JP3350199B2 - Boiling water reactor and fuel assemblies - Google Patents

Boiling water reactor and fuel assemblies

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JP3350199B2
JP3350199B2 JP00410294A JP410294A JP3350199B2 JP 3350199 B2 JP3350199 B2 JP 3350199B2 JP 00410294 A JP00410294 A JP 00410294A JP 410294 A JP410294 A JP 410294A JP 3350199 B2 JP3350199 B2 JP 3350199B2
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fuel
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    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は沸騰水型原子炉(BW
R)および燃料集合体に係り、特に地震などの振動によ
る集合体間隔の変化量を制限するようにした沸騰水型原
子炉および燃料集合体に関する。
The present invention relates to a boiling water reactor (BW).
R) and a fuel assembly, and more particularly, to a boiling water reactor and a fuel assembly which limit the amount of change in the assembly interval due to vibration such as an earthquake.

【0002】[0002]

【従来の技術】図19は沸騰水型原子炉の原子炉圧力容
器内の構造を示す概略図であり、この原子炉圧力容器1
内には炉心2が収容され、この炉心2は制御棒駆動装置
3により制御棒を上下動させて核分裂反応が制御され、
反応冷却材である水を沸騰させている。この沸騰した水
は気水分離器4により蒸気と水に分離され、蒸気はさら
に蒸気ドライヤ5で乾燥されて主蒸気管6を経て図示し
ないタービンへ送られ、このタービンにより発電機を回
転駆動させる。
2. Description of the Related Art FIG. 19 is a schematic view showing a structure inside a reactor pressure vessel of a boiling water reactor.
The reactor core 2 is accommodated in the reactor, and the reactor 2 is controlled by a control rod driving device 3 so that the control rod is moved up and down to control the fission reaction.
Water as reaction coolant is boiled. The boiled water is separated into steam and water by a steam separator 4, and the steam is further dried by a steam dryer 5 and sent to a turbine (not shown) through a main steam pipe 6. The turbine drives a generator to rotate. .

【0003】炉心2は、図20および図21に示すよう
に井桁状に形成された上部格子板7により上部が支持さ
れた燃料集合体8と、この燃料集合体8が4体に一体の
割合で装荷される十字型の断面構造の制御棒9と、炉心
下部に設置された燃料支持金具10および炉心支持板1
1とから構成される。上部格子板7の各格子内に燃料集
合体8が4体入り、その中央に制御棒9が挿入される。
そして、炉心2は燃料集合体8の設置間隔が均一なC格
子炉心と、図21に示すように上部格子板7側に間隔の
狭い部分(ナローギャップ)を有し(図示せず)、燃料
集合体8の設置間隔が不均一なD格子炉心の2つがあ
る。
As shown in FIGS. 20 and 21, a core 2 has a fuel assembly 8 whose upper part is supported by an upper grid plate 7 formed in a cross-girder shape, and the fuel assembly 8 has an integral ratio of four fuel assemblies. Control rod 9 having a cruciform cross-sectional structure, and fuel support fitting 10 and core support plate 1 installed at the lower part of the core.
And 1. Four fuel assemblies 8 are placed in each lattice of the upper lattice plate 7, and a control rod 9 is inserted in the center thereof.
The core 2 has a C lattice core in which the intervals of the fuel assemblies 8 are uniform, and a narrow gap (narrow gap) on the upper lattice plate 7 side (not shown) as shown in FIG. There are two D lattice cores in which the installation intervals of the aggregates 8 are not uniform.

【0004】一般にBWRの場合、燃料集合体8は、図
22に示すように複数本の燃料棒などを含む断面四角形
状のチャンネルボックス12と、上部タイプレート13
と、下部タイプレート14と、チャンネルファスナ15
などを有しており、チャンネルボックス12は、燃料
棒,ウォータロッド,スペーサなどを囲んでいる。チャ
ンネルボックス12上部には上部タイプレート13が、
下部には下部タイプレート14がそれぞれ固定されてい
る。
In general, in the case of a BWR, a fuel assembly 8 includes a channel box 12 having a rectangular cross section including a plurality of fuel rods and an upper tie plate 13 as shown in FIG.
, Lower tie plate 14 and channel fastener 15
The channel box 12 surrounds fuel rods, water rods, spacers, and the like. An upper tie plate 13 is provided above the channel box 12,
The lower tie plate 14 is fixed to the lower part, respectively.

【0005】燃料集合体8は、図20に示すように4体
毎に原子炉内の炉心支持板11に保持された燃料支持金
具10の上部四隅の孔に下部タイプレート14を嵌め込
むように支持されている。燃料集合体8の上端は上部格
子板7により保持されている。また、十字型の制御棒9
は、燃料支持金具10の中央の十字部を通って燃料集合
体8間を上下する機構となっている。燃料集合体8に沿
って上部格子板7の格子交差部下方には、炉心下部より
中性子束検出器を内包する計装管が挿入されている。な
お、燃料集合体の間隔は核設計と熱水力設計とで決定さ
れる。
[0005] As shown in FIG. 20, the fuel assemblies 8 are arranged such that the lower tie plate 14 is fitted into holes at four upper corners of the fuel support fitting 10 held by the core support plate 11 in the reactor every four units. Supported. The upper end of the fuel assembly 8 is held by the upper lattice plate 7. Also, a cross-shaped control rod 9
Is a mechanism for moving up and down between the fuel assemblies 8 through a central cross portion of the fuel support fitting 10. An instrumentation tube containing a neutron flux detector is inserted from the lower part of the core below the lattice intersection of the upper lattice plate 7 along the fuel assembly 8. The interval between the fuel assemblies is determined by the nuclear design and the thermal hydraulic design.

【0006】反応冷却材である水は、図22に示すよう
に下部タイプレート14からチャンネルボックス12内
に流入し、上部タイプレート13から流出する。チャン
ネルボックス12上外部には、チャンネルファスナ15
および燃料パッド(チャンネルスペーサともいう。)1
6がチャンネルボックス12角部2面に配設されてい
る。
Water, which is a reaction coolant, flows into the channel box 12 from the lower tie plate 14 and flows out from the upper tie plate 13 as shown in FIG. On the outside of the channel box 12, a channel fastener 15 is provided.
And a fuel pad (also referred to as a channel spacer) 1
6 are provided on two sides of the channel box 12 corners.

【0007】燃料パッド16は、炉心2に装荷された燃
料集合体8が自重で撓んでも隣り合う燃料集合体8と干
渉しないように、また燃料集合体8の間に挿入される制
御棒9とも干渉しないように、さらに燃料集合体8を炉
心2から出し入れする際に、作業の妨げにならないよう
に設計されている。
[0007] The fuel pad 16 is provided with a control rod 9 inserted between the fuel assemblies 8 so as not to interfere with the adjacent fuel assemblies 8 even when the fuel assemblies 8 loaded in the core 2 are bent by their own weight. In addition, the fuel assembly 8 is designed so as not to interfere with the operation when the fuel assembly 8 is moved in and out of the reactor core 2.

【0008】チャンネルファスナ15は板ばね構造とな
っており、炉心2に装荷された燃料集合体8を隣り合う
燃料集合体と押し付け合うことで、原子炉運転時の冷却
水による流動振動に対しても、燃料集合体8間の間隔を
燃料集合体8の間に挿入される制御棒9と干渉しないよ
うに保持されている。また、燃料集合体8を炉心2から
出し入れする際に、作業の妨げにならないように設計さ
れている。
The channel fastener 15 has a leaf spring structure, and presses the fuel assembly 8 loaded in the reactor core 2 against an adjacent fuel assembly, thereby preventing flow vibration caused by cooling water during operation of the reactor. Also, the space between the fuel assemblies 8 is held so as not to interfere with the control rods 9 inserted between the fuel assemblies 8. Further, the fuel assembly 8 is designed so as not to hinder the work when the fuel assembly 8 is taken in and out of the core 2.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、D格子
炉心の場合には、図23に示すように地震の横揺れによ
り炉心2全体に亘り燃料集合体8の設置間隔が均一化す
る方向、すなわち上部格子板7側の間隔が拡大し、制御
棒9側の間隔が縮小する方向に僅か約1.6mm程度変
位しても、核的な特性によりごく短時間のみ反応度が印
加されて「中性子束高高信号」が発せられ、スクラムと
呼ばれる原子炉緊急停止措置が自動的に作動される。
However, in the case of a D-lattice core, as shown in FIG. 23, the direction in which the installation intervals of the fuel assemblies 8 are uniformed over the entire core 2 due to the sway of the earthquake, that is, the upper part, Even if the gap on the grid plate 7 side is increased and the gap on the control rod 9 side is displaced by only about 1.6 mm, the reactivity is applied only for a very short time due to nuclear characteristics, and the "neutron flux" An “altitude signal” is issued and a reactor emergency shutdown called Scrum is automatically activated.

【0010】このスクラム自体は、原子力発電所の安全
性を確保するために設けられた機能であるが、原子力発
電所の構造物に全く影響を及ぼさないような極めて軽微
な地震により、原子力発電所がスクラムすることは、電
力系統網に大きな変動を及ぼすため、原子力発電所の安
定運転上の観点から好ましいことではない。
[0010] The scrum itself is a function provided to ensure the safety of the nuclear power plant. However, due to a very small earthquake that does not affect the structure of the nuclear power plant at all, the nuclear power plant is Scrambling is not preferable from the viewpoint of stable operation of a nuclear power plant because it causes a large fluctuation in a power grid.

【0011】このような極めて軽微な地震により燃料集
合体間隔が均一化する原因は、図24(A),(B)に
示すように燃料集合体4体を1単位として上部を上部格
子板7により支持されているためである。地震の横揺れ
により水平方向に荷重が作用すると、上部格子板7に押
圧される燃料集合体と、その燃料集合体に対して倒れ掛
かってくる燃料集合体とがある。
The reason why the interval between the fuel assemblies becomes uniform due to such an extremely small earthquake is as shown in FIGS. This is because it is supported by. When a load acts in the horizontal direction due to the roll of the earthquake, there are a fuel assembly pressed against the upper lattice plate 7 and a fuel assembly which falls on the fuel assembly.

【0012】燃料集合体8の上部には、図22に示すよ
うに固定金具であるチャンネルファスナ15に板ばね1
7が取り付けられ、この板ばね17は燃料集合体8の変
位を拘束しているものの、ばね力が弱いと燃料集合体8
に作用する水平荷重を受けきれず、上部格子板7側の間
隔が拡大することになる。
At the upper part of the fuel assembly 8, as shown in FIG. 22, a leaf fastener 1 is attached to a channel fastener 15 which is a fixture.
The leaf spring 17 restrains the displacement of the fuel assembly 8, but when the spring force is weak, the fuel assembly 8
The horizontal load acting on the upper lattice plate 7 cannot be received, and the interval on the upper lattice plate 7 side increases.

【0013】図25(A),(B)は上部格子板と地震
の水平変位方向を示す。図25(A)は変位が上部格子
板7に平行な場合である。この場合、中性子束増加に加
えて中性子束検出器近傍の水増加(燃料集合体の間隔拡
大)による信号の見掛け上の中性子束増加の合計値によ
り発生する「中性子束高高信号」によりスクラムに至る
ためには、燃料集合体8間の上部相対変位2δmax
して、約3.2mmの相対変位が必要である。
FIGS. 25A and 25B show the upper lattice plate and the horizontal displacement direction of the earthquake. FIG. 25A shows a case where the displacement is parallel to the upper lattice plate 7. In this case, in addition to the neutron flux increase, the “neutron flux high / low signal” generated by the sum of the apparent neutron flux increase due to the increase in water near the neutron flux detector (expansion of the fuel assembly interval) causes to reach as upper relative displacement 2.delta. max between fuel assemblies 8, it is necessary relative displacement of approximately 3.2 mm.

【0014】一方、図25(B)は変位が上部格子板7
に対して45°の場合である。この場合、同様に「中性
子束高高信号」によりスクラムに至るためには、燃料集
合体8間の上部相対変位2δmaxとして約1.6mm
の相対変位が必要である。すなわち、炉心の耐震性能を
向上するためには、図25(B)を想定して対策を講じ
なければならない。また、上部格子板7の製作公差は±
0.9mmであり、これも考慮した設計にする必要があ
る。この対策を採らないと、見掛けの「中性子束高高信
号」によりプラントが不必要にスクラムし易いことが判
る。
On the other hand, FIG. 25B shows that the displacement is
Is 45 ° with respect to In this case, similarly, in order to reach the scrum by the “neutron flux height signal”, the upper relative displacement 2δ max between the fuel assemblies 8 is about 1.6 mm.
Is required. That is, in order to improve the seismic performance of the reactor core, measures must be taken assuming FIG. 25 (B). The manufacturing tolerance of the upper lattice plate 7 is ±
0.9 mm, and it is necessary to take this into consideration. Unless this measure is taken, it can be seen that the apparent "neutron flux high and high signal" makes the plant unnecessarily scrum.

【0015】また、最近の沸騰水型原子炉において採用
されている燃料集合体の間隔が均一なC格子炉心は、図
23に示したように配置が最も反応度の高い安定状態の
ため、燃料集合体の間隔が多少変位しても、反応度が僅
かに低下するのみでスクラムに至ることはない。
Further, the C lattice core having a uniform spacing of the fuel assemblies used in recent boiling water reactors has a stable state with the highest reactivity as shown in FIG. Even if the interval between the aggregates is slightly displaced, the reactivity is only slightly reduced and no scrum is caused.

【0016】そこで、D格子炉心をC格子炉心に変更す
れば課題は解決されるものの、運転中プラントの炉心構
造を変更することや、上部格子板7を交換するような大
改造は、仮に定期検査中の期間を利用してもできるよう
な簡単なものではなく、また長期に亘るプラントの運転
停止は経済的損失が大きく、電力産業上大きな課題とな
る。
Although the problem can be solved by changing the D-lattice core to the C-lattice core, a major modification such as changing the core structure of the operating plant or replacing the upper lattice plate 7 is tentative. It is not as simple as using the period during inspection, and shutting down the plant for a long period of time has a large economic loss and poses a major problem for the power industry.

【0017】また、上記のような燃料集合体8において
は、地震計による原子炉の地震スクラム設定点以下の比
較的小さな地震などによる振動時においても、振動の水
平成分などによりチャンネルファスナ15が押し縮んだ
り、延びたりして集合体間隔が変化する場合がある。
Further, in the fuel assembly 8 described above, even when the seismometer vibrates due to a relatively small earthquake below the seismic scram set point of the reactor, the channel fastener 15 is pushed by the horizontal component of the vibration. The distance between the clusters may change due to contraction or extension.

【0018】その結果、集合体間隔が変化した場所にお
いて、中性子束が変動し、「中性子束高」と呼ばれる原
子炉スクラム設定点に到達し、原子炉が停止して原子炉
の運転性,経済性,および電力の安定供給の面から不利
になる場合がある。
As a result, the neutron flux fluctuates at the place where the assembly interval changes, reaches the reactor scram set point called “neutron flux high”, the reactor is shut down, and the operability and economy of the reactor are reduced. It may be disadvantageous in terms of performance and stable supply of power.

【0019】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、燃料集合体の相対変位を大幅に減少させ、短時
間の反応度印加を防止するとともに、変位しても反応度
の印加のないC格子炉心化を図ることが可能な沸騰水型
原子炉および燃料集合体を提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and significantly reduces the relative displacement of the fuel assembly, prevents the application of the reactivity for a short time, and prevents the application of the reactivity even if the displacement occurs. It is an object of the present invention to provide a boiling water reactor and a fuel assembly capable of achieving a C-lattice core.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の請求項1の沸騰水型原子炉は、水平格
子状の上部格子板と、この上部格子板の複数の格子内に
それぞれ複数立設されその上部格子板により上部を水平
方向に支持される、角筒形チャンネルボックスを有する
燃料集合体と、上記上部格子板の下方より上記複数本の
燃料集合体の間に挿入される制御棒と、上記燃料集合体
近傍の中性子束を検出する手段と、上記中性子束が所定
値を越えたときに上記制御棒を挿入する手段と、を具備
する沸騰水型原子炉において、地震時に上記中性子束検
出手段により検出された中性子束が上記所定値を越えな
い程度に、上記上部格子板の格子内の複数本の燃料集合
体同士間の相対変位を拘束する異なるばね定数を持った
板ばねを、対向する2つのチャンネルファスナのそれぞ
れに取り付けるとともに、上記対向する2つのチャンネ
ルファスナのそれぞれに取り付けられ、異なったばね定
数を持った板ばねは、異なったばね定数を持った上記板
ばねの全体のばね定数をK、中性子束高スクラムとなる
燃料集合体の変位量の最小値をL、地震スクラム設定点
の地震加速度をG、燃料集合体の質量をm、異なったば
ね定数を持った上記板ばねのうち、個々の板ばねのばね
定数をK,Kとするとき、その全体のばね定数K
を、
In order to solve the above-mentioned problems, a boiling water reactor according to the present invention comprises a horizontal grid-like upper grid plate and a plurality of grids in the upper grid plate. And a fuel assembly having a rectangular tubular channel box, the upper part of which is horizontally supported by the upper lattice plate, and a fuel assembly inserted between the plurality of fuel assemblies from below the upper lattice plate. Control rod, means for detecting the neutron flux near the fuel assembly, and means for inserting the control rod when the neutron flux exceeds a predetermined value, in a boiling water reactor comprising: The neutron flux detected by the neutron flux detection means during an earthquake has a different spring constant that restricts relative displacement between a plurality of fuel assemblies in the lattice of the upper lattice plate so that the neutron flux does not exceed the predetermined value. Plate springs facing each other Is attached to each of the two channels fastener is attached to each of the two channels fastener to the opposite, different leaf springs having spring constants is the overall spring constant of the different above plate spring having a spring constant K, High neutron flux scram
The minimum value of the displacement of the fuel assembly is L, and the seismic scram set point
Earthquake acceleration G, the mass of fuel assemblies m of different of the above plate spring having a spring constant, when the spring constant of each of the leaf springs and K 1, K 2, the whole spring constant K
To

【数3】K>mG/(2L) 但し、K=(K・K)/(K+K) の範囲に設定したものである。K> mG / (2L) where K = (K 1 · K 2 ) / (K 1 + K 2 ).

【0021】請求項2の燃料集合体は、断面四角形状の
チャンネルボックス内に複数の燃料棒を格子状に配列
し、上記チャンネルボックスの上部および下部にそれぞ
れ上部タイプレートおよび下部タイプレートを固定して
なる燃料集合体において、上記チャンネルボックスの上
部外面に対向して取り付けられる2つのチャンネルファ
スナのそれぞれに異なったばね定数を持った板ばねを固
定し、この異なったばね定数を持った板ばねは、異なっ
たばね定数を持った上記板ばねの全体のばね定数をK、
中性子束高スクラムとなる燃料集合体の変位量の最小値
をL、地震スクラム設定点の地震加速度をG、燃料集合
体の質量をm、異なったばね定数を持った上記板ばねの
うち、個々の板ばねのばね定数をK,Kとすると
き、その全体のばね定数Kを、
According to a second aspect of the present invention, a plurality of fuel rods are arranged in a grid in a channel box having a rectangular cross section, and an upper tie plate and a lower tie plate are fixed to upper and lower portions of the channel box, respectively. In this fuel assembly, a leaf spring having a different spring constant is fixed to each of the two channel fasteners mounted opposite to the upper outer surface of the channel box, and the leaf springs having different spring constants are different from each other. The overall spring constant of the above leaf spring having the spring constant
Minimum value of displacement of fuel assembly resulting in high neutron flux scram
L, seismic acceleration at seismic scrum set point G, fuel set
Assuming that the mass of the body is m and the spring constants of the individual leaf springs among the above leaf springs having different spring constants are K 1 and K 2 , the total spring constant K is

【数4】K>mG/(2L) 但し、K=(K・K)/(K+K) の範囲に設定したものである。K> mG / (2L) where K = (K 1 · K 2 ) / (K 1 + K 2 ).

【0022】[0022]

【作用】上記の構成を有する本発明の請求項1において
は、地震時に上記中性子束検出手段により検出された中
性子束が上記所定値を越えない程度に、上記上部格子板
の格子内の複数本の燃料集合体同士間の相対変位を拘束
する異なるばね定数を持った板ばねを組み合せた板ばね
を有することにより構造を簡素化する一方、比較的小さ
な地震などによる振動時において集合体間隔が変化する
場合でも、その相対変位を減少させ、短時間の反応度印
加を防止することができる。
According to the first aspect of the present invention having the above structure, a plurality of neutron fluxes in the lattice of the upper lattice plate are so set that the neutron flux detected by the neutron flux detection means during an earthquake does not exceed the predetermined value. Simplifies the structure by using leaf springs that combine leaf springs with different spring constants to restrict the relative displacement between the fuel assemblies, while the spacing between the bundles changes during vibrations due to relatively small earthquakes, etc. However, the relative displacement can be reduced and the short-time application of the reactivity can be prevented.

【0023】請求項2においては、チャンネルボックス
の上部外面に取り付けられたチャンネルファスナに異な
るばね定数を持った板ばねを組み合せた板ばねを固定
し、この異なるばね定数を持った板ばねを組み合せた板
ばねは、組み合せ板ばねの全体の定数をK、中性子束高
スクラムとなる燃料集合体の変位量の最小値をL、地震
スクラム設定点の地震加速度をG、燃料集合体の質量を
m、組み合せ板ばねの全体の定数Kのうち、個々の板ば
ねのばね定数をK,Kとするとき、組み合せ板ばね
の全体の定数Kを、
According to the second aspect of the present invention, a leaf spring having a combination of leaf springs having different spring constants is fixed to a channel fastener attached to an upper outer surface of the channel box, and leaf springs having different spring constants are combined. For the leaf spring, the overall constant of the combined leaf spring is K, the neutron flux height
The minimum value of the displacement of the fuel assembly that becomes a scrum is L, earthquake
The seismic acceleration at the scrum set point is G, and the mass of the fuel assembly is
m, when the spring constants of the individual leaf springs are K 1 and K 2 among the overall constants K of the combined leaf springs, the overall constant K of the combined leaf springs is

【数5】K>mG/(2L) 但し、K=(K・K)/(K+K) の範囲に設定することにより、請求項1と同様に、構造
を簡素にする一方、比較的小さな地震などによる振動時
において燃料集合体間隔が変化する場合でも、その相対
変位を減少させ、短時間の反応度印加を防止することが
できる。
K> mG / (2L) where K = (K 1 · K 2 ) / (K 1 + K 2 ), thereby simplifying the structure as in the first aspect. Even when the fuel assembly interval changes during vibration due to a relatively small earthquake or the like, the relative displacement can be reduced, and short-time application of reactivity can be prevented.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0025】図1は本発明に係る沸騰水型原子炉の燃料
集合体の第1実施例の要部を示す斜視図である。なお、
従来の構成と同一の部分には同一の符号を用いて説明す
る。また、沸騰水型原子炉の全体構成は図19〜図21
と同様であるためその説明を省略するとともに、燃料集
合体8の全体的な構成は従来例と同様に、断面四角形状
のチャンネルボックス12内に複数の燃料棒が格子状に
配列され、チャンネルボックス12の上部および下部に
はそれぞれ上部タイプレート13および下部タイプレー
ト14が固定されている。
FIG. 1 is a perspective view showing a main part of a first embodiment of a fuel assembly of a boiling water reactor according to the present invention. In addition,
The same parts as those of the conventional configuration are described using the same reference numerals. The overall configuration of the boiling water reactor is shown in FIGS.
Therefore, the description of the fuel assembly 8 is omitted, and a plurality of fuel rods are arranged in a lattice shape in a channel box 12 having a square cross section as in the conventional example. An upper tie plate 13 and a lower tie plate 14 are fixed to the upper and lower portions of 12, respectively.

【0026】図1に示すように、チャンネルボックス1
2の上部外面には、チャンネルファスナ20が取り付け
られ、このチャンネルファスナ20に横揺れ防止金具と
して剛性の高い板ばね21が取り付けられている。すな
わち、チャンネルファスナ20および剛性の高い板ばね
21はチャンネルボックス12の上端隅角部に固定され
た三角板22に固定ねじ23により取り付けられてい
る。チャンネルファスナ20と厚肉燃料パッド24はと
もにチャンネルボックス12の外表面に取り付けられ、
剛性の高い板ばね21および厚肉燃料パッド24の高さ
方向中央部分が上部タイプレート13の設置高さと一致
している。
As shown in FIG. 1, the channel box 1
A channel fastener 20 is attached to the upper outer surface of the second 2, and a highly rigid leaf spring 21 is attached to the channel fastener 20 as a roll prevention metal fitting. That is, the channel fastener 20 and the highly rigid leaf spring 21 are attached to the triangular plate 22 fixed to the upper corner of the channel box 12 by the fixing screw 23. The channel fastener 20 and the thick fuel pad 24 are both attached to the outer surface of the channel box 12,
The central portions in the height direction of the highly rigid leaf spring 21 and the thick fuel pad 24 coincide with the installation height of the upper tie plate 13.

【0027】また、チャンネルファスナ20には、変位
制限突起25が一体に形成され、この変位制限突起25
により剛性の高い板ばね21の変形の上限を与えること
により、大きな水平外力に対して十分な剛性を有する構
造となっている。
A displacement limiting projection 25 is formed integrally with the channel fastener 20.
By giving the upper limit of the deformation of the highly rigid leaf spring 21, the structure has sufficient rigidity against a large horizontal external force.

【0028】次に、本実施例の作用を説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.

【0029】図2は図1に示した燃料集合体8を炉心に
装荷した状態を示す。図2に示すように、横揺れ防止金
具としての剛性の高い板ばね21と厚肉燃料パッド24
との作用により燃料集合体8上部は上部格子板7に強く
押し付けられ、大きな水平外力に対して十分な剛性を有
する装荷構造となっている。
FIG. 2 shows a state in which the fuel assembly 8 shown in FIG. 1 is loaded in a core. As shown in FIG. 2, a rigid plate spring 21 and a thick fuel pad 24 as anti-rolling brackets are provided.
The upper portion of the fuel assembly 8 is strongly pressed against the upper lattice plate 7 by the action of the above, and the loading structure has sufficient rigidity against a large horizontal external force.

【0030】チャンネルファスナ20の変位制限突起2
5を含む最大肉厚tを十分大きくすることにより、燃料
集合体8間のギャップgを以下に説明する所定の値に制
限できる。すなわち、剛性の高い板ばね21は2つの燃
料集合体の変位制限突起25同士が接触することによ
り、それ以上変形しない。上部格子板7の製作公差は約
±0.9mmであるので、平均ギャップgを0.9mm
以下に設定することはできない。これは、炉心への燃料
集合体8の装荷に支障を来たす場合が発生するからであ
る。
The displacement limiting projection 2 of the channel fastener 20
By sufficiently increasing the maximum thickness t including 5, the gap g between the fuel assemblies 8 can be limited to a predetermined value described below. That is, the leaf spring 21 having high rigidity does not deform any more due to the contact between the displacement limiting protrusions 25 of the two fuel assemblies. Since the manufacturing tolerance of the upper lattice plate 7 is about ± 0.9 mm, the average gap g is set to 0.9 mm.
The following cannot be set. This is because the loading of the fuel assemblies 8 into the core may be hindered.

【0031】一方、製作公差が最も広い上部格子板7で
は、後述の数1から最大ギャップ2eが1.8mmにな
り、チャンネルファスナ20の厚さを厚くするだけで
は、許容最大ギャップが1.6mm以下に制限する肉厚
tを決定することが困難である。そこで、以下に示すよ
うに、剛性の高い板ばね21のばね定数を所定の値以下
に設定する必要がある。燃料集合体8の水を収容した炉
心への装荷を円滑にするためのばね定数の上限値が存在
し、実際のばね定数はこの上限値に設定することが必要
である。なお、燃料集合体8のそれぞれにチャンネルフ
ァスナ20が取り付けられているため、2つの剛性の高
い板ばね21が組み合された組み合せばね定数Kを用い
て以下に説明する。
On the other hand, in the upper lattice plate 7 having the widest manufacturing tolerance, the maximum gap 2e is 1.8 mm from Equation 1 described later, and the maximum allowable gap is 1.6 mm only by increasing the thickness of the channel fastener 20. It is difficult to determine the thickness t to be limited to the following. Therefore, as shown below, it is necessary to set the spring constant of the highly rigid leaf spring 21 to a predetermined value or less. There is an upper limit of the spring constant for smooth loading of the fuel assembly 8 into the core containing water, and the actual spring constant needs to be set to this upper limit. In addition, since the channel fastener 20 is attached to each of the fuel assemblies 8, a description will be given below using a combination spring constant K in which two highly rigid leaf springs 21 are combined.

【0032】図3は剛性の高い板ばね21の組み合せば
ね定数Kと、上部格子板方向の最大上部水平荷重600
N(ニュートン:SI単位)時の燃料集合体上部の水平
方向の燃料集合体間の最大変位2δmaxとの関係を示
す。図3に示すように、炉心の核的な特性から燃料集合
体間の最大変位2δmaxは1.6mm以下に設定する
必要があるので、燃料集合体2体のスプリングを直列と
した組み合せばね定数Kは375N/mm以上になるよ
うに板ばねの材料および肉厚の幅を設定する必要があ
る。
FIG. 3 shows the combination spring constant K of the highly rigid leaf spring 21 and the maximum upper horizontal load 600 in the direction of the upper lattice plate.
N: shows the relationship between the maximum displacement 2.delta. Max between the horizontal direction of the fuel assembly of the fuel assembly top when (Newton SI units). As shown in FIG. 3, the maximum displacement 2δ max between the fuel assemblies must be set to 1.6 mm or less from the core characteristics of the core. It is necessary to set the material and the thickness of the leaf spring so that K is 375 N / mm or more.

【0033】図4は上部格子板方向の最大上部水平荷重
600Nが作用した時の剛性の高い板ばね21の最大変
位2δmaxを示したもので、剛性の高い板ばね21の
作用により燃料集合体上部の水平方向の最大変位は、燃
料集合体2体の合計値として2×δmax=1.6mm
に抑えられる。このような組み合せばね定数Kの計算式
は後述の数3で表される。具体例としては、ばね定数K
=1200N/mm、ばね定数K=540N/mm
として実現し得る。これは従来形状の板ばねの肉厚を
1.3倍することに相当する。
FIG. 4 shows the maximum displacement 2δ max of the highly rigid leaf spring 21 when a maximum upper horizontal load 600N in the direction of the upper lattice plate is applied. The maximum horizontal displacement of the upper part is 2 × δ max = 1.6 mm as a total value of two fuel assemblies.
Can be suppressed. The formula for calculating such a combination spring constant K is expressed by Equation 3 described below. As a specific example, the spring constant K
1 = 1200 N / mm, spring constant K 2 = 540 N / mm
It can be realized as This is equivalent to increasing the thickness of the conventional leaf spring by 1.3 times.

【0034】したがって、本実施例の剛性の高い板ばね
21は、地震スクラム発生許容最大変位および水平荷重
から計算されるばね定数を下限値とし、水中で燃料集合
体8を自重により装荷可能なばね定数を上限値として設
定し、これら下限値と上限値との間に剛性の高い板ばね
21のばね定数が入るように設定されている。
Accordingly, the leaf spring 21 having high rigidity according to the present embodiment uses the spring constant calculated from the maximum allowable displacement of earthquake scram and the horizontal load as the lower limit, and allows the fuel assembly 8 to be loaded by its own weight in water. The constant is set as the upper limit, and the spring constant of the highly rigid leaf spring 21 is set between the lower limit and the upper limit.

【0035】このように本実施例によれば、剛性の高い
板ばね21のばね定数の下限値を地震スクラム発生許容
最大変位および水平荷重から算出されるばね定数に設定
したことにより、燃料集合体8の相対変位を減少させ、
短時間の反応度印加を防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, the lower limit of the spring constant of the leaf spring 21 having high rigidity is set to the spring constant calculated from the maximum allowable displacement of seismic scram generation and the horizontal load. 8 to reduce the relative displacement,
It is possible to prevent short-time application of reactivity.

【0036】また、剛性の高い板ばね21のばね定数の
上限値を水中で燃料集合体8を自重により装荷可能なば
ね定数に設定したことにより、燃料集合体8の炉心への
出し入れに支障を来たすことがなく、円滑に装荷するこ
とができるとともに、容易に引き抜くことができる。
Further, by setting the upper limit of the spring constant of the highly rigid leaf spring 21 to a spring constant at which the fuel assembly 8 can be loaded by its own weight in water, there is no problem in taking the fuel assembly 8 into and out of the core. It can be loaded smoothly without coming, and can be easily pulled out.

【0037】図5は第2実施例の燃料集合体を炉心に装
荷した状態を示す平面図である。なお、前記第1実施例
と同一の部分には同一の符号を付して説明する。この実
施例では上部格子板7と燃料集合体8上部とを固定する
ため、横揺れ防止金具として図6に示す上部格子板固定
金具26を有している。
FIG. 5 is a plan view showing a state where the fuel assembly of the second embodiment is loaded on the core. The same parts as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals. In this embodiment, in order to fix the upper lattice plate 7 and the upper part of the fuel assembly 8, an upper lattice plate fixing bracket 26 shown in FIG.

【0038】図6は第2実施例の燃料集合体の具体的な
構造を示し、上部格子板固定金具26と厚肉燃料パッド
24とで上部格子板7を挟み込み、燃料集合体8の水平
方向変位を拘束している。また、反対側のチャンネルボ
ックス12に固定された上部格子板固定金具26は、厚
肉燃料パッド24により生じた上部格子板7との間隙に
挿入される構造となっている。
FIG. 6 shows a specific structure of the fuel assembly according to the second embodiment. The upper grid plate 7 is sandwiched between the upper grid plate fixing bracket 26 and the thick fuel pad 24, and the fuel assembly 8 is moved in the horizontal direction. Displacement is constrained. The upper lattice plate fixing bracket 26 fixed to the channel box 12 on the opposite side is structured to be inserted into a gap between the upper lattice plate 7 generated by the thick fuel pad 24.

【0039】したがって、この第2実施例によれば、上
部格子板固定金具26および厚肉燃料パッド24により
燃料集合体8上部を上部格子板7に強固に固定すること
ができる。
Therefore, according to the second embodiment, the upper portion of the fuel assembly 8 can be firmly fixed to the upper grid plate 7 by the upper grid plate fixing bracket 26 and the thick fuel pad 24.

【0040】図7は第3実施例の燃料集合体を炉心に装
荷した状態を示す平面図である。なお、前記第1実施例
と同一の部分には同一の符号を付して説明する。この実
施例では上部格子板側の燃料集合体上部を互いに固定す
る横揺れ防止金具として複数個の横揺れ防止固定金具3
0が燃料集合体8の4体毎の上部にそれぞれ固定されて
いる。
FIG. 7 is a plan view showing a state where the fuel assembly of the third embodiment is loaded on the core. The same parts as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals. In this embodiment, a plurality of anti-rolling brackets 3 are used as anti-rolling brackets for fixing the upper portions of the fuel assemblies on the upper lattice plate side to each other.
0 is fixed to the upper part of every four fuel assemblies 8.

【0041】横揺れ防止固定金具30の詳細を図8に示
す。この横揺れ防止固定金具30には上方が太くなるテ
ーパ形に形成された4本の固定脚31を有し、チャンネ
ルボックス12上部を挟み込む構造となっている。した
がって、横揺れ防止固定金具30の4本の固定脚31は
根元が太くなるテーパ形に形成されたことにより、燃料
交換機つかみハンドル32を燃料交換機でつかみ、固定
金具30を燃料集合体8上部へ配置すると、固定金具3
0は自重で燃料集合体8上部を互いに水平方向に引き寄
せ、上部格子板7へ押し付け、強く拘束することとな
る。なお、固定金具30は冷却材の流れなどによって浮
き上がることのない重量とする。
FIG. 8 shows details of the anti-rolling fixture 30. The anti-rolling fixture 30 has four fixing legs 31 formed in a tapered shape having a thick upper portion, and has a structure for sandwiching the upper portion of the channel box 12. Therefore, since the four fixing legs 31 of the anti-rolling fixing bracket 30 are formed in a tapered shape with a thickened base, the refueling machine grip handle 32 is grasped by the refueling machine, and the fixing bracket 30 is moved to the upper part of the fuel assembly 8. When placed, the fixture 3
Numeral 0 causes the upper portions of the fuel assemblies 8 to be pulled toward each other in the horizontal direction by their own weight, pressed against the upper lattice plate 7, and strongly restrained. The fixing bracket 30 has a weight that does not rise due to the flow of the coolant or the like.

【0042】したがって、この第3実施例によれば、燃
料集合体8自体を加工することなく、既存の燃料集合体
8を使用することができるとともに、4体の燃料集合体
8を一度で固定することができる。また、4本の固定脚
31を上方が太くなるテーパ形に形成したので、固定金
具30の位置が若干ずれても上部格子板側の燃料集合体
上部を容易に固定することができる。
Therefore, according to the third embodiment, the existing fuel assembly 8 can be used without processing the fuel assembly 8 itself, and the four fuel assemblies 8 can be fixed at one time. can do. Further, since the four fixing legs 31 are formed in a tapered shape in which the upper part is thickened, the upper part of the fuel assembly on the upper lattice plate side can be easily fixed even if the position of the fixing bracket 30 is slightly shifted.

【0043】図9は第4実施例の燃料集合体の外観を示
す斜視図である。なお、前記第1実施例と同一の部分に
は同一の符号を付して説明する。この実施例は偏心下部
タイプレート41および上部燃料パッド金具42を用い
てチャンネルボックス12の間隔を均一にして上部格子
板などの炉内構造物の交換なしに、D格子炉心をC格子
炉心に変更するものである。
FIG. 9 is a perspective view showing the appearance of the fuel assembly of the fourth embodiment. The same parts as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals. This embodiment uses an eccentric lower tie plate 41 and an upper fuel pad fitting 42 to make the spacing between the channel boxes 12 uniform and change the D-lattice core to the C-lattice core without replacing the furnace internals such as the upper lattice plate. Is what you do.

【0044】すなわち、偏心下部タイプレート41は、
図10に示すようにその先端をD格子炉心用の燃料支持
金具穴に挿入し、チャンネルボックス12をC格子炉心
の配置にするために、長手方向の中心軸を燃料支持金具
穴の中心Oからチャンネルボックス12の中心O
偏心させてある。燃料装荷方向を誤ることがないよう
に、三角板22上部に矢印などの燃料集合体8の装荷方
向表示部43を設け、遠隔テレビカメラおよびコンピュ
ータを用いたパターン認識機能により、燃料装荷方向を
自動的に確認するようにしている。
That is, the eccentric lower tie plate 41 is
As shown in FIG. 10, the tip is inserted into the fuel support hole for the D lattice core, and the center axis in the longitudinal direction is set to the center O 1 of the fuel support hole in order to arrange the channel box 12 in the C lattice core. From the center O 2 of the channel box 12. A loading direction display 43 of the fuel assembly 8 such as an arrow is provided above the triangular plate 22 so that the fuel loading direction is not mistaken, and the fuel loading direction is automatically determined by a pattern recognition function using a remote television camera and a computer. To make sure.

【0045】したがって、この第4実施例によれば、燃
料集合体8が変位しても反応度の印加のないC格子炉心
化を図ることができ、また、三角板22上部に装荷方向
明示印を設けたので、燃料集合体8を正確な方向に装荷
することができる。
Therefore, according to the fourth embodiment, it is possible to realize a C-lattice core in which no reactivity is applied even if the fuel assembly 8 is displaced, and a loading direction designation mark is provided on the upper part of the triangular plate 22. Since the fuel assembly 8 is provided, the fuel assembly 8 can be loaded in an accurate direction.

【0046】次に、図11は本発明に係る沸騰水型原子
炉における燃料集合体の第1実施例の炉心への装荷状態
を示す概略図である。図11において、チャンネルボッ
クス12の上端部の直交する2面には、チャンネルファ
スナ15およびチャンネルスペーサ16が取り付けら
れ、隣り合うチャンネルボックス12のそれぞれと対向
している。そして、燃料集合体の上端部は4体ごとに上
部格子板7の枡目の中に保持されている。燃料集合体に
沿って上部格子板7の格子交差部下方には、炉心下部よ
り中性子束検出器51が挿入されている。
Next, FIG. 11 is a schematic view showing a state in which a fuel assembly in a boiling water reactor according to the present invention is loaded on a core of a first embodiment. In FIG. 11, channel fasteners 15 and channel spacers 16 are attached to two orthogonal surfaces at the upper end of the channel box 12, and face each of the adjacent channel boxes 12. The upper ends of the fuel assemblies are held in the meshes of the upper lattice plate 7 every four units. A neutron flux detector 51 is inserted from below the core below the lattice intersection of the upper lattice plate 7 along the fuel assembly.

【0047】次に、この第1実施例のチャンネルスペー
サ16の厚みの決定の仕方の例を述べる。そもそも地震
などにより燃料集合体が水平方向の力を受けたときは、
図12に示すように燃料集合体が揺れ、燃料集合体の間
隔が変化し、図13に示すグラフのように燃料集合体の
変位に従って原子炉に反応度が入る。
Next, an example of how to determine the thickness of the channel spacer 16 of the first embodiment will be described. In the first place, when the fuel assembly receives a horizontal force due to an earthquake or the like,
As shown in FIG. 12, the fuel assemblies sway, the intervals between the fuel assemblies change, and the reactivity enters the reactor according to the displacement of the fuel assemblies as shown in the graph of FIG.

【0048】その反応度は燃料集合体や原子炉炉心設計
と、振動の強さおよび周期とで計算可能であるととも
に、燃料集合体や原子炉炉心設計は対象となる原子炉ご
とに与えられる既知量である。振動に関しては、既に得
られている典型的な地震データを用いることで与えられ
る。その際、地震計による地震スクラム設定点以下の振
動時のみを考慮すればよく、振動の規模としては比較的
小さなものである。
The reactivity can be calculated based on the design of the fuel assembly and the reactor core, and the intensity and cycle of the vibration. The design of the fuel assembly and the reactor core is a known value given for each target reactor. Quantity. The vibration is given by using typical seismic data already obtained. At this time, it is only necessary to consider the case of vibration below the seismic scrum set point by the seismometer, and the magnitude of the vibration is relatively small.

【0049】図14(A),(B),(C)はある燃料
集合体において、過去に発生した地震スクラム設定点以
下の地震時における最大反応度を燃料集合体の最大変位
毎に計算したものである。なお、燃料集合体の最大変位
を燃料集合体上端での変位量と定義し、以下この定義を
用いる。さらに、図14では燃料集合体の撓みも考慮し
た場合の最大反応度も示されている。同図において「¢
(セント)」は、投入される反応度の大きさを表し、1
00¢の反応度が投入されると、核分裂反応で発生する
即発中性子だけで臨界以上となり、中性子束が急増す
る。
FIGS. 14 (A), (B) and (C) show that, for a certain fuel assembly, the maximum reactivity at the time of the earthquake below the seismic scram set point which occurred in the past was calculated for each maximum displacement of the fuel assembly. Things. The maximum displacement of the fuel assembly is defined as the amount of displacement at the upper end of the fuel assembly, and this definition is used hereinafter. Further, FIG. 14 also shows the maximum reactivity in consideration of the deflection of the fuel assembly. In the figure, "¢
(Cents) "represents the degree of reactivity input and 1
When a reactivity of 00 ° is input, only the prompt neutrons generated by the fission reaction become critical or more, and the neutron flux rapidly increases.

【0050】続いて、図15〜図18に図14で示され
た最大反応度などに基づく中性子束と平均表面熱流束の
変化の計算結果が示され、それぞれ中性子束のピーク値
が示されている。中性子束高スクラム設定点は、一般に
定常時中性子束の118%に設定されているので、図1
7および図18に示したグラフから最大反応度が15〜
20¢程度以上の時に、中性子束が中性子束高スクラム
設定点を越える可能性があることが判る。なお、平均表
面熱流束の変化は小さく問題にならない。
Next, FIGS. 15 to 18 show calculation results of changes in the neutron flux and the average surface heat flux based on the maximum reactivity and the like shown in FIG. 14, and show the peak values of the neutron flux, respectively. I have. Since the neutron flux high scram set point is generally set at 118% of the steady state neutron flux, FIG.
7 and the graph shown in FIG.
At about 20 ° or more, it is understood that the neutron flux may exceed the neutron flux high scram set point. The change in the average surface heat flux is small and does not matter.

【0051】こうした計算により、ここで示した燃料集
合体の場合は、図14,図17および図18により、振
動による変位量が約1.6mm以上ならば、例として挙
げた地震の場合には中性子束高スクラムになる可能性が
あることが判る。同様な手法で地震スクラム設定点以下
の地震などの振動により、中性子束高スクラムとなる燃
料集合体の変位量の最小値が求められる。ここで、その
最小値をLとする。
From these calculations, according to FIGS. 14, 17 and 18, in the case of the fuel assembly shown here, if the displacement amount due to vibration is about 1.6 mm or more, in the case of the earthquake mentioned as an example, It turns out that the neutron flux may be high scrum. In the same manner, the minimum value of the displacement of the fuel assembly that becomes a high neutron flux scram due to vibration such as an earthquake below the seismic scram set point is obtained. Here, the minimum value is set to L.

【0052】図11に示された燃料集合体で水平方向に
地震などにより力を受けた場合に、チャンネルファスナ
15の影響がないとすると、燃料集合体の相対的な最大
変位量Δは対面するチャンネルスペーサ16の間隔wと
考えられる。例えば、図12に示される矢印の方向に揺
れが加わった場合、燃料集合体8a〜8dは同方向に揺
れると考えられる。中性子束検出器51のある場所の燃
料集合体間隔、すなわち燃料集合体8b,8cの間隔
は、ほぼ同じ幅を保持しながら揺れ始める。
When the fuel assembly shown in FIG. 11 receives a force due to an earthquake or the like in the horizontal direction and there is no influence of the channel fastener 15, the relative maximum displacement Δ of the fuel assembly faces. This is considered to be the distance w between the channel spacers 16. For example, when the swing is applied in the direction of the arrow shown in FIG. 12, the fuel assemblies 8a to 8d are considered to swing in the same direction. The interval between the fuel assemblies at a certain position of the neutron flux detector 51, that is, the interval between the fuel assemblies 8b and 8c starts to fluctuate while maintaining substantially the same width.

【0053】しかし、間隔の相違により燃料集合体8b
が燃料集合体8aに接触する前に、燃料集合体8aおよ
び8cは上部格子板7に当接するので、当接した後、燃
料集合体8bが燃料集合体8aに当接するまで、中性子
束検出器51のある場所の燃料集合体間隔が拡がると考
えられる。したがって、燃料集合体の相対的な最大変位
量Δは対向するチャンネルスペーサ16の間隔wとな
る。
However, the fuel assembly 8b
Before the fuel assemblies 8a and 8c contact the fuel assembly 8a, the fuel assemblies 8a and 8c abut on the upper grid plate 7, so that after the abutment, the neutron flux detectors remain until the fuel assembly 8b abuts on the fuel assembly 8a. It is considered that the interval between the fuel assemblies at the location 51 is widened. Therefore, the relative maximum displacement Δ of the fuel assembly is the distance w between the opposed channel spacers 16.

【0054】この対向するチャンネルスペーサ16の間
隔wは、上部格子板7の製作公差を±eとするとき、設
計燃料集合体間隔Bとチャンネルスペーサ16の厚さt
からw=B−2t+2eとなる。この間隔wが上記中性
子束高スクラムとなる燃料集合体の変位量の最小値Lよ
り小さければ、中性子束高スクラムは構造的に発生しな
い。
When the manufacturing tolerance of the upper lattice plate 7 is ± e, the interval w between the opposed channel spacers 16 is the designed fuel assembly interval B and the thickness t of the channel spacer 16.
From w = B-2t + 2e. If the distance w is smaller than the minimum value L of the displacement of the fuel assembly that becomes the neutron flux high scram, the neutron flux high scram does not occur structurally.

【0055】よって、次の関係を満たすようにチャンネ
ルスペーサ16の厚さtを決定すればよい。但し、従来
の燃料集合体間隔に関する設計方法で求められるチャン
ネルスペーサの厚さと較べて厚い方の値を採用する。
Therefore, the thickness t of the channel spacer 16 may be determined so as to satisfy the following relationship. However, a value larger than the thickness of the channel spacer obtained by the conventional design method regarding the fuel assembly interval is adopted.

【0056】[0056]

【数6】Δ=w=B−2t+2e<L すなわち、Δ = w = B−2t + 2e <L

【数7】t>(B−L)/2−e>0 また、多くの構造解析計算コードで燃料集合体の相対的
な最大変位量Δを求めることができるので、上式の代わ
りに解析結果を利用した方が精度が高い。
T> (B−L) / 2−e> 0 Further, since the relative maximum displacement Δ of the fuel assembly can be obtained with many structural analysis calculation codes, analysis is performed instead of the above equation. Using the result is more accurate.

【0057】次に、第1実施例のチャンネルファスナ2
0のばね定数の決定方法を述べる。既に述べたように、
中性子束高によるスクラムにならないためには、燃料集
合体の相対的な最大変位量Δが中性子束高スクラムとな
る燃料集合体の変位量の最小値Lより小さければよい。
また、本実施例では、地震スクラム設定点以下の地震な
どの振動時を考慮すればよいので、最大の水平方向に加
わる揺れは、地震スクラム設定点の地震加速度Gとする
ことができる。
Next, the channel fastener 2 of the first embodiment
A method for determining a spring constant of 0 will be described. As already mentioned,
In order to avoid the scram due to the neutron flux height, the relative maximum displacement amount Δ of the fuel assembly should be smaller than the minimum value L of the displacement amount of the fuel assembly having the neutron flux high scram.
Further, in the present embodiment, it is only necessary to consider the time of vibration such as an earthquake below the seismic scrum set point, so that the maximum sway applied in the horizontal direction can be the seismic acceleration G of the seismic scrum set point.

【0058】互いに対向するように配設されているチャ
ンネルファスナ20のそれぞれに装着された高剛性板ば
ね21のそれぞれは、一般にそれぞれ異なるばね定数を
有し、それらをK,Kとする。直列に接続される板
ばねなので、K,Kと異なったばね定数を持った板
ばねの組み合せた全体のばね定数をKとすれば、次の関
係式が成立する。
Each of the high-rigidity leaf springs 21 mounted on each of the channel fasteners 20 disposed so as to face each other generally has different spring constants, which are designated as K 1 and K 2 . Since the leaf springs are connected in series, the following relational expression holds if K is the overall spring constant of a combination of leaf springs having different spring constants from K 1 and K 2 .

【0059】[0059]

【数8】K=(K・K)/(K+K) このばね定数Kを有するばねが中性子束高スクラムとな
る燃料集合体の変位量の最小値Lでの弾性力、つまり地
震スクラム設定点の地震加速度Gより大きければ、中性
子束検出器51のある燃料集合体間隔が、中性子束高ス
クラムを引き起こすほど広くならない。したがって、次
の関係があるようにチャンネルファスナのばね定数を決
定すればよい。なお、燃料集合体を質量mの剛体と仮定
し、下部タイプレートを軸に燃料集合体が傾くと仮定し
ている。
K = (K 1 · K 2 ) / (K 1 + K 2 ) A spring having this spring constant K becomes a neutron flux high scram.
Of the displacement of the fuel assembly at the minimum value L,
If it is greater than the seismic acceleration G at the seismic scram set point, the fuel bundle spacing of the neutron flux detector 51 will not be wide enough to cause a high neutron flux scram. Therefore, the spring constant of the channel fastener may be determined so as to have the following relationship. Note that the fuel assembly is assumed to be a rigid body having a mass of m, and the fuel assembly is assumed to tilt about the lower tie plate.

【0060】[0060]

【数9】KL>mG/2 すなわち、KL> mG / 2 That is,

【数10】K>mG/(2L) また、多くの構造解析計算コードでばね定数を与えたチ
ャンネルファスナ15の最大変位量を求めることができ
るので、上式の代わりに解析結果を利用し、必要なばね
定数を求めた方が精度が高い。
K> mG / (2L) Further, since the maximum displacement amount of the channel fastener 15 given the spring constant can be obtained with many structural analysis calculation codes, the analysis result is used instead of the above equation, The accuracy is higher when the required spring constant is determined.

【0061】このように本実施例によれば、地震計によ
る原子炉の地震スクラム設定点以下の比較的小さな地震
などによる振動時において、集合体間隔が変化する場合
でもその変化量で中性子束が変動し、中性子束高と呼ば
れる原子炉スクラム設定点に到達することがなくなり、
原子炉を不必要に停止することなく運転できる。
As described above, according to the present embodiment, even when the interval between the assemblies changes during vibration caused by a relatively small earthquake below the seismic scram set point of the reactor by the seismometer, the neutron flux is changed by the change amount. Fluctuates and no longer reaches the reactor scram set point called neutron flux height,
The reactor can be operated without unnecessary shutdown.

【0062】なお、上記各実施例においては、地震時の
原子炉の安全確保のため、地震計などの信号により必要
な原子炉スクラムを起こさせることはいうまでもない。
In each of the above embodiments, it is needless to say that a necessary reactor scram is generated by a signal from a seismometer or the like in order to ensure the safety of the reactor during an earthquake.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る沸騰
水型原子炉および燃料集合体によれば、地震時に上記検
出手段により検出された中性子束が上記所定値を越えな
い程度に、上記上部格子板の格子内の複数本の燃料集合
体同士間の相対変位を拘束する異なるばね定数を持った
板ばねを組み合せることにより構造を簡素化させる一
方、比較的小さな地震などによる振動時において集合体
間隔が変化する場合でも、その相対変位を減少させ、短
時間の反応度印加を防止することができる。これによ
り、原子炉を不必要に停止することなく運転することが
できる。
As described above, according to the boiling water reactor and the fuel assembly according to the present invention, the neutron flux detected by the detection means during an earthquake does not exceed the predetermined value. The structure is simplified by combining leaf springs with different spring constants that restrict the relative displacement between multiple fuel assemblies in the lattice of the upper lattice plate, while simplifying the structure during vibrations due to relatively small earthquakes. Even when the assembly interval changes, the relative displacement can be reduced, and short-time application of reactivity can be prevented. Thus, the reactor can be operated without being stopped unnecessarily.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る沸騰水型原子炉の燃料集合体の第
1実施例の要部を示す斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing a main part of a first embodiment of a fuel assembly of a boiling water reactor according to the present invention.

【図2】図1に示した燃料集合体を炉心に装荷した状態
を示す部分断面図。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a state where the fuel assembly shown in FIG. 1 is loaded on a reactor core.

【図3】剛性の高い板ばねのばね定数と燃料集合体上部
の水平方向の最大変位との関係を示すグラフ図。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the spring constant of a highly rigid leaf spring and the maximum horizontal displacement of the upper part of the fuel assembly.

【図4】最大上部水平荷重が作用したときの剛性の高い
板ばねの最大変位を示す断面図。
FIG. 4 is a sectional view showing a maximum displacement of a highly rigid leaf spring when a maximum upper horizontal load is applied.

【図5】第2実施例の燃料集合体を炉心に装荷した状態
を示す平面図。
FIG. 5 is a plan view showing a state where a fuel assembly according to a second embodiment is loaded on a reactor core.

【図6】第2実施例の燃料集合体の具体的な構造を示す
要部斜視図。
FIG. 6 is an essential part perspective view showing a specific structure of a fuel assembly according to a second embodiment.

【図7】第3実施例の燃料集合体を炉心に装荷した状態
を示す平面図。
FIG. 7 is a plan view showing a state where a fuel assembly according to a third embodiment is loaded on a reactor core.

【図8】第3実施例の横揺れ防止固定金具の詳細を示す
斜視図。
FIG. 8 is a perspective view showing details of an anti-rolling fixture according to a third embodiment.

【図9】第4実施例の燃料集合体の外観を示す斜視図。FIG. 9 is a perspective view showing an appearance of a fuel assembly according to a fourth embodiment.

【図10】第4実施例の燃料集合体を示す平面図。FIG. 10 is a plan view showing a fuel assembly according to a fourth embodiment.

【図11】本発明に係る燃料集合体の第1実施例の炉心
への装荷状態を示す概略図。
FIG. 11 is a schematic view showing a state in which a fuel assembly according to the present invention is loaded on a core of the first embodiment.

【図12】第1実施例において燃料集合体の揺れに伴う
変位を示す説明図。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing displacement caused by swinging of a fuel assembly in the first embodiment.

【図13】第1実施例において燃料集合体の揺れに伴う
変位と、その変位による反応度を示すグラフ図。
FIG. 13 is a graph showing a displacement caused by the swing of the fuel assembly and the reactivity due to the displacement in the first embodiment.

【図14】(A),(B),(C)は燃料集合体の最大
反応度と最大変位の関係を示す説明図。
FIGS. 14A, 14B, and 14C are explanatory diagrams showing a relationship between a maximum reactivity and a maximum displacement of a fuel assembly.

【図15】最大反応度約5¢の時の中性子束と平均表面
熱流速の変化を示すグラフ図。
FIG. 15 is a graph showing changes in the neutron flux and the average surface heat flow rate when the maximum reactivity is about 5 °.

【図16】最大反応度約10¢の時の中性子束と平均表
面熱流速の変化を示すグラフ図。
FIG. 16 is a graph showing changes in neutron flux and average surface heat flux at a maximum reactivity of about 10 °.

【図17】最大反応度約15¢の時の中性子束と平均表
面熱流速の変化を示すグラフ図。
FIG. 17 is a graph showing changes in the neutron flux and the average surface heat flux at a maximum reactivity of about 15 °.

【図18】最大反応度約20¢の時の中性子束と平均表
面熱流速の変化を示すグラフ図。
FIG. 18 is a graph showing changes in neutron flux and average surface heat flux at a maximum reactivity of about 20 °.

【図19】従来の沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器の構
造を示す概略図。
FIG. 19 is a schematic view showing a structure of a reactor pressure vessel of a conventional boiling water reactor.

【図20】従来の炉心の上部および下部を示す拡大図。FIG. 20 is an enlarged view showing an upper part and a lower part of a conventional core.

【図21】従来のD格子炉心の配置を示す平面図。FIG. 21 is a plan view showing the arrangement of a conventional D lattice core.

【図22】従来の燃料集合体の上部および下部を示す斜
視図。
FIG. 22 is a perspective view showing an upper part and a lower part of a conventional fuel assembly.

【図23】従来のD格子炉心とC格子炉心の燃料集合体
の相対変位と反応度印加の特性を示すグラフ図。
FIG. 23 is a graph showing characteristics of relative displacement and reactivity application of fuel assemblies of a conventional D lattice core and a C lattice core.

【図24】(A),(B)は従来のD格子炉心が地震に
よる水平変位を受けた時の燃料集合体の変位を示す概略
側面図,概略平面図。
FIGS. 24A and 24B are a schematic side view and a schematic plan view showing displacement of a fuel assembly when a conventional D lattice core receives horizontal displacement due to an earthquake.

【図25】(A),(B)は上部格子板に対する地震の
水平変位方向を示す説明図。
FIGS. 25A and 25B are explanatory diagrams showing horizontal displacement directions of an earthquake with respect to an upper lattice plate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 原子炉圧力容器 2 炉心 7 上部格子板 8 燃料集合体 9 制御棒 10 燃料支持金具 11 炉心支持板 12 チャンネルボックス 13 上部タイプレート 14 下部タイプレート 15 チャンネルファスナ 16 燃料パッド 20 チャンネルファスナ 21 板ばね 22 三角板 24 厚肉燃料パッド 26 上部格子板固定金具 30 横揺れ防止固定金具 31 固定脚 41 偏心下部タイプレート 42 上部燃料パッド金具 43 装荷方向表示部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reactor pressure vessel 2 Reactor core 7 Upper lattice plate 8 Fuel assembly 9 Control rod 10 Fuel support bracket 11 Core support plate 12 Channel box 13 Upper tie plate 14 Lower tie plate 15 Channel fastener 16 Fuel pad 20 Channel fastener 21 Leaf spring 22 Triangular plate 24 Thick fuel pad 26 Upper grid plate fixing bracket 30 Anti-rolling fixing bracket 31 Fixed leg 41 Eccentric lower tie plate 42 Upper fuel pad bracket 43 Loading direction display

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片岡 一芳 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝 研究開発センター内 (72)発明者 水町 渉 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社東芝 横浜事業所内 (72)発明者 住田 侑 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社東芝 横浜事業所内 (56)参考文献 特開 昭61−264289(JP,A) 特開 昭59−5991(JP,A) 実開 昭50−13098(JP,U) 特公 昭44−9556(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G21C 3/33 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Kazuyoshi Kataoka 1 Koga Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Pref. Toshiba R & D Center (72) Inventor Wataru Mizumachi 8 Shin-Sugita-cho, Isogo-ku, Yokohama, Kanagawa Address Toshiba Corporation Yokohama Office (72) Inventor Yu Sumita 8 Shinsugita-machi, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Toshiba Corporation Yokohama Office (56) References JP-A-61-264289 (JP, A) JP-A-59 -5991 (JP, A) Japanese Utility Model Showa 50-13098 (JP, U) JP-B-44-9556 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G21C 3/33

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 水平格子状の上部格子板と、この上部格
子板の複数の格子内にそれぞれ複数立設されその上部格
子板により上部を水平方向に支持される、角筒形チャン
ネルボックスを有する燃料集合体と、上記上部格子板の
下方より上記複数本の燃料集合体の間に挿入される制御
棒と、上記燃料集合体近傍の中性子束を検出する手段
と、上記中性子束が所定値を越えたときに上記制御棒を
挿入する手段と、を具備する沸騰水型原子炉において、
地震時に上記中性子束検出手段により検出された中性子
束が上記所定値を越えない程度に、上記上部格子板の格
子内の複数本の燃料集合体同士間の相対変位を拘束する
異なるばね定数を持った板ばねを、対向する2つのチャ
ンネルファスナのそれぞれに取り付けるとともに、上記
対向する2つのチャンネルファスナのそれぞれに取り付
けられ、異なったばね定数を持った板ばねは、異なった
ばね定数を持った上記板ばねの全体のばね定数をK、
性子束高スクラムとなる燃料集合体の変位量の最小値を
L、地震スクラム設定点の地震加速度をG、燃料集合体
の質量をm、異なったばね定数を持った上記板ばねのう
ち、個々の板ばねのばね定数をK,Kとするとき、
その全体のばね定数Kを、 【数1】K>mG/(2L) 但し、K=(K・K)/(K+K) の範囲に設定したことを特徴とする沸騰水型原子炉。
1. An upper lattice plate having a horizontal lattice shape, and a square tubular channel box which is provided upright in a plurality of lattices of the upper lattice plate and whose upper part is horizontally supported by the upper lattice plate. A fuel assembly, a control rod inserted between the plurality of fuel assemblies from below the upper lattice plate, a means for detecting a neutron flux near the fuel assembly, and the neutron flux having a predetermined value. Means for inserting the control rod when it exceeds
The neutron flux detected by the neutron flux detection means during an earthquake has a different spring constant that restricts the relative displacement between a plurality of fuel assemblies in the lattice of the upper lattice plate so that the neutron flux does not exceed the predetermined value. The leaf springs attached to each of the two opposed channel fasteners and attached to each of the two opposed channel fasteners, and the leaf springs having different spring constants correspond to the leaf springs having different spring constants. The overall spring constant is K, medium
The minimum value of the displacement of the fuel assembly that results in a high neutron flux scram
L, G is the seismic acceleration of the seismic scrum set point, and fuel assembly
Let m be the mass of m, and among the leaf springs having different spring constants, let K 1 and K 2 be the spring constants of the individual leaf springs.
Boiling water to the spring constant K of the whole, characterized in that it is set in the range of Equation 1] K> mG / (2L) where, K = (K 1 · K 2) / (K 1 + K 2) Reactor.
【請求項2】 断面四角形状のチャンネルボックス内に
複数の燃料棒を格子状に配列し、上記チャンネルボック
スの上部および下部にそれぞれ上部タイプレートおよび
下部タイプレートを固定してなる燃料集合体において、
上記チャンネルボックスの上部外面に対向して取り付け
られる2つのチャンネルファスナのそれぞれに異なった
ばね定数を持った板ばねを固定し、この異なったばね定
数を持った板ばねは、異なったばね定数を持った上記板
ばねの全体のばね定数をK、中性子束高スクラムとなる
燃料集合体の変位量の最小値をL、地震スクラム設定点
の地震加速度をG、燃料集合体の質量をm、異なったば
ね定数を持った上記板ばねのうち、個々の板ばねのばね
定数をK,Kとするとき、その全体のばね定数K
を、 【数2】K>mG/(2L) 但し、K=(K・K)/(K+K) の範囲に設定したことを特徴とする燃料集合体。
2. A fuel assembly in which a plurality of fuel rods are arranged in a grid in a channel box having a rectangular cross section, and an upper tie plate and a lower tie plate are fixed to the upper and lower portions of the channel box, respectively.
A leaf spring having a different spring constant is fixed to each of two channel fasteners mounted opposite to the upper outer surface of the channel box, and the leaf spring having a different spring constant is a plate spring having a different spring constant. The overall spring constant of the spring is K, and the neutron flux high scram
The minimum value of the displacement of the fuel assembly is L, and the seismic scram set point
Earthquake acceleration G, the mass of fuel assemblies m of different of the above plate spring having a spring constant, when the spring constant of each of the leaf springs and K 1, K 2, the whole spring constant K
K> mG / (2L) where K = (K 1 · K 2 ) / (K 1 + K 2 ).
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