JP4317638B2 - 燃料集合体用支持格子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉に使用される燃料集合体に関し、特に加圧水型原子炉用の燃料集合体に用いられる支持格子の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉において燃焼に供される核燃料は、燃料集合体の形をとって構成される。加圧水型原子炉用燃料集合体の代表的一例が図６に全体側面図として示され、それから切り取られた一部分の斜視図が図７に示されている。図６及び図７を参照して燃料集合体１０の構造を概説すると、上部ノズル１１と下部ノズル１３とは上下方向に離れて対向しており、互いに平行に延びて配置された複数の制御棒案内管（以下案内管と称す。）１５の両端にそれぞれ両ノズル１１，１３が固定されている。特に図７に案内管１５の相互関係が明示されている。この複数の案内管１５に複数、例えば９個の支持格子１７が長手方向間隔を置いて固定されており、更にこの支持格子１７の格子開口のそれぞれには燃料棒１９が一本づつ挿通され、支持されている。図７に示すように、燃料棒１９は行及び列からなるアレイを形成するように配置されており、これらは必然的に支持格子１７の格子開口の配置に対応するものとなっている。このような支持格子１７は、交差する互いに複数のストラップ２１，２３から構成されている。
【０００３】
図８乃至図１１に従来の支持格子１７の細部構造が示されている。支持格子１７は、基本的に図８（ａ）に示すストラップ２１と図８（ｂ）に示すストラップ２３とを複数組み合わせて構成されている。これらストラップは細長い帯状の金属薄板から形成され、図８はこれらを部分的に且つ分かれて示すものである。図８において、ストラップ２１，２３は、それぞれ格子開口又は燃料棒に対応して一体的に形成されたスプリング２５、交差組み立て用スリット２７，２９、スプリング２５に整列する一対のディンプル３１，そして補強用コルゲーション３３を有している。図９にスプリング２５，ディンプル３１及びコルゲーション３３の相互関係が断面として示されている。支持開口はこのような断面の壁（ストラップ）を四辺に有するもので、互いに向き合うストラップのスプリング２５とディンプル３１が３点支持構造を形成し、燃料棒１９を支持するものである。
【０００４】
そして、ストラップ２１のスリット２７とストラップ２３のスリット２９は互いに相手方のストラップ２３，２１の半幅部分を受け入れ、図１０に示すように交差組み立て部を形成し、スリット２７，２９に対応して形成された突起３５，３７は溶接により相互に固定される。図１０に上部溶接部３９の状況が示されている。図示されていないが、スリット２７の開放端部（ストラップ２１の下側縁部）にも下部溶接部が形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような構成の支持格子においては、交差するストラップは、上側縁部及び下側縁部において溶接により剛に連結されているが、その中間部においては密に接触しているとはいえ、溶接されていないので相手方の相対変位を拘束する機能に欠ける嫌いがある。ストラップ自体は非常に薄いため、座屈を防止する意味で溝状凹みであるコルゲーションを形成しているのであるが、スリットを利用した組み立て構造のため、コルゲーションは格子開口毎の長さになっていて、ストラップの全長に亙って連続するものでも無い。従って、その剛性増大効果も限定的なものになっている。
従って、本発明の課題は、幅方向中央部のストラップ同士の結合が強化されて、全体として剛性及び強度が増大された燃料集合体用支持格子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明は、帯状金属薄板から形成される複数のストラップを互いに交差させて構成される燃料集合体用支持格子において、相手方ストラップを密に受け入れるスリットの内端近傍のストラップに中間部溶接用開口を形成し、該スリットの外端部と前記開口部内において該ストラップと該相手方ストラップとを溶接接合し、前記開口部内における溶接部を前記ストラップのスリット間に形成されているコルゲーションの端部と連続させてなることを特徴とする燃料集合体用支持格子を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。尚、前述の従来技術に関する図面を含め、全図に亙り同一乃至対応する部分には同一の符号を付している。
先ず図１を参照するに、交差して組み立てられる一方のストラップ４１の要部が（ａ）に示され、相手方のストラップ４３の要部が（ｂ）に示されている。これらのストラップ４１、４３は外形的には殆ど同じ形状をしており、ジルコニウム基合金、又はニッケル基合金などの適切な材料の薄板から形成されている。そして従来のものと同様に、支持すべき燃料棒乃至これを受け入れる支持開口に対応して、スプリング２５と一対のディンプル３１とが一体的に形成されている。図２にスプリング２５とディンプル３１との相互関係が、ストラップ４３の幅方向断面として示されている。ディンプルは、それ自体凹み（ｄｉｍｐｌｅ）と言う意味であるが、一体的押し込み成型で形成されているから、図２に示すように薄板のストラップ４３では背面で突起となっている。従って、図２に示す一対のディンプル３１は、図示しない対向のストラップ４３のスプリング２５と協働して、２対１の突起支持点の組即ち３支持点を形成し、図示しない燃料棒を弾性に支持する。この３支持点が配置される面と直交する面にも、３支持点の組みが形成されるから燃料棒の６点支持ともいわれる。
【０００８】
図１の（ａ）に戻って、ストラップ４１の下側（図において）には、各スプリング２５を挟んでスリット４５が幅方向に延びている。ストラップ４１の下側縁に位置するスリット４５の出口（開放端）を挟んで溶接用突起３７が形成され、スリット４５の内端は、ストラップ４１の幅方向中心位置に位置している。更に、スリット４５に整列して、ストラップ４１の上側縁部に溶接用突起３５が形成されている。図３の（ａ）に細部は省略するが長さを省略しないストラップ４１の全体形状概念図が示されている。スリット４５、突起３５，３７の相対関係が明確に理解されよう。再び図１（ａ）を参照するに、スリット４５の内端に近接して、中間部溶接用開口４７、４９が形成されている。開口４７はスリット４５に連通し、開口４９はスリット４５から離れている。そして、開口４７には、スリット４５を挟んで溶接用突起５１が形成され、開口４９には溶接用突起５３がスリット４５に整列して形成されている。
【０００９】
図１の（ｂ）に示される相手側のストラップ４３にも、各スプリング２５を挟んで、スリット５５が形成されている。スリット４５とは異なり、スリット５５はストラップ４３の上側縁部から幅方向内側に向かって延び、内端はストラップ４３の幅方向中心に位置している。スリット４５，５５は幅方向には対称的であるが、ストラップ４１，４３の長手方向には整列している。そして、同様な中間部溶接用開口５７，５９が形成され、開口５７には溶接用突起６１、開口５９には溶接用突起６３がそれぞれ形成されている。 このような細部の構造を省略し、全長は省略しないストラップ４３の全体形状が図３（ｂ）に示されている。
【００１０】
以上のような構造のストラップ４１，４３は、スリット４５にストラップ４３が差し込まれ、スリット５５にストラップ４１が差し込まれることにより直角に交差して組み立てられる。その交差部の状況が図４の部分斜視図に示されている。図４に示されるように、スリット５５の側縁端部において、突起３５，３７が交差して上部溶接部６５を形成する。同様に、スリット４５の側縁端部に隣接して突起３５，３７が交差して下部溶接部６７を形成する。更に、ストラップ４１の溶接用開口４９とストラップ４３の溶接用開口５７とが幅方向位置で重なり合い、突起５３、６１が交差して中間溶接部６９を形成する。更に又、ストラップ４１の溶接用開口４９とストラップ４３の溶接用開口５９とが幅方向位置で重なり合い、突起５１、６３が交差して中間溶接部７１を形成する。このような組み立て状態において、溶接部６５，６７，６９，７１が幅方向に並び、溶接によりストラップ４１、４３は強固に連結される。更に、ストラップ４１，４３に形成されるコルゲーション７３は中間溶接部６９同士、又は中間溶接部７１同士を連続するような形、換言すればコルゲーション７３の端部が可能な限り中間溶接部６９，７１に近接して延びている。図５に上部溶接部６５及び中間溶接部７１の溶接後の状態が示されている。中間溶接部７１を形成する突起５１，５３，６１，６３とコルゲーション７３との相対関係が前述の図３（ａ）、（ｂ）に示されている。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、支持格子を形成する薄い金属板のストラップ同士が、幅方向の両端部ばかりでなく、幅方向中央部において中間溶接部により互いに剛に連結され、更には連結部の溶接部に端部が連続するコルゲーションによりストラップの座屈強度が増大するので剛性強度が増加し、特に大きな力が作用する地震時の強度即ち耐震強度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における交差ストラップを別々に示す要部立面図である。
【図２】図１に対応する立断面図である。
【図３】図１に示すストラップの全体形状を分けて示す全体概念図である。
【図４】前記実施形態におけるストラップの交差部を示す部分斜視図である。
【図５】前記実施形態における交差ストラップの溶接状況を個別に示す部分斜視図である。
【図６】本発明に係る支持格子が使用される燃料集合体の立面図である。
【図７】図６の燃料集合体の一部を切り出して示す部分斜視図である。
【図８】従来の支持格子に使用される交差ストラップの要部を分けて示す部分立面図である。
【図９】従来のストラップの立断面図である。
【図１０】従来の支持格子のストラップ交差部を示す部分斜視図である。
【図１１】従来の支持格子のストラップ同士の溶接部を示す部分斜視図である。
【符号の説明】
２５ スプリング
３１ ディンプル
３５、３７ 突起
４１、４３ ストラップ
４５ スリット
４７、４９ 開口
５１、５３ 突起
５５ スリット
５７、５９ 開口
６１、６３ 突起
６５ 上部溶接部
６７ 下部溶接部
６９、７１ 中間溶接部
７３ コルゲーション

Claims (1)

1. 帯状金属薄板から形成される複数のストラップを互いに交差させて構成される燃料集合体用支持格子において、相手方ストラップを密に受け入れるスリットの内端近傍のストラップに中間部溶接用開口を形成し、該スリットの外端部と前記開口部内において該ストラップと該相手方ストラップとを溶接接合し、前記開口部内における溶接部を前記ストラップのスリット間に形成されているコルゲーションの端部と連続させてなることを特徴とする燃料集合体用支持格子。

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