JP6676505B2 - 原子炉炉心支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、原子炉炉心支持構造に係り、特に、複数の補強ビームが下面に格子状に配置されている炉心支持板を有する原子炉炉心支持構造に関する。

原子力発電プラント、例えば沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）では、その原子炉圧力容器内に上方から順に、蒸気乾燥器、気水分離器、炉心シュラウド、上部格子板、燃料集合体、炉心支持板等が配置されている。炉心支持板は、燃料集合体が装荷されている炉心を下方にて支持する構成要素とされている。そして、原子炉圧力容器の下部には、原子炉圧力容器内の冷却材を炉心に循環させる再循環ポンプが複数台配置されている。このようなＢＷＲの構成において、運転時にはその再循環ポンプにより、冷却材が炉心に供給され、原子炉圧力容器内の冷却材の循環を行う。

炉心の構成要素である燃料集合体は、その下端部が燃料支持金具により支持されている。燃料支持金具は、制御棒案内管を介して炉心支持板によって横方向に支持されている。

燃料支持金具は、４体の燃料集合体を正方配列で支持するものであり、その中央部に十字型の制御棒が挿入される構成となっている。燃料支持金具の下部は、制御棒案内管の上端部に挿入されている。燃料集合体の重量(軸方向荷重)は、制御棒案内管で支持されている。

燃料支持金具および制御棒案内管の側壁には、冷却材流入用のオリフィスが横向きに開口してそれぞれ設けられている。これらのオリフィスは燃料支持金具および制御棒案内管の側面の周方向４箇所に均等に配置されており、燃料支持金具のオリフィスと制御棒案内管のオリフィスとは同軸に配置されている。燃料支持金具内には、オリフィスから流入した冷却材を燃料集合体に案内する流路が該オリフィスから上方に向かって形成されている。冷却材が原子炉圧力容器内の下部から上昇した後、制御棒案内管および燃料支持金具のオリフィスに向かって横向きに流れを変え、該オリフィスを通過する。冷却材はオリフィスを通過した後、再度上昇する方向に流れの向きを変える。

炉心支持板は、制御棒案内管が貫通する孔を有している。炉心支持板の下面には板状の補強ビームが配置されており、補強ビームによって炉心支持板の強度を向上させている。炉心支持板の孔には制御棒案内管が挿入されており、制御棒案内管の上端は、炉心支持板の上面よりも上側にある。燃料支持金具および制御棒案内管のオリフィスは、炉心支持板の下面よりも下側に存在する。このため、燃料支持金具および制御棒案内管のオリフィスの周囲に補強ビームが配置された構造となる。炉心支持板を補強する補強ビームが、制御棒案内管４体を囲うように、正方格子状に配置された構造が知られている。各制御棒案内管の上端部には、燃料集合体４体を支持した燃料支持金具の下部が挿入される。冷却材は、補強ビームと制御棒案内管との間の隙間を鉛直上向きに流れ、各オリフィスを通過して１６体の各燃料集合体に流入する。燃料支持金具および制御棒案内管の４箇所のオリフィスは周方向に分配して配置されているため、オリフィスの位置によってオリフィス流入前の冷却材の流路形状は異なる。特に、正方格子状に配置された補強ビームの四隅部、すなわち、複数の補強ビームが交差することによって形成されている隅部では、オリフィスの前面は、交差する補強ビームによって囲まれている。

このように、補強ビームの交差部の近傍は特殊な流路形状を有することから、圧力損失が大きくなる可能性がある。このため、オリフィスにおける圧力損失を下げ、オリフィスへの冷却材の流入を円滑にする技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１には、２つの補強ビームが交差することによって形成されている隅部に整流部材を設置した技術が開示されている（特許文献１の図９参照）。この整流部材は、オリフィスの部分の水平断面において、制御棒案内管と補強ビームの間の距離（流路幅）と、オリフィス中心位置における制御棒案内管と整流部材の間の距離（流路幅）との差を小さくするような形状となっている。

特許文献２には、交差する補強ビームのどちらか一方の厚さを変え、オリフィスの中心と補強ビームの交差部の角部とを結ぶ線を境にして左右の流路を非対称にすることで、圧力損失を低減させる技術が開示されている（特許文献２の図７参照）。

特開２００４−００３９３２号公報 特開２００６−１９４７４９号公報

特許文献１に記載の技術では、制御棒案内管と補強ビームの間の距離が小さい場合には、オリフィス中心位置における制御棒案内管と整流部材の間の距離も同じように小さくなってしまう。この場合、冷却材の流路面積が全体として小さくなり、炉心入口の圧力損失が増大する可能性がある。
また、制御棒案内管と補強ビームの間の流路を通して冷却材が流入出し、冷却材の円滑な流動が阻害されて、冷却材流量の変化に対する圧力損失の変化幅が大きくなる可能性もある。

特許文献２に記載の技術では、交差する補強ビームのうちの一方の補強ビームの肉厚が現状よりも薄くなる場合には、炉心支持板の構造強度が低下する可能性がある。

本発明は、前記した事情に鑑みなされたものであり、炉心支持板の構造強度を低下させることなく、炉心入口の圧力損失を低減できるとともに、圧力損失の冷却材流量による変化幅を低減できる原子炉炉心支持構造を提供することにある。

上記課題を達成すべく、本発明に係る原子炉炉心支持構造は、原子炉圧力容器内において燃料集合体を支持する燃料支持金具と、前記燃料支持金具の下部が上端部に挿入されている制御棒案内管と、前記制御棒案内管が貫通する孔を有する炉心支持板と、前記炉心支持板の下面に格子状に配置されている複数の補強ビームと、前記補強ビームが交差することによって形成されている隅部に設置されている補強部材と、を備え、前記燃料支持金具の側壁および前記制御棒案内管の側壁には、冷却材が流入するオリフィスが前記隅部に向かって開口するようにそれぞれ設けられており、前記オリフィスの中心を通り前記補強部材の表面に垂直な法線上における前記燃料支持金具の外周と前記補強部材の表面との距離をＬ１、前記オリフィスの周縁の左端を通り前記法線と平行な直線上における前記燃料支持金具の外周と前記補強部材の表面との間の距離をＬ２、前記オリフィスの周縁の右端を通り前記法線と平行な直線上における前記燃料支持金具の外周と前記補強部材の表面との間の距離をＬ３、前記オリフィスの周縁の左端に最も近い前記補強ビームの表面と前記制御棒案内管の外周との間の最短の距離をＬ４、前記オリフィスの周縁の右端に最も近い前記補強ビームの表面と前記制御棒案内管の外周との間の最短の距離をＬ５としたとき、Ｌ１＜Ｌ２かつＬ１＜Ｌ３、およびＬ１＞Ｌ４かつＬ１＞Ｌ５に設定されており、前記補強部材は、水平断面が前記オリフィスに向かって凸状の曲線を有する柱状であることを特徴とする。

また、本発明に係る原子炉炉心支持構造は、原子炉圧力容器内において燃料集合体を支持する燃料支持金具と、前記燃料支持金具の下部が上端部に挿入されている制御棒案内管と、前記制御棒案内管が貫通する孔を有する炉心支持板と、前記炉心支持板の下面に格子状に配置されている複数の補強ビームと、前記補強ビームが交差する部分に設けられている補強部材と、を備え、前記燃料支持金具の側壁および前記制御棒案内管の側壁には、冷却材が流入するオリフィスが、前記補強ビームが交差することによって形成されている隅部に向かって開口するようにそれぞれ設けられており、前記オリフィスの中心を通り前記補強部材の表面に垂直な法線上における前記燃料支持金具の外周と前記補強部材の表面との距離をＬ１、前記オリフィスの周縁の左端を通り前記法線と平行な直線上における前記燃料支持金具の外周と前記補強部材の表面との間の距離をＬ２、前記オリフィスの周縁の右端を通り前記法線と平行な直線上における前記燃料支持金具の外周と前記補強部材の表面との間の距離をＬ３、前記オリフィスの周縁の左端に最も近い前記補強ビームの表面と前記制御棒案内管の外周との間の最短の距離をＬ４、前記オリフィスの周縁の右端に最も近い前記補強ビームの表面と前記制御棒案内管の外周との間の最短の距離をＬ５としたとき、Ｌ１＜Ｌ２かつＬ１＜Ｌ３、およびＬ１＞Ｌ４かつＬ１＞Ｌ５に設定されており、前記補強部材は、水平断面が円形または楕円形を呈する柱状であることを特徴とする。

本発明によれば、炉心支持板の構造強度を低下させることなく、炉心入口の圧力損失を低減できるとともに、圧力損失の冷却材流量による変化幅を低減できる原子炉炉心支持構造を提供することができる。

燃料集合体を鉛直方向に支持する構造の全体斜視図である。 燃料支持金具の構造を示す全体斜視図である。 炉心支持板の構造を示す全体斜視図である。 炉心支持板を補強する補強ビームの構造を示す斜視図であり、図３の下面側から見た斜視図である。 炉心支持板、燃料支持金具および制御棒案内管を組み合わせた構造を水平方向から見た図である。 図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の第１実施形態に係る原子炉炉心支持構造における補強ビームの交差部周辺を示す水平断面図である。 冷却材のオリフィスへの流入形態を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る原子炉炉心支持構造における補強ビームの交差部周辺を示す水平断面図である。 本発明の第３実施形態に係る原子炉炉心支持構造における補強ビームの交差部周辺を示す水平断面図である。 本発明の第４実施形態に係る原子炉炉心支持構造における補強ビームの交差部周辺を示す水平断面図である。 本発明の第５実施形態に係る原子炉炉心支持構造における補強ビームの交差部周辺を示す水平断面図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を適宜省略する。
以下の実施形態においては、本発明の原子炉炉心支持構造を沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）に適用した場合について説明する。

（第１実施形態）
まず、図１〜図８を参照しながら、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、燃料集合体１０１を鉛直方向に支持する構造の全体斜視図である。
水平断面が正方形状を呈する柱状の燃料集合体１０１は、燃料支持金具１０２に正方配列で４体挿入される。燃料支持金具１０２の下部は、制御棒案内管１０３の上端部に挿入されている。燃料支持金具１０２の下部の側壁、および制御棒案内管１０３の側壁には、周方向４箇所（ＢＷＲでは約９０°間隔）に冷却材流入用のオリフィス１０４，１０５がそれぞれ開口している。制御棒案内管１０３のオリフィス１０５は、燃料支持金具１０２のオリフィス１０４よりも直径が若干大きく設定されている。

図１に示す４体の燃料集合体１０１およびその支持構造が、複数体正方配列で配置されることによって、炉心が形成されている。冷却材（図示せず）は、原子炉下部に設置された再循環ポンプ（図示せず）の駆動によって、原子炉圧力容器（図示せず）の下方から上方へ向かう上昇流として流動する。４体の燃料集合体１０１およびその支持構造からなる構成の１体においては、前記４箇所のオリフィス１０４，１０５から冷却材が流入し、それぞれの燃料集合体１０１へと供給される。

図２は、燃料支持金具１０２の構造を示す全体斜視図である。
燃料支持金具１０２は、原子炉圧力容器内において燃料集合体１０１を支持するものである。燃料支持金具１０２の上部の外周部には、周方向に４箇所、燃料集合体１０１を挿入するための燃料集合体挿入用孔２０１が設けられている。燃料支持金具１０２の中央部には、十字型の制御棒（図示せず）挿入用の貫通孔２０２が設けられている。

燃料支持金具１０２の下部の側壁には、冷却材流入用のオリフィス１０４が周方向４箇所に設けられている。ＢＷＲの燃料支持金具１０２では、燃料集合体挿入用孔２０１と同じ周方向位置（約９０°間隔）にオリフィス１０４が設けられている。オリフィス１０４は、同じ周方向位置にある燃料集合体挿入用孔２０１に連通している。それぞれのオリフィス１０４から流入した冷却材は、上昇流へと向きを変え、各燃料集合体１０１内に流入する。

図３は、炉心支持板の構造を示す全体斜視図である。
炉心支持板３０１は、制御棒案内管１０３を挿入するための孔３０２を有している。また、炉心支持板３０１は、その最外周部において燃料集合体１０１の１体を挿入するための孔３０３を有している。炉心支持板３０１の側面には、円筒形状のリング３０４が配置されている。また、炉心支持板３０１の下面には、複数の補強ビーム３０５が格子状に配置されている。

図４は、炉心支持板３０１を補強する補強ビーム３０５の構造を示す斜視図であり、図３の下面側から見た斜視図である。なお、図４では、後記する補強部材７０１の図示を省略している。
補強ビーム３０５は、板状を呈しており、炉心支持板３０１の下面に、制御棒案内管１０３挿入用の孔３０２の４つを囲うように正方格子状に配置されている。補強ビーム３０５の端部は、炉心支持板３０１の外周部で、リング３０４と接続されている。

図５は、炉心支持板３０１、燃料支持金具１０２および制御棒案内管１０３を組み合わせた構造を水平方向から見た図である。なお、図５では、補強ビーム３０５等の図示を省略している。
炉心支持板３０１にある孔３０２には、制御棒案内管１０３が挿入されて貫通する。制御棒案内管１０３の上端部５０１には、燃料支持金具１０２の下部が挿入される。このとき、燃料支持金具１０２の下部の側壁に設けられたオリフィス１０４と、制御棒案内管１０３の側壁に設けられたオリフィス１０５とは、炉心支持板３０１の下面よりも下側にあり、両者の軸心が略一致している。

図６は、図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。なお、図６では、後記する補強部材７０１の図示を省略している。
炉心支持板３０１を補強する補強ビーム３０５は、４本の制御棒案内管１０３を囲うように正方格子状に設けられている。正方格子状に配置された補強ビーム３０５の四隅部、すなわち、複数の補強ビーム３０５が交差することによって形成されている隅部６０１の頂点６０２に向かって、オリフィス１０４，１０５が開口している。冷却材は、補強ビーム３０５と制御棒案内管１０３に囲まれる流路６０３を下方から上方へと流れて、オリフィス１０４，１０５に流入する。

図７は、本発明の第１実施形態に係る原子炉炉心支持構造における補強ビーム３０５の交差部周辺を示す水平断面図である。つまり、図７は、図５のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図を示している。
本実施形態に係る原子炉炉心支持構造は、補強ビーム３０５が交差することによって形成されている隅部６０１（図６参照）に設置されている補強部材７０１を備えている。本実施形態では、補強部材７０１は、水平断面が直角三角形を呈する柱状である。この直角三角形において、直角を挟む二辺は、直交する２つの補強ビーム３０５のそれぞれの表面に当接しており、直角に対向する斜辺は、オリフィス１０４，１０５に対向している。補強部材７０１の鉛直方向長さ（高さ）は、例えば補強ビーム３０５の鉛直方向長さ（高さ）と同じとされるが、特に限定されるものではない（後記する他の実施形態でも同様）。

ここで、オリフィス１０４の中心を通り補強部材７０１の表面７０３に垂直な法線７０６上における燃料支持金具１０２の外周７０５と補強部材７０１の表面７０３との距離をＬ１、オリフィス１０４の周縁の左端を通り法線７０６と平行な直線上における燃料支持金具１０２の外周７０５と補強部材７０１の表面７０３との間の距離をＬ２、オリフィス１０４の周縁の右端を通り法線７０６と平行な直線上における燃料支持金具１０２の外周７０５と補強部材７０１の表面７０３との間の距離をＬ３とする。なお、オリフィス１０４の周縁の左端（右端）とは、オリフィス１０４に対向する外側の位置から水平方向にオリフィス１０４を見たとき、オリフィス１０４の内周とオリフィス１０４の中心を通る水平線とが交わる２つの交点のうちの左側（右側）の交点に相当する。また、オリフィス１０４の周縁の左端に最も近い補強ビーム３０５の表面と制御棒案内管１０３の外周７０４との間の最短の距離をＬ４、オリフィス１０４の周縁の右端に最も近い補強ビーム３０５の表面と制御棒案内管１０３の外周７０４との間の最短の距離をＬ５とする。このとき、Ｌ１＜Ｌ２かつＬ１＜Ｌ３、およびＬ１＞Ｌ４かつＬ１＞Ｌ５に設定されている。すなわち、本実施形態に係る原子炉炉心支持構造は、前記の関係式を満たす構造とされている。

図８は、冷却材のオリフィス１０４への流入形態を説明するための図である。図８は、複数の補強ビーム３０５の交差部に形成されている隅部６０１の頂点６０２（図６参照）から水平方向にオリフィス１０４を見たときの図として示す。
原子炉圧力容器の下方から上昇する冷却材は、図７に示した流路７０２を経てオリフィス１０４の前面左右の領域からオリフィス１０４に流入する。そして、図８の流線８０１に示すようにオリフィス１０４周縁からの流入形態となることで、オリフィス１０４の実効流入面積が増大し、圧力損失が低減して安定した流動となる。

このように、本実施形態では、Ｌ１＜Ｌ２かつＬ１＜Ｌ３とされているため、オリフィス１０４の前面の流路面積よりも、オリフィス１０４の前面左右の流路面積の方が大きくなる。したがって、オリフィス１０４周縁からの冷却材の流入が支配的となって、冷却材がオリフィス１０４に流入する流路の実効面積が増える。これにより、実流路面積が小さいにもかかわらず圧力損失を低減（あるいは増加を抑制）する流動を実現できる。
また、Ｌ１＞Ｌ４かつＬ１＞Ｌ５とされているため、制御棒案内管１０３と補強ビーム３０５の間の流路を通して流入出する冷却材の流量を少なくすることができる。したがって、補強ビーム３０５の交差部において、冷却材の円滑な流動の実現および流動変動の抑制が可能となる。
しかも、補強部材７０１を設けることによって炉心支持板３０１がさらに補強される。
すなわち、本実施形態によれば、炉心支持板３０１の構造強度を低下させることなく、炉心入口の圧力損失を低減できるとともに、圧力損失の冷却材流量による変化幅を低減できる原子炉炉心支持構造を提供することができる。

なお、流路の対称性については特に限定しないが、前記した距離Ｌ１〜Ｌ５の関係に加え、製作誤差の範囲内で、Ｌ２≒Ｌ３かつＬ４≒Ｌ５とすることが望ましい。このようにすれば、冷却材の流路が対称となり、オリフィス１０４への冷却材の流入形態も対称となるため、より安定した流動を実現できる。

また、本実施形態では、隅部６０１に設置されている補強部材７０１は、水平断面が三角形を呈する柱状である。この構成では、簡単な形状の補強部材７０１によって圧力損失の低減および冷却材の円滑な流動を実現できる。

（第２実施形態）
次に、図９を参照しながら、本発明の第２実施形態について、前記した第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点の説明を適宜省略する。
図９は、本発明の第２実施形態に係る原子炉炉心支持構造における補強ビーム３０５の交差部周辺を示す水平断面図である。

第２実施形態に係る原子炉炉心支持構造は、補強ビーム３０５が交差することによって形成されている隅部６０１（図６参照）に設置されている補強部材９０１を備えている。第２実施形態では、補強部材９０１は、水平断面が台形を呈する柱状である。この台形において、２つの斜辺は、直交する２つの補強ビーム３０５のそれぞれの表面に当接しており、長い方の底辺（下底）は、オリフィス１０４，１０５に対向している。

ここで、オリフィス１０４の中心を通り補強部材９０１の表面９０２に垂直な法線７０６上における燃料支持金具１０２の外周７０５と補強部材９０１の表面９０２との距離をＬ１、オリフィス１０４の周縁の左端を通り法線７０６と平行な直線上における燃料支持金具１０２の外周７０５と補強部材９０１の表面９０２との間の距離をＬ２、オリフィス１０４の周縁の右端を通り法線７０６と平行な直線上における燃料支持金具１０２の外周７０５と補強部材９０１の表面９０２との間の距離をＬ３とする。また、オリフィス１０４の周縁の左端に最も近い前記補強ビーム３０５の表面と制御棒案内管１０３の外周７０４との間の最短の距離をＬ４、オリフィス１０４の周縁の右端に最も近い補強ビーム３０５の表面と制御棒案内管１０３の外周７０４との間の最短の距離をＬ５とする。このとき、Ｌ１＜Ｌ２かつＬ１＜Ｌ３、およびＬ１＞Ｌ４かつＬ１＞Ｌ５に設定されている。

このような第２実施形態によっても、前記した第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、第２実施形態では、隅部６０１に設置されている補強部材９０１は、水平断面が台形を呈する柱状であるため、補強部材９０１を軽量化してコストを低減することができる。

（第３実施形態）
次に、図１０を参照しながら、本発明の第３実施形態について、前記した第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点の説明を適宜省略する。
図１０は、本発明の第３実施形態に係る原子炉炉心支持構造における補強ビーム３０５の交差部周辺を示す水平断面図である。

第３実施形態に係る原子炉炉心支持構造は、補強ビーム３０５が交差することによって形成されている隅部６０１（図６参照）に設置されている補強部材１００１を備えている。第３実施形態では、補強部材１００１は、水平断面がオリフィス１０４，１０５に向かって凸状の曲線を有する柱状である。この水平断面は、共通の一端から延びる２つの直線（線分）と該直線の他端同士を結ぶ凸状の曲線から構成される略扇形を呈している。この略扇形において、２つの直線は、直交する２つの補強ビーム３０５のそれぞれの表面に当接しており、凸状の曲線は、オリフィス１０４，１０５に対向している。凸状の曲線は、例えば円弧、楕円弧などである。

ここで、オリフィス１０４の中心を通り補強部材１００１の表面１００２に垂直な法線７０６上における燃料支持金具１０２の外周７０５と補強部材１００１の表面１００２との距離をＬ１、オリフィス１０４の周縁の左端を通り法線７０６と平行な直線上における燃料支持金具１０２の外周７０５と補強部材１００１の表面１００２との間の距離をＬ２、オリフィス１０４の周縁の右端を通り法線７０６と平行な直線上における燃料支持金具１０２の外周７０５と補強部材１００１の表面１００２との間の距離をＬ３とする。また、オリフィス１０４の周縁の左端に最も近い前記補強ビーム３０５の表面と制御棒案内管１０３の外周７０４との間の最短の距離をＬ４、オリフィス１０４の周縁の右端に最も近い補強ビーム３０５の表面と制御棒案内管１０３の外周７０４との間の最短の距離をＬ５とする。このとき、Ｌ１＜Ｌ２かつＬ１＜Ｌ３、およびＬ１＞Ｌ４かつＬ１＞Ｌ５に設定されている。

このような第３実施形態によっても、前記した第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、第３実施形態では、隅部６０１に設置されている補強部材１００１は、水平断面がオリフィス１０４，１０５に向かって凸状の曲線を有する柱状であるため、Ｌ１とＬ２との差、およびＬ１とＬ３との差が大きくなる。このため、Ｌ１が同一の時、第１及び第２の実施形態に示したオリフィス流入前の流路面積よりも、本実施形態のオリフィス流入前の流路面積が大きくなる。したがって、オリフィス流入前の圧力損失の低減も期待できる。

（第４実施形態）
次に、図１１を参照しながら、本発明の第４実施形態について、前記した第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点の説明を適宜省略する。
図１１は、本発明の第４実施形態に係る原子炉炉心支持構造における補強ビーム３０５の交差部周辺を示す水平断面図である。

第４実施形態に係る原子炉炉心支持構造は、補強ビーム３０５が交差する部分に設けられている補強部材１１０１を備えている。第４実施形態では、補強部材１１０１は、水平断面が四角形を呈する柱状である。この四角形の各辺がオリフィス１０４，１０５に対向している。補強部材１１０１は、補強ビーム３０５と別体で作製されて接合されてもよいし、補強ビーム３０５と一体的に作製されてもよい。

ここで、オリフィス１０４の中心を通り補強部材１１０１の表面１１０２に垂直な法線７０６上における燃料支持金具１０２の外周７０５と補強部材１１０１の表面１１０２との距離をＬ１、オリフィス１０４の周縁の左端を通り法線７０６と平行な直線上における燃料支持金具１０２の外周７０５と補強部材１１０１の表面１１０２との間の距離をＬ２、オリフィス１０４の周縁の右端を通り法線７０６と平行な直線上における燃料支持金具１０２の外周７０５と補強部材１１０１の表面１１０２との間の距離をＬ３とする。また、オリフィス１０４の周縁の左端に最も近い前記補強ビーム３０５の表面と制御棒案内管１０３の外周７０４との間の最短の距離をＬ４、オリフィス１０４の周縁の右端に最も近い補強ビーム３０５の表面と制御棒案内管１０３の外周７０４との間の最短の距離をＬ５とする。このとき、Ｌ１＜Ｌ２かつＬ１＜Ｌ３、およびＬ１＞Ｌ４かつＬ１＞Ｌ５に設定されている。

このような第４実施形態によっても、前記した第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、第４実施形態では、補強ビーム３０５が交差する部分に補強部材１１０１が設けられているため、４つの隅部（図６参照）に対して１つの補強部材１１０１で対応することができ、部品点数および製造工数を削減することが可能となる。

（第５実施形態）
次に、図１２を参照しながら、本発明の第５実施形態について、前記した第４実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点の説明を適宜省略する。
図１２は、本発明の第５実施形態に係る原子炉炉心支持構造における補強ビーム３０５の交差部周辺を示す水平断面図である。

第５実施形態に係る原子炉炉心支持構造は、補強ビーム３０５が交差する部分に設けられている補強部材１２０１を備えている。第５実施形態では、補強部材１２０１は、水平断面が円形または楕円形を呈する柱状である。この円形または楕円形の弧（円弧または楕円弧）である凸状の曲線がオリフィス１０４，１０５に対向している。補強部材１２０１は、補強ビーム３０５と別体で作製されて接合されてもよいし、補強ビーム３０５と一体的に作製されてもよい。

ここで、オリフィス１０４の中心を通り補強部材１２０１の表面１２０２に垂直な法線７０６上における燃料支持金具１０２の外周７０５と補強部材１２０１の表面１２０２との距離をＬ１、オリフィス１０４の周縁の左端を通り法線７０６と平行な直線上における燃料支持金具１０２の外周７０５と補強部材１２０１の表面１２０２との間の距離をＬ２、オリフィス１０４の周縁の右端を通り法線７０６と平行な直線上における燃料支持金具１０２の外周７０５と補強部材１２０１の表面１２０２との間の距離をＬ３とする。また、オリフィス１０４の周縁の左端に最も近い前記補強ビーム３０５の表面と制御棒案内管１０３の外周７０４との間の最短の距離をＬ４、オリフィス１０４の周縁の右端に最も近い補強ビーム３０５の表面と制御棒案内管１０３の外周７０４との間の最短の距離をＬ５とする。このとき、Ｌ１＜Ｌ２かつＬ１＜Ｌ３、およびＬ１＞Ｌ４かつＬ１＞Ｌ５に設定されている。

このような第５実施形態によっても、前記した第４実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、第５実施形態では、補強部材１２０１は、水平断面が円形または楕円形を呈する柱状であるため、Ｌ１とＬ２との差、およびＬ１とＬ３との差が大きくなる。このため、Ｌ１が同一の時、第４実施形態に示したオリフィス流入前の流路面積よりも、本実施形態のオリフィス流入前の流路面積が大きくなる。したがって、オリフィス流入前の圧力損失の低減も期待できる。

以上、本発明について実施形態に基づいて説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

例えば、前記した実施形態では、本発明の原子炉炉心支持構造を沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、複数の補強ビームが下面に格子状に配置されている炉心支持板を有する他の原子炉にも適用可能である。また、燃料集合体および原子炉炉心支持構造の形状や寸法は限定されるものではない。

また、補強ビーム３０５が交差することによって形成されている隅部６０１の必ずしもすべてに補強部材が設置されていなくてもよく、隅部６０１の一部に補強部材が設置されていてもよい。

また、前記した第１実施形態において、原子炉炉心支持構造が満たす関係式に使用される距離Ｌ１〜Ｌ３は、次のように定義されてもよい。すなわち、オリフィス１０４の中心を通り補強部材７０１の表面７０３に垂直な法線７０６上における制御棒案内管１０３の外周７０４と補強部材７０１の表面７０３との距離をＬ１、オリフィス１０４の周縁の左端を通り法線７０６と平行な直線上における制御棒案内管１０３の外周７０４と補強部材７０１の表面７０３との間の距離をＬ２、オリフィス１０４の周縁の右端を通り法線７０６と平行な直線上における制御棒案内管１０３の外周７０４と補強部材７０１の表面７０３との間の距離をＬ３としてもよい（他の実施形態でも同様）。

１０１ 燃料集合体
１０２ 燃料支持金具
１０３ 制御棒案内管
１０４ オリフィス
１０５ オリフィス
２０１ 燃料集合体挿入用孔
３０１ 炉心支持板
３０２ 孔
３０５ 補強ビーム
５０１ 上端部
６０１ 隅部
７０１ 補強部材
７０３ 表面
７０４ 外周
７０５ 外周
７０６ 法線
９０１ 補強部材
９０２ 表面
１００１ 補強部材
１００２ 表面
１１０１ 補強部材
１１０２ 表面
１２０１ 補強部材
１２０２ 表面

Claims (2)

1. 原子炉圧力容器内において燃料集合体を支持する燃料支持金具と、
   前記燃料支持金具の下部が上端部に挿入されている制御棒案内管と、
   前記制御棒案内管が貫通する孔を有する炉心支持板と、
   前記炉心支持板の下面に格子状に配置されている複数の補強ビームと、
   前記補強ビームが交差することによって形成されている隅部に設置されている補強部材と、を備え、
   前記燃料支持金具の側壁および前記制御棒案内管の側壁には、冷却材が流入するオリフィスが前記隅部に向かって開口するようにそれぞれ設けられており、
   前記オリフィスの中心を通り前記補強部材の表面に垂直な法線上における前記燃料支持金具の外周と前記補強部材の表面との距離をＬ１、前記オリフィスの周縁の左端を通り前記法線と平行な直線上における前記燃料支持金具の外周と前記補強部材の表面との間の距離をＬ２、前記オリフィスの周縁の右端を通り前記法線と平行な直線上における前記燃料支持金具の外周と前記補強部材の表面との間の距離をＬ３、前記オリフィスの周縁の左端に最も近い前記補強ビームの表面と前記制御棒案内管の外周との間の最短の距離をＬ４、前記オリフィスの周縁の右端に最も近い前記補強ビームの表面と前記制御棒案内管の外周との間の最短の距離をＬ５としたとき、Ｌ１＜Ｌ２かつＬ１＜Ｌ３、およびＬ１＞Ｌ４かつＬ１＞Ｌ５に設定されており、
   前記補強部材は、水平断面が前記オリフィスに向かって凸状の曲線を有する柱状であることを特徴とする原子炉炉心支持構造。
2. 原子炉圧力容器内において燃料集合体を支持する燃料支持金具と、
   前記燃料支持金具の下部が上端部に挿入されている制御棒案内管と、
   前記制御棒案内管が貫通する孔を有する炉心支持板と、
   前記炉心支持板の下面に格子状に配置されている複数の補強ビームと、
   前記補強ビームが交差する部分に設けられている補強部材と、を備え、
   前記燃料支持金具の側壁および前記制御棒案内管の側壁には、冷却材が流入するオリフィスが、前記補強ビームが交差することによって形成されている隅部に向かって開口するようにそれぞれ設けられており、
   前記オリフィスの中心を通り前記補強部材の表面に垂直な法線上における前記燃料支持金具の外周と前記補強部材の表面との距離をＬ１、前記オリフィスの周縁の左端を通り前記法線と平行な直線上における前記燃料支持金具の外周と前記補強部材の表面との間の距離をＬ２、前記オリフィスの周縁の右端を通り前記法線と平行な直線上における前記燃料支持金具の外周と前記補強部材の表面との間の距離をＬ３、前記オリフィスの周縁の左端に最も近い前記補強ビームの表面と前記制御棒案内管の外周との間の最短の距離をＬ４、前記オリフィスの周縁の右端に最も近い前記補強ビームの表面と前記制御棒案内管の外周との間の最短の距離をＬ５としたとき、Ｌ１＜Ｌ２かつＬ１＜Ｌ３、およびＬ１＞Ｌ４かつＬ１＞Ｌ５に設定されており、
   前記補強部材は、水平断面が円形または楕円形を呈する柱状であることを特徴とする原子炉炉心支持構造。

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