JPH0215840B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に、原子炉用燃料集合体に関し、
より詳細には、燃料集合体を分解することなく燃
料棒のうちの選択されたものを遠隔取外し可能と
した燃料集合体に関するものである。

多くの原子炉において、炉心部分は、骨格構造
内に群分けされてそれにより支持された多数の細
長い燃料要素又は燃料棒（燃料集合体と呼ばれ
る）を備えている。燃料集合体は一般に縦長であ
り、横方向に延びる上下の炉心支持板により支持
されて整列される。最も一般的な構造において
は、炉心支持槽の軸心が垂直に延び、また、多数
の燃料集合体も同様に垂直に配置され下部炉心支
持板上に乗つている。従来の構成による燃料集合
体は、複数の燃料棒及び制御棒案内シンブル又は
案内筒を有し、これらの燃料棒及び制御棒案内シ
ンブルは、制御棒案内シンブルに固着されて燃料
集合体に沿い隔置された格子により、組識化され
た列となるように保持されている。燃料集合体の
両対向端である上部及び下部ノズルは、一体的な
燃料集合体を形成するように制御棒案内シンブル
に固着されている。上部及び下部のノズルは、燃
料棒の両端の少し上方及び少し下方にそれぞれ延
長し、燃料棒をその間に保持している。

新しい原子炉又はプロトタイプの原子炉を始動
させる際に、或る所定の運転期間の後に燃料集合
体のうち選択されたものを定期的に点検し検査す
ることは普通の慣行である。損傷した燃料棒を点
検したり、燃料集合体の摩耗及び燃料棒自身の劣
化をチエツクする以外にも、核分裂物質のより高
度の富化が望まれる場合には、いくつかの燃料棒
を他の種類の燃料棒と交換することになる。

通常は、原子炉の運転中、炉心領域内の燃料集
合体は、水又は他の適当な冷却材中に、約10ｍの
深さに浸漬され、各燃料集合体は、組識化された
列を構成する隣接する燃料集合体間にきつちりと
嵌合している。従つて、上述のような検査及び点
検等の作業を行うためには、選択された燃料集合
体は、その作動位置から一般にもち上げられ、原
子炉から完全に取出されるか、又は、適当な作業
部所にもち来たされ、そこで必要な点検又は検査
が行なわれる。この間、燃料集合体は、約２ｍの
深さまで冷却水中に浸漬している。しかし、燃料
棒のうちの或るものが損傷していることが判明
し、又は異なつた組成の燃料棒との交換又は代替
が所望される場合、従来は、その燃料集合体全部
を廃棄し、新しい燃料集合体をその代りに取付け
ていた。

即ち、原子炉内にある燃料集合体の一部の燃料
棒の状態を代表的に知れば、同燃料集合体の全燃
料棒の状態を予測できるので、予測に基づいて同
燃料集合体を原子炉から取り出すか否かの決定を
すればよいが、従来の燃料集合体では、原子炉内
の燃料棒の一部をその状態のチエツクのため取り
出し可能には構成されていなかつたので、上述し
たように燃料集合体を原子炉から取り出し、必要
なチエツクが行なわれていた。

従つて、本発明の目的は、燃料集合体の交換に
関係した高いコストに鑑み、燃料集合体を分解し
たり別の場所に取り出したりすることなく、その
ままの場所即ち原子炉内での点検もしくはチエツ
クのために、限られた数の燃料棒を遠隔操作によ
り取り出し交換できるようにした、新しい原子炉
又はプロトタイプの原子炉の始動時において使用
可能な改良型燃料集合体を提供することである。

この目的から、本発明は、上部ノズルと、下部
ノズルと、前記下部ノズルから上方に延びる少な
くとも１個の制御棒案内シンブルと、該制御棒案
内シンブルに沿つて隔置された複数の横向きの格
子と、互いに平行に隔置された関係で該格子によ
つて支持され、前記下部ノズル及び前記上部ノズ
ルの間に軸方向に拘束されている、長い複数の燃
料棒の組織化された列とを有し、前記上部ノズル
は、前記燃料棒の上端より上方のレベルで前記制
御棒案内シンブルの上端部に支持されて横向きに
延びるアダプタ板を備え、該アダプタ板は、複数
の冷却材流通開口を画定するよう交差状に互いに
入り組むと共に、前記組織化された列の燃料棒の
大多数に関して重なり合う関係で配設された複数
の結合部分の一体構造物と、前記アダプタ板の領
域内において同アダプタ板に組み込まれて、前記
組織化された列の燃料棒の残りのものの上方に配
設された少なくとも１つのプラグ手段とを備え、
該プラグ手段は、前記結合部分のうち相互に隣接
するものの間に配置されて該隣接するものに取着
されると共に、前記プラグ手段の直下にある少な
くとも１つの燃料棒に接近して同燃料棒の取り外
しを可能にするのに十分な直径の軸方向の貫通孔
を有する保持部分と、前記貫通孔内に装着され取
り外し自在に保持されると共に、燃料棒の通過を
防止する横断面寸法を有して軸方向に貫通状態で
延びる少なくとも１つの冷却材通路を有するプラ
グ部分とからなる、原子炉燃料集合体を提供する
ものである。

好ましい実施例によれば、プラグ手段即ち接近
プラグの円筒状のプラグ部分が雄ねじを有し、保
持部分の軸孔（貫通孔）が雌ねじを有することに
より、プラグ部分をねじ結合によりプラグ部分に
固定できるようにする。接近プラグが散漫に振動
しないように、立上り舌片の形状のロツク手段が
プラグ部分に設けられ、これらの舌片が、軸孔の
近傍の保持部分の上面の凹みの上方に曲げられて
これと係合されるようにする。冷却材を貫流させ
るためにプラグ部分に貫通軸孔が形成してあり、
この軸孔の大きさは、１本の燃料棒が上方にプラ
グ部分内に入りこむように移動することを妨げる
ように定められている。

更に、好ましい実施例における上部ノズルは、
アダプタ板の上方に軸方向に隔置された押さえ板
を備えている。押さえ板は、少なくとも１つの冷
却材の流通開口を備えており、流通開口がプラグ
部分の上方に位置されることにより、プラグ部分
を保持部分から取出した時に１本の燃料棒を燃料
集合体の外部に上向きに取出せるように、案内シ
ンブルの上端部に取付けられている。押さえ板の
この冷却材流通開口は、プラグ部分の冷却材流通
開口よりも大きな断面積を有することが望まし
い。

次に、本発明の好ましい実施例を単なる一例と
して添付図面を参照して以下に説明する。

図において、同一の数字は、同一又は対応した
部分を表わしている。また、「前方」、「後方」、
「左側」、「右側」、「上方」、「下方」などの用語は
、
単に便宜的に用いられており、限定的に解釈する
べきではない。

図面特に第１図において、そこに図示された燃
料集合体１０は、原子炉（図示しない）の炉心領
域にある下部炉心板上に該燃料集合体１０を支持
するための下端構造物即ち下部ノズル１２と、下
部ノズル１２から上方に突出した燃料集合体内を
長手方向に延びる複数の制御棒案内筒即ち案内シ
ンブル１４と、案内シンブル１４に沿つて軸方向
に隔だてられた複数の横向きの格子１６と、横方
向に互いに隔だてられ格子１６により支持された
長い燃料棒１８（第１図に１つのみ示す）の組識
的な列とを備えている。この実施例によれば、長
い燃料棒１８の下端部は、軸方向に保持されて下
部ノズル１２の上方に隔だてられたように図示さ
れているが、下部ノズル１２の上面に載置される
ように支持されていてもよい。計装筒２０は、燃
料集合体１０の中心部に配置されている。全体が
符号２２によつて示された上端構造物ないしは上
部ノズル２２は、案内シンブル１４の上端に固着
され、その構成部分を損傷させることなく普通の
仕方で取扱い可能な一体的な燃料集合体を形成し
ている。

横向きの格子１６は、燃料集合体１０を形成す
る際、軸方向に隔だてられた所定の場所で、長手
方向に延びる案内シンブル１４に固着してあり、
燃料棒１８は格子１６を通つて下方から挿入さ
れ、その後に下部ノズル１２が、例えば機械ねじ
２４によつて案内シンブル１４の下端部の適宜固
着され、最後に上部ノズル２２が、案内シンブル
１４の上端部に固着される。核分裂の過程を制御
する制御棒（図示しない）は、燃料集合体１０の
制御棒案内シンブル１４内において往復運動を行
なうことができる。

図示した燃料集合体１０は、燃料棒列内に計画
的に配置された16本の制御棒案内シンブル１４と
共に方形列（19×19）の燃料棒１８を有するもの
として示されている。更に下部ノズル１２も上部
ノズル２２も、大体方形断面を備えており、各制
御棒案内シンブル１４は、別々に、案内シンブル
延長部分を有し、この延長部分は、関連した案内
シンブル１４の上端部に連結され、その普通の延
長部分を形成するようになつている。以下にシン
ブル延長部分２６と単に称される各案内シンブル
延長部分は、対応する案内シンブル１４と同軸的
で、これとほぼ同じ大きさの直径を有し、膨出嵌
合のような適当な方法で案内シンブル１４の上端
に好ましくは連結されている。しかし、本発明は
特定のノズル形状、燃料棒及び案内シンブルの数
又は形状、或いはシンブル延長部分の数及び形状
に限定されるものではない。

好ましい実施例によれば、上部ノズル２２は、
押さえ装置を含むサブアセンブリーとして図示さ
れており、該押さえ装置は燃料集合体１０を、上
部炉心整列支持板に上面が直接接触するように、
炉心領域に配置でき、冷却材が上向きに流れてい
る間の燃料集合体の液体による持ち上がりを防止
する押さえ力が得られると共に、炉心内において
誘起される熱膨張その他による燃料集合体の長さ
の変化を許容する。

第１図から分かるように、上部ノズル２２のサ
ブアセンブリーは、各シンブル延長部分２６の上
端部の回りに配設されたコイルばね２８を備えて
おり、コイルばね２８は、下部アダプタ板３０と
上部押さえ板３２との間に配置されている。下部
アダプタ板３０は、通し孔３４によりシンブル延
長部分２６上に摺動自在に取付けてあり、シンブ
ル延長部分２６に沿つたアダプタ板３０の下向き
運動は、保持部材３６によつて制限される。保持
部材３６は、燃料棒１８の上端の上方に軸方向に
隔たつた個所において、各シンブル延長部分２６
上に１つずつ取付けられている。アダプタ板３０
は、冷却材の複数の冷却材流通開口４０を画定す
る交差状に互いに入組んんだ形の一体的な細長い
帯状結合部分３８（第２，３図参照）を有し、結
合部分３８の一部が燃料棒１８の上端の上方にあ
るように、シンブル延長部分２６上に位置され配
向されている。アダプタ板３０をシンブル延長部
分２６の上方に位置させる場合、流通開口４０を
通つて燃料棒１８が上方に移動できないように
し、従つて、燃料棒１８が上部ノズル２２と下部
ノズル１２との間に軸方向に拘束ないしは保留さ
れる。

上部押さえ板３２は、シンブル延長部分２６上
に、それぞれの通路４３（第１図）によつて摺動
自在に装着されており、各通路４２は内部に棚状
部分４４を形成している。押さえ板３２は、その
所定場所に配設された多数の比較的大きな冷却材
流通開口４６（第２図）及びいくつかの比較的小
さな冷却材流通開口４８も備えている。各保持部
材３６（第１図）の軸方向上方に隔だてられた別
の保持部材５０は、各々のシンブル延長部分２６
上に取付けてあり、それぞれの通路４２内に配置
されている。保持部材５０は、内側棚状部分４４
と共働して、シンブル延長部分２６に沿つた押さ
え板３２の上向きの運動を制限する。燃料集合体
１０の上部領域において冷却材の上向きの流れを
案内する囲いを形成するために、下部アダプタ板
３０の周囲縁部に、立上り側部壁５２が形成され
ている。なお、これから説明する燃料棒取外し手
段は、その使用に際し、以上に説明し図面に示し
た上部ノズルのサブアセンブリーに限定されるも
のではない。

本発明によれば、燃料集合体１０は、（例えば
燃料集合体１０から上部ノズル２２を取外すこと
により）燃料集合体１０を分解することなく、原
子炉（図示しない）の炉心領域内にあるままの燃
料集合体１０から燃料棒１８のうち選択されたも
のを取出すための手段を備えている。より詳細に
は、燃料集合体１０は、第２，３図に示すよう
に、１対の接近プラグ（プラグ手段）を有し、
各々の接近プラグは、保持部分５４とプラグ部分
５６とを有し、上部ノズル２２の下部アダプタ板
３０内に閉じ込められ、燃料棒１８のうち予め選
択されたものの上方に特定的に配置されている
（第３図）。

各接近プラグの保持部分５４は、第３，４図に
最も良く示すように、隅角部が凹面状の、大体十
字形の形状を有し、結合部分３８の間にある。保
持部分５４は、その側面を隣接した結合部分３８
に例えば溶接により適当に固定することにより、
結合部分３８の間に固定されている。アダプタ板
３０内に保持部分５４を位置させるために、結合
部分３８の所定の区画又は部分を切断して取除
き、隣接した結合部分３８の間に保持部分５４を
適切に位置させるための物理的な空間及び〓間を
形成する。好適な実施例において、保持部分５４
は、４本の燃料棒１８に接近してこれらを除去す
るに足りる直径の貫通軸孔（貫通孔）５８を備え
ている。軸孔５８は、雌ねじを備えていることが
好ましい。

各接近プラグのプラグ部分５６（第５図に最も
良く示す）は軸孔５８内に嵌合する円筒体の形状
であり、軸孔５８の壁にある雌ねじと係合するよ
うに雄ねじ６０を好ましくは備えている。４個の
パイ形の通路６２は、それを通る冷却材の上向き
の流れを許容するように、プラグ部分５６を軸方
向に貫いて延びているが、通路６２の断面寸法
は、燃料棒が該通路を経て延長し通過することを
阻止する大きさである。

プラグ部分５６が保持部分５４の軸孔５８内に
ねじ止めされて固定され、燃料集合体１０の作動
中に振動その他によつてゆるまないように確保す
るため、立上り状の舌片６４と凹み６６との形の
ロツク手段が設けられている。舌片６４は、プラ
グ部分５６の上面に形成してあり、保持部分５４
の上面に形成した対応する凹み６６上に曲げら
れ、その内部に係合してロツクするようになつて
いる。凹み６６は軸孔５８から径方向外方に延長
している。

第２図に最も良く示すように、大きな冷却材の
流通開口４６は、上部の押さえ板３２に、一方の
流通開口４６は接近プラグの一方のものの上方に
あり、他方の流通開口４６は接近プラグの他方の
ものの上方にあるように形成されている。このよ
うな位置関係又は整列であるため、プラグ部分５
６のねじ止めを外して保持部分５４から取外した
時に、下方にある４本の燃料棒１８の上端を掴
み、保持部分５４の軸孔５８及び冷却材の流通開
口４６を経て燃料集合体１０から垂直上方に燃料
棒をもち上げることができる。このような燃料棒
の取出し及び同様な方法でのその後の交換は、勿
論、燃料集合体を炉心領域に置いたまゝ、上部ノ
ズルを取外すことなく行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施した燃料集合体の、一
部は断面で、また一部は切欠いて示した立面図、
第２図は、２個の接近プラグを上部ノズルのアダ
プタ板に取付けて示した、第１図の燃料集合体の
拡大平面図、第３図は、一方の接近プラグを所定
位置とし、他方の接近プラグは取外し、４本の個
別の燃料棒を取外しのために露出した状態におい
て示した、第１図の３−３線断面図、第４図は、
上部ノズルから取外したプラグ保持部分の拡大斜
視図、第５図は、上部ノズルから取出した後の取
外し自在なプラグ部分の斜視図である。 １０……燃料集合体、１２……下部ノズル、１
４……制御棒案内シンブル、１６……格子、１８
……燃料棒、２２……上部ノズル、３０……アダ
プタ板、３８……結合部分、４６……流通開口、
５４……保持部分（プラグ手段）、５６……プラ
グ部分（プラグ手段）、５８……軸孔（貫通孔）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上部ノズルと、下部ノズルと、前記下部ノズ
   ルから上方に延びる少なくとも１個の制御棒案内
   シンブルと、該制御棒案内シンブルに沿つて隔置
   された複数の横向きの格子と、互いに平行に隔置
   された関係で該格子によつて支持され、前記下部
   ノズル及び前記上部ノズルの間に軸方向に拘束さ
   れている、長い複数の燃料棒の組織化された列と
   を有し、前記上部ノズルは、前記燃料棒の上端よ
   り上方のレベルで前記制御棒案内シンブルの上端
   部に支持されて横向きに延びるアダプタ板を備
   え、該アダプタ板は、複数の冷却材流通開口を画
   定するよう交差状に互いに入り組むと共に、前記
   組織化された列の燃料棒の大多数に関して重なり
   合う関係で配設された複数の結合部分の一体構造
   物と、前記アダプタ板の領域内において同アダプ
   タ板に組み込まれて、前記組織化された列の燃料
   棒の残りのものの上方に配設された少なくとも１
   つのプラグ手段とを備え、該プラグ手段は、前記
   結合部分のうち相互に隣接するものの間に配置さ
   れて該隣接するものに取着されると共に、前記プ
   ラグ手段の直下にある少なくとも１つの燃料棒に
   接近して同燃料棒の取り外しを可能にするのに十
   分な直径の軸方向の貫通孔を有する保持部分と、
   前記貫通孔内に装着され取り外し自在に保持され
   ると共に、燃料棒の通過を防止する横断面寸法を
   有して軸方向に貫通状態で延びる少なくとも１つ
   の冷却材通路を有するプラグ部分とからなる、原
   子炉用燃料集合体。