JP2003194979A - 原子燃料集合体下部タイプレートおよびその組立て方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】直線的な細長い異物の捕捉性能にすぐれた下部
タイプレートを提供する。 【解決手段】燃料棒２が互いに間隔をあけて格子状に配
列されるように燃料棒の下部を保持するネットワーク部
７と、ネットワーク部の周囲から下方に延びてネットワ
ーク部の下方に下部タイプレート空洞９を形成し、下端
に入口開口１０を有するノズル部８と、下部タイプレー
ト空洞内のネットワーク部の下方にほぼ水平に配置され
て下部タイプレート空洞を上下に区画する仕切り板３０
と、仕切り板に取り付けられて仕切り板の下方および上
方に開口部を有する複数の筒状フィルタ３２と、を有
し、筒状フィルタの上端部３３は閉じていて、仕切り板
の上方の開口部３６は筒状フィルタの側面に設けられて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軽水型原子炉用の
燃料集合体の下部タイプレートに関し、特に、冷却材中
に混入した異物が燃料部に流入するのを阻止・抑制でき
るようにした下部タイプレートに関する。また、その下
部タイプレートの組立て方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】沸騰水型原子炉用の燃料集合体は、例え
ば図１８に示すように、ほぼ正方形の断面を有する筒形
のチャンネルボックス１を有し、このチャンネルボック
ス１内に正方格子状に配列された複数の燃料棒２と少な
くとも１本のウォータロッド３が収容されている。この
燃料集合体の上下部にはそれぞれ上部タイプレート４お
よび下部タイプレート５が装着されている。ウォータロ
ッド３には、その軸方向に所定の間隔をおいて複数のス
ペーサ６（図１８では一つだけを示す）が取り付けら
れ、このスペーサ６によって燃料棒２が整列・支持され
ている。

【０００３】下部タイプレート５は、燃料棒２およびウ
ォータロッド３を直接的に固定・支持するネットワーク
部７と、ネットワーク部７の周辺部から下方に延びるノ
ズル部８とを有し、これらによって、ネットワーク部７
の下方に下部タイプレート空洞９が形成されている。ノ
ズル部８の下部には下部タイプレート入口開口１０が形
成されている。

【０００４】各燃料棒２は被覆管の中に複数の燃料ペレ
ットを充填したものであるが（図示せず）、この被覆管
の下端部を閉じる栓として下部端栓１１がある。燃料棒
の下部端栓１１の下部は細い円柱の棒状になっていて、
この部分が下部タイプレートのネットワーク部７に設け
られた挿入孔１３に挿入され、それによって燃料棒の下
部端栓１１が支持されている。

【０００５】一方、ウォータロッド３は中空の金属管で
あって、チャンネルボックス１内の下部タイプレート５
のわずか上方に入口孔２６が設けられ、上部タイプレー
ト４のわずか下方に出口孔２７が設けられている。入口
孔２６から液相の冷却材がウォータロッド３内に流入
し、液相のままの冷却材がウォータロッド３内を上昇し
て、出口孔２７から流出するようになっている。

【０００６】このウォータロッド３の下端部にも燃料棒
の下部端栓１１とほぼ同様の構造の下部端栓１２があ
り、下部端栓１２の下部は細い円柱の棒状になってい
て、この部分が下部タイプレートのネットワーク部７に
設けられた挿入孔１３に挿入され、それによってウォー
タロッドの下部端栓１２が支持されている。

【０００７】下部タイプレートのネットワーク部７は、
下部端栓１１、１２が挿入されてそれらの下部端栓１
１、１２を支持する挿入孔１３を有するとともに、これ
ら下部端栓１１、１２同士の間を冷却材が通り抜けるた
めの流通孔（図示せず）を有する。

【０００８】図１８の燃料集合体で、冷却材１５は、下
部タイプレート入口開口１０から、下部タイプレート空
洞９内に入り、ネットワーク部７の流通孔を通り抜け
て、チャンネルボックス１内の燃料棒２およびウォータ
ロッド３の周辺へと流れ、上部タイプレート４を通って
燃料集合体の外へ出ていく。

【０００９】なお、図１８に示すように、下部タイプレ
ートノズル部８の側面には微小なリークホール１７が設
けられており、下部タイプレート空洞９内の冷却材１５
のうちの若干量がチャンネルボックス１の外側へ流れる
ようになっている。

【００１０】近年の高性能化された燃料集合体では、燃
料集合体内部に異物が侵入するのを防ぐことを目的とし
てフィルタ機能を付加するものもある。例えば、下部タ
イプレートのネットワーク部の流通孔の口径を従来より
も小さく約５ｍｍとすることにより、流れに対する抵抗
を増加（即ち、高圧損化）する設計もあり、これによっ
て炉心の安定性の改善が図られているが、これは異物フ
ィルタの役目も果たしている。

【００１１】燃料集合体に侵入することが予想される異
物としては、プラント建設時に原子炉一次系内に僅かに
残された金屑、機器洗浄時の金属性ブラシの折れ片、機
器損傷時の破片等が想定されている。その形状も、板
状、弦巻バネ状（螺旋状）、針金状（直線状）等、多岐
にわたることが予想されている。

【００１２】図１９は、異物フィルタ機能を有する下部
タイプレートの例を示す（例えば特開平７−３０６２８
４号公報参照）。図１９で、燃料棒２とウォータロッド
３の下部端栓１１、１２の下部が、下部タイプレート５
のネットワーク部７の挿入孔１３を貫通している。ネッ
トワーク部７の下方には、異物フィルタの機能を有する
仕切り板２０が、下部プレート空洞９を横断してほぼ水
平に設けられている。仕切り板２０には、図２０に示す
ように、燃料棒２とウォータロッド３の各下部端栓１
１、１２が通る貫通孔２１、２２のほかに、冷却材が流
通し、異物の流通を阻止する小孔２４が多数設けられて
いる。

【００１３】図１９の構成で、冷却材１５は、下部タイ
プレート入口開口１０から下部タイプレート空洞９内に
流入し、仕切り板２０の小孔２４を通り、さらにネット
ワーク部７の流通孔を通って、チャンネルボックス１内
の燃料棒２およびウォータロッド３の周辺へと流れる。
このとき、冷却材１５中の異物は、仕切り板２０の小孔
２４を通り抜けないので、チャンネルボックス１内への
異物流入が阻止される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来の異物フィルタを
有する下部タイプレートでは、炉心入口部に達した異物
を炉心内に侵入することをある程度の確率で防止するこ
とはできた。しかしながら、従来の仕切り板２０の小孔
２４を通ってネットワーク部７の流通孔を通る流れは、
ほぼ鉛直上向きの直線状である。このため、特に直線的
な細長い異物が冷却材によって流れに対して縦方向に運
ばれたときに、これらの流路を通過してしまう可能性が
ないとはいえなかった。

【００１５】本発明の目的は、特に直線的な細長い異物
の捕捉性能にすぐれた下部タイプレートとその組立てを
提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するものであって、請求項１の発明は、原子燃料を充填
した複数の燃料棒が互いに間隔をあけて格子状に配列さ
れるようにそれらの燃料棒の下部を保持するネットワー
ク部と、このネットワーク部の周囲から下方に延びてこ
のネットワーク部の下方に下部タイプレート空洞を形成
し、下端に入口開口を有するノズル部と、前記下部タイ
プレート空洞内の前記ネットワーク部の下方にほぼ水平
に配置されて前記下部タイプレート空洞を上下に区画す
る仕切り板と、前記仕切り板に取り付けられてその仕切
り板の下方および上方に開口部を有する複数の筒状フィ
ルタと、を有し、前記筒状フィルタの上端部は閉じてい
て、前記仕切り板の上方の前記開口部は前記筒状フィル
タの側面に設けられていること、を特徴とする。請求項
１の発明によれば、特に直線的な細長い異物の捕捉性能
にすぐれた下部タイプレートを提供することができる。

【００１７】また請求項２の発明は、請求項１に記載の
原子燃料集合体下部タイプレートにおいて、あらかじめ
前記仕切り板に前記筒状フィルタを取り付けた後に、前
記仕切り板と、前記ネットワーク部と、前記ノズル部と
を互いに結合してなること、を特徴とする。請求項２の
発明によれば、請求項１の発明の作用・効果が得られる
ほか、かかる下部タイプレートを容易に組み立てること
ができる。

【００１８】また請求項３の発明は、請求項１または２
に記載の原子燃料集合体下部タイプレートにおいて、前
記筒状フィルタは、上端に向かって次第に細く形成され
ていること、を特徴とする。請求項３の発明によれば、
請求項１または２の発明の作用・効果が得られるほか、
筒状フィルタを出た後の冷却材の流れが滑らかになる。

【００１９】また請求項４の発明は、請求項１ないし３
のいずれかに記載の原子燃料集合体下部タイプレートに
おいて、前記筒状フィルタは、前記仕切り板への取り付
け部の上方が前記仕切り板への取り付け部の下方よりも
細く形成されており、前記仕切り板には、前記仕切り板
の上方は貫通しかつ前記仕切り板の下方は貫通しない大
きさの仕切り板開口を有すること、を特徴とする。請求
項４の発明によれば、請求項１ないし３のいずれかの発
明の作用・効果が得られるほか、筒状フィルタを仕切り
板で確実に支持することができる。

【００２０】また請求項５の発明は、請求項１ないし４
のいずれかに記載の原子燃料集合体下部タイプレートに
おいて、前記筒状フィルタの周囲に環状の水平板が取り
付けられており、この水平板が前記仕切り板と結合され
ていること、を特徴とする。請求項５の発明によれば、
請求項１ないし４のいずれかの発明の作用・効果が得ら
れるほか、筒状フィルタを仕切り板に取り付ける作業が
容易になる。

【００２１】また請求項６の発明は、請求項１ないし３
のいずれかに記載の原子燃料集合体下部タイプレートに
おいて、前記仕切り板に設けられた複数の仕切り板開口
の外側に前記仕切り板の下面に沿って広がる環状のつば
と、このつばの内周に接続されて前記仕切り板開口の上
方に延びて上端に開口を持つ筒状部とを持つ底部部材を
さらに有し、前記筒状フィルタは前記底部部材の筒状部
を囲むようにして前記仕切り板の上面に立設されている
こと、を特徴とする。請求項６の発明によれば、請求項
１ないし３のいずれかの発明の作用・効果が得られるほ
か、筒状フィルタを仕切り板に取り付ける作業が容易に
なる。

【００２２】また請求項７の発明は、請求項１ないし６
のいずれかに記載の原子燃料集合体下部タイプレートに
おいて、前記筒状フィルタは、下端に設けられた下向き
開口部と、前記下向き開口部から上方に向かって滑らか
に流路面積が縮小する第１の縮流部と、前記縮流部の上
方でかつ前記仕切り板の上方に設けられた横向き大開口
部と、前記横向き大開口部の上方に設けられ上方に向か
って滑らかに流路面積が縮小する第２の縮流部と、前記
第２の縮流部の上方に設けられて前記横向き大開口部よ
りも小さな複数の横向き小開口部と、を有すること、を
特徴とする。

【００２３】請求項７の発明によれば、請求項１ないし
６のいずれかの発明の作用・効果が得られるほか、何ら
かの原因で多量の異物が発生した場合にも、横向き大開
口部の流路が確保されて燃料部に冷却材が流れるので、
安全性が高まる。しかも、通常時は縮流部の効果により
異物は横向き大開口部から出ることなく捕捉されること
が期待できる。

【００２４】また請求項８の発明は、請求項１ないし７
のいずれかに記載の原子燃料集合体下部タイプレートに
おいて、前記複数の筒状フィルタの少なくとも一部は、
前記格子状に配列された複数の燃料棒同士の間の中央の
ほぼ真下の位置に配置されていること、を特徴とする。
請求項８の発明によれば、請求項１ないし７のいずれか
の発明の作用・効果が得られるほか、下部タイプレート
内の冷却材の流れの偏りが比較的小さくなる。

【００２５】また請求項９の発明は、請求項１ないし５
または７または８のいずれかに記載の原子燃料集合体下
部タイプレートにおいて、前記筒状フィルタは前記仕切
り板の下方に延びており、前記筒状フィルタの前記仕切
り板の下方を相互に連結する連結材をさらに有するこ
と、を特徴とする。

【００２６】請求項９の発明によれば、請求項１ないし
５または７または８のいずれかの発明の作用・効果が得
られるほか、筒状フィルタの取り付けが確実となり、筒
状フィルタの全体または一部の脱落の可能性が小さくな
る。

【００２７】また請求項１０の発明は、請求項１ないし
５または７ないし９のいずれかに記載の原子燃料集合体
下部タイプレートにおいて、前記燃料棒は、前記仕切り
板の下方に延びる下部端栓を有し、前記筒状フィルタは
前記仕切り板の下方に延びており、前記筒状フィルタの
前記仕切り板の下方と、前記下部端栓の前記仕切り板の
下方とを連結する連結材をさらに有すること、を特徴と
する。

【００２８】請求項１０の発明によれば、請求項１ない
し５または７ないし９のいずれかの発明の作用・効果が
得られるほか、筒状フィルタの取り付けがさらに確実と
なり、筒状フィルタの全体または一部の脱落の可能性が
小さくなる。

【００２９】また請求項１１の発明は、原子燃料を充填
した複数の燃料棒が互いに間隔をあけて格子状に配列さ
れるようにそれらの燃料棒の下部を保持するネットワー
ク部と、このネットワーク部の周囲から下方に延びてこ
のネットワーク部の下方に下部タイプレート空洞を形成
し、下端に入口開口を有するノズル部と、前記下部タイ
プレート空洞内の前記ネットワーク部の下方にほぼ水平
に配置されて前記下部タイプレート空洞を上下に区画す
る仕切り板と、前記仕切り板に取り付けられてその仕切
り板の下方および上方に開口部を有する複数の筒状フィ
ルタと、を有し、前記筒状フィルタの上端部が閉じてい
る原子燃料集合体下部タイプレートの組立て方法におい
て、前記筒状フィルタを前記仕切り板に取り付ける第１
の工程と、前記第１の工程の後に、前記仕切り板と前記
ネットワーク部と前記ノズル部とを相互に結合する第２
の工程と、を有すること、を特徴とする。請求項１１の
発明によれば、特に直線的な細長い異物の捕捉性能にす
ぐれた下部タイプレートを、容易に組み立てることがで
きる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図１７を参照しなが
ら本発明の実施の形態を説明する。ただし、従来の技術
あるいは互いに、共通もしくは類似の部分には、共通の
符号を付して、重複説明は適宜省略する。

【００３１】まず、図１〜図４を参照して本発明の第１
の実施の形態を説明する。この実施の形態では、図１に
示すように、下部タイプレートは従来の一体形成のもの
ではなく、ネットワーク部７と、ノズル部８とが別個の
部品として構成され、これらの間に挟まれて、水平な板
状の仕切り板３０が形成されていて、これらが例えば溶
接によって接合されている。そして、仕切り板３０に
は、仕切り板３０を貫通する多数の筒状フィルタ３２が
立設されている。なお、図１では、チャンネルボックス
１（図１８）を示すのを省略している。

【００３２】図２に示すように、筒状フィルタ３２は中
空の円筒であって、上端３３は閉じており、下端３４は
開いている。寸法は、例えば、直径５ｍｍ、高さ５０ｍ
ｍである。また、側面の上半部に多数の小孔３６が形成
されている。小孔３６の直径は、例えば２ｍｍである。

【００３３】図３に示すように、筒状フィルタ３２は仕
切り板３０を貫通し、仕切り板３０が筒状フィルタ３２
の中間の高さ位置になるようにして固定されている。小
孔３６はすべて仕切り板３０の上方に位置している。

【００３４】図１および図４からわかるように、仕切り
板３０には、筒状フィルタ３２が格子状に配列されて取
り付けられるほか、燃料棒２の下部端栓１１が貫通する
穴３８、およびウォータロッド３の下部端栓１２が貫通
する穴４０が設けられている。仕切り板３０における筒
状フィルタ３２の取り付け穴の直径は筒状フィルタ３２
の外径とほぼ等しく、筒状フィルタ３２のの取り付け部
外周から冷却材中の大きな異物が通り抜けないようにな
っている。また、穴３８、４０は下部端栓１１、１２の
太さよりもわずかに大きく、貫通部の間隙から冷却材中
の大きな異物が通り抜けないようになっている。

【００３５】また、穴３８、４０の位置は、下部端栓１
１、１２の水平方向の位置、すなわち燃料棒２およびウ
ォータロッド３の水平方向の位置に合わせて配列されて
いる。また、筒状フィルタ３２は、互いに隣接する下部
端栓１１、１２のほぼ中央位置に配置されている。

【００３６】この実施の形態の下部タイプレートを組み
立てるにあたっては、まず、図３および図４に示すよう
に、仕切り板３０に、下部端栓１１、１２を貫通させる
穴３８、４０や筒状フィルタ３２を貫通させる穴などの
加工をし、この仕切り板３０に筒状フィルタ３２を挿入
して、これを溶接などにより固定する。その後、筒状フ
ィルタ３２を取り付けた仕切り板３０をネットワーク部
７とノズル部８の間に挟みこむようにして、これらを、
例えば溶接によって合体させる。

【００３７】図１９に示した従来の下部タイプレートで
は、ネットワーク部７、ノズル部８、仕切り板２０が初
めから一体のものとして鋳造されていたので、仕切り板
２０に筒状フィルタ３２を取り付けるような加工は困難
であったが、本実施の形態では、ネットワーク部７、ノ
ズル部８、仕切り板３０を初めに別個のものとして作る
ので、仕切り板３０に筒状フィルタ３２を取り付けるよ
うな加工も容易に実施できる。

【００３８】この実施の形態で、異物を含んだ冷却材１
５は、図１に示すように、ノズル部８の下端の下部タイ
プレート入口開口１０から下部タイプレート空洞９内に
流入する。さらに、冷却材１５は筒状フィルタ３２の下
端３４から筒状フィルタ３２内に入って小孔３６から横
方向に流出する（図３参照）。このとき流れの向きが変
えられるので、針金状（例えば長さ２０〜３０mm）の異
物は筒状フィルタ３２内で捕捉される。また、小片板状
の異物も、フィルタ３２の下端３４で止められる。

【００３９】小孔３６を通じて筒状フィルタ３２の外側
に出た冷却材は、ネットワーク部７の下部端栓１１、１
２の貫通部間にある流路４２を通って、燃料棒２および
ウォータロッド３の周囲への上昇していく。

【００４０】なお、仕切り板３０の穴３８、４０とこれ
を貫通する下部端栓１１、１２の間隙からも若干の冷却
材が上方に通り抜けるが、この間隙は小さいので、異物
が通り抜けることはない。上記説明では小孔３６の形状
を円形としたが、円形のほか、楕円形、半円形、十字
形、星形、三日月形、多角形など、任意の形状とするこ
ともできる。

【００４１】また、筒状フィルタ３２の形状は、円筒形
のほか、多角柱、円錐、多角錐、または、円筒と円錐を
直列に繋ぎ合せたもの、あるいは、円筒と多角錐を直列
に繋ぎ合せたものなどとすることもできる。

【００４２】次に、図５〜図１５により、上記第１の実
施の形態の筒状フィルタ３２と置き換えることのできる
筒状フィルタの他の実施の形態を説明する。筒状フィル
タ以外の部分は第１の実施の形態と同様である。

【００４３】図５は、第２の実施の形態の筒状フィルタ
４２を示すものである。この筒状フィルタ４２では、側
面の上部のみならず側面全体に多数の小孔３６を設けて
ある。他の構成は第１の実施の形態の筒状フィルタ３２
と同様である。この実施の形態では、筒状フィルタ４２
を仕切り板３０（図３など参照）に取り付けたときに、
仕切り板３０の上方のみならず下方にも小孔３６が配置
される。したがって、冷却材が、筒状フィルタ４２の下
端３４のみならず仕切り板３０の下方の小孔３６からも
筒状フィルタ４２に流入できる。したがって、冷却材中
の異物による筒状フィルタ４２の局所的な流路閉塞の可
能性を低下させることができる。

【００４４】図６は、本発明の下部タイプレートの第３
の実施の形態の筒状フィルタ４４を示すものである。こ
の筒状フィルタ４４では、上端部４６が円錐状（逆椀
状）になっていて、上方に向かって細くなっている。他
の構成は第１の実施の形態の筒状フィルタ３２と同様で
ある。この実施の形態では、冷却材が小孔３６から出た
後に上方の下部タイプレートネットワーク部７に向かう
流路が滑らかになるので、流動抵抗を低下させることが
できる。

【００４５】図７は、本発明の下部タイプレートの第４
の実施の形態の筒状フィルタ４８を示すものである。こ
の筒状フィルタ４８は第３の実施の形態の筒状フィルタ
４４（図６参照）に変更を加えたものであって、筒状フ
ィルタ４８の側面に段５０があり、段５０の下方は太径
円筒部５２になっている。段５０の上方は第３の実施の
形態の筒状フィルタ４４と同様であって、上端部４６が
円錐状（逆椀状）になっていて、上方に向かって細くな
っている。また、段５０の上方に多数の小孔３６が設け
られている。太径円筒部５２の下端３４は開放されてい
るが、太径円筒部５２の側面は閉じている。

【００４６】この実施の形態では、筒状フィルタ４８に
段５０が形成されているので、筒状フィルタ４８を仕切
り板３０に取り付けるさいに、位置決めが容易である。
すなわち、筒状フィルタ４８を仕切り板３０の下面側か
ら取り付け穴に差込み、筒状フィルタ４８の段５０が仕
切り板３０の下面に接触する位置で溶接などにより、筒
状フィルタ４８を仕切り板３０に、例えば溶接によって
固定する。

【００４７】図８は、本発明の下部タイプレートの第５
の実施の形態の筒状フィルタ５４を示すものである。こ
の筒状フィルタ５４は第３の実施の形態の筒状フィルタ
４４（図６参照）に変更を加えたものであって、筒状フ
ィルタ５４の下端５６は閉じている。そして、筒状フィ
ルタ５４の側面には、上部のみならず、下部を含めて全
体に多数の小孔３６が設けられている。この実施の形態
では、第２の実施の形態（図５）と同様に、筒状フィル
タ５４が仕切り板３０の穴に挿入されて固定されたと
き、仕切り板３０の上方と下方の両方に小孔３６が配置
される。

【００４８】すなわち、この実施の形態では、ノズル部
８の下端の下部タイプレート入口開口１０から下部タイ
プレート空洞９内に流入した冷却材１５は、筒状フィル
タ５４の側面の仕切り板３０の下方の小孔３６から筒状
フィルタ５４内に入って、仕切り板３０の上方の小孔３
６から流出する。

【００４９】この実施の形態によれば、筒状フィルタ５
４の下端５６が閉じていることから、冷却材１５に異物
が含まれている場合に、異物が筒状フィルタ５４内に止
まり、燃料集合体の取出しの際に異物も炉外に取り出さ
れる可能性が高い。すなわち、筒状フィルタの下端が開
いている場合は、冷却材の流れが停止したときに、筒状
フィルタで捕捉された異物が重力で落下し、下部タイプ
レート入口開口１０を通して、原子炉圧力容器の底部で
ある下部プレナム（図示せず）に堆積する可能性がある
が、この実施の形態では、筒状フィルタ５４の下端５６
が閉じていることから、異物が筒状フィルタ５４内に止
まる。

【００５０】図９は、本発明の下部タイプレートの第６
の実施の形態の筒状フィルタ５８を示すものである。こ
の筒状フィルタ５８は第４の実施の形態（図７）と第５
の実施の形態（図８）を組み合わせたものである。すな
わち、第４の実施の形態と同様に、筒状フィルタ５８の
側面の途中に段５０が形成され、段５０の下方は太径円
筒部５２になっている。段５０の上方は第５の実施の形
態の筒状フィルタ５４と同様であって、上端部４６が円
錐状（逆椀状）になっていて、上方に向かって細くなっ
ている。太径円筒部５２の下端５６は、第５の実施の形
態と同様に閉じていて、太径円筒部５２の側面に多数の
小孔６０が形成されている。

【００５１】第４の実施の形態と同様に、段５０を仕切
り板３０の下面と接触するように筒状フィルタ５８を仕
切り板３０に取り付けたとき、太径円筒部５２の小孔６
０は仕切り板３０の下方に位置する。

【００５２】図１０は、本発明の下部タイプレートの第
７の実施の形態の筒状フィルタ６２を示すものである。
この筒状フィルタ６２は第１の実施の形態の筒状フィル
タ３２（図２）の側面の外側の途中高さ位置に環状水平
板６４が、例えば溶接によって取り付けられている。そ
の他の構成は筒状フィルタ３２と同様である。この実施
の形態によれば、筒状フィルタ６２にあらかじめ環状水
平板６４が取り付けられているので、これを仕切り板３
０に取り付ける際に位置決めが容易であり、例えば環状
水平板６４仕切り板３０に溶接することによって、確実
に取り付けることができる。

【００５３】図１１は、本発明の下部タイプレートの第
８の実施の形態の筒状フィルタ６６を示すものである。
この筒状フィルタ６６は、第３の実施の形態の筒状フィ
ルタ４４（図６）に、第７の実施の形態（図１０）と同
様の環状水平板６４を取り付けたものである。この実施
の形態によれば、第３の実施の形態と第７の実施の形態
の作用・効果を併せ持つことができる。

【００５４】図１２（ａ）は、本発明の下部タイプレー
トの第９の実施の形態の筒状フィルタ６８を示すもので
ある。この筒状フィルタ６８は第１の実施の形態の筒状
フィルタ３２（図２）とほぼ同様の構成のものである
が、これは、仕切り板３０の取り付け穴に挿入されるの
でなく、取り付け穴を囲む位置で仕切り板３０の上面に
立設される。ことのき仕切り板３０の取り付け穴の下方
に、図１２（ｂ）に示す底部部材７０が配置される。底
部部材７０は、水平な穴明き円板状（円環状）のつば７
２と、つば７２の内周から立ち上がり上方に向かって細
くなった筒状部７４とを有する。筒状部７４の上端は開
いている。

【００５５】筒状フィルタ６８を仕切り板３０に取り付
けるにあたっては、まず、筒状フィルタ６８取り付け部
の仕切り板３０の穴（図示せず）に仕切り板３０の下方
から底部部材７０の筒状部７４を挿入し、つば７２が仕
切り板３０の下面に密着するようにして、例えば溶接に
よって、つば７２を仕切り板３０の下面に固定する。こ
のとき仕切り板３０の上面から上方に筒状部７４が突出
しているので、この筒状部７４の外側に筒状フィルタ６
８を被せるようにして筒状フィルタ６８を仕切り板３０
上面上に立設し、溶接などによって固定する。

【００５６】この実施の形態によれば、つば７２を仕切
り板３０に固定することによって底部部材７０が固定さ
れ、底部部材７０の筒状部７４に筒状フィルタ６８を被
せるようにするので、位置決めが容易であり、しかも仕
切り板３０に対して筒状フィルタ６８を確実に取り付け
ることができる。

【００５７】図１３（ａ）は、本発明の下部タイプレー
トの第１０の実施の形態の筒状フィルタ７６を示すもの
である。この筒状フィルタ７６は第３の実施の形態の筒
状フィルタ４４（図６）とほぼ同様の構成のものであ
る。ただし、側面に設けられた小孔として円形の小孔３
６のほかに星形の小孔７８も示してある。この筒状フィ
ルタ７６は、第９の実施の形態（図１２）と同様に、図
１３（ｂ）に示す底部部材７０によって、位置決めさ
れ、仕切り板３０の上面に立設されて固定される。な
お、図１３（ｂ）の底部部材７０は図１２（ｂ）の底部
部材７０と同様のものである。

【００５８】図１４は、本発明の下部タイプレートの第
１１の実施の形態の筒状フィルタ８０を示すものであ
る。この筒状フィルタ８０は、第４の実施の形態（図
７）と類似しており、以下に相違点を中心として説明す
る。段５０の高さ（仕切り板３０への取り付け時に仕切
り板３０の高さ位置に相当する）の下方の太径円筒部５
２の内部は、下端（入口）３４から上端（出口）８２に
向けて次第に細くなっていて、たとえば、下端３４では
直径１０ｍｍ、上端８２では直径６mmになっている。

【００５９】段５０の近傍上方の側面には例えば直径５
mmの大型側面円形穴８４が設けられている。大型側面円
形穴８４より上方の側面には直径２mmの多数の小孔３６
が開いている。また、大型側面円形穴８４付側面と小孔
３６付側面の内面には、穴明き水平板（環状板）８５が
取り付けられている。環状板８５の開口部から上方に向
かって細くなる内部テーパ筒８６が取り付けられてい
る。内部テーパ筒８６の上端は開いている。段５０の上
方の流路は例えば直径５mmであり、環状板８５の開口部
直径は例えば４ｍｍであり、内部テーパ筒８６の上端開
口部直径は例えば３ｍｍである。

【００６０】この実施の形態の筒状フィルタ８０の下端
３４から流入した冷却材は、上端８２を通って上方に向
かう。太径円筒部５２の内部は流路が次第に細くなって
いるのでジェット流となる。このため、冷却材中の針金
状の異物は大型側面円形穴８４から横向きに出て行くこ
となく上方に向かい、内部テーパ筒８６内を上昇する。
ここで流れはさらに加速される。

【００６１】また、小片板状の異物は、筒状フィルタ８
０の下端３４で止められる。また、仮に大量の異物が発
生した場合には、大型側面円形穴８４を通して、異物が
排出されるので、流路が閉塞する可能性が低下する。

【００６２】図１５は、本発明の下部タイプレートの第
１２の実施の形態の筒状フィルタ８８を示すものであ
る。この筒状フィルタ８８は、第１１の実施の形態（図
１４）と類似しており、以下に相違点を中心として説明
する。この実施の形態では、流路内の環状板８５の代わ
りに流路外に突出して環状板９０が設けられている。こ
の環状板９０の開口部から上方に向かって細くなる内部
テーパ筒８６が取り付けられている点は第１１の実施の
形態と同様である。

【００６３】この実施の形態では、段５０を通り過ぎて
上昇する流れが環状板９０で急縮小することなく、滑ら
かに内部テーパ筒８６内に入って徐々に縮小する。この
ため、第１１の実施の形態の場合よりも流れが滑らかに
なる。ここで環状板９０は、内部テーパ筒８６を取り付
けるためのものであって、環状板９０を境にして筒状部
が上下に分割されており、あらかじめ内部テーパ筒８６
を取り付けた環状板９０を挟み込んで結合する。なお、
この実施の形態では多数の円形の小孔３６の代わりに多
数の星形の小孔７８を採用しているが、異物捕捉の機能
としては特に変わりない。

【００６４】図１６は、本発明の下部タイプレートの第
１３の実施の形態を示す。以下、第１の実施の形態（図
１等）と異なる点を説明する。この実施の形態では、燃
料棒の下部端栓９２およびウォータロッドの下部端栓９
４の、ネットワーク部７より下方の部分が中空になっ
て、流路が形成されており、そこで異物を捕捉できるよ
うに構成されている。このように構成することにより、
第１の実施の形態と同様に、仕切り板３０に取り付けら
れた筒状フィルタ３２で異物捕捉が可能なだけでなく、
下部端栓９２、９４での異物捕捉もできる。

【００６５】なお、下部端栓９２、９４自体を中空にし
てその内部に流路を形成する代わりに、下部端栓９２、
９４にフィルタ部材を取り付けることも同様に可能であ
る。さらに、第２〜第１２の実施の形態と、下部端栓９
２、９４の異物捕捉機能を組み合わせることも同様に可
能である。

【００６６】図１７は、本発明の下部タイプレートの第
１４の実施の形態を示す。以下、第１３の実施の形態
（図１６）と異なる点を説明する。この実施の形態で
は、筒状フィルタ３２の下端部同士が連結棒９６によっ
て連結されており、さらに下部端栓部９２、９４で固定
されている。このような構成により、筒状フィルタ３２
が確実に固定されるので、筒状フィルタ３２と仕切り板
３０との溶接点数を減らすこともできる。さらに、仮に
筒状フィルタ３２の一部が損傷した場合でも、異物とな
って冷却材とともに流れることを抑制または防止するこ
とができる。

【００６７】なお、筒状フィルタ３２の下端部を相互に
連結棒９６で結合することと、筒状フィルタ３２の下端
部を下部端栓部９２、９４で固定することは、どちらか
一方だけ採用することもできる。また、筒状フィルタを
連結棒などによって連結する構造は、上記第１〜第１３
の実施の形態いずれにも適用することが可能である。

【００６８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、燃
料集合体下部タイプレートで異物を捕捉することの確実
性を向上させることができる。異物が原因となる燃料破
損に対する信頼性が向上し、プラントの運転性能が改善
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃料集合体下部タイプレートの第
１の実施の形態の模式的立断面図。

【図２】図１の筒状フィルタを単独で取り出して示す斜
視図。

【図３】図１の筒状フィルタを１個だけ仕切り板に取り
付けた状態を示す模式的立面図。

【図４】図１の筒状フィルタを仕切り板に取り付けた状
態を示す模式的平面図。

【図５】本発明に係る燃料集合体下部タイプレートの第
２の実施の形態における筒状フィルタを単独で取り出し
て示す斜視図。

【図６】本発明に係る燃料集合体下部タイプレートの第
３の実施の形態における筒状フィルタを単独で取り出し
て示す斜視図。

【図７】本発明に係る燃料集合体下部タイプレートの第
４の実施の形態における筒状フィルタを単独で取り出し
て示す斜視図。

【図８】本発明に係る燃料集合体下部タイプレートの第
５の実施の形態における筒状フィルタを単独で取り出し
て示す斜視図。

【図９】本発明に係る燃料集合体下部タイプレートの第
６の実施の形態における筒状フィルタを単独で取り出し
て示す斜視図。

【図１０】本発明に係る燃料集合体下部タイプレートの
第７の実施の形態における筒状フィルタを単独で取り出
して示す斜視図。

【図１１】本発明に係る燃料集合体下部タイプレートの
第８の実施の形態における筒状フィルタを単独で取り出
して示す斜視図。

【図１２】（ａ）は本発明に係る燃料集合体下部タイプ
レートの第９の実施の形態における筒状フィルタを単独
で取り出して示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の筒状フィル
タと組み合わせて用いる底部部材の斜視図。

【図１３】（ａ）は本発明に係る燃料集合体下部タイプ
レートの第１０の実施の形態における筒状フィルタを単
独で取り出して示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の筒状フィ
ルタと組み合わせて用いる底部部材の斜視図。

【図１４】本発明に係る燃料集合体下部タイプレートの
第１１の実施の形態における筒状フィルタを単独で取り
出して示す斜視図。

【図１５】本発明に係る燃料集合体下部タイプレートの
第１２の実施の形態における筒状フィルタを単独で取り
出して示す斜視図。

【図１６】本発明に係る燃料集合体下部タイプレートの
第１３の実施の形態の模式的立断面図。

【図１７】本発明に係る燃料集合体下部タイプレートの
第１４の実施の形態の模式的立断面図。

【図１８】従来の燃料集合体の全体立断面図。

【図１９】図１８の下部タイプレート付近の拡大立断面
図。

【図２０】図１９の仕切り板だけを取り出して示す平面
図。

【符号の説明】

１…チャンネルボックス、２…燃料棒、３…ウォータロ
ッド、４…上部タイプレート、５…下部タイプレート、
６…スペーサ、７…ネットワーク部、８…ノズル部、９
…下部タイプレート空洞、１０…下部タイプレート入口
開口、１１…燃料棒の下部端栓、１２…ウォータロッド
の下部端栓、１３…挿入孔、１５…冷却材、１７…リー
クホール、２０…仕切り板、２１…燃料棒の下部端栓が
通る貫通孔、２２…ウォータロッドの下部端栓が通る貫
通孔、２４…小孔、２６…ウォータロッドの入口孔、２
７…ウォータロッドの出口孔、３０…仕切り板、３２…
筒状フィルタ、３３…上端、３４…下端、３６…小孔、
３８…穴、４０…穴、４２…筒状フィルタ、４４…筒状
フィルタ、４６…上端部、４８…筒状フィルタ、５０…
段、５２…太径円筒部、５４…筒状フィルタ、５６…下
端、６０…小孔、６２…筒状フィルタ、６４…環状水平
板、６６…筒状フィルタ、６８…筒状フィルタ、７０…
底部部材、７２…つば、７４…筒状部、７６…筒状フィ
ルタ、７８…星形の小孔、８０…筒状フィルタ、８２…
上端（出口）、８４…大型側面円形穴、８５…穴明き水
平板（環状板）、８６…内部テーパ筒、８８…筒状フィ
ルタ、９０…環状板、９２…燃料棒の下部端栓、９４ウ
ォータロッドの下部端栓、９６…連結棒。

フロントページの続き (72)発明者 本谷 朗 神奈川県横須賀市内川二丁目３番１号 株 式会社グローバル・ニュークリア・フュエ ル・ジャパン内 (72)発明者 田辺 朗 神奈川県横須賀市内川二丁目３番１号 株 式会社グローバル・ニュークリア・フュエ ル・ジャパン内 (72)発明者 岩本 優二 神奈川県横須賀市内川二丁目３番１号 株 式会社グローバル・ニュークリア・フュエ ル・ジャパン内 (72)発明者 増原 康博 神奈川県横須賀市内川二丁目３番１号 株 式会社グローバル・ニュークリア・フュエ ル・ジャパン内 (72)発明者 深堀 貴憲 神奈川県横須賀市内川二丁目３番１号 株 式会社グローバル・ニュークリア・フュエ ル・ジャパン内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子燃料を充填した複数の燃料棒が互い
   に間隔をあけて格子状に配列されるようにそれらの燃料
   棒の下部を保持するネットワーク部と、 このネットワーク部の周囲から下方に延びてこのネット
   ワーク部の下方に下部タイプレート空洞を形成し、下端
   に入口開口を有するノズル部と、 前記下部タイプレート空洞内の前記ネットワーク部の下
   方にほぼ水平に配置されて前記下部タイプレート空洞を
   上下に区画する仕切り板と、 前記仕切り板に取り付けられてその仕切り板の下方およ
   び上方に開口部を有する複数の筒状フィルタと、 を有し、 前記筒状フィルタの上端部は閉じていて、前記仕切り板
   の上方の前記開口部は前記筒状フィルタの側面に設けら
   れていること、 を特徴とする原子燃料集合体下部タイプレート。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の原子燃料集合体下部タ
   イプレートにおいて、あらかじめ前記仕切り板に前記筒
   状フィルタを取り付けた後に、前記仕切り板と、前記ネ
   ットワーク部と、前記ノズル部とを互いに結合してなる
   こと、を特徴とする原子燃料集合体下部タイプレート。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の原子燃料集合
   体下部タイプレートにおいて、前記筒状フィルタは、上
   端に向かって次第に細く形成されていること、を特徴と
   する原子燃料集合体下部タイプレート。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の原
   子燃料集合体下部タイプレートにおいて、 前記筒状フィルタは、前記仕切り板への取り付け部の上
   方が前記仕切り板への取り付け部の下方よりも細く形成
   されており、 前記仕切り板には、前記仕切り板の上方は貫通しかつ前
   記仕切り板の下方は貫通しない大きさの仕切り板開口を
   有すること、 を特徴とする原子燃料集合体下部タイプレート。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の原
   子燃料集合体下部タイプレートにおいて、前記筒状フィ
   ルタの周囲に環状の水平板が取り付けられており、この
   水平板が前記仕切り板と結合されていること、を特徴と
   する原子燃料集合体下部タイプレート。
6. 【請求項６】 請求項１ないし３のいずれかに記載の原
   子燃料集合体下部タイプレートにおいて、 前記仕切り板に設けられた複数の仕切り板開口の外側に
   前記仕切り板の下面に沿って広がる環状のつばと、この
   つばの内周に接続されて前記仕切り板開口の上方に延び
   て上端に開口を持つ筒状部とを持つ底部部材をさらに有
   し、 前記筒状フィルタは前記底部部材の筒状部を囲むように
   して前記仕切り板の上面に立設されていること、 を特徴とする原子燃料集合体下部タイプレート。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかに記載の原
   子燃料集合体下部タイプレートにおいて、 前記筒状フィルタは、下端に設けられた下向き開口部
   と、前記下向き開口部から上方に向かって滑らかに流路
   面積が縮小する第１の縮流部と、前記縮流部の上方でか
   つ前記仕切り板の上方に設けられた横向き大開口部と、
   前記横向き大開口部の上方に設けられ上方に向かって滑
   らかに流路面積が縮小する第２の縮流部と、前記第２の
   縮流部の上方に設けられて前記横向き大開口部よりも小
   さな複数の横向き小開口部と、を有すること、 を特徴とする原子燃料集合体下部タイプレート。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかに記載の原
   子燃料集合体下部タイプレートにおいて、前記複数の筒
   状フィルタの少なくとも一部は、前記格子状に配列され
   た複数の燃料棒同士の間の中央のほぼ真下の位置に配置
   されていること、を特徴とする原子燃料集合体下部タイ
   プレート。
9. 【請求項９】 請求項１ないし５または７または８のい
   ずれかに記載の原子燃料集合体下部タイプレートにおい
   て、前記筒状フィルタは前記仕切り板の下方に延びてお
   り、前記筒状フィルタの前記仕切り板の下方を相互に連
   結する連結材をさらに有すること、を特徴とする原子燃
   料集合体下部タイプレート。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし５または７ないし９の
    いずれかに記載の原子燃料集合体下部タイプレートにお
    いて、 前記燃料棒は、前記仕切り板の下方に延びる下部端栓を
    有し、 前記筒状フィルタは前記仕切り板の下方に延びており、
    前記筒状フィルタの前記仕切り板の下方と、前記下部端
    栓の前記仕切り板の下方とを連結する連結材をさらに有
    すること、 を特徴とする原子燃料集合体下部タイプレート。
11. 【請求項１１】 原子燃料を充填した複数の燃料棒が互
    いに間隔をあけて格子状に配列されるようにそれらの燃
    料棒の下部を保持するネットワーク部と、 このネットワーク部の周囲から下方に延びてこのネット
    ワーク部の下方に下部タイプレート空洞を形成し、下端
    に入口開口を有するノズル部と、 前記下部タイプレート空洞内の前記ネットワーク部の下
    方にほぼ水平に配置されて前記下部タイプレート空洞を
    上下に区画する仕切り板と、 前記仕切り板に取り付けられてその仕切り板の下方およ
    び上方に開口部を有する複数の筒状フィルタと、 を有し、前記筒状フィルタの上端部が閉じている原子燃
    料集合体下部タイプレートの組立て方法において、 前記筒状フィルタを前記仕切り板に取り付ける第１の工
    程と、 前記第１の工程の後に、前記仕切り板と前記ネットワー
    ク部と前記ノズル部とを相互に結合する第２の工程と、 を有すること、を特徴とする原子燃料集合体下部タイプ
    レートの組立て方法。