JP2989220B2 - 燃料集合体 - Google Patents
燃料集合体Info
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- JP2989220B2 JP2989220B2 JP2138366A JP13836690A JP2989220B2 JP 2989220 B2 JP2989220 B2 JP 2989220B2 JP 2138366 A JP2138366 A JP 2138366A JP 13836690 A JP13836690 A JP 13836690A JP 2989220 B2 JP2989220 B2 JP 2989220B2
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- fuel rod
- cell
- fuel assembly
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、多数の燃料棒を燃料集合体の外枠内に整列
支持する燃料棒スペーサを有する燃料集合体に関する。
支持する燃料棒スペーサを有する燃料集合体に関する。
（従来の技術） 一般に、原子炉の炉心部には、多数の燃料集合体が収
納されている。この燃料集合体は、例えば第４図に示す
ように、二酸化ウラン（UO2）ペレットを封入したジル
カロイ合金製の被覆管から成る多数の燃料棒１と、冷却
材を確保するための中空のウォータロッド２と、燃料棒
１及びウォータロッド２の上下端部を支持固定する上部
タイプレート３及び下部タイプレート４と、燃料棒１を
整列支持し冷却材流路を確保する燃料棒スペーサ5aとか
ら構成され、さらに、この燃料集合体は断面略正方形の
外枠（チャンネルボックス）６内に収納されている。
納されている。この燃料集合体は、例えば第４図に示す
ように、二酸化ウラン（UO2）ペレットを封入したジル
カロイ合金製の被覆管から成る多数の燃料棒１と、冷却
材を確保するための中空のウォータロッド２と、燃料棒
１及びウォータロッド２の上下端部を支持固定する上部
タイプレート３及び下部タイプレート４と、燃料棒１を
整列支持し冷却材流路を確保する燃料棒スペーサ5aとか
ら構成され、さらに、この燃料集合体は断面略正方形の
外枠（チャンネルボックス）６内に収納されている。
ところで、燃料棒スペーサ5aの設計においては燃料棒
間隔の確保、燃料棒熱膨脹余裕と燃料棒との接地面積の
最小化、冷却材流動の変化の最小化、熱的な余裕の最大
化、派生する中性子吸収の最小化、原子炉運転時の耐機
械的強度および燃料集合体組立の容易さ等からなる各事
項を総合的に考慮しなければならない。
間隔の確保、燃料棒熱膨脹余裕と燃料棒との接地面積の
最小化、冷却材流動の変化の最小化、熱的な余裕の最大
化、派生する中性子吸収の最小化、原子炉運転時の耐機
械的強度および燃料集合体組立の容易さ等からなる各事
項を総合的に考慮しなければならない。
このような設計事項に応えるために従来から種々の燃
料棒スペーサが提案されてきた。
料棒スペーサが提案されてきた。
その代表例として特開昭59−65287号に示された燃料
棒スペーサを第５図および第６図に示す。
棒スペーサを第５図および第６図に示す。
第５図に示すように、燃料棒スペーサ5aは断面略正方
形状に形成された外枠７内に燃料棒通路８を形成し互い
に結合された突起部を有する断面略円形のセル９が配列
されている。このように隣接したセル９の２つの側面部
には第５図の平面図及び第６図の一部切断側面図に示す
ように、スプリング10が配設されている。この外枠７及
びセル９は中性子吸収断面積の小さい材料から構成され
ている。そして、このセル９の構造は第７図に示すよう
に、基本セル12が略円形をなしており、スプリング（図
示せず）を保持するための開口部13と燃料棒を接触保持
するための突起部としての打出し11を有している。ま
た、他の従来のセルとしては第８図に示すように略八角
形の横断面を有するセル9bがある。そして図示しないチ
ャンネルボックス内に燃料棒通路8bを形成し、隣接した
セル9bの２つの側面部にはスプリング10bが配設されて
いる。
形状に形成された外枠７内に燃料棒通路８を形成し互い
に結合された突起部を有する断面略円形のセル９が配列
されている。このように隣接したセル９の２つの側面部
には第５図の平面図及び第６図の一部切断側面図に示す
ように、スプリング10が配設されている。この外枠７及
びセル９は中性子吸収断面積の小さい材料から構成され
ている。そして、このセル９の構造は第７図に示すよう
に、基本セル12が略円形をなしており、スプリング（図
示せず）を保持するための開口部13と燃料棒を接触保持
するための突起部としての打出し11を有している。ま
た、他の従来のセルとしては第８図に示すように略八角
形の横断面を有するセル9bがある。そして図示しないチ
ャンネルボックス内に燃料棒通路8bを形成し、隣接した
セル9bの２つの側面部にはスプリング10bが配設されて
いる。
特に、上記したように独立したセルから成る燃料棒ス
ペーサ5aはスペーサ構成部材による冷却材流路の閉鎖を
避け、また、セルの垂直方向の断面形状の変化を制限す
ることにより燃料棒スペーサ5aを通過する際の冷却材の
流れの大きな変化を抑えるように構成されており、これ
により燃料棒スペーサ5a部での圧力損失の増加を抑え、
また燃料集合体の限界出力を増加させている。
ペーサ5aはスペーサ構成部材による冷却材流路の閉鎖を
避け、また、セルの垂直方向の断面形状の変化を制限す
ることにより燃料棒スペーサ5aを通過する際の冷却材の
流れの大きな変化を抑えるように構成されており、これ
により燃料棒スペーサ5a部での圧力損失の増加を抑え、
また燃料集合体の限界出力を増加させている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、燃料集合体の出力が限界出力に達した
とき、即ち、燃料棒表面を流れる冷却材液膜流れが消失
したとき（通常この状態をドライアウトと呼ぶ）におい
ても、蒸気流には液滴がまだ多量に含まれており、この
液滴が燃料棒の冷却に有効に利用されていない。その結
果、原子炉出力はこの燃料集合体の限界出力に余裕を持
って運転するという制約を受けている。
とき、即ち、燃料棒表面を流れる冷却材液膜流れが消失
したとき（通常この状態をドライアウトと呼ぶ）におい
ても、蒸気流には液滴がまだ多量に含まれており、この
液滴が燃料棒の冷却に有効に利用されていない。その結
果、原子炉出力はこの燃料集合体の限界出力に余裕を持
って運転するという制約を受けている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目
的は、限界出力を向上した燃料棒スペーサを有する燃料
集合体を提供することにある。
的は、限界出力を向上した燃料棒スペーサを有する燃料
集合体を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、多数の燃料棒
をチャンネルボックス内に整列支持する燃料棒スペーサ
を有する燃料集合体において、燃料棒スペーサを、チャ
ンネルボックス内に燃料棒通路を形成する互いに結合さ
れた複数個の突起部を有するセルから構成し、さらに隣
接した前記セルの壁に２つの側面を持つ板ばねを設ける
とともに前記セルの上端を燃料棒側に折り曲げた構成と
なっている。
をチャンネルボックス内に整列支持する燃料棒スペーサ
を有する燃料集合体において、燃料棒スペーサを、チャ
ンネルボックス内に燃料棒通路を形成する互いに結合さ
れた複数個の突起部を有するセルから構成し、さらに隣
接した前記セルの壁に２つの側面を持つ板ばねを設ける
とともに前記セルの上端を燃料棒側に折り曲げた構成と
なっている。
（作 用） このように構成された燃料集合体においては、燃料棒
スペーサ内を流通する液滴がセルに形成された押し曲げ
部によって燃料棒表面に吹き付けられる。よって、燃料
棒表面に液膜を形成することができ、燃料棒の焼損等を
防止することができるので限界出力を高くすることがで
きる。
スペーサ内を流通する液滴がセルに形成された押し曲げ
部によって燃料棒表面に吹き付けられる。よって、燃料
棒表面に液膜を形成することができ、燃料棒の焼損等を
防止することができるので限界出力を高くすることがで
きる。
（実施例） 本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例の横断面図、第２図は本発
明の作用の原理説明図である。なお、第１図、第２図に
おいて、第４図から第８図と同一部分には同一符号を付
し、その部分の構成の説明は省略する。これらの図面に
示すように燃料棒スペーサを構成するセル19はその上端
部に燃料棒１の方向へ押し曲げられた凹部20が形成され
ている。そしてこの凹部20によって、冷却材の流れ内の
液滴15を燃料棒１の方向に押し付け燃料棒表面の液膜16
に図中の矢印の方向で示すように吹き付ける。これによ
り燃料棒の発熱による蒸発で徐々に減少してゆく液膜16
を補充することが出来、従来無駄になっていた蒸気流中
の液滴15を有効利用出来、その結果、限界出力の高い燃
料集合体とすることが出来る。第３図（ａ），（ｂ）は
本発明の他の実施例に係るセル21の斜視図及び平面図で
ある。
明の作用の原理説明図である。なお、第１図、第２図に
おいて、第４図から第８図と同一部分には同一符号を付
し、その部分の構成の説明は省略する。これらの図面に
示すように燃料棒スペーサを構成するセル19はその上端
部に燃料棒１の方向へ押し曲げられた凹部20が形成され
ている。そしてこの凹部20によって、冷却材の流れ内の
液滴15を燃料棒１の方向に押し付け燃料棒表面の液膜16
に図中の矢印の方向で示すように吹き付ける。これによ
り燃料棒の発熱による蒸発で徐々に減少してゆく液膜16
を補充することが出来、従来無駄になっていた蒸気流中
の液滴15を有効利用出来、その結果、限界出力の高い燃
料集合体とすることが出来る。第３図（ａ），（ｂ）は
本発明の他の実施例に係るセル21の斜視図及び平面図で
ある。
本実施例では、セル21の上端部22を支持する燃料棒１
の方向に折り曲げる際に切り欠き14を例えば第３図の例
では４個設け、その片側だけを内側（燃料棒１側）に曲
げたものである。このような構成にすることによりセル
の加工が容易となると共に、冷却材の流れを撹拌する効
果が生まれ、より限界出力の高い燃料集合体とすること
が出来る。
の方向に折り曲げる際に切り欠き14を例えば第３図の例
では４個設け、その片側だけを内側（燃料棒１側）に曲
げたものである。このような構成にすることによりセル
の加工が容易となると共に、冷却材の流れを撹拌する効
果が生まれ、より限界出力の高い燃料集合体とすること
が出来る。
以上説明したように、本発明の燃料棒スペーサを用い
た燃料集合体によれば、限界出力が高く、熱的余裕が大
きくなり、原子炉の出力を高くするあるいはより安全な
原子炉とすることが出来る。
た燃料集合体によれば、限界出力が高く、熱的余裕が大
きくなり、原子炉の出力を高くするあるいはより安全な
原子炉とすることが出来る。
第１図は本発明の燃料集合体を構成する燃料棒スペーサ
の要部を示すセルの縦断面図、第２図は本発明の効果の
原理を示す説明図、第３図（ａ）および（ｂ）は本発明
の他の実施例の要部を示すセルの斜視図及び平面図、第
４図は従来の燃料集合体の斜視図、第５図および第６図
はそれぞれ第４図に示した燃料棒スペーサの平面図およ
び側面図、第７図は第６図に示したセルの斜視図、第８
図は他の従来例を示すセルの平面図である。 ５……燃料棒スペーサ ７……外枠 ８……燃料棒通路 9,19,21……セル 10……スプリング 20……凹部
の要部を示すセルの縦断面図、第２図は本発明の効果の
原理を示す説明図、第３図（ａ）および（ｂ）は本発明
の他の実施例の要部を示すセルの斜視図及び平面図、第
４図は従来の燃料集合体の斜視図、第５図および第６図
はそれぞれ第４図に示した燃料棒スペーサの平面図およ
び側面図、第７図は第６図に示したセルの斜視図、第８
図は他の従来例を示すセルの平面図である。 ５……燃料棒スペーサ ７……外枠 ８……燃料棒通路 9,19,21……セル 10……スプリング 20……凹部
Claims (2)
- 【請求項１】多数の燃料棒をチャンネルボックス内に整
列支持する燃料棒スペーサを有する燃料集合体におい
て、前記燃料棒スペーサは、前記チャンネルボックス内
に燃料棒通路を形成する互いに結合された複数個の突起
部を有するセルから構成され、隣接した前記セルの壁に
２つの側面を持つ板ばねを設けるとともに、前記セルの
上端を燃料棒側に折り曲げてなることを特徴とする燃料
集合体。 - 【請求項２】前記セルの上端部に複数の切り欠き部を有
し、この切り欠き部の片側を燃料棒側に折り曲げてなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料集合
体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2138366A JP2989220B2 (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2138366A JP2989220B2 (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0432795A JPH0432795A (ja) | 1992-02-04 |
| JP2989220B2 true JP2989220B2 (ja) | 1999-12-13 |
Family
ID=15220253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2138366A Expired - Fee Related JP2989220B2 (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2989220B2 (ja) |
-
1990
- 1990-05-30 JP JP2138366A patent/JP2989220B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0432795A (ja) | 1992-02-04 |
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Legal Events
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081008 Year of fee payment: 9 |
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