JPH06281785A - 模擬燃料棒の測温用熱電対ケーブル取付装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 模擬燃料棒の外装管に、その所要箇所におけ
る温度を測定するため埋込み状態で取着された測温用熱
電対ケーブルの配線態様を改善して、冷却材の流れの乱
れによって、ドライアウト試験における測温結果が実際
の原子燃料の場合と違ってしまわないようにする。 【構成】一以上の測温用熱電対ケーブル１２Ａを、上端
部の測温検知部１３Ａから下向きに一直線Ｙ上にあっ
て、スペーサスパンＳ内の所定箇所まで延設された上側
直線部１４Ａと、これと交差状に延設の折曲逃げ部１５
Ａと、これより曲成して上側直線部１４Ａと平行状に延
設の下側直線部１６Ａとにより形成する。 【効果】 冷却水の流れが折曲逃げ部１５Ａによって乱
れても、これは離間距離Ｌを流れる間に回復し、測温検
知部１３Ａは当該乱れによる影響を受けず、実際の原子
燃料と同じ測温結果が得られ、試験の信頼性が向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は原子燃料の安全性、伝熱
特性を試験して確認評価するため、実際の原子燃料を装
荷した原子炉における、照射試験に先立って、各種の性
能評価試験に多用されている電気的発熱手段をもった模
擬燃料棒（ヒータロッド）に関し、特に当該模擬燃料棒
の表面に、測温用熱電対ケーブルを取り付けるのに好適
な取付装置に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】既知の通り、模擬燃料棒は可及的に原子
燃料と同等に形成され、このことによって、より信頼性
の高い核熱水力特性が把握できるものとして重要な役割
を果たしているが、特にドライアウト試験には欠くこと
のできないものとなっている。

【０００３】上記のドライアウト（沸騰遷移）とは、原
子燃料棒の出力が大きくなって、その表面が冷却材の沸
騰により生じた水蒸気の膜で覆われてしまい、この結
果、冷却材による燃料棒の除熱作用が急激に低下する現
象を言うのであり、この際原子燃料棒の表面温度が急上
昇して熱焼損（バーンナウト）に至ることもある。

【０００４】従って、ドライアウト試験に際しては、冷
却水の流動形態が大きな制限因子の一つとなってくるこ
とから、原子燃料棒間の流路断面積並びに等価水力直径
を実機燃料とできるだけ等しくしておく必要があり、こ
のために、模擬燃料棒の形状、寸法は実機の燃料棒と同
等の精度で制作することが要求されることになる。

【０００５】既知の如く、図２に略示されている模擬燃
料棒ＨＬは、所定長としたスぺーサスパンＳだけ離間し
て、所要複数のスぺーサ１が上下に配置され、これらの
スぺーサ１に引き揃えの状態で縦装支持されると共に、
図４の（Ｂ）に明示の如くニクロム線等の電気的発熱体
２が、窒化硼素（ＢＮ）等の耐熱電気絶縁材３を介し
て、外形９〜１３ｍｍ程度の細い外装管４に埋設された
ものである。

【０００６】さらに、模擬燃料棒ＨＬは、ドライアウト
試験中にあって、外装管４の表面所望箇所における温度
を、時々刻々と測定しなければならないことから、当該
外装管４には図４乃至図６に示した通り、その長さ方向
へ所要複数条の埋込用溝４ａを凹設し、これに夫々測温
用熱電対ケーブル４ｂを内装後、ペンチ状の用具Ｐ等を
用いて、当該埋込用溝４ａの開口縁部をかしめること
で、当該測温用熱電対ケーブル４ｂを外装管４に取着し
ている。

【０００７】また、一般にドライアウトが原子燃料の上
部から１〜３番目のスぺーサ１にあって、夫々の下位で
ある直上流にて発生することが知られていることから、
模擬燃料棒ＨＬにあっても図２に明示されている通り、
上記測温用熱電対ケーブル４ｂが断面Ｉ、断面ＩＩ、断
面ＩＩＩの如く外装管４の周方向へ離間して所望数だけ
設けられ、しかも、この際、同図と図３により理解され
る通り、各測温用熱電対ケーブル４ｂの上端部に具備さ
れている各測温検知部４ｃ１、４ｃ２、４ｃ３が、何れ
も当該外装管４の軸線と平行する一直線Ｙ上にあり、か
つ、前記スぺーサ１の直下位置に列設されている。

【０００８】ここで、従来の上記測温用熱電対ケーブル
取付装置によるときは、一直線Ｙ上に列設されている最
上位の測温検知部４ｃ１から、その測温用熱電対ケーブ
ル４ｂは、図３に示す如く先ず右側へ下向する上側折曲
部４ｂ１と、これより一直線Ｙから離間して平行状に延
設された下側直線部４ｂ２とによって形成されている。

【０００９】そして、上記測温検知部４ｃ１の下位にあ
って一直線Ｙ上に配設された第２番目の測温検知部４ｃ
２から、当該測温用熱電対ケーブル４ｂは、上記とは反
対に左側へ下向する上側折曲部４ｂ１′と、これより一
直線Ｙから離間して平行状に延設された下側直線部４ｂ
２′とにより形成され、このことによって、前記の下側
直線部４ｂ２と、この下側直線部４ｂ２′とがオーバー
ラップの状態にならないように配慮されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記測温用
熱電対ケーブルの取付装置によるときは、測温検知部４
ｃ１、４ｃ２から、直ちに上側折曲部４ｂ１、４ｂ１′
が弧状に弯曲して延設されているので、前記のように埋
込用溝４ａをペンチ状の用具Ｐにより、かしめようとし
ても、軸線と平行な埋込用溝４ａの場合の如き直線箇所
のかしめ作業と異なり、その作業性が悪いだけでなく、
かしめによる埋込用溝４ａの変形断面形状が不均一とな
り、かつ、かしめ作業による外装管４の凹みも大きくな
り、この結果、外装管４の面性状が実際の燃料棒と異っ
た熱水力特性を示すこととなり、温度測定上好ましくな
いこととなる。

【００１１】さらに、上記の如く測温検知部４ｃ１、４
ｃ２から、すぐに上側折曲部４ｂ１、４ｂ１′が連設さ
れているから、切削とか放電加工等により埋込用溝４ａ
を凹設する際、外装管４の円筒表面を横切って円弧状に
加工して行かねばならず、このため溝形状も不均一とな
り易く、この結果、冷却材が矢印Ｗの方向へ流れること
から、測温検知部４ｃ１、４ｃ２の近傍で、その流れに
乱れを生じ、これが回復しないまま測温検知部４ｃ１、
４ｃ２に流れることとなり、その影響を受けて実際の燃
料棒とは違った試験結果が測知されてしまうことにな
る。

【００１２】本発明は上記従来の取付装置が回避できな
い難点に鑑み検討されたもので、請求項１では外装管の
上位に埋設された測温検部から、すぐに上側折曲部を延
設することなく、この測温検知部からは軸線と平行状と
なるように、当該測温用熱電対ケーブルの上側直線部を
形成し、これに続いて折曲逃げ部を曲成するのであり、
さらに当該折曲逃げ部から、上記の上側直線部と平行状
とした下側直線部を連続させるのである。これにより測
温検知部の近傍に上側直線部を配することで、そのかし
め加工を容易にして、かつ不本意な変形状態とならない
ようにして、測温検知部に冷却材の乱流を供与しないよ
うにすると共に、折曲逃げ部を測温検知部から離隔位置
に配することで、この折曲逃げ部により生じた乱流の測
温検知部に対する影響を実質的に解消し、実機原子燃料
と実質的に変わらない模擬燃料棒を提供しようとしてい
る。

【００１３】請求項２にあっては、上記測温検知部と折
曲逃げ部との離間距離を特定することで、折曲逃げ部に
よる乱流の影響を限りなく零に近付けようとしている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明では上記の目的を
達成するため、請求項１では所定長のスペーサスパンを
以て所要複数だけ上下に配置されたスぺーサにより、引
揃え状態にて縦装支持されると共に、電気的発熱体が耐
熱電気絶縁材を介して外装管に埋設されてなる模擬燃料
棒にあって、上記外装管に長さ方向へ凹設された複数条
の埋込用溝には、夫々の測温用熱電対ケーブルが内装さ
れ、かつ、これが当該埋込用溝のかしめ手段により固設
されていると共に、これら各測温用熱電対ケーブルの上
端部に具備された測温検知部が、当該模擬燃料棒の軸線
と平行する一直線上にて、前記スぺーサの直下位置に列
設されており、上記測温用熱電対ケーブルの一以上が、
その上端部である測温検知部から下向きに前記一直線上
にあって、スペーサスパン内の所定箇所まで延設された
上側直線部と、当該上側直線部と交差状に延設された折
曲逃げ部と、この折曲逃げ部から曲成して上側直線部と
平行状に延設された下側直線部とにより形成されている
ことを特徴とする模擬燃料棒の測温用熱電対ケーブル取
付装置を提供するものである。

【００１５】請求項２にあっては、上記の請求項１にお
ける測温用熱電対ケーブルの測温検知部と折曲逃げ部と
の離間距離が、実際の原子燃料棒における等価水力直径
の約１０倍以上に設定されていることを、その内容とし
ている。

【００１６】

【作用】本発明に係る模擬燃料棒によるときは、冷却材
が下方から上向きに流れた際、比較的埋込用溝の加工が
し難く、凹みなども生じ易い乱流発生要因をもった折曲
逃げ部が、測温検知部から離れたところに配設されてい
るので、上記冷却材の流れが折曲逃げ部で乱れたとして
も、この乱れは冷却材が測温検知部に達するまでには回
復され、これにより実機原子燃料と同等の表面条件が確
保され、測温検知部における温度を正しく把握すること
ができる。

【００１７】さらに、測温検知部に連続して上側直線部
が、模擬燃料棒の軸線と平行する一直線上に配設されて
いるので、測温検知部を含めた上側直線部のかしめ加工
が容易にして、外装管を不本意に変形してしまうことな
く、測温検知部近傍における乱流発生要因が完全に排除
されることとなる。

【００１８】請求項２にあっては、測温検知部と折曲逃
げ部との離間距離が実際の原子燃料棒における等価水力
直径の約１０倍以上としてあるため、折曲逃げ部にて生
じた冷却水の流れが、この離間距離間で完全に回復し、
当該折曲逃げ部の存在に基づく影響のない温度測定結果
が得られる。

【００１９】

【実施例】本発明に係る測温用熱電対ケーブルの模擬燃
料棒に対する取付装置につき、図１に示す実施例によっ
て以下詳記すると、前記従来例の説明により示した模擬
燃料棒ＨＬと同じく、その外装管１０に長さ方向へ凹設
された複数条の埋込用溝１１には、夫々測温用熱電対ケ
ーブル１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃが内装され、かつ、これ
らが飛び出さないように、当該埋込用溝１１のかしめ手
段により固設され、さらに、これら測温用熱電対ケーブ
ル１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの上端部に具備されている各
測温検知部１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃが、当該模擬燃料棒
ＨＬの軸線と平行する一直線Ｙ上にあって、スぺーサ１
の直下位置に列設されている。

【００２０】本発明では、上記の如き測温用熱電対ケー
ブル１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃのうち、少なくとも１以
上、図示例では２本の測温用熱電対ケーブル１２Ａ、１
２Ｂが以下のように従来例とは違った配線態様によって
埋込用溝１１に内装固定されている。すなわち、上記の
測温用熱電対ケーブル１２Ａ、１２Ｂは、その上端部に
形成されている測温検知部１３Ａ、１３Ｂから、下向き
に前記一直線Ｙ上にあって、スぺーサ１、１の離間距離
であるスペーサスパンＳ内の所定箇所まで延設されてい
る上側直線部１４Ａ、１４Ｂを具有している。

【００２１】さらに、本発明では上記の上側直線部１４
Ａ、１４Ｂの各下端から、これと交差状に右下方側、左
下方側へ向けて夫々の折曲逃げ部１５Ａ、１５Ｂが延設
され、これら折曲逃げ部１５Ａ、１５Ｂの各下端から曲
成して、上記の上側直線部１４Ａ、１４Ｂと平行状とし
た下側直線部１６Ａ、１６Ｂが延設されている。

【００２２】ここで、上記の測温検知部１３Ａ、１３Ｂ
と折曲逃げ部１５Ａ、１５Ｂとの離間距離Ｌは、スペー
サスパンＳ内において大きいことが望ましいが、当該離
間距離Ｌの決定に際しては、冷却水が矢印Ｗの方向へ流
れたとき、折曲逃げ部１５Ａ、１５Ｂにあって、冷却水
の流れに生じた乱れが、離間距離Ｌの間で回復してしま
うに充分な長さを保有させるようにするのがよい。

【００２３】さらに、具体的には一般的な低粘性流体の
場合、Ｌ≧５Ｄ〜１０Ｄ（Ｄは等価水力直径）であるか
ら、今、実際の原子燃料集合体の冷却材流路における等
価水力直径を、例えば１３ｍｍとすればＬ＝１３×１０
＝１３０ｍｍ以上であれば、測温検知部１３Ａ、１３Ｂ
にあっては、冷却水の折曲逃げ部１５Ａ、１５Ｂにおけ
る流れの乱れによる影響を全くなくしてしまうことがで
きる。尚、ここでスペーサスパンＳは約５１２ｍｍ程度
である。

【００２４】また、図示例では三本の測温用熱電対ケー
ブル１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、が用いられ、最も下位
に測温検出部１３Ｃが配設されている測温用熱電対ケー
ブル１２Ｃは、前記のものと違って曲成されておらず、
模擬燃料棒ＨＬの軸線と平行して測温検出部１３Ｃから
下方へ向け直線状に延設されているだけであるが、これ
は、もちろん他の測温用熱電対ケーブル１２Ａ、１２Ｂ
とのオーバーラップを回避する必要がないためである。

【００２５】

【発明の効果】本願は以上のようにして構成されるもの
であるから、請求項１では測温検知部を軸線と平行する
上側直線部と共に埋込用溝に内装して、かしめ加工を施
すことができるので、当該加工が行い易く、かつ薄肉の
外装管に凹みなどを作ってしまうことがなくなり、測温
検知部近傍から冷却水の流れを乱す要因が除かれること
となり、実際の原子燃料棒を模擬した信頼性の高い試験
を行うことができる。

【００２６】さらに、測温用熱電対ケーブルのオーバー
ラップを回避するために設けられた折曲逃げ部では、冷
却水の流れを乱す虞はあるが、この折曲逃げ部が上側直
線部を介して、下方へ離間した位置にあって設定されて
いるから、ここで生じた乱れも測温検出部に影響を与え
ず、この点からも実際の原子燃料に極めて近似した模擬
燃料棒を提供し得ることとなる。また請求項２によると
きは、測温検出部と折曲逃げ部との離間距離を適切に選
定したことで、より望ましい模擬燃料棒を製作すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る模擬燃料棒の測温用熱電対ケーブ
ル取付装置を示す要部の側面説明図である。

【図２】従来の模擬燃料棒を示す測温用熱電対ケーブル
の取付装置を示す正面説明図である。

【図３】同上模擬燃料棒の要部を示した側面拡大説明図
である。

【図４】同上模擬燃料棒に埋込用溝を加工した状態を示
し、（Ａ）はその要部平面図で（Ｂ）は縦断側面図であ
る。

【図５】同上埋込用溝に測温用熱電対ケーブルを内装し
た状態を示し、（Ａ）はその要部平面図で（Ｂ）は側面
略示図である。

【図６】同上埋込用溝内に測温用熱電対ケーブルを、か
しめ加工により固定する状態を示し、（Ａ）はその要部
平面図で（Ｂ）は側面略示図である。

【符号の説明】

１ スペーサ ２ 電気的発熱体 ３ 耐熱電気絶縁材 １０ 外装管 １１ 埋込用溝 １２Ａ 測温用熱電対ケーブル １２Ｂ 測温用熱電対ケーブル １３Ａ 測温検知部 １３Ｂ 測温検知部 １４Ａ 上側直線部 １４Ｂ 上側直線部 １５Ａ 折曲逃げ部 １５Ｂ 折曲逃げ部 １６Ａ 下側直線部 １６Ｂ 下側直線部 Ｄ 等価水力直径 Ｌ 離間距離 Ｓ スペーサスパン Ｙ 一直線 ＨＬ 模擬燃料棒

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定長のスペーサスパンを以て所要複数
   だけ上下に配置されたスぺーサにより、引揃え状態にて
   縦装支持されると共に、電気的発熱体が耐熱電気絶縁材
   を介して外装管に埋設されてなる模擬燃料棒にあって、
   上記外装管に長さ方向へ凹設された複数条の埋込用溝に
   は、夫々の測温用熱電対ケーブルが内装され、かつ、こ
   れが当該埋込用溝のかしめ手段により固設されていると
   共に、これら各測温用熱電対ケーブルの上端部に具備さ
   れた測温検知部が、当該模擬燃料棒の軸線と平行する一
   直線上にて、前記スぺーサの直下位置に列設されてお
   り、上記測温用熱電対ケーブルの一以上が、その上端部
   である測温検知部から下向きに前記一直線上にあって、
   スペーサスパン内の所定箇所まで延設された上側直線部
   と、当該上側直線部と交差状に延設された折曲逃げ部
   と、この折曲逃げ部から曲成して上側直線部と平行状に
   延設された下側直線部とにより形成されていることを特
   徴とする模擬燃料棒の測温用熱電対ケーブル取付装置。
2. 【請求項２】 測温用熱電対ケーブルにおける測温検知
   部と折曲逃げ部との離間距離が、実際の原子燃料棒にお
   ける等価水力直径の約１０倍以上に設定されている請求
   項１記載の模擬燃料棒の測温用熱電対ケーブル取付装
   置。