JPH053554B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は燃料集合体を構成する多数の燃料棒を
離間支持する燃料棒スペーサに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、原子炉用の燃料集合体においては、そ
の長手方向複数箇所に燃料棒スペーサを設け、燃
料棒の湾曲等を矯正するとともに、冷却材の流動
による燃料棒の振動を低く抑えるようにしてあ
る。

すなわち、第１３図はこの燃料集合体の断面を
示し、燃料チヤンネル１内には、上下両端部をそ
れぞれ上部タイプレート２および下部タイプレー
ト３に支持された複数本の燃料棒４およびウオー
タロツド５が配列装着されており、更に各燃料棒
４を整列支持し燃料棒４の横方向の振動を拘束す
るとともに冷却材の流路を確保するための燃料棒
スペーサ６が、燃料棒４の軸方向に複数個設けら
ている。

第１４図および第１５図は八角筒状のシエル８
を多数連接して形成した従来の燃料棒スペーサ６
を示している。この燃料棒スペーサ６は、９×９
＝81本の燃料棒を正方格子状に配置するように形
成されている。すなわち、全く同一形状に形成し
た81個の八角筒状のシエル８，８を９×９の正方
格子状に配置し、各シエル８をその１個おきの側
壁部をもつて連接し、隣接４個のシエル８の他の
１個おきの側壁部をもつて四角筒状の冷却材流通
路１１をそれぞれ形成している。また、各シエル
８には、内部に挿通される燃料棒４を、第１４図
破線に示すように、各側壁部から若干離間させて
弾力的に支持するスプリング９と固定ストツパ１
０とがそれぞれ設けられている。そして、最外周
のシエル８の外側には外枠板７が固着されてい
る。この外枠板７の外面には燃料棒スペーサ６自
身を燃料チヤンネル１内に支持する略台形状のロ
ブ１２が固着されている。そして、熱中性子の吸
収をできる限り少なくするため、燃料棒スペーサ
６の材料として、スプリング９に発条性のあるイ
ンコネル材を用い、その他の構成部分に中性子吸
収の少ないジルカイロ材を用いていた。

ところが、第１４図および第１５図に示す従来
の燃料棒スペーサ６においては、隣接するシエル
８同志およびシエル８と外枠板７とを相互に密着
させて、２枚板状部を点溶接等することにより一
体的に組立てている。従つて、その溶接部分では
板が２重となり、冷却材流領域における燃料棒ス
ペーサ６自身の占める面積が大きくなる。そのた
め燃料棒スペーサ６部分において、燃料チヤンネ
ル１内の流路面積が大きく絞られることとなり、
圧力損失が大きくなつている。また、このことに
より燃料棒スペーサ６の部分で冷却材流が大きく
乱され、燃料棒４の表面から冷却材の液膜が剥離
されてしまい、燃料棒４がバーンアウトする可能
性が高くなつてしまう。また、溶接部分では、燃
料棒スペーサ６の部材が２重となり余分に存在す
ることとなり、中性子吸収を低減することができ
なくなつてしまう。また、溶接部の板材の接触部
に隙間ができてしまい、隙間の腐蝕を誘発してし
まうという不都合があつた。

〔発明の目的〕

本発明はこれらの点に鑑みなされたものであ
り、各構成部材の連接部を１枚板状に形成するこ
とができ、冷却材流の圧力損失を低減させること
ができ、燃料棒のバーンアウトを確実に防止する
ことのできる燃料棒スペーサを提供することを目
的とする。

〔発明の概要〕

本発明の燃料棒スペーサは、内部に燃料棒を挿
通して支持する多数の略八角形状のシエルを、そ
の１個おきの側壁部をもつて相互に連接し、他の
１個おきの側壁部をもつて筒状の冷却材流通路を
形成してなる燃料棒スペーサにおいて、隣位のシ
エルの連接すべき側壁部を、相互にシエルの長手
方向長さを補完する長さに形成し、双方で１枚板
状となるように突き合わせて連設したことを特徴
とする。

〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例を第１図から第１２図に
ついて説明する。

第１図は本発明の燃料棒スペーサの一実施例の
平面を示し、第２図はその側面を示している。

本実施例の燃料棒スペーサ２０は、従来と同様
に内部に燃料棒を挿通して支持する略八角筒状の
81個のシエル２１，２１を９×９の正方格子状に
配置し、各シエル２１をその１個おきの側壁部を
もつて連接し、隣接４個のシエル２１の他の１個
おきの側壁部をもつて四角筒状の冷却材流通路２
２をそれぞれ形成している。

更に説明すると、シエル２１は、４角隅部に配
置される第３図ａ，ｂに示すような４個の隅部シ
エル２１ａと、４辺部に配置される第４図ａ，ｂ
に示すような28個の辺部シエル２１ｂと、内部に
配置される第５図ａ，ｂに示すような49個の内部
シエル２１ｃとにより形成されている。そして、
これらのシエル２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、４辺
部にそれぞれ配置した第６図にすような４枚の外
枠板２３の内側に設けられており、第１図、第３
図から第５図および第１０図に示すように、各シ
エル２１ａ，２１ｂ，２１ｃの連接部に設けたス
プリング２４によつて燃料棒３を各シエル２１
ａ，２１ｂ，２１ｃの内側に突設した固定ストツ
パ２５に弾力的に圧接させて支持する。各シエル
２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、第３図ａ、第４図
ａ、第５図ａにそれぞれ示すように、１個おきの
連接用側壁部２６ａ，２６ｂ，２６ｃと他の１個
おきの流路用側壁部２７ａ，２７ｂ，２７ｃとを
連結した同一の八角形断面をしており、等長に形
成されている。

次に、各シエル２１ａ，２１ｂ，２１ｃと外枠
板２３等の構成と連接状態を更に説明する。

隅部シエル２１ａは、第３図に示すように、隣
接する流路用側壁部２７ａ，２７ｂの上下端をそ
れぞれ内側に膨出させて固定ストツパ２５が形成
され、この２個の流路用側壁部２７ａ，２７ａに
挟まれた連接用側壁部２６ａおよびこれに隣接す
る連接用側壁部２６ａの上下部分を切除して、第
７図に示すように、外枠板２３の端部切欠２３ａ
に双方で１枚板状となるように係合させて連接さ
れている。他の隣接する連接用側壁部２６ａ，２
６ａは、辺部シエル２１ｂと連接するために１個
は下半部を切除され、他の１個は上半部を切除さ
れるとともに略Ｌ字形のスプリング装着用溝２８
ａが刻設されている。

辺部シエル２１ｂは、第４図に示すように、隣
接する流路用側壁部２７ｂ，２７ｂの上下端に同
様にして固定ストツパ２５がそれぞれ形成され、
この２個の流路用側壁部２７ｂ，２７ｂの一方に
隣接する１個の連接用側壁部２６ｂの上下部分を
切除して、第７図に示すように、外枠板２３の位
置決め孔２３ｂに挿入係合させて双方で１枚板状
となるようにして連接されている。そして、上下
部が切除されたこの連接用側壁部２６ｂと対向す
る連接用側壁部２６ｂは、内部シエル２１ｃと連
接するために上半部が切除されている。そして、
他の相対向する連接用側壁部２６ｂ，２６ｂは下
半部が切除されていて、その一方には同様にして
略Ｌ字形のスプリング装着用溝２８ｂが刻設され
ており、そして、第７図に示すように、隅部シエ
ル２１ａの同様に半部を切除した連接用側壁部２
６ａと半部同志を突き合わせて上下に１枚板状に
連続する側壁部となるように連接し、そして隣接
する辺部シエル２１ｂ同志においては上下を逆に
して配置して１枚板状に連接している。

内部シエル２１ｃは、第５図に示すように、隣
接する流路用側壁部２７ｃ，２７ｃの上下端に同
様にして固定ストツプ２５がそれぞれ形成され、
この２個の流路用側壁部２７ｃ，２７ｃに挟まれ
た連接用側壁部２６ｃは下半部を切除されるとと
もに同様の略Ｌ字形のスプリング装着用溝２８ｃ
が刻設されており、これに対向する流接用側壁部
２６ｃも下半部を切除されており、他の相対向す
る２個の連接用側壁部２６ｃ，２６ｃは上半部を
切除されており、隣接する内部シエル２１ｃ同志
は、第８図に示すように、上下逆になるようにし
て相互間を、更に辺部シエル２１ｂとの間を第７
図に示すように、上下半部ずつの連接用側壁部を
突き合わせて上下に連続した１枚板状の側壁部と
なるようにして連接される。

外枠板２３は、第６図に示すように、左右両端
部に端部切欠２３ａを設け、その間に７個の位置
決め孔２３ｂが穿設されている。

第９図ａ，ｂは、各シエルを１枚板状に連接す
る状態を明示するものであり、例えば内部シエル
２１ｃ，２１ｃの上下半部に逆に切除した連接用
側壁部２６ｃ，２６ｃを相互に突き合わせて上下
に補完して１枚板状の側壁部として連接するよう
に形成されている。

そして、各シエル２１ａ，２１ｂ，２１ｃは第
１図に示すように、固定ストツパ２５が設けられ
ていない流路用側壁部２７ａ，２７ｂ，２７ｃに
挟まれている連接用側壁部２６ａ，２６ｂ，２６
ｃ同志が連接するように配置されており、その連
接部においてそれぞれ第１０図に示すように、ス
プリング装着用溝２８ａ，２８ｂ，２８ｃが相互
に対向しており、その連接用側壁部２６ａ，２６
ｂ，２６ｃをはめ合わせる時に各シエル２１ａ，
２１ｂ，２１ｃの上下端面に平行な溝部分に上下
端部が係合するように環状のスプリング２４を挿
入配置させて、スプリング２４を上下、左右に移
動しないようにして、装着させている。これによ
り燃料棒３は、スプリング２４により固定ストツ
パ２５に向けて弾接支持されている。

そして、各シエル２１ａ，２１ｂ，２１ｃ、お
よび外枠板２３は、相互の１枚板状の連結部の上
下突き合せ部を点溶接等により突き合せ溶接する
ことにより一体的に組立てられている。また、各
シエル２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、燃料棒スペー
サ２０の全体として見て、外周側にあるシエルの
上半部を切除された連接用側壁部に内周側にある
シエルの下半部を切除された連接用側壁部を載置
するように連接しているので、内外周のシエル同
志を溶接しなくても、上下方向にずれが生じない
ように形成されている。

また、外枠板２３の外側には略台形状のロブ２
９９が固着されている。

このように、本実施例においては、燃料棒３の
相互の間隔を八角筒状のシエルで保ち、更に燃料
棒間のシエルの側壁部を全部１枚板状に形成して
冷却材流通路２２の面積を広くしている。これに
より、第１１図の破線Ｂに示した従来の圧力損失
に比べて、同図実線Ａに示した本発明の圧力損失
は約10％も低く抑さえられている。よつて、冷却
材駆動ポンプの容量も小さくすることができる。

また、燃料棒スペーサによる冷却材流の乱れも
極めて小さく抑制されるので、冷却材膜が燃料棒
から剥離されることがなくなり、バーンアウト現
象もなくなり、第１３図の破線Ｄに示した従来の
限界出力に比べて、同図実線Ｃに示した本発明の
限界出力がはるかに大きい。

また、二重板状の連接箇所がないので、従来の
ような隙間腐蝕が生じることもなく、燃料棒スペ
ーサ自身の物量が少なく抑えられるので中性子吸
収も小さなものとなる。

〔発明の効果〕

このように本発明の燃料棒スペーサは、各構成
部材の連結部を１枚板状に形成することができ、
冷却材流の圧力損失を低減させることができ、燃
料棒のバーンアウトを確実に防止することがで
き、しかも中性子吸収量を小さく抑えることがで
きる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図から第１２図は本発明の燃料棒スペーサ
の一実施例を示し、第１図は平面図、第２図は正
面図、第３図ａ，ｂは隅部シエルの平面図および
斜視図、第４図ａ，ｂは辺部シエルの平面図およ
び斜視図、第５図ａ，ｂは内部シエルの平面図お
よび斜視図、第６図は外枠板の平面図、第７図お
よび第８図は組立状態を示す斜視図、第９図ａ，
ｂは１枚板状に組立てる状態を示す説明図、第１
０図はスプリングの装着状態を示す斜視図、第１
１図は冷却材流量と燃料棒スペーサ圧力損失との
関係を示す特性図、第１２図は冷却材流量と限界
出力との関係を示す特性図、第１３図は燃料集合
体の縦断面図、第１４図は従来の燃料棒スペーサ
を示す平面図、第１５図は同正面図である。 ４……燃料棒、２０……燃料棒スペーサ、２１
……シエル、２１ａ……隅部シエル、２１ｂ……
辺部シエル、２１ｃ……内部シエル、２２……冷
却材流通路、２４……スプリング、２５……固定
ストツパ、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ……連接用側
壁部、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ……流路用側壁
部、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ……スプリング装着
用溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部に燃料棒を挿通して支持する多数の略八
   角形状のシエルを、その１個おきの側壁部をもつ
   て相互に連接し、他の１個おきの側壁部をもつて
   筒状の冷却材流通路を形成してなる燃料棒のスペ
   ーサにおいて、隣位のシエルの連接すべき側壁部
   を、相互にシエルの長手方向長さを補完する長さ
   に形成し、双方で１枚板状となるように突き合わ
   せて連設したことを特徴とする燃料棒スペーサ。 ２ シエルの長手方向長さを相互に補完するよう
   にして１枚板状に連接された隣位のシエルの側壁
   部には、それぞれスプリング装着用溝が設けられ
   ており、このスプリング装着用溝に燃料棒をシエ
   ルに設けた固定用ストツパに向けて弾接支持させ
   るスプリングを係合させたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の燃料棒スペーサ。