JPH0339693A - 原子燃料集合体 - 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） 本発明は原子燃料集合体、特に加圧木型原子炉用燃料集
合体に係り、詳しくは同集合体の浮き上がりを防止する
上部ノズルの押さえばね、即ち、ホールドダウンスプリ
ングに改良を施した上記燃料集合体に関するものである
。

（従来の技術） 従来の加圧水型原子炉用燃料集合体は第８図に示す如く
多数の燃料棒００を並列し、かつ制御棒案内管０２１な
どを混入して複数の支持格子０３）で支持せしめた燃料
支持部と、それを固定する上下部ノズル０４０９から構
成されており、その上部ノズル（ロ）には上部炉心板（
図示せず）に抗して燃料集合体に下向きのばね力を付加
し、原子炉運転中の上向き流体力による同集合体の浮き
上がりを防止するためホールドダウンスプリングと呼ば
れる押さえばね００が四辺に取り付けられている。

そして、このホールドダウンスプリングは一殻内構成と
して原板材を曲げ加工することによって作られ、第９図
の如くその付け根部（ａ）が上部ノズル０４）にボルト
０〃で取着され、その取り付け部には結合部を覆い、取
り付けボルトを保護すべくクランプ０８）が取り付けら
れていると共に、第８図、第９図でみられるようにばね
の変位にもとづき荷重による表面応力がなるべく平均化
されるようにテーパー形状に加工されている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上記の如きホールドダウンスプリングは曲げ
加工がなされている関係上、使用中、該スプリングの付
け根部（ａ）に最大の歪が発生し、クラックが発生し易
く、耐ＳＣＣ（応力腐食割れ）上、問題が内包されてい
る。

勿論、歪の低減を図るべく板厚等の変更も考えられるが
、組み立て上の寸法制限や使用条件などを考慮すると必
らずしも根本的解決には至らない。

殊に近時、原子力発電の経済性向上を自損して燃料の改
良研究が進められ、運転サイクルの長さを延長する高燃
焼度化炉心が注目されるに及び、燃料を高燃焼度まで使
用する場合の燃料集合体の伸び量の増加に対応し、構造
部材である上、下部ノズルの高さ方向寸法を小さくする
ことが１つの有効策として考えられている。

本発明は上述の如き諸問題に着目し、上部ノズルのホー
ルドダウンスプリングの取り付け構造を改善することに
より歪の低減による耐ＳＣＣの向上と加工量の減少をは
かることを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） しかして、上記目的を達成する本発明の特徴は、前記並
列された多数の燃料棒を複数の支持格子で支持し、その
上下を上部ノズル及び下部ノズルで夫々固定すると共に
、上部ノズルにホールドダウンスプリングを取着してな
る原子燃料集合体において、そのホールドダウンスプリ
ングを平坦な板ばねで形威し、これを上部ノズルのトッ
ププレートとアダプタプレートの間に位置させて、その
−端を取り付け横設すると共に、板ばね他端にトッププ
レートを緩挿して上端部分を上部炉心板に垂直に当接す
るバーを首振り可能、かつスプリングを介して軸方向伸
縮可能に取り付けた点にある。

また、同じ目的をもつ請求項２記載の発明は、前記ホー
ルドダウンスプリングを平坦な板ばねで形成し、該板ば
ねを上部ノズルのトッププレートとアダプタプレートの
間に位置させて、その両端部で取り付け横設すると共に
、板ばね中間部にトッププレートを緩挿して、上端部分
を上部炉心板に垂直に当接するバーをスプリングを介し
て軸方向伸縮可能に取り付けた構成にある。

ここで、上記各板ばねとしては平坦な、各部断面積の等
しいものでもよいが平等強さとなるように断面積を変え
ることも好ましく、この場合には板ばねの断面積を取り
付け部分に向かって実質的に大きくなるようにすること
が有効的である。

（作用） 上記請求項１または２記載の如き構成からなるホールド
ダウンスプリングをもつ原子燃料集合体はレバー先端が
上部炉心板に当たってホールドダウンスプリングが下方
へ曲がったとき、バーが所要の角度範囲内で回動し、バ
ーと上部炉心板は常に垂直な関係で押し合うこととなり
、燃料集合体へのホールドダウンスプリング力が常に適
当かつ確実に作用する。

またバーに取り付けたスプリングと板ばねで押さえ力を
負担することとなり、板ばねの応力が小さくなって歪も
小さくなり、従来のホールドダウンスプリングの欠点と
されていた付け根部への応力集中を緩和し、クランク発
生を防止し、耐ＳＣＣの向上を図る。

なお、請求項３に記載の如く板ばねを平等強さのものと
することにより上記の作用をより有効に達成せしめる。

（実施例） 以下、更に添付図面にもとづき本発明の具体的な実施例
を説明する。

第１図及び第２図は本発明の要部をなすホールドダウン
スプリングを含む上部ノズル０４］の各側であり、第１
図は板ばねが平坦な場合、第２図は板ばねの断面積を変
化させ上部ノズルの構成を変形させた場合である。

これら各側において（１）は上部ノズル０４のトッププ
レート、（２）はアダプタプレートで、これらトッププ
レート（１）とアダプタプレート（２）の間にホールド
ダウンスプリングを形成する板ばね（３）がその−端に
おいてトッププレート（１）を貫通するボルト（４）に
より止着されて横方向に配設されている。

この場合、第１図においてはトッププレート（１）の下
部にクランプ（５）を取り付け、前記板ばね（３）をク
ランプ（５）とトッププレート（１）との間に挿入して
ボルト（４）により固定している。

そして、上記板ばね（３）の他端側には垂直に延びるバ
ー（６）がトッププレー）　（１）を貫通して上方に延
設されており、このバー（６）はトッププレート（１）
に緩挿されて第１図で矢示するように所要の角度範囲で
首振り回動可能となっていると共に、内外２重のバー構
造を有して板ばね（３）とバー（６）中間の外バー下部
のストッパー（７）との間にコイルスプリング（８）を
介設して板ばね（３）に対して外バーを上下方向に摺動
させ、バー（６）自体を伸縮可能となしている。

なお、上記構成において板ばね（３）は第１図では断面
積一定の平坦な板状となっているが、平等な強さを得る
ためには第３図の如く取り°付け部分に向かって断面積
を大ならしめた形状とすることが好ましい。

また、断面積を変化させる手段として、第４図の如く同
厚又は異厚の板ばね（３ａ）　（３ｂ）　（３ｃ）を重
ね合わせることも可能である。

また、バー（６）を２重構造とし、上下に伸縮可能とす
るためには第７図に示すようにスプリング（８）をバー
内部に収容して取り付けることも差し支えない。

更に第１図にあっては従来用いられている上部ノズル構
造を使用しているが、該上部ノズルのパッド及びクラン
プを取り除き、上部ノズルの高さを低くすることが高燃
焼度化に対応する上から好ましく、第２図はかかる場合
に好適な上部ノズル構造の変形を示す。

この場合にも、その板ばね（３）の構成、ならびにバー
（６）の構成は何れも前記第１図に関する説明で述べた
と同様である。

また、上記の各側ではその板ばね（３）を一端において
ボルト止着し、他端側においてバー（６）を延設してい
るが、バーの延設位置は板ばねの一端に限るものではな
く、板ばねの中央部に取り付け延設せしめることも可能
であり、同様に目的を達成することができる。

第５図はこのようなバー（６）を板ばね（３）の中央部
に取り付け、両端をボルトにより固定せしめた場合の具
体例であり、第１図及び第２図と同一符号は同一部分を
示す。

この場合にはバー（６）の上端部分が上部炉心板（図示
せず）に当接したとき、板ばね（３）はその中間部にお
いて集合体の押さえ力を受け、板ばね（３）とコ・イル
スプリング（８）により分担する。

、二の構造においても板ばね（３）は断面積一定のもの
に限らず、ボルト取り付け部分に向かって断面積を大な
らしめ、あるいは第６図の如く同厚又は異厚の板ばね（
３ｄ）　（３ｅ）　（３ｆ）を重ね合わせ実質的に断面
積を大きくすることが効果的である。

かくして、上記何れの場合においてもバー先端部分が上
部炉心板に当接してホールドダウンスプリングが下方へ
曲がった時でもバーと上部炉心板は常に垂直な関係で押
し合い、燃料集合体へのホールドダウン力が常に適当か
つ確実に作用し、クラック発生を防止する。

（発明の効果） 本発明は」１上のように原子燃料集合体上部ノズルのホ
ールドダウンスプリングを平坦な板ばねとし、トッププ
レートとアダプタプレートの間に取り付け、他端に軸方
向に伸縮可能なようにスプリングを設けたバーを首振り
回動可能に前記板ばねに取り付けたものであり、バーの
取り付け位置が他端部あるいは中央部の何れであっても
ホールドダウンスプリング付け根部に最大歪が生じ、ク
ラックを発生し７易くしていた従来の問題を解消して応
力集中を松柏し、クランク発生を防止して耐ＳＣＣの向
上を図ることができる顕著な効果を奏する。

殊にバーにスプリングを取り付けたことにより、該スプ
リングと板ばねで押さえ力を分担して負担することとな
り、板ばねの応力が小さくなり、従って、歪も小さくな
ってクラック発生の防止により有効となると共に、上記
押さえ力の負担割合は各々のバネ常数により適宜変えら
れる利点がある。

なお、板ばねの配置を上部ノズルのトッププレートとア
ダプタプレートの間とし、平坦なばねとしたことにより
トッププレートのクランプも不要とでき、上部ノズル高
さを減少させ、高燃焼度化に対応させ得て、現在、注目
されている高燃焼度炉心対策として極めて効果的である
外、トッププレートの刻字が大きくなって番号の確認が
し易くなるなど種々の効果も有する。

更に請求項３記載の如く平等強さの板ばねを使用するこ
とにより上記効果の達成を一層高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明原子燃料集合体の要部をなす上部ノズル
の１例を示す正面図、第２図は同変形実施例を示す断面
概要図、第３図及び第４図は板ばねの各側を示す正面概
要図、第５図は本発明における上部ノズルの更に他の変
形実施例を示す断面概要図、第６図は同板ばねの変形例
を示す概要図、第７図は本発明におけるバーの変形実施
例を示す断面図、第８図は原子燃料集合体の基本的構成
例を示す概要図、第９図は従来の上部ノズル部の構成例
を示す正面図である。 （１）　　・ （２）　　・ （３）　　・ （６）　　・ （８）　　・ （１１）・ （１２）・ （１３）・ （１４）・ （１５〉　・ （１６）・ トッププレート。 アダプタプレート。 板ばね。 ノイー スプリング。 燃料棒。 制御棒案内管。 支持格子、 上部ノズル。 下部ノズル。 ホールドダウンスプリ ング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、並列された多数の燃料棒を複数の支持格子で支持し
   、その上下を上部ノズルおよび下部ノズルで夫々固定す
   ると共に、上部ノズルにホールドダウンスプリングを取
   着してなる原子燃料集合体において、前記ホールドダウ
   ンスプリングを平坦な板ばねで形成し、該板ばねを上部
   ノズルのトッププレートとアダプタプレートの間に位置
   させて、その一端を取り付け横設すると共に、板ばね他
   端にトッププレートを緩挿して上端部分を上部炉心板に
   垂直に当接するバーを首振り可能、かつスプリングを介
   して軸方向伸縮可能に取り付けてなることを特徴とする
   原子燃料集合体。 ２、並列された多数の燃料棒を複数の支持格子で支持し
   、その上下を上部ノズルおよび下部ノズルで夫々固定す
   ると共に、上部ノズルにホールドダウンスプリングを取
   着してなる原子燃料集合体において、前記ホールドダウ
   ンスプリングを平坦な板ばねで形成し、該板ばねを上部
   ノズルのトッププレートとアダプタプレートの間に位置
   させて、その両端部で取り付け横設すると共に、板ばね
   中間部にトッププレートを緩挿して、上端部分を上部炉
   心板に垂直に当接するバーをスプリングを介して軸方向
   伸縮可能に取り付けてなることを特徴とする原子燃料集
   合体。 ３、上部ノズルのトッププレートとアダプタプレートの
   間に位置する板ばねの断面積を取り付け部分に向かって
   実質的に大きくなるよう形成せしめたことを特徴とする
   請求項１または２記載の原子燃料集合体。