JPH067187B2 - スペーサグリッドと一体の旋回羽根 - Google Patents
スペーサグリッドと一体の旋回羽根Info
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- JPH067187B2 JPH067187B2 JP63236685A JP23668588A JPH067187B2 JP H067187 B2 JPH067187 B2 JP H067187B2 JP 63236685 A JP63236685 A JP 63236685A JP 23668588 A JP23668588 A JP 23668588A JP H067187 B2 JPH067187 B2 JP H067187B2
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- 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
- G21C3/348—Spacer grids formed of assembled non-intersecting strips
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- 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
- G21C3/322—Means to influence the coolant flow through or around the bundles
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は沸騰水型原子炉(BWR)の炉心に利用される
正方形断面の燃料チャネル内の燃料棒用スペーサに関
し、特に、チャネルに入れた燃料棒用の離間装置で、最
適蒸気発生のための汽水分離の目的に適合するものを開
示する。
正方形断面の燃料チャネル内の燃料棒用スペーサに関
し、特に、チャネルに入れた燃料棒用の離間装置で、最
適蒸気発生のための汽水分離の目的に適合するものを開
示する。
先行技術の要約 BWR燃料束は、通例正方形断面のチャネルに囲まれた
複数の配列燃料棒からなり、スペーサが燃料束内の幾つ
かの軸方向位置(通例6箇所か7箇所)に配置されてい
る。スペーサの軸方向長さは通例1〜2インチであり、
燃料チャネルの軸方向長さは通例160インチである。
スペーサの主要機能は、個々の燃料棒を棒列内のそれぞ
れの適正位置に配置し、燃料棒の振動を防ぎ、さらに、
燃料束が取扱い荷重と地震荷重を受けた時に燃料棒を支
持することである。
複数の配列燃料棒からなり、スペーサが燃料束内の幾つ
かの軸方向位置(通例6箇所か7箇所)に配置されてい
る。スペーサの軸方向長さは通例1〜2インチであり、
燃料チャネルの軸方向長さは通例160インチである。
スペーサの主要機能は、個々の燃料棒を棒列内のそれぞ
れの適正位置に配置し、燃料棒の振動を防ぎ、さらに、
燃料束が取扱い荷重と地震荷重を受けた時に燃料棒を支
持することである。
燃料束の底部にサブクール水が入り、燃料棒によって加
熱される。燃料束に沿って上昇の途中、水は沸騰点に達
し、蒸気が発生し始める。沸騰域が始まる所では、燃料
棒に厚い水膜が付着し、燃料棒間の区域に汽水混合物が
存在する。燃料束に沿って上昇するにつれ、水膜は厚さ
が減る。BWR燃料束の設計要件の一つは、燃料棒の全
長にわたって水膜を保つことである。この要件は、燃料
束で生じうるパワーを制限するので、最近の高出力原子
炉では満たし難い。
熱される。燃料束に沿って上昇の途中、水は沸騰点に達
し、蒸気が発生し始める。沸騰域が始まる所では、燃料
棒に厚い水膜が付着し、燃料棒間の区域に汽水混合物が
存在する。燃料束に沿って上昇するにつれ、水膜は厚さ
が減る。BWR燃料束の設計要件の一つは、燃料棒の全
長にわたって水膜を保つことである。この要件は、燃料
束で生じうるパワーを制限するので、最近の高出力原子
炉では満たし難い。
スペーサは冷却材流(汽水混合物)に対する不可避の妨
害物であるから、その設計上の一目的はスペーサによる
圧力降下を最少にすることである。
害物であるから、その設計上の一目的はスペーサによる
圧力降下を最少にすることである。
スペーサは水膜に有利な効果をもたらす。各スペーサは
汽水流を乱し、幾らかの水滴を燃料棒に付着させる。
汽水流を乱し、幾らかの水滴を燃料棒に付着させる。
圧力降下を最少にするという目的は流れに対する妨害が
最少のスペーサを必要とし、他方、水の付着を最大にす
るという目的は比較的かさばった構造物を必要とする。
現今のスペーサ設計は両目的間の妥協の産物である。
最少のスペーサを必要とし、他方、水の付着を最大にす
るという目的は比較的かさばった構造物を必要とする。
現今のスペーサ設計は両目的間の妥協の産物である。
原子炉内の燃料束においてチャネルの全長にわたって延
在する燃料棒にチャネルの全長にわたって延在するらせ
ん要素を付設することは公知である。1971年7月に
デンマーク原子力委員会研究施設リソ(Danish Atomic E
nergy Commission Research Establishment Riso)の図
書館によって出版されたヨーゲン(Jorgn)とマースト
ライド(Marstraid)による「沸騰水型原子炉用の汽水分
離用デフレクタ付き燃料集合体について」と題する論文
を参照されたい。この原子炉は、燃料チャネルの全長に
わたって延在するらせん要素を棒要素の代わりに効果的
に用いたものであるが、らせん要素が長いので、上昇中
の汽水混合物に異常背圧が存在した。また、このような
要素の製造に要する材料は、原子炉性能を低下させる中
性子吸収材を構成するものであった。
在する燃料棒にチャネルの全長にわたって延在するらせ
ん要素を付設することは公知である。1971年7月に
デンマーク原子力委員会研究施設リソ(Danish Atomic E
nergy Commission Research Establishment Riso)の図
書館によって出版されたヨーゲン(Jorgn)とマースト
ライド(Marstraid)による「沸騰水型原子炉用の汽水分
離用デフレクタ付き燃料集合体について」と題する論文
を参照されたい。この原子炉は、燃料チャネルの全長に
わたって延在するらせん要素を棒要素の代わりに効果的
に用いたものであるが、らせん要素が長いので、上昇中
の汽水混合物に異常背圧が存在した。また、このような
要素の製造に要する材料は、原子炉性能を低下させる中
性子吸収材を構成するものであった。
卵仕切箱形スペーサを利用することは公知である。この
ようなスペーサは、燃料棒を支える卵仕切箱頂部に短い
羽根を有しうる。これは通過中の流体に乱流を与える。
原子炉内で蒸気を水から分離しその水を燃料棒に向ける
ことは開示も示唆もされていない。
ようなスペーサは、燃料棒を支える卵仕切箱頂部に短い
羽根を有しうる。これは通過中の流体に乱流を与える。
原子炉内で蒸気を水から分離しその水を燃料棒に向ける
ことは開示も示唆もされていない。
発明の要約 沸騰水型原子炉の燃料チャネル内を通過中の汽水混合物
に旋回を与えるスペーサ組立体を開示する。このスペー
サ組立体は正方形断面の燃料チャネルに内側に沿って規
則的間隔で配置されて燃料収容棒を相隔てかつ燃料チャ
ネル側面から離隔するようになっている。各段のスペー
サは、蒸気を汽水混合物中の水から分離しそして水を燃
料棒表面に付着させるという妙案に適するようらせん状
にねじられた板金製離隔要素で構成される。各らせん要
素はねじれ平坦金属部材であり、通例2インチの長さに
わたって450度程度金属表面を回転させたものであ
る。各らせん要素の頂部と底部から90度の回転間隔毎
に、対をなす格子コネクタを設けて隣合うらせん要素に
取付ける。格子コネクタ相互間に、相隔たる燃料棒に向
かい合うように、複数の燃料棒止め部が配設され燃料棒
と直接当接しうる。複数の間欠位置にある格子コネクタ
は、また、4個の隣接らせん要素によって画成された各
セルに1個のばねを露呈するためのばね支持体を形成す
る。支持されたばねは燃料棒をセルの片側に押圧する。
代替的に、縦方向に延在する中央スロット付きのらせん
要素を形成することによって一体の作り付けのばねを形
成しうる。これらのらせん要素は時計方向と反時計方の
ものが隣合うよう交互に配設される。このようなスペー
サを燃料チャネル内の相隔たる垂直方向位置に設置する
と(例えば、7個の2インチスペーサを長さが160イ
ンチ程度の燃料チャネルに沿って均等に配設すると)、
各らせん要素の内側に向かって蒸気が分離するととも
に、各らせん要素の外側に向かって水が分離しかつ蒸気
発生棒の表面に付着する。従って、このようなスペーサ
は、水を燃料棒の表面に保つことと、汽水流の水から蒸
気を分離することと、原子炉内の中性子吸収金属質量を
従来のスペーサと比べて軽減することによって蒸気発生
の熱力学特性を高める。
に旋回を与えるスペーサ組立体を開示する。このスペー
サ組立体は正方形断面の燃料チャネルに内側に沿って規
則的間隔で配置されて燃料収容棒を相隔てかつ燃料チャ
ネル側面から離隔するようになっている。各段のスペー
サは、蒸気を汽水混合物中の水から分離しそして水を燃
料棒表面に付着させるという妙案に適するようらせん状
にねじられた板金製離隔要素で構成される。各らせん要
素はねじれ平坦金属部材であり、通例2インチの長さに
わたって450度程度金属表面を回転させたものであ
る。各らせん要素の頂部と底部から90度の回転間隔毎
に、対をなす格子コネクタを設けて隣合うらせん要素に
取付ける。格子コネクタ相互間に、相隔たる燃料棒に向
かい合うように、複数の燃料棒止め部が配設され燃料棒
と直接当接しうる。複数の間欠位置にある格子コネクタ
は、また、4個の隣接らせん要素によって画成された各
セルに1個のばねを露呈するためのばね支持体を形成す
る。支持されたばねは燃料棒をセルの片側に押圧する。
代替的に、縦方向に延在する中央スロット付きのらせん
要素を形成することによって一体の作り付けのばねを形
成しうる。これらのらせん要素は時計方向と反時計方の
ものが隣合うよう交互に配設される。このようなスペー
サを燃料チャネル内の相隔たる垂直方向位置に設置する
と(例えば、7個の2インチスペーサを長さが160イ
ンチ程度の燃料チャネルに沿って均等に配設すると)、
各らせん要素の内側に向かって蒸気が分離するととも
に、各らせん要素の外側に向かって水が分離しかつ蒸気
発生棒の表面に付着する。従って、このようなスペーサ
は、水を燃料棒の表面に保つことと、汽水流の水から蒸
気を分離することと、原子炉内の中性子吸収金属質量を
従来のスペーサと比べて軽減することによって蒸気発生
の熱力学特性を高める。
他の目的と特徴と利点 本発明は現存スペーサの改良であり、より多くの水を燃
料棒に付着させそして圧力降下を少なくする。水に付着
は、冷却流に旋回成分を与える旋回羽根によって達成さ
れる。旋回羽根はスペーサ構造体の主要部分をなし、旋
回羽根の冷却流に対する抵抗はわずかである。旋回羽根
の作用を次に説明する。
料棒に付着させそして圧力降下を少なくする。水に付着
は、冷却流に旋回成分を与える旋回羽根によって達成さ
れる。旋回羽根はスペーサ構造体の主要部分をなし、旋
回羽根の冷却流に対する抵抗はわずかである。旋回羽根
の作用を次に説明する。
各サブチャネル(チャネル区画部分)に旋回羽根が配置
されて各サブチャネルに旋回流すなわち渦を生ずる。旋
回羽根は突出アーム付きねじれ帯板からなる。これらの
突出アームは隣接旋回羽根の突出アームに溶接され、こ
れにより連続構造体を形成する。
されて各サブチャネルに旋回流すなわち渦を生ずる。旋
回羽根は突出アーム付きねじれ帯板からなる。これらの
突出アームは隣接旋回羽根の突出アームに溶接され、こ
れにより連続構造体を形成する。
旋回流はサブチャネルの中心から半径方向外向きに作用
する遠心力を生ずる。重い水滴は遠心力によって燃料棒
に向かって移動する。この物理的原理は汽水分離器と遠
心分離器で用いられるが、幾何学的配置が異なる。旋回
流は各スペーサの後で幾らかの距離にわたって存続する
ので、燃料棒への水の付着はスペーサ相互間で継続す
る。
する遠心力を生ずる。重い水滴は遠心力によって燃料棒
に向かって移動する。この物理的原理は汽水分離器と遠
心分離器で用いられるが、幾何学的配置が異なる。旋回
流は各スペーサの後で幾らかの距離にわたって存続する
ので、燃料棒への水の付着はスペーサ相互間で継続す
る。
旋回羽根はジルコニウムまたはインコネルのねじれ帯板
からなる。サブチャネル内の汽水混合物がスペーサを通
流するにつれ、その流れはねじれ帯板によってらせん流
路をたどり、流れの回転成分が生ずる。
からなる。サブチャネル内の汽水混合物がスペーサを通
流するにつれ、その流れはねじれ帯板によってらせん流
路をたどり、流れの回転成分が生ずる。
開示の旋回羽根スペーサに用いる材料の量は従来のスペ
ーサのそれより少ない。旋回羽根スペーサの断面積も従
来スペーサのそれより少なく、スペーサを通る冷却流に
対する妨害が比較的少ない。旋回流はスペーサ相互間に
流れ分布に影響を与え、各サブチャネルの中央域に蒸気
を集める。この流れ分布はスペーサ間の圧力降下を従来
のスペーサの場合より少なくする。旋回流の発生に伴っ
て幾らかの圧力降下が生ずるが、正味効果は燃料束全体
を通じて圧力降下を比較的少なくすることである。
ーサのそれより少ない。旋回羽根スペーサの断面積も従
来スペーサのそれより少なく、スペーサを通る冷却流に
対する妨害が比較的少ない。旋回流はスペーサ相互間に
流れ分布に影響を与え、各サブチャネルの中央域に蒸気
を集める。この流れ分布はスペーサ間の圧力降下を従来
のスペーサの場合より少なくする。旋回流の発生に伴っ
て幾らかの圧力降下が生ずるが、正味効果は燃料束全体
を通じて圧力降下を比較的少なくすることである。
本発明の他の目的と特徴と利点は以下の詳述と添付図面
を参照すればさらに明らかとなろう。
を参照すればさらに明らかとなろう。
第1図を参照すると本発明の新規な特徴を理解しやす
い。破線で示す燃料棒Rがらせんスペーサ要素E1,E
2,E3,E4によって囲まれている。これら4個のら
せんスペーサ要素E1〜E4は棒Rを収容するセルを形
成する。
い。破線で示す燃料棒Rがらせんスペーサ要素E1,E
2,E3,E4によって囲まれている。これら4個のら
せんスペーサ要素E1〜E4は棒Rを収容するセルを形
成する。
同時に、スペーサ要素は燃料チャネルを上方に循環中の
汽水流に旋回を与える。
汽水流に旋回を与える。
らせん要素E1,E3は時計方向にねじってあり、その
結果その後の汽水流に時計方向らせん流路を与える。
結果その後の汽水流に時計方向らせん流路を与える。
同様に、らせん要素E2,E4は反時計方向にねじって
あり、その結果通過中の汽水流に反時計方向らせん流路
を与える。
あり、その結果通過中の汽水流に反時計方向らせん流路
を与える。
この渦は汽水混合物に分離効果をもたらす。詳述する
と、水はらせん構造の外側に投げ出されて棒R(または
図示してない隣の棒)に付着する。蒸気はもっと軽いの
で要素E1〜E4の比較的中央部に閉じ込められる。従
って蒸気は棒間の空隙域を占める。棒Rは蒸気発生に関
する熱伝達問題を起こしうる。詳述すると、もし蒸気が
棒の表面の所々に広い面積にわたって付着すると、水か
ら通過蒸気への正常な熱伝達が生じない。棒は局所高温
点群を発達させるおそれがある。これはチャネルの頂部
に向かって特にそうである。
と、水はらせん構造の外側に投げ出されて棒R(または
図示してない隣の棒)に付着する。蒸気はもっと軽いの
で要素E1〜E4の比較的中央部に閉じ込められる。従
って蒸気は棒間の空隙域を占める。棒Rは蒸気発生に関
する熱伝達問題を起こしうる。詳述すると、もし蒸気が
棒の表面の所々に広い面積にわたって付着すると、水か
ら通過蒸気への正常な熱伝達が生じない。棒は局所高温
点群を発達させるおそれがある。これはチャネルの頂部
に向かって特にそうである。
また、この説明は略述であることを理解されたい。事実
上、このようなポケット群には原子炉効率に重大な悪影
響を及ぼすフィードバック特性があることが確認されて
いる。簡単に述べると、本発明のスペーサ要素の間欠配
置により、これらの難点は減少する。
上、このようなポケット群には原子炉効率に重大な悪影
響を及ぼすフィードバック特性があることが確認されて
いる。簡単に述べると、本発明のスペーサ要素の間欠配
置により、これらの難点は減少する。
第2図は代表的なスペーサの配置を示す。図示のチャネ
ルC内には複数の棒Rが収納されている。チャネルCの
側壁はスペーサSの所で破断してある。スペーサSには
多数の要素Eが含まれマトリックス状に接合されてい
る。
ルC内には複数の棒Rが収納されている。チャネルCの
側壁はスペーサSの所で破断してある。スペーサSには
多数の要素Eが含まれマトリックス状に接合されてい
る。
燃料チャネルは長さが160インチ程度であることを理
解されたい。各スペーサ要素の長さは2インチ程度であ
る。通例、7個のこのようなスペーサが任意の単一燃料
チャネルの全長に沿って配設される。従って、スペーサ
は2つの機能を有する。
解されたい。各スペーサ要素の長さは2インチ程度であ
る。通例、7個のこのようなスペーサが任意の単一燃料
チャネルの全長に沿って配設される。従って、スペーサ
は2つの機能を有する。
第1に、スペーサが重なる棒の面部については、スペー
サは既述のらせん流を与える。
サは既述のらせん流を与える。
第2に、チャネル内においてスペーサ間で棒の周囲に存
する水量に関しては、開示の汽水分離を伴う旋回流が全
体的に与えられる。
する水量に関しては、開示の汽水分離を伴う旋回流が全
体的に与えられる。
第3図は要素Eの構造の概略を示す。第1に、要素Eは
長方形の平らな金属帯板12を含む。金属要素12はそ
の縦方向の側縁から突出する2種のタブを持つ。第1種
のタブは格子コネクタ14,15である。格子コネクタ
14は180度の回転毎の同一平面内に存在するように
配設されており、それぞれのスペーサ要素の相互連結部
を形成する。
長方形の平らな金属帯板12を含む。金属要素12はそ
の縦方向の側縁から突出する2種のタブを持つ。第1種
のタブは格子コネクタ14,15である。格子コネクタ
14は180度の回転毎の同一平面内に存在するように
配設されており、それぞれのスペーサ要素の相互連結部
を形成する。
格子コネクタ15はコネクタ14に対して90度の角度
をなすように配設されている。それぞれの格子コネクタ
15は隣接要素と連結部を形成する。
をなすように配設されている。それぞれの格子コネクタ
15は隣接要素と連結部を形成する。
図示のように、格子コネクタ14,15はL形である。
Lの基部は長方形帯板12の側縁に付いており、Lの突
起部は帯板12の側縁と直交しそこから離れる方向に延
びている。
Lの基部は長方形帯板12の側縁に付いており、Lの突
起部は帯板12の側縁と直交しそこから離れる方向に延
びている。
第2種の突出部は止め部16,17を含む。これらの止
め部はそれぞれ隣接燃料棒の表面に当接する。2対の止
め部16,17がスペーサ要素の180度回転頂部に見
られる。同様に、2対の止め部16,17がスペーサ要
素の180度回転底部に見られる。この開示した止め部
配置は8個の止め部を各燃料棒の外周に設けるためのも
のである。
め部はそれぞれ隣接燃料棒の表面に当接する。2対の止
め部16,17がスペーサ要素の180度回転頂部に見
られる。同様に、2対の止め部16,17がスペーサ要
素の180度回転底部に見られる。この開示した止め部
配置は8個の止め部を各燃料棒の外周に設けるためのも
のである。
個々の要素Eの製造は理解しやすい。代表的な場合、材
料は板金からスタンピングによって作られる。その後、
450度の角度だけ材料をねじりうる。そうするには、
上下両縁間に張力をかけそして物理的にねじるか、また
は要素Eに数段のスタンピングを施してねじれを与えれ
ばよい。
料は板金からスタンピングによって作られる。その後、
450度の角度だけ材料をねじりうる。そうするには、
上下両縁間に張力をかけそして物理的にねじるか、また
は要素Eに数段のスタンピングを施してねじれを与えれ
ばよい。
第4A図と第4C図について説明すると、ばねを要素E
のマトリックス内に設けうることがわかった。第4A図
は要素E1,E2,E3,E4を示す。これらの要素は
一つのセルを形成する。マトリックスコネクタ14,1
5が同様に図示されている。これらのマトリックスコネ
クタ14は相互に溶接されている。
のマトリックス内に設けうることがわかった。第4A図
は要素E1,E2,E3,E4を示す。これらの要素は
一つのセルを形成する。マトリックスコネクタ14,1
5が同様に図示されている。これらのマトリックスコネ
クタ14は相互に溶接されている。
第4C図はばねを示す。このばねは、代表的な場合、金
属の無限ループ20からなる。このループは頂部に凹み
22そして底部に凹み24をもつように曲げられてい
る。これらの凹みはそれぞれの接合マトリックスコネク
タ14とはまり合う。ばねは2個の突起26を有する。
突起26はばねの片側と他の側でそれぞれ1本の棒と接
触しうる。従って、第4C図による1個の設置ばねが2
つのセル内の棒を押圧する。つまり、本スペーサ要素を
用いると、各セルに1個のばねを露呈すればよいことが
わかる。従って、1個のばねが通常2つの隣合うセルの
役に立つ。
属の無限ループ20からなる。このループは頂部に凹み
22そして底部に凹み24をもつように曲げられてい
る。これらの凹みはそれぞれの接合マトリックスコネク
タ14とはまり合う。ばねは2個の突起26を有する。
突起26はばねの片側と他の側でそれぞれ1本の棒と接
触しうる。従って、第4C図による1個の設置ばねが2
つのセル内の棒を押圧する。つまり、本スペーサ要素を
用いると、各セルに1個のばねを露呈すればよいことが
わかる。従って、1個のばねが通常2つの隣合うセルの
役に立つ。
第4D図はばね20の代替実施例を開示する。詳述する
と、ばねの2つの平行部分の点溶接により無限ループが
形成される。好ましくは、隣合うらせん要素間に延在す
るタブ14または15を覆うようにばね端部が点溶接に
よって閉ざされる。第4E図はばね20の第2代替実施
例を開示する。この場合、ばねの無限ループは、個々の
らせん要素がマトリックス状に接合される際、タブ1
4,15間に置かれる。図示の例から明らかなように、
ここに例示した構造によれば、ばね20の多様な改変が
可能である。
と、ばねの2つの平行部分の点溶接により無限ループが
形成される。好ましくは、隣合うらせん要素間に延在す
るタブ14または15を覆うようにばね端部が点溶接に
よって閉ざされる。第4E図はばね20の第2代替実施
例を開示する。この場合、ばねの無限ループは、個々の
らせん要素がマトリックス状に接合される際、タブ1
4,15間に置かれる。図示の例から明らかなように、
ここに例示した構造によれば、ばね20の多様な改変が
可能である。
第4A図を参照すれば気が付くように、ばね20が存在
すると、止め部16,17の幾つかは使われない。考え
られることは、金属帯板12をねじって開示のらせん形
にする前に、これらの止め部を除去してもよかったとい
うことである。しかし、これは好ましくない。なぜな
ら、第3A図に示した軸対称性はそれによる帯板のねじ
れを均等にするからである。
すると、止め部16,17の幾つかは使われない。考え
られることは、金属帯板12をねじって開示のらせん形
にする前に、これらの止め部を除去してもよかったとい
うことである。しかし、これは好ましくない。なぜな
ら、第3A図に示した軸対称性はそれによる帯板のねじ
れを均等にするからである。
時計方向のねじれに利用される止め部は、帯板を反時計
方向にねじった時に利用されない止め部であることもわ
かる。ただし、これは棒に対するばね20の同一配置を
仮定した場合に言えることである。同様に、反時計方向
のねじれの場合に利用されない止め部は、ねじれが時計
方向である時に利用される。すなわち、実際上、対称性
を維持することにより、スタンピングによって作った1
種の部品をすべてのセル位置において均等に用いうる。
方向にねじった時に利用されない止め部であることもわ
かる。ただし、これは棒に対するばね20の同一配置を
仮定した場合に言えることである。同様に、反時計方向
のねじれの場合に利用されない止め部は、ねじれが時計
方向である時に利用される。すなわち、実際上、対称性
を維持することにより、スタンピングによって作った1
種の部品をすべてのセル位置において均等に用いうる。
第5A図は概略図であり、2本の棒Rと、止め部16,
17と、中間のばねSを示す。ばねSは各セル内の棒を
隣接止め部に押圧する。
17と、中間のばねSを示す。ばねSは各セル内の棒を
隣接止め部に押圧する。
第5A図で注意すべきことは、要素E5の一部が切断さ
れていることである。この切断は側縁で生じている。
れていることである。この切断は側縁で生じている。
第6B図はらせん要素Eの外観を示す。
もちろん、らせん要素Eに元来備わったばね機構を設け
ることができる。このようなばね機構を第7A,7B,
7C図に示す。
ることができる。このようなばね機構を第7A,7B,
7C図に示す。
第7A図は縦スリット34を形成した長方形板金32を
示す。マトリックスコネクタ34が底部と、頂部から9
0度回転した所とに配設され、マトリックスコネクタ3
5が頂部と、底部から90度回転した所とに配設されて
いる。それらの間に適当な止め部36,37,38が形
成されている。
示す。マトリックスコネクタ34が底部と、頂部から9
0度回転した所とに配設され、マトリックスコネクタ3
5が頂部と、底部から90度回転した所とに配設されて
いる。それらの間に適当な止め部36,37,38が形
成されている。
第7B図において、格子コネクタ34が一平面に沿って
格子に対する連結部を形成する。第7C図において、格
子コネクタ35が直交平面に沿って連結部を形成する。
格子に対する連結部を形成する。第7C図において、格
子コネクタ35が直交平面に沿って連結部を形成する。
図からわかるように、らせん要素E′の中央部は弾性で
ある。
ある。
第8A図には要素E1′,E2′,E3′,E4′を棒
Rの周りに示してある。らせん要素E1′〜E4′はそ
れらの止め部で棒Rを押圧する。この構造を第8B図に
示す。
Rの周りに示してある。らせん要素E1′〜E4′はそ
れらの止め部で棒Rを押圧する。この構造を第8B図に
示す。
第9図はマトリックス状要素群を製造するための治具の
分解図である。詳述すると、要素Eはそれぞれのマトリ
ックスコネクタ14,15の所で捕らえられる。これ
は、マトリックスコネクタが並ぶように行われる。この
ような捕捉は、連結要素14が切欠き付きバー44に押
さえ込まれそして連結要素15が切欠き付きバー45に
押さえ込まれるようになされる。このような押さえ込み
は、バー45の上にあるバー47間とバー44の下にあ
るバー48間で生ずる。
分解図である。詳述すると、要素Eはそれぞれのマトリ
ックスコネクタ14,15の所で捕らえられる。これ
は、マトリックスコネクタが並ぶように行われる。この
ような捕捉は、連結要素14が切欠き付きバー44に押
さえ込まれそして連結要素15が切欠き付きバー45に
押さえ込まれるようになされる。このような押さえ込み
は、バー45の上にあるバー47間とバー44の下にあ
るバー48間で生ずる。
ばねをマトリックスコネクタの周囲にループ状に配置す
ることが望ましいかもしれないことを理解されたい。こ
のような配置では、マトリックスコネクタの周囲におい
て、複数のばねをまず治具内に配置する。その後、所要
の点溶接を行う間に、ばねを片側または他の側に動か
す。
ることが望ましいかもしれないことを理解されたい。こ
のような配置では、マトリックスコネクタの周囲におい
て、複数のばねをまず治具内に配置する。その後、所要
の点溶接を行う間に、ばねを片側または他の側に動か
す。
コーナ要素Kをマトリックスに配設することが望ましい
かもしれない。このようなコーナ要素Kは点溶接され
得、そして(第2図に破線50で示すように)その内側
縁に止め部を有しうる。
かもしれない。このようなコーナ要素Kは点溶接され
得、そして(第2図に破線50で示すように)その内側
縁に止め部を有しうる。
この新規なスペーサを構成する個々の要素の長さと幅は
様々に変えうることを理解されたい。例えば、スペーサ
要素をここに記載した好適な長さと幅に限定する必要は
ない。スペーサ要素の長さと幅は燃料束設計要件によっ
て調整可能である。スペーサにおける圧力降下を少なく
したい場合は、要素の幅を減らすとともにその長さを増
すことにより流れの旋回成分を弱める。汽水分離を最大
にしたい場合は、幅を最大にしかつ長さを減らす。
様々に変えうることを理解されたい。例えば、スペーサ
要素をここに記載した好適な長さと幅に限定する必要は
ない。スペーサ要素の長さと幅は燃料束設計要件によっ
て調整可能である。スペーサにおける圧力降下を少なく
したい場合は、要素の幅を減らすとともにその長さを増
すことにより流れの旋回成分を弱める。汽水分離を最大
にしたい場合は、幅を最大にしかつ長さを減らす。
以上の説明からわかるように、ここに開示した装置は巧
妙な燃料棒スペーサ装置で、所要棒間隔を維持し、高出
力原子炉燃料棒からの熱伝達を高め、スペーサにおける
圧力損失を減らすものである。
妙な燃料棒スペーサ装置で、所要棒間隔を維持し、高出
力原子炉燃料棒からの熱伝達を高め、スペーサにおける
圧力損失を減らすものである。
第1図は仮想線で示した燃料棒の周りにセル配列状に接
合された4個のらせん要素の斜視図で、矢印は上昇中の
汽水混合物の流れに与えられたらせん状乱流を示す。第
2図は燃料チャネルの破断斜視図で、正方形断面の燃料
チャネル内に設けられた本発明による1個のスペーサを
示す。第3A図は本発明の1個のらせん要素を製造する
ために切削された平らな板金の平面図、第3B図は45
0度のらせん回転角度で反時計方向にねじった第3A図
の金属要素を示す図、第3C図は格子コネクタの交互配
置を完全に理解しうるように第3B図の要素を90度回
した図である。第4A図は燃料棒を収容したスペーサセ
ルを見下ろした概略図で、らせん要素に形成された止め
部に燃料棒をばねで押圧する状態を示す。第4B図はば
ねの配置を示す第4A図に対応する側面図、第4C図は
ばねの図、第4D図はばねの第1代替実施例の図、第4
E図はばねの第2代替実施例の図、第5A図はばね止め
部とサブチャネル組立体の配置を示す第2図に示したも
のによるスペーサの概略平面図、第5B図はサブチャネ
ル組立体の平面図、第6A図はスペーサの外縁の平面
図、第6B図はスペーサの外端の側面図、第7A図は
(第3A図に類似の)スリット付きらせん要素の側面図
で、このスリットはらせん要素にばね力を導入するため
に設けられている。第7B図は第3B図に類似のねじれ
要素の側面図、第7C図は第3C図に類似の回転した要
素の側面図、第8A図はセル配列状に組立てた第7図の
スペーサ要素の平面図、第8B図は第8A図のスペーサ
要素の側面図、第9図はスペーサ要素を点溶接またはレ
ーザ溶接によって第2図に示した組立体にしうるように
スペーサ要素を列状に保持しうる治具の分解図である。 E,E1〜E4,E5,E′,E1′〜E4′:スペー
サ要素(らせん要素)、12,32:帯板、14,1
5,34,35:格子コネクタ(マトリックスコネク
タ)、16,17,36〜38:止め部、20,S:ば
ね、34:スリット。
合された4個のらせん要素の斜視図で、矢印は上昇中の
汽水混合物の流れに与えられたらせん状乱流を示す。第
2図は燃料チャネルの破断斜視図で、正方形断面の燃料
チャネル内に設けられた本発明による1個のスペーサを
示す。第3A図は本発明の1個のらせん要素を製造する
ために切削された平らな板金の平面図、第3B図は45
0度のらせん回転角度で反時計方向にねじった第3A図
の金属要素を示す図、第3C図は格子コネクタの交互配
置を完全に理解しうるように第3B図の要素を90度回
した図である。第4A図は燃料棒を収容したスペーサセ
ルを見下ろした概略図で、らせん要素に形成された止め
部に燃料棒をばねで押圧する状態を示す。第4B図はば
ねの配置を示す第4A図に対応する側面図、第4C図は
ばねの図、第4D図はばねの第1代替実施例の図、第4
E図はばねの第2代替実施例の図、第5A図はばね止め
部とサブチャネル組立体の配置を示す第2図に示したも
のによるスペーサの概略平面図、第5B図はサブチャネ
ル組立体の平面図、第6A図はスペーサの外縁の平面
図、第6B図はスペーサの外端の側面図、第7A図は
(第3A図に類似の)スリット付きらせん要素の側面図
で、このスリットはらせん要素にばね力を導入するため
に設けられている。第7B図は第3B図に類似のねじれ
要素の側面図、第7C図は第3C図に類似の回転した要
素の側面図、第8A図はセル配列状に組立てた第7図の
スペーサ要素の平面図、第8B図は第8A図のスペーサ
要素の側面図、第9図はスペーサ要素を点溶接またはレ
ーザ溶接によって第2図に示した組立体にしうるように
スペーサ要素を列状に保持しうる治具の分解図である。 E,E1〜E4,E5,E′,E1′〜E4′:スペー
サ要素(らせん要素)、12,32:帯板、14,1
5,34,35:格子コネクタ(マトリックスコネク
タ)、16,17,36〜38:止め部、20,S:ば
ね、34:スリット。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−139791(JP,A) 特開 昭60−203893(JP,A) 実開 昭49−22398(JP,U)
Claims (8)
- 【請求項1】縦方向に延在する複数の燃料棒を有する細
長い多角形断面燃料チャネル内を通過中の汽水混合物に
旋回を与えるスペーサ組立体において、マトリックスを
なす多数のらせん状にねじられた板金スペーサ要素を複
数個ずつ各燃料棒の周囲に配置し、各らせん状ねじれ板
金スペーサ要素は複数の突出した格子コネクタを備え、
これらのコネクタは前記らせんスペーサ要素相互間に延
在してそれぞれのスペーサ要素間に連結点を形成し、か
くして前記らせんスペーサ要素が接合されて各燃料棒の
周囲に前記らせん要素のマトリックスを構成し得、ま
た、前記格子コネクタを相互に連結する手段を設け、こ
れにより前記らせん要素が前記燃料棒を相隔てるととも
に前記燃料棒を前記燃料チャネルから離隔しそして通過
中の流体流にらせん流と乱流を与えるようにしたスペー
サ組立体。 - 【請求項2】各燃料棒を4個のらせん要素によって囲ま
れたセル内に収容した請求項1記載のスペーサ組立体。 - 【請求項3】前記スペーサのらせん要素の少なくとも1
個を時計方向に形成しそして前記スペーサのらせん要素
の少なくとも1個を反時計方向に形成した請求項1記載
のスペーサ組立体。 - 【請求項4】前記セル内の燃料棒を押圧するために前記
スペーサ要素に連結されたばねを含む請求項1記載のス
ペーサ組立体。 - 【請求項5】前記らせん要素は中央にスリットを有しこ
のスリットの所でばね押圧作用をなすように前記燃料棒
と接触する、請求項1記載のスペーサ組立体。 - 【請求項6】多角形中空内部を画成する細長いチャネル
部材と、前記チャネル部材の中空内部に延在する複数の
燃料棒と、前記チャネルの中空内部に沿って垂直方向に
あらかじめ選定された間隔で配置され、前記燃料棒を囲
み、前記燃料棒を相隔てかつ前記燃料棒を前記チャネル
内側面から隔てる複数のスペーサであって、前記燃料棒
間の空隙に配置したらせん要素を含み、各スペーサが前
記チャネルの長さの10分の1より短い長さをもつよう
なスペーサと、ねじれ帯板からなる前記らせん要素を前
記燃料棒の周りにマトリックス状に相互に接合する手段
との組合わせからなり、これにより前記燃料棒が相隔て
られかつ前記チャネル側壁から離隔されそして前記スペ
ーサ要素のねじれ形状が前記チャネルを上方に通流する
水にらせん流路を与えるようになっている燃料チャネ
ル。 - 【請求項7】前記らせん要素の少なくとも1個がらせん
水流を上方かつ時計方向に生成しそして前記らせん要素
の他の1個がらせん水流を上方かつ反時計方向に生成す
る請求項6記載の燃料チャネル。 - 【請求項8】原子炉用スペーサを製造する方法であっ
て、複数の長方形金属帯板を備える段階と、前記金属帯
板にほぼ同等のらせん状ねじれを与える段階と、前記ら
せん状ねじれ帯板をマトリックス状に接合して個別セル
を形成する段階と、燃料棒を前記セルに配置する段階
と、前記燃料棒とスペーサを補完断面のチャネル内に配
置する段階とからなり、これにより前記ねじれ帯板要素
が前記燃料棒を相隔てかつ前記燃料棒を一緒にチャネル
側壁から離隔しそして前記チャネル内の燃料棒間の空隙
を上方に通流する水にらせん状旋回流を与えるようにす
るスペーサ製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10067887A | 1987-09-24 | 1987-09-24 | |
US100,678 | 1987-09-24 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01132990A JPH01132990A (ja) | 1989-05-25 |
JPH067187B2 true JPH067187B2 (ja) | 1994-01-26 |
Family
ID=22280982
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63236685A Expired - Lifetime JPH067187B2 (ja) | 1987-09-24 | 1988-09-22 | スペーサグリッドと一体の旋回羽根 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0308701B1 (ja) |
JP (1) | JPH067187B2 (ja) |
DE (1) | DE3876194T2 (ja) |
ES (1) | ES2035897T3 (ja) |
FI (1) | FI89215C (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5032351A (en) * | 1990-05-11 | 1991-07-16 | General Electric Company | Modified cross point spacer apparatus and construction |
US5186891A (en) * | 1991-05-17 | 1993-02-16 | General Electric Company | Swirl vanes in inconel spacer |
EP0573899B1 (de) * | 1992-06-10 | 1996-04-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Brennelement eines Kernreaktors mit einer Gitterstruktur zur Drallerzeugung |
SE508060C2 (sv) | 1996-06-20 | 1998-08-17 | Asea Atom Ab | Kärnbränslepatron innefattande medel för rotation av ånga och vatten runt en ångledningskanal |
KR100287278B1 (ko) * | 1998-02-04 | 2001-04-16 | 장인순 | 회전유동발생장치를가진핵연료집합체지지격자 |
DE10107037A1 (de) * | 2001-02-15 | 2002-09-19 | Framatome Anp Gmbh | Brennelement |
FR2837975B1 (fr) * | 2002-03-29 | 2005-08-26 | Framatome Anp | Grille entretoise d'un assemblage de combustible pour un reacteur nucleaire refroidi par de l'eau legere |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1439123B2 (de) * | 1962-01-30 | 1971-05-27 | Siemens AG, 1000 Berlin u 8000 München | Vorrichtung zur Kühlung von stab förmigen, nebeneinander angeordneten Brenn elementen im Innern eines Reaktorbehalters |
DE1514558A1 (de) * | 1965-09-03 | 1969-06-26 | Siemens Ag | Abstandshalter fuer Kernreaktorbrennelemente |
US3764470A (en) * | 1971-01-04 | 1973-10-09 | Combustion Eng | Flow twister |
IL73802A0 (en) * | 1983-12-30 | 1985-02-28 | Westinghouse Electric Corp | Coolant flow mixing grid for a nuclear reactor fuel assembly |
-
1988
- 1988-09-02 EP EP88114337A patent/EP0308701B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-09-02 ES ES198888114337T patent/ES2035897T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1988-09-02 DE DE8888114337T patent/DE3876194T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-09-13 FI FI884207A patent/FI89215C/fi not_active IP Right Cessation
- 1988-09-22 JP JP63236685A patent/JPH067187B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH01132990A (ja) | 1989-05-25 |
ES2035897T3 (es) | 1993-05-01 |
EP0308701A1 (en) | 1989-03-29 |
FI89215C (fi) | 1993-08-25 |
EP0308701B1 (en) | 1992-11-25 |
DE3876194T2 (de) | 1993-04-15 |
FI884207A0 (fi) | 1988-09-13 |
DE3876194D1 (de) | 1993-01-07 |
FI89215B (fi) | 1993-05-14 |
FI884207A (fi) | 1989-03-25 |
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