JPH06273559A - 沸騰水型原子炉の燃料バンドル用の旋回羽根付きスペーサ - Google Patents
沸騰水型原子炉の燃料バンドル用の旋回羽根付きスペーサInfo
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- JPH06273559A JPH06273559A JP5311462A JP31146293A JPH06273559A JP H06273559 A JPH06273559 A JP H06273559A JP 5311462 A JP5311462 A JP 5311462A JP 31146293 A JP31146293 A JP 31146293A JP H06273559 A JPH06273559 A JP H06273559A
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- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
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- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/34—Spacer grids
- G21C3/3432—Grids designed to influence the coolant, i.e. coolant mixing function
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 沸騰水型原子炉用の燃料バンドルにおいて、
所定の垂直方向位置にて燃料棒を相互に離間せしめるス
ペーサの配備に起因する、「圧力降下」と「ドライアウ
ト(dryout)或いは水膜消失」とを回避する。 【構成】 上部タイプレートの下方に位置するスペーサ
(S2 ;S3 ) を、短縮高さ及び薄肉のフェルールを含むフ
ェルール層F と、 フェルール間のサブチャネル区域の上
方の旋回羽根層V とで構成する。上部二相領域に於いて
旋回羽根層V は、旋回羽根の捩り構造により、サブチャ
ネル区域を上方へ向かう水／蒸気から水のみを分離して
遠心力で燃料棒R に押しやる一方、圧力降下無しに蒸気
を素通りさせる。ドライアウトが生じないスペーサには
適用しない。
所定の垂直方向位置にて燃料棒を相互に離間せしめるス
ペーサの配備に起因する、「圧力降下」と「ドライアウ
ト(dryout)或いは水膜消失」とを回避する。 【構成】 上部タイプレートの下方に位置するスペーサ
(S2 ;S3 ) を、短縮高さ及び薄肉のフェルールを含むフ
ェルール層F と、 フェルール間のサブチャネル区域の上
方の旋回羽根層V とで構成する。上部二相領域に於いて
旋回羽根層V は、旋回羽根の捩り構造により、サブチャ
ネル区域を上方へ向かう水／蒸気から水のみを分離して
遠心力で燃料棒R に押しやる一方、圧力降下無しに蒸気
を素通りさせる。ドライアウトが生じないスペーサには
適用しない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、沸騰水型原子炉内にお
いて使用するためのスペーサに関するものである。更に
詳しく述べれば、燃料バンドルの上部二相領域内におい
て短縮型のフェルールスペーサ(ferrule spacers) を好
ましくはそれの上方に位置する旋回羽根と組合わせるこ
とにより、総合圧力降下を低減させながら臨界出力性能
の向上が達成される。
いて使用するためのスペーサに関するものである。更に
詳しく述べれば、燃料バンドルの上部二相領域内におい
て短縮型のフェルールスペーサ(ferrule spacers) を好
ましくはそれの上方に位置する旋回羽根と組合わせるこ
とにより、総合圧力降下を低減させながら臨界出力性能
の向上が達成される。
【０００２】
【従来の技術】沸騰水型原子炉用の燃料バンドルは公知
である。かかる燃料バンドルは下部タイプレート上に支
持された複数の互いに平行に直立した燃料棒を含んでい
て、それらの燃料棒の少なくとも一部は上部タイプレー
トにまで伸びてそれに固定されている。下部タイプレー
トの位置において燃料棒を包囲するチャネルは上方に伸
び、そして上部タイプレートの位置にまで達している。
運転に際しては、下部タイプレートを通って水が燃料バ
ンドル内に流入し、そしてチャネル内の隔離された流路
を通って上方に流れながら蒸気を発生する。最後に、水
および蒸気が上部タイプレートを通って燃料バンドルか
ら流出する。
である。かかる燃料バンドルは下部タイプレート上に支
持された複数の互いに平行に直立した燃料棒を含んでい
て、それらの燃料棒の少なくとも一部は上部タイプレー
トにまで伸びてそれに固定されている。下部タイプレー
トの位置において燃料棒を包囲するチャネルは上方に伸
び、そして上部タイプレートの位置にまで達している。
運転に際しては、下部タイプレートを通って水が燃料バ
ンドル内に流入し、そしてチャネル内の隔離された流路
を通って上方に流れながら蒸気を発生する。最後に、水
および蒸気が上部タイプレートを通って燃料バンドルか
ら流出する。
【０００３】燃料棒は細長くてたわみ易いものである。
蒸気の発生がもたらす力学的な作用の下で、かかる燃料
棒は振動を生じ、そして互いに接触して摩擦し合うこと
になる。それ故、いわゆる燃料棒スペーサが使用される
のである。かかるスペーサは燃料バンドルの長手方向に
沿った複数の互いに離隔した鉛直方向位置において各燃
料棒を包囲し、それによりチャネル内において燃料棒を
所定の並列状態に維持する。
蒸気の発生がもたらす力学的な作用の下で、かかる燃料
棒は振動を生じ、そして互いに接触して摩擦し合うこと
になる。それ故、いわゆる燃料棒スペーサが使用される
のである。かかるスペーサは燃料バンドルの長手方向に
沿った複数の互いに離隔した鉛直方向位置において各燃
料棒を包囲し、それによりチャネル内において燃料棒を
所定の並列状態に維持する。
【０００４】本発明に関連して述べれば、かかる燃料バ
ンドルの上部二相領域内においていわゆるフェルールス
ペーサが使用される。フェルールスペーサ中のフェルー
ルは、一方の側に通例１対のストップを有しかつ他方の
側に燃料棒圧迫ばねを有する個別の円筒から成ってい
る。フェルールの内径は燃料棒の外径を越える結果、ば
ねによって押しつけられた燃料棒はフェルールの中心に
位置することになる。かかるフェルールがマトリクス状
を成して結合された場合、燃料棒は極めて満足すべき離
隔状態でしっかりと保持されるのである。
ンドルの上部二相領域内においていわゆるフェルールス
ペーサが使用される。フェルールスペーサ中のフェルー
ルは、一方の側に通例１対のストップを有しかつ他方の
側に燃料棒圧迫ばねを有する個別の円筒から成ってい
る。フェルールの内径は燃料棒の外径を越える結果、ば
ねによって押しつけられた燃料棒はフェルールの中心に
位置することになる。かかるフェルールがマトリクス状
を成して結合された場合、燃料棒は極めて満足すべき離
隔状態でしっかりと保持されるのである。
【０００５】燃料バンドルの上部二相領域内において燃
料棒と共にフェルールスペーサを使用した場合、臨界出
力性能に対して有利な効果の得られることが見出され
た。かかるスペーサは、蒸気発生用燃料棒の表面上に必
要とされる水膜を増強するために役立つ。水膜の維持
は、燃料棒の表面上に「ドライアウト(dryout)」として
知られる状態が生じることを防止する。ドライアウトの
発生は、燃料棒上の水膜が完全に蒸発する（すなわち、
水膜の厚さがゼロになる）ような最初の位置において開
始する。かかる現象は、スペーサを通過することによっ
て水膜の厚さが増大する前、すなわちスペーサの直ぐ上
流側において起こる。それ故、スペーサ１および２の直
ぐ上流側で起こり易いドライアウトを防止するために
は、それぞれスペーサ２および３によって水膜を厚くす
ればよいわけである。かかるドライアウト状態は被覆管
の過熱を引起こし、その結果として燃料棒の破損をもた
らすことがある。残念ながら、いずれのスペーサもある
程度の圧力降下を生じる。しかるに、燃料バンドルの上
部二相領域内における圧力降下は回避することが好まし
い。なぜなら、かかる圧力降下は熱水力学的不安定性お
よび核熱水力学的不安定性の原因となるからである。
料棒と共にフェルールスペーサを使用した場合、臨界出
力性能に対して有利な効果の得られることが見出され
た。かかるスペーサは、蒸気発生用燃料棒の表面上に必
要とされる水膜を増強するために役立つ。水膜の維持
は、燃料棒の表面上に「ドライアウト(dryout)」として
知られる状態が生じることを防止する。ドライアウトの
発生は、燃料棒上の水膜が完全に蒸発する（すなわち、
水膜の厚さがゼロになる）ような最初の位置において開
始する。かかる現象は、スペーサを通過することによっ
て水膜の厚さが増大する前、すなわちスペーサの直ぐ上
流側において起こる。それ故、スペーサ１および２の直
ぐ上流側で起こり易いドライアウトを防止するために
は、それぞれスペーサ２および３によって水膜を厚くす
ればよいわけである。かかるドライアウト状態は被覆管
の過熱を引起こし、その結果として燃料棒の破損をもた
らすことがある。残念ながら、いずれのスペーサもある
程度の圧力降下を生じる。しかるに、燃料バンドルの上
部二相領域内における圧力降下は回避することが好まし
い。なぜなら、かかる圧力降下は熱水力学的不安定性お
よび核熱水力学的不安定性の原因となるからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】沸騰水型原子炉におい
てはまた、燃料バンドルの上部二相領域内に旋回羽根が
使用されることがある。本発明に関連しては、少なくと
も下記の３つの先行技術を考察する必要がある。最初、
旋回羽根は燃料バンドル内に閉込められない沸騰水型原
子炉用の燃料棒に関連して提唱された。これらの旋回羽
根は燃料棒と同じ長さを有しており、そして燃料棒間の
空隙内に配置された。燃料バンドルという最新の手段が
導入され、しかも圧力降下が大きかったため、この技術
は商業的な意義を持たなかった。
てはまた、燃料バンドルの上部二相領域内に旋回羽根が
使用されることがある。本発明に関連しては、少なくと
も下記の３つの先行技術を考察する必要がある。最初、
旋回羽根は燃料バンドル内に閉込められない沸騰水型原
子炉用の燃料棒に関連して提唱された。これらの旋回羽
根は燃料棒と同じ長さを有しており、そして燃料棒間の
空隙内に配置された。燃料バンドルという最新の手段が
導入され、しかも圧力降下が大きかったため、この技術
は商業的な意義を持たなかった。
【０００７】１９９１年５月１７日に提出された「イン
コネル製スペーサ中における旋回羽根」と称するJohans
son の米国特許出願第０７／７０２２１２号中には、全
体が旋回羽根から構成されたスペーサが開示されてい
る。このスペーサにおいては、旋回羽根はスペーサの高
さと同じ高さを有すると共に、燃料棒間のあらゆる空隙
を占めている。その結果、かかるスペーサにおいては大
きい圧力降下が認められる。
コネル製スペーサ中における旋回羽根」と称するJohans
son の米国特許出願第０７／７０２２１２号中には、全
体が旋回羽根から構成されたスペーサが開示されてい
る。このスペーサにおいては、旋回羽根はスペーサの高
さと同じ高さを有すると共に、燃料棒間のあらゆる空隙
を占めている。その結果、かかるスペーサにおいては大
きい圧力降下が認められる。
【０００８】１９９１年５月１７日に提出された「部分
長燃料棒に対する気水分離装置」と称するDix の米国特
許出願第０７／７０２６４４号（現在では１９９２年７
月１５日に提出された「部分長燃料棒を含む燃料バンド
ルにおける臨界出力の最適化」と称するJohansson 等の
米国特許出願第０７／９１４３８９号の一部継続出願の
ために放棄されている）中には、部分長燃料棒の上方に
配置された旋回羽根が開示されている。この発明におい
ては、かかる旋回羽根は部分長燃料棒の上方に位置する
気水分離装置および臨界出力を向上させるための装置と
して使用されている。この場合の着想は、部分長燃料棒
の上方の空間内において水と蒸気とを分離することによ
り、燃料バンドルのガス抜きを改善し得るというもので
ある。更にまた、第１のスペーサよりも下方に位置する
燃料バンドルの上部二相領域内に配置された旋回羽根は
臨界出力を向上させ得ることも見出された。
長燃料棒に対する気水分離装置」と称するDix の米国特
許出願第０７／７０２６４４号（現在では１９９２年７
月１５日に提出された「部分長燃料棒を含む燃料バンド
ルにおける臨界出力の最適化」と称するJohansson 等の
米国特許出願第０７／９１４３８９号の一部継続出願の
ために放棄されている）中には、部分長燃料棒の上方に
配置された旋回羽根が開示されている。この発明におい
ては、かかる旋回羽根は部分長燃料棒の上方に位置する
気水分離装置および臨界出力を向上させるための装置と
して使用されている。この場合の着想は、部分長燃料棒
の上方の空間内において水と蒸気とを分離することによ
り、燃料バンドルのガス抜きを改善し得るというもので
ある。更にまた、第１のスペーサよりも下方に位置する
燃料バンドルの上部二相領域内に配置された旋回羽根は
臨界出力を向上させ得ることも見出された。
【０００９】上記の着想に基づけば、旋回羽根は通常の
ごとく鉛直方向に沿って燃料棒を取出すことを妨げる点
に注意されたい。少なくともこのような理由により、か
かる構成は商業的に使用されなかった。
ごとく鉛直方向に沿って燃料棒を取出すことを妨げる点
に注意されたい。少なくともこのような理由により、か
かる構成は商業的に使用されなかった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】沸騰水型原子炉用の燃料
バンドルにおいて使用するため、短縮型のフェルールス
ペーサとそれの上方に配置された旋回羽根との組合せか
ら成る改良スペーサが開示される。好適な実施の態様に
従えば、短縮型のフェルールスペーサは旋回羽根の下方
に配置されると共に、該スペーサの位置において各々の
燃料棒を個別に包囲するフェルールを含んでいる。各々
のフェルールは、０．０２０インチ以下のなるべく小さ
い肉厚および０．９インチ以下の短縮された高さを有し
ている。このようなフェルールスペーサの縮小された高
さおよび肉厚は、圧力降下を許容限界内に維持するため
に必要であると共に、蒸気発生のために必要な水膜を該
スペーサの下流側（すなわち、該スペーサの直ぐ上方）
の燃料棒上において増強するために役立つ。それと同時
に、フェルールスペーサの直ぐ上方には旋回羽根が配置
されているが、これらの旋回羽根は隣接するフェルール
間に形成されたいわゆるサブチャネル区域の上方に位置
している。
バンドルにおいて使用するため、短縮型のフェルールス
ペーサとそれの上方に配置された旋回羽根との組合せか
ら成る改良スペーサが開示される。好適な実施の態様に
従えば、短縮型のフェルールスペーサは旋回羽根の下方
に配置されると共に、該スペーサの位置において各々の
燃料棒を個別に包囲するフェルールを含んでいる。各々
のフェルールは、０．０２０インチ以下のなるべく小さ
い肉厚および０．９インチ以下の短縮された高さを有し
ている。このようなフェルールスペーサの縮小された高
さおよび肉厚は、圧力降下を許容限界内に維持するため
に必要であると共に、蒸気発生のために必要な水膜を該
スペーサの下流側（すなわち、該スペーサの直ぐ上方）
の燃料棒上において増強するために役立つ。それと同時
に、フェルールスペーサの直ぐ上方には旋回羽根が配置
されているが、これらの旋回羽根は隣接するフェルール
間に形成されたいわゆるサブチャネル区域の上方に位置
している。
【００１１】
【実施例】フェルールスペーサの上方に配置された旋回
羽根は、燃料棒間のサブチャネル区域内に導入された水
を燃料棒に向けて再分配するために役立つ。このような
構成の目的は、圧力降下を最小限に抑えながら従来のス
ペーサと同等な臨界出力性能を達成することにある。か
かる目的は２つの改良点によって達成される。第一に、
旋回羽根はフェルールスペーサの上方に配置される。そ
の結果、現行のフェルールスペーサの内部に旋回羽根を
配置した場合に生じるような流体流路の顕著な狭窄が回
避されることになる。第二に、旋回羽根の追加された改
良スペーサは、それが臨界出力性能を向上させるために
役立つような位置においてのみ使用される。そのような
位置とは、通例は燃料バンドルの上端から数えて２番目
および３番目のスペーサ位置であり、また非常に稀には
それより下方のスペーサ位置をも含む。
羽根は、燃料棒間のサブチャネル区域内に導入された水
を燃料棒に向けて再分配するために役立つ。このような
構成の目的は、圧力降下を最小限に抑えながら従来のス
ペーサと同等な臨界出力性能を達成することにある。か
かる目的は２つの改良点によって達成される。第一に、
旋回羽根はフェルールスペーサの上方に配置される。そ
の結果、現行のフェルールスペーサの内部に旋回羽根を
配置した場合に生じるような流体流路の顕著な狭窄が回
避されることになる。第二に、旋回羽根の追加された改
良スペーサは、それが臨界出力性能を向上させるために
役立つような位置においてのみ使用される。そのような
位置とは、通例は燃料バンドルの上端から数えて２番目
および３番目のスペーサ位置であり、また非常に稀には
それより下方のスペーサ位置をも含む。
【００１２】先ず図１を見ると、本発明のスペーサを有
する典型的な燃料バンドルＢが示されている。かかる燃
料バンドルＢは、ノーズピースＮを有する下部タイプレ
ートＬを含んでいる。複数の全長燃料棒Ｒが下部タイプ
レートＬから上部タイプレートＵまで伸びている。通常
の実施の態様に従えば、１本以上の燃料棒は部分長燃料
棒Ｒｐを成している。かかる燃料バンドルＢは、下部タ
イプレートＬの位置から少なくとも上部タイプレートＵ
の付近にまで伸びるチャネルＣによって包囲されてい
る。従来公知のごとく、スペーサのバンドは導流タブＴ
を含むことがある（図１および２参照）。
する典型的な燃料バンドルＢが示されている。かかる燃
料バンドルＢは、ノーズピースＮを有する下部タイプレ
ートＬを含んでいる。複数の全長燃料棒Ｒが下部タイプ
レートＬから上部タイプレートＵまで伸びている。通常
の実施の態様に従えば、１本以上の燃料棒は部分長燃料
棒Ｒｐを成している。かかる燃料バンドルＢは、下部タ
イプレートＬの位置から少なくとも上部タイプレートＵ
の付近にまで伸びるチャネルＣによって包囲されてい
る。従来公知のごとく、スペーサのバンドは導流タブＴ
を含むことがある（図１および２参照）。
【００１３】言うまでもないが、燃料バンドルＢは長手
方向の一部分のみが示されている。また、スペーサ
Ｓ1 、Ｓ2 およびＳ3 が見えるようにするため、燃料バ
ンドルＢを包囲するチャネルＣの一部が切取られてい
る。なお、本発明は特にスペーサＳ 2 およびＳ3 に適用
されることを理解すべきである。次に図２の斜視図を見
ると、内部に燃料棒が配置されていない状態にあるスペ
ーサＳ2 またはＳ3 の構造が示されている。このスペー
サは、好ましくは下方に位置するフェルール層Ｆおよび
上方に位置する旋回羽根層Ｖを含む二段スペーサであ
る。
方向の一部分のみが示されている。また、スペーサ
Ｓ1 、Ｓ2 およびＳ3 が見えるようにするため、燃料バ
ンドルＢを包囲するチャネルＣの一部が切取られてい
る。なお、本発明は特にスペーサＳ 2 およびＳ3 に適用
されることを理解すべきである。次に図２の斜視図を見
ると、内部に燃料棒が配置されていない状態にあるスペ
ーサＳ2 またはＳ3 の構造が示されている。このスペー
サは、好ましくは下方に位置するフェルール層Ｆおよび
上方に位置する旋回羽根層Ｖを含む二段スペーサであ
る。
【００１４】下方のフェルール層Ｆは、短縮された高さ
および最小肉厚の管壁を有する通常のフェルール１４を
互いに並列した状態で含んでいる。通例、かかるフェル
ールスペーサは１．２インチ程度の高さを有している。
しかるに、本発明のスペーサはかかる通常値の1/2 〜3/
4 程度の高さを有することが好ましい。すなわち、フェ
ルールの高さは０．９インチ以下に制限されるのであ
る。
および最小肉厚の管壁を有する通常のフェルール１４を
互いに並列した状態で含んでいる。通例、かかるフェル
ールスペーサは１．２インチ程度の高さを有している。
しかるに、本発明のスペーサはかかる通常値の1/2 〜3/
4 程度の高さを有することが好ましい。すなわち、フェ
ルールの高さは０．９インチ以下に制限されるのであ
る。
【００１５】本発明のスペーサにおいては、フェルール
の肉厚についても同様な変更が行われた。通例、フェル
ールスペーサは０．０２０インチ程度の肉厚を有してい
る。本発明の場合、フェルール材料の肉厚は０．０２０
インチより小さい値（好ましくは０．０１５インチ程
度）に制限される。このような材料寸法の縮小は、燃料
バンドル内において大きい圧力降下を示すのが普通であ
るような設計例に関して必要とされる。
の肉厚についても同様な変更が行われた。通例、フェル
ールスペーサは０．０２０インチ程度の肉厚を有してい
る。本発明の場合、フェルール材料の肉厚は０．０２０
インチより小さい値（好ましくは０．０１５インチ程
度）に制限される。このような材料寸法の縮小は、燃料
バンドル内において大きい圧力降下を示すのが普通であ
るような設計例に関して必要とされる。
【００１６】フェルール層Ｆの残りの構造は従来通りで
ある。かかるスペーサはバンド１６によって包囲されて
いると共に、フェルールの内部にストップ１８およびル
ープばね２０を含んでいる（図３参照）。全く同様に、
旋回羽根層Ｖの構造も容易に理解されよう。図４（Ａ）
を見ると、好ましくはジルカロイ製の材料が示されてい
る。かかる材料は概してＩ字形の直立した打抜き金属部
材４０から成っていて、部材４０の下端は連続したアー
ム４２によって連結されている。なお、部材４０の上端
に設けられたアーム４４は分断されている。また、概し
てＩ字形の部材４０の中央には中央アーム４６が設けら
れている。
ある。かかるスペーサはバンド１６によって包囲されて
いると共に、フェルールの内部にストップ１８およびル
ープばね２０を含んでいる（図３参照）。全く同様に、
旋回羽根層Ｖの構造も容易に理解されよう。図４（Ａ）
を見ると、好ましくはジルカロイ製の材料が示されてい
る。かかる材料は概してＩ字形の直立した打抜き金属部
材４０から成っていて、部材４０の下端は連続したアー
ム４２によって連結されている。なお、部材４０の上端
に設けられたアーム４４は分断されている。また、概し
てＩ字形の部材４０の中央には中央アーム４６が設けら
れている。
【００１７】部材４０の幅は、隣接するフェルール１４
間に形成されたサブチャネル区域４８（図３（Ｄ）参
照）の最小幅にほぼ等しい。この最小幅が使用される理
由は、それぞれの部材４０をねじった場合、得られる旋
回羽根がサブチャネル区域４８の上方にのみ位置するよ
うにすることにある。連続アーム４２はタブ４３を有し
ている。かかるタブ４３は、組立済みのフェルール１４
の上端にキー留めし得るように配置されている。なお、
これらのタブ４３を取付点として使用することが好都合
である。
間に形成されたサブチャネル区域４８（図３（Ｄ）参
照）の最小幅にほぼ等しい。この最小幅が使用される理
由は、それぞれの部材４０をねじった場合、得られる旋
回羽根がサブチャネル区域４８の上方にのみ位置するよ
うにすることにある。連続アーム４２はタブ４３を有し
ている。かかるタブ４３は、組立済みのフェルール１４
の上端にキー留めし得るように配置されている。なお、
これらのタブ４３を取付点として使用することが好都合
である。
【００１８】部材４０には、上端と下端との間において
少なくとも９０°のねじりを加えることが好ましい。図
示の場合、部材４０は１８０°だけねじられている。か
かるねじりの結果、アーム４４は下端の連続アーム４２
に平行な格子を形成すると共に、アーム４６は９０°の
方向において互いに接合されて連続した空隙を形成す
る。なお、連続アーム４２はフェルール層Ｆの上部に固
定されることが好ましい。
少なくとも９０°のねじりを加えることが好ましい。図
示の場合、部材４０は１８０°だけねじられている。か
かるねじりの結果、アーム４４は下端の連続アーム４２
に平行な格子を形成すると共に、アーム４６は９０°の
方向において互いに接合されて連続した空隙を形成す
る。なお、連続アーム４２はフェルール層Ｆの上部に固
定されることが好ましい。
【００１９】再び図２を見ると、旋回羽根層Ｖの取付け
方法が示されている。好ましくは、第１の旋回羽根列Ｒ
1 が第１の燃料棒列と第２の燃料棒列との間に配置され
る。同様に、第２の旋回羽根列Ｒ2 が第２の燃料棒列と
第３の燃料棒列との間に配置される。図示された燃料棒
配列は２本の水管Ｗ1 およびＷ2 を含む１０×１０のマ
トリクスであって、各々の水管がかかるマトリクスから
４本ずつの燃料棒を排除していることが認められよう。
このような場合、第３の燃料棒列と第４の燃料棒列との
間に第３の部分旋回羽根列Ｒ3 を使用することができ
る。
方法が示されている。好ましくは、第１の旋回羽根列Ｒ
1 が第１の燃料棒列と第２の燃料棒列との間に配置され
る。同様に、第２の旋回羽根列Ｒ2 が第２の燃料棒列と
第３の燃料棒列との間に配置される。図示された燃料棒
配列は２本の水管Ｗ1 およびＷ2 を含む１０×１０のマ
トリクスであって、各々の水管がかかるマトリクスから
４本ずつの燃料棒を排除していることが認められよう。
このような場合、第３の燃料棒列と第４の燃料棒列との
間に第３の部分旋回羽根列Ｒ3 を使用することができ
る。
【００２０】以上、スペーサＳ2 およびＳ3 の構造を説
明したので、次にかかるスペーサの動作について説明し
よう。原子炉が（利用可能な出力の８０％を越える）通
常の出力負荷の下で運転されている場合、燃料バンドル
Ｂの上部二相領域内においては、蒸気発生のために所望
される水膜を燃料棒Ｒの表面上に維持する必要があるこ
とは自明であろう。これは、スペーサＳ2 およびＳ3 が
設置される領域に相当している。
明したので、次にかかるスペーサの動作について説明し
よう。原子炉が（利用可能な出力の８０％を越える）通
常の出力負荷の下で運転されている場合、燃料バンドル
Ｂの上部二相領域内においては、蒸気発生のために所望
される水膜を燃料棒Ｒの表面上に維持する必要があるこ
とは自明であろう。これは、スペーサＳ2 およびＳ3 が
設置される領域に相当している。
【００２１】また、本発明はスペーサＳ1 に適用されな
いことも自明であろう。簡単に述べれば、燃料棒Ｒの核
燃料装填状態は燃料棒被覆管の表面にドライアウト状態
を引起こす恐れのある熱出力が活性燃料領域の上端では
生じないように設計されているのである。前述のごと
く、スペーサＳ2 およびＳ3 の構造は現行のスペーサに
旋回羽根を追加することがもたらす圧力降下を最小限に
抑えるものである。このような圧力降下の低減は、少な
くとも、スペーサの軸方向長さ全体にわたって流路面積
を減少させないことに由来している。それ故、運動性の
大きい低密度の蒸気はこの領域を避け、そして運動性の
小さい高密度の水がこの領域を占める傾向が生じるので
ある。
いことも自明であろう。簡単に述べれば、燃料棒Ｒの核
燃料装填状態は燃料棒被覆管の表面にドライアウト状態
を引起こす恐れのある熱出力が活性燃料領域の上端では
生じないように設計されているのである。前述のごと
く、スペーサＳ2 およびＳ3 の構造は現行のスペーサに
旋回羽根を追加することがもたらす圧力降下を最小限に
抑えるものである。このような圧力降下の低減は、少な
くとも、スペーサの軸方向長さ全体にわたって流路面積
を減少させないことに由来している。それ故、運動性の
大きい低密度の蒸気はこの領域を避け、そして運動性の
小さい高密度の水がこの領域を占める傾向が生じるので
ある。
【００２２】フェルール層Ｆに関しては、各々のフェル
ール１４と各々の燃料棒Ｒとの間の空隙は比較的大きい
流れ抵抗を有する区域であることが理解されよう。ま
た、旋回羽根層Ｖに関しては、フェルール１４間のサブ
チャネル区域４８から出た高速の流れは直ちに旋回羽根
に衝突することが理解されよう。その場合、（より高密
度の流体成分である）液体の水は遠心力の作用下で周囲
の燃料棒に向かって押しやられるのに対し、蒸気はほと
んど妨害を受けずに旋回羽根層Ｖを通過する。それと同
時に、フェルール１４間のサブチャネル区域４８は流れ
抵抗の比較的小さい流路を規定する。その結果、フェル
ール層Ｆを通過する蒸気の大部分は迂回してサブチャネ
ル区域４８を流れることになる。
ール１４と各々の燃料棒Ｒとの間の空隙は比較的大きい
流れ抵抗を有する区域であることが理解されよう。ま
た、旋回羽根層Ｖに関しては、フェルール１４間のサブ
チャネル区域４８から出た高速の流れは直ちに旋回羽根
に衝突することが理解されよう。その場合、（より高密
度の流体成分である）液体の水は遠心力の作用下で周囲
の燃料棒に向かって押しやられるのに対し、蒸気はほと
んど妨害を受けずに旋回羽根層Ｖを通過する。それと同
時に、フェルール１４間のサブチャネル区域４８は流れ
抵抗の比較的小さい流路を規定する。その結果、フェル
ール層Ｆを通過する蒸気の大部分は迂回してサブチャネ
ル区域４８を流れることになる。
【００２３】旋回羽根層Ｖはフェルール層Ｆの上方に配
置するのが好ましいことを理解すべきである。このよう
な配置には理由がある。すなわち、蒸気を旋回羽根４０
に沿って直接に上昇させることが旋回羽根４０の機能で
ある。それと同時に、水の粒子は遠心力の作用下で旋回
羽根４０から周囲の燃料棒Ｒに押しやられるのである。
置するのが好ましいことを理解すべきである。このよう
な配置には理由がある。すなわち、蒸気を旋回羽根４０
に沿って直接に上昇させることが旋回羽根４０の機能で
ある。それと同時に、水の粒子は遠心力の作用下で旋回
羽根４０から周囲の燃料棒Ｒに押しやられるのである。
【００２４】旋回羽根層Ｖがフェルール層Ｆの下方に位
置するものと仮定すれば、上記のごとく燃料棒Ｒに向け
て水を押しやる作用は、燃料棒Ｒではなくフェルール１
４に水を接触させることになる。これは、旋回羽根層Ｖ
がフェルール層Ｆの上方に位置する場合のように水が妨
げられることなく燃料棒Ｒに接触するのに比べて望まし
くないように思われる。
置するものと仮定すれば、上記のごとく燃料棒Ｒに向け
て水を押しやる作用は、燃料棒Ｒではなくフェルール１
４に水を接触させることになる。これは、旋回羽根層Ｖ
がフェルール層Ｆの上方に位置する場合のように水が妨
げられることなく燃料棒Ｒに接触するのに比べて望まし
くないように思われる。
【００２５】以上を要約すると、本発明によれば、沸騰
水型原子炉用の燃料バンドルにおいて使用するため、短
縮型のフェルールスペーサとそれの上方に配置された旋
回羽根との組合せから成る改良スペーサが開示される。
好適な実施の態様に従えば、短縮型のフェルールスペー
サは旋回羽根の下方に配置されると共に、該スペーサの
位置において各々の燃料棒を個別に包囲するフェルール
を含んでいる。各々のフェルールは、０．０２０インチ
以下のなるべく小さい肉厚および０．９インチ以下の短
縮された高さを有している。このようなフェルールスペ
ーサの縮小された高さおよび肉厚は、圧力降下を許容限
界内に維持するために必要であると共に、蒸気発生のた
めに必要な水膜を該スペーサの下流側（すなわち、該ス
ペーサの直ぐ上方）の燃料棒上において増強するために
役立つ。それと同時に、フェルールスペーサの直ぐ上方
には旋回羽根が配置されているが、これらの旋回羽根は
隣接するフェルール間に形成されたいわゆるサブチャネ
ル区域の上方に位置している。
水型原子炉用の燃料バンドルにおいて使用するため、短
縮型のフェルールスペーサとそれの上方に配置された旋
回羽根との組合せから成る改良スペーサが開示される。
好適な実施の態様に従えば、短縮型のフェルールスペー
サは旋回羽根の下方に配置されると共に、該スペーサの
位置において各々の燃料棒を個別に包囲するフェルール
を含んでいる。各々のフェルールは、０．０２０インチ
以下のなるべく小さい肉厚および０．９インチ以下の短
縮された高さを有している。このようなフェルールスペ
ーサの縮小された高さおよび肉厚は、圧力降下を許容限
界内に維持するために必要であると共に、蒸気発生のた
めに必要な水膜を該スペーサの下流側（すなわち、該ス
ペーサの直ぐ上方）の燃料棒上において増強するために
役立つ。それと同時に、フェルールスペーサの直ぐ上方
には旋回羽根が配置されているが、これらの旋回羽根は
隣接するフェルール間に形成されたいわゆるサブチャネ
ル区域の上方に位置している。
【図１】長手方向の大部分を省略した燃料バンドルの斜
視図であって、本発明を適用し得る第２および第３のス
ペーサを含めた上部３個のスペーサが示されている。
視図であって、本発明を適用し得る第２および第３のス
ペーサを含めた上部３個のスペーサが示されている。
【図２】短縮された高さを有するフェルール層およびそ
れの上方に配置された旋回羽根層から成るスペーサを示
す斜視図である。なお、一部の旋回羽根は斜視図によっ
て示されているのに対し、残りの旋回羽根についてはそ
れらの配置場所のみが略示されている。
れの上方に配置された旋回羽根層から成るスペーサを示
す斜視図である。なお、一部の旋回羽根は斜視図によっ
て示されているのに対し、残りの旋回羽根についてはそ
れらの配置場所のみが略示されている。
【図３】（Ａ）は小さな圧力降下の下で最大の臨界出力
を生み出すために役立つスペーサ近傍の流路を説明する
ため２つの燃料棒列および１つの旋回羽根列を取出して
示す図２のスペーサの部分斜視図であり、（Ｂ）は図２
のスペーサの平面図であり、（Ｃ）は矢印３Ｃ−３Ｃに
対して垂直な旋回羽根層の断面のみを示す図２のスペー
サの平面図であり、（Ｄ）は矢印３Ｄ−３Ｄに対して垂
直なフェルール層の断面のみを示す図２のスペーサの平
面図である。
を生み出すために役立つスペーサ近傍の流路を説明する
ため２つの燃料棒列および１つの旋回羽根列を取出して
示す図２のスペーサの部分斜視図であり、（Ｂ）は図２
のスペーサの平面図であり、（Ｃ）は矢印３Ｃ−３Ｃに
対して垂直な旋回羽根層の断面のみを示す図２のスペー
サの平面図であり、（Ｄ）は矢印３Ｄ−３Ｄに対して垂
直なフェルール層の断面のみを示す図２のスペーサの平
面図である。
【図４】（Ａ）は旋回羽根に所要の１８０°のねじりを
加える前における旋回羽根列の略図であり、（Ｂ）は旋
回羽根に所要の１８０°のねじりを加えた後における旋
回羽根列の略図である。
加える前における旋回羽根列の略図であり、（Ｂ）は旋
回羽根に所要の１８０°のねじりを加えた後における旋
回羽根列の略図である。
Ｂ 燃料バンドル Ｃ チャネル Ｆ フェルール層 Ｌ 下部タイプレート Ｒ，Ｒｐ 燃料棒 Ｓ，Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 スペーサ Ｕ 上部タイプレート Ｖ 旋回羽根層 ４０ 部材または旋回羽根 ４２ 下部アーム ４３ タブ ４４ 上部アーム ４６ 中央アーム ４８ サブチャネル区域
Claims (5)
- 【請求項１】 複数の互いに平行に直立した燃料棒（Ｒ
およびＲｐ）と、 前記燃料棒を支持しかつ蒸気発生用の水減速材を流入さ
せるために役立つ下部タイプレート（Ｌ）と、 少なくとも一部の前記燃料棒を保持しかつ水および蒸気
を流出させるために役立つ上部タイプレート（Ｕ）と、 前記下部タイプレートから少なくとも前記上部タイプレ
ートの近傍までの位置において前記燃料棒を包囲して、
前記下部タイプレートから前記上部タイプレートの近傍
にまで達する流体流路を隔離するために役立つチャネル
（Ｃ）と、 前記下部タイプレートと前記上部タイプレートとの間に
おいて互いに離隔した鉛直方向位置に配置された複数の
スペーサ（Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 ）と、を備えて成る沸騰水
型原子炉用の燃料バンドル（Ｂ）において、 前記上部タイプレートの下方に位置する前記スペーサ
が、 ０．９インチ以下の鉛直方向高さおよび０．０２０イン
チ以下の肉厚を有するフェルールを含むフェルール層
（Ｆ）と、 前記フェルール間に形成されたサブチャネル区域（４
８）の上方に配置されて、前記サブチャネル区域の上方
に位置する区域内の水を蒸気から分離しかつ遠心力の作
用下で前記水を前記燃料棒に向けて押しやるために役立
つ旋回羽根層（Ｖ）と、を備えた改良スペーサ、を含む
ことを特徴とする、燃料バンドル。 - 【請求項２】 前記上部タイプレートから数えて２番目
および３番目のスペーサ位置（Ｓ2 およびＳ3 ）に前記
改良スペーサが使用される請求項１記載の燃料バンド
ル。 - 【請求項３】 前記サブチャネル区域（４８）の全数未
満の上方に旋回羽根が配置される請求項１記載の燃料バ
ンドル。 - 【請求項４】 前記フェルール層の前記サブチャネル区
域の直ぐ上方に旋回羽根（４０）が配置される請求項１
記載の燃料バンドル。 - 【請求項５】 前記上部タイプレートから数えて４番目
のスペーサ位置に前記改良スペーサが追加される請求項
１記載の燃料バンドル。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/989,661 US5371768A (en) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | Swirl type spacer for boiling water reactor fuel |
| US989661 | 1992-12-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06273559A true JPH06273559A (ja) | 1994-09-30 |
Family
ID=25535334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5311462A Pending JPH06273559A (ja) | 1992-12-14 | 1993-12-13 | 沸騰水型原子炉の燃料バンドル用の旋回羽根付きスペーサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5371768A (ja) |
| EP (1) | EP0602876A1 (ja) |
| JP (1) | JPH06273559A (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5488644A (en) | 1994-07-13 | 1996-01-30 | General Electric Company | Spring assemblies for adjoining nuclear fuel rod containing ferrules and a spacer formed of the spring assemblies and ferrules |
| US5519747A (en) | 1994-10-04 | 1996-05-21 | General Electric Company | Apparatus and methods for fabricating spacers for a nuclear fuel rod bundle |
| US5546437A (en) | 1995-01-11 | 1996-08-13 | General Electric Company | Spacer for nuclear fuel rods |
| US5566217A (en) | 1995-01-30 | 1996-10-15 | General Electric Company | Reduced height spacer for nuclear fuel rods |
| US5675621A (en) | 1995-08-17 | 1997-10-07 | General Electric Company | Reduced height flat spring spacer for nuclear fuel rods |
| SE505144C2 (sv) * | 1995-10-20 | 1997-06-30 | Asea Atom Ab | Spridare för en bränslepatron innefattande blandningsfenor samt bränslepatron innefattande sådan spridare |
| US5875224A (en) * | 1997-09-02 | 1999-02-23 | General Electric Company | Swirler attachment for a spacer of a nuclear fuel bundle |
| US6507630B1 (en) | 2000-05-01 | 2003-01-14 | General Electric Company | Cell flow diverter and flow diverter/vortex generator assembly for BWR spacers |
| DE10205202A1 (de) * | 2002-02-08 | 2003-08-28 | Framatome Anp Gmbh | Brennelement für einen Siedewasserreaktor |
| US8509377B2 (en) * | 2009-10-02 | 2013-08-13 | Global Nuclear Fuel—Americas, LLC | Fuel bundle designs using mixed spacer types |
| US9455052B2 (en) * | 2012-05-15 | 2016-09-27 | Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc | Fuel bundle for a liquid metal cooled nuclear reactor |
| CN104791549A (zh) * | 2015-04-30 | 2015-07-22 | 上海天华建筑设计有限公司 | 减压阀门 |
| EP3822988A1 (en) | 2019-11-13 | 2021-05-19 | Westinghouse Electric Sweden AB | Tube grid cell |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4950390A (ja) * | 1972-06-27 | 1974-05-16 | ||
| JPH0464091A (ja) * | 1990-07-03 | 1992-02-28 | Toshiba Corp | 燃料集合体 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1137251A (en) * | 1964-11-30 | 1968-12-18 | Lucas Industries Ltd | Heat exchange apparatus |
| DE1564219A1 (de) * | 1966-12-22 | 1970-02-19 | Interatom | Brennelement fuer gas- oder fluessigkeitsgekuehlte Kernreaktoren |
| US3749640A (en) * | 1970-06-02 | 1973-07-31 | United Nuclear Corp | Nuclear reactor having improved coolant reflecting arrangement |
| BE794000A (fr) * | 1972-01-13 | 1973-07-12 | British Nuclear Fuels Ltd | Perfectionnements aux montages d'elements combustibles de reacteurs nucleaires |
| US4587704A (en) * | 1982-08-20 | 1986-05-13 | General Electric Company | Method of mounting a continuous loop spring on a nuclear fuel spacer |
| US4571324A (en) * | 1983-09-26 | 1986-02-18 | General Electric Company | Nuclear fuel assembly spacer |
| US4725403A (en) * | 1986-11-14 | 1988-02-16 | Combustion Engineering, Inc. | Box-type flow deflector for nuclear fuel grid |
| JPH0713664B2 (ja) * | 1989-04-26 | 1995-02-15 | 株式会社日立製作所 | 燃料集合体および燃料スペーサ |
| US5069864A (en) * | 1990-04-16 | 1991-12-03 | General Electric Company | Nuclear fuel assembly spacer and spring |
| US5032351A (en) * | 1990-05-11 | 1991-07-16 | General Electric Company | Modified cross point spacer apparatus and construction |
| TW201840B (ja) * | 1991-05-17 | 1993-03-11 | Gen Electric | |
| EP0514117B1 (en) * | 1991-05-17 | 1996-04-24 | General Electric Company | Part length rod fuel assembly with steam-water separator for boiling water reactor |
| US5229068A (en) * | 1991-05-17 | 1993-07-20 | General Electric Company | Optimized critical power in a fuel bundle with part length rods |
| US5186891A (en) * | 1991-05-17 | 1993-02-16 | General Electric Company | Swirl vanes in inconel spacer |
| US5317613A (en) * | 1991-10-31 | 1994-05-31 | General Electric Company | Fuel design for high power density boiling water reactor |
-
1992
- 1992-12-14 US US07/989,661 patent/US5371768A/en not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-12-07 EP EP93309805A patent/EP0602876A1/en not_active Ceased
- 1993-12-13 JP JP5311462A patent/JPH06273559A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4950390A (ja) * | 1972-06-27 | 1974-05-16 | ||
| JPH0464091A (ja) * | 1990-07-03 | 1992-02-28 | Toshiba Corp | 燃料集合体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0602876A1 (en) | 1994-06-22 |
| US5371768A (en) | 1994-12-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19971111 |