JP3007442B2 - 燃料スペーサ及び燃料集合体 - Google Patents
燃料スペーサ及び燃料集合体Info
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- JP3007442B2 JP3007442B2 JP3165325A JP16532591A JP3007442B2 JP 3007442 B2 JP3007442 B2 JP 3007442B2 JP 3165325 A JP3165325 A JP 3165325A JP 16532591 A JP16532591 A JP 16532591A JP 3007442 B2 JP3007442 B2 JP 3007442B2
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- cell
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- 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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は原子炉用の燃料集合体の
燃料スペーサに係わり、特に軽水炉用の燃料集合体の複
数の燃料棒を相隔てた状態に保持する燃料スペーサ及び
その燃料スペーサを組込んだ燃料集合体に関する。
燃料スペーサに係わり、特に軽水炉用の燃料集合体の複
数の燃料棒を相隔てた状態に保持する燃料スペーサ及び
その燃料スペーサを組込んだ燃料集合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】原子炉用の燃料集合体は、上下端を上部
タイプレート及び下部タイプレートで支持された複数の
燃料棒と、前記上部タイプレートと下部タイプレートの
間に設置され、前記複数の燃料棒を相隔てた状態に保持
する燃料スペーサとで構成され、燃料棒は燃料スペーサ
により横方向に振動しないように拘束されている。この
燃料スペーサは、側壁を互いに突合わせ接合し複数のセ
ル要素を有し、これら複数のセル要素を外枠で囲んで構
成されている。また、軽水炉用燃料集合体のスペーサに
あっては、セル要素に複数の支持突起（固定端）とばね
部材を設け、これらにより燃料棒を支持するのが一般で
ある。
タイプレート及び下部タイプレートで支持された複数の
燃料棒と、前記上部タイプレートと下部タイプレートの
間に設置され、前記複数の燃料棒を相隔てた状態に保持
する燃料スペーサとで構成され、燃料棒は燃料スペーサ
により横方向に振動しないように拘束されている。この
燃料スペーサは、側壁を互いに突合わせ接合し複数のセ
ル要素を有し、これら複数のセル要素を外枠で囲んで構
成されている。また、軽水炉用燃料集合体のスペーサに
あっては、セル要素に複数の支持突起（固定端）とばね
部材を設け、これらにより燃料棒を支持するのが一般で
ある。
【０００３】燃料スペーサを設計する際には、その必要
条件として、１つには十分な強度を持たせること、他の
１つには燃料集合体を構成する各々の燃料棒の周囲に冷
却材が流動するとき、できるだけ当該冷却材流動に対す
る抵抗（通常、スペーサの冷却材圧力損失という）を少
なくすることが要請されている。ところが、この二つの
要請は機械的強度を大きくしようとするとスペーサの構
成部材、即ちセル要素による冷却材の流れに対する投影
面積が大となり、冷却材圧力損失は増大してしまうとい
う相反関係にあるため、その調和を図ることが重要な課
題となっている。また、燃料棒を支持するばね部材は、
燃料体組立て作業時等を含め、不慮の事態に対しても寿
命を通して健全性を維持する構造とすることが重要であ
る。
条件として、１つには十分な強度を持たせること、他の
１つには燃料集合体を構成する各々の燃料棒の周囲に冷
却材が流動するとき、できるだけ当該冷却材流動に対す
る抵抗（通常、スペーサの冷却材圧力損失という）を少
なくすることが要請されている。ところが、この二つの
要請は機械的強度を大きくしようとするとスペーサの構
成部材、即ちセル要素による冷却材の流れに対する投影
面積が大となり、冷却材圧力損失は増大してしまうとい
う相反関係にあるため、その調和を図ることが重要な課
題となっている。また、燃料棒を支持するばね部材は、
燃料体組立て作業時等を含め、不慮の事態に対しても寿
命を通して健全性を維持する構造とすることが重要であ
る。
【０００４】従来の燃料スペーサとして、複数の支持突
起（固定端）とばね部材により燃料棒を支持するものに
特開昭５９−６５２８７号公報に記載の燃料スペーサが
ある。この従来技術においては、ばね部材として隣接す
るセル要素間に亘って配設される比較的大きいループ状
のばねを有し、この比較的大きなばね部材をセル素子に
組込むために、セル要素側面に切欠部と突片を設けてい
る。
起（固定端）とばね部材により燃料棒を支持するものに
特開昭５９−６５２８７号公報に記載の燃料スペーサが
ある。この従来技術においては、ばね部材として隣接す
るセル要素間に亘って配設される比較的大きいループ状
のばねを有し、この比較的大きなばね部材をセル素子に
組込むために、セル要素側面に切欠部と突片を設けてい
る。
【０００５】また、軸方向にオーバラップする嵌合構造
により冷却材の流れに対する投影面積を低減した燃料ス
ペーサとして、実開昭５２−９７３９８号公報に記載の
ものがある。この燃料スペーサはその第５図から第１８
図に示されているように、多角形セル要素の側壁に外側
へ曲突して形成した係嵌突部と、係嵌欠部とを設け、側
壁を押当して隣接させた多角形セル要素の係嵌突部と係
嵌欠部とを互いに嵌装して、冷却材の流れに対する投影
面積が二側壁の隣接箇所よりも小さい嵌装重積部を形成
したものである。
により冷却材の流れに対する投影面積を低減した燃料ス
ペーサとして、実開昭５２−９７３９８号公報に記載の
ものがある。この燃料スペーサはその第５図から第１８
図に示されているように、多角形セル要素の側壁に外側
へ曲突して形成した係嵌突部と、係嵌欠部とを設け、側
壁を押当して隣接させた多角形セル要素の係嵌突部と係
嵌欠部とを互いに嵌装して、冷却材の流れに対する投影
面積が二側壁の隣接箇所よりも小さい嵌装重積部を形成
したものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】特開昭５９−６５２８
７号公報に記載のループ状ばねを備えた燃料スペーサ
は、上記のように比較的大きなばね部材をセル素子に組
込むために、セル要素側面に切欠部を設けており、この
ためセル要素並びに組立て品の構造強度が低下するとい
う問題がある。また、同公報の第４図、第６図及び第９
図から明らかなように、燃料棒がセル要素に設けられた
支持突起から離れる方向に過度の力を受けた場合、燃料
棒はばね部材を圧縮し、ばね部材上下端部の弓形部位に
接触し、ばね部材に塑性変形を与えるという問題もあ
る。
７号公報に記載のループ状ばねを備えた燃料スペーサ
は、上記のように比較的大きなばね部材をセル素子に組
込むために、セル要素側面に切欠部を設けており、この
ためセル要素並びに組立て品の構造強度が低下するとい
う問題がある。また、同公報の第４図、第６図及び第９
図から明らかなように、燃料棒がセル要素に設けられた
支持突起から離れる方向に過度の力を受けた場合、燃料
棒はばね部材を圧縮し、ばね部材上下端部の弓形部位に
接触し、ばね部材に塑性変形を与えるという問題もあ
る。
【０００７】一方、実開昭５２−９７３９８号公報に記
載の嵌装重積型の燃料スペーサは、燃料棒を比較的小さ
な複数の支持突起（固定端）のみで保持する構造であ
り、同公報には多角形セル要素にばね部材を組み込むた
めの構造については全く言及されていない。従って、こ
の嵌装重積型の燃料スペーサを組み込もうとした場合、
上記特開昭５９−６５２８７号公報と同様に行なうと、
同様にセル要素並びに組立て品の構造強度が低下すると
いう問題、及びばね部材に塑性変形を与えるという問題
がある。
載の嵌装重積型の燃料スペーサは、燃料棒を比較的小さ
な複数の支持突起（固定端）のみで保持する構造であ
り、同公報には多角形セル要素にばね部材を組み込むた
めの構造については全く言及されていない。従って、こ
の嵌装重積型の燃料スペーサを組み込もうとした場合、
上記特開昭５９−６５２８７号公報と同様に行なうと、
同様にセル要素並びに組立て品の構造強度が低下すると
いう問題、及びばね部材に塑性変形を与えるという問題
がある。
【０００８】本発明の目的は、冷却材の流れに対する投
影面積を増大させることなくばね部材が配置される突合
わせ接合部の構造強度を確保する燃料スペーサ及びその
燃料スペーサを備えた燃料集合体を提供することであ
る。
影面積を増大させることなくばね部材が配置される突合
わせ接合部の構造強度を確保する燃料スペーサ及びその
燃料スペーサを備えた燃料集合体を提供することであ
る。
【０００９】本発明の他の目的は、ばね部材の過大な変
形を防止し、ばね部材の健全性を確保できる燃料スペー
サ及びその燃料スペーサを備えた燃料集合体を提供する
ことである。
形を防止し、ばね部材の健全性を確保できる燃料スペー
サ及びその燃料スペーサを備えた燃料集合体を提供する
ことである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、側壁を互いに突合わせ接合した複数のセ
ル要素と、各セル要素とそれに隣接する少なくとも１つ
のセル要素との突合わせ接合部に、両セル要素間に亘っ
て設けられ、各セル要素に燃料棒を支持する少なくとも
１つのばね部材を提供するループ状ばねとを有する燃料
スペーサにおいて、前記ループ状ばねが配置された各セ
ル要素の突合わせ接合部を、前記ばね部材の冷却材の流
れ方向における投影面積の範囲内で内方に変形させ、そ
の変形部同士で隣接するセル要素を接合したものであ
る。
め、本発明は、側壁を互いに突合わせ接合した複数のセ
ル要素と、各セル要素とそれに隣接する少なくとも１つ
のセル要素との突合わせ接合部に、両セル要素間に亘っ
て設けられ、各セル要素に燃料棒を支持する少なくとも
１つのばね部材を提供するループ状ばねとを有する燃料
スペーサにおいて、前記ループ状ばねが配置された各セ
ル要素の突合わせ接合部を、前記ばね部材の冷却材の流
れ方向における投影面積の範囲内で内方に変形させ、そ
の変形部同士で隣接するセル要素を接合したものであ
る。
【００１１】また、上記目的を達成するため、本発明
は、側壁を互いに突合わせ接合した複数のセル要素と、
各セル要素とそれに隣接する少なくとも１つのセル要素
との突合わせ接合部に、両セル要素間に亘って設けら
れ、各セル要素に燃料棒を支持する少なくとも１つのば
ね部材を提供するループ状ばねとを有し、前記ループ状
ばねが配置されていない突合わせ接合部を、隣接するセ
ル要素間で軸方向にオーバラップする嵌合構造とした燃
料スペーサにおいて、上記と同様な構成としたものであ
る。
は、側壁を互いに突合わせ接合した複数のセル要素と、
各セル要素とそれに隣接する少なくとも１つのセル要素
との突合わせ接合部に、両セル要素間に亘って設けら
れ、各セル要素に燃料棒を支持する少なくとも１つのば
ね部材を提供するループ状ばねとを有し、前記ループ状
ばねが配置されていない突合わせ接合部を、隣接するセ
ル要素間で軸方向にオーバラップする嵌合構造とした燃
料スペーサにおいて、上記と同様な構成としたものであ
る。
【００１２】
【作用】ループ状ばねが配置された各セル要素の突合わ
せ接合部を内方に変形させ、その変形部同士で接合する
ことにより、当該突合わせ接合部の投影面積が増加し、
構造強度の向上が図れる。また、突合わせ接合部をばね
部材の投影面積の範囲内で内方に変形させることによ
り、当該突合わせ接合部はばね部材の投影面積に含まれ
るので、冷却材の流れに対するセル要素の投影面積を増
大させることなく当該構造強度の向上が図れる。
せ接合部を内方に変形させ、その変形部同士で接合する
ことにより、当該突合わせ接合部の投影面積が増加し、
構造強度の向上が図れる。また、突合わせ接合部をばね
部材の投影面積の範囲内で内方に変形させることによ
り、当該突合わせ接合部はばね部材の投影面積に含まれ
るので、冷却材の流れに対するセル要素の投影面積を増
大させることなく当該構造強度の向上が図れる。
【００１３】また、ループ状ばねが配置されていない突
合わせ接合部を、隣接するセル要素間で軸方向にオーバ
ラップする嵌合構造とした燃料スペーサにおいて上記の
ように変形させることにより、構造強度を確保しかつ冷
却材の流れに対する投影面積を低減したスペーサを実現
できる。
合わせ接合部を、隣接するセル要素間で軸方向にオーバ
ラップする嵌合構造とした燃料スペーサにおいて上記の
ように変形させることにより、構造強度を確保しかつ冷
却材の流れに対する投影面積を低減したスペーサを実現
できる。
【００１４】また、その変形部で各セル要素の内側に突
起を形成できるので、燃料棒がばね部材を圧縮する方向
の外力を受けてばね部材の圧縮方向に変位した場合、燃
料棒の変位量はその突起により制約される。これによ
り、過度の外力に対してもばね部材の過度の圧縮による
塑性変形を回避することができ、ばね部材の健全性が向
上する。
起を形成できるので、燃料棒がばね部材を圧縮する方向
の外力を受けてばね部材の圧縮方向に変位した場合、燃
料棒の変位量はその突起により制約される。これによ
り、過度の外力に対してもばね部材の過度の圧縮による
塑性変形を回避することができ、ばね部材の健全性が向
上する。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の好適実施例を図面により説明
する。まず、本発明の一実施例による燃料スペーサを組
込んだ燃料集合体を図８に示す。図８において、燃料集
合体１は複数本の燃料棒２で構成され、これらは上部タ
イプレート３と下部タイプレート４との間に支持されて
いる。また、燃料棒２は本発明の複数個の燃料スペーサ
５を通り抜ける。この燃料スペーサ５は中間支持体とな
って細長い燃料棒２を相隔てた状態に保持し、それらが
横方向に振動しないように拘束する。本発明の燃料スペ
ーサ５を組込んだ燃料集合体１は、後述するように、従
来技術による集合体に比べ燃料体１体当たりの燃料材
（ウランなど）装荷重量が増加しており、燃料の経済性
が向上している。
する。まず、本発明の一実施例による燃料スペーサを組
込んだ燃料集合体を図８に示す。図８において、燃料集
合体１は複数本の燃料棒２で構成され、これらは上部タ
イプレート３と下部タイプレート４との間に支持されて
いる。また、燃料棒２は本発明の複数個の燃料スペーサ
５を通り抜ける。この燃料スペーサ５は中間支持体とな
って細長い燃料棒２を相隔てた状態に保持し、それらが
横方向に振動しないように拘束する。本発明の燃料スペ
ーサ５を組込んだ燃料集合体１は、後述するように、従
来技術による集合体に比べ燃料体１体当たりの燃料材
（ウランなど）装荷重量が増加しており、燃料の経済性
が向上している。
【００１６】次に、燃料スペーサ５を説明する。燃料ス
ペーサ５は、図９に示すように、複数の円筒形状をした
セル要素７を外枠２０内に格子状に整列配置し、隣接す
るセル要素７の側壁を互いに突合わせ接合して構成され
ている。燃料スペーサ５の部分拡大図を図１及び図２に
示す。これら図において、隣接する２つのセル要素の同
一の部材は一方に添字ａを付し、他方に添字ｂを付して
いる。図１及び図２において、燃料棒２はセル要素７
ａ，７ｂに挿入され、各セル要素内で複数個の支持突起
１０及びループ状ばね６で支持されている。各セル要素
７ａ，７ｂは基本的には隣接する４個のセル要素と接合
され、これに対応して隣接するセル要素との４個の突合
わせ接合部８及び９がある。ループ状ばね６はこれらの
１つの突合わせ接合部９に、隣接する２つのセル要素７
ａ，７ｂ間に亘って設けられ、各セル要素７ａ，７ｂに
燃料棒２を支持するばね部材６ａ，６ｂを提供してい
る。また、ループ状ばね６が配置されていない３つの突
合わせ接合部８は、隣接するセル要素７ａ，７ｂ間で軸
方向にオーバラップする嵌合構造となっている。ループ
状ばね６が配置された突合わせ接合部９は、ばね部材６
ａ，６ｂの冷却材の流れに対する投影面積の範囲内で内
方に変形され、各セル要素７ａ，７ｂの内側に突起１１
ａ，１１ｂを形成すると共に、隣接するセル要素７ａ，
７ｂをこの変形部同士で接合している。ループ状ばね６
の配置位置には、図２から分かるようにばね装着用の比
較的大きな切欠１２が存在し、このためこのままでは突
合わせ接合部９の構造強度は低下している。突起１１
ａ，１１ｂはこの突合わせ接合部９における重要な強度
部材となっており、その構造強度の低かを防止してい
る。
ペーサ５は、図９に示すように、複数の円筒形状をした
セル要素７を外枠２０内に格子状に整列配置し、隣接す
るセル要素７の側壁を互いに突合わせ接合して構成され
ている。燃料スペーサ５の部分拡大図を図１及び図２に
示す。これら図において、隣接する２つのセル要素の同
一の部材は一方に添字ａを付し、他方に添字ｂを付して
いる。図１及び図２において、燃料棒２はセル要素７
ａ，７ｂに挿入され、各セル要素内で複数個の支持突起
１０及びループ状ばね６で支持されている。各セル要素
７ａ，７ｂは基本的には隣接する４個のセル要素と接合
され、これに対応して隣接するセル要素との４個の突合
わせ接合部８及び９がある。ループ状ばね６はこれらの
１つの突合わせ接合部９に、隣接する２つのセル要素７
ａ，７ｂ間に亘って設けられ、各セル要素７ａ，７ｂに
燃料棒２を支持するばね部材６ａ，６ｂを提供してい
る。また、ループ状ばね６が配置されていない３つの突
合わせ接合部８は、隣接するセル要素７ａ，７ｂ間で軸
方向にオーバラップする嵌合構造となっている。ループ
状ばね６が配置された突合わせ接合部９は、ばね部材６
ａ，６ｂの冷却材の流れに対する投影面積の範囲内で内
方に変形され、各セル要素７ａ，７ｂの内側に突起１１
ａ，１１ｂを形成すると共に、隣接するセル要素７ａ，
７ｂをこの変形部同士で接合している。ループ状ばね６
の配置位置には、図２から分かるようにばね装着用の比
較的大きな切欠１２が存在し、このためこのままでは突
合わせ接合部９の構造強度は低下している。突起１１
ａ，１１ｂはこの突合わせ接合部９における重要な強度
部材となっており、その構造強度の低かを防止してい
る。
【００１７】図３及び図４に図１に示したセル要素７
ａ，７ｂの構造を立体的に示す。ループ状ばね６が配置
されている突合わせ接合部８には、嵌合用側壁１４ａ，
１４ｂと嵌合用切欠１５ａ．１５ｂがセル要素７ａ，７
ｂの高さ方向に交互に配置されている。隣接する一方の
セル要素７ａ又は７ｂの嵌合用切欠１５ａ又は１５ｂに
他方のセル要素の嵌合用側壁１４ａ又は１４ｂを組み込
むことにより嵌合構造の突合せ接合部８が形成される。
ループ状ばね６は、図３に示すセル要素７ａのばね組込
用切欠１２ａに装着され、支持用突片１３ａにより支持
される。その後、図４に示すセル要素７ｂの突片１３ｂ
を前記ループ状ばね６内に挿入するように組立てること
により、ループ状ばね６はセル要素７ａとセル要素７ｂ
との突合せ接合部９に確実に装着される。
ａ，７ｂの構造を立体的に示す。ループ状ばね６が配置
されている突合わせ接合部８には、嵌合用側壁１４ａ，
１４ｂと嵌合用切欠１５ａ．１５ｂがセル要素７ａ，７
ｂの高さ方向に交互に配置されている。隣接する一方の
セル要素７ａ又は７ｂの嵌合用切欠１５ａ又は１５ｂに
他方のセル要素の嵌合用側壁１４ａ又は１４ｂを組み込
むことにより嵌合構造の突合せ接合部８が形成される。
ループ状ばね６は、図３に示すセル要素７ａのばね組込
用切欠１２ａに装着され、支持用突片１３ａにより支持
される。その後、図４に示すセル要素７ｂの突片１３ｂ
を前記ループ状ばね６内に挿入するように組立てること
により、ループ状ばね６はセル要素７ａとセル要素７ｂ
との突合せ接合部９に確実に装着される。
【００１８】また、セル要素７ａ，７ｂにはそれぞれ上
下１対の燃料棒支持突起１０ａ，１０ｂが２組設けられ
ている。これらの燃料棒支持突起１０ａ，１０ｂは、突
起形成用切欠１７ａ，１７ｂを形成した後に整形するこ
とにより形成される。この構造により燃料棒２は、各セ
ル要素内で支持突起１０ａ又は１０ｂにより形成された
４つの支持点と１つのばね部材６ａ又は６ｂで確実に保
持される。この構造のセル要素においては、上下１対の
燃料棒支持突起間にセル側壁１６ａ，１６ｂが残存して
いる。
下１対の燃料棒支持突起１０ａ，１０ｂが２組設けられ
ている。これらの燃料棒支持突起１０ａ，１０ｂは、突
起形成用切欠１７ａ，１７ｂを形成した後に整形するこ
とにより形成される。この構造により燃料棒２は、各セ
ル要素内で支持突起１０ａ又は１０ｂにより形成された
４つの支持点と１つのばね部材６ａ又は６ｂで確実に保
持される。この構造のセル要素においては、上下１対の
燃料棒支持突起間にセル側壁１６ａ，１６ｂが残存して
いる。
【００１９】次に、本実施例の作用を説明する。前述し
たように、燃料棒２は各セル要素７に挿入され、各セル
要素内で複数個の支持突起１０及びループ状ばね６で支
持される。隣接するセル要素の突合わせ接合部のうち、
ループ状ばね６が配置された突合わせ接合部９以外の突
合わせ接合部８は、隣接するセル要素と嵌合構造で接合
しており、冷却材の流れに対して投影面積を低減した構
造となっている。また、突合わせ接合部９はばね部材６
の投影面積の範囲内で内方に変形させているので、当該
突合わせ接合部９の突起１１ａ，１１ｂはばね部材の投
影面積に含まれ、冷却材の流れに対するセル要素の投影
面積は実質的に増大しない。
たように、燃料棒２は各セル要素７に挿入され、各セル
要素内で複数個の支持突起１０及びループ状ばね６で支
持される。隣接するセル要素の突合わせ接合部のうち、
ループ状ばね６が配置された突合わせ接合部９以外の突
合わせ接合部８は、隣接するセル要素と嵌合構造で接合
しており、冷却材の流れに対して投影面積を低減した構
造となっている。また、突合わせ接合部９はばね部材６
の投影面積の範囲内で内方に変形させているので、当該
突合わせ接合部９の突起１１ａ，１１ｂはばね部材の投
影面積に含まれ、冷却材の流れに対するセル要素の投影
面積は実質的に増大しない。
【００２０】また、ループ状ばね６が配置された突合わ
せ接合部９は、セル部材の一部分をを内方に変形させ、
その変形部同士を接合している。この変形部分は、ばね
装着用の大きな切欠１２のためにそのままでは構造強度
が低くなる突合わせ接合部９において重要な強度部材と
なる。以下、その理由を説明する。
せ接合部９は、セル部材の一部分をを内方に変形させ、
その変形部同士を接合している。この変形部分は、ばね
装着用の大きな切欠１２のためにそのままでは構造強度
が低くなる突合わせ接合部９において重要な強度部材と
なる。以下、その理由を説明する。
【００２１】突合わせ接合部８及び９は各セル要素の上
下端を溶接することによりその接合を完了する。図５
に、その溶接箇所を黒丸１９で示す。図５から分かるよ
うに、ループ状ばね６が配置される突合わせ接合部９
は、上記のように変形してあるため溶接箇所１９を２箇
所確保できる。また、本実施例ではループ状ばね６が配
置されていない突合わせ接合部８も嵌合構造となってい
るため、これらの部分でもそれぞれ溶接箇所１９を２箇
所確保できる。比較のため、従来の燃料スペーサとし
て、複数の支持突起（固定端）とばね部材により燃料棒
を支持する特開昭５９−６５２８７号公報に記載の燃料
スペーサの溶接箇所を図６に示す。この図から分かるよ
うに、ループ状ばね６が配置される突合わせ接合部及び
配置されない突合わせ接合部は全て線接触であるため、
それぞれ溶接箇所は１つしか取ることができない。
下端を溶接することによりその接合を完了する。図５
に、その溶接箇所を黒丸１９で示す。図５から分かるよ
うに、ループ状ばね６が配置される突合わせ接合部９
は、上記のように変形してあるため溶接箇所１９を２箇
所確保できる。また、本実施例ではループ状ばね６が配
置されていない突合わせ接合部８も嵌合構造となってい
るため、これらの部分でもそれぞれ溶接箇所１９を２箇
所確保できる。比較のため、従来の燃料スペーサとし
て、複数の支持突起（固定端）とばね部材により燃料棒
を支持する特開昭５９−６５２８７号公報に記載の燃料
スペーサの溶接箇所を図６に示す。この図から分かるよ
うに、ループ状ばね６が配置される突合わせ接合部及び
配置されない突合わせ接合部は全て線接触であるため、
それぞれ溶接箇所は１つしか取ることができない。
【００２２】従って、本実施例によれば、ばね装着用の
大きな切欠１２のためそのままでは構造強度が低くなる
突合わせ接合部９の構造強度の低かを防止することがで
きる。また、嵌合用の切欠１５のためにそのままでは構
造強度が低くなる突合わせ接合部８の構造強度の低かも
防止することができる。即ち、本実施例では、燃料スペ
ーサとしての構造強度を低下させることなく投影面積を
減少させた燃料スペーサを実現している。
大きな切欠１２のためそのままでは構造強度が低くなる
突合わせ接合部９の構造強度の低かを防止することがで
きる。また、嵌合用の切欠１５のためにそのままでは構
造強度が低くなる突合わせ接合部８の構造強度の低かも
防止することができる。即ち、本実施例では、燃料スペ
ーサとしての構造強度を低下させることなく投影面積を
減少させた燃料スペーサを実現している。
【００２３】また、本実施例においては、突合わせ接合
部９の変形部が突起１１ａ，１１ｂを形成しているの
で、燃料棒２がループ状ばね６を圧縮する方向の外力を
受けてばね６の圧縮方向に変位した場合、図７に示すよ
うに燃料棒２の変位量は突起１１ａ，１１ｂにより制約
される。これにより、過度の外力に対してもばね６の過
度の圧縮による塑性変形を回避することが可能となり、
ばね６の健全性が向上する。
部９の変形部が突起１１ａ，１１ｂを形成しているの
で、燃料棒２がループ状ばね６を圧縮する方向の外力を
受けてばね６の圧縮方向に変位した場合、図７に示すよ
うに燃料棒２の変位量は突起１１ａ，１１ｂにより制約
される。これにより、過度の外力に対してもばね６の過
度の圧縮による塑性変形を回避することが可能となり、
ばね６の健全性が向上する。
【００２４】以上のような本実施例の嵌合構造の燃料ス
ペーサを、図８に示したように同一外径の燃料棒を同一
間隔で格子状に配列した複数の燃料棒に適用し、燃料集
合体１を構成することにより、特開昭５９−６５２８７
号公報に記載された、図６に示す非嵌合構造の燃料スペ
ーサに比べて、投影面積を約５％低減することが可能と
なった。ここで、本実施例のセル外径は、特開昭５９−
６５２８７号公報に記載のセル要素よりもセル肉厚に相
当する分だけ大きくなっており、その分セル内径が増加
している。即ち、本実施例の燃料スペーサには、セル内
面と燃料棒とのギャップ幅を肉厚に相当する分だけ増加
する効果もある。投影面積が約５％低減したことによる
圧力損失低減効果を、燃料棒外径増加、即ちウラン燃料
装荷重量増加に振り向けると、燃料集合体のトータル圧
力損失を増加することなくウラン燃料装荷重量を約２％
増加させることが可能となり、燃料の経済性向上にも効
果がある。本実施例の燃料スペーサでは、セル内面と燃
料棒とのギャップ幅が肉厚に相当する分だけ増加してい
るので、上記の如く燃料棒外径を増加させてもギャップ
が確保され、燃料棒表面からの熱除去特性に悪影響を与
えることはない。
ペーサを、図８に示したように同一外径の燃料棒を同一
間隔で格子状に配列した複数の燃料棒に適用し、燃料集
合体１を構成することにより、特開昭５９−６５２８７
号公報に記載された、図６に示す非嵌合構造の燃料スペ
ーサに比べて、投影面積を約５％低減することが可能と
なった。ここで、本実施例のセル外径は、特開昭５９−
６５２８７号公報に記載のセル要素よりもセル肉厚に相
当する分だけ大きくなっており、その分セル内径が増加
している。即ち、本実施例の燃料スペーサには、セル内
面と燃料棒とのギャップ幅を肉厚に相当する分だけ増加
する効果もある。投影面積が約５％低減したことによる
圧力損失低減効果を、燃料棒外径増加、即ちウラン燃料
装荷重量増加に振り向けると、燃料集合体のトータル圧
力損失を増加することなくウラン燃料装荷重量を約２％
増加させることが可能となり、燃料の経済性向上にも効
果がある。本実施例の燃料スペーサでは、セル内面と燃
料棒とのギャップ幅が肉厚に相当する分だけ増加してい
るので、上記の如く燃料棒外径を増加させてもギャップ
が確保され、燃料棒表面からの熱除去特性に悪影響を与
えることはない。
【００２５】本発明の他の実施例を図１０〜図１５によ
り説明する。図１０及び図１１において、本実施例のセ
ル要素７は、図１に示す燃料棒支持突起１０が位置する
部分のセル側壁１６が燃料棒支持突起１０の投影面積内
に形成され、スペーサの投影面積が図１の構造に比べ更
に低減されている。
り説明する。図１０及び図１１において、本実施例のセ
ル要素７は、図１に示す燃料棒支持突起１０が位置する
部分のセル側壁１６が燃料棒支持突起１０の投影面積内
に形成され、スペーサの投影面積が図１の構造に比べ更
に低減されている。
【００２６】図１２及び図１３に本実施例のセル要素７
ａ，７ｂの構造を立体的に示す。本実施例のセル要素で
は燃料棒支持突起１０がセル要素の長手方向のほぼ全長
に形成されている。図１４及び図１５は、図１０の構造
を実現する他のセル構造を示す。本実施例のセル要素は
図１２及び図１３に示した燃料棒支持突起１０の長手方
向のほぼ中央部に切欠１８を設けたもので、燃料棒の支
持機構は図３及び図４に示したセル要素と同じである。
ａ，７ｂの構造を立体的に示す。本実施例のセル要素で
は燃料棒支持突起１０がセル要素の長手方向のほぼ全長
に形成されている。図１４及び図１５は、図１０の構造
を実現する他のセル構造を示す。本実施例のセル要素は
図１２及び図１３に示した燃料棒支持突起１０の長手方
向のほぼ中央部に切欠１８を設けたもので、燃料棒の支
持機構は図３及び図４に示したセル要素と同じである。
【００２７】これらの実施例においても、ばね配置位置
の構造強度が確保されかつ投影面積の低減が図られてい
ること、及び燃料棒を太径化することが可能であること
は明らかである。また、これらの実施例の構造が、ばね
の過大変形防止に効果的であることも明らかである。
の構造強度が確保されかつ投影面積の低減が図られてい
ること、及び燃料棒を太径化することが可能であること
は明らかである。また、これらの実施例の構造が、ばね
の過大変形防止に効果的であることも明らかである。
【００２８】なお、以上の実施例において、セル要素７
は、ジルカロイ製の薄肉管をセル高さ相当の長さに切断
し、プレス加工により製作することができる。
は、ジルカロイ製の薄肉管をセル高さ相当の長さに切断
し、プレス加工により製作することができる。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、構造強度を確保しかつ
冷却材の流れに対する投影面積を低減したスペーサを実
現できる。また、ばねの健全性を維持する上でも大きな
効果を発揮する。さらに、スペーサにより低減した圧力
損失に相当する割合で燃料棒の外径を大きくすること、
即ち燃料体１体当たりの燃料材（ウランなど）装荷重量
を増加することが可能となり、燃料の経済性が向上す
る。
冷却材の流れに対する投影面積を低減したスペーサを実
現できる。また、ばねの健全性を維持する上でも大きな
効果を発揮する。さらに、スペーサにより低減した圧力
損失に相当する割合で燃料棒の外径を大きくすること、
即ち燃料体１体当たりの燃料材（ウランなど）装荷重量
を増加することが可能となり、燃料の経済性が向上す
る。
【図１】本発明の一実施例による燃料スペーサの部分拡
大図である。
大図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１に示すセル要素の斜視図である。
【図４】図１に示すセル要素の斜視図である。
【図５】図１に示す燃料スペーサの溶接箇所を示す図で
ある。
ある。
【図６】従来の燃料スペーサの溶接箇所を示す図であ
る。
る。
【図７】図１に示す燃料スペーサのばね過大変形防止効
果を示す図である。
果を示す図である。
【図８】本発明の一実施例による燃料スペーサを組込ん
だ燃料集合体の断面図である。
だ燃料集合体の断面図である。
【図９】図１に示す燃料集合体の全体を示す平面図であ
る。
る。
【図１０】本発明の他の実施例による燃料スペーサの部
分断面図である。
分断面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図である。
【図１２】図１０に示すセル要素の斜視図である。
【図１３】図１０に示すセル要素の斜視図である。
【図１４】図１０に示すセル要素の変型構造の斜視図で
ある。
ある。
【図１５】図１０に示すセル要素の変型構造の斜視図で
ある。
ある。
１ 燃料集合体 ２ 燃料棒 ３ 上部タイプレート ４ 下部タイプレート ５ スペーサ ６ ループ状ばね ７ セル要素 ８ 突合わせ接合部 ９ 突合わせ接合部（ばね配置位置) １０ 燃料棒支持突起 １１ 突起 １２ ループ状ばね組込用切欠 １３ ループ状ばね支持用突片 １４ 嵌合用側壁 １５ 嵌合用切欠 １６ 燃料棒支持突起間セル側壁 １７ 燃料棒支持突起形成用切欠 １８ 燃料棒支持突起間切欠
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 入部 真 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 相沢 泰博 茨城県日立市幸町３丁目２番１号 日立 エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−200093（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−289791（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−280687（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−97398（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G21C 3/34
Claims (5)
- 【請求項１】 側壁を互いに突合わせ接合した複数のセ
ル要素と、各セル要素とそれに隣接する少なくとも１つ
のセル要素との突合わせ接合部に、両セル要素間に亘っ
て設けられ、各セル要素に燃料棒を支持する少なくとも
１つのばね部材を提供するループ状ばねとを有する燃料
スペーサにおいて、 前記ループ状ばねが配置された各セル要素の突合わせ接
合部を、前記ばね部材の冷却材の流れ方向における投影
面積の範囲内で内方に変形させ、その変形部同士で隣接
するセル要素を接合したことを特徴とする燃料スペー
サ。 - 【請求項２】 請求項１記載の燃料スペーサにおいて、
前記変形部は各セル要素の内側に突起を形成しているこ
とを特徴とする燃料スペーサ。 - 【請求項３】 側壁を互いに突合わせ接合した複数のセ
ル要素と、各セル要素とそれに隣接する少なくとも１つ
のセル要素との突合わせ接合部に、両セル要素間に亘っ
て設けられ、各セル要素に燃料棒を支持する少なくとも
１つのばね部材を提供するループ状ばねとを有し、前記
ループ状ばねが配置されていない突合わせ接合部を、隣
接するセル要素間で軸方向にオーバラップする嵌合構造
とした燃料スペーサにおいて、 前記ループ状ばねが配置された各セル要素の突合わせ接
合部を、前記ばね部材の冷却材の流れ方向における投影
面積の範囲内で内方に変形させ、その変形部同士で隣接
するセル要素を接合したことを特徴とする燃料スペー
サ。 - 【請求項４】 格子状に整列配置され、側壁を互いに突
合わせ接合した複数の円筒形セル要素と、各セル要素と
それに隣接する１つのセル要素との突合わせ接合部に、
両セル要素間に亘って設けられ、各セル要素に燃料棒を
支持するばね部材を提供するループ状ばねとを有し、前
記ループ状ばねが配置されていない３つの突合わせ接合
部を、隣接するセル要素間で軸方向にオーバラップする
嵌合構造とした燃料スペーサにおいて、 前記ループ状ばねが配置された各セル要素の突合わせ接
合部を、前記ばね部材の冷却材の流れ方向における投影
面積の範囲内で内方に変形させ、その変形部同士で隣接
するセル要素を接合したことを特徴とする燃料スペー
サ。 - 【請求項５】 上下端を上部タイプレート及び下部タイ
プレートで支持された複数の燃料棒と、前記上部タイプ
レートと下部タイプレートの間に設置され、前記複数の
燃料棒を相隔てた状態に保持する請求項１〜４のいずれ
か１項記載の燃料スペーサとを備えることを特徴とする
燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3165325A JP3007442B2 (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | 燃料スペーサ及び燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3165325A JP3007442B2 (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | 燃料スペーサ及び燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0511087A JPH0511087A (ja) | 1993-01-19 |
| JP3007442B2 true JP3007442B2 (ja) | 2000-02-07 |
Family
ID=15810190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3165325A Expired - Lifetime JP3007442B2 (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | 燃料スペーサ及び燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3007442B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5566217A (en) * | 1995-01-30 | 1996-10-15 | General Electric Company | Reduced height spacer for nuclear fuel rods |
-
1991
- 1991-07-05 JP JP3165325A patent/JP3007442B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0511087A (ja) | 1993-01-19 |
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