JPH02231596A - 核燃料集合体 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は，動力用原子炉のための核燃料集合体に関す
る． ［従来の技術］ 動力用原子炉では核燃料は通常燃料棒を燃料集合体にま
とめた形となっている．これらの集合体は多くの場合直
径約０．４インチ長さ約ｌＯフィートの多数すなわち通
常８ｌないし２８９本の細長い棒から作られている．こ
れらの棒は格子形スペーサにより間隔を置いて保持され
，各スペーサは通常燃料集合体全体を囲む外周帯と、燃
料棒の列の間を集合体を横切って延び端部を外周帯に結
合された格子帯の格子ルーバ形の配列とを備える．しば
しばこれらの格子形スペーサは冷却水の横流又は旋回運
動を起こさせるように、燃料棒の間を長手方向に上向き
に流れる冷却水の偏向手段を備える．偏向手段は熱伝達
を向上し集合体の許容出力を増す．偏向手段は例えばア
メリカ合衆国特許第３３９５０７７号明細書及びアメリ
カ合衆国特許第４１２８９２６号明細書に示されている
．各上記特許は格子形スペーサの間に置かれ冷却水の運
動を高めようとする混合格子又は偏向格子の設置につい
て記載されている．かかる混合格子はアメリカ合衆国特
許第３３９５０？７号明細書の第１図に符号ｌ８で示さ
れ，またアメリカ合衆国特許第４７２Ｈ２８号明細書の
第１図に示されている．これら両特許の明細は特に本明
細書に参考として引用されている． ［発明が解決しようとする課題］ この発明の課題は，中間混合格子の構造を改良すること
にある． 中間混合格子は燃料棒を拘束するものであるが、この機
能は主として格子形スペーサにより行われ、それゆえに
混合格子は格子形スペーサほど強固に棒を拘束する必要
はない．従来の構造では混合格子は格子形スペーサと同
様に、外周帯とこれらの外周帯を結合する格子ルーバ形
の配列とを備える． 〔課題を解決するための手段】 この課題は特許請求の範囲の請求項１に記載された構成
により解決される． ［発明の効果］ 外周帯を省略し、そして集合体の外周で燃料棒のために
必要な程度の拘束な提供するように格子帯の端部を構成
することにより、改良された構造が得られることが判明
した． この構造は幾つかの長所を有する．第１に、この構造は
混合格子の流れ抵抗を減少し、集合体の中での圧力低下
を減少させる．このことは中間混合格子を備えた燃料集
合体がこれを備えていない他の集合体と混在している事
例において副次的な長所を有する．中間混合格子を備え
た集合体はこれを備えていない集合体より大きい流れ抵
抗を有する．それゆえに冷却水が抵抗の高い集合体を迂
回し，その代わりに抵抗の低い隣接する集合体の方へ流
れる傾向がある．中間混合格子の流れ抵抗を減少するこ
とにより、迂回流を起こすおそれが減る． 第２に、外周帯の省略により燃料交換中にこれらの帯に
よるつり上げのおそれが減少する．なぜならば格子全体
が外側の燃料棒の外面に接する包絡面の内部にあるから
である．混合格子は格子形スペーサに比べて比較的弱く
，それゆえに混合格子によるつり上げは損傷を招きやす
い．加えるに部品数の減少により中間混合格子の製造費
が低減し、かつ中間混合格子の中の金属量の減少により
原子炉運転中の寄生中性子吸収が減少する． ［実施例】 次にこの発明に基づく核燃料集合体の複数の実施例を示
す図面により，この発明を詳細に説明する． 第１図、第２図及び第３図は、アメリカ合衆国特許第４
７２８９２６号明細書の第１図、第１ａ図及び第１ｂ図
に示された偏向格子の設計に適用可能なこの発明の実施
例を示す．前記特許の明細は特に本明細書に参考として
引用されている．第１図において、二重帯６，８は前記
特許の第１図における同一符号の帯に相応する．すなわ
ちこれらの帯は、燃料棒と案内管とが貫通して延びる区
画を形成する格子ルーバ形構造の一部を形成する．前記
特許に示された帯と同様にこれらの帯は溝形部材１０、
１０’　により形成され，これらの部材が協働して燃料
！＃１４，１４’　に接触する凹所を形成する．燃料棒
１４は集合体の隅の棒であり、一方１４’　は側面の棒
である．第１図に示すように溝形部材１０．１０’　の
壁は延長されて互いに交差し、棒１４、１４’　の中心
を結ぶ線１５、１５コの外側でそれぞれこれらの棒を圧
迫する延長部ｌ６、１６１　を形成する．部材１８．１
６’　が交差するところでは、これらの部材は前記特許
の第１ａ図及び第１ｂ図に示された方法で溝を切って相
互にはめ合わされている．そしてこれらの部材はこの個
所で溶接することもできる．それらの端部から離れた個
所で、部材ｌ６、１６１　は結合部材ｌ８、１８１　に
溶接され、これらの結合部材はまたその交差個所２０で
相互に溶接されている．燃料棒を所定位置に保持するた
めに、このことは燃料棒との比較的剛性の係合を与える
．しかしながら部材１８、１８’　　との接合点の外側
に各部材１６，１６１上に短い片持ち梁部分が存在する
ので、係合は完全に剛性ではない．このことは必要な僅
かな程度のたわみ性とばね作用とを与える． 第ＩＡ図は第１図の構造に非常に似た構造を示し、符号
は相応する部品に対してほぼ同じである．しかしながら
溝形部材１２、１２’　は２６，２６１で曲げ返され、
延長部２８，２８１　を形成する．これらの延長部は第
１図の延長部１６、１６’　　と同じ方法で結合され同
様に機能する．第２図は，この発明の別の実施例を示す
．第２図には前例のように交差する二つの二重帯が６、
８で示されている．帯６に形成された二つの溝形部材１
０．１０１　は部分的に示されている．二重帯８の二つ
の部材は、棒３４、３４′　に接触しこれらを保持する
帯３６、３６′を形成するように分離されている．部材
３６、３６１　は棒３４，３４′　の中心を結ぶ線の外
側でそれぞれこれらの棒の表面に接触するように曲げら
れている．部材３６′は３８で横へ曲げられて結合部材
４２に４０で溶接され、結合部材４２はまた部材３６に
溶接されている．部材３６は結合部材４２を越えて延び
る短い部分４４を有する．棒３４は隅の棒である．二重
帯６の一つの部材は延長部４６を形成するように延びて
示され、この延長部は帯８上に形成された部材３６に正
確に相応する．すべての図の構造において、把持部材は
偏向格子の側縁に沿って繰り返し置かれている．第３図
及び第３Ａ図ないし第３Ｈ図は現在推奨されている格子
の形を有する．第３図において５４は隅の燃料棒である
．５４１　．５４ｌ′及び５４ｍは側面の棒である．第
１図及び第２図と同様に格子は二重の帯６、８から作ら
れている．これらの帯の端部は５６，５６１及び５７、
５７１で示されるように分離されている．これらの分離
された端部はそれぞれ相手に向かって曲げられ５８で溶
接されている．これらの端部は棒５４１′と５　４　Ｔ
ｌ１の中心を結ぶ線の外側でこれらの棒に接触するよう
に十分に分岐している．部材５６，５６１　は燃料棒挿
入前の応力を生じていない状態では下向きにも広がって
いる．このことは第３Ａ図及び第３Ｂ図に部分図で示さ
れている．第３Ａ図は燃料棒挿入前のこれらの部材の平
面図を示し、第３Ｂ図は立面図を示す．燃料棒の予定位
置は想像線で示されている．棒ｓ　４　ｔＴ　．　５　
４ＮＴが挿入されると、部材５６、５６’　は第３Ｃ図
及び第３Ｄ図で示すように相互に締め付けられる．これ
によりばね作用が生じ、このばね作用が燃料棒を所定位
置に強固に保持するのを助ける．部材５７，５７１　は
同様に作られている．加えるに部材５７は隅の棒５４に
係合するために６０で示すように延長されている．強度
を増すために、延長された部分６０は第３Ｈ図の立面図
及び切断線３Ｊ−３Ｊによる断面図において５９，５９
１　で示すように波形を付けられている．部材５７，５
７’　は第３Ｅ図及び第３Ｆ図では応力を生じていない
状態で示され，第３Ｇ図及び第３Ｈ図においては燃料棒
を挿入され応力を生じた状態で示されている． 第４図は、第１図ないし第３図に示す二重帯ではなく、
単一の帯から成る格子の一実施例を示す．帯６２は燃料
棒の中心を結ぶ線の外側で燃料棒６４に接触するために
、６６で示すように曲げられている．各帯６２には把持
部材６６’　が溶接されている．帯の端部と把持部材と
はそれぞれ相手に向かって曲げられ，両部分は６８．７
０で相互に溶接されている．隅の棒に隣接して、これら
の部材のうちの適当な一つは第３図の部材６０と同様な
方法で棒に接触するために７２で延長されている． 第５図は第４図の実施例に密接に関係する変形例を示す
．第５図に示された構造では格子帯８０がまっすぐであ
り、二つの把持部材７６、７６’がこの帯に溶接されて
いる．隅の棒に隣接してこれらの部材の一つが８２で延
長されている．第４図及び第５図に示す把持部材は、第
３図の実施例に関連して詳細を説吋した部材と同じ形を
有する． 第１図、第ＩＡ図及び第２図に示す構造は，重の帯と共
に使用するのに適合させるために、第４図又は第５図に
相応する方法で変形することができる． この発明の幾つかの実施例を詳細に説明したけれど，別
の変更を行うことができることは当業者にとって明らか
である．この発明は特許請求の範囲だけにより制限され
るべきである．

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図，第３図、第４図及び第５図はそれぞれ
この発明に基づく核燃料集合体の異なる実施例の偏向格
子の部分平面図、第ｌＡ図は第１図に示す偏向格子の変
形例の部分平面図，第３Ａ図及び第３Ｂ図はそれぞれ第
３図に示す下側の格子帯の燃料棒挿入前の部分平面図及
び立面図、第３Ｃ図及び第３Ｄ図はそれぞれ第３図に示
す下側の格子帯の燃料棒挿入後の部分平面図及び立面図
、第３Ｅ図及び第３Ｆ図はそれぞれ第３図に示す上側の
格子帯の燃料棒挿入前の部分平面図及び立面図、第３Ｇ
図及び第３Ｈ図はそれぞれ第３図に示す上側の格子帯の
燃料棒挿入後の部分平面図及び立面図と切断線３Ｊ−３
Ｊによる断面図である． ６，８、６２．８０・・・格子帯 １０．１０’　　，１２、１２’，３８、３６『５６，
５６１　，５７，５７１　・・・二重部材ｌ４、１４’
，３４、３４’　　．５４．５４伊５　４Ｔ？　，　　
５　４１１１、６４，６４１　．６４”．７４、７４’
．７４ＩＴ・・・燃料棒 １６．１６’　　，２８、２８’　　．４４、５６、５
６’　　．５７．５７’　　．６６、６６１　　，７６
、７６′　・・・把持部材 ５９、５９′・・・波形を付けられた部分６０、７２．
８２・・・延長部 ６２．８０・・・単一部材 ＦＩＧ　３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数の細長い平行な燃料棒と、前記燃料棒に沿って
   分散配置されこれらの燃料棒を一緒に一つの束となるよ
   うに束縛する複数の格子形スペーサと、二つの前記格子
   形スペーサの間に置かれ前記燃料棒に平行に前記集合体
   を貫流する冷却水を偏向するのに適した少なくとも一つ
   の偏向格子とを備えた核燃料集合体において、前記偏向
   格子が相互に平行にかつ第１の方向に延びる格子帯の第
   １の組と、相互に平行にかつ格子帯の前記第１の組に対
   し角度を成して延び第１の組と交差する格子帯の第２の
   組とから成り、前記帯の少なくとも幾つかが前記冷却水
   を偏向するための偏向手段を有し、前記偏向格子が外周
   帯を有せず、各前記格子帯がその外端部に前記集合体の
   最も外側の棒の動きを抑制するために前記棒の中心を結
   ぶ線の外側で前記棒に接触する把持部材を有することを
   特徴とする核燃料集合 体。 ２）前記偏向格子が二重部材の帯から形成され、各帯の
   部材がその端部のそばで分離さ れ、前記集合体の隣接する外側の燃料棒に接触するよう
   に曲げ離されることを特徴とする請求項１記載の集合体
   。 ３）帯を形成する前記部材の少なくとも一つの部材の外
   端部が他の部材に向かって曲げ戻され、前記部材が前記
   燃料棒との接触点の外側で相互に固定されることを特徴
   とする請求項２記載の集合体。 ４）前記部材がその端部で重なり相互に溶接されること
   を特徴とする請求項３記載の集合 体。 ５）前記燃料棒の一つが前記集合体の隅の棒であり、更
   にそれぞれの二つの帯の一つの部材の端部上に延長部を
   備え、この延長部が前記棒を通り過ぎて直角に延び、前
   記部材と前記棒との接触点の外側の一個所で前記隅の棒
   に接触することを特徴とする請求項４記載の集合体。 ６）前記延長部が波形を付けられていることを特徴とす
   る請求項５記載の集合体。 ７）前記格子が単一部材の帯から形成され、少なくとも
   一つの把持部材が各帯の外端部に溶接されていることを
   特徴とする請求項１記載の集合体。