JPH02290594A - 原子炉燃料集合体 - 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〕 本発明は原子炉燃料集合体に関する。

〔従来の技術〕

核燃料物質を含んだ互いに平行な多数の燃料棒と、互い
にかみ合わされ立てて配置された帯板から成る格子目を
持つ格子を存する少なくとも一つのスペーサとを有し、
各格子目にそれぞれ棒特に燃料棒が一本づつ配置され、
各格子目において前記棒に対して平行な短冊状の接触支
持ばねがその短冊両端でスペーサの帯板に接触して保持
され、この接触支持ばねが前記棒に対する弾力的な接触
支持個所を短冊両端から間隔を隔てて有し、更に前記棒
に対する接触支持個所に波形部を有し、接触支持ばねが
この接触支持個所から帯板に接触する短冊端部まで平滑
および平坦であるような原子炉燃料集合体は、既にスイ
ス特許第４９９８５０号公報で公知である． この公知の原子炉燃料集合体の接触支持ばねはスペーサ
の一つの帯板の片側に設けられており、この接触支持ば
ねの両端が、帯板の反対側に存在する同じ形に形成され
た別の接触支持ばねの両端に固定されている．それぞれ
の棒に対する短冊状接触支持ばねの接触支持個所におり
る波形部は、その短冊状接触支持ばねの帯板と反対側面
に存在している． 炉心内において燃料集合体は縦におよびそれに伴ってス
ペーサの各格子目も縦に冷却材によって貫流される． 〔発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、スペーサの各格子目を通る冷却材およ
び従って原子炉燃料集合体を通る冷却材の流れ抵抗を全
体として最適に小さくすることにある． 〔課題を解決するための手段〕 本発明によればこの目的は、接触支持ばねが保持されて
いるスペーサの帯板に面した接触支持ばねの側面に波形
部を設けるごとによって達成される。

〔発明の効果〕

このことによって、原子炉において燃料集合体の長手力
向に各格子目をＷ　７Ｊｔする冷却材に対する燃料棒と
これに接する接触設置ばねとの間の隙間は、一様に狭ま
り且つ一様に広がる。このことは全体として冷却材に対
する原子炉燃料集合体の流れ抵抗を最適に小さくする。

特許請求の範囲の請求項２に本発明に基づく存利な実施
態様が記載してある． 〔実施例〕 以下図面に示した二つの実施例を参照して本発明を詳細
に説明する。

第１図における原子炉燃料集合体は、正方形の格子プレ
ート２を持つ燃料集合体頭部を有している．その格子プ
レート２は上側面に二本の控えボルト３および取扱ハン
ドル４を備えている。格子プレート２は原子炉燃料集合
体の長手方向に延びる（破線で図示した）多数の貫流開
口５を備えており、沸騰水形原子炉の炉心において冷却
材はこれらの貫流開口５を通して貫流する．格子プレー
ト２は原子炉燃料集合体の長手方向に対して直角に配置
されている． 第１図における原子炉燃料集合体は更に燃料集合体脚部
を備えており、この燃料集合体脚部は同様に原子炉燃料
集合体の長手方向に対して直角に配置された正方形の格
子プレート６を有している．この格子プレート６も、沸
騰水形原子炉の炉心における冷却材に対する原子炉燃料
集合体の長手方向に延びる（破線で図示した）多数の貫
流開口７を有している．燃料集合体脚部の格子プレート
６は下側面に格子プレート６に向いて開いたはめ合い機
横８を備えている．このはめ合い機構８は沸騰水形原子
炉の炉心内にあるいわゆる炉心格子の格子目の中に上か
ら垂直にはめ込まれる。

第１図における原子炉燃料集合体は更にまた、核燃料物
質が詰められた一連の燃料棒９を有している。これらの
燃料捧９は燃料集合体脚部の格子プレート６にねじ込ま
れ、燃料集合体頭部の格子プレート２を貫通し、その上
側面にあるナント１０で格子プレート２にねじ止めされ
ている．これらの燃料棒９は原子炉燃料集合体の燃料集
合体頭部および燃料集合体脚部に対するいわゆる保持棒
として用いられる． 核燃料物質が詰められた他の燃料棒１ｌおよび中央のウ
ォータロッド１２は、それらの両端がそれぞれ原子炉燃
料集合体の燃料集合体頭部および燃料集合体脚部の格子
プレート２、６にある貫通開口にゆるくはめ込まれてい
る。

燃料棒１１およびウォータロッド１２の上端にコイルば
ねとして形成された抑えばね１３、１４があり、これら
は圧縮ばねであり、それぞれ一端が燃料捧１１ないしウ
ォータロッドｌ２に接触支持され、他端が燃料集合体頭
部の格子プレート２の下側面に接触支持されている． 中央のウォータロッド１２は、両端が閉じられたジルコ
ニウム合金から成る管となっている．このウォータロッ
ド１２の両端には管の円周壁に液状水に対する半径方向
質流開口１６が設けられている。

第１図における原子炉燃料集合体は更に、燃料集合体頭
部と燃料集合体脚部との間に複数のスペーサ１７を脊し
ている．これらのスペーサ１７は原子炉燃料集合体の長
手方向において互いに間隔を隔てられており、また燃料
集合体頭部ないし燃料集合体脚部からも隔てられている
．これらのスペーサ１７は、燃料集合体頭部の格子プレ
ート２および燃料集合体脚部の格子プレート６と同様に
正方形をしており、直角にかみ合わされ立てて配置され
たジルコニウム合金製帯板から成る格子によって形成さ
れている．これらのスペーサ１７の格子目３３または３
６（第２図）にそれぞれ一本の燃料棒９または１１ある
いはウォータロッド１２が配置されている。各スペーサ
１７は二つの羽根２０の間に位置されている．これらの
羽根２０は、ウォータロッド１２の円側面の外側にウォ
ータロッド１２の長手方向即ち原子炉燃料集合体の長手
方向において互いに相応した間隔を隔てて存在し、互い
に一直線に並んでいる． 第ｌ図における原子炉燃料集合体には更に、断面正方形
の被覆ボックス２１が付設されている．この被覆ボック
ス２１は同様にジルコニウム合金から成るいわゆる燃料
集合体ボックスであり、これは燃料集合体頭部、スベー
サ１７および燃料集合体脚部の外側を覆って被せられ、
燃料棒９、１１およびウォータロッド１２を、沸騰水形
原子炉の炉心において冷却材チャネルを形成した状態で
取り囲んでいる． 第２図から第５図に示したように、正方形のスペーサ１
７は互いに平行な複数の内側帯板３１と、互いに平行な
複数の内側帯板３２を有している．これらの内側帯板３
１、３２は互いに直角にかみ合わされ９×９個の格子目
３３を形成している．内側帯仮３Ｉ並びにこの内側帯仮
３Ｉに対して直角の内側帯板３２は立てて配置され、即
ちそれらの側面は第１図における原子炉燃料集合体の長
手方向に対して平行に延びている．内側帯［３１３２は
立てて配置された外側帯板３４、３５によって取り囲ま
れ、その一方の外側帯板３５は内側帯板３１に対して平
行に延び、他方の外側帯仮３４は内側帯板３２に対して
平行に延びている．外側帯仮３４、３５は外側面にそれ
ぞれ外側に向いた二つの被覆ボックス２１に対する接触
装着用突起６０を備えている． 各内側格子目３３には四つの接触支持要素４０が付属し
ている．これらの接触支持要素４０はニッケル基合金製
の短冊から成り、二つの脚部４１、４２を持つヘアピン
状クランプの形に湾曲さられれている。このクランプは
スペーサ１７の一つの内側帯板３ｌあるいは３２を格子
目３３の辺の中央において両側脚部４ｌ、４２によって
両側から抱き込んでいる．短冊の両端は即ちクランプ脚
部４１，４２の先端は点溶接によって互いに固く接続さ
れている．内側格子目３３の各辺の中央においてその内
側帯板３１ないし３２が下縁に、接触支持要素４０を形
成する短冊の屈曲部を収容するための係止用切欠き４３
を備えている．接触支持要素４０の一方の脚部４ｌはそ
の内側帯板３ｌないし３２にぴったり接触し、他方の脚
部４２はその内側帯板の反対側面において、その内側格
子目３３内にある燃料棒９あるいはＩ１に対して平行に
短冊状に延びる接触支持ばねを形成するように外側に湾
曲されている．即ちその脚部４２によって形成された接
触支持ばねは、短冊両端で内側帯板３１ないし３２に接
触し、そこでもこの内側帯板３１ないし３２に保持され
ている．接触支持ばねを形成する脚部４２の中央に、そ
の内側格子目３３内の燃料棒９あるいは１ｌに対する弾
力的な接触支持個所に、二つの波形部６ｌがある．これ
ら二つの波形部６１は、接触支持ばねが保持されている
内側帯板３ｌまたは３２に面した接触支持ばねの側面に
形成されている．脚部４２によって形成された接触支持
ばねは、弾力的な波形部６ｌを備えた燃料棒９あるいは
１１に対する接触支持個所からその内側帯板３ｌまたは
３２に接する短冊端部までは平滑で平坦である．接触支
持要素４０の内側帯板３ｌないし３２の他方の側面にぴ
ったり接する脚部４１は外側に二つの丘状部４４を備え
ており、これらの丘状部４４はその内側格子目３３内の
燃料棒９あるいはｌ１に対する剛性の接触支持突起を形
成している．この内側格子目３３の反対側面にある接触
支持要素はそこでは外側に向けて湾曲された接触支持ば
ねとして形成された脚部４２を有しているので、各内側
格子目３３内において互いに平行な二つの内側帯板３１
ないし３２の間において、その内側格子目３３内に配置
された燃料棒９またはｌ１に対する三点支持が保証され
る． スペーサ１７の外側帯板３４、３５も、その外側格子目
３６の辺の中央においてその下縁にある係止用切欠き４
３により位置決めされた接触支持要素４７を有しており
、これらの接触支持要素４７は接触支持要素４０と同様
に短冊状板からクランブの形に湾曲されている。接触支
持要素４０のようにこの短冊の両端も点溶接によって互
いに固く接続されている．しかしこれらの接触支持要素
４７においては、外側格子目３６内にある脚部４８だけ
が燃料棒９あるいは１１に対する弾力的な接触支持個所
を持つ接触支持ばねを形成するように外側に向って湾曲
されており、外側帯板３４ないし３５の外側面における
脚部４９は平坦で平滑であり、外側帯板３４ないし３５
の外側面にぴったり接している．接触支持要素４０と同
様に脚部４８によって形成された接触支持ばねは、燃料
棒９あるいは１１に対する弾力的な接触支持面に二つの
波形部６ｌを有している。これらの波形部６ｌは、接触
支持ばねが保持されている外側帯板３４ないし３５に面
した接触支持ばねの側面に存在している．接触支持要素
４０のようにこの接触支持ばねはその短冊端部で外側帯
板３４ないし３５に接触しており、燃料棒９あるいは１
１に対する弾力的な接触支持個所から外側帯板３４ない
し３５に接する短冊端部までは平滑で平坦である。

ウォータロッド１２に対するスペーサ１７の中央内側格
子目３７において内側帯板３１、３２にそれぞれ、内側
格子目３７の辺の中央に、ウォータロッド１２の長手方
向即ち原子炉燃料集合体の長手方向に間隔を隔てて並べ
て配置された二つの接触支持要素５０用の開口３８、３
９が設けられている．この接触支持要素５０は同様にニ
ッケル基合金製の帯板から成り、一方の開口３８または
３９から入れられ、二つの脚部５ｌ、５２を持つクラン
ブの形に湾曲され、先端が他方の開口３９または３８に
おいて点溶接によって互いに固く接続されている．中央
内側格子目３７内にある接触支持要素５０のすべての脚
部５１は、ウォータロッドｌ２に対する接触支持ばねを
形成するように外側に湾曲され、他方の脚部５２はその
内側帯板３１ないし３２にぴったり接触し、隣接する内
側格子目３３における燃料棒９あるいはｌ１に対する剛
性接触支持突起として二つの湾曲部５３を有している． 沸騰水形原子炉の炉心において、第１図における燃料集
合体は燃料集合体頭部を上にして垂直に配置されている
．この炉心内において液状水は下から燃料飯台体脚部を
通って被覆ボックス２１を備えた原子炉燃料集合体の中
に流入し、そこで蒸発するので、燃料集合体頭部を通っ
て水蒸気が上に流出する．減速作用を改善するために、
ウォータロッド１２の中にその下端に存在する貫通開口
１６を通して流入した液状水は、蒸発せずにウォータロ
ッド１２を貫流し、液体状態でウォータロッド！２の上
端にある貫通開口１６を通して再びそこから流出し、そ
こでそばを流れる水蒸気内においてはじめて蒸発する。

特に第５図から明らかなように、接触支持ばねを形成す
る脚部４２と格子目３３内にある燃料棒１１との間の下
から上に向けて格子目３３内を流れる冷却材に対する隙
間は、最初は一様に狭まり、次いで一様に広がっている
ので、この格子目３３内における流れ抵抗は最適に小さ
い。

第６図は接触支持要素の異なった実施例を示し、第２図
から第５図における実施例と同じ部品にはそれらの図面
と同じ符号が付けられている．第６図における接触支持
要素は、第２図から第５図における接触支持要素４０と
は、脚部４２で形成された接触支持ばねの燃料棒に対す
る接触支持個所に唯一の波形部６１ａしか設けられてい
ない点で相違している．この接触支持ばねは、接触支持
ばねを形成する脚部４２の波形部６１ａへの移行個所６
１ｂ、６１Ｃが、接触支持要素４０が設けられ従って脚
部４２によって形成された接触支持ばねが保持されてい
る帯板３ｌから異なった距離を有していることが、特に
流れに関して好適である．原子炉燃料集合体の燃料集合
体脚部に近い側の移行個所６ｌｂが、燃料集合体頭部に
近い側の移行個所６１ｃに比べて帯板３１から大きく離
れていることが、特に有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく沸騰水形原子炉の燃料集合体の
一部断面側面図、第２図は第１図における燃料集合体の
スベーサの平面図、第３図は第２図における■−■線に
沿った断面図、第４図は第２図および第３図におけるス
ペーサの部分斜視図、第５図は第２図から第４図におけ
るスペーサの格子目における接触支持ばねの断面図、第
６図は接触支持ばねの異なる実施例の断面図である。 ９．．．燃料棒 １１．．．Ｐ′料棒 １２．．．ウォータロッド １７．．．スペーサ ３１．．．帯板 ３２．．．帯板 ３３．．．格子目 ３４．．．　　帯牟反 ３５．．．帯板 ４２．．．接触支持ばね ６１．．．波形部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）核燃料物質を含んだ互いに平行な多数の燃料棒と、
   互いにかみ合わされ立てて配置された帯板から成る格子
   目を持つ格子を有する少なくとも一つのスペーサとを有
   し、各格子目にそれぞれ棒特に燃料棒が一本づつ配置さ
   れ、各格子目において前記棒に対して平行な短冊状の接
   触支持ばねがその短冊両端でスペーサの帯板に接触して
   保持され、この接触支持ばねが前記棒に対する弾力的な
   接触支持個所を短冊両端から間隔を隔てて有し、更に前
   記棒に対する接触支持個所に波形部を有し、接触支持ば
   ねがこの接触支持個所から帯板に接触する短冊端部まで
   は平滑および平坦であるような原子炉燃料集合体におい
   て、接触支持ばね（４２）が保持されているスペーサ（
   １７）の帯板（３１、３２、３４、３５）に面した接触
   支持ばね（４２）の側面に波形部（６１）を有している
   ことを特徴とする原子炉燃料集合体。 ２）棒（９、１１）に対する接触支持個所に唯一の波形
   部（６１ａ）が設けられ、接触支持ばね（４２）の波形
   部（６１ａ）への移行個所（６１ｂ、６１ｃ）が接触支
   持ばね（４２）が保持されている帯板（３１、３２、３
   ４、３５）から異なった間隔を有していることを特徴と
   する請求項１記載の原子炉燃料集合体。