JPH07151882A - 沸騰水型原子炉用のフローバイパスを備えた異物フィルタ - Google Patents

沸騰水型原子炉用のフローバイパスを備えた異物フィルタ

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JPH07151882A
JPH07151882A JP6195842A JP19584294A JPH07151882A JP H07151882 A JPH07151882 A JP H07151882A JP 6195842 A JP6195842 A JP 6195842A JP 19584294 A JP19584294 A JP 19584294A JP H07151882 A JPH07151882 A JP H07151882A
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JP6195842A
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Gary E Dix
ゲイリー・エロール・ディックス
Bruce Matzner
ブルース・マッズナー
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    • 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
    • G21C3/3206—Means associated with the fuel bundle for filtering the coolant, e.g. nozzles, grids
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 沸騰水型原子炉燃料バンドルにて、冷却水中
の異物が下部タイプレートの燃料棒支持グリッドを通過
してフロープレナム中に侵入することを防ぐ。 【構成】 燃料バンドル[B] の燃料棒支持グリッド[G]
に対する下部タイプレート集合体[T] への入り口プレナ
ム[L] で画成される流れ体積の中に設置される異物捕捉
グリッド構造[60,70,80,90;60,70,90,100;60,70,110,12
0]を、通過冷却水に流れ方向の変化を与えるべく該プレ
ナム[L] を亙り空間的に分離された構造を構成し乍らも
該プレナムを亙る連続体は形成しない空間的分離構造を
構成する手段[60,80,90;60,90,100;60,110,120] 、及
び、上記流れ方向の変化により冷却水から分離された異
物を捕捉分離するトラッピング構造を構成する手段[7
0]、から構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、沸騰水型原子炉用の燃
料バンドルに関する。本発明によれば、沸騰水型原子炉
燃料バンドルに於いて、下部タイプレート集合体の燃料
棒支持グリッド上流のフロープレナム内部に設置するた
めに異物捕捉用配列が開示される。本発明により開示さ
れた異物捕捉用の設計は、流れ方向（即ち運動量）を変
化させることにより、重い異物を搬送体としての軽い水
からの分離するという二相分離を含み、異物はトラッピ
ング構造に向けて回り道をさせられる。これは、潜在的
な流れ阻害懸念を除去するために、トラッピング構造の
周囲の部分的なフローバイパスを可能にする。
【０００２】
【従来の技術】沸騰水型原子炉は長年に亘って運転され
る。最初の建設に始まり、その使用寿命を通して、これ
らの原子炉の閉鎖循環減速材系に異物の蓄積があり得
る。熱を発生する燃料棒を持つ燃料バンドル内臓炉心部
に異物の侵入が許されれば、この異物は運転上の災害要
因になり得る。この問題を理解するために、異物蓄積に
関わる原子炉構造の概要をまず最初に示す必要がある。
その後で、燃料バンドル構造を述べる。流路に沿う圧力
低下範囲を実質的に変更なく保持する必要性を強調して
ある。その後で、燃料バンドルの燃料棒領域に入る異物
によって引き起こされる影響を概説する。
【０００３】沸騰水型原子炉構造は、異物の付随混入問
題を理解する目的で簡単に要約され得る。この種の原子
炉には、大きな中央の炉心が備え付けられている。液状
の冷却水／減速材の流れは、底部から炉心に入り、頂部
から水とスチームの混合物として炉心を出る。炉心は、
多くの並んだ燃料棒を含む。炉心の下に位置する高圧プ
レナムから、燃料バンドル支持鋳造物を通して水が各燃
料バンドルの中に導入される。水は、分流をなして個々
の燃料バンドルを通して通過し、熱せられてスチームを
発生し、そして炉心の上部から水／スチーム二相混合物
として外に出て、スチームは発電用に抽出される。
【０００４】炉心支持鋳造物及び燃料バンドル入り口
は、炉心を通しての水の循環に於ける圧力損失源であ
る。この圧力損失は、炉心の個々の燃料バンドルを通し
ての実質的に均一な流れの分布を確実なものにする。炉
心の中に７５０もの個々の燃料バンドルがあることを思
い出せば、流れの均一性の確保が重要なことは理解され
よう。燃料バンドル流路の圧力低下の妨害は、炉心の燃
料バンドルの中の冷却材／減速材の全体の分布に影響を
及ぼし得る。
【０００５】妥当な範囲内で沸騰水型原子炉構造につい
て述べたので、次に、燃料バンドル自体の構造に注目で
きる。沸騰水型原子炉用の燃料バンドルは、燃料棒支持
用下部タイプレート集合体を含み、この下部タイプレー
ト集合体は鋳物構造である。最下部の箇所に、下部タイ
プレート集合体は吸い込みノズルを覆う突き出したベー
ルを持っている。この吸い込みノズルは、拡大された流
れ体積、即ち、下部タイプレート中のタイプレートプレ
ナム、への入り口を含む。流れ体積の上部端には、燃料
棒支持用グリッドがある。
【０００６】燃料棒支持用グリッドは、二つの目的を持
っている。第一に、燃料棒支持用グリッドは、下部タイ
プレート全体を通して燃料棒支持用鋳造物に伝達される
個々の燃料棒の重量のために機械的支持結合を提供す
る。第二に、燃料棒支持用グリッドは、並んで支持され
ている燃料棒間を通過させるために、水減速材液に燃料
バンドル中への流路を提供する。
【０００７】下部タイプレートの上で、個々の燃料バン
ドルは直立する燃料棒のマトリックスを含み、この燃料
棒は密閉されたチューブであって、夫々、核反応をする
時に発電用スチームを作り出す核分裂性物質を含む。直
立する燃料棒のマトリックスは、上部端にいわゆる上部
タイプレートを含む。この上部タイプレートは、燃料棒
の少なくとも若干を垂直に並んだ配置に保持する。燃料
棒の若干は、上部タイプレートと下部タイプレートの両
方に装着される。通常、上部タイプレートと下部タイプ
レートの間に、特に燃料バンドルの上部の最高位空隙部
領域で、水減速材対燃料比を改善するために水棒が収め
られる。
【０００８】燃料バンドルは、また、燃料バンドルの長
さに沿っていろいろな高さに於ける約７個の燃料棒スペ
ーサを含む。燃料棒が長く（約１６０インチ）そして細
く（直径約０．４乃至０．５インチ）、燃料バンドルの
中の流動と原子力発生の動力学下で摩耗性接触を起こす
恐れがあるので、これらのスペーサが必要である。スペ
ーサは、夫々の高さで各燃料棒に対して適当な抑制を提
供し、斯くて燃料棒間の摩耗性接触を防止し、最適な性
能が発揮できるように燃料棒の長さに沿って燃料棒を互
いに均一な間隔に保持する。以後に示すように、これら
のスペーサは異物が捕捉され燃料棒を損傷することがあ
る箇所である。
【０００９】各燃料バンドルはチャンネルによって取り
囲まれている。このチャンネルは、タイプレート間を流
れる水を、タイプレート間の孤立した流路で、唯一個の
バンドルに限定させる。チャンネルには、燃料バンドル
を通してのスチーム発生流路を周囲の炉心バイパス領域
から分離する働きもあり、このバイパス領域は制御棒の
挿入用に利用される。バイパス領域にある水もまた中性
子減速作用を提供する。
【００１０】沸騰水型原子炉の運転に於いては、最初に
設計された流れ分布の維持が重要であるということを理
解することが重要である。特に、炉心への下部（高圧）
プレナム入り口より炉心からの燃料バンドル上部タイプ
レートを通してのスチームと水の混合物の出口までの間
に、典型的な１００％出力／１００％流量の運転条件
で、約２０ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）の圧力低下に
遭遇する。この圧力低下の約７乃至８ｐｓｉは、燃料棒
支持鋳造物を通して発生する。この圧力低下は主とし
て、炉心を構成する多くの燃料バンドルを通しての冷却
材／減速材の均一な分配を確保するためであり、反応炉
のある種の運転状態に於ける反応炉内の反応上の不安定
性の防止に関わる。各燃料バンドルの下部タイプレート
で、吸い込みノズルからの流れ体積に入り燃料棒支持グ
リッドを通過するまでに、約１乃至１．５ｐｓｉの圧力
低下があり、これは、各燃料バンドルの個々の燃料棒間
の分流確立に貢献する。最後に、燃料バンドルそれ自身
を通して−−下部支持グリッドから上部タイプレートの
出口までに−−約１１ｐｓｉの圧力低下が通常発生す
る。
【００１１】炉心に新しい燃料バンドルが幾つか導入さ
れる時には、圧力低下総量が保持されるべきである。さ
もなければ、冷却材／減速材流れの分配は妥協させられ
よう。沸騰水型原子炉用の構造と運転について概略を述
べたので、反応炉の閉鎖循環減速材系内の異物滞留問題
が理解され得る。典型的には、沸騰水型原子炉内の異物
は、反応炉の建設作業時から残された外部からの物質を
含み得る。更に、反応炉の寿命期間中の腐食も異物を放
出する。最後に、数多くの停止期間と修理中にも更に異
物が蓄積する。従って、反応炉が年月の経過と共に本質
的に異物を蓄積する閉鎖循環系を構成することが理解さ
れよう。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】特に問題となる、異物
が通常析出する箇所は、特に燃料棒スペーサの近くの燃
料棒の間の燃料バンドルの中である。スペーサの特定の
高さで、各燃料棒がスペーサによって取り囲まれている
と言うことが想起されよう。異物粒子は、スペーサ構造
と燃料棒の間に止まる傾向にあり、冷却材／減速材流れ
と共にしばしば力強く振動し燃料棒の密閉被覆を接触摩
耗する。このような反応炉内の流れに誘起された振動
は、例えば摩滅によって、燃料棒の被覆を損傷したり更
に破裂させたりすることがある。もし破裂被覆管の数が
ある値に達すると、施設のシャットダウンの必要性が生
じる。
【００１３】近代的な原子力施設は、異物による燃料棒
破裂のような予想される運転上の事故に対処すべく設計
された余剰及び安全システムを持っていることが理解さ
れる。このような故障は破滅的ではない。しかし、殆ど
全ての場合、このような故障は、施設の最適効率以下の
運転を余儀なくさせる。従って、燃料棒への異物による
損傷発生を低減することは大いに望ましい。
【００１４】更に、或る程度までは燃料バンドルの燃料
棒支持グリッドがストレーナとして作用することが理解
されよう。グリッドの通路の寸法よりも大きい異物は、
燃料バンドルの中に入り込み得ない。しかし、金属削り
屑、ワイヤ等のような特に「帆になる部分」を持った異
物は、下部燃料棒支持グリッドを通り抜けて燃料棒とス
ペーサ間に止まり得ることが判明した。従来の技術の要約： 燃料棒領域に異物が入るのを防ぐ装
置を設置する従来の試みは、下部タイプレート集合体の
グリッド支持構造の変更を含んだ。１９９２年３月３１
日に付与されたＮｙｌｕｎｄの米国特許第５，１００，
６１１号にグリッド構造の変更が開示されている。この
変更は、同一直線上にない中心線を持つフローチャンネ
ル部にグリッド構造の必要な貫通穴を接合することを含
む。これらのフローチャンネルは燃料棒支持グリッドの
一部であるので、貫通穴のサイズは、燃料棒支持グリッ
ドの強度を保持するために必然的に大きくなり、穴が分
布している領域は支持グリッドの箇所で下部タイプレー
ト集合体と結局は同一の広がりを持つ。
【００１５】異物をふるい分ける試みは加圧水型原子炉
でなされている。１９８７年５月１２日に付与されたＢ
ｒｙａｎの米国特許第４，６６４，８８０号では、ワイ
ヤメッシュの異物トラップが加圧水型原子炉燃料バンド
ルの底部で利用されている。１９８７年７月７日に付与
されたＲｙｌａｔｔの米国特許第４，６７８，６２７号
では、この構造は異物保持トラップを含めるために修正
されている。これらの加圧水型原子炉燃料バンドルは、
解放構造を構成し、沸騰水型原子炉に共通している燃料
棒支持用鋳造物を通しての下部高圧プレナムと燃料バン
ドルの上部及び下部タイプレート間のチャンネルで制限
された流路を欠いている。沸騰水型原子炉構成に要求さ
れるチャンネル構造は、加圧水型原子炉構成には全く存
在しない。加圧水型原子炉に於いては、燃料バンドルの
全長に沿って近接する燃料バンドル間に流れは発生し得
るので、開示されたスクリーン及びトラップの設置は、
制限された流路内になされない。
【００１６】従来技術による一つの異物捕捉装置では、
下部タイプレートが螺旋状の(serpentine)通路−−殆ど
逆Ｖ字形(chevron) の形−−で改造されている。この構
造の上から、燃料棒の重量が下の螺旋状通路を潰さない
ように燃料棒支持バーが置かれている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、沸騰水
型原子炉燃料バンドルに於いて、下部タイプレート集合
体の燃料棒支持グリッドの上流、即ち下側に存在するフ
ロープレナムの中への異物捕捉用配置の取り入れが開示
される。この装置は、燃料バンドル吸い込みオリフィス
と燃料棒を支持する燃料棒支持グリッドとの間の下部タ
イプレートフロープレナムの中へ好ましくは設置され
る。代替的な設置箇所は、燃料棒支持鋳造物を含む燃料
棒の上流の任意の取水路を含み得る。開示された異物捕
捉用設計は、プレナムの中の流動体に回り道の流路を与
える空間的に分離された濾過或いは妨害層を構成するス
トレーナ構造を含む。この回り道の流路は、流れ方向
（運動量）を変化させることによって、重い異物を搬送
体としての軽い水から分離する二相分離を起こさせ、異
物をトラッピング構造に向けて回り道させる。更に、全
体の流れが制限される程度にまで詰まる恐れがある、ス
トレーナ付きプレナムを渡る細い構造の連続体を構成し
ないストレーナ構造がプレナム中に提供され、この際に
空間的分離が開示されたストレーナ構造間に存在する。
流れの停止時にその結果として異物の捕捉が起こり、燃
料バンドルの取りはずしのような反応炉からのプレナム
の取りはずしと共に異物も同様に除去されるように、ス
トレーナ構造が置かれる。以下に、異物の旋回による偏
向、円錐体による偏向及びストレーナ構造による偏向を
含む実施態様が開示される。
【００１８】
【実施例】以下の明細書の記述と添付の図を参照する
と、本発明の更なる理解が一層明瞭になるであろう。図
１に、炉心の一部分の適当な詳細が示されている。制御
棒駆動ハウジングＨはその上に支持された燃料棒支持鋳
造物Ｃを持つ。燃料棒支持鋳造物Ｃは、コアプレートＰ
の中のピン１４に関して鋳造物Ｃを配向させるアーム１
６を含む。
【００１９】コアプレートＰは、原子炉の多くの個々の
燃料バンドル内の制御された循環を起こすために必要な
圧力差障壁を保持しつつ、炉心Ｒから高圧下部プレナム
Ｌを区分する。燃料棒支持鋳造物Ｃは４個の開口２０を
含み、その開口の上に４個の燃料バンドルＢ夫々の下部
タイプレート集合体Ｔが設置される。各下部タイプレー
ト集合体Ｔは、その吸い込みノズルＮが燃料棒支持鋳造
物Ｃの開口２０の一つと連通するように配置される。
【００２０】燃料棒支持鋳造物Ｃは、燃料棒支持鋳造物
Ｃの上に搭載されている４個の燃料バンドルの隙間に制
御棒２２が侵入するための、開口も持っている。制御棒
の作用は本発明に関しては重要でないので、反応炉のこ
の面についての記述は含めない。各燃料バンドルは、チ
ャンネル４４で囲まれた多数の直立する燃料棒４２を含
む。スペーサ４６は、幾つかの高さの位置で燃料棒４２
を別々に囲み、異物が捕捉され、通過する冷却材によっ
て力強く擦られて、燃料棒４２を損傷する箇所を形成す
る。従って、この開示に於いては、本発明のフィルタは
下部タイプレートの燃料棒支持グリッドＧに対する図解
されたプレナムの何れか（図２，３及び４を参照された
い）或いは燃料棒支持鋳造物Ｃに置かれる。
【００２１】以下の説明では、本発明の異物捕捉装置が
吸い込みオリフィス或いはノズルＮと燃料棒支持グリッ
ドＧとの間にある下部タイプレートのフロープレナム中
の配置で説明される。あり得る７５０個の燃料バンドル
の内の僅かに４個が示されていることを更に想起すれ
ば、コアプレートＰを横断する圧力低下が重要なことが
理解されよう。従って、沸騰水型原子炉内の圧力低下を
概説することは有益である。
【００２２】第一に、燃料棒支持鋳造物Ｃの中のオリフ
ィス（示されていない）を通して、典型的な１００％出
力／１００％流量の運転条件で、約７乃至８ｐｓｉの圧
力低下に遭遇する。この圧力低下は沸騰水型原子炉内の
多くの（７５０まで）の燃料バンドルを通してのバンド
ルの冷却材流の均一な分布を確保するために利用され
る。
【００２３】第二に、各燃料棒支持鋳造物Ｃ上の燃料バ
ンドルの下部タイプレート内で約１．５ｐｓｉの圧力低
下が発生する。この圧力低下は、主に、この複雑な幾何
的構造を通して発生する速度と方向の変化の結果であ
る。最後に、冷却材が燃料バンドルで上昇し、スチーム
を発生するにつれて、約１０乃至１２ｐｓｉの圧力低下
がある。この圧力低下は、燃料バンドルの長さを通して
分配され、そして核反応炉の炉心を構成する個々の燃料
バンドル及び燃料バンドル集合体の両方の運転上の安定
性にとって重要である。
【００２４】但し、理解頂けるように、上述の圧力低下
の概要は過度の簡素化による記述である。これは、原子
炉の設計と運転上の非常に複雑な部分である。上記の説
明を終えた所で、一点を強調しなければならない。沸騰
水型原子炉内の個々の燃料バンドル内の流れ抵抗は、実
質的に無変化でなければならない。従って、もし燃料バ
ンドル中へ異物付随混入防止用機器が設置され利用され
るのであれば、全体としての燃料バンドル内の流れ抵抗
の明らかな変化は避けるべきである。
【００２５】異物捕捉装置、即ちトラップ、の総合的な
性能に関しては、この種の構造は付随混入されるほどに
微細であり乍らも下部タイプレートグリッドＧを通過し
て燃料棒４２の間に入り込むほど大きい粒子を捕捉する
能力がなければならない。この種の構造は構造的に堅固
であって、特に、隙間のある部分を生じる何らかの欠陥
を避けねばならない。その構造が異物粒子を捕捉し保持
することが望まれる。同時に、燃料バンドルの中への逆
流条件を形成すべきではない。
【００２６】最後にフィルタは、如何なる状況下でも、
詰まりの発生によって燃料バンドルＢへの全体の流れに
目立った妨害を起こしてはならない。従って、以下の具
体的な態様に於いては、使用中の特定のフロープレナム
を渡る構造の連続体を構成しないフィルタ構造が採用さ
れていることが理解されよう。各場合に於いて−−フィ
ルタの貫通部が完全に詰まったとしても−−妨害されな
い冷却水の流路が燃料棒に対して保存されていることが
理解されよう。
【００２７】以下の設計では、異物粒子を全体の流路の
ほんの一部を遮るだけのスクリーン或いはメッシュ通路
に向ける。これは圧力低下を最小限に押さえる。同時
に、破損に対して必要な抵抗性を与えるために、緻密な
部分をメッシュ構造に組み入れ得る。図２で、下部タイ
プレート集合体Ｔを図解する側面図部分が示されてい
る。この下部タイプレートは、吸い込みノズルＮで先端
を切断された先細の実質的に円錐状の壁５４で実質的に
四角な体積を構成する４個の壁５２を含む。ノズルＮ
は、燃料バンドルの最低部位の構造を形成するノズル上
のベール(bail)６０を含む。
【００２８】図２に説明される構造には、異物収集装置
リング７０が含まれる。リング７０は、ノズルＮを囲ん
でプレナムＰの内側で締まり、プレナムＰの体積の中に
上方に突出する。以後の記述で理解されるように、リン
グ７０は、円錐状の壁５４の内部とリング７０の外側表
面の間に異物用のトラップを形成する。第二に、ノズル
Ｎの上或いは好ましくは中には静的螺旋羽根８０が配置
されている。螺旋羽根８０は、ノズルＮを通してプレナ
ムＰの中に流れる冷却材に上方に渦を巻く流れを与え
る。このような渦巻き流は、重い異物をリング７０の外
へと分級し、軽い冷却材は燃料棒支持グリッドＧを通し
て上方に流れる。
【００２９】最後に、水平部９２と下方垂下リング９４
を含むメッシュのピックオフフィルタ９０が、構造の中
央に置かれている。好ましくは、この構造は、メッシュ
のピックオフ構造を通しての流動体の流れを許すために
有孔状になっている、但し、もし必要ならばこの構造が
部分的に緻密な状態でもあり得ることが理解されよう。
【００３０】上述した構造の作用は容易に理解される。
異物が付随混入した冷却水はノズルＮに入り、螺旋羽根
８０によって旋回運動を与えられる。静的螺旋羽根の上
には開かれた中央流路がある。重い異物−−典型的には
水の８乃至１０倍の密度を持つ持つ金属微粒子−−がプ
レナムＰの外側に分級されて捕捉される−−これはリン
グ７０或いは上に位置するメッシュのピックオフフィル
タ９０によって起こる。異物はこれらの位置に保持され
る。同時に、開かれた中央流路は、フィルタ構造の連続
体によって妨害されない。燃料棒４２への流れの妨害を
引き起こすフィルタ構造の妨害は発生し得ない。
【００３１】静的螺旋装置８０のピッチ長は、最適性能
を発揮すべく調整されるものとする。更に、異物収集装
置リング７０とメッシュのピックオフフィルタ９０の寸
法も同様に、異物の最適捕捉のために調整されるものと
する。流れが停止すると、メッシュのピックオフフィル
タ９０に捕捉された異物が落下することに留意すべきで
ある。このような落下の場合には、異物の捕捉はリング
７０で起こるであろう。斯くて、説明された燃料バンド
ルＢの場合には、燃料バンドルの取り外しと共に異物の
除去が起こる。
【００３２】図３では、円錐体偏向装置１００を別にし
て図２と類似の構造が示されている。この偏向装置は、
周辺で流動体を円錐体１００の所でプレナム周辺へと偏
向する。この円錐体は、メッシュ及び／又は緻密な材料
で構成され得る。円錐体１００はリング７０を越えて広
がり、垂下メッシュリング１０２で終わる。垂下メッシ
ュリング１０２はリング７０の外側にある。
【００３３】上述した構造の作用は容易に理解される。
異物が付随混入した冷却水は、円錐体１００で偏向さ
れ、異物が異物収集装置リング１０２或いはメッシュの
ピックオフフィルタに捕捉される。何れの位置から落下
する異物は−−冷却材の流動中或いは冷却材の流れの停
止後でも−−リング７０の外側に落ち、下部タイプレー
トＴ内のリング７０で捕捉されることになる。
【００３４】図４では、図２及び３と類似の構造が示さ
れて、上部フィルタ層１２４と下部フィルタ層１１４が
通過する流動体に回り道流路を与える。下部フィルタ構
造１１４は、中央流路を構成する緻密な材質の中央リン
グ１１１を持つ円錐体フィルタ１１０を含む。中央流路
で先を切断された周辺が傾斜する有孔錐面１１２は、有
孔リング１１３へと広がる。
【００３５】上部フィルタ層１２４は、周辺の環状有孔
フィルタ部１２０と中央の逆円錐形バスケット１２２か
ら成る。円錐形バスケット１２２は、有孔逆円錐形部１
２６と垂下有孔リング部１２７から成る。運転時には、
開示された設計は、異物粒子用の層状トラップのオフセ
ット方式の上下設置を含むことが理解されよう。同時
に、異物或いは腐食による完全なフィルタ閉塞が起こり
得ないように開放流路が保持される。フィルタの傾斜し
た断面は、捕捉された異物の上部フィルタ層１２４の収
集隅への移動を助ける。これらの上部フィルタ層１２４
隅から落下する異物は、下部フィルタ層１１４或いは随
意に設置されるリング７０で捕捉される。
【００３６】ここに示された機器の図解には、リング、
円錐及び環状構造が示されている。説明されたリング構
造の総合的側面図を持つプレナムＰを渡るストレートな
構造も使用され得ることが理解されよう。上述した如
く、本発明によれば、沸騰水型原子炉燃料バンドルに於
いて、下部タイプレート集合体の燃料棒支持グリッドの
上流、即ち、下に位置するフロープレナムの中へ設置さ
れる異物捕捉用配列が開示されている。その装置は、燃
料バンドル入り口と燃料棒を支持する燃料棒支持グリッ
ド構造の間の下部タイプレートフロープレナムの中に好
ましくは設置され、この他の設置箇所は燃料棒支持鋳造
物を含めて燃料棒の上流の任意の取水路を含む。開示さ
れた異物捕捉用の設計は、プレナム中の流動体に回り道
の流路を与える空間的に分離された濾過或いは妨害層を
構成するストレーナ構造を含む。この回り道の流路は、
流れ方向の変化によって、重い異物を搬送体としての軽
い水から分離する二相分離を起こさせ、異物はトラッピ
ング構造に向けて回り道をさせられる。更に、全体の流
れが制限される程度に閉塞される恐れがある、ストレー
ナ付きプレナムを渡る細い構造の連続体を構成しないス
トレーナ構造がプレナム中に提供されている。流れの停
止時にその結果として異物捕捉が起こり、燃料バンドル
取りはずしのような反応炉からのプレナム取りはずしと
共に異物も同様に除去されるように、ストレーナ構造が
置かれる。異物の旋回による偏向、円錐体による偏向及
びストレーナ構造による偏向を含む実施態様が開示され
ている。
【図面の簡単な説明】
【図１】下部高圧プレナム部、燃料棒支持鋳造物及び燃
料棒支持鋳造物上の４個の支持された燃料バンドルの一
部分の透視図であって、斯くて本発明の装置が置かれ得
る燃料棒支持グリッドの上流のプレナムを示す。
【図２】吸い込みオリフィスに近接する静的螺旋誘起用
部材、上位にあるストレーナトラップ及び下位にある異
物収集用リングを含む遠心流による異物トラップを説明
する下部タイプレートプレナムを図解する側面図であ
る。
【図３】周辺のストレーナリング、上位にあるストレー
ナトラップ及び下位にある異物収集用リングと組み合わ
せた円錐体偏向装置を説明する下部タイプレートプレナ
ムを図解する側面図である。
【図４】連続する上下の濾過層が回り道の異物トラッピ
ング路と下位にある異物収集装置を形成する重畳メッシ
ュフィルター方式の異物トラップである。
【符号の説明】
Ｂ 燃料バンドル Ｃ 燃料棒支持鋳造物 Ｇ 燃料棒支持グリッド Ｈ 制御棒駆動ハウジング Ｌ 高圧下部プレナム Ｎ 吸い込みノズル Ｐ コアプレート Ｒ 炉心 Ｔ 下部タイプレート集合体 １１ 中央リング １４ ピン １６ アーム ２０ 開口 ２２ 制御棒 ４２ 燃料棒 ４４ チャンネル ４６ スペーサ ５２ ４個の壁 ５４ 円錐状の壁 ６０ ベール ７０ 異物収集装置リング ８０ 静的螺旋羽根 ９０ ピックオフフィルタ ９２ 水平部 ９４ 下方垂下リング １００ 円錐体偏向装置 １０２ 垂下メッシュリング １１０ 円錐体フィルタ １１１ 中央リング １１２ 錐面 １１３ 有孔リング １１４ 下部フィルタ層 １２０ 環状有孔フィルタ部 １２２ 円錐形バスケット １２４ 上部フィルタ層 １２６ 逆円錐形有孔部 １２７ 垂下有孔リング部

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 沸騰水型原子炉燃料バンドルに於いて、
    上部の燃料棒支持グリッドに対する下部タイプレート集
    合体への入り口プレナムで画成される流れ体積の中に設
    置される異物捕捉グリッド構造であって、 通過する冷却水に流れ方向即ち運動量の変化を与えるた
    めに該プレナムを亙り空間的に分離された構造を構成し
    乍らも、該プレナムを亙る連続体は形成しない空間的分
    離構造を構成する手段、及び、 前記の流れ方向の変化によって冷却水から分離された異
    物の捕捉による分離のためのトラッピング構造を構成す
    る手段、から成る、異物捕捉グリッド構造。
  2. 【請求項２】 前記プレナムを亙り空間的に分離された
    構造を構成する手段が空間的に分離されたストレーナ構
    造を含む請求項１記載の異物捕捉グリッド構造。
  3. 【請求項３】 前記プレナムを亙り空間的に分離された
    構造を構成する手段が静的螺旋羽根を含む請求項１記載
    の異物捕捉グリッド構造。
  4. 【請求項４】 前記プレナムを亙り空間的に分離された
    構造を構成する手段が偏向円錐体を含む請求項１記載の
    異物捕捉グリッド構造。
  5. 【請求項５】 前記空間的分離構造を構成する手段が、
    吸い込みオリフィスと該燃料棒支持グリッドの間の燃料
    バンドル下部タイプレートの中に設置される請求項１記
    載の異物捕捉グリッド構造。
  6. 【請求項６】 互いに並んで直立する多数の燃料棒、 互いに並んで直立する多数の燃料棒を支持するための燃
    料棒支持グリッドを含む下部タイプレート、 燃料棒を直立並立関係に維持するための手段、 燃料バンドルを通過する別個の流路を形成するために下
    部燃料棒支持グリッドの近傍から燃料棒の長さに沿って
    直立する多数の燃料棒を囲むチャンネル、 上部燃料棒支持グリッドに対する下部タイプレート集合
    体への入り口プレナム、 通過する冷却水に流れ方向の変化を与えるためにプレナ
    ムを亙り空間的に分離された構造を構成する手段である
    が、プレナムを亙り連続体を形成しない空間的分離構造
    を構成する手段、及び、 前記の流れ方向の変化によって冷却水から分離された異
    物の捕捉による分離のためのトラッピング構造を構成す
    る手段、を組み合わせて成る、沸騰水型原子炉用燃料バ
    ンドル。
  7. 【請求項７】 通過する冷却水に回り道の流路を与える
    ためにプレナムを亙り空間的に分離された構造を構成す
    る手段であってプレナムを亙りストレーナ連続体を形成
    しない空間的分離構造を構成する前記手段が、プレナム
    を亙り空間的に分離されている重畳関係に設置されたス
    トレーナ構造の複数個を含む請求項６記載の燃料バンド
    ル。
  8. 【請求項８】 トラッピング構造を構成する手段が緻密
    な部分と有孔部分を含む請求項７記載の燃料バンドル。
  9. 【請求項９】 入り口プレナムがプレナムに固定された
    異物捕捉用のリングを含む請求項６記載の燃料バンド
    ル。
  10. 【請求項１０】 入り口プレナムが吸い込みオリフィス
    と燃料棒支持グリッドの間の下部タイプレートに設けら
    れている請求項９記載の燃料バンドル。
JP6195842A 1993-08-23 1994-08-22 沸騰水型原子炉用のフローバイパスを備えた異物フィルタ Withdrawn JPH07151882A (ja)

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