JP2012088205A - 燃料案内ピン、燃料案内ピンの取付方法、炉心板、および原子炉 - Google Patents
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Abstract
【課題】炉心板の強度を確保しつつ、炉心板に燃料案内ピンを埋め込み固定すること。
【解決手段】炉心支持板22に設けられた有底の凹部22aに挿入されて冷やし嵌めにより固定される冷やし嵌め部2と、前記冷やし嵌め部2の上側に設けられて前記炉心支持板22の上面より突出しつつ前記炉心支持板22に装荷される燃料集合体が挿入されるピン部3と、前記冷やし嵌め部2と前記ピン部3との間に設けられて前記ピン部3の外径よりも小径に括れて形成され、前記冷やし嵌め部2側から最も括れる部分に向けて滑らかに窄まる下側絞部4aを有する括れ部4と、を備える。
【選択図】図4
【解決手段】炉心支持板22に設けられた有底の凹部22aに挿入されて冷やし嵌めにより固定される冷やし嵌め部2と、前記冷やし嵌め部2の上側に設けられて前記炉心支持板22の上面より突出しつつ前記炉心支持板22に装荷される燃料集合体が挿入されるピン部3と、前記冷やし嵌め部2と前記ピン部3との間に設けられて前記ピン部3の外径よりも小径に括れて形成され、前記冷やし嵌め部2側から最も括れる部分に向けて滑らかに窄まる下側絞部4aを有する括れ部4と、を備える。
【選択図】図4
Description
本発明は、原子炉の炉心板に装荷される燃料集合体の配置を案内する燃料案内ピン、当該燃料案内ピンの取付方法、当該燃料案内ピンが適用される炉心板、および当該燃料案内ピンが適用される原子炉に関する。
従来、例えば、特許文献1に記載の燃料案内ピンの取付装置は、板厚の厚い(例えば、300[mm]〜500[mm])炉心板に、燃料案内ピンを貫通させることなく取り付けることを目的としている。この燃料案内ピンは、炉心板の上部に突出するピン本体となる上部小径部と、炉心板に設けられた凹穴に冷やし嵌めにより埋め込まれる下部大径部とを備えている。
しかしながら、炉心板は、燃料案内ピンが取り付けられる周囲に、冷却材を通す連通孔が設けられており、燃料案内ピンの下部大径部の存在により、当該下部大径部と前記連通孔との間の距離を十分に取ることができない場合、炉心板の強度が低下するおそれがある。
本発明は、上述した課題を解決するものであり、炉心板の強度を確保しつつ、炉心板に埋め込み固定することのできる燃料案内ピン、燃料案内ピンの取付方法、炉心板、および原子炉を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するために、本発明の燃料案内ピンは、炉心板に設けられた有底の凹部に挿入されて冷やし嵌めにより固定される冷やし嵌め部と、前記冷やし嵌め部の上側に設けられて前記炉心板の上面より突出しつつ前記炉心板に装荷される燃料が挿入されるピン部と、前記冷やし嵌め部と前記ピン部との間に設けられて前記ピン部の外径よりも小径に括れて形成され、前記冷やし嵌め部側から最も括れる部分に向けて滑らかに窄まる下側絞部を有する括れ部と、を備えることを特徴とする。
この燃料案内ピンによれば、冷やし嵌め部とピン部の間に括れ部を設けることにより、当該括れ部に対してピン部に掛かる応力が集中する。そして、冷やし嵌め部側から最も括れる部分に向けて滑らかに窄まる下側絞部を有するため、前記応力を冷やし嵌め部から炉心板側に逃がすので、括れ部を設けていない場合と比較して、炉心板の凹部に埋め込まれる冷やし嵌め部の外径を小さく形成することが可能になる。このため、炉心板に設けられる連通孔に対して冷やし嵌め部が離隔される。この結果、炉心板の強度を確保しつつ、大きい板厚の炉心板に、燃料案内ピンを貫通させることなく埋め込み固定することができる。
また、本発明の燃料案内ピンは、前記括れ部の下側に連続して径外方向に延在して設けられ、前記冷やし嵌め部の固定に伴って前記凹部の開口外縁に当接する鍔部を備えることを特徴とする。
この燃料案内ピンによれば、鍔部を備えることにより、上述した括れ部により逃がされる応力を、当該鍔部から炉心板側に逃がすので、冷やし嵌め部の外径をさらに小さく形成することが可能になる。このため、炉心板に設けられる連通孔に対して冷やし嵌め部がさらに離隔される。この結果、炉心板の強度をより確保することができる。しかも、括れ部は、冷やし嵌め部側から最も括れる部分に向けて滑らかに窄まる下側絞部を有し、当該括れ部に集中する応力を逃がす構成であることから、鍔部の外径は、括れ部を設けていない場合と比較して小さく形成することができる。
また、本発明の燃料案内ピンは、前記冷やし嵌め部は、挿入時に前記凹部の底から離隔する長さで形成されていることを特徴とする。
この燃料案内ピンによれば、冷やし嵌めの膨張時に、冷やし嵌め部の下端面が凹部の底に当接する事態を回避できることから、当該膨張によってピン部が持ち上げられることがない。この結果、炉心板に対するピン部の取り付け精度を向上することができる。
また、本発明の燃料案内ピンは、前記ピン部を挿入しつつ前記炉心板に設けられた雌ネジ凹部に螺合して、前記冷やし嵌め部を前記凹部に押圧する雄ネジリング部材を備えることを特徴とする。
この燃料案内ピンによれば、雄ネジリング部材をさらに備えることにより、冷やし嵌め部を凹部から抜け止めすることができ、この抜け止めを螺合による締め付け力によって管理することができる。特に、鍔部を備える燃料案内ピンによれば、雄ネジリング部材により鍔部を凹部の開口外縁に押さえ付けることから、冷やし嵌め部の凹部からの抜け止めを螺合による締め付け力によって管理しつつ、炉心板へのピン部の取り付けを強固にすることができる。
また、本発明の燃料案内ピンは、前記冷やし嵌め部を貫通して前記凹部の内外に開口して設けられ、前記冷やし嵌め部の膨張時に前記凹部内の空気を抜く空気抜孔を備えることを特徴とする。
この燃料案内ピンによれば、冷やし嵌め部を貫通して凹部の内外に開口する空気抜孔を設けたことにより、凹部の内壁面に対して摩擦により嵌合する冷やし嵌め部の外周面に対し、空気抜きの溝を設ける構成と比較して、摩擦による嵌合部分を削る必要がなく、凹部へ冷やし嵌め部を嵌合する十分な摩擦力が得られるため、凹部への冷やし嵌め部の嵌合をより強固にすることができる。
上述の目的を達成するために、本発明の燃料案内ピンの取付方法は、冷やし嵌め部とピン部との間に、前記ピン部の外径よりも小径に括れて設けられ、前記冷やし嵌め部側から最も括れる部分に向けて滑らかに窄まる下側絞部を有する括れ部が形成された燃料案内ピンを、炉心板に取り付ける燃料案内ピン取付方法であって、冷却した前記冷やし嵌め部を前記炉心板に設けられた有底の凹部に挿入する工程と、前記冷やし嵌め部が膨張して前記凹部に固定された後、前記炉心板に設けられた雌ネジ凹部に、前記ピン部を挿入した雄ネジリング部材を螺合して前記冷やし嵌め部を前記凹部内に押圧する工程と、を含むことを特徴とする。
この燃料案内ピンの取付方法によれば、冷やし嵌めにより凹部に対して冷やし嵌め部を固定した後、炉心板に設けられた雌ネジ凹部に、ピン部を挿入した雄ネジリング部材を螺合することにより、冷やし嵌め部を凹部から抜け止めすることができ、かつこの抜け止めを螺合による締め付け力によって管理することができる。
また、本発明の燃料案内ピンの取付方法は、前記雄ネジリング部材を前記雌ネジ凹部に螺合した後、前記炉心板と前記雄ネジリング部材とを溶接して固定する工程をさらに含むことを特徴とする。
この燃料案内ピンの取付方法によれば、雄ネジリング部材を溶接して周り止めすることで、冷やし嵌め部を凹部から確実に抜け止めすることができ、かつ雄ネジリング部材の螺合による締め付け力を維持することができる。
上述の目的を達成するために、本発明の炉心板は、燃焼集合体が配置される炉心板であって、上述のいずれか一つに記載の燃料案内ピンが取り付けられていることを特徴とする。
この炉心板によれば、冷やし嵌め部とピン部の間に括れ部を設けることにより、当該括れ部に対してピン部に掛かる応力が集中する。そして、冷やし嵌め部側から最も括れる部分に向けて滑らかに窄まる下側絞部を有するため、前記応力を冷やし嵌め部から炉心板側に逃がすので、括れ部を設けていない場合と比較して、炉心板の凹部に埋め込まれる冷やし嵌め部の外径を小さく形成することが可能になる。このため、炉心板に設けられる連通孔に対して冷やし嵌め部が離隔される。この結果、炉心板の強度を確保しつつ、大きい板厚の炉心板に、燃料案内ピンを貫通させることなく埋め込み固定することができる。すなわち、強度が確保された炉心板を得ることができる。
上述の目的を達成するために、本発明の原子炉は、燃料集合体が装荷される原子炉であって、前記燃焼集合体が配置される炉心板に、上述のいずれか一つに記載の燃料案内ピンが取り付けられていることを特徴とする。
この原子炉によれば、冷やし嵌め部とピン部の間に括れ部を設けることにより、当該括れ部に対してピン部に掛かる応力が集中する。そして、冷やし嵌め部側から最も括れる部分に向けて滑らかに窄まる下側絞部を有するため、前記応力を冷やし嵌め部から炉心板側に逃がすので、括れ部を設けていない場合と比較して、炉心板の凹部に埋め込まれる冷やし嵌め部の外径を小さく形成することが可能になる。このため、炉心板に設けられる連通孔に対して冷やし嵌め部が離隔される。この結果、炉心板の強度を確保しつつ、大きい板厚の炉心板に、燃料案内ピンを貫通させることなく埋め込み固定することができる。すなわち、強度が確保された炉心板を有する信頼性の高い原子炉を得ることができる。
本発明によれば、炉心板の強度を確保しつつ、炉心板に燃料案内ピンを埋め込み固定することができる。
以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
図1は、本実施の形態に係る原子炉の概略図である。なお、以下の説明では、原子炉100の使用時の設置状態における上方を各部においても上方とし、使用時の設置状態における下方を各部においても下方として説明する。図1に示す原子炉100は、エネルギを取り出す際における経路を一次冷却系と二次冷却系とに分離した加圧水型原子炉(PWR:Pressurized Water Reactor)となっている。加圧水型原子炉が使用される原子力発電プラントの概略について説明すると、加圧水型原子炉では、軽水(冷却材)を原子炉冷却材および中性子減速材として使用し、この軽水の循環経路である一次冷却系に加圧器(図示省略)を設けることにより、一次冷却系では軽水を炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水にする。一次冷却系では高温高圧水を、二次冷却系との間で熱交換を行う部分である蒸気発生器(図示省略)に送り、二次冷却系を循環する軽水との間で熱交換を行う。二次冷却系では、この熱交換により蒸気を発生させ、発生した蒸気をタービン発電機(図示省略)へ送ることにより、タービン発電機で発電をする。
このように加圧水型原子炉として設けられる本実施の形態に係る原子炉100において、圧力容器として設けられる原子炉容器10は、その内部に炉内構造物が挿入できるように、原子炉容器本体11と、当該原子炉容器本体11の上部に装着されて原子炉容器本体11に対して開閉可能な原子炉容器蓋12と、により構成されている。このうち、原子炉容器本体11は、原子炉100の設置時の上下方向における上部が開口するとともに、下部が球面状に閉塞されたほぼ円筒形の形状で形成されている。また、原子炉容器本体11は、開口側の端部である上端側付近に、一次冷却系で用いる冷却水である一次冷却水としての軽水を給排水する入口ノズル15および出口ノズル16が形成されている。
図2は、図1のA−A断面図であり、原子炉容器本体11に形成される入口ノズル15および出口ノズル16配置の一例を示す。
原子炉容器本体11内において、入口ノズル15および出口ノズル16の下方には、ほぼ円筒形の形状で形成される炉心槽20が設けられている。炉心槽20は、ほぼ円筒形の形状で形成され、原子炉容器本体11の内面と所定の隙間を有し、かつ原子炉容器本体11の円筒形に対して中心軸が一致するように設けられている。
原子炉容器本体11内において、上部炉心板21は、炉心槽20が有するピン(図示省略)により、炉心槽20に対して水平方向に位置決めされている。上部炉心板21は、円板形状で形成され、かつ多数の連通孔(図示省略)が貫通して形成されており、原子炉容器本体11内に水平に設けられている。また、炉心槽20は、その下部が下部炉心支持板22に連結されている。下部炉心支持板22は、上部炉心板21と同様に円板形状で形成され、かつ多数の連通孔23(図3参照)が貫通して形成されており、原子炉容器本体11内に水平に設けられている。
原子炉容器本体11内において、炉心槽20の上方には、上部炉心支持板25が固定されている。この上部炉心支持板25は、複数の炉心支持ロッド26が吊り下げて設けられ、この炉心支持ロッド26を介して上部炉心板21を吊り下げて、鉛直方向に支持している。一方、下部炉心支持板22は、原子炉容器本体11の内面に対して複数のラジアルキー27により位置決め保持されており、これにより、炉心槽20は、複数のラジアルキー27により原子炉容器本体11の内面に対して位置決め保持されている。
そして、このように設けられる炉心槽20と上部炉心板21と下部炉心支持板22とにより炉心30が形成されている。この炉心30は、多数の燃料集合体(燃料)31が配置される。この燃料集合体31は、多数の燃料棒が支持格子により格子状に束ねられて構成されており、図には明示しないが、上端部に上部ノズルが固定され、下端部に下部ノズルが固定されている。また、燃料集合体31は、図には明示しないが、多数の燃料棒に加えて、制御棒が挿入される制御棒案内管と、炉内計装用検出器が挿入される炉内計装案内管を有している。
上部炉心支持板25は、多数の制御棒クラスタ案内管35が当該上部炉心支持板25を貫通した状態で、制御棒クラスタ案内管35を支持している。制御棒クラスタ案内管35は、複数の制御棒がまとめて駆動されるクラスタ型制御棒(図示省略)用の案内管として設けられている。そして、原子炉容器蓋12に設けられた制御棒駆動装置(図示省略)から延出された制御棒クラスタ駆動軸が、制御棒クラスタ案内管35内を通って燃料集合体31の上方まで延出されている。なお、制御棒は、この制御棒クラスタ駆動軸の下端部に取り付けられており、燃料集合体31が有する制御棒案内管に挿入されている。
また、原子炉容器10内において、炉心30の上方に位置して出口ノズル16に連通する部分は、上部プレナム41として形成されている。一方、炉心30の下方に位置し、下部炉心支持板22と、原子炉容器本体11の下部で球面状の閉塞されている部分の内面とで形成される半球状の空間は、下部プレナム42として形成されている。さらに、原子炉容器10と炉心槽20との間に形成され、入口ノズル15と下部プレナム42とに連通する部分は、ダウンカマー部45として形成されている。上部プレナム41は、炉心槽20と上部炉心支持板25と上部炉心板21とで区画されることにより形成され、出口ノズル16に連通するとともに、上部炉心板21に形成された多数の連通孔を介して炉心30に連通している。下部プレナム42は、炉心槽20の底部となる下部炉心支持板22と原子炉容器本体11とで区画されることにより形成され、下部炉心支持板22に形成された多数の連通孔23(図3参照)を介して炉心30に連通している。ダウンカマー部45は、原子炉容器本体11と炉心槽20の側壁とによって区画されることにより形成され、上部は入口ノズル15に連通しており、下部は下部プレナム42に連通している。
このように構成された原子炉100を運転する場合には、冷却材や中性子減速材として用いられる軽水を循環させながら、燃料集合体31を構成する燃料として燃料集合体31に含まれているウラン235やプルトニウムなどの核分裂性物質に対して核分裂反応させる。核分裂性物質に対して核分裂反応をさせる場合には、原子炉容器蓋12に設けられた制御棒駆動装置によって制御棒クラスタ駆動軸を移動させ、燃料集合体31への制御棒の挿入量を調節する。これにより、炉心30内での核分裂反応を制御する。核分裂性物質が核分裂をした場合、熱エネルギが発生するが、燃料集合体31の周囲は循環する軽水が満たされているため、この熱エネルギは燃料集合体31の周囲の軽水に伝達される。これにより、原子炉容器10内に満たされた軽水は加熱される。このように、核分裂反応時に発生する熱エネルギによって加熱された高温の軽水は、出口ノズル16から排出され、蒸気発生器に送られる。
つまり、燃料集合体31に含まれている核分裂性物質が核分裂することにより、中性子を放出し、減速材および一次冷却系の冷却水として用いられている軽水が、放出された高速中性子の運動エネルギを低下させて熱中性子にし、新たな核分裂を起こし易くするとともに、発生した熱を奪って冷却する。
また、制御棒は、核分裂性物質の核分裂時に放出される中性子を吸収することにより、炉心30内で生成される中性子数を調節することができるように設けられている。例えば、燃料集合体31への制御棒の挿入量を増加させた場合には、制御棒で吸収する中性子の量が増加するため、核分裂性物質を核分裂させる中性子の量が減少する。反対に、制御棒を引き抜く方向に移動させ、燃料集合体31への制御棒の挿入量を低減させた場合には、制御棒で吸収する中性子の量が低減するため、核分裂性物質を核分裂させる中性子の量が増加する。これにより、核分裂性物質が核分裂をする頻度を変化させることができるため、原子炉100の運転時は、制御棒の挿入量を調節することにより核分裂反応を制御し、核分裂反応によって発生する熱エネルギの量を調節する。
また、原子炉100の運転時には、一次冷却系で軽水を循環させるが、この軽水は、4つの入口ノズル15から原子炉容器本体11内に流入し、入口ノズル15と連通するダウンカマー部45を下向きに流れ落ちて下部プレナム42に到達し、流れる向きを下部プレナム42の球面状の内面によって上向きに変える。これにより軽水は下部プレナム42から上昇し、下部炉心支持板22の連通孔23を通過した後、炉心30に流入する。炉心30に流入した軽水は、炉心30に配設される燃料集合体31から発生する熱エネルギを吸収することにより、燃料集合体31を冷却する一方、高温となって上部炉心板21まで上昇する。上部炉心板21に到達した高温の軽水は、上部炉心板21の連通孔を通過して上部プレナム41まで上昇し、出口ノズル16を通って原子炉容器本体11から排出される。
図3は、本発明の実施の形態に係る炉心板の部分斜視図である。炉心板、すなわち上述した下部炉心支持板22は、板の厚さ方向である上下方向に貫通した連通孔23が、多数形成されている。また、下部炉心支持板22は、その上面に、燃料案内ピン1が突出して設けられている。燃料案内ピン1は、燃料としての燃料集合体31の下部ノズルに設けられた穴に挿入され、燃料集合体31の位置を案内することで、下部炉心支持板22への燃料集合体31の配置に用いるものである。この燃料案内ピン1は、1つの燃料集合体31に対して少なくとも2つを1組として用いられ、多数の燃料集合体31を下部炉心支持板22上に配置することができるように複数組み設けられている。
図4は、本実施の形態に係る燃料案内ピンの側断面図である。図4に示すように、燃料案内ピン1は、金属材からなり、冷やし嵌め部2と、ピン部3と、括れ部4とを備えている。
冷やし嵌め部2は、上下方向に延在する棒状に形成され、下部炉心支持板(炉心板)22に設けられた有底の凹部22aに挿入されて、冷やし嵌めにより凹部22aに嵌合し下部炉心支持板22に固定されるものである。この冷やし嵌め部2は、本実施の形態では、断面が円形の円柱形に形成されているが、断面が楕円形や多角形であってもよい。この場合、凹部22aは、冷やし嵌め部2の断面形状に合う、円形、楕円形または多角形の開形状となる。すなわち、冷やし嵌め部2は、冷却による金属の収縮時に、凹部22a内に挿入され、その後の金属の膨張によって凹部22aの内壁面と摩擦により嵌合するように、凹部22aの開形状と合った断面形状をしていればよい。また、冷やし嵌め部2は、凹部22aの底側に向く下端部が先細りに形成されている。このように、下端部を先細りに形成することにより、凹部22aへの冷やし嵌め部2の挿入が容易となる。
ピン部3は、上下方向に延在する棒状に形成され、冷やし嵌め部2の上側に連続して形成されており、冷やし嵌め部2を凹部22aに嵌合した状態で、下部炉心支持板22の上面より突出して設けられ、燃料集合体31の下部ノズルの穴に挿入されるものである。このピン部3は、本実施の形態では、断面が円形の円柱形に形成されているが、断面が楕円形や多角形であってもよい。この場合、下部ノズルの穴は、ピン部3の断面形状に合う、円形、楕円形または多角形の開形状となる。すなわち、ピン部3は、下部ノズルの穴に挿入されるように、当該穴の開形状と合った断面形状をしていればよい。また、ピン部3は、下部炉心支持板22の上面より突出する上端部が先細りに形成されている。このように、上端部を先細りに形成することにより、下部ノズルの穴へのピン部3の挿入が容易となる。
括れ部4は、冷やし嵌め部2とピン部3との間に設けられており、ピン部3の外径よりも小径に括れて形成されている。括れ部4は、冷やし嵌め部2側となる下側部分において、冷やし嵌め部2側となる括れ部4の下端から最も括れる部分に向けて円弧状で滑らかに窄まる下側絞部4aを有している。また、括れ部4は、ピン部3側となる上側部分が、最も括れる部分に向けて括れ部4の上端から円弧状またはテーパ状で滑らかに窄まる上側絞部4bをさらに有している。
このように、本実施の形態の燃料案内ピン1は、下部炉心支持板22に設けられた有底の凹部22aに挿入されて冷やし嵌めにより固定される冷やし嵌め部2と、冷やし嵌め部2の上側に設けられて下部炉心支持板22の上面より突出しつつ下部炉心支持板22に装荷される燃料集合体31が挿入されるピン部3と、冷やし嵌め部2とピン部3との間に設けられてピン部3の外径よりも小径に括れて形成され、冷やし嵌め部2側から最も括れる部分に向けて滑らかに窄まる下側絞部4aを有する括れ部4と、を備える。
この燃料案内ピン1によれば、冷やし嵌め部2とピン部3との間に括れ部4を設けることにより、当該括れ部4に対してピン部3に掛かる応力が集中する。そして、冷やし嵌め部2側となる括れ部4の下端から最も括れる部分に向けて円弧状で滑らかに窄まる下側絞部4aを有するため、前記応力を冷やし嵌め部2から下部炉心支持板22側に逃がすので、括れ部4を設けていない場合と比較して、下部炉心支持板22の凹部22aに埋め込まれる冷やし嵌め部2の外径を小さく形成することが可能になる。このため、下部炉心支持板22に設けられる連通孔23に対して冷やし嵌め部2が離隔される。この結果、下部炉心支持板22の強度を確保しつつ、例えば、300[mm]〜500[mm]の板厚の下部炉心支持板22に、燃料案内ピン1を貫通させることなく埋め込み固定することが可能になる。
図5は、本実施の形態に係る他の燃料案内ピンの側断面図であり、図6は、本発明の実施の形態に係る他の燃料案内ピンの取り付け前の斜視図である。図5および図6に示すように、燃料案内ピン1は、上述した冷やし嵌め部2と、ピン部3と、括れ部4とに加え、さらに鍔部5を備えている。
鍔部5は、括れ部4の下側であって下側絞部4aに連続し径外方向に延在して円板状に設けられている。すなわち、鍔部5は、括れ部4と冷やし嵌め部2との間に設けられている。この鍔部5は、冷やし嵌め部2の凹部22aへの固定に伴い、凹部22aの開口外縁に当接するものである。また、下部炉心支持板22は、凹部22aの開口外縁に、鍔部5の下面が当接するための座22bが下部炉心支持板22の上面より凹んで設けられている。
この燃料案内ピン1によれば、鍔部5を備えることにより、上述した括れ部4により逃がされる応力を、当該鍔部5から下部炉心支持板22側に逃がすので、冷やし嵌め部2の外径をさらに小さく形成することが可能になる。このため、下部炉心支持板22に設けられる連通孔23に対して冷やし嵌め部2がさらに離隔される。この結果、下部炉心支持板22の強度をより確保することが可能になる。しかも、上述したように、括れ部4は、冷やし嵌め部2側となる下側部分において、冷やし嵌め部2側となる括れ部4の下端から最も括れる部分に向けて円弧状で滑らかに窄まる下側絞部4aを有し、当該括れ部4に集中する応力を逃がす構成であることから、鍔部5の外径は、括れ部4を設けていない場合と比較して小さく形成することができる。
また、図4および図5に示すように、本実施の形態の燃料案内ピン1において、冷やし嵌め部2は、挿入時に凹部22aの底から離隔する長さで形成されている。すなわち、冷やし嵌め部2は、その上下方向の長さが、凹部22aの深さよりも短く形成されている。
この燃料案内ピン1によれば、冷やし嵌めの膨張時に、冷やし嵌め部2の下端面2aが凹部22aの底22cに当接する事態を回避できることから、当該膨張によってピン部3が持ち上げられることがない。この結果、下部炉心支持板22に対するピン部3の取り付け精度を向上することが可能になる。
また、図4〜図6に示すように、本実施の形態の燃料案内ピン1は、ピン部3を挿入しつつ下部炉心支持板22に設けられた雌ネジ凹部22dに螺合して、冷やし嵌め部2を凹部22aに押圧する雄ネジリング部材6をさらに備えている。
雄ネジリング部材6は、ピン部3を挿入する態様で環状に形成され、その外周面に雄ネジ6aが設けられている。雄ネジリング部材6の環状の内径は、ピン部3の外径よりも大きく形成されている。すなわち、雄ネジリング部材6の環状の内径と、ピン部3の外径との間には、隙間が形成される。雌ネジ凹部22dは、凹部22aの開口部分に形成されている。すなわち、雌ネジ凹部22dは、下部炉心支持板22の上面より凹んで設けられており、その内周面に、雄ネジリング部材6の雄ネジ6aが螺合する雌ネジが形成されている。
また、雄ネジリング部材6は、ピン部3を挿入するとともに、雌ネジ凹部22dに螺合された場合に当該雌ネジ凹部22d内に納まるように形成されている。このため、雄ネジリング部材6は、その上面に、径方向に沿って形成された凹溝状の係合部6bが形成されている。係合部6bは、ピン部3や雌ネジ凹部22dに接触しない、例えば二股形状の工具(図示省略)が挿入されることで、ピン部3を挿入するとともに、雌ネジ凹部22dに螺合される。なお、係合部6bは、上記工具が係合して雄ネジリング部材6を雌ネジ凹部22dに螺合させることができれば凹溝状の形状に限らない。例えば、図には明示しないが、係合部6bは、雄ネジリング部材6の上面に、径方向に並んで形成された凹孔状に形成されていてもよい。
この燃料案内ピン1によれば、雄ネジリング部材6をさらに備えることにより、冷やし嵌め部2を凹部22aから抜け止めすることができ、この抜け止めを螺合による締め付け力によって管理することが可能になる。特に、図5および図6に示す燃料案内ピン1のように、鍔部5をさらに備える構成の場合、雄ネジリング部材6により鍔部5を座22bに押さえ付けることから、冷やし嵌め部2の凹部22aからの抜け止めを螺合による締め付け力によって管理しつつ、下部炉心支持板22へのピン部3の取り付けを強固にすることが可能になる。
また、図4および図5に示すように、本実施の形態の燃料案内ピン1は、冷やし嵌め部2を貫通して凹部22aの内外に開口して設けられ、冷やし嵌め部2の膨張時に凹部22a内の空気を抜く空気抜孔7をさらに備えている。
空気抜孔7は、冷やし嵌め部2の中心に沿って上下方向に延在して設けられている。そして、空気抜孔7は、冷やし嵌め部2の下端面2aで開口して凹部22a内に通じる一方、括れ部4の位置で側方に曲がって開口して凹部22a外に通じている。
この燃料案内ピン1によれば、冷やし嵌め部2を貫通して凹部22aの内外に開口する空気抜孔7を設けたことにより、凹部22aの内壁面に対して摩擦により嵌合する冷やし嵌め部2の外周面に対し、空気抜きの溝を設ける構成と比較して、摩擦による嵌合部分を削る必要がなく、凹部22aへ冷やし嵌め部2を嵌合する十分な摩擦力が得られるため、凹部22aへの冷やし嵌め部2の嵌合をより強固にすることが可能になる。
上述した燃料案内ピン1を下部炉心支持板22に取り付ける燃料案内ピン取付方法について説明する。図6に示すように、本実施の形態の燃料案内ピン取付方法は、冷やし嵌め部2とピン部3との間に、ピン部3の外径よりも小径に括れて設けられ、冷やし嵌め部2側から最も括れる部分に向けて滑らかに窄まる下側絞部4aを有する括れ部4が形成された燃料案内ピン1を、下部炉心支持板22に取り付ける燃料案内ピン取付方法である。この燃料案内ピン取付方法は、冷却した冷やし嵌め部2を下部炉心支持板22に設けられた有底の凹部22aに挿入する工程と、冷やし嵌め部2が膨張して凹部22aに固定された後、下部炉心支持板22に設けられた雌ネジ凹部22dに、ピン部3を挿入した雄ネジリング部材6を螺合して冷やし嵌め部2を凹部22a内に押圧する工程と、を含む。
この燃料案内ピン取付方法によれば、冷やし嵌めにより凹部22aに対して冷やし嵌め部2を固定した後、下部炉心支持板22に設けられた雌ネジ凹部22dに、ピン部3を挿入した雄ネジリング部材6を螺合することにより、冷やし嵌め部2を凹部22aから抜け止めすることができ、かつこの抜け止めを螺合による締め付け力によって管理することが可能になる。
なお、図5および図6に示す燃料案内ピン1のように、鍔部5をさらに備える構成の場合、雄ネジリング部材6により鍔部5を座22bに押さえ付けることから、冷やし嵌め部2の凹部22aからの抜け止めを螺合による締め付け力によって管理しつつ、下部炉心支持板22へのピン部3の取り付けを強固にすることが可能になる。
また、図4および図5に示すように、本実施の形態の燃料案内ピン取付方法は、雄ネジリング部材6を雌ネジ凹部22dに螺合した後、下部炉心支持板22と雄ネジリング部材6とを溶接8により固定する工程をさらに含む。溶接8は、雄ネジリング部材6の周りに連続して設けられる。
この燃料案内ピン取付方法によれば、雄ネジリング部材6を溶接8により周り止めすることで、冷やし嵌め部2を凹部22aから確実に抜け止めすることができ、かつ雄ネジリング部材6の螺合による締め付け力を維持することが可能になる。
そして、上述した燃料案内ピン1が取り付けられた本実施の形態の下部炉心支持板22によれば、冷やし嵌め部2とピン部3との間に括れ部4を設けることにより、当該括れ部4に対してピン部3に掛かる応力が集中する。そして、冷やし嵌め部2側となる括れ部4の下端から最も括れる部分に向けて円弧状で滑らかに窄まる下側絞部4aを有するため、前記応力を冷やし嵌め部2から下部炉心支持板22側に逃がすので、括れ部4を設けていない場合と比較して、下部炉心支持板22の凹部22aに埋め込まれる冷やし嵌め部2の外径を小さく形成することが可能になる。このため、下部炉心支持板22に設けられる連通孔23に対して冷やし嵌め部2が離隔される。この結果、下部炉心支持板22の強度を確保しつつ、例えば、300[mm]〜500[mm]の板厚の下部炉心支持板22に、燃料案内ピン1を貫通させることなく埋め込み固定することが可能になる。すなわち、強度が確保された下部炉心支持板22を得ることが可能になる。
さらに、上述した燃料案内ピン1が取り付けられた下部炉心支持板22を有する本実施の形態の原子炉100によれば、冷やし嵌め部2とピン部3との間に括れ部4を設けることにより、当該括れ部4に対してピン部3に掛かる応力が集中する。そして、冷やし嵌め部2側となる括れ部4の下端から最も括れる部分に向けて円弧状で滑らかに窄まる下側絞部4aを有するため、前記応力を冷やし嵌め部2から下部炉心支持板22側に逃がすので、括れ部4を設けていない場合と比較して、下部炉心支持板22の凹部22aに埋め込まれる冷やし嵌め部2の外径を小さく形成することが可能になる。このため、下部炉心支持板22に設けられる連通孔23に対して冷やし嵌め部2が離隔される。この結果、下部炉心支持板22の強度を確保しつつ、例えば、300[mm]〜500[mm]の板厚の下部炉心支持板22に、燃料案内ピン1を貫通させることなく埋め込み固定することが可能になる。すなわち、強度が確保された下部炉心支持板22を有する信頼性の高い原子炉100を得ることが可能になる。
以上のように、本発明に係る燃料案内ピン、燃料案内ピンの取付方法、炉心板、および原子炉は、炉心板の強度を確保しつつ、炉心板に燃料案内ピンを埋め込み固定することに適している。
1 燃料案内ピン
2 冷やし嵌め部
2a 下端面
3 ピン部
4 括れ部
4a 下側絞部
4b 上側絞部
5 鍔部
6 雄ネジリング部材
6a 雄ネジ
6b 係合部
7 空気抜孔
8 溶接
22 下部炉心支持板(炉心板)
22a 凹部
22b 座
22c 底
22d 雌ネジ凹部
23 連通孔
31 燃料集合体(燃料)
100 原子炉
2 冷やし嵌め部
2a 下端面
3 ピン部
4 括れ部
4a 下側絞部
4b 上側絞部
5 鍔部
6 雄ネジリング部材
6a 雄ネジ
6b 係合部
7 空気抜孔
8 溶接
22 下部炉心支持板(炉心板)
22a 凹部
22b 座
22c 底
22d 雌ネジ凹部
23 連通孔
31 燃料集合体(燃料)
100 原子炉
Claims (9)
- 炉心板に設けられた有底の凹部に挿入されて冷やし嵌めにより固定される冷やし嵌め部と、
前記冷やし嵌め部の上側に設けられて前記炉心板の上面より突出しつつ前記炉心板に装荷される燃料が挿入されるピン部と、
前記冷やし嵌め部と前記ピン部との間に設けられて前記ピン部の外径よりも小径に括れて形成され、前記冷やし嵌め部側から最も括れる部分に向けて滑らかに窄まる下側絞部を有する括れ部と、
を備えることを特徴とする燃料案内ピン。 - 前記括れ部の下側に連続して径外方向に延在して設けられ、前記冷やし嵌め部の固定に伴って前記凹部の開口外縁に当接する鍔部を備えることを特徴とする請求項1に記載の燃料案内ピン。
- 前記冷やし嵌め部は、挿入時に前記凹部の底から離隔する長さで形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料案内ピン。
- 前記ピン部を挿入しつつ前記炉心板に設けられた雌ネジ凹部に螺合して、前記冷やし嵌め部を前記凹部に押圧する雄ネジリング部材を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の燃料案内ピン。
- 前記冷やし嵌め部を貫通して前記凹部の内外に開口して設けられ、前記冷やし嵌め部の膨張時に前記凹部内の空気を抜く空気抜孔を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の燃料案内ピン。
- 冷やし嵌め部とピン部との間に、前記ピン部の外径よりも小径に括れて設けられ、前記冷やし嵌め部側から最も括れる部分に向けて滑らかに窄まる下側絞部を有する括れ部が形成された燃料案内ピンを、炉心板に取り付ける燃料案内ピン取付方法であって、
冷却した前記冷やし嵌め部を前記炉心板に設けられた有底の凹部に挿入する工程と、
前記冷やし嵌め部が膨張して前記凹部に固定された後、前記炉心板に設けられた雌ネジ凹部に、前記ピン部を挿入した雄ネジリング部材を螺合して前記冷やし嵌め部を前記凹部内に押圧する工程と、
を含むことを特徴とする燃料案内ピン取付方法。 - 前記雄ネジリング部材を前記雌ネジ凹部に螺合した後、前記炉心板と前記雄ネジリング部材とを溶接して固定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の燃料案内ピン取付方法。
- 燃焼集合体が配置される炉心板であって、
請求項1〜5のいずれか一つに記載の燃料案内ピンが取り付けられていることを特徴とする炉心板。 - 燃料集合体が装荷される原子炉であって、
前記燃焼集合体が配置される炉心板に、請求項1〜5のいずれか一つに記載の燃料案内ピンが取り付けられていることを特徴とする原子炉。
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2011
- 2011-10-18 US US13/275,731 patent/US20120099695A1/en not_active Abandoned
- 2011-10-19 EP EP11185834.6A patent/EP2444975B1/en active Active
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016151481A (ja) * | 2015-02-17 | 2016-08-22 | 株式会社東芝 | コアバレルの製造方法およびコアバレル |
US10286494B2 (en) | 2015-02-17 | 2019-05-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for manufacturing core barrel and core barrel |
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EP2444975A2 (en) | 2012-04-25 |
EP2444975A3 (en) | 2014-01-08 |
EP2444975B1 (en) | 2015-07-29 |
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