JP5627065B2 - 係止支持スペーサグリッドを有する原子燃料集合体 - Google Patents
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Description
冷却材への熱移動を促進する。燃料棒の運動を抑制しなければ、実質的な流れ力と乱流とにより燃料棒の被覆に深刻なフレッティイング腐食が生じる恐れがある。燃料棒の被覆にフレッティイング腐食が発生すると、被覆が破れ、冷却材が燃料棒内の放射性副生成物に露出する恐れがある。さらにまた、燃料棒が燃料集合体内に最初に装荷され、支持セルに挿入され、ばねとディンプルとによって挟持される時、被覆の表面が損傷して、腐食を促進し、燃料棒の被覆が破損する可能性がある。
スグリッド90の支持セル94をセルの上方から見た斜視図であり、係止支持スリーブ92が支持セル94の中心に収まり、支持セル94内で係止支持スリーブ92を回転させるため本発明が利用する工具106と係合状態にある。係止支持スリーブ92は、膨らみ隅部100がストラップ84、86の交差部とほぼ整列して係止支持スリーブ92の側壁98と図示しない燃料棒との間に遊嵌を可能にする間隙を残す第1位置で示されている。図6aおよび図6bは、支持セル94内で係止支持スリーブ92を回転させるのに使用される本発明の工具106を係合させた係止支持スリーブ92を示す。工具106は梃子アーム108を備えているが、この梃子アーム108は膨らみの内側から隅部100の膨らみ部分に嵌入する形状の遠隔端部を有する2本のフィンガ112を備えた横方向へ広がるウィング110に取付けられている。操作が困難な場所、例えば、シンブル管54の周りなどでの45°の回転を容易にするため、工具に可撓性の取手を設けてもよい。工具106を隅部100に係合させると、係止支持スリーブ92を支持セル94内で回転させることができる。係止支持スリーブ92を隅部100が隣接ストラップ84、86の交差部の間に広がる支持セル94の壁96の中央部とほぼ整列する第2位置にまで45°回転させると、突起102が支持セル壁96に形成されている孔104と係合して、正常操作条件下で係止支持スリーブがそれ以上回転するのを防止する。但し、何らかの理由で燃料棒の係止状態を解く必要が生じた場合には、工具106によって係止支持スリーブ92を回転させて突起102と孔104との係合を解くことができる。従って、孔104に嵌入した突起102は支持スリーブを第2位置に係止して軸方向移動とそれ以上の回転を制約する一方、係止支持スリーブ92と支持セル94との間に軸方向の膨張差があってもこれを許容する。また、係止支持スリーブ92を支持セル94に固定するために上記以外の手段を採用して同じ目的を達成することができる。例えば、好ましい実施態様ではないが、突起を支持セル94の壁から半径方向内方へ突出させ、係止支持スリーブ92の隅部100に対応の孔を設けることもできる。
ることができる。従って、係止支持スリーブ92が第1位置を占める時、位置決めバー122により係止支持スリーブ92が軸方向に支持される。但し、係止支持スリーブ92を支持セル94内に支持するために他の手段を採用することができる。例えば、支持セル94の下端にある側壁96の部分を内方へ曲げることによって支持手段として作用させることができる。但し、係止支持スリーブを第2位置へ回転させ、突起102をこれに対応する孔104と整列させることによって固定した後に、位置決めバー122を取り外すことで、中性子経済に影響を及ぼす金属量を減少させ、冷却材流れに対する障害を軽減できるから、位置決めバー122が好ましい。
る。また、回転ステップの後、係止支持スリーブ92の、特に膨らみ隅部100の形状により、係止支持スリーブ92と燃料棒114の間に予荷重がかかる。一列ずつ燃料棒を装荷し、スリーブを係止することができる。一列ずつ装荷する際に集合体を湾曲させるような横方向の荷重は存在しないから、組立て時に燃料棒を特定のパターンで装荷する必要はない。最初に、任意の場所に単一の燃料棒を装荷すればよい。ベースグリッド90の材料および材質(例えば、横方向の材質)は係止支持スリーブ92よりも半径方向の膨張が小さく、従って、燃料集合体が照射された後でも燃料棒114と係止支持スリーブ92の間に現実に接触状態が維持されるように選択する。係止支持スリーブ92の材料および形状は、燃料棒114に向かっての照射による膨張が比較的大きく、燃料棒と係止支持スリーブ92の間の荷重を増大するように選択する。適当な照射膨張特性を付与するには、スリーブ92の材料としてインコネルを使用することができる。この材料の中性子に対する弱点を軽減するには、スリーブがインコネル製であるなら、このスリーブに孔または切り欠きを形成すればよい。
Claims (20)
- 原子炉用原子燃料集合体であって、
下部ノズルと上部ノズルの間に支持され、細長い原子燃料棒の長手方向寸法に沿った軸方向長さを有し、平行配列された複数の原子燃料棒と;
上部ノズルと下部ノズルの間に原子燃料棒の軸方向長さに沿い相前後するように互いに間隔を保って配置され、それぞれの支持セル内でそれぞれの原子燃料棒の周面の少なくとも一部を取り囲むことによって原子燃料棒間の横方向間隔を維持する複数の支持グリッドとより成り、
支持グリッドの少なくとも1つは、
互いに直交する複数のストラップを有し、それぞれ4本の隣接するストラップが交差して原子燃料棒を取り囲む支持セルを画定し、4本の隣接するストラップの交差部間における各ストラップの長さが対応する支持セルの壁を形成する卵箱構造のベースグリッドと;
少なくとも1つの支持セル内に嵌合し、第1位置にある時には貫通する原子燃料棒を、原子燃料棒との間に僅かな間隙があるようにゆるく受容し、第2位置にある時には原子燃料棒に側方から圧力を加えて原子燃料棒の軸方向移動を制約することができ、第1位置と第2位置との間で原子燃料棒の軸を中心として回転自在な係止支持スリーブとを含む原子燃料集合体。 - 係止支持スリーブが回転して第2位置に来ると、係止支持スリーブの回転を制約する手段を含む請求項1に記載の原子燃料集合体。
- 係止支持スリーブの回転を制約する手段は、支持セルの少なくとも1面の壁に設けた雄または雌係止部材と係止支持スリーブの少なくとも1面の壁に設けた別の雌または雄係止部材とから成る請求項2に記載の原子燃料集合体。
- 雄および雌係止部材がそれぞれ突起と孔であり、整列状態において突起が孔に嵌入する請求項3に記載の原子燃料集合体。
- 係止支持スリーブを第2位置まで回転させると係止支持スリーブの回転を制約する手段は、係止支持スリーブが第2位置まで回転した状態で、支持セルに対する係止支持スリーブの軸方向移動をも制約する請求項2に記載の原子燃料集合体。
- 係止支持スリーブが半径方向外方へほぼ丸く膨らんだ隅部とこれら隅部間に広がる壁とを有し、隅部がストラップ間の交差部とほぼ整列する第1位置から、隅部が隣接するストラップの交差部間の支持セル壁の中央部とほぼ整列する第2位置へ係止支持スリーブを回転させると、係止支持スリーブの少なくとも2面の壁が半径方向内方へ湾曲して対応の燃料棒に側方から力を加えて燃料棒の軸方向移動を制約する請求項1に記載の原子燃料集合体。
- 係止支持スリーブを第2位置へ回転させると、係止支持スリーブの4面の壁すべてが半径方向内方へ湾曲して対応の燃料棒に側方から力を加え、燃料棒の軸方向移動を制約する請求項6に記載の原子燃料集合体。
- 係止支持スリーブの半径方向内方へ湾曲する少なくとも1つの壁が係止支持スリーブの全高に亘って燃料棒と接触する請求項6に記載の原子燃料集合体。
- 支持セルの壁の軸方向の高さがこれと対応する係止支持スリーブの壁の高さよりも大きい請求項1に記載の原子燃料集合体。
- 係止支持スリーブを嵌入させた支持セルに、係止支持スリーブを貫通する燃料棒の通路から外れた係止支持スリーブの少なくとも1つの壁の下方部分に取外し可能なストッパを
設け、係止支持スリーブが第1位置にある時、このストッパによって係止支持スリーブを軸方向に支持する請求項1に記載の原子燃料集合体。 - 取外し可能なストッパは、支持セルの2つの壁に形成した孔に挿通され、これらの孔によって支持される位置決めバーである請求項10に記載の原子燃料集合体。
- 位置決めバーは、支持セルの2つの対向する壁の下方部分に形成された孔に挿通され、これらの孔によって支持される請求項11に記載の原子燃料集合体。
- 取外し可能なストッパは、燃料棒通路の両側に1本ずつ設けられた少なくとも2本の位置決めバーである請求項10に記載の原子燃料集合体。
- 下部ノズルと、一端が下部ノズルに取り付けられ、燃料棒の配列体が燃料集合体の骨格構造に挿入された後に他端に取り付けられる上部ノズルに向かって軸方向上方へ延びる、横方向に互いに間隔を保つ複数のシンブル管と、シンブル管の軸方向長さに沿って相前後するように配置され、シンブル管の少なくとも幾つかに取付けられ、支持セル内においてそれぞれの燃料棒の周面の軸方向部分を少なくとも部分的に取り囲むことによって燃料棒間の横方向間隔を維持する複数の支持グリッドとを有し、支持グリッドの少なくとも1つは、互いに直交する複数のストラップのうち隣接するそれぞれ4本ずつのストラップが原子燃料棒を取り囲む前記支持セルを画定し、4本の隣接ストラップの交差部間のストラップの長さ部分がそれぞれの支持セルの壁を形成する卵箱構造のベースグリッドと、支持セルの少なくとも1つに嵌入させることができ、第1位置においてはこれに挿通された燃料棒を、燃料棒との間に僅かな間隙があるようにゆるく受容し、第2位置においては側方から燃料棒に圧力を加えて燃料棒を軸方向に制約し、第1位置と第2位置との間で燃料棒の軸を中心として回転可能である係止支持スリーブとを含む、軸方向が燃料集合体の長手方向寸法に沿う細長い燃料集合体の前記骨格構造に燃料棒を装荷する方法であって、
軸方向に整列するすべての係止支持スリーブを第1位置に維持し;
燃料棒が挿入される燃料集合体骨格構造の軸方向離隔位置にある係止支持スリーブを介して燃料集合体に燃料棒を完全に挿入し;
燃料集合体骨格構造に燃料棒を完全に挿入した後、燃料棒を取り囲む係止支持スリーブを第2位置へ移動させることによって燃料を装荷して燃料棒に側方から圧力を加えるステップを含む燃料集合体の骨格構造に燃料棒を装荷する方法。 - 装荷ステップは係止支持スリーブを支持セルを中心に45°回転するステップを含む請求項14に記載の方法。
- 係止支持スリーブが半径方向外方へ膨らむ丸みを帯びたほぼ四辺形の断面形状を有するスリーブであり、回転ステップは対応する膨らみ内に延びるフィンガと梃子アームとを有する工具で係止支持スリーブの2つの隣接隅部を捕捉し、梃子アームを回転させて係止支持スリーブを支持セル内で回転させるステップを含む請求項15に記載の方法。
- 工具を利用して支持グリッドの下側から係止支持スリーブにアクセスするステップを含む請求項16に記載の方法。
- 係止支持スリーブを第2位置に係止するステップを含む請求項14に記載の方法。
- 燃料棒を完全に挿入するステップの前に、燃料棒が占める通路から外れた支持セルの下方部分に取外し可能な位置決めバーを挿入し;支持セル内の第1位置へ係止支持スリーブを挿入するステップを含む請求項14に記載の方法。
- 係止支持スリーブを第2位置へ移動させた後、支持セルから位置決めバーを取り外すステップを含む請求項19に記載の方法。
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