JP2007178177A - 核燃料集合体 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料集合体内の外周部位に冷却材の不要な流れを防止して内側配置の燃料ピン側に効率よく冷却材を流すことができるようにして、熱効率が高く、寿命中の性能が安定した燃料集合体を提供する。
【解決手段】冷却材を導入するエントランスノズル４および操作用のハンドリングヘッド４を有し複数本の燃料ピンを収納するラッパ管２と、このラッパ管内に配置され燃料ピン５を径方向に支持するグリッド９と、ラッパ管内に挿入され各グリッドをラッパ管の軸方向に固定保持するライナー管８とを備え、グリッドとライナー管とを径方向に固定する固定手段を設ける。
【選択図】 図７

Description

本発明は液体金属等の冷却材を用いる原子炉の核燃料集合体に係り、特にラッパ管内に複数の燃料ピンをグリッドおよびライナー管によって保持収納する構成のものにおいて、ラッパ管内の外周側における余分な冷却材流れを抑制し、内側配置の燃料ピンを通過する冷却材流量を多くして炉心出力の向上を図った核燃料集合体に関するものである。

一般に原子炉では、核燃料集合体が支持部材に装着された状態で炉心内に支持されている。液体金属等の冷却材を用いる原子炉では電磁ポンプを駆動源として、炉心内に支持された核燃料集合体内の複数本の燃料ピンに冷却材を循環させるようになっている。この場合、例えば小型原子炉の場合には、燃料ピンをラッパ管に収容し、駆動源を不要として冷却材循環が可能な構成となっている。ラッパ管は、下端に冷却材を導入するエントランスノズルを有するとともに、上端に操作用のハンドリングヘッドを有する構成となっている。ラッパ管内には、燃料ピンを径方向に支持するグリッドと、ラッパ管内に挿入され各グリッドをラッパ管の軸方向に固定保持するライナー管とが備えられ、各燃料ピンの径方向間隔保持はグリッドにより行われるようになっている。グリッドの軸方向間隔はタイロッドもしくはライナー管等により保持されている（例えば、特許文献１参照）。

図２３および図２４は、このような従来の燃料集合体の構成を示している。これらの図において、複数の燃料ピン１０１はグリッド１０２によりピン間隔を保持され、ラッパ管１０３内に収納されている。燃料ピン１０１はその下部を下部ピン支持板１０５、上部を上部支持板１０６によって固定されている。液体金属等の冷却材はエントランスノズル１０４の冷却材流入口１０８から流入し、ハンドリングヘッド１０７の冷却材流出口１０９から流出する。

このように構成された核燃料集合体においては、図２５に示すように、低圧損のグリッド１０２として、グリッド枠１０２ａにリング型の多数のピン支持具１１０が設けられている。これらピン支持具１１０の内側には例えば図２６に示すように、３個のディンプル１１０ａが設けられ、燃料ピン１０１はこれらのディンプル１１０ａによって例えば周囲を３点支持されるようになっている。

図２７はラッパ管１０３が熱膨張によって膨らむ変形状態を示している。すなわち、ラッパ管１０３の基本形状は、図２７に仮想線で示したように正六角形であるが、使用時には照射変形により膨張して、実線で示すように外周側に膨らむ変形をする。このような変形に対し、従来では燃料バンドルの外側に薄肉六角管のライナー管を設置して、グリッドをライナー管と交互に積み重ねることで、グリッドの軸方向間隔を保っていた。

しかしながら、このような構成では、バンドルの周囲の流路面積が大きいために中心部の被覆管温度が相対的に高くなることがあり、それを被覆管温度制限以下にする必要が生じて熱効率が低下する。

この点について、発明者において、被覆管温度低減に関し、周辺流れ防止のため炉心発熱部バンドルエッジサブチャンネル流路面積を低減する三角断面のフォロアを設ける技術を提案している。すなわち、上記の現象を押さえるために、ライナー管に周辺流れ防止突起起を設けるものである（例えば、非特許文献１参照）。
特開平６−１７４８８２号公報 日本原子力学会「2004年秋の学会」予稿集、３０７［燃料無交換炉心のための稠密・低圧損燃料集合体の開発（３）］

ところで、上述した従来の構成ではライナー管とグリッドとは積み重ねる構造となっており、相互に径方向にずれる可能性がある。ライナー管とグリッドとが径方向にずれると、ラッパ管とライナー管との間に開口が生じてライナー管内から冷却材がラッパ管側の空間に流れ、それが無駄流量となる可能性がある。

また、従来の核燃料集合体においては、ラッパ管が内圧による照射クリープによってバルジング変形が生じる。このため、膨張した部分ではバンドル周辺部の流路面積が増大しバンドル中心部の流量が減少して、被覆管温度が上昇する可能性がある。また、ライナー管についても内圧が掛かるため同様に膨張するおそれがあった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、燃料集合体内の外周部位に冷却材の不要な流れを防止して内側配置の燃料ピン側に効率よく冷却材を流すことができるようにして、熱効率が高く、寿命中の性能が安定した燃料集合体を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明では、液体金属を冷却材とする原子炉の炉心に装荷される核燃料集合体であって、前記冷却材を導入するエントランスノズルおよび操作用のハンドリングヘッドを有し複数本の燃料ピンを収納するラッパ管と、このラッパ管内に配置され前記燃料ピンを径方向に支持するグリッドと、前記ラッパ管内に挿入され前記各グリッドを前記ラッパ管の軸方向に固定保持するライナー管とを備え、前記グリッドと前記ライナー管とを径方向に固定する固定手段を設けたことを特徴とする燃料集合体を提供する。

本発明によれば、グリッドとライナー管との端部を径方向に固定する固定手段を設けたことにより、グリッドとライナー管との間に径方向の位置ズレによる隙間の発生を防止することができる。したがって冷却材の無駄な流れを阻止することができ、燃料集合体の熱効率向上、寿命中の性能安定化が図れるようになる。

以下、本発明に係る核燃料集合体の実施形態について、図１〜図２２を参照して説明する。

［第１実施形態（図１〜図７）］
図１は、本発明に係る燃料集合体の第１実施形態を示す全体概略断面図である。なお、図１においては、中心線Ｏの右半分に下記のラッパ管のみを切断した状態を示し、中心線Ｏの左半分には下記のラッパ管内のライナー管も切断した状態を示している。

図１に示すように、本実施形態の燃料集合体１は縦長なラッパ管２を備え、このラッパ管２の下端部にはエントランスノズル３が設けられ、上端部にはハンドリングヘッド４が設けられている。ラッパ管２の内部には、複数本の縦長な燃料ピン５が平行に収納され、これらの燃料ピン５はラッパ管２内の上端位置に設けられた上部ピン支持板６と、ラッパ管２内の下端位置に設けられた下部ピン支持板７とによって、それぞれ上下端部を支持されている。

ラッパ管２の内部には、燃料ピン５を径方向に一定間隔で保持するための複数のグリッド９が上下方向（軸方向）に間隔をあけて複数体配置され、さらにラッパ管２の内部には各グリッド９に接してこれらを軸方向に支持するライナー管８が設けられている。すなわち、グリッド８とライナー管９とはラッパ管２の軸方向に沿って交互に隣接して配置されている。

図２は図１のＡ−Ａ線拡大断面図（横断面図）であり、ラッパ管２の上端側に配置された２段のライナー管８（８ａ）とその内部の構造を示してる。また図３は、図２に示したライナー管８（８ａ）の側面形状を示している（ラッパ管２を省略している）。

図１〜図３に示すように、ラッパ管２とライナー管８（８ａ）とは共に、断面形状が正六角形となっている。そして、燃料集合体１の例えば上側における２体のライナー管８（８ａ）には管壁を貫通する連通孔１４が穿設されている。この連通孔１４により、ラッパ管２とライナー管８（８ａ）との間の空間と、ライナー管８（８ａ）の内側空間とが連通している。したがって、原子炉運転時においては、ラッパ管２とライナー管８（８ａ）との間の空間と、ライナー管８（８ａ）の内側空間との間で冷却材が自由に流動することができ、液圧の高い方から低い方に冷却材が流れることにより、両空間内の液圧は運転中において常に均一となる構成となっている。

なお、図１および図３の例では、連通孔１４が、１体のライナー管８（８ａ）の一つの面に対して上下２箇所に形成されているが、この連通孔１４の配置および個数等については、特に限定されるものではない。

また、図２および図３に示すように、各ライナー管８（８ａ）の各面における上端位置の各隅角近傍位置には、上方および外周側等に向って開口する溝または孔等の係合部１０が設けられている。また、各ライナー管８（８ａ）の各面における下端位置の各隅角近傍位置にも、下方および外周側等に向って開口する溝または孔等の係合部１０が設けられている。そして、これらの係合部１０に対し、図３に示すように、一定長さの係止ピン１１が備えられ、この係止ピン１１の先端部が溝等の各係合部１０に挿入し得るようになっている。

図４は、係合部１０および係止ピン１１を介して上下１対のライナー管８（８ａ）と、それらの間に配置されるグリッド９とを連結した状態を示している。グリッド９は正六角形状のグリッド枠と、グリッド枠の内側に設けられた多数の燃料支持用リングとから構成されている（図２５および図２６等参照）。そして図４に示すように、グリッド９のグリッド枠外周側に、ライナー管８（８ａ）の係合部１０と対応する配置でピン支持部１５が設けられている。ピン支持部１５は例えばグリッド枠の外周面側に設けられた貫通孔等として形成され、係止ピン１１を縦にして上下方向に挿通し得るとともに、係止ピン１１の中間部を外周側から支持し得る構成となっている。

このような構成において、上下１対のライナー管８（８ａ）の間にグリッド９を配置し、グリッド９のピン支持部１５に係止ピン１１の中間部を支持させ、係止ピン１１の上下端部を上下のライナー管８（８ａ）の溝等の係合部１０に挿入することにより、上下ライナー８，８およびグリッド９の三者の外周面を一致させて上下に連結することができる。この構成により、上下に隣接するライナー管８（８ａ）とグリッド９とが互いに径方向で固定される。すなわち、ライナー管８とグリッド９との間に径方向の位置ズレによる隙間の発生を防止することができ、冷却材の無駄な流れを阻止し、ひいては燃料集合体の熱効率向上、寿命中の性能安定化が図れるようになる。

次に、本実施形態による燃料集合体１の下部の構成について説明する。図５は図１のＢ−Ｂ線拡大断面図であり、燃料集合体１の例えば上側２体のライナー管８（８ａ）の下方に配置されるライナー管８（８ｂ）の構成を示している。図６は図５に示したライナー管８（８ｂ）の側面図である。

図５および図６に示したライナー管８（８ｂ）は、正六角形を基本とする筒状のものであるが、各辺に相当する周壁部分を内周側に向けて部分的に折曲することにより、燃料ピンの周辺側配置のもの同士の隙間を埋める山形の凹凸を形成した構成となっている。このような凹凸により、ライナー管８（８ｂ）の内面側に突出する周辺流れ防止突起として山形部（三角形状の凸部）１６が形成されている。これにより、周辺配置の燃料ピン５相互間の間隙を塞ぐことができ、冷却材が燃料ピン５とライナー管８（８ｂ）の内周側との間を通過して上方に向って流動することを防止する周辺流れ防止構造が形成されている。

また、図７に示すように、グリッド９のグリッド枠も同様に、正六角形を基本として各辺に相当する周壁部分を内周側に向けて部分的に折曲することにより、燃料ピンの周辺側配置のもの同士の隙間を埋める山形部を有している。

このような構成において、ライナー管８（８ｂ）には管壁を貫通する連通孔１４が穿設されている。この連通孔１４により、ラッパ管２とライナー管８（８ｂ）との間の空間と、ライナー管８（８ｂ）の内側空間とが連通している。したがって、原子炉運転時においては、ラッパ管２とライナー管８（８ｂ）との間の空間と、ライナー管８（８ａ）の内側空間との間で冷却材が自由に流動することができ、液圧の高い方から低い方に冷却材が流れることにより、両空間内の液圧は運転中において常に均一となる構成となっている。なお、図５〜図７の例では、連通孔１４が、１体のライナー管８（８ｂ）の一つの面に対して上下２箇所に形成されているが、この連通孔１４の配置および個数等については、特に限定されるものではない。

ところで、各ライナー管８（８ｂ）の各辺は上述のように凹凸断面を有している。そして、山形部１６に相当する外周面部分は凹部となっている。そこで、この構成の場合には図３および図４に示した係合部１０を設ける必要がなく、山形部１６の凹部を掛止ピン１１の係合部として利用することができる。

図７は、係合部としての山形部１６および係止ピン１１を介して上下１対のライナー管８（８ｂ）と、それらの間に配置されるグリッド９とを連結した状態を示している。グリッド９も各ライナー管８（８ｂ）と同様に、山形部による外周面の凹部を有する構成とされている。そこで、この凹部の外周を覆う部材等によって図４と略同様に、ライナー管８（８ｂ）の係合部１０と対応する配置でピン支持部１５が設けられている。このように、本実施形態の下部の各ライナー管８（８ｂ）およびグリッド９の場合には、溝等を形成する必要とすることなく、係止ピン１１を外周側に装着することができる。

したがって、上下１対のライナー管８（８ｂ）の間にグリッド９を配置し、グリッドのピン支持部１５に係止ピン１１の中間部を支持させ、係止ピン１１の上下端部を上下のライナー管８（８ｂ）の山形部１６の外周面側の凹部に挿入することにより、上下ライナー管８，８およびグリッド９の三者の外周面を一致させて上下に連結することができる。この構成により、上下に隣接するライナー管８（８ｂ）とグリッド９とを互いに径方向で固定することができ、比較的少ない加工手間にて、ライナー管８とグリッド９との間に径方向の位置ズレによる隙間の発生を防止することができ、冷却材の無駄な流れを阻止し、燃料集合体の熱効率向上、寿命中の性能安定化等が図れる。

なお、ライナー管の肉厚はラッパ管とライナー管のギャップ分横ずれをおこしても、グリッドとライナー管の接合部に隙間が生じない肉厚とすることが望ましい。

［第２実施形態（図８〜図１７）］
本発明の第２実施形態では、ラッパ管２の内周側とライナー管８（８ｂ）の外周側との間隙内で冷却材の流動を防止する冷却材閉塞部材１７を備えた核燃料集合体について説明する。

図８は、本発明に係る燃料集合体の第２実施形態を示す全体概略断面図である。なお、図８においては、中心線Ｏの右半分に下記のラッパ管のみを切断した状態を示し、中心線Ｏの左半分には下記のラッパ管内のライナー管も切断した状態を示している。

図８に示すように、本実施形態の燃料集合体１は縦長なラッパ管２を備え、このラッパ管２の下端部にはエントランスノズル３が設けられ、上端部にはハンドリングヘッド４が設けられている。ラッパ管２の内部には、複数本の縦長な燃料ピン５が平行に収納され、これらの燃料ピン５はラッパ管２内の上端位置に設けられた上部ピン支持板６と、ラッパ管２内の下端位置に設けられた下部ピン支持板７とによって、それぞれ上下端部を支持されている。

ラッパ管２の内部には、燃料ピン５を径方向に一定間隔で保持するための複数のグリッド９が上下方向（軸方向）に間隔をあけて複数体配置され、さらにラッパ管２の内部には各グリッド９に接してこれらを軸方向に支持するライナー管８が設けられている。すなわち、グリッド８とライナー管９とはラッパ管２の軸方向に沿って交互に隣接して配置されている。

なお、本実施形態において、ラッパ管２の上端側に配置された２段のライナー管８（８ａ）とその内部の構造については、上述した第１実施形態と同様であるから、説明を省略する。

本実施形態では、上側２体のライナー管８（８ａ）の下方に配置されるライナー管８（８ｂ）の構成を主として説明する。図９は図８のＣ−Ｃ線拡大断面図であり、図１０は図９におけるライナー管８（８ｂ）のみを抽出して示す横断面図である。

これらの図に示すように、本実施形態では、ライナー管８（８ｂ）が、正六角形を基本とする筒状のものであるが、各辺に相当する周壁部分を内周側に折曲することにより、燃料ピン５のうち周辺側配置のもの同士の隙間を埋める山形の凹凸を形成した構成となっている。このような凹凸により、ライナー管８（８ｂ）の内面側に突出する周辺流れ防止突起として山形部（三角形状の凸部）１６が形成されている。これにより、周辺配置の燃料ピン５間の間隙を塞ぐことができ、冷却材が燃料ピン５とライナー管８（８ｂ）の内周側との間を通過して上方に向って流動することを防止する周辺流れ防止構造が形成されている。

すなわち、本実施形態では、図１０に示すように、ライナー管８（８ｂ）の周壁が内周側に屈曲する凹凸壁として形成され、外周側配置の燃料ピン５間の隙間を凹凸壁のうち内周側に突出する部分で閉塞する構造を有するものであって、ライナー管８（８ｂ）の端部に、燃料ピン５間の隙間を閉塞する凹凸壁部分の外周側の空間を閉塞する閉塞部１６が設けられている。

なお、グリッド９のグリッド枠に対しても、図示しないが、そのグリッド枠の内周面側に、外周側配置の燃料ピン５間の隙間を塞ぐ複数の突出部を設け、これらの突出部を燃料ピン５のピンピッチに対応して形成してもよい。

すなわち、本実施形態では、グリッド９のグリッド枠およびライナー管８（８ｂ）の周壁の少なくともいずれか一方が内周側に屈曲する凹凸壁として形成され、外周側配置の燃料ピン５間の隙間を凹凸壁のうち内周側に突出する部分で閉塞する構造を有するものであればよい。

次に、図１１〜図１７により、ラッパ管２の内周側とライナー管８（８ｂ）の外周側との間隙内で冷却材の流動を防止する冷却材閉塞部材１７を備えたライナー管８（８ｂ）について説明する。

図１１に示すように、冷却材閉塞部材１７はライナー管８（８ｂ）の上端側に位置する当接片１８ａ，１８ｂ，１８ｃを有し、これらの当接片１８ａ，１８ｂ，１８ｃはラッパ管２の照射による膨張に追随して閉塞範囲を拡大できる弾性材からなる構成とされている。具体的には図１７に示すように、冷却材閉塞部材１７は、ライナー管８の外周側から突出してラッパ管２の内面に当接する当接片１８ａ，１８ｂ，１８ｃを有する。

また、閉塞部材１７はライナー管８（８ｂ）の上端部から外周面に垂下するスカート状部材であり、縦方向の溝１８により分割された複数の分割片としての当接片１８ａ，１８ｂ，１８ｃを有し、この各分割片としての各当接片１８ａ，１８ｂ，１８ｃが個々にラッパ管２の内周面に接する構成とされている。なお、閉塞部材１７は例えばインコネル（商品名）等の高Ｎｉ鋼により構成されていることが望ましい。これにより、長期間バネ力を保持することができる。

図１２は、図１１に示した冷却材閉塞部材１７の構成を示す平面図であり、図１３は同じく冷却材閉塞部材１７の構成を示す側面図である。図１４は冷却材閉塞部材１７の具体的な構成を示す断面図（図１２のＤ−Ｄ線断面図）であり、図１５はその斜視図である。図１６は作用を示す平面図であり、図１７は縦断面図である。図１６において、ラッパ管２が運転時の熱膨張により仮想線の状態から実線の如く膨張したような場合、ラッパ管２の最大膨張部分である中央部に、閉塞部材１７の中央位置の当節片１８ａが、膨張したラッパ管２に追随して移動し、ラッパ管２の内面に接することにより、ラッパ管２の内周側の空間を閉塞することができる。また、図１２に示すように、ライナー管８（８ｂ）の上端部には、燃料ピン５間の隙間を閉塞する凹凸壁部分の外周側の空間を閉塞する閉塞部１９が設けられている。

なお、図１５および図１７に示すように、スカート状の閉塞部材１７は溝１８が形成されていない上部１７ａ、溝１８が形成されスカート状に広がる中間部１７ｂ、および下方に向って次第に内側に折曲する下端部１７ａに区分される。また、最上部分１７ｄはライナー管８（８ｂ）に連結される連結部となっている。

なお、図示しないが、グリッド９のグリッド枠およびライナー管８（８ｂ）のいずれか一方の端部に、燃料ピン５間の隙間を閉塞する凹凸壁部分の外周側の空間を閉塞する閉塞部が設けられている構成としてもよい。

このように、本実施形態では、ライナー管８（８ｂ）の外周面側に、ラッパ管２の内周面側との間隙内で冷却材が流動することを防止する冷却材閉塞部材１７を備え、冷却材閉塞板１７は照射膨張により生じるライナー管８（８ｂ）の膨張による間隙拡大に追随して閉塞範囲を拡大できる弾性材からなる当接片を有する構成とされている。また、閉塞板１７はバネ板として構成され、このバネ板はリング状で、ライナー管８（８ｂ）の外周面側に周方向に沿って配置されるとともに、縦割の溝１８により分割された複数の分割片からなる当接片１８ａ，１８ｂ，１８ｃを有し、各分割片が個々にラッパ管の内周面に接する構成とされている。

したがって、本実施形態によれば、万一、ラッパ管―ライナー管ギャップ部に流路が開いても冷却材閉塞部材１７により冷却材の無駄な流れを阻止することができる。また、本実施形態では第１実施形態と同様の構成を有し、ライナー管８とグリッド９とを交互に積み重ねることによりグリッドの位置決めを行うとともに、ライナー管８とグリッド９との間にピン１１を用いて相互の相対位置を固定することにより径方向ずれを防ぐことができる。また、連通孔１４を設けライナー管８内部とラッパ管２内部の圧力の連通をさせることにより、ライナー管８の変形を防ぐことができる。

そして、万一それらがずれた場合にも、ラッパ管２とライナー管８との間に冷却材の流れができないように、その隙間にはいわばギャップ流れ防止板を入れることとするため、このギャップ流れ防止板は、周方向に分割されたバネ構造になっており、これによりラッパ管８はコーナー部より面中心近傍が大きく変形するので、この膨張の差があっても流路を確実に閉塞することができる。

［第３実施形態（図１８、図１９）］
図１８は本発明の第３実施形態を示す部分断面図であり、図１９は、図１８の横断面図である。

これらの図に示すように、本実施形態では、ライナー管８の内周面に軸方向に沿う複数本の棒２０が設けられている。これらの棒２０は断面略山形で、燃料ピン５のピンピッチに対応する配置とされている。そして、外周側配置の燃料ピン５間の隙間を塞ぐ構成とされている。すなわち、ライナー管８の内周面には、燃料ピン５のピンピッチに対応する配置で、燃料ピン５との間の隙間を塞ぐ複数の軸方向に沿う断面略山形の棒２０が設けられている。

本実施形態によれば、ライナー管を成形することで、周辺流れ防止構造を作る代わりに、断面が三角の周辺流れ防止用の棒２０を設けることで周辺流れを防止することができる。

［第４実施形態（図２０〜図２２）］
図２０は本発明の第４実施形態を示す概略図であり、図２１は図２０の部分拡大断面図であり、図２２はさらに図２２の要部拡大図である。

本実施形態では、ラッパ管２内の上端に燃料ピン５を支持する上部ピン支持板６が設けられ、この上部ピン支持板６を貫通するタイロッド２１の上端が圧縮コイルばね等の弾性材２４を介して上部端栓２５により押下げ可能な構成とされ、弾性材２４によりグリッド９およびライナー管８が下向きに押圧保持されている。

すなわち、ラッパ管２内の上端に部ピン支持リング２３が設けられ、この上部ピン支持リング２３を貫通するタイロッド２１の上端が圧縮コイルばね等の弾性材２４を介して上部端栓２５により押下げられ、この弾性材２４によりグリッド９およびライナー管８が弾性力をもって下向きに押圧保持される。

このような構成によれば、ライナー管８とグリッド９がずれないように、燃料ピン５の上部端栓２５で弾性材２４を介して上端のグリッド９を押さえることで全体を保持することができる。こにより、燃料の熱及び照射による膨張があっても燃料ピン５そのもので全体を引張ることで確実におさえることができるとともに、他の燃料ピンの自由な膨張を許容することができる。

なお、弾性材２４の弾性はグリッド９に適切に設置できるように、リング素子の外径と同一形のリングを置き確実にグリッドに押しつけ力が加わるようにすることが望ましい。

このように、ライナー管８とグリッド９とは一部の燃料ピン５の上部端栓２５から弾性材２４により保持することでピン、グリッド、ライナー管を一体で取り扱うことができ、しかも燃料ピンの自由膨張を阻害することはない。

本発明に係る燃料集合体の第１実施形態を示す全体概略断面図。 図１のＡ−Ａ線拡大断面図。 図２に示したライナー管の側面図。 図３に示したライナー管の接続構成を示す側面図。 図１のＢ−Ｂ線拡大断面図。 図５に示したライナー管の側面図。 図６に示したライナー管の接続構成を示す側面図。 本発明に係る燃料集合体の第２実施形態を示す概略図。 図８のＣ−Ｃ線拡大断面図。 図９におけるライナー管の横断面図。 本発明の第２実施形態による冷却材閉塞部材の説明図。 図１１に示した冷却材閉塞部材の平面図。 前記冷却材閉塞部材の平面図。 前記冷却材閉塞部材の側面図（図１２のＤ−Ｄ線断面図）。 前記冷却材閉塞部材の斜視図。 前記冷却材閉塞部材の作用を示す平面図。 前記冷却材閉塞部材を示す縦断面図。 本発明に係る燃料集合体の第３実施形態を示す概略図。 図１８の横断面図。 本発明に係る燃料集合体の第４実施形態の概略図。 図２０の部分拡大断面図。 図２１の要部拡大図。 従来例を示す概略図。 図２３のＸ−Ｘ線断面図。 従来例におけるグリッドを示す概略図。 従来例におけるグリッドのピン支持具を示す概略図。 ラッパ管の膨張を説明する平面図。

符号の説明

１ 核燃料集合体
２ ラッパ管
３ エントランスノズル
４ ハンドリングヘッド
５ 燃料ピン
６ 上部ピン支持板
８ ライナー管
９ グリッド
１１ ピン
１４ 孔（練通孔）
１６，１９ 閉塞部
１７ 冷却材閉塞部材
１８ 縦方向の溝
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ 当接片
２０ 棒
２１ タイロッド
２４ 弾性材
２５ 上部端栓

Claims (10)

1. 液体金属を冷却材とする原子炉の炉心に装荷される核燃料集合体であって、前記冷却材を導入するエントランスノズルおよび操作用のハンドリングヘッドを有し複数本の燃料ピンを収納するラッパ管と、このラッパ管内に配置され前記燃料ピンを径方向に支持するグリッドと、前記ラッパ管内に挿入され前記各グリッドを前記ラッパ管の軸方向に固定保持するライナー管とを備え、前記グリッドと前記ライナー管とを径方向に固定する固定手段を設けたことを特徴とする燃料集合体。
2. 前記固定手段は、前記グリッドと前記ライナー管との接合端部を径方向に沿って固定するピンを備えた構成とされている請求項１の核燃料集合体。
3. 前記ラッパ管の内周側と前記ライナー管の外周側との間隙内で冷却材の流動を防止する冷却材閉塞部材を備え、前記冷却材閉塞部材は、前記ライナー管の外周側から突出して前記ラッパ管の内面に当接する当接片を有し、この当接片は前記ラッパ管の膨張に追随して閉塞範囲を拡大できる弾性材からなる構成とされている請求項１記載の核燃料集合体。
4. 前記閉塞部材は前記ライナー管の上端部から外周面に垂下するスカート状部材であり、縦方向の溝により分割された複数の分割片を有し、この各分割片が個々に前記ラッパ管の内周面に接する構成とされている請求項１記載の核燃料集合体。
5. 前記閉塞部材は高Ｎｉ鋼により構成されている請求項４記載の核燃料集合体。
6. 前記グリッドのグリッド枠の内周面側に、外周側配置の前記燃料ピン間の隙間を塞ぐ複数の突出部が設けられ、これらの突出部は前記燃料ピンのピンピッチに対応して形成されている請求項１記載の核燃料集合体。
7. 前記グリッドのグリッド枠および前記ライナー管の周壁の少なくともいずれか一方が内周側に屈曲する凹凸壁として形成され、外周側配置の前記燃料ピン間の隙間を前記凹凸壁のうち内周側に突出する部分で閉塞する構造を有するものであって、前記グリッド枠および前記ライナー管のいずれか一方の端部に、前記燃料ピン間の隙間を閉塞する凹凸壁部分の外周側の空間を閉塞する閉塞部が設けられている請求項１記載の核燃料集合体。
8. 前記ライナー管の内周面に軸方向に沿う複数本の棒が設けられ、これらの棒は断面略山形で、前記燃料ピンのピンピッチに対応する配置とされ、外周側配置の前記燃料ピン間の隙間を塞ぐ構成とされている請求項１記載の核燃料集合体。
9. 前記ラッパ管内の上端に前記燃料ピンを支持する支持板が設けられ、この上部ピン支持板を貫通するタイロッドの上端が弾性材を介して上部端栓により押下げ可能な構成とされ、前記弾性材により前記グリッドおよび前記ライナー管が下向きに押圧保持されている請求項１記載の核燃料集合体。
10. 前記ライナー管の周壁を貫通する複数の孔が穿設され、前記ラッパ管側と前記燃料ピン側とに冷却材が流通し得る構成とされている請求項１記載の核燃料集合体。

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