JP2000193771A - 原子燃料棒 - Google Patents

原子燃料棒

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JP2000193771A
JP2000193771A JP10376912A JP37691298A JP2000193771A JP 2000193771 A JP2000193771 A JP 2000193771A JP 10376912 A JP10376912 A JP 10376912A JP 37691298 A JP37691298 A JP 37691298A JP 2000193771 A JP2000193771 A JP 2000193771A
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JP
Japan
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spring
plenum
end plug
length
coil spring
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Withdrawn
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JP10376912A
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English (en)
Inventor
Satoshi Uehara
上原  智
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Nuclear Fuel Industries Ltd
Original Assignee
Nuclear Fuel Industries Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレナム長に関係なく、またいかなるばね定
数のばねを使用しても、常にほぼ一定のばねの押さえ力
を容易に得て調整ペレットの使用を不要とし、燃料棒の
健全性を高める。 【解決手段】 燃料棒被覆管1に多数の燃料ペレット2
と、該ペレットの端部を押圧するプレナムコイルばね3
とを挿入し、その上下部に上部端栓4と、下部端栓を夫
々取着してなる原子燃料棒において、上部端栓4の軸部
4aにプレナムコイルばね3のピッチと同じピッチでね
じ溝6を刻設し、プレナムコイルばね3の上端を該端栓
のねじ溝6に嵌合させ、ばねの縮み量をプレナム長に合
わせて調整可能ならしめた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は加圧水型原子力発電
所で使用される原子燃料棒に係り、詳しくは調整ペレッ
トによりプレナム長を調整することなく、ばねの縮み量
をプレナム長に合わせて調整し、容易にほぼ一定のペレ
ット押さえ力を得る上記原子燃料棒に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】加圧水型原子力発電所で使用される燃料
集合体に組み込まれる燃料棒は、図4に示すように被覆
管1内に多数のUO2 燃料ペレット2を挿入すると共
に、該ペレットから燃焼によって発生するFPガスによ
る内圧上昇を抑えるためにプレナム部が設けられてい
て、このプレナム部には燃料取扱い時に挿入された上記
ペレットが移動し、欠け等の発生がないように上部側と
下部側にコイル状のプレナムばね3、3′が挿入され、
被覆管1内の上下部に夫々上部端栓4と下部端栓5が溶
接により取着されて組み立てられている。
【0003】ところで、燃料棒の製造においては、ペレ
ットのスタック長が定められているものの、ペレット個
々の長さはばらつきがあるため燃料棒個々のスタック長
にばらつきが生じ、上部のプレナム部の長さがばらつい
たものになる。そして、このような状況下でプレナムコ
イルばねを挿入し、燃料棒を製造すると、プレナムの長
さの長いものはばねの縮み量が小さくなるため、ペレッ
トに対して必要な押さえ力が得られないものが発生す
る。一方、プレナム長さの短いものはばねの縮み量が大
きくなり、押さえ力が過大となり、ばね自身の剪断応力
がばね材の耐力を超えるため、ばねが塑性変形を起こ
し、ばね本来の押さえ力を発揮できない。
【0004】このような状況に対し、従来の上部端栓に
はプレナム長がばらついた時にペレット抑え力を調整す
る機能はなく、そのため調整用の長さの短いペレットを
用いてペレットスタックの長さのばらつきを小さくする
ように挿入する前に予め調整を行っていた。また、スタ
ック長のばらつきに対応するため、プレナムばね寸法公
差を非常にきびしいものとして、ばねの設計余裕が非常
に小さいものになっていた。更に、予め、設計の異なる
幾つかのばねを用意し、プレナム長さに合わせて適当な
ばねを選定し、挿入するという管理上も煩雑な製造を実
施していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の如く調
整用の高さの低いペレットを用意したり、設計の異なる
プレナムばねを用意して燃料棒を組み立てることは夫々
燃料棒に適したペレットあるいはプレナムばねを先ず選
択することが必要であり、組み立て上、頗る煩雑を免れ
ないのみならず、照射中の温度上昇によりペレットが膨
脹し、プレナム長が短くなり、プレナムばねが密着した
場合には燃料棒の軸方向に過大な応力がかかり、燃料棒
の健全性が損なわれる。
【0006】本発明は上述の如き実状に対処し、特に上
部端栓とプレナムばねの結合方式を見出すことによりプ
レナム長に関係なく、またいかなるばね定数のばねを使
用しても、常にほぼ一定のばねの押さえ力を容易に得て
調整ペレットの使用を不要とし、燃料棒の健全性を高め
ることを目的とすもるのである。
【0007】
【課題を解決するための手段】即ち、上記目的に適合
し、該目的を達成するための本発明の特徴は、燃料棒被
覆管に多数の燃料ペレットと、該ペレットの端部を押圧
するプレナムコイルばねとを挿入し、その上下部に上部
端栓と、下部端栓を夫々、取着してなる原子燃料棒にお
いて、上部端栓の軸部にプレナムコイルばねのピッチと
同じピッチでねじ溝を刻設し、プレナムコイルばねの上
端を該端栓のねじ溝に嵌合せしめ、ばねの縮み量をプレ
ナム長に合わせて調整可能ならしめたことにある。
【0008】
【作用】上記本発明の構成によれば、上部端栓軸部のね
じ溝にプレナムコイルばねの一部を嵌合し巻きつけてお
くと、プレナムコイルばねは見掛け上、巻きつけた分だ
け自由長が短くなり、端栓挿入時のばねの縮み量がプレ
ナム長さに合わせて調整される。ばねの縮み量はプレナ
ム長さがばらついていても、ばねと端栓挿入時の被覆管
端面と上部端栓の被覆管との当り面との距離で確認する
ことができるので、結局、押し込み量が調整でき、スタ
ック長に関係なく一定の押さえ力が確保できる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、更に添付図面を参照し、本
発明の具体的態様について説明する。
【0010】図1は本発明の要部をなす上部端栓とプレ
ナムコイルばねの分解図であり、同図に示すように、上
部端栓4の軸部4aにはプレナムコイルばね3の螺旋ピ
ッチと同じピッチで該ばね3が嵌合するようにねじ溝6
が設けられている。このため、プレナムコイルばね3の
一端、図では左端は右端の如く直角度を出すような仕上
げはしていない。そして、上記の構成において、上部端
栓4の軸部4aにおけるねじ溝6の端部は上部端栓溶接
時の熱でばねと端栓が融着しないように上部端栓の被覆
管端面との当り面4bとの間に若干の距離、通常、3m
m程度離しておくことが望ましい。勿論、これより近く
ても本発明の押さえ力調整の目的達成には何ら支障はな
い。
【0011】図2は上記の如き上部端栓4の軸部4aの
ねじ溝6とプレナムコイルばね3とを互いに嵌合させ、
被覆管1内のペレット2の一端に組み付けた状態を示
し、この場合、ばねの縮み量Sの調整代はスタック長の
製造公差を考慮しペレット1個分の長さ、最大でも20
mm程度あれば充分である。なお、端栓に刻設するねじ
溝部の外径は被覆管1に挿入されることからプレナムコ
イルばね3のコイル内径より若干、例えば0.1mm程
度小さくし、ねじ溝6を刻設していない部分の外径はコ
イル内径より大きく、通常、コイル外径と略同じ程度で
ある。また、上部端栓の溶接性を考慮し、上部端栓4の
被覆管1との当り面4bからねじ溝の上端部にかけては
図3に示すようにコイルばねの内径を下廻らない程度に
テーパ8をつけることも好適である。更に、上部端栓に
加圧封詰用の穴7を設ける必要がある場合は内部全長に
わたり図1に示すよう穴7を穿設することもできる。
【0012】かくして、上記上部端栓4においてプレナ
ム長が短いときは、この端栓にプレナムコイルばね3の
一部を巻きつけた後、図2に示す如く被覆管1内に挿入
すると、プレナムコイルばね3は見掛け上、巻きつけた
分だけ自由長が短くなり、端栓挿入時のばねの縮み量を
プレナム長に合わせて調整することができ、調整ペレッ
ト使用によることなく、容易に略一定のペレット押さえ
力を得ることができる。
【0013】次に、本発明によるものと従来例との比較
を表1に掲げる。なお、必要な押さえ力を6G相当、約
14kgとした。 (以下余白)
【0014】
【表1】
【0015】上記表1に示す如く、本発明においては押
さえ力は略一定となる。このため、ばねに過大な剪断応
力がかかることはなく、ばねの健全性を損なうことな
く、燃料棒の製造が可能となる。またプレナム長が短い
場合、従来は照射中の温度上昇によりペレットが膨脹
し、プレナム長が更に短くなり、プレナムコイルばねが
密着した場合、燃料棒の軸方向に過大な応力がかかり、
燃料棒の健全性が損なわれることが考えられるが、この
点についても充分、改善が可能である。
【0016】
【発明の効果】本発明は以上、説明したように、原子燃
料棒において、上部端栓の軸部にプレナムコイルばねの
ピッチと同じピッチでねじ溝を刻設し、プレナムコイル
ばねの上部を該端栓のねじ溝に嵌合させ、ばねの縮み量
をプレナム長に合わせて調整可能ならしめたものであ
り、端栓のねじ溝に対するプレナムコイルばねの巻きつ
けにより端栓挿入時のばねの縮み量をプレナム長に合わ
せて調整することができ、プレナム長の公差(通常、ペ
レット1個分の高さが現実的な製造公差である)が大き
くても、またプレナムコイルばねに如何なるばね定数の
ばねを使用してもほぼ一定のペレット押さえ力を容易に
得ることができる。従って、従来、プレナム長の調整に
別途、調整用ペレットを使用していたが、その必要がな
く、上部端栓とプレナムコイルばねの組み合わせにより
容易に一定のばね押さえ力が得られる効果を有してい
る。
【0017】また上述の如く押さえ力の範囲がほぼ一定
となるため、ばねに過大な剪断応力がかかることがな
く、ばねの健全性を損なうことなく、燃料棒を製造でき
ると共に、照射中の温度上昇によりペレットが膨脹し、
燃料棒の軸方向に過大な応力がかかる場合においてもこ
れに対応し燃料の健全性を損なうことがない効果も有し
ている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の要部に係る上部端栓とプレナムコイル
ばねの分解側面図である。
【図2】プレナムコイルばねにより縮み量を調整したと
きの上部端栓とばねの関係を示す説明図である。
【図3】上部端栓の変形形状例を示す側面図である。
【図4】原子燃料棒の構成例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
1 被覆管 2 ペレット 3 プレナムコイルばね 4 上部端栓 5 下部端栓 6 ねじ溝

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料棒被覆管に多数の燃料ペレットと、
    該ペレットの端部を押圧するプレナムコイルばねとを挿
    入し、その上下部に上部端栓と、下部端栓を夫々、取着
    してなる原子燃料棒において、上部端栓の軸部にプレナ
    ムコイルばねのピッチと同じピッチでねじ溝を刻設し、
    プレナムコイルばねの上端を該端栓のねじ溝に嵌合さ
    せ、ばねの縮み量をプレナム長に合わせて調整可能なら
    しめたことを特徴とする原子燃料棒。
JP10376912A 1998-12-24 1998-12-24 原子燃料棒 Withdrawn JP2000193771A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111537545A (zh) * 2020-05-14 2020-08-14 中国核动力研究设计院 一种用于源项释放特性研究的实验燃料棒
CN111977142A (zh) * 2020-08-19 2020-11-24 陈萧萧 一种限位抗震保护箱
CN112712907A (zh) * 2020-12-30 2021-04-27 中核北方核燃料元件有限公司 一种燃料棒压弹簧工装

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Effective date: 20060307