JP2013228316A - Fuel spacer, fuel assembly, and method for manufacturing fuel spacer - Google Patents
Fuel spacer, fuel assembly, and method for manufacturing fuel spacer Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013228316A JP2013228316A JP2012101343A JP2012101343A JP2013228316A JP 2013228316 A JP2013228316 A JP 2013228316A JP 2012101343 A JP2012101343 A JP 2012101343A JP 2012101343 A JP2012101343 A JP 2012101343A JP 2013228316 A JP2013228316 A JP 2013228316A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- spacer
- rod support
- coolant
- base
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
本発明は、燃料スペーサ及び燃料集合体、さらに詳しくは、沸騰水型原子炉用の燃料集合体に用いられる燃料スペーサ、及び該燃料スペーサを用いた燃料集合体、並びに燃料スペーサの製造方法に関する。 The present invention relates to a fuel spacer and a fuel assembly, and more particularly to a fuel spacer used in a fuel assembly for a boiling water reactor, a fuel assembly using the fuel spacer, and a method for manufacturing the fuel spacer.
図6に一般に用いられる燃料集合体21の概略的な構成を示す。ここでは、沸騰水型原子炉に用いられる燃料集合体の一例を示している。図6に示すように、中心に冷却材の流路となるウォータロッド22を配置し、その周囲には内部に核燃料を有する複数本の燃料棒23を正方格子状に配列する。ウォータロッド22及び燃料棒23は、下部タイプレート24及び上部タイプレート25によって上下端部をそれぞれ固定されるとともに、下部タイプレート24と上部タイプレート25の間に適当な間隔で配置されたスペーサ(燃料スペーサ)26により所定の間隔に保持される。チャンネルボックス27は、上部タイプレート25に取り付けられており、スペーサ26により束ねられたウォータロッド22及び燃料棒23(燃料束)の外周を取り囲む。
FIG. 6 shows a schematic configuration of a
原子力発電においては、発電の経済性を向上させるため、燃料集合体の高燃焼度化及び出力密度の増加が望まれている。これらの要求に応える手段の一つとして、1つの燃料集合体に含まれる燃料棒の本数を増やして燃料棒の有効長を増加させ、それにより、線出力密度の制限値に対する余裕を増やす手法がある。現在日本国内で採用されている沸騰水型原子炉(BWR)に装荷される燃料集合体は9行9列型が主流である。一方、海外では10行10列型が広く導入されており、さらなる高燃焼度化を目指して11行11列型の燃料集合体の開発が進められている(特許文献1など)。 In nuclear power generation, in order to improve the economics of power generation, it is desired to increase the burnup of fuel assemblies and increase the power density. One way to meet these demands is to increase the effective length of the fuel rods by increasing the number of fuel rods contained in one fuel assembly, thereby increasing the margin for the limit value of the linear power density. is there. The fuel assemblies loaded in the boiling water reactor (BWR) currently used in Japan are mainly 9-row 9-column fuel assemblies. On the other hand, the 10-row 10-column type has been widely introduced overseas, and the development of an 11-row 11-column fuel assembly has been promoted with the aim of further increasing the burnup (Patent Document 1, etc.).
その他、上記の要求に応えるために、燃料集合体を構成する各部材の改良も進められている。スペーサについて言えば、スペーサが燃料集合体内を流れる冷却材に乱流を生じさせて沸騰遷移を防ぐ役割を有する点や、燃料集合体中の流動抵抗に占めるスペーサの割合が大きい点を考慮して、その構造や形状の改良が行われている。 In addition, in order to meet the above requirements, improvement of each member constituting the fuel assembly has been promoted. Speaking of spacers, considering that the spacer has a role of preventing turbulent flow in the coolant flowing through the fuel assembly and preventing boiling transition, and that the ratio of the spacer to the flow resistance in the fuel assembly is large. The structure and shape have been improved.
ここで、従来のスペーサの構成について図7を参照して説明する。図7(a)は従来の格子型スペーサ100の一例の上面図であり、図7(b)は格子型スペーサ100の側面図である。図7(c)は格子型スペーサ100の構成部材の一つであるディバイダ110の一例を示している。
Here, the structure of a conventional spacer will be described with reference to FIG. FIG. 7A is a top view of an example of a conventional lattice-
図7(a)に示すように、略矩形型のバンド部120の内側にディバイダ110を格子状に交差させることにより、燃料棒を挿通するための矩形型の挿通領域Aが形成されている。
As shown in FIG. 7A, a rectangular insertion region A for inserting a fuel rod is formed by crossing the
また、図7(a),(b)に示すように、チャンネルボックス内での燃料棒やスペーサの位置決めを目的として、バンド部120の側面にはタブ122が設けられている。さらに、スペーサの上部側(即ち、冷却材の下流側)における冷却材の撹拌効果を目的として、バンド部120の上端にはフロータブ121が設けられている。
Further, as shown in FIGS. 7A and 7B, a
図7(c)に示すように、挿通領域A内での燃料棒の位置決めを目的として、ディバイダ110には、スプリング111が設けられている。また、スペーサの上部側における冷却材の撹拌効果を目的として、フローウィング112が設けられている。ディバイダ110は所定の厚みの板材をプレス加工することにより作製される。ディバイダ110やバンド部120の厚みは、例えば、燃料棒23間の間隔や、スプリング111の特性などを考慮して決められる。
As shown in FIG. 7C, the
ところで、スペーサを設計する際には、(1)熱的な限界出力の向上、(2)十分な機械的強度の確保、(3)中性子吸収の最小化、(4)圧力損失の増加の抑制、(5)製造性、(6)燃料集合体を組み立てるときの組立容易性などの点に留意する必要がある。これらの観点のうち、従来のスペーサの開発では、(1)限界出力の向上と(4)圧力損失の増加の抑制の二つを目的としたものが多く行われてきた。 By the way, when designing a spacer, (1) improvement of thermal limit output, (2) ensuring sufficient mechanical strength, (3) minimization of neutron absorption, (4) suppression of increase in pressure loss. , (5) Manufacturability, and (6) Easiness of assembly when assembling the fuel assembly must be taken into consideration. Among these viewpoints, many conventional spacers have been developed for the purpose of (1) improvement of limit output and (4) suppression of increase in pressure loss.
限界出力の向上を目的としたスペーサの例としては、隣接する燃料棒間の隙間領域であるサブチャンネル領域内に旋回羽根を設けることで、スペーサの上部側に旋回流を生じさせ、冷却材の液相を燃料棒表面に付着させるものが提案されている(特許文献2)。 As an example of the spacer for the purpose of improving the limit output, by providing a swirl vane in the subchannel region that is a gap region between adjacent fuel rods, a swirl flow is generated on the upper side of the spacer, and the coolant There has been proposed one in which a liquid phase is attached to the surface of a fuel rod (Patent Document 2).
その他、スペーサのセルもしくは格子の形状を旋回羽根のように変形させることで冷却材に乱流を生じさせるものや、スペーサの上部に旋回羽根や旋回ベーンを組み込むことで、冷却材に水平流や旋回流を生じさせるものが提案されている(特許文献3及び4等)。スペーサの上部側に旋回羽根や旋回ベーンを設ける場合、これらをスペーサの高さ内に設ける場合に比べて、スペーサの水平方向の断面積が急激に減少することが抑制されるため、圧力損失の増加の抑制にも効果があることが知られている。
In addition, the shape of the spacer cell or lattice can be changed like a swirl vane to create a turbulent flow in the coolant, or the swirl vane or swirl vane can be incorporated in the upper part of the spacer to What produces a swirl flow is proposed (
次に、圧力損失の増加の抑制を目的としたスペーサの例としては、水平方向の断面積の減少によって流動抵抗を抑制させることを目的として、丸セルの曲率を小さくしたもの(特許文献5)や、2つの矩形格子スペーサを90度ずらして結合させて一つのスペーサとし、ウォータロッド及び燃料棒を支持する構造のものが提案されている(特許文献6)。 Next, as an example of the spacer for the purpose of suppressing the increase in pressure loss, the curvature of the round cell is reduced for the purpose of suppressing the flow resistance by reducing the cross-sectional area in the horizontal direction (Patent Document 5). Alternatively, a structure has been proposed in which two rectangular lattice spacers are joined by being shifted by 90 degrees to form a single spacer that supports a water rod and a fuel rod (Patent Document 6).
その他、スペーサの上部及び下部に断面積が次第に減少する山形の突起を設けることで、水平方向の断面積が急激に減少することを抑え、スペーサの上流及び下流での流体の圧力損失を減少させるものが提案されている(特許文献7)。 In addition, by providing angled protrusions with a gradually decreasing cross-sectional area at the top and bottom of the spacer, it is possible to suppress a rapid decrease in the cross-sectional area in the horizontal direction and to reduce the pressure loss of fluid upstream and downstream of the spacer. The thing is proposed (patent document 7).
しかしながら、スペーサの構造や形状を改良することにより、スペーサの多くは水平方向の断面積が大きくなり、冷却材下流側での圧力損失が大きくなる。このため、燃料集合体全体での圧力損失は増える傾向にある。これに対して、特に沸騰遷移が生じやすい領域付近のスペーサのみに冷却材の撹拌効果が高いスペーサを適用し、それ以外には圧力損失の低いスペーサを用いる燃料集合体が提案されている(特許文献8)。 However, by improving the structure and shape of the spacers, many of the spacers have a large horizontal cross-sectional area and a large pressure loss on the downstream side of the coolant. For this reason, the pressure loss in the whole fuel assembly tends to increase. On the other hand, a fuel assembly has been proposed in which a spacer having a high coolant agitation effect is applied only to a spacer in the vicinity of a region where boiling transition is likely to occur, and a spacer having a low pressure loss is applied to other spacers (patents). Reference 8).
上記のように、燃料集合体の高燃焼度化及び出力密度の増加を図るべく様々なスペーサの改良案が提案されており、これらを適用することで一定の効果が期待できる。しかしながら、これらの改良案を採用することによって新たな課題が浮上する。 As described above, various proposals for improving the spacers have been proposed in order to increase the burnup of the fuel assembly and increase the power density. By applying these, a certain effect can be expected. However, the adoption of these improvements suggests new challenges.
その課題とは、製造性及び機械的強度の確保である。1つの燃料集合体に含まれる燃料棒の本数が増加するに伴い、ウォータロッド及び燃料棒の径は細くなり、また、燃料棒間の間隙や、燃料棒とチャンネルボックスとの間の間隙は狭まる傾向にある。そのため、ウォータロッド及び燃料棒の適切な位置決め、及び適切な間隔の維持のためには、スペーサに対してより精密な設計及び製造が求められる。このように、スペーサの製造性の確保が課題の一つである。 The subject is ensuring of manufacturability and mechanical strength. As the number of fuel rods included in one fuel assembly increases, the diameters of the water rods and fuel rods become smaller, and the gap between the fuel rods and the gap between the fuel rods and the channel box narrow. There is a tendency. Therefore, in order to properly position the water rod and the fuel rod and maintain an appropriate distance, a more precise design and manufacture of the spacer is required. Thus, ensuring the manufacturability of the spacer is one of the problems.
また、上記間隙の狭小化及び中性子経済の最小化のためには、スペーサの構成部材(ディバイダ、セル、バンド等)の厚さをなるべく薄くする必要がある。よって、スペーサの機械的強度の確保も課題の一つである。原子炉の通常運転時のほか地震のような異常時において、燃料集合体の健全性を確保するためには、スペーサの機械的強度の確保は極めて重要である。 Further, in order to narrow the gap and minimize the neutron economy, it is necessary to reduce the thickness of the constituent members (divider, cell, band, etc.) of the spacer as much as possible. Therefore, securing the mechanical strength of the spacer is also an issue. Ensuring the mechanical strength of the spacer is extremely important in order to ensure the integrity of the fuel assembly not only during normal operation of the reactor but also during abnormalities such as earthquakes.
しかしながら、先行技術にみられるスペーサの改良は、限界出力の向上や圧力損失の増加の抑制を達成するために形状や構造が複雑化する傾向にあり、上記の課題、即ち、製造性及び機械的強度の確保に対する考慮がなされていないものが多い。 However, the improvement of the spacers found in the prior art tends to be complicated in shape and structure in order to achieve an increase in the limit output and a suppression of an increase in pressure loss. In many cases, no consideration is given to ensuring strength.
例えば特許文献9のように、旋回流を作り出すための捩り板を1枚ずつスペーサに取り付ける場合、一つのスペーサの製造に必要となる捩り板の数を考慮すると、捩り板の製造及び取り付けに要する工数が多く、製造性に優れているとは言い難い。
For example, when the torsion plates for creating the swirl flow are attached to the spacer one by one as in
本発明は、上記の技術的認識に基づいてなされたものであり、その目的は、限界出力の向上及び圧力損失増加の抑制に配慮しながら、機械的強度及び製造性に優れたスペーサ、及び該スペーサを備える燃料集合体を提供することである。 The present invention has been made on the basis of the above technical recognition, and its object is to provide a spacer having excellent mechanical strength and manufacturability, while taking into consideration the improvement of the limit output and the suppression of the increase in pressure loss. A fuel assembly comprising a spacer is provided.
本発明の一態様による燃料スペーサは、
燃料棒を挿通させる複数の挿通領域を有し、前記挿通領域に挿通された燃料棒を所定の間隔に保持する燃料棒支持部と、前記燃料棒支持部の外周を囲うバンド部とを有するスペーサ本体部と、
前記燃料棒支持部を構成する仕切り部材の上側に固定された基底部と、前記燃料棒支持部により保持された隣接する燃料棒間の隙間領域であるサブチャンネル領域における前記基底部の上に位置し、前記燃料棒の軸方向に対し所定の角度で傾斜した羽根部とを有する冷却材攪拌部と、
を備えることを特徴とする。
A fuel spacer according to an aspect of the present invention includes:
A spacer having a plurality of insertion regions through which fuel rods are inserted, a fuel rod support portion that holds the fuel rods inserted through the insertion regions at a predetermined interval, and a band portion that surrounds the outer periphery of the fuel rod support portion The main body,
A base portion fixed on the upper side of the partition member constituting the fuel rod support portion and a position above the base portion in a subchannel region which is a gap region between adjacent fuel rods held by the fuel rod support portion. A coolant agitation part having a blade part inclined at a predetermined angle with respect to the axial direction of the fuel rod;
It is characterized by providing.
また、前記燃料スペーサにおいて、
前記燃料棒支持部は、前記仕切り部材としての筒状のセルを正方格子状に連結したものとして構成され、
前記基底部は、交点が前記サブチャンネル領域のほぼ中心に位置し、かつ端部が前記セルの上端に固定されるように十字状に構成されていてもよい。
In the fuel spacer,
The fuel rod support portion is configured as a cylindrical cell connected as a partition member in a square lattice shape,
The base portion may be configured in a cross shape so that the intersection point is located substantially at the center of the subchannel region and the end portion is fixed to the upper end of the cell.
また、前記燃料スペーサにおいて、
前記基底部の端部は前記バンド部まで延在し、前記基底部は前記燃料棒支持部と前記バンドとを連結していてもよい。
In the fuel spacer,
An end portion of the base portion may extend to the band portion, and the base portion may connect the fuel rod support portion and the band.
また、前記燃料スペーサにおいて、
前記燃料棒支持部は、前記仕切り部材としての筒状のセルを正方格子状に連結したものとして構成され、
前記基底部は、4個の前記セルにより画成される間隙領域の境界に沿って枠状に構成され、
前記冷却材攪拌部は、前記基底部の下端から突出するように前記基底部の側面に取り付けられた爪部により、前記セルの上端から所定の間隙を隔てて保持されていてもよい。
In the fuel spacer,
The fuel rod support portion is configured as a cylindrical cell connected as a partition member in a square lattice shape,
The base portion is configured in a frame shape along the boundary of the gap region defined by the four cells,
The coolant agitation part may be held at a predetermined gap from the upper end of the cell by a claw part attached to a side surface of the base part so as to protrude from the lower end of the base part.
また、前記燃料スペーサにおいて、
前記燃料棒支持部は、前記仕切り部材としての筒状のセルを正方格子状に連結したものとして構成され、
前記基底部は、4個の前記セルにより画成される間隙領域の境界に沿って枠状に構成され、前記セルの上端に隙間なく固定されていてもよい。
In the fuel spacer,
The fuel rod support portion is configured as a cylindrical cell connected as a partition member in a square lattice shape,
The base may be configured in a frame shape along a boundary of a gap region defined by the four cells, and may be fixed to the upper end of the cell without a gap.
また、前記燃料スペーサにおいて、
前記燃料棒支持部は、前記仕切り部材としてのディバイダを格子状に交差させたものとして構成され、
前記基底部は、前記ディバイダの交差点を複数含むように前記ディバイダの上端に沿って格子状に構成されていてもよい。
In the fuel spacer,
The fuel rod support part is configured as a crossing of a divider as the partition member in a lattice shape,
The base may be configured in a lattice shape along an upper end of the divider so as to include a plurality of intersections of the divider.
また、前記燃料スペーサにおいて、
前記燃料棒支持部は、前記仕切り部材としてのディバイダを格子状に交差させたものとして構成され、
前記基底部は、前記ディバイダの上端に沿うように十字状に構成され、その交点が前記ディバイダの交差点の上に位置するようにしてもよい。
In the fuel spacer,
The fuel rod support part is configured as a crossing of a divider as the partition member in a lattice shape,
The base may be formed in a cross shape along the upper end of the divider, and the intersection may be located above the divider intersection.
また、前記燃料スペーサにおいて、
前記基底部の端部は前記バンド部まで延在し、前記基底部は前記燃料棒支持部と前記バンドとを連結していてもよい。
In the fuel spacer,
An end portion of the base portion may extend to the band portion, and the base portion may connect the fuel rod support portion and the band.
また、前記燃料スペーサにおいて、
前記燃料棒支持部は、前記仕切り部材としてのディバイダを格子状に交差させたものとして構成され、
前記基底部は、前記燃料棒支持部を構成する全ての前記ディバイダの上端及び前記バンド部の上端に沿って格子状に構成されていてもよい。
In the fuel spacer,
The fuel rod support part is configured as a crossing of a divider as the partition member in a lattice shape,
The base portion may be configured in a lattice shape along the upper ends of all the dividers and the upper ends of the band portions constituting the fuel rod support portion.
また、前記燃料スペーサにおいて、
前記バンド部の上端に位置する前記基底部の上に、前記燃料棒支持部に保持された燃料棒の軸方向に対し所定の角度で傾斜した羽根部が設けられていてもよい。
In the fuel spacer,
A blade portion that is inclined at a predetermined angle with respect to the axial direction of the fuel rod held by the fuel rod support portion may be provided on the base portion positioned at the upper end of the band portion.
また、前記燃料スペーサにおいて、
前記基底部の水平方向の幅は、前記仕切り部材の厚さよりも大きくしてもよい。
In the fuel spacer,
The horizontal width of the base portion may be larger than the thickness of the partition member.
また、前記燃料スペーサにおいて、
前記基底部の垂直方向の幅は、前記基底部の水平方向の幅よりも大きくしてもよい。
In the fuel spacer,
The vertical width of the base portion may be larger than the horizontal width of the base portion.
また、前記燃料スペーサにおいて、
前記羽根部は、前記サブチャンネル領域の中心に対して点対称状に複数配置されていてもよい。
In the fuel spacer,
A plurality of the blade portions may be arranged symmetrically with respect to the center of the subchannel region.
また、前記燃料スペーサにおいて、
熱的余裕の小さいサブチャンネル領域ほど、前記基底部上の前記羽根部の数が多くなるようにしてもよい。
In the fuel spacer,
You may make it the number of the said blade | wing parts on the said base part increase so that a subchannel area | region with a small thermal margin.
また、前記燃料スペーサにおいて、
前記冷却材攪拌部は、所定のサブチャンネル領域にのみ設けられていてもよい。
In the fuel spacer,
The coolant stirring unit may be provided only in a predetermined subchannel region.
本発明の一態様による燃料集合体は、
複数本の燃料棒と、
前記複数本の燃料棒の上端を固定する上部タイプレートと、
前記複数本の燃料棒の下端を固定する下部タイプレートと、
前記複数本の燃料棒を所定の間隔を保持して束ね、軸方向に隔設された複数の燃料スペーサと、を備え、
前記複数の燃料スペーサのうち少なくとも1つは本発明による燃料スペーサであることを特徴とする。
A fuel assembly according to an aspect of the present invention includes:
Multiple fuel rods,
An upper tie plate for fixing upper ends of the plurality of fuel rods;
A lower tie plate for fixing lower ends of the plurality of fuel rods;
Bundling the plurality of fuel rods at a predetermined interval, and having a plurality of fuel spacers spaced in the axial direction,
At least one of the plurality of fuel spacers is a fuel spacer according to the present invention.
本発明の一態様による燃料集合体は、
複数本の燃料棒と、
前記複数本の燃料棒の上端を固定する上部タイプレートと、
前記複数本の燃料棒の下端を固定する下部タイプレートと、
前記複数本の燃料棒を所定の間隔を保持して束ね、軸方向に隔設された複数の燃料スペーサと、を備え、
前記下部タイプレートよりも前記上部タイプレートに近い軸方向領域にのみ本発明による燃料スペーサが設けられていることを特徴とする。
A fuel assembly according to an aspect of the present invention includes:
Multiple fuel rods,
An upper tie plate for fixing upper ends of the plurality of fuel rods;
A lower tie plate for fixing lower ends of the plurality of fuel rods;
Bundling the plurality of fuel rods at a predetermined interval, and having a plurality of fuel spacers spaced in the axial direction,
The fuel spacer according to the present invention is provided only in an axial region closer to the upper tie plate than the lower tie plate.
本発明の一態様による燃料集合体は、
複数本の燃料棒と、
前記複数本の燃料棒の上端を固定する上部タイプレートと、
前記複数本の燃料棒の下端を固定する下部タイプレートと、
前記複数本の燃料棒を所定の間隔を保持して束ね、軸方向に隔設された複数の燃料スペーサと、を備え、
前記複数の燃料スペーサのうち少なくとも2つが本発明による燃料スペーサであり、前記燃料集合体の前記上部タイプレートに近い位置に配置された燃料スペーサほど、前記羽根部の数が多いことを特徴とする。
A fuel assembly according to an aspect of the present invention includes:
Multiple fuel rods,
An upper tie plate for fixing upper ends of the plurality of fuel rods;
A lower tie plate for fixing lower ends of the plurality of fuel rods;
Bundling the plurality of fuel rods at a predetermined interval, and having a plurality of fuel spacers spaced in the axial direction,
At least two of the plurality of fuel spacers are fuel spacers according to the present invention, and the number of the blade portions is larger as the fuel spacer is disposed closer to the upper tie plate of the fuel assembly. .
本発明の一態様による燃料スペーサの製造方法は、
筒状のセルを正方格子状に連結させることにより、燃料棒を挿通させる複数の挿通領域を有し、かつ前記挿通領域に挿通された燃料棒を所定の間隔に保持する燃料棒支持部を作製する工程と、
基底部と、前記基底部の上に位置し冷却材を攪拌するための羽根部とを有する冷却材攪拌部を作製する工程と、
前記燃料棒支持部により保持された隣接する燃料棒間の隙間領域であるサブチャンネル領域に前記羽根部が位置し、かつ前記基底部が前記セルの上端に沿って複数の前記セルを跨ぐように、前記冷却材攪拌部を前記燃料棒支持部に固定する工程と、
を備えることを特徴とする。
A method for manufacturing a fuel spacer according to an aspect of the present invention includes:
By connecting cylindrical cells in a square lattice shape, a fuel rod support portion having a plurality of insertion regions through which fuel rods are inserted and holding the fuel rods inserted through the insertion regions at a predetermined interval is manufactured. And a process of
Producing a coolant agitation part having a base part and a blade part located on the base part for stirring the coolant;
The blade portion is positioned in a subchannel region that is a gap region between adjacent fuel rods held by the fuel rod support portion, and the base portion straddles the plurality of cells along the upper end of the cell. Fixing the coolant stirring part to the fuel rod support part;
It is characterized by providing.
また、前記燃料スペーサの製造方法において、
前記冷却材攪拌部の作製工程において、前記基底部と前記羽根部を金属板のプレス成形により一体に形成してもよい。
In the method for manufacturing the fuel spacer,
In the manufacturing process of the coolant stirring part, the base part and the blade part may be integrally formed by press molding of a metal plate.
また、前記燃料スペーサの製造方法において、
前記基底部として、水平方向の幅が前記セルの厚さよりも大きい基底部を用いてもよい。
In the method for manufacturing the fuel spacer,
As the base, a base having a horizontal width larger than the thickness of the cell may be used.
また、前記燃料スペーサの製造方法において、
前記冷却材攪拌部の前記基底部は、垂直方向の幅が水平方向の幅よりも大きくてもよい。
In the method for manufacturing the fuel spacer,
The base of the coolant agitation unit may have a vertical width larger than a horizontal width.
本発明の一態様による燃料スペーサの製造方法は、
板状のディバイダを格子状に交差させることにより、燃料棒を挿通させる複数の挿通領域を有し、かつ前記挿通領域に挿通された燃料棒を所定の間隔に保持する燃料棒支持部を作製する工程と、
基底部と、前記基底部の上に位置し冷却材を攪拌するための羽根部とを有する冷却材攪拌部を作製する工程と、
前記燃料棒支持部により保持された隣接する燃料棒間の隙間領域であるサブチャンネル領域に前記羽根部が位置し、かつ前記基底部が前記ディバイダの上端に沿って複数の前記ディバイダを跨ぐように、前記冷却材攪拌部を前記燃料棒支持部に固定する工程と、
を備えることを特徴とする。
A method for manufacturing a fuel spacer according to an aspect of the present invention includes:
By crossing the plate-like dividers in a lattice shape, a fuel rod support portion having a plurality of insertion regions through which the fuel rods are inserted and holding the fuel rods inserted through the insertion regions at a predetermined interval is produced. Process,
Producing a coolant agitation part having a base part and a blade part located on the base part for stirring the coolant;
The blade portion is positioned in a subchannel region which is a gap region between adjacent fuel rods held by the fuel rod support portion, and the base portion straddles a plurality of the dividers along the upper end of the divider. Fixing the coolant stirring part to the fuel rod support part;
It is characterized by providing.
また、前記燃料スペーサの製造方法において、
前記冷却材攪拌部の作製工程において、前記基底部と前記羽根部を金属板のプレス成形により一体に形成してもよい。
In the method for manufacturing the fuel spacer,
In the manufacturing process of the coolant stirring part, the base part and the blade part may be integrally formed by press molding of a metal plate.
また、前記燃料スペーサの製造方法において、
前記基底部として、水平方向の幅が前記ディバイダの厚さよりも大きい基底部を用いてもよい。
In the method for manufacturing the fuel spacer,
As the base portion, a base portion whose horizontal width is larger than the thickness of the divider may be used.
また、前記燃料スペーサの製造方法において、
前記冷却材攪拌部の前記基底部は、垂直方向の幅が水平方向の幅よりも大きくてもよい。
In the method for manufacturing the fuel spacer,
The base of the coolant agitation unit may have a vertical width larger than a horizontal width.
本発明によれば、限界出力の向上及び圧力損失増加の抑制に配慮しながら、機械的強度及び製造性に優れたスペーサ、及び該スペーサを備える燃料集合体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a spacer excellent in mechanical strength and manufacturability, and a fuel assembly including the spacer, while taking into consideration improvement of limit output and suppression of increase in pressure loss.
以下、図面を参照しながら、本発明の3つの実施形態について説明する。なお、各図において同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、同一符号の構成要素の詳しい説明は繰り返さない。 Hereinafter, three embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each figure, the component which has an equivalent function is attached | subjected the same code | symbol, and detailed description of the component of the same code | symbol is not repeated.
(第1の実施形態)
第1の実施形態によるスペーサ(燃料スペーサ)について、図1を参照しつつ説明する。図1(a)は、第1の実施形態によるスペーサ(燃料スペーサ)1の一部の斜視図を示し、図1(b)はスペーサ1の一部の上面図を示している。図1(c),(d)はスペーサ1の冷却材攪拌部6の斜視図を示している。なお、図1(b)において、円形の破線はスペーサに保持された燃料棒を示し、前述のスプリング111及びタブ122に相当する部分は省略している(以降に説明する図面についても同様である)。
(First embodiment)
The spacer (fuel spacer) according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1A shows a perspective view of a part of a spacer (fuel spacer) 1 according to the first embodiment, and FIG. 1B shows a top view of a part of the spacer 1. FIGS. 1C and 1D are perspective views of the
本実施形態によるスペーサ1は、スペーサ本体部2及び冷却材攪拌部6を備えており、スペーサ本体部2の上側に冷却材攪拌部6を溶接等により固定してなるものである。スペーサ1は、複数のセルを連結して燃料棒支持部を構成した、いわゆるセル型のスペーサである。
The spacer 1 according to this embodiment includes a spacer
スペーサ本体部2は、燃料棒支持部3と、この燃料棒支持部3の外周を囲うバンド部5とを有する。
The spacer
燃料棒支持部3は、燃料棒を挿通させる複数の挿通領域Aを有し、この挿通領域Aに挿通された燃料棒を所定の間隔に保持する。
The fuel
燃料棒支持部3は、本実施形態では、図1(a),(b)に示すように、筒状のセル4(仕切り部材)を正方格子状に連結したものとして構成されている。なお、セル4は、横断面が八角形の八角セルに限らず、例えば横断面が円形の丸セルであってもよい。
In this embodiment, the fuel
冷却材攪拌部6は、図1(c)に示すように、セル4の上端に固定された基底部7、及び基底部7の上に位置する羽根部8を有する。この冷却材撹拌部6を設けることで、羽根部8がスペーサ1の上部側に旋回流を生じさせる。本実施形態では、冷却材の流速が比較的大きいサブチャンネル領域Sの中心に羽根部8を設けることが可能であるため、大きな冷却材の撹拌効果を得られ、限界出力を向上させることができる。
As shown in FIG. 1C, the
基底部7は、図1(b)に示すように、交点がサブチャンネル領域Sのほぼ中心に位置し、かつ端部がセル4の上端に固定されるように十字状に構成されている。ここで、サブチャンネル領域Sとは、燃料棒支持部3により保持された隣接する燃料棒間の隙間領域である。この基底部7は、隣接するセル4間の接続を補強する補強材としての機能を有する。
As shown in FIG. 1 (b), the
なお、十字型の基底部7の端部をバンド部5まで延在させ、基底部7が燃料棒支持部3とバンド5とを連結するようにしてもよい。これにより、燃料集合体に水平方向の荷重が加わった場合に、スペーサ全体の変形を抑制することができる。
Note that the end of the
羽根部8は、図1(b)に示すように、サブチャンネル領域Sにおける基底部7の上に設けられている。この羽根部8は、燃料棒支持部3により保持された燃料棒の軸方向に対して所定の角度で傾斜している。羽根部8により、サブチャンネル領域Sを下側から上側に流れる冷却材が周辺に向けて攪拌されるため、限界出力を効率的に向上させることができる。
The
なお、羽根部8は、一枚の金属板のプレス成形により基底部7と一体に形成されている。その他、羽根部8は、基底部7とは別体の部品として形成され、基底部7上に溶接等により固定されてもよい。
In addition, the blade |
図1(c)に示すように、十字型の基底部7には4枚の羽根部8が取り付けられており、これらの羽根部8はサブチャンネル領域Sの中心に対して点対称状に配置されている。これにより、スペーサの上部側(冷却材の下流側)に旋回流を生じさせ、液相の冷却材を燃料棒の表面に付着させる。
As shown in FIG. 1 (c), four
なお、基底部7に設けられる羽根部8の数は4枚に限らず、1枚〜3枚でもよい。羽根部8の数が2枚の場合の冷却材攪拌部6の例を図1(d)に示す。羽根部8の数は、冷却材攪拌部6が設けられるサブチャンネル領域における熱的余裕に応じて適宜変更することが好ましい。より一般的に言えば、熱的余裕の小さいサブチャンネル領域ほど、基底部上の羽根部の数が多くなるようにすることが好ましい。これにより、羽根部による圧力損失の増加を可及的に抑制しつつ、限界出力を向上させることができる。
In addition, the number of the blade |
また、冷却材攪拌部6は、熱的余裕の小さいサブチャンネル領域にのみ設けるようにしてもよい。即ち、冷却材攪拌部6は、所定のサブチャンネル領域(沸騰遷移の発生し易い領域)にのみ設けられるようにしてもよい。このようにしても、冷却材攪拌部による圧力損失の増加を可及的に抑制しつつ、限界出力を向上させることができる。
Further, the
ここで、本実施形態によるスペーサ1の製造方法について説明する。
(1)まず、筒状のセル4を正方格子状に連結させることにより、燃料棒支持部3を作製する。
(2)次に、基底部7と、この基底部7の上に位置し冷却材を攪拌するための羽根部8とを有する冷却材攪拌部6を作製する。好ましくは、一枚の金属板をプレス成形するなどにより、基底部7と羽根部8を一体に形成する。その他、羽根部8を基底部7とは別体の部品として形成してもよい。この場合、溶接等により羽根部8を基底部7の上に固定する。
(3)次に、羽根部8がサブチャンネル領域Sに位置し、かつ基底部7がセル4の上端に沿って複数のセル4を跨ぐように、冷却材攪拌部6の基底部7を燃料棒支持部3のセル4の上端に固定する。
Here, the manufacturing method of the spacer 1 according to the present embodiment will be described.
(1) First, the fuel
(2) Next, the
(3) Next, the
なお、バンド部5を燃料棒支持部3の外周を囲うように固定する工程は、冷却材攪拌部6を燃料棒支持部3に固定する前であってもよいし、あるいは固定した後であってもよい。
The step of fixing the
上記のように、本実施形態では、基底部7が隣接するセル4間の接続を補強する補強材としての機能を有するため、スペーサの機械的強度を向上させることができる。
As described above, in the present embodiment, since the
また、従来のスペーサでは、図7で説明したように、燃料棒支持部と冷却材攪拌部とを一体的に設けていたため、両者の厚さは同じにならざるを得なかった。燃料棒同士の間隔、中性子経済性およびスプリングの特性などを考慮すると、構成部材の厚さに制限があった。これに対し、本実施形態では、羽根部8を有する冷却材撹拌部6をスペーサ本体部2とは別体のモジュールとすることで、それぞれの構成部材の厚さを最適化することができる。例えば、セル4の厚さについては、スプリングの特性が燃料棒を支持するのに最適な値としつつ、冷却材撹拌部6の基底部7の厚さについては、基底部7の剛性を高めるように変更することができる。例えば、基底部7の水平方向の幅をセル4の厚さよりも厚くしたり、基底部7の垂直方向の幅(高さ)を水平方向の幅よりも大きくしてもよい。このように、基底部7の形状は剛性を高めるためにセル4の影響を受けずに任意の形状に変更することができる。本実施形態によれば、基底部7の剛性を高めることで、スペーサの機械的強度をさらに向上させることができる。
Further, in the conventional spacer, as described with reference to FIG. 7, since the fuel rod support portion and the coolant agitating portion are integrally provided, the thicknesses of both must be the same. Considering the distance between the fuel rods, neutron economy, spring characteristics, etc., the thickness of the constituent members was limited. On the other hand, in this embodiment, the thickness of each structural member can be optimized by making the
なお、燃料棒支持部3と冷却材攪拌部6とで厚さを変える場合に限らず、材料の剛性を変えてもよい。即ち、基底部7の剛性は、セル4の剛性よりも高くなるようにしてもよい。このようにしても、スペーサの機械的強度をさらに向上させることができる。
It should be noted that the rigidity of the material may be changed without being limited to the case where the thickness is changed between the fuel
上記の効果に加えて、本実施形態では、冷却材撹拌部6をスペーサ本体部2とは別体のモジュールとしている。即ち、スペーサを機能的に2つのモジュールに分離し、各モジュールに役割を分担させている。これにより、それぞれのモジュールの構造を単純化し、製造性を向上させることができる。セル型のスペーサの場合、羽根部と一体化したセルを製造し、それらを連結してスペーサを組立てることは製造上容易ではない。
In addition to the above effects, in the present embodiment, the
これに対して、本実施形態によれば、冷却材撹拌部6を熱的余裕の小さい領域に固定すればよいだけであるため、熱的余裕の小さい領域にのみ羽根部を設ける場合でもスペーサの製造性を維持することができる。即ち、本実施形態によれば、製造性を維持しつつ、複雑な構造のスペーサを得ることができる。また、1つの冷却材攪拌部6が複数の羽根部8を有することが可能であるため、羽根部を1枚ずつスペーサ本体部に取り付ける必要がない。よって、冷却材撹拌部6を燃料棒支持部3に結合させる際の工数を少なくすることができ、スペーサの製造性を向上させることができる。
On the other hand, according to the present embodiment, the
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態によるスペーサ(燃料スペーサ)について、図2を参照しつつ説明する。図2(a)は、第2の実施形態によるスペーサ(燃料スペーサ)1Aの一部の斜視図を示し、図2(b)はスペーサ1Aの一部の上面図を示している。また、図2(c)は、スペーサ1Aの冷却材攪拌部6Aの斜視図を示し、図2(d)はスペーサ1Aの一部の側面図である。
(Second Embodiment)
Next, a spacer (fuel spacer) according to a second embodiment will be described with reference to FIG. 2A shows a perspective view of a part of a spacer (fuel spacer) 1A according to the second embodiment, and FIG. 2B shows a top view of a part of the
第2の実施形態と第1の実施形態との相違点の一つは、冷却材攪拌部の基底部の形状である。以下、第1の実施形態との相違点を中心に第2の実施形態について説明する。 One of the differences between the second embodiment and the first embodiment is the shape of the base of the coolant agitator. Hereinafter, the second embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment.
本実施形態によるスペーサ1Aは、スペーサ本体部2及び冷却材攪拌部6Aを備えており、スペーサ本体部2の上側に冷却材攪拌部6Aを溶接等により固定してなるものである。
The
冷却材攪拌部6Aは、スペーサ1Aの上部側に旋回流を生じさせるものであり、セル4の上端に固定された基底部9、及び基底部9の上に位置する羽根部8を有する。
The
基底部9は、図2(c)に示すように、4個のセル4により画成される間隙領域の境界に沿って枠状に構成されている。例えばセル4が八角セルの場合、間隙領域は横断面が正方形の四角柱状の空間となり、基底部9は矩形状のフレームとなる。また、基底部9は、基底部9の下端から突出するように基底部9の側面に取り付けられたタブ(爪部)9aを有する。
As shown in FIG. 2C, the
タブ9aをセル4に溶接することで、冷却材攪拌部6Aは燃料棒支持部3に固定される。また、冷却材攪拌部6Aは、図2(d)に示すように、タブ9aにより、セル4の上端から所定の間隙Gを隔てて保持されている。
By welding the
上記のように、本実施形態では、タブ9aを有する基底部9が隣接するセル4間の接続を補強する補強材としての機能を有するため、スペーサの機械的強度を向上させることができる。
As described above, in the present embodiment, since the
また、本実施形態では、冷却材撹拌部6Aをスペーサ本体部2とは別体のモジュールとしている。このため、冷却材撹拌部6Aの基底部9の水平方向の幅をセル4の厚さよりも厚くしたり、基底部9の垂直方向の幅(高さ)を水平方向の幅よりも大きくする等、基底部9の形状変更によって基底部9の剛性を高め、それにより、スペーサの機械的強度をさらに向上させることができる。
In the present embodiment, the
さらに、本実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、製造性を維持しつつ、複雑な構造のスペーサを得ることができる。 Furthermore, according to the present embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to obtain a spacer having a complicated structure while maintaining manufacturability.
また、本実施形態では、基底部9は、セルにより画成される間隙領域の境界に沿って枠状に構成されている。即ち、スペーサの上側から見て基底部9はセル4に重なるように設けられる。このため、本実施形態によれば、基底部9によるスペーサの横断面積の増加を抑制し、圧力損失の増加を可及的に抑制することができる。
Moreover, in this embodiment, the
ここで、本実施形態による変形例について図3を用いて説明する。図3(a)は、本変形例によるスペーサ(燃料スペーサ)1Bの一部の斜視図であり、図3(b)はスペーサ1Bの一部の上面図であり、図3(c)はスペーサ1Bの冷却材攪拌部6Bの斜視図である。
Here, the modification by this embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 3A is a perspective view of a part of a spacer (fuel spacer) 1B according to this modification, FIG. 3B is a top view of a part of the
冷却材攪拌部6Bは、セル4の上端に固定された基底部10、及び基底部10の上に位置する羽根部8を有する。
The
基底部10は、前述の基底部9と同様に、4個のセルにより画成される間隙領域の境界に沿って枠状に構成されている。但し、図3(c)に示すように、基底部10は、前述のタブ9aに相当するものを有さず、セル4の上端に隙間なく固定されている。
The
上記のように、本変形例では、タブ9aがないためその分だけスペーサの横断面積が小さく、加えて、冷却材撹拌部6Bの基底部10の下端と燃料棒支持部3のセル4の上端とが隙間なく接触しているため、流動抵抗が小さい。よって、本変形例によれば、第2の実施形態と同様の効果を得られるとともに、圧力損失の増加をさらに抑制することができる。
As described above, in this modification, since there is no
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態によるスペーサ(燃料スペーサ)について、図4を参照しつつ説明する。図4(a)は、第3の実施形態によるスペーサ(燃料スペーサ)1Cの一部の斜視図であり、図4(b)はスペーサ1Cの一部の上面図であり、図4(c)はスペーサ1Cの冷却材攪拌部6Cの斜視図である。
(Third embodiment)
Next, a spacer (fuel spacer) according to a third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4A is a perspective view of a part of a spacer (fuel spacer) 1C according to the third embodiment, and FIG. 4B is a top view of a part of the
第3の実施形態と第1の実施形態との相違点の一つは、燃料棒支持部および基底部の構成である。以下、第1の実施形態との相違点を中心に第3の実施形態について説明する。 One of the differences between the third embodiment and the first embodiment is the configuration of the fuel rod support portion and the base portion. Hereinafter, the third embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment.
本実施形態によるスペーサ1Cは、スペーサ本体部2及び冷却材攪拌部6Cを備えており、スペーサ本体部2の上側に冷却材攪拌部6Cを溶接等により固定してなるものである。このスペーサ1Cは、バンド部5と平行する複数枚のディバイダ(仕切り部材)を格子状に組み合わせて燃料棒支持部を構成した、いわゆるディバイダ型のスペーサである。
The
燃料棒支持部3は、本実施形態では、図4(a),(b)に示すように、ディバイダ11を格子状に交差させたものとして構成されている。
In the present embodiment, the fuel
冷却材攪拌部6Cの基底部12は、ディバイダ11の上端に沿って格子状に構成されており、ディバイダ11の交差点を複数含む。なお、基底部12の大きさは、図4(c)に示す3本×4本のサイズに限らず、熱的余裕やスペーサの製造性等を考慮して任意に選択できる。
The
羽根部8は、図4(c)に示すように、基底部12の交差点を中心にして点対称状に4枚配置されている。なお、第1の実施形態で説明したように、羽根部8の配置位置や枚数は、配置されるサブチャンネル領域の熱的余裕に応じて適宜決めることが好ましい。よって、図4(c)のように基底部の全ての交差点に同じ枚数の羽根部を配置する場合に限らず、一部の交差点にのみ羽根部を配置したり、交差点ごとに羽根部の枚数を変えるようにしてもよい。
As shown in FIG. 4C, the four
ここで、本実施形態によるスペーサ1Cの製造方法について説明する。
(1)まず、板状のディバイダ11を格子状に交差させることにより、燃料棒支持部3を作製する。
(2)次に、基底部12と、この基底部12の上に位置し冷却材を攪拌するための羽根部8とを有する冷却材攪拌部6Cを作製する。好ましくは、一枚の金属板をプレス成形するなどにより、基底部12と羽根部8を一体に形成する。その他、羽根部8を基底部12とは別体の部品として形成し、溶接等により羽根部8を基底部12の上に固定してもよい。
(3)次に、羽根部8がサブチャンネル領域Sに位置し、かつ基底部12がディバイダ11の上端に沿って複数のディバイダ11を跨ぐように、冷却材攪拌部6Cの基底部12を燃料棒支持部3のディバイダ11の上端に固定する。
Here, the manufacturing method of the
(1) First, the fuel
(2) Next, the
(3) Next, the
なお、バンド部5を燃料棒支持部3の外周を囲うように固定する工程は、冷却材攪拌部6Cを燃料棒支持部3に固定する前であってもよいし、あるいは固定した後であってもよい。
The step of fixing the
上記のように、本実施形態では、基底部12が格子状に組まれたディバイダ11間の接続を補強する補強材としての機能を有するため、スペーサ1Cの機械的強度を向上させることができる。
As described above, in the present embodiment, since the
また、本実施形態では、冷却材撹拌部6Cをスペーサ本体部2とは別体のモジュールとしている。このため、冷却材撹拌部6Cの基底部12の水平方向の幅をディバイダ11の板厚よりも厚くしたり、基底部12の垂直方向の幅(高さ)を水平方向の幅よりも大きくする等、基底部12の形状変更によって基底部12の剛性を高め、それにより、スペーサの機械的強度をさらに向上させることができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、基底部12は格子状に構成されているため、1つの冷却材攪拌部6Cがカバーする領域が広い。よって、冷却材撹拌部6Cを燃料棒支持部3に結合させる際の工数を大幅に少なくすることができ、スペーサの製造性をさらに向上させることができる。
Moreover, according to this embodiment, since the
熱的余裕もしくは圧力損失並びにその他の因子によって、形状の異なるスペーサを複数種類作製する場合がある。例えば、後述する上部タイプレートに近い位置に配置されたスペーサほど羽根部の数が多くなるように構成された燃料集合体を作製する場合である。このような場合において、本実施形態によれば、形状が多様化しやすい冷却材撹拌部を燃料棒支持部とは別途に製作することができるため、冷却材撹拌部及び燃料棒支持部の各々の製造性に優れている。また、冷却材撹拌部の変更によってスペーサの性能を柔軟に変更することが可能であり、設計・製造における対応を容易にする。例えば羽根部の枚数を変更する場合において、燃料棒支持部に対する変更を行う必要がなく、冷却材撹拌部の設計及び製造工程の変更を行えばよい。このことは、本実施形態に限らず本発明によるスペーサに共通して言えることである。 Depending on the thermal margin or pressure loss and other factors, a plurality of types of spacers having different shapes may be manufactured. For example, this is a case where a fuel assembly configured to have a larger number of blade portions as a spacer arranged at a position closer to an upper tie plate described later is manufactured. In such a case, according to the present embodiment, since the coolant agitating portion whose shape is likely to be diversified can be manufactured separately from the fuel rod support portion, each of the coolant agitator portion and the fuel rod support portion can be manufactured. Excellent manufacturability. In addition, it is possible to flexibly change the performance of the spacer by changing the coolant agitating unit, and it is easy to deal with design and manufacturing. For example, when changing the number of blade parts, it is not necessary to make changes to the fuel rod support part, and the design and manufacturing process of the coolant agitation part may be changed. This is true not only for the present embodiment but also for the spacer according to the present invention.
なお、第1の実施形態と同様に、基底部12の端部をバンド部5まで延在させ、基底部12が燃料棒支持部3とバンド5とを連結するようにしてもよい。これにより、燃料集合体に水平方向の荷重が加わった場合に、スペーサ全体の変形を抑制することができる。
As in the first embodiment, the end of the
また、上記の説明では、ディバイダ型スペーサに対して格子状の基底部を有する冷却材攪拌部6Cを適用したが、これに限らず、第1の実施形態で説明した十字型の基底部を有する冷却材攪拌部6をディバイダ型スペーサに適用してもよい。即ち、ディバイダ11の上端に沿うように十字状に構成され、その交点がディバイダ11の交差点の上に位置する基底部を有する冷却材攪拌部を冷却材攪拌部6Cの代わりに適用してもよい。
In the above description, the
次に、本実施形態による変形例について、図5を用いて説明する。図5(a)は、本変形例によるスペーサ(燃料スペーサ)1Dの一部の斜視図であり、図5(b)はスペーサ1Dの一部の上面図であり、図5(c)はスペーサ1Dの冷却材攪拌部6Dの一部の斜視図である。これらの図からわかるように、本変形例において、基底部は、バンド部5を含めスペーサ本体部2の上端の全てに設けられている。即ち、冷却材攪拌部6Dの基底部13は、燃料棒支持部3を構成する全てのディバイダ11の上端、及びバンド部5の上端に沿って格子状に構成されている。これにより、燃料棒支持部3とバンド部5との間の接続強度を大幅に向上させ、燃料集合体に水平方向の荷重が加わった場合のスペーサ全体の変形をさらに抑制することができる。
Next, a modification according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a perspective view of a part of a spacer (fuel spacer) 1D according to this modification, FIG. 5B is a top view of a part of the
また、本変形例によれば、スペーサを製造する際、1つの冷却材攪拌部6Dをスペーサ本体部2に固定すればよいだけであるため、スペーサの製造性を格段に向上させることができる。
Moreover, according to this modification, when manufacturing a spacer, it is only necessary to fix one
なお、本変形例において、図5に示すように、バンド部5上の基底部13に羽根部8aを設けてもよい。即ち、バンド部5の上端に位置する基底部13の上に、燃料棒支持部3に保持された燃料棒の軸方向に対し所定の角度で傾斜した羽根部8aが設けられていてもよい。この羽根部8aにより、チャンネルボックスの内壁面付近を上昇する冷却材の流れ方向を変え、冷却材を燃料棒表面に送ることで、限界出力をさらに向上させることができる。
In this modification, as shown in FIG. 5, a
以上、本発明に係る3つの実施形態及び変形例のスペーサについて説明した。次に、本発明によるスペーサを備えた燃料集合体について説明する。 The three embodiments and the modified spacers according to the present invention have been described above. Next, the fuel assembly provided with the spacer according to the present invention will be described.
(燃料集合体)
本発明による燃料集合体は、燃料スペーサ以外の構成要素については図6を用いて説明した燃料集合体と同様である。即ち、本発明による燃料集合体は、複数本の燃料棒と、これら複数本の燃料棒の上端を固定する上部タイプレートと、これら複数本の燃料棒の下端を固定する下部タイプレートと、これら複数本の燃料棒を所定の間隔を保持して束ね、軸方向に隔設された複数のスペーサと、を備えている。そして、燃料集合体の軸方向に隔設された複数のスペーサのうち少なくとも1つが本発明によるスペーサである。このような燃料集合体によれば、沸騰遷移性能の改善および熱的余裕の向上を図ることができる。
(Fuel assembly)
The fuel assembly according to the present invention is the same as the fuel assembly described with reference to FIG. That is, a fuel assembly according to the present invention includes a plurality of fuel rods, an upper tie plate for fixing the upper ends of the plurality of fuel rods, a lower tie plate for fixing the lower ends of the plurality of fuel rods, A plurality of fuel rods are bundled at a predetermined interval, and a plurality of spacers spaced in the axial direction are provided. At least one of the plurality of spacers spaced in the axial direction of the fuel assembly is the spacer according to the present invention. According to such a fuel assembly, it is possible to improve the boiling transition performance and improve the thermal margin.
なお、燃料集合体の備えるスペーサの全てが本発明によるスペーサである必要はない。熱的余裕の少ない軸方向領域に本発明によるスペーサを設けるようにしてもよい。一般的に、燃料集合体においては、冷却材の上流側(即ち、下部タイプレート側)では熱的余裕が高いが、冷却材の下流側(即ち、上部タイプレート側)では熱的余裕が低く、沸騰遷移が発生しやすい。このため、本発明によるスペーサを燃料集合体の上側に配置することが効果的である。即ち、下部タイプレートよりも上部タイプレートに近い軸方向領域にのみ、本発明によるスペーサを設けることが好ましい。これにより、燃料集合体全体の圧力損失を低減しつつ、熱的余裕を向上させることができる。 Note that not all of the spacers included in the fuel assembly are spacers according to the present invention. The spacer according to the present invention may be provided in an axial region with a small thermal margin. Generally, in the fuel assembly, the thermal margin is high on the upstream side of the coolant (that is, the lower tie plate side), but the thermal margin is low on the downstream side of the coolant (that is, the upper tie plate side). Boiling transition is likely to occur. For this reason, it is effective to arrange the spacer according to the present invention above the fuel assembly. That is, it is preferable to provide the spacer according to the present invention only in the axial region closer to the upper tie plate than to the lower tie plate. Thereby, thermal margin can be improved, reducing the pressure loss of the whole fuel assembly.
また、上記と同様の観点から、冷却材の下流側にいくほど、羽根部の数の多いスペーサを配置してもよい。即ち、燃料集合体が備える複数の燃料スペーサのうち少なくとも2つが本発明に係る燃料スペーサであり、上部タイプレートに近い位置に配置された燃料スペーサほど、羽根部の数が多くなるようにしてもよい。このようにしても、燃料集合体全体の圧力損失を低減しつつ、熱的余裕を向上させることができる。 Further, from the same viewpoint as described above, a spacer having a larger number of blade portions may be disposed toward the downstream side of the coolant. That is, at least two of the plurality of fuel spacers included in the fuel assembly are the fuel spacers according to the present invention, and the fuel spacer arranged at a position closer to the upper tie plate may have a larger number of blade portions. Good. Even in this case, the thermal margin can be improved while reducing the pressure loss of the entire fuel assembly.
上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。 Based on the above description, those skilled in the art may be able to conceive additional effects and various modifications of the present invention, but the aspects of the present invention are not limited to the individual embodiments described above. . You may combine suitably the component covering different embodiment. Various additions, modifications, and partial deletions can be made without departing from the concept and spirit of the present invention derived from the contents defined in the claims and equivalents thereof.
1,1A,1B,1C,1D スペーサ
2 スペーサ本体部
3 燃料棒支持部
4 セル
5 バンド部
6,6A,6B,6C,6D 冷却材攪拌部
7,9,10,12,13 基底部
9a タブ(爪部)
8,8a 羽根部
11 ディバイダ
21 燃料集合体
22 ウォータロッド
23 燃料棒
24 下部タイプレート
25 上部タイプレート
26 スペーサ
27 チャンネルボックス
100 格子型スペーサ
110 ディバイダ
111 スプリング
112 フローウィング
120 バンド部
121 フロータブ
122 タブ
A 挿通領域
G 間隙
S サブチャンネル領域
1, 1A, 1B, 1C,
8,
Claims (26)
前記燃料棒支持部を構成する仕切り部材の上側に固定された基底部と、前記燃料棒支持部により保持された隣接する燃料棒間の隙間領域であるサブチャンネル領域における前記基底部の上に位置し、前記燃料棒の軸方向に対し所定の角度で傾斜した羽根部とを有する冷却材攪拌部と、
を備えることを特徴とする燃料スペーサ。 A spacer having a plurality of insertion regions through which fuel rods are inserted, a fuel rod support portion that holds the fuel rods inserted through the insertion regions at a predetermined interval, and a band portion that surrounds the outer periphery of the fuel rod support portion The main body,
A base portion fixed on the upper side of the partition member constituting the fuel rod support portion and a position above the base portion in a subchannel region which is a gap region between adjacent fuel rods held by the fuel rod support portion. A coolant agitation part having a blade part inclined at a predetermined angle with respect to the axial direction of the fuel rod;
A fuel spacer comprising:
前記基底部は、交点が前記サブチャンネル領域のほぼ中心に位置し、かつ端部が前記セルの上端に固定されるように十字状に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料スペーサ。 The fuel rod support portion is configured as a cylindrical cell connected as a partition member in a square lattice shape,
2. The base according to claim 1, wherein the base portion is configured in a cross shape so that an intersection point is located substantially at the center of the subchannel region and an end portion is fixed to an upper end of the cell. Fuel spacer.
前記基底部は、4個の前記セルにより画成される間隙領域の境界に沿って枠状に構成され、
前記冷却材攪拌部は、前記基底部の下端から突出するように前記基底部の側面に取り付けられた爪部により、前記セルの上端から所定の間隙を隔てて保持されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料スペーサ。 The fuel rod support portion is configured as a cylindrical cell connected as a partition member in a square lattice shape,
The base portion is configured in a frame shape along the boundary of the gap region defined by the four cells,
The coolant agitation part is held at a predetermined gap from the upper end of the cell by a claw part attached to a side surface of the base part so as to protrude from the lower end of the base part. The fuel spacer according to claim 1.
前記基底部は、4個の前記セルにより画成される間隙領域の境界に沿って枠状に構成され、前記セルの上端に隙間なく固定されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料スペーサ。 The fuel rod support portion is configured as a cylindrical cell connected as a partition member in a square lattice shape,
2. The base according to claim 1, wherein the base is configured in a frame shape along a boundary of a gap region defined by the four cells, and is fixed to the upper end of the cell without a gap. Fuel spacer.
前記基底部は、前記ディバイダの交差点を複数含むように前記ディバイダの上端に沿って格子状に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料スペーサ。 The fuel rod support part is configured as a crossing of a divider as the partition member in a lattice shape,
2. The fuel spacer according to claim 1, wherein the base portion is configured in a lattice shape along an upper end of the divider so as to include a plurality of intersections of the divider.
前記基底部は、前記ディバイダの上端に沿うように十字状に構成され、その交点が前記ディバイダの交差点の上に位置することを特徴とする請求項1に記載の燃料スペーサ。 The fuel rod support part is configured as a crossing of a divider as the partition member in a lattice shape,
2. The fuel spacer according to claim 1, wherein the base portion is formed in a cross shape so as to extend along an upper end of the divider, and an intersection thereof is located on an intersection of the divider.
前記基底部は、前記燃料棒支持部を構成する全ての前記ディバイダの上端及び前記バンド部の上端に沿って格子状に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料スペーサ。 The fuel rod support part is configured as a crossing of a divider as the partition member in a lattice shape,
2. The fuel spacer according to claim 1, wherein the base portion is configured in a lattice shape along the upper ends of all the dividers and the upper ends of the band portions constituting the fuel rod support portion.
前記複数本の燃料棒の上端を固定する上部タイプレートと、
前記複数本の燃料棒の下端を固定する下部タイプレートと、
前記複数本の燃料棒を所定の間隔を保持して束ね、軸方向に隔設された複数の燃料スペーサと、を備え、
前記複数の燃料スペーサのうち少なくとも1つは請求項1乃至15のいずれかに記載の燃料スペーサであることを特徴とする燃料集合体。 Multiple fuel rods,
An upper tie plate for fixing upper ends of the plurality of fuel rods;
A lower tie plate for fixing lower ends of the plurality of fuel rods;
Bundling the plurality of fuel rods at a predetermined interval, and having a plurality of fuel spacers spaced in the axial direction,
The fuel assembly according to claim 1, wherein at least one of the plurality of fuel spacers is the fuel spacer according to claim 1.
前記複数本の燃料棒の上端を固定する上部タイプレートと、
前記複数本の燃料棒の下端を固定する下部タイプレートと、
前記複数本の燃料棒を所定の間隔を保持して束ね、軸方向に隔設された複数の燃料スペーサと、を備え、
前記下部タイプレートよりも前記上部タイプレートに近い軸方向領域にのみ請求項1乃至15のいずれかに記載の燃料スペーサが設けられていることを特徴とする燃料集合体。 Multiple fuel rods,
An upper tie plate for fixing upper ends of the plurality of fuel rods;
A lower tie plate for fixing lower ends of the plurality of fuel rods;
Bundling the plurality of fuel rods at a predetermined interval, and having a plurality of fuel spacers spaced in the axial direction,
The fuel assembly according to any one of claims 1 to 15, wherein the fuel spacer according to any one of claims 1 to 15 is provided only in an axial region closer to the upper tie plate than to the lower tie plate.
前記複数本の燃料棒の上端を固定する上部タイプレートと、
前記複数本の燃料棒の下端を固定する下部タイプレートと、
前記複数本の燃料棒を所定の間隔を保持して束ね、軸方向に隔設された複数の燃料スペーサと、を備え、
前記複数の燃料スペーサのうち少なくとも2つが請求項1乃至15のいずれかに記載の燃料スペーサであり、前記燃料集合体の前記上部タイプレートに近い位置に配置された燃料スペーサほど、前記羽根部の数が多いことを特徴とする燃料集合体。 Multiple fuel rods,
An upper tie plate for fixing upper ends of the plurality of fuel rods;
A lower tie plate for fixing lower ends of the plurality of fuel rods;
Bundling the plurality of fuel rods at a predetermined interval, and having a plurality of fuel spacers spaced in the axial direction,
The fuel spacer according to any one of claims 1 to 15, wherein at least two of the plurality of fuel spacers are disposed closer to the upper tie plate of the fuel assembly. A fuel assembly characterized by a large number.
基底部と、前記基底部の上に位置し冷却材を攪拌するための羽根部とを有する冷却材攪拌部を作製する工程と、
前記燃料棒支持部により保持された隣接する燃料棒間の隙間領域であるサブチャンネル領域に前記羽根部が位置し、かつ前記基底部が前記セルの上端に沿って複数の前記セルを跨ぐように、前記冷却材攪拌部を前記燃料棒支持部に固定する工程と、
を備えることを特徴とする燃料スペーサの製造方法。 By connecting cylindrical cells in a square lattice shape, a fuel rod support portion having a plurality of insertion regions through which fuel rods are inserted and holding the fuel rods inserted through the insertion regions at a predetermined interval is manufactured. And a process of
Producing a coolant agitation part having a base part and a blade part located on the base part for stirring the coolant;
The blade portion is positioned in a subchannel region that is a gap region between adjacent fuel rods held by the fuel rod support portion, and the base portion straddles the plurality of cells along the upper end of the cell. Fixing the coolant stirring part to the fuel rod support part;
A method for producing a fuel spacer, comprising:
基底部と、前記基底部の上に位置し冷却材を攪拌するための羽根部とを有する冷却材攪拌部を作製する工程と、
前記燃料棒支持部により保持された隣接する燃料棒間の隙間領域であるサブチャンネル領域に前記羽根部が位置し、かつ前記基底部が前記ディバイダの上端に沿って複数の前記ディバイダを跨ぐように、前記冷却材攪拌部を前記燃料棒支持部に固定する工程と、
を備えることを特徴とする燃料スペーサの製造方法。 By crossing the plate-like dividers in a lattice shape, a fuel rod support portion having a plurality of insertion regions through which the fuel rods are inserted and holding the fuel rods inserted through the insertion regions at a predetermined interval is produced. Process,
Producing a coolant agitation part having a base part and a blade part located on the base part for stirring the coolant;
The blade portion is positioned in a subchannel region which is a gap region between adjacent fuel rods held by the fuel rod support portion, and the base portion straddles a plurality of the dividers along the upper end of the divider. Fixing the coolant stirring part to the fuel rod support part;
A method for producing a fuel spacer, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012101343A JP2013228316A (en) | 2012-04-26 | 2012-04-26 | Fuel spacer, fuel assembly, and method for manufacturing fuel spacer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012101343A JP2013228316A (en) | 2012-04-26 | 2012-04-26 | Fuel spacer, fuel assembly, and method for manufacturing fuel spacer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013228316A true JP2013228316A (en) | 2013-11-07 |
Family
ID=49676078
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012101343A Pending JP2013228316A (en) | 2012-04-26 | 2012-04-26 | Fuel spacer, fuel assembly, and method for manufacturing fuel spacer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013228316A (en) |
-
2012
- 2012-04-26 JP JP2012101343A patent/JP2013228316A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102183768B1 (en) | Fuel rod support insert for a nuclear fuel assembly spacer grid, spacer grid and nuclear fuel assembly | |
JPH0233200Y2 (en) | ||
JP2657152B2 (en) | Spacer | |
EP1833060A1 (en) | Spacer grid with mixing vanes and nuclear fuel assembly employing the same | |
EP1978528B1 (en) | Fuel assembly and and insertable interelement spacer | |
US6385271B2 (en) | Nuclear fuel assembly | |
US6744843B2 (en) | Side-slotted nozzle type double sheet spacer grid for nuclear fuel assemblies | |
JP3986096B2 (en) | Nuclear fuel assembly grid with skew springs for fuel retention | |
JP2013228316A (en) | Fuel spacer, fuel assembly, and method for manufacturing fuel spacer | |
JP5452797B2 (en) | Reactor fuel assembly | |
JP2013217661A (en) | Fuel assembly for boiling-water type reactor and spacer for fuel assembly | |
JP2007093520A (en) | Fuel assembly for pressurized water reactor and its support grid | |
US9196386B2 (en) | Spacer grid for nuclear fuel assembly for reducing high frequency vibration | |
JPH0114556B2 (en) | ||
JP5595868B2 (en) | Nuclear fuel assembly | |
JP4350424B2 (en) | Boiling water reactor fuel assembly and boiling water reactor | |
JP5972644B2 (en) | Spacer | |
JP3676615B2 (en) | Fuel assemblies and reactor cores | |
JP2009145203A (en) | Fuel assembly and core of boiling water reactor using it | |
EP2750136A2 (en) | Fuel assembly | |
JP2656287B2 (en) | Fuel rod spacer | |
EP3268970B1 (en) | Fuel channel for a nuclear boiling water reactor | |
JP2010145232A (en) | Fuel assembly | |
JP5726674B2 (en) | Lattice spacers for boiling water reactor fuel assemblies. | |
JPH09304569A (en) | Fuel spacer, lower tie-plate, and fuel assembly |