JP3089073B2 - 原子炉用燃料集合体の支持格子 - Google Patents

原子炉用燃料集合体の支持格子

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JP3089073B2
JP3089073B2 JP03338599A JP33859991A JP3089073B2 JP 3089073 B2 JP3089073 B2 JP 3089073B2 JP 03338599 A JP03338599 A JP 03338599A JP 33859991 A JP33859991 A JP 33859991A JP 3089073 B2 JP3089073 B2 JP 3089073B2
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廣政 宮井
政次 森
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  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、原子炉用燃料集合体に
使用される支持格子に関し、特に、燃料棒を支持するス
プリングの改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5及び図6は原子炉の炉心を構成する
従来一般の燃料集合体の一例を示している。図示するよ
うに、燃料集合体1は、上部ノズル2、下部ノズル3、
案内管4、支持格子5及び燃料棒6から構成されてお
り、上部ノズル2及び下部ノズル3は複数の案内管4の
上下にそれぞれ固定されている。燃料棒6は、図6の如
く正方形配列となるように案内管4の周囲に配置され、
上下方向に適宜間隔で配置された支持格子5により支持
されている。
【0003】従来の支持格子5は、図7に明示するよう
に、格子状に薄い帯板7を組み合わせたものであり、所
定の格子空間8に案内管4が挿通され固着されている。
また、その他の格子空間9には燃料棒6が通され、各格
子空間9の壁面に設けられたディンプル10とスプリン
グ11により保持される。ディンプル10とスプリング
11は、図8及び図9から諒解される通り、格子空間9
の壁面を構成する帯板7の部分にそれぞれ逆方向に張り
出すようプレス加工により形成されている。特に、スプ
リング11は、燃料棒6を相対するディンプル10に押
し付けて弾性支持できるよう、階段状に整形されてい
る。一方、ディンプル10は、スプリング11の押付け
力に抗して燃料棒を一定位置に保持するために、充分な
剛性が得られるようアーチ形に整形されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
支持格子5におけるスプリング11の場合、燃料棒6を
相対するディンプル10に押し付ける方向のばね力及び
ばね剛性については設計目標を満足する特性を有してい
るが、燃料棒6の接線方向の剛性についてはスプリング
11の幅が狭いこともあり比較的低く、地震時等で大き
な横荷重が作用した場合にはスプリング11が変形する
可能性があった。
【0005】ここで、燃料集合体1の断面を図10のよ
うにモデル化して、燃料集合体1の支持格子5に大きな
横荷重Fが作用した場合を考える。この場合、横荷重F
は、図11に示すように、支持格子5の帯板7を伝わる
力f1と、燃料棒6、ディンプル10及びスプリング1
1を介して伝わる力f2との2つの経路で作用する。格
子状の構造物が座屈する場合には、図12に示すように
1列の帯板7が平行移動するような形で変形するが、そ
の際、燃料棒6及びディンプル10を介して伝えられる
力によって、スプリング11は剛性の比較的低い方向、
即ち図13の如く燃料棒6の接線方向に変形される。
【0006】かかる弊害を防止するためには、支持格子
5の耐震強度を上げる方法が考えられる。支持格子5の
耐震強度は係数Q/K1/2(Q:座屈荷重、K:動的剛
性)によって表されるので、この係数を大きくするため
には、支持格子5の帯板7の板厚を大きくするか、或い
は、帯板7の幅を大きくすることによって、座屈荷重Q
を大きくすれば良い。しかし、いずれの方法によっても
動的剛性Kまで増加するため、効果が少なく、また、流
力的には圧力損失が増し、熱水力設計の面で不利になる
という問題も生じる。
【0007】そこで、本発明は、支持格子の帯板の幅や
板厚を変えることなく、スプリングの接線方向の剛性を
高めることを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、金属薄板から成る複数枚の帯板を格子状
に組み合わせて構成された原子炉用燃料集合体の支持格
子において、燃料棒が挿通される格子空間の壁面となる
帯板の部分に、一側に突出する一対の幅広の張出し部を
スロットを空けることなく上下方向に一定の間隔を置い
て形成すると共に、燃料棒を弾性支持するためのスプリ
ングを前記張出し部の間に一体的に形成したことを特徴
としている。
【0009】
【作用】上記構成においては、スプリングの上下に幅広
の張出し部を一体的に形成したことによって、燃料棒の
接線方向に対するスプリングの剛性が増加する。
【0010】また、この張出し部は、スロットを伴わな
いものであるため、横荷重に対する有効断面積を減ずる
ことがなく、更に、一種のコルゲーションのような機能
も果たし、支持格子の帯板の断面二次モーメントを向上
させる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図1〜図4を
参照して説明するが、図1は本発明による支持格子を部
分的に示す縦断面図、図2は図1のA−A線に沿っての
断面図、図3は図1の支持格子を構成する帯板の一部を
示す平面図、図4は図3に示す帯板の斜視図である。
【0012】図5及び図6で示すような原子炉用燃料集
合体に用いられる本発明による支持格子20は、従来と
同様に、金属薄板から成形加工された複数枚の帯板21
を互いに直交して組み合わせ、各交点を溶接等で結合し
て構成されている(図2参照)。また、帯板21を格子状
に組んだ結果として画成される断面四角形の格子空間2
2には燃料棒23及び図示しないが案内管が挿入される
ようになっている。
【0013】図示するように、支持格子20の各格子空
間22の壁面となる帯板21の部分の上部と下部には、
従来と同様なディンプル24が設けられている。これら
のディンプル24間には本発明によりスプリング部25
が形成されており、このスプリング部25は、上下一対
の張出し部26と、その間に一体的に形成されたスプリ
ング27とから構成されている。
【0014】張出し部26は、同じ帯板部分のディンプ
ル24とは反対側に突出するようにプレス加工されたも
のであるが、その際にスロットは形成していない。ま
た、この張出し部26は、長さ(高さ方向)L1よりも
幅(横方向)a1が充分に大きな幅広形状とされてい
る。
【0015】一方、スプリング27は、張出し部26の
プレス加工と同時に帯板21から帯状にプレスして張出
し部26と一体的に形成されたものであり、両側に打抜
きスロット28を設けて成形したものである。この実施
例では、スプリング27の幅a2は張出し部26の幅a1
よりも短いが、従来のスプリング11の幅b(図8参
照)よりも大きくされている。また、スプリング27の
長さL2は従来のスプリング11の長さL(図9参照)
よりも短くされているが、従来と同じ寸法の帯板21を
用いた場合、張出し部26を付加したことによって、ス
プリング27の長さL2は従来のものに比して必然的に
短くなることは理解されよう。更に、スプリング27の
中央には燃料棒23と接触する突出部29が設けられて
いる。
【0016】このような構成において、支持格子20の
所定の格子空間22に挿入された燃料棒23が、図1及
び図2に示すように、壁面に形成されたディンプル24
とスプリング27の突出部29との間で弾性的に支持さ
れる。
【0017】本発明によれば、スプリング27の長さL
2に対する幅a2の比が従来のものよりも大きくなるの
で、燃料棒23の接線方向に対するスプリング27自体
の剛性が増加する。更に、スプリング部25の上下にス
プリング27と一体の張出し部26を設けているので、
接線方向のスプリング27の剛性は更に増加する。これ
によって、図13に示すような変形は生じにくいものと
なる。
【0018】また、スプリング27及びディンプル24
の形成に先立ちスロット28,30を空けることとして
いるが、張出し部26の形成に際しては、そのようなス
ロットを形成していない。従って、地震等の際の横荷重
(図11の力f1に相当する力)に抗する帯板21の有
効断面積は、張出し部26を設けたことによっては減じ
られない。逆に、スプリング27に沿うスロット28の
長さが減じられるので、帯板21の有効断面積は従来の
ものよりも大きく、しかも、この張出し部26は一種の
コルゲーションのような機能も果たし、帯板21の断面
二次モーメントを向上させるので、帯板21の強度は従
来に比して向上されることになる。
【0019】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、支持格
子に設けられるスプリング自体の燃料棒接線方向の剛性
が、張出し部を設けることによって高められる。且つま
た、スロットを作ることなく張出し部を設けたことによ
り、横荷重による座屈に対する有効断面積も従来に比し
て増加し、張出し部のコルゲーション機能により、支持
格子の帯板の断面二次モーメントも向上する。
【0020】従って、従来の支持格子と同一の寸法であ
っても、内部拘束条件が向上し、座屈強度も増加するの
で、耐震強度が著しく向上するという効果が得られる。
【0021】更に、支持格子の帯板の幅や板厚を増加さ
せる必要もないので、圧力損失が増すこともなく、熱水
力設計の面でも有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による支持格子を示す縦断面図である。
【図2】図1のA−A線に沿っての断面図である。
【図3】図1に示す支持格子を構成する帯板の部分平面
図である。
【図4】図3に示す帯板の斜視図である。
【図5】従来一般の燃料集合体を概略的に示す側面図で
ある。
【図6】図5のB−B線に沿っての概略断面図である。
【図7】図6のC部を拡大して示す従来一般の支持格子
の斜視図である。
【図8】従来一般の支持格子を部分的に示す平面図であ
る。
【図9】図8に示す支持格子の縦断面図である。
【図10】燃料集合体の支持格子をモデル化し、地震時
に横荷重が作用した場合を示す概略図である。
【図11】従来一般の支持格子に横荷重が作用した時の
力の作用経路を示す部分図である。
【図12】横荷重により変形した支持格子を示す概略図
である。
【図13】支持格子が変形した際におけるスプリングの
状態を示す部分図である。
【符号の説明】
20 支持格子 21 帯板 22 格子空間 23 燃料棒 24 ディンプル 25 スプリング部 26 張出し部 27 スプリング 28 スロット 29 突出部
フロントページの続き (72)発明者 河越 稔之 東京都港区芝公園二丁目4番1号 三菱 原子力工業株式会社 燃料技術第2チー ム内 (56)参考文献 特開 昭61−231487(JP,A) 実開 昭60−51492(JP,U) 実開 平2−57098(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G21C 3/34

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属薄板から成る複数枚の帯板を格子状
    に組み合わせて構成される原子炉用燃料集合体の支持格
    子において、燃料棒が挿通される格子空間の壁面となる
    帯板の部分に、一側に突出する一対の幅広の張出し部を
    周囲にスロットを開けること無く上下方向に一定の間隔
    を置いて形成すると共に、燃料棒を弾性支持するための
    スプリングを前記張出し部に連続して一体的に形成した
    ことを特徴とする原子炉用燃料集合体の支持格子。
JP03338599A 1991-12-20 1991-12-20 原子炉用燃料集合体の支持格子 Expired - Lifetime JP3089073B2 (ja)

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JP5726674B2 (ja) * 2011-08-10 2015-06-03 原子燃料工業株式会社 沸騰水型原子炉燃料集合体用格子型スペーサ
CN111540482A (zh) * 2020-05-14 2020-08-14 中国核动力研究设计院 一种具有双y形弹簧的单金属结构格架

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