JP2519179B2 - 沸騰水形原子炉燃料集合体 - Google Patents
沸騰水形原子炉燃料集合体Info
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- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
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- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/322—Means to influence the coolant flow through or around the bundles
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Description
物質が入っている燃料棒と、水管とを有し、前記燃料棒
が燃料集合体ラッパー管の中に互いに間隔をおいてその
ラッパー管壁に対して平行な辺を持った仮想格子の格子
目内に配置され、前記水管が前記仮想格子の2個以上の
格子目を覆い且つ燃料集合体ラッパー管から間隔を隔て
られ、前記水管と燃料集合体ラッパー管との間のいたる
ところに燃料棒で占められる仮想格子の格子目が設けら
れるような原子炉燃料集合体は米国特許第3808098号明
細書で知られている。この公知の原子炉燃料集合体は沸
騰水形原子炉用のものである。その水管は中空シリンダ
であり、仮想格子内に分散して配置されている。この水
管は原子炉燃料集合体内において内部チャンネルを形成
しており、沸騰水形原子炉において原子炉燃料集合体の
全長にわたって沸騰しない水が、この内部チャンネルを
貫流する。これによって水管内の水は、熱中性子束の分
布を改善する働きをし、沸騰水形原子炉の炉心内の反応
度を高める。
に隣接する燃料棒によって形成され且つ沸騰水形原子炉
において原子炉燃料集合体の長手方向に水・蒸気混合物
で貫流される原子炉燃料集合体の長手方向におけるサブ
チャンネルは、隣接する燃料棒の中間室だけで形成され
る別のサブチャンネルと異なった横断面積を有してい
る。その断面積の差は、水管の横断面積が大きくなれば
なる程、およびこの横断面積で仮想格子の格子目が多数
占められればられる程、大きくなる。この横断面積の差
によって、原子炉燃料集合体を貫流する水・蒸気混合物
の分布が不均一になり、これは原子炉燃料集合体は燃料
棒の冷却を不均一にするおそれがある。
様にすることにある。
炉燃料集合体において、燃料集合体頭部と燃料集合体脚
部がそれぞれ断面正方形を成して燃料集合体ラッパー管
により囲まれており、上端に水の出口を有する水管は断
面角形に形成されて底部分を有し、この底部分は水管の
下端に水の貫流開口を形成するとともに燃料集合体脚部
に取り付けられていることにより達成される。
は、水管がその形成に関与しているサブチャンネルの断
面積を、原子炉燃料集合体におけるすべての燃料棒が十
分に一様に冷却されるように寸法づけることを可能にす
る。
核燃料物質の分布を一様にし、これによって沸騰水形原
子炉の反応度を高める。
4」の第4〜7頁において、沸騰水形原子炉用の原子炉
燃料集合体の中央に配置された断面十字形の中空体であ
る水管が知られている。しかしこの中空体は細長い燃料
集合体ラッパー管から間隔を隔てられておらず、その長
手辺がこの燃料集合体ラッパー管の内面に溶接されてい
る。これによって原子炉燃料集合体内における燃料棒の
比較的一様な冷却が達成されるが、核燃料物質および水
は沸騰水形原子炉の炉心内において不均一に分布され
る。というのは断面十字形の水管内の水の大部分が燃料
集合体ラッパー管の内側面にあり、その外側面に沸騰水
形原子炉の炉心におけるもともとの減速材としての水が
あるからである。
一様にし、沸騰水形原子炉の反応度を高めるだけでな
く、例えばスペーサ、燃料集合体頭部および燃料集合体
脚部のような燃料集合体構造物を特別な経費を必要とせ
ずに水管に適合できるという利点も有している。原子炉
燃料集合体の何等かの適合処置はほとんど不要である。
発明に基づく原子炉燃料集合体の有利な実施態様は、沸
騰水形原子炉の炉心内における水からなる減速材の核燃
料物質とを良好に対称的に分布し、従って原子炉燃料集
合体の燃料棒における核分裂性同位体の濃度分布を一様
にする。
明する。
方形をした燃料集合体頭部2と燃料集合体脚部3、断面
正方形の細長い角形水管4および断面正方形の細長い燃
料集合体ラッパー管5を有している。水管4は複数の格
子状スペーサ6の中央に配置されている。スペーサ6は
水管4の長手方向に見て互いに間隔をおいて複数個設け
られている。これらのスペーサ6の各格子目にはそれぞ
れ核燃料物質を含む燃料棒7が通されている。その燃料
棒のうちの8本は両側端にねじ付軸を有するいわゆる保
持棒であり、これらの保持棒はそのねじ付軸によって燃
料集合体頭部2ないし燃料集合体脚部3にねじ止めされ
ている。他の燃料棒7はその両側端にある軸部で燃料集
合体頭部2および燃料集合体脚部3における開口にゆる
くはまり込んでいる。それらの燃料棒はそれぞれバイア
ス圧がかけられたコイルばねで固定されている。そのコ
イルばねは燃料集合体頭部2の内側においてその開口に
はまり込んだ軸部の上に置かれており、その燃料集合体
頭部2の内側面および対応した燃料棒に接触している。
ス鋼で作られているが、細長い燃料集合体ラッパー管5
はジルコニウム合金で作られている。燃料集合体ラッパ
ー管5は両側端が開き、燃料集合体頭部2および燃料集
合体脚部3を取り囲んでいる。燃料集合体ラッパー管5
は上側端において内側の角に帯板(図示せず)を有し、
この帯板は燃料集合体頭部2の上側における控えボルト
9の上端ねじ止めされている。
5の横断面において破線10,11で格子が想定されてい
る。線10,11は互いに直交しており、燃料集合体ラッパ
ー管5の内側面に正方形の格子目12を形成する。互いに
平行なすべての線10は燃料集合体ラッパー管5の横断面
の一方の辺に対して平行であり、互いに平行なすべての
線11は燃料集合体ラッパー管5の横断面の他方の辺に対
して平行である。この横断面の各辺において、線10,11
で形成された格子は9個の格子目を有し、即ちこの仮想
格子は全部で9×9個の格子目を有している。
断面正方形をしている。その横断面の各辺には燃料集合
体ラッパー管5のその都度隣接する横断面の辺に平行し
ている。水管4の横断面のすべての辺は燃料集合体ラッ
パー管5のその都度隣接する横断面の辺から同じ間隔を
隔てられている。
子の3×3個の格子目を覆っている。水管4の外側全面
において、水管4と燃料集合体ラッパー管5との間に全
部で72個の格子目があり、それぞれの格子目に核燃料物
質を含む燃料棒7が1本づつ配置されている。隣接する
燃料棒7は互いに同じ間隔を有している。
4はその下端が断面円形の底部分14(第4図参照)を覆
っている。この底部分14の外周面は4つの平面個所15を
有し、これらの平面個所15は互いに90゜の角度を成して
おり、そこに水管4が溶接されている。
有し、このねじ軸16によって燃料集合体脚部3の上側に
おける格子にある開口にはまり込んでおり、図示してな
いナットでこの燃料集合体脚部3にねじ止めされてい
る。
に、それぞれ隣接する平面個所15の間の水管4の横断面
の角に4個の貫流開口17を形成している。沸騰水形原子
炉においてこの貫流開口17を通して水が水管4内に入り
込み、水管内を燃料集合体脚部3から燃料集合体頭部2
の方向に貫流するが、水管4内では蒸発せず、その上端
から出るようになっている。
部を水管4の外側において燃料集合体を燃料集合体脚部
3から燃料集合体頭部2に向かって貫流する水は、燃料
集合体脚部3を通って燃料集合体ラッパー管5の中に到
達し、燃料棒7の外側面において部分的に蒸発し、最終
的に燃料集合体ラッパー管5から水・蒸気混合物として
燃料集合体頭部2を通って流出する。
視図、第2図は第1図における燃料集合体ラッパー管の
横断面図、第3図は水管の側面図、第4図は第3図にお
ける水管の底面図である。 4:水管、5:燃料集合体ラッパー管、7:燃料棒、10,11:仮
想格子の線、12:格子目。
Claims (5)
- 【請求項1】断面正方形の細長い燃料集合体ラッパー管
と、核燃料物質が入っている燃料棒と、水管とを有し、
前記燃料棒が燃料集合体ラッパー管の中に互いに間隔を
おいてそのラッパー管壁に対して平行な辺を持った仮想
格子の格子目内に配置され、前記水管が前記仮想格子の
2個以上の格子目を覆い且つ燃料集合体ラッパー管から
間隔を隔てられ、前記水管と燃料集合体ラッパー管との
間のいたるところに燃料棒で占められる仮想格子の格子
目が設けられるような沸騰水形原子炉燃料集合体におい
て、燃料集合体頭部(2)と燃料集合体脚部(3)がそ
れぞれ断面正方形を成して燃料集合体ラッパー管(5)
により囲まれており、上端に水の出口を有する水管
(4)は断面角形に形成されて底部分(14)を有し、こ
の底部分は水管(4)の下端に水の貫流開口(17)を形
成するとともに燃料集合体脚部(3)に取り付けられて
いることを特徴とする沸騰水形原子炉燃料集合体。 - 【請求項2】水管(4)が仮想格子(10、11)の中央に
配置されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の原子炉燃料集合体。 - 【請求項3】水管(4)が断面正方形をしていることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の原子炉燃料集合
体。 - 【請求項4】水管(4)の横断面の辺が燃料集合体ラッ
パー管(5)の横断面の隣接する辺に対して平行であ
り、その各辺に対してすべて同じ間隔を有していること
を特徴とする特許請求の範囲第2項または第3項記載の
原子炉燃料集合体。 - 【請求項5】仮想格子(10、11)がn×n個(n≧8)
の格子目(12)を有し、そのうち中央の水管の横断面が
(n−6)×(n−6)個の格子目(12)を覆い、水管
(4)と燃料集合体ラッパー管(5)との間における残
りの格子目(12)がすべて燃料棒(7)で占められてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の原子炉
燃料集合体。
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