JP4865058B2 - 燃料集合体 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば沸騰水型原子炉に係わり、特に、沸騰水型原子炉の炉心において使用される燃料集合体に関する。
沸騰水型原子炉用の一般的な燃料集合体は、金属製被覆管内部に核燃料物質を充填した多数の燃料棒と単数あるいは複数の水ロッドを例えば正方格子状に束ねた燃料バンドルを、上部タイプレート、スペーサ、下部タイプレートにより固定し、その外側をチャンネルボックスで取り囲んで構成されている。
上記燃料棒のうち一部(例えば数本)はいわゆる結合燃料棒であり、その上下に上部端栓ネジ部と下部端栓ネジ部が設けられている。そのうち下部端栓ネジ部は下部タイプレートのネジ孔にネジ止めされる。また、上部端栓ネジ部は上部タイプレートのプレートに縦設された取付孔を貫通させ、当該プレートの上面に敷設する固定ワッシャを介在させ、固定用のナットを螺合させることによって締結される。
このとき、従来、結合燃料棒及びナットの回り止めのために、結合燃料棒の上部端栓ネジ部にキー溝を設け、複数本の結合燃料棒に共通の１つの固定ワッシャのキー部を嵌合させるとともに、固定ワッシャに複数本突設した爪部でネジ止めしたナットを抱持するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
上記従来技術において、実際の燃料集合体の組立手順においては、通常、全ての結合燃料棒の下部端栓ネジ部を下部タイプレートにねじ込んだ後、各結合燃料棒の上部端栓ネジ部を上部タイプレートの対応取り付け孔へ挿通させるように上部タイプレートを被せる。そして、上部タイプレートより突出した結合燃料棒の上部端栓ネジ部のキー溝に固定ワッシャのキー部を嵌合させつつ固定ワッシャを挿通させて燃料棒のまわり止めを行った後、さらに固定ワッシャを介在させつつ上部端栓ネジ部にナットを締め込み、最後に固定ワッシャの爪部を引き起こすように折り曲げてナットを包囲してその外周側と嵌合させナットの回り止めを行う。
ここで、上記の一連の手順において、結合燃料棒を下部タイプレートに所定のトルクでねじ込んだとき、通常は、各結合燃料棒の上部端栓ネジ部のキー溝はばらばらの向きを向いている。このため、固定ワッシャの対応するキー部の位置に結合燃料棒のキー溝が合致するように、結合燃料棒を（先のねじ込み方向とは）逆に回転させてキー溝の位置合せを行う必要がある。この結果、結合燃料棒を最大でも３６０°弱回転させる必要があり、作業の効率化の面では改善の余地があった。特に、結合燃料棒は細長いため上記回転によりねじれが生じる場合があり、位置あわせのために回転させた後に開放したとき、ねじれが元に戻ろうとする力が働いて位置合せしたはずのキー溝の位置が若干ずれてしまう可能性があり、作業効率の向上が困難であった。特に、自動操作で燃料集合体の組立を行おうとする場合には重要な問題であった。
本発明の目的は、結合燃料棒及びナットの回り止め固定作業における作業効率向上を図れる燃料集合体を提供することにある。
（１）上記目的を達成するために、本発明は、格子状に配列した複数の燃料棒と、これら複数の燃料棒の上端及び下端をそれぞれ支持する上部タイプレート及び下部タイプレートとを有し、前記複数の燃料棒は、複数のキー溝を形成し前記上部タイプレートを貫通して上方へ突出する上端ネジ部を備えた複数の結合燃料棒を含む燃料集合体において、前記上部タイプレートより上方へ突出した前記上端ネジ部に螺合する前記結合燃料棒固定用のナットと、対応する１つの前記結合燃料棒の前記複数のキー溝に嵌合する１つのキー部を有する燃料棒嵌合部；及びこの燃料棒嵌合部の外周側に複数突設され、対応する１つの前記ナットを包囲するように折り曲げられて前記ナットの外周面にそれぞれ嵌合可能な複数の爪部；を備え、前記ナットと前記上部タイプレートとの間に位置するように前記上端ネジ部に挿通される固定ワッシャとを有する。
燃料集合体の組立手順において、結合燃料棒を下部タイプレートに所定のトルクでねじ込んだとき、通常は、各結合燃料棒の上部端栓ネジ部のキー溝はばらばらの向きを向いている。このため、固定ワッシャの対応するキー部の位置に結合燃料棒のキー溝が合致するように、結合燃料棒を逆回転させてキー溝の位置合せを行う必要があり、ワッシャ側のキー部と結合燃料棒側のキー溝がそれぞれ１つずつしか設けられない従来構造では、結合燃料棒を最大でも３６０°弱回転させる必要がある。
そこで本発明においては、結合燃料棒に複数のキー溝を設け、固定ワッシャの燃料棒嵌合部のキー部を、それら複数のキー溝のうち１つに嵌合させるようにする。これにより、例えばキー溝を周方向等間隔で２つ設けた場合には位置合わせ時に最大でも３６０／２＝１８０°弱回転させれば足り、同様に例えばキー溝を周方向等間隔で３つ設けた場合には位置合わせ時に最大でも３６０／３＝１２０°弱回転させれば足りる。
したがって、位置合わせのために最大で３６０°弱回転させる必要があった従来構造に比べれば、位置あわせのために必要な回転角度を数分の１以下に大きく低減でき、結合燃料棒及びナットの回り止め固定作業における作業効率を大きく向上することができる。
（２）上記目的を達成するために、本発明は、格子状に配列した複数の燃料棒と、これら複数の燃料棒の上端及び下端をそれぞれ支持する上部タイプレート及び下部タイプレートとを有し、前記複数の燃料棒は、複数のキー溝を周方向に間隔をもって形成し前記上部タイプレートを貫通して上方へ突出する上端ネジ部を備えた複数の結合燃料棒を含む燃料集合体において、前記上部タイプレートより上方へ突出した前記上端ネジ部に螺合する前記結合燃料棒固定用のナットと、対応する１つの前記結合燃料棒の前記複数のキー溝のうちのいずれかに選択的に嵌合するキー部を少なくとも１つ有する燃料棒嵌合部；及びこの燃料棒嵌合部の外周側に複数突設され、対応する１つの前記ナットを包囲するように折り曲げられて前記ナットの外周面にそれぞれ嵌合可能な複数の爪部；を備え、前記ナットと前記上部タイプレートとの間に位置するように前記上端ネジ部に挿通される固定ワッシャとを有する。
本発明によれば、結合燃料棒及びナットの回り止め固定作業における作業効率向上を図ることができる。
本発明の一実施形態を、図を参照して説明する。
図１は、本実施形態による燃料集合体の全体構造を表す側断面図である。
図１において、本実施形態の燃料集合体１は、正方格子（この例では９×９)状に配列した複数（この例では７４)の燃料棒４と、これら複数の燃料棒４及び水ロッド６（この例では２本)よりなる燃料バンドルの上端及び下端をそれぞれ支持する上部タイプレート２及び下部タイプレート３と、燃料バンドルの軸方向中間部複数箇所を束ねるスペーサ７と、燃料バンドルの外周側を覆うように設けたチャンネルボックス１１とを有している。
燃料棒４のうち一部(例えば数本)は結合燃料棒４Ａであり、その上下に上部端栓ネジ部５ａと下部端栓ネジ部５ｂとが設けられている。下部端栓ネジ部５ｂは下部タイプレート３のネジ孔３ａにネジ止めされる。上部端栓ネジ部５ａは上部タイプレート２に固定される。
図２は、上部端栓ネジ部５ａの上部タイプレート２への詳細固定構造を表す拡大断面図である。
図２において、上部端栓ネジ部５ａは、上部タイプレート２のプレート２ａに縦設された取付孔２ｂを貫通して配置されている。そして、上部端栓ネジ部５ａは、プレート２ａの上面に敷設する固定ワッシャ９を介在させつつ、固定用のナット８を螺合させることによって上部タイプレート２に締結される。
なお、１０は、燃料棒４、結合燃料棒４Ａの上部に取り付けられた膨張スプリングである。
図３(ａ)、図３(ｂ)、図３(ｃ)、図３(ｄ)はそれぞれ、固定ワッシャ９を用いた詳細固定構造を表す図２中Ｆ−Ｆ、Ｇ−Ｇ、Ｈ−Ｈ、Ｉ−Ｉ断面による横断面図である。なお、図３（ｂ）は、後述するナット８の爪部の折り曲げ前の状態を示している。
これら図３(ａ)〜(ｄ)及び前述の図２において、本実施形態では、従来構造と同様、上部端栓ネジ部５ａは、プレート２ａの上面に敷設する固定ワッシャ９を介在させつつ、固定用のナット８を螺合させることによって上部タイプレート２に固定される。本実施形態による組立手順においては、結合燃料棒４Ａを下部タイプレート３に所定のトルクでねじ込んだとき、通常は、各結合燃料棒４Ａの上部端栓ネジ部５ａのキー溝２２はばらばらの向きを向いているため、複数本の結合燃料棒４Ａに共通の１つの固定ワッシャ９のキー部２１の位置に、結合燃料棒４Ａの上部端栓ネジ部５ａに設けたキー溝２２が合致するように、結合燃料棒４Ａを（ねじ込み方向とは）逆に回転させる。そして、結合燃料棒４Ａの上部端栓ネジ部５ａのキー溝２２に、固定ワッシャ９のキー部２１を嵌合させるとともに、固定ワッシャ９に複数本突設した爪部２０でネジ止めしたナット８を抱持する。
従来構造では１つの結合燃料棒４Ａに対してキー溝２２が１つとこれに対応する固定ワッシャ９のキー部２１も１つのみが設けられていたのに対して、本実施形態の特徴は、１つの結合燃料棒４Ａに対してキー溝２２が周方向等間隔で複数箇所(この例では１８０°間隔で２箇所)とこれに対応する固定ワッシャ９のキー部２１も周方向等間隔で複数箇所（この例では１８０°間隔で２箇所であり、少なくとも１箇所あればよい）に設けられていることである。
このような本実施形態によれば、位置合わせ時に結合燃料棒４Ａを最大でも３６０／２＝１８０°弱回転させれば足りる（同様に例えばキー溝を１２０°間隔で３箇所設けた場合には位置合わせ時に最大でも３６０／３＝１２０°弱回転させれば足りる）。
したがって、位置合わせのために最大で３６０°弱回転させる必要があった従来構造に比べれば、位置あわせのために必要な回転角度を数分の１以下に大きく低減でき、結合燃料棒４Ａ及びナット８の回り止め固定作業における作業効率を大きく向上することができる。
また、特に燃料棒４は細長いため、回転によりねじれが生じる場合があり、位置合わせのために回転させた後に開放したとき、ねじれが元に戻ろうとする力が働き位置合わせしたはずのキー溝の位置が若干ずれてしまう可能性があった。本実施形態では、上記のように回転量（回転角度）を少なくできるので、上記ねじれからの復元による位置ずれが発生したとしてもその量を少なく抑えることができるので、これによっても作業効率の向上を図れる。特に、自動操作で燃料集合体の組立を行おうとする場合には有効である。
１ 燃料集合体
２ 上部タイプレート
３ 下部タイプレート
４ 燃料棒
４Ａ 結合燃料棒
５ａ 上部端栓ネジ部（上端ネジ部)
８ ナット
９ 固定ワッシャ
２０ 爪部
２１ キー部
２２ キー溝
２ 上部タイプレート
３ 下部タイプレート
４ 燃料棒
４Ａ 結合燃料棒
５ａ 上部端栓ネジ部（上端ネジ部)
８ ナット
９ 固定ワッシャ
２０ 爪部
２１ キー部
２２ キー溝
Claims (2)
- 格子状に配列した複数の燃料棒と、これら複数の燃料棒の上端及び下端をそれぞれ支持する上部タイプレート及び下部タイプレートとを有し、前記複数の燃料棒は、複数のキー溝を形成し前記上部タイプレートを貫通して上方へ突出する上端ネジ部を備えた複数の結合燃料棒を含む燃料集合体において、
前記上部タイプレートより上方へ突出した前記上端ネジ部に螺合する前記結合燃料棒固定用のナットと、
対応する１つの前記結合燃料棒の前記複数のキー溝に嵌合する１つのキー部を有する燃料棒嵌合部；及びこの燃料棒嵌合部の外周側に複数突設され、対応する１つの前記ナットを包囲するように折り曲げられて前記ナットの外周面にそれぞれ嵌合可能な複数の爪部；を備え、前記ナットと前記上部タイプレートとの間に位置するように前記上端ネジ部に挿通される固定ワッシャとを有することを特徴とする燃料集合体。 - 格子状に配列した複数の燃料棒と、これら複数の燃料棒の上端及び下端をそれぞれ支持する上部タイプレート及び下部タイプレートとを有し、前記複数の燃料棒は、複数のキー溝を周方向に間隔をもって形成し前記上部タイプレートを貫通して上方へ突出する上端ネジ部を備えた複数の結合燃料棒を含む燃料集合体において、
前記上部タイプレートより上方へ突出した前記上端ネジ部に螺合する前記結合燃料棒固定用のナットと、
対応する１つの前記結合燃料棒の前記複数のキー溝のうちのいずれかに選択的に嵌合するキー部を少なくとも１つ有する燃料棒嵌合部；及びこの燃料棒嵌合部の外周側に複数突設され、対応する１つの前記ナットを包囲するように折り曲げられて前記ナットの外周面にそれぞれ嵌合可能な複数の爪部；を備え、前記ナットと前記上部タイプレートとの間に位置するように前記上端ネジ部に挿通される固定ワッシャとを有することを特徴とする燃料集合体。
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