JP2751078B2 - Spacer and fuel assembly for reactor fuel assembly - Google Patents

Spacer and fuel assembly for reactor fuel assembly

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JP2751078B2
JP2751078B2 JP1320686A JP32068689A JP2751078B2 JP 2751078 B2 JP2751078 B2 JP 2751078B2 JP 1320686 A JP1320686 A JP 1320686A JP 32068689 A JP32068689 A JP 32068689A JP 2751078 B2 JP2751078 B2 JP 2751078B2
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rod
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祐治 西野
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、燃料棒などの棒状要素を相互に間隔を開
けて正方格子配列に束ねた状態に保持する原子炉燃料集
合体用スペーサーに関するものであり、特に沸騰水型原
子炉における燃料棒の耐バーンアウト性の改善に関する
ものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spacer for a reactor fuel assembly for holding rod-shaped elements such as fuel rods in a state of being bundled in a square lattice arrangement with a space between each other. In particular, the present invention relates to improvement of burnout resistance of fuel rods in a boiling water reactor.

[従来の技術] 沸騰水型の原子炉(BWR)に装荷される燃料集合体で
は、例えば第5図に示すように、所要数の燃料棒Aと水
管Wとを含む棒状要素に正方配列し、それらの上下端は
端栓を介して上下のタイプレート2,3に装着し、中間高
さ位置の複数個所には薄い帯板を格子組みしてなるスペ
ーサー5を所定間隔で配置して各棒状要素の間隔を所定
間隔に保持したものが一般的である。このような燃料集
合体1は、炉心R内においては各燃料棒Aを除熱する冷
却水の確保のためにジルカロイ製の角筒状のチャンネル
ボックス4内に収められて炉心構造体の受座に所要数立
設状態で装荷され、原子炉運転中には受座の下部オリフ
ィス(図示せず)からチャンネルボックス4内に冷却水
を送り込んで各燃料集合体1内の燃料棒の間を上向きに
流れるようにし、燃料棒Aの反応熱で冷却水を沸騰させ
て熱を外部に取り出すと共に燃料集合体1の除熱を行な
うようにしている。尚、第5図においてCは炉心R内の
各燃料集合体間の制御棒を示す。
[Prior Art] In a fuel assembly loaded in a boiling water reactor (BWR), for example, as shown in FIG. 5, a square array of rods including a required number of fuel rods A and water pipes W is arranged. The upper and lower ends thereof are attached to the upper and lower tie plates 2 and 3 via end plugs, and spacers 5 made of a lattice of thin strips are arranged at predetermined intervals at a plurality of positions at intermediate height positions. Generally, the interval between the rod-shaped elements is maintained at a predetermined interval. Such a fuel assembly 1 is housed in a rectangular cylindrical channel box 4 made of Zircaloy to secure cooling water for removing heat from the fuel rods A in the core R, and a seat for the core structure is provided. During the operation of the reactor, cooling water is fed into the channel box 4 from the lower orifice (not shown) of the seat to move upward between the fuel rods in each fuel assembly 1. The cooling water is boiled by the reaction heat of the fuel rods A to take out heat to the outside and to remove the heat of the fuel assembly 1. In FIG. 5, C indicates a control rod between the fuel assemblies in the core R.

従来、このような燃料集合体において各燃料棒などの
棒状要素の配列間隔を所定値に保持するためのスペーサ
ー5としては、例えば第6a図に示すような帯板51の格子
組みによって桝目状の複数の棒状要素挿通セル52を構成
し、各セルの四辺の側壁に、前記棒状要素をほぼその径
方向について支持するためにセルの中心方向へ向けて各
々突出する弾性・剛性支持突起部53を対向配置したもの
が知られており、このようなスペーサー5を燃料集合体
1の軸方向に間隔を開けて例えば7個所に配置してい
る。
Conventionally, in such a fuel assembly, as a spacer 5 for maintaining the arrangement interval of rod-shaped elements such as fuel rods at a predetermined value, for example, a grid-like grid set of strips 51 as shown in FIG. A plurality of rod-shaped element insertion cells 52 are formed, and elastic / rigid support protrusions 53 projecting toward the center of the cell to support the rod-shaped element substantially in the radial direction are provided on the four side walls of each cell. Opposed arrangements are known, and such spacers 5 are arranged at, for example, seven locations at an interval in the axial direction of the fuel assembly 1.

BWRは炉内で水蒸気を発生させる直接サイクル方式で
あるため、炉心内で沸騰を許している。従って燃料の冷
却は、液相・蒸気(ボイド)の二相流の条件下で行なわ
れ、ボイド率の高い燃料集合体上部の冷却水流動様式
は、第7図に示すように膜状の液相(液膜)a1がチャン
ネルボックス4の内壁面と燃料棒Aの外周面で連続した
環状流れを形成し、チャンネルボックスと燃料棒との間
及び燃料棒同士の間には液滴a2を伴う蒸気相bが流れる
という所謂環状流であり、燃料棒の外周面の前記液膜a1
が燃料棒の冷却に重要な役割を果たす。
Since BWR is a direct cycle system that generates steam in the furnace, boiling is allowed in the core. Therefore, cooling of the fuel is performed under the condition of two-phase flow of liquid phase / steam (void), and the cooling water flow pattern above the fuel assembly having a high void ratio is a film-like liquid as shown in FIG. phase (liquid film) a 1 forms a continuous annular flow at the outer peripheral surface of the inner wall surface and the fuel rods a of the channel box 4 and between and between the fuel rods between the channel box and fuel rods droplet a 2 This is a so-called annular flow in which the vapor phase b accompanied by the liquid film a 1 on the outer peripheral surface of the fuel rod
Plays an important role in fuel rod cooling.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、例えば過出力状態等の何らかの原因で
燃料集合体が熱的に激しい状態におかれ、所謂核沸騰状
態から膜沸騰状態への遷移が生じると、第8図に示すよ
うに燃料棒Aの外周面の液膜a1が消去して除熱効果が急
激に悪化するため、燃料棒Aの液膜消失領域における温
度が急激に上昇し、遂にはその部分で燃焼損(バーンア
ウト)を生じることになる。BWR燃料に特徴的な液膜の
消失によるバーンアウトを特にドライアウトと呼び、バ
ーンアウトの生じる燃料集合体全体の負荷を限界出力と
呼んでいる。
[Problems to be Solved by the Invention] However, if the fuel assembly is placed in a thermally intense state due to, for example, an over-power state or the like, and a transition from a so-called nucleate boiling state to a film boiling state occurs, the eighth problem occurs. since the fuel rods a liquid film a 1 is erased by heat removal effect of the outer peripheral surface of the as shown in FIG rapidly deteriorates, the temperature in the liquid film disappears region of the fuel rods a rises rapidly, eventually parts thereof As a result, combustion loss (burnout) occurs. Burnout caused by the loss of the liquid film characteristic of BWR fuel is called dryout, and the load on the entire fuel assembly where burnout occurs is called marginal output.

一般に、8×8型および9×9型燃料ともに1体の燃
料集合体に7個のスペーサーを具備しているが、燃料集
合体内の燃料棒が熱的に最も厳しくなるのは集合体の上
から2番目の第6スペーサー直下部分より上方(冷却水
流れの下流側)の部分であることが既に実験により確認
されている。また、第10図に示したように燃料集合体の
断面で燃料棒Aなどで区分された流路部分(サブチャン
ネル)fに注目してみると、第10図に示すように、一般
的にチャンネルボックス4に隣接したコーナロッドAc
外側のサブチャンネルf1やサイドロッドAsの外側のサブ
チャンネルf5では冷却水流れの摩擦圧損が大きいので質
量流速が小さく、これに対してそれより内側のサブチャ
ンネルf2〜f4およびf6〜f8では質量流速が相対的に大き
くなる傾向がある。そして実際に冷却水流量が最も小さ
くなるコーナー部での外側サブチャンネルf1に接するコ
ーナーロッドAcにおいて、次いでサイド部の外側サブチ
ャンネルf5に接するサイドロッドAsにおいて冷却水液膜
の離脱によるドライアウトが生じ易いことが確かめられ
ている。
Generally, both the 8 × 8 type and 9 × 9 type fuels have seven spacers in one fuel assembly, but the fuel rods in the fuel assembly are thermally most severe above the assembly. It has already been confirmed by experiments that the portion is located above the portion immediately below the sixth spacer (downstream of the cooling water flow). When attention is paid to the flow path portion (sub-channel) f divided by the fuel rod A or the like in the cross section of the fuel assembly as shown in FIG. 10, generally, as shown in FIG. since the outer subchannels f 1 and the side rod a outside the sub-channel f 5 the friction pressure loss of the cooling water flow s corner rod a c adjacent to the channel box 4 is larger mass flow rate is less, than the contrary In the inner sub-channels f 2 to f 4 and f 6 to f 8 , the mass flow rate tends to be relatively large. And by actually at the corner rods A c in contact with the outer subchannels f 1 in the cooling water flow rate is smallest corners, then withdrawal of the cooling water liquid film in the side rods A s in contact with the outer subchannels f 5 of the side portion It has been confirmed that dryout is likely to occur.

このように、コーナーロッドAcやサイドロッドAsのド
ライアウト出力を高めることは、8×8型燃料及び9×
9型燃料の如何を問わず限界出力を高め、これら燃料集
合体の耐バーンアウト性能を改善する意義を持つことに
なる。
Thus, increasing the dry-out output of the corner rod A c and the side rod A s is, 8 × 8 type fuel and 9 ×
Regardless of the type 9 fuel, it has the significance of raising the critical output and improving the burnout resistance of these fuel assemblies.

ところで、燃料集合体の外寸は、チャンネルボックス
内で最も外側に張り出すスペーサーの外寸によって決ま
るが、従来、一般にスペーサーの外寸は燃料集合体をチ
ャンネルボックス内にスムースに収めるためにチャンネ
ルボックスの内寸の製造公差を考慮した下限値(内寸公
差寸法の最小値)に更に余裕を見て小さめに決定されて
いた。従ってチャンネルボックス内に燃料集合体を収め
た状態では、第6a図に示したように燃料集合体1はチャ
ンネルボックス4の中心から或る方向に偏心した状態と
なり、必ずしも第6b図に示すようにチャンネルボックス
4の中心に位置して四辺の水ギャップが対称的になると
はかぎらなかった。この燃料集合体のチャンネルボック
ス内での断面位置の偏りは、チャンネルボックス内壁面
と燃料集合体との水ギャッブが或る辺では大きく、或る
辺では小さくなる結果を招いており、この水ギャップの
偏りが或るコーナーロッドまたはサイドロッドの耐バー
ンアウト特性を特に低下させ、延いては燃料集合体全体
の耐バーンアウト特性の低下を招いていたのである。
By the way, the outer size of the fuel assembly is determined by the outer size of the spacer projecting outward in the channel box.Conventionally, in general, the outer size of the spacer is generally determined by the channel box in order to fit the fuel assembly smoothly in the channel box. The lower limit value (the minimum value of the inner dimension tolerance dimension) in consideration of the manufacturing tolerance of the inner dimension is determined to be smaller with further allowance. Therefore, when the fuel assembly is housed in the channel box, the fuel assembly 1 is eccentric in a certain direction from the center of the channel box 4 as shown in FIG. 6a, and is not necessarily as shown in FIG. 6b. The water gaps on the four sides located at the center of the channel box 4 were not always symmetric. The deviation of the cross-sectional position of the fuel assembly in the channel box results in that the water gap between the inner wall of the channel box and the fuel assembly is large on a certain side and small on a certain side. The unevenness particularly reduces the burnout resistance of a certain corner rod or side rod, and in turn, lowers the burnout resistance of the entire fuel assembly.

従来、燃料棒の耐バーンアウト特性の向上について
は、スペーサー外周の側板に冷却材流れをかき混ぜるた
めの複数個の固定羽根を設け、スペーサーの下流側で冷
却材流れのミシキングによって流れの中の液滴を燃料棒
表面の液膜に補給し、この補給効果により燃料棒のドラ
イアウト出力の向上を図ることが行なわれているが、第
6a図に示したように燃料集合体がチャンネルボックス内
で偏心配置されていたので、偏心の方向に応じた特定の
コーナーロッドまたはサイドロッドの耐バーンアウト特
性が他に比べて特に低下するという問題が未解決であ
り、しかも前記偏心の方向は炉心内で定まっていないこ
ともあって、その対策に苦慮していたのが実情であっ
た。
Conventionally, to improve the burnout resistance of fuel rods, a plurality of fixed blades for stirring the coolant flow are provided on the side plate around the spacer, and the liquid in the flow is mixed downstream of the spacer by mixing of the coolant flow. Drops are replenished to the liquid film on the fuel rod surface, and this replenishment effect is used to improve the fuel rod dryout output.
As shown in Fig.6a, the fuel assemblies are eccentrically arranged in the channel box, so that the burnout resistance characteristics of particular corner rods or side rods according to the direction of eccentricity are particularly deteriorated compared to others. However, since the direction of the eccentricity has not been determined in the reactor core, it has been difficult to take countermeasures.

この発明は上述のような問題点に鑑みてなされたもの
であり、スペーサーに工夫をして冷却材流れに対する流
路抵抗を殆ど増すことなく燃料集合体をなるべくチャン
ネルボックス中央に収めるようにすることで、四辺の水
ギャップの偏りを極力少なくし、結果として或る偏った
位置のコーナーロッドまたはサイドロッドの耐バーンア
ウト特性が特に低下しないようにして、燃料集合体全体
の耐バーンアウト特性の低下を防止することができるよ
うにした原子炉燃料集合体用スペーサーを提供しようと
するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and a technique is devised for the spacer so that the fuel assembly is housed in the center of the channel box as much as possible without substantially increasing the flow path resistance to the coolant flow. Therefore, the deviation of the water gaps on the four sides is minimized, and as a result, the burnout resistance of the corner rod or the side rod at a certain position is not particularly reduced. It is an object of the present invention to provide a reactor fuel assembly spacer capable of preventing the occurrence of a fuel cell.

[課題を解決するための手段] 請求項1に記載の原子炉燃料集合体用スペーサーで
は、角筒状のチャンネルボックス内で燃料棒などの棒状
要素を相互に間隔を開けて正方格子配列に束ねた状態に
保持する原子炉燃料集合体用スペーサーにおいて、桝目
状の複数の棒状要素挿通セルを構成する帯板の格子組み
の外周側板の四周各辺に、前記チャンネルボックス内に
配置されたときに前記チャンネルボックスの内壁面と前
記外周側板の外面との間隔が四周の対向辺同士でほぼ対
称となるように前記チャンネルボックス内壁面とそれぞ
れ当接する突出部が設けられ、前記各突出部が実質的に
剛性の突起部からなり、各々対向する前記剛性突起部間
の外寸が前記チャンネルボックスの対応する内寸公差寸
法の最小値にほぼ等しくされていることにより前述の課
題を解決したものである。
[Means for Solving the Problems] In the spacer for a nuclear reactor fuel assembly according to claim 1, rod-like elements such as fuel rods are bundled in a square lattice array at intervals from each other in a rectangular tubular channel box. In the spacer for a nuclear reactor fuel assembly that is held in the state, when placed in the channel box on each of the four sides of the outer peripheral side plate of the grid set of the strips forming the plurality of rod-shaped element insertion cells of the mesh shape, Protrusions are provided to abut against the inner wall surface of the channel box so that the distance between the inner wall surface of the channel box and the outer surface of the outer peripheral side plate is substantially symmetrical between four opposite sides, and each of the protrusions is substantially A rigid projection, and an outer dimension between the opposed rigid projections is substantially equal to a minimum value of a corresponding inner dimension tolerance dimension of the channel box. This has solved the above-mentioned problem.

また、請求項2に記載の発明では、前述の請求項1に
記載の構成に加えて、少なくとも隣接する二辺の前記突
出部が、前記剛性突起部と実質的に弾性の突起部とを備
え、前記弾性突起部が、前記剛性突起部より大なる突出
寸法を有する原子炉燃料集合体用スペーサーを提供する
ものである。
According to the second aspect of the invention, in addition to the configuration of the first aspect, at least two adjacent sides of the protrusion include the rigid protrusion and the substantially elastic protrusion. The present invention provides a reactor fuel assembly spacer in which the elastic projection has a projection dimension larger than the rigid projection.

また、請求項3に記載の発明では、角筒状のチャンネ
ルボックス内で燃料棒などの棒状要素を相互に間隔を開
けて正方格子配列に束ねた状態に保持する原子炉燃料集
合体用スペーサーにおいて、桝目状の複数の棒状要素挿
通セルを構成する帯板の格子組みの外周側板の四周各辺
に、前記チャンネルボックス内に配置されたときに前記
チャンネルボックスの内壁面と前記外周側板の外面との
間隔が四周の対向辺同士でほぼ対称となるように前記チ
ャンネルボックス内壁面とそれぞれ当接する突出部が設
けられ、隣接する二辺の前記突出部が実質的に剛性の突
起部からなると共に他の隣接する二辺の前記各突出部が
実質的に弾性の突起部からなり、各々対向する前記剛性
突起部と前記弾性突起部間の外寸が前記チャンネルボッ
クスの対応する内寸公差寸法の最小値以上にされている
ことを特徴とする原子炉燃料集合体用スペーサーを提供
するものである。
According to the third aspect of the present invention, there is provided a spacer for a nuclear reactor fuel assembly which holds rod-shaped elements such as fuel rods in a square lattice array in a rectangular cylindrical channel box at intervals. On each of four sides of the outer peripheral side plate of the grid set of strips constituting a plurality of mesh-shaped rod-shaped element insertion cells, the inner wall surface of the channel box and the outer surface of the outer peripheral side plate when disposed in the channel box. Are provided so as to abut each other on the inner wall surface of the channel box so that the distance between the opposite sides is substantially symmetrical between the opposing sides of the four sides. Each of the adjacent two sides of the channel box comprises a substantially elastic projection, and an outer dimension between the opposing rigid projection and the elastic projection is a corresponding inner dimension of the channel box. It is intended to provide a nuclear reactor fuel assembly-body spacer, characterized in that is greater than or equal to the minimum value of the difference sizes.

また、請求項4に記載の発明では、請求項1〜3のい
ずれか1項に記載のスペーサを少なくとも一つ備えたこ
とを特徴とする沸騰水型原子炉用燃料集合体を提供する
ものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a fuel assembly for a boiling water reactor, comprising at least one spacer according to any one of the first to third aspects. is there.

[作 用] 請求項1に記載の発明に係る原子炉燃料集合体用スペ
ーサーにおいては、角筒状のチャンネルボックス内で燃
料棒などの棒状要素を相互に間隔を開けて正方格子配列
に束ねた状態に保持する原子炉燃料集合体用スペーサー
において、桝目状の複数の棒状要素挿通セルを構成する
帯板の格子組みの外周側板の四周各辺に、前記チャンネ
ルボックス内に配置されたときに前記チャンネルボック
ス内壁面と前記外周側板の外面との間隔が四周の対向辺
同士ではほぼ対称となるように前記チャンネルボックス
内壁面とそれぞれ当接する突出部を設けたので、チャン
ネルボックス内において燃料集合体はチャンネルボック
ス内壁面と四辺の全てでそのスペーサーの前記突出部に
より当接支持されることになり、前記間隔、即ちチャン
ネルボックス内での燃料集合体周囲の水ギャップの大き
さは四辺にいずれにおいても前記突出部の当接部の突出
寸法によって定められ、これにより燃料集合体にチャン
ネルボックス内での断面位置の対称性が保証される。
[Operation] In the spacer for a nuclear reactor fuel assembly according to the first aspect of the present invention, rod-like elements such as fuel rods are bundled in a square lattice array at intervals from each other in a rectangular tubular channel box. In the spacer for a reactor fuel assembly to be held in a state, on each of four sides of an outer peripheral side plate of a grid set of strips constituting a plurality of mesh-shaped rod-like element insertion cells, when placed in the channel box, Since the protrusion between the inner surface of the channel box and the outer surface of the outer peripheral side plate is provided so as to be in contact with the inner wall surface of the channel box so that the opposing sides of the four circumferences are substantially symmetrical, the fuel assembly in the channel box is The inner wall surface of the channel box and all four sides are abutted and supported by the protrusions of the spacers. The size of the water gap around the fuel assembly in the fuel cell is determined by the projecting dimension of the abutting portion of the projecting portion on each of the four sides, thereby providing the fuel assembly with symmetry of the sectional position in the channel box. Is guaranteed.

前述したように、従来のスペーサー外寸はチャンネル
ボックス内寸の製造公差を考慮した下限値に余裕をみて
更に小さめに決定されていたため、燃料集合体は第6a図
に示したようにチャンネルボックス内で偏心して納まっ
ており、スペーサー側板の隣接する二辺の打ち出しディ
ンプルDがチャンネルボックス4の内壁面に当接する結
果となっていたが、この場合、ディンプル当接辺でのコ
ーナーロッドもしくはサイドロッドとチャンネルボック
スとの間の水ギャップは、燃料集合体が第6b図に示すよ
うにチャンネルボックス中央に位置している場合に比べ
て狭くなっている。
As described above, the outer dimensions of the conventional spacer were determined to be smaller than the lower limit in consideration of the manufacturing tolerance of the inner dimensions of the channel box, so that the fuel assembly was located inside the channel box as shown in FIG. 6a. Eccentrically, and the resulting dimples D on two adjacent sides of the spacer side plate abut on the inner wall surface of the channel box 4. The water gap with the channel box is smaller than when the fuel assembly is located in the center of the channel box as shown in FIG. 6b.

このように、従来のスペーサーを装備した燃料集合体
がチャンネルボックス内で偏心して納まっている場合に
は、チャンネルボックス内壁面から比較的大きく離れた
側のコーナーロッドやサイドロッドのドライアウト出力
は上昇するものの、逆にチャンネルボックス内壁面に近
付いた側のコーナーロッドやサイドロッドのドライアウ
ト出力はかなり低下するため、燃料集合体全体としての
耐バーンアウト特性は燃料集合体がチャンネルボックス
の中央に収まっている場合よりも低下する。
In this way, when the fuel assembly equipped with the conventional spacer is eccentrically housed in the channel box, the dry output of the corner rods and side rods relatively far from the inner wall of the channel box increases. However, on the contrary, the dry output of the corner rods and side rods on the side close to the inner wall of the channel box is considerably reduced, and the burnout resistance of the fuel assembly as a whole is such that the fuel assembly is located in the center of the channel box. Lower than if you were.

即ち、一般に燃料棒の除熱によって発生したボイドは
質量流速の大きな流路へ移動(ドリフト)する傾向があ
るので、チャンネルボックスと燃料棒とで挟まれたサブ
チャンネル(第9図:f1,f2)では、第7図に示したよう
に、発生したボイドの一部が他の内部のサブチャンネル
(f3やf6等)に移動し、また液相の大部分は、発熱が無
視できるほど小さいチャンネルボックスの冷壁面効果に
よってチャンネルボックス内壁面を覆う厚い液膜となっ
て流れ、コーナーロッドやサイドロッドの表面には液相
の一部が蒸発によって薄くなった液膜として流れること
になる。
That is, since the voids generated by the heat removal of the fuel rods generally tend to move (drift) to the flow path having a large mass flow rate, the sub-channel (FIG. 9: f 1 , At f 2 ), as shown in FIG. 7, part of the generated void moves to other internal subchannels (f 3 and f 6, etc.), and most of the liquid phase has negligible heat generation Due to the cold wall effect of the channel box as small as possible, it flows as a thick liquid film covering the inner wall of the channel box, and a part of the liquid phase flows as a liquid film thinned by evaporation on the surface of the corner rods and side rods. Become.

このチャンネルボックス内壁面を覆って流れる液膜の
流量は、コーナーロッドやサイドロッドとチャンネルボ
ックス内壁面とのギャップが大きくなるぼど増大し、こ
れは燃料集合体周縁部での実質的なサブチャンネルの流
路断面積の減少によって摩擦圧損が減少してこれら周縁
部のサブチャンネル内の冷却材流量が増加すると共に液
相の大部分が冷壁面効果によってチャンネルボックス内
壁面に沿って流れる傾向があるからである。
The flow rate of the liquid film flowing over the inner wall of the channel box increases almost as the gap between the corner rods or side rods and the inner wall of the channel box increases, and this substantially increases the sub-channel at the periphery of the fuel assembly. The cross-sectional area of the flow channel reduces the frictional pressure loss, increases the coolant flow rate in these peripheral sub-channels, and tends to cause most of the liquid phase to flow along the inner wall of the channel box due to the cold wall effect Because.

このチャンネルボックス内壁面を覆って流れる液膜は
コーナーロッドやサイドロッドの各表面への液滴の供給
源であり、従ってチャンネルボックス内壁面を覆って流
れる液膜の流量に応じてコーナーロッドやサイドロッド
の各表面の液膜も変化する。
The liquid film flowing over the inner surface of the channel box is a supply source of droplets to the surfaces of the corner rods and side rods. The liquid film on each surface of the rod also changes.

従来のスペーサーを装備した燃料集合体では、チャン
ネルボックス内での偏心によって燃料集合体がチャンネ
ルボックス内壁面に近付いた側のサブチャンネルが他に
比べて無視できないほど狭くなっており、この狭いサブ
チャンネルにおけるチャンボックス内壁面の液膜流量の
低下によってそれに対面するコーナーロッドやサイドロ
ッドのドライアウト出力はかなり低下する。
In the fuel assembly equipped with the conventional spacer, the eccentricity in the channel box causes the sub-channel on the side where the fuel assembly approaches the inner wall of the channel box to be so small that it cannot be ignored. , The dry-out output of the corner rods and side rods facing it decreases considerably due to the decrease in the liquid film flow rate on the inner wall surface of the chamber.

本発明のスペーサーでは、燃料集合体を全体としてみ
たときのチャンネルボックス内でのコーナーロッドやサ
イドロッドとチャンネルボックス内壁面とのギャップの
最小値をほぼ平均値にまで増加させるものであり、従っ
て、チャンネルボックス内壁面の液膜流量の最小値もそ
のほぼ平均値にまで増大し、燃料棒の除熱に最も寄与す
る燃料棒表面の液膜をいずれの位置のコーナーロッドや
サイドロッドにおいても極端に減少させることがなく、
結果としてコーナーロッドやサイドロッドの耐ドライア
ウト性能を底上げすることが可能である。
In the spacer of the present invention, when the fuel assembly is viewed as a whole, the minimum value of the gap between the corner rod or the side rod in the channel box and the inner wall surface of the channel box is increased to almost the average value. The minimum value of the liquid film flow rate on the inner wall of the channel box also increases to almost the average value, and the liquid film on the fuel rod surface that contributes the most to the heat removal of the fuel rod is extremely reduced at the corner rod and side rod at any position. Without decreasing
As a result, it is possible to improve the dry-out resistance of the corner rod and the side rod.

このように、本発明のスペーサーを装備した燃料集合
体でチャンネルボックス内での偏心が防止されるので、
どの位置のコーナーロッドやサイドロッドやチャンネル
ボックス内壁面に近付き過ぎることがなく、コーナーロ
ッドやサイドロッドのドライアウト出力の偏った低下が
抑制されるため、燃料集合体全体としての耐バーンアウ
ト特性は燃料集合体がチャンネウボックス内で偏って収
められている場合よりも明らかに改善される。
As described above, since the fuel assembly equipped with the spacer of the present invention prevents eccentricity in the channel box,
The burnout resistance of the fuel assembly as a whole is reduced because the corner rods, side rods, and the inner wall of the channel box do not get too close to each other, and the dry output of the corner rods and side rods is not unbalancedly reduced. This is significantly better than if the fuel assemblies were skewed in the channel box.

本発明において、スペーサーの外周側板の四周各辺に
夫々設けられた前記突出部は、このスペーサーを装着し
た燃料集合体をチャンネルボックス内に配置したときに
前記チャンネルボックスの内壁面と前記外周側板の外面
との間隔を四周の対向辺同士でほぼ対称となるような寸
法で突出する。
In the present invention, the protruding portions provided on each of four sides of the outer peripheral side plate of the spacer are arranged on the inner wall surface of the channel box and the outer peripheral side plate when the fuel assembly equipped with the spacer is disposed in the channel box. It protrudes with a dimension such that the distance from the outer surface is substantially symmetrical between the four opposite sides.

この突出部は、基本的にはチャンネルボックスの公称
内寸値以上のスペーサー外寸を与える各辺均等な突出寸
法をもつことにより燃料集合体のチャンネルボックス内
での断面位置の対称性を保証する。
The protrusions have a uniform protrusion dimension on each side that provides a spacer outer dimension that is basically greater than or equal to the nominal inner dimension value of the channel box, thereby ensuring symmetry of the cross-sectional position of the fuel assembly within the channel box. .

このため本発明では前記突出部の各々が実質的に剛性
の突起部からなり、しかも各々対向する前記剛性突起部
間の外寸を前記チャンネルボックスの対応する内寸公差
寸法の最小値にほぼ等しくしてある。具体的には、スペ
ーサー側板にチャンネルボックスへの挿入時の案内と振
動防止のために通常1個ないし2個程度設けられる打ち
出しによる突出ディンプルの突き出し寸法を従来のもの
よりも高くすることによってスペーサー外寸をチャンネ
ルボックス内寸と同一にするのがよい。これにより、前
記間隔、即ちチャンネルボックス内での燃料集合体周縁
の水ギャップの大きさは、四辺において前記剛性突起部
の突出寸法以上となることが保証される。
For this reason, in the present invention, each of the protrusions comprises a substantially rigid protrusion, and the outer dimension between each of the opposing rigid protrusions is substantially equal to the minimum value of the corresponding inner tolerance of the channel box. I have. Specifically, in order to guide and prevent vibration at the time of insertion into the channel box on the spacer side plate, usually, one or two or more projection dimples are formed by punching. The dimensions should be the same as the channel box dimensions. Thereby, it is guaranteed that the distance, that is, the size of the water gap around the fuel assembly in the channel box is equal to or larger than the protrusion size of the rigid protrusion on four sides.

本発明のスペーサーでは、チャンネルボックス内寸の
公差が負の場合にはディンプルが変形しにくいので、前
記剛性突起部間の外寸を前記チャンネルボックスの対応
する内寸公差寸法の最小値以上にすると燃料集合体をチ
ャンネルボックス内に挿入する際にチャンネルボックス
内壁面を傷つけたり、スペーサーに過度の力が加わって
その位置ずれや変形を起こすことが考えられる。このた
め、チャンネルボックスの内寸公差との寸法管理を厳格
にする必要があると共に内寸公差が正の場合に冷却材流
れによってチャネルボックス内で燃料集合体が振動を起
こす可能性があるが、請求項2によるスペーサーでは、
少なくとも隣接する二辺の前記突出部を前記剛性突起部
および実質的に弾性の突起部を備えたものとし、前記弾
性突起部を前記剛性突起部より大なる突出寸法とするこ
とでこれを解決している。この場合、剛性突起部と弾性
突起部は同じ位置に組み合わせて構成したもの、あるい
は個々に別の位置で独立して設けたもののいずれでもよ
く、スペーサー四辺の全てに剛性突起部と弾性突起部の
両者を設けてもよい。請求項2によるスペーサーでは、
前記剛性突起部間の外寸が前記チャンネルボックスの対
応する内寸公差寸法の最小値以下でありさえすればよ
く、チャンネルボックスの内寸公差が正であっても前記
弾性突起部の弾性変形によってスペーサー外寸の余剰長
さか吸収されてスペーサー四辺で各突起部によるチャン
ネルボックス内壁面への当接支持が果たされ、しかも少
なくとも二辺ではこれが弾性を以って行なわれるので、
冷却材流れによるチャンネルボックス内での燃料集合体
の振動も防止されることになる。
In the spacer of the present invention, when the tolerance of the inner size of the channel box is negative, the dimple is less likely to be deformed. Therefore, when the outer dimension between the rigid protrusions is set to be equal to or more than the minimum value of the corresponding inner dimension tolerance dimension of the channel box. When the fuel assembly is inserted into the channel box, the inner wall surface of the channel box may be damaged, or an excessive force may be applied to the spacer to cause displacement or deformation thereof. For this reason, it is necessary to strictly control the dimensional tolerance with respect to the inner size tolerance of the channel box, and when the inner size tolerance is positive, the fuel assembly may vibrate in the channel box due to the coolant flow. In the spacer according to claim 2,
This problem can be solved by providing at least two adjacent protrusions with the rigid protrusions and the substantially elastic protrusions, and making the elastic protrusions larger in size than the rigid protrusions. ing. In this case, the rigid projection and the elastic projection may be combined at the same position, or may be individually provided at different positions, and the rigid projection and the elastic projection may be provided on all four sides of the spacer. Both may be provided. In the spacer according to claim 2,
It suffices that the outer dimension between the rigid projections is not more than the minimum value of the corresponding inner dimension tolerance dimension of the channel box, and even if the inner dimension tolerance of the channel box is positive, due to the elastic deformation of the elastic projection section. Since the extra length of the spacer is absorbed or absorbed by the four sides of the spacer to support the inner wall surface of the channel box by each projection, and at least two sides are elastically performed,
Vibration of the fuel assembly in the channel box due to coolant flow is also prevented.

また、本願の別の発明では、前記各突出部を実質的に
弾性の突起部とし、各々対向する前記弾性突起部間の外
寸を前記チャンネルボックスの対応する内寸公差の最小
値以上にしてあり、この場合もチャンネルボックスの内
寸公差が正であってもスペーサー四辺で好ましくは均等
に前記各弾性突起部の弾性変形によってスペーサー外寸
の余剰長さが吸収され、各弾性突起部によるチャンネル
ボックス内壁面への当接支持による燃料集合体の断面配
置位置の対称性が保証されると共に、燃料集合体をチャ
ンネルボックスに挿入する際にチャンネルボックス内壁
面を傷つけたりスペーサーの位置ずれを起こしたりする
恐れもなくなる。
In another aspect of the present invention, each of the protrusions is a substantially elastic protrusion, and an outer dimension between the opposing elastic protrusions is set to be equal to or more than a minimum value of a corresponding inner dimension tolerance of the channel box. Even in this case, even if the inner dimension tolerance of the channel box is positive, the extra length of the outer dimension of the spacer is absorbed by the elastic deformation of the elastic projections preferably evenly on the four sides of the spacer, and the channel by each elastic projection is formed. The abutting support on the inner wall surface of the box ensures the symmetry of the cross-sectional arrangement position of the fuel assembly, and also damages the inner wall surface of the channel box and causes the spacer to shift when the fuel assembly is inserted into the channel box. There is no fear of doing it.

本発明によるスペーサーではスペーサー四辺の突出部
がいずれも弾性突起部であるのでチャンネルボックス内
での燃料集合体の位置決めが多少不確かとなり、またチ
ャンネルボックス内で燃料集合体が弾性突起部の弾性に
応じた自由振動を起こす可能性があるが、請求項3によ
る発明では、隣接する二辺の前記突出部を実質的に剛性
の突起部とすると共に、他の隣接する二辺の前記各突出
部を実質的に弾性の突起部とし、各々対向する前記剛性
突起部と弾性突起部間の外寸を前記チャンネルボックス
の対応する内寸公差の最小値以上にすることでこれを解
決している。これは請求項1によるスペーサーと突出部
が実質的に弾性の突起部からなるスペーサーの各機能を
補い合い、両者の長所の相乗効果を得るようにしたもの
である。
In the spacer according to the present invention, the positioning of the fuel assembly in the channel box is somewhat uncertain because the protrusions on all four sides of the spacer are elastic projections, and the fuel assembly in the channel box depends on the elasticity of the elastic projection. However, in the invention according to claim 3, the adjacent two sides are substantially rigid projections, and the other adjacent two sides are formed with the respective projections. This is solved by providing substantially elastic projections and making the outer dimension between the opposed rigid projections and elastic projections equal to or more than the minimum value of the corresponding inner dimension tolerance of the channel box. This is because the spacer and the projection according to the first aspect complement each other's functions of the spacer consisting of a substantially elastic projection, thereby obtaining a synergistic effect of the advantages of both.

更に請求項4に記載の発明は本発明によるスペーサー
を備えた燃料集合体であり、この場合は請求項1〜3の
いずれか1項に記載のスペーサを少なくとも一つ備える
ことで燃料集合体として前述のようにコーナロッドおよ
びサイドロッドの耐バーンアウト性能を向上したものを
提供するものである。勿論、1体の燃料集合体に請求項
1〜5によるスペーサーを組み合わせて複数装備したも
のもこの発明の範疇に含まれる。
Further, the invention according to claim 4 is a fuel assembly provided with the spacer according to the present invention. In this case, the fuel assembly includes at least one spacer according to any one of claims 1 to 3 as a fuel assembly. An object of the present invention is to provide a corner rod and a side rod having improved burnout resistance as described above. Of course, a single fuel assembly provided with a plurality of spacers in combination with the spacers according to claims 1 to 5 is also included in the scope of the present invention.

本発明の好適な実施例として、燃料棒を9行9列の正
方配列とし、その中央に9セル分の断面積を持つ一本の
角型大口径ウオーターチャンネルを配置した燃料集合体
用のスペーサーについて図面と共に以下に説明する。
As a preferred embodiment of the present invention, a spacer for a fuel assembly in which fuel rods are arranged in a square array of 9 rows and 9 columns and one square large-diameter water channel having a cross-sectional area of 9 cells is arranged in the center thereof. Will be described below with reference to the drawings.

[実施例] 第1図は本発明の実施例に係る9×9型燃料集合体ス
ペーサーを示しており、チャンネルボックス4と燃料棒
AおよびウオーターチャンネルWは第5図のものと同様
である。
Embodiment FIG. 1 shows a 9 × 9 type fuel assembly spacer according to an embodiment of the present invention. The channel box 4, fuel rods A and water channels W are the same as those in FIG.

第1図に示すように、スペーサー10は複数の帯板を格
子組みしてなる格子板11の四周の同様のやや厚い帯板か
らなる側板12で囲んで溶接により正方格子状に組み立て
たものであり、内部には前記格子組みによって複数のセ
ル13が形成され、各セル13内に燃料棒Aが挿通されるよ
うになされていると共に、中央には9セル分の大きなス
ペースが設けられて大口径ウオーターチャンネルWが挿
通可能になされている。各セル13の四辺には、セル側壁
の格子板11に設けられた貫通孔(図示せず)に係合する
ようにクリップ型スプリング部材14が装着され、このク
リップ型スプリング部材14はクリップの一辺が弾性支持
突起部、他の一辺が剛性支持突起部としてクリップ状に
成形されたインコネル製のばね帯板材からなる公知の構
成のもので、両辺でセル側壁の格子板11を挟むように前
記貫通孔に係合されている。スペーサー側板12にも同様
なクリップ型スプリング部材15が装着されているが、こ
のクリップ型スプリング部材15は大部分がセル側に弾性
支持突起部のみをもつものである。
As shown in FIG. 1, a spacer 10 is formed by assembling a square grid by welding around a grid plate 11 formed by assembling a plurality of strips, surrounded by side plates 12 each formed of a similar slightly thicker strip on four sides. A plurality of cells 13 are formed in the inside by the lattice assembly, and fuel rods A are inserted into each of the cells 13, and a large space for nine cells is provided in the center. The bore water channel W can be inserted. A clip-type spring member 14 is attached to four sides of each cell 13 so as to engage with a through hole (not shown) provided in the lattice plate 11 on the side wall of the cell. Is a well-known configuration made of an Inconel spring band plate material formed into a clip shape as an elastic support projection portion and the other side as a rigid support projection portion. It is engaged in the hole. A similar clip-type spring member 15 is also mounted on the spacer side plate 12, but most of the clip-type spring member 15 has only the elastic support protrusion on the cell side.

スペーサー側板12の四辺X1,X2,Y1,Y2の各コーナー部
近傍には外側へ突出して打ち出しにより縦割りスリット
付きディンプル16が設けられており、このうち一方の隣
接する二辺X1,Y1のディンプル16にはそのスリットに別
のクリップ型スプリング部材17が装着されており、この
クリップ型スプリング部材17はセル側とスペーサー外側
の両方に弾性支持突起部18,19を有している。即ち、こ
の縦割りスリット付きディンプル16は本発明の要部を構
成する剛性突起部として従来のディンプルD(第6a,6b
図)より大なる突出寸法を有し、またそのスリットに装
着されたクリップ型スプリング部材17の外側の弾性支持
突起部19は同じく本発明の要部を構成する弾性突起部と
して前記ディンプル16より大なる突出寸法を有してい
る。この場合、対向辺のディンプル16間の外寸はチャン
ネルボックス4の製造公差を考慮した内寸の最小値以下
でほぼこの最小値に等しくされ、スプリング部材17の外
側の弾性支持突起部19を含めたスペーサーの外寸は、チ
ャンネルボックス4へ挿入していない状態でチャンネル
ボックス4の製造公差を考慮した内寸の最大値より大き
くされている。
In the vicinity of each corner of the four sides X 1 , X 2 , Y 1 , Y 2 of the spacer side plate 12, dimples 16 with vertically split slits are provided by protruding outward and stamped out. 1 , a dimple 16 of Y 1 has another clip-type spring member 17 attached to its slit, and this clip-type spring member 17 has elastic support protrusions 18 and 19 on both the cell side and the outside of the spacer. ing. That is, the dimple 16 with the vertically split slit is a rigid dimple D which constitutes a main part of the present invention.
The elastic support protrusion 19 outside the clip type spring member 17 attached to the slit has a larger protrusion size than the dimple 16 as an elastic protrusion which also constitutes a main part of the present invention. Have the following protruding dimensions. In this case, the outer dimension between the dimples 16 on the opposite side is equal to or less than the minimum value of the inner dimension in consideration of the manufacturing tolerance of the channel box 4 and includes the elastic support protrusion 19 outside the spring member 17. The outer dimension of the spacer is larger than the maximum value of the inner dimension in consideration of manufacturing tolerance of the channel box 4 when the spacer is not inserted into the channel box 4.

第2a図は前記スリット付きディンプル16とそのスリッ
トに装着されたクリップ型スプリング部材17の部分の拡
大平面図であり、第2b図は同じく縦断面図である。
FIG. 2a is an enlarged plan view of a portion of the dimple 16 with a slit and the clip type spring member 17 mounted on the slit, and FIG. 2b is a longitudinal sectional view of the same.

第2a図及び第2b図において、クリップ型スプリング部
材17はディンプル16のスリット16aとほぼ等しい幅寸法
をもち、またその材質と板厚との相関で弾性支持突起部
18,19が所要の弾性係数となるように成型されている。
外側の弾性支持突起部19の弾性は図示のように山形状な
どの突出形状によって所要の弾性にすることができ、第
2b図では山形状の両裾がディンプル16のスリット16a内
に収まっているが、ディンプル16にスリット16aが存在
しない場合は第3a図に示すように両側の弾性支持突起部
18,19をほぼ対称形状にして突き出し量のみ変えるよう
にしたり、あるいは第3b図に示すように外側の弾性支持
突起部19をディンプル16に裾部分で接する山形状にした
りして、チャンネルボックス4の内壁面に対する押し付
け力が適当になるように弾性を調整すればよい。
2a and 2b, the clip-type spring member 17 has a width substantially equal to the width of the slit 16a of the dimple 16, and the elastic supporting protrusion is correlated with its material and plate thickness.
18, 19 are molded to have the required elastic modulus.
The elasticity of the outer elastic support projection 19 can be set to the required elasticity by a projecting shape such as a mountain shape as shown in FIG.
In FIG. 2B, both skirts of the mountain shape are accommodated in the slit 16a of the dimple 16, but when the dimple 16 does not have the slit 16a, the elastic support protrusions on both sides are provided as shown in FIG. 3A.
The channel box 4 may be formed by making the protrusions 18 and 19 substantially symmetrical and changing only the amount of protrusion, or by forming the outer elastic support protrusion 19 into a mountain shape that contacts the dimple 16 at the skirt as shown in FIG. 3b. The elasticity may be adjusted so that the pressing force against the inner wall surface becomes appropriate.

クリップ型スプリング部材17のセル側の弾性支持突起
部18は、格子板11のクリップ型スプリング部材14および
側板12の他のクリップ型スプリング部材15共に燃料棒A
の支持の役目を果たし、この場合、一つのセル2につい
てセル側壁四辺の対向する二辺で弾性支持突起部と剛性
支持突起部とが向い合うように各クリップ型スプリング
部材の装着の向きが定められ、これら対向突起部の間に
燃料棒Aを適度な押圧力でセル中心に挟持するようにな
っている。
The elastic support projection 18 on the cell side of the clip type spring member 17 is connected to the fuel rod A together with the clip type spring member 14 of the lattice plate 11 and the other clip type spring members 15 of the side plate 12.
In this case, the mounting direction of each clip-type spring member is determined such that the elastic support protrusions and the rigid support protrusions face each other on the four sides of the cell side wall of one cell 2 in one cell 2. The fuel rod A is sandwiched between the opposed protrusions at the center of the cell with an appropriate pressing force.

尚、クリップ型スプリング部材17では弾性支持突起部
19の突出寸法が比較的大きくなることから、チャンネル
ボックス4への燃料集合体の挿入時にチャンネルボック
スとの機械的干渉でその姿勢安定性が不安定になること
が考えられるが、これに対する対策としてクリップ型ス
プリング部材17がスペーサー側板12に対して傾動しない
ように、その側板12との接触部に姿勢安定化のための広
幅支持片などをスプリング部材17に一体形成したり、あ
るいは側板12と係合する構造を採用して位置ずれを起こ
さないようにしたりすることは好ましいことである。
The clip-type spring member 17 has an elastic support protrusion.
Since the projecting dimension of 19 is relatively large, it is conceivable that the posture stability becomes unstable due to mechanical interference with the channel box when the fuel assembly is inserted into the channel box 4. In order to prevent the clip type spring member 17 from inclining with respect to the spacer side plate 12, a wide support piece or the like for stabilizing the posture is integrally formed with the spring member 17 at a contact portion with the side plate 12, or the clip type spring member 17 is engaged with the side plate 12. It is preferable to adopt a matching structure so as not to cause displacement.

第6a図に示した従来のスペーサーまたは第1図に示し
た本発明の実施例に係るスペーサーを装着した9×9型
燃料集合体について、チャンネルボックス4と燃料集合
体とのキャップ、正確にはチャンネルボックス4の内壁
面とスペーサー10の側板12外表面との間隔δと、コーナ
ーロッドをまたはサイドロッドの限界出力との関係を第
4図に示す。この燃料集合体はNo.1〜No.72の燃料棒を
含み、限界出力を求めたのはNo.1のコーナーロッド、N
o.2のサイドロッド、No.11の第2列目の内部ロッド、N
o.22のウオーターチャンネルWに隣接したセンターロッ
ドの四本である。
For the 9 × 9 fuel assembly equipped with the conventional spacer shown in FIG. 6a or the spacer according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the cap between the channel box 4 and the fuel assembly, more precisely, FIG. 4 shows the relationship between the distance δ between the inner wall surface of the channel box 4 and the outer surface of the side plate 12 of the spacer 10 and the limit output of the corner rod or the side rod. This fuel assembly includes No. 1 to No. 72 fuel rods, and the limit output was determined by the No. 1 corner rod, N
o.2 side rod, No. 11 second row inner rod, N
There are four center rods adjacent to the water channel W of o.22.

第4図において、横軸は前記間隔δを示し、縦軸は、
第6a図に示したように従来のスペーサー5を装備した燃
料集合体1がそのスペーサー側板のディンプルDをチャ
ンネルボックス4の内壁面に接触させて偏心配置されて
いる場合(間隔δ=δCON)の燃料棒のドライアウト出
力を基準にした任意の間隔δにおけるドライアウト出力
比を示している。横軸上のδSYMは、本発明に係るスペ
ーサーによって燃料集合体を第6b図に示すようにチャン
ネルボックス4内に偏心なく対称配置した場合の公称ギ
ャップであり、これは次式で表わされる。
In FIG. 4, the horizontal axis represents the interval δ, and the vertical axis represents
As shown in FIG. 6a, when the fuel assembly 1 equipped with the conventional spacer 5 is eccentrically arranged with the dimple D of the spacer side plate in contact with the inner wall surface of the channel box 4 (interval δ = δ CON ). 5 shows the dryout output ratio at an arbitrary interval δ based on the dryout output of the fuel rod. ΔSYM on the horizontal axis is the nominal gap when the fuel assembly is symmetrically arranged in the channel box 4 without eccentricity as shown in FIG. 6b by the spacer according to the present invention, and is expressed by the following equation.

δSYM=(LCH−LSP)/2 但し、上式でLCHはチャンネルボックス内寸の公称
値、LSPは現用スペーサー外寸の公称値であり、本発明
のスペーサーにおいてはチャンネルボックス内に挿入し
たときに前述突出部の突出量によって四辺でδSYMを確
保するものである。
δ SYM = (L CH −L SP ) / 2 where L CH is the nominal value of the inner dimension of the channel box, L SP is the nominal value of the outer dimension of the current spacer, and in the spacer of the present invention, ΔSYM is ensured on four sides by the amount of protrusion of the above-mentioned protruding portion when it is inserted into the.

δSYMは一般的には1mm以下の小さい値であるが、第4
図からわかるように耐ドライアウト性能を及ぼす影響は
大である。コーナーロッドNo.1はチャンネルボックス内
壁面の液膜の流量の影響を最も大きく受け、δCONの場
合に比べて対称配置のδSYNの場合にはそのドライアウ
ト出力は約6%増大し、またサイドロッドNo.2でも約3
%のドライアウト出力の増大が認められる。内部ロッド
はチャンネルボックス内壁面から離れているため対称配
置による改善効果は少ないが、それでも内部ロッドNo.1
1では約1%のドライアウト出力の改善が認められる。
δSYM is generally a small value of 1 mm or less.
As can be seen from the figure, the effect on dryout resistance is significant. Corner rod No. 1 is most affected by the flow rate of the liquid film on the inner wall surface of the channel box, and its dry-out output increases about 6% in the case of δ SYN in a symmetrical arrangement compared to the case of δ CON. Approx. 3 for side rod No.2
% Increase in dryout output. Since the inner rod is far from the inner wall of the channel box, the symmetrical arrangement has little effect on improvement.
In the case of 1, the dryout output is improved by about 1%.

この場合、完全な対称配置を行なわなくても、各辺の
δをδCONからδSYMへ近付けるように燃料集合体のチャ
ンネルボックス内での偏心の度合いを軽減することで、
第4図に示すように周辺ロッドのドライアウト出力を増
大でき、延いては燃料集合体全体としての耐バーンアウ
ト性能を改善することが可能である。
In this case, even without performing a complete symmetrical arrangement, by reducing the degree of eccentricity in the channel box of the fuel assembly so that δ of each side approaches δ SYM from δ CON ,
As shown in FIG. 4, it is possible to increase the dryout output of the peripheral rods, thereby improving the burnout resistance performance of the entire fuel assembly.

以上に述べた実施例は本願発明の一つの例示に過ぎ
ず、8×8型燃料集合体に対しても、あるいはウオータ
ーチャンネルを複数本含むものでも同様な効果を得るこ
とができ、従って本発明はこの他にも種々の変形が可能
であることは述べるまでもない。
The above-described embodiment is merely an example of the present invention, and the same effect can be obtained for an 8 × 8 fuel assembly or a fuel assembly including a plurality of water channels. It goes without saying that various other modifications are possible.

[発明の効果] 以上に述べたように、本発明のスペーサーを装備した
燃料集合体ではチャンネルボックス内での偏心が防止さ
れるので、どの位置のコーナーロッドやサイドロッドも
チャンネルボックス内壁面に近付き過ぎることがなく、
コーナーロッドやサイドロッドのドライアウト出力の偏
った低下が抑制されるため、燃料集合体全体としての耐
バーンアウト特性は燃料集合体がチャンネルボックス内
で偏って収められている場合よりも改善されるものであ
る。
[Effects of the Invention] As described above, in the fuel assembly equipped with the spacer of the present invention, eccentricity in the channel box is prevented, so that the corner rods and side rods at any positions approach the inner wall surface of the channel box. Without passing
Since the uneven decrease in the dryout output of the corner rods and side rods is suppressed, the burnout resistance characteristics of the fuel assembly as a whole are improved as compared with the case where the fuel assembly is housed unevenly in the channel box. Things.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の第1実施例に係るスペーサーを示す
模式平面図、第2a図は要部の拡大平面図、第2b図は同じ
く要部の拡大縦断面図、第3a図は変形例の要部を示す拡
大断面図、第3b図は別の変形例の要部を示す拡大断面
図、第4図は従来のスペーサーまたは本発明の実施例に
係るスペーサーを装着した9×9型燃料集合体について
チャンネルボックスと燃料集合体との間隔δとコーナー
ロッドまたはサイドロッドの限界出力との関係を示す線
図、第5図は一般的なBWR炉心平面配置と燃料集合体の
部分切り欠き構造を示す説明図、第6a図は従来のスペー
サーを装備した燃料集合体のチャンネルボックス内での
偏心配置の様子を示す模式平面図、第6b図は燃料集合体
を偏心なく対称配置した状態を示す模式平面図、第7図
はコーナー部分近傍での冷却材の二相流の様子を示す拡
大断面図、第8図は燃料棒表面の冷却材流れの様子と温
度分布を示す説明図、第9図はチャンネルボックス内で
の燃料集合体内を流れる冷却材の流路の様子を示す説明
図、第10図は燃料集合体内に流れる冷却材の位置による
質量流速の違いを示す線図である。 (主要部分の符号の説明) 10……スペーサー、11……格子板、12……スペーサー側
板、13……セル、16……縦割りスリット付きディンプル
(剛性支持突起部)、17……クリップ型スプリング部
材、19……弾性支持突起部、W……ウオーターチャンネ
ル、4……チャンネルボックス、A……燃料棒。
FIG. 1 is a schematic plan view showing a spacer according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2a is an enlarged plan view of a main part, FIG. 2b is an enlarged vertical sectional view of the same main part, and FIG. 3b is an enlarged sectional view showing a main part of another modification, and FIG. 4 is a 9 × 9 type fuel equipped with a conventional spacer or the spacer according to the embodiment of the present invention. A diagram showing the relationship between the distance δ between the channel box and the fuel assembly and the limit power of the corner rod or side rod for the assembly, and FIG. 5 shows a general BWR core plane layout and a partially cutaway structure of the fuel assembly. FIG. 6a is a schematic plan view showing a state of eccentric arrangement in a channel box of a fuel assembly equipped with a conventional spacer, and FIG. 6b shows a state in which the fuel assembly is symmetrically arranged without eccentricity. Schematic plan view, Fig. 7 shows cooling near corners FIG. 8 is an enlarged sectional view showing a state of a two-phase flow of materials, FIG. 8 is an explanatory view showing a state of a coolant flow on a fuel rod surface and a temperature distribution, and FIG. 9 is a coolant flowing in a fuel assembly in a channel box. FIG. 10 is a diagram showing the difference in mass flow rate depending on the position of the coolant flowing in the fuel assembly. (Explanation of reference numerals of main parts) 10 ... spacer, 11 ... lattice plate, 12 ... spacer side plate, 13 ... cell, 16 ... dimple with rigid slit (rigid support protrusion), 17 ... clip type Spring member, 19: elastic support protrusion, W: water channel, 4: channel box, A: fuel rod.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】角筒状のチャンネルボックス内で燃料棒な
どの棒状要素を相互に間隔を開けて正方格子配列に束ね
た状態に保持する原子炉燃料集合体用スペーサーにおい
て、 桝目状の複数の棒状要素挿通セルを構成する帯板の格子
組みの外周側板の四周各辺に、前記チャンネルボックス
内に配置されたときに前記チャンネルボックスの内壁面
と前記外周側板の外面との間隔が四周の対向辺同士でほ
ぼ対称となるように前記チャンネルボックス内壁面とそ
れぞれ当接する突出部が設けられ、 前記各突出部が実質的に剛性の突起部からなり、各々対
向する前記剛性突起部間の外寸が前記チャンネルボック
スの対応する内寸公差寸法の最小値にほぼ等しくされて
いることを特徴とする原子炉燃料集合体用スペーサー。
Claims: 1. A spacer for a nuclear reactor fuel assembly for holding rod-shaped elements such as fuel rods in a square cylindrical channel box at a distance from each other and bundled in a square lattice arrangement, comprising: On each of four sides of the outer peripheral side plate of the lattice assembly of the strips constituting the rod-shaped element insertion cells, when placed in the channel box, the interval between the inner wall surface of the channel box and the outer surface of the outer peripheral side plate is four oppositions. Projections are provided so as to be in contact with the inner wall surface of the channel box so as to be substantially symmetrical between sides, and each of the projections comprises a substantially rigid projection, and an outer dimension between the opposed rigid projections Is substantially equal to the minimum value of the corresponding internal tolerance of the channel box.
【請求項2】少なくとも隣接する二辺の前記突出部が、
前記剛性突起部と実質的に弾性の突起部とを備え、 前記弾性突起部が、前記剛性突起部より大なる突出寸法
を有することを特徴とする請求項1に記載の原子炉燃料
集合体用スペーサー。
2. At least two adjacent sides of the protrusion are
2. The reactor fuel assembly according to claim 1, comprising the rigid protrusion and a substantially elastic protrusion, wherein the elastic protrusion has a protrusion dimension larger than the rigid protrusion. 3. spacer.
【請求項3】角筒状のチャンネルボックス内で燃料棒な
どの棒状要素を相互に間隔を開けて正方格子配列に束ね
た状態に保持する原子炉燃料集合体用スペーサーにおい
て、 桝目状の複数の棒状要素挿通セルを構成する帯板の格子
組みの外周側板の四周各辺に、前記チャンネルボックス
内に配置されたときに前記チャンネルボックスの内壁面
と前記外周側板の外面との間隔が四周の対向辺同士でほ
ぼ対称となるように前記チャンネルボックス内壁面とそ
れぞれ当接する突出部が設けられ、 隣接する二辺の前記突出部が実質的に剛性の突起部から
なると共に他の隣接する二辺の前記各突出部が実質的に
弾性の突起部からなり、 各々対向する前記剛性突起部と前記弾性突起部間の外寸
が前記チャンネルボックスの対応する内寸公差寸法の最
小値以上にされていることを特徴とする原子炉燃料集合
体用スペーサー。
3. A spacer for a nuclear reactor fuel assembly for holding rod-shaped elements such as fuel rods in a rectangular cylindrical channel box at a distance from each other and bundled in a square lattice arrangement, comprising: On each of four sides of the outer peripheral side plate of the lattice assembly of the strips constituting the rod-shaped element insertion cells, when placed in the channel box, the interval between the inner wall surface of the channel box and the outer surface of the outer peripheral side plate is four oppositions. Protrusions are provided so as to be in contact with the inner wall surface of the channel box so as to be substantially symmetrical between the sides, and the protrusions on two adjacent sides are formed of substantially rigid protrusions and are formed on the other two adjacent sides. Each of the protrusions comprises a substantially elastic protrusion, and an outer dimension between the opposing rigid protrusion and the elastic protrusion is equal to or less than a minimum value of a corresponding inner tolerance of the channel box. Reactor fuel assembly-body spacer, characterized in that it is in.
【請求項4】請求項1〜3のいずれか1項に記載のスペ
ーサを少なくとも一つ備えたことを特徴とする沸騰水型
原子炉用燃料集合体。
4. A fuel assembly for a boiling water reactor, comprising at least one spacer according to claim 1.
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