JP2007093520A - Fuel assembly for pressurized water reactor and its support grid - Google Patents

Fuel assembly for pressurized water reactor and its support grid Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a support grid of a fuel assembly for a pressurized water reactor which has small flow resistance and can be easily provided vanes for deflection with a large stirring effect. <P>SOLUTION: The support grid of a fuel assembly for a pressurized water reactor keeps a circular tube or octagonal ferrule elements arrayed in nearly a rectangular grid. The vanes for deflecting cooling water around fuel rods in sub-channels formed by four ferrule elements adjacent to each other are attached by bridging the four ferrule elements. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は加圧水型原子炉用燃料集合体およびその支持グリッドに関し、特に冷却水の流路抵抗が少なく、冷却水を偏向させる効果が大きい偏向用羽根が設けられた加圧水型原子燃料集合体およびその支持グリッドに関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pressurized water nuclear fuel assembly and a supporting grid thereof, and more particularly, to a pressurized water nuclear fuel assembly provided with a deflection blade having a small flow resistance of cooling water and a large effect of deflecting cooling water. Concerning support grid.

加圧水型原子炉(以下、「PWR」と記す)の燃料集合体と支持グリッドについて、図を参照しつつ説明する。図1は、燃料集合体の全体と燃料集合体において支持グリッドと燃料棒が配列され固定されている様子の要部を概念的に示す図である。図1において、90は燃料集合体であり、91は上部ノズルであり、92は下部ノズルであり、93は支持グリッドであり、30は燃料棒であり、35はシンブル管であり、10は水平面内横方向(図上左右方向)に設けられた格子板であり、20は同じく縦方向(実際の配置では水平面内で前記横方向に直交する方向、ただし図ではいわゆる上下方向)に設けられた格子板であり、21は偏向用の羽根部であり、95は外枠用のフレーム材であり、96は溶接ナゲットである。   A fuel assembly and a support grid of a pressurized water reactor (hereinafter referred to as “PWR”) will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram conceptually showing the main part of the fuel assembly as a whole and a state in which support grids and fuel rods are arranged and fixed in the fuel assembly. In FIG. 1, 90 is a fuel assembly, 91 is an upper nozzle, 92 is a lower nozzle, 93 is a support grid, 30 is a fuel rod, 35 is a thimble tube, and 10 is a horizontal plane. It is a lattice plate provided in the inner horizontal direction (left and right direction in the figure), and 20 is also provided in the vertical direction (in the actual arrangement, in the direction perpendicular to the horizontal direction in the horizontal plane, but in the figure, the so-called vertical direction). A lattice plate, 21 is a deflection blade, 95 is a frame material for an outer frame, and 96 is a weld nugget.

図1の左側の図は、例えば17×17に配列され、上端部はシンブル管35を介して上部ノズル91と一体的となっている支持グリッド93aに固定され、下端部は下部ノズル92に固定された燃料棒30が、途中数箇所にある支持グリッド93にて支持されつつ拘束されている様子を概念的に示す図である。また、図1の右上の図は、各支持グリッド93において、横方向と縦方向に各々例えば外枠用のフレーム材を含めて18枚づつ、格子板10、20を碁盤の縦横の線(あるいは目)のように配列し、さらに横方向と縦方向のフレーム10、20が交差して形成された升目の内部に燃料棒が配列されている様子を概念的に示す図である。図1の右下の図は、その升目の内部を燃料棒が貫通している様子を概念的に示す図である。   1 is arranged in, for example, 17 × 17, the upper end is fixed to a support grid 93a integrated with the upper nozzle 91 via the thimble tube 35, and the lower end is fixed to the lower nozzle 92. It is a figure which shows notionally that the made fuel rod 30 is restrained while being supported by the support grids 93 at some points along the way. In the upper right diagram of FIG. 1, in each support grid 93, for example, 18 pieces each including a frame material for an outer frame are arranged in the horizontal direction and the vertical direction, and the grid plates 10 and 20 are arranged in vertical and horizontal lines (or FIG. 5 is a diagram conceptually showing a state in which fuel rods are arranged inside a mesh formed by crossing the frames 10 and 20 in the horizontal and vertical directions. The lower right diagram in FIG. 1 is a diagram conceptually showing a state in which the fuel rod penetrates the inside of the cell.

図2をも参照しつつ、この升目部についてさらに詳しく説明する。図2は、図1の右上の図の一部を拡大し、さらに升目部の構造の要部を概念的に示す図であり、また図1の右下の図を上方から見た様子を概念的に示す図でもある。図2において、31はソフトストップであり、32はハードストップである。   The mesh portion will be described in more detail with reference to FIG. 2 is an enlarged view of a part of the upper right view of FIG. 1, and further conceptually shows the main part of the structure of the mesh portion, and also shows a view of the lower right view of FIG. 1 as viewed from above. It is also a diagram shown. In FIG. 2, 31 is a soft stop and 32 is a hard stop.

図2に示すように、各支持グリッドは、横方向と縦方向に格子板10、20を碁盤の縦横の線(あるいは目)のように配列し、それらが交差する場所(格子点)では予め格子板10、20に形成されてある切欠き(図示せず)を利用して両方向の格子板を嵌合させ、必要に応じて溶接により固定して組立てられている。またこのため、格子点には、溶接ナゲット96が形成されている。そして、各支持グリッドにおいては、各2枚の横方向と縦方向の格子板10、20により形成された正方形の各升目内を、円筒状の燃料棒30が弾性的に作用するソフトストップ31と剛性的に作用するハードストップ32を介して拘束されつつ上下方向に貫通している。   As shown in FIG. 2, each support grid has grid plates 10 and 20 arranged in a horizontal and vertical direction like vertical and horizontal lines (or eyes) of a grid, and in a place where the grids intersect (grid points) in advance. Lattice plates in both directions are fitted using notches (not shown) formed in the lattice plates 10 and 20, and are assembled by being fixed by welding as necessary. For this reason, weld nuggets 96 are formed at the lattice points. In each support grid, a soft stop 31 on which a cylindrical fuel rod 30 acts elastically in each square cell formed by the two grid plates 10 and 20 in the horizontal and vertical directions. It penetrates in the up-down direction while being constrained via a hard stop 32 acting rigidly.

また、正方形の各升目に設けられている偏向用の羽根部21は、縦方向の格子板20の格子点の近傍の上部端面に形成されている合計2個の台形状の突き出しを、それぞれ逆方向に折り曲げたものであり、これにより燃料棒の外周を下方から上方に流れる冷却材に偏向を与えて良好な混合、そして冷却効果の増大を行うものである(特許文献1)。
特開平5−172974号公報
Further, the deflecting blade portions 21 provided in each square cell reverse the two trapezoidal protrusions formed on the upper end surface in the vicinity of the lattice points of the lattice plate 20 in the vertical direction, respectively. In this way, the coolant flowing from the lower side to the upper side of the fuel rod is deflected to improve the mixing and the cooling effect (Patent Document 1).
JP-A-5-172974

近年の発電コストの低下への強い要請の下、冷却水ポンプについてもその負荷を低減することが望まれているが、そのためには支持グリッドによる冷却水の流路抵抗あるいは圧力損失(以下、「流路抵抗」に統一する)を少なくすることが不可欠である。
支持グリッドによる冷却水の流路抵抗は、前記の格子板底面と冷却水との衝突および格子板側面と冷却水との摩擦により生じる。このため、冷却水の流速が大きいほど流路抵抗が大きい。
ところで、上下のノズルと支持グリッド間、あるいは上下の支持グリッド間では、図3に示すように、4本の燃料棒の間にサブチャンネルが形成される。図3に示すサブチャンネルにおいて、斜線で示す38は燃料棒の表面近くであり、39は燃料棒から離れた場所である。また、19と29で示す点線の部分は、支持グリッドにおける横方向と縦方向の格子板10、20が位置する場所である。
Under the strong demand for lower power generation costs in recent years, it is desirable to reduce the load of the cooling water pump. To that end, the flow resistance or pressure loss (hereinafter referred to as “ It is indispensable to reduce the “flow resistance”.
The flow path resistance of the cooling water by the support grid is generated by the collision between the lattice plate bottom surface and the cooling water and the friction between the lattice plate side surface and the cooling water. For this reason, the larger the flow rate of the cooling water, the larger the channel resistance.
By the way, between the upper and lower nozzles and the support grid, or between the upper and lower support grids, as shown in FIG. 3, subchannels are formed between the four fuel rods. In the subchannel shown in FIG. 3, the hatched 38 is near the surface of the fuel rod, and 39 is a location away from the fuel rod. Moreover, the part of the dotted line shown by 19 and 29 is a place where the grid plates 10 and 20 of the horizontal direction and vertical direction in a support grid are located.

このサブチャンネル内の流速は、燃料棒の表面近く38では燃料棒との摩擦のため小さくなり、燃料棒から離れた場所39では大きくなる。しかし、図3で明らかなように、燃料棒から離れた場所の中央部の上方、冷却水が流れて行く側には、支持グリッドの格子板10、20が位置することとなる。この結果、冷却水は下流側に位置する支持グリッドの格子板10、20の底面へ大きな速度で衝突することとなり、流路抵抗が増加する。さらにこの際、図1の右下に示すような格子板の結合構造では、冷却水は各段の格子点において、上下2箇所の交差点で衝突することとなり、この面からも流路抵抗が増加する。
また、格子点において両方向の格子板10、20をしっかりと固定するための溶接ナゲット96が形成された場所においては、さらに流路抵抗は増加する。
また、偏向用の羽根部は、形状が大きければ偏向流を発生させる面からは好ましいが、あまり大きすぎるとチャンネル中央部39の流速の大きい場所に位置するだけに、なおさら流路抵抗を増加させることとなる。
The flow velocity in this subchannel is reduced near the fuel rod surface 38 due to friction with the fuel rods and is increased at a location 39 away from the fuel rods. However, as is apparent from FIG. 3, the grid plates 10 and 20 of the support grid are positioned above the central portion away from the fuel rods and on the side where the cooling water flows. As a result, the cooling water collides with the bottom surface of the grid plates 10 and 20 of the support grid located on the downstream side at a high speed, and the flow path resistance increases. Furthermore, at this time, in the lattice plate coupling structure as shown in the lower right of FIG. 1, the cooling water collides at the intersections of the upper and lower two points at the lattice points of each stage, and the flow path resistance also increases from this surface. To do.
Further, in the place where the weld nugget 96 for firmly fixing the lattice plates 10 and 20 in both directions at the lattice points is formed, the flow path resistance further increases.
Further, the deflection blade portion is preferable in terms of generating a deflection flow if the shape is large, but if it is too large, the flow passage resistance is further increased because the deflection blade portion is located at a location where the flow velocity of the channel central portion 39 is large. It will be.

一方、これらの対策として、冷却材の流速を遅くしたり、偏向用の羽根部を小さくすれば、今度は冷却材の冷却能力が低下し、原子炉の安全性の確保の面からも不都合が生じかねない。
また、図1の右下の図に示すように、格子板の側面に窓を形成して摩擦が発生する面積を少なくし、その分流路抵抗を減少させることもなされてきたが、この場合には窓の上部において冷却水との衝突が生じるため、効果は限定されたものとなる。
このため、流路抵抗が少ない支持グリッドの開発、特に流路抵抗は少ないが攪拌効果は大きい偏向用の羽根を設けることが容易な支持グリッドの開発が望まれていた。
また、そのような支持グリッドを有する燃料集合体の開発が望まれていた。
On the other hand, if these measures are taken, if the coolant flow rate is slowed or the deflection vanes are made smaller, the cooling capacity of the coolant will be reduced this time, and there will be inconveniences in terms of ensuring the safety of the reactor. It can happen.
In addition, as shown in the lower right diagram of FIG. 1, a window is formed on the side surface of the lattice plate to reduce the area where friction is generated, and the flow resistance has been reduced accordingly. Since the collision with the cooling water occurs in the upper part of the window, the effect is limited.
For this reason, it has been desired to develop a support grid having a low flow resistance, and particularly to develop a support grid that has a small flow resistance but is easy to provide a deflection blade having a large stirring effect.
It has also been desired to develop a fuel assembly having such a support grid.

本発明は、以上の課題を解決することを目的としてなされたものであり、支持グリッドを円管状等のフェルール要素を嵌合してなる構造としたものであり、また偏向用の羽根部材を4個のフェルール要素が形成する空間を跨いで設置するようにしたものである。以下、各請求項の発明を説明する。   The present invention has been made for the purpose of solving the above-described problems. The support grid has a structure in which a ferrule element such as a circular tube is fitted, and four vane members for deflection are provided. It is designed to be installed across the space formed by the individual ferrule elements. Hereinafter, the invention of each claim will be described.

請求項1に記載の発明は、
円管状または八角管状のフェルール要素をほぼ正方格子状に配列してなることを特徴とする加圧水型原子炉用燃料集合体の支持グリッドである。
The invention described in claim 1
A support grid for a fuel assembly for a pressurized water reactor, in which circular or octagonal tubular ferrule elements are arranged in a substantially square lattice pattern.

本請求項の発明においては、円管状または八角管状のフェルール要素(部材。以下「要素」に統一する)をほぼ正方格子状に配列してなる支持グリッドであるため、4本の燃料棒間のサブチャンネル内の中央部、即ち冷却水が高速で流れる場所には支持グリッドの部材が配置されていないか、配置されていても僅かとなるため、冷却水の流路抵抗が少なくなる。
また、各フェルール要素を一体的に製作し、このため強度に余裕が生じるので、その分格子板の板厚さより薄い肉厚かつ流れ方向に短くすることが可能である。その結果、これらの面からも流路抵抗の減少につながる。
In the invention of this claim, since the support grid is formed by arranging circular or octagonal ferrule elements (members, hereinafter referred to as “elements”) in a substantially square lattice pattern, Since the supporting grid member is not arranged in the central portion in the sub-channel, that is, the place where the cooling water flows at a high speed, or even if it is arranged, the flow resistance of the cooling water is reduced.
Further, since each ferrule element is manufactured integrally, and there is a margin in strength, it is possible to make the thickness smaller than the thickness of the lattice plate and shorten it in the flow direction. As a result, the flow resistance is also reduced from these aspects.

なお、フェルール要素は、9以上の多角形でなく円管状または八角管状としているのは、製造が容易なことをも考慮したものであり、6角形でないのはサブチャンネルの中央部分に極力要素の一部が位置しないようにするためである。
ここに、「ほぼ正方格子状に配列」とは、多数のフェルール要素を、同一平面上でその開口部を上下方向に向けて配列し、さらに全体の平面形がほぼ正方形となっていることを指す。また、「ほぼ」とは、外周部では多少の凹凸が生じ、さらにシンブル管が位置する場所においては、フェルール要素が配置されず、代わりに固定、連結用の部材が設置されていたりする等のことを指す。
It should be noted that the ferrule element is not a polygon of 9 or more but a circular or octagonal tube because it is easy to manufacture. The non-hexagonal element is as small as possible in the center of the subchannel. This is to prevent a part from being located.
Here, “arranged in a substantially square lattice” means that a large number of ferrule elements are arranged on the same plane with their openings directed in the vertical direction, and the overall planar shape is substantially square. Point to. In addition, “almost” means that some irregularities occur in the outer peripheral portion, and in addition, the ferrule element is not arranged in the place where the thimble tube is located, and instead a fixing or connecting member is installed. Refers to that.

請求項2に記載の発明は、前記の加圧水型原子炉用燃料集合体の支持グリッドであって、
相互に隣接する前記フェルール要素4個が形成するサブチャンネル内において冷却水を燃料棒の周りで偏向させるための羽根部材が、前記4個のフェルール要素を跨いで取り付けられていることを特徴とする加圧水型原子炉用燃料集合体の支持グリッドである。
The invention according to claim 2 is a support grid of the fuel assembly for a pressurized water reactor,
A vane member for deflecting cooling water around the fuel rod in a subchannel formed by the four ferrule elements adjacent to each other is attached across the four ferrule elements. It is a support grid of a fuel assembly for a pressurized water reactor.

本請求項の発明においては、羽根部材は、4本の燃料棒が形成するサブチャンネル内であって、フェルール要素の上端の少し上部に取付けられている。このため、羽根部材が取付けられ、配置されている位置という面からは、従来の羽根部材の取付け位置と同じ、あるいは大きな変化はない。しかし、従来は、羽根部材の下方(冷却用水の上流側)には、十字型の形状をなし、かつ流れ方向に比較的長い格子板があり、これが整流板の役を果たしていたが、本発明では羽根部材の下方には、かかる物はない。このことは1つの羽根部材について着目した場合、下流側の支持グリッドにも格子板がないことを意味する。このため、上流側の羽根本体により与えられた冷却水の偏向が、その下流側の支持グリッドの格子板により整流され弱められるということが生じることはない。その結果、羽根による冷却水を偏向させる効果が一層効率的となり、流路抵抗も大幅に減少し、また下流側に位置する燃料棒の冷却効果が増大する。
なお、羽根部材の羽根の部分は、フェルール要素の多少下流側に設置されていてもよい。
In the invention of this claim, the blade member is mounted in a subchannel formed by the four fuel rods and slightly above the upper end of the ferrule element. For this reason, from the aspect of the position where the blade member is attached and arranged, there is no change or the same as the conventional attachment position of the blade member. However, conventionally, there is a lattice plate below the blade member (on the upstream side of the cooling water) that has a cross shape and is relatively long in the flow direction. Then, there is no such thing under the blade member. This means that when attention is paid to one blade member, the downstream support grid also has no lattice plate. Therefore, the cooling water deflection provided by the upstream blade body is not rectified and weakened by the lattice plate of the downstream support grid. As a result, the effect of deflecting the cooling water by the blades becomes more efficient, the flow resistance is greatly reduced, and the cooling effect of the fuel rod located on the downstream side is increased.
In addition, the blade | wing part of a blade member may be installed in the somewhat downstream side of the ferrule element.

なお、偏向用の羽根の材質としては、耐屈曲性と耐高熱性からはインコネル600、SUS304、SUS316が好ましく、中性子の非吸収性からはジルカロイが好ましい。   As the material of the deflection blade, Inconel 600, SUS304, and SUS316 are preferable in view of bending resistance and high heat resistance, and Zircaloy is preferable in view of non-absorption of neutrons.

請求項3に記載の発明は、前記の加圧水型原子炉用燃料集合体の支持グリッドであって、
前記羽根部材は、基部の上方に羽根本体が2枚形成され、前記基部は4個のフェルール要素を跨いで取り付けられ、前記2枚の羽根本体は相互に逆方向に折り曲げられていることを特徴とする加圧水型原子炉用燃料集合体の支持グリッドである。
The invention according to claim 3 is a support grid of the fuel assembly for a pressurized water reactor,
The blade member has two blade bodies formed above the base, the base is mounted across four ferrule elements, and the two blade bodies are bent in opposite directions to each other. Is a supporting grid of a fuel assembly for a pressurized water reactor.

本請求項の発明においては、2枚(あるいは2箇所)の羽根本体は相互に逆方向に折り曲げられているため、燃料棒の周囲全体に偏向流が発生する。さらに、基部を有しているため、フェルール要素4個が形成するチャンネルの中央部分への取り付けも容易となる。
また、羽根本体の横幅と長さは偏向付与効果と流路抵抗の兼ね合いから、燃料棒のピッチをP、燃料棒の外径をDとしたとき、(21/2P―D)/5mmからその4倍程度、板厚さは強度と流路抵抗の減少の面から0.1mmから1.0mm程度が好ましい。
また、フェルール要素と別に製造する場合には特に、形状が簡単であり、材料の板材を切り欠いて折り曲げるだけであるため、製造工程も容易となる。
また、羽根部材の基部は、冷却水流をただ1回遮るだけであり、この面からも流路抵抗の減少が図られる。
なお、羽根部は各チャンネル用の短いものを各チャンネル毎に装備してもよいし、支持グリッドの縦方向または横方向を通しての一体のもの、従って一枚の薄板の上部に多数の羽根部が形成されているようにしてもよい。
さらに、各支持グリッドにおける羽根による偏向および流路抵抗(偏向に伴う圧損)は、製造等の便宜で同一としてもよいし、炉の内部にあるためどうしても発熱が大きくなる中段の高さ位置では羽根の折り曲げや捻りを大きくして偏向を大きくする、あるいは冷却水の上流側で既に偏向が与えられているので下流側ではその逆にする等多少の変化があるようになされていてもよい。
In the invention of this claim, the two (or two) blade bodies are bent in opposite directions, so that a deflection flow is generated around the entire periphery of the fuel rod. Further, since the base portion is provided, the attachment to the central portion of the channel formed by the four ferrule elements is facilitated.
The width and length of the blade body are (2 1/2 P−D) / 5 mm, where P is the fuel rod pitch and D is the outer diameter of the fuel rods, because of the effect of imparting deflection and flow path resistance. Therefore, the plate thickness is preferably about 0.1 mm to 1.0 mm in terms of strength and flow resistance reduction.
Moreover, especially when manufacturing separately from a ferrule element, since a shape is simple and it only needs to cut and bend the board | plate material of a material, a manufacturing process becomes easy.
Further, the base part of the blade member only blocks the cooling water flow only once, and the flow path resistance can be reduced also from this surface.
In addition, the blade part may be equipped with a short one for each channel for each channel, and the blade part is integrated through the vertical or horizontal direction of the support grid, so that a large number of blade parts are provided on the upper part of one thin plate. It may be formed.
Moreover, deflection and flow path resistance due to the blade at each support grid (pressure loss due to deflection) may be the same for convenience of manufacture and the like, vanes at the level of the middle of absolutely heat generation increases due to the interior of the furnace The deflection may be increased by increasing the bending or twisting of this, or since the deflection has already been given on the upstream side of the cooling water, there may be some changes such as the reverse on the downstream side.

請求項4に記載の発明は、前記の加圧水型原子炉用燃料集合体の支持グリッドであって、
前記羽根部材は、基部の上方にくびれ部を介して羽根部が形成され、前記基部は4個のフェルール要素を跨いで取り付けられ、前記羽根部は前記くびれ部を捻って羽根が形成されていることを特徴とする加圧水型原子炉用燃料集合体の支持グリッドである。
The invention according to claim 4 is a support grid of the fuel assembly for a pressurized water reactor,
The blade member is formed with a blade portion via a constriction portion above the base portion, the base portion is mounted across four ferrule elements, and the blade portion is formed by twisting the constriction portion to form a blade. This is a support grid for a fuel assembly for a pressurized water reactor.

本請求項の発明においては、羽根は捻って形成されているため、冷却水の偏向効果が良好となる。
また、フェルール要素と別に製造する場合には特に、形状が簡単であり、材料の板材を切り欠いて折り曲げるだけであるため、工程も容易となる。
なお、羽根部の横幅と長さは偏向付与効果と流路抵抗の兼ね合いから、(21/2P―D)/5mmからその4倍程度が好ましい。ここに、PとDの意味は、前記と同じである。
In the invention of this claim, since the blades are twisted, the deflection effect of the cooling water is good.
Further, particularly when manufactured separately from the ferrule element, the shape is simple, and the process is facilitated because the plate material is simply cut out and bent.
In addition, the width and length of the blade portion are preferably about (2 1/2 P−D) / 5 mm to about four times that in view of the effect of imparting deflection and the flow path resistance. Here, the meanings of P and D are the same as described above.

請求項5に記載の発明は、前記のいずれかの発明の支持グリッドが設けられていることを特徴とする加圧水型原子炉用燃料集合体である。   The invention according to claim 5 is a fuel assembly for a pressurized water reactor, wherein the support grid according to any one of the above inventions is provided.

本請求項の発明においては、前記のいずれかの発明の支持グリッドが設けられているため、流路抵抗が少なく、燃料棒の冷却に充分な余裕がある加圧水型原子炉用燃料集合体となる。
なお、前記いずれかの発明の支持グリッドは、1個でも設けられておれば、本請求項の発明に該当する。
In the invention of this claim, since the support grid according to any one of the above inventions is provided, the fuel assembly for a pressurized water reactor has a low flow resistance and a sufficient margin for cooling the fuel rods. .
In addition, if at least one support grid of the invention is provided, it corresponds to the invention of this claim.

本発明においては、円管状等のフェルール要素を配列した構造の支持グリッドとしているので、冷却水が特に高速で流れる場所には支持グリッドが位置しなくなり、このため支持グリッドの流路抵抗が減少し、冷却水ポンプの負荷も低減する。
また、薄い偏向用の羽根を流れの速い場所に設けるので、小さな流路抵抗で大きな偏向効果を得ることが可能になる。
In the present invention, since the support grid has a structure in which ferrule elements such as circular tubes are arranged, the support grid is not located at a place where the cooling water flows at a particularly high speed, so that the flow resistance of the support grid is reduced. The load on the cooling water pump is also reduced.
In addition, since the thin deflection blades are provided in a place where the flow is fast, a large deflection effect can be obtained with a small flow path resistance.

以下、本発明をその最良の実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。   Hereinafter, the present invention will be described based on the best mode. In addition, this invention is not limited to the following embodiment. Various modifications can be made to the following embodiments within the same and equivalent scope as the present invention.

(第1の実施の形態)
本実施の形態は、円管状のフェルール要素を用いるものである。以下、図面を参照しつつこの支持グリッドを説明する。図4は、本発明の第1の実施の形態の支持グリッドの要部を概念的に示す図である。図4において、40は円管状のフェルール要素であり、95は外枠用フレーム材である。本実施の形態の支持グリッドは、円管状のフェルール要素40が横方向に各列例えば17個、縦方向に各段同じく17個、合計289個が全体として正方形をなすように配列され、さらにその外周にはフェルール要素全体を束ねる外枠用フレーム材95が設けられている。そして、各フェルール要素40相互、フェルール要素40と外枠用フレーム材95は、嵌合または接点の溶接で固定され、一体の支持グリッドを構成している。
(First embodiment)
In this embodiment, a tubular ferrule element is used. The support grid will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 is a diagram conceptually showing a main part of the support grid according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 4, 40 is a circular ferrule element, and 95 is a frame material for the outer frame. The support grid of the present embodiment is arranged so that the tubular ferrule elements 40 are arranged in a row in the horizontal direction, for example, 17 pieces in the horizontal direction, 17 pieces in the vertical direction in the same manner, and 289 in total form a square. An outer frame material 95 for bundling the entire ferrule element is provided on the outer periphery. The ferrule elements 40, the ferrule elements 40, and the frame material 95 for the outer frame are fixed by fitting or contact welding to form an integral support grid.

燃料棒(図示せず)は、このフェルール要素40内を下方から上方に貫通することとなる。なお、フェルール要素40による燃料棒を拘束しながらの支持は、フェルール要素の側面を打ち出し加工して形成した弾性拘束帯、別途取り付けられたスプリング、ソフトストップ、ハードストップ(いずれも図示せず)等を介してなされる。
なお、説明の便宜上前記においては、全ての位置にフェルール要素が配置されているとして説明したが、シンブル管等他の要素がある場所においては、フェルール要素は取付けられず、その周囲4個のフェルール要素を連結する橋渡し材(図示せず)が装備されたりする等のことがなされる。
この支持グリッドにおいては、4本の燃料棒に囲まれて形成されたサブチャンネルの中央部には、支持グリッドを構成する比較的肉厚の部材が位置しない。このため、流路抵抗が少なくなる。
なお、図面ではフェルール要素40の外周側壁に窓を形成していないが、各PWRの設計条件や運転条件によっては、燃料棒の支持と拘束を受持つスプリング等の装着作業の便宜性、流路抵抗の一層の低下を図る等のために形成されていてもよい。
A fuel rod (not shown) passes through the ferrule element 40 from below to above. The support while restraining the fuel rod by the ferrule element 40 includes an elastic restraint band formed by punching the side surface of the ferrule element, a separately attached spring, a soft stop, a hard stop (all not shown), etc. Made through.
For convenience of explanation, the above description has been made assuming that ferrule elements are arranged at all positions. However, in places where there are other elements such as thimble tubes, the ferrule elements are not attached, and the four ferrules around them are not attached. For example, a bridging material (not shown) for connecting the elements may be provided.
In this support grid, a relatively thick member constituting the support grid is not located at the center of the subchannel formed by being surrounded by four fuel rods. For this reason, channel resistance decreases.
In the drawing, no window is formed on the outer peripheral side wall of the ferrule element 40. However, depending on the design conditions and operating conditions of each PWR, the convenience of mounting work such as a spring for supporting and restraining the fuel rod, the flow path It may be formed in order to further reduce the resistance.

(第2の実施の形態)
本実施の形態は、八角管状のフェルール要素を使用する点が、先の実施の形態と異なる。
図5に、本実施の形態において、各燃料棒30がソフトストップ31及びハードストップ32を介して八角管状のフェルール要素の内壁に支持されつつ拘束されている様子を概念的に示す。図5は、背景技術の説明に使用した図2に相当するものであり、このため燃料棒30の支持、拘束については、説明を省略する。
(Second Embodiment)
This embodiment differs from the previous embodiment in that an octagonal tubular ferrule element is used.
FIG. 5 conceptually shows how each fuel rod 30 is supported and restrained by the inner wall of an octagonal tubular ferrule element via a soft stop 31 and a hard stop 32 in the present embodiment. FIG. 5 corresponds to FIG. 2 used for the description of the background art. Therefore, the description of the support and restraint of the fuel rod 30 is omitted.

次に、燃料棒よりも直径が大きいシンブル管の支持しつつ拘束する構造について、図5を参照しつつ説明する。図5において、35はシンブル管であり、36は橋渡し材であり、50は八角管状のフェルール要素である。シンブル管35が貫通する位置にはフェルール要素は設けず、シンブル管はそのまま支持グリッドを貫通させるが、このシンブル管の周囲にある4個のフェルール要素50を結合する2個の橋渡し材36のシンブル管35に向く側面部の形状を、丁度相反する方向からシンブル管35を挟み込むようにしている。そしてこれにより、フェルール要素50の固定を兼ねつつシンブル管35の支持をし、拘束がなされることとなる。
なお、周囲4個のフェルール要素50のシンブル管35側にスプリング等を取り付け、そのバネ力によりシンブル管35を支持しつつ拘束するようにしてもよい。
なおまた、橋渡し材36にスプリングを取付けて保持するようにしていてもよい。
Next, a structure for supporting and restraining a thimble tube having a diameter larger than that of the fuel rod will be described with reference to FIG. In FIG. 5, 35 is a thimble tube, 36 is a bridging material, and 50 is an octagonal tubular ferrule element. The ferrule element is not provided at the position where the thimble tube 35 passes, and the thimble tube passes through the support grid as it is, but the thimble of the two bridging members 36 connecting the four ferrule elements 50 around the thimble tube 35 is provided. The shape of the side surface facing the tube 35 is such that the thimble tube 35 is sandwiched from opposite directions. As a result, the thimble tube 35 is supported and restrained while also fixing the ferrule element 50.
Note that a spring or the like may be attached to the four surrounding ferrule elements 50 on the thimble tube 35 side, and the thimble tube 35 may be supported and restrained by the spring force.
In addition, a spring may be attached to the bridging member 36 and held.

(第3の実施の形態)
本実施の形態は、偏向用の羽根に関する。従来は、偏向用の羽根は格子板と一体的に形成されていたが、本発明ではフェルール要素40、50とは別体として製造される。以下、図6を参照しながら本実施の形態を説明する。図6において、70は羽根部材であり、71はその基部であり、72と73は、各々その上辺に台形状に突き出して形成された羽根本体である。この羽根部材70は、図6の左上の図に示すように2枚の羽根本体72、73が相互に逆の方向に折り曲げられ、この状態で図6の下の図に示すように、その基部71の両端が各々2個のフェルール要素40間に挟み込まれて固定される。このため、4個のフェルール要素40で形成された空間、即ちサブチャネル部を跨ぐように配置され、これにより周囲4個のフェルール要素間の冷却水に大きな偏向を生じさせる。
(Third embodiment)
The present embodiment relates to a deflection blade. Conventionally, the deflection blades are formed integrally with the lattice plate, but in the present invention, they are manufactured separately from the ferrule elements 40 and 50. Hereinafter, this embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 6, reference numeral 70 denotes a blade member, reference numeral 71 denotes a base portion thereof, and reference numerals 72 and 73 denote blade bodies formed so as to protrude in a trapezoidal shape on the upper side thereof. As shown in the upper left diagram of FIG. 6, the blade member 70 has two blade bodies 72 and 73 bent in opposite directions, and in this state, as shown in the lower diagram of FIG. Both ends of 71 are sandwiched between two ferrule elements 40 and fixed. For this reason, it arrange | positions so that the space formed by four ferrule elements 40, ie, a subchannel part, may be straddled, and this produces big deflection | deviation in the cooling water between four surrounding ferrule elements.

なお、この羽根部材70は、フェルール要素40とは別に製造される。このため、羽根の形状は最適なものと成し得、またその板厚さと流れ方向(上下方向)の長さは、冷却水の流れにより損傷したり、変形したりせずにその役割を果たす限り、必要最小限の値とすることが出来る(従来は、格子板の一部を使用して形成していたため、形状と板厚さ等は、格子板に起因する制限があった)。このため、一層流路抵抗が少なくなる。
なおまた、図6に示す羽根部材70は、各チャンネル毎に取付けるタイプのものであるが、支持グリッドの一方の外枠フレームから対向する他方の外枠フレームまで跨ぐ細長い1枚の板に、各チャンネルに対応して1組の羽根本体を形成していてもよい。
The blade member 70 is manufactured separately from the ferrule element 40. For this reason, the shape of the blades can be optimized, and the thickness and length of the flow direction (vertical direction) can play its role without being damaged or deformed by the flow of cooling water. As long as it can be set to the minimum necessary value (in the past, since a part of the lattice plate was used, the shape and thickness of the plate were limited due to the lattice plate). For this reason, the channel resistance is further reduced.
In addition, although the blade member 70 shown in FIG. 6 is of a type that is attached to each channel, each blade member 70 extends from one outer frame frame of the support grid to the other outer frame frame facing each other. A pair of blade bodies may be formed corresponding to the channel.

(第4の実施の形態)
本実施の形態は、偏向用の羽根の形状に関する。以下、図7を参照しつつ本実施の形態を説明する。図7において、80は羽根部材であり、81はその基部であり、82はその上辺に半円状に突き出して形成された羽根下部であり、83は羽根下部82の上方に上下が逆の半円状に形成された羽根部であり、84はくびれ部である。この羽根部材80は、図7の左側の図と右側の図に変化を示すように、羽根部83がくびれ部84から捻られ、この状態でその基部81の両端が各々2個のフェルール要素40間に挟み込まれて固定される。
なお、ここに羽根下部82がフェルール要素の上端より上方に位置して形成されているのは、フェルール要素の影響を排除して冷却水の偏向効果を増すためである。
(Fourth embodiment)
The present embodiment relates to the shape of a deflection blade. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 7, reference numeral 80 denotes a blade member, 81 denotes a base portion thereof, 82 denotes a blade lower portion formed by protruding in a semicircular shape on the upper side thereof, and 83 denotes a half-upside down portion above the blade lower portion 82. The blade portion is formed in a circular shape, and 84 is a constricted portion. In this blade member 80, as shown in the left and right views of FIG. 7, the blade portion 83 is twisted from the constricted portion 84, and in this state, both ends of the base portion 81 have two ferrule elements 40 respectively. It is sandwiched between and fixed.
The reason why the lower blade portion 82 is formed above the upper end of the ferrule element is to eliminate the influence of the ferrule element and increase the cooling water deflection effect.

燃料集合体において、支持グリッドと燃料棒が配列され、固定されている様子を概念的に示す図である。In a fuel assembly, it is a figure showing notionally a mode that a support grid and a fuel rod are arranged and fixed. 従来の支持グリッドにおいて、燃料棒が支持されつつ拘束されている様子を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally that a fuel rod is supported and restrained in the conventional support grid. 従来の支持グリッドにおいて、4本の燃料棒に囲まれたサブチャネル内の中央部に下流側の格子板が位置する様子を概念的に示す図である。In the conventional support grid, it is a figure which shows notionally a mode that the lattice plate of a downstream is located in the center part in the subchannel surrounded by four fuel rods. 本発明の第1の実施の形態の支持グリッドの要部の構成を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the structure of the principal part of the support grid of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態の支持グリッドの要部と、燃料棒等を支持しつつ拘束している様子を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the state which is restraining, supporting the principal part of the support grid of the 2nd Embodiment of this invention, and a fuel rod. 本発明の第3の実施の形態としての羽根部材を、4個のフェルール要素で囲まれたサブチャンネル内に取り付ける要素を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the element which attaches the blade | wing member as the 3rd Embodiment of this invention in the subchannel enclosed by the four ferrule elements. 本発明の第4の実施の形態としての羽根部材の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of the blade member as the 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 格子板(横方向)
20 格子板(縦方向)
21 羽根部(従来技術)
30 燃料棒
31 ソフトストップ
32 ハードストップ
35 シンブル管
36 橋渡し材
38 燃料棒近くのサブチャンネル
39 中央部のサブチャンネル
40 円管状のフェルール要素
50 八角管状のフェルール要素
70、80 羽根部材(実施の形態)
71、81 羽根部材の基部
72、73 羽根本体
82 羽根下部
83 羽根部
90 燃料集合体
91 上部ノズル
92 下部ノズル
93 支持グリッド
93a 支持グリッド(上部ノズルと一体)
95 外枠用フレーム材
96 溶接ナゲット
10 Lattice plate (lateral direction)
20 Lattice plate (vertical direction)
21 Blade (conventional technology)
30 Fuel rod 31 Soft stop 32 Hard stop 35 Thimble tube 36 Bridging material 38 Subchannel 39 near fuel rod Subchannel 40 in the center Circular ferrule element 50 Octagonal ferrule elements 70, 80 Blade member (Embodiment)
71, 81 Blade member bases 72, 73 Blade body 82 Blade lower portion 83 Blade portion 90 Fuel assembly 91 Upper nozzle 92 Lower nozzle 93 Support grid 93a Support grid (integrated with upper nozzle)
95 Frame material 96 for outer frame Welding nugget

Claims (5)

円管状または八角管状のフェルール要素をほぼ正方格子状に配列してなることを特徴とする加圧水型原子炉用燃料集合体の支持グリッド。   A supporting grid for a fuel assembly for a pressurized water reactor, comprising circular or octagonal ferrule elements arranged in a substantially square lattice pattern. 相互に隣接する前記フェルール要素4個が形成するサブチャンネル内において冷却水を燃料棒の周りで偏向させるための羽根部材が、前記4個のフェルール要素を跨いで取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載の加圧水型原子炉用燃料集合体の支持グリッド。   A vane member for deflecting cooling water around the fuel rod in a subchannel formed by the four ferrule elements adjacent to each other is attached across the four ferrule elements. The support grid of the fuel assembly for pressurized water reactors of Claim 1. 前記羽根部材は、基部の上方に羽根本体が2枚形成され、前記基部は4個のフェルール要素を跨いで取り付けられ、前記2枚の羽根本体は相互に逆方向に折り曲げられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の加圧水型原子炉用燃料集合体の支持グリッド。   The blade member has two blade bodies formed above the base, the base is attached across four ferrule elements, and the two blade bodies are bent in opposite directions. A supporting grid for a fuel assembly for a pressurized water reactor according to claim 1 or 2. 前記羽根部材は、基部の上方にくびれ部を介して羽根部が形成され、前記基部は4個のフェルール要素を跨いで取り付けられ、前記羽根部は前記くびれ部を捻って羽根が形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の加圧水型原子炉用燃料集合体の支持グリッド。   The blade member is formed with a blade portion via a constriction portion above the base portion, the base portion is attached across four ferrule elements, and the blade portion is formed by twisting the constriction portion to form a blade. The supporting grid for a fuel assembly for a pressurized water reactor according to claim 1 or 2, 請求項1から請求項4のいずれかの支持グリッドが設けられていることを特徴とする加圧水型原子炉用燃料集合体。
A fuel assembly for a pressurized water reactor, wherein the support grid according to any one of claims 1 to 4 is provided.
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