JP3162473B2 - 燃料支持金具プラグ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は沸騰水型原子炉の炉心部
に装荷される燃料支持金具プラグに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よく知られているように、沸騰水型
原子炉では、例えば図６に示す如く、４体一組の燃料集
合体１が多数組装荷されて炉心部２が構成されている。

【０００３】各組の燃料集合体１は、図７および図８に
示すように、炉心支持板（図示せず）に設けられた燃料
支持金具３上に据付けられ、上部は上部格子板４により
支持され、横方向の振れが規制されている。

【０００４】各組の燃料集合体１のチャンネルボックス
５間には、横断面十字形の間隙６が形成され、この間隙
６内に同断面形状の制御棒７が出入自在に上下駆動され
るようになっており、これにより一つのセルが構成され
ている。

【０００５】各チャンネルボックス５間の間隙は、チャ
ンネルボックス５の頂部に取付けられたチャンネルファ
スナ８およびスペーサ９によって一定に保持され、この
間隙６内に制御棒７を出入することにより炉出力が調節
制御されるようになっている。なお、スペーサ９はチャ
ンネルボックス５の頂部に、成形加工により形成され
る。

【０００６】ところで、沸騰水型原子炉の炉出力を調節
するため、図６に示すように、炉心部２の一部を燃料集
合体１の非装荷状態とし、この部位に燃料支持金具プラ
グ１０を装荷して炉運転を続ける場合がある。

【０００７】これは、一つのセル内で１体の燃料集合体
１を非装荷状態とした場合、隣接する残りの３体の燃料
集合体１が非装荷部位側に倒れるのを防止するためであ
り、図９および図１０に示すように、非装荷部位に燃料
集合体１の外形と略同様な形状の燃料支持金具プラグ１
０が取付けられる。

【０００８】例えば７８０ＭＷｅクラスの沸騰水型原子
力発電プラントにおいては、図６に示すように、最外周
位置に例えば１２体の燃料支持金具プラグ１０が取付け
られ、残りの３体の燃料集合体１とともに制御棒７を摺
動案内する案内面が構成されている。この場合、燃料支
持金具プラグ１０は燃料集合体１と同様に、燃料支持金
具３上に据付けられ、その上部は上部格子板４により支
持されている。

【０００９】これまで使用されてきた燃料支持金具プラ
グ１０は、例えば図１１に示すように、燃料集合体１の
チャンネルボックスと同様なチャンネルボックス５を有
する構成とされている。すなわち、チャンネルボックス
５の上部および下部に、ハンドル付き上部タイプレート
１２および下部タイプレート１３がそれぞれ収容されて
いる。上部タイプレート１２の隅角部内面には、図１２
に示すようにポール１４が立設され、このポール１４に
は、チャンネルボックス５の頂部コーナ部の対角線上で
固定された２個のクリップ１５が取付けられている。

【００１０】また、下部タイプレート１３は、チャンネ
ルボックス５の下端に溶接により接合され、この下部タ
イプレート１３上の偏心位置に、筒状ガイド１８が立設
されている。

【００１１】しかして、上部タイプレート１２、下部タ
イプレート１３および筒状ガイド１８を貫通するように
取付シャフト１９が設けられ、このシャフト１９の下端
部に側面視略Ｌ字形のフィンガ２０が回動可能に取付け
られている。なお、前記の取付けシャフト１９は、二重
コイルスプリング２１により常時上方に向って付勢され
ている。

【００１２】このように構成された燃料支持金具プラグ
１０は、燃料集合体１と外形が同様であるが、重量が燃
料集合体に比べて小さいため、燃料支持金具プラグ１０
の浮上がりを防止する目的で、前記のフィンガ２０が燃
料支持金具３に設けられた固定ピン２２に係合固定され
るようになっている。この場合、燃料支持金具プラグ１
０を固定ピン２２に係合させたり、係合を解除する動作
は、プラグ１０の上端のハンドルを遠隔操作することに
より行われる。このように、燃料支持金具プラグ１０は
燃料集合体１と略同様に取扱うことができ、燃料交換時
にはプラグ交換を行う必要がなく、炉心構造物として炉
内に常置される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料支持金
具プラグ１０のチャンネルボックス５には、中性子吸収
経済を向上させるために通常、中性子吸収断面積の小さ
いジルカロイが適用される。そして、燃料集合体１のチ
ャンネルボックス５については、定期検査時にシャック
リングが実施され、約４年毎に燃料集合体１が新規のも
のと交換されるのに対し、燃料支持金具プラグ１０は交
換されることなく炉内に取付けられ、一定位置に配設さ
れる。

【００１４】しかるに、ジルカロイは結晶異方性を有す
る金属であるため、高速中性子の照射を受けると、燃料
支持金具プラグ１０は図１３に示すように、セルの内側
に曲る特性を有するものとなり、これにより間隙６が減
少して制御棒７を挿入する際の摩擦力が増加する場合が
ある。このような場合には、燃料支持金具プラグ１０を
交換する必要が生じるが、従来では燃料支持金具プラグ
１０全体を交換しているため、不経済となる問題があっ
た。

【００１５】また、燃料支持金具プラグ１０を相当長期
間（約１０年）に炉心部に装荷して使用した場合、ジル
カロイ製チャンネルボックス５は、中性子照射により腐
食が進行し、酸化物の剥離が生じる。そして、落下およ
び放射化された酸化物により、原子炉ボトムの放射性レ
ベルが上昇し、原子炉下での作業時に被曝量が増加する
可能性があった。

【００１６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、チャンネルボックスに照射成長による曲りや腐
食が生じても、燃料支持金具プラグ全体を交換する必要
なく、チャンネルボックスのみの取替えで済むように
し、プラグの有効利用ひいては経済性を向上が図れる燃
料支持金具プラグを提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、原子炉の炉心部における燃料集合体取
外し位置に補助的に配設される燃料支持金具プラグにお
いて、燃料集合体と同様の構成を有する上部タイプレー
トおよび下部タイプレートを、チャンネルボックス内に
配設される縦長なサポートパイプにより自立可能に一体
化し、このサポートパイプの内部に燃料支持金具の固定
ピンに係合して燃料支持金具プラグを燃料支持金具に取
付けるラッチャーシャフトを備え、前記チャンネルボッ
クスは、前記上下部タイプレートに着脱交換可能に取付
けてなることを特徴とする。

【００１８】

【作用】前記構成によると、上部タイプレートおよび下
部タイプレートが、チャンネルボックス内に配設される
縦長なサポートパイプにより自立可能に一体化され、こ
のサポートパイプの内部に燃料支持金具の固定ピンに係
合して取付けるためのラッチャーシャフトが備られるこ
とにより、チャンネルボックスを着脱交換できるように
したので、例えばチャンネルボックスに照射成長による
曲りや腐食が生じた場合には、サポートパイプにより上
部タイプレートおよび下部タイプレートの一体化状態の
ままで、チャンネルボックスを着脱することができる。

【００１９】したがって、燃料支持金具プラグ全体を交
換する必要なく、チャンネルボックスのみの取替えで済
み、プラグの有効利用ひいては経済性の向上が図れるよ
うになる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図５を参照し
て説明する。

【００２１】図１は燃料支持金具プラグの全体構成を示
し、図２および図３は上部タイプレート、ソケットおよ
びサポートパイプ等の結合構成を示し、図４および図５
はチャンネルボックスの構成を示している。

【００２２】図１に示すように、本実施例の燃料支持金
具プラグ３０では、上部タイプレート３７と下部タイプ
レート３８とが、中空のソケット４３、サポートパイプ
３９およびガイド４８によって結合され、チャンネルボ
ックス３１を装着しない状態でも自立できる構成となっ
ている。

【００２３】すなわち、図２に示すように、上部タイプ
レート３７とソケット４３およびサポートパイプ３９の
結合部分では、チャンネルボックス３１が下部タイプレ
ート３８を基準にして歪んでいる（捩れている）場合を
想定したものである。

【００２４】図３に示すように、上部リング４１には下
端部に突起４１ａが形成されており、下部リング４２に
は、切欠部４２ａが形成され、突起４１ａが切欠部４２
ａの中で若干の回転が可能とされている。

【００２５】上部タイプレート３７と上部リング４１と
の接合部（Ａ部）は、溶接により接合されており、また
下部リング４２とソケット４３との接合部（Ｂ部）も溶
接により接合されている。さらに、ソケット４３とサポ
ートパイプ３９との接合部（Ｃ部）も溶接により接合さ
れ、これらは一体的に構成されている。

【００２６】このように一体となっている上部タイプレ
ート３７と上部リング４１とは、ソケット４３に対して
摺動回転可能となっており、このような構成により、上
部タイプレート３７がサポートパイプ３９に対して鉛直
方向に一体となっている。そして、突起４１ａと切欠部
４２ａとの間にはギャップがあけられており、このギャ
ップの角度分だけ、上部タイプレート３７に対して左右
に回転できるようになっている。

【００２７】チャンネルボックス３１の上下端の内面
は、上部タイプレート３７および下部タイプレートにそ
れぞれ嵌合され、上部タイプレート３７が下部タイプレ
ート３８に対してある程度回転できる構造となってい
る。したがって、若干の捩れのあるチャンネルボックス
３１でも、燃料支持金具プラグ３０の構成部材として適
用でき、またチャンネルボックス３１の着脱も容易に行
えるようになっている。

【００２８】また、サポートパイプ３９の内側には、ラ
ッチャーシャフト３２が挿着されており、このラッチャ
ーシャフト３２の上端にアダプタ３３が取付けられ、下
端にスタッド３４が平行ピン３６を介して取付けられて
いる。

【００２９】アダプタ３３の上端部には、図示しないが
６角穴溝が形成されており、この６角穴溝に上方から図
示しない操作ポールを押付けて回転操作できるようにな
っている。

【００３０】ラッチャーシャフト３２には、その外周に
向って突出するピン３５が取付けられ、上端のアダプタ
３３を押下げることにより、ピン３５を介して下部スリ
ーブ４９を下降させ、座金４５を介して二重コイルスプ
リング４４を収縮させながらスタッド３４を下降させる
ことができるようになっている。

【００３１】スタッド３４を下降させた状態でアダプタ
３３を回転させれば、スタッド３４も回転し、下端のフ
ィンガ３４ａが燃料支持金具（図９参照）の固定ピン２
２に係合し、操作ポールを外せば、二重コイルスプリン
グ４４の復元力により、燃料支持金具に取付けられる。

【００３２】しかして、燃料支持金具プラグ３０は、チ
ャンネルボックス３１を取付けていない状態で、原子炉
内の操作フロアに設けられるチャンネルボックス着脱装
置（図示せず）等にセットし、この状態でチャンネルボ
ックス３１を被せることにより組立てた後、チャンネル
ファスナ４０により上部タイプレート３７に固定され
る。

【００３３】なお、チャンネルボックス３１は図４に示
すように、クリップ５０およびスペーサ５１を有してい
る。この構成のものは、核燃料集合体（図示せず）に用
いられるものであるが、上述のように、若干変形した
り、捩れたチャンネルボックス３１であっても本実施例
の燃料支持金具プラグに取付けることは可能である。

【００３４】また、スタッド３４をアダプタ３３により
回転させた時には、図５に実線で示したフィンガ３４ａ
の方向となり、同図に仮想線で示したフィンガ３４ｂの
位置が燃料支持金具の固定ピンに係合する位置となる。

【００３５】なお、本実施例の燃料支持金具プラグ３０
では、図１に示した如くサポートパイプ３９およびラッ
チャーシャフト３２が偏心しているため、鉛直になるよ
うにバランスウェイトとしての作用を持たせる下部ガイ
ド４６、およびチャンネルボックス着脱装置内でのガイ
ドとなるべき中間部ガイド４７を有している。

【００３６】チャンネルボックス３１の交換は、通常の
燃料集合体にチャンネルボックスを着脱する手順と同様
に行うが、上部タイプレート２７と下部タイプレート２
８とを縦長なサポートパイプ３９で接合されているた
め、チャンネルボックス３１のみの交換が可能である。

【００３７】したがって、本実施例によれば、燃料支持
金具プラグ３０がチャンネルボックス３１の変形等によ
り制御棒の挿入、引抜き時に摩擦力が増加する等、長期
間使用によりチャンネル交換が必要になった場合に、燃
料支持金具プラグ３０全体を交換する必要なく、チャン
ネルボックス３１のみを交換することで対応できるよう
になる。

【００３８】なお、従来では燃料集合体よりも捩り剛性
が大きく、かつ３次元的に若干捩れているチャンネルボ
ックスを挿入する際に、チャンネル下端が下部タイプレ
ート上端で干渉してしまうという不都合が生じる可能性
もあったが、本実施例の燃料支持金具プラグ３０では、
上部タイプレート２７の部分とサポートパイプ３９とを
継ぐ部分に互いに継合し、回転方向にがたつきをもった
リングを設け、チャンネルボックスが挿入されても上部
タイプレート２７が回転できる構造としたので、前記の
不都合を解消できる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、上部タ
イプレートおよび下部タイプレートを、チャンネルボッ
クス内に配設される縦長なサポートパイプにより自立可
能に一体化し、このサポートパイプの内部に燃料支持金
具の固定ピンに係合して取付けるためのラッチャーシャ
フトを備えることにより、チャンネルボックスを着脱交
換できるようにしたので、チャンネルボックスに照射成
長による曲りや腐食が生じた場合には、チャンネルボッ
クスのみを着脱することができ、燃料支持金具プラグ全
体を交換することができ、燃料支持金具全体を交換する
必要なく、チャンネルボックスのみの取替えで済み、プ
ラグの有効利用ひいては経済性の向上が図れるという効
果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃料支持金具プラグの一実施例を
示す断面図。

【図２】同実施例の一部を示す拡大断面図。

【図３】図２における上部リングおよび下部リングを示
す分解斜視図。

【図４】同実施例におけるチャンネルボックスを示す斜
視図。

【図５】同実施例による燃料支持金具プラグの底面図。

【図６】炉心構造を示す概略平面図。

【図７】同炉心の１セルを示す側断面図。

【図８】図７の平面図。

【図９】従来例を示すもので炉心の１セルを示す側断面
図。

【図１０】図９の平面図。

【図１１】従来の燃料支持金具プラグを示す断面図。

【図１２】図１０におけるチャンネルボックスの上部構
成を示す斜視図。

【図１３】燃料支持金具プラグが中性子照射により変形
した状態を示す図。

【符号の説明】

１ 燃料集合体 ３０ 燃料支持金具プラグ ２７ 上部タイプレート ２８ 下部タイプレート ３１ チャンネルボックス ３９ サポート（サポートパイプ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−159186（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G21C 3/00 G21C 3/30

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉の炉心部における燃料集合体取外
   し位置に補助的に配設される燃料支持金具プラグにおい
   て、燃料集合体と同様の構成を有する上部タイプレート
   および下部タイプレートを、チャンネルボックス内に配
   設される縦長なサポートパイプにより自立可能に一体化
   し、このサポートパイプの内部に燃料支持金具の固定ピ
   ンに係合して燃料支持金具プラグを燃料支持金具に取付
   けるラッチャーシャフトを備え、前記チャンネルボック
   スは、前記上下部タイプレートに着脱交換可能に取付け
   てなることを特徴とする燃料支持金具プラグ。