックスを下部タ
イプレートに挿入する前の状態を示す縦断面図。

【図３９】図37において、チャンネルボックスを下部タ
イプレートに挿入した状態を示す縦断面図。

【図４０】図37において下部タイプレートにシールプレ
ートを固定する他の例を示す斜視図。

【図４１】本発明に係る燃料集合体の第９の実施例の要
部を示す縦断面図。

【図４２】本発明に係る燃料集合体の第10実施例の要部
を示す縦断面図。

【図４３】従来の燃料集合体を一部切欠して示す斜視
図。

【図４４】図43における上部タイプレート部分を拡大し
て一部断面で示す側面図。

【図４５】図43における下部タイプレート部分を拡大し
て一部断面で示す側面図。

【図４６】図43における下部タイプレートとフィンガス
プリングとの位置関係を示す縦断面図。

【図４７】図43におけるフィンガスプリングを示す斜視
図。

【図４８】図46におけるフィンガスプリングと下部タイ
プレートとの組立て手段を示す縦断面図。

【符号の説明】

１…燃料集合体、２…チャンネルボックス、３…燃料
棒、４…ウォータロッド、５…スペーサ、６…上部タイ
プレート、７…下部タイプレート、８…フィンガスプリ
ング、９…上部タイプレートおよび下部タイプレートに
接続されている燃料棒、10…ねじ部、11…切り込み、12
…舌片、13…長方形状へこみ部、14…漏れ流れ、15…Ｖ
字形へこみ部、16…内部圧力、17…スペーサ用突起、18
…局部的な溝、19…たて方向スリット、20…よこ方向ス
リット、21…凹部、22（22ａ〜22ｆ）…内部シール部
品、23…ねじ、24…切欠き孔、25…溶接部、26…固定用
凹部、27…折り曲げ端部、28…たて溝、29…穴、30…折
り曲げ舌片、31…挿入孔、32…凸部、33…小穴、34…冷
却水流路、35…燃料棒挿入孔、36…シールプレート（第
４の実施例）、37…針金、38…ヒンジ機構、39…シール
部、40…冷却水流路閉塞部、41…変形部、42…流路孔、
43…シールプレート（第５，第６の実施例）、44…へこ
み部、45…ガイド、46…溝、47…棒、48…へこみ部の
穴、49…段部、50…冷却水流路孔、51…流路孔への流
れ、52…下部タイプレート外への流れ、53…ヒンジ機
構、54…棒材の両端部、55…中央部分、56…内部から外
部への流れ（漏れ流れ）、57…シールプレート（第７の
実施例）、58…シール部、59…第１の突起部、60…第２
の突起部、61…ばね、62…引っ掛け部、63…ガイド穴、
64…固定ねじ、65…たて溝、66…ガイド機構、67…折曲
水平部、68…シールプレート（第８の実施例）、69…針
金、70…揺動機構、71…突起部分、72…第１のヒンジ
部、73…第２のヒンジ部、74…突起部、75…凹状穴、76
…くの字状板ばね、77…凸部、78…シールプレート（第
１０の実施例）、79…取付部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所ＧＤＢＬ (72)発明者師岡慎一神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数本の燃料棒と複数本のウォータロッ
ドを複数個のスペーサで等間隔に保持し、前記燃料棒と
前記ウォータロッドの上下両端を上部タイプレートおよ
び下部タイプレートで支持し、その軸方向側面全体をチ
ャンネルボックスで包囲してなる燃料集合体において、
前記チャンネルボックスの下端近傍に前記下部タイプレ
ートの外側面と接する部分を局所的に押し狭めてなるこ
とを特徴とする燃料集合体。
【請求項２】前記チャンネルボックスの下端近傍を材
料力学的な曲げにかかわる剛性を大きくするように塑性
変形させてなることを特徴とする請求項１記載の燃料集
合体。
【請求項３】前記チャンネルボックスには前記スペー
サの突起部分と嵌合接触する部分に局部的に溝が形成さ
れてなることを特徴とする請求項１記載の燃料集合体。
【請求項４】前記チャンネルボックスにばね作用を有
するスリットを設けてなることを特徴とする請求項１記
載の燃料集合体。
【請求項５】前記チャンネルボックスの内側にシール
作用を有する板ばねを設けてなることを特徴とする請求
項１記載の燃料集合体。
【請求項６】前記チャンネルボックスにシールプレー
トを片持ち支持し、このシールプレートの上流側を解放
構造としてなることを特徴とする請求項１記載の燃料集
合体。
【請求項７】多数の燃料棒と複数本のウォータロッド
を複数のスペーサで束ね、その上下端を上部タイプレー
トおよび下部タイプレートで支持し、チャンネルボック
スに収納した燃料集合体において、前記下部タイプレー
トの上面にシールプレートを配設し、前記シールプレー
トはシール部分と冷却水流路閉塞部分から断面形状がＬ
字状に形成されたヒンジ機構を有し、前記シールプレー
トの冷却水流路閉塞部分を前記下部タイプレートの冷却
水流路の一部を覆う構造に形成してなることを特徴とす
る燃料集合体。
【請求項８】多数の燃料棒と複数本のウォータロッド
を複数のスペーサで束ね、その上下端を上部タイプレー
トおよび下部タイプレートで支持し、チャンネルボック
スに収納した燃料集合体において、前記下部タイプレー
ト側面に冷却水流路孔を形成するとともにへこみ部を設
け、このへこみ部に中央から下側に向けてヒンジ機構を
有するプレートを取り付けたことを特徴とする燃料集合
体。
【請求項９】多数の燃料棒と複数本のウォータロッド
を複数のスペーサで束ね、その上下端を上部タイプレー
トおよび下部タイプレートで支持し、チャンネルボック
スに収納した燃料集合体において、前記下部タイプレー
ト側面にへこみ部を設け、このへこみ部に中央から下側
へヒンジ機構を有するシールプレートを取り付け、この
シールプレートを前記チャンネルボックスの内面に押し
つけてなることを特徴とする燃料集合体。
【請求項１０】前記チャンネルボックスの内面への押
しつけ力にばね機構を付加してなることを特徴とする請
求項９記載の燃料集合体。
【請求項１１】多数の燃料棒と複数本のウォータロッ
ドを複数のスペーサで束ね、その上下端を上部タイプレ
ートおよび下部タイプレートで支持し、チャンネルボッ
クスに収納した燃料集合体において、前記タイプレート
に前記チャンネルボックス方向に変形可能なシールプレ
ートを設け、前記チャンネルボックスの下端で前記シー
ルプレートを押圧してなることを特徴とする燃料集合
体。
【請求項１２】多数の燃料棒と複数本のウォータロッ
ドを複数のスペーサで束ね、その上下端を上部タイプレ
ートおよび下部タイプレートで支持し、チャンネルボッ
クスに収納した燃料集合体において、前記下部タイプレ
ート上面近傍にヒンジ機構を有するシールプレートと、
前記チャンネルボックスを前記下部タイプレートに挿入
した際に変形するばね機構とを具備したことを特徴とす
る燃料集合体。
【請求項１３】前記下部タイプレートの側面に溝を設
け、この溝にばねを挿入してなることを特徴とする請求
項１２記載の燃料集合体。
【請求項１４】前記下部タイプレートの側面に設けた
溝にくの字状板ばねを挿入してなることを特徴とする請
求項１２記載の燃料集合体。
【請求項１５】前記下部タイプレートの側面に溝を設
け、この溝に逆くの字状板ばねを挿入してなることを特
徴とする請求項１２記載の燃料集合体。
【請求項１６】多数本の燃料棒と複数本のウォータロ
ッドを複数個のスペーサで等間隔に保持し前記燃料棒と
前記ウォータロッドの上下両端を上部タイプレートおよ
び下部タイプレートで支持し、その軸方向側面全体をチ
ャンネルボックスで包囲してなる燃料集合体において、
前記下部タイプレートの側面に溝を設け、この溝に凸状
板ばねを挿入し、前記下部タイプレートに冷却水流路孔
を設けることを特徴とする燃料集合体。
【請求項１７】多数の燃料棒と複数本のウォータロッ
ドを複数のスペーサで束ね、その上下端を上部タイプレ
ートおよび下部タイプレートで支持し、チャンネルボッ
クスに収納した燃料集合体において、前記下部タイプレ
ートに前記チャンネルボックス方向に変形可能なシール
プレートを設けるとともに前記下部タイプレートの側面
に冷却水流路孔を設け、この流路孔を通る流体の圧力に
より前記シールプレートを前記チャンネルボックスの内
側面に押しつけるように構成してなることを特徴とする
燃料集合体。