JP2007530959A - 沸騰水形原子炉の燃料集合体 - Google Patents

Abstract

本発明は、ウォータチャネル（４）と燃料集合体脚部（６）とを備え、燃料集合体脚部（６）がフィルタ板（８）と該フィルタ板（８）を取り囲む枠部分（７）から形成され、ウォータチャネル（４）がその下端に孔（１６）で貫通されたプラグ（１７）を有し、該プラグ（１７）に燃料集合体脚部（６）が固定されている沸騰水形原子炉の燃料集合体に関する。本発明は次のように設計されている。即ち、フィルタ板（８）が開口（１４）で貫通され、プラグ（１７）の下側面（１８）に、孔（１６）を取り囲むスカート部（１９）が形成され、このスカート部（１９）がフィルタ板（８）の開口（１４）の中に入り込み、第１長手部位（２３）と第２長手部位（２４）とを備えたスリーブ（２２）が設けられ、その第１長手部位（２３）がフィルタ板（８）の下側面（２７）から開口（１４）の中に回り止めして突出し、第１長手部位（２３）と第２長手部位（２４）との間に存在する半径方向段部（２５）が、フィルタ板（８）の下側面（２７）に接し、スリーブ（２２）がボルト（３４）のねじ付き軸棒部（３５）で貫通され、このねじ付き軸棒部（３５）がプラグ（１７）の孔（１６）のねじにねじ込まれている。

Description

本発明は沸騰水形原子炉の燃料集合体に関する。かかる燃料集合体は、核燃料物質が詰められた燃料棒の束を有し、これらの燃料棒は軸方向に間隔を隔てられた複数のスペーサによって保持されている。ウォータチャネル（水管）が燃料棒束のほぼ中央を延びている。ウォータチャネルはその下端に孔で貫通されたプラグを有している。ウォータチャネルはプラグによって燃料集合体脚部に固定されている。燃料集合体脚部自体ないし燃料集合体脚部の少なくとも一部が、フィルタ板を取り囲む枠部分により形成されている。欧州特許出願公開第１２８０１６３号明細書で知られた燃料集合体の場合、フィルタ板に孔が存在し、この孔の中に、フィルタ板の下側からねじ付きスリーブがはめ込まれ、そこにろう付けされている。そのようなろう付けは高い製造費を必要とし、他方では、原子炉内での採用中の疲労強度について問題がある。

本発明の課題は、燃料集合体脚部が異なった方式でウォータチャネルに結合されている沸騰水形原子炉の燃料集合体を提供することにある。

この課題は請求項１に記載の燃料集合体によって解決される。それに応じて、ウォータチャネルの下端に配置されたプラグの下側面に、スカート部が形成され、このスカート部が、フィルタ板を貫通する開口の中に回り止めしてはめ込まれている。また、第１長手部位と第２長手部位を有するスリーブが設けられている。その第２長手部位はフィルタ板の下側からその開口の中に回り止めして突出し、第１長手部位と第２長手部位との間に存在する半径方向段部が、その外側面で、フィルタ板の下側面に接する。スリーブが最終的にボルトのねじ付き軸棒部によって貫通され、このねじ付き軸棒部はプラグの孔のねじにねじ込まれる。上述の接続方式の利点は、経費のかかる溶接継手ないしろう付け継手が全く不要となり、従って、一方では、大きな疲労強度を有し、他方では、僅かな組立費しか必要とされないことにある。フィルタ板の開口へのスカート部の回り止め係合によって、ウォータチャネルと燃料集合体脚部の相対回転位置の変化が防止される。好適には、その回り止め接続は、スカート部が多角形外側輪郭を有し、フィルタ板開口のスカート部を取り囲む部位が、その外側輪郭に対して補足的な横断面を有していることによって実施される。

有利な実施態様において、スリーブの第２長手部位とスカート部の互いに向かい合う端面が互いに接し、スリーブとスカート部の長さが、プラグの下側面とフィルタ板の上側面との間に隙間が存在するように寸法づけられている。これにより、固いねじ結合にとって必要なボルトのバイアス圧は、スリーブとプラグとの間の締付けによって得られる。フィルタ板は軸方向においてあらゆる力の導入がなくなる。これは、フィルタ板がこの方向に柔軟な構成要素、例えば軸方向に延びる湾曲を有し互いに平行に配置された帯板によって形成されている、ときに有利である。そのような場合、軸方向に力が導入されると、帯板が追従変形し、これにより、ボルト継手の強度が失われる恐れがある。しかし、提案された実施態様によれば、これは効果的に防止される。

ボルトが自然に緩むことを防止するために、スリーブがフィルタ板の開口の中に回り止めして配置され、ボルトがスリーブに回り止め結合されている。これは、有利な実施態様において、スリーブの第２長手部位が多角形外側輪郭を有し、フィルタ板開口のスリーブを取り囲む部位が、その外側輪郭に対して補足的な横断面を有する、ことによって実施される。好適には、スリーブとボルトとの回り止めは、スリーブの第１長手部位の円周部位が、半径方向内側に向けられた塑性変形部によって、ボルトのボルト頭部にかみ合い結合されるように形成されている。

燃料集合体脚部へのウォータチャネルの軸方向に対して横に遊びなしに且つ特に傾き防止した固定は、ボルトがボルト頭部から離れる方向に延びるねじなしカラーを有し、このカラーがその外周面でスリーブの内周面に接していることによって達成される。

以下図に示した実施例を参照して本発明を詳細に説明する。

図１は、核燃料物質が詰められた多数の燃料棒１から成る燃料棒束を有する沸騰水形原子炉の燃料集合体を示している。燃料棒１は異なった軸方向位置における複数のスペーサ２によって横に固定されている。ウォータチャネル４が燃料棒束のほぼ中央を軸方向３に延びている。燃料集合体の上側に燃料集合体頭部５が、下側に燃料集合体脚部６が配置されている。

燃料集合体脚部６は、例えば図２から明らかなように、主に枠部分７とフィルタ板８から構成されている。フィルタ板８は、枠部分７の両側側壁１０、１２間を延びている多数の帯板９によって形成されている。帯板９はその長手方向に対して横に互いに間隔を隔てて配置されている。同じ方向において帯板はそれに一体成形された支え１３により互いに結合されている。

フィルタ板８は偏心位置において開口１４で貫通されている。その開口１４の内部断面は八角形に形成されている。正確に言えば、開口１４を規定する帯板９の縁１５は、八角形輪郭をした仮想円筒に接している。燃料集合体脚部６に固定するために、ウォータチャネル４の下端に、ねじ孔１６で貫通されたプラグ１７が配置されている。ねじ孔１６を取り囲むスカート部１９が、組立状態においてプラグ１７のフィルタ板８の側の下側面１８から軸方向３に突出している。スカート部１９の外周面は八角形円筒を形成し、それに対し補足的に形成されたフィルタ板８の開口１４の中に回り止めしてはまり込んでいる。プラグ１７自体はほぼ四角形輪郭形状を有している。プラグ１７の下側面１８を境界づける縁２０は傾斜されている。

また、プラグ１７ないしウォータチャネル４を固定するために、スリーブ２２が設けられている。このスリーブ２２は第１長手部位２３と第２長手部位２４に分けられている。図６からはっきり理解できるように、両長手部位２３、２４間に半径方向段部２５が配置されている。第１長手部位２３は円環状に形成され、開口１４に対して補足的な八角形輪郭を有する第２長手部位２４より大きな直径を有している。第２長手部位２４は組立状態（図３、図４、図５）において開口１４の中に回り止めしてはまり込んでいる。その場合、スリーブ２２は半径方向段部２５の外側面２６でフィルタ板８ないしこのフィルタ板８を形成する帯板９の下側面２７に接する。スカート部１９とスリーブ２２の第２長手部位２４の長さは、その合計長さがフィルタ板８の厚さ２８（図５参照）ないしフィルタ板８を形成する帯板９の高さより小さく寸法づけられている。従って、スカート部１９とスリーブ２２の互いに面する端面２９、３０間に、軸方向間隔３２が存在している。

また、ウォータチャネル４を固定するために、ねじ付き軸棒部３５とボルト頭部３６を備えたボルト３４が利用され、そのねじ付き軸棒部３５はスリーブ２２を貫通して、プラグ１７のねじ孔１６にねじ込まれている。ねじ付き軸棒部３５はボルト頭部３６から軸方向に離れて延びるねじなしカラー３３を有している。カラー３３とねじ付き軸棒部３５のねじを有する部位との間に、凹所３７が存在している。ボルト頭部３６は半径方向段部２５の内側面３８に接触支持されている。これにより、締付け状態において、スリーブ２２は半径方向段部の外側面２６がフィルタ板８の下側面２７に押し付けられる。その場合、プラグ１７はその下側面１８がフィルタ板の上側面４０に押し付けられる。

燃料集合体脚部６とスリーブ２２とボルト３４はオーステナイトで作られている。これに対して、ウォータチャネル並びにその下端を閉鎖するプラグ１７はジルカロイで作られている。スリーブ２２の第１長手部位２３は、半径方向内側に向いた変形４１を許す壁厚を有している。図３と図４から明らかなように、第１長手部位２３の直径線的に対向して位置する両側に、そのような変形部４１が設けられている。これらの変形部４１はボルト頭部３６の直径線的に対向して位置する両側の溝３９にはまり込んでいる。これにより、ボルト３４はスリーブ２２に対して回り止めされている。また、スリーブ２２は開口１４の中に回り止めして位置している。これにより、ボルト３４の自然の緩みは防止される。

図７〜図９に示された実施例は、上述した実施例とは、スリーブ２２の第２長手部位２４ａが長くされている点だけが相違している。この第２長手部位２４ａの長さおよびスカート部１９の長さは、その合計長さがフィルタ板８の厚さ２８より大きいように寸法づけられている。これにより、フィルタ板８の上側面４０とプラグ１７の下側面１８との間に隙間４２が形成されている。従って、プラグ１７は、締付け時に、フィルタ板８の上側面４０に接せず、スリーブ２２に接する。これにより、軸方向に波打つ帯板９がこの方向において追従変形する恐れはない。その追従変形は、必要なバイアス圧を与えるために、事情によっては軸方向における帯板の望ましくない変形を生じさせる結果となる。

沸騰水形原子炉の燃料集合体の斜視図。 燃料集合体脚部へのウォータチャネルの固定部を表した分解斜視図。 燃料集合体脚部の断面図。 図３における矢印ＩＶの方向から見た平面図。 図３の部分Ｖの詳細図。 図５の部分ＶＩの詳細図。 第２実施例の分解斜視図。 組立状態における燃料集合体脚部の断面図。 図８の部分ＩＸの詳細図。

符号の説明

１ 燃料棒
２ スペーサ
３ 軸方向
４ ウォータチャネル（水管）
５ 燃料集合体頭部
６ 燃料集合体脚部
７ 枠部分
８ フィルタ板
９ 帯板
１０ 壁
１２ 壁
１３ 支え
１４ 開口
１５ 縁
１６ ねじ孔
１７ プラグ
１８ 下側面
１９ スカート部
２０ 縁
２２ スリーブ
２３ 第１長手部位
２４ 第２長手部位
２５ 半径方向段部
２６ 外側面
２７ 下側面
２８ 厚さ
２９ 端面
３０ 端面
３２ 軸方向間隔
３３ カラー
３４ ボルト
３５ ねじ付き軸棒部
３６ ボルト頭部
３７ 凹所
３８ 内側面
３９ 溝
４０ 上側面
４１ 変形部
４２ 隙間

Claims (6)

1. ウォータチャネル（４）と燃料集合体脚部（６）とを備え、燃料集合体脚部（６）がフィルタ板（８）と該フィルタ板（８）を取り囲む枠部分（７）から形成され、ウォータチャネル（４）がその下端に孔（１６）で貫通されたプラグ（１７）を有し、該プラグ（１７）に燃料集合体脚部（６）が固定されている沸騰水形原子炉の燃料集合体において、
   − フィルタ板（８）が開口（１４）で貫通され、
   − プラグ（１７）の下側面（１８）に、孔（１６）を取り囲むスカート部（１ ９）が形成され、該スカート部（１９）がフィルタ板（８）の開口（１４）の 中に入り込み、
   − 第１長手部位（２３）と第２長手部位（２４）とを備えたスリーブ（２２） が設けられ、前記第１長手部位（２３）がフィルタ板（８）の下側面（２７） から開口（１４）の中に回り止めして突出し、第１長手部位（２３）と第２長 手部位（２４）との間に存在する半径方向段部（２５）がフィルタ板（８）の 下側面（２７）に接し、
   − スリーブ（２２）がボルト（３４）のねじ付き軸棒部（３５）で貫通され、該ねじ付き軸棒部（３５）がプラグ（１７）の孔（１６）のねじにねじ込まれている
   ことを特徴とする沸騰水形原子炉の燃料集合体。
2. スカート部（１９）が多角形外側輪郭を有し、フィルタ板開口（１４）のスカート部（１９）を取り囲む部位が、その外側輪郭に対して補足的な横断面を有していることを特徴とする請求項１に記載の燃料集合体。
3. スリーブの第２長手部位（２４）とスカート部（１９）の互いに向かい合う端面（２９、３０）が互いに接し、スリーブ（２２）とスカート部（１９）の長さが、プラグ（１７）の下側面（１８）とフィルタ板（８）の上側面（４０）との間に隙間（４２）が存在するように寸法づけられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料集合体。
4. スリーブ（２２）が開口（１４）の中に回り止めして配置され、ボルト（３４）がスリーブ（２２）に回り止めして結合されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料集合体。
5. スリーブ（２２）の第２長手部位（２４）が多角形外側輪郭を有し、フィルタ板開口（１４）のスリーブ（２２）を取り囲む部位が、その外側輪郭に対して補足的な横断面を有し、また第１長手部位（２３）の円周部位が、半径方向内側に向けられた塑性変形部（４１）によって、ボルト（３４）のボルト頭部（３６）に回り止めかみ合い結合されていることを特徴とする請求項４に記載の燃料集合体。
6. ボルト（３５）がボルト頭部（３６）から離れる方向に延びるねじなしカラー（３３）を有し、該カラー（３３）がその外周面でスリーブ（２２）の第１長手部位（２３）の内周面に接していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の燃料集合体。

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