JP2014066582A - Nuclear fuel assembly for pressurized water reactor and lower nozzle used therein - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加圧水型原子炉用原子燃料集合体およびそれに用いられる下部ノズルに関する。 The present invention relates to a nuclear fuel assembly for a pressurized water reactor and a lower nozzle used therefor.
加圧水型原子炉(PWR)に用いられる原子燃料集合体(以下、単に「燃料集合体」ともいう)は、図6に示すように、多数の燃料棒21を並列し、かつシンブル管22等を混入して複数の支持格子23で支持させた燃料棒束部と、これらを上下から固定する上部ノズルN’と下部ノズルNとで構成されている(例えば、特許文献1、特許文献2)。
As shown in FIG. 6, a nuclear fuel assembly (hereinafter also simply referred to as “fuel assembly”) used in a pressurized water reactor (PWR) has a large number of
下部ノズルNは、図7に示すように、燃料集合体の骨格となるシンブル管22(図6参照)を固定する複数のシンブルスクリュー穴Sと、多数の流水孔11とが設けられた四角形のプレート部1と、プレート部1のコーナー部より垂下し、下部炉心板Bとの間に所定の間隔を設けてプレート部1を支持する4本の脚部2とから構成されている。
As shown in FIG. 7, the lower nozzle N has a rectangular shape in which a plurality of thimble screw holes S for fixing a thimble tube 22 (see FIG. 6) serving as a skeleton of the fuel assembly and a plurality of
そして、下部炉心板Bには、図8の透視図に示すように、1つの燃料集合体に対して4つの流水孔Hが設けられている。 And as shown in the perspective view of FIG. 8, the lower core plate B is provided with the four water flow holes H with respect to one fuel assembly.
このような燃料集合体を備えたPWRにおいて、冷却材(冷却水)は下部炉心板Bの流水孔Hからプレート部1の流水孔11を経由して燃料集合体内に流入し、燃料棒21および支持格子23の間を通って、上部ノズルN’に至る。上部ノズルN’に至った冷却水は、その後、再び下部炉心板Bに送られて、冷却水が循環する。
In the PWR having such a fuel assembly, the coolant (cooling water) flows from the flow hole H of the lower core plate B into the fuel assembly via the
しかしながら、従来のPWRに用いられる燃料集合体においては、一般的に、プレート部1にほぼ均一に分布するように多数の流水孔11が設けられていたため、流水孔11から流入する冷却水に均一な流れを形成させることができなかった。
However, in the fuel assembly used in the conventional PWR, since a large number of
具体的には、図9に示すように、流水孔11の上流側にある下部炉心板Bの流水孔Hから直下流となる箇所では流速が高く、それ以外の箇所では流速が低くなるため、冷却水の不均一な流れを形成していた。
Specifically, as shown in FIG. 9, the flow velocity is high at a location immediately downstream from the flow holes H of the lower core plate B on the upstream side of the
このように不均一な流れで流入した冷却水は、そのまま、殆ど均一化されることなく燃料棒21に衝突して、燃料棒21に異常な水力振動を発生させる。
Thus, the cooling water that flows in in a non-uniform flow collides with the
この結果、支持格子23と燃料棒21との間に摩擦が生じて、いわゆるフレッティング摩耗を引き起こしていた。このフレッティング摩耗が進行して燃料棒21を貫通すると、本来、燃料棒内に閉じこめられているべき核分裂生成物等の漏洩を招き、所謂「燃料もれ」が発生する恐れがある。
As a result, friction is generated between the
このため、流水孔から流入して燃料棒に衝突する冷却水の流れを均一化して、フレッティング摩耗の発生を抑制することができる燃料集合体が求められていた。 For this reason, there has been a demand for a fuel assembly that can uniformize the flow of cooling water that flows in from the water flow holes and collides with the fuel rods, thereby suppressing the occurrence of fretting wear.
本発明者は、鋭意検討の結果、以下に示す発明により、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。以下、各請求項について説明する。 As a result of intensive studies, the present inventor has found that the above problems can be solved by the invention shown below, and has completed the present invention. Each claim will be described below.
請求項1に記載の発明は、
加圧水型原子炉の下部炉心板に設けられた流水孔を経由して燃料棒へ向けて冷却水を流入させるために、加圧水型原子炉用原子燃料集合体に設けられた下部ノズルであって、
プレート部に多数の流水孔が設けられており、
前記下部炉心板の流水孔からの冷却水が直下流となる箇所に位置する前記下部ノズルの流水孔の大きさが、前記箇所に位置しない前記下部ノズルの流水孔の大きさに比べて小さいことを特徴とする下部ノズルである。
The invention described in
A lower nozzle provided in a nuclear fuel assembly for a pressurized water reactor to allow cooling water to flow toward a fuel rod via a flow hole provided in a lower core plate of the pressurized water reactor,
A number of water holes are provided in the plate part,
The size of the flow hole of the lower nozzle located at a location where cooling water from the flow hole of the lower core plate is directly downstream is smaller than the size of the flow hole of the lower nozzle not located at the location. It is a lower nozzle characterized by these.
請求項1に記載の発明においては、下部ノズルのプレート部に設けられる流水孔について、下部炉心板の流水孔からの冷却水が直下流となる箇所に位置する流水孔の大きさを、下部炉心板の流水孔からの冷却水が直下流となる箇所に位置しない流水孔の大きさに比べて小さくしている。このため、下部炉心板から流入した冷却水が下部ノズルの流水孔を通過する際、下部炉心板の流水孔の直下流では下部ノズルの流水孔の圧力損失係数を高くして、局所的に圧損を高めることができ、下部炉心板の流水孔の直下流の流速を減速させることができる。 In the first aspect of the present invention, the size of the water flow hole located in the location where the cooling water from the water flow hole of the lower core plate is directly downstream of the water flow hole provided in the plate portion of the lower nozzle is set to the lower core. The cooling water from the water flow hole of the plate is made smaller than the size of the water flow hole that is not located at a location directly downstream. For this reason, when the cooling water flowing in from the lower core plate passes through the flow holes of the lower nozzle, the pressure loss coefficient of the flow holes of the lower nozzle is increased immediately downstream of the flow holes of the lower core plate, and the pressure loss is locally reduced. And the flow velocity immediately downstream of the flow holes of the lower core plate can be reduced.
この結果、下部ノズルのプレートの下流側において、冷却水の均一な流速分布が実現されて、燃料棒に異常な水力振動を発生させることが充分に抑制され、フレッティング摩耗によるトラブルの発生を抑制することができる。 As a result, a uniform flow rate distribution of the cooling water is realized on the downstream side of the lower nozzle plate, and abnormal hydrodynamic vibrations are sufficiently suppressed in the fuel rods, thereby preventing problems caused by fretting wear. can do.
請求項2に記載の発明は、
請求項1に記載の下部ノズルが用いられていることを特徴とする加圧水型原子炉用原子燃料集合体である。
The invention described in
A nuclear fuel assembly for a pressurized water reactor, wherein the lower nozzle according to
請求項2に記載の発明においては、異常な水力振動の発生が充分に抑制されるため、燃料漏れ等、支持格子燃料棒間のフレッティング摩耗によるトラブルの発生が低減されたPWR用原子燃料集合体を提供することができる。
In the invention according to
本発明によれば、流水孔から流入して燃料棒に衝突する冷却水の流れを均一化できる下部ノズルを提供することができると共に、フレッティング摩耗の発生を抑制できる加圧水型原子炉用燃料集合体を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while providing the lower nozzle which can equalize the flow of the cooling water which flows in from a water flow hole and collides with a fuel rod, while being able to suppress generation | occurrence | production of fretting wear, the fuel assembly for pressurized water reactors The body can be provided.
以下、本発明を実施の形態により説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to embodiments.
本実施の形態の下部ノズルは、基本的には従来の下部ノズルと同じ構造を有している。即ち、図7に示すように、四角形のプレート部1とプレ−ト部1のコーナー部から垂下する複数の脚部2を備えている。
The lower nozzle of the present embodiment has basically the same structure as a conventional lower nozzle. That is, as shown in FIG. 7, a
しかし、本実施の形態の下部ノズルの場合、プレート部1に設けられた多数の流水孔の大きさが均一でない点が従来の下部ノズルの場合と相違する。図1に本実施の形態の下部ノズルの流水孔の配置の一例を示す。また、比較のため、図2に従来の一般的な下部ノズルの流水孔の配置を示す。図1、図2は共に平面図であり、図1、図2において、Nは下部ノズル、1はプレート部であり、11は下部ノズルの流水孔である。また、下部炉心板との平面視における位置関係を表すため、下部炉心板の流水孔Hを破線で併記した。なお、図が煩雑になるのを避けるため、脚部およびシンブルスクリュー穴の記載を省略してある。
However, the lower nozzle according to the present embodiment is different from the conventional lower nozzle in that the size of the many water holes provided in the
図2に示すように、従来の下部ノズルNではいずれの流水孔11の大きさも均一である。このため、前記のように冷却水の流速は流水孔Hの直下流で高く、それ以外では流速が低くなる。そして、この冷却水の流速の不均一さは、下部ノズルNの流水孔11を通過した後も殆ど均一化されない。このため不均一な流速を有する冷却水が燃料棒に衝突して、燃料棒に異常な水力振動が発生していた。
As shown in FIG. 2, in the conventional lower nozzle N, the size of any flowing
一方、図1に示すように、本実施の形態の下部ノズルNでは流水孔Hの直下流に位置する流水孔11の大きさが、流水孔Hの直下流に位置しない流水孔11の大きさに比べて小さくなるように形成されている。このように流水孔Hの直下流に位置する流水孔11の大きさを流水孔Hの直下流に位置しない流水孔11の大きさに比べて小さく構成することにより、図3に示すように冷却水が流水孔11を通過した後には、前記のように流水孔Hの直下流の流速が減速され、プレート部1の下流側では流速が均一化される。なお、図3は本実施の形態の下部ノズルNにおいてプレート部1を通過する前後の冷却水の流速を説明する断面図であり、矢印は冷却水の速度ベクトルを示している。
On the other hand, as shown in FIG. 1, in the lower nozzle N of the present embodiment, the size of the
即ち、下部炉心板Bの流水孔Hの直下流に位置する下部ノズルNの流水孔11の圧力損失係数を高くして、局所的に冷却水を流れにくくすることにより、下部ノズルNのプレート1の下流で均一な冷却水の流速分布を実現させることができる。そして、このような均一な流速を有する冷却水が燃料棒に衝突するため、燃料棒の異常な水力振動の発生が抑制される。
That is, by increasing the pressure loss coefficient of the
従って、本実施の形態の下部ノズルNを用いることにより、燃料棒の異常な水力振動の発生を抑制することができ、燃料漏れ等、支持格子燃料棒間フレッティング摩耗によるトラブルの発生が低減される。 Therefore, by using the lower nozzle N of the present embodiment, it is possible to suppress the occurrence of abnormal hydraulic vibration of the fuel rods, and to reduce the occurrence of troubles due to fretting wear between the support grid fuel rods such as fuel leakage. The
なお、本実施の形態においては、図1に示すように、流水孔11の形状として円形の場合を示したが、本発明においては、流水孔11の形状は円形に限定されず、他の形状であってもよい。例えば図4に示すように流水孔11の形状が四角形あるいは図5に示すように流水孔11の形状が扇形である等、如何なる形状であっても流水孔が円形の場合と同等の効果を奏する。
In addition, in this Embodiment, as shown in FIG. 1, although the case where the shape of the
そして、上記のような下部ノズルNを用いることにより、燃料漏れ等の支持格子燃料棒間フレッティング摩耗によるトラブルの発生が低減された燃料集合体を提供することができる。 By using the lower nozzle N as described above, it is possible to provide a fuel assembly in which occurrence of troubles due to fretting wear between support grid fuel rods such as fuel leakage is reduced.
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記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、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。 While the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications can be made to the above-described embodiments within the same and equivalent scope as the present invention.
1 プレート部
2 脚部
11 下部ノズルの流水孔
21 燃料棒
22 シンブル管
23 支持格子
B 下部炉心板
H 下部炉心板の流水孔
N 下部ノズル
N’ 上部ノズル
S シンブルスクリュー穴
DESCRIPTION OF
Claims (2)
プレート部に多数の流水孔が設けられており、
前記下部炉心板の流水孔からの冷却水が直下流となる箇所に位置する前記下部ノズルの流水孔の大きさが、前記箇所に位置しない前記下部ノズルの流水孔の大きさに比べて小さいことを特徴とする下部ノズル。 A lower nozzle provided in a nuclear fuel assembly for a pressurized water reactor to allow cooling water to flow toward a fuel rod via a flow hole provided in a lower core plate of the pressurized water reactor,
A number of water holes are provided in the plate part,
The size of the flow hole of the lower nozzle located at a location where cooling water from the flow hole of the lower core plate is directly downstream is smaller than the size of the flow hole of the lower nozzle not located at the location. Lower nozzle characterized by
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JP2012211231A JP2014066582A (en) | 2012-09-25 | 2012-09-25 | Nuclear fuel assembly for pressurized water reactor and lower nozzle used therein |
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CN112185600A (en) * | 2020-09-30 | 2021-01-05 | 中国核动力研究设计院 | Nuclear reactor lower cavity stepped flow distribution device and distribution structure |
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2012
- 2012-09-25 JP JP2012211231A patent/JP2014066582A/en active Pending
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CN112185600B (en) * | 2020-09-30 | 2022-02-01 | 中国核动力研究设计院 | Nuclear reactor lower cavity stepped flow distribution device and distribution structure |
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