JPH06281771A - Bwr燃料集合体 - Google Patents

Bwr燃料集合体

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JPH06281771A
JPH06281771A JP5095371A JP9537193A JPH06281771A JP H06281771 A JPH06281771 A JP H06281771A JP 5095371 A JP5095371 A JP 5095371A JP 9537193 A JP9537193 A JP 9537193A JP H06281771 A JPH06281771 A JP H06281771A
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JP
Japan
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rod
fuel
tie plate
water rod
fuel assembly
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5095371A
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English (en)
Inventor
Kazutoshi Okubo
和俊 大久保
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Nuclear Fuel Industries Ltd
Original Assignee
Nuclear Fuel Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 太径ウォーターロッドを有するBWR燃料集
合体において、燃料交換機による荷重負荷時に、燃料棒
の上部タイプレートへの圧接を回避し、燃料棒の座屈の
防止を図る。 【構成】 太径ウォーターロッド6を燃料棒1,1aと
共に集束し、これらの上部端栓2を、上部タイプレート
4のボス4aに、所定の吸収代S,S′を形成せしめて
嵌挿してなるBWR燃料集合体において、上記太径ウォ
ーターロッド6の吸収代Sを燃料棒1,1aの吸収代
S′より所要短く形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は沸騰水型原子炉用(以下
BWRという)の燃料集合体に係り、詳しくは、燃料交
換機による燃料体取扱時に、上部タイプレートにかけら
れる軸方向荷重により、燃料棒が座屈することを防止し
たBWR燃料集合体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】沸騰水型原子炉用燃料集合体は、例えば
図10に示す如く、8行8列や9行9列の格子状に、6
0本から80本の燃料棒1…1を、中央に太径ウォータ
ーロッド6を混入せしめて、上下部タイプレート4,9
およびスペーサ10で束ねた構造となっており、上下部
タイプレートは、上記燃料棒の内の、外周の所定位置に
存する数本のタイロッド燃料棒(図示せず)により連結
されている。
【0003】また、これら燃料棒1…1とウォーターロ
ッド6の上部には、夫々上部端栓2…2が固定されてお
り、これら上部端栓2…2は夫々、上部タイプレート4
のボス4a…4aに、ロッドスプリング3…3を介して
摺動自在に嵌挿されて、上記燃料棒1…1及びウォータ
ーロッド6と上部タイプレート4との間に、これら燃料
棒やウォーターロッドの照射成長を吸収する吸収代を形
成せしめている。
【0004】ところで、上記燃料集合体を原子炉の炉心
へ装荷する際には、グラップルを有する燃料交換機が用
いられる。この燃料交換機のグラップルは、上部タイプ
レート4の把手部11をつかみ、燃料集合体を吊り上
げ、所定の位置まで水中を移動させる。そして、燃料集
合体を下部炉心板に置く際には、確実に炉心板に設置す
るために、上記グラップルで上部タイプレートの把手部
を下側に押し、約100kgfの荷重がかかったか確認
した後に、燃料集合体を離すようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記上
部タイプレートは、前記したように、ロッドスプリング
と上部端栓を介して、燃料棒とウォーターロッドとに弾
支される構造であるため、上記燃料交換機による荷重
は、上部タイプレートのグリッドの下面からロッドスプ
リングを押圧するように作用する。即ち、この荷重によ
り、上部タイプレートのグリッド下面でロッドスプリン
グが密着するまで圧縮された場合には、燃料交換機によ
る荷重は燃料棒に直接作用することになる。
【0006】近年、燃料集合体は、燃料の高燃焼度化に
伴って図10に示すように太径ウォーターロッドを採用
し、H/U比を改善するとともに、燃料棒配列を8行8
列から9行9列に変更している。そして、この配列の増
加に伴い、燃料棒の細径化や薄肉化が行なわれており、
上記の如く燃料棒に軸方向荷重が直接作用した場合は、
この燃料棒の座屈の危険性が高くなるとの問題を招来す
る。
【0007】本発明は叙上の如き実状に鑑みてなされた
ものであり、上記上部タイプレートにかかる荷重を上記
太径ウォーターロッドにて担持させることにより、前記
燃料交換機による荷重負荷時や高燃焼度による極度の照
射成長時にも、燃料棒の上部タイプレートへの圧接を回
避し、燃料棒の座屈防止を図ることを目的とするもので
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】即ち、上記目的に適合す
る本発明の燃料集合体の特徴は、多数の燃料棒とこれに
混入した太径ウォーターロッドとを複数のスペーサによ
って集束すると共に、これら燃料棒とウォーターロッド
の上部端栓を、上部タイプレートのボスに夫々摺動自在
に嵌挿し、上記燃料棒及びウォーターロッドと上部タイ
プレートとの間に、照射成長を吸収する吸収代を形成し
てなる燃料集合体において、上記太径ウォーターロッド
の吸収代を、上記燃料棒の吸収代より所要短く形成した
ところにある。なお、ここでいう太径ウォーターロッド
とは、中実と仮定した場合の軸直交断面積が約20〜4
0cm2 程度の太さのものをいい、これには円筒状や角筒
状等の形態がある。また、上記ウォーターロッドの吸収
代を燃料棒より短くする具体的手段としては、
【0009】1.ウォーターロッドのロッドスプリング
の密着長を大きくする。 2.ウォーターロッドの上部端栓の中間部に上部タイプ
レートのボスで止まる係止部を形成する。 3.ウォーターロッドの上部端栓に、上記ボスとの摺動
を制限するスリーブを嵌挿する。 4.上部タイプレートのボスを、ウォーターロッドの上
部端栓の摺動を制限するよう、上部を閉塞する。 等が好適である。
【0010】
【作用】上記本発明の燃料集合体においては、太径ウォ
ーターロッドの吸収代を燃料棒の吸収代よりも短く形成
したことにより、燃料交換機による荷重が上部タイプレ
ートに作用したときには、この太径ウォーターロッドが
先にタイプレートに当接し、上記荷重を燃料棒に代わっ
て担持することができる。
【0011】
【実施例】以下、さらに添付図面に基づき、本発明の実
施例を説明する。図1は、本発明実施例のBWR燃料集
合体の上部を示す断面図であり、図において、1は燃料
棒、2は上部端栓、3,3′はロッドスプリング、4は
上部タイプレート、5はチャンネルボックス、6は太径
ウォーターロッドを夫々示している。即ち、この燃料集
合体は、正方行列に配列した燃料棒1…1とこれに混入
した1本の太径ウォーターロッド6とを、上部タイプレ
ート4と下部タイプレート、ならびに複数のスペーサ
(共に図示せず)によって集束すると共に、上記上部タ
イプレート4と下部タイプレートとをタイロッド燃料棒
1a,1aのナットNにて連結せしめている。
【0012】そして、上記燃料棒1…1aとウォーター
ロッド6の夫々の上部端栓2…2を、ロッドスプリング
3…3′を介して上部タイプレート4のボス4a…4a
に摺動自在に嵌挿させることにより、上記燃料棒1…1
a及びウォーターロッド6と上部タイプレート4との間
に、これら燃料棒1…1aやウォーターロッド6の照射
成長を吸収する吸収代S,S′を設けた構成を有してい
る。
【0013】一方、本発明は、上記の如き燃料集合体に
おいて、上記太径ウォーターロッド6の吸収代Sを、上
記各燃料棒1…1aの吸収代S′より短く、好適には約
10〜20mm程度短く形成することを、その発明の要
旨としている。
【0014】即ち、本発明の第1の実施例では、図1及
び図2に示すように、ウォーターロッド6のロッドスプ
リング3′の巻き数を、燃料棒1…1aのロッドスプリ
ング3…3の巻き数の約2倍とすることにより、ウォー
ターロッド6のロッドスプリング3′の密着長を大きく
し、ウォーターロッド6の吸収代Sが燃料棒の吸収代
S′より短くなるようにしている。なお、このロッドス
プリング3…3′の巻き数を調整する代わりに、スプリ
ングの線径を変えることによっても、その密着長を変え
ることができる。
【0015】また、図3〜図5に示すものは、ウォータ
ーロッド6の上部端栓2の上部タイプレート4の下方
に、このタイプレート4のボス4aで止まる係止部7を
形成することにより、ウォーターロッド6の吸収代Sが
燃料棒1の吸収代S′よりも短くなるようにしている。
即ち、図3に示すものは、上部端栓2の途中に形成され
る、ボス2aを通過できない大径部7aの高さを変える
ことにより、上記の如く吸収代S,S′を調節し、図
4,図5に示すものは、ウォーターロッド6の上部端栓
2の中間に、円盤状もしくは突起状の係止部7,7を夫
々形成することによって、ウォーターロッド6の吸収代
Sを短く設定している。
【0016】そして、図6及び図7に示すものは、ウォ
ーターロッド6の上部端栓2に、上部タイプレート4の
下方にて、ボス4aとの摺動を制限するスリーブ8を嵌
挿することによって、また、図8,図9に示すものは、
ウォーターロッド6の上部端栓2が嵌挿する上部タイプ
レート4のボス4aを上記上部端栓2の摺動を制限する
よう上部を閉塞することによって、夫々ウォーターロッ
ド6の吸収代を短くしている。
【0017】しかして、上述したように本発明において
軸方向荷重を担持させる太径ウォーターロッド6は、そ
の外径、内径及び肉厚が、燃料棒1…1aを構成する被
覆管よりも大きいことから、断面2次モーメントはこの
太径ウォーターロッド6の方が大きい。一般的に、長柱
の座屈荷重は、下記の示すオイラーの公式、数1で求め
られる。
【0018】
【数1】
【0019】これより、座屈荷重は、断面2次モーメン
トに比例することがわかる。即ち、断面2次モーメント
の大きい太径ウォーターロッド6に荷重が作用するよう
にすることにより、座屈が起こりにくくすることができ
る。また、万が一座屈が起こり、破損にまで至ったとし
ても、ウォーターロッドであるために、核分裂生成物が
もれることはない。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の燃料集合
体は、太径ウォーターロッドを燃料棒と共に集束し、こ
れらの上部端栓を上部タイプレートのボスに、所定の吸
収代を形成せしめて嵌挿してなるBWR燃料集合体にお
いて、上記太径ウォーターロッドの吸収代を燃料棒の吸
収代より所要短く形成したものであり、上記ウォーター
ロッドの吸収代を燃料棒の吸収代よりも短く形成したこ
とにより、燃料交換機による荷重が上部タイプレートに
作用したときには、この太径ウォーターロッドが先にタ
イプレートに当接し、上記荷重を燃料棒に代わって担持
することができ、上記燃料棒のタイプレートとの圧接に
よる座屈を防止しうるとの顕著な効果を奏するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例のBWR燃料集合体の上部を示す
断面図である。
【図2】図1の要部を示す断面図である。
【図3】本発明第2の実施例の要部を示す断面図であ
る。
【図4】(A)本発明第3の実施例の要部を示す断面図
である。 (B)同実施例のウォーターロッドの平面図である。
【図5】(A)本発明第4の実施例の要部を示す断面図
である。 (B)同実施例のウォーターロッドの平面図である。
【図6】本発明第5の実施例の要部を示す断面図であ
る。
【図7】本発明第6の実施例の要部を示す断面図であ
る。
【図8】本発明第7の実施例の要部を示す断面図であ
る。
【図9】本発明第8の実施例の要部を示す断面図であ
る。
【図10】太径ウォーターロッドを用いたBWR燃料集
合体の概要図である。
【符号の説明】
1 燃料棒 1a タイロッド 2 上部端栓 3,3′ロッドスプリング 4 上部タイプレート 4a ボス 5 チャンネルボックス 6 太径ウォーターロッド S,S′吸収代 7 係止部 8 スリーブ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数の燃料棒とこれに混入した太径ウォ
    ーターロッドとを複数のスペーサによって集束すると共
    に、これら燃料棒とウォーターロッドの上部端栓を、上
    部タイプレートのボスに夫々摺動自在に嵌挿し、上記燃
    料棒及びウォーターロッドと上部タイプレートとの間
    に、照射成長を吸収する吸収代を形成してなる燃料集合
    体において、上記太径ウォーターロッドの吸収代を、上
    記燃料棒の吸収代より所要短く形成したことを特徴とす
    るBWR燃料集合体。
  2. 【請求項2】 燃料棒の上部端栓に介装するロッドスプ
    リングに比し、ウォーターロッドの上部端栓に改装する
    ロッドスプリングの密着長を所要大きく形成せしめた請
    求項1記載のBWR燃料集合体。
  3. 【請求項3】 ウォーターロッドの上部端栓の上部タイ
    プレートの下方に、このタイプレートのボスで止まる係
    止部を形成せしめた請求項1記載BWR燃料集合体。
  4. 【請求項4】 ウォーターロッドの上部端栓に、上部タ
    イプレートの下方にて、ボスとの摺動を制限するスリー
    ブを嵌挿せしめた請求項記載のBWR燃料集合体。
  5. 【請求項5】 ウォーターロッドの上部端栓が嵌挿する
    上部タイプレートのボスを、上記上部端栓の摺動を制限
    するよう上部を閉塞せしめた請求項1記載のBWR燃料
    集合体。
JP5095371A 1993-03-29 1993-03-29 Bwr燃料集合体 Withdrawn JPH06281771A (ja)

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