JP3108206B2 - 核燃料集合体で使用するスペクトルシフト棒アセンブリ - Google Patents
核燃料集合体で使用するスペクトルシフト棒アセンブリInfo
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Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は、一般に原子炉に関し、特に、
異なった時点で破裂して水を流入せしめ、それにより水
／燃料比を増加し、以て反応度を増加するようになって
いるスペクトルシフト棒のアセンブリを用いた核燃料集
合体に関するものである。
異なった時点で破裂して水を流入せしめ、それにより水
／燃料比を増加し、以て反応度を増加するようになって
いるスペクトルシフト棒のアセンブリを用いた核燃料集
合体に関するものである。
【０００２】
【従来技術の説明】加圧水形原子炉（ＰＷＲ）の慣用の
設計においては、炉心の寿命期間に亙り反応度が減損し
ても長期間に亙って炉心の運転を維持するのに充分な反
応度が存在するように、運転開始時に過剰量の反応度を
炉心に設定している。一方、炉心使用期間の開始時に炉
心に過剰量の反応度が設定されるため、当該時点で該反
応度を適切に制御する対策を採らなければならない。
設計においては、炉心の寿命期間に亙り反応度が減損し
ても長期間に亙って炉心の運転を維持するのに充分な反
応度が存在するように、運転開始時に過剰量の反応度を
炉心に設定している。一方、炉心使用期間の開始時に炉
心に過剰量の反応度が設定されるため、当該時点で該反
応度を適切に制御する対策を採らなければならない。
【０００３】反応度を制御する１つの方法は、中性子ス
ペクトルのサーマル（高反応度）部分を犠牲にして該中
性子スペクトルのエピサーマル（低反応度）部分を増加
する効果を有する初期スペクトルシフトを行うことであ
る。その結果、発生する熱中性子の数は減少し核分裂が
減少する。次いで、長期の炉心運転中に核分裂が減少し
た場合に、中性子スペクトルのエピサーマル部分を犠牲
にして中性子スペクトルのサーマル部分への逆スペクト
ルシフトを行う。このような制御技術は、主として、排
除棒を使用することにより達成されている。この名称が
意味するように、これ等の排除棒は初期の段階で、減速
材である水の幾分かを排除して反応度を減少する目的で
炉心内に配置される。炉心サイクル中に反応度が減損し
た時点で、これ等の排除棒による炉心からの排除を止め
て、炉心内の減速量、従って炉心内に反応度のレベルを
増加する。
ペクトルのサーマル（高反応度）部分を犠牲にして該中
性子スペクトルのエピサーマル（低反応度）部分を増加
する効果を有する初期スペクトルシフトを行うことであ
る。その結果、発生する熱中性子の数は減少し核分裂が
減少する。次いで、長期の炉心運転中に核分裂が減少し
た場合に、中性子スペクトルのエピサーマル部分を犠牲
にして中性子スペクトルのサーマル部分への逆スペクト
ルシフトを行う。このような制御技術は、主として、排
除棒を使用することにより達成されている。この名称が
意味するように、これ等の排除棒は初期の段階で、減速
材である水の幾分かを排除して反応度を減少する目的で
炉心内に配置される。炉心サイクル中に反応度が減損し
た時点で、これ等の排除棒による炉心からの排除を止め
て、炉心内の減速量、従って炉心内に反応度のレベルを
増加する。
【０００４】排除を止めるために考えられている１つの
試みとして、排除棒の端部に、或る時点で穿通されて排
除棒に水を充填する膜を設けることが提案されている。
即ち、適当な時点で、中空の排除棒に設けられている特
殊な刻み目が形成された端栓を囲繞する小さい加熱要素
を電気的に付勢する。それにより発生する熱で、端栓の
刻み目部分は弱化し、外部の水圧で端栓が裂開し、水が
排除棒内に流入して充填する。
試みとして、排除棒の端部に、或る時点で穿通されて排
除棒に水を充填する膜を設けることが提案されている。
即ち、適当な時点で、中空の排除棒に設けられている特
殊な刻み目が形成された端栓を囲繞する小さい加熱要素
を電気的に付勢する。それにより発生する熱で、端栓の
刻み目部分は弱化し、外部の水圧で端栓が裂開し、水が
排除棒内に流入して充填する。
【０００５】排除を止める別の試みによれば、燃料集合
体内に、初期状態においてヘリウム或は他の適当なガス
が充填されている少なくとも１本の棒を設ける。原子炉
の運転が進むに伴い、このガス充填棒は、その長さが増
加して、最終的には、上部ノズルの隣接部分に取り付け
られているスパイクに係合する。このスパイクでガス充
填棒の上部端栓が穿通されてガス充填棒は水で充填され
る。この試みは、米国特許第４,３７１,４９５号明細書
に記載されている。
体内に、初期状態においてヘリウム或は他の適当なガス
が充填されている少なくとも１本の棒を設ける。原子炉
の運転が進むに伴い、このガス充填棒は、その長さが増
加して、最終的には、上部ノズルの隣接部分に取り付け
られているスパイクに係合する。このスパイクでガス充
填棒の上部端栓が穿通されてガス充填棒は水で充填され
る。この試みは、米国特許第４,３７１,４９５号明細書
に記載されている。
【０００６】排除を止める更に別の提案では、駆動機構
を用いることにより、所望の時点で水排除棒を取り出す
ことが行われている。この試みは、米国特許第４,４３
２,９３４号明細書に記載されている。
を用いることにより、所望の時点で水排除棒を取り出す
ことが行われている。この試みは、米国特許第４,４３
２,９３４号明細書に記載されている。
【０００７】減速材の排除を止める更に他の方法が米国
特許第４,６８７,６２１号明細書に記載されている。こ
の方法においては、水溶性の形態のホウ素物質のよう
に、ヘリウムガスを発生する可燃性の毒物質を収容して
いる棒を設ける。この棒は、棒内のヘリウムガスが所定
の内部圧力に達した時に破損するように特別に製造され
ている１つの端栓の裂開可能な円板状部分のような領域
を有している。燃料集合体内の各種排除棒群内の初期内
部圧力を変えることにより、炉心サイクル中、種々の異
なった棒群を異なった時点で裂開させて、水排除の中止
を増分的に行うように調整することができる。
特許第４,６８７,６２１号明細書に記載されている。こ
の方法においては、水溶性の形態のホウ素物質のよう
に、ヘリウムガスを発生する可燃性の毒物質を収容して
いる棒を設ける。この棒は、棒内のヘリウムガスが所定
の内部圧力に達した時に破損するように特別に製造され
ている１つの端栓の裂開可能な円板状部分のような領域
を有している。燃料集合体内の各種排除棒群内の初期内
部圧力を変えることにより、炉心サイクル中、種々の異
なった棒群を異なった時点で裂開させて、水排除の中止
を増分的に行うように調整することができる。
【０００８】上述した従来の方法は、全て合理的に良好
に動作し概ね設計運転条件範囲内で所期の目的を達成し
ているが、これ等の従来の方法よりも単純で、費用が安
くしかも炉心サイクル中所望の時点で効果を発揮するよ
うに調整することができる減速材排除の中止という課題
に対する別の試みの必要性が依然として存在する。
に動作し概ね設計運転条件範囲内で所期の目的を達成し
ているが、これ等の従来の方法よりも単純で、費用が安
くしかも炉心サイクル中所望の時点で効果を発揮するよ
うに調整することができる減速材排除の中止という課題
に対する別の試みの必要性が依然として存在する。
【０００９】
【発明の概要】本発明は、上記の必要性を満足するよう
に設計されたスペクトルシフト棒アセンブリを提供する
ことにある。本発明のスペクトルシフト棒アセンブリ
は、薄肉化された壁部分を備える複数個の封止された空
の中空管状棒から構成され、該壁部分は、原子炉運転の
所望月数後にクリープ圧潰を越えて破裂し、以て減速材
である水を中空管状棒内に流入せしめて該中空管状棒を
減速材で充填する。このようにして、上記の中空管状棒
はスペクトルシフトを行う能力を与えられる。
に設計されたスペクトルシフト棒アセンブリを提供する
ことにある。本発明のスペクトルシフト棒アセンブリ
は、薄肉化された壁部分を備える複数個の封止された空
の中空管状棒から構成され、該壁部分は、原子炉運転の
所望月数後にクリープ圧潰を越えて破裂し、以て減速材
である水を中空管状棒内に流入せしめて該中空管状棒を
減速材で充填する。このようにして、上記の中空管状棒
はスペクトルシフトを行う能力を与えられる。
【００１０】従って、本発明は、原子炉の炉心内で核燃
料集合体と共に使用するスペクトルシフト棒アセンブリ
に関する。このアセンブリは、（ａ）両端が気密密封さ
れて、他の部分の厚さに比較し減少した厚さの軸方向に
延びる環状の壁部分を有する少なくとも１つの細長い空
の中空管状棒を含み、原子炉における所望の延長使用期
間後、上記減少厚さの壁部分にクリープ圧潰及び破断が
生じて原子炉内の液体減速材が上記中空管状棒内に流入
し該中空管状棒を充填して、スペクトルシフトを行う。
更に、（ｂ）上記中空管状棒を核燃料集合体内に取り付
けるための取付手段を備えている。
料集合体と共に使用するスペクトルシフト棒アセンブリ
に関する。このアセンブリは、（ａ）両端が気密密封さ
れて、他の部分の厚さに比較し減少した厚さの軸方向に
延びる環状の壁部分を有する少なくとも１つの細長い空
の中空管状棒を含み、原子炉における所望の延長使用期
間後、上記減少厚さの壁部分にクリープ圧潰及び破断が
生じて原子炉内の液体減速材が上記中空管状棒内に流入
し該中空管状棒を充填して、スペクトルシフトを行う。
更に、（ｂ）上記中空管状棒を核燃料集合体内に取り付
けるための取付手段を備えている。
【００１１】好適な実施例においては、該アセンブリは
上記のような排除棒即ち中空管状棒を複数個備える。こ
れ等の中空管状棒の軸方向壁部分の各減少厚さを変え
て、各中空管状棒が異なった時点で破断して水が各中空
管状棒内に異なった時点で流入するようにして、異なっ
た時点で水／燃料比の増加、従って反応度の増加を生じ
ることができる。また、各中空管状棒は、異なった時点
で破断が生ずるように異なったレベルで加圧しておくこ
とも可能である。
上記のような排除棒即ち中空管状棒を複数個備える。こ
れ等の中空管状棒の軸方向壁部分の各減少厚さを変え
て、各中空管状棒が異なった時点で破断して水が各中空
管状棒内に異なった時点で流入するようにして、異なっ
た時点で水／燃料比の増加、従って反応度の増加を生じ
ることができる。また、各中空管状棒は、異なった時点
で破断が生ずるように異なったレベルで加圧しておくこ
とも可能である。
【００１２】本発明の上述及び他の特徴や利点は、添付
図面を参照しての以下の詳細な説明を読むことにより当
業者には明らかになるであろう。
図面を参照しての以下の詳細な説明を読むことにより当
業者には明らかになるであろう。
【００１３】
【好適な実施例の詳細な説明】以下の説明において、同
じ参照符号は幾つかの図面を通し同じ或るいは対応の部
分を指すものとする。また、以下の説明で用いる「前
方」、「後方」、「左」、「右」、「上方」、「下方」
その他類似の用語は単なる説明の便宜上の表現であって
限定的な意味に解釈されてはならない。
じ参照符号は幾つかの図面を通し同じ或るいは対応の部
分を指すものとする。また、以下の説明で用いる「前
方」、「後方」、「左」、「右」、「上方」、「下方」
その他類似の用語は単なる説明の便宜上の表現であって
限定的な意味に解釈されてはならない。
【００１４】
【一般的説明】特に図１を参照すると，垂直方向に短縮
した形態で、参照数字１０で総括的に原子炉燃料集合体
が示されている。この燃料集合体は、追って述べる本発
明のスペクトルシフト棒アセンブリ１２を備えることが
できる。燃料集合体１０は、加圧水形原子炉（ＰＷＲ）
で使用されている型式のものであって、原子炉（図示せ
ず）の炉心領域で、下部炉心板（図示せず）上に燃料集
合体を支持するための下端構造もしくは下部ノズル１４
と、該下部ノズル１４から上向きに突出し長手方向に延
びる多数の案内管もしくはシンブル１６とを備えてい
る。燃料集合体１０は更に、上記案内シンブル１６に沿
って軸方向に離間配設された複数個の横支持格子１８
と、上記格子１８により横方向に離間して支持されてい
る細長い核燃料棒２０の組織化された配列とを備えてい
る。また、燃料集合体１０は、その中心部に配設された
計装管２２及び案内シンブル１６の上端部に取り付けら
れた上端構造もしくは上部ノズル２４を有する。このよ
うな構成要素の配列で、燃料集合体１０の構成要素を損
傷することなく適宜取り扱うことができる一体のユニッ
トが形成されている。
した形態で、参照数字１０で総括的に原子炉燃料集合体
が示されている。この燃料集合体は、追って述べる本発
明のスペクトルシフト棒アセンブリ１２を備えることが
できる。燃料集合体１０は、加圧水形原子炉（ＰＷＲ）
で使用されている型式のものであって、原子炉（図示せ
ず）の炉心領域で、下部炉心板（図示せず）上に燃料集
合体を支持するための下端構造もしくは下部ノズル１４
と、該下部ノズル１４から上向きに突出し長手方向に延
びる多数の案内管もしくはシンブル１６とを備えてい
る。燃料集合体１０は更に、上記案内シンブル１６に沿
って軸方向に離間配設された複数個の横支持格子１８
と、上記格子１８により横方向に離間して支持されてい
る細長い核燃料棒２０の組織化された配列とを備えてい
る。また、燃料集合体１０は、その中心部に配設された
計装管２２及び案内シンブル１６の上端部に取り付けら
れた上端構造もしくは上部ノズル２４を有する。このよ
うな構成要素の配列で、燃料集合体１０の構成要素を損
傷することなく適宜取り扱うことができる一体のユニッ
トが形成されている。
【００１５】上述のように、燃料集合体１０において
は、列状の燃料棒２０は、燃料集合体の長手方向に沿い
離間して配設された格子１８により互いに離間した関係
で保持されている。各燃料棒２０は、核燃料ペレット
（図示せず）を備えており、燃料棒２０の両端は上部端
栓２６及び下部端栓２８により密閉されている。核分裂
性物質からなる燃料ペレットは、ＰＷＲの反応出力を発
生する。水或はホウ素含有水のような液体減速／冷却材
が、炉心の燃料集合体を通って上方向に圧送されて、有
用な仕事を行うために、燃料集合体内に発生される熱の
一部を取り出す。
は、列状の燃料棒２０は、燃料集合体の長手方向に沿い
離間して配設された格子１８により互いに離間した関係
で保持されている。各燃料棒２０は、核燃料ペレット
（図示せず）を備えており、燃料棒２０の両端は上部端
栓２６及び下部端栓２８により密閉されている。核分裂
性物質からなる燃料ペレットは、ＰＷＲの反応出力を発
生する。水或はホウ素含有水のような液体減速／冷却材
が、炉心の燃料集合体を通って上方向に圧送されて、有
用な仕事を行うために、燃料集合体内に発生される熱の
一部を取り出す。
【００１６】
【スペクトルシフト棒アセンブリ】ＰＷＲの運転におい
ては、ウラン燃料を良好に利用して燃料費用を減少する
ために、可能な限り原子炉の炉心の寿命を延長するのが
望ましい。このことを達成するために、初期状態におい
て、原子炉の炉心に過剰量の反応度を与え且つ同時に炉
心の寿命期間に亙り反応度を比較的一定に維持するため
の手段を設けておくのが一般的慣行である。
ては、ウラン燃料を良好に利用して燃料費用を減少する
ために、可能な限り原子炉の炉心の寿命を延長するのが
望ましい。このことを達成するために、初期状態におい
て、原子炉の炉心に過剰量の反応度を与え且つ同時に炉
心の寿命期間に亙り反応度を比較的一定に維持するため
の手段を設けておくのが一般的慣行である。
【００１７】本発明は、この種の手段に係わるものであ
り、この手段は、図１に示すように燃料集合体１０の案
内シンブル１６に嵌挿された複数個の気密に密閉された
空の中空管状棒３０を有するスペクトルシフト棒アセン
ブリ１２の形態にある。該アセンブリ１２の密閉された
中空管状棒（以下、単に水排除棒又は空棒という）３０
は、押さえ機構３２の形態にある取付手段により燃料集
合体１０内に固定的に支持される。密閉された水排除棒
又は空棒３０は、燃料集合体１０内で密閉された状態に
ある間、減速／冷却材水を排除することができる。押さ
え機構３２は、炉心の寿命期間に亙る反応度の制御を支
援するために、炉心内の燃料集合体１０の内の幾つかの
燃料集合体の案内シンブル１６内で空棒３０を支持する
機能をする。
り、この手段は、図１に示すように燃料集合体１０の案
内シンブル１６に嵌挿された複数個の気密に密閉された
空の中空管状棒３０を有するスペクトルシフト棒アセン
ブリ１２の形態にある。該アセンブリ１２の密閉された
中空管状棒（以下、単に水排除棒又は空棒という）３０
は、押さえ機構３２の形態にある取付手段により燃料集
合体１０内に固定的に支持される。密閉された水排除棒
又は空棒３０は、燃料集合体１０内で密閉された状態に
ある間、減速／冷却材水を排除することができる。押さ
え機構３２は、炉心の寿命期間に亙る反応度の制御を支
援するために、炉心内の燃料集合体１０の内の幾つかの
燃料集合体の案内シンブル１６内で空棒３０を支持する
機能をする。
【００１８】図２〜図４に最も良く示してあるように、
スペクトルシフト棒アセンブリ１２の押さえ機構３２
は、ほぼ平行で離間した並置関係で水排除棒３０を支持
する。該押さえ機構３２は、燃料集合体の上部ノズル２
４内に嵌着されて上部ノズル２４の下側アダプタ板３６
上に載る下側の扁平な鑚孔支持板３４を備えている。ま
た、押さえ機構３２は、下端部が支持板３４に形成され
ている中心開口４０に取り付けられて該支持板３４から
上向きに延びる中心スリーブ３８と、該中心スリーブ３
８を受け該スリーブに沿い垂直方向に摺動可能である上
側押さえ板４２とを備える。更に、押さえコイルばね４
４が中心スリーブ４６を取り巻いて配置されており、こ
のばね４４は下側支持板３４及び上側押さえ板４２間に
延在している。
スペクトルシフト棒アセンブリ１２の押さえ機構３２
は、ほぼ平行で離間した並置関係で水排除棒３０を支持
する。該押さえ機構３２は、燃料集合体の上部ノズル２
４内に嵌着されて上部ノズル２４の下側アダプタ板３６
上に載る下側の扁平な鑚孔支持板３４を備えている。ま
た、押さえ機構３２は、下端部が支持板３４に形成され
ている中心開口４０に取り付けられて該支持板３４から
上向きに延びる中心スリーブ３８と、該中心スリーブ３
８を受け該スリーブに沿い垂直方向に摺動可能である上
側押さえ板４２とを備える。更に、押さえコイルばね４
４が中心スリーブ４６を取り巻いて配置されており、こ
のばね４４は下側支持板３４及び上側押さえ板４２間に
延在している。
【００１９】このようにして、支持板３４は、上部炉心
板（図示せず）に当接する上側押さえ板４２を介して作
用する上部炉心板（図示せず）により圧縮されるコイル
ばね４４により下部ノズルの下側アダプタ板３６に対し
て押さえ付けられる。この配列によれば、押さえ支持板
３４に取り付けられる水排除棒３０は、冷却材の流力に
より原子炉の炉心から出ることはなく、また、水排除棒
３０の熱膨張も許容される。
板（図示せず）に当接する上側押さえ板４２を介して作
用する上部炉心板（図示せず）により圧縮されるコイル
ばね４４により下部ノズルの下側アダプタ板３６に対し
て押さえ付けられる。この配列によれば、押さえ支持板
３４に取り付けられる水排除棒３０は、冷却材の流力に
より原子炉の炉心から出ることはなく、また、水排除棒
３０の熱膨張も許容される。
【００２０】次に、図２と共に図４を参照すると、本発
明のスペクトルシフト棒アセンブリ１２の水排除棒３０
の１つの実施例が示してある。図示の水排除棒３０は、
両端を気密に密閉されている。水排除棒３０は、基本的
に、細長い環状（好ましくは円筒状）の壁４８を有する
細長い中空管４６と、該中空管４６の両端に気密に封着
された上部端栓５０及び下部端栓５２とから構成されて
いる。上部端栓５０は、螺刻された上端部５０Ａと、排
除棒３０を押さえ機構３２の押さえ支持板３４に取り付
けるのを容易にするために、螺刻された上端部５０Ａの
下方に離間して設けられた拡大直径の環状のカラー５０
Ｂを備えている。中空管４６並びに端栓５０及び５２
は、ジルコニウムを母材とする合金のような適当な材料
から形成することができる。
明のスペクトルシフト棒アセンブリ１２の水排除棒３０
の１つの実施例が示してある。図示の水排除棒３０は、
両端を気密に密閉されている。水排除棒３０は、基本的
に、細長い環状（好ましくは円筒状）の壁４８を有する
細長い中空管４６と、該中空管４６の両端に気密に封着
された上部端栓５０及び下部端栓５２とから構成されて
いる。上部端栓５０は、螺刻された上端部５０Ａと、排
除棒３０を押さえ機構３２の押さえ支持板３４に取り付
けるのを容易にするために、螺刻された上端部５０Ａの
下方に離間して設けられた拡大直径の環状のカラー５０
Ｂを備えている。中空管４６並びに端栓５０及び５２
は、ジルコニウムを母材とする合金のような適当な材料
から形成することができる。
【００２１】水排除棒３０の壁４８は、中空管４６の壁
４８の他の部分の厚さと比較して減少した厚さの軸方向
に延びる壁部分５４の形態にある脆弱部分を有してい
る。水排除棒３０の壁部分５４の厚さを減少することに
より、該壁部分には、原子炉における炉心の所望の延長
使用期間後にクリープ圧潰及び破裂が生じ、減速材が水
排除棒３０内に流入して該水排除棒を充填する。このよ
うにして、水排除棒３０による水もしくは減速材の排除
は止められ、その結果、水／燃料比は増加し、スペクト
シフトが発生して反応度が増加する。
４８の他の部分の厚さと比較して減少した厚さの軸方向
に延びる壁部分５４の形態にある脆弱部分を有してい
る。水排除棒３０の壁部分５４の厚さを減少することに
より、該壁部分には、原子炉における炉心の所望の延長
使用期間後にクリープ圧潰及び破裂が生じ、減速材が水
排除棒３０内に流入して該水排除棒を充填する。このよ
うにして、水排除棒３０による水もしくは減速材の排除
は止められ、その結果、水／燃料比は増加し、スペクト
シフトが発生して反応度が増加する。
【００２２】図５〜図７を参照するに、第１及び第２群
の棒３０Ａ及び３０Ｂの軸方向の壁部分５４Ａ、５４Ｂ
のそれぞれの減少した厚さは、これ等の棒３０Ａ、３０
Ｂが異なった時点で破裂して、異なった時点で水がこれ
等の棒内に流入し、以て、水／燃料比における漸進的な
増加、従って、反応度の漸進的もしくは増分的な増加を
発生するように調整されている。また、棒３０Ａ、３０
Ｂは、異なった時点で破裂が生ずるように、例えばヘリ
ウムガスにより異なったレベルで内部加圧しておいても
良い。
の棒３０Ａ及び３０Ｂの軸方向の壁部分５４Ａ、５４Ｂ
のそれぞれの減少した厚さは、これ等の棒３０Ａ、３０
Ｂが異なった時点で破裂して、異なった時点で水がこれ
等の棒内に流入し、以て、水／燃料比における漸進的な
増加、従って、反応度の漸進的もしくは増分的な増加を
発生するように調整されている。また、棒３０Ａ、３０
Ｂは、異なった時点で破裂が生ずるように、例えばヘリ
ウムガスにより異なったレベルで内部加圧しておいても
良い。
【００２３】薄肉壁部分の軸方向長さは、水排除棒３０
の全長に比較して小さい。例えば、水排除棒３０は核燃
料集合体と同じ長さを有する場合、薄肉の壁部分５４は
僅か１５．２ｃｍ（６インチ）の長さとすることができ
る。水排除棒３０の外径は、案内シンブル１６内に水排
除棒３０を嵌挿することができ、しかも燃料交換時にお
けるアセンブリ１２の取外し中、問題が起こらないよう
に案内シンブルに干渉しない最大許容直径である。
の全長に比較して小さい。例えば、水排除棒３０は核燃
料集合体と同じ長さを有する場合、薄肉の壁部分５４は
僅か１５．２ｃｍ（６インチ）の長さとすることができ
る。水排除棒３０の外径は、案内シンブル１６内に水排
除棒３０を嵌挿することができ、しかも燃料交換時にお
けるアセンブリ１２の取外し中、問題が起こらないよう
に案内シンブルに干渉しない最大許容直径である。
【００２４】水排除棒３０の減少壁厚及び加圧は、破裂
が、原子炉の燃料サイクルの中期と終期との間の時点で
生ずるように予め設定する。水排除棒３０の破裂後の案
内シンブル１６における水の増加は、Ｈ／Ｕ比に約６％
の変動をもたらし、この変動は、燃料サイクル費用にお
ける３％の減少に対応する。また、燃料サイクルの費用
の３％の減少は、ウランＫｇ当たり＄４５〜＄６０の製
造費用の改善と等価である。本発明は、サイクル中に破
裂しないスペクトルシフト棒が幾本かあっても、また所
望の時点よりも速い或は遅い時期に破裂が発生しても、
それ等に対して非常に大きな寛容性を有している点に注
目されるべきである。と言うのは、達成される総合効果
は、大局的に見て、まさに企図せる効果であり、上記の
ような小さな変動が安全性や経済面で顕著な影響を与え
ることはないからである。
が、原子炉の燃料サイクルの中期と終期との間の時点で
生ずるように予め設定する。水排除棒３０の破裂後の案
内シンブル１６における水の増加は、Ｈ／Ｕ比に約６％
の変動をもたらし、この変動は、燃料サイクル費用にお
ける３％の減少に対応する。また、燃料サイクルの費用
の３％の減少は、ウランＫｇ当たり＄４５〜＄６０の製
造費用の改善と等価である。本発明は、サイクル中に破
裂しないスペクトルシフト棒が幾本かあっても、また所
望の時点よりも速い或は遅い時期に破裂が発生しても、
それ等に対して非常に大きな寛容性を有している点に注
目されるべきである。と言うのは、達成される総合効果
は、大局的に見て、まさに企図せる効果であり、上記の
ような小さな変動が安全性や経済面で顕著な影響を与え
ることはないからである。
【００２５】以上の説明から本発明の思想及びその多く
の利点は理解されたであろう。尚、本発明の精神及び範
囲から逸脱することなく或はその実質的利点を犠牲にす
ることなく実施態様、構造及び配列に関し種々な変更が
可能であろうことは明らかである。従って、ここに開示
した実施態様は、本発明の単なる好適なもしくは例示的
な実施例に過ぎないものと理解されたい。
の利点は理解されたであろう。尚、本発明の精神及び範
囲から逸脱することなく或はその実質的利点を犠牲にす
ることなく実施態様、構造及び配列に関し種々な変更が
可能であろうことは明らかである。従って、ここに開示
した実施態様は、本発明の単なる好適なもしくは例示的
な実施例に過ぎないものと理解されたい。
【図１】 スペクトルシフト棒アセンブリを備える燃料
集合体を一部断面で示す立面図であって、該燃料集合体
を垂直方向に短縮した形態で且つ図示を明瞭にするため
に一部分を切除した形態で示す図である。
集合体を一部断面で示す立面図であって、該燃料集合体
を垂直方向に短縮した形態で且つ図示を明瞭にするため
に一部分を切除した形態で示す図である。
【図２】 燃料集合体から取り外した図１のスペクトル
シフト棒アセンブリの拡大立面図であって、該アセンブ
リの棒を垂直方向に短縮した形態で示す図である。
シフト棒アセンブリの拡大立面図であって、該アセンブ
リの棒を垂直方向に短縮した形態で示す図である。
【図３】 図２の線３−３で沿って見たスペクトルシフ
ト棒アセンブリの頂面図である。
ト棒アセンブリの頂面図である。
【図４】 図２のスペクトルシフト棒アセンブリを構成
するスペクトルシフト棒の内の１つを垂直方向に短縮し
て示す拡大軸方向断面図であって、減少した厚さを有す
る軸方向に延びる壁部分を示す図である。
するスペクトルシフト棒の内の１つを垂直方向に短縮し
て示す拡大軸方向断面図であって、減少した厚さを有す
る軸方向に延びる壁部分を示す図である。
【図５】 図４の棒における減少した厚さを有する壁部
分の拡大部分図である。
分の拡大部分図である。
【図６】 図５に類似の図であって、図５に示したもの
とは異なった減少厚さを有する壁部分を示す図である。
とは異なった減少厚さを有する壁部分を示す図である。
【図７】 図５に類似の図であって、破断後の壁部分を
示す図である。
示す図である。
１０…燃料集合体、１２…スペクトルシフト棒アセンブ
リ、３０…中空管状棒（水排除棒）、３０Ａ…第１群の
棒、３０Ｂ…第２群の棒、３２…取付手段（押さえ機
構）、４６…中空管、４８…環状壁、５０…上部端栓、
５２…下部端栓、５４，５４Ａ，５４Ｂ…壁部分。
リ、３０…中空管状棒（水排除棒）、３０Ａ…第１群の
棒、３０Ｂ…第２群の棒、３２…取付手段（押さえ機
構）、４６…中空管、４８…環状壁、５０…上部端栓、
５２…下部端栓、５４，５４Ａ，５４Ｂ…壁部分。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−233392（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−186893（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−47583（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−283895（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−124290（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−87392（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G21C 7/27 G21C 3/32
Claims (16)
- 【請求項１】 原子炉において燃料集合体と共に使用す
るためのスペクトルシフト棒アセンブリであって、 （ａ）両端が気密に密封されて、他の部分の厚さに比較
し減少した厚さの軸方向に延びる環状の壁部分を有する
少なくとも１つの細長い空の中空管状棒であって、前記
原子炉における所望の延長使用期間後に、前記壁部分に
クリープ圧潰及び破裂が生じて前記原子炉内の液体減速
材が前記空の中空管状棒内に流入して該中空管状棒を充
填し、それによりスペクトルシフトを行う前記中空管状
棒と、 （ｂ）該中空管状棒を前記燃料集合体内に取り付けるた
めの取付手段と、 を含む、前記燃料集合体と共に使用するスペクトルシフ
ト棒アセンブリ。 - 【請求項２】 前記中空管状棒は、細長い環状壁を有す
る細長い中空管と、該中空管の両端に気密封止された端
栓とを含み、前記中空管の前記環状壁が、前記軸方向に
延びる環状の壁部分を有する請求項１に記載のスペクト
ルシフト棒アセンブリ。 - 【請求項３】 前記中空管状棒には所定の内圧でガスが
封入されている請求項１に記載のスペクトルシフト棒ア
センブリ。 - 【請求項４】 前記取付手段は押さえ機構の形態にある
請求項１に記載のスペクトルシフト棒アセンブリ。 - 【請求項５】 原子炉において燃料集合体と共に使用す
るためのスペクトルシフト棒アセンブリであって、 （ａ）それぞれ、両端が気密に密封されて、他の部分の
厚さに比較し減少した厚さの軸方向に延びる環状の壁部
分を有する、複数の細長い空の中空管状棒であって、前
記原子炉における所望の延長使用期間後に、前記壁部分
にクリープ圧潰及び破裂が生じて前記原子炉内の液体減
速材が前記空の中空管状棒内に流入して該中空管状棒を
充填し、それによりスペクトルシフトを行う前記複数の
中空管状棒と、 （ｂ）該複数の中空管状棒を、互いに側辺と側辺とを離
間した関係で、前記燃料集合体内に取り付けるための取
付手段と、 を含む、前記燃料集合体と共に使用するスペクトルシフ
ト棒アセンブリ。 - 【請求項６】 前記複数の中空管状棒の各々は、細長い
環状壁を有する細長い中空管と、該中空管の両端に気密
封止された端栓とを含み、前記中空管の前記環状壁が、
前記軸方向に延びる環状の壁部分を有する請求項５に記
載のスペクトルシフト棒アセンブリ。 - 【請求項７】 前記中空管状棒のうちの第１群の棒の前
記軸方向に延びる壁部分の減少厚さは、前記中空管状棒
のうちの第２群の棒の前記軸方向に延びる壁部分の減少
厚さとは異なっていて、該第１群の棒が前記第２群の棒
とは異なる時点で破裂するようになっている請求項６に
記載のスペクトルシフト棒アセンブリ。 - 【請求項８】 前記中空管状棒の各々には所定の内圧で
ガスが封入されている請求項６に記載のスペクトルシフ
ト棒アセンブリ。 - 【請求項９】 前記中空管状棒のうちの第１群の棒にお
けるガスの所定の内圧は、前記中空管状棒のうちの第２
群の棒におけるガスの所定の内圧とは異なっていて、前
記第１群の棒が前記第２群の棒とは異なる時点で破裂す
るようになっている請求項８に記載のスペクトルシフト
棒アセンブリ。 - 【請求項１０】 前記取付手段は押さえ機構の形態にあ
る請求項５に記載のスペクトルシフト棒アセンブリ。 - 【請求項１１】 複数の燃料集合体と、該燃料集合体を
通って流れる液体減速／冷却材とを有し、前記燃料集合
体の各々が整列配置された核燃料棒を含んでいて、該核
燃料棒に沿って前記液体減速／冷却材が流れる原子炉に
おいて、前記燃料集合体のうちの選択されたものに支持
されるスペクトルシフト棒アセンブリであって、 （ａ）それぞれ、両端が気密に密封されて、他の部分の
厚さに比較し減少した厚さの軸方向に延びる環状の壁部
分を有する、複数の細長い空の中空管状棒であって、前
記原子炉における所望の延長使用期間後に、前記壁部分
にクリープ圧潰及び破裂が生じて前記原子炉内の液体減
速／冷却材が前記空の中空管状棒内に流入して該中空管
状棒を充填し、それによりスペクトルシフトを行う前記
複数の中空管状棒と、 （ｂ）該複数の中空管状棒を、互いに側辺と側辺とを離
間した関係で、前記選 択された燃料集合体内に取り付け
るための取付手段と、 を含む、前記燃料集合体と共に使用するスペクトルシフ
ト棒アセンブリ。 - 【請求項１２】 前記中空管状棒の各々が、細長い環状
壁を有する細長い中空管と、該中空管の両端に気密封止
された端栓とを含み、前記中空管の前記環状壁が、前記
軸方向に延びる環状の壁部分を有する請求項１１に記載
のスペクトルシフト棒アセンブリ。 - 【請求項１３】 前記中空管状棒のうちの第１群の棒の
前記軸方向に延びる壁部分の減少厚さは、前記中空管状
棒のうちの第２群の棒の前記軸方向に延びる壁部分の減
少厚さとは異なっていて、該第１群の棒が前記第２群の
棒とは異なる時点で破裂するようになっている請求項１
２に記載のスペクトルシフト棒アセンブリ。 - 【請求項１４】 前記中空管状棒の各々には所定の内圧
でガスが封入されている請求項１２に記載のスペクトル
シフト棒アセンブリ。 - 【請求項１５】 前記中空管状棒のうちの第１群の棒に
おけるガスの所定の内圧は、前記中空管状棒のうちの第
２群の棒におけるガスの所定の内圧とは異なっていて、
前記第１群の棒が前記第２群の棒とは異なる時点で破裂
するようになっている請求項１４に記載のスペクトルシ
フト棒アセンブリ。 - 【請求項１６】 前記取付手段は押さえ機構の形態にあ
る請求項１１に記載のスペクトルシフト棒アセンブリ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/740342 | 1991-08-05 | ||
| US07/740,342 US5200138A (en) | 1991-08-05 | 1991-08-05 | Spectral shift-producing subassembly for use in a nuclear fuel assembly |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05196774A JPH05196774A (ja) | 1993-08-06 |
| JP3108206B2 true JP3108206B2 (ja) | 2000-11-13 |
Family
ID=24976090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04201032A Expired - Fee Related JP3108206B2 (ja) | 1991-08-05 | 1992-07-28 | 核燃料集合体で使用するスペクトルシフト棒アセンブリ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5200138A (ja) |
| EP (1) | EP0526753B1 (ja) |
| JP (1) | JP3108206B2 (ja) |
| KR (1) | KR100275299B1 (ja) |
| ES (1) | ES2079107T3 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US9378853B2 (en) | 2010-10-21 | 2016-06-28 | Bwxt Nuclear Energy, Inc. | Support structure for a control rod assembly of a nuclear reactor |
| US8625733B2 (en) * | 2011-02-01 | 2014-01-07 | Westinghouse Electric Company Llc | Neutron source assembly |
| US9911512B2 (en) | 2012-02-27 | 2018-03-06 | Bwxt Mpower, Inc. | CRDM internal electrical connector |
| US9805832B2 (en) | 2012-02-27 | 2017-10-31 | Bwxt Mpower, Inc. | Control rod drive mechanism (CRDM) mounting system for pressurized water reactors |
| US10102932B2 (en) | 2012-04-17 | 2018-10-16 | Bwxt Mpower, Inc. | Power distribution plate for powering internal control rod drive mechanism (CRDM) units |
| US9754688B2 (en) | 2012-04-17 | 2017-09-05 | Bwx Technologies, Inc. | Suspended upper internals for compact nuclear reactor including a lower hanger plate |
| WO2013158711A1 (en) | 2012-04-17 | 2013-10-24 | Babcock & Wilcox Mpower, Inc. | Small modular reactor fuel assembly |
| US9767930B2 (en) | 2012-04-17 | 2017-09-19 | Bwxt Mpower, Inc. | Suspended upper internals for compact nuclear reactor including a mid-hanger plate |
| WO2013165669A1 (en) | 2012-04-17 | 2013-11-07 | Babcock & Wilcox Mpower, Inc. | Suspended upper internals with tie rod couplings for compact nuclear reactor |
| US10229760B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-03-12 | Bwxt Mpower, Inc. | CRDM with separate scram latch engagement and locking |
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|---|---|---|---|---|
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| US4371495A (en) * | 1981-01-23 | 1983-02-01 | Westinghouse Electric Corp. | Self rupturing gas moderator rod for a nuclear reactor |
| DE3571286D1 (en) * | 1984-02-14 | 1989-08-03 | Westinghouse Electric Corp | Fuel-bearing plugging device |
| US4657726A (en) * | 1984-06-22 | 1987-04-14 | Westinghouse Electric Corp. | Moderator control apparatus for a nuclear reactor fuel assembly |
| US4693862A (en) * | 1984-07-02 | 1987-09-15 | Westinghouse Electric Corp. | Gas displacement spectral shift reactor and control method |
| US4687621A (en) * | 1984-08-06 | 1987-08-18 | Westinghouse Electric Corp. | Nuclear fuel assembly with improved spectral shift-producing rods |
| US4687627A (en) * | 1984-11-13 | 1987-08-18 | Westinghouse Electric Corp. | Water displacer rod with hollow annular support pellets having sealed internal voids |
| US4683103A (en) * | 1985-02-12 | 1987-07-28 | Westinghouse Electric Corp. | Spectral shift apparatus and method for a nuclear reactor fuel assembly |
| US4728480A (en) * | 1985-02-12 | 1988-03-01 | Westinghouse Electric Corp. | Apparatus and method for refurbishing a spectral shift mechanism for a nuclear reactor fuel assembly |
| US5075069A (en) * | 1990-10-01 | 1991-12-24 | Energy Control Development, Inc. | Method and apparatus for increasing fuel efficiency in nuclear reactors |
-
1991
- 1991-08-05 US US07/740,342 patent/US5200138A/en not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-07-09 EP EP92111640A patent/EP0526753B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-07-09 ES ES92111640T patent/ES2079107T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1992-07-28 JP JP04201032A patent/JP3108206B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1992-08-04 KR KR1019920013988A patent/KR100275299B1/ko not_active IP Right Cessation
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|---|---|
| KR930005039A (ko) | 1993-03-23 |
| ES2079107T3 (es) | 1996-01-01 |
| EP0526753B1 (en) | 1995-09-20 |
| KR100275299B1 (ko) | 2000-12-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |