JPH01227990A - Nuclear fuel assembly - Google Patents

Nuclear fuel assembly

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Publication number
JPH01227990A
JPH01227990A JP63053517A JP5351788A JPH01227990A JP H01227990 A JPH01227990 A JP H01227990A JP 63053517 A JP63053517 A JP 63053517A JP 5351788 A JP5351788 A JP 5351788A JP H01227990 A JPH01227990 A JP H01227990A
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JP
Japan
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tie plate
channel box
lower tie
fuel
leakage
Prior art date
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Pending
Application number
JP63053517A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Mizuno
正 水野
Shozo Nakamura
中村 昭三
Yorihide Segawa
瀬川 頼英
Tetsuo Yasuda
安田 哲郎
Hiromasa Hirakawa
平川 博将
Yoshinari Kawada
川田 能成
Yoshihiko Yanagi
柳 義彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPH01227990A publication Critical patent/JPH01227990A/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Abstract

PURPOSE:To decrease the amt. of leakage by providing a staircase-shaped labyrinth sealing structure to the spacing between a channel box and a lower tie plate. CONSTITUTION:Both the top and bottom ends of plural pieces of fuel rods 1 are supported by an upper tie plate 4 and the lower tie plate 5 and the intermediate parts thereof are arrayed and supported by plural spacers 3 to constitute a fuel bundle 7. The channel box 8 of a square shape to house the fuel bundle 7 is fixed to the upper tie plate 4. The sealing structure of the staircase- shaped labyrinth 14 is provided over the entire circumference of the side face of the lower tie plate 5 in the spacing 12 between the side face 10 in the channel box 8 and the side face 11 of the lower tie plate 15. Since the leakage amt. of the hot water from the spacing 12 is thereby decreased, the stability of the reactor core and the economy of fuel are enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は核燃料集合体に係り、特にチャンネルボックス
内の側面と下部タイプレートの側面と間隙からの漏洩量
の低減に好適なシール構造に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a nuclear fuel assembly, and particularly to a seal structure suitable for reducing the amount of leakage from the side surface in a channel box and the side surface and gap of a lower tie plate.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

BWR用燃料集合体は第2図に示すように複数本の燃料
棒1.ウォータロッド2、これらを周期的に配列して整
列支持するスペーサ3.各燃料棒1及びウォータロッド
2の上部端栓を支持する上部タイプレート4.下部端栓
を支持する下部タイプレート5.各燃料棒1及びウォー
タロッド2を下部タイプレート5の下方へ押し付けるた
めに上部端栓部に取り付けられているスプリング6及び
これら各部材で組立てられた燃料バンドル7を収容する
チャンネルボックス8で構成されている。
As shown in Figure 2, a BWR fuel assembly consists of a plurality of fuel rods 1. Water rods 2, spacers 3 for periodically arranging and supporting them in alignment. Upper tie plate 4 supporting the upper end plug of each fuel rod 1 and water rod 2. Lower tie plate supporting the lower end plug5. It consists of a spring 6 attached to the upper end plug part for pressing each fuel rod 1 and water rod 2 downwardly into the lower tie plate 5, and a channel box 8 that houses a fuel bundle 7 assembled with these members. ing.

また、下部タイプレート5の下端は再循環流量(熱水)
が流入する下部ノズル9となっている。
In addition, the lower end of the lower tie plate 5 is the recirculation flow rate (hot water).
This is the lower nozzle 9 into which the water flows.

第3図は従来のチャンネルボックスと下部タイプレート
との間隙のシール構造を示したものである。
FIG. 3 shows a conventional sealing structure for the gap between the channel box and the lower tie plate.

チャンネルボックス8内の側面10と下部タイプレート
5の側面11との間隙12には下部タイプレートの側面
11に固定されたフィンガースプリング13が挿入され
ている。
A finger spring 13 fixed to the side surface 11 of the lower tie plate is inserted into a gap 12 between the side surface 10 in the channel box 8 and the side surface 11 of the lower tie plate 5.

(発明が解決しようとする課題〕 上記した従来の燃料集合体では、チャンネルボックス8
と下部タイプレート5との間*12にはフィンガースプ
リング13が挿入されているが、このフィンガースプリ
ング13はチャンネルボックス8(燃料集合体内)内の
熱水が間隙12からチャンネルボックス8の外へ漏洩す
ることを防止する機能を有しておらず、上記間隙12か
らの漏洩量を管理できない欠点があった。
(Problem to be solved by the invention) In the conventional fuel assembly described above, the channel box 8
A finger spring 13 is inserted between *12 and the lower tie plate 5, and this finger spring 13 prevents hot water in the channel box 8 (inside the fuel assembly) from leaking out of the channel box 8 from the gap 12. This has the disadvantage that the amount of leakage from the gap 12 cannot be controlled.

本発明の目的は、上記間隙12からの漏洩量をフィンガ
ースプリング13よりも低減するためのシール構造を提
供することにある。
An object of the present invention is to provide a seal structure for reducing the amount of leakage from the gap 12 compared to the finger spring 13.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的は、チャンネルボックス内の側面と下部タイプ
レートの側面との間隙の構造を、階段形ラビリンスとす
ることにより達成される。
The above object is achieved by making the structure of the gap between the side surface inside the channel box and the side surface of the lower tie plate into a stepped labyrinth.

〔作用〕[Effect]

チャンネルボックスと下部タイプレートとの間隙におい
て、チャンネルボックス内の側面と下部タイプレートの
側面を階段状に加工し、その二つの加工面を向い合せて
階段形ラビリンスの流路を作る。このように流路の形状
を複雑な形にすると、圧力の高い方から低い方へ流体が
流れる時には、第4図に示すように■流路の長さに比例
する流体摩擦による圧力損失、■流れの方向が変ること
により圧力損失、の各段差部分での減速(拡大)及び加
速(縮少)に伴う圧力損失が生じる。これらの各圧力損
失の総和がラビリンスにおける全圧力損失となる。
In the gap between the channel box and the lower tie plate, the side surface inside the channel box and the side surface of the lower tie plate are machined into a step-like shape, and the two machined surfaces face each other to form a step-shaped labyrinth flow path. When the shape of the flow path is complicated in this way, when the fluid flows from the high pressure side to the low pressure side, as shown in Fig. 4, ■ Pressure loss due to fluid friction proportional to the length of the flow path, ■ As the flow direction changes, a pressure loss occurs due to deceleration (expansion) and acceleration (reduction) at each step. The sum of these pressure losses is the total pressure loss in the labyrinth.

すなわち、チャンネルボックスの内外の圧力差が同一で
あれば全圧力損失が増加した分だけ、漏洩量は減少する
ことになる。
That is, if the pressure difference between the inside and outside of the channel box is the same, the amount of leakage will decrease by the amount that the total pressure loss increases.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。まず
、燃料集合体は大別して二つの部分から成る。一つは燃
料バンドル7で、複数本の燃料棒1を上部タイプレート
4と下部タイプレート5により上下両端部を支持し、そ
れらの中間部は複数のスペーサ3により整列支持されて
いるものである。他方はチャンネルボックス8でこの燃
料バンドル7を収容するもので角筒形状をしているもの
である。チャンネルボックス8は上部タイプレート4に
固定され・ており、下部タイプレート5とは非接触とな
っている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. First, the fuel assembly is roughly divided into two parts. One is a fuel bundle 7, in which a plurality of fuel rods 1 are supported at both upper and lower ends by an upper tie plate 4 and a lower tie plate 5, and the middle part thereof is aligned and supported by a plurality of spacers 3. . The other is a channel box 8 which houses the fuel bundle 7 and has a rectangular tube shape. The channel box 8 is fixed to the upper tie plate 4 and is not in contact with the lower tie plate 5.

本発明に係るチャンネルボックス8内の側面10と下部
タイプレート5の側面11との間隙12のシール構造は
、第1図に示すように階段形ラビリンス14である。こ
の階段形ラビリンスシール構造の詳細図を第5図に示す
。この階段形ラビリンス14は下部タイプレート5の側
面全周に施こされている。本実施例のラビリンス構造1
4は上記間隙12がΔs=0.2I、−段のピッチP=
12ua、拡大室15の深さΔh=o、5nn。
The sealing structure of the gap 12 between the side surface 10 in the channel box 8 and the side surface 11 of the lower tie plate 5 according to the present invention is a stepped labyrinth 14 as shown in FIG. A detailed view of this stepped labyrinth seal structure is shown in FIG. This stepped labyrinth 14 is provided around the entire side surface of the lower tie plate 5. Labyrinth structure 1 of this example
4, the above-mentioned gap 12 is Δs=0.2I, -stage pitch P=
12ua, depth of the expansion chamber 15 Δh=o, 5nn.

長さT=2.5anの三段重ねである。It is a three-tier stack with a length T=2.5 an.

さて、再循環系から吐出された熱水(再循環流量)16
は、下部タイプレート5の下部ノズル9からチャンネル
ボックス8内に流入する。流入した熱水16の大部分は
燃料棒に沿って加熱されながら軸方向に上昇し、蒸気と
熱水の二相状態となる。
Now, hot water discharged from the recirculation system (recirculation flow rate) 16
flows into the channel box 8 from the lower nozzle 9 of the lower tie plate 5. Most of the inflowing hot water 16 rises in the axial direction while being heated along the fuel rods, and becomes in a two-phase state of steam and hot water.

残りの一部分の熱水17はラビリンスシール構造部14
より、チャンネルボックス8外へ流出する漏洩流17と
なる。この時の、漏洩量は次の様になる。漏洩量はラビ
リンス流路の全圧力損失によって決まる。−段当りのラ
ビリンス流路での圧力損失は(1)式で示すように、流
体の粘性に基づく流体摩擦損失と流路形状の変化に伴う
形状損失である。
The remaining part of the hot water 17 is transferred to the labyrinth seal structure 14.
As a result, a leakage flow 17 flows out of the channel box 8. At this time, the amount of leakage is as follows. The amount of leakage is determined by the total pressure drop in the labyrinth flow path. - The pressure loss in the labyrinth flow path per stage is, as shown by equation (1), a fluid friction loss based on the viscosity of the fluid and a shape loss due to a change in the flow path shape.

ΔPt=ΔP1+ΔPs         −(1)Δ
PTニー段当りの圧力損失、ΔPz:*擦損失。
ΔPt=ΔP1+ΔPs −(1)Δ
Pressure loss per PT knee stage, ΔPz: *Friction loss.

ΔPs:形状損失 また、ΔPn、ΔPsは(2)、 (3)式で示される
ΔPs: Shape loss ΔPn and ΔPs are expressed by equations (2) and (3).

λ:摩擦係数、Q:シール長さ@us:平均流速数 したがって、3段のシール構造では、 になる。ΔPo:チャンネルボックスの内外圧力差した
がって、漏洩量Q量は、 Q、=A−uヨ          ・・・(5)とな
る。A:シールギャップ面積 本発明のシール構造では従来のシール構造と比較し、約
16%漏洩量を低減できる。
λ: Friction coefficient, Q: Seal length @ us: Average flow velocity number. Therefore, in a three-stage seal structure, it becomes as follows. ΔPo: pressure difference between the inside and outside of the channel box. Therefore, the amount of leakage Q is as follows: Q, = A - uyo (5). A: Seal gap area The seal structure of the present invention can reduce the amount of leakage by about 16% compared to the conventional seal structure.

これにより、炉心の安定性及び燃料の経済性を高めるこ
とができる。
This can improve core stability and fuel economy.

第6図はラビリンス構造の変形例を示したもので、チャ
ンネルボックス8下端部の板厚が薄くなることを避けて
、さらに、下部タイプレート5の側面11に溝18を設
けて、拡大室15の空間を大きくしたものである。
FIG. 6 shows a modification of the labyrinth structure, in which a groove 18 is provided in the side surface 11 of the lower tie plate 5 to prevent the lower end of the channel box 8 from becoming thinner. It is a larger space.

第7図は階段形ラビリンスの変形例を示したもので、拡
大室15の空間にさらに絞り板19を設けて、ラビリン
ス効果を増大させるようにしたものである。
FIG. 7 shows a modification of the stepped labyrinth, in which a diaphragm plate 19 is further provided in the space of the enlarged chamber 15 to increase the labyrinth effect.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、チャンネルボックスと下部タイプレー
トとの間隙に術段形ラビリンスシール構造を設けたこと
により、従来のシール構造に比較し、ラビリンス部分で
圧力損失を増大させることができるので、上記間隙から
の漏洩量を低減できる効果がある。また、漏洩量を低減
したことによって炉心の安定性及び燃料の経済性を高め
ることに寄与できる。
According to the present invention, by providing the stage-type labyrinth seal structure in the gap between the channel box and the lower tie plate, it is possible to increase the pressure loss in the labyrinth part compared to the conventional seal structure. This has the effect of reducing the amount of leakage from gaps. Further, by reducing the amount of leakage, it is possible to contribute to improving the stability of the reactor core and the economic efficiency of fuel.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例を示す軸断面図、第2図は燃料
集合体の全体図、第3図は従来のシール構造を示す軸断
面図と水平断面、第4図は本発明の原理を示す説明図、
第5図は本発明の実施例を示すシール構造の詳細図、第
6図及び第7図は本発明の変形例を示す軸断面図。 1・・・燃料棒、3・・・スペーサ、4・・・上部タイ
プレート、S・・・下部タイプレート、7・・・燃料バ
ンドル、8・・・チャンネルボックス、10・・・チャ
ンネルボックス内の側面、11・・・下部タイプレート
の側面、12・・・間隙、14・・・ラビリンス構造、
15・・・拡大室、16・・・熱水、17・・・漏洩流
、18・・・溝、19・・・絞り板。 第1図 第2図 第3図 第4図 :l11+X 第5図 第6図
Fig. 1 is an axial sectional view showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is an overall view of a fuel assembly, Fig. 3 is an axial sectional view and a horizontal sectional view showing a conventional seal structure, and Fig. 4 is an axial sectional view showing an embodiment of the present invention. An explanatory diagram showing the principle,
FIG. 5 is a detailed view of a seal structure showing an embodiment of the invention, and FIGS. 6 and 7 are axial sectional views showing modifications of the invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Fuel rod, 3...Spacer, 4...Upper tie plate, S...Lower tie plate, 7...Fuel bundle, 8...Channel box, 10...Inside channel box side surface, 11... side surface of the lower tie plate, 12... gap, 14... labyrinth structure,
15... Expansion chamber, 16... Hot water, 17... Leakage flow, 18... Groove, 19... Squeezing plate. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4: l11+X Figure 5 Figure 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、複数本の核燃料棒が、上部タイプレート、スペーサ
、下部タイプレートにより結合されている核燃料バンド
ルとこれを収容するチャンネルボックスで構成された核
燃料集合体において、上記チャンネルボックス内の側面
とこれに対面する下部タイプレートの側面との間隙に階
段形ラビリンスシール構造を設けたことを特徴とする核
燃料集合体。
1. In a nuclear fuel assembly consisting of a nuclear fuel bundle in which a plurality of nuclear fuel rods are connected by an upper tie plate, a spacer, and a lower tie plate, and a channel box that accommodates the bundle, the side surface inside the channel box and this A nuclear fuel assembly characterized in that a step-shaped labyrinth seal structure is provided in the gap between the facing sides of the lower tie plate.
JP63053517A 1988-03-09 1988-03-09 Nuclear fuel assembly Pending JPH01227990A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0255990A (en) * 1988-08-01 1990-02-26 General Electric Co <Ge> Fuel handle for boiling water type nuclear reactor
US7479348B2 (en) 2005-04-08 2009-01-20 The Gillette Company Non-aqueous electrochemical cells
US7566350B2 (en) 2002-02-28 2009-07-28 The Gillette Company Method of making non-aqueous electrochemical cell
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