JPH02221891A - 燃料体用素子型スペーサとこれに用いるスプリング - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、特に発電用原子炉向けの燃料体におけるスペ
ーサのうち、円筒形やへ角形等の環状とした隣接状態で
ある多数の素子と、これらの隣接素子に組み込まれたス
プリングとを具備し、これら多数の素子を周辺支持帯に
より結束してなる素子型スペーサと、当該スペーサに用
い得るスプリングに関する。

（従来の技術） 従来、第７図に示す沸騰水型原子炉用燃料体龜などにあ
っては、既知の如＜−ｈ部タイプレートｂと下部タイプ
レートＣとの間に、引き揃えて装填した多数本の燃料要
素ｄとウォータロッドｅとを保持するため、長手方向に
所定距離だけ離して複数個の素子型スペーサｆが設けら
れている。

この素子型スペーサｆは、第８図に示されているように
多数の素子８を隣接状態として、その外周側を周辺支持
帯りにより結束固定すると共に。

当該相隣接する一対の素子ｇにはスプリングｉを組み込
み、当該スプリングｉと、素子ｇに設けた固定突起ｊと
によって、当該素子ｇに挿通された上記燃料要素ｄ等を
支持するよう構成されている。

ところが、上記従来の素子型スペーサｆにあって用いら
れているスプリングｉには、インコネル等の高Ｎｉ合金
による耐熱性をもった材料を加工して得た第９図の如き
連続ループ型ばねを用い、方素子ｇには第１０図に示す
如きコ字形の切欠き溝ｋが設けられている。

そして、隣接素子ｇの切欠き溝ｋにあって、その縦溝部
に１に、スプリングｉの板ばね部１１．１２を挿入した
後、当該スプリングｉを横動させ、このことで、板ばね
部ｉ１．ｉｚが連設されている上位折返し部１１．下位
折返し都立２を、夫々切欠き溝にの横溝部に２、ｋ３内
へ進入させ、ここでインコネル等によるスプリングｉと
、これとは別材のジルカロイなど（Ｚｒｙ２　、Ｚｒｙ
４）による高耐性および低中性子吸収断面積を有する異
材料の素子ｇとを溶接により固定されるようにしており
、ここで、第１１図（ａ）が素子ｇとして円筒管を用い
た場合、同図（ｂ）がへ角管を素子として用いた際の隣
接素子部分を示した夫々横断平面図と平面図とを示して
いる。

従って、上記従来例によるときは、先づスプリングｉに
つき、前記の如く連続ループばねを採択していることか
ら、その製造に際し薄肉管を切り出して、これをプレス
加工により整形した後、適宜時効処理を施して降伏強度
を高めることで、ばね材としての強度を付与するように
している。

このように薄肉管を加工するということは、同一の肉厚
公差を有する板材の加工に比し、その製造工程が複雑と
なり、全体としての製造コストが極めて高価につくこと
となる。

そこで、もちろん上記の如き連続ループばねに加えて、
ｉ！！当な肉厚までは板材として加工した後、これを円
筒形等に整形して、その接合部を電気抵抗溶接によって
接合（シーム管）シ、これを引抜き、圧延等の加工によ
り精密管を得るようにする方法の採択も考えられ、これ
によるときは比較的安価な製品が得られることとなる。

しかし、かかる方法によるときは、上記溶接接合部の金
属組織が母材と異なっているため、後の製造工程でも完
全には母材と同一の組織にはならず、このため、当該抵
抗溶接部に発生する可能性のある欠陥が、技術上どうし
ても残されてしまうこととなるため、かかるばね材の製
造手段として採用することが困難となり、結局高価な前
記の連続ループばねを用いる結果となっている。

また、上記従来の素子型スペーサにあっては、前記のよ
うに隣接素子ｇの切欠き溝ｋに、スプリングｉを嵌入係
止し、この状態を固定するため、異種材料による当該両
部材を溶接しなければならないため、溶接強度との問題
があるだけでなく、溶接箇所も素子の内側奥方であるた
め溶接操作上も面倒なものとなっている。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記従来の欠陥に鑑み検討されたもので、請求
項（１）の燃料体用素子型スペーサにあっては、スプリ
ングの上下端に夫々上位耳部と下位耳部を形成しておき
、これらを隣接素子に設けた上位抱持部と下位抱持部と
によってスプリングが上下方向に可動状態となるように
、夫々抱持状態となし、この状態をスプリングと素子と
の溶接ではなく、隣接素子相互の上下の接触箇所にて溶
接固定するようにし、これにより、溶接強度を向トする
と共に、溶接に際してのスプリング組込み作業を容易に
すると共に、溶接箇所を素子の上下端部に求めることで
、溶接操作自体をも行い易くしようとするのが、その目
的である。

次に、請求項（２）のスプリングは、板材からプレス加
工により打抜かれた素材などを用いて、これを打出しや
曲げ加工により成形し、最終的には当該素材の両端縁を
スプリングの板ばね部延長望域外にあって突き合せの状
態となし、当該両端縁を溶接することで、溶接箇所があ
っても、これによる欠陥が生ずることなく、連続ループ
ばねに近似したばね特性を発揮し得るようにして、その
コストを大幅に低減させることを可能にしようとするの
が、その目的である。

（課題を解決するための手段） 本願は上記の目的を達成するため、請求項（１）では、
多数の環状とした素子を外接状態として、周辺支持帯に
より結束したスペーサにおいて、隣接された各素子の内
面側に所要数の固定突起が突設されている環状本体には
、その外面側に上位抱持部と下位抱持部とを横長に凹設
すると共に、当該両抱持部の横長方向中央部間に縦装ス
リットが穿設され、当該各素子と異種材料にて形成され
たスプリングは、横長の上位耳部と下位耳部とを、その
横長方向中央部から夫々前後方向へ相対向して突曲する
一対の板ばね部により連設され、前記隣接素子の各上位
抱持部、下位抱持部により上記スプリングの夫々上位耳
部、下位耳部を抱持すると共に、当該スプリングの各板
ばね部を縦装スリットから当該各素子の環状本体内へ突
出させ、この隣接素子相互の上位と下位の接触箇所が溶
接固定されてなることを特徴とする燃料体用素子型スペ
ーサを提供しようとしている。

さらに、請求項（２）に係る上記請求項（１）の素子型
スペーサ用に供し得るスプリングとしては。

前後方向へ相対向して突曲した一対の板ばね部と、当該
板ばね部の各上端部、下端部から夫々左右に直交状に連
設して延出された上位耳部と下位耳部とを具備し、これ
ら両耳部は各板ばね部に連設の耳板部を左右の折返し部
で曲折して突き合せ状態に形成されると共に、当該耳板
部の両端縁部の溶接による連着箇所を、両板ばね部の長
手方向延長領域外に設けるようにしたことを、その内容
としている。

（作　　　用） 請求項（１）による素子型スペーサによるときは、隣接
素子によって、スプリングを挟み込むようにすれば、当
該スプリングの上位耳部と下位耳部とが、上位抱持部と
下位抱持部とによって抱持されることで保持することが
でき、この状態にて隣接素子の接触箇所を上と下から、
同種材料である当該画素子を溶接してしまえばよいので
、異種材料の溶接が不要となり、隣接素子とスプリング
は溶接でなく抱持であるから、溶接箇所の不正などによ
って当該画素子に突出する板ばね部の寸法に差異が生じ
たり、また−様な直立状態にて溶接されないといったこ
とが解消される。

請求項（２）によるスプリングにあっては、板材から得
た素材の打出し、曲げ加工により成形し得るので、連続
ループばねに比し格段に安価な提供が実現でき、上記素
材の端縁を突き合せ、これを溶接した箇所が板ばね部の
長手方向延長領域外にて溶接固定してあり、従って板ば
ね部による弾性特性に、当該溶接箇所が影響を与えるこ
となく、連続ループばねと略凹等の特性を発揮すること
ができ、また上位耳部と下位耳部の成形により、隣接素
子への取り付けを、溶接によらず抱持手段により行うこ
とも可能となる。

（実　施　例） 本願につき図示の実施例により、これを詳記すれば、第
１図に示すように請求項（１）に係る素子型スペーサは
、多数の環状とした素子（１）を外接状態として、図示
されていない周辺支持帯により結束されたものであるが
、当該隣接素子１．１には、スプリング２が取り込まれ
ており、ここで、スプリング２は第２図がこれを示して
ると共に、素子！についてはｓ３図乃至第６図によって
、これが明示されている。

そこで、先ず請求項（２）のスプリングにつき、第２図
によって詳記すると、材料としては２８０℃〜３５０℃
の高温で、ばね性と耐食性を期待できる高Ｎ１合金であ
るインコネルなどの板材を使用し、これをプレス加工に
よって打ち抜くことで、第２図（ｂ）に示す如き打抜き
素材２ａを用意する。

次に、上記素材２ａを打出し、曲げ加工することで、同
図（ａ）に示す如く前後方向へ相対向してく字状、逆く
字状に曲成した一対の板ばね部２ｂ、２ｃを、側方から
見て菱形状となるようにし、その長手方向中央部に凸曲
当接部２ｄ、２ｅを形成するが、当該板ばね部２ｂ、２
ｃは上記素材２ａの縦板部２ｂ′。

２ｃ’　によって形成されることとなる。

上記板ばね部２ｂ、２ｃの各り端部と下端部から夫々左
右方向へ、直交状に連設されて延出している上位耳部２
ｆと下位耳部２ｇとが、各板ばね部２ｂ、２ｃに連設さ
れた耳板部２ｆ１．２ｆｚ　、　２ｇｔ　　、　２ｇｚ
を、左右端に形成される折返し部２ｈ　、２ｆ４．２ｇ
ｚ　　。

２ｇ４にて曲成することで、その端縁を突き合せ状態と
なし、当該両端縁部２ｈ、２ｉを溶接することで、溶接
部２ｊ、２ｋを形成する。

従って、図面から明らかなように、耳板部２ｆ１，２ｆ
ｚ　、　２ｇｓ　　、２ｇｚは、前記素材２ａの横板部
２Ｆ’、２ｇ’　により形成されることになる。

また、前記の折返し部２ｈ　　、２ｆ＊　、　２ｇｚ　
、２ｇ＋として図示したものは、緩装円筒状に形成され
ており、ここに開通された通孔２Ｊ１以外の箇所では、
耳板部２ｆｔ　　、　２ｆｚ　、　２ｇｔ　　、　２ｇ
ｚ　ｆ）＜、ソノ表裏で当接状態となっている。

そして、さらに重要なことは、上記の溶接部２ｊ　、２
ｋにより連着される端縁部２ｈ、２ｉを、上位耳部２ｆ
、下位耳部２ｇにあって、その板ばね部２ｂ、２ｃの長
手方向延長領域に形成せず、それ以外の箇所に設定して
、板ばね部２ｂ、２ｃのばね特性に、烏該溶接箇所が影
響を与えないようにするのである。

次に、素子ｌについて第３図乃至第６図によって以下、
これを説示する。

素子ｌには既知の如く、その環状本体１ａにあって、第
３図（ｂ）、第４図、第５図そして第６図に示されてい
る如く１２０度離度離位置に上下２段にて、固定突起１
ｂが内面側へ突出するよう形成されており、さらに、本
発明では上記固定突起１ｂの位置から１２０度離開きせ
て、環状本体１ａにスプリング挟持手段１ｃが上下方向
に縦設されている。

このスプリング挟持手段１ｃとして図示したものは、環
状本体１ａの外面側に凹設された上位抱持部ｌｄ、下位
抱持部１ｅが横長に形成されていると共に、当該上位、
下位抱持部１ｄ、！ｅの横長方向中央部間に寝装スリッ
ト１ｆが穿設されたもので、もちろんこの寝装スリット
ｌｆは、前記スプリング２の板ばね部２ｂ、２ｃが嵌挿
できる寸法に設定されている。

ここで、上記の両抱持部１ｄ、ｌｅは、中央凹所１ｄ＋
　、　ｌｅｔ　とその左右に連設された係嵌スリットｌ
ｄｚ　、　ｆｅｚ　とからなり、かつ中央凹所１ｄｔ　
、　ｌｅｔの中央には、寝装スリットｌｆと連続するよ
うに、環状本体ｌの内側に押し出して凹設した板ばね部
の大変形防止用の凹所１ｄ３．　ｌｅ３が形成されてい
る。

尚、ここで上記素子には、高耐食性および低中性子吸収
面精を有するジルカイロでＺｒｙ２　、　Ｚｒｙ４など
を既知の如く使用するが、その肉厚は０．４５ｗ＋ａ。

外径は１４．４５ａ＋ｍ　、高さ３０ＩＩＩ１１といっ
た寸法のものが具体的に用いられ、これに対し前記スプ
リングには、肉厚０．３ｍｍ　、板ばね部の巾２．５韻
モして全長２３ｍｍ程度のものを採択することとなる。

さて、上記の如き素子ｌに、前記の請求項（２）に係る
スプリング２を組み込むことで、請求項（１）の素子型
スペーサが構成されるが、このためには第１図（ａ）の
如き円筒状か、同図（ｂ）のように六角形の角筒状とし
た環状の素子ｌを隣接していくこととなる。

そして、この際隣接素子１．１により、スプリング２を
挟み込むようにして、スプリング２の上位耳部２ｆと下
位耳部２ｇとを、夫々当該素子１．１の上位抱持部１ｄ
と下位抱持部１ｅとにより抱持させると共に、スプリン
グ２の板ばね部２ｂ、２ｃを同上素子１．１の緩装スリ
ッ日ｆに嵌挿して、各素子１．１の内面側へ突出させる
のであり、このとき、スプリング２の上位耳部２ｆ、下
位耳部２ｇの膨張された折返し部２ｈ　　、　２ｆ４．
２ｇ３．２ｇ４は、夫々上位抱持部１ｄ、下位抱持部１
ｅの係嵌スリ７）　ｌｄｚ　、　ｆｅｚに係嵌され、板
ばね部２ｂ、２ｃの上端部と下端部とが板ばね部の大変
形防止用の凹所１ｄｚに配装されることとなる。

上記の如き隣接素子１．１によるスプリング２の挟持状
態では、当該画素子１．１が、その上位と下位にあって
当接することとなり、この接触箇所を、第１図の如く、
夫々上下から電気抵抗溶接。

ＴＩＧ溶接、電子ビーム溶接、レーザー溶接などの溶接
手段によって溶着部３を形成し、画素子ｌ。

ｌを互いに接着固定するのであり、かくしてスプリング
２は同上素子１．１に溶接されることなくかつ上下方向
に可動な抱持状態で取り付けられることとなる。

（発明の効果） 本願請求項（１）の素子型スペーサによるときは、スプ
リングが連続ループ型ばねによらず、板ばねの打抜き等
による加工で得られるので、全体として安価なスペーサ
を提供でき、異種材料である素子とスプリングとの溶着
が不要となり、素子相互の溶着でスプリングを抱持でき
るため、溶着強度の信頼性と溶着位置の精度を向上させ
ることができ、かつ溶接もその溶接位置が露呈している
ことから行い易く、生産性の向上にも利するところ大で
ある。

請求項（２）によるスプリングにあっては、連続ループ
型ばねでないが、両端縁部の溶接による連着箇所が、上
位耳部、下位耳部にあって、板ばね部の長手方向延長領
域外に設定されているので。

当該溶接部分かばね特性を劣化させず、連続ループ型ば
ねに匹敵する品質のものを極めて安価に提供し得る。

また、上下の耳部と板ばね部との直交状とした連設構成
により、素子に適切な受容の加工構成をもたせておけば
、隣接素子による安定しかつスプリングが上下方向に可
動な抱持状態を容易にして、かつ高精度のスペーサ組立
作業を行い得ることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は本願請求項（１）の素子型スペー
サを示す異種例による各平面図、第２図（ａ）　（ｂ）
は請求項（２）のスプリングを示す一実施例の夫々斜視
図とその打抜き素材を示す平面図、第３図（ａ）（ｂ）
は前記スペーサに用いられる素子の夫々正面図と平面図
、第４図と第５図および第６図は、夫々第３図（ａ）の
ｒＶ−ｒＶ線、Ｖ−Ｖ線、第３図（ｂ）のＶｌ−ＶＴ線
矢視断面図、８７図は従来の素子型スペーサを用いた佛
騰水型原子炉用燃料体の一部を切欠した正面図、第８図
は、同上素子型スペーサの略示正面図、第９図と第１Ｏ
図は当該スペーサの夫々スプリングを示す斜視図と素子
の正面図、第１１図（ａ）（ｂ）は同上従来スペーサの
隣接素子のみの異種例による夫々横断平面図と平面図で
ある。 ｌ・・・・・・素子 ｌａ・・・・・・環状本体 １ｂ・・・・・・固定突起 ｌｄ・・・・・・上位抱持部 ｌｅ・・・・・・下位抱持部 Ｕ・・・・・・緩装スリット ２・・・・・・スプリング ２ｂ、２ｃ・・板ばね部 ２ｆ・・・・・・上位耳部 ２ｆ＋　　、　２ｈ　、　２ｇ＋　　、　２ｇｚ　・・
・・”耳板部２ｈ　　、　２Ｆ４．２ｇｘ　、　２ｇ４
・・・・・・折返し部２ｇ・・・・・・下位耳部 ２ｈ、２ｉ　・・両端縁部 ｈ・・・・・・周辺支持帯 代理人　弁理士　斎　藤　義　雄 第 図 第 図 第 図 第 仝 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数の環状とした素子を外接状態として、周辺支
   持帯により結束したスペーサにおいて、隣接された各素
   子の内面側に所要数の固定突起が突設されている環状本
   体には、その外面側に上位抱持部と下位抱持部とを横長
   に凹設すると共に、当該両抱持部の横長方向中央部間に
   縦装スリットが穿設され、当該各素子と異種材料にて形
   成されたスプリングは、横長の上位耳部と下位耳部とを
   、その横長方向中央部から夫々前後方向へ相対向して突
   曲する一対の板ばね部により連設され、前記隣接素子の
   各上位抱持部、下位抱持部により上記スプリングの夫々
   上位耳部、下位耳部を抱持すると共に、当該スプリング
   の各板ばね部を縦装スリットから当該各素子の環状本体
   内へ突出させ、この隣接素子相互の上位と下位の接触箇
   所が溶接固定されてなることを特徴とする燃料体用素子
   型スペーサ。
2. （２）前後方向へ相対向して突曲した一対の板ばね部と
   、当該板ばね部の各上端部、下端部から夫々左右に直交
   状に連設して延出された上位耳部と下位耳部とを具備し
   、これら両耳部は各板ばね部に連設の耳板部を左右の折
   返し部で曲折して突き合せ状態に形成されると共に、当
   該耳板部の両端縁部の溶接による連着箇所を、両板ばね
   部の長手方向延長領域外に設けるようにしたことを特徴
   とする燃料体用素子型スペーサ用スプリング。