JPH0511798B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明の分野は加圧水型又は沸騰水型核反応炉
用の燃料束に関し、更に詳しくは束中の燃料棒を
所定の位置に保持する格子型スペーサの好ましく
ない運動を阻止するために用いられるスリーブに
関する。

〔従来の技術〕

本発明は、加圧水又は沸騰水型の反応炉に用い
られるような核反応炉用の燃料の束に関する。こ
のような束には、核分裂可能な燃料が、一対の端
板間に平行な列状に装填された細長い筒状燃料棒
の中に置かれている。この束が核反応炉の中で稼
働する際、水は燃料棒の外面に沿つて流れ、内部
で発生している反応によつてそこから熱を受け
る。均一な熱の除去を可能にし、燃料棒の過熱を
防ぐために、燃料棒は正確に互いに隔離されて並
列されている必要がある。振動が必然的に生ずる
状態下で細長い燃料棒を狭い間隅を保つて並列す
るには、注意深く設計されたスペーサが必要であ
り、これは従来から数多くの特許の主題となつて
いる。特に、本発明は本発明の譲受人に譲渡され
た米国特許第3852154号に記載された型のスペー
サと共に使用することができ、該特許の内容は本
明細書中に参照されている。

米国特許第3852154号に開示されたスペーサは、
スペーサによつて形成された各格子開口を貫通す
る燃料棒の側面に、隅部スプリングが係合し、格
子壁に形成された突起に対して燃料棒を保持して
いる。三点係合はスペーサ内の燃料棒の安定した
位置決めを提供する。典型的な燃料束において
は、燃料棒の長さに沿つて配列された多数のスペ
ーサが存在している。作業中における正しい位置
を確保するために、スペーサは所望の位置に固定
されなければならない。さもなければ、振動とチ
ユーブに沿つて流れる水流のために、燃料棒の長
手方向に沿つて移動してしまう。格子型スペーサ
を移動に対して確保する機能を果たす典型的な装
置は、英国特許第1148881号、米国特許第3802995
号、第3984284号、第4081324号に見られ、これら
はすべて本発明と同一譲受人に譲渡されている。
これらの従来技術の装置は、いずれも本発明の目
的とする改良を含んでいない。本発明は米国特許
第4081324号に開示された発明の簡単な且つ改良
された構造を提供するものであり、格子型スペー
サを所望の位置に確保し、従来装置の典型的な問
題であるスペーサの好ましくない動きを防がんと
するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明にかかるスペーサ保持システムは、広義
には案内スロツト、一対の長手方向に離れたボ
ス、並びに燃料棒の表面から半径方向に張り出し
た単独ボス及び前記長手方向に離れたボスの下方
の水平面内に配置された垂直方向のスロツトを有
するスペーサ捕捉ロツドを具えている。このスペ
ーサ捕捉ロツドは、突起を有する交差壁によつて
形成された開口と該壁から延在するスプリングを
有する格子型スペーサと共に用いられる。前記案
内スロツトはロツド上のボスを格子型スペーサの
対角線に沿つて位置せしめ、それによつて該ロツ
ドがスペーサの壁の突起によつて邪魔されること
なく、開口内に挿入され且つこれを通過できるよ
うにされている。該スペーサは、スペーサ壁の突
起をスペーサが長手方向のいずれの側にも動かな
いようにロツド上の係合するボスの間に位置せし
めることにより、捕捉ロツドによつて保持され
る。単独ボスはスペーサの開口の平らな壁と面接
触している。スペーサの隅部スプリングはロツド
の垂直方向スロツトと係合して、その間の軸回り
の回転を阻止する。

好適実施例においては、ボスと垂直スロツトは
捕捉されたロツドに固定されたスリーブ上に形成
され、該スリーブは案内スロツトを形成する長手
方向の割れ目を有し、ボスは該スリーブの隆起し
た耳部によつて形成され、垂直スロツトは該ボス
の下方の切り欠きによつて形成されている。本発
明の詳細は以下に述べられる。

〔実施例〕

第１図にしめされたタイプの格子型スペーサ１
０は米国特許第3852154号に更に詳しく述べられ
ている。格子型スペーサの壁によつて形成された
開口は、夫々開口１８を貫通する燃料棒に係合
し、格子型スペーサの開口を形成する二つの壁１
６によつて作られた突起１４に対して燃料棒を押
しつける隅部スプリング１２を有している。格子
型スペーサの開口の他の二つの壁は平らである。
単一スプリング１２によるこの三点接触は、確実
に燃料棒を支持し、振動を最小にして燃料棒の位
置決めを確実にする。組み立てられた燃料束にお
いては、格子型スペーサの開口１８を通つて高速
で流れる水と、束の構成材の振動とによつて、格
子型スペーサ１０は燃料棒に対して長手方向と半
径方向の両方に動かされる。本発明の改良された
保持システムは、そのようなスペーサの動きを実
質的に防止することによつて、燃料棒を正しい間
隅に維持することを保証する。スペーサ１０の壁
に設けられた突起１４と隅部スプリング１２は、
燃料棒の位置決め手段のみならず、スペーサを所
望の位置に確保する手段をも提供する。本発明に
おいては、これは燃料棒の平行な列の中にスペー
サ１０と接触するスリーブ３２（第８図）を有す
る捕捉ロツド３０を具えることによつて達成され
る。該スリーブ３２は従来技術のスリーブ６の改
良されたものである。後述するように、スリーブ
６の設計はスペーサ１０と燃料棒との間の長手方
向の相対運動を実質的に減少し、一方改良スリー
ブ３２は両者の半径方向の運動を実質的に減少す
る。

第２図によれば、スリーブ６は半径方向に割れ
ており、90度の分角でスリーブの外周に突出して
設けられた三つの耳部２２，２４，２６を有して
いる。窓、即ち開口２３，２５が二つの耳部２
２，２４の中央部分に形成されている。このスリ
ーブ６は金属シートで作られることが好ましい。
窓２３，２５の両側の残り部分１７，１９及び２
０，２１はスペーサ１０の二つの壁からなる突起
１４に接するボスとして機能する。耳部２６はス
ペーサの開口１８を形成する平坦な壁の一つに面
接触するのに充分な長さを有し、単独ボスとして
機能する。半径方向のスリツト２８は中央耳部２
５の反対側の地点に設けられ、長手方向の案内ス
ロツトを提供し、捕捉ロツド３０が長手方向に動
いてスペーサ１０を係止する位置に来たときに隅
部スプリング１２と整列する。

第３図において、スリーブ６は溶接その他の適
宜な結合方法により標準燃料棒３０の一部に取り
付けられる。しかし、第３図においてはスリーブ
６は案内スロツト２８と第三の耳部２６がよく見
えるように、第２図のものを回転している。ロツ
ド３０は中空のものとして示されているが、中の
詰まつたものであつても構わない。

非係合状態にあるスペーサ１０の開口１８内に
ある捕捉ロツド（標準燃料棒３０とスリーブ６）
の断面は第４図に示されている。スプリング１２
は燃料棒３０の外径に押し付けられている。案内
スロツト２８はスペーサの隅部スプリング１２と
一致せしめられ、それによつて捕捉ロツド６，３
０がスペーサ１０を捉える位置に滑動すると、ス
プリング１２は案内スロツト２８を貫通する。案
内スロツト２８はスリーブの耳部２２，２４，２
６をスペーサの開口１８の対角線上に位置せし
め、それによつて捕捉ロツド６，３０は突起１４
に邪魔されないで開口１８を滑動することができ
る。捕捉ロツドはスペーサの開口１８内に長手方
向に位置せしめられ、それによつて各耳部２２，
２４のボス１９，２０と窓２３，２５はスペーサ
の壁によつて形成された開口１８内に入る。スペ
ーサの壁に設けられた突起１４は、捕捉ロツドが
その軸の回りに45°回転すると、窓２３，２５と
一致し、該窓内に入り込む。窓２３，２５の両側
の耳部２２，２４のボス１７，１９及び２０，２
１は夫々突起１４の両側に位置し、スペーサが長
手方向のどらら側にも動くことを防止する。窓を
持たない耳部２６は、突起１４を持たないスペー
サの平坦な壁に対して押し付けられる（第５図）。
隅部スプリング１２はカラー６の下にあり、ロツ
ド３０の外径に押し付けられる（第７図）。第５
図と第６図は夫々固定位置にある捕捉システムの
断面図と斜視図とを示す。耳部の内の二つのみに
設けられた窓のために、スリーブ６はスペーサを
捕捉するために、その長手軸を中心に捕捉ロツド
の一方向の回転のみを許容する。しかしながら、
捕捉ロツド６，３０を所定の位置に固定するため
に、棒の両方向の回転をが望ましいときには、耳
部２６は耳部２２，２４と同様の窓を具えてもよ
い。

第８図において、スリーブ３２は前述のスリー
ブ６の改良である本発明の好適実施例を表してい
る。スリーブ６に比して改良スリーブ３２は、
夫々スロツト状開口５７，５９を有する垂直に配
向されたスロツト５６，５８を具えた細長い下方
部分を有している。スリーブ３２は更に対になつ
たボス３４，４８及び３６，５０及び３８，５２
を有し、夫々の間に窓又は切り欠き４２，４４，
４６が形成されている。スリーブ６のボス１７，
１９，２１，２０は夫々スリーブ３２のボス３
４，３８，３６，５０に相当し、後者のボスは前
者のボスに比べて平らな前面を有している。スリ
ーブ３２の切り欠き部分５４は、隆起した耳状部
分、即ちボス３４，４８，３６，５０，３８，５
２の容易な且つ経済的な製作を可能にする。この
例に示されるように、スペーサ１０の突起１４は
開口３６，４６に係合し、隅部スプリング１２′
は垂直方向のスロツト５６の開口５７に係合す
る。スリーブ３２の開口５７に係合する本発明の
隅部スプリング１２′の部分は、第７図の前述の
隅部スプリング１２よりも平らである。

第９図の切り取り断面図に一部示されているよ
うに、ボス３４と３６は互いにα度の角度をな
し、垂直スロツト５６はボス３４と３８と交差す
る同一垂直面とβ度をなして時計状に配置されて
いる。換言すれば、ボスの対３４，４８及び３
６，５０は、ボスの対３６，５０及び３８，５２
のように互いにα度をなしている。この好適実施
例においては、αは90°である。垂直スロツト５
６はボスの対３８，５２と交差する中心垂直面に
対して時計回りにβ度をなしている。同様に、垂
直スロツト５８はボスの対３４，４８から反時計
回りにβ度をなしている。この好適実施例におい
ては、βは45°である。代表的な実例においては、
燃料組立体中のスペーサ１０の数に相当するスリ
ーブ３２が、スペーサ１０を垂直方向に置くため
に燃料棒３０の外面の縦方向の所定位置に溶接さ
れている。各スリーブ３２の軸方向割れ目即ち垂
直スロツト４０は溶接に先立つて燃料棒３０上に
順次に垂直に整列せしめられる。この列において
は、捕捉ロツドはこのように棒３０の上に位置せ
しめられ且つ溶接されたスリーブ３２によつて代
表される。組み立ての手順は、先ず特定のスロツ
ト４０の全長がスペーサ１０の垂直スプリング１
２′上を通過して、この棒がスペーサ１０内に滑
り込めるように、捕捉ロツド３０，３２を配向せ
しめることから始まる。捕捉ロツド３０，３２と
スペーサ１０が適当な位置を占めると、ロツド３
０，３２は第４図に示す位置から45度回転せしめ
られ、第５図の位置に達する。第５図の位置にお
いて、突起１４は、捕捉ロツド３０，３２が反時
計方向に回されるか時計方向に回されるかによつ
て、突起１４は窓４２，４４間の隣合う二対のボ
ス３４，４８及び３６，５０又は窓４６，４４間
の二対のボス３８，５２及び３６，５０内に固定
される。前述のスリーブ６の場合のように、この
ような係合はスペーサ１０に対する棒３０の長手
方向の動きを防止する。更に、捕捉ロツド３０，
３２が反時計方向又は時計方向に回転せしめられ
ると、スペーサ１０の隅部スプリング１２′は、
垂直スロツト５８のスロツト状開口５９か垂直ス
ロツト５６のスロツト状開口５７かのいずれかの
中にばね係合してスペーサ１０に対する棒３０の
回転又は軸方向変位を防止する。第１０図は垂直
スロツト状開口５９又は５７に係合する隅部スプ
リング１２′を示す。この隅部スプリング１２′の
形状は、開口５９又は５７の背後に位置する棒３
０の実体部分に係合するような形をしている。

特定の応用例においては、スリーブ３２は窓４
２とスロツト５８、又は窓４６とスロツト５６の
どちらかを省略することによつて簡単にすること
ができる。しかし、このように簡単化した場合に
は、捕捉ロツド３０，３２をスペーサ１０に固定
するためには、ロツド３０，３２を両方向にでは
なく、常に反時計方向又は時計方向かの同一方向
に回転させる必要がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の係止システムと共に用いられ
る典型的な従来の格子型スペーサの部分平面図で
ある。第２図は米国特許第4081324号に開示され
た先行発明にかかる好適実施例の斜視図であり、
窓を有する二つの隆起した耳部を示す。第３図は
捕捉ロツドの一部に固定された第２図の先行発明
の好適実施例の斜視図であり、窓及び案内スロツ
トを有しない耳部を示す。第４図は第２図と第３
図の先行発明と組み合わされた第１図の格子型ス
ペーサの拡大断面図であり、非係合状態のスペー
サ係止システムを示し、この例は本発明にも応用
可能である。第５図はスペーサ係止システムが係
合状態にある第４図に対応する図である。第６図
は第５図の係合状態にあるスペーサ係止システム
の斜視図である。第７図は第５図の７−７に沿う
断面図である。第８図はスペーサの隅部スプリン
グと突起に係合するように配向された本発明のス
リーブの分解図である。第９図は本発明の耳部と
垂直スロツトの間の好適な角度関係を示す。第１
０図は本発明の好適実施例における隅部スプリン
グと垂直スロツトとの係合状態を示す部分切断図
である。 ６，３２……スリーブ、１０……格子型スペー
サ、１２……隅部スプリング、１４……突起、１
６……壁、１７，１９，２０，２１……ボス、１
８……開口、２２，２４，２６……耳部、２３，
２５……窓、２８……割れ目、３０……燃料棒。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平行に並べられた燃料棒を有する核燃料組立
   体であつて、該燃料棒の少なくとも一つがスペー
   サ捕捉ロツドとして機能し、該燃料棒は格子型ス
   ペーサの互いに交差する壁によつて形成された開
   口を通じて長手方向に延在し、前記壁の幾つかは
   平坦であり、他は前記燃料棒を横方向に対して固
   定の位置に保持するために前記開口内に張り出し
   た突起とこれに協働するスプリングとを具え、該
   突起とスプリングは前記燃料棒の長手方向軸に対
   して水平及び垂直に配向されている燃料組立体に
   おいて、燃料棒に対して固定された位置に前記ス
   ペーサを確保するためのスペーサ捕捉システムで
   あつて、前記スペーサ捕捉ロツドに固定された円
   筒状スリーブを含み、該スリーブは 案内スロツト、 スリーブの上部外面から半径方向に張り出した
   縦方向に対向する複数対の水平に配向されたボス
   であつて、前記スペーサの壁から張り出した前記
   突起の少なくとも一つを該一対のボスの間に係合
   させ、それによつて前記スペーサの両長手方向に
   対する運動を防止し、該スペーサ格子の垂直位置
   を固定するボス、及び 前記スリーブの下部に設けられた少なくとも一
   つの垂直に配向されたスロツトであつて、前記ス
   プリングを受け入れ、その協働作用によつてスペ
   ーサに対する前記捕捉ロツドの軸回りの回転を実
   質的に防止するスロツト を具えているスペーサ捕捉システム。 ２ 前記スペーサが前記案内スロツトを形成する
   長手方向に延在する軸方向の割れ目を有する特許
   請求の範囲第１項に記載されたシステム。 ３ 前記スリーブが前記ボス対から円周方向に離
   れている前記垂直スロツトを具えている特許請求
   の範囲第１項に記載されたシステム。 ４ 前記スリーブが、前記突起を夫々受け入れる
   ために、縦方向に対向する前記ボス対の間に形成
   された円弧状のスロツトを有している特許請求の
   範囲第１項から第３項までのいずれか１項に記載
   されたシステム。 ５ スペーサ捕捉ロツドの外面に係合するため
   に、前記スリーブの垂直方向に配向されたスロツ
   トを通じて延在し得る形状のスプリングを具えて
   いる特許請求の範囲第４項に記載されたシステ
   ム。 ６ スリーブ付きの前記捕捉ロツドがスペーサの
   格子の開口内に所定の位置まで挿入され、その後
   該捕捉ロツドの回転によつて、前記突起の一つを
   前記円弧状スロツトに係合させ、関連するスプリ
   ングを前記垂直スロツトに係合させ、それによつ
   て前記捕捉ロツドをスペーサの格子に固定するよ
   うに、前記スリーブの前記ボス対と前記垂直スロ
   ツトが前記スペーサの格子の突起とスプリングに
   対して位置せしめられている特許請求の範囲第１
   項に記載されたシステム。 ７ 複数の前記スリーブが少なくとも一つのスペ
   ーサ捕捉ロツドの縦方向の所定位置に取り付けら
   れ、対応する複数のスペーサ格子を前記捕捉ロツ
   ドの前記多雨方向位置に確保している特許請求の
   範囲第１項に記載されたシステム。 ８ 複数の前記スペーサ捕捉ロツドの夫々がその
   縦方向の所定位置に複数のスリーブを固定され、
   それによつて複数の前記スペーサ格子を燃料組立
   体内の所望の縦方向位置に確保し、スペーサ格子
   とスペーサ捕捉ロツドとの間の長手方向及び軸回
   りの相対運動を実質的に解消する特許請求の範囲
   第１項に記載されたシステム。 ９ 平行に並べられた燃料棒を有する核燃料組立
   体であつて、該燃料棒は格子型スペーサの互いに
   交差する壁によつて形成された開口を通じて長手
   方向に延在し、壁のあるものは前記燃料棒を横方
   向に対して固定の位置に保持するために前記開口
   内に張り出した突起とこれに協働するスプリング
   とを具えた燃料組立体において、 前記燃料棒の少なくとも一つがスペーサ捕捉ロ
   ツドとしての機能を有し、 円筒状のスリーブが、該スリーブの全長にわた
   つて延在する軸方向の割れ目を有し、縦方向に対
   向する三対のボスがスリーブの上部の外面から半
   径方向に張り出し、該ボスの内一体は前記割れ目
   に向かい合つて位置し、他の二対は前記一対のボ
   スの各側から90度の位置に配置され、第一及び第
   二の垂直方向スロツトが前記スリーブの下部に前
   記軸方向割れ目の各側に対して45度の位置に配置
   され、 前記スリーブは前記ロツド上の所定の位置に前
   記スペーサ捕捉ロツドに固定され、 前記スペーサ捕捉ロツドは前記スペーサの格子
   の開口の一つに挿入可能であり、前記スリーブの
   軸方向割れ目は前記スペーサ捕捉ロツドが協働す
   るスプリングの干渉なしに前記開口内に容易に挿
   入されることを可能になし、それによつてスリー
   ブ付きの前記スペーサ捕捉ロツドが前記スペーサ
   の格子内に正しく位置した時、前記スペーサ捕捉
   ロツドが45度の回転によつて前記二対のボスの間
   にスペーサの壁の二つの突起を係合せしめ、それ
   によつて、スペーサ捕捉ロツドに対する前記スペ
   ーサの長手方向の動きを実質的に防止し、更に前
   記スプリングの一つを縦方向スロツトの一つに係
   合せしめ、以てスペーサ捕捉ロツドの軸回りの動
   きを実質的に防止するスペーサ捕捉システム。