JP2005221326A - 沸騰水型原子炉の炉心及び燃料集合体 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料集合体の水平回転方向の位置精度を向上させることができ、これによって熱的余裕を確保しつつ増出力を図ることができる沸騰水型原子炉の炉心及び燃料集合体を提供する。
【解決手段】格子状に配列された複数の燃料棒１６、これら燃料棒１６の間隔を保持する複数のスペーサ２１、燃料棒１６の上端及び下端を支持する上部タイプレート２２及び下部タイプレート２３を備えた複数の燃料集合体９と、これら燃料集合体９の下部タイプレート２３を載置する開口部２９を有する複数の燃料支持金具８とを備えた沸騰水型原子炉の炉心３において、燃料支持金具８に対する下部タイプレート２３の水平回転方向の位置を設定位値に配置するための位置決め手段として、例えば、燃料支持金具８の開口部２９に設けた溝部２９ｂと、これに対応する下部タイプレート２３の挿入部２７に設けられ、溝部２９ｂに嵌合する突部２７ｂとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の燃料集合体とこれら燃料集合体を載置する複数の燃料支持金具とを備える沸騰水型原子炉の炉心及び燃料集合体に関する。

沸騰水型原子炉の炉心は、格子状に等間隔に配置された多数の燃料集合体と、この燃料集合体の相互間のギャップ水領域（減速材領域）に挿入される制御棒と、炉内計装器とから構成される。燃料集合体は、例えば、正方格子状（ｎ本×ｎ本の列）に配列された複数の燃料棒と、軸方向に所定間隔で配設され燃料棒の間隙を適切に保持する複数のスペーサと、燃料棒の上端及び下端をそれぞれ支持する上部タイプレート及び下部タイプレートと、それら周囲を取り囲むチャンネルボックスとを備えている。一般に、燃料集合体は例えば４体を１組として、下部タイプレートが燃料支持金具に載置され、上部タイプレートが上部格子板に挿通される等して位置決めされている。

燃料支持金具は、燃料集合体の下部タイプレートを載置する円形状の開口部と、制御棒が挿通する制御棒挿通孔とを有しており、制御棒案内管によって垂直方向に支持され炉心支持板に設置されている。これら燃料支持金具及び制御棒案内管の水平回転方向の位置を所定位置に配置するため、従来例えば、制御棒案内管にピンを取付け、このピンの下部が炉心支持板に設けた嵌合孔に嵌合され、ピンの上部が燃料支持金具に設けた嵌合溝に嵌合される制御棒案内管の位置決め装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−３２４１７５号公報

近年、増え続ける電力需要に対応するため、発電所の新規建設をしなくても総発電量を増大させる方策として、原子力発電所１基あたりの電気出力を増大する、いわゆる原子力発電所の増出力が世界中で注目されている。例えば、原子力発電所２０基が５％の増出力を実現すれば、原子力発電所を１基増設したときと同じ電力（２０基×５％＝１００％）を確保することが可能である。

原子力発電所の増出力を行うためには、原子炉運転時の安全性を確保する観点から、熱的余裕を確保しつつ原子炉の熱出力を増加させる必要がある。沸騰水型原子炉では、運転時の燃料集合体の熱出力計測誤差を考慮して、熱的余裕の指標となる最小限界出力比（ＭＣＰＲ）を設定することで、十分な安全性を確保している。運転時の熱出力計測誤差の要因としては、燃料集合体の間隙に配設された移動式中性子計装器（ＴＩＰ）の測定誤差などがある。すなわち、この中性子計装器の測定誤差を低減すれば、運転状態における熱的余裕を増大させ、原子炉の熱出力増大を実現することが可能である。

上述したように、従来の沸騰水型原子炉用の燃料集合体は、上部タイプレートが上部格子板等によって位置決めされているものの、下部タイプレートは燃料支持金具の円形状の開口部に載置されているだけであり、下部タイプレートの水平回転方向は位置決めされないようになっている。また、上部タイプレートと上部格子板との間には、燃料集合体が装荷しやすいように隙間（遊び）が設けられている。そのため、燃料集合体はその遊びの範囲内で回転等して所望の位置からずれる可能性があり、このような場合に燃料集合体から中性子計装器までの距離にバラツキが生じ、中性子計装器の測定誤差となっていた。したがって、中性子計装器の測定誤差を減少させるため、燃料集合体の水平回転方向の位置精度の点で改善の余地があった。

本発明の目的は、燃料集合体の水平回転方向の位置精度を向上させることができ、これによって熱的余裕を確保しつつ増出力を図ることができる沸騰水型原子炉の炉心及び燃料集合体を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、格子状に配列された複数の燃料棒、これら燃料棒の間隔を保持する複数のスペーサ、前記燃料棒の上端を支持する上部タイプレート、前記燃料棒の下端を支持する下部タイプレートを備えた複数の燃料集合体と、これら燃料集合体の前記下部タイプレートを載置する開口部を有する複数の燃料支持金具とを備えた沸騰水型原子炉の炉心において、前記燃料支持金具に対する前記下部タイプレートの水平回転方向の位置を設定位置に配置するための位置決め手段を設ける。

本発明においては、位置決め手段として、例えば燃料支持金具に設けた第１の嵌合部に燃料集合体の下部タイプレートに設けた第２の嵌合部を嵌合させることにより、燃料支持金具に対する下部タイプレートの水平回転方向の位置を設定位置に配置することができる。これにより、燃料集合体の水平回転方向の位置精度を向上させることができるので、中性子計装器の測定誤差を低減し、熱的余裕を増大させることができる。したがって、熱的余裕を確保しつつ沸騰水型原子炉の増出力を図ることができる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記位置決め手段は、前記燃料支持金具に設けた第１の嵌合部と、これに対応する前記下部タイプレートに設けられ、前記第１嵌合部に嵌合する第２の嵌合部とを備える。

（３）上記（２）において、また好ましくは、前記燃料支持金具の前記開口部は拡大開口して形成され、かつ前記燃料支持金具の前記開口部の内周面及びこれに嵌合する前記下部タイプレートの挿入部の外周面は円錐台形状に形成され、前記第１の嵌合部及び前記第２の嵌合部は略角錐形状又は略円錐形状に形成される。

これにより、燃料集合体を炉心に装荷する際、例えば下部タイプレートが燃料支持金具の設定位置から若干ずれている場合でも、燃料集合体の自重によって、下部タイプレートの挿入部の外周面が燃料支持金具の開口部の内周面に当接して摺動し、かつ、下部タイプレートの第１の嵌合部が燃料支持金具の第２の嵌合部に当接して摺動するので、下部タイプレートが燃料支持金具の設定位置に移動するように降下する。したがって、燃料集合体を燃料支持金具の設定位置に容易に装荷することができ、その作業時間を短縮することができる。

（４）上記（１）において、好ましくは、前記位置決め手段は、内周面が略楕円錐台形状又は略長円錐台形状に形成され拡大開口する前記燃料支持金具の前記開口部と、外周面が前記燃料支持金具の前記開口部の前記内周面に嵌合するように略楕円錐台形状又は略長円錐台形状に形成された前記下部タイプレートの挿入部である。

（５）上記（１）において、好ましくは、前記位置決め手段は、内周面が略角錐台形状に形成され拡大開口する前記燃料支持金具の前記開口部と、外周面が前記燃料支持金具の前記開口部の前記内周面に嵌合するように略角錐台形状に形成された前記下部タイプレートの挿入部である。

（６）上記目的を達成するために、また本発明は、格子状に配列された複数の燃料棒と、これら燃料棒の間隔を保持する複数のスペーサと、前記燃料棒の上端を支持する上部タイプレートと、前記燃料棒の下端を支持し燃料支持金具に載置される下部タイプレートとを備えた沸騰水型原子炉の燃料集合体において、前記下部タイプレートに設けられ、前記燃料支持金具に対する前記下部タイプレートの水平回転方向の位置を設定位置に配置するための位置決め手段を備える。

本発明によれば、位置決め手段によって、燃料支持金具に対する下部タイプレートの水平回転方向の位置を設定位置に配置することができる。したがって、燃料集合体の水平回転方向の位置精度を向上させることができ、これによって熱的余裕を確保しつつ増出力を図ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。

本発明の第１実施形態を図１〜図７により説明する。
図２は、本発明の適用対象である沸騰水型原子炉の概略構成を表す模式図であり、図３は、本実施形態における沸騰水型原子炉の炉心の全体構造を表す水平断面図であり、図４は、中性子計装器の配置を表す水平断面図である。

これら図２〜図４において、沸騰水型原子炉は、原子炉圧力容器１内に設置された円筒形状の原子炉シュラウド２と、この原子炉シュラウド２内部に格納された炉心３と、原子炉シュラウド２の上部に配設された気水分離器４と、この気水分離器４のさらに上部に配設された蒸気乾燥器５とを備えている。

炉心３は、上部格子板６と炉心支持板７に設置した燃料支持金具８との間に、複数の（図３では８７２体の）燃料集合体９が所定間隔で配置されている。これら燃料集合体９の間には、原子炉圧力容器１下部の制御棒駆動機構１０で駆動される複数の（燃料集合体９の４体に対し１本の割合程度であり、図３では２０５本の）十字型制御棒１１が制御棒案内管１２をガイドにして上下方向（図２中上下方向）に挿抜可能に配置されており、これにより炉心３の出力が制御されるようになっている。また、燃料集合体９の間には、燃料集合体９の出力に対応した中性子束を計測する複数の移動式中性子計装器（ＴＩＰ）１３が配設されており、これにより炉心３の出力を測定するようになっている。

そして、原子炉圧力容器１内の冷却水（軽水）は、原子炉圧力容器１下部に設けた再循環ポンプ（インターナルポンプ）１４によって炉心３下部の下部プレナム１５に流入し、上昇して炉心３内に流入するようになっている。炉心３内の冷却水は、燃料集合体９に備えられた燃料棒１６の核分裂性物質の核分裂反応により冷却水が加熱され、蒸気と飽和水の気液混合流となって上昇しシュラウドヘッド１７に流入する。その後、気水分離器４によって水と分離された蒸気は蒸気乾燥器５で乾燥され、原子炉圧力容器１の主蒸気管１８から流出してタービン（図示せず）に供給されるようになっている。タービンの回転動力によって発電機（図示せず）が駆動して発電し、タービンを通過した蒸気は復水器（図示せず）で凝縮され冷却水となって給水管１９から原子炉圧力容器１に環流するようになっている。

図５は、上記燃料集合体９の全体構造を表す垂直断面図であり、図６は、燃料集合体９の配置を上部格子板６とともに表す平面図である。

これら図５、図６、及び前述の図４において、燃料集合体９は、核分裂性物質からなる円筒形状の燃料ペレットを封入した複数の上記燃料棒１６と、内部に冷却水が流れる２本の水ロッド２０とを備えており、これら燃料棒１６及び水ロッド２０がｎ行ｎ列（本実施形態ではｎ＝９）の正方格子状に配列され、軸方向（図５中上下方向）に所定間隔をおいて配設された複数のスペーサ２１によって燃料棒１６及び水ロッド２０の間隔が適切に保持されて、燃料バンドルとしている。また、燃料集合体９は、その燃料バンドルの上端及び下端をそれぞれ支持する上部タイプレート２２及び下部タイプレート２３と、燃料バンドルの周囲を取り囲み燃料集合体８の外壁を形成する四角筒形状のチャンネルボックス２４とを備えている。

このような燃料集合体９は例えば４体を１組として燃料支持金具８に載置されている。また、燃料集合体９の上部タイプレート２２は、上部格子板６に挿通されるとともに、上部タイプレート２２の上方側（図６中紙面に向かって手前側）に設けられたチャンネルファスナ２５が互いに作用して、位置決めされるようになっている。このとき、上部タイプレート２２と上部格子板６との間、またはチャンネルファスナ２５の相互間には、燃料集合体９の装荷時の作業性を考慮して隙間（遊び）が設けられている。

ここで、本発明の大きな特徴として、燃料集合体９の下部タイプレート２３及び燃料支持金具８には、燃料支持金具８に対する下部タイプレート２３の水平回転方向の位置を設定位置に配置するための位置決め手段が設けられている。

図１は、本実施形態による燃料支持金具８及びこれに載置された燃料集合体９の詳細構造を表す水平断面図である（ただし便宜上、燃料集合体９を１体のみ図示している）。また、図７（ａ）は、図１中断面Ａ−Ａによる垂直断面図で、下部タイプレート２３が燃料支持金具８に載置される前の状態を表しており、図７（ｂ）は、図７（ａ）における燃料支持金具８の開口部と下部タイプレート２３の挿入部との位置関係を表す水平断面図であり、図７（ｃ）は、図７（ａ）における燃料支持金具８の開口部の溝部と下部タイプレート２３の挿入部の突部との位置関係を表す側面図である。

これら図１、図７（ａ）、図７（ｂ）、及び図７（ｃ）において、下部タイプレート２３の下方側（図７（ａ）中下側）の先端部には、段差部２６を境界とした挿入部２７が設けられている。燃料支持金具８は、上記制御棒１１挿通用の十字形の挿通孔２８と、下部タイプレート２３の挿入部２７を挿入して支持するための４つの開口部２９と、この開口部２９に対応して側面下部に設けた４つの冷却水流入口（図示せず）とを備えている。

燃料支持金具８の開口部２９は拡大開口するように形成され、その内周面２９ａが円錐台形状に形成されている。下部タイプレート２３の挿入部２７の外周面２７ａは、燃料支持金具８の開口部２９の内周面２９ａに嵌合するように円錐台形状に形成されている。また、燃料支持金具８の開口部２９には、下方側（図１中紙面に向かって奥側、図７（ａ）及び図７（ｃ）中下側）に向かって断面積が縮小する四角錐形状の溝部２９ｂが設けられ、下部タイプレート２３の挿入部２７の外周面２７ａには、溝部２９ｂに嵌合する四角錐形状の突部２７ｂが突出して設けられている。

なお、上記において、燃料支持金具８の開口部２９の溝部２９ｂは特許請求の範囲記載の第１の嵌合部を構成し、下部タイプレート２３の挿入部２７の突部２７ｂは特許請求の範囲記載の第２の嵌合部を構成し、これら溝部２９ｂ及び突部２７ｂは特許請求の範囲記載の燃料支持金具に対する下部タイプレートの水平回転方向の位置を設定位値に配置するための位置決め手段を構成する。

本実施形態の動作及び作用効果を説明する。
例えば燃料集合体９を炉心３に装荷する場合、作業者は図示しないクレーンを用いて、燃料集合体９を所望の位置まで水平方に移動させた後、垂直方向に降下させる。このとき、例えば燃料支持金具８の設定位置に対し下部タイプレート２３の位置が若干ずれている場合でも、燃料集合体９の自重によって、下部タイプレート２３の挿入部２７の外周面２７ａが燃料支持金具８の開口部２９の内周面２９ａに当接して摺動し、かつ、下部タイプレート２３の挿入部２７の突部２７ｂ側面が燃料支持金具８の開口部２９の溝部２９ｂ側面に当接して摺動し、燃料集合体９が降下移動する。（前述の図７（ａ）、図７（ｂ）、及び図７（ｃ）参照）。そして、下部タイプレート２３の挿入部２７の外周面２７ａ及び突部２７ｂが燃料支持金具８の開口部２９の内周面２９ａ及び溝部２９ｂに嵌合して、燃料集合体９が固定される。

このようにして本実施形態においては、燃料集合体９の下部タイプレート２３の挿入部２７に設けた突部２７ｂを燃料支持金具８の開口部２９に設けた溝部２９ｂに嵌合させることにより、燃料支持金具９に対する下部タイプレート２３の水平回転方向の位置を設定位置に配置することができる。これにより、燃料集合体８の水平回転方向の位置精度を向上させることができるので、燃料集合体８から中性子計装器１３までの距離のバラツキをなくし、中性子計装器１３の測定誤差を低減して熱的余裕を増大させることができる。したがって、熱的余裕を確保しつつ沸騰水型原子炉の増出力を図ることができる。また、燃料集合体９の水平回転方向の位置精度が向上するので、燃料集合体９の相互間の減速材領域の厚みのバラツキも低減することができる。

また、本実施形態においては、燃料集合体９の自重によって下部タイプレート２３の挿入部２７が燃料支持金具８の開口部２９に嵌合するように降下移動するので、燃料集合体９を燃料支持金具８の設定位置に容易に装荷することができ、その作業時間を短縮することができる。

なお、上記第１実施形態においては、燃料支持金具８の開口部２９の溝部２９ｂ及び下部タイプレート２３の挿入部２７の突部２７ｂを四角錐形状に形成する構造を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば燃料支持金具８の開口部２９の溝部及び下部タイプレート２３の挿入部２７の突部を円錐形状（又は円錐台形状）に形成する構造としたり、例えば三角錐形状等の他の角錐形状（又は角錐台形状）に形成する構造としてもよい。これらの場合にも、上記第１実施形態同様の効果を得ることができる。

図８は、他の変形例による燃料支持金具８の開口部２９の溝部及び下部タイプレート２３の挿入部２７の突部を説明するための側面図であり、前述の図７ｃに相当する。この変形例では、燃料支持金具８の開口部２９の溝部２９ｂ’は直方体形状に形成され、下部タイプレート２３の挿入部２７の突部２７ｂ’は、その上側（図８中上側）が溝部２９ｂ’に嵌合するように（例えば突部２７ｂ’の幅寸法Ｌが溝部２９ｂ’の幅寸法Ｌ’にほぼ一致するように）直方体形状に形成され、その下側（図８中下側）が四角錐形状に形成されている。これにより、図示のように、突部２７ｂ’が溝部２９ｂ’から若干ずれている場合でも、突部２７ｂ’の四角錐形状部分の側面が溝部２９ｂ’の上側開口端に当接して図中左側に移動する。したがって、このような変形例においても、上記第１実施形態同様の効果を得ることができる。また、突部２７ｂ’と溝部２９ｂ’の形状を完全に一致させないので、加工の容易な形状とすることが可能である。

本発明の第２実施形態を図９〜図１１により説明する。本実施形態は、燃料棒及び燃料集合体が稠密配置されて水対燃料体積比を低減した軽水増殖炉に適用した実施形態である。

図９は、本実施形態における軽水増殖炉の炉心の全体構造を表す水平断面図であり、図１０は、本実施形態における燃料支持金具及びこれに載置された燃料集合体の詳細構造を表す水平断面図である（ただし便宜上、燃料集合体を１体のみ図示している）。また、図１１（ａ）は、図１０中断面Ａ’−Ａ’による垂直断面図で、下部タイプレートが燃料支持金具に載置される前の状態を表しており、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）における燃料支持金具の開口部と下部タイプレートの挿入部との位置関係を表す水平断面図であり、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）における燃料支持金具の開口部の溝部と下部タイプレートの挿入部の突部との位置関係を表す側面図である。

本実施形態において、軽水増殖炉の炉心３０は、図示のように、７２０体の燃料集合体３１と、これら燃料集合体３１の３体に１本の割合程度で挿入される２２３本のＹ字型制御棒３２とが配置されている。燃料集合体３１は、三角格子に稠密配置された例えば２７１本の燃料棒３３と、軸方向に所定間隔をおいて配設され燃料棒３３の間隔を適切に保持するスペーサ（図示せず）と、燃料棒３３の上端及び下端をそれぞれ支持する上部タイプレート（図示せず）及び下部タイプレート３４と、燃料棒３３の周囲を取り囲み燃料集合体３１の外壁を形成する正六角形状のチャンネルボックス３５とを備えている。軽水増殖炉は、燃料棒３３が稠密配置され、燃料集合体３１の相互間の減速材領域の幅が狭くされて、水対燃料体積比を小さくしている。

燃料集合体３１は、例えば３体を１組として燃料支持金具３６に載置されている。下部タイプレート３４の下方側（図９（ａ）中下側）の先端部には、段差部３７を境界とした挿入部３８が設けられている。燃料支持金具３６は、上記制御棒３２挿通用のＹ字形の挿通孔３９と、下部タイプレート３４の挿入部３８を挿入して支持するための３つの開口部４０と、この開口部４０に対応して側面下部に設けた３つの冷却水流入口（図示せず）とを備えている。

そして、上記第１実施形態の燃料支持金具８の開口部２９同様、燃料支持金具３６の開口部４０は拡大開口するように形成され、その内周面４０ａが円錐台形状に形成され、開口部４０には、下方側（図１０中紙面に向かって奥側、図１１（ａ）及び図１１（ｃ）中下側）に向かって断面積が縮小する四角錐形状の溝部４０ｂが設けられている。また、上記第１実施形態の上記下部タイプレート２３の挿入部２７同様、下部タイプレート３４の挿入部３８の外周面３８ａは、燃料支持金具３６の開口部４０の内周面４０ａに嵌合するように円錐台形状に形成され、その外周面３８ａには、溝部４０ｂに嵌合する四角錐形状の突部３８ｂが突出して設けられている。

なお、上記において、燃料支持金具３６の開口部４０の溝部４０ｂは特許請求の範囲記載の第１の嵌合部を構成し、下部タイプレート３４の挿入部３８の突部３８ｂは特許請求の範囲記載の第２の嵌合部を構成し、これら溝部４０ｂ及び突部３８ｂは特許請求の範囲記載の燃料支持金具に対する下部タイプレートの水平回転方向の位置を設定位値に配置するための位置決め手段を構成する。

以上のように構成された本実施形態においても、上記第１実施形態同様、燃料集合体３１の下部タイプレート３４の挿入部３８に設けた突部４０ｂを燃料支持金具３６の開口部４０に設けた溝部４０ｂに嵌合させることにより、燃料支持金具３６に対する下部タイプレート３４の水平回転方向の位置を設定位置に配置することができる。したがって、燃料集合体３１の水平回転方向の位置精度を向上させることができ、これによって熱的余裕を確保しつつ軽水増殖炉の増出力を図ることができる。また、燃料集合体３１の相互間の減速材領域の厚みのバラツキも低減することができる。また、上記第１実施形態同様、燃料集合体３１を燃料支持金具３６の設定位置に容易に装荷することができ、その作業時間を短縮することができる。

本発明の第３実施形態を図１２及び図１３により説明する。本実施形態は、燃料支持金具に突部を設け、この突部に嵌合する溝部を下部タイプレートに設けた実施形態である。

図１２は、本実施形態による燃料支持金具３６及びこれに載置された燃料集合体３１の詳細構造を表す水平断面図であり（ただし便宜上、燃料集合体３１を１体のみ図示している）、図１３（ａ）は、図１２中断面Ａ’’−Ａ’’による垂直断面図で、下部タイプレート３４が燃料支持金具３６に載置される前の状態を表しており、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）における燃料支持金具３６の開口部４０及び後述の突部と下部タイプレート３４の挿入部３７及び後述の溝部との位置関係を表す水平断面図である。これら図１２、図１３（ａ）、及び図１３（ｂ）において、上記実施形態と略同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態では、上記第２実施形態の上記燃料支持金具３６の上記溝部４０ｂ及び上記下部タイプレートの上記突部３８ｂに代えて、上記燃料支持金具３６の上面側の開口部付近に上方側（図１２中紙面に向かって手前側、図１３（ａ）中上側）に向かって断面積が縮小する円錐形状の突部４１を突出して設け、これに対応する下部タイプレート３４の段差部３７’に突部４１に嵌合する円錐形状の溝部４２を設けている。

なお、上記において、燃料支持金具３６の突部４１は特許請求の範囲記載の第１の嵌合部を構成し、下部タイプレート３４の溝部４２は特許請求の範囲記載の第２の嵌合部を構成し、これら突部４１及び溝部４２は特許請求の範囲記載の燃料支持金具に対する下部タイプレートの水平回転方向の位置を設定位値に配置するための位置決め手段を構成する。

以上のように構成された本実施形態においては、燃料集合体３１の下部タイプレート３４の溝部４２を燃料支持金具３６の突部４１に嵌合させることにより、上記実施形態同様、燃料支持金具３６に対する下部タイプレート３４の水平回転方向の位置を設定位置に配置することができる。したがって、燃料集合体３１の水平回転方向の位置精度を向上させることができ、これによって熱的余裕を確保しつつ増出力を図ることができる。また、燃料集合体３１の相互間の減速材領域の厚みのバラツキも低減することができる。また、上記実施形態同様、燃料集合体３１を燃料支持金具３６の設定位置に容易に装荷することができ、その作業時間を短縮することができる。

なお、上記第３実施形態においては、燃料支持金具３６の突部４１及び下部タイプレート３４の溝部４２を円錐形状に形成する構造を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば燃料支持金具３６の突部及び下部タイプレート３４の溝部を角錐形状（又は角錐台形状）に形成する構造としてもよい。この場合も、上記実施形態同様の効果を得ることができる。

本発明の第４実施形態を図１４及び図１５により説明する。本実施形態は、燃料支持金具の開口部の内周面及び下部タイプレートの挿入部の外周面を長円錐台形状に形成した実施形態である。

図１４は、本実施形態による燃料支持金具３６及びこれに載置された燃料集合体３１の詳細構造を表す断面図であり（ただし便宜上、燃料集合体３１を１体のみ図示している）、図１５（ａ）は、図１４中断面Ａ’’’−Ａ’’’による垂直断面図で、燃料支持金具３６に下部タイプレート３４が載置される前の状態を表しており、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）における燃料支持金具３６の開口部と下部タイプレート３４の挿入部との位置関係を表す水平断面図である。これら図１４、図１５（ａ）、及び図１５（ｂ）において、上記実施形態と略同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態では、燃料支持金具３６の開口部４３は拡大開口するように形成され、その内周面４３ａが長円錐台形状に形成されている。下部タイプレート３４の挿入部４４の外周面４４ａは、燃料支持金具３６の開口部４３の内周面４３ａに嵌合するように長円錐台形状に形成されている。

なお、上記において、燃料支持金具３６の開口部４３及び下部タイプレート３４の挿入部４４は特許請求の範囲記載の燃料支持金具に対する下部タイプレートの水平回転方向の位置を設定位値に配置するための位置決め手段を構成する。

以上のように構成された本実施形態においては、燃料集合体３１の下部タイプレート３４の挿入部４４を燃料支持金具３６の開口部４３に嵌合させることにより、上記実施形態同様、燃料支持金具３６に対する下部タイプレート３４の水平回転方向の位置を設定位置に配置することができる。したがって、燃料集合体３１の水平回転方向の位置精度を向上させることができ、これによって熱的余裕を確保しつつ増出力を図ることができる。また、燃料集合体３１の相互間の減速材領域の厚みのバラツキも低減することができる。また、上記実施形態同様、燃料集合体３１を燃料支持金具３６の設定位置に容易に装荷することができ、その作業時間を短縮することができる。

なお、上記第４実施形態においては、燃料支持金具３６の開口部４３の内周面４３ａ及び下部タイプレート３４の挿入部４４の外周面４４ａを長円錐台状に形成する構造を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば楕円錐台形状、角錐台形状等に形成する構造としてもよい。これらの場合も、上記実施形態同様の効果を得ることができる。

本発明の沸騰水型原子炉の炉心の第１実施形態を構成する燃料支持金具及びこれに載置された燃料集合体の詳細構造を表す水平断面図である。 本発明の適用対象である沸騰水型原子炉の概略構成を表す模式図である。 本発明の沸騰水型原子炉の炉心の第１実施形態の全体構造を表す水平断面図である。 本発明の沸騰水型原子炉の炉心の第１実施形態を構成する中性子計装器の配置を表す水平断面図である。 本発明の沸騰水型原子炉の燃料集合体の第１実施形態の全体構造を表す垂直断面図である。 本発明の沸騰水型原子炉の燃料集合体の第１実施形態の配置を上部格子板とともに表す水平断面図である。 本発明の沸騰水型原子炉の炉心の第１実施形態を構成する燃料支持金具及び燃料集合体の下部タイプレートの詳細構造を表す図である。 本発明の沸騰水型原子炉の炉心の一変形例を構成する燃料支持金具の溝部及び燃料集合体の下部タイプレートの突部の形状を表す図である。 本発明の沸騰水型原子炉の炉心の第２実施形態の全体構造を表す水平断面図である。 本発明の沸騰水型原子炉の炉心の第２実施形態を構成する燃料支持金具及びこれに載置された燃料集合体の詳細構造を表す水平断面図である。 本発明の沸騰水型原子炉の炉心の第２実施形態を構成する燃料支持金具及び燃料集合体の下部タイプレートの詳細構造を表す図である。 本発明の沸騰水型原子炉の炉心の第３実施形態を構成する燃料支持金具及びこれに載置された燃料集合体の詳細構造を表す水平断面図である。 本発明の沸騰水型原子炉の炉心の第３実施形態を構成する燃料支持金具及び燃料集合体の下部タイプレートの詳細構造を表す図である。 本発明の沸騰水型原子炉の炉心の第４実施形態を構成する燃料支持金具及びこれに載置された燃料集合体の詳細構造を表す水平断面図である。 本発明の沸騰水型原子炉の炉心の第４実施形態を構成する燃料支持金具及び燃料集合体の下部タイプレートの詳細構造を表す図である。

符号の説明

３ 炉心
８ 燃料支持金具
９ 燃料集合体
１６ 燃料棒
２１ スペーサ
２２ 上部タイプレート
２３ 下部タイプレート
２７ 挿入部
２７ａ 挿入部の外周面
２７ｂ 突部（第２の嵌合部、位置決め手段）
２９ 開口部
２９ａ 開口部の内周面
２９ｂ 溝部（第１の嵌合部、位置決め手段）
３０ 炉心
３１ 燃料集合体
３３ 燃料棒
３４ 下部タイプレート
３６ 燃料支持金具
３８ 挿入部
３８ａ 挿入部の外周面
３８ｂ 突部（第２の嵌合部、位置決め手段）
４０ 開口部
４０ａ 開口部の内周面
４０ｂ 溝部（第１の嵌合部、位置決め手段）
４１ 突部（第１の嵌合部、位置決め手段）
４２ 溝部（第２の嵌合部、位置決め手段）
４３ 開口部（位置決め手段）
４３ａ 開口部の内周面
４４ 挿入部（位置決め手段）
４４ａ 挿入部の外周面

Claims (6)

1. 格子状に配列された複数の燃料棒、これら燃料棒の間隔を保持する複数のスペーサ、前記燃料棒の上端を支持する上部タイプレート、前記燃料棒の下端を支持する下部タイプレートを備えた複数の燃料集合体と、これら燃料集合体の前記下部タイプレートを載置する開口部を有する複数の燃料支持金具とを備えた沸騰水型原子炉の炉心において、
   前記燃料支持金具に対する前記下部タイプレートの水平回転方向の位置を設定位値に配置するための位置決め手段を設けたことを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。
2. 請求項１記載の沸騰水型原子炉の炉心において、前記位置決め手段は、前記燃料支持金具に設けた第１の嵌合部と、これに対応する前記下部タイプレートに設けられ、前記第１嵌合部に嵌合する第２の嵌合部とを備えることを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。
3. 請求項２記載の沸騰水型原子炉の炉心において、前記燃料支持金具の前記開口部は拡大開口して形成され、かつ前記燃料支持金具の前記開口部の内周面及びこれに嵌合する前記下部タイプレートの挿入部の外周面は円錐台形状に形成され、前記第１の嵌合部及び前記第２の嵌合部は略角錐形状又は略円錐形状に形成されることを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。
4. 請求項１記載の沸騰水型原子炉の炉心において、前記位置決め手段は、内周面が略楕円錐台形状又は略長円錐台形状に形成され拡大開口する前記燃料支持金具の前記開口部と、外周面が前記燃料支持金具の前記開口部の前記内周面に嵌合するように略楕円錐台形状又は略長円錐台形状に形成された前記下部タイプレートの挿入部であることを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。
5. 請求項１記載の沸騰水型原子炉の炉心において、前記位置決め手段は、内周面が略角錐台形状に形成され拡大開口する前記燃料支持金具の前記開口部と、外周面が前記燃料支持金具の前記開口部の前記内周面に嵌合するように略角錐台形状に形成された前記下部タイプレートの挿入部であることを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。
6. 格子状に配列された複数の燃料棒と、これら燃料棒の間隔を保持する複数のスペーサと、前記燃料棒の上端を支持する上部タイプレートと、前記燃料棒の下端を支持し燃料支持金具に載置される下部タイプレートとを備えた沸騰水型原子炉の燃料集合体において、
   前記下部タイプレートに設けられ、前記燃料支持金具に対する前記下部タイプレートの水平回転方向の位置を設定位置に配置するための位置決め手段を備えることを特徴とする沸騰水型原子炉の燃料集合体。

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