JPH0352595B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子炉内の下方炉心支持プレートに
燃料集合体を固定するための装置に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕

加水型原子炉のような原子炉は、原子炉の容器
の内側に並んで整列されていて、容器の軸線に対
して横方向に配置されている下方炉心支持プレー
トの上に載つている角柱形集合体によつて形成さ
れた炉心を有する。

集合体の各々は、集合体の長さ方向に向いてい
て、２つの端部間に置かれた平行な燃料棒の束か
らなる。集合体は、両端部のうち一方、即ち、下
端部が下方炉心支持プレートの上に載つているの
で、燃料棒の方向、即ち、燃料集合体の軸線方向
は垂直である。燃料集合体は各々、プレートを貫
通する開口に相応して、下方炉心支持プレートの
上に配置されている。

炉心は、その上部が炉心支持プレートと平行な
水平プレートで制限され、この水平プレートにも
燃料集合体の各々と対向する開口が形成されてい
る。

この方法で加圧水型原子炉の下方の炉心プレー
トの下に供給される原子炉用冷却流体、例えば加
圧水は、底部から頂部へ燃料集合体を通過して燃
料集合体を冷却し、炉心の上方部分で去り、燃料
集合体から熱交換器へ熱を伝達する。

ある加圧水型原子炉の場合には、燃料集合体
は、炉心の横方向平面において、一様な網目を形
成するように、六角形断面を有し、且つ炉心内で
互いに隣り合つて配置されている。これらの燃料
集合体は操作中、炉心内において、燃料集合体内
の側方の衝突を避けるように連続的には配置され
れていない。

従つて、３mm程度の隙間が、燃料集合体の外装
を構成している六角形の角柱の側面間に維持され
ている。この隙間は、上方炉心プレート上に且つ
炉心支持部材上に配置され、燃料集合体の両端に
設けられたハウジングと協同して燃料集合体を互
いに側方に所定位置に保つことを可能にするよう
な心出し要素、例えばスタツドによつて維持され
る。心出しスタツドと、それらのハウジングの間
に隙間を設けなければならず、この隙間は、一般
に１mm程度である。これらの隙間によつて、上方
炉心プレートの心出しスタツドと炉心支持ベース
の相応するスタツドとの間の不整列を補償し、
又、この炉心を支持するための上方炉心プレート
と下方炉心支持プレートとの間の膨張差の影響を
補償することが可能である。

又、一方では燃料集合体間の、他方では炉心を
支持するための上方炉心プレートと下方炉心支持
プレートとの間の膨張差による軸線方向の干渉を
回避するために、軸線方向の隙間を設けなければ
ならない。

底部から頂部へ高速で炉心を通過する冷却流体
は燃料集合体に垂直方向の力を及ぼし、燃料集合
体を上方に移動させようとする。かくして、一方
では燃料集合体間、他方では上方炉心プレート又
は下方炉心支持プレートと燃料集合体との間の衝
突が主ポンプの運転開始又は停止中に生ずること
がある。

この不利益を解消するために、燃料集合体と上
方炉心プレート及び下方炉心支持プレートとの間
の衝突を防止することを可能にするとともに、膨
張による相対的な軸線方向の移動を可能にする保
持装置が使用されている。

例えば、燃料集合体の上方部分と上方炉心プレ
ートとの間に配置されるばねを使用し、ばねは、
集合体を下方炉心支持プレートに保持するため
に、燃料集合体に下方に向いた垂直力を及ぼす。
しかしながら、これらのばねは燃料集合体の構造
体に、即ち、燃料集合体の両端の各々に結合され
たガイド管又は燃料集合体のケースに圧縮圧力を
及ぼして燃料集合体を座屈させてしまう。

又、炉心支持プレートの上面から突出して、そ
れにしつかりと固定されている要素によつて、燃
料集合体を下方炉心支持プレートに固定すること
が提唱されている。これらの突出要素は、燃料集
合体の隅の領域に配置され、且つ燃料集合体によ
つて支持される固定要素と協同する固定面を有す
る。

しかしながら、かかる型式の固定装置は、嵩張
り構造が複雑であり、炉心の中の燃料集合体の位
置決めを一層困難にする。

かくして、本発明の目的は、原子炉容器の内側
に並んで配置され、長さ方向、即ち、軸線方向
に、２つの端部の間に位置決めされた平行な燃料
棒からなりプレートに設けられた開口に相応して
端部のうち一方、即ち下端部が下方炉心支持プレ
ートの上に垂直に載つている炉心を有し、炉心の
上部が集合体の各々の領域に開口部を有する上方
炉心プレートによつて制限されている、原子炉の
下方炉心支持プレートに燃料集合体を固定するた
めの装置を提供することである。かかる装置は、
構造が簡単で嵩が小さく、しかも高性能である。

〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明により、燃
料集合体を原子炉の下方炉心支持プレートに固定
するための装置であつて、原子炉容器の内側に並
んで配置され、軸線方向に、２つの端部の間に位
置決めされた平行な燃料棒の束からなる角柱の燃
料集合体によつて形成され、下方炉心支持プレー
トに設けられた開口に相応して端部のうちの一
方、即ち、下端部が下方炉心支持プレートの上に
垂直に載る炉心を有し、炉心の上部が燃料集合体
の各々の領域に開口を形成した上方炉心プレート
によつて制限されている装置において、燃料集合
体に相応する下方炉心支持プレートの開口の中央
部で、下方炉心支持プレートに固定され、固定面
を形成する軸線方向の開口を有する固定要素と、
該固定要素の開口の形状に補足し合う形状を有
し、燃料集合体の下端部の中央部分に取付けられ
た拡張可能なスリーブと、燃料集合体を貫通する
軸線方向ガイド管と、該ガイド管の中に摺動可能
に設けられ、ガイド管よりも長い長さを有し且つ
下端が卵形ノブに固定されたバーとを含み、前記
卵形ノブは、バーの上昇位置と、卵形ノブをスリ
ーブの中へ導入してスリーブを拡張するバーの解
放位置との間で、バーを軸線方向に移動させるこ
とによつて、スリーブを強制的に拡張させ、そし
て卵形ノブは、スリーブを固定要素に固定するの
に十分な直径を有し、バーの上端に固定され、昇
降工具用の把持面を有するソケツトをさらに含
み、該ソケツトは、バーが解放されたとき燃料集
合体の上端部に載つて卵形ノブをスリーブ内に維
持することを特徴とする装置によつて提供され
る。

〔実施例〕

本発明はを明瞭に理解するために、添付図面を
参照して、加圧水によつて冷却される低減速原子
炉に使用される六角形断面の燃料集合体を固定す
るための装置について説明する。

第１図及び第２図に示す燃料集合体は、頂部か
ら底部へ、上端部１と、ケース２と、下端部３と
からなる。六角形断面のこれらの３つの要素は、
ねじ５によつて互いに結合されている。

上端部１はガイド管９を固定するための円形の
開口８を有し、ガイド管９は上端部１に溶接され
ている。

ガイド管１０が燃料集合体の中央部分に固定さ
れており、その軸線は燃料集合体の軸線に一致
し、ガイド管は、２つの端部間の高さ全体にわた
つて燃料集合体を貫通している。

又、上端部１には、燃料集合体を冷却するため
の加圧水を軸線方向に循環させるための開口１４
が形成されている。

下端部３は、その上方にケースの内側に核分裂
性又は親燃料棒を三角形の網目をもつ一様な格子
にして固定するための格子１５を支持している。

棒１６の各々はその外面のまわりにら旋にまか
れたれたワイヤからなるスぺーサによつて格子状
の位置に保たれている。この方法では、減速比は
非常に低いままであり、中性子束は熱外範囲内の
ままである。

低減速原子炉では、或る割合の親物質、例えば
ウラン235の減損したウラニウムが、親物質から
核分裂性熱物質を生じさせるため、炉心のある部
分及び燃料集合体のある部分に配列されている 格子１５の上方に配置された部分では、管状形
状の下端によつて燃料集合体に入る加圧水の水路
を形成することが可能となる。

下端部３は、その厚さ全体にわたつて下方炉心
支持プレート１８を貫通する開口１９と相応し
て、下方炉心支持プレート１８の上に載つてい
る。

このように、下方炉心支持プレート１８の下に
供給された加圧水は、開口１９を通つてプレート
を通過し、次いで、格子１５に固定された棒１６
に接触する前に流れを方向づけする下端部３によ
つて燃料集合体に入る。

下方炉心支持プレート１８は心出しスタツド
（図示せず）を支持しており、そのスタツドは、
第１図に示すように燃料集合体の下方炉心支持プ
レート１８の上の所定位置にあるとき、下端部３
に設けられた開口に係合する。このように、燃料
集合体は垂直位置に配置され、その軸線１２は開
口１９の軸線に一致する。

５mm程度の隙間ｄをもつて燃料集合体の上方に
配置されている上方炉心プレート２０は、心出し
スタツド２１を支持しており、スタツド２１は、
燃料集合体が所定位置にあるとき、上端部１に設
けられた相応する開口２２に係合する。

炉心の燃料装荷後に上方炉心プレート２０を所
定位置に戻すとき、心出しスタツド２１全体が燃
料集合体の各々の開口２２の内側の所定位置にく
る。

燃料集合体を下方炉心支持プレート１８に固定
するための装置は、両端部の間の高さ全体にわた
つて燃料集合体を貫通するガイド管１０の他に、
下方炉心支持プレートに固定された固定要素２３
と、薄い可撓性プレートのスリーブの形態に作ら
れ、燃料集合体の下端に固定された拡張可能なス
リーブ２４と、ガイド管１０の中で摺動するよう
に設けられたバー２５と、バー２５の上端に取り
付けられたソケツト２６とからなる。固定要素２
３は、下方炉心支持プレート１８の開口１９の中
央部の中心に位置決めされ、リング２９にしつか
りと固定された横材２８によつて下方炉心支持プ
レート１８に固定されており、リング２９は、ね
じ３０によつて開口１９のまわりで下方炉心支持
プレート１８に固定されている。

ノブ即ち固定要素２３は、燃料集合体の軸線の
まわりに回転対称形であつて底部に向かつて広が
つた円錐形の固定面３３をもつた開口３１を有し
ている。下端部３は横材３５を介して中央ハブ３
４を支持し、このハブの中央開口は、固定要素２
３の直径よりも僅かに大きな直径を有する。

拡張可能なスリーブ２４は、ねじ込み、ピン３
７で固定することによつてハブ３４の内側に固定
される。

スリーブ２４は、スリーブの上方部分にしつか
りと固定され且つハブ３４へスリーブを固定する
ことのできる２つの薄い可撓性スリーブ２４ａ，
２４ｂからなる。薄いプレート２４ａ，２４ｂの
下部は、第１図に示すようにこれらの薄いプレー
トが離れた位置にあるとき、ノブ２３の内側に設
けられた面３３に接触する円錐面を有する、２つ
の部分からなる固定ヘツドを構成する。

この位置において、バー２５の下端に取り付け
られた卵形ノブ３８が、薄いプレート２４ａ，２
４ｂの分離を維持することを可能にする。従つ
て、所定位置に卵形ノブ３８を保つことによつ
て、高速で循環する冷却流体の影響による下方炉
心支持プレート１８に対する燃料集合体の垂直移
動を阻止する。

下方炉心支持プレート１８で支持されている心
出しスタツドの長さ（図示せず）は、ノブ２３の
開口３１に薄いプレート２４ａ，２４ｂを導入す
る前に、開口１９に対して燃料集合体の第１の心
出しを、次いでノブ２３に対して心出しを行うこ
とができるような長さである。ハブ３４は最終的
な案内を行い、そして、取り扱い操作中、薄いプ
レート２４ａ，２４ｂを保護する。このハブ３４
は、運転中に、冷却流体の流れによつて発生する
振動から薄いプレートを保護する。

摺動するバー２５は、ロツクナツト４０によつ
てナツト４１にしつかりと固定され、ナツト４１
はソケツト２６の中央部分にねじ込むことによつ
て固定される。ナツト４１は、小さいチエツクプ
レート４２によつて締付状態に保持される。

かくして、ソケツト２６、バー２５及び卵形ノ
ブ３８は、燃料集合体に対して軸線方向に並進運
動を行うことのできる組立体を形成する。

上端部１に固定されたストツプ装置４３は、か
かる組立体の上方への運動を制限することを可能
にする。

かかる組立体が第１図に示すような低い位置に
あるとき、ソケツト２６は上端部１の上面に載る
ことになる。

これに対して、かかる集合体が高い位置にある
とき、卵形ノブ３８は拡張可能なスリーブのヘツ
ドから解放され、薄い可撓性スリーブ２４ａ，２
４ｂは、弾力性により或いは底部から頂部へ垂直
方向に燃料集合体に及ぼされる牽引力の作用によ
り、互いに閉じる。

炉心に燃料集合体を位置決めするためには、燃
料集合体を下方炉心支持プレートの所定位置につ
かせ、開口１９のまわりに配置された心出しスタ
ツドを下端部３と係合させ、卵形ノブ３８を、拡
張可能なスリーブ２４のヘツドに対して解放位置
に保持する。従つて、燃料集合体が下方炉心支持
プレートの上に載るとき、スリーブ２４は、燃料
集合体の重量の影響によりノブ２３に係合する。
次いで、ソケツト２６、バー２５及び卵形ノブ３
８からなる組立体を第１図に示すような低い位置
に下降させて、燃料集合体を下方炉心支持プレー
ト１８に固定する。

炉心の燃料装荷の終了後に上方炉心プレート２
０を燃料集合体の上方の所定位置に戻し、心出し
スタツド２１は、燃料集合体の上端の相応する開
口２２の所定位置にくる。

ソケツト２６の上部が燃料集合体に対して僅か
に突出している場合には、下部に卵形ノブ３８を
備えた移動可能な組立体を下方に移動させること
によつて、燃料集合体の固定スリーブを固定する
ことができる。

燃料集合体の固定は、加圧水の循環の影響によ
る燃料集合体の垂直方向上方への移動を阻止する
ことを可能にする。

燃料集合体を取り外すためには、上方炉心プレ
ート２０を上昇させた後、ソケツト２６の上方部
分と係合する昇降工具によつて組立体２６，２
５，３８を解放位置へ上昇させれば十分である。

解放位置では、卵形ノブ３８はスリーブのヘツ
ドから解放され、その結果、薄い可撓性プレート
２４ａ，２４ｂは、燃料集合体を炉心から外すた
めに燃料集合体を上昇させると互いに閉じる。

ノブ２３の中央開口は延長部４５を有し、バー
２５が破損した場合には、小さなチエツクプレー
ト４２を引つ込めナツト４１を外した後、卵形ノ
ブ３８を延長部４５内に長い棒で押し込むことが
できる。これは、働らかず燃料集合体を取り出す
ことを不可能にするようなバー２５の破損の場合
に、スリーブの取り外しを可能にする。卵形ノブ
３８が、上述したように、重力によるか或いは推
力によつて、ハウジング４５内に落下することに
よつて、破損のあらゆる場合において、スリーブ
２４の薄いプレート２４ａ，２４ｂを引つ込める
ことができる。

従つて、本発明による主な利点は、燃料集合体
の中央部分及び下方炉心支持プレートの開口の中
央部分に配置された嵩の小さな装置により、極め
て簡単な操作で、燃料集合体を非常に効果的に固
定することである。さらに、図示した実施例で
は、バーが破損した場合に、燃料集合体を容易に
取り出すことができる。

本発明は上述の実施例に限定されるものではな
く、全ての変形例を包含するものである。

かくして、拡張可能なスリーブは、２つ以上の
薄いプレートから構成されていてもよく、これら
の薄いプレートは、関節形の非可撓性であつても
よく、拡張可能なスリーブを異なる方法で燃料集
合体の下端に固定してもよく、ソケツト２６を第
２図に示す六角形の形状と異なる形状に作つても
よい。このソケツトと燃料集合体の上端部の内面
との間に効果的な案内を作れば十分である。

最後に、本発明による装置は、低減速原子炉に
使用されるような六角形断面の燃料集合体だけで
はなく、従来の加圧水型原子炉に使用される燃料
集合体の場合、或いはその変形として最も通常の
型式の加圧水型原子炉に使用されるような矩形断
面の燃料集合体にも適用可能である。

又、本発明は、液体ナトリウムによつて冷却さ
れる高速核分裂原子炉の場合にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図のＡ−Ａに沿つた垂直な平面に
おける燃料集合体の断面図、第２図は第１図のＢ
−Ｂに沿つた燃料集合体の半横断面図である。 １，３……端部、１０……ガイド管、１６……
燃料棒、１８……下方炉心支持プレート、２０…
…上方炉心プレート、２３……固定要素、２４…
…スリーブ、２５……バー、３１……開口、３３
……固定面、３８……卵形ノブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料集合体を原子炉の下方炉心支持プレート
   １８に固定するための装置であつて、原子炉容器
   の内側に並んで配置され、軸線方向に、２つの端
   部１，３の間に位置決めされた平行な燃料棒１６
   の束からなる角柱の燃料集合体によつて形成さ
   れ、下方炉心支持プレート１８に設けられた開口
   １９に相応して端部のうちの一方、即ち、下端部
   ３が下方炉心支持プレート１８の上に垂直に載る
   炉心を有し、炉心の上部が燃料集合体の各々の領
   域に開口を形成した上方炉心プレート２０によつ
   て制限されている装置において、燃料集合体に相
   応する下方炉心支持プレート１８の開口１９の中
   央部で、下方炉心支持プレート１８に固定され、
   固定面３３を形成する軸線方向の開口３１を有す
   る固定要素２３と、 該固定要素２３の開口３１の形状に補足し合う
   形状を有し、燃料集合体の下端部３の中央部分に
   取付けられた拡張可能なスリーブ２４と、 燃料集合体を貫通する軸線方向ガイド管１０
   と、 該ガイド管１０の中に摺動可能に設けられ、ガ
   イド管１０よりも長い長さを有し且つ下端が卵形
   ノブ３８に固定されたバー２５とを含み、前記卵
   形ノブ３８は、バー２５の上昇位置と、卵形ノブ
   ３８をスリーブ２４の中へ導入してスリーブ２４
   を拡張するバー２５の解放位置との間で、バー２
   ５を軸線方向に移動させることによつて、スリー
   ブ２４を強制的に拡張させ、そして卵形ノブ３８
   は、スリーブ２４を固定要素２３に固定するのに
   十分な直径を有し、 バー２５の上端に固定され、昇降工具用の把持
   面を有するソケツト２６をさらに含み、該ソケツ
   ト２６は、バー２５が解放されたとき燃料集合体
   の上端部１に載つて卵形ノブ３８をスリーブ２４
   内に維持することを特徴とする装置。 ２ 固定要素２３に設けられた軸線方向開口３１
   は、その下部に延長部４５を有し、該延長部４５
   の寸法は、バー２５が破損した場合、拡張可能な
   スリーブ２５を固定するための卵形ノブ３８を収
   容するのに十分なものであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の装置。