JPH04236394A - 燃料集合体 - Google Patents

燃料集合体

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JPH04236394A
JPH04236394A JP3003755A JP375591A JPH04236394A JP H04236394 A JPH04236394 A JP H04236394A JP 3003755 A JP3003755 A JP 3003755A JP 375591 A JP375591 A JP 375591A JP H04236394 A JPH04236394 A JP H04236394A
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JP
Japan
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fuel rod
fuel
cell
coolant
fuel assembly
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JP3003755A
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Kunihiro Yoshimura
吉村 邦広
Jiro Kimura
木村 次郎
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • 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】
【0001】〔発明の目的〕
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は多数の燃料棒をチャンネ
ルボックス内に整列支持させる燃料棒スペーサを有する
燃料集合体に関する。
【0003】
【従来の技術】一般に、原子炉の炉心部には多数の燃料
集合体が装荷されている。この燃料集合体は例えば図7
に示すように、ジルカロイ合金製の燃料被覆管内に二酸
化ウラン(UO2 )ペレットを封入した多数の燃料棒
1と、冷却材の流れを確保する中空のウォータロッド2
と、燃料棒1およびウォータロッド2の上下端部を支持
固定する上部タイプレート3および下部タイプレート4
と、燃料棒1を整列状態に保持し冷却材流路を確保する
燃料棒スペーサ5とから構成され、さらに、この燃料集
合体は断面略正方形のチャンネルボックス6内に収納さ
れている。
【0004】ところで、燃料棒スペーサ5の設計におい
ては燃料棒間隔の確保、燃料棒熱膨張余裕と燃料棒との
接触面積の最小化、冷却材流動に対する乱れの最小化、
熱的な余裕の最大化、派生する中性子吸収の最小化、原
子炉運転時の耐機械・物理的強度および燃料集合体組立
の容易さ等からなる各事項を総合的に考慮しなければな
らない。
【0005】このような設計事項に応えるために従来か
ら種々の燃料棒スペーサが提案されてきた。その代表例
として特開昭59−65287号公報に開示された燃料
棒スペーサを図8および図9に示す。図8に示すように
、燃料棒スペーサ5は断面略正方形に形成された外枠7
内に燃料棒通路8を形成し、且つ互いに結合された突起
部を有する断面略円形のセル9が配列されている。この
ように隣接したセル9の2つの側面部には、図8の平面
図および図9の一部切断した側面図に示すようにスプリ
ング10が配設されている。そして、外枠7およびセル
9は中性子吸収断面積の小さい材料から構成されている
【0006】また、このセル9の構造は図10に示すよ
うに基本セル12が略円形をなしており、スプリング(
図示せず)を保持するための開口部13と、燃料棒を接
触保持するための打出し部11を有している。また、従
来の他のセルとしては図11に示すような略八角形の横
断面を有するセル9aがある。そして、図示しないチャ
ンネルボックス内に燃料棒通路8aを形成し、隣接した
セル9aの2つの側面部にはスプリング10aが配設さ
れている。
【0007】特に、独立したセル9から成る燃料棒スペ
ーサ5はスペーサ構成部材による冷却材流路の閉鎖を避
け、またセル9の垂直方向の断面形状の変化を制限する
ことにより、燃料棒スペーサ5を通過する際の冷却材の
流れの大きな乱れを抑えるように構成されており、これ
により燃料棒スペーサ5部分での圧力損失の増加を抑え
るとともに、燃料集合体の限界出力を増加させている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃料集
合体の出力が限界出力に達したとき、すなわち燃料棒表
面を流れる冷却材液膜流れが消失したとき(通常、この
状態をドライアウトという。)においても、蒸気流には
液滴がまだ多量に含まれており、この液滴が燃料棒の冷
却に有効に利用されていない。その結果、原子炉出力は
この燃料集合体の限界出力に余裕を持って運転せざるを
得ないという制約を受けている。
【0009】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、限界出力を向上させた燃料棒スペーサを備えた燃料
集合体を提供することを目的とする。 〔発明の構成〕
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る燃料集合体にあっては、チャンネル
ボックス内に多数の燃料棒を整列保持させる燃料棒スペ
ーサを備え、この燃料棒スペーサはチャンネルボックス
に収容可能な外枠と、この外枠内に整列状態で相互に結
合され、複数個の内方突起を有する多数のセルと、上記
セル同士の隣接する壁に燃料棒を上記内方突起側に押圧
させるスプリングとから構成され、前記セルの一部に、
冷却材の流れが燃料棒に向かうように、冷却材ガイド部
を形成したものである。
【0011】
【作用】上記の構成を有する本発明においては、燃料棒
スペーサ内の冷却材流れが冷却材ガイド部によって遠心
力が与えられ、蒸気に比べて重い液滴が周囲に飛散され
て燃料棒表面に吹き付けられる。よって、燃料棒表面の
液膜を厚くすることができ、燃料棒の焼損等を防止する
ことができるので、限界出力を高くすることができる。
【0012】また、冷却材の流れを燃料棒に向かうよう
にセルの一部を変形して冷却材ガイド部を形成すれば、
燃料棒スペーサ内を流通する液滴が燃料棒表面に吹き付
けられる。
【0013】
【実施例】以下、本発明に係る燃料集合体の実施例を添
付図面を参照して説明する。
【0014】図1は本発明に係る燃料集合体の第1実施
例を示す横断面図、図2は図1の作用を示す原理説明図
である。なお、図1および図2において、燃料集合体の
全体的な構成は図7と同様であるのでその説明を省略す
るとともに、燃料棒スペーサにおいては図7から図11
と同一部分には同一符号を付し、その部分の構成の説明
を省略する。
【0015】図1および図2に示すように、燃料棒スペ
ーサを構成するセル19はその上端部に燃料棒1と反対
側の方向であって流速の速い領域(サブチャンネル領域
)側へ折り曲げられた冷却材ガイド部としてのベロー状
折曲部20が形成されている。そしてこの折曲部20に
よって、冷却材の流れ内の液滴15に遠心力を与えるこ
とによって、蒸気に比べて重い液滴15を周囲に飛散さ
せて隣接する燃料棒1表面の液膜16に図中の矢印の方
向で示すように吹き付ける。ベロー状折曲部20はセル
19の上端部に複数枚設けてもよい。
【0016】これにより、燃料棒1の発熱によって蒸発
し、徐々に減少していく液膜16を補充することができ
、従来無駄になっていた蒸気流中の液滴15を有効利用
でき、その結果、限界出力の高い燃料集合体とすること
ができる。
【0017】図3(A),(B)は燃料集合体の第1実
施例の変形例のセル21を示し、この変形例ではセル2
1の上端部22を燃料棒1と反対側の方向に折り曲げる
際に、切欠き14を例えば図3の例では4個設け、その
片側だけを燃料棒1と反対側に切り起こすように折り曲
げ、セル21の上端部に拡散する旋回流を発生させるよ
うにした冷却材ガイド部22を形成したものである。こ
のような構成にすることによりセル21の加工が容易に
なるとともに、冷却材の流れを撹拌する作用が発生し、
限界出力の一段と高い燃料集合体とすることができる。
【0018】図4は本発明に係る燃料集合体の第2実施
例を示す横断面図、図5は図4の作用の原理説明図であ
る。図4および図5において、前記第1実施例と同一部
分には同一符号を付して説明する。図4および図5に示
すように、燃料棒スペーサを構成するセル29はその一
部に燃料棒1の方向へ押し曲げられた凹部30が形成さ
れている。そしてこの凹部30によって冷却材ガイド部
が形成され、冷却材の流れ内の液滴15を燃料棒1の方
向に押し付けて燃料棒1表面の液膜16に図中の矢印の
方向で示すように吹き付けている。本実施例はこのよう
な構成にすることにより、前記第1実施例と同様の効果
が得られる。
【0019】図6(A),(B)は第2実施例の変形例
に係るセル31を示し、この変形例ではセル31の一部
を燃料棒1側と反対側に拡げて冷却材ガイド部32を形
成している。この変形例でも前記第1実施例と同様の効
果が得られる。なお、この変形例と第2実施例と組み合
わせれば、より高い限界出力を得ることができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る燃料
集合体によれば、セルの上端に冷却材の流速の速い領域
側に折り曲げた折曲部を形成したり、冷却材の流れを燃
料棒に向かうようにセルの一部を変形したりすることで
、限界出力を向上させ、熱的余裕が大きくなり、原子炉
の出力を高くすることができるとともに、より安全な原
子炉を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る燃料集合体の第1実施例を示すも
ので燃料集合体に組み込まれる燃料棒スペーサの要部を
示すセルの縦断面図。
【図2】図1の作用を示す原理説明図。
【図3】(A)および(B)は燃料集合体の第1実施例
の変形例を示すセルの斜視図および平面図。
【図4】本発明に係る燃料集合体の第2実施例を示すも
ので、燃料集合体に組み込まれる燃料棒スペーサの要部
を示すセルの縦断面図。
【図5】図4の作用を示す原理説明図。
【図6】(A)および(B)は燃料集合体の第2実施例
の変形例を示すセルの斜視図および平面図。
【図7】従来の燃料集合体を示す斜視図。
【図8】図7に示した燃料棒スペーサの平面図。
【図9】図7に示した燃料棒スペーサの一部切断した側
面図。
【図10】図9に示したセルの斜視図。
【図11】他の従来例におけるセルを示す平面図。
【符号の説明】
1  燃料棒 5  燃料棒スペーサ 6  チャンネルボックス 7  外枠 8  燃料棒通路 15  液滴 16  液膜 19  セル 20  折曲部(冷却材ガイド部) 22  冷却材ガイド部 29  セル 30  凹部 32  冷却材ガイド部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  チャンネルボックス内に多数の燃料棒
    を整列保持させる燃料棒スペーサを備え、この燃料棒ス
    ペーサはチャンネルボックスに収容可能な外枠と、この
    外枠内に整列状態で相互に結合され、複数個の内方突起
    を有する多数のセルと、上記セル同士の隣接する壁に燃
    料棒を上記内方突起側に押圧させるスプリングとから構
    成され、前記セルの一部に、冷却材の流れが燃料棒に向
    かうように、冷却材ガイド部を形成したことを特徴とす
    る燃料集合体。
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JP2013217659A (ja) * 2012-04-04 2013-10-24 Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd スペーサ

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