JPH05157866A - Fuel assembly channel box for boiling water reactor - Google Patents

Fuel assembly channel box for boiling water reactor

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JPH05157866A
JPH05157866A JP3360778A JP36077891A JPH05157866A JP H05157866 A JPH05157866 A JP H05157866A JP 3360778 A JP3360778 A JP 3360778A JP 36077891 A JP36077891 A JP 36077891A JP H05157866 A JPH05157866 A JP H05157866A
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JP
Japan
Prior art keywords
channel box
fuel assembly
boiling water
water reactor
channel
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3360778A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazutoshi Okubo
和俊 大久保
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Nuclear Fuel Industries Ltd
Original Assignee
Nuclear Fuel Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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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

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  • Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the bulging, caused by the inner-outer pressure difference, of the channel box of a fuel assembly for a boiling water reactor. CONSTITUTION:On four faces in the horizontal cross-sectional direction of the side faces of a channel box, temporary weld parts are provided by plural electronic beams at the uniform pitch in the axial direction of the channel, or at the small pitch in the lower part and at the large pitch in the upper part so as to reduce the bulging deformation of the channel box.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、沸騰水型原子炉(BW
R)用燃料集合体にかぶせられるチャンネルボックスの
原子炉装荷期間中の内外圧差に起因する膨れ変形を低減
することに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a boiling water reactor (BW).
The present invention relates to reducing swelling deformation due to a pressure difference between the inside and the outside of a channel box overlaid on a fuel assembly for R) during a reactor loading period.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来使用されているBWR用燃料集合体
(図7)Aは、上部タイプレート12a,下部タイプレ
ート12b,複数本の燃料棒11,ロッドスプリング1
3,スペーサSおよびこれらを収納するチャンネルボッ
クス10より構成されている。上,下部タイプレート1
2a,12bは複数本の燃料棒11の上下両端を固定し
ている。スぺーサSはチャンネルボックス10内で軸方
向に間隔を置いて複数個設けられ、複数本の燃料棒11
を整列支持し、燃料バンドル(図6参照)を形成する。
燃料バンドルを囲むチャンネボックスはジルカロイー4
製であり、水平断面が四角形の筒状をしている。上記の
燃料集合体に設けられるチャンネルボックスは燃料集合
体ごとに隔離された流路を形成することにより燃料集合
体間の出力ミスマッチ(出力の不一致)に起因する冷却
材のクロスフロー(横流れ)を防止し、燃料集合体内を
流れる冷却材流量を確保し、冷却材を均一に流す機能を
有している。この燃料集合体は、原子炉内装荷期間中に
は燃料集合体内を流れる冷却材の圧力損失のため、チャ
ンネルボックスに内外圧差が生じ図6に示すように、チ
ャンネルボックス(製造時)21の4つの側面が外側へ
膨らむ。22は燃料末期のチャンネルボックスの4つの
側面が膨らんだ状態である。変形が著しい場合は、原子
炉の反応度を調節するために、チャンネルボックス間に
挿入される制御棒23の挿入の妨げとなる危険性があ
る。なお、24は燃料バンドルである。現在BWRでは
燃料コスト削減のため、燃料の高燃焼度化が進められて
いるが、このように高燃焼度まで照射された場合、前述
したチャンネルボックス側面部の外側への膨れ変形は、
従来よりも大きくなると予想される。また、チャンネル
ボックスの材料であるジルカロイー4は原子炉内でU2
35の核分裂反応を起こすために必要な中性子の吸収体
であるため、一層の燃料コストの削減のためには、チャ
ンネルボックスの肉厚を薄くすることにより、チャンネ
ルボックスでの中性子吸収を減少させ、中性子経済を向
上させることが非常に有効であるが、肉厚を薄くした場
合、内外圧差による変形はさらに大きくなることが予想
される。
2. Description of the Related Art A fuel assembly for a BWR (FIG. 7) A that has been conventionally used is an upper tie plate 12a, a lower tie plate 12b, a plurality of fuel rods 11, a rod spring 1.
3, a spacer S and a channel box 10 for housing them. Upper and lower tie plate 1
2a and 12b fix the upper and lower ends of a plurality of fuel rods 11. A plurality of spacers S are provided in the channel box 10 at intervals in the axial direction.
Are aligned and supported to form a fuel bundle (see FIG. 6).
Zircaloy 4 is the channel box surrounding the fuel bundle
It is manufactured and has a cylindrical shape with a rectangular horizontal cross section. The channel box provided in the fuel assembly described above forms a flow path isolated for each fuel assembly to prevent cross-flow (cross-flow) of the coolant due to the output mismatch (output mismatch) between the fuel assemblies. It has the functions of preventing the flow of the coolant, ensuring the flow rate of the coolant flowing through the fuel assembly, and allowing the coolant to flow uniformly. In this fuel assembly, due to the pressure loss of the coolant flowing through the fuel assembly during the reactor internal loading period, a pressure difference between the inner and outer sides of the channel box occurs, and as shown in FIG. One side bulges outward. 22 is a state in which four side surfaces of the channel box at the end of fuel are inflated. When the deformation is significant, there is a risk that the insertion of the control rod 23 inserted between the channel boxes is hindered in order to adjust the reactivity of the nuclear reactor. In addition, 24 is a fuel bundle. Currently, in BWRs, in order to reduce fuel cost, higher burnup of fuel is being promoted. However, when irradiation is performed up to such a high burnup, the above-mentioned bulging deformation of the side surface of the channel box to the outside,
It is expected to be larger than before. In addition, Zircaloy-4, which is the material of the channel box, is U2 inside the reactor.
Since it is a neutron absorber required to cause the fission reaction of 35, in order to further reduce the fuel cost, the neutron absorption in the channel box is reduced by reducing the thickness of the channel box. Although it is very effective to improve the neutron economy, it is expected that the deformation due to the internal / external pressure difference will become even larger when the wall thickness is reduced.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の点に鑑
み、チャンネルボックスを設けたBWR用燃料集合体に
おいて、チャンネルボックスの内外圧差による径方向の
膨れを防止し、燃焼末期においても、制御棒の挿入性に
問題のない燃料集合体用チャンネルボックスを提供する
ことが目的である。
In view of the above points, the present invention prevents the radial expansion of the BWR fuel assembly having the channel box due to the pressure difference between the inside and the outside of the channel box, and controls even in the final stage of combustion. It is an object of the present invention to provide a channel box for a fuel assembly which has no problem in insertability of rods.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は図1に示すよう
に、チャンネルボックスの水平断面方向に電子ビームに
て仮溶接部2を設けることによって成るものである。米
国のカルテック社ではチャンネルボックスを四角形状に
曲げられた板を、面の中央で電子ビーム溶接することに
よって製造している。従って溶接されるのは4つの面の
うちの一つの面であるが、溶接された面とされていない
面では、溶接による熱影響の有無の違いから軸方向への
伸びが異なることにより、チャンネルボックスに曲がり
が生じるため、溶接された面に相向かい合う面にも長手
方向に電子ビームにて仮溶接部1´を設けて熱影響を与
えることにより、チャンネルボックスの曲がりを防ぐよ
うにしている。本発明も上記と同様に電子ビームによる
熱影響を利用したものである。電子ビームによってジル
コニゥム合金(ジルカロイ)のβ領域あるいはα+β領
域まで加熱されたジルカロイが急冷されると局所的にβ
焼入れ、あるいはα+β焼入れされることになる。一般
に金属材料は、焼入れされると硬度が高くなり、変形に
強くなったり伸びが小さくなるため、これを利用してチ
ャンネルボックスに内外圧差がかかった場合の変形量を
小さく押さえるものである。上述の仮溶接とは溶接熱影
響部ないしライン状の部分溶融部を形成することであっ
て、溶接で接着させるものではない。なお、図1におい
て1は溶接ビード,1´は曲がり防止のための溶接ビー
ド1と対称位置の仮溶接部,2は本発明による水平断面
方向の仮溶接部である。
The present invention comprises, as shown in FIG. 1, provision of a temporary welded portion 2 by an electron beam in the horizontal sectional direction of a channel box. Caltech Inc. in the United States manufactures a channel box by bending a plate into a rectangular shape by electron beam welding in the center of the surface. Therefore, only one of the four faces is welded. However, on the face that is not welded and the face that is not welded, the elongation in the axial direction is different due to the presence or absence of the thermal effect of welding, and Since the box is bent, a temporary welded portion 1'is also provided in the longitudinal direction by an electron beam on the surface opposite to the welded surface so that the channel box is prevented from bending by exerting a thermal effect. The present invention also utilizes the thermal effect of the electron beam similarly to the above. If the zircaloy heated to the β region or α + β region of the zirconium alloy (zircaloy) by the electron beam is rapidly cooled, β is locally generated.
It will be quenched or α + β quenched. Generally, when a metal material is hardened, its hardness becomes high, so that it becomes strong in deformation and becomes small in elongation. Therefore, by utilizing this, the deformation amount when the pressure difference between the inside and the outside of the channel box is applied is suppressed. The above-mentioned temporary welding is to form a heat-affected zone of welding or a line-shaped partial fusion zone, and is not to bond them by welding. In FIG. 1, 1 is a weld bead, 1'is a temporary welded portion at a symmetrical position to the weld bead 1 for preventing bending, and 2 is a temporary welded portion in the horizontal cross-sectional direction according to the present invention.

【0005】[0005]

【作用】電子ビームによる熱影響でチャンネルボックス
の素材ジルカロイがβ領域あるいはα+β領域にまで加
熱され、続いて急冷されると局所的にβ焼入れあるいは
α+β焼入れされることになって、硬度が高くなり、変
形に強くなったり伸びが小さくなって、チャンネルボッ
クスに内外圧差がかかった場合の膨れ変形量を小さくす
る。
[Function] When the channel box material Zircaloy is heated to the β region or α + β region by the heat effect of the electron beam, and then rapidly cooled, it is locally β-quenched or α + β-quenched, and the hardness increases. The amount of bulging deformation when the channel box is subjected to a pressure difference between the inside and the outside due to the deformation becoming stronger or the elongation becoming smaller.

【0006】[0006]

【実施例】実施例1を図2に示して説明する。同図にお
いてCはチャンネルボックスの一つの側面を示し、仮溶
接の軸方向のピッチを均一にチャンネルボックスの水平
断面方向に電子ビームによって仮溶接部3を施したもの
である。実施例2を図3に基づいて説明する。本例は図
4に示すチャンネルボックスの膨れの軸方向分布の測定
結果に基づいて膨れ量の大きい部分、即ちチャンネルボ
ックス下部の仮溶接部3´の軸方向ピッチを小さく、ま
た膨れ量の小さい部分即ち上部の仮溶接部3″の軸方向
ピッチを大きくしたものである。また、本発明は板厚を
薄くしたチャンネルボックスに適用した実施例3を図5
に示す。同図において、4は薄肉化部で5は通常厚の部
分である。この場合、従来のチャンネルボックスに対す
るよりも、本発明の適用がより効果的である。
EXAMPLE Example 1 will be described with reference to FIG. In the figure, C indicates one side surface of the channel box, in which the temporary welding portion 3 is formed by an electron beam in the horizontal sectional direction of the channel box with a uniform pitch in the axial direction of the temporary welding. The second embodiment will be described with reference to FIG. This example is based on the measurement result of axial distribution of swelling of the channel box shown in FIG. That is, the axial pitch of the temporary welded portion 3 ″ in the upper portion is increased. Further, the present invention is applied to a channel box having a thin plate as shown in FIG.
Shown in. In the figure, 4 is a thinned portion and 5 is a normal thickness portion. In this case, the application of the present invention is more effective than the conventional channel box.

【0007】以上で、仮溶接はおおむね以下のような条
件で行うことが望ましい。 雰囲気:真空(10−4Torr以下) 電子ビーム加速電圧;100〜500kV 電子ビーム電流:10〜50mA しかし、チャンネルボックスの肉厚は各種のものがあ
り、また仮溶接部の溶け込み深さを変えれば変形に対す
る強度をコントロールできることなどから対象となるチ
ャンネルボックスや、その使用条件により上記の数値範
囲に限定されるものではない。
From the above, it is desirable that the temporary welding is performed under the following conditions. Atmosphere: Vacuum (10 -4 Torr or less) Electron beam accelerating voltage; 100 to 500 kV Electron beam current: 10 to 50 mA However, there are various thicknesses of the channel box, and if the penetration depth of the temporary weld is changed. Since the strength against deformation can be controlled, it is not limited to the above numerical range depending on the target channel box and its usage conditions.

【0008】[0008]

【発明の効果】チャンネルボックスの水平断面方向に電
子ビームにて仮溶接することにより、局所的に材料に焼
入れを与え、水平方向の膨れ変形を小さく抑えることが
できる。
EFFECTS OF THE INVENTION Temporary welding with an electron beam in the horizontal cross-sectional direction of the channel box makes it possible to locally quench the material and suppress bulging deformation in the horizontal direction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のチャンネルボックスの説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a channel box of the present invention.

【図2】本発明の実施例1の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of Embodiment 1 of the present invention.

【図3】本発明の実施例2の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a second embodiment of the present invention.

【図4】実施例2製作のためのチャンネルボックスの膨
れの軸方向分布の測定結果の図である。
FIG. 4 is a diagram showing measurement results of axial distribution of swelling of a channel box for manufacturing Example 2.

【図5】本発明の実施例3の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of Embodiment 3 of the present invention.

【図6】チャンネルボックスの変形模式図である。FIG. 6 is a modified schematic diagram of a channel box.

【図7】沸騰水型原子炉用燃料集合体の説明図である。FIG. 7 is an explanatory view of a fuel assembly for a boiling water reactor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 溶接部(軸方向) 1′仮溶接部(同上) 2 水平方向の仮溶接部 3 軸方向に均一ピッチの仮溶接部 3′チャンネルボックス下部の仮溶接部 3″チャンネルボックス上部の仮溶接部 4 薄肉化部 5 通常厚部 10 チャンネルボックス 11 燃料棒 21 チャンネルボックス(製造時) 22 チャンネルボックス(燃焼末期) 23 制御棒 24 燃料バンドル A 燃料集合体 S スペーサ C チャンネルボックス(一つの面) 1 Welded part (axial direction) 1'Temporary welded part (same as above) 2 Horizontal temporary welded part 3 Axial uniform pitched welded part 3'Temporary welded part at the bottom of channel box 3 "Temporary welded part at the top of channel box 4 Thinned part 5 Normal thickness part 10 Channel box 11 Fuel rod 21 Channel box (at the time of manufacturing) 22 Channel box (end of combustion) 23 Control rod 24 Fuel bundle A Fuel assembly S Spacer C Channel box (one surface)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】沸騰水型原子炉用燃料集合体にかぶせられ
るチャンネルボックスにおいて、そのチャンネルボック
ス側面の水平断面方向に電子ビームを走らせて行う仮溶
接の軸方向ピッチを、チャンネルボックスに均一かまた
はチャンネルボックスの下部で小さく上部で大きくした
ことを特徴とする沸騰水型原子炉用燃料集合体のチャン
ネルボックス。
1. A channel box covered with a fuel assembly for a boiling water reactor, wherein the axial pitch of temporary welding performed by running an electron beam in the horizontal cross-sectional direction on the side surface of the channel box is uniform in the channel box. A channel box for a fuel assembly for a boiling water reactor characterized in that it is made smaller at the bottom of the channel box and made larger at the top.
JP3360778A 1991-12-06 1991-12-06 Fuel assembly channel box for boiling water reactor Withdrawn JPH05157866A (en)

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