JPH0511083A - 燃料チヤンネル - Google Patents
燃料チヤンネルInfo
- Publication number
- JPH0511083A JPH0511083A JP3164225A JP16422591A JPH0511083A JP H0511083 A JPH0511083 A JP H0511083A JP 3164225 A JP3164225 A JP 3164225A JP 16422591 A JP16422591 A JP 16422591A JP H0511083 A JPH0511083 A JP H0511083A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- fuel channel
- channel
- buckling
- thick
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】燃料チャンネルの座屈強度を増し、耐震強度を
向上させる。また、減肉化により熱水力特性、核特性を
向上させる。 【構成】多数の燃料棒１と燃料棒を保持する複数個のス
ペーサ３からなる燃料束を挿入する断面が四角形状の燃
料チャンネル４に於いて、チャンネル４の四つの面の中
央部に長手方向に伸びる厚肉部５を設けた。 【効果】耐震強度，熱水力特性，核特性を向上させるこ
とができる。
向上させる。また、減肉化により熱水力特性、核特性を
向上させる。 【構成】多数の燃料棒１と燃料棒を保持する複数個のス
ペーサ３からなる燃料束を挿入する断面が四角形状の燃
料チャンネル４に於いて、チャンネル４の四つの面の中
央部に長手方向に伸びる厚肉部５を設けた。 【効果】耐震強度，熱水力特性，核特性を向上させるこ
とができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は沸騰水型軽水炉用燃料集
合体に係り、特に、座屈強度を向上させた燃料チャンネ
ルに関する。
合体に係り、特に、座屈強度を向上させた燃料チャンネ
ルに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の軽水炉用燃料集合体は図
８に示すように、燃料棒１を正方格子状に等間隔に保っ
て配列し、上部タイプレート２ａ及び下部タイプレート
２ｂ並びに中間に数箇所取付けられた燃料スペーサ３と
よばれる薄板構造物の装置により保持したものを、燃料
チャンネル４とよばれる角筒に挿入したものであり、燃
料棒１と燃料チャンネル４との間には、冷却水が流れ
る。この様な燃料集合体が両端を支えられ、多数、立っ
た状態で並べられており、地震時には、図９のように中
央部で最大となるような加速度が加わることになる。こ
の場合、耐震強度は主として燃料チャンネル４に依存し
ており、燃料チャンネルには中央部が最大となる山形の
曲げモーメント分布が加わることになる。また、燃料チ
ャンネルは、高温３００℃の状態で内圧を受け続けるた
めクリープ変形を生じる。特に下端部で大きなクリープ
変形が生じる。以上の問題以外にも、中性子の有効利用
の点から中性子吸収を少なくするように材料及び構造を
決めなければならない。燃料チャンネルの耐震強度とク
リープ変形防止に関連するものには、例えば、実願昭56
−125247号明細書，特公昭51−4233号，特公平1−13075
号公報が挙げられる。
８に示すように、燃料棒１を正方格子状に等間隔に保っ
て配列し、上部タイプレート２ａ及び下部タイプレート
２ｂ並びに中間に数箇所取付けられた燃料スペーサ３と
よばれる薄板構造物の装置により保持したものを、燃料
チャンネル４とよばれる角筒に挿入したものであり、燃
料棒１と燃料チャンネル４との間には、冷却水が流れ
る。この様な燃料集合体が両端を支えられ、多数、立っ
た状態で並べられており、地震時には、図９のように中
央部で最大となるような加速度が加わることになる。こ
の場合、耐震強度は主として燃料チャンネル４に依存し
ており、燃料チャンネルには中央部が最大となる山形の
曲げモーメント分布が加わることになる。また、燃料チ
ャンネルは、高温３００℃の状態で内圧を受け続けるた
めクリープ変形を生じる。特に下端部で大きなクリープ
変形が生じる。以上の問題以外にも、中性子の有効利用
の点から中性子吸収を少なくするように材料及び構造を
決めなければならない。燃料チャンネルの耐震強度とク
リープ変形防止に関連するものには、例えば、実願昭56
−125247号明細書，特公昭51−4233号，特公平1−13075
号公報が挙げられる。
【０００３】この様な実績の多い軽水炉をベースとし
て、高燃焼度化によるウラニウムの有効活用による燃料
サイクル費の大幅な低減を目指した新型炉の開発が進め
られている。しかし、高燃焼度化を達成するには従来の
設計よりも冷却水の圧損を低減する必要が生じ、構造部
材の減肉化にたいする要望が高まっている。
て、高燃焼度化によるウラニウムの有効活用による燃料
サイクル費の大幅な低減を目指した新型炉の開発が進め
られている。しかし、高燃焼度化を達成するには従来の
設計よりも冷却水の圧損を低減する必要が生じ、構造部
材の減肉化にたいする要望が高まっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、熱
水力特性、核特性の向上を図るために冷却水の圧損と中
性子の吸収を低減させる必要があり、このための最も有
望視されている方法は構造部材の減肉化であり、地震時
のような過大荷重が加わった場合に曲げ応力が最大とな
る中央部に座屈が発生する可能性があるという問題があ
った。本発明の目的は、曲げ応力が最大となるチャンネ
ル中央部の座屈強度を向上させ、耐震強度を損なうこと
なしに減肉化により熱水力特性、核特性の向上を図るこ
とにある。
水力特性、核特性の向上を図るために冷却水の圧損と中
性子の吸収を低減させる必要があり、このための最も有
望視されている方法は構造部材の減肉化であり、地震時
のような過大荷重が加わった場合に曲げ応力が最大とな
る中央部に座屈が発生する可能性があるという問題があ
った。本発明の目的は、曲げ応力が最大となるチャンネ
ル中央部の座屈強度を向上させ、耐震強度を損なうこと
なしに減肉化により熱水力特性、核特性の向上を図るこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、チャンネルの四つの面に長手方向に伸びる厚肉部を
一個所以上設けて座屈強度を増し、全体を減肉化できる
ようにしたものである。さらに、上記目的を達成するた
めの減肉化によりチャンネルは内圧によりクリープ変形
が増加する。この増加するチャンネルのクリープ変形を
防ぐため、クリープ変形が大きくなる下端部の板厚をク
リープ変形を防止するのに必要な板厚に増加させたこと
にある。
に、チャンネルの四つの面に長手方向に伸びる厚肉部を
一個所以上設けて座屈強度を増し、全体を減肉化できる
ようにしたものである。さらに、上記目的を達成するた
めの減肉化によりチャンネルは内圧によりクリープ変形
が増加する。この増加するチャンネルのクリープ変形を
防ぐため、クリープ変形が大きくなる下端部の板厚をク
リープ変形を防止するのに必要な板厚に増加させたこと
にある。
【０００６】
【作用】平板の座屈応力σcrは一般に次式で与えられ
る。
る。
【０００７】
【数１】
【０００８】数１によれば、板幅中央部を厚肉化し、変
形しにくくすれば、板幅が半分になったものと考えら
れ、座屈応力は四倍になると考えられる。従って、板幅
中央部以外の板厚を薄くして、熱水力特性、核特性、耐
震強度上の要求を満たすことが出来る。また、燃料チャ
ンネルの下端部の板厚を増加させることによってクリー
プ変形を防ぐことが出来る。
形しにくくすれば、板幅が半分になったものと考えら
れ、座屈応力は四倍になると考えられる。従って、板幅
中央部以外の板厚を薄くして、熱水力特性、核特性、耐
震強度上の要求を満たすことが出来る。また、燃料チャ
ンネルの下端部の板厚を増加させることによってクリー
プ変形を防ぐことが出来る。
【０００９】
【実施例】
〈実施例１〉以下、本発明の一実施例を図面により説明
する。図１は、本発明の燃料チャンネルの横断面の斜視
図であり、座屈強度を増加させるために各面の外側表面
の中央部に厚肉部を設けている。この場合、座屈波の半
波長がｂ／２になるために必要な厚肉部の形状の条件は
次式で与えられる。
する。図１は、本発明の燃料チャンネルの横断面の斜視
図であり、座屈強度を増加させるために各面の外側表面
の中央部に厚肉部を設けている。この場合、座屈波の半
波長がｂ／２になるために必要な厚肉部の形状の条件は
次式で与えられる。
【００１０】
【数２】
【００１１】従って、断面積の増加を最少にするために
は次式を満たすｂ1，ｔ1の形状に厚肉部を形成すれば良
い。
は次式を満たすｂ1，ｔ1の形状に厚肉部を形成すれば良
い。
【００１２】
【数３】
【００１３】〈実施例２〉図２の実施例では、座屈強度
を増加させるために図１の厚肉部５を各面の内側表面に
設けている。このようにすれば、設計変更は燃料集合体
のみでチャンネルの外側を移動する制御棒の設計を変更
する必要はない。
を増加させるために図１の厚肉部５を各面の内側表面に
設けている。このようにすれば、設計変更は燃料集合体
のみでチャンネルの外側を移動する制御棒の設計を変更
する必要はない。
【００１４】〈実施例３〉コーナ部を厚肉化する特公平
1−13075号公報の実施例ではクリープ強度を増加するこ
とはできるが、座屈強度を増すことは期待出来ない。図
３はクリープ強度を増加するためにコーナ部を厚肉化す
る特公平1−13075号公報の実施例に座屈強度を増すため
に本発明の実施例の図１を組合わせたものである。この
ようにすれば、クリープ変形の問題と座屈の問題の両方
を解決することができる。
1−13075号公報の実施例ではクリープ強度を増加するこ
とはできるが、座屈強度を増すことは期待出来ない。図
３はクリープ強度を増加するためにコーナ部を厚肉化す
る特公平1−13075号公報の実施例に座屈強度を増すため
に本発明の実施例の図１を組合わせたものである。この
ようにすれば、クリープ変形の問題と座屈の問題の両方
を解決することができる。
【００１５】〈実施例４〉図４はチャンネルに多数個の
厚肉部を設けたものである。このようにすれば座屈強度
を増すだけでなく、表面積が増えるために熱伝達率を向
上させることができる。
厚肉部を設けたものである。このようにすれば座屈強度
を増すだけでなく、表面積が増えるために熱伝達率を向
上させることができる。
【００１６】〈実施例５〉図５の実施例は、図１の実施
例のような厚肉部を付加するのみでなく、クリープ変形
の大きい下端部の板厚を増やしてクリープ変形も防止し
たものである。
例のような厚肉部を付加するのみでなく、クリープ変形
の大きい下端部の板厚を増やしてクリープ変形も防止し
たものである。
【００１７】〈実施例６〉燃料集合体に作用する曲げモ
ーメントは一様ではなく、中央部が最大となる山形の分
布をしている。図６の実施例は、曲げ応力が最大となる
チャンネル中央部のみに厚肉部を設けたものであり、耐
震強度を向上させるだけでなく、核特性上問題となる中
性子を吸収する構造部材の増加を抑えることができる。
ーメントは一様ではなく、中央部が最大となる山形の分
布をしている。図６の実施例は、曲げ応力が最大となる
チャンネル中央部のみに厚肉部を設けたものであり、耐
震強度を向上させるだけでなく、核特性上問題となる中
性子を吸収する構造部材の増加を抑えることができる。
【００１８】〈実施例７〉図７の実施例は、図６の実施
例と同様に、中央部が最大となる山形の曲げモーメント
分布に従い、曲げ応力が最大となるチャンネル中央部の
厚肉部の板厚を増し、さらに曲げ応力が小さい両端部の
厚肉部の板厚を直線的に減少させることにより必要最小
限の板厚分布が得られるようにしたものである。
例と同様に、中央部が最大となる山形の曲げモーメント
分布に従い、曲げ応力が最大となるチャンネル中央部の
厚肉部の板厚を増し、さらに曲げ応力が小さい両端部の
厚肉部の板厚を直線的に減少させることにより必要最小
限の板厚分布が得られるようにしたものである。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、地震などの過大荷重が
加わった場合にも十分な耐震強度をもち、板厚を減少さ
せることによって、熱水力特性、核特性を向上させるこ
とが出来る。
加わった場合にも十分な耐震強度をもち、板厚を減少さ
せることによって、熱水力特性、核特性を向上させるこ
とが出来る。
【図１】本発明の一実施例の燃料チャンネルの斜視図。
【図２】本発明の第二の実施例の燃料チャンネルの斜視
図。
図。
【図３】本発明の第三の実施例の燃料チャンネルの斜視
図。
図。
【図４】本発明の第四の燃料チャンネルの斜視図。
【図５】本発明の第五の実施例の燃料チャンネル全体の
斜視図。
斜視図。
【図６】本発明の第六の実施例の燃料チャンネル全体の
斜視図。
斜視図。
【図７】本発明の第七の実施例の燃料チャンネル全体の
斜視図。
斜視図。
【図８】従来の沸騰水型軽水炉の燃料集合体の構成の一
例を示す断面図。
例を示す断面図。
【図９】地震時に燃料集合体に生じる加速度分布の一例
を示す説明図。
を示す説明図。
１…燃料棒、２ａ…上部タイプレート、２ｂ…下部タイ
プレート、３…燃料スペーサ、４…燃料チャンネル、５
…厚肉部分、６…クリープ防止用板厚増加部。
プレート、３…燃料スペーサ、４…燃料チャンネル、５
…厚肉部分、６…クリープ防止用板厚増加部。
フロントページの続き
(72)発明者 佐久間 寅喜
茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会
社日立製作所日立工場内
Claims (3)
- 【請求項１】多数の燃料棒と前記燃料棒を保持する複数
個のスペーサからなる燃料束を挿入する断面が四角形状
の燃料チャンネルに於いて、前記チャンネルの四つの面
の中央部に長手方向に伸びる厚肉部を設けたことを特徴
とする燃料チャンネル。 - 【請求項２】請求項１に於いて、片方の端に全周にわた
る厚肉部を設けた燃料チャンネル。 - 【請求項３】請求項１に於いて、四つの面の各面に複数
個の厚肉部を設けた燃料チャンネル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3164225A JPH0511083A (ja) | 1991-07-04 | 1991-07-04 | 燃料チヤンネル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3164225A JPH0511083A (ja) | 1991-07-04 | 1991-07-04 | 燃料チヤンネル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0511083A true JPH0511083A (ja) | 1993-01-19 |
Family
ID=15789052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3164225A Pending JPH0511083A (ja) | 1991-07-04 | 1991-07-04 | 燃料チヤンネル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0511083A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120014496A1 (en) * | 2009-03-25 | 2012-01-19 | Westinghouse Electric Sweden Ab | fuel assembly |
-
1991
- 1991-07-04 JP JP3164225A patent/JPH0511083A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120014496A1 (en) * | 2009-03-25 | 2012-01-19 | Westinghouse Electric Sweden Ab | fuel assembly |
| EP2411983A1 (en) * | 2009-03-25 | 2012-02-01 | Westinghouse Electric Sweden AB | A fuel assembly |
| JP2012521562A (ja) * | 2009-03-25 | 2012-09-13 | ウェスティングハウス エレクトリック スウェーデン アーベー | 核燃料集合体 |
| EP2411983A4 (en) * | 2009-03-25 | 2014-12-24 | Westinghouse Electric Sweden | COMBUSTIBLE ASSEMBLY |
| US9053825B2 (en) | 2009-03-25 | 2015-06-09 | Westinghouse Electric Sweden Ab | Fuel assembly |
| JP2015143704A (ja) * | 2009-03-25 | 2015-08-06 | ウェスティングハウス エレクトリック スウェーデン アーベー | 核燃料集合体 |
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