JP2008064464A - 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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俊平 柿木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide swirl vanes with a low flow resistance and a high stirring effect for fuel rods positioned adjacent to a thimble tube liable to cause large output, having small thermal margin; and to provide a fuel assembly and its support grids for a pressurized water reactor with the swirl vanes disposed on the support grid. <P>SOLUTION: This fuel assembly for the pressurized water reactor has some or all swirl vanes adjacent to the thimble tube larger than swirl vanes not adjacent to the thimble tube, at least in some of the support grids. The area of the swirl vanes adjacent to the thimble tube in at least a part of the support grids is set more than 1.0 time and not more than 2.25 times of the area of the swirl vanes not adjacent to the thimble tube. The support grids for the fuel assembly are provided. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は加圧水型原子炉用燃料集合体に関し、特に支持グリッドに設置される旋回羽根を、シンブル管に隣接する位置では隣接しない位置よりも形状、寸法を大きくした加圧水型原子炉用燃料集合体に関する。   The present invention relates to a fuel assembly for a pressurized water reactor, and in particular, a swirl vane installed on a support grid has a larger shape and size at a position adjacent to a thimble tube than a position not adjacent to the pressurized water reactor. About.

加圧水型原子炉用の燃料集合体の概略の全体構造を図1に示す。図1において、10は上部ノズルであり、20は下部ノズルであり、30は支持グリッドであり、30aは最上部支持グリッドであり、30bは最下部支持グリッドであり、40は燃料棒であり、50はシンブル管である。   A schematic overall structure of a fuel assembly for a pressurized water reactor is shown in FIG. In FIG. 1, 10 is an upper nozzle, 20 is a lower nozzle, 30 is a support grid, 30a is an uppermost support grid, 30b is a lowermost support grid, and 40 is a fuel rod, 50 is a thimble tube.

燃料集合体においては、上部ノズル10と下部ノズル20がシンブル管50により固定されている。また、燃料棒40は、例えば17×17に配列され、その上端部は上部ノズル10と一体的になった最上部支持グリッド30aに固定され、下端部は同じく下部ノズル20と一体的になった最下部支持グリッド30bに固定され、さらに途中幾箇所かを途中段の幾つかの支持グリッド30にて弾性支持されている。
なお、前記燃料棒の17×17配列においては、内部に制御棒、可燃毒物棒、計装装置等が挿入されるシンブル管50が、一部の燃料棒に換えて配置されているのが普通である。
In the fuel assembly, the upper nozzle 10 and the lower nozzle 20 are fixed by a thimble tube 50. Further, the fuel rods 40 are arranged in, for example, 17 × 17, and the upper end portion thereof is fixed to the uppermost support grid 30a integrated with the upper nozzle 10, and the lower end portion thereof is also integrated with the lower nozzle 20. It is fixed to the lowermost support grid 30b, and is further elastically supported by several support grids 30 at some midpoints.
In the 17 × 17 arrangement of the fuel rods, the thimble tube 50 into which control rods, combustible poison rods, instrumentation devices, etc. are inserted is usually arranged instead of some fuel rods. It is.

支持グリッド30は、例えば燃料棒が17×17配列であれば、外枠用のフレーム材を含めて横方向と縦方向に18枚ずつの格子板を碁盤の縦横の線(あるいは目)のように配列され、それらが交差する場所(以下、「格子点」と記す)では相互に嵌合され、必要に応じて溶接された構造物である。そして、横方向と縦方向の格子板が交差して形成された各升目内を燃料棒あるいはシンブル管が貫通している。
図2を参照しつつ、支持グリッドを燃料棒あるいはシンブル管が貫通している様子を詳しく説明する。図2は、支持グリッドの隣接する各升目内を、各々燃料棒とシンブル管が隣接して貫通している部分を、上から見た状態で概念的に示した図である。
For example, if the fuel rods are arranged in a 17 × 17 arrangement, the support grid 30 includes 18 grid plates in the horizontal and vertical directions, including the frame material for the outer frame, like vertical and horizontal lines (or eyes) on the grid. In the structure where they are arranged, they are fitted to each other at a place where they intersect (hereinafter referred to as “grid points”) and welded as necessary. A fuel rod or thimble tube passes through each grid formed by crossing the grid plates in the horizontal and vertical directions.
With reference to FIG. 2, the state in which the fuel rod or the thimble pipe penetrates the support grid will be described in detail. FIG. 2 is a view conceptually showing a portion where fuel rods and thimble tubes are adjacently penetrating through the adjacent grids of the support grid, as viewed from above.

図2において、31は水平面内横方向(図では左右方向)に設けられた格子板であり、32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、35はソフトストップであり、36はハードストップである。   In FIG. 2, 31 is a lattice plate provided in the horizontal direction (horizontal direction in the figure) in the horizontal plane, and 32 is also the vertical direction (in the actual arrangement, a direction orthogonal to the horizontal direction in the horizontal plane, but in the figure, so-called It is a lattice plate provided in the vertical direction), 35 is a soft stop, and 36 is a hard stop.

また、60は下方から上方に流れている冷却水に水平(横)方向の流れを与えて旋回させるための羽根(以下、原則として「旋回羽根」と記す)である。70は、冷却水が旋回しつつ全体として下から上に流れるサブチャンネル(冷却水の通路)である。なお図2では、横方向と縦方向の格子板31、32が形成する十字型の仕切り板で、サブチャンネル70は4つの狭い流路に分けられているが、上下の支持グリッド30間では1つの流路となる。   Reference numeral 60 denotes a blade (hereinafter, generally referred to as “swirling blade”) for turning the cooling water flowing from the lower side to the upper side by giving a horizontal (lateral) flow. Reference numeral 70 denotes a subchannel (cooling water passage) in which the cooling water swirls and flows from the bottom to the top as a whole. In FIG. 2, the sub-channel 70 is divided into four narrow flow paths by a cross-shaped partition plate formed by the lattice plates 31 and 32 in the horizontal direction and the vertical direction. It becomes one flow path.

横方向の格子板31と縦方向の格子板32は、格子点で相互に嵌合し、旋回羽根が傾いている方向と逆の位置で溶接されている。
ソフトストップ35とハードストップ36は、燃料棒が貫通する各升目内に各2個ずつ設置され、升目の内部を貫通する燃料棒40を弾性支持している。
The lattice plate 31 in the horizontal direction and the lattice plate 32 in the vertical direction are fitted to each other at lattice points, and are welded at positions opposite to the direction in which the swirl vanes are inclined.
Two soft stops 35 and two hard stops 36 are installed in each cell through which the fuel rod penetrates, and elastically support the fuel rod 40 that penetrates the inside of the cell.

また、燃料棒40が貫通する正方形の各升目の上部に設けられている旋回羽根60は、格子板31、32の格子点の近傍の上部端面に形成されている升目毎に2個の台形状の突き出しを、それぞれ相対向する方向に折り曲げたものである。図3に、この様子を立体的に示す。この折り曲げにより、燃料棒の外周を下方から上方に流れる冷却水に旋回を与えて良好な混合、そして冷却効果の増大を図るものである(特許文献1)。
なお、シンブル管50は発熱しないため、シンブル管50が貫通する箇所の旋回羽根60は、冷却水を少しでもシンブル管50から引き離して燃料棒40の方に向かわせる方向に向いて取付けられている。
この旋回羽根の横(水平方向)幅と上下方向の長さは、それぞれ燃料棒のピッチをP、直径をDとしたとき、(1.4P−D)/5mmからその4倍程度であり、厚さは0.1mmから1mm程度である。
In addition, the swirl vane 60 provided on the upper part of each square cell through which the fuel rod 40 penetrates has two trapezoidal shapes for each cell formed on the upper end surface in the vicinity of the lattice point of the lattice plates 31 and 32. Are projected in opposite directions. FIG. 3 shows this state three-dimensionally. By this bending, the cooling water flowing from the lower side to the upper side of the outer periphery of the fuel rod is swirled to achieve good mixing and increase the cooling effect (Patent Document 1).
Since the thimble tube 50 does not generate heat, the swirl vanes 60 where the thimble tube 50 penetrates are attached so as to be directed away from the thimble tube 50 and directed toward the fuel rod 40. .
The horizontal (horizontal) width and the vertical length of the swirl vane are about 1.4 times (1.4P-D) / 5mm, where P is the fuel rod pitch and D is the diameter, The thickness is about 0.1 mm to 1 mm.

この旋回羽根による冷却水の旋回効果が小さいと燃料棒の冷却が不十分となり、最悪の場合には沸騰遷移(核沸騰)が生じ、燃料棒の温度の急上昇、ひいては焼損につながりかねない。このため、燃料棒の外周を下方から上方に流れる冷却材に旋回を与えて良好な混合、そして冷却効果の増大を行う旋回羽根の効果を一層発揮させるために種々の発明がなされている(特許文献1)。
特開平5−172974号公報
If the swirling effect of the cooling water by the swirling blade is small, the fuel rod is not sufficiently cooled, and in the worst case, a boiling transition (nuclear boiling) occurs, which may lead to a rapid rise in the temperature of the fuel rod and eventually to burning. For this reason, various inventions have been made in order to further exert the effect of the swirl vanes that give the swirl to the coolant that flows from the lower part to the upper part of the outer periphery of the fuel rod to achieve good mixing and increase the cooling effect (patents) Reference 1).
JP-A-5-172974

ただし、この旋回用の羽根は、あまり小さいと冷却水の旋回効果が小さくなり、大きすぎると旋回効果は充分であるが流路抵抗が増加し、冷却水循環用ポンプの負荷や消費電力が増加する。このため、これらの長短を踏まえて適度な大きさとされており、現在の加圧水型原子炉では流路方向の長さは10mm程度、幅は5mm程度とされている。
しかしながら、近年の加圧水型原子炉に対する発電コストを低下させる要望はますます厳しくなってきている。
このため、旋回羽根についても、冷却水の旋回効率が一層良好であり、しかも流路抵抗が少ないことという要請が強くなっている。
However, if the swirling blades are too small, the swirling effect of the cooling water is reduced, and if they are too large, the swirling effect is sufficient, but the flow resistance increases, and the load and power consumption of the cooling water circulation pump increase. . For this reason, it is set to an appropriate size in consideration of these lengths, and in the current pressurized water reactor, the length in the flow path direction is about 10 mm and the width is about 5 mm.
However, the demand for reducing the power generation cost for pressurized water reactors in recent years has become increasingly severe.
For this reason, with respect to the swirl vanes, there is an increasing demand for a swirl efficiency of the cooling water that is even better and that the flow path resistance is low.

また、原子力発電に対する安全性の要請も近年ますます厳しくなっているが、前記のごとく旋回羽根の適切な効果の発揮は燃料棒の安全性に密接に関係するため、現在以上に旋回付与効果を、ひいては冷却効果を発揮できる、そして安全性にも寄与することとなる旋回羽根の開発が望まれている。
また、そのような旋回羽根が設置された支持グリッドを有する燃料集合体の開発が望まれている。
In addition, the demand for safety for nuclear power generation has become increasingly severe in recent years. However, as described above, since the proper effect of swirl blades is closely related to the safety of fuel rods, the swirl imparting effect is more than present. Therefore, it is desired to develop a swirl vane that can exhibit a cooling effect and contribute to safety.
In addition, development of a fuel assembly having a support grid on which such swirl blades are installed is desired.

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、少なくとも一部の支持グリッドにおいては、燃料集合体の支持グリッドに設置する旋回羽根を、シンブル管に隣接した位置の旋回羽根の形状、寸法を、シンブル管に隣接していない位置の旋回羽根より大きくしたものである。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. In at least some of the support grids, the swirl blades installed on the support grid of the fuel assembly are swirled at positions adjacent to the thimble pipes. The shape and dimensions of the blades are larger than the swirl blades at positions not adjacent to the thimble tubes. The invention of each claim will be described below.

請求項1に記載の発明は、
少なくとも一部の支持グリッドにおいては、シンブル管に隣接する位置の一部または全部の旋回羽根を、シンブル管に隣接しない位置の旋回羽根に比べて大きくし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 described in claim 1
In at least some of the support grids, a part or all of the swirl blades adjacent to the thimble tube are made larger than swirl blades not positioned adjacent to the thimble tube. Fuel assembly.

シンブル管内には冷却水が入り込んでいるが、水による中性子の減速効果は大変大きく、このためシンブル管の近傍の中性子スペクトルは軟らかくなり、ウラン235に吸収され易くなる。その結果、シンブル管に隣接する位置にある燃料棒の出力は、シンブル管に隣接していない位置にある燃料棒に比べて増加しがちであり、その結果発熱量が増大しがちとなる。このため、シンブル管に隣接する位置にある燃料棒は、熱的条件が厳しくなりがちである。   Although cooling water has entered the thimble tube, the neutron moderating effect by the water is very large. Therefore, the neutron spectrum in the vicinity of the thimble tube is soft and easily absorbed by uranium 235. As a result, the output of the fuel rod at the position adjacent to the thimble pipe tends to increase as compared with the fuel rod at the position not adjacent to the thimble pipe, and as a result, the amount of heat generation tends to increase. For this reason, the fuel rods at positions adjacent to the thimble tubes tend to have severe thermal conditions.

また、シンブル管は直径が燃料棒より大きいため、1本のシンブル管と3本の燃料棒で囲まれたサブチャンネルは、4本の燃料棒で囲まれたサブチャンネルに比べて流路の断面積が狭く、この面からもシンブル管に隣接する位置にある燃料棒の熱的条件は厳しくなる。   Also, since the thimble tube is larger in diameter than the fuel rods, the subchannel surrounded by one thimble tube and three fuel rods has a broken channel compared to the subchannel surrounded by four fuel rods. The area is small, and the thermal condition of the fuel rod located adjacent to the thimble tube is severe from this surface.

しかるに、本請求項の発明における燃料集合体においては、少なくとも一部の支持グリッドにおいては、支持グリッドに取付けられている旋回羽根は、シンブル管に隣接する位置のものは、シンブル管に隣接しない位置のものに比べて面積、形状、寸法を大きくしている。この結果、冷却水への旋回付与効果が大きくなり、冷却水はその分強く旋回し、さらには混合、攪拌が増加し、燃料棒の冷却効果が増大する。この結果、シンブル管に隣接する位置にある燃料棒は、シンブル管に隣接していない位置の燃料棒よりも出力が大きくても充分良好に冷却されることとなる。しかも、かかる位置にある旋回羽根の割合は少ないため、旋回羽根を大きくしたことによる流路抵抗への悪影響は僅かである。   However, in the fuel assembly according to the present invention, in at least some of the support grids, the swirl vanes attached to the support grid are positioned adjacent to the thimble pipe and not positioned adjacent to the thimble pipe. The area, shape, and dimensions are larger than those. As a result, the effect of imparting swirling to the cooling water is increased, and the cooling water swirls strongly by that amount, and further, mixing and stirring are increased, and the cooling effect of the fuel rod is increased. As a result, the fuel rod at the position adjacent to the thimble tube is sufficiently cooled even if the output is larger than the fuel rod at the position not adjacent to the thimble tube. In addition, since the ratio of the swirl vanes at such positions is small, the adverse effect on the flow path resistance due to the enlarged swirl vanes is slight.

なおここに、「シンブル管に隣接する位置の一部または全部の旋回羽根」とは、シンブル管が貫通する升目の4つの頂点(格子点)のシンブル管側および反シンブル管側に位置する旋回羽根、あるいは1本のシンブル管と3本の燃料棒で囲まれたサブチャンネル内の冷却水に旋回を与える旋回羽根の一部または全部という意味である。   Here, “a part or all of the swirl blades adjacent to the thimble tube” means a swivel located on the thimble tube side and the anti-thimble tube side of the four apexes (lattice points) of the mesh through which the thimble tube passes. It means a part of or all of the swirling blades or swirling blades that swirl the cooling water in the subchannel surrounded by one thimble tube and three fuel rods.

また、「少なくとも一部の支持グリッドにおいては、シンブル管に隣接する位置の一部または全部の旋回羽根を」とは、燃料集合体の下方にある支持グリッドでは、通過する冷却水の温度が比較的低いため、たとえシンブル管の近くに位置する燃料棒であっても熱的に充分な余裕がある場合があり得る。また、可燃毒物棒用のシンブル管の近傍では中性子密度が低くなるため、同様に熱的に余裕がある場合があり得る。これらのため、一部の支持グリッドの一部のシンブル管に隣接する位置の旋回羽根のみが大きくされている場合も考えられ得るが、これらの場合も本発明に含まれる趣旨である。   In addition, “at least some of the support grids have part or all of the swirl vanes adjacent to the thimble pipes” means that the temperature of the cooling water passing through the support grid below the fuel assembly is compared. Therefore, even a fuel rod located near the thimble tube may have a sufficient thermal margin. Moreover, since the neutron density becomes low in the vicinity of the thimble tube for the burnable poison rod, there may be a thermal margin as well. For these reasons, there may be a case where only the swirl vanes at positions adjacent to some thimble pipes of some support grids are enlarged, but these cases are also included in the present invention.

また、燃料棒の弾性支持部に格子板による升目に換えてフェルール構造を採用し、旋回羽根はフェルール間を跨ぐようにして取付けられている構造の支持グリッドも提案されている。この場合でも、シンブル管に隣接する位置の旋回羽根が、隣接しない位置の旋回羽根より大きい限り、本発明に含まれる。   There has also been proposed a support grid having a structure in which a ferrule structure is adopted instead of a lattice plate by a lattice plate in the elastic support portion of the fuel rod, and swirl vanes are attached so as to straddle between the ferrules. Even in this case, as long as the swirl vane at a position adjacent to the thimble tube is larger than the swirl vane at a position not adjacent to the thimble tube, the present invention is included in the present invention.

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であって、
前記少なくとも一部の支持グリッドにおけるシンブル管に隣接する位置の旋回羽根の面積は、シンブル管に隣接しない位置の旋回羽根の面積の1.0倍を超え2.25倍を超えないことを特徴とする加圧水型原子炉用燃料集合体である。
Invention of Claim 2 is the said fuel assembly for pressurized water reactors,
The area of the swirl vane at a position adjacent to the thimble tube in the at least part of the support grid is more than 1.0 times and not more than 2.25 times the area of the swirl blade at a position not adjacent to the thimble tube. This is a fuel assembly for a pressurized water reactor.

本請求項の発明においては、前記少なくとも一部の支持グリッドにおけるシンブル管に隣接する位置の旋回羽根の面積は、当該支持グリッドのシンブル管に隣接しない位置の旋回羽根の面積の1.0倍を超え2.25倍を超えない範囲であるため、各燃料棒の周囲のチャンネル内の冷却水には、より燃料棒の出力に応じた旋回が与えられることとなり、旋回羽根全体の流路抵抗の増加を抑えつつ適切な冷却効果が得られることとなる。   In the invention of this claim, the area of the swirl vane in the position adjacent to the thimble tube in the at least some support grid is 1.0 times the area of the swirl vane in the position not adjacent to the thimble tube of the support grid. Since it is a range that does not exceed 2.25 times, the cooling water in the channel around each fuel rod is swirled according to the output of the fuel rod, and the flow resistance of the entire swirling blade is reduced. An appropriate cooling effect can be obtained while suppressing the increase.

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であって、
上方から2〜4個の支持グリッドにおいては、シンブル管に隣接する位置の旋回羽根の面積は、シンブル管に隣接しない位置の旋回羽根の面積の1.0倍を超え2.25倍を超えないことを特徴とする加圧水型原子炉用燃料集合体である。
Invention of Claim 3 is the said fuel assembly for pressurized water reactors,
In the 2 to 4 support grids from above, the area of the swirl vane at a position adjacent to the thimble tube is more than 1.0 times and not greater than 2.25 times the area of the swirl blade at a position not adjacent to the thimble tube. This is a pressurized water nuclear reactor fuel assembly.

本請求項の発明においては、熱的に厳しい上方から2〜4個(2〜4段目、なお2個目が特に厳しい)の支持グリッドのシンブル管に隣接する位置の旋回羽根の面積が、シンブル管に隣接しない位置の旋回羽根の面積の1.0倍を超え2.25倍を超えないため、熱的に厳しい箇所のみ冷却効果を増加させ、全体としての流路抵抗の増加を最小限とするため、請求項1の発明の効果が一層発揮される。   In the invention of this claim, the area of the swirl vane at the position adjacent to the thimble tube of the support grid of 2 to 4 pieces (2 to 4 stages, and the second piece is particularly severe) from the top which is thermally severe, Since the area of the swirl vane at a position not adjacent to the thimble tube exceeds 1.0 times and does not exceed 2.25 times, the cooling effect is increased only at thermally severe points, and the increase in overall flow resistance is minimized. Therefore, the effect of the invention of claim 1 is further exhibited.

請求項4に記載の発明は、
シンブル管を通す格子に隣接する位置の一部または全部の旋回羽根を、シンブル管を通す格子に隣接しない位置の旋回羽根に比べて大きくし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
A fuel assembly for a pressurized water reactor, wherein a part or all of the swirl blades adjacent to the lattice passing through the thimble tube are made larger than the swirl blades located not adjacent to the lattice passing through the thimble tube It is a support grid for the body.

本請求項の発明は、請求項1の発明を、支持グリッドからとらえたものである。   The invention of this claim is obtained by capturing the invention of claim 1 from a support grid.

請求項5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、
シンブル管を通す格子に隣接する位置の旋回羽根の面積は、シンブル管を通す格子に隣接しない位置の旋回羽根の面積の1.0倍を超え2.25倍を超えない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 5 is a support grid of the fuel assembly for a pressurized water reactor,
Pressurized water characterized in that the area of the swirl vane at a position adjacent to the grid through which the thimble pipe passes is 1.0 to 2.25 times greater than the area of the swirl blade at a position not adjacent to the grid through the thimble pipe It is a support grid of a fuel assembly for a nuclear reactor.

本請求項の発明は、請求項2の発明を、支持グリッドからとらえたものである。   The invention of this claim is obtained by capturing the invention of claim 2 from the support grid.

請求項6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、
燃料集合体の上方から2〜4個の位置に装着され、シンブル管を通す格子に隣接する位置の旋回羽根の面積は、シンブル管を通す格子に隣接しない位置の旋回羽根の面積の1.0倍を超え2.25倍を超えない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 6 is a support grid of the fuel assembly for a pressurized water reactor,
The area of the swirl vane at a position adjacent to the lattice passing through the thimble pipe is mounted at 2 to 4 positions from above the fuel assembly, and the area of the swirl vane at a position not adjacent to the lattice passing through the thimble pipe is 1.0. It is a support grid of a fuel assembly for a pressurized water reactor characterized by exceeding twice and not exceeding 2.25 times.

本請求項の発明は、請求項3の発明を、支持グリッドからとらえたものである。   The invention of this claim is obtained by capturing the invention of claim 3 from the support grid.

本発明においては、シンブル管に隣接する位置にある一部または全部の旋回羽根が、シンブル管に隣接しない位置にある旋回羽根より大きいため、シンブル管に隣接するため出力が大きくなりがちな燃料棒の周囲を流れる冷却水が十分に旋回させられ、かかる位置の燃料棒の冷却が良好になされる。しかも、かかる位置にある旋回羽根の割合は少ないため、旋回羽根を大きくしたことによる流路抵抗への悪影響は僅かである。   In the present invention, since some or all of the swirl vanes located adjacent to the thimble pipe are larger than the swirl vanes located not adjacent to the thimble pipe, the fuel rod tends to have a large output because it is adjacent to the thimble pipe. The cooling water flowing around is sufficiently swirled, and the fuel rods at such positions are cooled well. In addition, since the ratio of the swirl vanes at such positions is small, the adverse effect on the flow path resistance due to the enlarged swirl vanes is slight.

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. Note that the present invention is not limited to the following embodiments. Various modifications can be made to the following embodiments within the same and equivalent scope as the present invention.

本発明の実施の形態の旋回羽根を、図面を参照しつつ説明する。
図4は、本発明の実施の形態の旋回羽根の特徴を概念的に示す平面図である。図4において、61はシンブル管に隣接して取付けられている旋回羽根であり、62はシンブル管に隣接しない位置に取付けられている旋回羽根である。また、71はシンブル管周りのサブチャンネル(1本のシンブル管および3本の燃料棒で囲まれた領域)であり、72は4本の燃料棒で囲まれたサブチャンネルである。図4は、図2に示したのと同じ場所であるが、シンブル管に隣接する位置の旋回羽根61は、シンブル管に隣接しない位置の旋回羽根62より大きくされている。
A swirl vane according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is a plan view conceptually showing the characteristics of the swirl vane according to the embodiment of the present invention. In FIG. 4, 61 is a swirl blade attached adjacent to the thimble tube, and 62 is a swirl blade attached at a position not adjacent to the thimble tube. Reference numeral 71 denotes a subchannel (a region surrounded by one thimble tube and three fuel rods) around the thimble tube, and 72 denotes a subchannel surrounded by four fuel rods. 4 is the same location as shown in FIG. 2, but the swirl vane 61 at a position adjacent to the thimble tube is made larger than the swirl blade 62 at a position not adjacent to the thimble tube.

具体的には、シンブル管に隣接する位置の旋回羽根61の長さと幅は各々12mmと6mmであり、隣接していない位置の旋回羽根62の長さと幅は各々10mmと5mmである。このため、シンブル管に隣接する位置の旋回羽根61は、シンブル管に隣接していない位置の旋回羽根62に比べて、面積で40%程度大きくなる。   Specifically, the length and width of the swirl vane 61 at positions adjacent to the thimble tube are 12 mm and 6 mm, respectively, and the length and width of the swirl vane 62 at positions not adjacent to each other are 10 mm and 5 mm, respectively. For this reason, the swirl vane 61 at a position adjacent to the thimble tube is approximately 40% larger in area than the swirl vane 62 at a position not adjacent to the thimble tube.

このため、シンブル管と3本の燃料棒で囲まれるサブチャンネル71内では、4本の燃料棒に囲まれるサブチャンネル72内に比べて、旋回羽根の流路方向への投影面積が大きくなり、その分冷却水の旋回ひいては攪拌が大きくなり、冷却効果が増加することなる。   Therefore, in the subchannel 71 surrounded by the thimble tube and the three fuel rods, the projected area in the flow direction of the swirl blade is larger than in the subchannel 72 surrounded by the four fuel rods, Accordingly, the cooling water is swirled and the agitation is increased, and the cooling effect is increased.

図5に、ある形状、寸法の旋回羽根を基準にして、投影面積比の増減が、限界熱流束比(DNB比)に及ぼす影響を示す。図5の横軸は投影面積比であり、縦軸は限界熱流束比である。図5より、投影面積比の増加に応じて限界熱流速比が単調に増加していくのが判る。このため、シンブル管に隣接する旋回羽根を大きくすれば、それだけシンブル管に隣接する位置の燃料棒の熱的余裕が増加することが判る。   FIG. 5 shows the influence of the increase or decrease in the projected area ratio on the critical heat flux ratio (DNB ratio) with reference to a swirl blade having a certain shape and size. The horizontal axis in FIG. 5 is the projected area ratio, and the vertical axis is the critical heat flux ratio. FIG. 5 shows that the critical heat flow rate ratio monotonously increases as the projected area ratio increases. For this reason, it can be seen that if the swirl vane adjacent to the thimble tube is made larger, the thermal margin of the fuel rod at the position adjacent to the thimble tube increases accordingly.

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. 支持グリッドにおいて、燃料棒が格子板に弾性支持されている箇所の様子を概念的に示す平面図である。It is a top view which shows notionally the mode of the location where the fuel rod is elastically supported by the lattice board in a support grid. 従来の支持グリッドにおいて、旋回羽根が形成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 a mode that the turning blade | wing is formed in the conventional support grid. 本発明の実施の形態の旋回羽根の特徴を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the characteristic of the turning blade | wing of embodiment of this invention. 旋回羽根の投影面積比の増加が、燃料棒の限界熱流束比の増加に及ぼす影響を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the influence which the increase in the projected area ratio of a rotary blade has on the increase in the critical heat flux ratio of a fuel rod.

符号の説明Explanation of symbols

10 上部ノズル
20 下部ノズル
30 支持グリッド
30a 最上部支持グリッド
30b 最下部支持グリッド
31 格子板(横方向)
32 格子板(縦方向)
35 ソフトストップ
36 ハードストップ
40 燃料棒
50 シンブル管
60 旋回羽根
61 旋回羽根(シンブル管に隣接)
62 旋回羽根(シンブル管に隣接しない)
70 サブチャンネル
71 シンブル管周りのサブチャンネル
72 4本の燃料棒に囲まれたサブチャンネル
10 Upper nozzle 20 Lower nozzle 30 Support grid 30a Top support grid 30b Bottom support grid 31 Grid plate (lateral direction)
32 Lattice plate (vertical direction)
35 Soft stop 36 Hard stop 40 Fuel rod 50 Thimble tube 60 Swirling blade 61 Swirling blade (adjacent to the thimble tube)
62 Swivel blade (not adjacent to thimble tube)
70 Subchannel 71 Subchannel 72 around the thimble tube Subchannel surrounded by four fuel rods

Claims (6)

少なくとも一部の支持グリッドにおいては、シンブル管に隣接する位置の一部または全部の旋回羽根を、シンブル管に隣接しない位置の旋回羽根に比べて大きくしていることを特徴とする加圧水型原子炉用燃料集合体。   In at least some of the support grids, a part or all of the swirl blades adjacent to the thimble tube are made larger than swirl blades not positioned adjacent to the thimble tube. Fuel assembly. 前記少なくとも一部の支持グリッドにおけるシンブル管に隣接する位置の旋回羽根の面積は、シンブル管に隣接しない位置の旋回羽根の面積の1.0倍を超え2.25倍を超えない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。   The area of the swirl vane at a position adjacent to the thimble tube in the at least part of the support grid is more than 1.0 times and not more than 2.25 times the area of the swirl blade at a position not adjacent to the thimble tube. The fuel assembly for a pressurized water reactor according to claim 1. 上方から2〜4個の支持グリッドにおいては、シンブル管に隣接する位置の旋回羽根の面積は、シンブル管に隣接しない位置の旋回羽根の面積の1.0倍を超え2.25倍を超えない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。   In the 2 to 4 support grids from above, the area of the swirl vane at a position adjacent to the thimble tube is more than 1.0 times and not greater than 2.25 times the area of the swirl blade at a position not adjacent to the thimble tube. The fuel assembly for a pressurized water reactor according to claim 1. シンブル管を通す格子に隣接する位置の一部または全部の旋回羽根を、シンブル管を通す格子に隣接しない位置の旋回羽根に比べて大きくし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。   A fuel assembly for a pressurized water reactor, wherein a part or all of the swirl blades adjacent to the lattice passing through the thimble tube are made larger than the swirl blades located not adjacent to the lattice passing through the thimble tube Body support grid. シンブル管を通す格子に隣接する位置の旋回羽根の面積は、シンブル管を通す格子に隣接しない位置の旋回羽根の面積の1.0倍を越え2.25倍を越えないことを特徴とする請求項4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 area of the swirl vane at a position adjacent to the lattice passing through the thimble tube is more than 1.0 times and not greater than 2.25 times the area of the swirl blade at a position not adjacent to the lattice passing through the thimble tube. Item 5. A support grid for a fuel assembly for a pressurized water reactor according to item 4. 燃料集合体の上方から2〜4個の位置に装着され、シンブル管を通す格子に隣接する位置の旋回羽根の面積は、シンブル管を通す格子に隣接しない位置の旋回羽根の面積の1.0倍を超え2.25倍を超えないことを特徴とする請求項4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 area of the swirl vane at a position adjacent to the lattice passing through the thimble pipe is mounted at 2 to 4 positions from above the fuel assembly, and the area of the swirl vane at a position not adjacent to the lattice passing through the thimble pipe is 1.0. The supporting grid for a fuel assembly for a pressurized water reactor according to claim 4, wherein the supporting grid exceeds 2 times and does not exceed 2.25 times.
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