JPH026788A - 原子炉燃料集合体の支持格子 - 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、原子炉の燃料集合体に関し、特に同燃料集合
体を構成する支持格子の改良に関するものである。

［従来の技術］ 例えは、第４図に横断面で示されているように、加圧水
膨原子炉１においては、円筒形の原子炉容器２の内部に
炉心槽３が配設され、炉心を構成する多数の燃料集合体
５は、炉心槽３内において通常バッフル板と呼ばれる仕
切板４により囲まれている。各燃料集合体５が実質的に
正方形の断面を有するために、炉心周辺に位置する燃料
集合体５に隣接するバッフル板４は、図示のように階段
状の横断面を有する。

そのため、炉心の下部炉心板６と上部炉心板７との間に
装荷されて第５図に示されているように、炉心周辺にあ
る燃料集合体５の少なくとも一辺の近傍には、平らなバ
ッフル板４が近接して存在しており、原子炉の運転時に
は、冷却材は、燃料集合体の内部及び燃料集合体同士の
間だけでなく、矢印８て示すように、炉心周辺の燃料集
合体５とバッフル板４との間の隙間をも上方に流れてい
る。

その結果、この流れ８により燃料集合体５に振動（以下
、グリッド振動と呼ぶ）が生ずることがある。

一方、燃料集合体５は、上部ノズル５ａと、下部ノズル
５ｂと、それ等に上端及び下端が取着された複数の制御
棒案内管５Ｃと、燃料集合体５の長手方向に沿って離間
し配設された複数の支持格子５ｅとからなる剛な骨格構
造体を有し、支持格子５ｅによって画成されたセル（図
示せず）内を燃料要素もしくは燃料棒５ｄが上下に延び
る構造となっている。

また、支持格子５ｅは、第５図において円■で囲まれた
領域を第６図に拡大して示すように、内側ストラップ９
ａ、９ｂ及び外側ストラップ１０により画定された各セ
ルに延入するデインプル１１とスプリング１２とにより
個々の燃料棒５ｄを挟持し支持するようになっている。

尚、１３はガイドベーン、１４はガイドタブである。

［発明が解決しようとする課題］ 従って、第６図から読解されるように、燃料集合体５に
グリッド振動が発生し支持格子５ｅか振動すると、燃料
棒５ｄの被覆管の表面に、デインプル１１及びスプリン
グ１２との摩耗による傷が生じ、法条にないことではあ
るが、この傷が成長して被覆管を貫通する孔となり、燃
料漏れに至る可能性がある６ 従って、本発明の目的は、燃料集合体の振動を可及的に
低減することかできる原子炉燃料集合体の支持格子を提
供することである。

［課題を解決するための手段］ この目的から、本発明によると、バッフル板を有する炉
心内に装荷される原子炉燃料集合体の支持格子は、相互
に格子状に組まれ、燃料棒を受け入れるセルを画成する
内側ストラップと、該セル内に延入し前記燃料棒を支持
する支持手段と、前記内側ストラップの周囲を囲繞する
外側ストラップとからなり、該外側ストラップの上縁及
び下縁に設りられなカイトベーン及びカイトタブの少な
くとも一方にフローポールが形成されている。

［作用］ 本発明による支持格子を備えた燃料集合体か装荷された
原子炉の運転中、冷却材はバッフル板と炉心周辺の燃料
集合体との間も上方に流れている。

この燃料集合体の支持格子には、その外側ストラップに
設けられたカイトベーン及びガイドタブの少なくとも一
方にフローホールが形成されているために、支持格子に
達した冷却材は同フローホールを通り、そのため、支持
格子における冷却材の縮流もしくは拡流現象の発生が防
止され、これにより燃料集合体の振動が抑制される。

［実施例］ 次に、本発明の好適な実施例について添付図面を参照し
て詳細に説明するが、図中、同一符号は同−又は対応部
分を示すものとする。

第１図を参照すると、本発明による支持格子の第１実施
例が斜視図で示されている。この支持格子５ｅは、従来
と同様に、多数のセルを画成するように周知の態様で相
互に差し込まれた内側ストラップ９ａ、９ｂと、同内側
ストラップ９ａ、９ｂを囲繞する外側ストラップ１０と
からなり、セル内には燃料棒５ｄが挿通されるように構
成されている。図では代表的に２本の燃料棒５ｄが示さ
れている。

また、図には外側ストラップ１０にスプリング１２のみ
か表れているか、燃料棒５ｄは、第６図の従来例に関連
して説明したように、支持手段であるスプリンク及びデ
インプルにより挟持されるものであり、ストラップには
そのようなティンプルも形成されているが、図示は省略
されている。また、内側ストラップには、冷却材を混合
するために混合羽根と呼ばれる突出片（図示せす）が設
けられていてもよい。

更に、燃料集合体を炉心に装荷したり、炉心から取り出
したりする場合、燃料集合体の案内をするために、外側
ストラップ１０には、上方に延びるほぼ三角形状のガイ
ドベーン１３が上縁に沿って適宜の間隔で形成されると
共に、下方に延びるほぼ台形状のガイドタフ１４が下縁
に沿って適宜の間隔で形成されている。これ等のカイト
ベーン１３及びカイトタブ１４はいずれも格子の内方へ
向がって湾曲している。

本願の発明者等の知見によると、従来の技術に関連して
上に述べたグリッド振動は、支持格子５ｅの位置におい
て流れ８（第６図参照）の流路断面積か部分的に減少し
ているために、外側ストラップ１０のカイ１〜タブ１４
により冷却材が集められる縮流現象を起こし、外側スト
ラップ１０のカイＩ・ベーン１３により冷却材が拡散す
る拡流現象を起こし、これ等の現象により支持格子５ｅ
に作用する流力に基つく自動振動と考えられる。

そこで、本発明による好適な実施例では、」二連の縮流
及び拡流の発生を滅しるなめに、第１図及び第１八図に
示すように、各カイトベーン１３及びカイトタブ１４に
円形のフローホール１３ａ、１４ａを例えば打ち抜き等
により形成している。実施例の場合、フローホール１３
ａの直径は３ｍｍ、流路面積は７　ｍｍ２てあり、カイ
トベーン１３より小さいガイドタフ１４に形成されたフ
ローホール１４ａの直径は１．５ｍｍ、流路面積は１．
８ｍｍ２である。

上述の支持格子５ｅを有する燃料集合体を炉心に装荷し
原子炉を運転すると、冷却材は、第５図に関連して説明
したように炉心を上方に流れる。その場合、本発明に従
ってフローポール１３ａ、１４ａか形成された支持格子
５ｅを有する燃料集合体を装荷した炉心においては、第
１Ａ図に示すように、バッフル板及び炉心周辺の燃料集
合体の間の冷却材の流れ８は、一部はバッフル板と支持
格子の外側ス１へラップ１０との間を通るが、一部は下
方のカイトタフ１４において矢印８′で示ずようにフロ
ーポール１４ａを貫流して支持格子内を上方に向がい、
カイトベーン１３において、そこに形成されたフローホ
ール１３ａからも矢印８″で示すように流出する。その
ため、カイトタブ１４における縮流とカイトベーン１３
における拡流との発生を防止することができる。

上述した寸法を有するフローホール１３ａ、１４ａが形
成された支持格子５ｅを備えた１体の模擬燃料集合体を
バッフル板付きの実験装置内に装荷してがら、同実験装
置内の模擬燃料集合体に冷却材である水を下方から上方
へ種々の速度で流し、支持格子の振巾を測定したところ
、第３図に示す結果が得られた。この結果をフローホー
ル無しの測定値と比較すると明らがなように、実験例の
場合、流速が約５．６ｍ／ｓｅｃを超えると、フローホ
ールを形成することによって振巾の顕著な減少が起こる
ことが確認された。

第２図及び第ｕ図の実施例においては、フローホール１
３ａ、１４ａの形成によるガイドベーン１３及びガイド
タフ１４の強度低下を補うために、カイトベーン１３及
びカイトタフ１４に、支持格子の内側に向かって隆起す
る隆起部１３ｂ、１４ｂを設け、同隆起部にフローポー
ル１３ａ、１４ａを形成している。この隆起部によりガ
イドベーン及びガイドタブの強度低下が防止される。

以上、本発明による支持格子の好適な実施例について説
明したが、フローホールの形状は、必すしも円形である
必要はなく、ガイドベーン及びガイドタブの強度と振動
抑制効果とを勘案し、フローホールの寸法及び数量と共
に最適化されるものである。また、好適な実施例ではフ
ローホールをガイドベーン及びガイドタブの双方に形成
したが、当業者にとって明らかであるように、所期の振
動抑制効果が得られる限りにおいて、カイトベーン及び
ガイドタブのどちらか一方にのみ形成してもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、支持格子の外側ストラップのカイトベ
ーン及びカイトタブの少なくとも一方にフローホールを
形成したので、この支持格子を有する燃料集合体を炉心
に装荷し原子炉を運転した場合、バッフル板と燃料集合
体支持格子との間の冷却材流れによるグリッド振動の発
生が抑制され、その結果、炉内での使用時における燃料
集合体の健全性確保及び信頼性向上に大きく寄与するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による支持格子の第１実施例の一部を
示す斜視図、第１八図は、第１図のＩ八−１八線に沿う
断面図、第２図は、本発明による支持格子の第２実施例
の一部を示す斜視図、第２Δ図は、第２図のＩ八−ＵＡ
線に沿う断面図、第３図は、従来の支持格子を有する燃
料集合体と本発明に従った第１図の支持格子を有する燃
料集合体とについての実験結果を示すグラフ、第４図は
、炉心内のバッフル板と燃料集合体との位置的関係を示
す横断面図、第５図は、バッフル板の近傍に位置する炉
心周辺の燃料集合体の側面図、第６図は、第５図におい
て円■て囲まれた領域の拡大断面図である。 １・・・原子炉　　　　　４・・・バッフル板５　・燃
料集合体　　　５ｄ・・・燃料棒５ｅ・・・支持格子　
　　　９ａ　　・・内側ストラップ９ｂ・・内側ストラ
ップ　１０・・・外側ストラップ１１・・・デインプル
（支持手段） １２・・・スプリング（支持手段） １３・・・ガイドベーン　　１３ａ・・フローホール１
４・・・ガイドタブ　　　１４ａ・・・フローホール冷
却混流遼 ｍ／ｓｅｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. バッフル板を有する炉心内に装荷される原子炉燃料集合
   体の支持格子であって、相互に格子状に組まれ、燃料棒
   を受け入れるセルを画成する内側ストラップと、該セル
   内に延入し前記燃料棒を支持する支持手段と、前記内側
   ストラップの周囲を囲繞する外側ストラップとからなり
   、該外側ストラップの上縁及び下縁に設けられたガイド
   ベーン及びガイドタブの少なくとも一方にフローホール
   が形成されている、原子炉燃料集合体の支持格子。