JP6244172B2 - Reactor fuel assembly grid - Google Patents
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Description
本発明は、原子炉炉心に装填される燃料集合体において燃料棒を支持するために使用される原子炉の燃料集合体用グリッドに関する。 The present invention relates to a fuel assembly grid for a nuclear reactor used to support fuel rods in a fuel assembly loaded in a reactor core.
原子炉に使用される燃料集合体は、複数の燃料集合体用グリッド(燃料集合体用支持格子)により、燃料棒を支持して束ねている(例えば、特許文献1)。 A fuel assembly used in a nuclear reactor supports and bundles fuel rods by a plurality of fuel assembly grids (fuel assembly support grids) (for example, Patent Document 1).
この燃料集合体用グリッドは、断面形状が正方形の燃料集合体に合わせて、一般的に、図6に示すように、薄い金属板からなる複数の支持板30を直交させて格子状に形成されている。
This fuel assembly grid is generally formed in a lattice shape by crossing a plurality of
そして、支持板30により形成された正方形状の空間(セル)32のそれぞれに、円柱形状の複数の燃料棒34の各々が垂直に挿入されて支持されることにより、複数の燃料棒34が正方格子状に配置されて燃料集合体が構成される。なお、必要に応じて一部燃料棒に替えて制御棒案内管が使用されることもある。
Then, each of the plurality of
なお、この支持板30は、図7に示すように、下側にスリット31aが形成されている平板形状の複数の第1支持板30aと、上側にスリット31bが形成されている平板形状の複数の第2支持板30bとで構成されている。このスリット31aとスリット31bが噛み合わされて、第1支持板30aと第2支持板30bとが直交するように組み合わされることにより燃料集合体用グリッドが形成される。なお、第1支持板30aと第2支持板30bの接合部分は溶接などで固定されている。
As shown in FIG. 7, the
そして、このように構成された複数の燃料集合体が原子炉炉心に装填される。 Then, the plurality of fuel assemblies configured as described above are loaded into the reactor core.
しかしながら、このように原子炉炉心に装填された複数の燃料集合体は、地震発生時、横方向に揺れるため、その揺れの程度によっては、燃料集合体同士が燃料集合体用グリッド部分で衝突してしまうことがある。 However, a plurality of fuel assemblies loaded in the reactor core in this manner sways in the lateral direction when an earthquake occurs. May end up.
このような衝突が発生して、グリッドがその衝突による衝撃を受けると、図8に示すように支持板30が座屈して、セル32の形状が正方形から菱形に変形し、燃料集合体の変形を招くと共に、支持している燃料棒を損傷する恐れ並びに制御棒案内管の位置がずれたり変形したりして制御棒が挿入しにくくなる恐れがある。
When such a collision occurs and the grid is impacted by the collision, the
このため、地震などによって複数の燃料集合体同士が衝突した場合でも、支持板に座屈が発生せず、セルの変形を招くことがない燃料集合体用グリッドを備えた燃料集合体が強く求められていた。 For this reason, even when a plurality of fuel assemblies collide with each other due to an earthquake or the like, there is a strong demand for a fuel assembly having a fuel assembly grid that does not buckle the support plate and cause cell deformation. It was done.
そして、このような要求は、既存の燃料集合体に対しても同様に強くあったが、原子炉内への燃料集合体の形状並びに燃料棒や制御棒案内管の配置は変更できないため、燃料集合体の形状や配置の変化を招かないようにする必要があった。 Such demands were equally strong for existing fuel assemblies, but the fuel assembly shape and the arrangement of fuel rods and control rod guide tubes in the reactor cannot be changed. It was necessary to prevent changes in the shape and arrangement of the assembly.
そこで、本発明は、従来の正方格子状の燃料集合体用グリッドと、支持する燃料棒や制御棒案内管の本数や位置を同じにして互換性を保ち、地震などによって複数の燃料集合体同士がグリッドで衝突した場合でも、支持板に座屈が発生せず、セルの変形を招くことがない耐震性能に優れた燃料集合体用グリッドを提供することを課題とする。 Therefore, the present invention maintains compatibility by maintaining the same number and position of the fuel rods and control rod guide tubes that are supported by the conventional square lattice fuel assembly grid, and by means of an earthquake or the like, It is an object of the present invention to provide a fuel assembly grid that has excellent seismic performance that does not cause buckling of the support plate and does not cause cell deformation even when the grid collides.
請求項1に記載の発明は、
正方形状に配列された複数の燃料棒の各々を支持する支持板を備えた原子炉の燃料集合体用グリッドであって、
前記支持板により、上下を逆にして縦横に交互に連続するように二等辺三角形状のセルが形成されており、
前記二等辺三角形状が、前記燃料棒の配列ピッチの2倍の長さの底辺と、前記燃料棒の配列ピッチと等しい長さの高さとを有する二等辺三角形状に形成されている
ことを特徴とする原子炉の燃料集合体用グリッドである。
The invention described in
A grid for a nuclear fuel assembly comprising a support plate for supporting each of a plurality of fuel rods arranged in a square shape,
With the support plate, cells in an isosceles triangle shape are formed so as to be alternately continuous vertically and horizontally with the upside down,
The isosceles triangle shape is formed into an isosceles triangle shape having a base that is twice as long as the arrangement pitch of the fuel rods and a height that is equal to the arrangement pitch of the fuel rods. This is a grid for a fuel assembly of a nuclear reactor.
請求項2に記載の発明は、
前記支持板が、平板形状の複数の第1支持板と、山折りおよび谷折りが繰り返された形状の複数の第2支持板とで構成され、前記第1支持板と前記第2支持板とが組み合わされて接合されることによって、上下を逆にして縦横に交互に連続するように二等辺三角形状の前記セルが形成されていることを特徴とする請求項1に記載の原子炉の燃料集合体用グリッドである。
The invention described in
The support plate is composed of a plurality of flat plate-shaped first support plates and a plurality of second support plates having a shape in which mountain folding and valley folding are repeated, and the first support plate and the
本発明者は、上記課題の解決に当って、支持板の耐震性能を向上させてセルの変形を防止するためには、従来、四角形状に形成されていたセルを三角形状もしくは台形状に変更すればよいと考えた。即ち、四角形状は負荷が加わると容易に菱形に変形するが、三角形状や台形状でセルを構成させることにより、負荷に対しても容易に変形せず、横方向への負荷に対して充分耐えることができるため、グリッドの耐震性能が向上して、支持板の座屈やセルの変形が生じることが抑制される。 In order to improve the seismic performance of the support plate and prevent the deformation of the cell in solving the above problems, the present inventor changed the cell, which has been conventionally formed in a square shape, to a triangular shape or a trapezoidal shape. I thought I should do it. In other words, the square shape is easily deformed into a rhombus when a load is applied, but by forming the cell in a triangular shape or a trapezoidal shape, it is not easily deformed even with respect to the load, and is sufficient for the lateral load. Since it can withstand, the seismic performance of the grid is improved, and buckling of the support plate and deformation of the cells are suppressed.
そして、上記の三角形状を二等辺三角形状としたり、台形状を等脚台形状とした場合、上下を逆にして縦横に交互に連続して配置することができ、各セルに対して掛かる力が均等になると共に、隣り合った2つのセルの重なり合う2つの辺で衝撃を支えることができるため、より耐震性能が向上する。 And, when the above triangle shape is an isosceles triangle shape or the trapezoidal shape is an isosceles trapezoidal shape, it can be placed alternately in the vertical and horizontal directions upside down, and the force applied to each cell And the impact can be supported by two overlapping sides of two adjacent cells, so that the seismic performance is further improved.
このように、グリッドの耐震性能が向上して、支持板の座屈やセルの変形が生じることが抑制されることにより、地震などによって複数の燃料集合体同士がグリッドで衝突した場合でも、支持板の座屈やセルの変形が生じることが抑制されるため、燃料集合体の耐震性能が従来に比べて大幅に向上する。 In this way, the seismic performance of the grid is improved, and buckling of the support plate and cell deformation are suppressed, so that even when multiple fuel assemblies collide with each other due to an earthquake, etc. Since the occurrence of buckling of the plate and deformation of the cell is suppressed, the seismic performance of the fuel assembly is greatly improved as compared with the conventional case.
本発明者は、さらに、このようなセルの二等辺三角形状や等脚台形状を、正方形状に複数の燃料棒が配列された既存の燃料集合体において、燃料棒の配列を変更することなく設けることができれば、従来の燃料集合体と互換性よく使用することができると考え、検討を行った。 Furthermore, the present inventor further has an isosceles triangular shape or an isosceles trapezoidal shape of such a cell in an existing fuel assembly in which a plurality of fuel rods are arranged in a square shape without changing the arrangement of the fuel rods. If it could be provided, it was considered that it could be used with good compatibility with conventional fuel assemblies.
その結果、二等辺三角形状のセルの場合には燃料棒の配列ピッチの2倍の長さの底辺と燃料棒の配列ピッチと等しい長さの高さとを有する二等辺三角形状であればよく、また、等脚台形状のセルの場合には上底と下底の長さの和が前記燃料棒の配列ピッチの2倍の長さで高さが前記燃料棒の配列ピッチと等しい長さを有する等脚台形状であればよいことが分かり、本発明を完成するに至った。 As a result, in the case of a cell having an isosceles triangle shape, it may be an isosceles triangle shape having a bottom having a length twice the fuel rod arrangement pitch and a height equal to the fuel rod arrangement pitch. In the case of an isosceles trapezoidal cell, the sum of the lengths of the upper and lower bases is twice as long as the arrangement pitch of the fuel rods, and the height is equal to the arrangement pitch of the fuel rods. It has been found that an isosceles trapezoidal shape is sufficient, and the present invention has been completed.
本発明によれば、従来の正方格子状の燃料集合体用グリッドと、支持する燃料棒や制御棒案内管の本数や位置を同じにして互換性を保ち、地震などによって複数の燃料集合体同士がグリッドで衝突した場合でも、支持板に座屈が発生せず、セルの変形を招くことがない耐震性能に優れた燃料集合体用グリッドを提供することができる。 According to the present invention, a conventional square lattice fuel assembly grid and the number and position of fuel rods and control rod guide tubes to be supported are the same to maintain compatibility. Even when the grid collides, it is possible to provide a grid for a fuel assembly that is excellent in seismic performance without buckling of the support plate and without causing deformation of the cell.
以下、本発明を実施の形態に基づき、図面を参照して説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments with reference to the drawings.
1.第1の実施の形態
図1は、第1の実施の形態に係る原子炉の燃料集合体用グリッドを説明する図であり、燃料集合体の枠体内に設けられている。なお、図1において、2は燃料集合体用グリッド1に形成されたセルであり、4はセル2において支持板8により支持された燃料棒である。また、図2は、図1に示した燃料集合体用グリッド1の組み立て図である。
1. First Embodiment FIG. 1 is a diagram for explaining a fuel assembly grid of a nuclear reactor according to a first embodiment, and is provided in a frame of a fuel assembly. In FIG. 1,
図1に示すように、この燃料集合体用グリッド1は、複数の第1支持板8aと複数の第2支持板8bとで構成された支持板8を備えている。
As shown in FIG. 1, the
複数の第1支持板8aは、平板形状の薄い金属板から成り、燃料集合体用グリッド1の横方向に配置されている。
The plurality of
複数の第2支持板8bは、各第1支持板8aに±45度の角度となるように直角に山折りおよび谷折りが繰り返された形状の薄い金属板から成り、燃料集合体用グリッド1の横方向に配置されている。
The plurality of
第1支持板8aと第2支持板8bとは、図2に示すように第1支持板8aを間にして第2支持板8bが対向するように組み合わされて、接合部分が溶接などで固定されている。これによって、図1に示すように二等辺三角形状のセル2が上下を逆にして縦横に交互に連続して配置された燃料集合体グリッド1が形成される。
As shown in FIG. 2, the
このセル2の二等辺三角形状は、正方格子状に配列された燃料棒4の配列ピッチの2倍の長さの底辺と、燃料棒4の配列ピッチと等しい長さの高さとを有する二等辺三角形状に形成されている。
The isosceles triangle shape of the
このように、二等辺三角形状に形成されたセル2が、上下を逆にして縦横に交互に連続して配置されているため、燃料集合体の枠体近傍に形成されたセル2を除いて、殆どのセル2に対して掛かる力が均等になると共に、隣り合った2つのセル2の重なり合う辺で衝撃を支えることができる。
As described above, the
この結果、地震などによって複数の燃料集合体においてグリッド同士が衝突した場合でも、支持板8の座屈やセル2の変形が生じることが抑制されて、衝突により発生する支持板8の座屈やセル2の変形に対する抵抗性が向上するため、燃料集合体の耐震性能が従来に比べて大幅に向上する。
As a result, even when grids collide with each other in a plurality of fuel assemblies due to an earthquake or the like, the buckling of the
そして、セル2における二等辺三角形状を上記のような形状とすることにより、図1に示すように、従来の正方格子状に配列された複数の燃料棒4の配列を変更することなく、燃料集合体用グリッド1を形成することができる。
And by making the isosceles triangle shape in the
即ち、図1に点線で示す支持板30と横方向の支持板(第1支持板8aと重なっている)とで形成された従来の燃料集合体用グリッドのセル32(図6参照)に配置された燃料棒4の配列を変更することなく、燃料集合体用グリッド1を形成することができる。
That is, it is arranged in a conventional fuel assembly grid cell 32 (see FIG. 6) formed by a
このため、第1の実施の形態による燃料集合体用グリッド1は、従来の燃料集合体と互換性よく使用することができ、従来の燃料集合体における燃料集合体用グリッドと置き換えることにより、従来の燃料集合体と燃料棒の配列を同じに保ちながら、耐震性能を大きく向上させることができる。
Therefore, the
2.第2の実施の形態
図3は、第2の実施の形態に係る原子炉の燃料集合体用グリッドを説明する図であり、燃料集合体の枠体内に設けられている。なお、図3において、12は燃料集合体用グリッド10に形成されたセルであり、4はセル12において支持板18により支持された燃料棒である。また、図4は、図3に示した燃料集合体用グリッド10の組み立て図である。
2. Second Embodiment FIG. 3 is a diagram for explaining a fuel assembly grid of a nuclear reactor according to a second embodiment, which is provided in a frame of the fuel assembly. In FIG. 3,
図3に示すように、この燃料集合体用グリッド10は、複数の第1支持板18aと複数の第2支持板18bとで構成された支持板18を備えている。
As shown in FIG. 3, the
複数の第1支持板18aは、平板形状の薄い金属板から成り、燃料集合体用グリッド10の横方向に配置されている。
The plurality of
複数の第2支持板18bは、等脚台形状に山折り、谷折りが繰り返された薄い金属板から成り、燃料集合体用グリッド10の横方向に配置されている。
The plurality of
第1支持板18aと第2支持板18bとは、図4に示すように第1支持板18aを間にして第2支持板18bが対向するように組み合わされて、接合部分が溶接などで固定されている。これによって、図3に示すように等脚台形状のセル12が上下を逆にして縦横に交互に連続して配置された燃料集合体用グリッド10が形成される。
As shown in FIG. 4, the
このセル12の等脚台形状は、上底と下底の長さの和が正方格子状に配列された燃料棒4の配列ピッチの2倍の長さで、高さが燃料棒4の配列ピッチと等しい等脚台形状に形成されている。
The isosceles trapezoidal shape of the
このように、等脚台形状に形成されたセル12が、上下を逆にして縦横に交互に連続して配置されているため、燃料集合体の枠体近傍に形成されたセル12を除いて、殆どのセル12に対して掛かる力が均等になると共に、隣り合った2つのセル12の重なり合う辺で衝撃を支えることができる。
In this way, the
この結果、地震などによって複数の燃料集合体においてグリッド同士が衝突した場合でも、支持板18の座屈やセル12の変形が生じることが抑制されて、衝突により発生する支持板18の座屈やセル12の変形に対する抵抗性が向上するため、燃料集合体の耐震性能が従来に比べて大幅に向上する。
As a result, even when grids collide with each other in a plurality of fuel assemblies due to an earthquake or the like, the buckling of the
そして、セル12における等脚台形状を上記のような形状とすることにより、図3に示すように、従来の正方格子状に配列された複数の燃料棒4の配列を変更することなく、燃料集合体用グリッド10を形成することができる。
Then, by making the isosceles trapezoidal shape in the
即ち、図3に点線で示す支持板30と横方向の支持板(第1支持板18aと重なっている)とで形成された従来の燃料集合体用グリッドのセル32(図6参照)に配置された燃料棒4の配列を変更することなく、燃料集合体用グリッド10を形成することができる。
That is, it is arranged in a conventional fuel assembly grid cell 32 (see FIG. 6) formed by a
このため、第2の実施の形態による燃料集合体用グリッド10は、従来の燃料集合体と互換性よく使用することができ、従来の燃料集合体における燃料集合体用グリッドと置き換えることにより、従来の燃料集合体と燃料棒の配列を同じに保ちながら、耐震性能を大きく向上させることができる。
For this reason, the
3.第3の実施の形態
図5は、第3の実施の形態に係る原子炉の燃料集合体用グリッドを説明する図であり、燃料集合体の枠体内に設けられている。なお、図5において、22は燃料集合体用グリッド20に形成されたセルであり、4はセル22において支持板により支持された燃料棒である。
3. Third Embodiment FIG. 5 is a diagram for explaining a fuel assembly grid of a nuclear reactor according to a third embodiment, which is provided in the frame of the fuel assembly. In FIG. 5, 22 is a cell formed on the
図5に示すように、この燃料集合体用グリッド20は、横方向に配置された薄い金属板の支持板28a〜28fと、それぞれ±45度の角度に配置された支持板24a〜24eおよび26a〜26eを組み合わせることにより、二等辺三角形状のセル22を形成して、セル22は上下を逆にして縦横に交互に連続して配置されている。
As shown in FIG. 5, the
そして、このセル22の二等辺三角形状は、正方格子状に配列された燃料棒4の配列ピッチの2倍の長さの底辺と、燃料棒4の配列ピッチと等しい長さの高さとを有する二等辺三角形状に形成されている。
The isosceles triangle shape of the
このように、二等辺三角形状に形成されたセル22が、上下を逆にして縦横に交互に連続して配置されているため、燃料集合体の枠体近傍に形成されたセルを除いて、殆どのセルに対して掛かる力が均等になると共に、隣り合った2つのセルの重なり合う2つの辺で衝撃を支えることができる。
Thus, since the
この結果、地震などによって複数の燃料集合体においてグリッド同士が衝突した場合でも、支持板の座屈やセルの変形が生じることが抑制されて、衝突により発生する支持板の座屈やセルの変形に対する抵抗性が向上するため、燃料集合体の耐震性能が従来に比べて大幅に向上する。 As a result, even when grids collide with each other in multiple fuel assemblies due to an earthquake or the like, buckling of the support plate and cell deformation are suppressed, and buckling of the support plate and cell deformation caused by the collision are suppressed. As a result, the seismic performance of the fuel assembly is greatly improved compared to the conventional case.
そして、セル22における二等辺三角形状を上記のような形状とすることにより、図5に示すように、従来の正方格子状に配列された複数の燃料棒の配列を変更することなく、燃料集合体用グリッドを形成することができる。
Then, by forming the isosceles triangle shape in the
即ち、図5に点線で示す従来の燃料集合体用グリッドにおける縦方向の支持板と、横方向の支持板(支持板28a〜28fと重なっている)とで形成された従来の燃料集合体用グリッドのセルに配置された燃料棒の配列を変更することなく、燃料集合体用グリッドを形成することができる。
That is, for a conventional fuel assembly formed by a longitudinal support plate and a lateral support plate (overlapping the
このため、第3の実施の形態によるグリッドは、従来の燃料集合体と互換性よく使用することができ、従来の燃料集合体における燃料集合体用グリッドと置き換えることにより、従来の燃料集合体と燃料棒の配列を同じに保ちながら、耐震性能を大きく向上させることができる。 For this reason, the grid according to the third embodiment can be used with compatibility with the conventional fuel assembly, and the conventional fuel assembly is replaced with the grid for the fuel assembly in the conventional fuel assembly. The seismic performance can be greatly improved while keeping the fuel rod arrangement the same.
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。 While the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications can be made to the above-described embodiments within the same and equivalent scope as the present invention.
1、10、20 燃料集合体用グリッド
2、12、22、32 セル
4、34 燃料棒
8、18 支持板
8a、18a 第1支持板
8b、18b 第2支持板
24a〜24e、26a〜26e (斜め方向の)支持板
28a〜28f (横方向の)支持板
30 (従来の燃料集合体用グリッドにおける)支持板
30a (従来の燃料集合体用グリッドにおける)第1支持板
30b (従来の燃料集合体用グリッドにおける)第2支持板
1, 10, 20
Claims (2)
前記支持板により、上下を逆にして縦横に交互に連続するように二等辺三角形状のセルが形成されており、
前記二等辺三角形状が、前記燃料棒の配列ピッチの2倍の長さの底辺と、前記燃料棒の配列ピッチと等しい長さの高さとを有する二等辺三角形状に形成されている
ことを特徴とする原子炉の燃料集合体用グリッド。 A grid for a nuclear fuel assembly comprising a support plate for supporting each of a plurality of fuel rods arranged in a square shape,
With the support plate, cells in an isosceles triangle shape are formed so as to be alternately continuous vertically and horizontally with the upside down,
The isosceles triangle shape is formed into an isosceles triangle shape having a base that is twice as long as the arrangement pitch of the fuel rods and a height that is equal to the arrangement pitch of the fuel rods. Reactor fuel assembly grid.
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