JP4134460B2 - 燃料集合体のデブリフィルタ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉に装荷される燃料集合体に係り、特に冷却材に含まれる有害なデブリを燃料集合体の下部タイプレートで捕捉するのに好適な燃料集合体のデブリフィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
運転中の原子炉においては、定期検査時や点検・補修作業等で炉内に取残された微小な切削片、針金、板片等のデブリが炉内を循環する冷却材に含まれていることがある。このようなデブリを含んだ冷却材が燃料集合体に流入すると、場合によってはデブリがスペーサや燃料棒間に係留し、その流動振動で燃料棒にフレッティング損傷を与える可能性がある。
【０００３】
この問題を解決する公知例として、特願平4−230892号がある。この公知例では、燃料集合体の下側タイプレート（下部タイプレート）に等間隔で湾曲プレート（くの字型プレート）を配列して入口側と出口側との間を真っ直ぐに貫通する流路が存在しないデブリフィルタを組込んでいる。このデブリフィルタは湾曲プレートの湾曲部分がデブリの通過を阻止するもので、針金のような長尺デブリの捕捉に優れている。また、このデブリフィルタの流動損失は入口・出口の縮流・拡大損失と流路の壁面摩擦損失及び湾曲部の曲がり損失であるが、薄板構造のフィルタは流動損失が比較的小さいことも特徴になっている。
【０００４】
しかしながら、前述したように、このデブリフィルタは針金のような長尺デブリの捕捉に優れているが、矩形デブリ（例えば、流路開口部相当の矩形デブリ）の捕捉には若干効果が小さい。燃料集合体の高信頼性を確立するには、燃料棒にフレッティング損傷を与える有害な矩形デブリは確実に捕捉する必要がある。このためには、フィルタの流路開口部をさらに細かく仕切る必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、燃料集合体に流入すると燃料棒に損傷を与える有害なデブリを効果的に捕捉する燃料集合体のデブリフィルタを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する手段は、冷却材が通過する入口側と出口側との間を真っ直ぐに貫通する流路が存在しないように、中間部分が入口側と出口側に対し水平方向にずれている湾曲プレートを或る等間隔で配列し、前記流路を前記湾曲プレートとこれと交差するプレートで仕切った燃料集合体のデブリフィルタにおいて、前記湾曲プレートと前記プレートとで仕切られた流路内で、相互に対向しあう前記各湾曲プレートの流水面に、前記湾曲プレートの配列間隔の１／２の高さの半球型の突起を局部的に設け、前記各湾曲プレートの流水面に設けられて互いに向かい合う前記半球型突起の２つを用いて、それぞれの前記半球型突起の先端を前記湾曲プレートの配列間隔の中央で接触させて前記流路の開口部を仕切ったことを特徴とする燃料集合体のデブリフィルタである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を説明する。図２に沸騰水型原子炉の燃料集合体の構成を示す。燃料集合体1は燃料棒2と水ロッド及びこれらの上端と下端を支持する上部タイプレート3と下部タイプレ−ト4及びこれらを整列支持するスペ−サ5等で組み立てられた燃料バンドル6と、この燃料バンドル6を収納し、かつ、冷却材流路を形成するチャンネルボックス7とで構成されている。本発明のデブリフィルタ8は下部タイプレート4に組込まれている。
【０００８】
図３に本発明のデブリフィルタ8を下部タイプレート4に組込んだ状態を示す。下部タイプレート4は冷却材9が流入する円筒の入口ノズル10と燃料棒の下端を支持する四角形の格子部11及びこれらを連結する拡大流路12で構成されている。格子部11は燃料棒の下端が挿入される多数のボス13とボス13を正方格子に連結するウェブ14で構成されている。ボス13とウェブ14で囲まれた空間は冷却材9が通過する冷却材流路15になる。デブリフィルタ8は格子部11の下側で拡大流路12に取付ける。
【０００９】
図１に本発明の湾曲プレート16で構成したデブリフィルタ8の一部分を示す。本発明の湾曲プレート16は入口側17と出口側18の２ヶ所に逆向きで半球型の突起19が設けられている。半球型の突起19は表面が円いので流動損失が小さく、かつ、外力が作用しても応力が均等に分散するので耐荷重性が優れている。デブリフィルタ8は等間隔に湾曲プレート16を配列して流路20を構成するが、その時の配列方法は湾曲プレート16の突起部分19が互いに向き合って接触するようにする。この手順で組立てると、突起部分19は入口17と出口18の交互になるが、突起部分19はそれぞれ入口17と出口18の流路開口部20を仕切ることになる。これにより、流路開口部20は小さく分割される。また、突起部分19が入口17と出口18の交互になることで、突起部分19で潰される流路面積が入口17と出口18に分散するので、流路開口部20の流路面積の減少は小さくなる。また、突起19の数を増加させることで幾何学的にはさらに微小なデブリも捕捉することができる。
【００１０】
下部タイプレートの入口ノズルを通過した冷却材9は拡大流路に取付けたデブリフィルタ8に流入する。デブリフィルタ8の入口17では冷却材9が湾曲プレート16と突起19で分割した開口部21と湾曲プレート16とプレート22で仕切った従来の開口部23に流入する。一方の従来の開口部23では開口部と同じ大きさの矩形デブリ24はそのまま通過するが、もう一方の分割開口部21では突起部分19が矩形デブリ24の流入を阻止して捕捉する。従来の開口部23を通過した矩形デブリ24は、出口18の分割開口部21で捕捉される。また、両方の開口部20を通過する針金のような長尺デブリ25は湾曲部26で冷却材9の流れ方向の変化に追従できずに捕捉される。
【００１１】
図４に流路開口部の流路面積を同一にした場合の半球型突起の流動損失と湾曲プレートの流動損失の比較を示す。横軸に流路開口部に流入する流速を示し、縦軸にはフィルタの流動損失を示したものである。半球型突起の流動損失は湾曲プレートの流動損失より小さいことが分かる。すなわち、湾曲プレートの枚数を増加させて流路開口部を仕切るよりは湾曲プレートに突起を設けて流路開口部を仕切る方が、流動損失の観点からは有利であることが分かる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明は、燃料集合体に流入する有害なデブリを効果的に捕捉する燃料集合体のデブリフィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の湾曲プレートで構成したデブリフィルタの一部分を示し、その構成と機能を説明する図。
【図２】本発明の一実施例である燃料集合体の構造を示し、その構成を説明する図。
【図３】下部タイプレートに本発明のデブリフィルタを組込んだ構造を示し、その構成を説明する図。
【図４】半球型突起と湾曲プレートの流動損失を比較した図。
【符号の説明】
1…燃料集合体、2…燃料棒、3…上部タイプレート、4…下部タイプレート、5…スペーサ、6…燃料バンドル、7…チャンネルボックス、8…デブリフィルタ、9…冷却材、10…入口ノズル、11…格子部、12…拡大流路、13…ボス、14…ウェブ、15…冷却材流路、16…湾曲プレート、17…デブリフィルタの入口、18…デブリフィルタの出口、19…半球型突起部分、20…開口部、21…分割開口部、22…プレート、23…従来の開口部、24…矩形デブリ、25…長尺デブリ、26…湾曲部。
Claims (2)
- 冷却材が通過する入口側と出口側との間を真っ直ぐに貫通する流路が存在しないように、中間部分が入口側と出口側に対し水平方向にずれている湾曲プレートを或る等間隔で配列し、前記流路を前記湾曲プレートとこれと交差するプレートで仕切った燃料集合体のデブリフィルタにおいて、
前記湾曲プレートと前記プレートとで仕切られた流路内で、相互に対向しあう前記各湾曲プレートの流水面に、前記湾曲プレートの配列間隔の１／２の高さの半球型の突起を局部的に設け、前記各湾曲プレートの流水面に設けられて互いに向かい合う前記半球型突起の２つを用いて、それぞれの前記半球型突起の先端を前記湾曲プレートの配列間隔の中央で接触させて前記流路の開口部を仕切ったことを特徴とする燃料集合体のデブリフィルタ。 - 前記湾曲プレートに局部的に設ける突起の位置は入口側と出口側の２ヶ所で、突起方向が入口側と出口側では逆向きになっていることを特徴とする請求項１記載のデブリフィルタ。
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1999
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