JP4090940B2 - 下部タイプレートとその組み立て方法ならびに燃料集合体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽水型原子炉用の燃料集合体の下部タイプレート、特に、冷却材中に混入した異物が燃料部に流入するのを阻止・抑制できるようにした下部タイプレートとその下部タイプレートの組み立て方法に関し、さらにその下部タイプレートを利用した燃料集合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
沸騰水型原子炉用の燃料集合体は、例えば図２３に示すように、ほぼ正方形の断面を有する筒形のチャンネルボックス１を有し、このチャンネルボックス１内に正方格子状に配列された複数の燃料棒２と少なくとも１本のウォータロッド３が収容されている。この燃料集合体の上下部にはそれぞれ上部タイプレート４および下部タイプレート５が装着されている。ウォータロッド３には、その軸方向に所定の間隔をおいて複数のスペーサ６（図２３では一つだけを示す）が取り付けられ、このスペーサ６によって燃料棒２が整列・支持されている。
【０００３】
下部タイプレート５は、燃料棒２およびウォータロッド３を直接的に固定・支持するネットワーク部７と、ネットワーク部７の周辺部から下方に延びるノズル部８とを有し、これらによって、ネットワーク部７の下方に下部タイプレート空洞９が形成されている。ノズル部８の下部には下部タイプレート入口開口１０が形成されている。
【０００４】
各燃料棒２は被覆管の中に複数の燃料ペレットを充填したものであるが（図示せず）、この被覆管の下端部を閉じる栓として下部端栓１１がある。燃料棒の下部端栓１１の下部は細い円柱の棒状になっていて、この部分が下部タイプレートのネットワーク部７のボス４０（図１、２等参照）に設けられた挿入孔１３に挿入され、それによって燃料棒の下部端栓１１が支持されている。
【０００５】
一方、ウォータロッド３は中空の金属管であって、チャンネルボックス１内の下部タイプレート５のわずか上方に入口孔２６が設けられ、上部タイプレート４のわずか下方に出口孔２７が設けられている。入口孔２６から液相の冷却材がウォータロッド３内に流入し、液相のままの冷却材がウォータロッド３内を上昇して、出口孔２７から流出するようになっている。
【０００６】
このウォータロッド３の下端部にも燃料棒の下部端栓１１とほぼ同様の構造の下部端栓１２があり、下部端栓１２の下部は細い円柱の棒状になっていて、この部分が下部タイプレートのネットワーク部７に設けられた挿入孔１３に挿入され、それによってウォータロッドの下部端栓１２が支持されている。
【０００７】
下部タイプレートのネットワーク部７には、下部端栓１１、１２が挿入されてそれらの下部端栓１１、１２を支持する挿入孔１３を有するボス４０と、ボス４０同士を水平方向に連絡するウェブ４１（図１、２等参照）があって、ウェブ４１の間の流通孔を冷却材が通り抜けられるようになっている。
【０００８】
図２３の燃料集合体で、冷却材１５は、下部タイプレート入口開口１０から、下部タイプレート空洞９内に入り、ネットワーク部７の流通孔を通り抜けて、チャンネルボックス１内の燃料棒２およびウォータロッド３の周辺へと流れ、上部タイプレート４を通って燃料集合体の外へ出ていく。
【０００９】
なお、図２３に示すように、下部タイプレートノズル部８の側面には微小なリークホール１７が設けられており、下部タイプレート空洞９内の冷却材１５のうちの若干量がチャンネルボックス１の外側へ流れるようになっている。
【００１０】
近年の高性能化された燃料集合体では、燃料集合体内部に異物が侵入するのを防ぐことを目的としてフィルタ機能を付加するものもある。例えば、下部タイプレートのネットワーク部の流通孔の口径を従来よりも小さく約５ｍｍとすることにより、流れに対する抵抗を増加（即ち、高圧損化）する設計もあり、これによって炉心の安定性の改善が図られているが、これは異物フィルタの役目も果たしている。
【００１１】
燃料集合体に侵入することが予想される異物としては、プラント建設時に原子炉一次系内に僅かに残された金屑、機器洗浄時の金属性ブラシの折れ片、機器損傷時の破片等が想定されている。その形状も、板状、弦巻バネ状（螺旋状）、針金状（直線状）等、多岐にわたることが予想されている。
【００１２】
図２４は、異物フィルタ機能を有する下部タイプレートの例を示す（例えば特開平７−３０６２８４号公報参照）。図２４で、燃料棒２とウォータロッド３の下部端栓１１、１２の下部が、下部タイプレート５のネットワーク部７の挿入孔１３を貫通している。ネットワーク部７の下方には、異物フィルタの機能を有する仕切り板２０が、下部タイプレート空洞９を横断してほぼ水平に設けられている。仕切り板２０には、図２５に示すように、燃料棒２とウォータロッド３の各下部端栓１１、１２が通る貫通孔２１、２２のほかに、冷却材が流通し、異物の流通を阻止する小孔２４が多数設けられている。
【００１３】
図２４の構成で、冷却材１５は、下部タイプレート入口開口１０から下部タイプレート空洞９内に流入し、仕切り板２０の小孔２４を通り、さらにネットワーク部７の流通孔を通って、チャンネルボックス１内の燃料棒２およびウォータロッド３の周辺へと流れる。このとき、冷却材１５中の異物は、仕切り板２０の小孔２４を通り抜けにくいので、チャンネルボックス１内への異物流入が抑制される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の異物フィルタを有する下部タイプレートでは、炉心入口部に達した異物を炉心内に侵入することをある程度の確率で防止することはできた。しかしながら、従来の仕切り板２０の小孔２４を通ってネットワーク部７の流通孔を通る流れは、ほぼ鉛直上向きの直線状である。このため、特に直線的な細長い異物が冷却材によって流れに対して縦方向に運ばれたときに、これらの流路を通過してしまう可能性がないとはいえなかった。
本発明の目的は、特に直線的な細長い異物の捕捉性能にすぐれた下部タイプレートとその組み立て方法ならびに燃料集合体を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するものであって、請求項１に記載の発明は、原子燃料を充填した複数の燃料棒が互いに間隔をあけて格子状に配列されるようにそれらの燃料棒の下部を保持するネットワーク部と、このネットワーク部の周囲から下方に延びてこのネットワーク部の下方に下部タイプレート空洞を形成し、下端に入口開口を有するノズル部と、前記下部タイプレート空洞内の前記ネットワーク部の下方にほぼ水平に配置されて前記下部タイプレート空洞を上下に区画する仕切り板と、前記仕切り板に取り付けられ、下方および上方に開口部を有する複数の筒状フィルタと、を有する下部タイプレートであって、前記複数の燃料棒の少なくとも一部には下方に延びる棒状部を含む下部端栓が配置され、前記複数の筒状フィルタの上部は前記棒状部を囲むように配置され、その筒状フィルタの上部と前記棒状部の間はほぼ閉塞されており、前記仕切り板の上方にある前記筒状フィルタの開口部はおもに前記筒状フィルタの側面に設けられていること、を特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、特に直線的な細長い異物の捕捉性能にすぐれた下部タイプレートを提供できる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の下部タイプレートにおいて、あらかじめ前記仕切り板に前記筒状フィルタを取り付けた後に、前記仕切り板と、前記ネットワ−ク部と、前記ノズル部とを互いに結合してなること、を特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による作用・効果が得られるほか、筒状フィルタの形状を柔軟に選択することができ、組み立ても容易である。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の下部タイプレートにおいて、前記仕切り板が前記ネットワ−ク部と前記ノズル部との間に配置されるようにあらかじめ形成されたものに、前記ノズル部の前記入口開口から挿入された前記筒状フィルタが取り付けられてなること、を特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による作用・効果が得られるほか、下部タイプレートの以外の部分を従来と同様の方法で組み立てることができ、これに筒状フィルタを取り付ける作業を追加するだけですむ。
【００１９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の下部タイプレートにおいて、前記複数の筒状フィルタを相互に結合して複数の筒状フィルタの群を構成するための複数の連結棒があって、前記仕切り板の下面に、前記連結棒を着脱可能な係合部を有すること、を特徴とする。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明による作用・効果が得られるほか、複数の筒状フィルタをあらかじめ結合しておくので、筒状フィルタの取り付け作業の省力ができる。さらに、筒状フィルタを着脱できるので、原子炉の定期点検のときなどに、必要に応じて筒状フィルタを交換するなどの保守が容易である。
【００２１】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の下部タイプレートにおいて、前記筒状フィルタは、円筒形状であること、を特徴とする。
請求項５に記載の発明によれば、請求項１ないし４に記載の発明による作用・効果が得られるほか、筒状フィルタの製造が容易である。
【００２２】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の下部タイプレートにおいて、前記複数の燃料棒は正方格子状に配列され、前記筒状フィルタは、前記正方格子の向きに合わせて配置された四角筒形状であること、を特徴とする。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１ないし４に記載の発明による作用・効果が得られるほか、筒状フィルタを多数配列したときに全体の流路面積を大きくとることができる。
【００２４】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の下部タイプレートにおいて、前記筒状フィルタは、先細形状のものと末広がり形状のものが交互に配置されていること、を特徴とする。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１ないし４に記載の発明による作用・効果が得られるほか、筒状フィルタを多数配列したときに全体の流路面積を大きくとることができ、また、冷却材中の異物がフィルタに捕捉された場合に、その異物が下部タイプレートの下に落下することを抑制することができる。
【００２６】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の下部タイプレートにおいて、前記筒状フィルタの側面に設けられた開口部は円形であること、を特徴とする。
請求項８に記載の発明によれば、請求項１ないし４に記載の発明による作用・効果が得られるほか、筒状フィルタの製造が容易である。
【００２７】
また、請求項９に記載の発明は、原子燃料を充填した複数の燃料棒が互いに間隔をあけて格子状に配列されるようにそれらの燃料棒の下部を保持するネットワーク部と、このネットワーク部の周囲から下方に延びてこのネットワーク部の下方に下部タイプレート空洞を形成し、下端に入口開口を有するノズル部と、前記下部タイプレート空洞内の前記ネットワーク部の下方にほぼ水平に配置されて前記下部タイプレート空洞を上下に区画する仕切り板と、前記仕切り板に取り付けられ、下方および上方に開口部を有する複数の筒状フィルタと、を有する下部タイプレートであって、前記複数の燃料棒の少なくとも一部には下方に延びる棒状部を含む下部端栓が配置され、前記複数の筒状フィルタの上部は前記棒状部を囲むように配置され、その筒状フィルタの上部と前記棒状部の間はほぼ閉塞されており、前記仕切り板の上方にある前記筒状フィルタの開口部はおもに前記筒状フィルタの側面に設けられている下部タイプレートの組み立て方法において、前記複数の筒状フィルタを前記仕切り板に固定する第１の工程と、前記第１の工程の後に、前記仕切り板を前記ネットワーク部と前記ノズル部との間に挟み込むようにして相互に結合する第２の工程と、を有すること、を特徴とする。
【００２８】
請求項９に記載の発明によれば、特に直線的な細長い異物の捕捉性能にすぐれた下部タイプレートを提供でき、しかも、筒状フィルタの形状を柔軟に選択することができ、組み立ても容易である。
【００２９】
また、請求項１０に記載の発明は、原子燃料を充填した複数の燃料棒が互いに間隔をあけて格子状に配列されるようにそれらの燃料棒の下部を保持するネットワーク部と、このネットワーク部の周囲から下方に延びてこのネットワーク部の下方に下部タイプレート空洞を形成し、下端に入口開口を有するノズル部と、前記下部タイプレート空洞内の前記ネットワーク部の下方にほぼ水平に配置されて前記下部タイプレート空洞を上下に区画する仕切り板と、前記仕切り板に取り付けられ、下方および上方に開口部を有する複数の筒状フィルタと、を有する下部タイプレートであって、前記複数の燃料棒の少なくとも一部には下方に延びる棒状部を含む下部端栓が配置され、前記複数の筒状フィルタの上部は前記棒状部を囲むように配置され、その筒状フィルタの上部と前記棒状部の間はほぼ閉塞されており、前記仕切り板の上方にある前記筒状フィルタの開口部はおもに前記筒状フィルタの側面に設けられている下部タイプレートの組み立て方法において、前記仕切り板が前記ネットワーク部と前記ノズル部との間に配置されるように形成する第１の工程と、前記第１の工程の後に、前記筒状フィルタを前記ノズル部の前記入口開口から挿入して前記仕切り板に取り付ける第２の工程と、を有すること、を特徴とする。
【００３０】
請求項１０に記載の発明によれば、特に直線的な細長い異物の捕捉性能にすぐれた下部タイプレートを提供でき、しかも、下部タイプレートの以外の部分を従来と同様の方法で組み立てることができ、これに筒状フィルタを取り付ける作業を追加するだけですむ。
【００３１】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の下部タイプレートの組み立て方法において、前記第２の工程の前に、前記筒状フィルタの複数個を、前記ノズル部の前記入口開口から挿入可能な範囲で相互に結合して、複数の筒状フィルタ群をあらかじめ作る第３の工程をさらに有すること、を特徴とする。
【００３２】
請求項１１に記載の発明によれば、請求項１０に記載の発明による作用・効果が得られるほか、複数の筒状フィルタをあらかじめ結合しておくので、フィルタの取り付け作業の省力ができる。
【００３３】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１０または１１に記載の下部タイプレートの組み立て方法において、前記仕切り板の下面には凹凸が設けられており、前記第２の工程は、前記仕切り板の下面の前記凹凸に前記筒状フィルタを嵌め込む工程を含むこと、を特徴とする。
請求項１２に記載の発明によれば、請求項１０または１１に記載の発明による作用・効果が得られるほか、フィルタの取り付け作業の省力ができる。
【００３４】
また、請求項１３に記載の発明は、原子燃料を充填した複数の燃料棒と、内部に冷却材が通る少なくとも１本のウォータロッドと、前記燃料棒およびウォータロッドの上部を保持する上部タイプレートと、前記燃料棒およびウォータロッドの下部を保持する下部タイプレートと、を有する燃料集合体において、前記下部タイプレートは、前記燃料棒およびウォータロッドが互いに間隔をあけて格子状に配列されるようにそれらの燃料棒およびウォータロッドの下部を保持するネットワーク部と、このネットワーク部の周囲から下方に延びてこのネットワーク部の下方に下部タイプレート空洞を形成し、下端に入口開口を有するノズル部と、前記下部タイプレート空洞内の前記ネットワーク部の下方にほぼ水平に配置されて前記下部タイプレート空洞を上下に区画する仕切り板と、前記仕切り板に取り付けられ、下方および上方に開口部を有する複数の筒状フィルタと、を有する下部タイプレートであって、前記複数の燃料棒の少なくとも一部には下方に延びる棒状部を含む下部端栓が配置され、前記複数の筒状フィルタの上部は前記棒状部を囲むように配置され、その筒状フィルタの上部と前記棒状部の間はほぼ閉塞されており、前記仕切り板の上方にある前記筒状フィルタの開口部はおもに前記筒状フィルタの側面に設けられていること、を特徴とする。
請求項１３に記載の発明によれば、特に直線的な細長い異物の捕捉性能にすぐれた燃料集合体を提供できる。
【００３５】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の燃料集合体において、前記下部端栓の少なくとも一つの内部には、冷却材流路である下部端栓流路が形成されていて、その下部端栓流路の入口は、前記仕切り板よりも下方にあって下方を向いて開口し、またその下部端栓流路の出口は、前記筒状フィルタの上方にあって水平方向に開口していること、を特徴とする。
【００３６】
請求項１４に記載の発明によれば、請求項１３に記載の発明による作用・効果が得られるほか、下部端栓流路によって全体の流路面積が大きく取れ、圧力損失を低減できる。
【００３７】
また、請求項１５に記載の発明は、請求項１３または１４に記載の燃料集合体において、前記下部端栓の少なくとも一つの下端から上方に延びる少なくとも一つの切り込みが形成されていること、を特徴とする。
【００３８】
請求項１５に記載の発明によれば、請求項１３または１４に記載の発明による作用・効果が得られるほか、切り込みによって冷却材中の異物の捕捉確率を高めることができる。
【００３９】
また、請求項１６に記載の発明は、原子燃料を充填した複数の燃料棒と、内部に冷却材が通る少なくとも１本のウォータロッドと、前記燃料棒およびウォータロッドの上部を保持する上部タイプレートと、前記燃料棒およびウォータロッドの下部を保持する下部タイプレートと、を有する燃料集合体において、前記下部タイプレートは、前記燃料棒およびウォータロッドが互いに間隔をあけて格子状に配列されるようにそれらの燃料棒およびウォータロッドの下部を保持するネットワーク部と、このネットワーク部の周囲から下方に延びてこのネットワーク部の下方に下部タイプレート空洞を形成し、下端に入口開口を有するノズル部と、前記下部タイプレート空洞内の前記ネットワーク部の下方にほぼ水平に配置されて前記下部タイプレート空洞を上下に区画する仕切り板と、前記仕切り板に取り付けられ、下方および上方に開口部を有する複数の筒状フィルタと、を有し、前記筒状フィルタは前記燃料棒およびウォータロッドの真下の位置で前記仕切り板に取り付けられ、前記仕切り板の上方にある前記筒状フィルタの開口部はおもに前記筒状フィルタの側面に設けられており、前記燃料棒およびウォータロッドには下方に延びる棒状部を含む下部端栓が取り付けられていて、少なくとも一部の前記棒状部の下端は前記筒状フィルタの上端よりも高い位置にあり、この棒状部の下端に下向きの入口開口部を有しその上方に水平方向を向いた出口開口部を有する下部端栓流路が形成されていること、を特徴とする。
請求項１６に記載の発明によれば、特に直線的な細長い異物の捕捉性能にすぐれた燃料集合体を提供できる。
また、請求項１７に記載の発明は、請求項１３乃至１６に記載の燃料集合体において、少なくとも一つの前記筒状フィルタは前記仕切り板に貫通して取り付けられていることを特徴とする。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図２２を参照しながら本発明に係る原子燃料集合体用の下部タイプレートの実施の形態を説明する。ただし、従来の技術と、あるいは互いに、共通もしくは類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は適宜省略する。
【００４１】
まず、図１〜図５を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。この実施の形態では、図１に示すように、下部タイプレートは従来の一体形成のものではなく、ネットワーク部７と、ノズル部８とが別個の部品としてそれぞれ鋳造され、これらの間に、水平な板状の仕切り板３０を挟み込んで、これらを、例えば溶接によって互いに接合する。
【００４２】
下部端栓１１、１２が仕切り板３０を通り抜ける部分に、下部端栓１１、１２を囲むようにして筒状フィルタ３２が配置され、これらの筒状フィルタ３２は仕切り板３０の開口３５（図２参照）に取り付けられている。筒状フィルタ３２と仕切り板３０の取り付け部は、少なくとも冷却材中の異物が通り抜けない程度に隙間なく構成され、仕切り板３０には開口３５のほかに開口は設けられていない。仕切り板３０の厚みは例えば２ｍｍである。なお、図１では、チャンネルボックス１（図１８）を示すのを省略している。
【００４３】
図２〜図５に示すように、フィルタ３２は、寸法が例えば、直径１２ｍｍ、高さ２０ｍｍで、下面は開放していて、仕切り板３０の開口３５を覆うように、仕切り板３０に取り付けられている。フィルタ３２の上面３６には下部端栓１１、１２の棒状部が貫通する円形の穴３７が設けられている。穴３７の直径は例えば７．２ｍｍであって、下部端栓１１、１２と穴３７の間の間隙は、冷却材中の異物が通り抜けない程度に小さくなっている。フィルタ３２の側面３８には、複数の孔３９が設けられている。孔３９は例えば円形であってその直径は、例えば約２ｍｍである。なお、孔３９の形状は、円形のほか、多角形、星型など種々のものがありうる。
【００４４】
個々の円筒状フィルタ３２の中心軸は、下部端栓１１、１２の中心軸と一致するように、例えば図５に示すように配置されている。なお、図２、図４等で、燃料棒の下部端栓１１が示されているが、ウォータロッドの下部端栓１２でも全く同様である。
【００４５】
下部タイプレートの組み立てにあたっては、あらかじめ、図５に示すように仕切り板３０にフィルタ３２を取り付けておき、その後、ネットワーク部７とノズル部８の間に仕切り板３０を挟み込むようにして、溶接によって相互に接合する。
【００４６】
本実施の形態で、例えば、長さが２０ｍｍ〜３０ｍｍの針金状の異物（図示せず）が、冷却材１５とともに下部タイプレート入口開口１０から下部タイプレート空洞９内に侵入した場合、仕切り板３０の開口３５からフィルタ３２内に上向きに流れて入る。冷却材１５の流れはフィルタ３２内で向きを変えて水平方向になり、孔３９から仕切り板３０の上方の空間に出る。このとき、異物は向きを変えにくいので、異物が、孔３９を通ってフィルタ３２の外に出る可能性は非常に小さい。小片板状の異物も、フィルタ３２で止められる。
【００４７】
また、プラントの機器不具合時に万が一大量の異物が発生した場合でも、必要な冷却材流量を確保する可能性を高めることができることができる。さらに、燃料集合体を原子炉心外に取り出す際に、捕獲した異物を、燃料集合体とともに原子炉外に取り出すことができる。また、フィルタ部は構造上信頼度が高く、フィルタ部自体が異物となって燃料集合体チャンネル内に侵入することを防止することができる。
【００４８】
次に、図６および図７を参照して、本発明の第２の実施の形態を説明する。この実施の形態では、第１および第２の円錐台状フィルタ４５、４６が仕切り板３０の上に交互に配置されて固定されている。第１の円錐台状フィルタ４５は下方が太くなっており、第２の円錐台状フィルタ４６は下方が細くなっている。なお、この明細書では、これらの円錐台状フィルタも含めて「筒状フィルタ」と呼ぶ。
【００４９】
仕切り板３０の、第１の円錐台状フィルタ４５および第２の円錐台状フィルタ４６との取り付け部にはそれぞれ、第１の開口４７、第２の開口４８が形成されている（図７参照）。第１の円錐台状フィルタ４５は下方が太くなっており、第２の円錐台状フィルタ４６は下方が細くなっていることから、第１の開口４７の方が第２の開口４８よりも大きくなっている。仕切り板３０と第１および第２の円錐台状フィルタ４５、４６との取り付け部は、少なくとも冷却材中の異物が通り抜けない程度に隙間なく構成され、仕切り板３０には開口４７、４８のほかに開口は設けられていない。
【００５０】
第１の円錐台状フィルタ４５は、第１の実施の形態における円筒状フィルタ３２と同様に、下部端栓１１、１２の棒状部の周りに配置され、下部端栓１１、１２の下端は仕切り板３０の第１の開口４７を貫通してその下方まで延びている。第１の円錐台状フィルタ４５の上部は次第に細くなっていて、その上端には下部端栓１１、１２の棒状部が通れる穴４９が形成されている。穴４９の直径は、下部端栓１１、１２の棒状部の直径（例えば７ｍｍ）よりも僅かに大きい。第１の円錐台状フィルタ４５の側面５０には、複数の孔３９が形成されている。第１の円錐台状フィルタ４５は上面を覆う板部が不要であり、フィルタ製作が簡単化される。
【００５１】
第２の円錐台状フィルタ４６では、その中央に配置される下部端栓１１ａの下端が第２の円錐台状フィルタ４６内にあって、仕切り板３０の開口４８に達していない。第２の円錐台状フィルタ４６の上面５１には下部端栓１１ａの棒状部が貫通する穴５２が設けられている。第２の円錐台状フィルタ４６の側面５３には、複数の孔３９が形成されている。この第２の円錐台状フィルタ４６では、一旦フィルタ４６に捕捉された異物が、フィルタ４６の入口より外に（下方に）出にくくなるという利点がある。
【００５２】
上記第２の実施の形態の変形例として、第１の円錐台状フィルタ４５と第２の円錐台状フィルタ４６を交互に配列する代わりに、その他の任意の配列としたり、一方だけの配列とすることも可能である。
【００５３】
次に、図８ないし図１０を参照して、本発明の第３の実施の形態を説明する。この実施の形態では、フィルタ５６は、横断面が正方形の四角筒状である。正方形の一辺の長さは例えば１２ｍｍであり、四角筒の高さは例えば２０ｍｍである。また、各側面部５７には、例えば高さ４ｍｍ、幅８ｍｍの長方形の窓５８が２個ずつ開けられている。フィルタ部上面５９には、下部端栓１１、１２の棒状部が貫通する正方形の穴６０が形成されている。この実施の形態における下部端栓１１、１２の棒状部（図示せず）は断面が例えば一辺が４ｍｍの正方形であって、穴６０との隙間は、冷却材中の異物が通り抜けない程度に小さくなっている。
【００５４】
図に示す実施の形態では、フィルタ５６は仕切り板３０を貫通して、その途中で固定されている。側面部５７の窓５８はいずれも仕切り板３０より上方に設けられている。また、フィルタ５６の下端は開放している。下部端栓１１、１２の棒状部はフィルタ５６の中央を貫通してフィルタ５６の下端より下方まで延びている。
【００５５】
この第３の実施の形態では、図１０に示すように、断面が正方形のフィルタ５６が水平面内に正格子状に配列され、しかも各側面部５７の向きを配列の方向に合わせて配置する。このため、フィルタ５６の流路面積を大きくとることができ、第１、第２の実施の形態に比べてフィルタ部で発生する圧力損失を減少させることができる。また、側面部５７の窓５８は、第１、第２の実施の形態における孔３９よりも大きな流路面積をとることができ、そのことからも圧力損失を減少させることができる。
【００５６】
なお、上記各実施の形態の変形例として、第１または第２の実施の形態と、第３の実施の形態の特徴を部分的に任意に組み合わせることができる（図示せず）。例えば、第１または第２の実施の形態における孔３９を図８および図９に示すような側面部の大きな窓５８で置き替えることも可能である。また、第３の実施の形態で、図８および図１０に示す穴６０を円形に変えて、通常の円形断面の下部端栓１１、１２の棒状部と組み合わせて使用することも可能である。さらに、第３の実施の形態で、フィルタ５６を図９に示すように仕切り板３０を貫通させる代わりに、第１、第２の実施の形態と同様に仕切り板３０の開口の上方にフィルタ５６を被せるようにしてもよい。
【００５７】
次に、図１１ないし図１３を参照して、本発明の第４の実施の形態を説明する。この実施の形態では、フィルタ６５は、第１の実施の形態（図１〜図５）におけるフィルタ３２とほぼ同様の円筒形状であるが、仕切り板３０の開口の上方に配置するのでなく、仕切り板３０の円形の開口６６を途中まで貫通した状態に配置されている。
【００５８】
この実施の形態では、初めに、仕切り板３０をネットワーク部７とノズル部８の間に挟み込むようにして、溶接によって相互に接合する。そして、その後、ノズル部８の入口開口１０からフィルタ６５を挿入して、これを仕切り板３０に取り付ける。
【００５９】
図１２に示すように、フィルタ６５は隣接する複数個が連結棒６７によって互いに水平方向に結合され、複数（図１２の例では９個）の群をなしている。これらの群はそれぞれ、ノズル部８の入口開口１０を通して挿入できる大きさであって、例えば、図１２に示すように３行３列を基本とする。
【００６０】
図１３に示すように、仕切り板３０の下面には連結棒６７を嵌め込むことができる溝６８が形成されている。またこの溝６８ができるように、溝６８を挟んでそれぞれ二つの凸部６９が形成されている。溝６８は、すべての連結棒６７に対応する位置に形成してもよいが、フィルタ６５の各群を保持できるものであれば、図１３に示すように、連結棒６７の数よりも溝６８の数を少なくしてもよい。
【００６１】
この実施の形態では、下部タイプレートのフィルタ６５以外の部分をあらかじめ組み立てておき、後からフィルタ６５を挿入して組み立てることができる。また、燃料交換時等に、異物を捕捉したフィルタ６５を取り外して新しいフィルタに取り替えることもできる。
【００６２】
また、この実施の形態では、複数のフィルタ６５を連結棒６７によってあらかじめ複数の群に結合しておき、これらの群をノズル部８の入口開口１０を通して挿入して仕切り板３０に取り付ける。このため、各フィルタ６５を個々に仕切り板３０に取り付ける場合に比べて、フィルタ６５の取り付け作業を省力化できる。ここで、複数のフィルタ６５を連結棒６７によって結合する作業は広い場所でできるので比較的容易な作業であり、自動化も比較的容易であるのに対して、フィルタ６５を仕切り板３０に取り付ける作業はノズル部８の入口開口１０を通して行なうので、比較的困難な作業である。
【００６３】
なお、第４の実施の形態の変形例として、複数のフィルタ６５を連結棒６７によって結合することをせず、各フィルタ６５を個々に仕切り板３０に取り付けることも可能である（図示せず）。その場合、連結棒６７を仕切り板３０の溝６８に嵌める代わりに、各フィルタ６５を個々に取り付けることのできる凹凸（図示せず）を仕切り板３０に設ける必要がある。
【００６４】
さらに、第４の実施の形態の変形例として、ネットワーク部７と仕切り板３０とノズル部８とを溶接によって相互に接合する構造とせず、これらを一体として例えば鋳造することも可能である。すなわち、下部タイプレートのフィルタ６５以外の部分をあらかじめ組み立てておき、後からフィルタ６５を挿入して組み立てるものだからである。このようにすれば、下部タイプレートのフィルタ６５以外の部分を組み立てる工程は従来と同様の工程とすることができる。
上記第４の実施の形態の組み立て方法で、フィルタは必ずしも円筒形でなくともよく、図６〜図９に示す他の形状のフィルタに適用してもよい。
【００６５】
次に、図１４ないし図１６を参照して、本発明の第５の実施の形態を説明する。この実施の形態では、一つの下部タイプレートで、種々のフィルタを組み合わせたものとして示してある。すなわち、第１の実施の形態におけるフィルタ３２があるとともに、その他のフィルタも有している。
【００６６】
図１５に示すように、下部端栓７２の棒状部に縦穴７３を設けたものが含まれている。縦穴７３の下端は仕切り板３０の下方にあって下向きに開口している。また、縦穴７３の上端には横穴７４が接続されていて、横穴７４は仕切り板３０の上方で横向きに開口している。下部端栓７２の棒状部の外側を囲んで、円筒状フィルタ７５が配置されている。円筒状フィルタ７５は、第１の実施の形態におけるフィルタ３２とほぼ同様のものであって、下端８２は開放しており、上端８３は閉じている。また、側面の仕切り板３０の上方には複数の孔３９が設けられている。
【００６７】
冷却材１５は、円筒状フィルタ７５の内面と下部端栓７２の棒状部外面の間の環状部のほか、棒状部の縦穴７３内にも入って上昇流を形成する。それらの流れのいずれもが上昇方向から水平方向に流れの向きを変えるので、そこで冷却材中の異物を捕捉することができる。下部端栓の棒状部内に流路がない場合に比べて流路面積を大きくとることができるので、圧力損失を小さくすることができる。
【００６８】
なお、図１４に示すように、上記穴明きの下部端栓７２を単独で、すなわちフィルタ７５を伴わないで配置するものがあってもよい。
また、図１６に示すように、下部端栓７７の棒状部は短くなっていてその下端は仕切り板３０の上方に位置し、この下部端栓７７には下端に開口のある縦穴７８と、縦穴７８の上端に接続されて横向きに開口する横穴７９が形成されている。この下部端栓７７の下方には、円錐台状のフィルタ８０が配置されている。フィルタ８０はその途中まで仕切り板３０を貫通して仕切り板３０に取り付けられていて、下端８５は開放しており、上端８６は閉じている。また、側面の仕切り板３０の上方には複数の孔３９が設けられている。下部端栓７７の棒状部の下端とフィルタ８０の上端との間には間隔があいている。
【００６９】
さらに、図１４に示すように、下部端栓と干渉しない位置の仕切り板３０の上にフィルタ８８を配置することもできる。このフィルタ８８は断面が円形または正方形の筒状のもので、フィルタ８０と同様に、途中まで仕切り板３０を貫通する状態で仕切り板３０に取り付けられている。下端は開放していて、上端は閉じている。側面には比較的大きな横長の窓８９が設けられている。このように種々の形状のフィルタ機能を組み合わせることにより、多様な形状の異物に対応することができ、かつ、流路閉塞が発生する可能性を減らすことができる。
【００７０】
次に、図１５に示した第５の実施の形態における下部端栓７２とフィルタ７５の種々の変形例を、図１７〜図２２を参照して説明する。
図１７に示す例では、下部端栓９２の棒状部の外径は例えば７ｍｍであって、下部端栓棒状部の下部に、鉛直方向に幅０．５ｍｍ、長さ２ｃｍの切り込み９３が１本設けられている。そして、切り込み９３の上方に、棒状部の側面から斜め上向きに延びる幅０．５ｍｍ、長さ３ｍｍの切り込み９４が４本設けられている。
【００７１】
図１８に示す例では、下部端栓９６の棒状部の外径は例えば７ｍｍであって、下部端栓棒状部の下部に、鉛直方向に幅０．５ｍｍ、長さ２ｃｍの切り込み９７が２本設けられている。そして、２本の切り込み９７によって挟まれた中央部９８が切り込み９７の外側の外側部９９よりも長く延びている。これにより、異物は、切り込み部に挟まり捕獲される可能性が高まる。
【００７２】
図１９に示す例では、図１５の例とほぼ同様に、下部端栓１０２の棒状部の外径は例えば７ｍｍであって、下部端栓棒状部の中央の鉛直方向に直径が４ｍｍの下端開放の縦穴７３が設けられている。この縦穴７３の上端に横穴７４が接続されていて、横穴７４はフィルタ７５の上端よりも上方で開口している。図１９の例では、下部端栓１０２の下端から、鉛直方向に幅０．５ｍｍ、長さ２ｃｍの切り込み１０３を２本入れている。これにより、冷却材中の異物は、切り込み１０３に挟まって捕獲する可能性を高めることができる上に、流路閉塞の可能性を減少させることができる。
【００７３】
図２０に示す例は図１９の例の変形であって、下部端栓１０５の棒状部の縦穴７３の途中に水平方向の貫通孔１０６が複数個形成されている。これにより、冷却材中の異物が流路を閉塞させる可能性をさらに減少させることができる。
【００７４】
図２１に示す例では、下部端栓１０７の棒状部の外径は例えば７ｍｍである。その外側に、例えば直径１２ｍｍ、長さが２５ｍｍの円筒状フィルタ７５が配置され、仕切り板３０に固定されている。下部端栓１０７の棒状部の外側の仕切り板３０より上方の部分に、鉛直方向に深さ１．５ｍｍの溝１０８が４本形成されており、これによって、フィルタ７５の上面３６の穴３７の内側に流路が形成される。この流路自体は上向きに開いているが、ここを通る流路はその前後で必ず曲り部を通るので、特に、針金状の異物を捕獲することができる。その上、流路閉塞の可能性を減少させることができる。
【００７５】
図２２に示す例では、直径１２ｍｍ、長さが３２ｍｍの円筒状フィルタ１１０が仕切り板３０に取り付けられている。フィルタ１１０の下端１１１は仕切り板３０の下面よりも５ｍｍ下方にあり、フィルタの側面１１２に、下端１１１から鉛直方向に、深さ２ｍｍ、長さ２５ｍｍの溝１１３を４本設ける。これにより、仕切り板３０の下方からの流れに対する流路を確保している。フィルタの側面１１２には、溝１１３を周方向に取り囲むように、幅２ｍｍの円環１１４が取り付けられている。これにより、特に、針金状の異物を捕獲することができる上に、流路閉塞の可能性を減少させることができる。
【００７６】
以上、本発明に係る下部タイプレートの種々の実施の形態を示した。これらの各実施の形態の種々の特徴を任意に組み合わせることも可能である。例えば図１５〜図２２で下部端栓や筒状フィルタの平断面形状が円形になっているのを、図８〜図１０のように正方形で置き換えることも考えられる。また、一つの下部タイプレートで、種々のフィルタまたは下部端栓を組み合わせて配置することも可能である。
【００７７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のフィルタが取り付けられた仕切り板を有する下部タイプレートを採用することにより、異物を炉心入口部で捕捉することの確実性を向上させることができる。
【００７８】
また、板状、つるまきバネ状（らせん状）、針金状（直線状）等の多様な形状の異物を捕捉することが可能となり、異物が原因となる燃料破損に対する信頼性が向上し、プラントの運転性能が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る下部タイプレートとその周辺の第１の実施の形態の模式的立断面図。
【図２】図１の下部タイプレートの要部拡大立断面図。
【図３】図１のフィルタを１個だけ仕切り板に取り付けた状態を示す部分的斜視図。
【図４】図１のフィルタを１個だけ仕切り板に取り付けた状態を示す立面図。
【図５】図１のフィルタを仕切り板に取り付けた状態を示す平面図。
【図６】本発明に係る下部タイプレートとその周辺の第２の実施の形態の模式的立断面図。
【図７】図６の下部タイプレートの要部拡大立断面図。
【図８】本発明に係る下部タイプレートの第３の実施の形態における角筒状フィルタの取り付け前の状態を示す斜視図。
【図９】図８のフィルタを１個だけ仕切り板に取り付けた状態を示す立面図。
【図１０】図８のフィルタを仕切り板に取り付けた状態を示す平面図。
【図１１】本発明に係る下部タイプレートとその周辺の第４の実施の形態の模式的立断面図。
【図１２】図１１のＸ− Ｘ線矢視底面図。
【図１３】図１１のフィルタ取り付け前の状態におけるＸ− Ｘ線矢視底面図。
【図１４】本発明に係る下部タイプレートとその周辺の第５の実施の形態の模式的立断面図。
【図１５】（ａ）は図１４のＹ部拡大立断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視底断面図。
【図１６】（ａ）は図１４のＺ部拡大立断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視底面図。
図１４のＺ部拡大立断面図。
【図１７】図１５に示す下部端栓とフィルタの組合せの他の例を示す図であって、（ａ）は立断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視底断面図。
【図１８】図１５に示す下部端栓とフィルタの組合せのさらに他の例を示す図であって、（ａ）は立断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視底断面図。
【図１９】図１５に示す下部端栓とフィルタの組合せのさらに他の例を示す図であって、（ａ）は立断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視底断面図。
【図２０】図１５に示す下部端栓とフィルタの組合せのさらに他の例を示す図であって、（ａ）は立断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視底断面図。
【図２１】図１５に示す下部端栓とフィルタの組合せのさらに他の例を示す図であって、（ａ）は立断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視平断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線矢視平断面図。
【図２２】図１５に示す下部端栓とフィルタの組合せのさらに他の例を示す図であって、（ａ）は立断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視平断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線矢視平断面図。
【図２３】従来の燃料集合体の全体立断面図。
【図２４】図２３の下部タイプレートとその周辺の拡大立断面図。
【図２５】図２３の仕切り板だけを取り出して示す平面図。
【符号の説明】
１…チャンネルボックス、２…燃料棒、３…ウォータロッド、４…上部タイプレート、５…下部タイプレート、６…スペーサ、７…ネットワーク部、８…ノズル部、９…下部タイプレート空洞、１０…下部タイプレート入口開口、１１，１１ａ…燃料棒の下部端栓、１２…ウォータロッドの下部端栓、１３…挿入孔、１５…冷却材、１７…リークホール、２０…仕切り板、２１…燃料棒の下部端栓が通る貫通孔、２２…ウォータロッドの下部端栓が通る貫通孔、２４…小孔、２６…ウォータロッドの入口孔、２７…ウォータロッドの出口孔、３０…仕切り板、３２…円筒状フィルタ、３５…開口、３７…穴、３８…側面、３９…孔、４０…ボス、４１…ウェブ、４５…第１の円錐台状フィルタ、４６…第２の円錐台状フィルタ、４７…第１の開口、４８…第２の開口、４９…穴、５０…側面、５１…上面、５２…穴、５３…側面、５６…フィルタ、５７…側面部、５８…窓、５９…フィルタ上面、６０…穴、６５…フィルタ、６６…開口、６７…連結棒、６８…溝、６９…凸部、７２…下部端栓、７３…縦穴、７４…横穴、７５…円筒状フィルタ、７７…下部端栓、７８…縦穴、７９…横穴、８０…フィルタ、８２…下端、８３…上端、８５…下端、８６…上端、８８…フィルタ、８９…窓、９２…下部端栓、９３…切り込み、９４…切り込み、９６…下部端栓、９７…切り込み、９９…外側部、１０２…下部端栓、１０３…切り込み、１０５…下部端栓、１０６…貫通孔、１０７…下部端栓、１０８…溝、１１０…円筒状フィルタ、１１１…下端、１１２…側面、１１３…溝、１１４…円環。
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽水型原子炉用の燃料集合体の下部タイプレート、特に、冷却材中に混入した異物が燃料部に流入するのを阻止・抑制できるようにした下部タイプレートとその下部タイプレートの組み立て方法に関し、さらにその下部タイプレートを利用した燃料集合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
沸騰水型原子炉用の燃料集合体は、例えば図２３に示すように、ほぼ正方形の断面を有する筒形のチャンネルボックス１を有し、このチャンネルボックス１内に正方格子状に配列された複数の燃料棒２と少なくとも１本のウォータロッド３が収容されている。この燃料集合体の上下部にはそれぞれ上部タイプレート４および下部タイプレート５が装着されている。ウォータロッド３には、その軸方向に所定の間隔をおいて複数のスペーサ６（図２３では一つだけを示す）が取り付けられ、このスペーサ６によって燃料棒２が整列・支持されている。
【０００３】
下部タイプレート５は、燃料棒２およびウォータロッド３を直接的に固定・支持するネットワーク部７と、ネットワーク部７の周辺部から下方に延びるノズル部８とを有し、これらによって、ネットワーク部７の下方に下部タイプレート空洞９が形成されている。ノズル部８の下部には下部タイプレート入口開口１０が形成されている。
【０００４】
各燃料棒２は被覆管の中に複数の燃料ペレットを充填したものであるが（図示せず）、この被覆管の下端部を閉じる栓として下部端栓１１がある。燃料棒の下部端栓１１の下部は細い円柱の棒状になっていて、この部分が下部タイプレートのネットワーク部７のボス４０（図１、２等参照）に設けられた挿入孔１３に挿入され、それによって燃料棒の下部端栓１１が支持されている。
【０００５】
一方、ウォータロッド３は中空の金属管であって、チャンネルボックス１内の下部タイプレート５のわずか上方に入口孔２６が設けられ、上部タイプレート４のわずか下方に出口孔２７が設けられている。入口孔２６から液相の冷却材がウォータロッド３内に流入し、液相のままの冷却材がウォータロッド３内を上昇して、出口孔２７から流出するようになっている。
【０００６】
このウォータロッド３の下端部にも燃料棒の下部端栓１１とほぼ同様の構造の下部端栓１２があり、下部端栓１２の下部は細い円柱の棒状になっていて、この部分が下部タイプレートのネットワーク部７に設けられた挿入孔１３に挿入され、それによってウォータロッドの下部端栓１２が支持されている。
【０００７】
下部タイプレートのネットワーク部７には、下部端栓１１、１２が挿入されてそれらの下部端栓１１、１２を支持する挿入孔１３を有するボス４０と、ボス４０同士を水平方向に連絡するウェブ４１（図１、２等参照）があって、ウェブ４１の間の流通孔を冷却材が通り抜けられるようになっている。
【０００８】
図２３の燃料集合体で、冷却材１５は、下部タイプレート入口開口１０から、下部タイプレート空洞９内に入り、ネットワーク部７の流通孔を通り抜けて、チャンネルボックス１内の燃料棒２およびウォータロッド３の周辺へと流れ、上部タイプレート４を通って燃料集合体の外へ出ていく。
【０００９】
なお、図２３に示すように、下部タイプレートノズル部８の側面には微小なリークホール１７が設けられており、下部タイプレート空洞９内の冷却材１５のうちの若干量がチャンネルボックス１の外側へ流れるようになっている。
【００１０】
近年の高性能化された燃料集合体では、燃料集合体内部に異物が侵入するのを防ぐことを目的としてフィルタ機能を付加するものもある。例えば、下部タイプレートのネットワーク部の流通孔の口径を従来よりも小さく約５ｍｍとすることにより、流れに対する抵抗を増加（即ち、高圧損化）する設計もあり、これによって炉心の安定性の改善が図られているが、これは異物フィルタの役目も果たしている。
【００１１】
燃料集合体に侵入することが予想される異物としては、プラント建設時に原子炉一次系内に僅かに残された金屑、機器洗浄時の金属性ブラシの折れ片、機器損傷時の破片等が想定されている。その形状も、板状、弦巻バネ状（螺旋状）、針金状（直線状）等、多岐にわたることが予想されている。
【００１２】
図２４は、異物フィルタ機能を有する下部タイプレートの例を示す（例えば特開平７−３０６２８４号公報参照）。図２４で、燃料棒２とウォータロッド３の下部端栓１１、１２の下部が、下部タイプレート５のネットワーク部７の挿入孔１３を貫通している。ネットワーク部７の下方には、異物フィルタの機能を有する仕切り板２０が、下部タイプレート空洞９を横断してほぼ水平に設けられている。仕切り板２０には、図２５に示すように、燃料棒２とウォータロッド３の各下部端栓１１、１２が通る貫通孔２１、２２のほかに、冷却材が流通し、異物の流通を阻止する小孔２４が多数設けられている。
【００１３】
図２４の構成で、冷却材１５は、下部タイプレート入口開口１０から下部タイプレート空洞９内に流入し、仕切り板２０の小孔２４を通り、さらにネットワーク部７の流通孔を通って、チャンネルボックス１内の燃料棒２およびウォータロッド３の周辺へと流れる。このとき、冷却材１５中の異物は、仕切り板２０の小孔２４を通り抜けにくいので、チャンネルボックス１内への異物流入が抑制される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の異物フィルタを有する下部タイプレートでは、炉心入口部に達した異物を炉心内に侵入することをある程度の確率で防止することはできた。しかしながら、従来の仕切り板２０の小孔２４を通ってネットワーク部７の流通孔を通る流れは、ほぼ鉛直上向きの直線状である。このため、特に直線的な細長い異物が冷却材によって流れに対して縦方向に運ばれたときに、これらの流路を通過してしまう可能性がないとはいえなかった。
本発明の目的は、特に直線的な細長い異物の捕捉性能にすぐれた下部タイプレートとその組み立て方法ならびに燃料集合体を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するものであって、請求項１に記載の発明は、原子燃料を充填した複数の燃料棒が互いに間隔をあけて格子状に配列されるようにそれらの燃料棒の下部を保持するネットワーク部と、このネットワーク部の周囲から下方に延びてこのネットワーク部の下方に下部タイプレート空洞を形成し、下端に入口開口を有するノズル部と、前記下部タイプレート空洞内の前記ネットワーク部の下方にほぼ水平に配置されて前記下部タイプレート空洞を上下に区画する仕切り板と、前記仕切り板に取り付けられ、下方および上方に開口部を有する複数の筒状フィルタと、を有する下部タイプレートであって、前記複数の燃料棒の少なくとも一部には下方に延びる棒状部を含む下部端栓が配置され、前記複数の筒状フィルタの上部は前記棒状部を囲むように配置され、その筒状フィルタの上部と前記棒状部の間はほぼ閉塞されており、前記仕切り板の上方にある前記筒状フィルタの開口部はおもに前記筒状フィルタの側面に設けられていること、を特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、特に直線的な細長い異物の捕捉性能にすぐれた下部タイプレートを提供できる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の下部タイプレートにおいて、あらかじめ前記仕切り板に前記筒状フィルタを取り付けた後に、前記仕切り板と、前記ネットワ−ク部と、前記ノズル部とを互いに結合してなること、を特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による作用・効果が得られるほか、筒状フィルタの形状を柔軟に選択することができ、組み立ても容易である。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の下部タイプレートにおいて、前記仕切り板が前記ネットワ−ク部と前記ノズル部との間に配置されるようにあらかじめ形成されたものに、前記ノズル部の前記入口開口から挿入された前記筒状フィルタが取り付けられてなること、を特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による作用・効果が得られるほか、下部タイプレートの以外の部分を従来と同様の方法で組み立てることができ、これに筒状フィルタを取り付ける作業を追加するだけですむ。
【００１９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の下部タイプレートにおいて、前記複数の筒状フィルタを相互に結合して複数の筒状フィルタの群を構成するための複数の連結棒があって、前記仕切り板の下面に、前記連結棒を着脱可能な係合部を有すること、を特徴とする。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明による作用・効果が得られるほか、複数の筒状フィルタをあらかじめ結合しておくので、筒状フィルタの取り付け作業の省力ができる。さらに、筒状フィルタを着脱できるので、原子炉の定期点検のときなどに、必要に応じて筒状フィルタを交換するなどの保守が容易である。
【００２１】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の下部タイプレートにおいて、前記筒状フィルタは、円筒形状であること、を特徴とする。
請求項５に記載の発明によれば、請求項１ないし４に記載の発明による作用・効果が得られるほか、筒状フィルタの製造が容易である。
【００２２】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の下部タイプレートにおいて、前記複数の燃料棒は正方格子状に配列され、前記筒状フィルタは、前記正方格子の向きに合わせて配置された四角筒形状であること、を特徴とする。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１ないし４に記載の発明による作用・効果が得られるほか、筒状フィルタを多数配列したときに全体の流路面積を大きくとることができる。
【００２４】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の下部タイプレートにおいて、前記筒状フィルタは、先細形状のものと末広がり形状のものが交互に配置されていること、を特徴とする。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１ないし４に記載の発明による作用・効果が得られるほか、筒状フィルタを多数配列したときに全体の流路面積を大きくとることができ、また、冷却材中の異物がフィルタに捕捉された場合に、その異物が下部タイプレートの下に落下することを抑制することができる。
【００２６】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の下部タイプレートにおいて、前記筒状フィルタの側面に設けられた開口部は円形であること、を特徴とする。
請求項８に記載の発明によれば、請求項１ないし４に記載の発明による作用・効果が得られるほか、筒状フィルタの製造が容易である。
【００２７】
また、請求項９に記載の発明は、原子燃料を充填した複数の燃料棒が互いに間隔をあけて格子状に配列されるようにそれらの燃料棒の下部を保持するネットワーク部と、このネットワーク部の周囲から下方に延びてこのネットワーク部の下方に下部タイプレート空洞を形成し、下端に入口開口を有するノズル部と、前記下部タイプレート空洞内の前記ネットワーク部の下方にほぼ水平に配置されて前記下部タイプレート空洞を上下に区画する仕切り板と、前記仕切り板に取り付けられ、下方および上方に開口部を有する複数の筒状フィルタと、を有する下部タイプレートであって、前記複数の燃料棒の少なくとも一部には下方に延びる棒状部を含む下部端栓が配置され、前記複数の筒状フィルタの上部は前記棒状部を囲むように配置され、その筒状フィルタの上部と前記棒状部の間はほぼ閉塞されており、前記仕切り板の上方にある前記筒状フィルタの開口部はおもに前記筒状フィルタの側面に設けられている下部タイプレートの組み立て方法において、前記複数の筒状フィルタを前記仕切り板に固定する第１の工程と、前記第１の工程の後に、前記仕切り板を前記ネットワーク部と前記ノズル部との間に挟み込むようにして相互に結合する第２の工程と、を有すること、を特徴とする。
【００２８】
請求項９に記載の発明によれば、特に直線的な細長い異物の捕捉性能にすぐれた下部タイプレートを提供でき、しかも、筒状フィルタの形状を柔軟に選択することができ、組み立ても容易である。
【００２９】
また、請求項１０に記載の発明は、原子燃料を充填した複数の燃料棒が互いに間隔をあけて格子状に配列されるようにそれらの燃料棒の下部を保持するネットワーク部と、このネットワーク部の周囲から下方に延びてこのネットワーク部の下方に下部タイプレート空洞を形成し、下端に入口開口を有するノズル部と、前記下部タイプレート空洞内の前記ネットワーク部の下方にほぼ水平に配置されて前記下部タイプレート空洞を上下に区画する仕切り板と、前記仕切り板に取り付けられ、下方および上方に開口部を有する複数の筒状フィルタと、を有する下部タイプレートであって、前記複数の燃料棒の少なくとも一部には下方に延びる棒状部を含む下部端栓が配置され、前記複数の筒状フィルタの上部は前記棒状部を囲むように配置され、その筒状フィルタの上部と前記棒状部の間はほぼ閉塞されており、前記仕切り板の上方にある前記筒状フィルタの開口部はおもに前記筒状フィルタの側面に設けられている下部タイプレートの組み立て方法において、前記仕切り板が前記ネットワーク部と前記ノズル部との間に配置されるように形成する第１の工程と、前記第１の工程の後に、前記筒状フィルタを前記ノズル部の前記入口開口から挿入して前記仕切り板に取り付ける第２の工程と、を有すること、を特徴とする。
【００３０】
請求項１０に記載の発明によれば、特に直線的な細長い異物の捕捉性能にすぐれた下部タイプレートを提供でき、しかも、下部タイプレートの以外の部分を従来と同様の方法で組み立てることができ、これに筒状フィルタを取り付ける作業を追加するだけですむ。
【００３１】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の下部タイプレートの組み立て方法において、前記第２の工程の前に、前記筒状フィルタの複数個を、前記ノズル部の前記入口開口から挿入可能な範囲で相互に結合して、複数の筒状フィルタ群をあらかじめ作る第３の工程をさらに有すること、を特徴とする。
【００３２】
請求項１１に記載の発明によれば、請求項１０に記載の発明による作用・効果が得られるほか、複数の筒状フィルタをあらかじめ結合しておくので、フィルタの取り付け作業の省力ができる。
【００３３】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１０または１１に記載の下部タイプレートの組み立て方法において、前記仕切り板の下面には凹凸が設けられており、前記第２の工程は、前記仕切り板の下面の前記凹凸に前記筒状フィルタを嵌め込む工程を含むこと、を特徴とする。
請求項１２に記載の発明によれば、請求項１０または１１に記載の発明による作用・効果が得られるほか、フィルタの取り付け作業の省力ができる。
【００３４】
また、請求項１３に記載の発明は、原子燃料を充填した複数の燃料棒と、内部に冷却材が通る少なくとも１本のウォータロッドと、前記燃料棒およびウォータロッドの上部を保持する上部タイプレートと、前記燃料棒およびウォータロッドの下部を保持する下部タイプレートと、を有する燃料集合体において、前記下部タイプレートは、前記燃料棒およびウォータロッドが互いに間隔をあけて格子状に配列されるようにそれらの燃料棒およびウォータロッドの下部を保持するネットワーク部と、このネットワーク部の周囲から下方に延びてこのネットワーク部の下方に下部タイプレート空洞を形成し、下端に入口開口を有するノズル部と、前記下部タイプレート空洞内の前記ネットワーク部の下方にほぼ水平に配置されて前記下部タイプレート空洞を上下に区画する仕切り板と、前記仕切り板に取り付けられ、下方および上方に開口部を有する複数の筒状フィルタと、を有する下部タイプレートであって、前記複数の燃料棒の少なくとも一部には下方に延びる棒状部を含む下部端栓が配置され、前記複数の筒状フィルタの上部は前記棒状部を囲むように配置され、その筒状フィルタの上部と前記棒状部の間はほぼ閉塞されており、前記仕切り板の上方にある前記筒状フィルタの開口部はおもに前記筒状フィルタの側面に設けられていること、を特徴とする。
請求項１３に記載の発明によれば、特に直線的な細長い異物の捕捉性能にすぐれた燃料集合体を提供できる。
【００３５】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の燃料集合体において、前記下部端栓の少なくとも一つの内部には、冷却材流路である下部端栓流路が形成されていて、その下部端栓流路の入口は、前記仕切り板よりも下方にあって下方を向いて開口し、またその下部端栓流路の出口は、前記筒状フィルタの上方にあって水平方向に開口していること、を特徴とする。
【００３６】
請求項１４に記載の発明によれば、請求項１３に記載の発明による作用・効果が得られるほか、下部端栓流路によって全体の流路面積が大きく取れ、圧力損失を低減できる。
【００３７】
また、請求項１５に記載の発明は、請求項１３または１４に記載の燃料集合体において、前記下部端栓の少なくとも一つの下端から上方に延びる少なくとも一つの切り込みが形成されていること、を特徴とする。
【００３８】
請求項１５に記載の発明によれば、請求項１３または１４に記載の発明による作用・効果が得られるほか、切り込みによって冷却材中の異物の捕捉確率を高めることができる。
【００３９】
また、請求項１６に記載の発明は、原子燃料を充填した複数の燃料棒と、内部に冷却材が通る少なくとも１本のウォータロッドと、前記燃料棒およびウォータロッドの上部を保持する上部タイプレートと、前記燃料棒およびウォータロッドの下部を保持する下部タイプレートと、を有する燃料集合体において、前記下部タイプレートは、前記燃料棒およびウォータロッドが互いに間隔をあけて格子状に配列されるようにそれらの燃料棒およびウォータロッドの下部を保持するネットワーク部と、このネットワーク部の周囲から下方に延びてこのネットワーク部の下方に下部タイプレート空洞を形成し、下端に入口開口を有するノズル部と、前記下部タイプレート空洞内の前記ネットワーク部の下方にほぼ水平に配置されて前記下部タイプレート空洞を上下に区画する仕切り板と、前記仕切り板に取り付けられ、下方および上方に開口部を有する複数の筒状フィルタと、を有し、前記筒状フィルタは前記燃料棒およびウォータロッドの真下の位置で前記仕切り板に取り付けられ、前記仕切り板の上方にある前記筒状フィルタの開口部はおもに前記筒状フィルタの側面に設けられており、前記燃料棒およびウォータロッドには下方に延びる棒状部を含む下部端栓が取り付けられていて、少なくとも一部の前記棒状部の下端は前記筒状フィルタの上端よりも高い位置にあり、この棒状部の下端に下向きの入口開口部を有しその上方に水平方向を向いた出口開口部を有する下部端栓流路が形成されていること、を特徴とする。
請求項１６に記載の発明によれば、特に直線的な細長い異物の捕捉性能にすぐれた燃料集合体を提供できる。
また、請求項１７に記載の発明は、請求項１３乃至１６に記載の燃料集合体において、少なくとも一つの前記筒状フィルタは前記仕切り板に貫通して取り付けられていることを特徴とする。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図２２を参照しながら本発明に係る原子燃料集合体用の下部タイプレートの実施の形態を説明する。ただし、従来の技術と、あるいは互いに、共通もしくは類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は適宜省略する。
【００４１】
まず、図１〜図５を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。この実施の形態では、図１に示すように、下部タイプレートは従来の一体形成のものではなく、ネットワーク部７と、ノズル部８とが別個の部品としてそれぞれ鋳造され、これらの間に、水平な板状の仕切り板３０を挟み込んで、これらを、例えば溶接によって互いに接合する。
【００４２】
下部端栓１１、１２が仕切り板３０を通り抜ける部分に、下部端栓１１、１２を囲むようにして筒状フィルタ３２が配置され、これらの筒状フィルタ３２は仕切り板３０の開口３５（図２参照）に取り付けられている。筒状フィルタ３２と仕切り板３０の取り付け部は、少なくとも冷却材中の異物が通り抜けない程度に隙間なく構成され、仕切り板３０には開口３５のほかに開口は設けられていない。仕切り板３０の厚みは例えば２ｍｍである。なお、図１では、チャンネルボックス１（図１８）を示すのを省略している。
【００４３】
図２〜図５に示すように、フィルタ３２は、寸法が例えば、直径１２ｍｍ、高さ２０ｍｍで、下面は開放していて、仕切り板３０の開口３５を覆うように、仕切り板３０に取り付けられている。フィルタ３２の上面３６には下部端栓１１、１２の棒状部が貫通する円形の穴３７が設けられている。穴３７の直径は例えば７．２ｍｍであって、下部端栓１１、１２と穴３７の間の間隙は、冷却材中の異物が通り抜けない程度に小さくなっている。フィルタ３２の側面３８には、複数の孔３９が設けられている。孔３９は例えば円形であってその直径は、例えば約２ｍｍである。なお、孔３９の形状は、円形のほか、多角形、星型など種々のものがありうる。
【００４４】
個々の円筒状フィルタ３２の中心軸は、下部端栓１１、１２の中心軸と一致するように、例えば図５に示すように配置されている。なお、図２、図４等で、燃料棒の下部端栓１１が示されているが、ウォータロッドの下部端栓１２でも全く同様である。
【００４５】
下部タイプレートの組み立てにあたっては、あらかじめ、図５に示すように仕切り板３０にフィルタ３２を取り付けておき、その後、ネットワーク部７とノズル部８の間に仕切り板３０を挟み込むようにして、溶接によって相互に接合する。
【００４６】
本実施の形態で、例えば、長さが２０ｍｍ〜３０ｍｍの針金状の異物（図示せず）が、冷却材１５とともに下部タイプレート入口開口１０から下部タイプレート空洞９内に侵入した場合、仕切り板３０の開口３５からフィルタ３２内に上向きに流れて入る。冷却材１５の流れはフィルタ３２内で向きを変えて水平方向になり、孔３９から仕切り板３０の上方の空間に出る。このとき、異物は向きを変えにくいので、異物が、孔３９を通ってフィルタ３２の外に出る可能性は非常に小さい。小片板状の異物も、フィルタ３２で止められる。
【００４７】
また、プラントの機器不具合時に万が一大量の異物が発生した場合でも、必要な冷却材流量を確保する可能性を高めることができることができる。さらに、燃料集合体を原子炉心外に取り出す際に、捕獲した異物を、燃料集合体とともに原子炉外に取り出すことができる。また、フィルタ部は構造上信頼度が高く、フィルタ部自体が異物となって燃料集合体チャンネル内に侵入することを防止することができる。
【００４８】
次に、図６および図７を参照して、本発明の第２の実施の形態を説明する。この実施の形態では、第１および第２の円錐台状フィルタ４５、４６が仕切り板３０の上に交互に配置されて固定されている。第１の円錐台状フィルタ４５は下方が太くなっており、第２の円錐台状フィルタ４６は下方が細くなっている。なお、この明細書では、これらの円錐台状フィルタも含めて「筒状フィルタ」と呼ぶ。
【００４９】
仕切り板３０の、第１の円錐台状フィルタ４５および第２の円錐台状フィルタ４６との取り付け部にはそれぞれ、第１の開口４７、第２の開口４８が形成されている（図７参照）。第１の円錐台状フィルタ４５は下方が太くなっており、第２の円錐台状フィルタ４６は下方が細くなっていることから、第１の開口４７の方が第２の開口４８よりも大きくなっている。仕切り板３０と第１および第２の円錐台状フィルタ４５、４６との取り付け部は、少なくとも冷却材中の異物が通り抜けない程度に隙間なく構成され、仕切り板３０には開口４７、４８のほかに開口は設けられていない。
【００５０】
第１の円錐台状フィルタ４５は、第１の実施の形態における円筒状フィルタ３２と同様に、下部端栓１１、１２の棒状部の周りに配置され、下部端栓１１、１２の下端は仕切り板３０の第１の開口４７を貫通してその下方まで延びている。第１の円錐台状フィルタ４５の上部は次第に細くなっていて、その上端には下部端栓１１、１２の棒状部が通れる穴４９が形成されている。穴４９の直径は、下部端栓１１、１２の棒状部の直径（例えば７ｍｍ）よりも僅かに大きい。第１の円錐台状フィルタ４５の側面５０には、複数の孔３９が形成されている。第１の円錐台状フィルタ４５は上面を覆う板部が不要であり、フィルタ製作が簡単化される。
【００５１】
第２の円錐台状フィルタ４６では、その中央に配置される下部端栓１１ａの下端が第２の円錐台状フィルタ４６内にあって、仕切り板３０の開口４８に達していない。第２の円錐台状フィルタ４６の上面５１には下部端栓１１ａの棒状部が貫通する穴５２が設けられている。第２の円錐台状フィルタ４６の側面５３には、複数の孔３９が形成されている。この第２の円錐台状フィルタ４６では、一旦フィルタ４６に捕捉された異物が、フィルタ４６の入口より外に（下方に）出にくくなるという利点がある。
【００５２】
上記第２の実施の形態の変形例として、第１の円錐台状フィルタ４５と第２の円錐台状フィルタ４６を交互に配列する代わりに、その他の任意の配列としたり、一方だけの配列とすることも可能である。
【００５３】
次に、図８ないし図１０を参照して、本発明の第３の実施の形態を説明する。この実施の形態では、フィルタ５６は、横断面が正方形の四角筒状である。正方形の一辺の長さは例えば１２ｍｍであり、四角筒の高さは例えば２０ｍｍである。また、各側面部５７には、例えば高さ４ｍｍ、幅８ｍｍの長方形の窓５８が２個ずつ開けられている。フィルタ部上面５９には、下部端栓１１、１２の棒状部が貫通する正方形の穴６０が形成されている。この実施の形態における下部端栓１１、１２の棒状部（図示せず）は断面が例えば一辺が４ｍｍの正方形であって、穴６０との隙間は、冷却材中の異物が通り抜けない程度に小さくなっている。
【００５４】
図に示す実施の形態では、フィルタ５６は仕切り板３０を貫通して、その途中で固定されている。側面部５７の窓５８はいずれも仕切り板３０より上方に設けられている。また、フィルタ５６の下端は開放している。下部端栓１１、１２の棒状部はフィルタ５６の中央を貫通してフィルタ５６の下端より下方まで延びている。
【００５５】
この第３の実施の形態では、図１０に示すように、断面が正方形のフィルタ５６が水平面内に正格子状に配列され、しかも各側面部５７の向きを配列の方向に合わせて配置する。このため、フィルタ５６の流路面積を大きくとることができ、第１、第２の実施の形態に比べてフィルタ部で発生する圧力損失を減少させることができる。また、側面部５７の窓５８は、第１、第２の実施の形態における孔３９よりも大きな流路面積をとることができ、そのことからも圧力損失を減少させることができる。
【００５６】
なお、上記各実施の形態の変形例として、第１または第２の実施の形態と、第３の実施の形態の特徴を部分的に任意に組み合わせることができる（図示せず）。例えば、第１または第２の実施の形態における孔３９を図８および図９に示すような側面部の大きな窓５８で置き替えることも可能である。また、第３の実施の形態で、図８および図１０に示す穴６０を円形に変えて、通常の円形断面の下部端栓１１、１２の棒状部と組み合わせて使用することも可能である。さらに、第３の実施の形態で、フィルタ５６を図９に示すように仕切り板３０を貫通させる代わりに、第１、第２の実施の形態と同様に仕切り板３０の開口の上方にフィルタ５６を被せるようにしてもよい。
【００５７】
次に、図１１ないし図１３を参照して、本発明の第４の実施の形態を説明する。この実施の形態では、フィルタ６５は、第１の実施の形態（図１〜図５）におけるフィルタ３２とほぼ同様の円筒形状であるが、仕切り板３０の開口の上方に配置するのでなく、仕切り板３０の円形の開口６６を途中まで貫通した状態に配置されている。
【００５８】
この実施の形態では、初めに、仕切り板３０をネットワーク部７とノズル部８の間に挟み込むようにして、溶接によって相互に接合する。そして、その後、ノズル部８の入口開口１０からフィルタ６５を挿入して、これを仕切り板３０に取り付ける。
【００５９】
図１２に示すように、フィルタ６５は隣接する複数個が連結棒６７によって互いに水平方向に結合され、複数（図１２の例では９個）の群をなしている。これらの群はそれぞれ、ノズル部８の入口開口１０を通して挿入できる大きさであって、例えば、図１２に示すように３行３列を基本とする。
【００６０】
図１３に示すように、仕切り板３０の下面には連結棒６７を嵌め込むことができる溝６８が形成されている。またこの溝６８ができるように、溝６８を挟んでそれぞれ二つの凸部６９が形成されている。溝６８は、すべての連結棒６７に対応する位置に形成してもよいが、フィルタ６５の各群を保持できるものであれば、図１３に示すように、連結棒６７の数よりも溝６８の数を少なくしてもよい。
【００６１】
この実施の形態では、下部タイプレートのフィルタ６５以外の部分をあらかじめ組み立てておき、後からフィルタ６５を挿入して組み立てることができる。また、燃料交換時等に、異物を捕捉したフィルタ６５を取り外して新しいフィルタに取り替えることもできる。
【００６２】
また、この実施の形態では、複数のフィルタ６５を連結棒６７によってあらかじめ複数の群に結合しておき、これらの群をノズル部８の入口開口１０を通して挿入して仕切り板３０に取り付ける。このため、各フィルタ６５を個々に仕切り板３０に取り付ける場合に比べて、フィルタ６５の取り付け作業を省力化できる。ここで、複数のフィルタ６５を連結棒６７によって結合する作業は広い場所でできるので比較的容易な作業であり、自動化も比較的容易であるのに対して、フィルタ６５を仕切り板３０に取り付ける作業はノズル部８の入口開口１０を通して行なうので、比較的困難な作業である。
【００６３】
なお、第４の実施の形態の変形例として、複数のフィルタ６５を連結棒６７によって結合することをせず、各フィルタ６５を個々に仕切り板３０に取り付けることも可能である（図示せず）。その場合、連結棒６７を仕切り板３０の溝６８に嵌める代わりに、各フィルタ６５を個々に取り付けることのできる凹凸（図示せず）を仕切り板３０に設ける必要がある。
【００６４】
さらに、第４の実施の形態の変形例として、ネットワーク部７と仕切り板３０とノズル部８とを溶接によって相互に接合する構造とせず、これらを一体として例えば鋳造することも可能である。すなわち、下部タイプレートのフィルタ６５以外の部分をあらかじめ組み立てておき、後からフィルタ６５を挿入して組み立てるものだからである。このようにすれば、下部タイプレートのフィルタ６５以外の部分を組み立てる工程は従来と同様の工程とすることができる。
上記第４の実施の形態の組み立て方法で、フィルタは必ずしも円筒形でなくともよく、図６〜図９に示す他の形状のフィルタに適用してもよい。
【００６５】
次に、図１４ないし図１６を参照して、本発明の第５の実施の形態を説明する。この実施の形態では、一つの下部タイプレートで、種々のフィルタを組み合わせたものとして示してある。すなわち、第１の実施の形態におけるフィルタ３２があるとともに、その他のフィルタも有している。
【００６６】
図１５に示すように、下部端栓７２の棒状部に縦穴７３を設けたものが含まれている。縦穴７３の下端は仕切り板３０の下方にあって下向きに開口している。また、縦穴７３の上端には横穴７４が接続されていて、横穴７４は仕切り板３０の上方で横向きに開口している。下部端栓７２の棒状部の外側を囲んで、円筒状フィルタ７５が配置されている。円筒状フィルタ７５は、第１の実施の形態におけるフィルタ３２とほぼ同様のものであって、下端８２は開放しており、上端８３は閉じている。また、側面の仕切り板３０の上方には複数の孔３９が設けられている。
【００６７】
冷却材１５は、円筒状フィルタ７５の内面と下部端栓７２の棒状部外面の間の環状部のほか、棒状部の縦穴７３内にも入って上昇流を形成する。それらの流れのいずれもが上昇方向から水平方向に流れの向きを変えるので、そこで冷却材中の異物を捕捉することができる。下部端栓の棒状部内に流路がない場合に比べて流路面積を大きくとることができるので、圧力損失を小さくすることができる。
【００６８】
なお、図１４に示すように、上記穴明きの下部端栓７２を単独で、すなわちフィルタ７５を伴わないで配置するものがあってもよい。
また、図１６に示すように、下部端栓７７の棒状部は短くなっていてその下端は仕切り板３０の上方に位置し、この下部端栓７７には下端に開口のある縦穴７８と、縦穴７８の上端に接続されて横向きに開口する横穴７９が形成されている。この下部端栓７７の下方には、円錐台状のフィルタ８０が配置されている。フィルタ８０はその途中まで仕切り板３０を貫通して仕切り板３０に取り付けられていて、下端８５は開放しており、上端８６は閉じている。また、側面の仕切り板３０の上方には複数の孔３９が設けられている。下部端栓７７の棒状部の下端とフィルタ８０の上端との間には間隔があいている。
【００６９】
さらに、図１４に示すように、下部端栓と干渉しない位置の仕切り板３０の上にフィルタ８８を配置することもできる。このフィルタ８８は断面が円形または正方形の筒状のもので、フィルタ８０と同様に、途中まで仕切り板３０を貫通する状態で仕切り板３０に取り付けられている。下端は開放していて、上端は閉じている。側面には比較的大きな横長の窓８９が設けられている。このように種々の形状のフィルタ機能を組み合わせることにより、多様な形状の異物に対応することができ、かつ、流路閉塞が発生する可能性を減らすことができる。
【００７０】
次に、図１５に示した第５の実施の形態における下部端栓７２とフィルタ７５の種々の変形例を、図１７〜図２２を参照して説明する。
図１７に示す例では、下部端栓９２の棒状部の外径は例えば７ｍｍであって、下部端栓棒状部の下部に、鉛直方向に幅０．５ｍｍ、長さ２ｃｍの切り込み９３が１本設けられている。そして、切り込み９３の上方に、棒状部の側面から斜め上向きに延びる幅０．５ｍｍ、長さ３ｍｍの切り込み９４が４本設けられている。
【００７１】
図１８に示す例では、下部端栓９６の棒状部の外径は例えば７ｍｍであって、下部端栓棒状部の下部に、鉛直方向に幅０．５ｍｍ、長さ２ｃｍの切り込み９７が２本設けられている。そして、２本の切り込み９７によって挟まれた中央部９８が切り込み９７の外側の外側部９９よりも長く延びている。これにより、異物は、切り込み部に挟まり捕獲される可能性が高まる。
【００７２】
図１９に示す例では、図１５の例とほぼ同様に、下部端栓１０２の棒状部の外径は例えば７ｍｍであって、下部端栓棒状部の中央の鉛直方向に直径が４ｍｍの下端開放の縦穴７３が設けられている。この縦穴７３の上端に横穴７４が接続されていて、横穴７４はフィルタ７５の上端よりも上方で開口している。図１９の例では、下部端栓１０２の下端から、鉛直方向に幅０．５ｍｍ、長さ２ｃｍの切り込み１０３を２本入れている。これにより、冷却材中の異物は、切り込み１０３に挟まって捕獲する可能性を高めることができる上に、流路閉塞の可能性を減少させることができる。
【００７３】
図２０に示す例は図１９の例の変形であって、下部端栓１０５の棒状部の縦穴７３の途中に水平方向の貫通孔１０６が複数個形成されている。これにより、冷却材中の異物が流路を閉塞させる可能性をさらに減少させることができる。
【００７４】
図２１に示す例では、下部端栓１０７の棒状部の外径は例えば７ｍｍである。その外側に、例えば直径１２ｍｍ、長さが２５ｍｍの円筒状フィルタ７５が配置され、仕切り板３０に固定されている。下部端栓１０７の棒状部の外側の仕切り板３０より上方の部分に、鉛直方向に深さ１．５ｍｍの溝１０８が４本形成されており、これによって、フィルタ７５の上面３６の穴３７の内側に流路が形成される。この流路自体は上向きに開いているが、ここを通る流路はその前後で必ず曲り部を通るので、特に、針金状の異物を捕獲することができる。その上、流路閉塞の可能性を減少させることができる。
【００７５】
図２２に示す例では、直径１２ｍｍ、長さが３２ｍｍの円筒状フィルタ１１０が仕切り板３０に取り付けられている。フィルタ１１０の下端１１１は仕切り板３０の下面よりも５ｍｍ下方にあり、フィルタの側面１１２に、下端１１１から鉛直方向に、深さ２ｍｍ、長さ２５ｍｍの溝１１３を４本設ける。これにより、仕切り板３０の下方からの流れに対する流路を確保している。フィルタの側面１１２には、溝１１３を周方向に取り囲むように、幅２ｍｍの円環１１４が取り付けられている。これにより、特に、針金状の異物を捕獲することができる上に、流路閉塞の可能性を減少させることができる。
【００７６】
以上、本発明に係る下部タイプレートの種々の実施の形態を示した。これらの各実施の形態の種々の特徴を任意に組み合わせることも可能である。例えば図１５〜図２２で下部端栓や筒状フィルタの平断面形状が円形になっているのを、図８〜図１０のように正方形で置き換えることも考えられる。また、一つの下部タイプレートで、種々のフィルタまたは下部端栓を組み合わせて配置することも可能である。
【００７７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のフィルタが取り付けられた仕切り板を有する下部タイプレートを採用することにより、異物を炉心入口部で捕捉することの確実性を向上させることができる。
【００７８】
また、板状、つるまきバネ状（らせん状）、針金状（直線状）等の多様な形状の異物を捕捉することが可能となり、異物が原因となる燃料破損に対する信頼性が向上し、プラントの運転性能が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る下部タイプレートとその周辺の第１の実施の形態の模式的立断面図。
【図２】図１の下部タイプレートの要部拡大立断面図。
【図３】図１のフィルタを１個だけ仕切り板に取り付けた状態を示す部分的斜視図。
【図４】図１のフィルタを１個だけ仕切り板に取り付けた状態を示す立面図。
【図５】図１のフィルタを仕切り板に取り付けた状態を示す平面図。
【図６】本発明に係る下部タイプレートとその周辺の第２の実施の形態の模式的立断面図。
【図７】図６の下部タイプレートの要部拡大立断面図。
【図８】本発明に係る下部タイプレートの第３の実施の形態における角筒状フィルタの取り付け前の状態を示す斜視図。
【図９】図８のフィルタを１個だけ仕切り板に取り付けた状態を示す立面図。
【図１０】図８のフィルタを仕切り板に取り付けた状態を示す平面図。
【図１１】本発明に係る下部タイプレートとその周辺の第４の実施の形態の模式的立断面図。
【図１２】図１１のＸ− Ｘ線矢視底面図。
【図１３】図１１のフィルタ取り付け前の状態におけるＸ− Ｘ線矢視底面図。
【図１４】本発明に係る下部タイプレートとその周辺の第５の実施の形態の模式的立断面図。
【図１５】（ａ）は図１４のＹ部拡大立断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視底断面図。
【図１６】（ａ）は図１４のＺ部拡大立断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視底面図。
図１４のＺ部拡大立断面図。
【図１７】図１５に示す下部端栓とフィルタの組合せの他の例を示す図であって、（ａ）は立断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視底断面図。
【図１８】図１５に示す下部端栓とフィルタの組合せのさらに他の例を示す図であって、（ａ）は立断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視底断面図。
【図１９】図１５に示す下部端栓とフィルタの組合せのさらに他の例を示す図であって、（ａ）は立断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視底断面図。
【図２０】図１５に示す下部端栓とフィルタの組合せのさらに他の例を示す図であって、（ａ）は立断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視底断面図。
【図２１】図１５に示す下部端栓とフィルタの組合せのさらに他の例を示す図であって、（ａ）は立断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視平断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線矢視平断面図。
【図２２】図１５に示す下部端栓とフィルタの組合せのさらに他の例を示す図であって、（ａ）は立断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視平断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線矢視平断面図。
【図２３】従来の燃料集合体の全体立断面図。
【図２４】図２３の下部タイプレートとその周辺の拡大立断面図。
【図２５】図２３の仕切り板だけを取り出して示す平面図。
【符号の説明】
１…チャンネルボックス、２…燃料棒、３…ウォータロッド、４…上部タイプレート、５…下部タイプレート、６…スペーサ、７…ネットワーク部、８…ノズル部、９…下部タイプレート空洞、１０…下部タイプレート入口開口、１１，１１ａ…燃料棒の下部端栓、１２…ウォータロッドの下部端栓、１３…挿入孔、１５…冷却材、１７…リークホール、２０…仕切り板、２１…燃料棒の下部端栓が通る貫通孔、２２…ウォータロッドの下部端栓が通る貫通孔、２４…小孔、２６…ウォータロッドの入口孔、２７…ウォータロッドの出口孔、３０…仕切り板、３２…円筒状フィルタ、３５…開口、３７…穴、３８…側面、３９…孔、４０…ボス、４１…ウェブ、４５…第１の円錐台状フィルタ、４６…第２の円錐台状フィルタ、４７…第１の開口、４８…第２の開口、４９…穴、５０…側面、５１…上面、５２…穴、５３…側面、５６…フィルタ、５７…側面部、５８…窓、５９…フィルタ上面、６０…穴、６５…フィルタ、６６…開口、６７…連結棒、６８…溝、６９…凸部、７２…下部端栓、７３…縦穴、７４…横穴、７５…円筒状フィルタ、７７…下部端栓、７８…縦穴、７９…横穴、８０…フィルタ、８２…下端、８３…上端、８５…下端、８６…上端、８８…フィルタ、８９…窓、９２…下部端栓、９３…切り込み、９４…切り込み、９６…下部端栓、９７…切り込み、９９…外側部、１０２…下部端栓、１０３…切り込み、１０５…下部端栓、１０６…貫通孔、１０７…下部端栓、１０８…溝、１１０…円筒状フィルタ、１１１…下端、１１２…側面、１１３…溝、１１４…円環。
Claims (17)
- 原子燃料を充填した複数の燃料棒が互いに間隔をあけて格子状に配列されるようにそれらの燃料棒の下部を保持するネットワーク部と、
このネットワーク部の周囲から下方に延びてこのネットワーク部の下方に下部タイプレート空洞を形成し、下端に入口開口を有するノズル部と、
前記下部タイプレート空洞内の前記ネットワーク部の下方にほぼ水平に配置されて前記下部タイプレート空洞を上下に区画する仕切り板と、
前記仕切り板に取り付けられ、下方および上方に開口部を有する複数の筒状フィルタと、
を有する下部タイプレートであって、
前記複数の燃料棒の少なくとも一部には下方に延びる棒状部を含む下部端栓が配置され、
前記複数の筒状フィルタの上部は前記棒状部を囲むように配置され、その筒状フィルタの上部と前記棒状部の間はほぼ閉塞されており、
前記仕切り板の上方にある前記筒状フィルタの開口部はおもに前記筒状フィルタの側面に設けられていること、
を特徴とする下部タイプレート。 - 請求項１に記載の下部タイプレートにおいて、あらかじめ前記仕切り板に前記筒状フィルタを取り付けた後に、前記仕切り板と、前記ネットワ−ク部と、前記ノズル部とを互いに結合してなること、を特徴とする下部タイプレート。
- 請求項１に記載の下部タイプレートにおいて、前記仕切り板が前記ネットワ−ク部と前記ノズル部との間に配置されるようにあらかじめ形成されたものに、前記ノズル部の前記入口開口から挿入された前記筒状フィルタが取り付けられてなること、を特徴とする下部タイプレート。
- 請求項３に記載の下部タイプレートにおいて、前記複数の筒状フィルタを相互に結合して複数の筒状フィルタの群を構成するための複数の連結棒があって、前記仕切り板の下面に、前記連結棒を着脱可能な係合部を有すること、を特徴とする下部タイプレート。
- 請求項１ないし４のいずれかに記載の下部タイプレートにおいて、前記筒状フィルタは、円筒形状であること、を特徴とする下部タイプレート。
- 請求項１ないし４のいずれかに記載の下部タイプレートにおいて、前記複数の燃料棒は正方格子状に配列され、前記筒状フィルタは、前記正方格子の向きに合わせて配置された四角筒形状であること、を特徴とする下部タイプレート。
- 請求項１ないし４のいずれかに記載の下部タイプレートにおいて、前記筒状フィルタは、先細形状のものと末広がり形状のものが交互に配置されていること、を特徴とする下部タイプレート。
- 請求項１ないし７のいずれかに記載の下部タイプレートにおいて、前記筒状フィルタの側面に設けられた開口部は円形であること、を特徴とする下部タイプレート。
- 原子燃料を充填した複数の燃料棒が互いに間隔をあけて格子状に配列されるようにそれらの燃料棒の下部を保持するネットワーク部と、
このネットワーク部の周囲から下方に延びてこのネットワーク部の下方に下部タイプレート空洞を形成し、下端に入口開口を有するノズル部と、
前記下部タイプレート空洞内の前記ネットワーク部の下方にほぼ水平に配置されて前記下部タイプレート空洞を上下に区画する仕切り板と、
前記仕切り板に取り付けられ、下方および上方に開口部を有する複数の筒状フィルタと、
を有する下部タイプレートであって、
前記複数の燃料棒の少なくとも一部には下方に延びる棒状部を含む下部端栓が配置され、
前記複数の筒状フィルタの上部は前記棒状部を囲むように配置され、その筒状フィルタの上部と前記棒状部の間はほぼ閉塞されており、
前記仕切り板の上方にある前記筒状フィルタの開口部はおもに前記筒状フィルタの側面に設けられている下部タイプレートの組み立て方法において、
前記複数の筒状フィルタを前記仕切り板に固定する第１の工程と、
前記第１の工程の後に、前記仕切り板を前記ネットワーク部と前記ノズル部との間に挟み込むようにして相互に結合する第２の工程と、
を有すること、を特徴とする下部タイプレートの組み立て方法。 - 原子燃料を充填した複数の燃料棒が互いに間隔をあけて格子状に配列されるようにそれらの燃料棒の下部を保持するネットワーク部と、
このネットワーク部の周囲から下方に延びてこのネットワーク部の下方に下部タイプレート空洞を形成し、下端に入口開口を有するノズル部と、
前記下部タイプレート空洞内の前記ネットワーク部の下方にほぼ水平に配置されて前記下部タイプレート空洞を上下に区画する仕切り板と、
前記仕切り板に取り付けられ、下方および上方に開口部を有する複数の筒状フィルタと、
を有する下部タイプレートであって、
前記複数の燃料棒の少なくとも一部には下方に延びる棒状部を含む下部端栓が配置され、
前記複数の筒状フィルタの上部は前記棒状部を囲むように配置され、その筒状フィルタの上部と前記棒状部の間はほぼ閉塞されており、
前記仕切り板の上方にある前記筒状フィルタの開口部はおもに前記筒状フィルタの側面に設けられている下部タイプレートの組み立て方法において、
前記仕切り板が前記ネットワーク部と前記ノズル部との間に配置されるように形成する第１の工程と、
前記第１の工程の後に、前記筒状フィルタを前記ノズル部の前記入口開口から挿入して前記仕切り板に取り付ける第２の工程と、
を有すること、を特徴とする下部タイプレートの組み立て方法。 - 請求項１０に記載の下部タイプレートの組み立て方法において、前記第２の工程の前に、前記筒状フィルタの複数個を、前記ノズル部の前記入口開口から挿入可能な範囲で相互に結合して、複数の筒状フィルタ群をあらかじめ作る第３の工程をさらに有すること、を特徴とする下部タイプレートの組み立て方法。
- 請求項１０または１１に記載の下部タイプレートの組み立て方法において、前記仕切り板の下面には凹凸が設けられており、前記第２の工程は、前記仕切り板の下面の前記凹凸に前記筒状フィルタを嵌め込む工程を含むこと、を特徴とする下部タイプレートの組み立て方法。
- 原子燃料を充填した複数の燃料棒と、内部に冷却材が通る少なくとも１本のウォータロッドと、前記燃料棒およびウォータロッドの上部を保持する上部タイプレートと、前記燃料棒およびウォータロッドの下部を保持する下部タイプレートと、を有する燃料集合体において、
前記下部タイプレートは、
前記燃料棒およびウォータロッドが互いに間隔をあけて格子状に配列されるようにそれらの燃料棒およびウォータロッドの下部を保持するネットワーク部と、
このネットワーク部の周囲から下方に延びてこのネットワーク部の下方に下部タイプレート空洞を形成し、下端に入口開口を有するノズル部と、
前記下部タイプレート空洞内の前記ネットワーク部の下方にほぼ水平に配置されて前記下部タイプレート空洞を上下に区画する仕切り板と、
前記仕切り板に取り付けられ、下方および上方に開口部を有する複数の筒状フィルタと、
を有する下部タイプレートであって、
前記複数の燃料棒の少なくとも一部には下方に延びる棒状部を含む下部端栓が配置され、
前記複数の筒状フィルタの上部は前記棒状部を囲むように配置され、その筒状フィルタの上部と前記棒状部の間はほぼ閉塞されており、
前記仕切り板の上方にある前記筒状フィルタの開口部はおもに前記筒状フィルタの側面に設けられていること、
を特徴とする燃料集合体。 - 請求項１３に記載の燃料集合体において、前記下部端栓の少なくとも一つの内部には、冷却材流路である下部端栓流路が形成されていて、その下部端栓流路の入口は、前記仕切り板よりも下方にあって下方を向いて開口し、またその下部端栓流路の出口は、前記筒状フィルタの上方にあって水平方向に開口していること、を特徴とする燃料集合体。
- 請求項１３または１４に記載の燃料集合体において、前記下部端栓の少なくとも一つの下端から上方に延びる少なくとも一つの切り込みが形成されていること、を特徴とする燃料集合体。
- 原子燃料を充填した複数の燃料棒と、内部に冷却材が通る少なくとも１本のウォータロッドと、前記燃料棒およびウォータロッドの上部を保持する上部タイプレートと、前記燃料棒およびウォータロッドの下部を保持する下部タイプレートと、を有する燃料集合体において、
前記下部タイプレートは、
前記燃料棒およびウォータロッドが互いに間隔をあけて格子状に配列されるようにそれらの燃料棒およびウォータロッドの下部を保持するネットワーク部と、
このネットワーク部の周囲から下方に延びてこのネットワーク部の下方に下部タイプレート空洞を形成し、下端に入口開口を有するノズル部と、
前記下部タイプレート空洞内の前記ネットワーク部の下方にほぼ水平に配置されて前記下部タイプレート空洞を上下に区画する仕切り板と、
前記仕切り板に取り付けられ、下方および上方に開口部を有する複数の筒状フィルタと、
を有し、
前記筒状フィルタは前記燃料棒およびウォータロッドの真下の位置で前記仕切り板に取り付けられ、前記仕切り板の上方にある前記筒状フィルタの開口部はおもに前記筒状フィルタの側面に設けられており、
前記燃料棒およびウォータロッドには下方に延びる棒状部を含む下部端栓が取り付けられていて、少なくとも一部の前記棒状部の下端は前記筒状フィルタの上端よりも高い位置にあり、この棒状部の下端に下向きの入口開口部を有しその上方に水平方向を向いた出口開口部を有する下部端栓流路が形成されていること、
を特徴とする燃料集合体。 - 請求項１３乃至１６に記載の燃料集合体において、少なくとも一つの前記筒状フィルタは前記仕切り板に貫通して取り付けられていることを特徴とする燃料集合体。
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