JPH01280294A - 熱料棒スペーサ - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、原子炉用の燃料棒スペーサに係り。

特に圧力損失の低減を図ることができる燃料棒スペーサ
に関する。

（従来の技術） 一般に、原子炉用の燃料集合体において、その長手方向
複数箇所に燃料棒及びウォータロッドの間隔保持用とし
て燃料棒スペーサが設けられている。　このような燃料
棒スペーサの設計に際して考慮すべきことは、燃料棒間
隔を保持すること。

燃料棒の湾曲を抑制すること、燃料棒の挿入性が容易で
あること、燃料棒との接触面を最小限に抑えること、冷
却材の流動変化及び制限を最小にすること、熱的限界を
最大にすること、および、ｖ！転時等の原子炉条件に耐
えるに充分な機械的強度を保持していること、等である
。

従来からこれらの設計要求を満足するために種々の燃料
棒スペーサが提案され、使用されている。

その代表的なものの一つとして実公昭４８−２７３６０
号公報に示されているものが知られている。この燃料棒
スペーサは長い間使用されてきたものであり、これは、
第７図及び第８図に示すように構成されている。第７図
において４つのサイドバンドＩ６．１７．１８．１９を
順次接続してほぼ矩形状に形成された外枠２０を有する
燃料棒スペーサ１５を構成している。

一方、今日、原子カプラントの自動制御化や、日間負荷
追従運転の導入等の沸騰水型原子炉の運転融通性を拡大
することが望まれている。そのため、沸騰水型原子炉の
炉心の熱水力特性をより改善するため、炉心の安定性の
改善、熱的余裕の拡大、炉心圧力損失の低減等の開発が
進められている。

炉心圧力損失に右目すると、燃料棒スペーサ部分で生じ
る圧損、すなわち、スペーサ圧損は炉心圧損全体の約２
割に相当する。

従って、スペーサ圧損を低減することは炉心圧損を大幅
に低減することとなる。

これまでの知見から冷却材の流速が大きい部分は、各燃
料棒８の外周面から遠く離れた部分であり、特に隣接す
る４本の燃料棒８に囲まれた中央部において流速が大き
いことが知られている。

しかしながら、従来の燃料棒スペーサ１５は、第７図に
示すように、冷却材の流速が大きい部分である隣接する
４本の燃料棒８の中央部分に、バー２１、２２及びデイ
バインダ２３．２４の交差部及び角形スプリング２５が
配設されている。このため、これらのバー２１．２２、
デイバインダ２３．２４及び角形スプリング２５等の構
造物は、冷却材流に対して流動抵抗として作用するので
、圧力損失を大きくしていた。

また、炉心を正常に維持して運転を行なうためには、燃
料棒８の過加熱を防止、保護しなければならない。この
ため、燃料棒８の外表面を冷却材の液膜が常に形成され
、その外側には、燃料棒の表面から発生した蒸気によっ
て、気液二相流状態とする必要がある。

ところが、前述したように、従来の燃料棒スペーサ１５
では、冷却材の流速が最も大きい部分に角形スプリング
２５等を設けているから、冷却材の流速が過大であると
燃料棒スペーサ１５の下方で冷却材及び蒸気の二相流が
汚れて過流を生じる場合がある。この場合は、冷却材の
液膜が剥離してドライアウト部分を形成するおそれがあ
り、燃料棒の除熱能力を低下させ、限界出力を低下させ
る傾向にあった。

このような問題点を解決するため、最近種々の燃料棒ス
ペーサが提案されている。その代表的なものを第９図及
び第１０図に示す。

第９図に示す燃料棒スペーサ３０は、略矩形状の外枠２
８内に全く同一形状に形成した６４個の略円形筒状のセ
ル２７を８×８正方格子状に配置し、各セル２７の修壁
部の一部を連結し、隣接する４個のセル２７の側壁部に
よって略四角筒状の冷却材通路２６をそれぞれ形成して
いる。

あるいは、第１１図に示すような、略へ角形筒状のセル
２９を用いた燃料棒スペーサも提案されている。

このように、単一の独立したセル２７．２９構造がら成
る燃料棒スペーサ３０は、冷却材の流速が最も大きい部
分に燃料棒スペーサの構造物を設置せず。

冷却材流路の閉鎖を回避したものである。

しかしながら、第９図乃至第１１図に示す単一の独立し
たセル２７．２９から構成される燃料棒スペーサにおい
ては、隣接するセル２７．２９同志およびセル２７．２
９と外枠２８とを相互に密若させて、２枚の板状部を点
溶接することにより一体的に組立てている。従って、そ
の溶接部分においては、板が２重となるため冷却材流路
領域における燃料棒スペーサ自身の占める面積は、第７
図に示す燃料棒スペーサと比較して大きくなる傾向にあ
った。

そのため、冷却材の流速が高い冷却材流路へ構造物を設
置しない場合（第９図乃至第１１図）の圧力損失の低減
効果は、燃料棒スペーサ自身の面積の増加によって打ち
消され、結果的に燃料棒スペーサ部における圧力損失は
、従来の燃料棒スペーサと同程度となってしまうことも
ある。

（発明が解決しようとする課題） これらの問題点を解決すべく開発された燃料棒スペーサ
を第３図に示す、第３図に示す燃料棒スペーサ１４は、
略矩形状の外枠７内に外枠と平行する複数のディバイダ
４と、ディバイダ４の交点に位置する円筒セル１１によ
って形成されている。このような燃料棒スペーサ１４は
冷却材の流速が高い冷却材流路へ構造物を設置せず、か
つ板が２重となる部分がないため大幅な圧力損失の低減
を図ることができる。

ところで第３図に示すスペーサはディバイダ４及び円筒
セル１】によって構成されるが、これらの組立てを容易
にするためにデイパイダ４には突起片１３を上・下部に
それぞれ並設し、又、円筒セル１１には、円筒セルの中
心軸から９０″ずつずらせてディバイダ４の端部上下に
並設された突起片１３と結合する結合溝５が上端部及び
下端部にそれぞれ４ケ所設けられている。これら突起片
１３と結合溝５を係合するよう組立てた後、係合部を点
溶接により結合し、燃料棒スペーサ１４を一体的に組立
てる６ しかしながら以上の製造は、ディバイダ４、円筒セル１
１等の構成部品、あるいは溶接点が従来の燃料棒スペー
サ１５と比べ非常に多くなり、製造コスト及び組立て精
度の面からは好ましくない。

本発明は上述した問題点、すなわち製造性の問題を改善
するため、ディバイダ４、及び円筒セル１１を一体化し
、製造性の向上を図ることが可能な燃料棒スペーサを提
供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明による燃料棒スペーサは外枠の内部に格子を形成
するためのディバイダの数ケ所に水平方向に切れ込みを
入れ、この部分を曲げ加工し、円筒状空間を形成するこ
とによってディバイダと円筒ルを一体化したことを特徴
とする。

（作　用） デバイダと円筒セルを一体化することにより、溶接点が
約半分に減り、かつ構成部品数も半分以下となる。これ
によって製造工程数が減少する。

また、これまで各構成部品は全て点溶接されていたが、
本発明の燃料棒スペーサはデイパイダと円筒セルの結合
部の半分が一体であるため寸法精度、あるいは強度上も
有利である。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図、及び第２図は本発明の燃料棒スペーサに用いる
構成部品の実施例及び他の実施例２を、また第３図は本
発明の燃料棒スペーサの全体平面図示している。

第３図に示す様に燃料Ｊｉ／ｆｉ８は平面図で見ると、
３点で支持されている。また軸方向で見ると第４図に示
す様に円筒形部３には上下に２ケ所突起物１２を設け、
一方、ディバイダ２．４．　！ＩＡ、　９Ｂあるいは外
枠７にはスプリング１０を設け、このスプリング１０に
より燃料棒８を突起物１２に押し付ることによって支持
する構造となっている。

第１図に示す実施例は、ディパイダ４と円筒状の空間を
一体化するために板材２に水平の切れ込みを３ケ所入れ
上から順に互い違いに曲げ、上方から見て円形となる様
に成型している。この様な円筒形部３（これにより形成
される空間を円筒状空間という）を燃料ピッチ間隔で成
型し、両端を外枠７に溶接する。円筒形に曲げ出された
部分の上下端には円筒セルの場合と同様に結合溝５を設
ける。

この本発明のディバイダ１は一方向に関して、例えば横
方向に関して並べて配し、縦方向に関しては従来のディ
バイダ４を配し、円筒形部３に設けた結合溝５に組み合
わせ、係合部を点溶接する。

また他の実施例としては、第２図に示す様に板材９Ａ、
９Ｂに水平の切れ込みを１ケ所入れ、第１図と同様に円
筒形に成型し、これらを上、下に２枚縦横方向に交差さ
せて格子を作る。この方法では溶接点は外枠７とディバ
イダ９Ａ、９Ｂのみとなる。

尚、第１図、及び第２図には円筒形部３に設ける突起物
１２は図示していない。

〔発明の効果〕

以上の様に本発明に係わる燃料棒スペーサはディバイダ
及び円筒セルを一体化し構成部品あるいは溶接点数を減
らすことにより製造性の向上を図ることが可能となる。

また、溶接点を減らすことにより、地震荷重等を受けた
際溶接点に発生する応力集中を避けることが出来、強度
上も有利になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる燃料棒スペーサに用いる構成部
品の実施例を示す斜視図、第２図は本発明にかかる他の
実施例を示す斜視図、第３図は本発明の燃料棒スペーサ
の平面図、第４図は本発明の燃料棒支持機構を示す図、
第５図は従来のディバイダを示す斜視図、第６図は従来
の円筒セルを示す斜視図、第７図は従来の燃料棒スペー
サを示す平面図、第８図は第７図のＸ−Ｘ線断面図、第
９図は従来の燃料棒スペーサ１４を示す平面図、第１０
図は従来の外枠を示す側面図、第１１図は従来の六角形
筒状セルを示す平面図である。 ３・・・円筒形部 ４・・・ディバイダ ９Ａ、　９Ｂ・・・ディバイダ（他の実施例）７．２０
．２８・・・外枠 ８・・・燃料棒 １０、２５・・・スペーサスプリング １１・・・円筒セル １４・・・燃料棒スペーサ １５、３０・・・燃料棒スペーサ ２７・・・円形筒状セル ２９・・・六角形筒状セル 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　　　第子丸　　　健 第２図 第　３　図 Ｉ 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 四角筒状の外枠の内部に外枠と平行する複数のディバイ
   ダを設け、このディバイダによって格子状に燃料棒挿入
   空間を形成した燃料棒スペーサにおいて、前記ディバイ
   ダに切れ込みを入れ曲げ加工することによってディバイ
   ダの交点に円筒状空間を構成したことを特徴とする燃料
   棒スペーサ。