JPH03118497A - 燃料集合体における異物フィルタ下部ノズル - Google Patents

燃料集合体における異物フィルタ下部ノズル

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JPH03118497A
JPH03118497A JP2249016A JP24901690A JPH03118497A JP H03118497 A JPH03118497 A JP H03118497A JP 2249016 A JP2249016 A JP 2249016A JP 24901690 A JP24901690 A JP 24901690A JP H03118497 A JPH03118497 A JP H03118497A
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    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear 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】 本発明は原子炉に関し、特に、核燃料集合体のための改
良型異物フィルタ下部ノズルに関するものである。
た丘孜浦−，ａ’Ｌ！！１ 原子炉の冷却材循環系統を構成する諸要素の製造中、並
びに、その後における設置及び修理中、種々の運転条件
下で冷却材が循環する原子炉容器及びその関連の系統か
ら全ての破片若しくは異物を完全に除去すべく、苦心の
努力が払われている。
異物の除去を確実にするために入念な措置が施されてい
るが、経験上、このような異物除去を行うのに採用され
ている防護策にも拘わらず、幾っがのチップ及び金属粒
子が依然として系統内に隠れた状態で留どまっているこ
とが分かっている。異物の大部分は金属屑から成り、こ
れらは、恐らく蒸気発生器の修理又は交換の後に一次系
内に残ったものであろう。
特に、下部格子で捕捉される異物に起因する燃料集合体
の損傷が、近年、幾つかの原子炉で観察されている。異
物は、プラントが始動されると、下部炉心板の冷却材流
通穴から燃料集合体の下部ノズルの流通穴を通って入っ
てくる。異物は、燃料集合体の下部格子の領域において
、その理詰枠状のセル壁と燃料棒被覆管の下端部との間
の空間内に留とまる傾向がある。損傷は、燃料棒被覆管
の外壁と接触する異物のフレッチングにより形成される
燃料棒被覆管の穿孔から成る。また、異物は下部ノズル
のプレート（所謂、アダプタ板）の流通穴内でも引っ掛
かり、流れている冷却材により該異物は旋回され、これ
によって、燃料棒の被覆管が切断される恐れがある。
原子炉から異物を除去するために、幾つかの異なった解
決策が提案され且つ試みられている。これらの試みのう
ちの多くは、米国特許第４，０９６，０３２号明細書に
論述されている。その他は、特願昭６０−２５３９０５
号、特願昭６０−２５５１８５号、特願昭６０−２７３
５８６号、特願昭６１−７６８２１号、特願昭６１１８
５３８３号、特願昭６３−１０２８２１号及び特願昭６
３−２４７５４７号明細書に開示されている。前記明ａ
書の各々に記載されている全ての手段は合理的且つ良好
に動作し、それらが意図している範囲の運転条件下では
、−ａ的にそれぞれの目的を達成しているが、原子炉内
の異物の除去という問題に対しては別の新たな解決策が
未だ必要とされている。この新たな解決策は、原子炉の
諸要素の現存の構造並びに動作と適合し、少なくとも原
子炉に付加するのに要する費用を上形る総合的利益をも
たらすものでなければならない。
光ｍ要 本発明は、上記必要性を満足するように設計された燃料
集合体における改良型異物フィルタ下部ノズルを提供す
ることにある。本発明による下部ノズルは強度が向上さ
れ、多数の穴が設けられたプレートの代わりに、統合結
合された多数の管状及び中実の正円柱形部片を用いるこ
とにより、より細かな濾過が可能となっている。プレー
ト型の異物フィルタの主たる欠点は、流通穴の径及び間
隔を減じるには、実際には限界があり、また、板厚を増
大させ、ひいては流通穴の深さを大きくする、という点
にある。本発明による改良型異物フィルタ下部ノズルは
、平らなプレート及びそこに設けられた流通穴に代えて
、適当な内外径、長さ、及びパターンを有し且つ異物フ
ィルタ下部ノズルを形成するように囲まれ結合された適
宜配列の管及び棒を用いることにより、前記制限を回避
するものである。
従って１本発明は、複数の核燃料棒と、該核燃料棒を組
織化された配列で支持する少なくとも１つの支持格子と
、該支持格子を支持する少なくとも１つの案内シンブル
とを有する原子炉用燃料集合体において用いられる異物
フィルタ下部ノズルに関するものである。この異物フィ
ルタ下部ノズルは、支持格子の下方に間隔を置いて配置
され、案内シンブルを支持し、燃料集合体内に液体冷却
材を流通させることができるようになっている。
この異物フィルタ下部ノズルであって、（ａ＞内部を貫
通する冷却材流通用チェンバを画成している包囲体と、
（ｂ）前記包囲体の前記チェンバを横切って互いに並置
関係に配置され、その軸方向が前記チェンバを通る冷却
材の流れの方向に延び、且つ、前記包囲体及び相互に堅
く結合されている統合配列の細長い円柱形部片とから成
る。円柱形部片の少なくとも一部は、前記チェンバを通
る冷却材の流れのための流路を画成する管状の断面形状
となっている。他の円柱形部片は中実の断面形状である
。管状の円柱形部片の径は実質的に同一であるが、少な
くとも２種類の寸法としても良い。
円柱形部片の軸方向長さは、包囲体の高さよりも短い。
下部ノズルの包囲体は、冷却材流通用チェンバを画成す
る複数の相互結合された直立側壁を含んでいる。また、
包囲体は、原子炉内で下部ノズルを支持するために、側
壁に結合された複数の支持脚部ないし支持レッグを含ん
でいる。更に、相互結合された直立側壁は、包囲体に複
数のコーナーを画成し、各コーナーには支持レッグが配
置される。
本発明の上記及びその他の利点や効果は、本発明の一実
施例を示している図面に沿っての以下の詳細な説明を読
むことによって、当業者にとって明らかとなるであろう
。
光Ｊ１−ぐ９］羊−梃−な−説一明 以下の説明において、同一の参照符号は、全図面を通し
て同−又は相当部分を示している。また、以下の説明に
おいて、「前方−１、「後方Ｊ、「左方」、「右方」、
「上方」、「下方」等の語は便宜上の言葉であり、限定
的な語として理解されるべきものではない。
二股、吟−な一説一明 図面、特に第１図を参照すると、この図には、燃料集合
体が、参照符号１０で総括的に表され垂直方向に短縮し
た形態の立面図で示されている。この燃料集合体１０は
、加圧木型原子炉（ＰＷＲ）に用いられる型式であり、
基本的に、原子炉（図示しない）の炉心領域における下
部炉心板（図示しない）上に燃料集合体１０を支持する
ための下端構造物、即ち下部ノズル１２と、この下部ノ
ズル１２から上方に突き出して長手方向に延びる複数の
案内管、即ち案内シンブル１４とを含んでいる。更に、
この燃料集合体１０は、案内シンブル１４に沿って軸方
向に互いに隔てられている複数の横向きの支持格子１６
と、これらの支持格子１６によって互いに横方向に隔て
られ且つ支持された細長い燃料棒１８の組織化された配
列とを備えている。また、燃料集合体１０は、その中心
に配置された計装管２０と、案内シンブル１４の上端に
取外し可能に取り付けられた上端構造物、即ち上部ノズ
ル２２とを含んでいる。
燃料集合体１０は、各部材のこのような配列によって、
構成部材を損傷させることなく普通に取り扱うことので
きる一体的なユニットを形成している。
上述したように、燃料集合体１０において前記配列の燃
料棒１８は、燃料集合体１０の長手方向に沿って互いに
離間された支持格子１６によって相互に隔てられた関係
で保持されている。各燃料棒１８は複数の核燃料ベレッ
ト２４を具備しており、燃料棒１８の両端は、気密に封
止するために、それぞれ上部端栓２６と下部端栓２８に
より閉じられている。−最に、燃料棒１８内の上部端栓
２６と燃料ベレット２４との間にはプレナムばね３０が
あり、燃料ベレット２４を燃料棒１Ｂ内で緊密な積重状
態に維持している。
核分裂性物質から構成された燃料ベレット２４は、原子
炉の反応出力の発生を担っている。水又はホウ素含有水
のような液体の減速・冷却材が、炉心に発生される熱を
抜き出して有用な仕事を行わせるために、炉心の燃料集
合体１０を通って上方に圧送される。
核分裂過程を制御するために、多数の制御棒３２が、燃
料集合体１０内の所定位置に配設されている案内シンブ
ル１４内で往復動される。より詳細に説明すると、上部
ノズルＺ２の上方に配置されている制御棒クラスタ制御
４１１３４が制御棒３２を支持している。制御機構３４
は、複数の放射方向に延びるフルーク若しくはアーム３
８を備えためねじ付きの円績ＭＰ４−４すＱナー　台　
瞥　ザ　い　フ　　　々　−ワ−ｐ　リＱ１↓剰１例憤
りウレ相互連結され、これによって、制御機構３４が、
案内シンブル１４内で制御棒３２を垂直方向に動かし、
もって、周知の態様で燃料集合体１０の核分裂過程を制
御するよう駆動可能となっている。
従】ト矢下ｒ”ｌＬＬス」イ 第２図及び第３図を参照すると、従来の燃料集合体１０
の下部ノズル１２が示されている。下部ノズル１２は、
下部炉心板（図示しない）上に燃料集合体１０を支持す
ることの他、下部炉心板の流通穴（図示しない）から燃
料集合体１０内へと冷却材の流れを上方に流通させるこ
とができる。下部ノズル１２は、下部炉心板上に燃料集
合体１０を支持するための複数のコーナーレッグ４０の
形態をとる支持手段を有し、また、溶接等により該コー
ナーレッグ４０に適宜に取り付けられたほぼ矩形の平ら
な上部アダプタ板４２を有している。
下部ノズル１２の上部アダプタ板４２は、そこに貫設さ
れた中心穴４４及び複数の外側の穴４６を介して、計装
管２０及び案内シンブル１４の下端に連結されて％　１
　　＃？　出ニー　’ｙイ＋１．　ＦＴＩ　Ｍ　ｐ！＝
　Ｊ　Ｑ　ｌ　　ｒｈ　、＋１．　ｂ　Ｊ　Ｊ　／Ｔｌ
　ｌ寺？ｎに関して、径方向及び周方向に互いに離隔さ
れている。また、下部ノズル１２の上部アダプタ板４２
には、複数の冷却材流通穴４８が貫設されており、これ
らの流通穴４８は、計装管２０及び案内シンブル１４の
ための穴４４．４６の間及び周囲で、適宜間隔を置いて
配置されている。これらの流通穴４８は比較的多数あり
、通常、２種類の径、例えば１２．７ｍｍ（０゜５ｉｎ
、　）と６．３５ｍｍ　（０，２５ｉｎ、　）の径のも
のがある。流通穴４８Ａ、４８Ｂ（第３図参照）の各径
は、冷却材の流れにより通常運ばれる損傷誘発寸法（損
傷を引き起こす可能性がある寸法）の異物を十分に通す
ことができる大きさである。
の　　フィルタ　部ノズル 前述したように、支持格子１６のうち最下部の支持格子
の位置或はその下側で捕捉された異物に起因する燃料集
合体の損傷が問題となることが認められている。従って
、このような損傷の発生を防止するために、異物が従来
の下部ノズル１２の流通穴４８を通るのを防ぐことが極
めて望ましい１本明細書に参考により援用されている特
願昭６３−１０２８２１号明細書には、前述した従来の
下部ノズル１２における比較的大きな流通穴４８Ａ、４
８Ｂを、より多数でより小さな流通穴に置き換え、この
小さな流通穴を、アダプタ板４６及び燃料集合体１０を
通過する流れやそこでの圧力降下に悪影響を与えること
なく、損傷誘発寸法の異物を濾過できる寸法としたこと
が開示されている。この特願昭６３−１０２８２１号明
細書記載の異物フィルタ下部ノズルは、アダプタ板の異
物濾過用の冷却材流通穴の数、密度及び寸法と、各異物
濾過用流通穴の入口面取り部の寸法に関して、従来の下
部ノズル１２と異なっている。更に、これらの小さな異
物濾過用流通穴は、断面寸法が一定であり、且つ、アダ
プタ板の全面を実質的に覆う配列で設けられるのが好ま
しい。
異物−適用流通穴の径は、最下部支持格子１６で通常捕
らえられる寸法の異物の通過を防止することのできる寸
法、約４．８３１（０，１９０ｉｎ、）であるのが好ま
しい。
特願昭６３−１０２８２１号明細書記載の異物フィルタ
下部ノズル、即ち、小径の異物濾過用冷却材流通穴が高
密度でアダプタ板に穿設されている下部ノズルが、極め
て良好な結果を示すことは分がっている。しかしながら
、成る一定の場合には、より高度な濾過ができるように
、更に多数のより小さな異物濾過用冷却材流通穴を有す
る異物フィルタ下部ノズルを提供することが望ましい。
しかし、より多数でより小さな穴を機械加工、即ちドリ
ル加工しようとすることは困難であり、費用がかかる。
その理由は、（１）リガメント（穴間のアダプタ板の母
材）が小さくなるにつれて、ドリルは所望位置から外れ
る傾向があり、（２）より多数の穴を明けることは非常
に時間がかがるためである。
更にまた、第２図に示すアダプタ板よりも相当に厚いア
ダプタ板があるが、このような厚いアダプタ板に穴をド
リル加工する場合、その穴が同一の径であっても、より
一層の時間と費用がかがってしまう。
改良型異　フィルタ下　ノズル 第４図〜第６図を参照にすると、本発明による強化型異
物フィルタ下部ノズルが総括的に符号５０により示され
ている。この改良型異物フィルタ下部ノズル５０は、強
度が向上され、前記の特願昭６３−１０２８２１号明細
書記載の下部ノズルに設けられているような、多数の穴
が設けられた平坦なブレート（アダプタ板）の代わりと
して、統合結合された多数の正円柱形部片５４から成る
横向きの上部構造体５２を用いることにより、更に細か
な濾過が可能となっている。プレート型の異物フィルタ
における濾過作用及び強度を向上させることに関する主
な欠点は、流通穴の径及び間隔を減じる場合、実際には
限界があり、また、板厚を増加させ、よって流通穴の深
さも大きくしてしまう点にある。
本発明の改良型異物フィルタ下部ノズルは、プレート及
びそこに設けられた流通穴から成る構造を、異物フィル
タ下部ノズルの横向きの上部構造体５２を画成するよう
に統合され互いに結合された適宜配列の細長い円柱形部
片５４に置き換えることにより、前記制限を回避する。
従って、本発明の異物フィルタ下部ノズル５０は、その
基本的な構成要素として、冷却材流通用のチエンベ５８
を貫通して画成する包囲体５６と、この包囲体５６のチ
ェンバ５８を積切って配置された統合配列の細長い円柱
形部片５４とを含んでいる。円柱形部片５４は相互に並
置関係で配置され、包囲体５６に且つ互いにしっかりと
結合されている。また、円柱形部片５４の軸線は、チェ
ンバ５８を通る冷却材の流れの方向に延びている。
より詳細に説明するならば、少なくとも一部、好適には
大部分の円柱形部片５４Ａ、５４Ｂ（第５図及び第６図
参照）は、矩形ないし正方形形状に配列されたステンレ
ス鋼製の薄肉管となっている。
このように、部片５４Ａ、５４Ｂは管状の断面形状であ
り、チェンバ５８を通る冷却材の流れのための流ｊ？３
６０を画成している。管状部片５４Ａ、５４Ｂの端部は
、良好な流体特性を得るために、面取りがされている。
各管状部片５４の径は、下部ノズル５０の寸法を満たす
のに必要とされる大きさに応じて、適宜変更される。数
個の円柱形部片は中実の断面形状となっている０例えば
、４つ１組となっている中実の部片５５（第４図参照）
は互いに剛的に結合され、案内シンブル１４の下端を受
は入れて取着するための穴４６を画成するように、ドリ
ル加工されている。第４図〜第６図に示すように、管状
部片５４は２つの異なる大きさの径を有しており、一方
は第５図に管状部片５４Ａとして示され、他方は第６図
に管状部片５４Ｂとして示されている。或はまた、第７
図において、管状部片５４は全て同一の径としても良い
。
改良型異物フィルタ下部ノズルの包囲体５６は、相互結
合された複数の直立側壁６２から成り、冷却材流通用チ
ェンバ５８を画成している。円柱形部片５４から成る横
向きの上部構造体５２の軸方向長さは、包囲体５６の高
さよりも短く、第２図の従来の異物フィルタ下部ノズル
の上部アダプタ板の厚さとほぼ等しい、また、包囲体５
６は、原子炉内で下部ノズル５０を支持するために、側
壁６２に連結された複数の支持レッグ６４を有している
。相互結合された側壁６２は、包囲体６２に複数のコー
ナ一部６２Ａを画成し、各支持レッグ６４は包囲体５６
の対応のコーナ一部８２Ａに配置される。
円柱形部片５４、固定フレーム、即ち包囲体５６、及び
支持レッグ６４は、ステンレス鋼から形成され、互いに
同時にろう付けされる。所望の配列が完成したならば、
下部ノズル５０は炉内に置かれ、そこで、部片５４の回
りや包囲体５６内の種々の位置でのろう付は用合金が溶
けて全要素が互いに縛着される。
本発明及びこれに付随する多くの利点は、上の説明から
理解されるであろう。また、本発明の精神及び範囲を逸
脱することなく、或はその実質的な利点を犠牲にするこ
となく、形態、構成及び配列に関して種々の変更が可能
であることは明らかであり、よって、以上に述べられた
形態は単に本発明の好適な実施例に過ぎないものである
。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による改良型異物フィルタ下部ノズル
を適用することができる従来の燃料集合体を、図示を明
瞭とするために、一部を切除して垂直方向に短縮した形
で一部断面で示す正面図、第２図は、第１図の燃料集合
体における従来の下部ノズルを拡大して示す一部断面正
面図、第３図は、第２図の３−３線に沿って見た場合の
従来の下部ノズルの平面図であり、アダプタ板に形成さ
れた流路穴の配列を示す図、第４図は、本発明による異
物フィルタ下部ノズルの部分平面図であり、横向きの上
部構造体を構成する異なる径寸法の管状部片等を示す図
、第５図は、第４図の異物フィルタ下部ノズルにおける
大径の管状部片の１つを示す縦断面図、第６図は、第４
図の異物フィルタ下部ノズルにおける小径の管状部片の
１つを示す縦断面図、第７図は、本発明の別の実施例に
よる異物フィルタ下部ノズルを概略的に示す部分平面図
であり、横向きの上部ＩＩＩＩ造体を構成する同一径寸
法の管状部片を示す図である。図中、１０・・・燃料集
合体　　　１４・・・案内シンブル１６・・・支持格子 ５０・・・異物フィルタ下部ノズル ５２・・・上部構造体　　　５４・・・円柱形部片５４
Ａ　、５４Ｂ・・・管状部片 ５５・・・中実部片　　　　５６・・・包囲体５８・・
・冷却材流通用チェンバ ６０・・・流路 ６２・・・側壁 ６４支持レツグ ＦＩＧ、２ ４ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、　７

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 複数の核燃料棒と、該核燃料棒を組織化された配列で支
    持する少なくとも１つの支持格子と、該支持格子を支持
    する少なくとも１つの案内シンブルとを有する原子炉用
    燃料集合体において、前記支持格子の下方に間隔を置い
    て配置され、前記案内シンブルを支持し、且つ、前記燃
    料集合体内に液体冷却材を流通させることができるよう
    になっている異物フィルタ下部ノズルであって、 （ａ）内部を貫通する冷却材流通用チェンバを画成して
    いる包囲体と、 （ｂ）前記包囲体の前記チェンバを横切って互いに並置
    関係に配置され、その軸方向が前記チェンバを通る冷却
    材の流れの方向に延び、且つ、前記包囲体及び相互に堅
    く結合されている統合配列の細長い円柱形部片であり、
    一部が、前記チェンバを通る冷却材の流れのための流路
    を画成する管状の断面形状を有している前記円柱形部片
    と、 を備えている燃料集合体における異物フィルタ下部ノズ
    ル。
JP2249016A 1989-09-21 1990-09-20 燃料集合体における異物フィルタ下部ノズル Expired - Lifetime JP2860377B2 (ja)

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US410,574 1982-08-23
US07/410,574 US5024806A (en) 1989-09-21 1989-09-21 Enhanced debris filter bottom nozzle for a nuclear fuel assembly

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JPH03118497A true JPH03118497A (ja) 1991-05-21
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EP (1) EP0418628B1 (ja)
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DE (1) DE69001166D1 (ja)
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