JP2531965B2 - 軽水炉の燃料棒集成用格子 - Google Patents

軽水炉の燃料棒集成用格子

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JP2531965B2 JP63011810A JP1181088A JP2531965B2 JP 2531965 B2 JP2531965 B2 JP 2531965B2 JP 63011810 A JP63011810 A JP 63011810A JP 1181088 A JP1181088 A JP 1181088A JP 2531965 B2 JP2531965 B2 JP 2531965B2
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    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軽水炉の燃料棒を位置保持する燃料集成格
子に係る。
燃料棒の水平方向及び軸方向の位置保持を確保するた
めの公知技術の格子は一般に、所定の格子構造に沿って
集成された小プレートから形成されている。これらの小
プレートの集合体が互いの交点で溶接されてセルを形成
し、各セルに各1つの燃料棒又は案内管が挿入される。
小プレートはばねと突起とを備え、これらが燃料棒の水
平方向及び軸方向の位置保持を確保する。欧州特許第00
33263号はこの種の格子を開示している。
本発明は、多角形断面をもつシリンダ部分から形成さ
れ、該シリンダ部分の高さの一部に切欠き又は切抜き部
が予め設けられており、断面の一部がオーバーラップす
るようにシリンダ部分を集成することによってセルが形
成される格子を開示している。従って、セル内での燃料
棒の位置保持は、該当セルに侵入した隣接シリンダ部分
によって確保される。種々の部分を特に溶接によって結
合することによって極めて堅固な集合体が得られる。
好ましくは、侵入した部分がセル内部で突出し燃料棒
を支承する平坦面で終結する。シリンダ部分の断面の全
体形状は平坦面を除外すると、方形格子構造では方形で
あり、六角形格子構造では三角形である。
本発明格子は前出の欧州特許に比較して多数の利点を
もつ。即ち本発明格子を製造するために、機械的特性は
普通であるが中性子を捕獲し難いという利点をもつジル
カロイのごとき材料を使用し得る。その理由は、セルを
オーバーラップさせて幾何図形の辺の自由部分の長さを
極めて短くしたことによって格子の座屈強度を向上させ
たからである。従って薄い金属からセルを製造すること
ができ、このため格子の耐水圧性が強化される。本発明
の別の利点は、種々に変形された小プレートを必要とし
た欧州特許のセル集合体と対照的に、殆ど変形のない簡
単な素セルから集合体が形成されることである。従って
本発明格子は製造が簡単でコストが低い。
また、オーバーラップした円環の外面間に燃料棒が保
持され、いくつかの燃料棒が更に別の環で包囲される方
法も公知である。この方法は、環によって支承される末
端プラグを備えた短い燃料棒を用いるガス冷却原子炉の
ために設計されたものである。
本発明は該特許に比較しても優れている。即ち、シリ
ンダ部分が燃料棒に近すぎたり遠すぎたりしないように
平坦面の幅を燃料棒の離間距離に応じて選択できる。シ
リンダ部分が燃料棒に近すぎると冷却効率が低下してホ
ットスポットが発生する。逆にシリンダ部分が燃料棒か
ら遠すぎると燃料棒に沿った冷却流体の案内が適切に行
なわれない。
平坦面が存在するので、シリンダ部分の中心がずれて
いるときにも燃料棒が適切に支承され得る。即ち燃料棒
は常に平坦面の表面上の1線に支承され従って正確に位
置保持される。
最後に、単純多角形を選択したので支承面の数を低減
することができる。第7図の構造においては各燃料棒毎
に3つの支承面が使用される。従って全体の不静定性が
減少する。これは数メートルの長さの燃料棒の場合に極
めて有利である。
添付図面に示す非限定具体例に基づいて本発明をより
詳細に以下に説明する。
第1図は、核燃料棒1の束を位置保持すべく配置され
た3つの格子101を示す概略説明図である。いくつかの
燃料棒だけが図示されている。長さ約4mの燃料棒1の末
端は末端部材103又は104に固定されている。案内管102
が末端部材103と104とを互いに連結している。
次に本発明の格子について説明する。第1の好適具体
例によれば、格子は、実質的に方形の断面をもつシリン
ダ部分11,13の集成によって形成される(第2図)。好
ましくは隅15にシリンダ部分11,13の高さの半分以上に
わたる切欠き12がに設けられている。
切欠きが上部(シリンダ部分11)又は下部(シリンダ
部分13)に交互に位置するようにシリンダ部分をオーバ
ーラップさせ、次にシリンダ部分13の隅15を隣接シリン
ダ部分11の切欠き12に導入する。交点18を溶接して最終
集合体を形成する。
第3図の格子22から明らかなごとく、隅15は燃料棒1
の支承面として作用する平坦面16をもつ。各燃料棒1は
シリンダ部分11又は13の4つの側面21によって包囲さ
れ、また別の4つのシリンダ部分11,13によって支持さ
れている。
第3図から明らかなごとくシリンダ部分11,13は、中
心をずらして積重された2つの五点形に配置されてい
る。燃料棒1は平坦面16に支承される。
上記ではシリンダ部分11,13はすべて同様である。ア
センブリが案内管102を含むとき、案内管に隣接のシリ
ンダ部分は案内管に適応した形状をもつ。この格子の剛
性は、隣合う4つのシリンダ部分11,13に属する4つの
側面21によって形成される方形23の対角線にリブ20を付
加することによって強化される。
平坦面16の幅を変更することによって、方形23の面積
及び主として1つの側面21と1つの燃料棒1とによって
規定される曲線を含む矩形24の面積を変更し得る。即ち
格子通過中の流体の圧力低下を調整し燃料棒1に沿った
流体流路を設けることによって冷却流体の流動特性を燃
料棒1に適応させ得る。燃料棒1の離間距離pと燃料棒
の半径rとが所定の値のとき、平坦面16は燃料棒1を包
囲側面21と接触させない。シリンダ部分11,13が一方側
に偏ったり又は正確でない製造の結果ねじれて装着され
たりした場合にも、平坦面は燃料棒1を1つの平面で安
定に支承するので、格子22内で燃料棒を容易に集成し得
る。
シリンダ部分11,13は任意の適当な手段によって製造
され得る。より詳細には、最初はシリンダ形部分を形成
し、切欠き12を切削し、素パネルを溶接又は直接押出で
形成する。シリンダ部分11,13を同一形状にして部分13
を転倒させるだけでよい。しかしながら、いくつかの部
分11の側面21の縁の切欠き12の間に冷却流体の撹拌を促
進するフィン19を設けてもよい。図示のフィンはシリン
ダ部分11の内部に向かって内側に湾曲しており、一定で
ない幅をもつ。
第4図、第5図及び第6図に示す機械的部材はほぼ同
様の特性をもつので一括して説明する。これらの特定具
体例において、格子を形成するように構成されたシリン
ダ部分31,41及び51は実質的に三角形であり、隅に平坦
面36,46及び56が夫々設けられている。隅35,45及び55の
高さは、部分31,41及び51の両端から始まる切欠きの分
だけ減少している。部分31,41及び51の夫々において、
上部切欠き32,42,52と下部切欠き33,43,53とが互いに対
向している。第4図の上部切欠き32は深く、下部切欠き
33は浅い。第6図の切欠き52,53ではこの関係が逆転し
ている。また第5図の切欠き42,43は実質的に等しい深
さをもつ。従って第4図〜第6図において、隅35は部分
31の底部に存在し、隅45は部分41の中央部に存在し、隅
55は部分51の頂部に存在する。
部分31,41及び51はまた、同様に異なる高さに設けら
れた矩形切抜き部37,47,57を夫々備える。部分31の切抜
き部37は部分41の隅45と同じ高さに設けられている。部
分41の切抜き部47は部分51の隅55と同じ高さに設けられ
ている。部分51の切抜き部57は部分31の隅35と同じ高さ
に設けられている。更に切抜き部の寸法は夫々の高さに
配置される別の部分の隅を部分的に侵入させるに十分な
大きさである。種々のシリンダ部分の交点38,48,58を溶
接することによって格子が形成される。
この場合にも部分31,41,51の側面の末端は上部切欠き
32,42,52間に流体撹拌用フィン39,49,59を備え得る。
かかる格子60を第7図に示す。第3図の格子21と同様
に種々の部分31,41,51がオーバーラップした規則格子構
造を形成している。格子60の縁端に配置されない限り、
同種部分の各々は、60℃ずつずらして交互に配置された
別の2種類の部分各3個によって包囲されている。第3
図のごとく平坦面36,46,56が燃料棒1の支承面として機
能する。また、燃料棒1とは異なる直径の案内管102に
適応するためにこれらの部分が多少異なる形状に形成さ
れてもよい。
第3図との主たる違いは、燃料棒1が方形格子構造で
なく六角形格子構造に配置されることである。また、各
燃料棒1が部分31,41,51のいずれか1種類で包囲されて
いるときは別の種類の3つの部分だけによって支持され
ており、このため燃料棒集合体の不静定性が抑制され
る。
従来技術の設計に比較した本発明方法の利点、特に集
合体の強度に関する利点は、冷却流体の流れを制御でき
ることであり、平坦面36,46,56の利点は第3図に関して
説明した利点と等しい。
格子22及び60の周縁は、セルを包囲する縁端部材65
(第8図)を備える。該縁端部材は、下部切欠き68と上
部切欠き71とをもち、また、断面方形の部分11,13の場
合には、平坦面67をもつ上部突起66と平坦面70をもつ下
部突起69とを備える。別の断面形状をもつようにシリン
ダ部分を調整できることは前記より容易に理解されよ
う。下部切欠き68と下部突起69とが交互に設けられる。
同様に上部切欠き71と上部突起66とが交互に設けられ
る。上部突起66は下部切欠き68の上方の対応場所にのみ
配置される。上部切欠き71は下部突起69の上方の対応場
所にのみ配置される。
縁端部材65と部分11との接触は、下部切欠き68と上部
突起66との間で成立する。縁端部材65と部分13との接触
は、上部切欠き71と下部突起69との間で成立する。縁端
部材65と部分11,13とは、突起66,69が夫々部分11,13に
侵入し縁端部材65の近傍で部分11,13に配置された燃料
棒1の支承面として機能するように溶接によって集成さ
れている。
この設計によれば空いたシリンダ部分が残らない。ま
た第8図に示したごとく、集成後に隅15が切欠き68,71
内に適応して縁端部材65の延長部を形成するように、隅
15を変形させることが可能である。
本発明の格子は燃料棒の軸方向保持機能を確保しな
い。このような保持機能は集合体の上端又は下端の部材
に付加される公知のアタッチメントシステム、例えばフ
ランス特許第2577343号に記載のシステムを用いて確保
され得る。
燃料棒1が支承されるだけでなく実際に締め付けられ
るようにすることも可能である。このためには、燃料棒
1と接触する隅15,35,45又は55の隅の弾力性を増加させ
ること、及び、格子22又は60におけるこれら隅間の間隔
が燃料棒1の直径よりやや小さくなるように寸法を選択
することが必要である。この結果、負の間隙をもつ集合
体が形成される。この場合、隅の可撓性を増加する手段
は、強度を弱める長手方向ノッチ73の形成によって得ら
れる(第9図)。
他方、摩擦による水圧低下を抑制するために、燃料要
素の適正案内長さを維持しつつセルの高さを低くするこ
とが可能である。このためには、適当な幅の周縁部材76
を用いる。好ましくは、各々が上記具体例の1つに一致
する2つの低い格子G1及びG2を重ねて集成する(第10
図)。周縁部材76の高さに依存する高さの集合体によっ
て格子77が形成される、離間した2つの格子が存在する
ので、格子を通過する冷却材の流れの規則性が攪乱さ
れ、これにより「撹拌効果」が得られる。格子は方形断
面又は三角形断面のいずれでもよい。前記の縁端部材65
と同様に縁端部材76は切欠きと切抜き部とを備え、これ
らを介して格子G1とG2とが位置合わせされる。これらは
同じ参照符号で示される。
撹拌が適当でないとき、乱流を更に促進するために切
欠き外部のシリンダ部分の末端にフィン19,39,49,59を
設けてもよい。最適なフィンの数は燃料棒の格子構造の
特性値、出力分布及び周囲の熱静水圧条件に従って選択
される。
【図面の簡単な説明】
第1図は格子による核燃料棒の配列の例を示す斜視図、
第2図は本発明の格子の製造に使用されるシリンダ部分
の概略図、第3図は第2図のシリンダ部分によって製造
された格子の平面図、第4図、第5図及び第6図は本発
明の格子の別の具体例で組み合わせ使用され得る3種類
のシリンダ部分の斜視図、第7図は第4図から第6図の
エレメントを用いて製造された格子の平面図、第8図は
本発明格子に使用できる縁端部材の斜視図、第9図は本
発明のシリンダ部分に使用され得る構造の詳細図、第10
図は離間して積層され縁端部材で包囲された2つの格子
を含む変形具体例の説明図である。 1……燃料棒、22,60……格子。

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多角形断面をもちその高さの一部に切欠き
    及び/又は切抜き部を備えたシリンダ部分から成り、前
    記シリンダ部分の断面の一部が互いに重なり合うように
    前記シリンダ部分が集成され、シリンダ部分の切欠き又
    は切抜き部が、燃料棒支承用平坦面をもつ隣接シリンダ
    部分の突出部を受容することによって形成されることを
    特徴とする燃料棒集成用格子。
  2. 【請求項2】多角形が方形であることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項に記載の格子。
  3. 【請求項3】多角形が三角形であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項に記載の格子。
  4. 【請求項4】シリンダ部分は、切欠きが上部又は下部に
    交互に配置されるようにオーバーラップされ、次にシリ
    ンダ部分が集成されることを特徴とする特許請求の範囲
    第2項に記載の格子。
  5. 【請求項5】シリンダ部分は、突出部が切抜き部に夫々
    侵入するようにオーバーラップされ、次にシリンダ部分
    が集成されることを特徴とする特許請求の範囲第3項に
    記載の格子。
  6. 【請求項6】更に、シリンダ部分を包囲する縁端部材を
    含み、該縁端部材は切欠き及び/又は切抜き部と周囲シ
    リンダ部分に収納された燃料棒の支承面として機能する
    突出部とをもつことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    に記載の格子。
  7. 【請求項7】縁端部材が第1格子上に積重された第2格
    子の部分を包囲することを特徴とする特許請求の範囲第
    6項に記載の格子。
  8. 【請求項8】格子を通過する流体の流れを攪拌するフィ
    ンが切欠き外部のシリンダ部分末端に設けられているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の格子。
  9. 【請求項9】シリンダ部分が、切欠き又は切抜き部に導
    入される突出部に長手方向ノッチを備えることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項に記載の格子。
JP63011810A 1987-01-21 1988-01-21 軽水炉の燃料棒集成用格子 Expired - Lifetime JP2531965B2 (ja)

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CN (1) CN1012924B (ja)
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