JPH06242284A - 照射試験用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】原子炉に未知の燃料試料を組み込んで照射試験
するための照射試験用装置において、試験燃料要素のフ
レッティング腐食や湾曲変位を防ぎ、安全に継続照射を
行なうことを目的とする。 【構成】本発明の照射試験用装置は、試料収納容器４に
収納した複数個の試験用燃料要素１が、グリッドスペー
サ３の支持突起１１とタイロッド２に巻かれた螺旋状ワ
イヤー１２によって支持されているので、支持点断面が
ずれており、従来のように支持点全部が同一断面に存在
することがない。したがって、試験用燃料要素１を収納
容器に収納するときに、従来のように支持点と燃料要素
との間にギャップを必要とせず、そのためギャップによ
って引き起こされる燃料要素のフレッティング腐食を防
ぐことができる。また、支持点が分散することにより燃
料要素の湾曲変位も防ぐことができ、湾曲変位による燃
料要素の損傷を防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子炉において燃料要
素の照射試験を行なうための照射試験用装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＦＢＲ（高速増殖炉）の照射試験用装置
は、炉心燃料集合体と差し換えて炉心に装荷するため、
その外形形状は炉心燃料集合体とほぼ同一である。すな
わち、照射試験用装置はラッパ管，ハンドリングヘッ
ド，エントランスノズルなどで構成された集合体内に、
試験燃料要素を数本ずつグリッドスペーサで束ねて収納
した試料収納容器を複数個組み込んで構成されている。

【０００３】試験燃料要素は、照射試験目的に応じて照
射途中でこれらの収納容器から取り出し、中間検査を行
なった後、再び集合体に組み立てて、炉心に再装荷し、
さらに照射試験を継続するということができるようにな
っている。

【０００４】ここで、従来の照射試験用装置を図面によ
り説明する。図３は従来の照射試験用装置の縦断面図で
あり、図４は図３のＡ−Ａ断面図、図５はグリッドスペ
ーサ部分の拡大横断面図である。

【０００５】図３〜図５に示されるように、照射試験用
装置は、ハンドリングヘッド６，ラッパ管７，エントラ
ンスノズル８からなる集合体内に、中心棒１０を固定
し、押しバネ２１によって試料収納容器４を保持してい
る。図中矢印は冷却材の流れを示すもので、冷却材はエ
ントランスノズルに下部孔から流入し、試料収納容器の
内部を通り、一部の外側を流れるものと上部で合流しハ
ンドリングヘッドから流出する。試料収納容器は、独立
に照射温度や冷却材の流量を変えて１つの集合体内で試
験条件の異なる照射ができるように、ガス断熱二重管構
成となっている。

【０００６】図４の横断面図に示されるように、試験燃
料要素１はグリッドスペーサを構成するリング状素子１
９に設けた３個の突起１１によって支持されており、グ
リッドスペーサは中央のタイロッド２に固定されてい
る。図５は試験燃料要素１がグリッドスペーサのリング
状素子１９の支持突起１１ａ，１１ｂ，１１ｃで支持さ
れている状態を示すものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような構成による
従来技術のグリッドスペーサは同一断面内に支持突起が
３個配置されている。一方、試験燃料要素は下部端栓溶
接部の外径が被覆管部より大きくなっているため、これ
を通過させるためには予め３個の突起で構成する内接円
を被覆管外径より大きめに設定する必要があり、支持点
と被覆管部にはギャップができる。このため炉内では冷
却材の流力振動によってフレッティング腐食が起こりや
すく、長期間の照射中において試験燃料要素に損傷を生
じる恐れがある。ギャップを無理に小さく設定すると、
照射によって試験燃料要素の外径が増大する現象が生じ
たときに問題があり、また中間検査のために燃料要素を
取り出す場合、その引き抜きや再組立時の挿入が困難に
なり、結果的に被覆管にキズをつけて試験燃料要素が再
使用できなくなる恐れがある。

【０００８】さらに、試験燃料要素は照射の進行に伴な
って炉心発熱部およびその近傍においては特に顕著に照
射湾曲が起こり、グリッドスペーサのない中間部におい
て同一方向に４本の燃料要素が湾曲変位するため、要素
束の中央で冷却材の流路が狭まり逆にその周辺部では流
路が広がるという現象が生じ、終いには燃料要素同士が
接近して接触を起こす恐れもある。特に試験燃料要素の
ような未知の燃料要素の照射装置においては、燃料の湾
曲変位を抑制することが望まれている。

【０００９】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、照射試験用装置において、試験燃料要素の引き
抜きや挿入の困難を伴なわずにそのフレッティング腐食
や湾曲変位を防ぎ、安全に継続照射が行なえるようにす
ることを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は照射試験用装置において、該照射試験用装
置に装荷する試験用燃料要素の試料収納容器内における
支持を、従来のようにグリッドスペーサの突起のみで行
なわずに、グリッドスペーサの突起と試料収納容器の中
央にあるタイロッドに巻いた螺旋状ワイヤーによって行
なうものである。

【００１１】すなわち、本発明は、中央部にタイロッド
が設置され該タイロッドに複数個のグリッドスペーサが
固定され、複数個の試験用燃料要素が該グリッドスペー
サで支持されて収納されている試料収納容器を複数個装
荷してなる燃料集合体形式の照射試験用装置において、
試験用燃料要素が前記グリッドスペーサ以外に前記タイ
ロッドに巻いた螺旋状ワイヤーによっても支持されてい
ることを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明の照射試験用装置に組み込まれる試験燃
料要素は、グリッドスペーサの突起とタイロッドに巻い
た螺旋状ワイヤーとの両方で支持されているので、従来
とは異なり支持点が全部同一断面にくるということがな
い。したがって試験燃料要素の挿入および引き抜き時に
は、燃料要素を支持点でないほうに僅かながら変位させ
ながら通過させることができ、従来必要であった被覆管
と支持突起とのギャップはほとんど必要なくなり、これ
らの製作上の公差の範囲内でほぼ０に設定できる。した
がって従来のような支持ギャップでのフレッティング腐
食の問題が解消される。

【００１３】また、グリッドスペーサの存在しない部分
にはタイロッドに巻かれた螺旋状ワイヤーがあるので、
燃料要素束のタイロッド側は軸方向に全長に亘って支持
点ができ、照射湾曲等の変位に対しても安定な燃料要素
支持が得られる。さらに冷却材は螺旋状ワイヤーによっ
て旋回流となり、周辺部と中央部との混合が行なわれる
ので、試料収納容器の径方向温度分布を小さくすること
ができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図２を用いて
説明する。図１は本発明の実施例を説明するもので、試
験燃料要素４本が試料収納容器に収められている状態の
縦断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。

【００１５】図１および図２において、１は試験燃料要
素、２はタイロッド、３はグリッドスペーサ、１１は支
持突起、１２は螺旋状ワイヤー、１３は溶接個所、１４
は内管、１５は外管、１６は封入ガス、１７は接点、１
８はワイヤー固定端、１９はグリッド素子、２０は吊り
輪、２２は溶接部、２３は上部端栓である。

【００１６】これらの図に示されるように、グリッドス
ペーサ３は、薄肉円管に２個の支持突起１１を設けたグ
リッド素子１９を４個、外周側に支持突起１１がくるよ
うに背合せに溶接して構成する。グリッドスペーサ３は
溶接１３によりタイロッド２に固定される。通常ＦＢＲ
の試験燃料要素に対しては５〜８段配置が用いられる。

【００１７】グリッドスペーサ３を取り付けたタイロッ
ド２は、下端側で燃料要素１の下部端栓の固定孔を用い
て、４本の燃料要素を一体的に組み込み上端の吊り輪２
０を使って燃料要素付タイロッド全体を、試料収納容器
４に挿入および取り出しができる。ここで試料収納容器
４は、６体とも周囲の温度と独立に照射条件を設定する
ため外管１５、内管１４の二重管の間隙に断熱ガス１６
を封入して上・下端を密封してある。上部にはタイロッ
ド全体の出し入れのためのキャップがねじで結合されて
いる（図示省略）。

【００１８】タイロッド２のグリッドスペーサ間に螺旋
状にワイヤー１２を巻き付け、両端を溶接止め１８す
る。ワイヤー直径は、被覆管やグリッドスペーサ３の製
造公差を考慮しながら、燃料要素１の外径と、支持突起
１１ａ，１１ｂおよびタイロッド２の直径によって、燃
料要素との間隙がほぼ０になるように設計する。

【００１９】通常、ワイヤー直径が１．０〜２．０ｍｍ
の範囲で全体の設計が行なわれる。また、ワイヤー１２
の巻付ピッチは燃料要素の剛性と冷却材圧力損失や被覆
管との支持点数等を設計的に判断して決定する。すなわ
ち、太径の燃料要素では支持点を少なくしても剛性が大
きいので安定するが、比較的細径では短ピッチにするな
ど、照射する燃料要素１の仕様に応じて決定する必要が
ある。また、ワイヤー１本の場合にはグリッドスペーサ
３の支持点とワイヤーの支持点間隔が離れてしまうの
で、巻き始点を変えて同一ピッチで複数本巻き付けるこ
とにより離れすぎないようにすることができる。ワイヤ
ーとの支持点を増やすと、湾曲変位に対してより確実で
安定な支持が得られる。

【００２０】また、照射により燃料要素の湾曲が顕著に
なるような領域に対しては、ワイヤーピッチの短いもの
を巻き付けて支持点を増し、逆に下部側の変形の少ない
部分にはピッチの長いワイヤーを巻いて支持点を少なく
する。これらの手段を講ずることにより全体の圧力損失
を小さく抑えることが可能である。したがって、タイロ
ッドの全体組立において、本実施例のようにタイロッド
２全体を１本で貫通する構成方法以外に、各グリッド間
をつなぐ短尺タイロッドにピッチや本数の異なる螺旋状
ワイヤーを巻き付けたものを用意しておき、グリッドス
ペーサと溶接で連結する等の方法を採用することもでき
る。

【００２１】前記構成部材はステンレス系の主にＳＵＳ
３１６鋼が使用されるが、炉心に装荷するため照射量が
高くなるので、耐スエリング性を考慮して、成分を調整
したＳＵＳ３１６相当鋼および冷間加工度を有するもの
を使用するのが望ましい。

【００２２】照射後に本発明の装置を分解して燃料要素
を引き抜く場合には、グリッド支持点と螺旋状ワイヤー
の支持断面がずれているので、燃料要素に多少の外径増
加があっても、支持点と対向する側に少しずつ変位がで
き、引き抜き抵抗が大きくならずに損傷なく次の継続照
射用装置に燃料要素を乗せ換えることができる。

【００２３】なお、本発明のグリッドスペーサでは、装
荷する燃料要素の直径が変わっても、螺旋状ワイヤーの
みを交換すれば収納できるので、各試料収納容器にはそ
れぞれ燃料要素の異なるものを同時に収納し試験でき
る。

【００２４】

【発明の効果】本発明の照射試験用装置では、試験燃料
要素のフレッティング腐食や湾曲変位を防止することが
でき、しかも試験燃料要素の挿入や引き抜きを困難を伴
なわずに損傷なく行なえるので、試験燃料要素の継続照
射を安全に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における試験燃料要素を収納
した試料収納容器の縦断面図。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図３】従来の照射試験用装置の縦断面図。

【図４】図３におけるＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図５】図４におけるグリッドスペーサ部分の拡大図。

【符号の説明】

１…試験用燃料要素、２…タイロッド、３…グリッドス
ペーサ、４…試料収納容器、１１…グリッドスペーサの
支持突起、１２…螺旋状ワイヤー、１７…ワイヤー支持
点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央部にタイロッドが設置され該タイロ
   ッドに複数個のグリッドスペーサが固定され、複数個の
   試験用燃料要素が該グリッドスペーサの突起で支持され
   て収納されている試料収納容器を複数個装荷してなる燃
   料集合体形式の照射試験用装置において、試験用燃料要
   素が前記グリッドスペーサの突起以外に前記タイロッド
   に巻いた螺旋状ワイヤーによっても支持されていること
   を特徴とする照射試験用装置。