JPH032436B2 - - Google Patents

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JPH032436B2
JPH032436B2 JP1039471A JP3947189A JPH032436B2 JP H032436 B2 JPH032436 B2 JP H032436B2 JP 1039471 A JP1039471 A JP 1039471A JP 3947189 A JP3947189 A JP 3947189A JP H032436 B2 JPH032436 B2 JP H032436B2
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guide tube
tube
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guide
assembly
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Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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    • G21C7/08—Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section by displacement of solid control elements, e.g. control rods
    • G21C7/20—Disposition of shock-absorbing devices ; Braking arrangements
    • G—PHYSICS
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    • G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
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    • G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉用の燃料集合体に関し、更に詳
しくは、軽水で冷却する原子炉用の燃料集合体の
案内管も改良することによつて、容易に燃料集合
体の不良燃料棒を交換する方法に関する。
公知の軽水炉の燃料集合体の詳細は、ウエスチ
ングハウス・エレクトリツク・コーポレーシヨン
（Westinghouse Electric Corporation）が出願
したフランス特許第1536527号および7018102号に
記載されている。これらフランス特許に記載され
た形式の燃料集合体においては、原子炉の核燃料
は炉心に配置された多数の燃料棒に分散され、隣
接する集合体はほぼ矩形の断面を有する。各燃料
集合体の長さは数メートルあり、各集合体は堅い
機械的なフレームを有していて上部炉心プレート
と下部炉心プレートの間に保持される。このフレ
ームは上端部品、下端部品および幾つかの案内管
を有する。上端部品と下端部品にはオリフイスが
形成されていて冷却水を通過させ、冷却水は底か
ら最上部まで垂直に循環する。案内管は上端部品
と下端部品に取付具を介して固定されることによ
つて集合体の強度と安定性を保証する。各集合体
に沿つて幾つかの支持用グリツドが案内管に固定
され、断面が矩形であるセルを形成して、実際の
燃料棒の通過と横方向の支持を可能としている。
この実際の燃料棒は上端部品と下端部品に接触す
ることなく、グリツドに言わば摩擦によつて懸下
される。
集合体に関する機械的な支持機能に加えて、案
内管は炉内の連鎖反応を食い止めるためにいつで
も使用することができる制御棒を収容する働きを
することも公知である。制御棒は様々な理由によ
つて原子炉の運転を速やかに停止したいとき、上
端部品を横切つて集合体内の可能な限り迅速に挿
入されるが、上端部品はこのための穴を有してい
る。
従来、燃料集合体の端部品はステンレス鋼かイ
ンコネル、つまり、比較的中性子を吸収する材料
で作られた。一方、案内管はそれよりはるかに好
ましい中性子特性を有するジルコニウム合金で作
られた。ジルコニウム合金案内管を直接鋼やイン
コネルより成る部品に溶接することが不可能であ
るため、案内管は集合体の下端部分の材料と適合
可能な材料で作られた中間のスリーブによつて上
端部品に固定される。その結果、案内管の上部の
外面に固定された鋼鉄製のスリーブを使用する必
要があり、このスリーブは幾つかの機械的な変形
によつて案内管に確実に固定される。スリーブ自
体は一方で上端部品に、他方で上部グリツドに溶
接またはろう付けされ、これによつて端部品が全
体構造に機械的に確実に連結されている。
上述の構造には次の列挙する幾つかの重大な欠
点がある。
第１に、案内管をほぼ円錐形の狭い部分で接続
する２つの異なる直径の部品に製造しなければな
らないが、これは困難であり、特に精密な機械加
工と生産制御を必要とする。さらに、上部グリツ
ドと上端部品の間の連結を鋼鉄製のスリーブを利
用して溶接またはろう付けで行なうことは、金属
間の適合性のために鋼かインコネルの使用を強い
ることとなるが、鋼やインコネルは原子炉中の中
性子バランスを狂わしやすい。
また、軽水炉の燃料集合体に不良燃料棒が発生
した際には、不良燃料棒のみを交換することがで
きないので、その不良燃料棒の数が少ないうちは
そのまま運転し得るけれども、多数存在する場合
には、燃料集合体ユニツト、すなわち上および下
端部品並びに案内管を全ての燃料集合体と共に交
換しなければならなかつた。
従つて、本発明においては、軽水炉の燃料集合
体の案内管として、一端から他端までの直径が一
定のジルコニウム合金製の管を使用し、制御棒を
案内管に導入して原子炉の運転を停止した後に、
炉内に水が存在していても上端部品から案内管を
取り外し、不良燃料棒を交換する方法を提供する
ことを目的としている。
本発明によれば上記の課題は次のようにして解
決された。すなわち、上端部品は穴の上方内面に
設けられた環状みぞまたは円錐形状の斜面に案内
管を変形させて形成した膨出部または円錐状斜面
を係合させることによつて各案内管を上端部品に
固定している形式の、軽水炉の燃料集合体用案内
管を上端部品から取外し、不良燃料棒を交換する
方法において、 各案内管の上部を膨出部または円錐状斜面の下
で切断し、これを上端部品と共に炉外に除去し、
不良燃料棒を交換した後、切断した管の外径より
わずかに大きい内径を有する、最も多くて炉内の
案内管の数に等しい数の多数の短い管を具備する
新しい上端部品を炉内に導入し、次いで対応する
案内管を前記短い管内に収容し、 この管を内側からロール加工によつて案内管と
共に一部を膨出させて案内管と前記短い管を接合
させることによつて達成された。
溶接によつて集合体の上端部品に案内管を固定
するのではなく、上端部品の穴を横切る案内管の
機械的な膨出または拡開によつて案内管を上端部
品に固定することにより、従来技術に関連して前
述した鋼鉄製のスリーブを除去して直径が一定の
ジルコニウム製案内管の固定を容易とし、この特
徴によつて、放射線からの保護を得るのに必要な
水が存在しても、案内管を上端部品から取りはず
すことも容易となり、取りはずした後、組立体の
保守作業中に不良燃料棒を取り替えることがで
き、それによつて実用寿命が相当にのびる。
次に、添付図面を参照して具体的にその実施例
を説明する。
第１図は軽水炉の公知の構造の燃料集合体の全
体を示すもので、軽水炉の容器は参照数字１で示
されている。容器１は上部内部装置と下部内部装
置で構成されており、燃料集合体６は内部装置に
懸下されている。上部内部装置は上部プレート２
と、これにスペーサで連結された下部プレート４
より成る。下部内部装置ははめ輪３と、溶接で接
合した下部プレート５より成る。プレート４と５
の間に配置されていてプレート５に載つているの
は６のような燃料集合体であり、この集合体は７
のような幾本かの位置決めピンによつて軸方向に
すきまを生ずるようにプレート４と５の間に保持
されている。燃料集合体６の構造は上端部品８と
下端部品９を具備し、１０のような案内管によつ
て補強され間隔を置かれている。燃料棒１１は、
この棒が通過するよう断面が矩形であるセルを形
成する支持用グリツド１２によつて所定位置に保
持され、グリツド１２自体は案内管１０に連結さ
れている。すでに説明したように案内管１０は中
空であり、そして連鎖反応を抑制すると共に必要
なときはいつでも原子炉を急速に運転停止するた
めに使用する制御棒を収容するように設けられ
る。
第１図に示している集合体は温度が約300℃で
あり取入れ口１３と出口１４の間で炉心内を循環
する加圧熱水に含浸されているので、別の集合体
６は上向き冷却流内に浸されている。
第２図に示されているのは案内管１０であり、
これには内側スリーブ１５が設けられ、このスリ
ーブは案内管１０のようにジルコニウム合金で作
られ、電気接触溶接によつて１６のような幾つか
の点で案内管に点溶接されている。第２図の上部
では、案内管１０が概略的に示されているグリツ
ド１２を通過する様子を見ることができる。１７
と１８の断面では、図面の平面に垂直で案内管１
０を固定しているグリツド１２の２枚の小さなプ
レートを見ることができる。
案内管１０には２３のようなオリフイスが幾つ
か形成され、これらオリフイスは、点線で示され
ている制御棒２４がスリーブ１５の内部を下降す
るとき、案内管１０にある冷却水を排水するため
にその高さ全体に分布させられている。第２図は
同一の高さに２個のオリフイス２３を示している
だけであるが、制御棒２４を徐々に制動するのに
望ましいものならばどんなオリフイス構造を取る
こともできる。従つて、オリフイス２３を案内管
１０の下部全体に分布させることができるし、ス
リーブ１５が始まる部分の上にまたは下にオリフ
イス２３を分布することもできるし、その部分の
上と下の両方に分布させることもできる。オリフ
イス２３の一部は案内管１０内部の水の速やかな
排水に使用され、他の計算された大きさのオリフ
イスは、案内管１０によつて構成され緩衝器内の
水の超過圧力を所定値に保つ。
第２図はまた、下端部品９を案内管１０に接合
する方法、を示している。この接合のためにステ
ンレス鋼製のプラグ２５は内側スリーブ１５の下
部に据えられ、スリーブ１５は波形付された環状
周辺うねり部２６を有していて、プラグ２５が内
側スリーブ１５に対して軸方向に動かないように
している。このプラグ２５にはめねじ２７が形成
されているので、ねじ２８のような適当な手段に
よつてこのプラグを下端部品９に固定することが
できる。ねじ２８は、下端部品９に形成されてい
る対応する穴２９にはいる中実ねじか、あるい
は、制御棒の落下中にその軸に沿つて排水するこ
とができる袋ねじであり得る。このねじはまた変
形可能な端部はめ輪の回転を停止するために、そ
のはめ輪に設けることもできる。プラグ２５の別
の構造例においては、プラグ２５は、穴２９には
まりこの穴の出口で下端部分９に溶接されたピン
によつて延長される。
プラグ２５自体はジルコニウム合金で製造する
ことができる。この場合、プラグ２５を内側スリ
ーブ１５に溶接することができるので、前述の実
施例のようなうねり部２６を作る必要はない。次
にプラグを先の例のようにねじ込む。
内側スリーブ１５を有する案内管１０の下部構
造はこの案内管の内径を狭くし、そして原子炉を
速やかに運転停止するために制御棒のかたまりの
落下の最終段階での制御棒の水圧緩衝器として働
く、ということが第２図から容易に理解されよ
う。案内管１０のある高さに設けられたオリフイ
ス２３は、通常の運転状態での冷却水の循環を保
証すると共に、制御棒の制動された落下時に案内
管１０の内部にある冷却水の一部を排除する。
第３図は上端部品８と案内管１０の間の連結を
示す。上端部品８を横切る穴３５の内部には、穴
３７だけでなく環状みぞ３６が機械加工されてい
る。案内管１０を穴３５に配置した後、案内管が
上端部品８の内部で軸方向に固定されるよう、案
内管１０は環状みぞ３６や穴３７と同一の高さで
のロール加工によつて変形され、環状みぞ３６ａ
並びに円錐状斜面３７ａが形成されている。
第４図は案内管１０を端部品８内部に固定する
方法の別の例を示すもので、この場合穴３５はフ
ライス削りされた円錐形状の斜面３９を備えてい
る。この実施例では、案内管１０は穴３８の端で
広げられ、斜斜面３９ａが形成されている。従つ
て案内管は、上端部品８にねじ込まれたか、はめ
込まれたステンレス鋼製のプラグ４０と、外部溶
接点４１によつて軸方向に固定されている。
第５および６図は、保守作業を行なう必要があ
るとき、本発明に従つて案内管の一部と共に上端
部分８を交換することによつて１本かそれ以上の
不良燃料棒６を簡単に交換することができること
を示すものである。上端部品８のフレームへの固
定を解放し、燃料棒を処理することができるよう
にしてから以下の手順を取る。第１の作業は第５
図に示すように、案内管１０の膨出でできた環状
みぞ３６ａの下側の線５２の高さで穴３５内の案
内管１０を公知の機械的な、または化学的な方法
で切断することより成る。この作業は上端部品８
に連結されている案内管の全部について実行しな
ければならないことは明白であり、本実施例で
は、軽水炉にある燃料棒組立体に24本ある。この
切断作業を実行したら上端部品８を切断した案内
管１０と共に除去する。これによつて燃料棒と案
内管のグループの集合体が自由になり、これに必
要な保守作業を行なうことができる。
この作業が終了すると、内径が案内管１０の外
径よりわずかに大きい短かい管５４を多数本有す
る新しい上端部品５３を導入し、これによつて
各々の短かい管５４を案内管１０にはめ込むこと
が可能となり、それによつて案内管を新しい上端
部品５３でおおう。新しい上端部品５３はこの目
的のために集合体内の案内管１０と同数の穴、本
例では24個、を有する。管５４は弱い摩擦力で案
内管１０の上部の一部をおおう。次に環状の半径
方向の膨出部５６を得るよう、案内管１０の上部
と短かい管５４をロール加工等により変形せし
め、新しい上端部品５３を集合体の各々の案内管
１０に短い管５４を介して確実に固定する。
燃料棒に保守作業を施すために上端部品を分解
することができることは、本発明の数多くの重要
な利点の１つである。
【図面の簡単な説明】
第１図は軽水炉内の燃料集合体の設置状態を示
す断面図、第２図は本発明に従つて内側スリーブ
を有する案内管の第１の実施例の軸方向断面図、
第３図は本発明に従つて案内管の上部を固定する
方法を説明する図、第４図は本発明に従つて案内
管の上部を固定する別の方法を説明する図、第５
図および第６図は案内管の分解と不良燃料棒の交
換を説明する断面図である。 ６……燃料組立体、８……上端部品、９……下
端部品、１０……案内管、１５……内側スリー
ブ、１６……溶接点、２３……オリフイス、２４
……制御棒。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 上端部品８の穴３５の上方内面に設けられた
    環状みぞ３６または円錐形状の斜面３７，３９に
    案内管１０を変形させて形成した膨出部３６ａま
    たは円錐状斜面３７ａ，３９ａを係合させること
    によつて各案内管１０を上端部品８に固定してい
    る形式の、軽水炉の燃料集合体案内管を上端部品
    から取外し、不良燃料棒を交換する方法におい
    て、 各案内管１０の上部を膨出部３６ａまたは円錐
    状斜面３７ａ，３９ａの下で切断し、各案内管の
    切取つた上部を上端部品８と共に炉外に除去し、
    不良燃料棒を交換した後、切断した管の外径より
    わずかに大きい内径を有する、最も多くて炉内の
    案内管の数に等しい数の多数の短い管５４を具備
    する新しい上端部品８を炉内に導入し、次いで対
    応する案内管１０を前記短い管５４内に収容し、 この管５４を内側からロール加工によつて案内
    管１０と共に一部を膨出させて案内管１０と前記
    短い管５４を接合させることを特徴とする方法。
JP1039471A 1980-03-26 1989-02-21 軽水炉の燃料集合体の不良燃料棒を交換する方法 Granted JPH02196997A (ja)

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