JPH07111467B2 - 核燃料集合体異物フィルター - Google Patents

核燃料集合体異物フィルター

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JPH07111467B2
JPH07111467B2 JP2270668A JP27066890A JPH07111467B2 JP H07111467 B2 JPH07111467 B2 JP H07111467B2 JP 2270668 A JP2270668 A JP 2270668A JP 27066890 A JP27066890 A JP 27066890A JP H07111467 B2 JPH07111467 B2 JP H07111467B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子炉燃料集合体に関するものであり、特に
は燃料集合体と共に使用される異物フィルタと関係す
る。
［従来技術］ 産業用の原子炉は多数の燃料集合体を含んでいる。各燃
料集合体は、多数の燃料棒を収納し、燃料棒はその長さ
に沿って間隔をおいて設置される格子組立体により半径
方向に離間して且つ平行状態で配列される。各格子組立
体は、直角に交差して燃料棒の各々を収容する個々のセ
ルを形成する多数の金属ストリップにより卵収納枠設計
様式で形成される。これらストリップには、セル内部へ
燃料棒と当接状態に突出するタブが設けられる。タブ
は、燃料棒をそれぞれの半径方向位置に保持しそして燃
料棒とセルを通して流通する冷却材との最大表面積接触
を提供する目的を果たす。制御棒案内シンプル管もま
た、格子組立体の選択されたセルを通して伸延しそして
それらの上端及び下端において上端取付け具及び下端取
付け具にそれぞれ付設される。
上端及び下端取付け具はまた、それらが構造保全性及び
燃料集合体に対する荷重担持のための支持を抵抗する剛
性の板でありそして冷却水流れに対する流れ通流開口を
備えることから、ノズルプレートとして斯界では一般に
呼ばれている。下端取付け具即ちノズルプレートは、原
子炉の下方部分の開口直上に配置されここから冷却材は
炉内へ炉心まで上方に流れる。上下端取付け具の開口間
の結合部は、燃料棒の端と一致し、それにより燃料棒の
上下動を制限している。
製作−据え付け並びに炉、配管及び関連する冷却設備の
補修中、金属粒子、チップ、削り屑のような細片や砕片
を含む様々の異物（debris）が発生する。設備が大規模
でありしかも複雑であることが、運転開始前にそうした
異物のすべての存在を突き止めそしてそれらを排除する
ことを妨げている。しかも、都合の悪いことに、これら
異物の幾つかは、設備が運転状態に入って初めて分離さ
れて装置系内で浮遊物となる。
この異物が従来考えられていたよりも装置系に一層重大
な問題を呈することが認識されるようになった。これら
異物小片は格子セルの壁と燃料棒との間に係留すること
が見出された。冷却材流れより生じる係留した異物の移
動と振動は、燃料棒の擦過とクラッドの除去をもたら
す。これは結局、燃料棒の腐食や放射性核分裂気体生成
物を燃料棒内部に保持し得ないこと等の有害な影響をも
たらす。そうした損傷は、周囲環境の安全性にとって特
別に重大ではないけれども、損傷した燃料棒の交換中運
転を休止する必要性により運転効率を低減する恐れがあ
る。
斯くして、格子セル壁と燃料棒との間に係留しうる寸法
の異物を過しうる異物フィルターへの必要性が存在す
ることが理解されよう。過能力以外の重要な考慮事項
は、燃料棒からの熱の回収のために燃料棒周囲での充分
な冷却材流れを維持するために、フィルターを横切って
の実質上の冷却材圧力降下が回避されねばならないこと
である。
この問題に対処した文献としては例えば次のものがあ
る。
米国特許第4,684,495号及び4,684,496号は、クリスクロ
ス（十文字交差）配列で互いに整列される複数のストラ
ップから形成されてそして多数の小さなセルを形成する
複数の相互連結壁部分を構成する異物トラップを開示
し、この場合各セルが開口両端とトラップを通しての冷
却材流れのための中央チャネルを有している。
米国特許第4,828,791号は、下方炉心板における流入流
れ穴と整列する切除領域を有する実質上中実の板である
異物耐性底部ノズルを開示する。この板に固定される別
個のクリスクロス構造体が異物トラップとして働くよう
に切除領域を横断して延在している。
米国特許第4,664,880号及び4,678,627号は、異物を捕捉
しそして保持する室を形成するように一つの開口を具備
する中空包囲体を構成する、底部ノズル内に取付けられ
る異物トラップを開示する。
米国特許第4,652,425号は、底部ノズルと底部格子との
間に配置される異物を捕捉するためのトラップを開示す
る。この構造体は、冷却材によりセル内に進行される異
物を捕捉するため各セル内にディンプルを備える燃料棒
下方端プラグを収容する多数の中空セルを形成する。
［発明が解決しようとする課題］ これら従来技術の構造体は、比較的嵩高く、燃料集合体
を通して充分量の冷却材流れを確保するに必ずしも充分
のものでなかった。
本発明の課題は、燃料棒を復帰する恐れのある異物を
過し、同時に燃料集合体を通して充分量の冷却材流れを
維持することを可能とする核燃料集合体異物フィルター
を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、下端取付け具即ちノズルプレートに付設され
るスクリーンの形態で上記課題への解決策を提供する。
下端取付け具は、制御棒案内管を受容する開口を備え
る、壁間に相互連結リブを有する実質上方形のベースか
ら形成される。各角隅から下方に突出する脚が下方原子
炉内壁上に端取付け具を支持する。下方端取付け具に整
合するように寸法付けられそして異物を過する寸法を
有する打抜きスクリーン型の異物フィルターが下端取付
け具に付設される。
本発明は、格子組立体により離間配列において保持され
る複数の燃料棒と、この格子組立体を通して伸延しそし
て上下端で冷却材流通用の開口を具備する上端取付け具
及び下端取付け具にそれぞれ付設される案内管と、異物
フィルターとを有する各燃料集合体において、 （１）（ａ）前記下端取付け具の下面に取付けられる板
を備え、そして（ｂ）この板が方形の模様集団をなして
配列される、複数の実質上三角形状の貫通流れ穴を有
し、その場合各前記模様集団における前記流れ穴間の板
結合部が前記板の側辺に対して対角方向に配向されるこ
とを特徴とする異物フィルター 或いは （２）（ａ）前記下端取付け具の上面に取付けられる板
を備え、そして（ｂ）この板は円形の模様集団をなして
配列される、複数の実質上パイ形状の貫通流れ穴を有
し、その場合各前記模様集団における前記流れ穴間の板
結合部が前記板の側辺に対して対角方向に配向されるこ
とを特徴とする異物フィルター を提供する。
〔作用〕
燃料集合体の下端取付け具に燃料棒のすぐ上流で異物フ
ィルターとして機能するスクリーン板が付設される。ス
クリーン板には、多数の流れ穴が燃料棒を損傷する恐れ
のある異物を過し、同時に燃料集合体を通して充分量
の冷却材流れを維持する寸法及び配列で形成される。
〔実施例〕
図面を参照すると、第１図は、参照番号10により総体を
示される代表的な原子炉核燃料集合体を例示するもので
ある。燃料集合体10は、加圧水型原子炉において使用さ
れる燃料集合体の代表例でありそして一般に複数の燃料
棒12、格子組立体14、案内管16、上端取付け具18及び下
端取付け具20から構成される。燃料棒12は、格子組立体
14により半径方向に離間された配列模様に維持されてい
る。案内管16は、格子組立体14を貫通して伸延しそして
上下端取付け具18、20に付設されてそして集合体全体に
構造上保全性を与えるに加えて制御棒（図示無し）に対
する案内として機能する。上下端取付け具18、20は、燃
料集合体10に対する構造及び荷重担持用支持を与えそし
てまた燃料集合体を通して冷却材が垂直方向に流れるこ
とを可能ならしめるように開口を備えている。下端取付
け具20は、原子炉の下方炉心支持板（図示無し）上に燃
料集合体に向け上方に冷却材を差し向ける炉心支持板の
冷却材開口直上に載置される。格子組立体の壁における
ディンプル或いはタブが、冷却材が上方に流通するに際
して燃料棒12と冷却材との最大表面積接触を可能ならし
める。
第４図に見られる下端取付け具20は、４つの側壁を有す
る実質上方形のベース22から形成される。側壁管には、
相互連結する複数のリブ24が設けられ、冷却材流れが流
通可能であるように実質上開放されたベース内部を残
す。複数の案内管ボス26が、格子組立体14における案内
管の分布と整合する模様をなしてリブ24に沿って設けら
れる。第２及び３図に見られる脚28は、ベースに付設さ
れる別個の部品としても良いし或いはベースと一体とし
ても良い。２つの対角方向に配置される脚28に設けられ
る開口30が、原子炉運転中下端取付け具20及び燃料集合
体10の移動を防止するために下端取付け具20を下方炉心
板に付設するのに使用される。
第５図に別途に示されそして第２及び３図には下端取付
け具20に取り付けて示される異物フィルター32は、好ま
しい具体例においては、作製の容易さから打抜き板（st
amped plate）から形成されそして約2.5mm（約0.1イン
チ）厚である。この板は、下端取付け具20における案内
管ボス26に整合する模様をなして案内管開口34を有する
ように打抜かれる。三角形の流れ穴36が方形模様集団を
なして設けられ、この場合各方形模様集団の間の板の中
実部分37が燃料棒12の端と実質上整合される。これは、
燃料棒12に対してその移動に際して必要時に支持を与え
そして流れ穴36、格子組立体14及び燃料棒20周囲を通し
ての最大冷却材流れを許容する。好ましい具体例におい
て、各方形模様集団は各側辺において約10.3mm（0.405
インチ）の長さを有し、そして各三角形の流れ穴36の底
辺から方形模様集団の中心に隣り合う頂点までの長さは
約4.6mm（0.181インチ）である。これは約174cm2（約27
in2）の異物フィルター32を通しての総流れ面積を与え
る。
好ましい具体例において、各方形模様集団における流れ
穴間の板部分即ち板結合部39（第12図参照）は、運転中
異物フィルター32の破損を防止するに充分の支持を与え
るように約0.76mm（約0.030インチ）巾である。各方形
模様集団の流れ穴間の板結合部39は板の、第12及び13図
で夫々記号ａ及びｂで示すような側辺に対して対角方向
に配向される。第３図に明示す下端取付け具20のリブ24
と異物フィルター32の流れ穴36間の中実部分37とは、リ
ブ24が異物フィルター32を通過した後の冷却材流れを妨
害しないように同等の形態で配列されている。異物フィ
ルター32は、溶接による等の任意の適当な手段により下
端取付け具20に付設され得る。先に述べた板結合部39の
対角配向は、燃料棒の投影面積と流れ穴面積とを考慮す
るとき閉塞されていない流れ面積が最大限化されるよう
なものである。
即ち、第12図を参照して説明するに、仮想線にて円形に
示す燃料棒12は先に説明したように中実部分37と実質的
に整合するのであるが、この場合、板結合部39を図示の
如く板の側辺に対し対角方向に配向することにより、そ
の各端部が前記中実部分37に集中する形となる。従って
例えば、第13図に示すように板結合部39を板の側辺と平
行に配設した場合は中実部分に隣接する流れ穴36の、燃
料棒12によって閉塞される領域は四半円形状となるのに
対し、第12図に示す本願発明ではこの四半円形状の一部
が板結合部39それ自体によって充当されることから、そ
の分、各方形模様集団に於ける流れ穴の閉塞されていな
い流れ面積が最大限化され得るのである。
本発明のまた別の具体例が第６〜11図に例示される。こ
の具体例においては、リブ24により案内管ボス26を支持
させる替わりに、下端取付け具20は複数の流れ穴40を設
けた穴から形成される。流れ穴40集団間の板中実部分は
燃料棒12の端と実質上整列される。第７図の底面図及び
第11図の部分側面断面図に見られるように、流れ穴40に
は文字Ａにより示すように約20度の底部面取りが設けら
れている。案内管ボス26の周囲には、可能な最大流れ面
積を与えるように半円状流れ穴42が配置されている。流
れ穴40の内径は約10.3mm（約0.405インチ）であり、他
方面取りされた下縁は約12.6mm（約0.495インチ）直径
である。第８及び10図の底面図及び側面図に見られるよ
うに、脚28には先の具体例で説明したような開口30が形
成される。
第６図の上面図に見られるように、異物フィルター132
はやはり、約2.5mm（約0.1インチ）厚の打ち抜き板から
形成されそして多数の流れ穴44が設けられる。流れ穴44
は、実質上パイ形でありそして４つの円形模様集団をな
してそして案内管開口134周囲では２つの半円模様をな
して配列されて、下端取付け具20における流れ穴40の模
様と整合する模様を構成する（第８図に例示される）。
各円形模様集団の流れ穴間の板結合部分は約0.76mm（約
0.030インチ）巾である。これは、各パイ形四半円が約
4.6mm（約0.181インチ）の直径を有しそして円形模様集
団が流れ穴40と等しい直径を有する結果をもたらす。各
円形模様集団の流れ穴間の板結合部は板の側辺に対して
対角方向に配向される。フィルター結合部の対角配向
は、燃料棒の投影面積と流れ穴面積とを考慮するとき閉
塞されていない流れ面積が最大限化されるようなもので
ある。これは圧力降下を最小限とする。異物フィルター
132により提供される総流れ面積は約141.9cm2（約22i
n2）である。第10図に見られるように、異物フィルター
132は、下端取付け具20の上面に溶接による等の任意の
適当な手段により付設される。第９図は異物フィルター
132を下端取付け具20に付設した状態でのその上面図で
ある。
〔発明の効果〕
下端取付け具即ちノズルプレートに付設されるスクリー
ンを形態で異物フィルターを提供することにより、燃料
棒を損傷する恐れのある異物を過すると同時に、流れ
穴間の板結合部をノズルプレートの側辺に対して対角方
向に配向したことにより燃料集合体を通して充分量の冷
却材流れを維持することを可能としてなる核燃料集合体
異物フィルターが提供される。
以上、好ましい具体例を説明したが、本発明の範囲内で
多くの改変をなしうることを銘記されたい。
【図面の簡単な説明】
第１図は、代表的な燃料集合体の部分断面正面図であ
る。 第２図は、下端取付け具の据え付け姿勢での正面図であ
る。 第３図は、下端取付け具の据え付け姿勢での底面図であ
る。 第４図は、下端取付け具の上面図である。 第５図は、異物フィルターの上面図である。 第６〜11図は、本発明の別の具体例を例示するものであ
り、ここで第６図は異物フィルターの上面図であり、第
７図は異物フィルターの底面図であり、第８図は異物フ
ィルターを下端取付け具に付設した状態でのその上面図
であり、第９図は異物フィルターの底面図であり、第10
図は下端取付け具の据え付け姿勢での正面図であり、そ
して第11図は異物フィルターの部分断面正面図である。 第12図は異物フィルターの部分拡大上面図である。 第13図は従来技術に基づく異物フィルターの部分拡大上
面図である。 10:燃料集合体 12:燃料棒 14:格子組立体 16:案内管 18:上端取付け具 20:下端取付け具 22:ベース 24:リブ 26:案内管ボス 28:脚 30:開口 32:異物フィルター 34:案内管開口 36:流れ穴 37:中実部分 39:板結合部 40、42:流れ穴 44:流れ穴 134:案内管開口

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】格子組立体により離間配列において保持さ
    れる複数の燃料棒と、該格子組立体を通して伸延し、上
    下端で冷却材流通用の開口を具備する上端取付け具及び
    下端取付け具にそれぞれ付設される案内管と、異物フィ
    ルターとを有する核燃料集合体において、 （ａ）前記下端取付け具の下面に取付けられる板を備
    え、 （ｂ）該板が方形の模様集団をなして配列される複数
    の、実質上三角形状の貫通流れ穴を有し、各前記方形模
    様集団における前記流れ穴間の板結合部が前記板の側辺
    に対して対角方向に配向されることを特徴とする異物フ
    ィルター。
  2. 【請求項２】方形模様集団の各々が各側辺において約1
    0.3mm（約0.405インチ）の寸法を有する特許請求の範囲
    第１項記載の異物フィルター。
  3. 【請求項３】三角形状の流れ穴の各々が底辺から頂点ま
    で約4.6mm（約0.181インチ）の寸法を有する特許請求の
    範囲第１項記載の異物フィルター。
  4. 【請求項４】格子組立体により離間配列において保持さ
    れる複数の燃料棒と、該格子組立体を通して伸延し、上
    下端で冷却材流通用の開口を具備する上端取付け具及び
    下端取付け具にそれぞれ付設される案内管と、異物フィ
    ルターとを有する核燃料集合体において、 （ａ）前記下端取付け具の上面に取付けられる板を備
    え、 （ｂ）該板が円形の模様集団をなして配列される複数
    の、実質上パイ形状の貫通流れ穴を有し、各前記円形模
    様集団における前記流れ穴間の板結合部が前記板の側辺
    に対して対角方向に配向されることを特徴とする異物フ
    ィルター。
  5. 【請求項５】円形模様集団の各々が各側辺において約1
    0.3mm（約0.405インチ）の寸法を有する特許請求の範囲
    第４項記載の異物フィルター。
  6. 【請求項６】パイ形状の流れ穴の各々が約4.6mm（約0.1
    81インチ）の直径を有する特許請求の範囲第４項記載の
    異物フィルター。
JP2270668A 1989-10-13 1990-10-11 核燃料集合体異物フィルター Expired - Lifetime JPH07111467B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US421042 1989-10-13
US07/421,042 US5037605A (en) 1989-10-13 1989-10-13 Nuclear fuel assembly debris filter

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JPH03242599A JPH03242599A (ja) 1991-10-29
JPH07111467B2 true JPH07111467B2 (ja) 1995-11-29

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EP (1) EP0422950B1 (ja)
JP (1) JPH07111467B2 (ja)
KR (1) KR910008736A (ja)
DE (1) DE69012037T2 (ja)
ES (1) ES2057430T3 (ja)
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