JPH026011B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は原子炉用燃料集合体の支持格子弾性
支持部のばね力を測定するための支持格子ばね力
計測用センサーに関する。

現在使用されている加圧水型軽水炉に装荷され
ている燃料集合体は第１図乃至第４図に示すよう
に構成されている。即ち、上下に離間して配置さ
れた上部ノズル１及び下部ノズル２と、これらの
間に所定の間隔をおいて配置され、ストラツプ３
により形成された格子空間（セル）４を有する複
数の支持格子５と、これら支持格子５の格子空間
４内に所定の間隔をおいて挿通され、かつ支持格
子５の固定部に固定され、さらにそれぞれの上下
端部を上部ノズル１、下部ノズル２に連結された
制御棒案内管６と、被覆管７内に密封された多数
の燃料ペレツト８および押えばね９を有し、支持
格子５の格子空間４の所定箇所に挿通され、支持
格子５の剛性支持部（デインプル）１０及び弾性
支持部（ばね部）１１により支持された多数の燃
料棒１２とから構成されている。

この燃料棒１２を支持する支持格子５の各セル
４内接触部における保持力は、被覆管７と支持格
子５の熱膨脹、照射成長、照射によるばね部のば
ね力の低下（リラキシゼーシヨンとも云う）、冷
却材の流量、流速等の諸要因を考慮して設定され
ている。この保持力が過大であると、燃料集合体
の組立時に、支持格子５への挿入燃料棒１２に擦
り傷がつき易く、また燃焼時に燃料棒１２の曲が
りを大きくする可能性がある。これとは反対にこ
の保持力が過小であると、照射によるばね部１１
のリラキシゼーシヨンにより燃料棒１２に対する
保持力が不足し、冷却水流による振動により燃料
棒１２と支持格子５との接触部及び燃料棒相互間
に相対運動が生じていわゆるフレツテイング摩耗
を起し、被覆管７の寿命を急速に短くする。

このように、支持格子５の保持力は燃料集合体
の性能を左右する重大な要因となつているが、従
来、この保持力の適当な測定手段がないため、こ
れを実測することが出来ず、模擬燃料棒等の支持
格子５への押し込み力を測定して、この押し込み
力から間接的に実際の燃料棒に対する前記保持力
（拘束力とも呼ぶ）を推定する程度であつた。

この発明は前記事情に鑑みてなされたもので、
支持格子の各セル内のばね部のばね力を直接測定
することができる支持格子ばね力計測用センサー
を提供することを目的とする。

以下、この発明の一実施例を第５図乃至第８図
に基づいて説明する。第５図中２１はセンサーで
あり、このセンサー２１は変形バー２２、拡径管
２３及び拡管ロツド２４からなつている。

変形バー２２は、その上部に形成された角筒状
部２５の一側が下方に延ばされて板状部（板部
材）２６が形成されたもので、不銹鋼からなつて
いる。板状部２６の略中央部は特に薄肉に形成さ
れて第６図に示すように板ばね部２７とされてい
る。板状部２６はその上部を除く大部分の幅２６
ａが燃料棒の外径より小さい寸法とされている。
また、板状部２６の下部外面には長方形の凹部２
８が形成され、この凹部２８の底面には上下に離
間して２つの歪みゲージ２９，２９が貼着されて
いる。これら２つの歪みゲージ２９，２９間の中
央は凹部２８の上、下端部間の中央と一致するよ
うになされている。

変形バー２２には板状部２６に沿つて下垂状に
焼入れされたクロムモリブデン鋼からなる拡径管
２３が取付けられている。この拡径管２３は上部
に大径部３０を有し、その上方部を角筒状部２５
の孔内に嵌入させられ、大径部３０を角筒状部２
５の下面に係合させ、かつ大径部３０が板状部２
６の内側面に形成された凹部３１に嵌入させられ
た状態で、板状部２６にねじ込まれたねじ３２に
より板状部２６に固定されている。拡径管２３の
過半下部は円周方向に間隔をおいて形成された複
数の縦の分割用切込みにより２等分割され、かつ
拡径管２３の下端には、この拡径管２３の下端内
外周面より突出した環状の厚肉端縁３３が形成さ
れている。この厚肉端縁３３は上下の歪みゲージ
２９，２９間の中央に隣接して設けられている。

また、拡径管２３内には焼入れされた炭素工具
鋼又は超硬合金からなる拡管ロツド２４が挿通さ
れている。この拡管ロツド２４の下端には、第５
図及び第６図における肉厚端縁３３位置から下端
にかけて順次径が大となる第１のテーパ部３４第
１の短円柱部３５、第２のテーパ部３６、第２の
短円柱部３７が形成されている。第１のテーパ部
３４、第１の短円柱部３５、第２のテーパ部３
６、第２の短円柱部３７により拡径管２３の下部
を拡縮径する拡管手段が形成されている。拡管ロ
ツド２４の上端にはねじ部３８が形成されてい
る。

変形バー２２の角筒状部２５内には、フランジ
付ブツシユ３９が嵌入され、そのフランジ４０を
角筒状部２５の上端面に係合させられている。フ
ランジ付ブツシユ３９には拡管ロツド２４の上部
が挿通され、かつねじ部３８にナツト４１，４１
が螺合され、ナツト４１はフランジ付ブツシユ３
９の上端面に係合させられている。これにより、
拡管ロツド２４は変形バー２２に対し吊下げ状態
とされている。なお、第６図に示す厚肉端縁３３
の外面から変形バー２２の外面までの距離２１ａ
は第６図に示す状態のとき、燃料棒の外径より小
さい距離とされ、第７図に示す状態のとき厚肉端
縁３３と変形バー２２とがそれぞれ弾性支持部１
１と剛性支持部１０とに接し、第８図に示す状態
のとき燃料棒外径と同一になるように拡管ロツド
２４の第１の短円柱部３５の直径、第２の短円柱
部３７の直径が定められている。

また、変形バー２２の角筒状部２５の所定箇所
には例えば板状のアーム４２が適宜の手段により
固定されている。第６図中５はセンサー２１が挿
入される支持格子であり、１０はその剛性支持部
（デインプル）、１１はその弾性支持部（ばね部）、
４はその格子空間（セル）である。

次に、前記のように構成された支持格子ばね力
計測用センサーの作用について説明する。

(1) まず、支持格子５を所定箇所に、剛性支持部
１０、弾性支持部１１が第６図に示す状態に位
置するように適宜の手段により固定する。

(2) 次に、拡管ロツド２４の下端が拡径管２３の
下端から突出した状態でアーム４２を適宜の駆
動手段により駆動してセンサー２１の下端部を
所望のセル４内に挿入する。このとき、拡管ロ
ツド２４を、その下端部がデインプル１０及び
ばね部１１に接触しないように、かつその厚肉
端縁３３が第６図において、ばね部１１の中央
頂部、上下のデインプル１０，１０間の中央部
及び上下の歪みゲージ２９，２９間の中央部を
結ぶ一直線上に位置するように挿入してこの位
置でセンサー２１を適宜の手段により固定す
る。

(3) 次に、拡管ロツド２４の上部に接続された引
上げ具（図示せず）により、拡管ロツド２４
を、第７図に示すように第１の短円柱部３５が
厚肉端縁３３に隣接する位置まで引上げる。す
ると、第１のテーパ部３４、第１の短円柱部３
５が拡径管２３の下部を拡径し、厚肉端縁３３
をばね部１１に当接させると共に厚肉端縁３３
により板状部２６を押圧してこの板状部２６を
変形させる。これにより、２つの歪みゲージ２
９，２９の抵抗値が変化するので、この抵抗値
の変化が歪みゲージ２９，２９に接続された歪
み計（図示せず）にばね力として指示される。

(4) 次に、拡管ロツド２４を、第８図に示すよう
に、第２の短円柱部３７が厚肉端縁３３に隣接
する位置まで、引上げ具によりさらに引上げ
る。すると、第２のテーパ部３６、第２の短円
柱部３７が拡径管２３の下部をさらに拡径して
板状部２６をさらに変形させる。これにより、
２つの歪みゲージ２９，２９の抵抗値がさらに
変化し、これら抵抗値の変化が歪み計にばね力
として指示される。そして、前述の歪み計の２
データによりばね部１１のばね特性が得られ
る。

(5) 次に、拡管ロツド２４を、第６図に示す位置
まで引上げ具により押し下げてセンサー２１の
下端距離２１ａを、デインプル１０、ばね部１
１間距離より小さくした後、アーム４２を上方
に駆動してセンサー２１をセル４内から抜き出
す。

(6) 以下、前記(2)〜(5)の操作を繰返して順次、他
のセル４内のばね部１１のばね力を測定する。

なお、前記実施例においては、拡管ロツド２
４の下端に第１、第２の短円柱部３５，３７を
形成したが、これに限られることなく、例えば
第１、第２、第３の３段の短円柱部を設けて、
より詳細にばね部１１のばね力を計測し得るよ
うにしてもよく、また距離２１ａが燃料棒の外
径と同一の外径になるような第１の短円柱部の
みで直接ばね部１１のばね力を計測するように
してもよい。

また、前記実施例においては、各セル４内の
ばね部１１のばね力を順次計測するようにした
が、これに限られることなく、センサー２１
を、アーム４２に、セル４の配列ピツチに合せ
て複数本配列してもよく、このようにすれば、
前記(2)〜(5)の操作により複数のばね部１１のば
ね力を同時に計測することができる。

以上説明したようにこの発明によれば、上下方
向に延び下端部に歪みゲージが取り付けられた弾
性を有する板部材の一側に、この板部材に沿つて
管を設け、この管の下部に複数の分割切込みを形
成し、この管に挿入された拡管ロツドを上下動さ
せて管、拡管ロツド間に設けられた拡管手段によ
り支持格子のばね部及び前記板部材を変形させる
ようにした構成であるから、小型かつ軽量であり
ながら短時間に支持格子のばね部のばね力を直接
測定することができ、前記ばね力の計測時におけ
る支持格子のばね部の損傷、劣化を防止すること
ができ、さらに複数のセンサーを、例えばアーム
に、支持格子のセルの配列ピツチに合せて配列す
れば、支持格子の複数のばね部のばね力を同時に
計測することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子炉用燃料集合体の一例を示す一部
切欠断面図、第２図は第１図の―線に沿う断
面図、第３図は第２図の円部の拡大断面図、第
４図は第３図の―線に沿う断面図、第５図は
この発明の一実施例を示す正面図、第６図はその
センサーが支持格子に挿入された状態を示す側断
面図、第７図及び第８図はその拡管ロツドが所定
位置まで引上げられた状態を示す断面図である。 ４…格子空間（セル）、５…支持格子、１０…
剛性支持部（デインプル）、１１…弾性支持部
（ばね部）、２２…変形バー、２３…拡径管、２４
…拡管ロツド、２６…板状部（板部材）、２９…
歪ゲージ、３３…厚肉端縁、３４…第１のテーパ
部、３５…第１の短円柱部、３６…第２のテーパ
部、３７…第２の短円柱部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上下方向に延び下端部に歪みゲージが取り付
   けられた弾性を有する板部材と、この板部材の一
   側にこの板部材に沿つて設けられ、少なくとも下
   端部に複数の縦の分割用切込みが円周方向に間隔
   をおいて形成された管と、この管に上下動自在に
   挿入された拡管ロツドと、前記管及び拡管ロツド
   の各下端部間に設けられ前記管に対し前記拡管ロ
   ツドを上下動することにより前記管の下端部を拡
   縮径する拡管手段とからなり、支持格子内に挿入
   してこの支持格子のばね部及び前記板部材を変形
   させることを特徴とする支持格子ばね力計測用セ
   ンサー。