JPH06230163A - Fuel spacer and fuel assembly - Google Patents

Fuel spacer and fuel assembly

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JPH06230163A
JPH06230163A JP50A JP1314293A JPH06230163A JP H06230163 A JPH06230163 A JP H06230163A JP 50 A JP50 A JP 50A JP 1314293 A JP1314293 A JP 1314293A JP H06230163 A JPH06230163 A JP H06230163A
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fuel
tubular
spacer
ferrule
rods
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泰 山本
Jiro Kimura
次郎 木村
Atsuji Hirukawa
厚治 蛭川
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Abstract

PURPOSE:To provide a fuel spacer and a fuel assembly in which the limit output is enhanced through a simple constitution by adhering a coolant, with low pressure drop, to the surface of a fuel rod by means of a swirl vane provided on the ferrule of the fuel spacer. CONSTITUTION:In fuel spacers 19b, 19c for coupling a plurality of tubular ferrules passing a plurality of fuel rods 5, 9 and holding the fuel rods 5, 9 laterally at predetermined positions, a swirl vane is formed extending obliquely upward with the end part thereof extending outward of the tubular ferrule from the upper end of the side wall thereof (downstream side of coolant) and the swirl vane is protruded farther downstream side than the downstream side end of the side wall of the tubular ferrule. The fuel spacers 19b, 19c arranged with vanes twisted normally to the flowing direction of the coolant are disposed appropriately on the downstream side of the upper end of the side wall of the tubular ferrule in a coiling material channel formed by the adjoining side walls of the coupled tubular ferrules.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は原子炉の燃料集合体に係
り、特に燃料集合体と燃料棒を保持する燃料スペーサ、
および燃料棒を挿入する管状フェルールに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel assembly for a nuclear reactor, and more particularly to a fuel spacer for holding the fuel assembly and fuel rods.
And a tubular ferrule for inserting a fuel rod.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より沸騰水型原子炉に用いられる燃
料集合体の燃料スペーサとして特開昭59-65287号公報の
第2A図に示す構造が提案されている。この燃料スペー
サは、内部に燃料棒が挿入される多数の管状フェルール
を格子状に配列し、隣接する管状フェルール相互を溶接
にて結合して構成したものである。また燃料棒と同様に
ウォーターロッドも、この管状フェルール内に挿入され
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a structure shown in FIG. 2A of JP-A-59-65287 has been proposed as a fuel spacer for a fuel assembly used in a boiling water reactor. This fuel spacer is configured by arranging a large number of tubular ferrules into which fuel rods are inserted in a lattice shape, and adjoining adjacent tubular ferrules by welding. A water rod, like the fuel rod, is also inserted in this tubular ferrule.

【0003】従来の燃料スペーサとこの燃料スペーサを
採用した燃料集合体について図41乃至図47を参照して説
明する。図41は沸騰水型原子炉に使用する燃料集合体の
一例で、一部切断正面図を示す。燃料集合体1はハンド
ル2を有する上部タイプレート3、下部タイプレート
4、両端部が上部タイプレート3および下部タイプレー
ト4とにより支持された多数の燃料棒5、この燃料棒5
の間に配置されたウォーターロッド6および軸方向に複
数個配置された燃料スペーサ7a,7bとからなってい
る。
A conventional fuel spacer and a fuel assembly using this fuel spacer will be described with reference to FIGS. 41 to 47. FIG. 41 is an example of a fuel assembly used in a boiling water reactor, and shows a partially cut front view. The fuel assembly 1 includes an upper tie plate 3 having a handle 2, a lower tie plate 4, a number of fuel rods 5 supported at both ends by an upper tie plate 3 and a lower tie plate 4, and the fuel rods 5.
And a fuel spacer 7a, 7b arranged in the axial direction.

【0004】一般に燃料スペーサ7a,7bは下部に5
個、上部に2個配置されていて、この燃料スペーサ7
a,7bにより複数の燃料棒5およびウォーターロッド
6相互の水平方向間隔を一定に保持している。さらに、
四角筒状のチャンネルボックス8が、燃料スペーサ7
a,7bによって束ねられた燃料棒5およびウォーター
ロッド6の束を取り囲んでいる。なお、チャンネルボッ
クス8は上部タイプレート3に取り付けられている。
In general, the fuel spacers 7a and 7b are 5 at the bottom.
This fuel spacer 7
The distances in the horizontal direction between the plurality of fuel rods 5 and the water rods 6 are kept constant by a and 7b. further,
The square tube-shaped channel box 8 is used for the fuel spacer 7.
It surrounds a bundle of fuel rods 5 and water rods 6 bundled by a and 7b. The channel box 8 is attached to the upper tie plate 3.

【0005】燃料棒の一部は短尺燃料棒9で、その下端
部のみを下部タイプレート4に保持される。またウォー
ターロッド6の下端部には冷却水流入口6aが設けら
れ、上端部には冷却水流出口6bが設けられている。
A part of the fuel rod is a short fuel rod 9, and only the lower end of the fuel rod is held by the lower tie plate 4. A cooling water inlet 6a is provided at the lower end of the water rod 6, and a cooling water outlet 6b is provided at the upper end.

【0006】燃料スペーサ7aは図42の平面図で図41の
A−A矢視図で、燃料スペーサ7bは図43の平面図で図
41のB−B矢視図に示すように、燃料棒5および短尺燃
料棒9と同数の管状フェルール10を格子状に配列して、
この管状フェルール10の束の外周を帯状の支持バンド11
にて取り囲んだものである。なお、支持バンド11の上端
には燃料棒5の間に内向きに湾曲した上向きの(下流側
へ突出した)突起11aが複数設けてある。さらに、格子
状に配列された管状フェルール10は、隣接している管状
フェルール10同士と点溶接にて接合されている。
The fuel spacer 7a is a plan view of FIG. 42 and is a view taken along the line AA of FIG. 41, and the fuel spacer 7b is a plan view of FIG.
As shown in a BB arrow view of 41, the same number of tubular ferrules 10 as the fuel rods 5 and the short length fuel rods 9 are arranged in a lattice,
The outer periphery of the bundle of tubular ferrules 10 is a band-shaped support band 11
Surrounded by. A plurality of upwardly protruding (projecting to the downstream side) 11a that are curved inward are provided between the fuel rods 5 at the upper end of the support band 11. Furthermore, the tubular ferrules 10 arranged in a lattice are joined to the adjacent tubular ferrules 10 by spot welding.

【0007】図44の斜視図に示すように管状フェルール
10の両端、または近傍には特公昭63-48031号公報の第7
図に示すような突起、または特開昭59-65287号公報の第
3A図と第3B図に示すような突起が夫々2個設けられ
ている。これらの突起10aはフェルール10の一部を内側
に突出させたものである。なお、隣接する管状フェルー
ル10は上下端で点溶接12している。
As shown in the perspective view of FIG. 44, a tubular ferrule
No. 7 of Japanese Examined Patent Publication No. 63-48031 at both ends of 10 or in the vicinity
Two protrusions as shown in the figure or two protrusions as shown in FIGS. 3A and 3B of JP-A-59-65287 are provided respectively. These protrusions 10a are formed by projecting a part of the ferrule 10 inward. The adjacent tubular ferrules 10 are spot-welded 12 at the upper and lower ends.

【0008】また隣接している2個の管状フェルール10
に跨って前記図42、図43で示す連続ループバネ13が設置
されている。この連続ループバネ13の形状は、特開昭59
-65287号公報の第4図に開示されたものと同一であっ
て、高さ方向の中央部が外側に突出している。
Two adjacent tubular ferrules 10
The continuous loop spring 13 shown in FIG. 42 and FIG. The shape of this continuous loop spring 13 is disclosed in
-65287, which is the same as that disclosed in FIG. 4 of the publication, in which the central portion in the height direction projects outward.

【0009】連続ループバネを取り付ける部分は、特開
昭 62-287184号公報第1図および第2図に開示されてお
り、図44に示す管状フェルール10の側面円筒部の1箇所
に縦方向に矩形の切り欠き部14を設け、この切り欠き部
14の一端、または上下端近傍(図44では切り欠き部14の
上下部)に爪部15を突設した形状で、隣接する管状フェ
ルール10の同じ切り欠き部14を相対させて突き合わせ、
これらの爪部15に燃料棒押圧用の連続ループバネ13を保
持させる。この結果、複数の管状フェルール10は格子状
に組み立てられる。
The portion to which the continuous loop spring is attached is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-287184, FIG. 1 and FIG. 2, and a rectangular shape is formed in a longitudinal direction at one location on the side cylindrical portion of the tubular ferrule 10 shown in FIG. The notch 14 is provided, and this notch
One end of 14 or in the vicinity of the upper and lower ends (upper and lower parts of the notch 14 in FIG. 44) has a shape in which the claws 15 project, and the same notches 14 of adjacent tubular ferrules 10 are butted against each other.
These claws 15 hold the continuous loop spring 13 for pressing the fuel rod. As a result, the tubular ferrules 10 are assembled in a lattice shape.

【0010】近年、ウォーターロッド6が管状フェルー
ル10の内径よりも太径の場合の燃料スペーサの開発が行
われており、このような例としては、特開昭 61-198096
号公報の第1図に示したものが提案されている。また従
来の管状フェルール10を格子状に配列した燃料スペーサ
7a,7bは、燃料棒5の挿入性を容易にすることと、
上下端を隣接する管状フェルール10同士で点溶接12し易
いように端面内側にチャンファを形成している。
In recent years, a fuel spacer in which the water rod 6 has a diameter larger than the inner diameter of the tubular ferrule 10 has been developed, and an example of such a fuel spacer is disclosed in JP-A-61-198096.
The one shown in FIG. 1 of the publication is proposed. Further, the fuel spacers 7a and 7b in which the conventional tubular ferrules 10 are arranged in a lattice form facilitate the insertion of the fuel rods 5, and
A chamfer is formed on the inside of the end face so that the upper and lower ends of the tubular ferrules 10 adjacent to each other can be easily spot-welded 12.

【0011】図45の要部拡大斜視図と図46の要部拡大断
面図に沸騰水型軽水炉で用いられている燃料集合体の一
例、すなわち正方形のチャンネルボックス8内に複数の
燃料棒5を全体として正方格子状に配置してなる燃料集
合体の要部が示されている。
An enlarged perspective view of an essential part of FIG. 45 and an enlarged sectional view of an essential part of FIG. 46 show an example of a fuel assembly used in a boiling water reactor, that is, a plurality of fuel rods 5 in a square channel box 8. The main part of a fuel assembly arranged in a square lattice as a whole is shown.

【0012】沸騰水型軽水炉では、燃料棒5内に装填さ
れたウラン燃料の核分裂により発生した熱を燃料集合体
の下部より流入する冷却材である冷却水により除熱し、
一方、燃料棒5により加熱された冷却水の一部は燃料集
合体内で蒸気となって外部に抽出されてタービンを回転
する。
In the boiling water type light water reactor, the heat generated by the nuclear fission of the uranium fuel loaded in the fuel rods 5 is removed by cooling water which is a coolant flowing from the lower part of the fuel assembly,
On the other hand, a part of the cooling water heated by the fuel rods 5 becomes vapor in the fuel assembly and is extracted to the outside to rotate the turbine.

【0013】チャンネルボックス8の内部を流れる冷却
水は燃料集合体下部より液相流として流入し、チャンネ
ルボックス8内を上昇する間に燃料棒5で加熱されて沸
騰し、液相と気相からなる二相流となって上部へ通過す
る。
The cooling water flowing through the inside of the channel box 8 flows in as a liquid phase flow from the lower portion of the fuel assembly, and is heated by the fuel rods 5 while it rises inside the channel box 8 to boil. Becomes a two-phase flow and passes to the upper part.

【0014】燃料集合体上部において気相は主として、
燃料棒5間の比較的広い流路中を流れるが、液相は一部
が気相に随伴して液滴となって流れ、その一部は燃料棒
5の表面、そしてチャンネルボックス8の内面を膜状に
なって流れる。燃料棒表面を流れる液膜が減少すると、
燃料棒表面熱伝達率が低下して(沸騰遷移開始)過熱が
起こる恐れがある。
In the upper part of the fuel assembly, the gas phase is mainly
Although flowing in a relatively wide flow path between the fuel rods 5, a part of the liquid phase accompanies the gas phase to form droplets, and part of the liquid phase flows on the surface of the fuel rods 5 and the inner surface of the channel box 8. Flows in a film. When the liquid film flowing on the fuel rod surface decreases,
The heat transfer coefficient on the surface of the fuel rod may decrease (boiling transition start) and overheating may occur.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】近年、燃料集合体1の
沸騰遷移発生と燃料スペーサ7a,7bの形状との関係
のメカニズム解明が進み、燃料集合体1の出力が限界出
力に近づくと軸方向に複数個(現在7個乃至8個)配置
された燃料スペーサ7a,7bの上方から2段目乃至1
段目の下端側近傍(上流側)で沸騰遷移が生じ易いこと
が分かっている。かつ、沸騰遷移が生じている燃料棒表
面の周方向位置は、図47の燃料棒間流路の流速分布図で
示すように4本の燃料棒5で囲まれる燃料棒間流路17の
中心に面する部分(図47において45度方向の燃料棒表面
部位16)であることが分かっている。
In recent years, the mechanism of the relationship between the occurrence of boiling transition of the fuel assembly 1 and the shape of the fuel spacers 7a and 7b has been elucidated, and when the output of the fuel assembly 1 approaches the limit output, the axial direction is increased. 2 to 1 from the top of the fuel spacers 7a and 7b arranged in plural (currently 7 to 8).
It is known that boiling transition is likely to occur near the lower end side (upstream side) of the stage. In addition, the circumferential position of the fuel rod surface where the boiling transition is occurring is the center of the fuel rod flow passage 17 surrounded by four fuel rods 5 as shown in the flow velocity distribution diagram of the fuel rod flow passage in FIG. It is known that it is the portion facing (the fuel rod surface portion 16 in the direction of 45 degrees in FIG. 47).

【0016】燃料スペーサ7a,7bは二相流を撹拌す
ることによって、燃料スペーサ下流側の燃料棒表面に冷
却材の液滴を付着させて液膜を厚くする働きをするが、
燃料スペーサ上流側では燃料棒表面に沿って流れる液膜
を二相流の流れの乱れの結果、薄くして沸騰遷移を生じ
易くする影響も与える。
The fuel spacers 7a and 7b act to stir the two-phase flow to adhere droplets of the coolant to the surface of the fuel rod downstream of the fuel spacer to thicken the liquid film.
On the upstream side of the fuel spacer, the liquid film flowing along the surface of the fuel rod is thinned as a result of the turbulence of the flow of the two-phase flow, and the boiling transition is likely to occur.

【0017】なお、図47に燃料棒4本で囲まれた燃料棒
間流路17における、二相流の流速分布を等高線で示す。
この等高線に添え字で示した数字の小さいほど流速が大
きいことを示す。これにより流速分布は燃料棒表面の0
度、90度部位では遅く、45度部位では速いことが分か
る。実験による沸騰遷移を生じ易い燃料スペーサ下端近
傍の燃料棒表面の液膜厚さの測定結果も、この45度方向
の燃料棒表面部位16で液膜が薄くなる傾向を示してい
る。
Incidentally, FIG. 47 shows the flow velocity distribution of the two-phase flow in the fuel rod passage 17 surrounded by four fuel rods by contour lines.
The smaller the number shown with a subscript on this contour line, the higher the flow velocity. As a result, the flow velocity distribution is 0 on the fuel rod surface.
It can be seen that the 90 degree part is slow and the 45 degree part is fast. The measurement result of the liquid film thickness on the fuel rod surface near the lower end of the fuel spacer where the boiling transition is likely to occur by the experiment also shows that the liquid film tends to be thin at the fuel rod surface portion 16 in the 45 ° direction.

【0018】0度,90度部位の流速は比較的に遅いので
液膜も厚い。これに対し45度部位(対角方向)では、流
路が広いので流速が速く、液膜の厚さが薄くなる。この
結果が従来沸騰遷移を生じる場合の燃料スペーサ下端近
傍の対角方向(45度)の燃料棒表面部位16であると考え
られる。
Since the flow velocity at the 0 ° and 90 ° portions is relatively low, the liquid film is thick. On the other hand, at the 45 degree portion (diagonal direction), the flow path is wide, so the flow velocity is high, and the liquid film becomes thin. It is considered that this result is the fuel rod surface portion 16 in the diagonal direction (45 degrees) near the lower end of the fuel spacer when the conventional boiling transition occurs.

【0019】なお、燃料スペーサ7a,7b通過直後に
おいて、燃料スペーサ7a,7bの管状フェルールの下
流端において流れが剥離して燃料棒近傍で乱流を生じる
ため、環状流における蒸気相の中の液滴が流れの乱れに
より、燃料棒表面に付着するので、液膜流量は燃料スペ
ーサ7a,7b通過前よりも多くなる。これが燃料スペ
ーサ7a,7bによる限界出力の向上効果である。
Immediately after the passage of the fuel spacers 7a, 7b, the flow separates at the downstream end of the tubular ferrule of the fuel spacers 7a, 7b to generate a turbulent flow near the fuel rods. Since the droplets adhere to the surface of the fuel rod due to the turbulence of the flow, the liquid film flow rate becomes larger than that before the passage of the fuel spacers 7a and 7b. This is the effect of improving the limit output by the fuel spacers 7a and 7b.

【0020】特に管状フェルールにおいては、二相流中
の液滴を管状フェルール10の側壁に付着させ、下流端に
おいて燃料棒表面に近い位置で再び二相流中に飛散させ
るので燃料棒表面への付着確率が増し、燃料棒表面の液
膜流量増加に寄与する。これらより、二相流中の液滴を
効率よく捕獲して、燃料棒表面に付着し易いように二相
流の流れを変更することが考えられる。
Particularly in the tubular ferrule, since the droplets in the two-phase flow adhere to the side wall of the tubular ferrule 10 and are scattered again in the two-phase flow at a position near the fuel rod surface at the downstream end, the droplets on the fuel rod surface are The sticking probability increases, contributing to an increase in the liquid film flow rate on the surface of the fuel rod. From these, it is conceivable to efficiently capture the droplets in the two-phase flow and change the flow of the two-phase flow so as to easily adhere to the fuel rod surface.

【0021】この方法として特開平2-285286号公報「燃
料集合体および燃料スペーサ」の第2,4,5,6,8
図に示すように、管状フェルールの側壁の一部を外側に
屈曲させ旋回ベーンとなす構造、または旋回ベーンを4
つの管状フェルールの側壁外表面に囲まれる流路に挿入
する構造が開示されている。
As this method, JP-A-2-285286, No. 2, 4, 5, 6, 8 of "Fuel assembly and fuel spacer"
As shown in the figure, a part of the side wall of the tubular ferrule is bent outward to form a swirl vane, or a swirl vane
A structure is disclosed for insertion into a channel surrounded by the outer surface of the side walls of two tubular ferrules.

【0022】しかし、この例においては旋回ベーンによ
る二相流の流れは二相流中に含まれる液滴を管状フェル
ール側壁、または同第6図の円管に付着させるだけであ
り、その結果で下流側に液滴を飛散させる時に燃料棒表
面に近い燃料スペーサ部材からの液滴飛散を多くするだ
けである。これは管状フェルールの基本的な流れの中に
おける下流側での様相を若干強化するだけで、燃料スペ
ーサ圧損の増加の割りには限界出力の向上度合いが小さ
い。
However, in this example, the flow of the two-phase flow due to the swirling vanes only causes the droplets contained in the two-phase flow to adhere to the side wall of the tubular ferrule or the circular tube of FIG. 6, and as a result. When the droplets are scattered to the downstream side, only the droplets are scattered from the fuel spacer member near the surface of the fuel rod. This only slightly strengthens the aspect on the downstream side in the basic flow of the tubular ferrule, and the degree of improvement in the limit output is small relative to the increase in fuel spacer pressure loss.

【0023】また蒸気に随伴し流れている液滴を流路内
に旋回流を与えることにより燃料棒に振り向けるものと
して、旋回羽根により燃料スペーサを構成するもの(特
開平1-132990号公報)が提案されているが、このような
燃料スペーサではスペーサ強度、および燃料棒の支持方
法に問題がある。
In addition, a fuel spacer is constituted by swirl vanes as a device for directing a swirling flow in a flow path to a droplet flowing along with vapor to a fuel rod (JP-A-1-132990). However, such a fuel spacer has problems in the spacer strength and the fuel rod supporting method.

【0024】なお、燃料集合体1に取り付ける燃料スペ
ーサ7a,7bの数を増して、限界出力を向上すること
が考えられるが、燃料スペーサ7a,7bを増加すると
流路断面の急縮小、および急拡大による局所圧力損失の
比較的大きい(燃料集合体1の軸方向圧力損失の内で比
較的大きい部分を複数個の燃料スペーサ7a,7bの局
所圧力損失が占めている)燃料スペーサ7a,7bを増
すことになり、安定性状不利となる。
Although it is considered that the number of the fuel spacers 7a and 7b attached to the fuel assembly 1 is increased to improve the limit output, when the number of the fuel spacers 7a and 7b is increased, the cross section of the flow passage is sharply reduced and sharply reduced. A relatively large local pressure loss due to expansion (a relatively large portion of the axial pressure loss of the fuel assembly 1 is occupied by the local pressure loss of the plurality of fuel spacers 7a, 7b). However, the stability will be disadvantageous.

【0025】さらに、炉心の冷却材を循環させるポンプ
の必要揚程が増加することになり、経済的にも不利とな
る。また燃料束外周部の燃料棒の冷却に使われている冷
却材の割合を増加して冷却効率を増加させるため、燃料
棒の冷却に寄与していないチャンネルボックス内面に流
れる液膜を燃料棒に振り向ける効果を持つものとして、
チャンネルボックス内面に液膜流をはく離させる溝を設
けることが提案されている。しかし、燃料束の2層目よ
り内側への効果は小さい。
Further, the required pump head for circulating the coolant in the core increases, which is economically disadvantageous. Also, in order to increase the cooling efficiency by increasing the ratio of the coolant used for cooling the fuel rods on the outer periphery of the fuel bundle, the liquid film flowing on the inner surface of the channel box that does not contribute to the cooling of the fuel rods As having the effect of turning around,
It has been proposed to provide a groove for separating the liquid film flow on the inner surface of the channel box. However, the effect on the inside of the second layer of the fuel bundle is small.

【0026】しかしながら、従来の図45,図46に示すよ
うな管状フェルール10による燃料スペーサ7a,7bで
は、蒸気に随伴して流れる液滴を燃料棒5に振り向ける
効果が小さい。
However, in the conventional fuel spacers 7a and 7b using the tubular ferrule 10 as shown in FIGS. 45 and 46, the effect of directing the droplets accompanying the vapor to the fuel rod 5 is small.

【0027】本発明の目的とするところは、燃料スペー
サのフェルールに設けた旋回ベーン等により冷却材を圧
力損失の増加を少なく燃料棒表面に付着させて、構成が
簡易で限界出力が向上する燃料スペーサおよび燃料集合
体を提供することにある。
The object of the present invention is to attach a coolant to the surface of the fuel rod with a small increase in pressure loss by means of swirl vanes or the like provided on the ferrule of the fuel spacer, and to make the fuel structure simple and to improve the limit output. Providing a spacer and a fuel assembly.

【0028】[0028]

【課題を解決するための手段】本発明は、ウォータロッ
ドを含む複数本の燃料棒の夫々を挿通する管状フェルー
ルを連結して燃料棒を横方向で所定の位置に保持する燃
料スペーサにおいて、前記管状フェルールの側壁上端
(冷却材下流側)から端部を管状フェルールの外方向に
延長して先端に斜め上方に延びる旋回ベーンを形成する
と共に、この旋回ベーンが管状フェルールの側壁下流端
よりさらに下流側に突出させたことを特徴とする燃料ス
ペーサである。
According to the present invention, there is provided a fuel spacer for holding a fuel rod laterally at a predetermined position by connecting tubular ferrules each of which penetrates a plurality of fuel rods including a water rod. The end of the side wall of the tubular ferrule (downstream of the coolant) is extended outward of the tubular ferrule to form a swirl vane extending obliquely upward at the tip, and the swirl vane is further downstream from the downstream end of the side wall of the tubular ferrule. The fuel spacer is characterized in that it is projected to the side.

【0029】また、連結した管状フェルールの隣接した
相互の側壁により形成された冷却材通路で管状フェルー
ル側壁上端(冷却材下流側)の下流側に冷却材の流れに
対して垂直方向にねじられているねじり翼を配設したこ
とを特徴とする燃料スペーサである。
Further, in the coolant passage formed by the adjacent side walls of the connected tubular ferrules, the pipe is twisted in the direction perpendicular to the flow of the coolant downstream of the upper end of the side wall of the tubular ferrule (downstream of the coolant). A fuel spacer is characterized in that twisting blades are provided.

【0030】さらに、連結した管状フェルールの隣接し
た相互の側壁により形成された冷却材通路で管状フェル
ール側壁上端(冷却材下流側)の下流側に冷却材通路中
央を中心軸としたねじり翼を管状フェルール側壁から張
出して形成配設したことを特徴とする燃料スペーサであ
る。
Further, in the coolant passage formed by the mutually adjacent side walls of the connected tubular ferrules, a twisted blade having a central axis at the center of the coolant passage is provided downstream of the upper end of the tubular ferrule side wall (downstream of the coolant). The fuel spacer is characterized in that it is formed so as to project from the side wall of the ferrule.

【0031】また、周囲をチャンネルボックスで囲み上
下を上部タイプレートと下部タイプレートで支持した複
数本の燃料棒を長手方向に複数段に配置した燃料スペー
サにより横方向に配列保持した燃料集合体において、前
記燃料スペーサが燃料棒の夫々を挿通する管状フェルー
ルを連結すると共に、隣接した相互の側壁により形成さ
れた冷却材通路に、管状フェルールの側壁上端(冷却材
下流側)から端部を管状フェルールの外方向に延長して
先端に斜め上方に延びる旋回ベーンを配設するか、ある
いは管状フェルールの下流側に冷却材の流れに対して垂
直方向にねじられているねじり翼を配設した燃料スペー
サであることを特徴とする燃料集合体である。
Further, in a fuel assembly in which a plurality of fuel rods, which are surrounded by a channel box and are supported by an upper tie plate and a lower tie plate, are arranged in a lateral direction by a fuel spacer arranged in a plurality of stages in a longitudinal direction, The fuel spacer connects tubular ferrules that pass through each of the fuel rods, and a tubular ferrule having an end portion from a sidewall upper end (coolant downstream side) of the tubular ferrule to a coolant passage formed by adjacent sidewalls. A fuel spacer having a swirl vane extending outwardly of the tube and extending obliquely upward at the tip, or a twisting blade twisted in the direction perpendicular to the flow of the coolant downstream of the tubular ferrule. Is a fuel assembly.

【0032】[0032]

【作用】燃料集合体内における冷却材は燃料棒で加熱さ
れて二相流となって隣接した燃料棒間に形成された流路
を流れて上昇する。この時に二相流は燃料スペーサの下
流側において管状フェルール側壁に配設された旋回ベー
ンあるいは、ねじり翼により旋回力が与えられ、この旋
回力は流速の高い領域で小さなベーン形状で大きな旋回
流を発生する。
The coolant in the fuel assembly is heated by the fuel rods and becomes a two-phase flow, which flows through the flow passage formed between the adjacent fuel rods and rises. At this time, the two-phase flow is given a swirl force by a swirl vane or a twisting blade arranged on the side wall of the tubular ferrule downstream of the fuel spacer, and this swirl force produces a large swirl flow with a small vane shape in a high flow velocity region. Occur.

【0033】さらに燃料棒から遠い流路の二相流中の液
滴を効率良く、旋回ベーンまたはねじり翼に付着させ
て、燃料スペーサ下流側の燃料棒表面に直接付着し易い
ように、飛散する過程において流路の二相流に含まれる
液滴共々遠心力によって、近傍の燃料棒表面に付着させ
ることができる。
Further, the droplets in the two-phase flow in the flow path far from the fuel rods are efficiently and efficiently attached to the swirling vanes or the twisted blades and scattered so as to be easily attached directly to the fuel rod surface on the downstream side of the fuel spacer. In the process, the droplets contained in the two-phase flow of the flow channel can be attached to the surface of the adjacent fuel rods by centrifugal force.

【0034】また管状フェルール側壁に配設された旋回
ベーンまたはねじり翼は、管状フェルール側壁の一部を
切断し、曲げ加工により形成できる。その結果、製造が
容易で燃料棒の冷却効率が高まり、燃料スペーサ下流で
の沸騰遷移の発生を遅らせ、少ない数の燃料スペーサで
圧力損失の増加を抑制しつつ限界出力を向上させる。
The swirl vanes or the twisted blades arranged on the side wall of the tubular ferrule can be formed by cutting a part of the side wall of the tubular ferrule and bending it. As a result, the fuel rod is easy to manufacture, the cooling efficiency of the fuel rod is improved, the boiling transition is delayed in the downstream of the fuel spacer, and the limit output is improved while suppressing the increase in pressure loss with a small number of fuel spacers.

【0035】[0035]

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。なお、上記した従来技術と同じ構成部分には同一符
号を付して詳細な説明は省略する。図1の一部切断正面
図は沸騰水型原子炉に用いる燃料集合体を示す。燃料集
合体18はハンドル2を有する上部タイプレート3と、下
部タイプレート4、両端部が上部タイプレート3および
下部タイプレート4に支持された多数の燃料棒5、さら
に燃料棒5の間に配置されたウォーターロッド6および
軸方向に複数個配置された燃料スペーサ19a,19b,19
cとから構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the same components as those of the above-described conventional technique are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The partially cut front view of FIG. 1 shows a fuel assembly used in a boiling water reactor. The fuel assembly 18 includes an upper tie plate 3 having a handle 2, a lower tie plate 4, a large number of fuel rods 5 supported at both ends by the upper tie plate 3 and the lower tie plate 4, and arranged between the fuel rods 5. Water rod 6 and a plurality of fuel spacers 19a, 19b, 19 arranged in the axial direction
and c.

【0036】ここでは下部に燃料スペーサ19aが4個、
中央に燃料スペーサ19bが1個、上部に燃料スペーサ19
cが2個配設した場合を例示する。この燃料スペーサ19
a〜19cにより、燃料棒5と短尺燃料棒9、およびウォ
ーターロッド6相互の水平方向間隔を一定にして保持さ
れる。さらに、チャンネルボックス8が燃料スペーサ19
a〜19cによって束ねられた燃料棒5,9およびウォー
ターロッド6の束を取り囲んでいる。なお、チャンネル
ボックス8は上部タイプレート3に取り付けられてい
る。
Here, four fuel spacers 19a are provided at the bottom,
One fuel spacer 19b at the center and fuel spacer 19 at the top
An example is shown in which two c are arranged. This fuel spacer 19
With a to 19c, the fuel rods 5, the short length fuel rods 9, and the water rods 6 are held at a constant horizontal interval. Further, the channel box 8 has a fuel spacer 19
It encloses a bundle of fuel rods 5, 9 and a water rod 6 bundled by a to 19c. The channel box 8 is attached to the upper tie plate 3.

【0037】しかしながら、燃料棒の一部の短尺燃料棒
9は、その下端部のみを下部タイプレート4に保持させ
ても良い。同様にウォーターロッド6もその下端部のみ
を下部タイプレート4に保持させても良く、またチャン
ネルボックス8は、上部タイプレート3の代わりに下部
タイプレート4に取り付けても良い。なお、ウォーター
ロッド6の下端部には冷却水流入口6aが設けられ、上
端部に冷却水流出口6bが設けられている。
However, the short fuel rods 9 which are a part of the fuel rods may have only their lower end portions held by the lower tie plate 4. Similarly, the lower end of the water rod 6 may be held by the lower tie plate 4, and the channel box 8 may be attached to the lower tie plate 4 instead of the upper tie plate 3. A cooling water inlet 6a is provided at the lower end of the water rod 6, and a cooling water outlet 6b is provided at the upper end.

【0038】燃料スペーサ19b,19cを図2の一部切断
正面図で、また従来の燃料スペーサ7bと同じ形状の燃
料スペーサ19aは図3の一部切断正面図に示す。なお、
図4は燃料スペーサ19aの平面図で図1のC−C矢視図
を、図5は燃料スペーサ19bの平面図で図1のD−D矢
視図、図6は燃料スペーサ19cの平面図で図1のE−E
矢視図である。
The fuel spacers 19b and 19c are shown in a partially cut front view in FIG. 2, and the fuel spacer 19a having the same shape as the conventional fuel spacer 7b is shown in a partially cut front view in FIG. In addition,
4 is a plan view of the fuel spacer 19a as seen from the direction of arrows CC in FIG. 1, FIG. 5 is a plan view of the fuel spacer 19b as seen from the direction of arrows DD of FIG. 1, and FIG. 6 is a plan view of the fuel spacer 19c. And EE in FIG.
FIG.

【0039】燃料スペーサ19a〜19cは、燃料棒5およ
び短尺燃料棒9と同数の管状フェルール10,20(21,2
2,23を含む)を格子状に配列し、この管状フェルール
の束の外周を帯状の支持バンド11にて取り囲んだもの
で、支持バンド11の外側にはローブ24が突出している。
このうち燃料スペーサ19aは従来例として図42に示した
ものと同一仕様であり、管状フェルール10を格子状に組
み合わせたものである。
The fuel spacers 19a to 19c have the same number of tubular ferrules 10, 20 (21, 2) as the fuel rods 5 and the short fuel rods 9.
2 and 23) are arranged in a lattice, and the outer periphery of the bundle of tubular ferrules is surrounded by a band-shaped support band 11, and a lobe 24 projects outside the support band 11.
Of these, the fuel spacer 19a has the same specifications as those shown in FIG. 42 as a conventional example, and is a combination of tubular ferrules 10 in a lattice shape.

【0040】なお、本発明の特徴の燃料スペーサは19
b,19cである。従って主として燃料スペーサ19b,19
cについて詳細に説明し、燃料スペーサ19aについては
燃料スペーサ19bとの差を説明するに止める。燃料スペ
ーサは19b,19cは、図7の斜視図に示す管状フェルー
ル20を複数、格子状に配列し隣接する管状フェルール20
同士を当接部で点溶接12している。この管状フェルール
20の上下端には突起20aが2個設けられており、これら
の突起20aは管状フェルール20の側壁の一部を内側に突
出させたものである。
The fuel spacer, which is a feature of the present invention, is 19
b and 19c. Therefore, mainly the fuel spacers 19b, 19
c will be described in detail, and the difference between the fuel spacer 19a and the fuel spacer 19b will be described. The fuel spacers 19b and 19c are formed by arranging a plurality of tubular ferrules 20 shown in the perspective view of FIG.
12 are welded to each other at the contact part. This tubular ferrule
Two protrusions 20a are provided on the upper and lower ends of the 20, and these protrusions 20a are formed by projecting a part of the side wall of the tubular ferrule 20 inward.

【0041】管状フェルール20の上端(下流側)の点溶
接12近傍から、側壁端部を管状フェルール20の接線方向
に4ケ所切り開いて旋回ベーン基部材24となし、その先
端に斜め上方に伸びる旋回ベーン25を屈曲加工して設
け、この旋回ベーン25が管状フェルール20の側壁の下流
端より更に下流側に突出した形状としている。
From the vicinity of the spot weld 12 on the upper end (downstream side) of the tubular ferrule 20, the side wall end is cut open in four places in the tangential direction of the tubular ferrule 20 to form a swirl vane base member 24, and the swirl extending obliquely upward to the tip thereof. The vane 25 is provided by being bent, and the swirl vane 25 has a shape protruding further downstream from the downstream end of the side wall of the tubular ferrule 20.

【0042】旋回ベーン基部材24の長さは図8に示す前
記管状フェルールを4個組み合わせた一部拡大平面図か
ら分かるように、互いに隣接する4個の管状フェルール
20から張り出された旋回ベーン基部材24同士が十字形に
組み合うように、僅かの間隙を許して形成する長さとす
る。さらに、旋回ベーン25はこれを支えている旋回ベー
ン基部材24とで管状フェルール側に流れを偏向するよう
に屈曲させる。
As can be seen from the partially enlarged plan view of the combination of the four tubular ferrules shown in FIG. 8, the swirl vane base member 24 has four tubular ferrules adjacent to each other.
The swirl vane base members 24 projecting from 20 are formed in such a length that a slight gap is allowed so that they can be combined in a cross shape. Further, the swirl vane 25 is bent so as to deflect the flow toward the tubular ferrule with the swirl vane base member 24 supporting the swirl vane 25.

【0043】従って、旋回ベーン25の上から見た形状は
図8に示すように、4つの旋回ベーン25によって、管状
フェルール4個で囲まれた管状フェルール側壁外側の冷
却材流路17をほぼ覆うような形とし、さらに旋回ベーン
25が管状フェルール20の内側にまで延びても良い。この
場合に旋回ベーン25と燃料棒5,9との間隙を確保する
必要がある。
Therefore, the shape of the swirl vane 25 viewed from above, as shown in FIG. 8, substantially covers the coolant flow passage 17 on the outer side of the tubular ferrule side wall surrounded by four tubular ferrules by the four swirl vanes 25. Shaped and swirl vane
25 may extend to the inside of the tubular ferrule 20. In this case, it is necessary to secure a gap between the swirl vane 25 and the fuel rods 5, 9.

【0044】また隣接している2個の管状フェルール20
に跨って連続ループバネ13が設置されており、この連続
ループバネ13の形状には、特開昭59-65287号公報の第4
図に開示されたものがある。基本的には同様な形状で、
高さ方向の中央部が外側に突出している。
Two adjacent tubular ferrules 20
A continuous loop spring 13 is installed over the ridge, and the shape of the continuous loop spring 13 is the same as that described in JP-A-59-65287.
Some are disclosed in the figure. Basically the same shape,
The central portion in the height direction projects outward.

【0045】なお、連続ループバネを取り付ける部分
は、特開昭 62-287184号公報第1図および第2図に示す
ように、管状フェルールの側面円筒部の1ケ所に縦方向
に矩形の切り欠き部14を設け、この切り欠き部14の上下
端近傍(引用では切り欠き部14の一端のみ)に爪部15を
突設した形状とし、隣接する管状フェルールと同じ切り
欠き部14を相対するように突き合わせ、これら上下の爪
部15に燃料棒押圧用の連続ループバネ13を保持させる
(図2,図8参照)。この結果、管状フェルール20は格
子状に組まれる。
As shown in FIGS. 1 and 2 of Japanese Patent Laid-Open No. 62-287184, the portion to which the continuous loop spring is attached has a rectangular notch in the longitudinal direction at one location on the side cylindrical portion of the tubular ferrule. 14 is provided, and the claw portion 15 is provided in the vicinity of the upper and lower ends of the cutout portion 14 (only one end of the cutout portion 14 in the quote) so as to face the same cutout portion 14 as the adjacent tubular ferrule. Butt, and the upper and lower claws 15 hold the continuous loop spring 13 for pressing the fuel rod (see FIGS. 2 and 8). As a result, the tubular ferrule 20 is assembled in a lattice shape.

【0046】燃料スペーサ19b,19cの中央部の構造は
図9の要部平面図に示すように、中央部の7個の管状フ
ェルールが取り除かれた状態で形成された孔部、すなわ
ち、中央部の10個の管状フェルール20の側壁にて取り囲
まれた細長い孔部26が形成されている。
The structure of the central portion of the fuel spacers 19b and 19c is, as shown in the plan view of the main portion of FIG. 9, a hole portion formed by removing the seven tubular ferrules in the central portion, that is, the central portion. The elongated holes 26 surrounded by the side walls of the ten tubular ferrules 20 are formed.

【0047】4個の架橋部材27a,27bが図4乃至図9
に示すように孔部26内で、燃料スペーサ19b,19cの対
角線に直交する方向に配置されている。この架橋部材27
aの左右両端部は、燃料スペーサ19b,19cの中央部の
孔部26を形成している10個の管状フェルール20のうち、
細長い孔部の両端を構成している隣接の2個の管状フェ
ルール20の側面に点溶接12にて取り付けられている。
The four bridging members 27a and 27b are shown in FIGS.
As shown in FIG. 7, the fuel spacers 19b and 19c are arranged in the hole 26 in a direction orthogonal to the diagonal line. This bridging member 27
Of the ten tubular ferrules 20 forming the hole 26 at the center of the fuel spacers 19b and 19c, the left and right ends of a are
It is attached by spot welding 12 to the side surfaces of two adjacent tubular ferrules 20 that form the ends of the elongated hole.

【0048】架橋部材27aは上下2枚の部材からなり、
上部端または下端に凹部を有し、この部分に連続ループ
バネ29を装着のうえ溶接して一枚の架橋部材27aとし、
管状フェルール20の上下端部に架橋部材27aの左右端部
を上下端で点溶接12する。
The bridging member 27a is composed of two upper and lower members,
The upper end or the lower end has a concave portion, and a continuous loop spring 29 is attached to this portion and welded to form a single bridging member 27a,
The left and right ends of the bridging member 27a are spot-welded 12 to the upper and lower ends of the tubular ferrule 20 at the upper and lower ends.

【0049】架橋部材27bは細長い孔部26の腹部の管状
フェルール3個を結合しつつ、燃料スペーサ19b,19c
の対角線方向に突出した曲がり部28を形成し、この曲が
り部28の隅でウォーターロッド6を支える。また架橋部
材27bは管状フェルール20の側壁と同じ曲率で左右の端
部および曲がり部の根元が成型されている。この部分で
隣接する管状フェルール20と上下端が点溶接12される。
The bridging member 27b joins the three tubular ferrules in the abdomen of the elongated hole portion 26, while connecting the fuel spacers 19b and 19c.
A bent portion 28 protruding in a diagonal direction is formed, and the water rod 6 is supported at the corner of the bent portion 28. Further, the bridging member 27b has the same curvature as the side wall of the tubular ferrule 20, and the left and right ends and the base of the bent portion are molded. In this portion, the tubular ferrule 20 and the upper and lower ends which are adjacent to each other are spot-welded 12.

【0050】ウォーターロッド6は、図5,図6,図9
に示すように孔部26内に挿入されており、架橋部材27a
に設けられた連続ループバネ29にて架橋部材27bの曲が
り部28に押圧されている。図6に示す燃料スペーサ19c
は、燃料集合体1の上部に2個〜4個取り付けられる燃
料スペーサで、短尺燃料棒9の位置の管状フェルールが
削除されて空所になっている。
The water rod 6 is shown in FIGS.
Is inserted into the hole portion 26 as shown in FIG.
The continuous loop spring 29 provided at the position is pressed against the bent portion 28 of the bridging member 27b. Fuel spacer 19c shown in FIG.
Is a fuel spacer attached to the upper part of the fuel assembly 1 by two to four, and the tubular ferrule at the position of the short fuel rod 9 is deleted to be a space.

【0051】こうして形成された管状フェルールの配列
の内、燃料棒束周辺部の管状フェルールは図10〜図12に
示すように、旋回ベーン25とその基部材24が2個で図10
の斜視図で示す管状フェルール21と、図11の斜視図で示
す前記図10の管状フェルール21と異なる取付け方向の旋
回ベーン25でなる管状フェルール22、および図12の旋回
ベーン25が1個の管状フェルール23を用いて、周辺支持
バンド11により固定される。すなわち、中央部には管状
フェルール20を、4隅部には管状フェルール23を、残り
の周辺部には管状フェルール21,22を配設している。
Of the array of tubular ferrules thus formed, the tubular ferrule around the fuel rod bundle has two swirl vanes 25 and two base members 24, as shown in FIGS.
Of the tubular ferrule 21 shown in the perspective view of FIG. 11, a tubular ferrule 22 of a swivel vane 25 in a mounting direction different from that of the tubular ferrule 21 of FIG. 10 shown in the perspective view of FIG. 11, and a swivel vane 25 of FIG. It is secured by the peripheral support band 11 using the ferrule 23. That is, the tubular ferrule 20 is arranged at the center, the tubular ferrules 23 are arranged at the four corners, and the tubular ferrules 21 and 22 are arranged at the remaining peripheral portions.

【0052】また図2乃至図6に示すような周辺支持バ
ンド11には、隣接する燃料棒5の中間位置に、内向きに
湾曲した上向き(下流側へ向く)の複数の突起11aが設
けてある。なお、周辺支持バンド11には4隅近くに一対
の外向きに周辺支持バンド11の部材を突出させたローブ
24も形成されていて、これを取り囲むチャンネルボック
ス8との間に一定の間隔を持たせるようにしている。
Further, the peripheral support band 11 as shown in FIGS. 2 to 6 is provided with a plurality of inwardly curved upwardly directed (downstream) projections 11a at intermediate positions of the adjacent fuel rods 5. is there. In addition, the peripheral support band 11 has a pair of outwardly protruding lobes near the four corners.
24 is also formed so as to have a constant space between it and the channel box 8 surrounding it.

【0053】図4に示す燃料スペーサ19aは基本的に図
44の管状フェルール10を用いて、図5の燃料スペーサ19
bと同様な配列で配置して構成された燃料スペーサであ
り、その相違は旋回ベーン25とその基部材24の張り出し
を備えていないだけの違いである。また図5の燃料スペ
ーサ19bは一例として燃料集合体18の長手方向で、燃料
スペーサ19cの下方に1個または複数個配し、さらに下
方には燃料スペーサ19aを配置する構成としている。
The fuel spacer 19a shown in FIG.
Using 44 tubular ferrules 10, the fuel spacer 19 of FIG.
The fuel spacers are arranged in the same arrangement as that of b. The difference is that the swirl vanes 25 and their base members 24 are not provided with overhangs. As an example, the fuel spacers 19b in FIG. 5 are arranged below the fuel spacers 19c in the longitudinal direction of the fuel assembly 18, and one or more fuel spacers 19a are arranged below the fuel spacers 19c.

【0054】次に上記構成による作用について説明す
る。原子炉の冷却材である冷却水は、炉心の下方から炉
心内に装荷された燃料集合体18内を上昇する。すなわ
ち、冷却水は下方より下部タイプレート4内に流入し、
さらにチャンネルボックス8内で燃料棒5,9間の流路
を上昇して上部タイプレート3より図示しない上部プレ
ナムに流出する。
Next, the operation of the above configuration will be described. Cooling water, which is the coolant of the nuclear reactor, rises from below the core into the fuel assembly 18 loaded in the core. That is, the cooling water flows into the lower tie plate 4 from below,
Further, the flow path between the fuel rods 5 and 9 rises in the channel box 8 and flows out from the upper tie plate 3 to an upper plenum (not shown).

【0055】チャンネルボックス8内に流入した冷却水
の一部は、冷却水流入口6aよりウォーターロッド6内
に供給され、ウォーターロッド6内を上昇して冷却水出
口6bよりウォーターロッド6の外部に流出する。ウォ
ーターロッド6は燃料集合体18の横断面中央部の冷却水
の割合を高めることになり、その中央部における中性子
の減速作用を増加させる働きを有する。このため、燃料
集合体18の横断面中央部の反応度が高くなると共に、横
断面における出力分布の平坦化がなされる。
A part of the cooling water flowing into the channel box 8 is supplied into the water rod 6 through the cooling water inlet 6a, rises in the water rod 6 and flows out of the water rod 6 through the cooling water outlet 6b. To do. The water rod 6 increases the proportion of the cooling water in the central portion of the cross section of the fuel assembly 18, and has the function of increasing the neutron moderating action in the central portion. Therefore, the reactivity of the central portion of the cross section of the fuel assembly 18 becomes high, and the output distribution in the cross section is flattened.

【0056】ところで、チャンネボックス8内を流れる
冷却水は軸方向に上昇するにつれ、燃料棒5,9を除熱
し、サブクール状態から飽和温度までの昇温加熱され、
さらに飽和水の沸騰を生じている。従って、理想的には
二相流とされた冷却材のうち、液相(飽和水)は燃料棒
表面付近を流れ、気相(蒸気)は燃料棒間の空間を流れ
ることが最も除熱効率が良いことになる。
By the way, the cooling water flowing in the channel box 8 removes heat from the fuel rods 5 and 9 as it rises in the axial direction, and is heated from the subcool state to the saturation temperature.
Furthermore, boiling of saturated water occurs. Therefore, of the two-phase flow coolant, ideally, the liquid phase (saturated water) flows near the fuel rod surface and the gas phase (steam) flows in the space between the fuel rods, which is the most effective heat removal. It will be good.

【0057】一方、実際の燃料集合体18における冷却材
流動様式を見ると、ボイド率が高く除熱上余裕の少ない
燃料集合体の上半分部領域では、環状流と呼ばれる気液
二相流動状態となっている。この流動状態では、図13の
燃料集合体内における二相流の挙動説明図に示すよう
に、燃料棒5間の空間の流路17でボイド率が高くなり、
その中を液滴30が混じって流れる。また燃料棒5の表面
は液膜31に覆われた状態で、この液膜31の沸騰により燃
料棒5の除熱が行われている。
On the other hand, looking at the coolant flow pattern in the actual fuel assembly 18, in the upper half region of the fuel assembly having a high void ratio and a small margin for heat removal, there is a gas-liquid two-phase flow state called annular flow. Has become. In this flow state, as shown in the behavior explanatory diagram of the two-phase flow in the fuel assembly in FIG. 13, the void rate becomes high in the flow path 17 in the space between the fuel rods 5,
Droplets 30 mix and flow in it. The surface of the fuel rod 5 is covered with the liquid film 31, and the boiling of the liquid film 31 removes heat from the fuel rod 5.

【0058】本発明における燃料スペーサ19b,19cを
通過後の冷却水の二相流状態(環状流状態を呈してい
る)を考察すると、図14の流れ速度分布説明図に示すよ
うな流れ状態が考察される。すなわち、燃料スペーサ19
b,19c通過後においては、燃料スペーサ19b,19cの
管状フェルール20の表面に沿った流れが剥離して乱流を
生じる。
Considering the two-phase flow state (presenting an annular flow state) of the cooling water after passing through the fuel spacers 19b and 19c in the present invention, the flow state as shown in the flow velocity distribution explanatory diagram of FIG. 14 is obtained. Be considered. That is, the fuel spacer 19
After passing b and 19c, the flow along the surface of the tubular ferrule 20 of the fuel spacers 19b and 19c is separated to generate turbulent flow.

【0059】また管状フェルール20の側壁に付着した液
滴30は、側壁上端にて二相流中に飛散し、乱流により燃
料棒5の表面に付着して液膜31の厚さの増加に寄与し、
さらに管状フェルール4個の側壁外面で囲まれた流路17
の蒸気流中の液滴30は、旋回ベーン基部材24または旋回
ベーン25に衝突し、旋回ベーン25の上端から偏向された
二相流の流れに乗って飛散して燃料棒5の表面に向か
う。なお、旋回ベーン25および旋回ベーン基部材24に付
着しなかった蒸気流中の液滴30も、旋回ベーン25による
偏向流に乗って燃料棒5の表面に近づき、その結果は旋
回ベーン25が無い時よりも燃料棒表面への液滴付着量が
大幅に増加する。
Further, the droplet 30 attached to the side wall of the tubular ferrule 20 is scattered in the two-phase flow at the upper end of the side wall, and is attached to the surface of the fuel rod 5 due to the turbulent flow to increase the thickness of the liquid film 31. Contribute,
Furthermore, the flow path 17 surrounded by the outer surface of the side wall of four tubular ferrules
Droplets 30 in the vapor stream of the fuel collide with the swirl vane base member 24 or the swirl vane 25, fly on the flow of the two-phase flow deflected from the upper end of the swirl vane 25, and fly toward the surface of the fuel rod 5. . The droplets 30 in the vapor flow that have not adhered to the swirl vane 25 and the swirl vane base member 24 also ride on the deflected flow of the swirl vane 25 and come close to the surface of the fuel rod 5, resulting in no swirl vane 25. The amount of droplets adhering to the surface of the fuel rod is significantly increased as compared with the case.

【0060】また前出した特開平2-285286号公報におい
ては旋回ベーンを管状フェルール側壁に直接設けている
が、この流路の速度分布は、図14の左側の流線で表した
ように燃料棒4本で囲まれた流路17の中央がより高速で
あるので、旋回流を起こして遠心力で液滴30を燃料棒表
面に近づけると言う観点からは旋回流を発生させる効率
が悪い。
In the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 2-285286, the swirl vane is provided directly on the side wall of the tubular ferrule, but the velocity distribution of this flow passage is as shown by the streamline on the left side of FIG. Since the center of the flow path 17 surrounded by the four rods has a higher speed, the efficiency of generating the swirling flow is poor from the viewpoint of causing the swirling flow to bring the droplet 30 closer to the fuel rod surface by the centrifugal force.

【0061】また燃料棒間流路17の中央に浮遊して流れ
る液滴30を旋回流で外側に移動させると言うことは、旋
回流が短距離ですぐ減衰することから効果が少ない。し
かしながら本発明の旋回ベーン25は、二相流中の液滴30
の直接捕獲、飛散および大きな偏向流を作ることができ
る。
Further, moving the liquid droplets 30 floating in the center of the fuel rod flow path 17 to the outside in a swirling flow is less effective because the swirling flow is immediately attenuated in a short distance. However, the swirl vanes 25 of the present invention allow the droplets 30 in the two-phase flow to
Direct capture, splattering and large deflected flow can be made.

【0062】さらに、前記開示例は燃料スペーサの側壁
が軸方向に続いている中で旋回流を発生させているの
で、それによって遠心力で偏向された蒸気流中の液滴は
大半が管状フェルール外壁に付着し、そのあと上端から
飛散して燃料棒表面に付着するが、このため、間接的に
燃料棒表面への液滴付着増加にとどまっており、その点
からたとえ、旋回ベーンをこの空間の中に特開平2-2852
86号公報の第5図のように設置しても効果が悪い。
Further, in the above disclosed example, since the side wall of the fuel spacer continues in the axial direction to generate a swirl flow, most of the droplets in the vapor flow deflected by the centrifugal force are tubular ferrules. Although it adheres to the outer wall and then scatters from the upper end and adheres to the fuel rod surface, this indirectly results in an increase in droplet adhesion to the fuel rod surface. In JP 2-2852
Even if it is installed as shown in FIG.

【0063】しかしながら本発明の旋回ベーン25は、燃
料棒間流路17の中央に設けられ、かつ管状フェルール20
の側壁上端より上方に(下流に突出)位置するので、偏
向流による液滴30の付着は燃料棒5の表面に直接的であ
り効率が良い。その分、液滴付着効果と圧力損失増加の
バランスシートが前記先行開示例より勝れている。
However, the swirl vane 25 of the present invention is provided in the center of the fuel rod flow passage 17 and has the tubular ferrule 20.
Since it is positioned above the upper end of the side wall (projecting to the downstream side), the deposition of the droplet 30 by the deflected flow is directly on the surface of the fuel rod 5 and is efficient. To that extent, the balance sheet of the droplet adhesion effect and the increase of pressure loss is superior to the above-mentioned prior disclosed example.

【0064】この効果は同一圧力損失の増加に対し、限
界出力の向上効果がより大きいと言う形で現れる。また
本発明によれば、管状フェルール20の流体の流れ方向に
対する形状変更を、管状フェルール20の側壁の一部切
断、曲げ加工のみによって行い、新しい部品や組立の工
程増加なしであるため製造が容易である。上記一実施例
の管状フェルール20〜23では、本発明の特徴である旋回
ベーン基部材24の切り出し位置からさらに下方に距離を
おいて、上部内側の突起20a〜23aを配している。
This effect appears in the form that the effect of improving the limit output is greater with respect to the increase of the same pressure loss. Further, according to the present invention, the shape change of the tubular ferrule 20 with respect to the flow direction of the fluid is performed only by partially cutting and bending the side wall of the tubular ferrule 20, and it is easy to manufacture because there is no increase in new parts or assembly steps. Is. In the tubular ferrules 20 to 23 of the above-described embodiment, the projections 20a to 23a on the inner side of the upper portion are arranged at a distance further downward from the cutout position of the swirl vane base member 24, which is a feature of the present invention.

【0065】図15の斜視図に示す第2の実施例では、前
記上部内側の突起を旋回ベーン基部材24の切り出し位置
のすぐ下方に配したところが相違する。この図15は旋回
ベーン25が4個の基本形状を示したが、燃料スペーサ周
辺部に配置する管状フェルールは、上記一実施例のよう
に旋回ベーン基部材24、および旋回ベーン25を1個また
は2個のものを用意し、容易に図5、図6のような燃料
スペーサ19b,19cが構成できる。
The second embodiment shown in the perspective view of FIG. 15 is different in that the projection on the inside of the upper portion is arranged immediately below the cut-out position of the swivel vane base member 24. Although FIG. 15 shows the basic shape of four swirl vanes 25, the tubular ferrule disposed around the fuel spacer has one swirl vane base member 24 and one swirl vane 25 as in the above-described embodiment. By preparing two pieces, the fuel spacers 19b and 19c as shown in FIGS. 5 and 6 can be easily constructed.

【0066】これにより、管状フェルール32における軸
方向長さの短縮ができ、摩擦損失および燃料スペーサの
寄生的な中性子吸収を低減できる利点が有るが、旋回ベ
ーン基部材24の張り出し起点が狭いため、単体では構造
的に弱い弱点がある。しかしながら、隣接する管状フェ
ルール同士との溶接により側壁厚さが2枚となるので解
消できる。
As a result, the axial length of the tubular ferrule 32 can be shortened, and there is an advantage that friction loss and parasitic neutron absorption of the fuel spacer can be reduced, but since the overhanging starting point of the swirl vane base member 24 is narrow, There is a weak point structurally weak by itself. However, this can be solved because the side wall thickness becomes two by welding the adjacent tubular ferrules.

【0067】図16の平面図と、図17の要部平面図にウォ
ーターロッド形状が異なる場合の第3の実施例を示す。
この例で使用する管状フェルールの基本形状は図7の管
状フェルール20、または図15の管状フェルール32のいず
れのものでも良い。
A third embodiment in the case where the shape of the water rod is different is shown in the plan view of FIG. 16 and the plan view of the main part of FIG.
The basic shape of the tubular ferrule used in this example may be either the tubular ferrule 20 of FIG. 7 or the tubular ferrule 32 of FIG.

【0068】この第3の実施例では、角管のウォーター
ロッド33が組み合わされ、角管ウォーターロッド33に隣
接する管状フェルール20,32の旋回ベーン25が角管ウォ
ーターロッド挿入組立時の案内の役目と、角管ウォータ
ーロッド33の外側管壁に付着する液膜流を剥して、角管
ウォーターロッド33に隣接する燃料棒5の表面に液滴と
して付着するように働く。
In the third embodiment, the water rod 33 of the square tube is combined, and the swirl vanes 25 of the tubular ferrules 20 and 32 adjacent to the square water rod 33 serve as guides during the insertion and assembly of the square water rod. Then, the liquid film flow adhering to the outer tube wall of the square tube water rod 33 is peeled off and adhered as droplets to the surface of the fuel rod 5 adjacent to the square tube water rod 33.

【0069】従って、第3の実施例の旋回ベーン付き管
状フェルール32の構造では、図18に示す第4の実施例に
あるような上向き突起34a,34bを有する内側支持バン
ド34を別個に設けなくても済む利点がある。
Therefore, in the structure of the tubular ferrule 32 with swirl vanes of the third embodiment, the inner support band 34 having the upward projections 34a and 34b as in the fourth embodiment shown in FIG. 18 is not provided separately. There is an advantage that can be done.

【0070】図18の要部平面図に示す第4の実施例は、
図16、図17に示した第3の実施例の変形であり、角管ウ
ォーターロッド33に隣接する管状フェルール21,22の角
管ウォーターロッド側の旋回ベーン基部材24および旋回
ベーン25を、図10,図11のように設けないもので構成
し、さらに前記管状フェルールの角管ウォーターロッド
33に面する側に内側支持バンド34を溶接し、この内側支
持バンド34の上端には燃料棒同士の中間位置に、外向き
に湾曲した(下流側へ向いた)複数の上向き突起34a,
34bを設ける。
The fourth embodiment shown in the plan view of the essential parts of FIG.
FIG. 16 is a modification of the third embodiment shown in FIGS. 16 and 17, and shows the swirl vane base member 24 and swirl vane 25 of the tubular ferrules 21 and 22 adjacent to the square water rod 33 on the square water rod side. 10, a rectangular water rod of the above-mentioned tubular ferrule, which is not provided as shown in FIG.
An inner support band 34 is welded to the side facing 33, and a plurality of upward projections 34a curved outward (toward the downstream side) are formed at the upper end of the inner support band 34 at an intermediate position between fuel rods.
Provide 34b.

【0071】この上向き突起34a,34bは特願昭 59-19
6531号公報において開示の大型ウォーターロッド表面の
液膜拡散突起に当たるもので、その限界出力改善の効果
は実験的に確認されている。
The upward projections 34a and 34b are provided in Japanese Patent Application No. 59-19.
It corresponds to the liquid film diffusion protrusion on the surface of a large water rod disclosed in Japanese Patent No. 6531, and its effect of improving the limiting output has been experimentally confirmed.

【0072】図19乃至図22の実施例は図4の一実施例お
よび、その変形で示した旋回ベーン付き管状フェルール
の成形方法と別の方法である。図19の斜視図および図20
の一部拡大平面図に示す第5の実施例では、管状フェル
ール35の上端(下流側)の対角方向近傍から側壁端部を
管状フェルール側壁の法線方向外側に4個所切り開き屈
曲した旋回ベーン基部材24aとなし、その先端に斜め上
方に伸びる旋回ベーン25aを屈曲加工して設け、旋回ベ
ーン25aが管状フェルール35の側壁の下流端よりさらに
下流側に突出した形状としている。
The embodiment of FIGS. 19 to 22 is a method different from the embodiment of FIG. 4 and the method of forming the tubular ferrule with a swirling vane shown in the modification thereof. 19 is a perspective view and FIG. 20.
In a fifth embodiment shown in a partially enlarged plan view of FIG. 5, a swirl vane is formed by cutting and bending the side wall end from the vicinity of the upper end (downstream side) of the tubular ferrule 35 diagonally at four places outward in the normal direction of the tubular ferrule side wall. The base member 24a is provided, and a swirl vane 25a extending obliquely upward is provided at the tip of the base member 24a by bending, and the swirl vane 25a has a shape protruding further downstream from the downstream end of the side wall of the tubular ferrule 35.

【0073】この第5の実施例では、旋回ベーン基部材
24aが上記一実施例および第2の実施例より短く、管状
フェルール側壁から外へ屈曲して張り出しているので、
部材量が少なくて済み、燃料スペーサの寄生的な中性子
吸収が少なく、中性子経済上も有利である。またこの旋
回ベーン25aの特徴は、二相流の向きを図20の矢印36で
示すように隣接する燃料棒5,9の表面法線方向に偏向
することである。これにより二相流中の液滴がより高い
確率で燃料棒表面に接近し、付着する確率が増す。
In this fifth embodiment, the swirl vane base member
Since 24a is shorter than the above-mentioned first and second embodiments and bends outward from the tubular ferrule side wall,
The amount of material is small, the parasitic neutron absorption of the fuel spacer is small, and it is advantageous in the neutron economy. Further, the characteristic of the swirl vane 25a is that the direction of the two-phase flow is deflected in the surface normal direction of the adjacent fuel rods 5, 9 as shown by the arrow 36 in FIG. This increases the probability that droplets in the two-phase flow will approach and stick to the fuel rod surface with a higher probability.

【0074】図21の斜視図および図22の一部拡大平面図
に示す第6の実施例では、前記第5の実施例における旋
回ベーン25aが基部材24aに対して平面的に屈曲してい
るのに対し、旋回ベーン25bはさらに管状フェルール37
の外側方向に捻りながら屈曲している。これにより、二
相流の向きを図22の矢印36で示すように隣接する燃料棒
5,9の表面法線方向に偏向するだけでなく、さらに旋
回流も発生させて第5の実施例におけるよりもさらに多
くの二相流中の液滴を燃料棒表面に接近して付着させる
ことができる。
In the sixth embodiment shown in the perspective view of FIG. 21 and the partially enlarged plan view of FIG. 22, the swirl vanes 25a of the fifth embodiment are bent in a plane with respect to the base member 24a. In contrast, the swirl vane 25b has a tubular ferrule 37.
Bending while twisting outward. As a result, not only the direction of the two-phase flow is deflected in the surface normal direction of the adjacent fuel rods 5 and 9 as shown by the arrow 36 in FIG. Even more droplets in the two-phase flow can be deposited closer to the fuel rod surface.

【0075】なお、この第5,第6の実施例では旋回ベ
ーンが4個付いた管状フェルール35,37の基本形状のみ
を示したが、これらをまとめて燃料スペーサ形状にする
に当たって、上記一実施例と同様に旋回ベーンを1個、
2個のみのものも用意して、溶接組み合わせることによ
って容易に実現できる。
In the fifth and sixth embodiments, only the basic shapes of the tubular ferrules 35 and 37 having four swirl vanes are shown. However, when the tubular ferrules 35 and 37 are put together into a fuel spacer shape, the above-mentioned one embodiment is carried out. One swirl vane as in the example,
It can be easily realized by preparing only two pieces and combining them by welding.

【0076】以上の実施例で述べた旋回ベーン付き管状
フェルール20等はジルコニウム合金製の例えばジルカロ
イ−2,4等でも容易に旋回ベーン基部材24,24a,24
bおよび旋回ベーンとなる部分を円筒管または八角管の
段階で、放電加工やレーザー加工、およびプレス加工等
の方法で切り込みを入れ、次にプレスによる屈曲加工で
容易に所定の形状に外側に開き、さらに旋回ベーン25,
25a,25bの部分を屈曲させることによって一体加工で
きる。
The tubular ferrule 20 with swirl vanes described in the above embodiments can be easily made of zirconium alloy such as Zircaloy-2, 4 swirl vane base members 24, 24a, 24.
b and swirl vanes are cut at the stage of a cylindrical tube or octagonal tube by a method such as electric discharge machining, laser machining, or press working, and then bent outward by a press to easily open to a predetermined shape. , Further swirl vanes 25,
It can be integrally processed by bending the portions 25a and 25b.

【0077】この結果、例えば図23の説明図に示すよう
な管状フェルール10の4個で囲まれた流路17の部分に、
2つの旋回ベーン材38を十字形に組んだ旋回ベーン組立
て体39を下流側に旋回ベーン25が突出するように挿入し
て溶接する構造よりも、部品数が低減できて燃料スペー
サの組立加工が容易になる。
As a result, for example, in the portion of the flow path 17 surrounded by the four tubular ferrules 10 as shown in the explanatory view of FIG.
Compared to the structure in which the swirl vane assembly 39 in which two swirl vane materials 38 are assembled in a cross shape is inserted so that the swirl vanes 25 project to the downstream side and welded, the number of parts can be reduced and the fuel spacer can be assembled and processed. It will be easier.

【0078】図24は第7の実施例に係り、図24(a)の
拡大斜視図は、4個の管状フェルール10の間隙の下流部
(上端)に旋回ベーンとして、ねじり翼40を装着した例
である。ねじり翼40を採用する利点としては、冷却材流
速の速いサブチャンネル流路中央部ほど、冷却材流れに
対する翼の角度が小さくなるために、ねじり翼の配設に
よる圧力損失増加が小さいことが挙げられる。
FIG. 24 relates to the seventh embodiment. In the enlarged perspective view of FIG. 24 (a), a twisting blade 40 is mounted as a swirling vane at the downstream portion (upper end) of the gap between the four tubular ferrules 10. Here is an example. The advantage of using the twisting blade 40 is that the central portion of the sub-channel flow path where the coolant velocity is faster has a smaller angle of the blade with respect to the coolant flow, and therefore the increase in pressure loss due to the arrangement of the twisting blade is small. To be

【0079】さらに、管状フェルール10の上端より上部
でねじりを与えることにより、管状フェルール10におけ
る流路を狭めることがないので、ねじり翼40の装着によ
る燃料スペーサ部の圧力損失増加は最小限に止め、冷却
材に旋回流を生じさせることができる。また、ねじり翼
40の振動により燃料棒に接触しないように、ねじり翼40
の上端を丸めている。
Furthermore, since the flow path in the tubular ferrule 10 is not narrowed by applying the twist above the upper end of the tubular ferrule 10, the increase in the pressure loss of the fuel spacer portion due to the installation of the torsion blade 40 is minimized. A swirl flow can be generated in the coolant. Also twisted wings
Torsion blade 40 to prevent contact with fuel rods due to vibration of 40
The upper end of is rounded.

【0080】なお、ねじり翼40は冷却材の流れにより、
流れ方向に力を受け、また冷却材に旋回流を起こさせる
ため、その反力も受けるので溶接のみでは強度不足の場
合には、図24(b)の拡大斜視図に示すように、管状フ
ェルール10の上部側面にはめ込み溝10bを設けて、ねじ
り翼40の下部に突設させた下端凸部40aをはめ込み溝10
bにはめ込み、さらに溶接してねじり翼40を固定しても
良い。この方法により溶接のみの場合に比べ、ねじり翼
40を堅固に取付けられる。
The twisted blades 40 are
Since a force is applied in the flow direction and a swirl flow is generated in the coolant, the reaction force is also received. Therefore, when the strength is insufficient only by welding, as shown in the enlarged perspective view of FIG. Is provided on the upper side surface of the lower end of the torsion blade 40, and the lower end convex portion 40a is provided on the lower side of the torsion blade 40.
The torsion blade 40 may be fixed by fitting it into b and welding it. With this method, compared with the case of welding only,
40 can be mounted firmly.

【0081】また図25(a)の正面図と(b)の側面図
に、 180度ひねったねじり翼の例を示す。これらのねじ
り翼40は管状フェルール10に溶接により固定されるか、
あるいは上記図24と同様の取付けを行っても良い。
The front view of FIG. 25A and the side view of FIG. 25B show examples of twisted blades twisted by 180 degrees. These twisted wings 40 are fixed to the tubular ferrule 10 by welding,
Alternatively, the same mounting as in FIG. 24 may be performed.

【0082】図26の蒸気流特性図に、旋回ベーンおよ
び、ねじり翼の断面形状と流れの様子を示す。蒸気流41
の方向に対し、旋回ベーン25,25a,25bあるいは、ね
じり翼40が図26(a)のような直線形状では、翼上面で
蒸気流41が剥離しやすく、強い旋回流42を生じさせるこ
とができないばかりか圧力損失を増加させてしまう。し
かし図26(b)のように旋回ベーン25,25a,25bある
いは、ねじり翼40を湾曲させることにより、強い旋回力
42を発生させることができ、また蒸気流41の翼面から剥
離し難くなるため、圧力損失増加も小さく抑制すること
ができる。
The steam flow characteristic diagram of FIG. 26 shows the cross-sectional shape and flow of the swirling vane and the twisted blade. Steam flow 41
26. If the swirl vanes 25, 25a, 25b or the twisted blades 40 have a linear shape as shown in FIG. 26 (a), the steam flow 41 is easily separated on the upper surface of the blades, and a strong swirl flow 42 can be generated. Not only can it not be done, but it also increases pressure loss. However, as shown in FIG. 26 (b), the swirl vanes 25, 25a, 25b or the twisted blades 40 are curved to generate a strong swirl force.
Since 42 can be generated and the vapor flow 41 is less likely to be separated from the blade surface, an increase in pressure loss can be suppressed to a small level.

【0083】図27の特性図に、旋回ベーンおよび、ねじ
り翼の蒸気流に対する迎え角と、旋回力および抗力の関
係を示す。旋回力が最大となる角度を失速角という。迎
え角は失速角以下で設定すると抗力は小さいので圧力損
失がそれほど増加せずに、有効に旋回流を生じさせるこ
とができる。
The characteristic diagram of FIG. 27 shows the relationship between the swirl vane and the angle of attack of the twisted blade with respect to the steam flow, and the swirl force and the drag force. The angle at which the turning force is maximized is called the stall angle. When the angle of attack is set to be less than or equal to the stall angle, the drag force is small, so that the pressure loss does not increase so much and the swirling flow can be effectively generated.

【0084】例えば、飛行機の翼の場合に平板翼の失速
角は数度であるが、翼面を湾曲させて厚みに分布をもた
せた流線形状とすることにより失速角を大きくし揚力を
増している。よって、本発明のねじり翼40、旋回ベーン
25も、断面の形状を直線でなく湾曲させることにより、
ねじり翼40設置による圧力損失を最小限に止め、冷却材
の旋回力を増すことができる。
For example, in the case of an airplane wing, the stall angle of a flat plate wing is several degrees, but the stall angle is increased and the lift is increased by curving the wing surface to form a streamline shape with a distribution in thickness. ing. Therefore, the torsion blade 40 and the swirl vane of the present invention
Also for 25, by curving the cross-sectional shape instead of a straight line,
The pressure loss due to the installation of the torsion blade 40 can be minimized, and the swirling force of the coolant can be increased.

【0085】図28の拡大斜視図は、ねじり翼と同様の利
点である冷却材流速の速い燃料棒4本で囲まれた冷却材
流路中央部ほど、冷却材流れに対するベーン角度を小さ
くした圧力損失増加の小さい旋回ベーン40を4個の管状
フェルール10で囲まれる通路の上端に設けた例を示す。
The enlarged perspective view of FIG. 28 shows the same advantage as the twisted blade, and the pressure at which the vane angle with respect to the coolant flow is made smaller toward the center of the coolant flow passage surrounded by four fuel rods with high coolant flow velocity. An example in which a swirl vane 40 with a small loss increase is provided at the upper end of the passage surrounded by the four tubular ferrules 10 is shown.

【0086】図29(a),(b),(c)に図28に示し
た旋回ベーンの組立図、平面図、斜視図を示す。本旋回
ベーンの例は、旋回ベーン40を図29(a)に示すように
十字に組み、さらに、旋回ベーン40の下流端の4つの角
を同一回転方向に曲げて旋回ベーンとしたものである。
29 (a), (b) and (c) show an assembly view, a plan view and a perspective view of the swirl vane shown in FIG. In this example of the turning vane, the turning vane 40 is assembled in a cross shape as shown in FIG. 29 (a), and further four corners of the downstream end of the turning vane 40 are bent in the same rotation direction to form the turning vane. .

【0087】この旋回ベーンの特徴は、加工度の大きい
ねじり加工なしに、曲げ加工のみで成型できるので製作
が容易であり、かつ、ねじり翼と同様に冷却材流速の速
い燃料棒4本で囲まれた冷却材流路中央部ほど、冷却材
流れに対するベーン角度が小さいので、圧力損失増加が
小さいという利点がある。
The characteristic of this swirl vane is that it can be easily formed because it can be formed only by bending without twisting with a large degree of processing, and it is surrounded by four fuel rods with a high coolant flow rate like a torsion blade. Since the vane angle with respect to the coolant flow is smaller in the central portion of the formed coolant flow path, there is an advantage that the increase in pressure loss is small.

【0088】図30の一部拡大平面図には4個の管状フェ
ルール10の流路上部にねじり翼40を装着した例を示す。
この第7の実施例によれば、これまでの円筒状の管状フ
ェルール10により構成される燃料スペーサでは、燃料棒
5の冷却に有効に用いられていなかった蒸気流に随伴し
て流れる液滴30を、図31の挙動説明図に示すように4本
の燃料棒5により形成される燃料棒間流路17中に旋回流
43を起こさせることにより、遠心力により燃料棒5側へ
振り向けることができる。
The partially enlarged plan view of FIG. 30 shows an example in which a torsion blade 40 is attached to the upper part of the flow path of four tubular ferrules 10.
According to the seventh embodiment, in the fuel spacer composed of the cylindrical tubular ferrule 10 which has been used so far, the liquid droplets 30 that flow along with the vapor flow that has not been effectively used for cooling the fuel rods 30. As shown in the behavior explanatory diagram of FIG. 31, the swirling flow is generated in the fuel rod flow passage 17 formed by the four fuel rods 5.
By raising 43, it is possible to turn it toward the fuel rod 5 side by centrifugal force.

【0089】また燃料スペーサ部の流路面積が減少した
部分ではなく、燃料スペーサ上部(下流側)にねじり翼
40を付けることにより、燃料スペーサ上流の燃料棒表面
の液膜31の乱れを最小限に止めることができる。さら
に、ねじり翼40のねじり部は燃料スペーサ部上端よりも
上部に出すことにより、燃料スペーサ部の流路面積はね
じり翼なしの燃料スペーサとほとんど変わらない。
Further, the twisting blade is provided at the upper portion (downstream side) of the fuel spacer, not at the portion where the flow passage area of the fuel spacer portion is reduced.
By adding 40, it is possible to minimize the disturbance of the liquid film 31 on the surface of the fuel rod upstream of the fuel spacer. Further, by making the twisted portion of the twisting blade 40 extend above the upper end of the fuel spacer portion, the flow passage area of the fuel spacer portion is almost the same as that of the fuel spacer without the twisting blade.

【0090】さらに、ねじり翼40のねじり角および翼形
状を的確に設定することにより、ねじり翼40を付けたこ
とによる燃料スペーサ部の圧力損失の増加を最小限に止
めながら、冷却材に効果的な旋回流43を生じさせ、蒸気
中の液滴30を燃料棒5に振り向けることができる。従っ
て、従来の燃料に比べ、圧力損失の増加は僅かでありな
がら、図32の比較特性図に示すように、ねじり翼を配置
していない従来型の燃料集合体に比べ本発明による燃料
集合体の沸騰遷移に到達する限界出力は向上する。
Further, by accurately setting the twist angle and the blade shape of the twisting blade 40, the increase in the pressure loss of the fuel spacer portion due to the addition of the twisting blade 40 can be minimized, and it can be effectively used as a coolant. It is possible to generate a special swirling flow 43 and direct the droplets 30 in the vapor toward the fuel rod 5. Therefore, as compared with the conventional fuel, the increase in pressure loss is slight, but as shown in the comparative characteristic diagram of FIG. 32, the fuel assembly according to the present invention is compared with the conventional fuel assembly in which the torsion blades are not arranged. The critical power to reach the boiling transition of is improved.

【0091】ねじり翼40が蒸気を回転させる方向は、主
に図33と図34の平面図に示すような旋回流43,43aのパ
ターンが考えられる。どちらのパターンでも、サブチャ
ンネル流路間の相互作用は小さいと考えられるので、限
界出力向上効果はほぼ同等と考えられる。しかし、図34
のパターンの場合、ねじり翼40あるいは旋回ベーン25の
右回転用と左回転用の2種類作成する必要があるので、
図33のパターンのようにすべて同じ旋回流43の回転方向
の方が部品の種類は少なくて済む。
The direction in which the twisting blades 40 rotate the steam may be mainly the pattern of the swirling flows 43 and 43a as shown in the plan views of FIGS. 33 and 34. In both patterns, the interaction between the sub-channels is considered to be small, and therefore the marginal output improving effect is considered to be almost the same. However, Figure 34
In the case of the pattern of, since it is necessary to create two types for the right rotation and the left rotation of the twisting blade 40 or the swirl vane 25,
As shown in the pattern of FIG. 33, the same swirling flow 43 in the rotating direction requires fewer kinds of parts.

【0092】図35の斜視図は第8の実施例を示す。本管
状フェルール44は管状フェルールの部材と旋回羽根25を
一体成型したもので、図36の展開図に示ように管状フェ
ルール44の部材の下流側に凸状の旋回ベーン25を形成
し、さらに切り込み44bを入れることにより図37の要部
平面図に示すように成型加工でき、複数の管状フェルー
ル44を組合わせることにより容易に管状フェルール44の
下流部に旋回ベーン25を設けることができる。また凸状
の旋回ベーン25をねじることにより、ねじり翼を成型す
ることもできる。
The perspective view of FIG. 35 shows an eighth embodiment. This tubular ferrule 44 is formed by integrally molding a tubular ferrule member and a swirl vane 25.As shown in the development view of FIG. 36, a swirl vane 25 having a convex shape is formed on the downstream side of the member of the tubular ferrule 44 and further cut. By inserting 44b, molding can be performed as shown in the plan view of the main part of FIG. 37. By combining a plurality of tubular ferrules 44, the swirl vane 25 can be easily provided in the downstream portion of the tubular ferrule 44. A twisted blade can also be formed by twisting the convex swirl vane 25.

【0093】旋回ベーン付き管状フェルール20等で構成
した燃料スペーサ19b,19cによる、燃料スペーサ下流
側での燃料棒表面への液滴付着の増加と前記燃料スペー
サによる圧損の増加とを考慮すると、本発明の旋回ベー
ン付き燃料スペーサは燃料集合体の軸方向に複数設ける
燃料スペーサの全てに採用する必要はない。
Considering an increase in droplet adhesion to the fuel rod surface on the downstream side of the fuel spacer and an increase in pressure loss due to the fuel spacer due to the fuel spacers 19b and 19c constituted by the tubular ferrule 20 with swirling vanes, etc. The swirl vane-equipped fuel spacer of the present invention need not be adopted for all of the fuel spacers provided in the axial direction of the fuel assembly.

【0094】すなわち、圧力損失が考慮すべきより重要
なファクタとなる燃料集合体18の下段には、旋回ベーン
を有しない通常の燃料スペーサ19aを配置し、限界出力
向上の点から液滴付着増加が重要なファクタとなる燃料
集合体18の上段には、旋回ベーン付き燃料スペーサ19
b,19cを配することが望ましい。
That is, a normal fuel spacer 19a having no swirl vane is arranged in the lower stage of the fuel assembly 18 in which the pressure loss is a more important factor to be taken into consideration. The upper part of the fuel assembly 18 where
It is desirable to arrange b and 19c.

【0095】例えば、これまでの実験データによれば、
沸騰遷移を生じる燃料スペーサの軸方向位置は、7個の
燃料スペーサの場合に最上段燃料スペーサまたは上から
2段目の燃料スペーサの上流側近傍であることが分かっ
ているので、少なくとも上から1、2、3段目を本発明
の旋回ベース付き燃料スペーサ19b,19cとし、さらに
下段の燃料スペーサは旋回ベーン無しの燃料スペーサ19
aとすることが考えられる。
For example, according to the experimental data so far,
Since it is known that the axial position of the fuel spacer that causes the boiling transition is near the upstream side of the uppermost fuel spacer or the second uppermost fuel spacer in the case of seven fuel spacers, at least 1 The second and third stages are the fuel spacers 19b and 19c with the swirl base of the present invention, and the fuel spacers in the lower stages are the fuel spacers 19 without swirl vanes.
It can be considered to be a.

【0096】さらに、下段の燃料スペーサの一部も本発
明の旋回ベーン付き燃料スペーサを採用しても良い。旋
回ベーン無しの燃料スペーサとしては、上記図42、図44
に示すような例、および管状フェルールの構造ではな
く、エッグクレート型と呼ばれる特開昭64-88293号公報
の第6図、または特開平2-290594号公報のFig.2 乃至Fi
g.4 に開示されているような低圧力損失を優先した燃料
スペーサでも良い。
Further, the fuel spacer with swirl vanes according to the present invention may be adopted as a part of the lower fuel spacer. As a fuel spacer without swirl vanes, the above-mentioned FIG. 42, FIG.
6 and FIG. 2 to Fi of Japanese Patent Laid-Open No. 2-290594, which is called an egg crate type instead of the structure shown in FIG.
A fuel spacer that prioritizes low pressure loss as disclosed in g.4 may be used.

【0097】また燃料集合体上方部燃料スペーサの軸方
向配置間隔を狭くして、燃料スペーサ個数を増す場合に
は、それだけ限界出力の向上が図れるので、圧力損失の
増加を抑制するために本発明の旋回ベーン付き燃料スペ
ーサ19b,19cを上から1、2段だけに減少させること
を考えても良い。
When the axial spacing of the fuel spacers in the upper part of the fuel assembly is narrowed to increase the number of fuel spacers, the limit output can be improved accordingly. It may be considered to reduce the number of the fuel spacers 19b and 19c with swirling vanes from the top to only one or two stages.

【0098】さらに、最近の燃料集合体は燃料有効長の
上端部に天然ウラン、回収ウラン、濃縮廃棄ウランを用
いて、ブランケット領域を形成する設計が有るが、この
領域では冷却材のクォリティは高いが燃料棒5の発熱も
少なく熱流束が小さい。従って、この部位に位置する最
上段の燃料スペーサの下流側では沸騰遷移を生じること
がないので最上段の燃料スペーサを旋回ベーン無しの通
常の燃料スペーサ7bまたは、他の低圧力損失特性を優
先した燃料スペーサとしても良い。
Further, recent fuel assemblies have a design in which a blanket region is formed by using natural uranium, recovered uranium, and concentrated waste uranium at the upper end of the active fuel length, but the quality of the coolant is high in this region. However, the heat generation of the fuel rod 5 is small and the heat flux is small. Therefore, boiling transition does not occur on the downstream side of the uppermost fuel spacer located in this portion, so that the uppermost fuel spacer has a normal fuel spacer 7b without a swirl vane or other low pressure loss characteristics. It may be used as a fuel spacer.

【0099】図38の燃料スペーサ配置概念図に、前述の
本発明に係る燃料集合体18の各種実施例をより具体的に
示す。なお、この実施例はすべて燃料発熱部に7個の燃
料スペーサを用いた場合を示しているが、本発明はこの
実施例に限定されるものではない。
The fuel spacer arrangement conceptual diagram of FIG. 38 more concretely shows various embodiments of the fuel assembly 18 according to the present invention. It should be noted that this embodiment shows the case where seven fuel spacers are used for the fuel heating portion, but the present invention is not limited to this embodiment.

【0100】図38の(a)は斜線で示すように7個すべ
ての燃料スペーサに本発明に係る旋回ベーンあるいは、
ねじり翼付き燃料スペーサ19b,19cを用いた燃料集合
体の構成例。(b)は燃料チャンネルの上流側6個の燃
料スペーサに本発明に係る燃料スペーサ19b,19cを用
い、最下流側の燃料スペーサには、燃料発熱部の圧力損
失の低減、およびチャンネル安定性の向上を考慮して従
来の燃料スペーサ7b,19aを用いた燃料集合体の構成
例。
In FIG. 38 (a), all seven fuel spacers have swirl vanes according to the present invention, as shown by hatching, or
The structural example of the fuel assembly using the fuel spacers 19b and 19c with a torsion blade. In (b), the fuel spacers 19b and 19c according to the present invention are used for the six fuel spacers on the upstream side of the fuel channel, and the fuel spacer on the most downstream side reduces the pressure loss of the fuel heating portion and improves the channel stability. A configuration example of a fuel assembly using the conventional fuel spacers 7b and 19a in consideration of improvement.

【0101】(c)は燃料発熱部の上流側1/3の位置
には従来の燃料スペーサ19aを用い、下流側2/3の位
置に本発明に係る燃料スペーサ19b,19cを用いた燃料
集合体の構成例。(d)は(b)および(c)の例を組
み合わせた燃料集合体の構成例。なお、これらの実施例
では、本発明に係る燃料スペーサ19a,19bと従来の燃
料スペーサ7b,19aを組み合わせているが、他の低圧
力損失型の燃料スペーサと組み合わせても良い。
(C) is a fuel assembly using the conventional fuel spacer 19a at the upstream 1/3 position of the fuel heat generating portion and the fuel spacers 19b, 19c according to the present invention at the downstream 2/3 position. Body configuration example. (D) is a structural example of a fuel assembly in which the examples of (b) and (c) are combined. Although the fuel spacers 19a and 19b according to the present invention and the conventional fuel spacers 7b and 19a are combined in these embodiments, they may be combined with other low pressure loss type fuel spacers.

【0102】この(d)の例のように、燃料集合体の最
下流位置および燃料発熱中央より上流側の燃料スペーサ
には従来と同様の燃料スペーサ7b,19aを用い、最下
流位置を除いた燃料発熱部中央より下流側の3個の燃料
スペーサには、旋回ベーンあるいはねじり翼付き管状フ
ェルール燃料スペーサ19b,19cを用いている。
As in the case of this example (d), the same fuel spacers 7b and 19a as the conventional one were used as the fuel spacers at the most downstream position of the fuel assembly and the upstream side of the fuel heat generation center, and the most downstream position was removed. Tubular ferrule fuel spacers 19b and 19c with swirl vanes or twisted blades are used for the three fuel spacers on the downstream side from the center of the fuel heating portion.

【0103】旋回ベーンあるいはねじり翼は、蒸気中の
液滴を燃料棒表面に誘導するものであるから、蒸気が主
流となる管状流と呼ばれる流動様式の位置の燃料スペー
サのみに装着すれば効果は十分である。また沸騰遷移発
生は、最下流に位置する燃料スペーサ、あるいは最下流
から2段目に位置する燃料スペーサの直下の位置で起こ
り易いことから、必ずしも最下流の燃料スペーサには、
ねじり翼等をつける必要はない。
Since the swirl vanes or the twisting vanes guide the liquid droplets in the steam to the surface of the fuel rod, it is effective if they are mounted only on the fuel spacer in the flow mode position called the tubular flow in which the steam is the main flow. It is enough. Further, the boiling transition is likely to occur immediately below the fuel spacer located in the most downstream or the fuel spacer located in the second stage from the most downstream.
It is not necessary to attach torsion wings or the like.

【0104】なお、燃料スペーサの格子形状について
は、9×9格子の2本ウォーターロッドを例に説明した
が、ウォーターロッド6の本数とか形状が異なっても、
また8×8格子のような他の形状としても、本発明の旋
回ベーン付き管状フェルールは適用でき、同様の効果が
得られる。
The grid shape of the fuel spacer has been described by taking the example of two water rods of 9 × 9 grid, but even if the number of water rods 6 or the shape is different,
Further, the tubular ferrule with a swirl vane of the present invention can be applied to other shapes such as an 8 × 8 lattice, and the same effect can be obtained.

【0105】さらに、これまでの管状フェルールは円筒
管形状を基本に説明してきたが、図39の斜視図および図
40の一部拡大平面図に示すように、断面が八角形の八角
管状フェルール45においても同様の旋回ベーン付き管状
フェルールを構成することができる。
Further, although the tubular ferrules so far have been described based on the cylindrical tubular shape, the perspective view and the diagram of FIG.
As shown in a partially enlarged plan view of 40, a similar tubular ferrule with a swirl vane can be configured also in an octagonal tubular ferrule 45 having an octagonal cross section.

【0106】また、これまでの実施例は正方格子の燃料
棒配列の燃料スペーサについて説明してきたが、三角格
子の燃料棒配列に対して、円筒管状フェルールを使用す
る場合においても、下流側端部の隣接する管状フェルー
ルの点溶接する周縁から接線方向に旋回ベーン基部材を
側壁から張り出し、その上端に旋回ベーンを設けて管状
フェルール側壁の外側面で囲まれる流路を構成する部分
の二相流の液滴を燃料棒表面に偏向付着させることによ
って容易に実現できる。
Further, although the fuel spacers of the square lattice fuel rod array have been described in the above embodiments, the downstream side end portion is also used in the case of using the cylindrical tubular ferrule for the triangular lattice fuel rod array. Of the adjacent tubular ferrules, the two-phase flow of the part forming the flow path surrounded by the outer surface of the tubular ferrule side wall by slewing the swivel vane base member tangentially from the peripheral edge of the tubular ferrule and providing the swirl vane at the upper end thereof. This can be easily realized by deflecting and adhering the liquid droplets on the fuel rod surface.

【0107】なお、他に上記特許請求範囲の実施態様項
として下記のものがある。 (1) 「旋回ベーンが燃料棒4本で囲まれた流路の中心近
傍まで延び、隣接する管状フェルールから突き出した旋
回ベーン基部材とが前記流路中心を中心として十字形を
なすことを特徴とする請求項1記載の燃料スペーサ。」
In addition, there are the following items as embodiments of the above claims. (1) "The swirl vane extends to the vicinity of the center of the flow path surrounded by four fuel rods, and the swirl vane base member protruding from the adjacent tubular ferrule forms a cross shape around the flow path center. The fuel spacer according to claim 1.

【0108】(2) 「規則的に配列されて複数の燃料棒を
挿通する管状フェルールにより燃料棒を正しい間隔を保
つ燃料スペーサにおいて、管状フェルールに形成する旋
回ベーンおよび基部材を、管状フェルールの軸方向上端
から側壁の一部を切り開き屈曲一体加工することを特徴
とした請求項1記載の燃料スペーサの製造方法。」
(2) “In a fuel spacer in which a plurality of fuel rods are regularly arranged and a plurality of fuel rods are inserted to keep the fuel rods at proper intervals, a swirl vane and a base member formed on the tubular ferrule are attached to an axis of the tubular ferrule. The method for manufacturing a fuel spacer according to claim 1, wherein a part of the side wall is cut open from the upper end in the direction and bent and integrally processed.

【0109】(3) 「燃料発熱部の最も下流側に位置する
燃料スペーサを除く燃料スペーサに請求項1乃至請求項
3記載の燃料スペーサを用いたことを特徴とする燃料集
合体。」 (4) 「燃料発熱部の下流側2/3の位置の燃料スペーサ
に、請求項1乃至請求項3記載の燃料スペーサを1個以
上用いたことを特徴とする燃料集合体。」
(3) "A fuel assembly characterized in that the fuel spacer according to any one of claims 1 to 3 is used as a fuel spacer excluding the fuel spacer located on the most downstream side of the fuel heating portion." (4) ) "A fuel assembly characterized by using one or more fuel spacers according to claims 1 to 3 as a fuel spacer at a position ⅔ on the downstream side of a fuel heat generating portion."

【0110】[0110]

【発明の効果】以上本発明によれは、管状フェルールに
簡単な形状の旋回ベーンあるいはねじり翼を設けること
により、燃料スペーサ位置における冷却材の流れを改善
して圧力損失の増加を抑制すると共に、燃料棒に対する
冷却効果を向上することから、この燃料スペーサを有効
に採用した燃料集合体の限界出力を向上することができ
る効果がある。
As described above, according to the present invention, the tubular ferrule is provided with a swirling vane or a twisted vane having a simple shape to improve the flow of the coolant at the fuel spacer position and suppress the increase of the pressure loss. Since the cooling effect on the fuel rods is improved, there is an effect that the limit output of the fuel assembly in which the fuel spacer is effectively adopted can be improved.

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

【図1】本発明に係る一実施例の燃料集合体一部切断正
面図。
FIG. 1 is a partially cut front view of a fuel assembly according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明に係る一実施例の燃料スペーサの一部切
断正面図。
FIG. 2 is a partially cutaway front view of a fuel spacer according to an embodiment of the present invention.

【図3】従来の燃料スペーサの一部切断正面図。FIG. 3 is a partially cut front view of a conventional fuel spacer.

【図4】燃料スペーサで図1のC−C矢視平面図。FIG. 4 is a plan view of a fuel spacer taken along the line C-C in FIG. 1.

【図5】本発明に係る燃料スペーサで図1のD−D矢視
平面図。
5 is a plan view of the fuel spacer according to the present invention as viewed from the direction of arrows D-D in FIG. 1. FIG.

【図6】本発明に係る燃料スペーサで図1のE−E矢視
平面図。
FIG. 6 is a plan view of the fuel spacer according to the present invention as viewed in the direction of arrows EE in FIG.

【図7】本発明に係る一実施例の管状フェルール斜視
図。
FIG. 7 is a perspective view of a tubular ferrule according to an embodiment of the present invention.

【図8】本発明に係る一実施例の燃料スペーサで一部拡
大平面図。
FIG. 8 is a partially enlarged plan view of the fuel spacer according to the embodiment of the present invention.

【図9】本発明に係る一実施例の燃料スペーサ要部平面
図。
FIG. 9 is a plan view of an essential part of a fuel spacer according to an embodiment of the present invention.

【図10】本発明に係る一実施例の管状フェルール斜視
図。
FIG. 10 is a perspective view of a tubular ferrule according to an embodiment of the present invention.

【図11】本発明に係る一実施例の管状フェルール斜視
図。
FIG. 11 is a perspective view of a tubular ferrule according to an embodiment of the present invention.

【図12】本発明に係る一実施例の管状フェルール斜視
図。
FIG. 12 is a perspective view of a tubular ferrule according to an embodiment of the present invention.

【図13】燃料集合体内における二相流の挙動説明図。FIG. 13 is an explanatory view of the behavior of two-phase flow in the fuel assembly.

【図14】本発明に係る燃料スペーサの下流側における
流れ速度分布説明図。
FIG. 14 is an explanatory view of a flow velocity distribution on the downstream side of the fuel spacer according to the present invention.

【図15】本発明に係る第2の実施例の管状フェルール
斜視図。
FIG. 15 is a perspective view of a tubular ferrule according to a second embodiment of the present invention.

【図16】本発明に係る第3の実施例の角管形ウォータ
ーロッドの燃料スペーサの平面図。
FIG. 16 is a plan view of a fuel spacer for a rectangular tube type water rod according to a third embodiment of the present invention.

【図17】本発明に係る第3の実施例の角管形ウォータ
ーロッドの燃料スペーサの要部平面図。
FIG. 17 is a plan view of a main portion of a fuel spacer of a rectangular tube type water rod according to a third embodiment of the present invention.

【図18】本発明に係る角管形ウォーターロッドの燃料
スペーサ変形例の要部平面図。
FIG. 18 is a plan view of an essential part of a modification of the fuel spacer of the square tube water rod according to the present invention.

【図19】本発明に係る第5の実施例の管状フェルール
斜視図。
FIG. 19 is a perspective view of a tubular ferrule according to a fifth embodiment of the present invention.

【図20】本発明に係る第5の実施例の燃料スペーサで
一部拡大平面図。
FIG. 20 is a partially enlarged plan view of the fuel spacer according to the fifth embodiment of the present invention.

【図21】本発明に係る第6の実施例の管状フェルール
斜視図。
FIG. 21 is a perspective view of a tubular ferrule according to a sixth embodiment of the present invention.

【図22】本発明に係る第6の実施例の燃料スペーサで
一部拡大平面図。
FIG. 22 is a partially enlarged plan view of the fuel spacer according to the sixth embodiment of the present invention.

【図23】十字形旋回ベーンの組立て流れ説明図。FIG. 23 is an explanatory view of an assembling flow of the cross swirl vane.

【図24】本発明に係る第7の実施例の燃料スペーサの
ねじり翼で(a)はねじり翼部拡大斜視図、(b)はは
め込み溝部の拡大斜視図。
24A and 24B are enlarged perspective views of a twisting blade portion of a fuel spacer of a seventh embodiment according to the present invention, and FIG. 24B is an enlarged perspective view of a fitting groove portion.

【図25】本発明に係るねじり翼で(a)は正面図、
(b)は側面図。
FIG. 25 (a) is a front view of the twisted wing according to the present invention,
(B) is a side view.

【図26】旋回ベーンおよびねじれ翼の断面形状と蒸気
流の特性図((a)は直線状翼、(b)は流線形翼)。
FIG. 26 is a characteristic view of a cross-sectional shape of a swirl vane and a twisted blade and steam flow ((a) is a straight blade, (b) is a streamlined blade).

【図27】旋回ベーンおよびねじり翼の迎え角と、旋回
力、抗力との特性図。
FIG. 27 is a characteristic diagram of the attack angle of the swirl vane and the twisted blade, and the swirl force and drag.

【図28】本発明に係る燃料スペーサのねじり翼部拡大
斜視図。
FIG. 28 is an enlarged perspective view of the twisted wing portion of the fuel spacer according to the present invention.

【図29】本発明に係るねじり翼で(a)は組立て説明
斜視図、(b)は平面図、(c)は斜視図。
29A and 29B are perspective views of the twisted blade according to the present invention for explaining assembly, FIG. 29B is a plan view, and FIG. 29C is a perspective view.

【図30】本発明に係る第7の実施例の燃料スペーサで
一部拡大平面図。
FIG. 30 is a partially enlarged plan view of the fuel spacer according to the seventh embodiment of the present invention.

【図31】旋回流と液滴の挙動説明図。FIG. 31 is an explanatory diagram of behavior of a swirling flow and a droplet.

【図32】限界出力の比較特性図。FIG. 32 is a comparative characteristic diagram of the limit output.

【図33】本発明に係る燃料集合体内における一方向旋
回流を示す平面図。
FIG. 33 is a plan view showing a unidirectional swirling flow in a fuel assembly according to the present invention.

【図34】本発明に係る燃料集合体内における二方向旋
回流を示す平面図。
FIG. 34 is a plan view showing a bidirectional swirling flow in a fuel assembly according to the present invention.

【図35】本発明に係る第8の実施例の管状フェルール
要部拡大斜視図。
FIG. 35 is an enlarged perspective view of an essential part of a tubular ferrule according to an eighth embodiment of the present invention.

【図36】本発明に係る第8の実施例の管状フェルール
展開正面図。
FIG. 36 is a developed front view of the tubular ferrule according to the eighth embodiment of the present invention.

【図37】本発明に係る第8の実施例の管状フェルール
取付け組立て要部平面図。
FIG. 37 is a plan view of a main part of the tubular ferrule mounting assembly according to the eighth embodiment of the present invention.

【図38】本発明に係る燃料集合体で燃料スペーサの配
置例を表す概念図。
FIG. 38 is a conceptual diagram showing an arrangement example of fuel spacers in the fuel assembly according to the present invention.

【図39】本発明に係る八角管状フェルールの斜視図。FIG. 39 is a perspective view of an octagonal tubular ferrule according to the present invention.

【図40】本発明に係る八角管状フェルールによる燃料
スペーサの一部拡大平面図。
FIG. 40 is a partially enlarged plan view of a fuel spacer using the octagonal tubular ferrule according to the present invention.

【図41】従来の燃料集合体の一部切断正面図。FIG. 41 is a partially cut front view of a conventional fuel assembly.

【図42】従来の燃料スペーサで図41におけるA−A矢
視平面図。
42 is a plan view of the conventional fuel spacer, taken along the line AA in FIG.

【図43】従来の燃料スペーサで図41におけるB−B矢
視平面図。
43 is a plan view of the conventional fuel spacer as viewed from the direction of arrows B-B in FIG. 41.

【図44】従来の管状フェルールの斜視図。FIG. 44 is a perspective view of a conventional tubular ferrule.

【図45】従来の燃料スペーサの要部拡大斜視図。FIG. 45 is an enlarged perspective view of a main part of a conventional fuel spacer.

【図46】従来の燃料スペーサの一部拡大平面図。FIG. 46 is a partially enlarged plan view of a conventional fuel spacer.

【図47】燃料棒間流路の流速分布図。FIG. 47 is a flow velocity distribution diagram of the flow path between fuel rods.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,18…燃料集合体、2…ハンドル、3…上部タイプレ
ート、4…下部タイプレート、5…燃料棒、6…ウォー
ターロッド、6a…冷却水流入口、6b…冷却水流出
口、7a,7b,9a…燃料スペーサ、8…チャンネル
ボックス、9…短尺燃料棒、10,20,21,22,23,32,
35,37,44…管状フェルール、10a,20a,21a,22
a,23a,32a,35a,37a,44a,45a…内側突起、
10b…はめ込み溝、11…周辺支持バンド、11a,34a,
34b…上向き突起、12…点溶接、13,29…連続ループバ
ネ、14…切欠き部、15…爪部、16…45度方向燃料棒表面
部位、17…燃料棒間流路、19b,19c…旋回ベーン付燃
料スペーサ、24…ローブ、24a…旋回ベーン基部材、2
5,25a,25b…旋回ベーン、26…燃料スペーサ中央部
の孔部、27a,27b…架橋部材、28…曲がり部、30…液
滴、31…液膜、33…角管ウォーターロッド、35…燃料ス
ペーサ内側バンド、36…2相流の偏向方向(矢印)、38
…旋回ベーン材、39…旋回ベーン組立て体、40…ねじり
翼、40a…下端凸部、41…蒸気流、42…旋回力、43,43
a…旋回流、44b…切り込み、45…八角管状フェルー
ル。
1, 18 ... Fuel assembly, 2 ... Handle, 3 ... Upper tie plate, 4 ... Lower tie plate, 5 ... Fuel rod, 6 ... Water rod, 6a ... Cooling water inlet, 6b ... Cooling water outlet, 7a, 7b, 9a ... Fuel spacer, 8 ... Channel box, 9 ... Short fuel rod, 10, 20, 21, 22, 23, 32,
35, 37, 44 ... Tubular ferrule, 10a, 20a, 21a, 22
a, 23a, 32a, 35a, 37a, 44a, 45a ... Inner protrusion,
10b ... Fitting groove, 11 ... Peripheral support band, 11a, 34a,
34b ... Upward protrusion, 12 ... Spot welding, 13,29 ... Continuous loop spring, 14 ... Notch part, 15 ... Claw part, 16 ... 45 degree direction fuel rod surface part, 17 ... Fuel rod flow path, 19b, 19c ... Fuel spacer with swirl vane, 24 ... Lobe, 24a ... Swirling vane base member, 2
5, 25a, 25b ... Swirl vanes, 26 ... Holes in the central portion of the fuel spacer, 27a, 27b ... Bridging members, 28 ... Bent portions, 30 ... Droplets, 31 ... Liquid film, 33 ... Square tube water rod, 35 ... Fuel spacer inner band, 36 ... Two-phase flow deflection direction (arrow), 38
... Swirl vane material, 39 ... Swirl vane assembly, 40 ... Torsion blade, 40a ... Lower end convex portion, 41 ... Steam flow, 42 ... Swirl force, 43, 43
a ... swirling flow, 44b ... notch, 45 ... octagonal tubular ferrule.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ウォータロッドを含む複数本の燃料棒の
夫々を挿通する管状フェルールを連結して燃料棒を横方
向で所定の位置に保持する燃料スペーサにおいて、前記
管状フェルールの側壁上端(冷却材下流側)から端部を
管状フェルールの外方向に延長して先端に斜め上方に延
びる旋回ベーンを形成すると共にこの旋回ベーンが管状
フェルールの側壁下流端よりさらに下流側に突出させた
ことを特徴とする燃料スペーサ。
1. A fuel spacer for holding a fuel rod in a lateral position at a predetermined position by connecting tubular ferrules through which each of a plurality of fuel rods including a water rod is inserted, to a side wall upper end (coolant) of the tubular ferrule. The downstream end of the tubular ferrule extends outward from the tubular ferrule to form a swirl vane that extends obliquely upward at the tip, and the swirl vane projects further downstream than the downstream end of the side wall of the tubular ferrule. Fuel spacer to do.
【請求項2】 ウォータロッドを含む複数本の燃料棒の
夫々を挿通する管状フェルールを連結して燃料棒を横方
向で所定の位置に保持する燃料スペーサにおいて、隣接
した管状フェルール相互の側壁により形成された冷却材
通路で管状フェルール側壁上端(冷却材下流側)の下流
側に冷却材通路中央の中心軸に冷却材流れに対して垂直
方向にねじられているねじり翼を配設したことを特徴と
する燃料スペーサ。
2. A fuel spacer for connecting a plurality of fuel rods, including water rods, to each other to connect tubular ferrules to hold the fuel rods in place laterally, formed by the sidewalls of adjacent tubular ferrules. A twisted blade that is twisted in a direction perpendicular to the coolant flow is disposed on the central axis of the center of the coolant passage on the downstream side of the upper end of the tubular ferrule side wall (downstream side of the coolant). And fuel spacer.
【請求項3】 ウォータロッドを含む複数本の燃料棒の
夫々を挿通する管状フェルールを連結して燃料棒を横方
向で所定の位置に保持する燃料スペーサにおいて、隣接
した管状フェルール相互の側壁により形成された冷却材
通路で管状フェルール側壁上端(冷却材下流側)の下流
側に冷却材通路中央を中心軸としたねじり翼を管状フェ
ルール側壁から張出して形成配設したことを特徴とする
燃料スペーサ。
3. A fuel spacer for connecting tubular ferrules through each of a plurality of fuel rods, including water rods, to hold the fuel rods in place laterally, formed by the sidewalls of adjacent tubular ferrules. A fuel spacer characterized in that a twisting blade having a central axis at the center of the coolant passage is formed so as to project from the tubular ferrule side wall on the downstream side of the upper end (coolant downstream side) of the tubular ferrule side wall in the formed coolant passage.
【請求項4】 周囲をチャンネルボックスで囲み上下を
上部タイプレートと下部タイプレートで支持した複数本
の燃料棒を長手方向に複数段に配置した燃料スペーサに
より横方向に配列保持した燃料集合体において、前記燃
料スペーサが請求項1乃至請求項3記載の燃料スペーサ
としたことを特徴とする燃料集合体。
4. A fuel assembly in which a plurality of fuel rods, each of which is surrounded by a channel box and which is supported by an upper tie plate and a lower tie plate, is laterally arranged and held by a fuel spacer arranged in a plurality of stages in a longitudinal direction. A fuel assembly, wherein the fuel spacer is the fuel spacer according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 周囲をチャンネルボックスで囲み上下を
上部タイプレートと下部タイプレートで支持した複数本
の燃料棒を長手方向に複数段に配置した燃料スペーサに
より横方向に配列保持した燃料集合体において、少なく
とも最上段から数えて2段目、または3段目の燃料スペ
ーサを請求項1乃至請求項3記載の燃料スペーサとした
ことを特徴とする燃料集合体。
5. A fuel assembly in which a plurality of fuel rods, each of which is surrounded by a channel box and supported by an upper tie plate and a lower tie plate, is arranged in a lateral direction by a fuel spacer arranged in a plurality of stages in a longitudinal direction. The fuel assembly according to any one of claims 1 to 3, wherein at least the second or third fuel spacer counted from the uppermost stage is the fuel spacer according to any one of claims 1 to 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5875224A (en) * 1997-09-02 1999-02-23 General Electric Company Swirler attachment for a spacer of a nuclear fuel bundle
US6236702B1 (en) * 1998-02-04 2001-05-22 Korea Atomic Energy Research Institute Fuel assembly spacer grid with swirl deflectors and hydraulic pressure springs
US6507630B1 (en) 2000-05-01 2003-01-14 General Electric Company Cell flow diverter and flow diverter/vortex generator assembly for BWR spacers
JP2004502185A (en) * 2000-07-03 2004-01-22 ウェスチングハウス アトム アクチボラゲット Spacers and fuel assemblies for nuclear reactors

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5875224A (en) * 1997-09-02 1999-02-23 General Electric Company Swirler attachment for a spacer of a nuclear fuel bundle
US6236702B1 (en) * 1998-02-04 2001-05-22 Korea Atomic Energy Research Institute Fuel assembly spacer grid with swirl deflectors and hydraulic pressure springs
US6507630B1 (en) 2000-05-01 2003-01-14 General Electric Company Cell flow diverter and flow diverter/vortex generator assembly for BWR spacers
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