JPH0310196A - 燃料要素支持グリッド - Google Patents

燃料要素支持グリッド

Info

Publication number
JPH0310196A
JPH0310196A JP2124329A JP12432990A JPH0310196A JP H0310196 A JPH0310196 A JP H0310196A JP 2124329 A JP2124329 A JP 2124329A JP 12432990 A JP12432990 A JP 12432990A JP H0310196 A JPH0310196 A JP H0310196A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
grid
fuel element
strips
fuel
spring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2124329A
Other languages
English (en)
Inventor
William H Bachman
ウィリアム・ヘンリー・バックマン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Combustion Engineering Inc
Original Assignee
Combustion Engineering Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Combustion Engineering Inc filed Critical Combustion Engineering Inc
Publication of JPH0310196A publication Critical patent/JPH0310196A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/34Spacer grids
    • G21C3/356Spacer grids being provided with fuel element supporting members
    • G21C3/3563Supporting members formed only by deformations in the strips
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/34Spacer grids
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/322Means to influence the coolant flow through or around the bundles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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 本発明は原子炉に利用される。さらに詳しくは、本発明
は、流体の流れを横方向に差し向けて熱伝達を増大せし
め腐食特性を高める、流れ差し向は用の一体型傾斜面を
そなえた溶接燃料要素支持グリッドにより、原子炉内で
間隔を置いた燃料要素を束としてまたは組立体として支
持する技術に関するものである。
発明の背景 原子炉の燃料集合体は一般に、複数の溶接スペーサグリ
ッドと上端部取付金具および上端部取付金具を包含する
構造体によって維持された燃料要素または燃料棒の′配
列体の形としである。案内管が上端部取付金具、上端部
取付金具および燃料集合体両端部間のスペーサグリッド
の間に設けられていて、これにより構造の一体化が計ら
れている。
スペーサグリッドは典型的にはそれぞれ20本までの燃
料棒の行と列とから成る燃料棒配列体を画成する。この
ようなスペーサグリッドについては米国特許第3,48
1,832号明細書に記載されている。
またこれに関しては米国特許第4,803.043号明
細書も参照されたい。
核燃料要素の配列体をその中間部において支持する典型
的な燃料要素支持グリッドは略正方形またはその他の多
角形の周囲を有するものである。
この周囲の内方の複数の燃料要素隔室またはセルは、こ
の周囲部に溶接され交叉線上で互いに合体せしめられた
第1および第2のグリッド形成部材または条片で画成さ
れている。燃料要素支持グリッドのこれらのグリッド形
成部材は、配列体をなす他方のグリッド形成部材との交
叉線に沿ってその幅の一部分に溝を形成してあり、これ
によってグリッド形成部材はその交叉線上で互いに差し
込んで組立てられ相互に鎖錠され、いわゆるエラグクレ
ートの形となるのである。本発明の1実施例におけるグ
リッド形成部材はまた、米国特許第3゜423.287
号明細書に記載されているように隔室の壁の中間点で曲
げられている。この実施例の波形条片構造は、原子炉の
グリッドを通る冷却流体または減速流体の流れに著しく
影響を与えることなく良好な強度対重量比を達成せしめ
る。グリッド条片の曲りは典型的には、一体のアーチと
して作用し、一体の突出ばねと協働して燃料要素に係合
しこれを隔室内で支持する。このように、燃料集合体の
各燃料棒グリッド位置において、軸線方向、横方向およ
び回転方向に対する抑制がなされて、冷却材の流れの力
、地震による力または他の外的な衝撃に対し燃料棒の動
きをとめているのである。
スペーサグリッドはまた、燃料集合体を原子炉に挿入し
たり抜き出したりする際には側部案内部材として作用す
る。グリッド形成部材の面から突き出ている各別のアー
チは不要であるので、圧力降下を最小にとどめることが
達成できる。
米国特許第3,764,470号明細書には、流れ旋回
部材、混合ベーン、または流体の流れを差し向けて羽根
部材が記載されている。これらの部材は間隔を隔てて平
行する核燃料要素間の冷却流体の流れの向きを変更させ
るものである。これらの部材はU字形の金属板であって
、U字の自由端部との交叉点において一方のグリッド部
材にまたがり、2対の対向して指向するらせんと他方の
グリッド部材を受ける1対の溝とを形成している。流れ
旋回部、材の目的は冷却流体を隣接燃料棒へと内方に向
けて差し向けこの隣接燃料棒のまわりをらせん状に旋回
させることにある。
このような流れ旋回部材を用いることの有利性およびそ
の理論は米国特許第3,764,470号の発明の背景
の項に記載されている。これと同じ発明の背景が本発明
についても適用され得る。この米国特許第3,764,
470号にはまた、一体のアーチを形成する波形のグリ
ッド形成部材についても開示がある。
米国特許出願第48,336号明細書中にも記載されて
いるように、流体の流れを差し向ける羽根または混合ベ
ーンは上述の条片と一体であって、先行の米国特許第3
,764,470号の各別の旋回部材に比べて改善され
た強度を有すると共に改善された流体特性を有する。一
体化した流体流れ差し向はベーンの主要な利点は、原子
炉内を循環する流体の流れの中で部品がゆるんで外れこ
れが原子炉の内部に損傷を与える危険性をなくすことに
ある。
発明の概要 本発明は、典型的なエラグクレート型のスペーサグリッ
ド組立体に用いて利点が得られる。すなわち、傾斜した
曲りおよびばねをそなえた新規な波形の条片を用いてグ
リッドの内部領域を形成するのにたった4つの異なった
型式の条片を要するのみである。しかし特別の燃料棒支
持構造または特別のセルを形成してここに案内シンプル
すなわち案内管を収容するために追加的な型式のものを
用いるが、これは上述の4つの基本的条片と両立するも
のとすることができる。
製作に当り、では、この条片の形状は適宜の打抜き型で
打ち抜き、これを傾斜した曲りを有する波形の形状に曲
げるのである。これには手作業ないしは他の組立後の曲
げは必要としない。一体の傾斜ばねおよび条片表面の特
別の形状ゆえに、たとえば米国特許第4,576.78
6号明細書に記載の従来型の曲げ混合ベーンよりも容易
に組立を行なうことができる。さらに、グリッドの特別
のデザインおよびその一体型流体差し向は傾斜ばねおよ
び条片表面により、溶接部への接近が容易になる。傾斜
表面は一体であり条片縁部からとび出すことなく条片の
正規の幅内に収容されるので、使用中および燃料集合体
形成時に、従来用いられていた突出する一体ベーンより
もはるかに損傷を受けにくいのである。
本発明は、混合の効果が、相互混和に由来するものでな
く、一体支持アーチの軸線および片持ちばねの軸線を垂
直から傾斜せしめたことにより得られるという点におい
て従来技術とは異なるものである。これらの一体の表面
または傾斜した波形の形状は流れに対し横方向の成分を
成るパターンにおいて与えて、これによりDNB(核沸
騰限界)特性および腐食特性を改善するのである。
通常の運転中は、米国特許第3,764,470号に記
載のように一体の流体流れ差し向は面は良好な混合を果
し、良好な熱伝達、良好な熱余裕を提供する。これは許
容し得る圧力降下をもって達成される。何故ならば、過
去において一体流れベーンが有していた急激な流れ制御
面の曲りがないからである。
燃料集合体の再構築に当っては、各個の燃料要素は燃料
集合体から容易に除去したり容易に再装入したりできる
。従来の設計のように条片の縁部をこえて突出している
各個の混合ベーンは、再装入過程中燃料要素の先端部が
グリッドに近付くにつれ曲がることができる。この曲が
りはさらに挿入されることを阻止し、次の作業工程にお
いて再挿入燃料要素または隣接燃料要素と接触するに至
る。このような接触は燃料要素クラツデイング管の局部
的摩耗を生じさせ、場合によってはこれを破損せしめる
おそれがある。また、従来のベーンではその曲げが著し
くなると、このベーンは折損してその破片が原子炉の循
環流体で運ばれることとなる。このような破片は運転中
の原子炉における燃料棒を破損させる原因となる。これ
に対し本発明の“収容型”傾斜面は再構築中燃料要素に
よって損傷されることのない形状であり、従ってその接
触の問題および破片の循環の問題が全くないのである。
傾斜した曲り、一体の傾斜条片面およびばね面を有する
本発明のスペーサグリッドの実施例は、腐食特性(コロ
ージョンビヘイバー)およびDNB特性を改善するので
従来の直線状の条片を使用した設計に比べて有利である
実施例 第1図および第2図は、曲り16と一体の片持ち梁形の
ばね18を有する波形の条片12,14から成る従来の
燃料要素支持グリッド10を例示するものである。この
条片の波形を形成する曲り16とばね18のばね基部2
0はいずれもグリッドを通る冷却材の流れの方向に平行
しており、これにより圧力降下を最小限としている。条
片12.14の曲り16はばね18に対向する一体のア
ーチとして作用し、これにより燃料棒を保持している。
この従来のグリッドIOの欠点は、流れに対して横方向
成分すなわち横断方向成分が生ぜず、従って熱伝達を高
める旋回混合運動が起らないことである。別体の一体型
流れ差し向はベーン(図示してない)をこの従来の波形
グリッドに付設することが行なわれている。これに関し
ては、要すればたとえば米国特許出願筒48,336号
明細書を参照されたい。第3八図ないし第3D図は本発
明による条片12a、 12b、 12cおよび12d
を例示するものである。これらの条片は波形をしており
、従来の条片12および14に対応するものであるが、
第3八図ないし第3D図に示すように冷却材の流れに対
して曲り軸線16′を傾斜させて形成した傾斜的り16
′を包含している。これらの曲り16’は第4図におい
て片持ち梁状のばね18’ に対向するアーチとして示
されている。片持ち梁状のばね18’はばね基部20’
において条片12aないし12dに一体に連結されてい
る。条片12aないし12dに形成した曲り16’およ
びばね18’の端部タブは協働してそれらの端部間にお
いて燃料棒22を最小限の圧力降下をもって維持してい
る。
本発明の利点は、支持アーチすなわち曲り16′の面お
よびこれに対向する片持ち梁状のばね18’のばね基部
20’を垂直から傾けたことから生じている。これらの
面は傾斜した波形状またはチャンネルを画成し、冷却材
の流れに横方向成分を与えてDNB特性および腐食特性
を改善するのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のスペーサグリッドの波形の頂部条片の略
図的立面図、第2図は第1図に示した頂部条片で形成さ
れたスペーサグリッドの一部分の略図的平面図、第3八
図ないし第3D図は本発明の4つの波形の条片を示す第
1図と同様な立面図、第4図は第3A図および第3C図
に示した頂部条片と第3B図および第3D図に示した底
部条片とを用いたスペーサグリッドの一部分を示す第2
図と同様な略図的平面図である。 10−−支持グリッド、12.12a、 12b、 1
2c、 12d14・・条片、16.16’  ・・曲
り、18.18’  ・・ばね、20.20’  ・・
ばね基部、22・・燃料棒。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 複数の核燃料要素をそれらの両端部間の中間位置で
    間隔を隔てた関係でそれらの間に流体の流れを通すよう
    に支持する燃料要素支持グリッドにおいて、多角形の周
    囲部分と、この周囲部分に取付けられかつ互いに組み合
    う第1および第2の交叉して溝で鎖錠された波形をなす
    グリッド形成条片の対によって画成された複数の燃料要
    素隔室とを包含し、前記グリッド形成条片の少なくとも
    若干のものが垂直に対して傾斜した曲りで形成した波形
    形状を有するとともに、前記グリッド形成条片の少なく
    とも若干のものがこれら条片から前記隔室へと片持ち梁
    の形にのびるばねを有することを特徴とする燃料要素支
    持グリッド。 2 請求項1記載の燃料要素支持グリッドにおいて、前
    記ばねが垂直から傾いた曲りを元としていることを特徴
    とする燃料要素支持グリッド。 3 複数の核燃料要素をそれらの両端部間の中間位置で
    間隔を隔てた関係でそれらの間に流体の流れを通すよう
    に支持する燃料要素支持グリッドにおいて、多角形の周
    囲部分と、この周囲部分に取付けられかつ互いに組み合
    う第1および第2の交叉して溝で鎖錠された波形をなす
    グリッド形成条片の対によって画成された複数の燃料要
    素隔室とを包含し、前記グリッド形成条片の少なくとも
    若干のものが垂直に対して傾斜した曲りで形成した波形
    形状を有するとともに、前記グリッド形成条片の少なく
    とも若干のものがこれら条片から前記隔室へと片持ち梁
    の形にのびるばねを有し、前記ばねが垂直から傾いた曲
    りを元としており、これにより流れに横方向成分を生じ
    させる一体の条片面を与えて、グリッドのDNB特性お
    よび腐食特性を改善するようにしたことを特徴とする燃
    料要素支持グリッド。
JP2124329A 1989-05-22 1990-05-16 燃料要素支持グリッド Pending JPH0310196A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US354,709 1989-05-22
US07/354,709 US5024810A (en) 1989-05-22 1989-05-22 Support grid with integral inclined waves

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0310196A true JPH0310196A (ja) 1991-01-17

Family

ID=23394586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2124329A Pending JPH0310196A (ja) 1989-05-22 1990-05-16 燃料要素支持グリッド

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5024810A (ja)
EP (1) EP0399182A1 (ja)
JP (1) JPH0310196A (ja)
KR (1) KR930011448B1 (ja)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5350161A (en) * 1991-02-26 1994-09-27 Combustion Engineering, Inc. Nuclear reactor grid strip cantilever spring with nonuniform material characteristics
US5307393A (en) * 1992-06-29 1994-04-26 Combustion Engineering, Inc. Split vane alternating swirl mixing grid
US5488644A (en) 1994-07-13 1996-01-30 General Electric Company Spring assemblies for adjoining nuclear fuel rod containing ferrules and a spacer formed of the spring assemblies and ferrules
US5519747A (en) 1994-10-04 1996-05-21 General Electric Company Apparatus and methods for fabricating spacers for a nuclear fuel rod bundle
US5546437A (en) 1995-01-11 1996-08-13 General Electric Company Spacer for nuclear fuel rods
US5566217A (en) 1995-01-30 1996-10-15 General Electric Company Reduced height spacer for nuclear fuel rods
US5675621A (en) 1995-08-17 1997-10-07 General Electric Company Reduced height flat spring spacer for nuclear fuel rods
SE519517C2 (sv) * 2000-07-03 2003-03-11 Westinghouse Atom Ab Bränslepatron för en nukleär reaktor anordnad med flödespåverkande spridare
US20080232537A1 (en) * 2007-03-19 2008-09-25 Adolfo Reparaz Nuclear fuel assembly with an advanced spacer grid
KR100891942B1 (ko) * 2007-06-26 2009-04-08 한국원자력연구원 좁은 간격으로 배열된 핵연료봉의 이동된 지지점을 갖는지지격자체
US8116423B2 (en) 2007-12-26 2012-02-14 Thorium Power, Inc. Nuclear reactor (alternatives), fuel assembly of seed-blanket subassemblies for nuclear reactor (alternatives), and fuel element for fuel assembly
KR101474864B1 (ko) 2007-12-26 2014-12-19 토륨 파워 인코포레이티드 원자로(대용물), 원자로(대용물)를 위한 드라이버-브리딩 모듈들로 구성된 연료 집합체 및 연료 집합체용 연료 요소
EP2372717B1 (en) 2008-12-25 2016-04-13 Thorium Power, Inc. Fuel assembly for a light-water nuclear reactor and light-water nuclear reactor
WO2011143172A1 (en) 2010-05-11 2011-11-17 Thorium Power, Inc. Fuel assembly with metal fuel alloy kernel and method of manufacturing thereof
US10192644B2 (en) 2010-05-11 2019-01-29 Lightbridge Corporation Fuel assembly
US10170207B2 (en) 2013-05-10 2019-01-01 Thorium Power, Inc. Fuel assembly

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2642220A1 (de) * 1976-09-20 1978-03-23 Kraftwerk Union Ag Abstandshalter fuer kernreaktorbrennelemente
US4295935A (en) * 1979-03-29 1981-10-20 Combustion Engineering, Inc. Bimetallic spacer means for a nuclear fuel assembly
US4426355A (en) * 1982-01-04 1984-01-17 Combustion Engineering, Inc. Spacer grid for nuclear fuel assembly
US4818479A (en) * 1985-10-04 1989-04-04 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Nuclear reactor spacer grid and ductless core component
US4726926A (en) * 1986-03-12 1988-02-23 Advanced Nuclear Fuels Corporation Mixing grid
US4844860A (en) * 1986-06-20 1989-07-04 Combustion Engineering, Inc. Support grid with integral vanes

Also Published As

Publication number Publication date
KR930011448B1 (ko) 1993-12-08
KR900019059A (ko) 1990-12-22
US5024810A (en) 1991-06-18
EP0399182A1 (en) 1990-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0237064B1 (en) Mixing grid for a nuclear reactor fuel assembly
JPH0310196A (ja) 燃料要素支持グリッド
US5440599A (en) Spacer grid with integral "side supported" flow directing vanes
US8374308B2 (en) Helically fluted tubular fuel rod support
US4844860A (en) Support grid with integral vanes
US6278759B1 (en) Spacer grid with multi-springs and dimple vanes for nuclear fuel assemblies
JP3605171B2 (ja) 原子炉燃料集合体
US4125435A (en) Grid lattice with sliding strap
US5139736A (en) Fuel assembly support grid
JPH01167696A (ja) 燃料棒格子のスプリング構造
US4765949A (en) Spacing grid for nuclear fuel assembly
KR910001978B1 (ko) 일체 베인을 가진 지지 그리드
US4556531A (en) Nuclear fuel assembly spacer and spring component therefor
EP1978528B2 (en) Fuel assembly and and insertable interelement spacer
US20050226358A1 (en) Spacer grid for a fuel unit in a nuclear reactor cooled by light water
US6744843B2 (en) Side-slotted nozzle type double sheet spacer grid for nuclear fuel assemblies
US4028180A (en) Support grid for fuel elements in a nuclear reactor
JPH08254590A (ja) 核燃料棒用スペーサ
KR900000339B1 (ko) 고강도 핵 연료 집결 그리드
JP2531965B2 (ja) 軽水炉の燃料棒集成用格子
US5174950A (en) Grid for nuclear fuel assembly
JPH02231596A (ja) 核燃料集合体
JPH0634716Y2 (ja) 燃料集合体のスペーサ
CZ37894A3 (en) Distance grate for nuclear fuel elements
JPH09304569A (ja) 燃料スペーサと下部タイプレート及び燃料集合体