JP2017058330A - Core shroud and nuclear reactor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施の形態は、コアシュラウドおよび原子炉に関する。 Embodiments of the present invention relate to a core shroud and a nuclear reactor.
一般に、加圧水型原子炉の圧力容器内には、複数の燃料集合体を含む炉心を保持するコアバレル(炉心槽ともいう)と呼ばれる炉心保持構造物が設置されている。このコアバレルの内側に燃料集合体を収容するコアシュラウドが設けられている。燃料集合体は平面視で各々が矩形状に形成され、格子状に、かつ、最外周が円周に沿うようにコアシュラウド内に配置されている。 Generally, a core holding structure called a core barrel (also called a core tank) that holds a core including a plurality of fuel assemblies is installed in a pressure vessel of a pressurized water reactor. A core shroud for accommodating the fuel assembly is provided inside the core barrel. The fuel assemblies are each formed in a rectangular shape in plan view, arranged in a lattice shape, and arranged in the core shroud so that the outermost periphery is along the circumference.
従来の加圧水型原子炉のコアシュラウドは、最外周の燃料集合体に沿うように折り曲げられて段付きの形状に形成された複数の薄板を有している。これらの薄板が周方向に配列されて、隣り合う薄板同士が互いに溶接されてコアシュラウドのシュラウド胴が構成されている。各薄板の上端および下端は、上部プレートおよび下部プレートに溶接され、各薄板の中間部は、薄板の外周側に配置された複数のリングに溶接されている。シュラウド胴の内面は、最外周の燃料集合体に沿うように形成されており、シュラウド胴の内面と最外周の燃料集合体との間に所定の間隔が設けられている。このような構成により、シュラウド胴と燃料集合体との間には、燃料集合体を冷却するための冷却材の流路となるギャップが形成されている。 A core shroud of a conventional pressurized water reactor has a plurality of thin plates formed into a stepped shape by being bent along the outermost fuel assembly. These thin plates are arranged in the circumferential direction, and adjacent thin plates are welded together to constitute a shroud cylinder of the core shroud. The upper and lower ends of each thin plate are welded to the upper plate and the lower plate, and the middle portion of each thin plate is welded to a plurality of rings arranged on the outer peripheral side of the thin plate. The inner surface of the shroud cylinder is formed along the outermost fuel assembly, and a predetermined interval is provided between the inner surface of the shroud cylinder and the outermost fuel assembly. With such a configuration, a gap serving as a coolant flow path for cooling the fuel assembly is formed between the shroud cylinder and the fuel assembly.
しかしながら、上述したように、コアシュラウドを製造する際に、シュラウド胴を構成する複数の薄板同士が互いに溶接されるため、シュラウド胴に溶接変形が発生する場合がある。とりわけ、このような薄板同士の溶接箇所が多くなるとシュラウド胴の形状精度が低下し得る。このため、シュラウド胴と最外周の燃料集合体とのギャップの精度確保が困難になる可能性がある。 However, as described above, when the core shroud is manufactured, a plurality of thin plates constituting the shroud cylinder are welded to each other, so that welding deformation may occur in the shroud cylinder. In particular, when the number of welded portions between such thin plates increases, the shape accuracy of the shroud cylinder may decrease. This may make it difficult to ensure the accuracy of the gap between the shroud cylinder and the outermost fuel assembly.
本発明にかかる各実施の形態は、このような点を考慮してなされたものであり、シュラウド胴の形状精度を向上させることができるコアシュラウドおよび原子炉を提供することを目的とする。 Each embodiment according to the present invention has been made in consideration of such points, and an object thereof is to provide a core shroud and a nuclear reactor capable of improving the shape accuracy of the shroud cylinder.
実施の形態によるコアシュラウドは、平面視で各々が矩形状に形成され、格子状に、かつ最外周が円周に沿うように配置された複数の燃料集合体を収容し、最外周の燃料集合体との間に冷却材の流路となるギャップを形成する。このコアシュラウドは、上部プレートと、下部プレートと、上部プレートと下部プレートとの間に設けられ、燃料集合体の周囲を覆うシュラウド胴と、を備えている。シュラウド胴は、各々が上下方向に延びる、最外周の燃料集合体に沿って配列された複数の本体ブロックを有している。本体ブロックの各々は、上部プレートおよび下部プレートにそれぞれ取り付けられている。隣り合う本体ブロック同士は、互いに溶接されていない。 The core shroud according to the embodiment accommodates a plurality of fuel assemblies that are each formed in a rectangular shape in plan view and arranged in a lattice shape so that the outermost periphery is along the circumference. A gap serving as a coolant channel is formed between the body and the body. The core shroud includes an upper plate, a lower plate, and a shroud body that is provided between the upper plate and the lower plate and covers the periphery of the fuel assembly. The shroud cylinder has a plurality of main body blocks arranged along the outermost fuel assembly, each extending in the vertical direction. Each of the main body blocks is attached to the upper plate and the lower plate, respectively. Adjacent main body blocks are not welded to each other.
また、実施の形態による原子炉は、原子炉圧力容器と、原子炉圧力容器内に設置されたコアバレルと、コアバレルの内側に設けられた上述のコアシュラウドと、を備えている。 The nuclear reactor according to the embodiment includes a reactor pressure vessel, a core barrel installed in the reactor pressure vessel, and the above-described core shroud provided inside the core barrel.
本発明にかかる各実施の形態によれば、シュラウド胴の形状精度を向上させることができる。 According to the embodiments of the present invention, the shape accuracy of the shroud cylinder can be improved.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1乃至図5を用いて、第1の実施の形態におけるコアシュラウドおよび原子炉について説明する。ここでは、まず、図1を用いて、原子炉の一例として、加圧水型原子炉の概略構成について説明する。
(First embodiment)
The core shroud and the nuclear reactor in the first embodiment will be described with reference to FIGS. Here, first, a schematic configuration of a pressurized water reactor will be described as an example of a nuclear reactor with reference to FIG.
図1に示すように、加圧水型原子炉1は、鉛直方向(図1における上下方向)に延びる中心軸線を有する円筒状の原子炉圧力容器2と、原子炉圧力容器2に設けられた冷却材入口ノズル3および冷却材出口ノズル4と、原子炉圧力容器2内に設置されたコアバレル5と、を備えている。このうちコアバレル5の上部には、コアバレルノズル部6が設けられており、このコアバレルノズル部6が冷却材出口ノズル4に連通している。これにより、冷却材出口ノズル4から流出する冷却材が、冷却材入口ノズル3から流入する冷却材と混合することを回避している。なお、原子炉圧力容器2の側壁とコアバレル5との間には、冷却材入口ノズル3から流入した冷却材が下方向に流れるダウンカマ部7が設けられている。また、原子炉圧力容器2の下部には、冷却材の流れを整流するフロースカート8が設けられている。このような構成により、冷却材入口ノズル3から流入した冷却材は、ダウンカマ部7およびフロースカート8を通ってコアバレル5内に流入して後述する燃料集合体10を冷却し、その後、コアバレル5内から流出して、コアバレルノズル部6を通って冷却材出口ノズル4から流出する。
As shown in FIG. 1, a pressurized
原子炉圧力容器2の上部には制御棒駆動機構9が設置されており、原子炉出力の制御や、緊急時の加圧水型原子炉1での反応の停止のために、後述する燃料集合体10内に制御棒が挿入可能に構成されている。
A control rod drive mechanism 9 is installed in the upper part of the
図2に示すように、コアバレル5の内側には複数の燃料集合体10(図3乃至図5参照)を収容するコアシュラウド20が設けられている。コアシュラウド20は、コアバレル5の下部炉心支持板11上に載置されている。この下部炉心支持板11に、コアシュラウド20をコアバレル5に固定するためのダウエルピン12が設けられている。コアシュラウド20の上部は、上部炉心支持板13によって支持されている。コアバレル5には、アライメントプレート14が固定されており、コアバレル5に対するコアシュラウド20の円周方向の位置決めを行っている。
As shown in FIG. 2, a
次に、図2乃至図5を用いて本実施の形態におけるコアシュラウド20ついて説明する。
Next, the
図2に示すように、コアシュラウド20は、上部プレート21と、下部プレート22と、上部プレート21と下部プレート22との間に設けられ、燃料集合体10の周囲を覆うシュラウド胴23と、を備えている。このうちシュラウド胴23と最外周の燃料集合体10との間にギャップ24(後述)が形成されている。なお、上部プレート21および下部プレート22は、オーステナイト系ステンレス鋼を材質として形成されることが好適である。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、上部プレート21には、最外周の燃料集合体10に沿った形状を有する上部開口部25が設けられている。この上部開口部25から、シュラウド胴23と最外周の燃料集合体10との間のギャップ24(後述)を通った冷却材が流出するようになっている。
As shown in FIG. 3, the
上部プレート21には、上部フロー孔26が設けられている。この上部フロー孔26は、バイパス流としてシュラウド胴23の外周側(より詳細には、シュラウド胴23とコアバレル5との間の領域)に流入した冷却材を流出させるためのものである。本実施の形態においては、上部プレート21に8つの上部フロー孔26が設けられており、これらの上部フロー孔26は2つで一組となって円周方向に等間隔に(90°間隔に)形成されている。そして、上部フロー孔26は、シュラウド胴23よりも半径方向外側に形成されており、シュラウド胴23の外周側の領域に連通している。
An
また、上部プレート21には、コアバレル5に設けられた上述したアライメントプレート14(図2参照)と嵌合するプレートキー溝27が設けられている。プレートキー溝27は、上部プレート21の外周部に形成されており、本実施の形態においては、上部プレート21に4つのプレートキー溝27が設けられている。これらのプレートキー溝27は、円周方向に等間隔に(90°間隔に)形成されている。各プレートキー溝27が、対応するアライメントプレート14と嵌合することにより、上部プレート21は、コアバレル5に対して円周方向に位置決めされている。
Further, the
図4に示すように、下部プレート22には、最外周の燃料集合体10に沿った形状を有する下部開口部28が設けられている。この下部開口部28から、シュラウド胴23と最外周の燃料集合体10との間のギャップ24に、冷却材が流入するようになっている。
As shown in FIG. 4, the
下部プレート22には、下部フロー孔29が設けられている。この下部フロー孔29は、バイパス流としてシュラウド胴23の外周側に冷却材を流入させるためのものである。本実施の形態においては、下部プレート22に8つの下部フロー孔29が設けられており、これらの下部フロー孔29は2つで一組となって円周方向に等間隔に(90°間隔に)形成されている。そして、下部フロー孔29は、シュラウド胴23よりも半径方向外側に形成されており、シュラウド胴23の外周側の領域に連通している。
A
下部プレート22には、コアバレル5の下部炉心支持板11に設けられた上述したダウエルピン12(図2参照)が嵌合するプレートピン孔30が設けられている。本実施の形態においては、下部プレート22に4つのプレートピン孔30が設けられている。これらのプレートピン孔30は、円周方向に等間隔に(90°間隔に)形成されている。そして、プレートピン孔30は、シュラウド胴23よりも半径方向外側に形成されている。各プレートピン孔30に、対応するダウエルピン12が嵌合することにより、コアシュラウド20がコアバレル5に固定されている。
The
次に、シュラウド胴23について図5を用いて説明する。
Next, the
図5(a)に示すように、シュラウド胴23は、各々が上下方向(図5(a)における紙面に垂直な方向)に延びる複数の本体ブロック31であって、最外周の燃料集合体10に沿って配列された複数の本体ブロック31を有している。各本体ブロック31は、シームレスに形成されている。
As shown in FIG. 5A, the
本実施の形態においては、各本体ブロック31の上端は、溶接により上部プレート21に取り付けられ、下端は、溶接により下部プレート22に取り付けられている。隣り合う本体ブロック31同士は、互いに当接しているが、互いに溶接されてはいない。なお、隣り合う本体ブロック31同士が互いに溶接されていないという記載は、隣り合う本体ブロック31同士を溶接することを目的としてこれらの本体ブロック31の境界に溶接が施されていないことを意味している。従って、当該記載は、本体ブロック31を上部プレート21に溶接することを目的として隣り合う本体ブロック31の上端部(上部プレート21の近傍部分)の境界に溶接が施されることは許容するとともに、本体ブロック31を下部プレート22に溶接することを目的として隣り合う本体ブロック31の下端部(下部プレート22の近傍部分)の境界に溶接が施されることは許容するものとして用いている。
In the present embodiment, the upper end of each
各本体ブロック31は、直方体形状(平面視で矩形状)に形成されている。ここで、燃料集合体10は、平面視で矩形状に形成されており、複数の燃料集合体10が、格子状、かつ、最外周が円周に沿うように配置されている。このように配置された複数の燃料集合体10のうち最外周の燃料集合体10に沿って、本体ブロック31が配列されている。なお、本体ブロック31は、上部プレート21および下部プレート22と同様に、オーステナイト系ステンレス鋼を材質として形成されることが好適である。
Each
本体ブロック31は、燃料集合体10に向かう内側角部32であって、本体ブロック31の2つの側面31a、31bによって画定される内側角部32を有している。内側角部32は、本体ブロック31の4つの角部のうち、シュラウド胴23の内面23aを画定する内面領域33に配置された角部であって、シュラウド胴23の内側に向って突出する角部を意味している。この内側角部32を画定する2つの側面31a、31bの少なくとも一部は、シュラウド胴23の内面23aを構成しており、最外周の燃料集合体10の対応する側面10a、10bに対向している。本体ブロック31の2つの側面31a、31bと、燃料集合体10の対応する側面10a、10bとの間に、所定の間隔が設けられており、この間隔が、シュラウド胴23と最外周の燃料集合体10との間に設けられた冷却材の流路となるギャップ24を構成している。なお、図5(a)に示す形態においては、直方体形状の本体ブロック31を最外周の燃料集合体10に沿うように配置しているため、シュラウド胴23の外面23bは、平面視で段付きの形状に形成されている。
The
図5(b)に示すように、本体ブロック31の各側面31a、31bにおいて、シュラウド胴23の内面23aを画定する内面領域33の幅Xa、Xbは、燃料集合体10の対応する側面10a、10bの幅Ya、Yb以上となっている。図5(b)に示す形態においては、本体ブロック31Pの幅Xaは、燃料集合体10の幅Yaと略同一であり、幅Xbは、幅Ybの2倍と略同一となっている。また、本体ブロック31Qの幅Xaは、燃料集合体10の幅Yaと略同一であり、幅Xbは、幅Ybと略同一となっている。さらに、本体ブロック31Rの幅Xaは、燃料集合体10の幅Yaの2倍と略同一であり、幅Xbは、幅Ybと略同一となっている。なお、図面を明瞭にするために、本体ブロック31P以外の側面を示す符号31a、31bおよび内面領域を示す符号33と、本体ブロック31Pに対応する燃料集合体10以外の燃料集合体10の側面を示す符号10a、10bは省略する。
As shown in FIG. 5 (b), the widths Xa and Xb of the
一方、隣り合う本体ブロック31同士は、互いに当接している。より具体的には、本体ブロック31の各側面31a、31bのうち上述した内面領域33以外の当接領域で、本体ブロック31同士が当接している。このため、本体ブロック31の側面31a、31bの全幅(内面領域33と当接領域との合計幅)Xta、Xtbは、上述した幅Xa、Xb以上となっている。図5(b)に示す本体ブロック31Pでは、幅Xtaは、幅Xaより大きくなっており、幅Xtbは、幅Xbと略同一となっている。なお、図面を明瞭にするために、本体ブロック31P以外のXta、Xtbの図示は省略する。
On the other hand, adjacent main body blocks 31 are in contact with each other. More specifically, the main body blocks 31 are in contact with each other in the contact region other than the above-described
本体ブロック31は、中実状に形成されていることが好適である。この場合、本体ブロック31の強度を向上させることができるとともに、シュラウド胴23の中性子反射機能を高めることができる。しかしながら、このことに限られることはなく、本体ブロック31は、図5(a)のB部に示すように中空状(例えば、角パイプ状)に形成されてもよい。この場合、本体ブロック31の強度をある程度確保しつつ、シュラウド胴23を軽量化することができる。
The
図5(a)に示す形態では、シュラウド胴23は、4つの補助ブロック34を更に有している。この補助ブロック34は、本体ブロック31と同様に、上端が溶接により上部プレート21に取り付けられ、下端が溶接により下部プレート22に取り付けられている。また、補助ブロック34は、シュラウド胴23の内面23aを構成するとともに燃料集合体10の対応する側面に対向する1つの側面を有しているが、本体ブロック31のような内側角部32は有していない。さらに、補助ブロック34は、隣り合う本体ブロック31に当接しているが、これらの本体ブロック31には溶接されていない。なお、補助ブロック34は、シュラウド胴23としての強度を確保することができれば、本体ブロック31よりも薄く形成されていてもよい。
In the form shown in FIG. 5A, the
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。ここでは、まず、コアシュラウド20の製造方法について説明する。
Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described. Here, the manufacturing method of the
まず、下部プレート22上に本体ブロック31および補助ブロック34が載置される。この際、本体ブロック31および補助ブロック34は、収容される最外周の燃料集合体10に沿うように配置される。続いて、本体ブロック31の下端および補助ブロック34の下端が、下部プレート22にそれぞれ溶接される。次に、上部プレート21が本体ブロック31上および補助ブロック34上に載置され、その後、本体ブロック31の上端および補助ブロック34の上端が、上部プレート21に溶接される。このようにして、本体ブロック31および補助ブロック34により構成されたシュラウド胴23を有するコアシュラウド20が得られる。しかしながら、隣り合う本体ブロック31同士は互いに溶接されることがなく、隣り合う本体ブロック31と補助ブロック34も互いに溶接されることがない。このため、シュラウド胴23が製造時に変形することが防止され、シュラウド胴23は精度よく作製され得る。なお、各ブロック31、34と下部プレート22との溶接は、上部プレート21を各ブロック31、34に載置した後に行うことも可能である。
First, the
次に、加圧水型原子炉1の運転時における冷却材の流れについて説明する。
Next, the flow of the coolant during operation of the
加圧水型原子炉1の運転中、原子炉圧力容器2の外部の配管(図示せず)から、図1に示す冷却材入口ノズル3を通って原子炉圧力容器2の内部に冷却材が供給される。供給された冷却材は、原子炉圧力容器2の側壁とコアバレル5との間に形成されたダウンカマ部7を下方向に流れ、原子炉圧力容器2の下部に設けられたフロースカート8によって整流された後に流れの向きを上方向に変えられる。そして、冷却材は、下部炉心支持板11の連通孔(図示せず)を通ってコアバレル5の内側に流入する。コアバレル5の内側に流入した冷却材は、燃料集合体10およびコアシュラウド20を冷却しながら上昇し、コアバレルノズル部6および冷却材出口ノズル4を通って原子炉圧力容器2の外部の配管(図示せず)に流出する。
During the operation of the
この間、コアバレル5の内側に流入した冷却材の一部は、コアシュラウド20の下部プレート22に設けられた下部開口部28を通って、シュラウド胴23と燃料集合体10との間のギャップ24に流入する。流入した冷却材は、燃料集合体10を冷却しながらギャップ24内を上昇する。上述したように、シュラウド胴23が精度よく形成されているため、ギャップ24は周方向に均一化されている。このことにより、最外周の燃料集合体10の周囲に流れる冷却材を均等化させることができる。燃料集合体10を冷却した冷却材は、上部プレート21に設けられた上部開口部25を通ってコアバレル5から流出する。
During this time, a part of the coolant flowing into the inside of the
一方、コアバレル5の内側に流入した冷却材の他の一部は、コアシュラウド20の下部プレート22に設けられた下部フロー孔29を通って、シュラウド胴23の外周側に流入する。流入した冷却材は、バイパス流としてシュラウド胴23の外周側を上昇し、シュラウド胴23を冷却する。そして、冷却材は、上部プレート21に設けられた上部フロー孔26を通ってコアバレル5から流出する。
On the other hand, another part of the coolant flowing into the inside of the
このように本実施の形態によれば、隣り合う本体ブロック31同士が互いに溶接されていないため、シュラウド胴23の形状精度を向上させることができる。このことにより、シュラウド胴23と最外周の燃料集合体10との間のギャップ24の精度を向上させることができ、ギャップ24を周方向で均一化させることができる。このため、シュラウド胴23と最外周の燃料集合体10との間に適切なギャップ24を確保することができ、燃料集合体10の冷却を均等化させ、燃料集合体10を効率良く冷却するとともに燃焼度を均一化することができる。
Thus, according to this Embodiment, since the adjacent main body blocks 31 are not mutually welded, the shape accuracy of the
また、本実施の形態によれば、本体ブロック31の側面31a、31bの各々において、シュラウド胴23の内面23aを画定する内面領域33の幅Xa、Xbは、燃料集合体10の対応する側面10a、10bの幅Ya、Yb以上となっている。このことにより、各本体ブロック31の厚さを厚くして強度を向上させることができ、シュラウド胴23の剛性を向上させることができる。また、本体ブロック31の厚さが厚くなるため、シュラウド胴23の中性子反射機能を向上させることができる。
Further, according to the present embodiment, in each of the side surfaces 31 a and 31 b of the
なお、上述した本実施の形態においては、本体ブロック31が、直方体形状に形成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図6に示すように、本体ブロック31は、シュラウド胴23の外面23bが平面視で円形状となるように形成されていてもよい。このことにより、シュラウド胴23の外周側において、冷却材の流量を周方向に均一化させることができ、冷却材が偏って流れることを抑制し、シュラウド胴23の冷却効率を向上させることができる。
In the above-described embodiment, the example in which the
(第2の実施の形態)
次に、図7を用いて、本発明の第2の実施の形態におけるコアシュラウドおよび原子炉について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a core shroud and a nuclear reactor according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図7に示す第2の実施の形態においては、本体ブロックが複数の内側角部を有している点が主に異なり、他の構成は、図1乃至図5に示す第1の実施の形態と略同一である。なお、図7において、図1乃至図5に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 The second embodiment shown in FIG. 7 is mainly different in that the main body block has a plurality of inner corner portions, and the other configuration is the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5. Is almost the same. In FIG. 7, the same parts as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図7に示すように、本実施の形態においては、コアシュラウド20のシュラウド胴23は、各々が上下方向に延びる複数(例えば、4つ)の本体ブロック35であって、最外周の燃料集合体10に沿って配列された複数の本体ブロック35を有している。本体ブロック35は、複数(例えば、4つ)の内側角部32を有している。また、本体ブロック35は、図5(a)に示す4つの本体ブロック31と補助ブロック34に相当する大きさで形成されている。そして、隣り合う本体ブロック35同士は、互いに当接しているが、互いに溶接されてはいない。したがって、隣り合う本体ブロック35同士の間に形成され得る冷却材のリークパスを少なくすることができる。なお、本体ブロック35は、上述した点以外では、図5(a)、(b)に示す本体ブロック31と同様に構成されているため、ここでは詳細な説明は省略する。
As shown in FIG. 7, in the present embodiment, the
図7に示す本実施の形態においては、図6と同様に、本体ブロック35は、シュラウド胴23の外面23bが平面視で円形状となるように形成されている。しかしながら、このことに限られることはなく、図5(a)に示すように、シュラウド胴23の外面23bが平面視で段付きの形状に形成されていてもよい。
In the present embodiment shown in FIG. 7, as in FIG. 6, the
このように本実施の形態によれば、シュラウド胴23の本体ブロック35が、複数の内側角部32を有している。このことにより、シュラウド胴23を構成する本体ブロック35の個数を低減することができ、隣り合う本体ブロック35同士の間に形成され得る冷却材のリークパスを少なくすることができる。このため、シュラウド胴23と燃料集合体10との間のギャップ24を流れる冷却材が、シュラウド胴23の外周側に流れることを抑制でき、燃料集合体10の冷却効率を向上させることができる。また、本体ブロック35の強度を向上させることができ、シュラウド胴23の剛性をより一層向上させることができる。
Thus, according to the present embodiment, the
(第3の実施の形態)
次に、図8を用いて、本発明の第3の実施の形態におけるコアシュラウドおよび原子炉について説明する。
(Third embodiment)
Next, a core shroud and a nuclear reactor according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図8に示す第3の実施の形態においては、本体ブロックが凸部と凹部とを含み、隣り合う一対の本体ブロックのうちの一方の本体ブロックの凸部が他方の本体ブロックの凹部に嵌合している点が主に異なり、他の構成は、図1乃至図5に示す第1の実施の形態と略同一である。なお、図8において、図1乃至図5に示す第1実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 In the third embodiment shown in FIG. 8, the main body block includes a convex portion and a concave portion, and the convex portion of one main body block of a pair of adjacent main body blocks fits into the concave portion of the other main body block. However, the other configuration is substantially the same as that of the first embodiment shown in FIGS. In FIG. 8, the same parts as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図8に示すように、本実施の形態においては、本体ブロック31は、凸部36と凹部37とを含み、隣り合う一対の本体ブロック31のうちの一方の本体ブロック31の凸部36が他方の本体ブロック31の凹部37に嵌合している。すなわち、一の本体ブロック31は、両隣の本体ブロック31と当接しているが、そのうちの一方の本体ブロック31と当接する側面に凸部36が設けられ、他方の本体ブロック31と当接する側面に凹部37が設けられている。凸部36および凹部37は、上下方向(図8の紙面に垂直な方向)にそれぞれ延びており、本体ブロック31の全域に形成されている。なお、隣り合う本体ブロック31および補助ブロック34のうちの一方に凸部36(または凹部37)が設けられ、他方に凹部37(または凸部36)が設けられて、これらの凸部36と凹部37とが嵌合するようにしてもよい。
As shown in FIG. 8, in the present embodiment, the
このように本実施の形態によれば、隣り合う一対の本体ブロック31のうちの一方の本体ブロック31の凸部36が他方の本体ブロック31の凹部37に嵌合している。このことにより、隣り合う本体ブロック31同士の間に形成され得る冷却材のリークパスの形状を複雑化することができる。このため、シュラウド胴23と燃料集合体10との間のギャップ24を流れる冷却材が、リークパスを通ってシュラウド胴23の外周側に流れることを抑制できる。また、隣り合う本体ブロック31同士を強固に結合することができ、シュラウド胴23の剛性をより一層向上させることができる。
Thus, according to the present embodiment, the
(第4の実施の形態)
次に、図9を用いて、本発明の第4の実施の形態におけるコアシュラウドおよび原子炉について説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a core shroud and a nuclear reactor according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図9に示す第4の実施の形態においては、本体ブロックは、第1凹部と第2凹部とを含み、隣り合う一対の本体ブロックのうちの一方の本体ブロックの第1凹部が他方の本体ブロックの第2凹部に対向し、互いに対向する第1凹部および第2凹部に、キーブロックが嵌合している点が主に異なり、他の構成は図1乃至図5に示す第1の実施の形態と略同一である。なお、図9において、図1乃至図5に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 In the fourth embodiment shown in FIG. 9, the body block includes a first recess and a second recess, and the first recess of one body block of the pair of adjacent body blocks is the other body block. The key block is mainly fitted to the first recess and the second recess facing each other, and the other configuration is the first embodiment shown in FIGS. It is almost the same as the form. In FIG. 9, the same parts as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図9に示すように、本実施の形態においては、本体ブロック31は、第1凹部38と第2凹部39とを含み、隣り合う一対の本体ブロック31のうちの一方の本体ブロック31の第1凹部38が他方の本体ブロック31の第2凹部39に対向している。すなわち、一の本体ブロック31は、両隣の本体ブロック31と当接しているが、そのうちの一方の本体ブロック31と当接する側面に第1凹部38が設けられ、他方の本体ブロック31と当接する側面に第2凹部39が設けられている。第1凹部38および第2凹部39は、上下方向(図9の紙面に垂直な方向)にそれぞれ延びており、本体ブロック31の全域に形成されている。
As shown in FIG. 9, in the present embodiment, the
互いに対向する第1凹部38および第2凹部39に、キーブロック40が嵌合している。このキーブロック40は、上下方向に延びて、本体ブロック31と等しい上下方向長さを有している。また、キーブロック40は、本体ブロック31の熱膨張率よりも大きな熱膨張率を有している。例えば、キーブロック40は、オーステナイト系ステンレス鋼のうち熱膨張率が大きくなる材料、または炭素成分が少ない鉄鋼材料等を好適に用いることができる。なお、隣り合う本体ブロック31および補助ブロック34のうちの一方の第1凹部38(または第2凹部39)が設けられ、他方に第2凹部39(または第1凹部38)が設けられて、これらの第1凹部38および第2凹部39にキーブロック40が嵌合するようにしてもよい。
The
このように本実施の形態によれば、隣り合う一対の本体ブロック31同士のうちの一方の本体ブロック31の第1凹部38が他方の本体ブロック31の第2凹部39に対向し、互いに対向する第1凹部38および第2凹部39に、キーブロック40が嵌合している。このことにより、隣り合う本体ブロック31同士の間に形成され得る冷却材のリークパスの形状を複雑化することができる。このため、シュラウド胴23と燃料集合体10との間のギャップ24を流れる冷却材が、リークパスを通ってシュラウド胴23の外周側に流れることを抑制できる。また、隣り合う本体ブロック31同士を強固に結合することができ、シュラウド胴23の剛性をより一層向上させることができる。
Thus, according to the present embodiment, the
また、本実施の形態によれば、キーブロック40は本体ブロック31の熱膨張率よりも大きな熱膨張率を有している。このことにより、運転時に温度が上昇すると、キーブロック40が本体ブロック31よりも膨張するため、キーブロック40と第1凹部38との密着性を向上させるとともにキーブロック40と第2凹部39との密着性を向上させ、ヒートシール(温度上昇によりシール機能が向上するようなシール)として機能することができる。このため、シュラウド胴23と燃料集合体10との間のギャップ24を流れる冷却材が、リークパスを通ってシュラウド胴23の外周側に流れることをより一層抑制できる。また、キーブロック40と各凹部38、39との密着性が向上するため、キーブロック40が第1凹部38内および第2凹部39内で移動することを防止できる。このことにより、隣り合う本体ブロック31同士をより一層強固に結合することができ、シュラウド胴23の剛性をより一層向上させることができる。とりわけキーブロック40は冷やし嵌めとして作用し、隣り合う本体ブロック31同士をより一層強固に結合することができる。
Further, according to the present embodiment, the
なお、上述した本実施の形態において、例えば、図10に示すように、本体ブロック31に、本体ピン孔41が設けられ、キーブロック40に、キーピン孔42が設けられ、本体ピン孔41およびキーピン孔42にブロックピン43が嵌合する構成にすることもできる。この場合、ブロックピン43によりキーブロック40を本体ブロック31に結合することができ、隣り合う本体ブロック31同士をより一層強固に結合することができる。なお、図10に示す形態では、キーブロック40は、本体ブロック31の熱膨張率よりも大きな熱膨張率を有していなくてもよいが、キーブロック40の熱膨張率が本体ブロック31の熱膨張率より大きい場合には、上述したヒートシール機能によって、キーブロック40を本体ブロック31により一層強固に結合することができる。
In the present embodiment described above, for example, as shown in FIG. 10, a main
図10に示すように、キーピン孔42およびブロックピン43は、キーブロック40を貫通していることが好ましい。この場合、ブロックピン43によりキーブロック40を本体ブロック31により一層強固に結合することができ、隣り合う本体ブロック31同士をより一層強固に結合することができる。
As shown in FIG. 10, the
(第5の実施の形態)
次に、図11を用いて、本発明の第5の実施の形態におけるコアシュラウドおよび原子炉について説明する。
(Fifth embodiment)
Next, a core shroud and a nuclear reactor according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図11に示す第5の実施の形態においては、本体ブロックのうちシュラウド胴の外面を画定する領域に、冷却材が流入する複数の冷却材溝が設けられている点が主に異なり、他の構成は、図1乃至図5に示す第1の実施の形態と略同一である。なお、図11において、図1乃至図5に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 The fifth embodiment shown in FIG. 11 is mainly different in that a plurality of coolant grooves into which coolant flows are provided in a region defining the outer surface of the shroud body in the main body block. The configuration is substantially the same as that of the first embodiment shown in FIGS. In FIG. 11, the same parts as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図11(a)、(b)に示すように、本実施の形態においては、本体ブロック31のうちシュラウド胴23の外面23bを画定する外面領域44に、冷却材が流入する(好適には複数の)冷却材溝45が設けられている。すなわち、本体ブロック31のうちのコアバレル5(図2参照)の側の面に冷却材溝45が形成されている。各冷却材溝45は、図11(b)に示すように、上下方向に延びており、本体ブロック31の全域に形成されている。なお、このような冷却材溝45は、図5(a)に示す補助ブロック34に形成されていてもよい。
As shown in FIGS. 11A and 11B, in the present embodiment, the coolant flows into the
このように本実施の形態によれば、本体ブロック31のうちシュラウド胴23の外面23bを画定する外面領域44に、冷却材溝45が設けられている。このことにより、バイパス流としてシュラウド胴23の外周側に流入した冷却材を、冷却材溝45に流入させることができる。このため、シュラウド胴23と冷却材との接触面積を増大させることができ、シュラウド胴23の冷却効率を向上させることができる。また、シュラウド胴23の熱変形を抑制することができる。さらに、本体ブロック31に冷却材溝45が設けられることにより、本体ブロック31を軽量化することができる。
Thus, according to the present embodiment, the
(第6の実施の形態)
次に、図12および図13を用いて、本発明の第6の実施の形態におけるコアシュラウドおよび原子炉について説明する。
(Sixth embodiment)
Next, a core shroud and a nuclear reactor according to the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図12および図13に示す第6の実施の形態においては、シュラウド胴の外周側に設けられ、シュラウド胴を半径方向外側から拘束する拘束リングを更に備えた点が主に異なり、他の構成は、図1乃至図5に示す第1の実施の形態と略同一である。なお、図12および図13において、図1乃至図5に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 The sixth embodiment shown in FIGS. 12 and 13 is mainly different in that it further includes a restraining ring provided on the outer peripheral side of the shroud cylinder and restraining the shroud cylinder from the outside in the radial direction. These are substantially the same as those of the first embodiment shown in FIGS. In FIG. 12 and FIG. 13, the same parts as those of the first embodiment shown in FIG. 1 to FIG.
図12および図13に示すように、本実施の形態におけるコアシュラウド20は、シュラウド胴23の外周側に設けられ、シュラウド胴23を半径方向外側から拘束する拘束リング46を更に備えている。拘束リング46の内面は、シュラウド胴23の外面23bに沿うように形成されている。図12に示す形態では、シュラウド胴23の外周側に2つの拘束リング46が設けられており、2つの拘束リング46は、上下方向に互いに異なる位置に配置されている。そして、上部プレート21と上側の拘束リング46との距離、上側の拘束リング46と下側の拘束リング46との距離、下側の拘束リング46と下部プレート22との間の距離が等しくなっている。なお、拘束リング46は、シュラウド胴23に溶接されていないことが好ましい。この場合、シュラウド胴23の形状精度が低下することを抑制できる。
As shown in FIGS. 12 and 13, the
図13に示すように、拘束リング46には、リングフロー孔47が設けられている。このリングフロー孔47は、バイパス流としてシュラウド胴23の外周側を上昇する冷却材を通過させるためのものである。本実施の形態においては、拘束リング46に8つのリングフロー孔47が設けられており、これらのリングフロー孔47は2つで一組となって円周方向に等間隔に(90°間隔に)形成されている。
As shown in FIG. 13, the constraining
このように本実施の形態によれば、シュラウド胴23の外周側に、シュラウド胴23を半径方向外側から拘束する拘束リング46が設けられている。このことにより、運転時に温度が上昇することによってシュラウド胴23が半径方向外側へ膨張することを抑制できる。また、地震時には、地震加速度によってシュラウド胴23が変形することを抑制できる。このため、シュラウド胴23と最外周の燃料集合体10との間のギャップ24の精度をより一層向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the constraining
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof. Moreover, as a matter of course, these embodiments can be partially combined as appropriate within the scope of the present invention.
1 加圧水型原子炉
2 原子炉圧力容器
5 コアバレル
10 燃料集合体
10a、10b 側面
20 コアシュラウド
21 上部プレート
22 下部プレート
23 シュラウド胴
23a 内面
23b 外面
24 ギャップ
31 本体ブロック
31a、31b 側面
32 内側角部
33 内面領域
35 本体ブロック
36 凸部
37 凹部
38 第1凹部
39 第2凹部
40 キーブロック
44 外面領域
45 冷却材溝
46 拘束リング
Xa、Xb 幅
Ya、Yb 幅
DESCRIPTION OF
Claims (9)
上部プレートと、
下部プレートと、
前記上部プレートと前記下部プレートとの間に設けられ、前記燃料集合体の周囲を覆うシュラウド胴と、を備え、
前記シュラウド胴は、各々が上下方向に延びる、最外周の前記燃料集合体に沿って配列された複数の本体ブロックを有し、
前記本体ブロックの各々は、前記上部プレートおよび前記下部プレートにそれぞれ取り付けられ、
隣り合う前記本体ブロック同士は、互いに溶接されていないことを特徴とするコアシュラウド。 A plurality of fuel assemblies, each of which is formed in a rectangular shape in a plan view and arranged in a lattice shape so that the outermost periphery is along the circumference, are accommodated between the outermost fuel assemblies. A core shroud that forms a gap that becomes a flow path,
An upper plate,
A lower plate,
A shroud cylinder provided between the upper plate and the lower plate and covering the periphery of the fuel assembly,
The shroud cylinder has a plurality of body blocks arranged along the outermost fuel assembly, each extending in the vertical direction.
Each of the body blocks is attached to the upper plate and the lower plate,
The core shroud, wherein the adjacent main body blocks are not welded to each other.
前記本体ブロックの前記側面の各々において、前記シュラウド胴の内面を画定する領域の幅は、前記燃料集合体の対応する側面の幅以上であることを特徴とする請求項1に記載のコアシュラウド。 The body block has an inner corner facing the fuel assembly and defined by two side surfaces;
2. The core shroud according to claim 1, wherein a width of a region defining an inner surface of the shroud body in each of the side surfaces of the main body block is equal to or larger than a width of a corresponding side surface of the fuel assembly.
隣り合う一対の前記本体ブロックのうちの一方の前記本体ブロックの前記凸部が他方の前記本体ブロックの凹部に嵌合していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のコアシュラウド。 The main body block includes a convex portion and a concave portion,
5. The convex portion of one of the main body blocks of a pair of adjacent main body blocks is fitted into a concave portion of the other main body block. 6. Core shroud.
隣り合う一対の前記本体ブロックのうちの一方の前記本体ブロックの前記第1凹部が他方の前記本体ブロックの前記第2凹部に対向し、
互いに対向する前記第1凹部および前記第2凹部に、キーブロックが嵌合していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のコアシュラウド。 The main body block includes a first recess and a second recess,
The first concave portion of one of the main body blocks of the pair of adjacent main body blocks faces the second concave portion of the other main body block,
The core shroud according to any one of claims 1 to 4, wherein a key block is fitted in the first recess and the second recess facing each other.
前記原子炉圧力容器内に設置されたコアバレルと、
前記コアバレルの内側に設けられた請求項1乃至8のいずれか一項に記載の前記コアシュラウドと、を備えたことを特徴とする原子炉。 A reactor pressure vessel;
A core barrel installed in the reactor pressure vessel;
A nuclear reactor comprising the core shroud according to any one of claims 1 to 8, which is provided inside the core barrel.
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