JP5384455B2 - 燃料集合体の結合燃料棒のナット回転防止ワッシャ及びそれを使用した燃料集合体 - Google Patents

Description

本発明は、燃料集合体の結合燃料棒のナット回転防止ワッシャおよび該ナット回転防止ワッシャを使用した燃料集合体に係り、特に、燃料取扱い治具やチャンネルボックス取り外し用の治具等の治具との干渉によってナットの回転防止用の爪が変形してナットが回転可能になることを防止することができ、かつ、燃料棒の有効長あるいは燃料棒のプレナム部の体積を増大させることができる結合燃料棒のナット回転防止ワッシャ及びそれを使用した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燃料棒を多数本、および、必要に応じてウォーターロッドを単数あるいは複数本、互いに垂直に束ねて構成されている。

前記燃料棒は、例えば正方格子状に配置され、上部タイプレートと、スペーサと、下部タイプレートとにより固定され燃料集合体を構成している。

燃料集合体の外側は、チャンネルボックスによって囲まれている。

上記燃料棒のうち一部は「結合燃料棒」と呼ばれ、燃料集合体の上部タイプレートと下部タイプレートとを結合している。

結合燃料棒は、上部端栓と下部端栓にネジ部が設けられている。下部端栓のネジ部は、下部タイプレートのネジ孔にねじ止めされる。また、結合燃料棒の上部端栓のネジ部は、上部タイプレートの格子部の燃料棒取り付け孔を貫通して、上部タイプレートの上面に突出している。

上部タイプレートの上面に突出した結合燃料棒の上部端栓のネジ部は、ナット回転防止ワッシャを装着され、ナットが螺着されている。

上記ナットは、上部タイプレートと一体になっているハンドル部を把持して燃料集合体を持ち上げたときに、上部タイプレートと係合し、それによって結合燃料棒を介して下部タイプレートに力を伝達し、燃料集合体全体を持ち上げることができるようにする機能を有している。

ナットは結合燃料棒の伸び（使用期間中の中性子照射等による結合燃料棒の伸び）により、上部タイプレートから上方に平行移動することがあるが、上部タイプレートのハンドル部を把持して燃料集合体を持ち上げたときに、上部タイプレートと係合しなければならないため、使用期間を通して上記ナットの回転を防止する必要がある。

従来の一般的な技術では、ナットの回転防止のために、ナット回転防止ワッシャに複数の爪部を設けて、これらの爪部を垂直上方に折り曲げて、ナットを回転させないようにしていた。

図１２は従来の一般的なナット回転防止ワッシャの平面図を示している。図１３は該ナット回転防止ワッシャを取り付けた状態を示している。

図１２に示すように、ナット回転防止ワッシャ２０は、２本の結合燃料棒２１の上部端栓２２を挿通させ、結合燃料棒２１を上部タイプレート（図示せず）と係合させるためのナット２３と上部タイプレートの間に挟着されるリング部２０ａと、リング部２０ａを連結する連結部２０ｂを有している。

連結部２０ｂは、結合燃料棒２１の間の標準燃料棒の上部端栓を貫通させる複数のリングに形成されている。

結合燃料棒２１のリング部２０ａの半径方向外方には、使用時に垂直上方に折り曲げられ、ナット２３の外周部と係合してナット２３の回転を防止する爪部２４が設けられている。

爪部２４の先端には、湾曲部が設けられ、この湾曲部はナット２３が上方に平行移動したときにナット２３と係合し、ナット２３を爪部２４の内側に保持することができるようになっている。

図１２に示すように、リング部２０ａには結合燃料棒２１の回り止めキー２０ｃが設けられている。

図１３に示すように、従来のナット回転防止ワッシャ２０は、結合燃料棒２１の上部端栓２２を図示しない上部タイプレートの取り付け孔に挿通させ、上部タイプレートの上方に突出した上部端栓２２のネジ部にナット回転防止ワッシャ２０を装着し、ナット２３を螺着し、しかる後に爪部２４をそれぞれ上方に垂直に折り曲げるようにする。

爪部２４を上方垂直に折り曲げることにより、爪部２４の腕の部分がナット２３の外周部と干渉し、ナット２３の回転が防止される。

しかし、上記従来技術の問題点として、折り曲げられることによってナット２３の上部に伸びるようになった爪部２４が、燃料検査時やチャンネルボックス着脱時等に、燃料取扱い治具等と干渉することがあげられる。

燃料取扱い治具等と干渉した場合は、爪部２４が変形し、たとえば爪部２４が開き、これによってナットの回り止めの機能が失われる可能性があった。

この課題を解決するために、ナット２３の外側面に溝を追加して加工し、固定ワッシャの回り止めの爪部２４が前記溝に嵌合する技術が提案されている。

また、上部端栓のネジ部に挿通される燃料棒回り止め用としての第１ワッシャと、この第１ワッシャと上部タイプレートとの間に位置し、ナットの回り止め用としての第２ワッシャの２つのワッシャを使用するものが提案されている。

さらにまた、結合燃料棒の上部端栓のネジ部と逆巻きのコイル状スプリングをナットと上部タイプレートの間に追加し、それと係合するようにナットやタイプレート上面に対応する形状を追加して加工したものも提案されている。
特開平６−１２３７９０号公報 特開２００７−１５５６０４号公報 特開昭６２−１４８８８６号公報

しかし、ナットの外側面に溝を追加して加工し、固定ワッシャの回り止めの爪部が前記溝に嵌合する技術や、ナットやタイプレート上面に逆巻きのコイル状スプリングと係合する形状を追加して加工する技術は、いずれも追加の加工や、複雑な構造を必要としていた。

また、第１ワッシャと第２ワッシャの２つのワッシャを使用する技術や、逆巻きのコイル状スプリングを使用する技術では、部品数が増加し、構造が複雑化する問題があった。

また、いずれの従来技術でも、外形寸法がきわめて小さいワッシャを使用しているのにもかかわらず、複数の爪部を折り曲げたり、戻したりする作業を、水中遠隔操作で行うため、作業効率が悪いという問題があった。

そこで、本発明が解決しようとする一つの課題は、構造が簡単であり、かつ、取り付けあるいは取り外しが簡単な結合燃料棒のナット回転防止ワッシャを提供することにある。

また、従来の技術では、原子炉運転中の中性子照射によって、燃料棒に伸びが生じてナットが燃料体上方に押し出され、ナットの外側面の溝から回り止めの爪部が離脱したり、あるいは燃料取扱い治具等による干渉によって、ナット回転防止ワッシャの爪部が開いてしまったりして、ナットの回り止め機能が損なわれる可能性があった。

そこで、本発明が解決しようとするもう一つの課題は、燃料棒に中性子照射による伸びが生じても、ナット回転防止ワッシャの一部がナットと係合して燃料棒の伸びに追随し、燃料取扱い治具等による干渉があっても、係合部が変形しにくく、ナットの回り止め機能が維持される結合燃料棒のナット回転防止ワッシャを提供することにある。

また、従来の沸騰水型原子炉用燃料の高燃焼度化および燃料経済性を向上させるために、燃料棒内のプレナム部体積の増加および燃料の有効長の増加が求められていた。

燃料の燃焼が進行すると、燃料棒被覆管内に封入されたウランやモックス（プルトニウムをウランに混ぜ合わせた混合酸化物）のペレットが、燃焼に伴い核反応生成物（以下、ＦＰ）を生成し、気体状態のＦＰガスを放出する。ＦＰガスが燃料棒内に蓄積されると、燃料棒の内圧が上昇することが知られている。燃料棒の内圧の上昇には制限があり、燃料設計及び原子炉運転を制限するひとつの指標となっている。特に、モックス燃料集合体においては、ＦＰガスの放出がウラン燃料のそれより多いため、モックス燃料棒の燃料有効長をウラン燃料棒よりも短くして、その分プレナム部体積を大きく取る設計がされている。このように燃料棒プレナム部体積の増加を可能とすることは大きな意味を有している。

燃料経済性の観点からは、燃料の有効長の増加を増加させることによって、燃料集合体１体当たりのウラン装荷量を増加することが可能となるため、1サイクルあたりの取替燃料体数を減らすことによる燃料経済性が期待されている。

ところが、従来のナット回転防止ワッシャでは、爪部が長く上方に伸びており、使用状態のナット回転防止ワッシャの高さが大きいため、この爪部が燃料取扱い治具と干渉しないようにある程度下方位置に設定しなければならなかった。このため、燃料棒の有効長やプレナム部体積の増大には制限があった。

そこで、本発明が解決しようとするもう一つの課題は、使用状態の高さが小さいナット回転防止ワッシャを提供し、該ナット回転防止ワッシャを使用することにより、燃料棒の有効長が長い燃料集合体、あるいは、燃料棒のプレナム部体積が大きい燃料集合体を提供することにある。

本発明による結合燃料棒のナット回転防止ワッシャは、
結合燃料棒を上部タイプレートに係合させるナットの緩みを防止する結合燃料棒のナット回転防止ワッシャにおいて、
少なくとも２本の結合燃料棒の上部端栓を挿通させ、前記結合燃料棒を上部タイプレートに係合させるナットと上部タイプレートの間に挟着されるリング部と、前記リング部を連結する連結部とを有し、
前記リング部には、その半径方向外方に延在し、使用時に垂直上方に折り曲げられることにより、前記ナットの外周部と係合しナットの回転を防止するナット回転防止部が設けられ、
前記ナット回転防止部の先端部には、使用状態で前記ナット回転防止部の先端部から前記結合燃料棒の上部端栓に向かって水平に延び、前記ナットが上方に平行移動したときにナットと係合する係合部が設けられ、
前記ナット回転防止部は、使用時に垂直上方に折り曲げられる板部材からなり、
前記係合部を形成する部材は、前記ナット回転防止部の先端部から前記結合燃料棒の上部端栓に向かって水平に折り曲げられた、対向する一対の垂直の板部材からなる、
ことを特徴とする。

なお、係合部はナットと係合する部分をいうが、以下ではナットと係合する部分を提供する部材も含めて係合部ということがある。

前記対向する一対の垂直の板部材は、前記結合燃料棒の上部端栓に弾発的に係合するようにすることができる。

前記対向する一対の垂直の板部材は、前記結合燃料棒の上部端栓を挟むようにすることができる。

前記係合部の部材先端部に、前記結合燃料棒の上部端栓と係合するフック部が設けられているようにすることができる。

本発明による燃料集合体は、
上記ナット回転防止ワッシャを使用することにより、使用状態のナット回転防止ワッシャの高さを短縮した分、燃料棒有効長を長くした燃料棒を有することを特徴とする。

また、本発明による燃料集合体は、
上記ナット回転防止ワッシャを使用することにより、使用状態のナット回転防止ワッシャの高さを短縮した分、プレナム部体積を増大させた燃料棒を有することを特徴とする。

本発明のナット回転防止ワッシャは、結合燃料棒を挿通させるリング部の半径方向外方に延在するナット回転防止部を有している。このナット回転防止部は、使用時に垂直上方に折り曲げられ、結合燃料棒を上部タイプレートに係合させるナットの外周部と係合し、ナットの回転を防止する。

さらに前記ナット回転防止部の先端部には、使用状態でナット回転防止部の先端部から結合燃料棒の上部端栓に向かって水平に延び、前記ナットが上方に平行移動したときにナットと係合する係合部が設けられている。

上記構造により、本発明のナット回転防止ワッシャは、従来のナット回転防止ワッシャに比してきわめて構造が簡単であり、かつ、取り付け時には一つのナット回転防止部（従来は複数の爪部）を折り曲げれば取り付けることができ、取り外し時には該ナット回転防止部を戻せば取り外すことができる。

これにより、従来技術に比して大幅に作業を効率化され、特に遠隔操作による水中の作業においてはその効果が大きい。

このように、本発明によれば、構造が簡単であり、作業が簡単な結合燃料棒のナット回転防止ワッシャを得ることができる。

また、本発明のナット回転防止部の係合部はナット回転防止部の先端部からほぼ直角に返されているため、燃料棒の伸びによりナットが上方に平行移動したときも、ナットとしっかり係合し、ナットによって押し広げられることなくナットとともに上方移動し、ナットの回転防止の機能を維持することができる。

また、本発明のナット回転防止ワッシャは、係合部が使用状態では水平に延びており、上方に向かって突出していない。このため、従来技術のように燃料取扱い治具等がナット回転防止ワッシャの爪部に引っ掛かって曲げてしまう可能性が低く、ナットの回転防止の機能が損なわれる可能性が低い。

また、前記係合部の先端部にクリップ部あるいはフック部が設けられている場合は、クリップ部あるいはフック部が結合燃料棒の上部端栓に係合し、さらにナットを保持する機能を高めることができる。

また、本発明のナット回転防止ワッシャは、係合部が使用状態で水平（横向き）に延びているため、使用状態におけるナット回転防止ワッシャの高さが低い。このため、ナット回転防止ワッシャの高さを短縮できた分、上部タイプレートを相対的に上方に設定することができ、燃料棒の有効長を長くした燃料集合体を提供することができる。有効長を長くした燃料棒を有する燃料集合体によれば、ウラン装荷量を増加することができ、取替燃料体数を少なくすることができる。

また、本発明のナット回転防止ワッシャによれば、使用状態で高さを短縮できた分、上部タイプレートを相対的に上方に設定することができる。これにより、燃料棒のプレナム部体積を増大させることができ、燃料棒のプレナム部体積が大きい燃料集合体を提供することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について以下に説明する。

最初に、本発明による結合燃料棒のナット回転防止ワッシャが使用される燃料集合体の全体について概略説明する。

図１は、燃料集合体の全体の縦断面図を示している。

図１においては、燃料集合体１は、細長い被覆管内に多数の核燃料ペレットが装填されて形成された燃料棒２を８本×８本、９本×９本、１０本×１０本の列で有している。図１に示した例では、９本×９本の列で配列された燃料棒２が下部タイプレート３と上部タイプレート４との間に支持されている。燃料棒２を高さ方向の数カ所で支持するスペーサ５が設けられている。燃料棒２の配列に中央には、７本の燃料棒２に置き換えて太径のウォーターロッド６が２本設けられている。燃料棒２とウォーターロッド６から構成される燃料集合体の外側には、角筒状のチャンネルボックス７が設けられている。

燃料棒２は、結合燃料棒２ａと標準燃料棒の２種類があり、結合燃料棒２ａは格子最外周に一辺当り各２本配置されている。

結合燃料棒２ａは、下部タイプレート３と上部タイプレート４を連結する役割を持っている。結合燃料棒２ａの下部端栓８は下部タイプレート３にねじ込む構造になっている。一方、結合燃料棒２ａの上部端栓９は上部タイプレート４の燃料棒取り付け孔を貫通し、上部端栓９の上部に設けたネジ部が、上部タイプレート４の上方に突出している。上部端栓９のネジ部には、ナットがねじ込まれており、ナットと上部タイプレート４との間に、本発明に係る結合燃料棒のナット回転防止ワッシャが装着される。

図２は、本発明の一実施形態による結合燃料棒のナット回転防止ワッシャの使用状態の斜視図を示している。

結合燃料棒２ａの上部端栓９の上部には、ネジ部９ａが設けられている。該ネジ部９ａは上部タイプレート４の上方に突出しており、そこに固定用のナット１０がねじ込まれている。ナット１０と上部タイプレート４（図２においては省略する）との間には、ナット回転防止ワッシャ１１が装着されている。

図３に、ナット回転防止ワッシャ１１の正面図、平面図、側面図を示す。

図３および図２に示すように、本発明の固定ワッシャ１１は、少なくとも２本の結合燃料棒２ａの上部端栓９を挿通させ、結合燃料棒２ａを上部タイプレートと係合させるナット１０と上部タイプレートの間に挟着されるリング部１１ａと、リング部１１ａを連結する連結部１１ｂを有している。

連結部１１ｂは、結合燃料棒２ａの間の標準燃料棒の上部端栓を貫通させ、リング部１１ａを連結するものであればよく、図３に示すように複数のリングを有していても良いし、標準燃料棒の上部端栓を貫通させる開口部を有する板材であっても良い。

リング部１１ａの半径方向外方には、半径方向外方に延在し、使用時に垂直上方に折り曲げられ、ナット１０の外周部と係合することによりナット１０の回転を防止するナット回転防止部１１ｃが設けられている。

なお、図３のナット回転防止部１１ｃは、完全に垂直上方に折り曲げられておらず、図２のナット回転防止部１１ｃは完全には垂直上方に折り曲げられている状態を示している。

ナット回転防止部１１ｃの先端には、使用状態でナット回転防止部１１ｃの先端部から結合燃料棒の上部端栓９に向かって水平に延び、ナット１０が上方に平行移動したときにナット１０と係合する係合部１１ｄが設けられている。

係合部１１ｄの先端部には、結合燃料棒の上部端栓９に弾発的に係合するクリップ部１１ｅが設けられている。

なお、本実施形態の係合部１１ｄは、クリップ部１１ｅの基端部を兼ねており、対向する一対の垂直の板部材からなる。厳密に言えば、係合部１１ｄはナット１０と係合する部分をいうが、本明細書ではナット１０と係合する部分を提供する部材も含めて係合部ということがある。ナット１０と係合するためには、係合部１１ｄの形状は一対の垂直の板部材に限られず、ナット回転防止部１１ｃの先端部から結合燃料棒の上部端栓９に向かって水平に延びており、ナット１０が上方に平行移動したときにナット１０と係合する部分があればよい。

また、クリップ部１１ｅに代え、結合燃料棒の上部端栓９と係合するフック状のフック部からなるようにしてもよい。

図３のナット回転防止ワッシャ１１は、両端のリング部１１ａが結合燃料棒２ａ用のリング部になっており、結合燃料棒２ａの回り止めキー１１ｆを付帯して設けられている。

この回り止めキー１１ｆは、結合燃料棒２ａの上部端栓９に加工されたキー溝を通るように結合燃料棒２ａの回転角度を調整して、嵌着される。

また、図３のナット回転防止ワッシャ１１は、クリップ部１１ｅの角がナット締結時にナット外形と接触しないように、面取り１１ｇが施してある。

次に上記ナット回転防止ワッシャ１１を装着する方法を図４と図５を用いて説明する。図４は、ナット回転防止部１１ｃを折り曲げる途中を示しており、図５は、完全にナット回転防止部１１ｃを折り曲げナット回転防止ワッシャ１１を装着した状態を示している。

本発明によるナット回転防止ワッシャ１１は、まず結合燃料棒２ａの上部端栓９を上部タイプレート４に挿通させ、上部端栓９に加工されたキー溝を通るように結合燃料棒２ａの回転角度を調整して、ナット回転防止ワッシャ１１を嵌着させる。

次にナット１０を上部端栓９のネジ部９ａに螺着させる。

図４は、この状態を示している。

次に、ナット回転防止ワッシャ１１のナット回転防止部１１ｃを垂直になるように上方に折り曲げる。ナット回転防止部１１ｃを垂直上方に折り曲げることにより、ナット回転防止ワッシャ１１の係合部１１ｄは結合燃料棒の上部端栓９に向かって水平に延びるようになり、ナット１０の上方に位置し、ナット１０が上方に平行移動したときにナットと係合するようになる。

本実施形態のように、係合部１１ｄの先端部にクリップ部１１ｅが設けられている場合は、ナット回転防止部１１ｃを垂直上方に折り曲げることにより、クリップ部１１ｅが結合燃料棒の上部端栓９に弾発的に係合する。

図５は、この状態を示している。

なお、係合部１１ｄの先端部にフック部を設けている場合は、ナット回転防止部１１ｃを折り曲げた後に、フック部の先端部をさらに結合燃料棒の上部端栓９を取り囲むように折り曲げることにより図５と同様の状態になる。

図５のように装着された本発明のナット回転防止ワッシャ１１は、ナット回転防止部１１ｃがナット１０の外周部と係合することにより、ナットの回転を防止することができる。

燃料使用期間中に水中遠隔操作で燃料を解体する際には、上述した逆の操作で、係合部１１ｄを掴んで回転防止部１１ｃを外側に倒し、結合燃料棒上部端栓９に結合しているナット１０を外すことで、上部タイプレート４を取り外すことができる。

従来は、結合燃料棒の一本当たり２箇所以上の爪部を倒すことが必要であったが、本発明によれば１箇所のみの作業となり、作業効率の向上を図ることができる。このことは、遠隔操作による水中の作業において効果が大きい。

次に本発明によるナット回転防止ワッシャ１１の作用効果を従来のナット回転防止ワッシャと比較して説明する。

図６に従来のナット回転防止ワッシャと本発明によるナット回転防止ワッシャ１１の爪部形状を比較して示す。図６中左側が従来のナット回転防止ワッシャを示し、右側が本発明によるナット回転防止ワッシャを示している。

図６の左側に示すように、従来のナット回転防止ワッシャの爪部１２は、ナットの上部に伸び、燃料体の軸方向に長くなり、しかも、上端部が拡開しており、上方から見た場合に、爪部の先端がナットの外周よりも外側に突出している。このため、燃料検査時やチャンネルボックス着脱時等に、爪部１２が燃料取扱い治具等と干渉し、固定用ワッシャの爪部１２を変形させる可能性が高い。爪部１２が開くように変形した場合には、ナットの回り止めの機能が失われる可能性があった。

これに対して、図６の右側に示すように、本発明のナット回転防止ワッシャ１１は、係合部１１ｄの部材がナット回転防止部１１ｃの先端部から水平内側に延び、従来技術より高さ的に低い構造となっている。

また、係合部１１ｄやクリップ部１１ｅの先端部分をナットの外周から突出しないようにすることができ、やむを得ず突出する場合でも最小限の突出になるようにすることができる。

これにより、係合部１１ｄやクリップ部１１ｅの先端部分が燃料取扱い治具等と干渉して変形する可能性が低減される。また、仮に燃料取扱い治具等と干渉した場合でも、従来の固定ワッシャと比較して変形しにくいという利点を有する。

また、図６から明らかなように、従来のワッシャは、爪部１２ナットに湾曲部があってナットを回転防止に有効な爪部１２の内部に保持するようになっているが、ナットを爪部１２内部に保持する力が弱い。

治具と爪部１２の干渉による場合のほかに、複数本の結合燃料棒間で、照射時の伸びに差が生じる可能性があり、従来のワッシャでは伸びが大きい結合燃料棒において、特に燃料取扱い治具等との干渉により固定用ワッシャの爪部１２が開くように変形した場合には、ナットが爪部１２の湾曲部を押し広げて回転防止に有効な部分から離脱する可能性があった。

これに対して、本発明によるナット回転防止ワッシャ１１は、係合部１１ｄはナット回転防止部１１ｃの先端部からほぼ直角に返されているため、複数本の結合燃料棒間で照射による伸びの差が生じて所定のナットが上方に平行移動したときも、ナットと係合し、ナットによって押し広げられることなく、ナットとナット回転防止部の相対的な位置関係を維持することができ、これによってナットの回転防止の機能を維持することができる。

次に本発明によるナット回転防止ワッシャ１１による燃料棒の有効長増大あるいは燃料棒のプレナム部体積増大の効果を説明する。

図７は、従来のナット回転防止ワッシャと本発明のナット回転防止ワッシャを比較して示している。図７中左側は従来のナット回転防止ワッシャ１３を示し、右側は本発明によるナット回転防止ワッシャ１１を示している。

図７の左右の結合燃料棒は、上部端栓９の上端の高さを同一の高さｈ_１、燃料取扱い治具等が挿入される可能性がある高さをｈ_２として示している。比較のために従来のものと本発明のものの上部端栓９の上端は高さｈ_１に揃えられている。また、燃料取扱い治具等との干渉を避けるため、従来のナット回転防止ワッシャ１３の爪部１２の先端、および、本発明によるナット回転防止ワッシャ１１の係合部１１ｄの部材の上端は、同じ高さｈ_２に揃えられている。

従来のナット回転防止ワッシャ１３は、その爪部１２が軸方向（上下方向）に長いのに対して、本発明によるナット回転防止ワッシャ１１は、係合部１１ｄの部材上面までのナット回転防止部１１ｃの長さを短くすることができる。すなわち、使用状態におけるナット回転防止ワッシャの高さを小さくすることができる。

つまり、本発明によるナット回転防止ワッシャ１１によれば、上部タイプレートのハンドル部と燃料棒の上部端栓の間の治具のためのスペースを確保しつつ、図７中の距離Ｄの分、上部タイプレート４を燃料棒の軸方向上方に移動させることができる。

上部タイプレート４を燃料棒の軸方向上方に距離Ｄ移動させることができることにより、図７に示すように、燃料棒２の長さを長さＤの分だけ長くすることができる。

燃料棒長さの増加は、プレナム部体積の増加や燃料の有効長の増加に活用することが出来るため、燃料の高燃焼度化および燃料経済性の向上に極めて有効である。

燃料棒２の有効長を長くする代わりに、すなわち核燃料ペレットを充填する代わりに、核燃料ペレットの上部の空間であるプレナム部の体積を増大させることができる。この場合には、ＦＰガスが燃料棒内に蓄積されて燃料棒の内圧が上昇することを緩和することができる。

このように、本発明のナット回転防止ワッシャ１１を使用することにより、燃料集合体の全長を変えずに、上部タイプレート４の位置を上方に移動させることができ、燃料棒の長さを増加させることができ、これによって燃料の高燃焼度化への対応や燃料経済性の向上やＦＰガス発生に対する信頼性向上に寄与する燃料集合体を提供することができる。

図８，９は本発明による他の実施形態のナット回転防止ワッシャを示している。図８はこの実施形態によるナット回転防止ワッシャの正面図、平面図、側面図を示し、図９はこの実施形態によるナット回転防止ワッシャの使用状態を示している。理解容易のため、図８，９において図２，３と共通する部分については図２，３と同一の符号を示す。

本実施形態は、クリップ部がストレートクリップ部１１ｈになっている点以外は図２，３に示したナット回転防止ワッシャと同様になっている。ストレートクリップ部１１ｈとは、２枚の対向する板材を有し、燃料棒の上部端栓９に弾発的に係合するのではなく、燃料棒の上部端栓９を両側から挟むようになっているものである。

本実施形態の係合部１１ｄの部材は、対向する一対の垂直の板部材からなり、ストレートクリップ部１１ｈと一体的に連続的に形成されている。機能的には、係合部１１ｄの部材はストレートクリップ部１１ｈの基端部分をなし、ストレートクリップ部１１ｈはナットと係合する部分において係合部１１ｄとして機能するようになっている。

本実施形態のストレートクリップ部１１ｈは弾発的に燃料棒の上部端栓９と係合しないが、長さ方向と直交する方向の外力を受けた場合に変形しにくく、かつ、容易に取り付けたり、取り外したりすることができる。

治具との干渉が起こりにくい難い点、治具と干渉した場合でも変形し難い点、取り付けや取り外しがしやすい点、高さが低く燃料棒の有効長を長くできる点、燃料棒のプレナム部体積を大きくできる点などについては図２，３に示された実施形態と同様である。

図１０，１１は本発明によるさらに他の実施形態のナット回転防止ワッシャを示している。図１０はこの実施形態によるナット回転防止ワッシャの正面図、平面図、側面図を示し、図１１はこの実施形態によるナット回転防止ワッシャの使用状態を示している。理解容易のため、図２，３と共通する部分については図２，３と同一の符号を示す。

本実施形態は、係合部１１ｄを形成する部材が単一の板部材からなり、かつ、係合部１１ｄの先端部にクリップ部１１ｅが設けられていない点を除いて、図２，３の実施形態のナット回転防止ワッシャと同じである。

本実施形態のナット回転防止ワッシャ１１の係合部１１ｄの部材は、ナット回転防止部１１ｃの先端部から使用状態において結合燃料棒の上部端栓９に向かって水平に折り曲げられた板部材からなる。

本実施形態によるナット回転防止ワッシャ１１は、図２，３の実施形態によるナット回転防止ワッシャと同様に、まず結合燃料棒の上部端栓９を上部タイプレートの格子部の燃料棒取り付け孔に挿通させ、ナット回転防止ワッシャ１１を嵌着させる。

次にナット１０を上部端栓９のネジ部９ａに螺着させ、ナット回転防止ワッシャ１１のナット回転防止部１１ｃを垂直上方に折り曲げる。ナット回転防止部１１ｃを垂直上方に折り曲げることにより、予めナット回転防止部１１ｃに対して直角に折り曲げられた係合部１１ｄはナット１０の上方で、結合燃料棒の上部端栓９に向かって水平に延びる位置にフック状に配置される。これにより、ナット回転防止部１１ｃはナット１０の側面と係合し、ナット１０の回転を防止する。係合部１１ｄはナット１０が上方に平行移動したときにナット１０と係合し、ナット回転防止部１１ｃとナット１０の側面の相対位置を維持し、ナットの回転防止の機能を維持することができる。

本実施形態のナット回転防止ワッシャ１１によっても、図２，３の実施形態によるナット回転防止ワッシャの作用効果を奏することができる。

燃料集合体の全体の縦断面図。 本発明の一実施形態による結合燃料棒のナット回転防止ワッシャの使用状態の斜視図。 ナット回転防止ワッシャの正面図、平面図、側面図。 本発明によるナット回転防止ワッシャを装着する方法を示す説明図。 本発明によるナット回転防止ワッシャを装着する方法を示す説明図。 従来のナット回転防止ワッシャと本発明によるナット回転防止ワッシャの爪部形状を比較した図。 従来のナット回転防止ワッシャと本発明のナット回転防止ワッシャの高さ関係を比較して示した説明図。 本発明の他の実施形態によるナット回転防止ワッシャの正面図、平面図、側面図。 本発明の他の実施形態によるナット回転防止ワッシャの使用状態の側面図。 本発明の他の実施形態によるナット回転防止ワッシャの正面図、平面図、側面図。 本発明の他の実施形態によるナット回転防止ワッシャの使用状態の側面図。 従来の一般的なナット回転防止ワッシャの平面図。 従来の一般的なナット回転防止ワッシャを取り付けた状態を示した図。

１ 燃料集合体
２ 燃料棒
２ａ 結合燃料棒
３ 下部タイプレート
４ 上部タイプレート
５ スペーサ
６ ウォーターロッド
７ チャンネルボックス
８ 下部端栓
９ 上部端栓
９ａ ネジ部
１０ ナット
１１ ナット回転防止ワッシャ
１１ａ リング部
１１ｂ 連結部
１１ｃ ナット回転防止部
１１ｄ 係合部
１１ｅ クリップ部
１１ｆ 回り止めキー
１１ｈ ストレートクリップ部
１１ｇ 面取り
１２ 従来のナット回転防止ワッシャの爪部
１３ 従来のナット回転防止ワッシャ
２０ 従来のナット回転防止ワッシャ
２０ａ リング部
２０ｂ 連結部
２１ 結合燃料棒
２２ 上部端栓
２３ ナット
２４ 爪部

Claims (5)

1. 結合燃料棒を上部タイプレートに係合させるナットの緩みを防止する結合燃料棒のナット回転防止ワッシャにおいて、
   少なくとも２本の結合燃料棒の上部端栓を挿通させ、前記結合燃料棒を上部タイプレートに係合させるナットと上部タイプレートの間に挟着されるリング部と、前記リング部を連結する連結部とを有し、
   前記リング部には、その半径方向外方に延在し、使用時に垂直上方に折り曲げられることにより、前記ナットの外周部と係合しナットの回転を防止するナット回転防止部が設けられ、
   前記ナット回転防止部の先端部には、使用状態で前記ナット回転防止部の先端部から前記結合燃料棒の上部端栓に向かって水平に延び、前記ナットが上方に平行移動したときにナットと係合する係合部が設けられ、
   前記ナット回転防止部は、使用時に垂直上方に折り曲げられる板部材からなり、
   前記係合部を形成する部材は、前記ナット回転防止部の先端部から前記結合燃料棒の上部端栓に向かって水平に折り曲げられた、対向する一対の垂直の板部材からなる、
   ことを特徴とする結合燃料棒のナット回転防止ワッシャ。
2. 前記対向する一対の垂直の板部材は、前記結合燃料棒の上部端栓に弾発的に係合することを特徴とする請求項１記載の結合燃料棒のナット回転防止ワッシャ。
3. 前記対向する一対の垂直の板部材は、前記結合燃料棒の上部端栓を挟むことを特徴とする請求項１記載の結合燃料棒のナット回転防止ワッシャ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のナット回転防止ワッシャを使用することにより、使用状態のナット回転防止ワッシャの高さを短縮した分、燃料棒有効長を長くした燃料棒を有することを特徴とする燃料集合体。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載のナット回転防止ワッシャを使用することにより、使用状態のナット回転防止ワッシャの高さを短縮した分、プレナム部体積を増大させた燃料棒を有することを特徴とする燃料集合体。