JPH04303800A - 燃料集合体および制御棒 - 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】

【０００１】〔発明の目的〕

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は沸騰水型原子炉等の原子
炉に係り、特に炉心部に装荷される燃料集合体内の制御
要素案内鞘に下方から挿入されるロッドクラスタ型制御
棒を有する燃料集合体および制御棒に関する。

【０００３】

【従来の技術】従来の沸騰水型原子炉（以下、ＢＷＲと
いう。）は例えば図１９，２０および２１に示すものが
ある。

【０００４】図１９において、原子炉は原子炉圧力容器
５の中に炉心シュラウド６で囲まれた炉心１を内蔵し、
この炉心１は炉心下部支持板１５と炉心上部格子板１６
によって燃料集合体２を保持している。４体１組の燃料
集合体２間に横断面十字状の制御棒３が炉心１の下部か
ら出し入れ可能に挿入される。制御棒３の駆動は制御棒
駆動装置８によって行なわれ、この駆動装置８は原子炉
圧力容器５の下鏡に設けられる。制御棒駆動装置８の駆
動により炉心１から制御棒３を引き抜いた時、制御棒３
は制御棒案内管４の内部に収容されるようになっている
。制御棒駆動装置８は、下部プレナム９の炉水より低温
の冷却水によって冷却され（またはパ―ジ水が注入され
）、制御棒案内管４の上端に位置する燃料支持金具下方
の空間に流入した冷却水は、燃料支持金具の中央の十字
形の開口からバイパス流路へ流れ、また上記制御棒駆動
部における冷却水は制御棒駆動水ポンプにより供給され
る。

【０００５】一方、図示しない復水器から出た冷却水は
、給水加熱器で加熱した後、給水ポンプで原子炉圧力容
器５の給水ノズル１４を経て給水スパージャ１８から注
入される。原子炉圧力容器５内における給水は、炉心１
から出た蒸気、水の気液二相流を蒸気セパレータ１１お
よび蒸気乾燥器１２によって蒸気と高温水とに分離され
、分離された高温水は炉水と混合されてダウンカマ（原
子炉圧力容器５と炉心シュラウド６との間の環状部）を
下降し、再循環ポンプ７によって加圧され下部プレナム
９へ入る。この下部プレナム９に入った炉水は、制御棒
案内管４の上部の開口と燃料支持金具の冷却材入口（オ
リフィス）を通り、さらに図２０に示すように燃料集合
体２の下部プレート１０３の燃料棒支持部１０４に設け
られた貫通口（図２０中では省略）を通って燃料棒１０
１の間のチャンネルボックス１０９で囲まれた冷却水流
路に導かれる。ここで、冷却水の一部は下部タイプレー
トに設けられたリーク孔からバイパス流路（チャンネル
ボックス１０９の外側の冷却材流路）へ流れる。 この冷却水流路の水は燃料棒１０１の発熱により沸騰し
、燃料集合体２の流路を上昇して上部プレナム１９でバ
イパス流と混合する。この上部プレナム１９の気液二相
流はスタンドパイプを経て蒸気セパレータ１１に入り水
が分離され、分離された水は上記給水と混合する。蒸気
セパレータ１１を出た蒸気は、さらに蒸気ドーム１０内
に配置された蒸気乾燥器１２により湿分が除去され、蒸
気出口ノズル１３から図示しないタービンへ向かう。

【０００６】ＢＷＲの炉心１に装荷される従来の燃料集
合体の一例としては、図２０に示すように構成されたも
のがある。この燃料集合体２は角筒状のチャンネルボッ
クス１０９内に燃料バンドル１１３を収容している。こ
の燃料バンドル１１３は燃料棒１０１の複数本を、例え
ば８行８列の正方格子状に配列して、その中央部に太径
のウォータロッド１０５を配置し、これら燃料棒１０１
およびウォータロッド１０５は軸方向に間隔をおいて多
段に配設されたスペーサ１０８により結束されている。 また、各燃料棒１０１およびウォータロッド１０５の上
端部には上部端栓１１１が、下端部には下部端栓１１０
がそれぞれ固着され、さらに、上部端栓１１１が上部タ
イプレート１０２に、下部端栓１１０が下部タイプレー
ト１０３にそれぞれ支持されている。

【０００７】下部タイプレート１０３は、その開口から
減速材および冷却材としての機能を併せ持つ炉水を図２
０中の矢印に示すように内部に導入し、各燃料棒１０１
相互間の間隙を下から上へ向けて昇流させ、その際に各
燃料棒１０１から放出される熱を除去して炉心上部へ流
れ、気液二相流となる。

【０００８】その際、ウォータロッド１０５は下端開口
１０６より炉水を内部へ導入し、軸方向上方へ案内して
排出口１０７より外部へ流出させ、各燃料棒１０１の上
端部に案内している。ウォータロッド１０５内を流れる
炉水は主として減速材として作用し、緩かにウォータロ
ッド１０５内を流れ、炉心１上部で上記気液二相流と合
流して混合される。

【０００９】図２１に炉心部の４体１組の燃料集合体２
間に挿入される従来の十字形制御棒を示す。制御棒３は
中性子の吸収物質（ポイズン：通常ボロンカーバイド）
を充填したポイズンチューブ（中性子吸収棒）１１８の
十数本を平板状の制御棒シース１１７の内部に並べ、中
央構造材１１９により横断面十字状に結合し、その上部
にガイドローラ１１６付きのハンドル１１５を取り付け
、下部に制御棒駆動装置ソケット１２２を取り付けて構
成される。この制御棒駆動装置ソケット１２２の下部が
制御棒駆動装置８に接続され、炉心１内部で上下動を行
ない、炉心の反応度と出力分布を制御している。また、
ガイドローラ１１６は制御棒３が滑かに燃料集合体２の
間に挿入できるようにハンドル１１５に設けられている
。このハンドル１１５は制御棒交換等の場合に掴む部分
である。また、結合切離しハンドル１２０は、制御棒駆
動装置８との切離しのために操作するハンドルである。 速度リミッタ１２１は制御棒３が何らかの不具合で制御
棒駆動装置８の軸から外れて、炉心１内に挿入状態のま
ま固着し、その後自由落下するような事故時の制御棒落
下速度を流体抵抗で一定速度以下に制限するものである
。そして、制御棒シース１１７には、ポイズンチューブ
１１８を冷却するために多数の通水孔１１７ａが設けら
れている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の制御棒３は、表面積が小さいため図２２に示すよう
に、制御棒３が影響を及ぼす中性子吸収領域が制御棒３
に面している燃料棒の列のうち２列程度であり、燃料集
合体２の横断面一部だけである。その結果、制御棒３挿
入時の炉心１の中性子実効増倍率ｋｅｆｆが通常０．９
５程度と大きく未臨界度合が小さい。このため、制御棒
３の中性子吸収効果を高めるべく、ボロンの中でも実際
に中性子を吸収するボロン１０の濃度を高めたり、共鳴
吸収断面積の大きい物質であるユーロピウムを使用する
などの案が出されている。

【００１１】また、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）ではロッ
ドクラスタ型の制御棒が用いられており、このタイプの
制御棒は、中性子吸収領域を大きくできることから、有
効な対策として沸騰水型原子炉でも検討されているが、
種々の問題があり、まだ実用化されていない。この問題
としては、下部挿入のロッドクラスタ型制御棒の制御要
素が冷却水の速い流れに晒されることとなって、水力振
動が発生し、これによりフレッティング腐食が起こる問
題がある。

【００１２】また、ロッドクラスタ型制御棒では、制御
棒要素案内鞘の中に制御棒急速挿入時の制御要素の座屈
および撓み防止のため案内板が必要になる。そのため、
制御棒要素案内鞘の中では案内板が邪魔になり、制御棒
全体の回転操作ができず、接続の信頼性が低い問題があ
る。

【００１３】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、下部挿入のロッドクラスタ型制御棒の制御要素
が冷却水の速い流れに晒されることのない燃料集合体を
提供することを目的とする。

【００１４】また、本発明の他の目的とするところは、
交換操作が容易で、制御棒駆動軸との接続の信頼度を高
めた制御棒を提供することにある。 〔発明の構成〕

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る燃料集合体
は、上述した課題を解決するために、チャンネルボック
スの内側に複数配置した燃料棒と、この燃料棒の上下両
端部を支持する上部および下部タイプレートと、上記燃
料棒の軸方向に多段に配設し燃料棒を結束するスペーサ
と、上記燃料棒間に配置しかつ前記上部および下部タイ
プレートおよびスペーサに固定された制御要素案内鞘と
を有し、この制御要素案内鞘の下端入口を上記燃料棒か
らの発熱を除去する冷却材の流れから隔離して配置した
ものである。

【００１６】また、本発明に係る制御棒は、上述した課
題を解決するために、制御棒駆動軸との結合切離しを行
なうアンロッキング・ロッドと、このアンロッキング・
ロッドに接続したバヨネット・カップリング構造のロッ
キング・プラグとを有するロッドクラスタ型制御棒であ
る。

【００１７】

【作用】上記の構成を有する本発明に係る燃料集合体に
おいては、制御要素案内鞘の下端開口を燃料棒からの発
熱を除去する冷却水の流れから隔離して配置したので、
制御要素が冷却水の速い流れに晒されることがなく、制
御要素の水力振動が発生しないことになる。

【００１８】また、上記の構成を有する制御棒において
は、ロッドクラスタ型制御棒にアンロッキング・ロッド
を設けることにより、制御棒の交換操作がし易くなると
ともに、バヨネット・カップリング構造のロッキング・
プラグの構造により、制御棒と制御棒駆動軸との接続の
信頼度が高まる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、以下の実施例において従来のＢＷＲと同一
または対応する部分には図１９と同一の符号を用いて説
明する。

【００２０】図１は本発明に係る燃料集合体の一実施例
を示す。この燃料集合体２ａは、燃料棒２１、ウォータ
ロッド３４、上部タイプレート２２、下部タイプレート
２３、燃料スペーサ２６、チャンネルボックス３２およ
び制御要素案内鞘２５ａ，２５ｂから大略構成されてい
る。燃料棒２１およびウォータロッド３４の下端部は、
下部タイプレート２３にて保持される。制御要素案内鞘
２５ａ，２５ｂは、その上下両端部が上部タイプレート
２２および下部タイプレート２３に固定保持される。

【００２１】燃料集合体２ａのチャンネルボックス３２
内に収容される燃料スペーサ２６は、燃料集合体２ａの
軸方向に間隔をおいて複数配置され、燃料棒２１、ウォ
ータロッド３４および制御要素案内鞘２５ａ，２５ｂの
相互間の間隙を適切に保持している。燃料スペーサ２６
の軸方向の位置は、制御要素案内鞘２５ａ，２５ｂによ
って固定保持される。

【００２２】チャンネルボックス３２は、下部タイプレ
ート２３にねじ２７によって取り付けられ、燃料スペー
サ２６で保持された燃料棒２１、ウォータロッド３４お
よび制御要素案内鞘２５ａ，２５ｂの束の外周を取り囲
み燃料集合体２ａを構成している。下部タイプレート２
３は制御棒案内管４ａに嵌め込まれ、上端部に燃料棒支
持部２４を有する。燃料棒支持部２４の下方に空間３３
を形成している。燃料棒支持部２４は、燃料棒２１とウ
ォータロッド３４の下端部を支持している。燃料棒２１
は、上部端栓３５および下部端栓３６にて上下両端が密
封されたジルコニウム合金製の燃料被覆管内に多数の燃
料ペレットを充填したものであって、ガスプレナムが、
燃料被覆管内の上端部に設けられている。そして、ウォ
ータロッド３４の直径は燃料棒２１の外径より大きく設
定され、燃料集合体２ａの横断面の中に分散配置されて
いる。また、ウォータロッド３４は、ジルコニウム合金
製の中空管からなり、上部端栓３５および下部端栓３６
によって封じられており、中空管の上下端に冷却水の出
入口孔を有する。そして、燃料棒２１およびウォータロ
ッド３４の軸方向位置は、スペーサ２６の格子の摩擦力
により上方に浮き上がらないように保持されている。

【００２３】制御要素案内鞘２５ａ，２５ｂは、その上
下両端に開口を有した中空管であって、材質としては中
性子吸収の小さいジルコニウム合金製が望ましい。制御
要素案内鞘２５ａ，２５ｂは図１１（ａ）に示すように
スペーサ２６に溶接部８７で溶接されたスペーサと同一
性質の材料のスリーブ８５ａに対して膨脹により、ある
いはローリングにより局部的な半径方向の変形もしくは
円周変形によって形成された拡管部８６で固定されてい
る。

【００２４】また、制御要素案内鞘２５ａ，２５ｂと上
下タイプレート２２，２３は図１１に示すようにタイプ
レートの格子部２９および燃料棒支持部２４に溶接され
たタイプレートと同一性質の材料（一般にステンレス鋼
）のスリーブ８５ｂに対して膨脹により、あるいはロー
リングにより局部的な半径方向の変形もしくは円周変形
によって形成された拡管部８６で固定されている。

【００２５】制御要素案内鞘２５ａ，２５ｂの下端は、
下部タイプレート２３の燃料棒支持部２４を貫通して延
び、さらに底板３７を貫通して下方に開口している。こ
の開口は上記と同様にスリーブを介して底板３７に固定
され、ラッパ状に開口が拡管され制御要素の挿入を滑か
にしている。上部タイプレート２２は制御要素案内鞘２
５ａ，２５ｂの上端を固定するための格子部２９が冷却
材の流路開口部（図１中省略）に設けられ、箱型の燃料
取扱い用枠３０と、制御棒スクラム時の燃料浮上がり防
止のための抑え用ホールドダウン・スプリング３１とを
有している。

【００２６】図２および図３は本発明のロッドクラスタ
型制御棒の一実施例を示す。

【００２７】制御棒３ａは制御棒スパイダ４９、制御棒
スパイダ４９のベーンに取り付けられたロッド状の制御
要素４６、制御棒スパイダ４９下部の制御棒駆動装置８
の駆動軸５６と接続するソケット部４３およびソケット
部４３に内蔵されたロッキング・プラグ４５と接続した
アンロッキング・ロッド４０より大略構成される。制御
要素４６はステンレス鋼の被覆管４８の中に中性子吸収
物質４７が充填されており、この中性子吸収物質４７は
銀・インジウム・カドミウム合金またはＨｆ棒、ボロン
カーバイド、Ｇｄ、ユーロピウム等からなる。

【００２８】アンロッキング・ロッド４０は制御要素４
６よりも太く、制御棒スパイダ４９の中心軸に配され、
材質としてはステンレス鋼棒が望ましい。しかし、制御
要素４６も兼ねて肉厚のステンレス管に中性子吸収物質
４７を充填してもよい。アンロッキング・ロッド４０の
先端部には、制御棒取扱い用のくびれ部４１と回転操作
用縦溝４２を形成してある。ロッキング・プラグ４５は
ばねにより下方に押し下げられる構造であり、さらにプ
ラグ４５と図９に示すカップリング・スパッド６１の花
弁状片とは、バヨネット・カップリング構造を成してい
る。また、ロッキング・プラグ４５によって制御棒全体
の荷重を受け、アンロッキング・ロッド４０に伝えてい
る。

【００２９】図４には制御棒３ａを上下駆動させる案内
となる制御棒案内管４ａが示されている。制御棒案内管
４ａは炉心下部格子板１５に嵌め込まれ、燃料集合体２
ａの荷重を受けるとともに、下部プレナム９における冷
却材の流れによる制御棒の水力振動を防ぐ役割も有する
。制御棒案内管４ａの中には制御棒を案内するための案
内板５８，５８ａが配設され、最上段の案内板５８ａは
座５９に着座し、着脱自在である。そして、制御棒案内
管４ａは制御棒駆動装置ハウジング５５に接続されてい
る。また、下部タイプレート２３は制御棒案内管４ａの
上に嵌め込まれ、下部側面に冷却材入口２８を制御棒案
内管の開口部６０と一致する位置に複数個有している。

【００３０】本発明の燃料集合体および制御棒の一実施
例を使用した場合の作用を図８および図９によって説明
する。

【００３１】再循環ポンプ７によって加圧された冷却水
は、下部プレナム９に流入する。次いで、下部プレナム
９に入った水は制御棒案内管４ａの上部の開口部６０と
下部タイプレート２３の冷却材入口（オリフィス）２８
を通り、下部タイプレート２３内の空間３３に入り、燃
料棒支持部２４に設けられた貫通口（図８中では省略）
を通って燃料棒２１の間のチャンネルボックス３２で囲
まれた冷却水流路に導かれる。この際、冷却水の一部は
下部タイプレート２３に設けられたリーク孔（図８では
省略）からバイパス流路（チャンネルボックス３２の外
側の冷却材流路）へ流れる。

【００３２】この冷却水流路の水は燃料棒２１の発熱に
より沸騰し、燃料集合体の流路を上昇して上部プレナム
１９でバイパス流と混合する。制御棒３ａの先端部は炉
心の燃料有効部（核燃料が装荷されている部位）から引
き抜かれている場合、図８に示すように制御棒の先端が
下部タイプレート２３部分の制御要素案内鞘２５ａ，２
５ｂ内に納まっている。したがって、制御要素４６の先
端は熱中性子束が充分減衰しているので、制御要素先端
の中性子吸収物質の消耗が緩和できる。燃料有効部下端
より１５ｃｍ程度制御要素有効部の上端が下方にあれば
充分である。

【００３３】また、下部タイプレート２３の空間３３内
では冷却材入口２８から流入した冷却水が横流から上昇
流に流れ方向が変わるので、この空間３３に存在する棒
状の抵抗体（ここでは制御要素案内鞘２５ａ，２５ｂ）
は強い横流圧力を受ける。本実施例では、制御要素案内
鞘２５ａ，２５ｂが下部タイプレート２３に固定され、
制御要素４６が上記横流から隔離されて挿入されている
ので、制御要素４６の水力振動が発生しない。

【００３４】図９に本実施例の制御棒と駆動装置との接
続部を示す。制御棒スパイダ４９の下部は、接続ソケッ
ト部４３が設けられ、このソケット部４３の中空内へ制
御棒駆動軸５６の先端部（カップリング・スパッド６１
）を挿入し、さらにロッキング・プラグ４５を押し下げ
、カップリング・スパッド６１の花弁状片を広げて接続
を確実にし、外れないようにしている。ロッキング・プ
ラグ４５は、アンロッキング・ロッド４０と接続してお
り、制御棒の上下作動時にアンロッキング・ロッド４０
が制御要素案内鞘２５ｂとの摩擦力で上方に引っ張られ
、接続が外れるトラブルが発生する可能性がある。そこ
で、本実施例ではロッキング・プラグ４５とスパッド６
１の花弁状片はバヨネット・カップリングの構造を成し
ており、ロッド４０を治具で回転させて上方に引くこと
によって初めて、プラグ４５がスパッド６１の花弁状片
から引き抜かれてカップリングが分離するようになって
いる。

【００３５】制御棒３ａを取り扱う場合を図１０で説明
する。図４に示すように制御棒３ａを制御棒案内管４ａ
の中に引き込んだ状態で制御棒取扱い治具を降下させ、
水中テレビカメラで監視しながら、さらに治具先端部６
９を降下させる。先端には位置センサ６７が設けられて
おり、アンロッキング・ロッド４０の先端に触れると自
動的に先端部６９の降下が停止し、アーム６５を絞める
ことにより、制御棒のアンロッキング・ロッド４０を掴
む。

【００３６】次に、円板状で中央にロッド４０のための
開口を有する抑え板６８を固定した第２のアーム６６を
降下させ制御要素４６の先端に触れたことを圧力センサ
により検知して自動的に停止する。第２のアーム６６の
先端部が拡大して制御棒案内板５８ａの孔８０を掴む。 さらに第１のアーム６５を押し下げて４５°回転させた
後に引き上げる。これによって、図９におけるスパッド
６１とプラグ４５のバヨネット・カップリングは外れ、
スパッド６１の花弁状片は開放される。

【００３７】制御棒取扱い治具を上方に引き上げること
により、制御棒３ａの接続部は外れて制御棒全体が引き
上げられる。制御棒３ａを取り付ける場合はこの逆の作
業を行なう。

【００３８】なお、制御棒移動中もロッドクラスタの先
端は案内板５８ａにより束ねられており、また横揺れに
よりロッド４０の先端に大きな曲げ応力が掛らないよう
抑え板６８が機能する。このように、制御棒３ａと制御
棒駆動軸５６との接続部の切離し操作をするアンロッキ
ング・ロッド４０が制御棒３ａの先端まで延びているの
で、制御棒３ａを全引抜位置に下降させてからは、炉心
上部からだけの操作により作業できるので、作業が容易
である。

【００３９】原子炉炉心部に下方から挿入されるロッド
クラスタ型制御棒では、制御要素案内鞘２５ａ，２５ｂ
の中に制御棒急速挿入時の制御要素の座屈と撓み防止の
ための案内板が必要になる。そのため、制御棒駆動軸５
６との接続を信頼の高いものにするバヨネット・カップ
リングを採用しようとしても制御棒案内管４ａの中では
案内板が邪魔になり制御棒全体の回転操作ができない。 そこで、本実施例の接続方法は、制御棒全体は回転操作
せず、スパッド６１を広げるロッキング・プラグ４５を
バヨネット構造で、スパッド６１の中へ出し入れする型
であり、信頼が高く、かつバヨネット構造の回転操作が
できる。

【００４０】このように、本実施例によれば、下部挿入
のロッドクラスタ型制御棒の制御要素４６が冷却水の速
い流れに晒されることによる水力振動、それによって生
じるフレッティング腐食を防止できる。また、ロッドク
ラスタ型制御棒にアンロッキング・ロッド４０を設ける
ことにより、制御棒３ａの交換操作がし易くなるととも
に、バヨネット・カップリング構造のロッキング・プラ
グ４５とスパッド６１の構造により、制御棒３ａと制御
棒駆動軸５６との接続の信頼度が高まる。さらに、ロッ
ドクラスタ型制御棒を使用することにより、制御棒価値
が増加し、炉心の核設計上必要な制御棒の本数が低減で
き、炉停止余裕が改善できる。

【００４１】図１２および図１３にロッドクラスタ型制
御棒の第２実施例を示す。このロッドクラスタ型制御棒
を説明するに当たり、第１実施例のロッドクラスタ型制
御棒と同一の部分には同一の符号を付して説明する。

【００４２】このロッドクラスタ型制御棒３ｂは図２の
実施例において示されているアンロッキング・ロッド４
０の制御棒全体の荷重を受ける役割と制御棒駆動軸との
接続操作棒との役割をポスト４０ｂとアンロッキング・
ロッド４０ａに分けた例である。この場合、アンロッキ
ング・ロッド４０ａは短く形成するとともに、ポスト４
０ｂは制御棒スパイダ４９と一体で同心円状の傘型を成
している。ポスト４０ｂの中心をアンロッキング・ロッ
ド４０ａが貫いてロッキング・プラグ４５と連続してい
る。

【００４３】アンロッキング・ロッド４０ａは制御要素
４６よりも太く形成するとともに、ステンレス鋼棒で、
先端部には制御棒取扱い用のくびれ部４１と回転操作用
縦溝４２を形成してある。また、制御棒３ｂを燃料集合
体に全ストローク挿入した状態でも、アンロッキング・
ロッド４０ａは燃料集合体の燃料有効部の下方に位置す
る。ロッキング・プラグ４５はばねにより下方に押し下
げられる構造であり、さらにプラグ４５とカップリング
・スパッド６１の花弁状片とはバヨネット・カップリン
グ構造を成している。

【００４４】本実施例に対応した制御棒案内管４ａを図
１４〜１６に示す。この場合は、最上段の案内板が制御
棒案内管４ａに固定されており、穴の形状も下方の案内
板と同じであり、制御棒３ｂの着脱時にも制御棒案内管
４ａに固定されている。また、本実施例に対応した燃料
集合体では、図１に示した制御要素案内鞘２５ａ，２５
ｂのうち一方の２５ｂは不要であり、これをウォータロ
ッドに置き換えてもよい。

【００４５】制御棒全体の荷重は、模擬燃料集合体の形
をした制御棒取扱い治具９０のチャック９２によってポ
スト４０ｂの傘部を掴むことによってなされる。図１７
に本実施例における制御棒取外しの操作を示している。 　　（１）では燃料集合体を制御棒案内管の上から取り
除く。このとき、制御棒３ｂは制御棒案内管４ａの中へ
引き込まれている。　　（２）では制御棒取扱い治具９
０を制御棒案内管４ａの上にセットする。チャック９２
の第１のアーム６５でロッド４０ａを掴み、回転操作を
行なってスパッド６１からロッキング・プラグ４５を外
す。 その後、チャック９２の第２のアームでポスト４０ｂを
掴む。　　（３）ではチャック９２を上方に引くことに
よって制御棒３ｂと制御棒駆動軸との接続が分離される
。 　　（４）では制御棒３ｂを制御棒取扱い治具９０の中
に収容後、制御棒と取扱い治具９０を一体に上方に引き
上げ制御棒３ｂを移動する。

【００４６】本実施例では、制御棒全体の荷重をポスト
４０ｂで受けるので、ロッド４０ａは前記第１実施例よ
り細いものでもよい。したがって、プラグ４５の荷重設
計が楽になる。

【００４７】図１８に制御棒スパイダのソケット部４３
の変形例を示す。この変形例では、スパッド６１が制御
棒スパイダ４９側に設けられている例である。プラグ４
５とスパッド６１は、やはりバヨネット式の案内溝を有
しており、プラグ４５をバヨネット部６１ａの位置まで
押し下げてスパッド６１を広げた後、プラグ４５を４５
°回転させて固定する。これにより、一段と単純な接続
部が実現できる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、ＢＷＲにおいてこ
れまで下部挿入のロッドクラスタ型制御棒と燃料集合体
の具体案が示されていなかったが、本発明によって実現
可能なことが示される。本発明に係る燃料集合体によれ
ば下部挿入のロッドクラスタ型制御棒の制御要素が冷却
水の速い流れに晒されることによる水力振動、またそれ
によって生じるフレッティング腐食を防止できる。

【００４９】また、本発明に係る制御棒によれば、ロッ
ドクラスタ型制御棒にアンロッキング・ロッドを設ける
ことにより、制御棒の交換操作がし易くなるとともに、
バヨネット・カップリング構造のロッキング・プラグに
より制御棒と制御棒駆動軸との接続の信頼度が高まる。 さらに、ロッドクラスタ型制御棒を使用することにより
、制御棒価値が増加し、炉心の核設計上必要な制御棒の
本数が低減でき、炉停止余裕を改善できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃料集合体の一実施例を示す縦断
面図。

【図２】本発明に係る制御棒の一実施例を示す全体図。

【図３】図２のＡ−Ａ線による矢視図。

【図４】図２に示す制御棒を制御棒案内管に収容した状
態を示す縦断面図。

【図５】図４のＢ−Ｂ線による断面図。

【図６】図４のＣ−Ｃ線による断面図。

【図７】図４のＤ−Ｄ線による断面図。

【図８】燃料集合体下部、制御棒上部および制御棒案内
管を組み合せた状態を示す縦断面図。

【図９】図２の制御棒の接続ソケット部の詳細を示す部
分縦断面図。

【図１０】制御棒取扱い治具による操作説明図。

【図１１】（ａ），（ｂ）は図２においてそれぞれ制御
要素案内鞘とスペーサまたは上下タイプレートとの固定
状態を示す断面図。

【図１２】制御棒の変形例を示す部分縦断面図。

【図１３】図１２の平面図。

【図１４】図１２の制御棒を制御棒案内管に収容した状
態を示す縦断面図。

【図１５】図４のＥ−Ｅ線による断面図。

【図１６】図４のＦ−Ｆ線による断面図。

【図１７】図１２の制御棒において制御棒の取外し操作
順序を示す説明図。

【図１８】制御棒の接続ソケットの変形例を示す部分縦
断面図。

【図１９】従来の原子炉を示す縦断面図。

【図２０】従来の燃料集合体と制御棒の横断面を示す説
明図。

【図２１】４体１組の燃料集合体間に挿入される従来の
横断面十字状の制御棒を示す図。

【図２２】従来の制御棒と燃料集合体の配置関係を示す
図。

【符号の説明】

２ａ　　燃料集合体 ３ａ　　制御棒 ２１　　燃料棒 ２２　　上部タイプレート ２３　　下部タイプレート ２５ａ，２５ｂ　　制御要素案内鞘 ２６　　燃料スペーサ ２８　　冷却材入口 ３２　　チャンネルボックス ４０　　アンロッキング・ロッド ４３　　ソケット部 ４５　　ロッキング・プラグ ４６　　制御要素 ４９　　制御棒スパイダ ６１　　カップリング・スパッド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　チャンネルボックスの内側に複数配置
   した燃料棒と、この燃料棒の上下両端部を支持する上部
   および下部タイプレートと、上記燃料棒の軸方向に多段
   に配設し燃料棒を結束するスペーサと、上記燃料棒間に
   配置しかつ前記上部および下部タイプレートおよびスペ
   ーサに固定された制御要素案内鞘とを有し、この制御要
   素案内鞘の下端入口を上記燃料棒からの発熱を除去する
   冷却材の流れから隔離して配置したことを特徴とする燃
   料集合体。
2. 【請求項２】　　原子炉の炉心部に下方から挿入される
   ロッドクラスタ型制御棒と、制御棒駆動軸との結合切離
   しを行なうアンロッキング・ロッドと、このアンロッキ
   ング・ロッドに接続したバヨネット・カップリング構造
   のロッキング・プラグとを有することを特徴とする制御
   棒。