JP2003130980A - Fuel assembly for nuclear reactor - Google Patents

Fuel assembly for nuclear reactor

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JP2003130980A
JP2003130980A JP2001326802A JP2001326802A JP2003130980A JP 2003130980 A JP2003130980 A JP 2003130980A JP 2001326802 A JP2001326802 A JP 2001326802A JP 2001326802 A JP2001326802 A JP 2001326802A JP 2003130980 A JP2003130980 A JP 2003130980A
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JP
Japan
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cooling water
fuel
support
nuclear reactor
grid
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Application number
JP2001326802A
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Japanese (ja)
Inventor
Hironori Noguchi
浩徳 野口
Keiichi Hori
慶一 堀
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • 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

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve the safe operation of a nuclear reactor by surely suppressing the shift to the film boiling from the nuclear boiling of cooling water. SOLUTION: A beltlike body 50 which is twisted to be spiral by using an axis parallel to fuel rods 10 as the center is arranged between the fuel rods 10. The cooling water flowing along the beltlike body 50 is changed to a swiveling flow, the cooling water flowing on surfaces of the fuel rods 10 around the beltlike body 50 is stirred by the swiveling flow, and the shift to the film boiling from the nuclear boiling is suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉の炉心を構
成する燃料集合体に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel assembly which constitutes a core of a nuclear reactor.

【0002】[0002]

【従来の技術】原子炉の燃料集合体は、細長い管に多数
のウランペレットが封入された多数の燃料棒が、互いに
平行な状態で正方格子状に組まれた構成であり、燃料棒
は、燃料棒の長手方向に間隔をおいて配置される複数の
支持格子によって整然と配列される。炉心では、燃料集
合体は燃料棒が上下方向に延びる状態に設置され、燃料
棒の下端側から上方に向けて冷却水を流すことにより、
核分裂反応によって加熱する燃料棒を冷却している。冷
却水は炉心に対して循環しており、炉心外の循環経路の
途中において、燃料棒によって加熱された冷却水が発電
用タービンの駆動に利用される。
2. Description of the Related Art A fuel assembly of a nuclear reactor has a structure in which a large number of fuel rods in which a large number of uranium pellets are enclosed in elongated tubes are assembled in a square lattice shape in parallel with each other. It is arranged in an orderly manner by a plurality of support grids arranged at intervals in the longitudinal direction of the fuel rods. In the core, the fuel assembly is installed with the fuel rods extending in the vertical direction, and by flowing cooling water upward from the lower end side of the fuel rods,
It cools the fuel rods that are heated by the fission reaction. The cooling water circulates with respect to the core, and the cooling water heated by the fuel rods is used to drive the power generation turbine in the middle of the circulation path outside the core.

【0003】ところで、炉心を流れる冷却水は、上記の
ように燃料棒によって加熱され沸騰する。その沸騰の状
態が、燃料棒に細かい気泡が分散して付着するいわゆる
核沸騰であれば、燃料棒に冷却水が接触する割合が多い
ので冷却能は保持され、問題はないとされている。とこ
ろが、核沸騰の状態からさらに加熱が進行して冷却能が
不足すると、燃料棒に付着する気泡が粗大となったり密
度が高くなったりする膜沸騰と呼ばれる状態に至る。こ
の膜沸騰が生じると、冷却水が燃料棒に接触する割合が
減少するので燃料棒が過熱し、これによって燃料棒の損
傷を招くおそれがあるので、膜沸騰は是非とも回避され
ねばならない。そこで従来では、核沸騰から膜沸騰への
移行(これをDNB:Departure from Nucleate Boilin
g と言う)を抑制すべく、支持格子における冷却水の下
流側の端縁に、冷却水に旋回流を発生させるミキシング
ベーンが設けられている。このミキシングベーンによっ
て旋回流となった冷却水は、燃料棒の表面を流れる冷却
水を撹拌し、これによって核沸騰から膜沸騰への移行が
抑えられるのである。
By the way, the cooling water flowing through the core is heated by the fuel rods and boils as described above. If the state of boiling is so-called nucleate boiling, in which fine bubbles are dispersed and adhered to the fuel rod, the cooling water is kept in contact with the fuel rod at a high rate, so that the cooling ability is maintained and there is no problem. However, when heating progresses further from the state of nucleate boiling and the cooling capacity becomes insufficient, a state called film boiling in which the bubbles adhering to the fuel rod become coarse or the density becomes high is reached. When the film boiling occurs, the rate of contact of the cooling water with the fuel rods decreases, and the fuel rods are overheated, which may damage the fuel rods. Therefore, the film boiling must be avoided. Therefore, in the past, the transition from nucleate boiling to film boiling (this was called DNB: Departure from Nucleate Boilin
In order to suppress (g), a mixing vane that generates a swirling flow in the cooling water is provided at the downstream edge of the cooling water in the support grid. The cooling water turned into a swirling flow by the mixing vane stirs the cooling water flowing on the surface of the fuel rod, and thereby the transition from nucleate boiling to film boiling is suppressed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ミ
キシングベーンの設置個所は支持格子の端部に限定され
るので、核沸騰から膜沸騰への移行を抑えるには不十分
な場合があり、この抑制効果をより確実に得ることがで
きる手段の開発が望まれていた。
However, since the location of the mixing vanes is limited to the end of the support grid, it may be insufficient to suppress the transition from nucleate boiling to film boiling. It has been desired to develop a means for obtaining the effect more reliably.

【0005】よって本発明は、冷却水の核沸騰から膜沸
騰への移行、すなわちDNBを確実に抑制することがで
き、もって安全な原子炉操業が図られる原子炉の燃料集
合体を提供することを目的としている。
Therefore, the present invention provides a fuel assembly for a nuclear reactor, which can surely suppress the transition from the nucleate boiling of cooling water to the film boiling, that is, DNB, and thus achieve safe reactor operation. It is an object.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の原子炉の燃料集
合体は、間隔をおいて配置された複数の支持格子と、支
持格子の各升目空間に挿通され、かつ各支持格子が有す
る支持部によって支持されることにより、互いに平行な
状態で格子状に配列される複数の燃料棒と、を備え、複
数の燃料棒の軸方向一端側から他端側に向けて冷却水が
流される原子炉の燃料集合体であって、燃料棒が、冷却
水に旋回流を発生させる旋回流発生手段を有しているこ
とを特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION A fuel assembly for a nuclear reactor of the present invention has a plurality of support grids arranged at intervals and a support which is inserted into each grid space of the support grid and which each support grid has. A plurality of fuel rods arranged in a lattice shape in parallel with each other by being supported by the portions, and the cooling water is flowed from one end side to the other end side in the axial direction of the plurality of fuel rods. A fuel assembly of a furnace, characterized in that the fuel rod has a swirl flow generating means for generating a swirl flow in the cooling water.

【0007】以上の原子炉の燃料集合体によれば、燃料
棒が有する旋回流発生手段により冷却水に旋回流が発生
し、旋回流によって生じる冷却水の撹拌作用でDNBが
抑制される。支持格子にミキシングベーンが設けられて
いる場合には、ミキシングベーンの作用と相まって旋回
流による撹拌作用を増大させることができ、DNB抑制
効果を得ることができる。
According to the above-described fuel assembly of a nuclear reactor, a swirling flow is generated in the cooling water by the swirling flow generating means of the fuel rod, and DNB is suppressed by the stirring action of the cooling water generated by the swirling flow. When the supporting grid is provided with the mixing vanes, the stirring action due to the swirling flow can be increased in combination with the action of the mixing vanes, and the DNB suppressing effect can be obtained.

【0008】以上の原子炉の燃料集合体の具体的構成と
しては、燃料棒の外周面に形成された螺旋状の溝もしく
は突条が挙げられる。これによると、燃料棒に沿って流
れる冷却水は、溝もしくは突条によって旋回流となり、
この旋回流によって周囲の燃料棒、あるいは冷却水の下
流側における燃料棒の表面に流れる冷却水が撹拌され、
DNB抑制効果が発揮される。この場合の旋回流は、燃
料棒を中心としてその周囲に発生し、溝もしくは突条の
形成部分においては、比重の差により冷却水は旋回しな
がら外方に拡散される一方、気泡は燃料棒の表面に集ま
る傾向が生じる。したがって、溝もしくは突条は、燃料
棒の全長にわたって形成されているとDNBの抑制作用
を効果的に得られないので、気泡を打ち消し合うように
部分的に形成されていることが望ましい。また、支持格
子にミキシングベーンが設けられている場合には、溝も
しくは突条は、ミキシングベーンによって生じる旋回流
と同方向の旋回流が生じるように形成されることが望ま
しい。
As a concrete structure of the fuel assembly of the above-mentioned nuclear reactor, there is a spiral groove or ridge formed on the outer peripheral surface of the fuel rod. According to this, the cooling water flowing along the fuel rod becomes a swirl flow due to the groove or the ridge,
The swirling flow stirs the surrounding fuel rods or the cooling water flowing on the surface of the fuel rods on the downstream side of the cooling water,
The effect of suppressing DNB is exhibited. In this case, the swirling flow is generated around the fuel rod, and in the groove or protrusion forming portion, the cooling water is swirled outward while swirling due to the difference in specific gravity, while the bubbles are the fuel rods. Tend to collect on the surface of the. Therefore, if the groove or the protrusion is formed over the entire length of the fuel rod, the effect of suppressing the DNB cannot be effectively obtained. Therefore, it is preferable that the groove or the protrusion be partially formed so as to cancel out the bubbles. Further, when the supporting grid is provided with the mixing vanes, it is desirable that the groove or the protrusion be formed so as to generate a swirling flow in the same direction as the swirling flow generated by the mixing vanes.

【0009】次に、本発明は、間隔をおいて配置された
複数の支持格子と、支持格子の各升目空間に挿通され、
かつ各支持格子が有する支持部によって支持されること
により、互いに平行な状態で格子状に配列される複数の
燃料棒と、を備え、燃料棒の間に、冷却水に旋回流を発
生させる旋回流発生手段が配されていることを特徴とす
る原子炉の燃料集合体を提供する。
Next, according to the present invention, a plurality of support grids arranged at intervals and inserted into each square space of the support grid,
And a plurality of fuel rods arranged in a lattice shape in parallel with each other by being supported by a support portion of each support lattice, and a swirl for generating a swirling flow in the cooling water between the fuel rods. Provided is a fuel assembly of a nuclear reactor characterized in that a flow generating means is arranged.

【0010】上記原子炉の燃料集合体によれば、燃料棒
の間に配された旋回流発生手段により冷却水に旋回流が
発生し、旋回流によって生じる冷却水の撹拌作用でDN
Bが抑制される。支持格子にミキシングベーンが設けら
れている場合には、ミキシングベーンの作用と相まって
旋回流による撹拌作用を増大させることができ、DNB
抑制効果を得ることができる。
According to the fuel assembly of the nuclear reactor, a swirling flow is generated in the cooling water by the swirling flow generating means arranged between the fuel rods, and the DN is generated by the stirring action of the cooling water generated by the swirling flow.
B is suppressed. When the supporting grid is provided with a mixing vane, the stirring action due to the swirling flow can be increased in combination with the action of the mixing vane.
A suppression effect can be obtained.

【0011】上記原子炉の燃料集合体の具体的構成とし
ては、燃料棒と平行な軸を中心として螺旋状に捻られた
帯状体が挙げられる。これによると、冷却水は帯状体に
沿って流れることにより旋回流となり、この旋回流によ
って周囲の燃料棒、あるいは冷却水の下流側における燃
料棒の表面に流れる冷却水が撹拌され、DNB抑制効果
が発揮される。このような帯状体は、支持格子内、ある
いは隣り合う支持格子の間に配することができる。ま
た、支持格子にミキシングベーンが設けられている場合
には、ミキシングベーンによって生じる旋回流と同方向
の旋回流が生じる帯状体であることが望ましい。
As a concrete structure of the fuel assembly of the nuclear reactor, there is a band-like body spirally twisted about an axis parallel to the fuel rod. According to this, the cooling water becomes a swirl flow by flowing along the strip, and the swirling flow agitates the surrounding fuel rods or the cooling water flowing on the surface of the fuel rods on the downstream side of the cooling water, thereby suppressing the DNB. Is demonstrated. Such strips can be arranged within the support grid or between adjacent support grids. Further, when the supporting grid is provided with the mixing vanes, it is preferable that the band-shaped body produces a swirling flow in the same direction as the swirling flow generated by the mixing vanes.

【0012】さらに、本発明は、間隔をおいて配置され
た複数の支持格子と、支持格子の各升目空間に挿通さ
れ、かつ各支持格子が有する支持部によって支持される
ことにより、互いに平行な状態で格子状に配列される複
数の燃料棒と、を備え、支持部が、支持格子の厚さ方向
の中間部に形成された板バネからなるストラップと、該
厚さ方向の両端部に形成された板バネからなるディンプ
ルであり、これらストラップおよび/またはディンプル
が、冷却水に旋回流を発生させるべく冷却水の流れ方向
に対して斜めに延びていることを特徴とする原子炉の燃
料集合体を提供する。
Further, according to the present invention, a plurality of support grids arranged at intervals and a support portion which is inserted through each square space of the support grid and which is supported by each support grid are parallel to each other. A plurality of fuel rods arranged in a lattice shape in a state, the supporting portion is a strap formed of a leaf spring formed in an intermediate portion in the thickness direction of the supporting lattice, and formed at both end portions in the thickness direction. A fuel assembly for a nuclear reactor, characterized in that the straps and / or the dimples extend obliquely to the flow direction of the cooling water in order to generate a swirling flow in the cooling water. Provide the body.

【0013】上記原子炉の燃料集合体は、燃料棒を支持
する板バネ製のストラップとディンプルのうちの少なく
とも一方が、冷却水の流れ方向に対して斜めに延びてい
るもので、例えば、ストラップにそのような構成が与え
られた場合、ストラップに沿って流れた冷却水は旋回流
となり、この旋回流によってストラップの下流側におけ
る燃料棒の表面に流れる冷却水が撹拌され、DNB抑制
効果が発揮される。ディンプルの場合も同じ作用が起こ
り、ストラップとディンプルの双方を斜めに形成する場
合は、両者によって生じる旋回流が同じ方向であること
が望ましい。また、支持格子にミキシングベーンが設け
られている場合には、ミキシングベーンによって生じる
旋回流と同方向の旋回流が生じる斜め方向に形成される
ことが望ましい。
In the fuel assembly of the nuclear reactor, at least one of a leaf spring strap for supporting the fuel rod and a dimple extends obliquely with respect to the flow direction of the cooling water. If such a configuration is given to the cooling water, the cooling water flowing along the strap becomes a swirling flow, and the swirling flow stirs the cooling water flowing on the surface of the fuel rod on the downstream side of the strap, thereby exerting the DNB suppressing effect. To be done. The same effect occurs in the case of dimples, and when both the strap and the dimples are formed obliquely, it is desirable that the swirling flows generated by both are in the same direction. Further, when the supporting grid is provided with the mixing vanes, it is desirable to form the mixing vanes in an oblique direction in which the swirling flow in the same direction as the swirling flow generated by the mixing vanes is generated.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。 (1)第1実施形態 図1は、原子炉の燃料集合体の1ユニットを示す一部破
断斜視図である。同図で符号10は細長い管に多数のウ
ランペレットが封入された燃料棒であり、多数の燃料棒
10が、複数の支持格子20の升目空間に挿通されるこ
とにより、互いに平行な状態で正方格子状に組まれてい
る。燃料棒10は、例えば17×17列に配列されてお
り、一方、支持格子20は、燃料棒10の下端部、上端
部および中間部に複数配置されている。各支持格子20
の中心には計装用案内管11が、また、適宜箇所には制
御棒案内管12が、それぞれ燃料棒10に代えて挿通さ
れている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (1) First Embodiment FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing one unit of a fuel assembly of a nuclear reactor. In the figure, reference numeral 10 is a fuel rod in which a large number of uranium pellets are enclosed in an elongated tube, and the large number of fuel rods 10 are inserted into the square spaces of a plurality of support grids 20 so that they are square in parallel with each other. It is organized in a grid. The fuel rods 10 are arranged in, for example, 17 × 17 rows, while the support grids 20 are plurally arranged at the lower end portion, the upper end portion, and the intermediate portion of the fuel rod 10. Each support grid 20
An instrumentation guide tube 11 is inserted in the center of the fuel cell, and a control rod guide tube 12 is inserted in an appropriate place in place of the fuel rod 10.

【0015】上端部の支持格子20の上方と、下端部の
支持格子20の下方には、それぞれ上部ノズル30およ
び下部ノズル31が配置されている。上部ノズル30に
は、制御棒案内管12に挿入される制御棒13が挿通さ
れており、これら制御棒13の中心には、制御棒13が
連結されて上方に延びる制御棒集合体14が配置されて
いる。
An upper nozzle 30 and a lower nozzle 31 are arranged above the support grid 20 at the upper end and below the support grid 20 at the lower end, respectively. The control rods 13 to be inserted into the control rod guide tubes 12 are inserted through the upper nozzles 30, and the control rod assemblies 14 connected to the control rods 13 and extending upward are arranged at the centers of the control rods 13. Has been done.

【0016】燃料集合体にあっては、原子炉の炉心に設
置された状態で下部ノズル31から上部ノズル30に向
けて冷却水が流され、この冷却水により燃料棒10が冷
却される。
In the fuel assembly, cooling water is made to flow from the lower nozzle 31 toward the upper nozzle 30 while being installed in the core of the nuclear reactor, and the fuel rod 10 is cooled by this cooling water.

【0017】支持格子20は、図2に示すように、弾性
を有する薄板状の複数の支持板21が縦・横に互いに直
交して組まれてなるもので、各支持板21によって、燃
料棒10が挿通される横断面正方形状の升目空間が形成
される。各支持板21の内面には、燃料棒10を弾性的
に押圧して支持するストラップ(支持部)22およびデ
ィンプル(支持部)23が形成されている。これらは支
持板21にスリットを形成してプレス加工することによ
り形成された板バネであり、ストラップ22は支持板2
1の厚さ方向(図2で上下方向)の中間部に形成され、
ディンプル23は支持板21の上下の端部に形成されて
いる。ストラップ22およびディンプル23はいずれも
長方形状であるが、ストラップ22は縦方向に延びてお
り、ディンプル23は横方向に延びている。
As shown in FIG. 2, the support grid 20 is formed by assembling a plurality of elastic thin plate-like support plates 21 vertically and horizontally orthogonally to each other. A square space having a square cross section through which 10 is inserted is formed. A strap (support portion) 22 and a dimple (support portion) 23 that elastically press and support the fuel rod 10 are formed on the inner surface of each support plate 21. These are leaf springs formed by forming a slit in the support plate 21 and press-working the strap 22, and the strap 22 is a support plate 2
1 is formed in the middle portion in the thickness direction (vertical direction in FIG. 2),
The dimples 23 are formed on the upper and lower ends of the support plate 21. Both the strap 22 and the dimple 23 have a rectangular shape, but the strap 22 extends in the vertical direction and the dimple 23 extends in the horizontal direction.

【0018】図2に示すように、支持板21の上端に
は、冷却水に旋回流を生じさせるミキシングベーン24
が設けられている。ミキシングベーン24は支持板21
と一体に形成されており、この場合、支持板21の交点
を挟んで一対ずつ、縦側と横側の支持板21に交互に形
成されている。一対のミキシングベーン24は、互いに
反対方向に僅かに湾曲しており、これにより冷却水に旋
回流が生じるようになっている。
As shown in FIG. 2, at the upper end of the support plate 21, a mixing vane 24 for generating a swirling flow of the cooling water is provided.
Is provided. The mixing vane 24 is a support plate 21.
In this case, a pair of them is alternately formed on the vertical and horizontal support plates 21 with the intersection of the support plates 21 interposed therebetween. The pair of mixing vanes 24 are slightly curved in opposite directions so that a swirl flow is generated in the cooling water.

【0019】さて、第1実施形態では、図3(a)に示
すように、各燃料棒10の外周面に、螺旋状の溝(旋回
流発生手段)40が形成されている。この溝40は、燃
料棒10が支持格子20を通過している部分に形成され
ており、この溝40によって、冷却水に旋回流が生じる
ようになっている。この溝40は、生じる旋回流が、ミ
キシングベーン24によって生じる旋回流と同方向に旋
回するように形成されている。
In the first embodiment, as shown in FIG. 3A, a spiral groove (swirl flow generating means) 40 is formed on the outer peripheral surface of each fuel rod 10. The groove 40 is formed in a portion where the fuel rod 10 passes through the support grid 20, and a swirl flow is generated in the cooling water by the groove 40. The groove 40 is formed so that the swirling flow generated swirls in the same direction as the swirling flow generated by the mixing vane 24.

【0020】以上が第1実施形態に係る燃料集合体の構
成であり、次いで、この燃料集合体が炉心に設置された
状態での作用を説明する。燃料集合体は、下部ノズル3
1から上部ノズル30に向けて冷却水が所定の圧力で流
された状態で操業され、核分裂反応によって加熱する燃
料棒10が冷却水によって冷却される。冷却水は燃料棒
10によって加熱され沸騰するが、前述したように核沸
騰から膜沸騰への移行、すなわちDNBが発生すること
は回避されねばならない。本実施形態では、冷却水が燃
料棒10に形成された螺旋状の溝40の部分に至ると、
冷却水はその溝40に沿って流れ、旋回流となる。この
旋回流が発生することにより、周囲の燃料棒10、ある
いは下流側における燃料棒10の表面に流れる冷却水が
撹拌され、DNBが抑制される。さらにその旋回流は、
ミキシングベーン24に衝突することにより撹拌作用が
増幅され、DNBの抑制効果が促進される。よって、D
NBが抑制され、もって安全な原子炉操業が図られる。
The structure of the fuel assembly according to the first embodiment has been described above. Next, the operation of the fuel assembly installed in the core will be described. The fuel assembly is the lower nozzle 3
The cooling rod is operated in a state where the cooling water is flowed from 1 to the upper nozzle 30 at a predetermined pressure, and the fuel rod 10 heated by the nuclear fission reaction is cooled by the cooling water. The cooling water is heated and boiled by the fuel rods 10, but it is necessary to avoid the transition from nucleate boiling to film boiling, that is, generation of DNB, as described above. In the present embodiment, when the cooling water reaches the portion of the spiral groove 40 formed in the fuel rod 10,
The cooling water flows along the groove 40 and becomes a swirling flow. When this swirling flow is generated, the cooling water flowing on the peripheral fuel rods 10 or on the surface of the fuel rods 10 on the downstream side is agitated, and DNB is suppressed. Furthermore, the swirling flow is
The collision effect is amplified by the collision with the mixing vane 24, and the DNB suppressing effect is promoted. Therefore, D
NB is suppressed, and thus safe reactor operation is achieved.

【0021】なお、上記実施形態では、燃料棒10に形
成する旋回流発生手段として溝40を形成しているが、
図3(b)に示すように、溝40の代わりに突条(旋回
流発生手段)41を形成しても、同様の効果を得ること
ができる。
In the above embodiment, the groove 40 is formed as the swirl flow generating means formed in the fuel rod 10.
As shown in FIG. 3 (b), the same effect can be obtained by forming a ridge (swirl flow generating means) 41 instead of the groove 40.

【0022】(2)第2実施形態 第2実施形態では、冷却水の旋回流発生手段として、図
4に示すように、正方形状に配列された4本を1組とす
る燃料棒10の間の中心に、螺旋状に捻られた帯状体
(旋回流発生手段)50が配されている。帯状体50
は、図5に示すように、金属製の薄板が長手方向を軸と
して複数回捻って形成されたものである。帯状体50
は、上端部と中間部の支持格子20の間と、中間部と下
端部の支持格子20の間とに、燃料棒10と平行に延び
る状態で配置され、両端部が支持格子20に固定されて
いる。この帯状体50を冷却水が通過することにより、
冷却水には旋回流が生じる。帯状体50は、生じる旋回
流が、ミキシングベーン24によって生じる旋回流と同
方向に旋回するように形成されている。
(2) Second Embodiment In the second embodiment, as a swirling flow generating means of the cooling water, as shown in FIG. 4, a space between the fuel rods 10 is arranged in a set of four squares. A band member (swirl flow generating means) 50 twisted in a spiral shape is arranged at the center of the. Band 50
As shown in FIG. 5, a thin metal plate is formed by twisting a plurality of times around the longitudinal direction as an axis. Band 50
Are arranged between the upper and middle supporting grids 20 and between the middle and lower supporting grids 20 so as to extend parallel to the fuel rods 10, and both ends are fixed to the supporting grid 20. ing. By passing the cooling water through the strip 50,
A swirling flow occurs in the cooling water. The strip 50 is formed so that the swirling flow generated swirls in the same direction as the swirling flow generated by the mixing vane 24.

【0023】第2実施形態によれば、冷却水は帯状体5
0に沿って流れることにより旋回流となり、この旋回流
によって周囲の燃料棒10の表面に流れる冷却水が撹拌
され、DNBが抑制される。さらにその旋回流は、ミキ
シングベーン24に衝突することにより撹拌作用が増幅
され、DNBの抑制効果が促進される。
According to the second embodiment, the cooling water is strip 5
By flowing along 0, it becomes a swirling flow, and the swirling flow stirs the cooling water flowing on the surface of the surrounding fuel rods 10 and suppresses DNB. Further, the swirling flow collides with the mixing vane 24, whereby the stirring action is amplified and the DNB suppressing effect is promoted.

【0024】(3)第3実施形態 第3実施形態では、図6に示すように、支持板21に形
成されたストラップ22およびディンプル23が、とも
に同じ方向に延びるように斜めに形成されており、これ
らが、冷却水の旋回流発生手段とされている。すなわ
ち、冷却水がストラップ22およびディンプル23に衝
突すると、冷却水の流れはストラップ22およびディン
プル23によって斜め上方に導かれ、これによって旋回
流が生じる。この場合のストラップ22およびディンプ
ル23は、図7に示すように、冷却水の真っ直ぐな通過
を許容せぬように、下側に閉塞部25が形成されてい
る。そしてストラップ22およびディンプル23は、生
じる旋回流が、ミキシングベーン24によって生じる旋
回流と同方向に旋回するように形成されている。
(3) Third Embodiment In the third embodiment, as shown in FIG. 6, the strap 22 and the dimple 23 formed on the support plate 21 are formed obliquely so as to extend in the same direction. These are the means for generating the swirling flow of the cooling water. That is, when the cooling water collides with the strap 22 and the dimples 23, the flow of the cooling water is guided obliquely upward by the strap 22 and the dimples 23, whereby a swirling flow is generated. As shown in FIG. 7, the strap 22 and the dimple 23 in this case have a closed portion 25 formed on the lower side thereof so as not to allow the straight passage of the cooling water. The strap 22 and the dimples 23 are formed so that the swirling flow generated swirls in the same direction as the swirling flow generated by the mixing vane 24.

【0025】第3実施形態によれば、冷却水がストラッ
プ22およびディンプル23に沿って流れることにより
旋回流が発生し、この旋回流によって周囲の燃料棒10
の表面に流れる冷却水が撹拌され、DNBが抑制され
る。さらにその旋回流は、ミキシングベーン24に衝突
することにより撹拌作用が増幅され、DNBの抑制効果
が促進される。
According to the third embodiment, the swirling flow is generated by the cooling water flowing along the strap 22 and the dimples 23, and the swirling flow causes the surrounding fuel rods 10 to flow.
The cooling water flowing on the surface of the is stirred and DNB is suppressed. Further, the swirling flow collides with the mixing vane 24, whereby the stirring action is amplified and the DNB suppressing effect is promoted.

【0026】なお、図6によれば、ストラップ22とデ
ィンプル23の双方を、冷却水に旋回流を発生させるべ
く斜めに形成しているが、いずれか一方のみを斜めに形
成してもよい。図8はストラップ22のみを斜めに形成
した例であり、図9はディンプル23のみを斜めに形成
した例である。
According to FIG. 6, both the strap 22 and the dimple 23 are formed obliquely so as to generate a swirling flow in the cooling water, but only one of them may be formed obliquely. 8 shows an example in which only the strap 22 is formed obliquely, and FIG. 9 shows an example in which only the dimple 23 is formed obliquely.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の原子炉の
燃料集合体によれば、既存のミキシングベーンとは異な
る旋回流発生手段を設けたので、冷却水の核沸騰から膜
沸騰への移行を抑制することができ、安全な原子炉操業
が図られるといった効果を奏する。
As described above, according to the fuel assembly of the reactor of the present invention, the swirling flow generating means different from the existing mixing vane is provided, so that the nucleate boiling of the cooling water to the film boiling is changed. It is possible to suppress the shift and to achieve a safe reactor operation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施形態に係る燃料集合体の全体を
示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an entire fuel assembly according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施形態に係る支持格子の一部斜視
図である。
FIG. 2 is a partial perspective view of a support grid according to an embodiment of the present invention.

【図3】 (a)は本発明の第1実施形態に係る燃料棒
の一部斜視図、(b)は第1実施形態の変更例が適用さ
れた燃料棒の斜視図である。
3A is a partial perspective view of a fuel rod according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a perspective view of a fuel rod to which a modification of the first embodiment is applied.

【図4】 本発明の第2実施形態に係る帯状体の配置を
示す横断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an arrangement of strips according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第2実施形態に係る帯状体の斜視図
である。
FIG. 5 is a perspective view of a strip according to a second embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第3実施形態に係る支持格子の一部
斜視図である。
FIG. 6 is a partial perspective view of a support grid according to a third embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の第3実施形態に係るストラップおよ
びディンプルの縦断面図である。
FIG. 7 is a vertical sectional view of a strap and a dimple according to a third embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の第3実施形態の変更例が適用された
支持格子の一部斜視図である。
FIG. 8 is a partial perspective view of a support grid to which a modification of the third embodiment of the present invention is applied.

【図9】 本発明の第3実施形態の他の変更例が適用さ
れた支持格子の一部斜視図である。
FIG. 9 is a partial perspective view of a support grid to which another modification of the third embodiment of the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…燃料棒、20…支持格子、22…ストラップ(支
持部)、23…ディンプル(支持部)、40…溝(旋回
流発生手段)、41…突条(旋回流発生手段)、50…
帯状体(旋回流発生手段)
10 ... Fuel rod, 20 ... Support grid, 22 ... Strap (supporting part), 23 ... Dimple (supporting part), 40 ... Groove (swirl flow generating means), 41 ... Projection (swirl flow generating means), 50 ...
Band (swirl flow generation means)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 間隔をおいて配置された複数の支持格子
と、 前記支持格子の各升目空間に挿通され、かつ各支持格子
が有する支持部によって支持されることにより、互いに
平行な状態で格子状に配列される複数の燃料棒と、を備
え、前記複数の燃料棒の軸方向一端側から他端側に向け
て冷却水が流される原子炉の燃料集合体であって、 前記燃料棒が、前記冷却水に旋回流を発生させる旋回流
発生手段を有していることを特徴とする原子炉の燃料集
合体。
1. A plurality of support grids arranged at intervals, and a grid which is inserted into each square space of the support grid and is supported by a support portion of each support grid so as to be parallel to each other. A plurality of fuel rods arranged in a line, and a fuel assembly of a nuclear reactor in which cooling water is caused to flow from one end side to the other end side in the axial direction of the plurality of fuel rods, wherein the fuel rods are A fuel assembly of a nuclear reactor comprising a swirl flow generating means for generating a swirl flow in the cooling water.
【請求項2】 前記旋回流発生手段は、前記燃料棒の外
周面に形成された螺旋状の溝もしくは突条であることを
特徴とする請求項1に記載の原子炉の燃料集合体。
2. The fuel assembly for a nuclear reactor according to claim 1, wherein the swirl flow generating means is a spiral groove or a ridge formed on an outer peripheral surface of the fuel rod.
【請求項3】 間隔をおいて配置された複数の支持格子
と、 前記支持格子の各升目空間に挿通され、かつ各支持格子
が有する支持部によって支持されることにより、互いに
平行な状態で格子状に配列される複数の燃料棒と、を備
え、前記複数の燃料棒の軸方向一端側から他端側に向け
て冷却水が流される原子炉の燃料集合体であって、 前記燃料棒の間に、前記冷却水に旋回流を発生させる旋
回流発生手段が配されていることを特徴とする原子炉の
燃料集合体。
3. A plurality of support grids arranged at intervals, and a grid that is inserted into each square space of the support grid and supported by a support portion of each support grid, so that the grids are parallel to each other. A plurality of fuel rods arranged in a line, wherein a cooling water is flown from one end side in the axial direction of the plurality of fuel rods toward the other end side, A fuel assembly for a nuclear reactor, characterized in that a swirl flow generating means for generating a swirl flow in the cooling water is disposed therebetween.
【請求項4】 前記旋回流発生手段は、前記燃料棒と平
行な軸を中心として螺旋状に捻られた帯状体であること
を特徴とする請求項3に記載の原子炉の燃料集合体。
4. The fuel assembly for a nuclear reactor according to claim 3, wherein the swirl flow generating means is a strip-shaped body that is helically twisted about an axis parallel to the fuel rod.
【請求項5】 間隔をおいて配置された複数の支持格子
と、 前記支持格子の各升目空間に挿通され、かつ各支持格子
が有する支持部によって支持されることにより、互いに
平行な状態で格子状に配列される複数の燃料棒と、を備
え、前記複数の燃料棒の軸方向一端側から他端側に向け
て冷却水が流される原子炉の燃料集合体であって、 前記支持部は、前記支持格子の厚さ方向の中間部に形成
された板バネからなるストラップと、該厚さ方向の両端
部に形成された板バネからなるディンプルであり、これ
らストラップおよび/またはディンプルが、前記冷却水
に旋回流を発生させるべく冷却水の流れ方向に対して斜
めに延びていることを特徴とする原子炉の燃料集合体。
5. A plurality of support grids arranged at intervals, and a grid that is inserted into each square space of the support grid and supported by a support portion of each support grid so that the grids are parallel to each other. A plurality of fuel rods arranged in a line, and a fuel assembly of a nuclear reactor in which cooling water is flowed from one end side to the other end side in the axial direction of the plurality of fuel rods, wherein the support portion is A dimple consisting of a leaf spring formed at an intermediate portion in the thickness direction of the support grid and a leaf spring formed at both ends in the thickness direction, wherein the strap and / or the dimple is A fuel assembly for a nuclear reactor, wherein the fuel assembly extends obliquely with respect to the flow direction of the cooling water to generate a swirling flow in the cooling water.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012117554A1 (en) * 2011-03-03 2012-09-07 トヨタ自動車 株式会社 Warmup acceleration device for internal combustion engine

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