JPH05223966A - 燃料棒用下部端栓構造 - Google Patents
燃料棒用下部端栓構造Info
- Publication number
- JPH05223966A JPH05223966A JP4029482A JP2948292A JPH05223966A JP H05223966 A JPH05223966 A JP H05223966A JP 4029482 A JP4029482 A JP 4029482A JP 2948292 A JP2948292 A JP 2948292A JP H05223966 A JPH05223966 A JP H05223966A
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- Japan
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- fuel
- fuel rod
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- end plug
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- 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
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃料棒下端部における軸方向の温度勾配の反
転を確実に防止することができる燃料棒用下部端栓構造
を提供する。 【構成】 下部端栓１は、燃料棒１０の下端部内に挿入
される第１部分２と、燃料棒１０の下端部外の第２部分
３とを有する。第１部分２は、燃料ペレット１４ａの端
面に接触する受け部２ａと、被覆管１３に嵌合する嵌合
部２ｂとを有し、受け部２ａ及び嵌合部２ｂは中間部２
ｃにより接続されている。嵌合部２ｂの温度が中間部２
ｃよりも上昇する温度勾配の反転現象が生じないよう
に、該中間部２ｃは、受け部２ａよりも小さな半径方向
断面積を有する部分を含んでいる。受け部２ａは、その
全面で燃料ペレット１４ａの端面に接触するのではな
く、不連続な状態で接触し、これにより燃料ペレットと
の接触面積が低減されている。
転を確実に防止することができる燃料棒用下部端栓構造
を提供する。 【構成】 下部端栓１は、燃料棒１０の下端部内に挿入
される第１部分２と、燃料棒１０の下端部外の第２部分
３とを有する。第１部分２は、燃料ペレット１４ａの端
面に接触する受け部２ａと、被覆管１３に嵌合する嵌合
部２ｂとを有し、受け部２ａ及び嵌合部２ｂは中間部２
ｃにより接続されている。嵌合部２ｂの温度が中間部２
ｃよりも上昇する温度勾配の反転現象が生じないよう
に、該中間部２ｃは、受け部２ａよりも小さな半径方向
断面積を有する部分を含んでいる。受け部２ａは、その
全面で燃料ペレット１４ａの端面に接触するのではな
く、不連続な状態で接触し、これにより燃料ペレットと
の接触面積が低減されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原子炉に使用される核
燃料集合体の燃料棒に挿入される下部端栓構造に関する
ものである。
燃料集合体の燃料棒に挿入される下部端栓構造に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】図３の（Ａ）に従来の代表的な燃料棒１
０の一例が示されている。この燃料棒１０は、上部端栓
１１及び下部端栓１２により密閉された被覆管１３を備
え、該被覆管１３内には、多数の円柱状の燃料ペレット
１４がばね１５により圧縮保持され装填されている。こ
のような燃料棒１０が多数集まって核燃料集合体を構成
する。原子炉運転中には、燃料棒１０の周囲を流れる一
次冷却材（軽水）が核分裂反応により発生する熱で過熱
され、燃料棒１０は冷却される。
０の一例が示されている。この燃料棒１０は、上部端栓
１１及び下部端栓１２により密閉された被覆管１３を備
え、該被覆管１３内には、多数の円柱状の燃料ペレット
１４がばね１５により圧縮保持され装填されている。こ
のような燃料棒１０が多数集まって核燃料集合体を構成
する。原子炉運転中には、燃料棒１０の周囲を流れる一
次冷却材（軽水）が核分裂反応により発生する熱で過熱
され、燃料棒１０は冷却される。
【０００３】上述した燃料棒１０において、下部端栓１
２は、截頭円錐形の端部を有する小径部１２ａと、大径
部１２ｂとを有する。下部端栓１２は、該小径部及び大
径部１２ａ、１２ｂ間に形成される肩部１２ｃを被覆管
１３の端面に当接させ、且つ截頭円錐形の端部を最下端
の燃料ペレット１４ａに当接させ、且つ小径部１２ａの
前記端部以外の部分の外周面を被覆管１３の内面に当接
させて、被覆管１３の下端部に溶接のような手段により
密閉され挿入される。截頭円錐形の端部は軸方向の端か
ら端まで直径が一様に変化している。
２は、截頭円錐形の端部を有する小径部１２ａと、大径
部１２ｂとを有する。下部端栓１２は、該小径部及び大
径部１２ａ、１２ｂ間に形成される肩部１２ｃを被覆管
１３の端面に当接させ、且つ截頭円錐形の端部を最下端
の燃料ペレット１４ａに当接させ、且つ小径部１２ａの
前記端部以外の部分の外周面を被覆管１３の内面に当接
させて、被覆管１３の下端部に溶接のような手段により
密閉され挿入される。截頭円錐形の端部は軸方向の端か
ら端まで直径が一様に変化している。
【０００４】従来の下部端栓１２は、一様に直径が変化
する截頭円錐形の端部を有し、該端部で最下端の燃料ペ
レット１４ａの端面に直接接触するが、該端部の周面は
被覆管１３の内面に接触していないため、下部端栓１２
付近における燃料棒外周部の軸方向温度分布は、解析結
果によると、図３の（Ｂ）のようになることが知られて
いる。即ち、被覆管１３は、内部に燃料ペレット１４を
有する部分では、燃料ペレット１４の発熱により高温と
なり、また、最下端の燃料ペレット１４ａと接触してい
るため熱伝導により比較的高温となる下部端栓１２に接
触する部分でも高い温度を保っているが、最下端の燃料
ペレット１４ａにも且つ下部端栓１２にも接触しない部
分では、軸方向の温度分布が大きく変化して、相対的に
低く落ち込み、他の部分とは温度勾配が反転している。
する截頭円錐形の端部を有し、該端部で最下端の燃料ペ
レット１４ａの端面に直接接触するが、該端部の周面は
被覆管１３の内面に接触していないため、下部端栓１２
付近における燃料棒外周部の軸方向温度分布は、解析結
果によると、図３の（Ｂ）のようになることが知られて
いる。即ち、被覆管１３は、内部に燃料ペレット１４を
有する部分では、燃料ペレット１４の発熱により高温と
なり、また、最下端の燃料ペレット１４ａと接触してい
るため熱伝導により比較的高温となる下部端栓１２に接
触する部分でも高い温度を保っているが、最下端の燃料
ペレット１４ａにも且つ下部端栓１２にも接触しない部
分では、軸方向の温度分布が大きく変化して、相対的に
低く落ち込み、他の部分とは温度勾配が反転している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、本願発明者の
知見によると、上述したように最下端の燃料ペレットと
の接触部分近傍で軸方向の温度分布が大きく変化し温度
勾配の反転が生じると、燃料棒１０の周囲を軽水が流
れ、被覆管１３が水と反応して酸化することによって発
生した水素は、被覆管１３に浸透して微量の水素が浸析
し、この水素は温度の低い部分に移動するため、温度勾
配が反転している上記部分で滞留偏析することにより、
被覆管１３が脆化しピンホールが生じる可能性がある。
知見によると、上述したように最下端の燃料ペレットと
の接触部分近傍で軸方向の温度分布が大きく変化し温度
勾配の反転が生じると、燃料棒１０の周囲を軽水が流
れ、被覆管１３が水と反応して酸化することによって発
生した水素は、被覆管１３に浸透して微量の水素が浸析
し、この水素は温度の低い部分に移動するため、温度勾
配が反転している上記部分で滞留偏析することにより、
被覆管１３が脆化しピンホールが生じる可能性がある。
【０００６】このような事態が生じると、前述したよう
に、燃料棒被覆管１３の内部には放射性の燃料ペレット
１４が収容されており、一方、その周囲には一次冷却材
が存在するため、由々しい問題が発生する。
に、燃料棒被覆管１３の内部には放射性の燃料ペレット
１４が収容されており、一方、その周囲には一次冷却材
が存在するため、由々しい問題が発生する。
【０００７】従って、本発明の目的は、燃料棒下端部に
おける軸方向の温度勾配の反転を確実に防止することが
できる燃料棒用下部端栓構造を提供することである。
おける軸方向の温度勾配の反転を確実に防止することが
できる燃料棒用下部端栓構造を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的は、本発明に
よると、複数の燃料ペレットを積み重ねて保持した状態
で内部に収容すると共に、両端が端栓により密閉された
被覆管を有する燃料棒用の下部端栓構造において達成さ
れる。この下部端栓は、燃料棒の下端部内に挿入される
第１部分と、燃料棒の下端部外へと該第１部分から一体
的に延びる第２部分とを有し、前記第１部分は、同第１
部分に隣接する燃料ペレットの端面に接触する受け部
と、前記被覆管の下端部の内面に嵌合する嵌合部と、前
記受け部及び嵌合部を接続する中間部とからなる。該中
間部は、前記受け部よりも小さな半径方向断面積を有す
る部分を含んでいる。
よると、複数の燃料ペレットを積み重ねて保持した状態
で内部に収容すると共に、両端が端栓により密閉された
被覆管を有する燃料棒用の下部端栓構造において達成さ
れる。この下部端栓は、燃料棒の下端部内に挿入される
第１部分と、燃料棒の下端部外へと該第１部分から一体
的に延びる第２部分とを有し、前記第１部分は、同第１
部分に隣接する燃料ペレットの端面に接触する受け部
と、前記被覆管の下端部の内面に嵌合する嵌合部と、前
記受け部及び嵌合部を接続する中間部とからなる。該中
間部は、前記受け部よりも小さな半径方向断面積を有す
る部分を含んでいる。
【０００９】好適な実施例においては、受け部は、燃料
ペレットに対峙して開口する部分を有しているので、そ
の全面で燃料ペレットの端面に接触するのではなく、不
連続な状態で接触しており、燃料ペレットとの接触面積
が低減されている。
ペレットに対峙して開口する部分を有しているので、そ
の全面で燃料ペレットの端面に接触するのではなく、不
連続な状態で接触しており、燃料ペレットとの接触面積
が低減されている。
【００１０】
【作用】上述のように構成された下部端栓が取り付けら
れた燃料棒を炉心に装荷して原子炉を運転した場合、最
下端の燃料ペレットを介して下部端栓に熱が伝達される
が、下部端栓の中間部は受け部よりも小さな半径方向断
面積を有する部分を含んでいるので、受け部から中間部
を介して嵌合部に伝達される熱量が上記部分で減少し、
嵌合部の温度が中間部よりも上昇するような温度勾配の
反転現象は生じない。
れた燃料棒を炉心に装荷して原子炉を運転した場合、最
下端の燃料ペレットを介して下部端栓に熱が伝達される
が、下部端栓の中間部は受け部よりも小さな半径方向断
面積を有する部分を含んでいるので、受け部から中間部
を介して嵌合部に伝達される熱量が上記部分で減少し、
嵌合部の温度が中間部よりも上昇するような温度勾配の
反転現象は生じない。
【００１１】また、好適な実施例のように、下部端栓の
受け部を不連続状態で燃料ペレットの端面に接触させて
おくと、燃料ペレットから受け部への熱の移動が少なく
なり、温度勾配の反転現象は更に効果的に回避される。
受け部を不連続状態で燃料ペレットの端面に接触させて
おくと、燃料ペレットから受け部への熱の移動が少なく
なり、温度勾配の反転現象は更に効果的に回避される。
【００１２】
【実施例】次に、本発明の好適な実施例について添付図
面を参照して詳細に説明するが、図中、同一符号は同一
又は対応部分を示すものとする。
面を参照して詳細に説明するが、図中、同一符号は同一
又は対応部分を示すものとする。
【００１３】図１の（Ａ）は、本発明による下部端栓１
の第１実施例を斜視し、図１の(Ｂ)は、その下部端栓１
が燃料棒１０の被覆管１３の下端部に挿入された状態を
一部断面で示し、図１の（Ｃ）は、そのように下部端栓
が装着された燃料棒における軸方向の温度分布を示して
いる。
の第１実施例を斜視し、図１の(Ｂ)は、その下部端栓１
が燃料棒１０の被覆管１３の下端部に挿入された状態を
一部断面で示し、図１の（Ｃ）は、そのように下部端栓
が装着された燃料棒における軸方向の温度分布を示して
いる。
【００１４】図１の（Ａ）及び（Ｂ）において、下部端
栓１は、燃料棒１０の下端部に挿入される第１部分２
と、同下端部の外に位置する実質的に円柱形の第２部分
３とから構成される。第１部分２と第２部分３は協働し
て肩部４を形成しており、燃料棒１０の被覆管１３に端
栓１を取り付けた状態では、この肩部４が燃料棒１０の
下端部の端面に当接する。第２部分３は、図３に示され
た従来の下部端栓の大径部と実質的に同様と考えてよ
い。
栓１は、燃料棒１０の下端部に挿入される第１部分２
と、同下端部の外に位置する実質的に円柱形の第２部分
３とから構成される。第１部分２と第２部分３は協働し
て肩部４を形成しており、燃料棒１０の被覆管１３に端
栓１を取り付けた状態では、この肩部４が燃料棒１０の
下端部の端面に当接する。第２部分３は、図３に示され
た従来の下部端栓の大径部と実質的に同様と考えてよ
い。
【００１５】本発明によると、第１部分２は、最下端の
燃料ペレット１４ａの端面に接触する平らな面を有する
受け部２ａと、被覆管１３の下端部内に嵌合する円柱形
の嵌合部２ｂと、受け部２ａ及び嵌合部２ｂを接続する
中間部２ｃとからなる。平板状の受け部２ａには、同受
け部２ａと最下端の燃料ペレット１４ａとが不連続状態
で接触して、該燃料ペレット１４ａとの接触面積を小さ
くするように、複数の孔５が好ましくは穿設されてい
る。受け部２ａよりも直径の小さい円柱形の中間部２ｃ
は、受け部２ａから嵌合部２ｂへ伝達される熱量を低減
するように、必要な強度を失わない程度で細径に形成す
ることが好ましい。このように中間部２ｃを形成するこ
とによって、図示のような大きな空間６が形成される。
燃料ペレット１４ａの端面に接触する平らな面を有する
受け部２ａと、被覆管１３の下端部内に嵌合する円柱形
の嵌合部２ｂと、受け部２ａ及び嵌合部２ｂを接続する
中間部２ｃとからなる。平板状の受け部２ａには、同受
け部２ａと最下端の燃料ペレット１４ａとが不連続状態
で接触して、該燃料ペレット１４ａとの接触面積を小さ
くするように、複数の孔５が好ましくは穿設されてい
る。受け部２ａよりも直径の小さい円柱形の中間部２ｃ
は、受け部２ａから嵌合部２ｂへ伝達される熱量を低減
するように、必要な強度を失わない程度で細径に形成す
ることが好ましい。このように中間部２ｃを形成するこ
とによって、図示のような大きな空間６が形成される。
【００１６】以上のように下部端栓１を形成すると、受
け部２ａでの燃料ペレット１４ａとの接触面積の低減に
より、また、中間部２ｃでの嵌合部２ｂへの熱伝達量の
低減により、図１の（Ｃ）に示すような軸方向の温度分
布が得られ、温度勾配の反転がなくなった。
け部２ａでの燃料ペレット１４ａとの接触面積の低減に
より、また、中間部２ｃでの嵌合部２ｂへの熱伝達量の
低減により、図１の（Ｃ）に示すような軸方向の温度分
布が得られ、温度勾配の反転がなくなった。
【００１７】図２は、本発明による下部端栓１の別の実
施例を示すもので、この実施例では受け部及び中間部が
同径の円筒体７として形成され、同円筒体７の内外に図
示のように大きな空間９がある。このように形成するこ
とによって、受け部は環状の端面７ａで最下端の燃料ペ
レット１４ａと接触することになり、同燃料ペレット１
４ａとの接触面積が減少する。また、円筒体７の軸方向
中間の部分８には実施例では２個の比較的に大きな孔８
ａが形成されていて、この部分８での横断面積を減少さ
せるようになっている。
施例を示すもので、この実施例では受け部及び中間部が
同径の円筒体７として形成され、同円筒体７の内外に図
示のように大きな空間９がある。このように形成するこ
とによって、受け部は環状の端面７ａで最下端の燃料ペ
レット１４ａと接触することになり、同燃料ペレット１
４ａとの接触面積が減少する。また、円筒体７の軸方向
中間の部分８には実施例では２個の比較的に大きな孔８
ａが形成されていて、この部分８での横断面積を減少さ
せるようになっている。
【００１８】図２の(Ａ）及び（Ｂ)に示すように下部端
栓１を形成すると、前の実施例とほぼ同様に、円筒体７
の端面７ａでの燃料ペレット１４ａとの接触面積の低減
により、また、孔付き部分８での嵌合部２ｂへの熱伝達
量の低減により、図２の(Ｃ)に示すような軸方向の温度
分布が得られ、温度勾配の反転がなくなった。
栓１を形成すると、前の実施例とほぼ同様に、円筒体７
の端面７ａでの燃料ペレット１４ａとの接触面積の低減
により、また、孔付き部分８での嵌合部２ｂへの熱伝達
量の低減により、図２の(Ｃ)に示すような軸方向の温度
分布が得られ、温度勾配の反転がなくなった。
【００１９】尚、上述した実施例ではいずれも、受け部
は、燃料ペレットとの接触面積が減少するように、孔等
が形成されていて、不連続状態で燃料ペレットに接触す
る構成を有しているが、この構成は、望ましい条件では
あるが必須ではなく、中間部が受け部から嵌合部への熱
伝達量を減少させるように受け部よりも小さい半径方向
断面積を有する部分を備えていれば、十分に温度勾配の
反転現象を防止することができる。
は、燃料ペレットとの接触面積が減少するように、孔等
が形成されていて、不連続状態で燃料ペレットに接触す
る構成を有しているが、この構成は、望ましい条件では
あるが必須ではなく、中間部が受け部から嵌合部への熱
伝達量を減少させるように受け部よりも小さい半径方向
断面積を有する部分を備えていれば、十分に温度勾配の
反転現象を防止することができる。
【００２０】
【発明の効果】従って、本発明によれば、下部端栓を構
成する第１部分の中間部が、燃料ペレットの受け部より
も小さな半径方向断面積を有する部分を含んでいるた
め、この部分での熱伝達量が低減し、被覆管下端部での
温度勾配の反転が生じないので、燃料棒内に浸透した水
素の濃縮、偏析が緩和され、被覆管に予想されるピンホ
ールの発生のない信頼性の高い燃料棒用下部端栓構造を
提供することができる。
成する第１部分の中間部が、燃料ペレットの受け部より
も小さな半径方向断面積を有する部分を含んでいるた
め、この部分での熱伝達量が低減し、被覆管下端部での
温度勾配の反転が生じないので、燃料棒内に浸透した水
素の濃縮、偏析が緩和され、被覆管に予想されるピンホ
ールの発生のない信頼性の高い燃料棒用下部端栓構造を
提供することができる。
【図１】(Ａ)は、本発明による下部端栓の第１実施例を
示す斜視図、(Ｂ)は、この下部端栓を燃料棒被覆管の下
端部に装着した状態を示す部分断面図、(Ｃ)は、この下
部端栓を備えた燃料棒下端部の軸方向の温度分布を示す
図。
示す斜視図、(Ｂ)は、この下部端栓を燃料棒被覆管の下
端部に装着した状態を示す部分断面図、(Ｃ)は、この下
部端栓を備えた燃料棒下端部の軸方向の温度分布を示す
図。
【図２】(Ａ)は、本発明による下部端栓の第２実施例を
示す斜視図、(Ｂ)は、この下部端栓を燃料棒被覆管の下
端部に装着した状態を示す部分断面図、(Ｃ)は、この下
部端栓を備えた燃料棒下端部の軸方向の温度分布を示す
図。
示す斜視図、(Ｂ)は、この下部端栓を燃料棒被覆管の下
端部に装着した状態を示す部分断面図、(Ｃ)は、この下
部端栓を備えた燃料棒下端部の軸方向の温度分布を示す
図。
【図３】(Ａ)は、従来の下部端栓を備えた燃料棒の断面
図、(Ｂ)は、この燃料棒下端部の軸方向の温度分布を示
す図。
図、(Ｂ)は、この燃料棒下端部の軸方向の温度分布を示
す図。
１ 下部端栓 ２ 第１部分 ２ａ 受け部 ２ｂ 嵌合部 ２ｃ 中間部 ３ 第２部分 ７ 円筒体（受け部、中間部） ７ａ 環状の端面（受け部） ８ 受け部よりも半径方向断面積の小さな部分 １０ 燃料棒 １３ 被覆管 １４ａ 燃料ペレット
Claims (1)
- 【請求項１】 複数の燃料ペレットを積み重ねて保持し
た状態で内部に収容すると共に、両端が端栓により密閉
された被覆管を有する燃料棒用の下部端栓構造であっ
て、前記燃料棒の下端部内に挿入される第１部分と、前
記燃料棒の下端部外へと該第１部分から一体的に延びる
第２部分とを有し、前記第１部分は、同第１部分に隣接
する燃料ペレットの端面に接触する受け部と、前記被覆
管の下端部の内面に嵌合する嵌合部と、前記受け部及び
嵌合部を接続する中間部とからなり、該中間部は、前記
受け部よりも小さな半径方向断面積を有する部分を含ん
でいる、燃料棒用下部端栓構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4029482A JPH05223966A (ja) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | 燃料棒用下部端栓構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4029482A JPH05223966A (ja) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | 燃料棒用下部端栓構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05223966A true JPH05223966A (ja) | 1993-09-03 |
Family
ID=12277305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4029482A Withdrawn JPH05223966A (ja) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | 燃料棒用下部端栓構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05223966A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007515649A (ja) * | 2003-12-22 | 2007-06-14 | アレヴァ エヌペ | 原子炉の燃料棒 |
-
1992
- 1992-02-17 JP JP4029482A patent/JPH05223966A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007515649A (ja) * | 2003-12-22 | 2007-06-14 | アレヴァ エヌペ | 原子炉の燃料棒 |
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