JPH01126592A - 制御棒クラスタ支持用スパイダ集合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は加圧水型原子炉、特に、制御棒クラスタを取り
付け、調節自在に位置決めするためのスパイダに係る。

周知のように、従来の加圧水型原子炉は互いにほぼ平行
に間隔を保ち、燃料棒集合体と入れ子関係に軸方向並進
移動できるように原子炉容器内に取り付けられた出力制
御棒を採用している。この制御棒は中性子を吸収して炉
心内の中性子束レベルを低下させる毒物と呼ばれる物質
を含有する。　。

連携の燃料棒集合体に対する制御棒の位置を調節するこ
とによって、反応度を、従って、原子炉の出力レベルを
制御、調節する。典型的には、制御棒を束ねてクラスタ
を構成するために、各クラスタに属する棒をスパイダに
取り付け、各スパイダを、連携の棒クラスタを上下させ
る機構に連結する。

新しい設計の加圧水型原子炉には、出力制御棒クラスタ
（ＲＣＣ）及び減速材調整制御棒クラスタ（ＷＤＲＣ）
のほかに、いわゆる弱吸収制御棒クラスタを採用するも
のがあるが、この弱吸収制御棒クラスタはその構造がＲ
ＣＣと同じであることから、ここでは−括してＲＣＣと
呼称する。このような設計の原子炉では、合計２，８０
０本以上の制御棒が１８５クラスタに分けられ、各クラ
スタと連携するスパイダに該クラスタを構成する棒が別
々に取り付けられる。

新しい設計の典型的な加圧水型原子炉では、原子炉容器
内に下方から順次上方へそれぞれがほぼ円筒形の下槽集
合体、内槽集合体、カランドリア、そして上部を閉鎖す
るドームを設ける。下槽集合体はその内部に軸平行関係
に複数の燃料集合体が配設され、それぞれの両端が下部
及び上部炉心板で支持され、上部炉心板は内槽集合体の
円筒形側壁の底縁に溶接されている。内槽集合体内には
、その断面積のほぼ全域にわたって狭い間隔で多数の棒
案内管が配列されている。棒案内管には第１タイプと第
２タイプがあり、前者は出力制御棒クラスタ（ＲＣＣ）
を、後者は減速材調整制御棒クラスタ（ＷＤＲＣ）を収
納している。連携の案内管内に入れ予成に収納されるこ
れらのクラスタはそれぞれ連携する燃料棒集合体と整列
関係にある。

新設計加圧水型原子炉の主な目的の１つは燃料利用効率
を高めて総燃料コストを節減することにある。この目的
に沿って、減速材調整制御棒クラスタ（ＷＤＲＣ）は機
械的な減速材制御手段として作用し、新しい燃料サイク
ルの開始時にはすべてのＷＤＲＣが燃料棒集合体、従っ
て炉心内に完全挿入される。多くの場合、燃料サイクル
は約１８カ月であり、１８力月が経過すると燃料を交換
しなければならない。燃料サイクルが進行し過剰反応度
レベルが低下するに従って、ＷＤＲＣをグループごとに
少しづつ炉心から引抜き、たとえ燃料棒集合体の反応度
レベルが経時的な消失で低下しつつあっても原子炉が同
じ反応度レベルを維持できるようにする。他方、制御棒
クラスタを連携の燃料棒集合体に対して軸方向並進、即
ち、入れ子関係に移動させることにより、例えば負荷需
要に応じて、公知の原子炉制御操作と同様に原子炉の反
応度を、従って出力レベルを連続的に制御する。

カランドリアはカランドリア底板及びカランドリア上板
を含み、カランドリア底板及び上板に棒案内管の上下端
をそれぞれ固定する。カランドリア内には、その底板及
び上板に形成した整列孔の間に、棒案内管とそれぞれ整
列させて複数のカランドリア管を軸平行関係に取り付け
る。カランドリア上板及び底板のカランドリア管と連携
する孔からずれた位置に複数のフローホールを形成して
あり、炉心排出流が内槽集合体の上向き通路から流出す
る際にこれらのフローホールを通過する。

炉心排出流またはその大部分は軸方向から半径方向に向
きを変えて、カランドリアと流体流通関係にある半径方
向外向きの出口ノズルへ流れる。

同じく軸平行整列関係に、カランドリア管はドーム内の
所定の高さまで延びる対応゛のフローシュラウドと接続
され、前記フローシュラウドは対応のヘッド延長部と整
列し、かつ近接している。ヘッド延長部はドームの構造
壁を貫通し、ドームの外部でその真上に位置するそれぞ
れの自由端に、上述した対応の調節機構が装着されてい
る。この調節機構は連携のヘッド延長部、フローシュラ
ウド、及びカランドリア管を貫通して、ＲＣＣＣＣツク
ラスタＷＤＲＣ棒クラスタが取り付けられている連携の
スパイダに連結される対応の駆動棒を含み、内槽集合体
内での前記棒の高さ位置、即ち、棒を内槽集合体へ下降
させて燃料棒集合体と連携させることにより炉心内の反
応度を制御する際の内槽集合体への下降位置を調節する
機能を果たす。

このような原子炉の重要な設計基準のひとつは、原子炉
の炉内構造物を通過する際に炉心排出流によって惹き起
こされるおそれのある炉内構造物の振動を低減すること
にある。この基準を満たすための重要な要因は内槽集合
体の全長にわたって炉心排出流を軸方向に、即ち棒クラ
スタ及び連携の棒案内管と軸平行関係に維持すること、
である。

このことは入口及び出口ノズルをカランドリア集合体の
高さにほぼ対応する高さに、即ち、上述のように棒案内
管及び連携の棒クラスタを収納する内槽集合体よりも上
方に設置することによって部分的に達成させる。また、
内槽集合体内に所期の軸方向流動状態を維持するのを助
けるため、成形部材と呼ばれる構造部材を容器内に組み
込む。

既に述べたように、本発明の改良型ベーン形状を有する
棒クラスタ・スパイダが併用されるような加圧水型原子
炉はいわゆる出力制御棒クラスタ（ＲＣＣ）を構成する
ようにと配列された多数の制御棒のほか、同じく減速材
調整制御棒クラスタ（ＷＤＲＣ）を構成するように配列
された多数の減速材調整制御棒を使用し、合計２８００
本の棒（即ち、原子炉制御棒及び減速材調整制御棒の合
計）から成る１８５個のクラスタの配列体が原子炉容器
の内槽集合体に軸平行関係に取付けらている。各クラス
タの棒はその上端が対応のスパイダに取り付けられ、こ
うしてスパイダに取り付けられたクラスタは対応の棒案
内管に入れ予成に挿入される。スパイダは駆動棒を介し
て対応の調節機構と連結し、この調節機構が棒クラスタ
を連携の燃料棒集合体グループに対して選択的に上昇、
下降させることにより、原子炉の反応度、従って、出力
レベルを制御する。

このような新しい原子炉の設計は特に上部炉内構造物を
、従って、棒案内管及び連携の棒クラスタを通過する炉
心排出流をほぼ軸方向に維持しようとするものであった
が、棒を支持する従来型のスパイダベーンには有害な振
動が発生し島いことが判明している。即ち、従来のよう
にほぼ半径方向に張出したベーンの構造は最適とはいえ
ず、振動を軽減するという設計条件を満たすことができ
ない。

更に詳しくは、スパイダ集合体は容器の垂直軸線と軸平
行関係に延びるほぼ円筒形の中心ハブを含み１、この中
心ハブにベーン集合体が連結されて半径方向に張出して
いる。ベーン集合体の形状は多様であるが、−船釣には
、はぼ平行な主要平坦面を有する金属板で形成された垂
直ベーンから成り、２本以上の円筒形棒支持マウントを
互いにかつハブと連結する。棒支持マウントもハブと軸
平行である。従って、炉心排出流は軸平行流を維持する
という基本的な設計条件通りに平行流動状態でベーンに
沿って通過する。

それぞれのスパイダ及び連携のベーン集合体はかなりの
構造強度を備えねばならない。例えば、制御棒スパイダ
は典型的には中心ハブの周りに等角度間隔に、半径方向
に張出した４つのベーン集合体に配置された合計８本の
制御棒を支持する。

８木の棒から成る制御棒クラスタの総重量は約９０ｋｇ
乃至１１３ｋｇである。典型的な減速材調整制御棒クラ
スタは最大限２４本の減速材調整制御棒から成り、２本
の減速材調整制御棒から成るグループと４本の減速材調
整制御棒から成るグループが合計８つのベーン集合体の
それぞれに交互に取り付けられており、４本の棒を取付
けられる集合体はそれぞれ半径方向に張出したベーン素
子のほかに、１対の横方向に延びる素子を含み、後者に
はその外端に円筒形支持マウントが装着されている。こ
のように構成された減速材調整制御棒クラスタの総重量
は約３１８ｋｇ乃至３６３ｋｇである。スパイダは各棒
クラスタの死重を支えるだけでなく、スパイダを通過す
る比較的高速の炉心排出流及び棒の高さ調節動作に伴っ
て加わる力を吸収しなければならない。

従フて、スパイダは優れた構造支持を与えると同時に、
水流によって振動が発生する可能性を軽減するように構
成しなければならない。１９８７年６月１６日ヨーロッ
パ特許公告公報第０２２５８０５Ａ１として公告された
ヨーロッパ特許出願第８６３０９５９４．９号に記載さ
れているように、それぞれのベーンの後縁、即ち、ベー
ンを通過する冷却材流方向に関して下流の縁部にほぼ方
形の断面を与える、換言すれば扁平に形成することによ
ってこの２つの条件が満たされることが判明した。

（以　下　余　白） 本発明では、ベーンが棒案内管内の支持板に設けた通路
を通過するスパイダ軸方向位置の限られた範囲内で流路
が狭くなるため、流れに伴なってベーンに無作為の強い
パフニッティング（ｂｕｆｆｅｔｉｎｇ）が発生し、こ
れが順次それぞれのベーンを襲い、スパイダ、スパイダ
によって支持される制御棒及び連携の駆動機構に（横力
及び／またはトルクの形で）交代または振動性負荷が加
わるとの所見が得られた。本発明では、この交代または
振動性負荷現象発生の主因がベーン前縁の断面が多くの
場合対称的な形状を呈することにあるとの知見が得られ
た。例えば、従来の設計基準ではベーン前縁の断面を半
円形などのような対称形状とするのが普通である。とこ
ろが本発明では、ベーン前縁の断面を非対称形状とする
ことが好ましく、これによって交代または振動性負荷の
発生を防止し、振動負荷状態を軽減できることが発見さ
れた。種々の動作パラメータに基づき、詳しくは後述す
るように、多様な非対称断面が考えられる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。

第１図に示す加圧水型原子炉１ｏは上部のドームまたは
ヘッド集合体１２ａ１円筒形側壁１２ｂ、及び原子炉１
ｏの基部を構成する閉じた底部１２ｃを含む容器１２を
具備する。側壁１２ｂの環状上端面１２ｄ付近に半径方
向に向いた入口ノズル１１及び出口ノズル１３を形成し
である（第１図にはそれぞれ１つづつ図示しである）、
円筒形側壁１２ｂは溶接などで閉じた底部１２ｃと一体
的に接合すればよいが、ヘッド集合体１２ａは側壁１２
ｂの端面１２ｄに着脱自在に固定する。側壁１２ｂは後
述するように種々の炉内構造物を支持するためのほぼ環
状の内側取り付け突Ｒａ　１２　ｅを画定する。閉じた
底部１２ｃは図面に略示するような底部計装体１４を内
蔵している。

下槽集合体１６は支持マウント１８ｂに下端が嵌着され
ている下部炉心板１８に固定したほぼ円筒形の側壁１７
を含む。円筒形側壁１７はその上端に、容器１２内に下
槽集合体１６を支持する環状取り付け突１ｉ＜　１２　
ｅに着座させた取り付けリング１７ａを具備する。側壁
１７は入口ノズル１１付近で中実であるが、出口ノズル
１３と整列し、かつこれに着脱自在に取り付けたノズル
リング１７Ｃを含む孔１７ｂを有する０円筒形側壁１７
の内面の、軸直の約１７２に相当する位置に取り付けた
支持マウント１７ｄで上部炉心板１９を支持する。下部
炉心板１８に装着した底部マウント２２と、上部炉心板
１９に装着されてこれを貫通するビン状マウント２３に
より、下槽集合体１６内に燃料棒集合体２０を支持する
。（図面には２個だけ示しであるが）下部炉心板１８及
び上部炉心板１９に形成した流通孔またはフローホール
１８ａ、１９ａにより、原子炉冷却材は下槽集合体１６
に流入し、燃料棒集合体２０と熱交換関係に下槽集合体
内を流動したのち、内槽集合体２４に流入する。側壁１
７の内側には、炉心領域を囲んで中性子反射体及び遮断
体２１を設けである。

内槽集合体２４はその下端を上部炉心板１９に一体的に
接合した円筒形側壁２６を含むと共に、その上方開口端
に、環状保持ばね２７に嵌着し、側壁１７の取り付けリ
ング１７ａと共に取り付け突縁１２ｅで支持した取り付
けリング２６ａを含む。側壁２６はこのほかに孔１７ｂ
及び出口ノズル１３と整列する孔２６ｂを含む、内槽集
合体２４の円筒形側壁２６内に、複数の棒案内管が狭い
間隔で、かつ互いに平行に配設されているが、図面を簡
略化するため、第１図には２つの棒案内管だけを、即ち
、出力制御棒クラスタ３０　（ＲＣＣ）を収容する棒案
内管２８、及び減速材調整制御棒クラスタ３４　（ＷＤ
ＲＣ）を収容する棒案内管３２だけを図示した。各ＲＣ
Ｃクラスタ３０及び各ＷＤＲＣクラスタ３４の棒はそれ
ぞれ別々に対応するスパイダ１００，１２０に連結され
る。棒案内管２８の上下端にそれぞれ取り付け手段３６
．３７を設け、棒案内管３２の上下端にそれぞれ取り付
け手段３８．３９を設け、各棒案内管２８．３２を上部
炉心板１９に連結するのに下部取り付け手段３７．３９
を利用し、各棒案内管２８．３２をカランドリア延長部
５０のカランドリア底板５２に連結するのに上部取り付
け手段３６．３８を利用する。

カランドリア集合体５０はカランドリア底板５２のほか
に、カランドリア上板５４、及びカランドリア底板及び
上板５２．５４の孔と軸整列して互いに平行離隔関係に
延びる複数のカランドリア管５６．５７を含み、前記カ
ランドリア上板５４に前記カランドリア管５６．５７が
連結されている。具体的には、カランドリア底板５２の
対応孔に嵌着し、カランドリア底板に固定したカランド
リア延長部５８．５９にカランドリア管５６．５フを固
定する。同様の構造によりカランドリア管５６．５７の
上端をカランドリア上板５４に連結する。

図示の構成では、カランドリア延長部５８だけがカラン
ドリア底板５２から下方に突出し、ＲＣＣＣ実棒管２８
の上端取り付け手段３６に連結されている。ＷＤＲＣ棒
案内管３２と連携の上部取り付け手段３８は（図示しな
いが）可撓リンケージを介してＲＣＣＣ実棒管２８の取
り付け手段３６と連結することができる。これに代わる
実施態様として、ＷＤＲＣ棒案内管３２を独自にカラン
ドリア底板５２と連結してもよく、この場合には、カラ
ンドリア延長部５９も底板５２から下方に突出し、ＷＤ
ＲＣ取り付け手段３８と係合してこれを側方から支持す
る。

カランドリア管５６．５７とそれぞれ軸整列し、かつそ
れに連結されるフローシュラウド６０゜６１は容器１２
のヘッド集合体１２ａ内に配置され、カランドリア上板
５４から上方へ延びている。同数のヘッド延長部６２．
６３をそれぞれのフローシュラウド６０．６１と軸整列
させ、ヘッド延長部の下端６２ａ、６３ａをフレアさせ
るかまたは鐘形に形成することによって組立を容易にす
ると共に、ヘッド集合体１２ａを容器側壁１２ｂの端面
１２ｄへ下降させる際に（第１図には図示しない）駆動
棒がヘッド延長部６２．６３内へ案内されるようにする
。第１図から明らかなように、完全に組立てた状態でフ
レア哨６２Ｂ、６３ａにフローシュラウド６０．６１の
対応上端６０ａ、６１ａが挿入される。ヘッド延長部６
２，６３はヘッド集合体１２ａの頂壁部分を貫通し、こ
れに対して密封されている。出力制御棒クラスタ（ＲＣ
Ｃ）駆動機構６４及び減速材調整制御棒クラスタ（ＷＤ
ＲＣ）駆動機構６６を対応のヘッド延長部６２．６３、
フローシュラウド６０．６１及びカランドリア管５７．
５７と連携させ、カランドリア管を対応の出力制御棒ク
ラスタ３０及び減速材調整制御棒クラスタ３４と連携さ
せる。　ＲＣＣ駆動機構（ＣＲＤＭ）６４としては適当
な従来型のものを利用すればよく、減速材調整制御棒ク
ラスタ（ＷＤＲＣ）３４の駆動機構（ＤＲＤＭ）６６と
しては本願と同じ出願人の所有になる米国特許第４．４
３９，０５４号に開示されている駆動機構と同様のもの
を利用すればよい。

ＤＲＤＭ６４及びＤＲＤＭ６６と連携の各駆動棒は対応
の出力制御棒クラスタ３０及び減速材調整制御棒クラス
タ３４にむかって延び、それぞれの下端がスパイダ１０
０．１２０に連結されている。即ち、ＤＲＤＭ６４及び
ＤＲＤＭ６６は対応の駆動棒を介してＲＣＣ３０及びＷ
ＤＲＣ３４を、上部炉心板１９に形成した（図示しない
）対応孔を通して連携の燃料棒集合体２ｏ内へ下降させ
たり、逆に上昇させたりする。第１図に示すように、下
槽集合体１６の内高Ｄ１は約４．５ｍ、燃料棒集合体２
０の有効長Ｄ２は約３．８ｍ、内孔Ｄ３は約４．４１１
１．棒クラスタ３０，３４の、従って、対応のＣＲＤＭ
及びＤＲＤＭ駆動棒の移動範囲Ｄ４は約３．７ｍ　　で
ある。

原子炉から所期の出力レベルを得るために、ＲＣＣ３０
はＷＤＲＣ３４よりも頻繁に位置を調節される。各燃料
サイクルの開始に際してＷＤＲＣ３４が下槽集合体１６
へ完全挿入され、この燃料サイクル中、過剰反応度の減
少に応じて、（図示しない）連携の駆動棒及びＤＲＤＭ
６６によりＷＤＲＣ３２が選択的に引抜かれる。多くの
場合、この操作は４つのＷＤＲＣ３４から成るグループ
を同時に完全挿入位置から対応のＷＤＲＣ案内管３２内
への完全上昇位置へ連続的かつ制御下で引抜きをして行
なわれる。具体的には、所与のグループを構成する４つ
のＷＤＲＣ３４はこのグループを引抜く際に炉心内に対
称的な出力平衡が維持されるように選択する。多くの場
合、約１８カ月の燃料サイクルの約６０乃至７０％にわ
たってすべてのＷＤＲＣ３４は燃料棒集合体２０に完全
挿入されたままである。この期間が過ぎると、過剰反応
度の減少に合わせて選択的にグループを順次完全引抜き
位置へ移動させることにより、可変調節可能なＲＣＣ３
０の制御下に、所要の出力レベルを維持するのに必要な
公称の反応度レベルを維持する。

原子炉冷却材、即ち、水は人口ノズル、例えばノズル１
１から容器１２に流入し、容器１２の円筒形側壁１２ｂ
と下槽集合体１６の円筒形側壁１７との間の環状チェン
バを通って降下し、次いで反転して下部炉心板１８のフ
ローホール１８ａを通って下槽集合体１６に流入し、こ
の内部を上昇し、上部炉心板１９のフローホール１９ａ
を通って下槽集合体１６から内槽集合体２４に流入し、
そのまま軸平行流として内槽集合体２４を通過し、最終
的にはカランドリア底板５２のフローホール５２ａから
上方に排出される。従って下槽集合体１６でも内槽集合
体２４でも軸平行流動状態が維持される。カランドリア
５０内で流れはほぼ９０°向きを変えて出口ノズル、例
えばノズル１３から半径方向に排出される。循環水また
は原子炉冷却材の容器１２内での圧力は約１５３気圧が
普通であり、ＤＲＤＭ駆動棒を完全挿入位置から完全引
抜き位置へ上昇させるためのエネルギーまたは流体圧を
ＤＲＤＭ６６に供給する。第１図から明らかなように、
スパイダ１００．１２０は炉心からの冷却材流を絶えず
受ける。

（以　下　余　白） 第２図は第１図２−２線における内槽集合体２４の断面
図であり、内槽集合体２４内に密に配列された制御棒ク
ラスタ（ＲＣＣ）３０及び減速材調整制御棒クラスタ（
ＷＤＲＣ）３４の配列態様を略示している。図解の便宜
上、内槽集合体２４の側壁２６だけを示し、側壁１６．
１２ｂを省略し、対応のＲＣＣ及びＷＤＲＣ棒を収容し
ているＲＣＣ及びＷＤＲＣ棒案内管２８．３２はその輪
郭だけを示しである。第１及び２図からすでに明らかな
ように、ＲＣＣクラスタ３０及びＷＤＲＣクラスタ３４
は内槽集合体２４の断面積のほぼ全域にわたって互いに
交差した配列を有する。各棒クラスタ及び連携のスパイ
ダをこのように密に配列する以上、始終平行流動状態が
維持されるだけでなく、流れにともなう振動及びその悪
影響が極力軽減されるような慎重な設計が要求される。

第１Ａ及び１８図には上下方向に３段のモジュール式成
形部材４０．４２．４４を示したが、第２図には中段４
２を示しである。段４０，４２．４４は高さが異なるこ
とを除けば全く同じであるから、第２図の中段４２は段
４０．４４だけでなく、各段の頂面図でもあり、底面図
でもある。具体的には、このモジュール式成形部材とし
ては２通りの異なる構成７０．８０のものが互いに直交
する直径Ｄ１、Ｄ３及びＤ２、Ｄ４を挟んで対称に、即
ち４５″間隔で交互に配置されている。取り付け素子９
０が成形部材７０．８０を側壁２６に固定し、成形部材
の外縁７０’　、８０’　は側壁２６の内周と係合する
円弧から成り、内縁７０″、８０″は互いに交差するＲ
ＣＣ及びＷＤＲＣ棒案内管２８．３２の配列体の周縁と
係合するような形状を備える。

第３及び４図はＲＣＣスパイダ１００の平面図及び立面
図であり、ＲＣＣスパイダ１００はＲＣＣＣＣ的管２８
内のスパイダ１００及び（図示しない）連携の制御棒の
垂直方向位置を調節するＲＣＣ調節機構６４にまで延び
ている（図示しない）駆動棒と連結するための内側螺条
付上端部分１０３を有するほぼ円筒形の中心ハブ１０２
を含む。（図示しない）駆動棒とハブ１０２との接合部
を囲み、これにオーバラップする（図示しない）保護金
属スリーブを、その凹ませた部分を嵌入して固定するた
めの凹部１０２ａを設ける。ベーン集合体１０６はその
内縁がハブ１０２に固定され、ハブから半径方向に直交
する方向に延びている。各ベーン集合体１０６は１対の
円筒形支持マウント１０８を含み、各支持マウント１０
８はスパイダ１００により支持される（図示しない）制
御棒の外側螺条付上端部分を螺合させるための内側螺条
付部分１１０を含む孔１０９を有する。

第５及び６図はＲＣＣスパイダ１００と同様に、対応の
ＷＤＲＣ制御機構６６の１つに連結された駆動棒を螺着
するための内側螺条付上端部分１２３を備えたほぼ円筒
形のハブ１２２を含むＷＤＲＣスパイダ１２０を示す。

ハブ１２２はハブ１０２（第３及び４図）の凹部１０２
ａに関連して上述したのと同じ目的で形成した凹部１２
２ａを具備する。２つのタイプのベーン集合体１２６．
１２７がハブ１２２に連結され、ハブから半径方向に互
いに等角度間隔で交互に延びている。ベーン集合体１２
６はハブ１２２から半径方向に直交関係で延び、それぞ
れが１対の半径方向に離隔したＷＤ　ＲＣ棒支持マウン
ト１２８を含むという点で第３及び４図に示したＲＣＣ
ベーン集合体１０６とほとんど同様である。各ベーン集
合体１２７は集合体１２７の半径方向に広がる平坦なベ
ーン部分１２３’　、１２４’から互いに反対向きに延
びる第１及び第２対１２５Ａ、１２５Ｂとして延びる一
体的な横断方向ベーン１２５を含み、それぞれの横断方
向ベーンの外端にはＷＤＲＣ棒支持マウント１２．８が
装着されている。特に第５図から明らかなように、第２
タイプの４つのベーン集合体１２７がハブ１２２から半
径方向に互いに直交する関係に延び、それぞれが隣接す
る直交関係のベーン集合体１０６の中間に上述のような
交互のシーケンスで配置される。それぞれのＷＤＲＣ棒
支持マウント１２８はその下端に螺条孔１２９を有し、
対応するＷＤＲＣ棒の外側螺条付上端部分が前記螺条孔
１２９に螺合される。

第３乃至６図に示したベーン集合体１０６．１２６に代
わる例としてベーン集合体１３０を示す第７ａ、７ｂ及
び７０図に従フて、ベーン集合体１０６．１２０の構成
をざら辷詳細に説明する。

ベーン集合体１３０は第１及び第２扁平ベーン素子１３
２．１３４を含み、後者は半径方向に内側及び外側棒支
持マウント１３８を連結し、前者は内側棒支持マウント
１３８を連携スパイダのハブ、例えば、Ｎ３及び４図の
ハブ１０２及び第５及び６図のハブ１２２に連結する。

第１扁平ベーン素子１３２はその半径方向内側及び半径
方向外側の縦方向縁部にそれぞれ肉厚の薄いフランジ１
３３．１３３′及び上下の段状部分１３５．１３５′を
含むように機械加工されている。なお、ここに使用する
「扁平ベーン素子」または「扁平ベーン素子部分」とい
う表現は典型的には金属を材料とし、図示のように互い
に平行な主要平坦面を有する板状構造を意味する。

第７ａ、７ｂ及び８図から明らかなように、棒支持マウ
ント１３８はフランジ１３３を嵌着するための嵌着スロ
ット１４０１及びフランジ１．３２の上下段状部分１３
５．１３５′を嵌着するための上下凹部１４２を含む。

同様に、第２扁平ベーン素子１３４もその縦方向縁部に
、内側及び外側棒支持マウント１３８を連結するための
フランジを含む。

第７ａ及び７ｂ図のベーン集合体１３０は第３及び４図
のＲＣＣベーン集合体１０６及び第５及び６図のＷＤＲ
Ｃベーン集合体１２６とほとんど同じであり、従って、
ベーン集合体１０６．１２６は対応の第１及び第２扁平
ベーン素子１１２．１１４及び１２３．１２４をそれぞ
れ含み、それぞれが連携のベーン集合体１０６．１２６
をＲＣＣスパイダのハブ１０２′ＥＬびＷＤＲＣスパイ
ダのハブ１２２にそれぞれ連結するための、第７ｂ図の
フランジ１３３に相当する長手方向フランジを具備して
いる。この構造を第４図のＲＣＣスパイダ１００につい
てはハブ１０２に形成した嵌着用スロット１１１及びこ
れに嵌着されるフランジ１１５によって、第６図のＷＤ
ＲＣスパイダ１２０についてはハブ１２２に形成した嵌
着用スロット１２１及び第１扁平ベーン素子１２３と連
携し、前記スロット１２１に嵌着されるフランジ１３１
によってそれぞれ示した。

第６図から明らかなように、ＷＤＲＣスパイダ１２０の
第２ベーン集合体１２フは、一体向に形成されてハブ１
２２から半径方向に張出した第１、第２扁平ベーン素子
部分１２３’　、１２４’を含み、第１部分１２３′が
ハブ１２２に形成した対応の嵌着用スロット１２１′に
嵌着される長手方向フランジ１３１′を具備するという
点で第１ベーン集合体１２６とほぼ同様である。集合体
１２７はまた、第１、第２ベーン素子部分１２３′、１
２４’　と一体に形成されて、横断方向に張出した第３
扁平ベーン素子１２５の第１、第２対１２５Ａ、１２５
Ｂを含み、第１対１２５Ａは部分１２３’　、１２４’
の中間に形成され、第２対１２５Ｂは第２ベーン素子部
分１２４′の外側縦方向縁部に形成されている。各素子
１２５の外側縁には棒支持マウント１２８が装着されて
いる。第３の、即ち、横断方向の扁平ベーン素子１２５
もその外側縦方向縁部に、対応の棒支持マウント１２８
を取り付けるための同様のフランジ構造を含むことがで
きることはいうまでもない。

ＲＣＣ及びＷＤＲＣスパイダ１０２．１２０の組立てに
際しては、フランジ１１５．１３１．１３１′を連携ハ
ブ１０２．１２０の対応のスロット１１１．１２１．１
２１′　に挿入して最も内側の扁平ベーン素子１１２．
１２３．１２３′を位置決めしてから、第３及び６図に
それぞれ溶接ビード１１６．１１９で示すように上下端
をスポット溶接して固定し、次いで接合部を全長に沿っ
てろう接するのが好ましい。

第２図に示したようにＲＣＣ及びＷＤＲＣ棒クラスタは
間隔の詰まった配列体として構成されているから、ＲＣ
Ｃスパイダ１００の扁平ベーン素子１１２．１１３及び
ＷＤＲＣスパイダ１２０の扁平ベーン素子またはその一
体部分１２３．１２４．１２３’　、１２４’　、１２
５は全体として平行流動状態の下で作用するほぼ直線的
な扁平または板状素子を構成することになる。炉心排出
流は各ベーン素子の後縁、即ち、原子炉冷却材流動方向
から見て下流縁の後方にいわゆる「過料（ｖｏｒｔｅｘ
　５ｔｒｅｅｔ）　Ｊを発生させ易く、この渦によって
起こる振動は摩耗を早め、耐用寿命を縮めるほどの程度
に達するおそれがある。平行流動状態の影響下に扁平素
子後縁の後方に形成される過料に起因する液浸（ｉｍｍ
ｅｒｓｅｄ）　　２次元振動現象は実験的にも理論的に
も研究されている。（１９７７年Ｖａｎ　Ｎｏ５ｔｒａ
ｎｄ　Ｒｅ１ｎｈｏｌｄ　Ｃｏ、刊、Ｒ，Ｄ、　Ｂｅ１
ｉｎｓ著”ＦＬＯＷ−ＩＮＤＵｔｌ：ＥＤ　ＶＩＢＲＡ
ＴＩＯＮ”；　　第１８頁；　１９７２年８月１４−１
６日、Ｓｉｍｐｏｓｉｕｍ　Ｋａｒｌｓｒｕｌｅ　（Ｇ
ｅｒｍａｎｙ）刊、１９７４年Ｅｄｕａｒｄ　Ｎａｕｄ
ａｓｃｈｅｒ編集、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ刊
、Ｒ，Ｂｒｅｐｓｏｎ等著”Ｖｉｂｒａｔｉｏｎｓ　Ｉ
ｎｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ＶａｎＫａｒｍａｎ　Ｖｏｒｔｅ
ｘＴｒａｉｌ　ｉｎ　Ｇｕｉｄｅ　Ｖａｎｅ　Ｂｅｎｄ
ｓ″、　ＦＬＯＷ−ＩＮＤＵＣＥＤＳＴＲｌｌ（：ＴＵ
ＲＡＬ　ＶＩＢＲＡＴＩＯＮＳを参照されたい。さらに
、＾ＳＭＥ会報ＪＯ口ＮＡＲＬ　ＯＦ　ＢＡＳＩＣＥＮ
ＧＩＮＥＥＲＩＮＧ、　１９６１年１２月号におけるＧ
、　Ｈ，Ｔｅｂｅｓ等の論文”Ｈｙｄｒｏｅｌａｓｔｉ
ｃ　Ｖｉｂｒａｔｉｏｎｓ　　ｏｆ　Ｆｌａｔ　Ｐｌａ
ｔｅｓ　Ｒｅ１ａｔｅｄ　ｔｏ　ＴＲＡＩＬＩＮＧ　Ｅ
ｄｇｅ　Ｇｅｏｍｅｔｒｙ”も参照されたい。） 高さ約５インチ、厚さ０．３２インチのベーン素子（例
えばベーン素子１１２．１１４または１２３−１２５）
の場合、ここに述べるような原子炉の正常な運転時に発
生する流動状態下でベーンの渦分断振動数（Ｖｏｒｔｅ
ｘ　　ｓｈｅｄｄｉｎｇ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）は下記
のように算出することができる。

ただしｆ、ム渦分断振動数［Ｈｚｌ ＳΔストルーハル数 ＵΔベーンを通過する流速［インチ／秒コＤΔ特性長さ
、ベーン厚さ［インチコ ストルーハル数はレイノルズ数（Ｒｅ）の大きさに依存
し、Ｒｅは下記のように算出することができる。

ＩＪＤρ Ｒｅ　　−−（２） μ ただしＲｅΔ　レイノルズ数 ０４　　ベーン通過流速［インチ７秒］ρΔ　流体密度
、６．１１Ｅ−５ ［１ｂｆ−秒２／インチ４］ μΔ　流体粘度、１．１４Ｅ−８ ［１ｂｆ−秒／インチ２］ Ｄへ　特性長さ、ベーン厚さ［インチ］即ち、レイノル
ズ数は Ｒｅ　−６，３８Ｅ５　　　　　　　　　（３）適当な
ストルーハル数はＢｅ１ｖｉｎｓによればＳピ０．２０
　　　　　　　　　　（４）従って、運転時に予想され
る計算上の渦分断振動数は ｕ ｆ、　−−（５） こうして計算される渦分断振動数（即ち、ｆ、　−２４
０）１ｚ）は周囲構造要素の最低自己振動数（多くの場
合ｆｎ＜　１００Ｈｚ）に比較して極めて高い。即ち、
水流がゼロまたは低い停止状態から完全な流動が発生す
る正常運転状態へ原子炉の運転が移行する際に１次渦分
断振動数がこれらの構造要素の自己振動数を超えること
になり、これは渦分断振動数が構造の最低自己共鳴振動
数の０．８倍以下という望ましい正゛常な状態に反する
。運転状態の変動とこれに伴う流速レベルの変化で渦分
断振動数（Ｆｓ）が構造固有振動数（ｆｎ）の１つと一
致する可能性があるから、このような強制応答を軽減す
るため後縁に適当な形状を与えることによってスパイダ
における過分断振動効果を弱める必要がある。

上記引用文献はこのような構造における過分断振動効果
を弱めるため、平行流動状態中に配置される扁平素子の
後縁に与えるべき種々の形状を提示しているが、従来の
理論的分析は原子炉圧力容器の環境におけるスパイダに
作用する応力条件を考慮していない。即ち、すでに述べ
たように、スパイプは大きい死重に耐えるだけでなく、
特に、原子炉を急停止する際にＲＣＣＣＣチクラスタ実
かつ迅速に並進移動させる必要から実施される高さ調節
操作に伴う運動力にも、水流によって生ずる力にも耐え
ねばならない。しかもこれらの設計基準を限られた軸方
向スペース内で満たさねばならない。

一般的な静水力学な流動条件を考慮に入れた従来のベー
ン素子の設計は平行な平坦面から漸次径行するように後
縁を形成することで流動特性を改善できるとの確信に基
づいている（例えば、後縁の断面形状を半円形乃至もつ
と漸進的なテーバ形状にする）。ところが実際には、テ
ーバまたは湾曲させた面は流れ剥離が起こる面積を広げ
る結果となり、ベーン素子を通過する際に流れに発生す
る渦の作用を受ける面積を広げる結果ともなることが判
明した。さらにまた、流れ剥離の問題を軽減するため後
縁をテーバさせたり縮小したりすると後縁断面を占める
構造材料の量が少なくなり、所与の高さ及び厚さでのベ
ーン強度を弱めるか、さもなければ充分な強度を与える
ためにベーン素子の長手方向寸法（即ち、軸方向高さ）
を増大せざるを得なくなる。ベーン素子の強度低下は許
容できないことであり、さりとて高さを増大させること
はこのように高くしたベーンに対応して内槽集合体の高
さを増大させることにもなり、容器コストの増大につな
がるから現実的でない。

公知ベーン素子の標準的な半円形断面を持つ後縁に反し
て、本発明では水流中に発生する渦及び渦分断振動数を
、ベーン素子及び連携スパイダに必要な構造強度、制約
されるスペースと共に考慮すれば、線支持スパイダのベ
ーン素子後縁に方形断面形状を与えれば最適条件に近い
ことが判明した。重要かつ決定的要因は所与のサイズの
ベーン素子の最大強度を維持しながら渦分断による振動
効果を弱めて構造の振動応答を低減し、コスト軽減の点
で製造容易な構造でこれらの成果を達成することにある
。後縁に方形または方形に近い断面形状を与えることで
上記設計及び操作上の条件を満たすことができることが
立証されたが、これは従来の設計に対して飛躍的な改良
であると考えられる。後縁に方形の断面形状を与えるこ
とは従来採用されていた半円形及び／よたはその他のテ
ーバ断面後縁に比較してベーン素子の製造を容易にし、
製造コストを軽減する上でも効果的である。

従って、第７ａ及び７０図に示す集合体１３０のベーン
素子１３２．１３４は断面が方形の後縁１３２ｂ、１３
４ｂを備える一方で、従来と同様の半円形前縁、即ち、
上流縁１３２ａ、１３４ａを備えている。同様に、′ｓ
５及び６図のベーン素子１１２．１１２’、１１４．１
１４’、１２３．１２３’　、１２４．１２３’、１２
５は半円形断面の前縁１１２ａ、１１２ａ’　、１１４
ａ、１１４ａ’　、１２３ａ、１２３ａ’　、１２４ａ
、１２４ａ’　、１２５ａ＆び方形断面の後縁１１２ｂ
、１１２ｂ’　、１１４ａ、１１４ｂ’　、１２３ｂ、
１２３ｂ’　、１２４ｂ、１２４ｂ’　、１２５ｂを備
えている。

ただし、本発明では、流れに伴なフて公知のスパイダ・
ベーンに作用する交代または振動性負荷を回避するため
、詳しくは以下に述べるが、前縁は第１３ａ乃至１３ｄ
図に示すような非対称断面形状またはそれらのバリエー
ションを有する。第９図は断面が半円形の前縁１３４　
ａを有する第７Ｃ図に示すようなベーン１３４の一部を
示す・部分断面図である。断面が半円形であること自体
は平行軸方向流れＦがベーン１３４に作用するという環
境ではほとんど当然の選択であり、流れは流れ停滞また
はよどみ線１３８において半円形前縁１３４ａと交差す
る対称平面１３６を中心としてベーン１３４の両側へ等
分される。従って、理想的な条件下なら、この形状はベ
ーン１３４に対して正味の横方向負荷を全く発生させず
、−見して好ましい形状である。なお、２次元で示す第
９図において流れ停滞線１３８が単一の点としか見えず
、対称平面１３６が線で表わされていることはいうまで
もない。

本発明によると、スパイダ・ベーンの前縁を第９図に示
す半円形断面のような対称形状の断面を呈するように形
成するという一見好ましい態様が実は好ましくない。こ
のことを第１０．１１及び１２図を参照して説明する。

第１０図にはＲＣＣ棒クラりタ及これと連携のスパイダ
１００（第３及び４図）を案内するＲＣＣＣＣ的管２８
（第１図）の一部をその上下取り付け手段３６．３７の
中間の断面で示す、一部を破線で表わした切り欠き斜視
図である。ＲＣＣＣＣ的管２８の側壁内側に沿って順次
間隔を置いた高さに、ＲＣＣＣＣ的管２８の側壁内面と
一致する外周形状を有する水平な支持板１５０を設ける
。支持板１５０は円筒形棒支持マウント１０８及びこれ
と連携の棒を軸方向移動自在に挿通するための内側孔１
５２と、連携のＲＣＣスパイダ１００の対応のベーン部
分、例えば、ベーン１３４（第７ａ、７ｂ、７ｃ図）を
通過させるためのスロットまたは通路１５４を含む。原
子炉の出力を制御するために上下動させる際にＲＣＣス
パイダ１００が一時的にそれぞれの支持板１５０内に位
置することはいうまでもない。

第１１及び１２図の切り欠き垂直断面図は連携の支持板
１５０のスロット１５４を通過する上下動の各段重にお
けるベーン１３４の状態を示す。

ベーン１３４が自由空間内にある（即ち、支持板１５０
内に位置しない）時には第９図に示すように対称に配分
される正常な平行軸方向流れは、第１１図から明らかな
ように、ベーン１３４が支持板１５０のスロット１５４
内に来ると著しく変化する。即ち、ベーン１３４がスロ
ット１５４内に来ると、支持板１５０のスロット１５４
の常開城、即ち、自由域内の流路が著しく狭くなる。し
かし、衝突流れＦ、はそのまま持続的に供給されるから
、出力流Ｆ０として出るまでに、この時点で狭められて
いるスロット１５４に衝突流れＦ、よりもはるかに高速
の流れが発生する。

ベーン１３４の限られた上下方向部分において、狭い流
路を通る流れがベーン１３４及びこれと連携のスパイダ
に振動を発生させる。この現象は第１２図に示すように
スロット１５４内にベーン１３４の前縁１３４ａが来た
時に最も顕著に現われると考えられる。第１２図に示す
ように、流れＦｌはスロット１５４の人口に流入すると
、ベーン１３４の前縁１３４ａと衝突する。前縁１３４
ａは対称形状（即ち、半円形など）であるから、出力流
Ｆ０として出る前縁周りの流れパターンはベーンの、即
ち、対称平面１３６の一方の側から他方の側へ交代する
。流れ交代メカニズ、ムは下記の態様で進行すると考え
られる。

第１２図にＦｔで示すように流れは乱れた状態にあるか
ら、衝突流れＦｌの比較的大きい部分がベーン１３４の
一方の側に向けられ、この側で流量が次第に増大し、そ
の結果、（対称平面ＰＬ／ＳＹＭと直交する方向の）横
方向負荷が増大し始め、ベーンをスロット１５４の対応
側壁から遠ざけてこの側壁との間の間隙を広げ、これに
付随してこの側を通る流量を増大させる。しかし、広げ
られた側での流速が増大するに従ってこの側における圧
力が低下し、同時に、反対の側、即ち、狭い方の流路側
における静圧が前記広げられた側の圧力よりも高くなる
。その結果、ベーンはスロットの流量が高い反対の側に
むかって横方向に押される。以下、この動作が繰返され
る。従って、ベーン１３４に対する交代または振動性横
方向負荷が発生し、これがスパイダ、これと連携のハブ
、スパイダによって支持されている制御棒及びスパイダ
駆動系に伝達される。その結果発生する構造の振動は直
接影響を受ける構成成分及び連携の構成成分の構造的健
全性にとって明らかに有害である。

本発明では、交代または振動性負荷現象の主因がベーン
前縁の対称、断面にあるとの所見が得られた。すでに述
べたように、この対称性はベーンの流量が低下している
側で静圧が増大することを可能にする。なぜなら、最も
前方の線またはエツジ１３８（即ち、流れ停滞線）がベ
ーン１３４の幾何的対称平面１３６に位置し、流れＦｌ
がベーンのこの側における広い正面域と衝突するからで
ある。

そこで本発明ではベーン前縁の流れ停滞１泉の位置を対
称平面１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃ、１３６ｄからず
れるように設定する。第１３Ａ乃至１３Ｂ図は幾何的な
全体形状として（即ち、主要平坦面に対して）、静流れ
線１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃ、１３８ｄがベーンの
対称平面１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃ、１３６ｄから
ずれている断面形状の例を示す。具体的には、第１３Ａ
図のベーン１３４ａは非対称の凸形状を有する。第１３
Ｂ図に示すベーン１３４ｂの前縁断面形状は主要平坦面
の１つ、即ち、流れ停滞線１３８ｂが対称平面１３６ｂ
から最大距離離れている第１３Ｂ図上左側の主要平坦面
に対して１つの鋭角を画定する。第１３ｃ図に示すベー
ン素子１３４Ｃの前縁断面形状は第１３Ａ図の場合と同
様に凸形状であるが、それぞれの主要平坦面に対する左
右２つの鋭角によって流れ停滞線１３８ｃを対称平面１
３６ｃからずらすように画定される。最後に、第１３Ｄ
図に示すベーン素子１３４ｄの前縁断面形状は主要平坦
面の１つ、即ち、第１３Ｄ図上右側の平坦面に対して切
頭鋭角を画定し、ここでも流れ停滞線１３８ｄは対称平
面１３６ｄからずれているが、第１３Ｂ図の場合はどで
はない。第１３Ａ乃至１３Ｂ図から明らかなように、対
称平面１３６に対する流れ停滞線１３８の位置ずれ量は
前縁断面の形状によって所要の量に調定することができ
る。上述した基準を満たす第１３Ａ乃至１３Ｂ図の形状
またはそのバリエーションをスパイダ・ベーンの前縁幾
何形状として採用すれば、ベーンに作用する横方向振動
負荷及その結果ベーンに加わる交代または振動性負荷を
軽減し、ベーンの振動をも軽減する。

第３図に示すＲＣＣスパイダ１ｏｏの平面図及び第５図
に示すＷＤ　ＲＣスパイダ１２０の平面図から明らかな
ように、ベーンはそれぞれの中心ハブ１０２．１２２の
周りにほぼ直径方向に対称に配置されている。便宜状、
第３図のＲＣＣ形状に関して以下に説明するが、この説
明は第５図に示すＷＤＲＣスパイダ形状にも当てはまる
。

第１３Ａ乃至１３Ｂ図に示すような非対称ベーン形状を
ＲＣＣスパイダ１０６の４枚のベーンそれぞれに採用す
れば、スパイダに連結されている駆動棒に所与の方向、
例えば反時針方向の正味トルクを発生させることができ
、その結果、同じ位置関係にあるスパイダ・ベーンのす
べての平坦面が第１０乃至１２図に示すように支持板１
５０に形成されているスロット１５４の対応隣接側壁に
圧接されるであろう。互いに角度間隔を保って隣接する
それぞれのベーン素子対の非対称前縁形状と対応の対称
平面との間の位置ずれが中心ハブ１０２の周りに順次反
対方向となるように設定することによりスパイダ中心ハ
ブに横方向に斜めの負荷が作用するように構成すること
もできる。スパイダ・ベーン前縁の非対称形状は上記い
ずれの構成であってもベーンの交代または振動性の運動
を回避し、スパイダ・ベーンの前縁が公知例のように対
称形状である場合に前記運動によって発生する振動性負
荷及びこれに関連する悪影響を克服することができる。

具体的にいかなる形状を選択するかは所与の圧力容器内
の環境要因を考慮して決定するのが最善である。例えば
、第１３Ｂ図の形状は非対称横方向負荷を発生させるに
は最適であるが、ベーン前縁の曲げ強度という点では余
り好ましくはない。第１３Ａ及び１３Ｂ図の形状は第１
３Ｂ図の形状よりも大きい強度を与えるが、位置ずれ量
が小さいだけにその分だけ流れ交代の問題を解決する性
能は低くなる。第１３Ｃ図の形状は流れ交代及び強度特
性の点では第１３Ａ及び１３Ｂ図に示す形状の中間程度
である。いずれにしても従来型スパイダ・ベーンの標準
的な半円断面形状に伴なう問題を軽減するような共通の
特性を有する。

（以　下　余　白）

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御棒クラスタ支持スパイダを使用で
きる加圧水型原子炉を一部断面で示す立面図である。 第２図は第１図の原子炉容器の内槽集合体内に連携の棒
案内管と共に比較的密に配列されている減速材調整制御
棒クラスタ及び出力制御棒クラスタを略伝する第１図２
−２線における断面図である。 第３図はＲＣＣスパイダの平面図である。 第４図は第３図のＲＣＣスパイダを第３図４−４線にお
いて一部断面で示す立面図である。 第５図はＷＤＲＣスパイダの平面図である。 第６図は第５図のＷＤＲＣスパイダを第５図６−６線に
おいて一部断面で示す立面図である。 第７ａ及び７ｂ図はそれぞれ半径方向ベーン集合体の頂
面図及び側面図である。 第７ｃ図はベーン素子を示す第７ｂ図の７ｃｍ７ｃ線に
おける断面図である。 第８図はスパイダの制ａｌｌ棒支持マウントの１つを示
す立面図である。 第９図は流れ状態を明らかにするため従来の半円形前縁
断面形状を有するスパイダ・ベーンの一部を示す垂直断
面図である。 第１０図はＲＣＣＣＣ的管及び内部支持板を一部破線で
示す切り欠き斜視図である。 第１１及び１２図は第１０図に示した棒案内管内部支持
板に形成されている対応のスロットまたは通路を通過中
の第９図のスパイダ・ベーンの一部をそれぞれ異なる高
さにおいて示す垂直断面図である。 第１３Ａ乃至１３Ｄ図は本発明に基づく種々の非対称前
縁断面形状を有するスパイダ・ベーンの一部を示す垂直
断面図である。 １１は入口ノズル、１３は出口ノズル、２０は燃料棒集
合体、２４は内槽集合体、２８・３２は案内管、３０は
出力制御棒クラスタ、３４は減速材調整制御棒クラスタ
、１００・１２０はスパイダ、１０２・１２２はハブ、
１０６・１２６はベーン集合体、１１２・１１４・１２
３・１２４はベーン素子、１０８・１２８は支持マウン
ト、１３４ａはベーン素子の前縁、１３６は対称平面で
ある。 出願人：　　ウエスチンクへウス・エレクトリック・コ
ーポレーション代　理　人：加　藤　紘　一部（ばか１
名）Ｆ／θＢ ＦＩＧ、　２゜ く− ト　　ト ＋ ン ？　七 Ｕ−ギに

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）中心軸を画定する細長い形状を有し、所定の軸方
   向炉心排出流と軸平行関係に加圧水型原子炉容器内に配
   置されるハブと、ハブに連結される複数のベーン集合体
   とから成り、各ベーン集合体がそれに少なくとも１本の
   制御棒を取り付けるための手段と、間に対称平面を画定
   するほぼ平行な主要平坦面を有し、平坦面がハブの中心
   軸と平行な関係となるように内側縦方向縁部に沿ってハ
   ブに連結され、前記制御棒取り付け手段と前記ハブを相
   互接続する少なくとも１つのベーン素子とから成る、加
   圧水型原子炉容器内において制御棒クラスタを支持する
   ためのスパイダ集合体であって、前記ベーン素子が冷却
   材の軸方向の流れに関しこれと交差する方向に延びる前
   縁及び後縁を有し、前縁が主要平行平坦面と直交する平
   面において対称平面に対して非対称であるほぼ一様の断
   面形状を有することを特徴とするスパイダ集合体。
2. （２）それぞれのベーン素子の前縁が、対称平面からず
   れた位置に流れ停滞線を画定することを特徴とする請求
   項第（１）項に記載のスパイダ集合体。
3. （３）前記複数のベーン素子がハブの周面の等角度隔た
   った位置から半径方向に延び、これらのベーン素子のそ
   れぞれの流れ停滞線がそれぞれの対称平面から同一方向
   にずれた位置を占めることを請求項第（２）項に記載の
   スパイダ集合体。
4. （４）前記複数のベーン素子がハブの周面の等角度隔た
   った位置から半径方向に延び、各ベーン素子の対称平面
   と対応するベーン素子の対称平面とがハブから直径に沿
   って互いに反対の方向に延びるように整列してベーン素
   子の対を順次画定し、それぞれの対に属するベーン素子
   のそれぞれの流れ停滞線が対応の対称平面から当該対称
   平面に対して共通の、かつ互いに反対の方向にずれた位
   置を占めることを特徴とする請求項第（２）項に記載の
   スパイダ集合体。
5. （５）それぞれのベーン素子の前縁の断面が主要平坦面
   の１つに対して１つの鋭角を成すことを特徴とする請求
   項第（１）項に記載のスパイダ集合体。
6. （６）それぞれのベーン素子の前縁の断面が対応の平坦
   面に対して２つの鋭角を成すことを特徴とする請求項第
   （１）項に記載のスパイダ集合体。
7. （７）それぞれのベーン素子の前縁の断面が主要平坦面
   の１つに対して切頭鋭角を成すことを特徴とする請求項
   第（１）項に記載のスパイダ集合体。