JPH0816714B2 - 蒸気分離器付きスペーサ及びその構築方法 - Google Patents
蒸気分離器付きスペーサ及びその構築方法Info
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- JPH0816714B2 JPH0816714B2 JP5011381A JP1138193A JPH0816714B2 JP H0816714 B2 JPH0816714 B2 JP H0816714B2 JP 5011381 A JP5011381 A JP 5011381A JP 1138193 A JP1138193 A JP 1138193A JP H0816714 B2 JPH0816714 B2 JP H0816714B2
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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- G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
- G21C15/16—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants comprising means for separating liquid and steam
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- 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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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、沸騰水型原子炉の燃料
バンドルに於いて、バンドル内部で燃料棒が一定の相互
間隔を置いて所期の位置関係を取るように、これを支持
する為のスペーサに関する。更に詳細には、所謂「クロ
スポイント型構造」（後述）のサブチャネル空間内に位
置せしめられたチューブの内部に、蒸気分離機能が備え
られている、クロスポイント型のスペーサに関してい
る。
バンドルに於いて、バンドル内部で燃料棒が一定の相互
間隔を置いて所期の位置関係を取るように、これを支持
する為のスペーサに関する。更に詳細には、所謂「クロ
スポイント型構造」（後述）のサブチャネル空間内に位
置せしめられたチューブの内部に、蒸気分離機能が備え
られている、クロスポイント型のスペーサに関してい
る。
【０００２】
【従来の技術】沸騰水型原子炉の燃料バンドルでは、そ
れらの燃料棒の所期の離間関係を維持する為のスペーサ
が必要である。斯かる燃料バンドルでは、隣接した直立
燃料棒の下端が、下部タイプレートにより支持されてい
る。燃料棒のうちの少なくとも何本かは、上部タイプレ
ートまで延びている。これら二つのタイプレート間の各
々の燃料棒の周囲を、燃料バンドルチャネルが取り囲
む。下部タイプレートは、減速用の冷却水が流入できる
構造になっており、上部タイプレートは、冷却水及び発
生蒸気の両者が流出し得る様になっている。周囲チャネ
ルは、各燃料バンドルを取り囲む炉心バイパス領域に溢
れ出す水とは別個に、冷却材の流路を、水蒸気を発生す
る燃料棒の回りの通路に限定する。
れらの燃料棒の所期の離間関係を維持する為のスペーサ
が必要である。斯かる燃料バンドルでは、隣接した直立
燃料棒の下端が、下部タイプレートにより支持されてい
る。燃料棒のうちの少なくとも何本かは、上部タイプレ
ートまで延びている。これら二つのタイプレート間の各
々の燃料棒の周囲を、燃料バンドルチャネルが取り囲
む。下部タイプレートは、減速用の冷却水が流入できる
構造になっており、上部タイプレートは、冷却水及び発
生蒸気の両者が流出し得る様になっている。周囲チャネ
ルは、各燃料バンドルを取り囲む炉心バイパス領域に溢
れ出す水とは別個に、冷却材の流路を、水蒸気を発生す
る燃料棒の回りの通路に限定する。
【０００３】沸騰水炉の燃料バンドル内部に於ける水蒸
気の発生過程は容易に理解できる。燃料バンドルの底部
から液体冷却材がポンプで注入され、これがチャネル内
部および燃料棒の回りに流入して上昇していく。冷却材
が上方に進むにつれて水蒸気が発生し、上部の冷却材流
の中では水蒸気の割合が増大する。このため、燃料バン
ドルの上方部分は、燃料バンドルの「二相」領域と呼び
慣わされている。この場合の二相とは、水と水蒸気のこ
とである。冷却材が上昇し、上部タイプレートを通って
燃料バンドルから流出するにつれて、蒸気量の割合、即
ち「ボイド(void)分率」は増大する。
気の発生過程は容易に理解できる。燃料バンドルの底部
から液体冷却材がポンプで注入され、これがチャネル内
部および燃料棒の回りに流入して上昇していく。冷却材
が上方に進むにつれて水蒸気が発生し、上部の冷却材流
の中では水蒸気の割合が増大する。このため、燃料バン
ドルの上方部分は、燃料バンドルの「二相」領域と呼び
慣わされている。この場合の二相とは、水と水蒸気のこ
とである。冷却材が上昇し、上部タイプレートを通って
燃料バンドルから流出するにつれて、蒸気量の割合、即
ち「ボイド(void)分率」は増大する。
【０００４】燃料バンドル上部の二相領域においては、
水の上昇流と水蒸気の上昇流との間に速度差が存在する
のが特徴である。上昇して流れる水は、燃料棒の有効表
面の全体に絡んでこれを覆っていく。一般に、この上昇
水流の速度は、発生した蒸気の上昇速度よりも遅い。一
方、上昇する蒸気は燃料バンドル内部の空隙全体を目が
けて移動し、燃料棒の全ての表面から遠ざかる。蒸気の
この上昇速度は、水の上昇速度よりも速い。
水の上昇流と水蒸気の上昇流との間に速度差が存在する
のが特徴である。上昇して流れる水は、燃料棒の有効表
面の全体に絡んでこれを覆っていく。一般に、この上昇
水流の速度は、発生した蒸気の上昇速度よりも遅い。一
方、上昇する蒸気は燃料バンドル内部の空隙全体を目が
けて移動し、燃料棒の全ての表面から遠ざかる。蒸気の
この上昇速度は、水の上昇速度よりも速い。
【０００５】燃料バンドルの構造に於ける蒸気の上昇速
度を、水の上昇速度に対して、「スリップ比」なる比率
で比較するのが一般的である。このスリップ比は、常に
１より大きな数となり、２乃至20の範囲となるのが普通
である。規則的に並んだ燃料棒の行列に於ては、蒸気の
上昇流の体積は、所謂「サブチャネル」空間(volume)に
於て最大となる。斯かるサブチャネル領域とは、隣接し
た４本の燃料棒の間の略円柱状の空間を指している。サ
ブチャネルの中では、蒸気−水の混合物の殆どは、相対
的に高速で上昇する蒸気から成り、一方、燃料棒に近接
した囲繞部分の空間には、比較的低速で移動する水が高
率に含まれる。
度を、水の上昇速度に対して、「スリップ比」なる比率
で比較するのが一般的である。このスリップ比は、常に
１より大きな数となり、２乃至20の範囲となるのが普通
である。規則的に並んだ燃料棒の行列に於ては、蒸気の
上昇流の体積は、所謂「サブチャネル」空間(volume)に
於て最大となる。斯かるサブチャネル領域とは、隣接し
た４本の燃料棒の間の略円柱状の空間を指している。サ
ブチャネルの中では、蒸気−水の混合物の殆どは、相対
的に高速で上昇する蒸気から成り、一方、燃料棒に近接
した囲繞部分の空間には、比較的低速で移動する水が高
率に含まれる。
【０００６】上記の上下のタイプレート間に延在する燃
料棒は、燃料ペレットが充填された細長い密封管であ
る。従って、上述の如き液体流および蒸気流を発生する
過程に何らの制約がなければ、上記燃料棒は最初の設計
間隔から震動して、恐らくは摩損接触するであろう。こ
の接触摩損を回避し、更に、燃料棒を最初の設計間隔に
支持して核効率を上げる為に、燃料バンドルの内部に燃
料棒スペーサを取り付けることが原子力産業界での常套
手段である。
料棒は、燃料ペレットが充填された細長い密封管であ
る。従って、上述の如き液体流および蒸気流を発生する
過程に何らの制約がなければ、上記燃料棒は最初の設計
間隔から震動して、恐らくは摩損接触するであろう。こ
の接触摩損を回避し、更に、燃料棒を最初の設計間隔に
支持して核効率を上げる為に、燃料バンドルの内部に燃
料棒スペーサを取り付けることが原子力産業界での常套
手段である。
【０００７】一般には、斯かる燃料棒スペーサは、各燃
料棒を一定の高さで個別に囲繞支持している。これらの
スペーサは、燃料棒の震動を最小限とし、接触摩滅を回
避して燃料棒を設計通りの間隔に支持すべく、一定の充
分な垂直間隔を置いて取り付けられる。又、燃料バンド
ルのスペーサとしては、多様な種類のものが開発されて
きた。斯かるスペーサには、ばね鋼（通例、インコネル
[Inconel] ）の小さな行列が各燃料棒を取り囲んだ、ば
ね鋼を素材とするセル型スペーサ、各燃料棒が個別に環
状体(ferrule) で取り囲まれた環状スペーサ、そして、
ほぼ正方形の格子により各燃料棒の周囲に分離独立した
セルを仕切る、卵トレー型スペーサ等がある。
料棒を一定の高さで個別に囲繞支持している。これらの
スペーサは、燃料棒の震動を最小限とし、接触摩滅を回
避して燃料棒を設計通りの間隔に支持すべく、一定の充
分な垂直間隔を置いて取り付けられる。又、燃料バンド
ルのスペーサとしては、多様な種類のものが開発されて
きた。斯かるスペーサには、ばね鋼（通例、インコネル
[Inconel] ）の小さな行列が各燃料棒を取り囲んだ、ば
ね鋼を素材とするセル型スペーサ、各燃料棒が個別に環
状体(ferrule) で取り囲まれた環状スペーサ、そして、
ほぼ正方形の格子により各燃料棒の周囲に分離独立した
セルを仕切る、卵トレー型スペーサ等がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】燃料バンドルの内部で
水蒸気が発生することを考え合わせると、卵トレー型ス
ペーサには本質的な欠陥がある。グリッドの結合点が、
燃料棒の間のサブチャネル空間に位置するからである。
即ち、グリッドの交差部分が、高速で上昇してくる水蒸
気流の中央に位置するのである。その結果、この交差部
分が、上昇する蒸気流を妨げる。
水蒸気が発生することを考え合わせると、卵トレー型ス
ペーサには本質的な欠陥がある。グリッドの結合点が、
燃料棒の間のサブチャネル空間に位置するからである。
即ち、グリッドの交差部分が、高速で上昇してくる水蒸
気流の中央に位置するのである。その結果、この交差部
分が、上昇する蒸気流を妨げる。
【０００９】この問題点は、従来技術でも認識されてい
た。従来のスペーサ構造に於ては、特に、グリッドの交
差部分を取り除き、この交差部分の位置に垂直なサブチ
ャネルチューブを配置することが提案されている。この
種のスペーサが、「クロスポイント」型スペーサと呼ば
れるのである。本発明は、このクロスポイント型のスペ
ーサに関している。このタイプのスペーサでは、サブチ
ャネル空間を高速で流れる蒸気流を妨げる様に交差部分
でグリッドを固定するのではなく、サブチャネルチュー
ブの外壁にグリッドを固定する。従って、サブチャネル
チューブの外部は、必要なグリッド接合を提供する。更
に、サブチャネルチューブの内部は、蒸気の上昇流に必
要なサブチャネル空間を提供する。こうして、サブチャ
ネル空間にはグリッド交差部分を存在させず、チューブ
の内部のサブチャネルを流れる上昇蒸気に必要な円柱空
間を提供するという利点が得られる。
た。従来のスペーサ構造に於ては、特に、グリッドの交
差部分を取り除き、この交差部分の位置に垂直なサブチ
ャネルチューブを配置することが提案されている。この
種のスペーサが、「クロスポイント」型スペーサと呼ば
れるのである。本発明は、このクロスポイント型のスペ
ーサに関している。このタイプのスペーサでは、サブチ
ャネル空間を高速で流れる蒸気流を妨げる様に交差部分
でグリッドを固定するのではなく、サブチャネルチュー
ブの外壁にグリッドを固定する。従って、サブチャネル
チューブの外部は、必要なグリッド接合を提供する。更
に、サブチャネルチューブの内部は、蒸気の上昇流に必
要なサブチャネル空間を提供する。こうして、サブチャ
ネル空間にはグリッド交差部分を存在させず、チューブ
の内部のサブチャネルを流れる上昇蒸気に必要な円柱空
間を提供するという利点が得られる。
【００１０】上記の如く、クロスポイント型スペーサで
は、サブチャネル位置に垂直チューブが備えられてい
る。これらの垂直チューブにより、蒸気−水の高速な混
合流がサブチャネルを自由に通過できるようになる。
は、サブチャネル位置に垂直チューブが備えられてい
る。これらの垂直チューブにより、蒸気−水の高速な混
合流がサブチャネルを自由に通過できるようになる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明では、これらのチ
ューブを改良し、チューブを通る流れに渦巻成分を与え
つつ、同時に、圧力低下を最小限に抑える。本発明の第
一の好適実施例に依れば、垂直チューブは比較的厚めに
作られ、これにライフル(rifling) 乃至旋条が設けられ
る。
ューブを改良し、チューブを通る流れに渦巻成分を与え
つつ、同時に、圧力低下を最小限に抑える。本発明の第
一の好適実施例に依れば、垂直チューブは比較的厚めに
作られ、これにライフル(rifling) 乃至旋条が設けられ
る。
【００１２】第二の好適実施例に依れば、捩（ねじ）り
を加えたベーン(vane)をサブチャネルチューブの内部に
取り付けて溶接する。そして、この捩りベーンの中心部
を穿孔除去し、残された金属片で、サブチャネルの内部
面上に、螺条を仕切る。いずれの場合も、当該スペーサ
を貫通するブチャネル空間の主要中央部には、蒸気の上
昇流の為に、障害のない中央路が提供される。それと同
時に、サブチャネルチューブの内壁表面は、蒸気分離器
と同様に機能し、サブチャネルチューブ内部の水粒子に
螺旋状の上昇流を生ぜしめる。直立して配列されたサブ
チャネルチューブから水及び発生水蒸気が流出するに際
し、サブチャネルチューブの上に、分離された蒸気流が
広がる。このとき、蒸気に巻き込まれていた水は、蒸気
を発生しつつある周囲の燃料棒に向け、自身が巻きこま
れていた蒸気流から遠心力により外方向に分別される。
を加えたベーン(vane)をサブチャネルチューブの内部に
取り付けて溶接する。そして、この捩りベーンの中心部
を穿孔除去し、残された金属片で、サブチャネルの内部
面上に、螺条を仕切る。いずれの場合も、当該スペーサ
を貫通するブチャネル空間の主要中央部には、蒸気の上
昇流の為に、障害のない中央路が提供される。それと同
時に、サブチャネルチューブの内壁表面は、蒸気分離器
と同様に機能し、サブチャネルチューブ内部の水粒子に
螺旋状の上昇流を生ぜしめる。直立して配列されたサブ
チャネルチューブから水及び発生水蒸気が流出するに際
し、サブチャネルチューブの上に、分離された蒸気流が
広がる。このとき、蒸気に巻き込まれていた水は、蒸気
を発生しつつある周囲の燃料棒に向け、自身が巻きこま
れていた蒸気流から遠心力により外方向に分別される。
【００１３】サブチャネルチューブに蒸気分離機能を備
えたことにより、驚くべきことに、燃料バンドルがより
多くの減速材を保持できるようになった。この点、沸騰
水型原子炉の産業界では公知の如く、燃料バンドルの中
に存在する水の分率は高い方が望ましい。即ち、核反応
により放出された高速中性子を、核反応を続行する為に
必要な低速の「熱」中性子にまで減速するには、水が必
要である。もし、燃料バンドルの中の蒸気量が増大し
て、所謂「ボイド分率」が高くなると、高速中性子は効
果的には減速しない。
えたことにより、驚くべきことに、燃料バンドルがより
多くの減速材を保持できるようになった。この点、沸騰
水型原子炉の産業界では公知の如く、燃料バンドルの中
に存在する水の分率は高い方が望ましい。即ち、核反応
により放出された高速中性子を、核反応を続行する為に
必要な低速の「熱」中性子にまで減速するには、水が必
要である。もし、燃料バンドルの中の蒸気量が増大し
て、所謂「ボイド分率」が高くなると、高速中性子は効
果的には減速しない。
【００１４】本発明のサブチャネルチューブ、及び、蒸
気を分離するその内部構造に依れば、クロスポイントチ
ューブから抜け出た後の蒸気中に巻きこまれている水の
量は極めて少量となる。斯くして、水の流速に対する水
蒸気の流速の比、つまりスリップ比、を高くすることが
できた。この様に、上昇する蒸気を濃縮させたので、ス
ペーサ付き燃料バンドルに於いて、高速で上昇する不可
避の蒸気流の体積は、燃料バンドルの体積に対して小さ
な割合となる様に調節される。又、燃料バンドルの中で
の蒸気の上昇流が占める総体積が一層小さくなるので、
残りの空間を液体分率の高い冷却材で占めることができ
る。その結果、燃料バンドルには、より効率的な核反応
を促進する液体減速材をより多く収容することができ
る。
気を分離するその内部構造に依れば、クロスポイントチ
ューブから抜け出た後の蒸気中に巻きこまれている水の
量は極めて少量となる。斯くして、水の流速に対する水
蒸気の流速の比、つまりスリップ比、を高くすることが
できた。この様に、上昇する蒸気を濃縮させたので、ス
ペーサ付き燃料バンドルに於いて、高速で上昇する不可
避の蒸気流の体積は、燃料バンドルの体積に対して小さ
な割合となる様に調節される。又、燃料バンドルの中で
の蒸気の上昇流が占める総体積が一層小さくなるので、
残りの空間を液体分率の高い冷却材で占めることができ
る。その結果、燃料バンドルには、より効率的な核反応
を促進する液体減速材をより多く収容することができ
る。
【００１５】
【実施例】図１０に、典型的な燃料バンドルを図示す
る。上部タイプレート116 、下部タイプレート及び流入
オリフィス114 、そしてこれらの間に延在する多数の燃
料棒Ｆが図示されている。タイプレート間にはスペーサ
Ｓが１個だけ図示されている。図示されていないが、燃
料バンドルは極めて長寸である。典型的には、燃料バン
ドルの長さは 406ｃｍ（ 160インチ）程度、断面積は1
3.3ｃｍ×13.3ｃｍ（5.25インチ×5.25インチ）で、ス
ペーサを５乃至９個備え、普通の構成では７個のスペー
サが燃料バンドルの長さに沿って等しい垂直間隔で配置
されている。
る。上部タイプレート116 、下部タイプレート及び流入
オリフィス114 、そしてこれらの間に延在する多数の燃
料棒Ｆが図示されている。タイプレート間にはスペーサ
Ｓが１個だけ図示されている。図示されていないが、燃
料バンドルは極めて長寸である。典型的には、燃料バン
ドルの長さは 406ｃｍ（ 160インチ）程度、断面積は1
3.3ｃｍ×13.3ｃｍ（5.25インチ×5.25インチ）で、ス
ペーサを５乃至９個備え、普通の構成では７個のスペー
サが燃料バンドルの長さに沿って等しい垂直間隔で配置
されている。
【００１６】図１には、サブチャネルチューブＴの最初
の寸法が平面視で示されている。図２Ａ、図２Ｂには、
ライフルＲを設けたサブチャネルチューブＴが示されて
いる。同図中でのライフルは90°の回転を成すピッチを
有し、内壁に４本の螺条14、16、18、20を有する。当業
者は、他のピッチ及び他のねじ山数も使用し得ることを
理解しよう。
の寸法が平面視で示されている。図２Ａ、図２Ｂには、
ライフルＲを設けたサブチャネルチューブＴが示されて
いる。同図中でのライフルは90°の回転を成すピッチを
有し、内壁に４本の螺条14、16、18、20を有する。当業
者は、他のピッチ及び他のねじ山数も使用し得ることを
理解しよう。
【００１７】図３Ａ、図３Ｂでは、図２Ａ、図２Ｂのサ
ブチャネルチューブに、スロット３０を切り欠いてから
形成されたストッパＳ1 とＳ2 が配置されている。これ
らのトッパＳ1 、Ｓ2 に対しては、燃料棒が付勢当接さ
れ、その結果、スペーサＳを通する燃料棒Ｆの各々がス
ペーサにより整列される。更に、グリッド部材が嵌め込
まれるのに備え、チューブの上下にはグリッド用の切欠
き32、34、36、38がつけられる。
ブチャネルチューブに、スロット３０を切り欠いてから
形成されたストッパＳ1 とＳ2 が配置されている。これ
らのトッパＳ1 、Ｓ2 に対しては、燃料棒が付勢当接さ
れ、その結果、スペーサＳを通する燃料棒Ｆの各々がス
ペーサにより整列される。更に、グリッド部材が嵌め込
まれるのに備え、チューブの上下にはグリッド用の切欠
き32、34、36、38がつけられる。
【００１８】図４には、サブチャネルチューブＴの上部
のみが示されている。上記で概説した一連の工程は既に
施されたものと考えられたい。相互に対向する切欠き4
4、45を夫々有する部材Ｈ及びＶはグリッドＧを形成
し、該グリッドＧは、各々のチューブＴの上部の内側
に、切欠き32〜38の位置で嵌め込まれる。そして、スポ
ット溶接、或いは、ろう付け(braising)により固着され
る。第１のグリッドはスペーサ上部に、第２のグリッド
は同様にスペーサ下部に取り付けられる。
のみが示されている。上記で概説した一連の工程は既に
施されたものと考えられたい。相互に対向する切欠き4
4、45を夫々有する部材Ｈ及びＶはグリッドＧを形成
し、該グリッドＧは、各々のチューブＴの上部の内側
に、切欠き32〜38の位置で嵌め込まれる。そして、スポ
ット溶接、或いは、ろう付け(braising)により固着され
る。第１のグリッドはスペーサ上部に、第２のグリッド
は同様にスペーサ下部に取り付けられる。
【００１９】図５Ａ、図５Ｂにより、残りの工程を理解
することができる。即ち、部材Ｈ、Ｖから成るグリッド
の交差部は、サブチャネルチューブＴの上部、下部双方
で穿孔除去（ドリルアウト）される。図示実施例では、
使用されるドリル径はサブチャネルチューブＴの内径と
同一寸法であり、上部、下部のみを穿孔除去する。この
様な部材Ｈ、Ｖの上下の穿孔は、チューブＴの内面と一
致させて行われる。代替的に、サブチャネルチューブＴ
の内部に形成された螺条の内径と同寸の外径を有するド
リルで穿孔しても良い。但し、この場合は、チューブＴ
の内径方向に突出する、グリッド部材Ｈ、Ｖの短い切り
残しが残される。
することができる。即ち、部材Ｈ、Ｖから成るグリッド
の交差部は、サブチャネルチューブＴの上部、下部双方
で穿孔除去（ドリルアウト）される。図示実施例では、
使用されるドリル径はサブチャネルチューブＴの内径と
同一寸法であり、上部、下部のみを穿孔除去する。この
様な部材Ｈ、Ｖの上下の穿孔は、チューブＴの内面と一
致させて行われる。代替的に、サブチャネルチューブＴ
の内部に形成された螺条の内径と同寸の外径を有するド
リルで穿孔しても良い。但し、この場合は、チューブＴ
の内径方向に突出する、グリッド部材Ｈ、Ｖの短い切り
残しが残される。
【００２０】図５Ｂの断面図では、スペーサ内部の側面
図のほか、バンドＢを巡らせた外部の側面図もわかる。
尚、偏向タブ(deflection tab)は図示されていない。図
６には、燃料棒Ｆを所定位置に支持した、スペーサの完
成構造が示されている。スペーサＳの一隅のみの断面が
図示されており、部材Ｈ、Ｖは、チューブＴの外部の切
欠き32〜38の位置だけで接合されている。部材Ｈ、Ｖの
内の特定のものには、ループスプリング50が取り付けら
れる。該スプリング５０の上記ストッパＳ1 、Ｓ2 に対
する位置関係およびその配列の仕方は公知なので、説明
を省略る。更に、形成されたグリッドの外周縁部では、
バンドＢに接したチューブＴは半分に切断されている。
図のほか、バンドＢを巡らせた外部の側面図もわかる。
尚、偏向タブ(deflection tab)は図示されていない。図
６には、燃料棒Ｆを所定位置に支持した、スペーサの完
成構造が示されている。スペーサＳの一隅のみの断面が
図示されており、部材Ｈ、Ｖは、チューブＴの外部の切
欠き32〜38の位置だけで接合されている。部材Ｈ、Ｖの
内の特定のものには、ループスプリング50が取り付けら
れる。該スプリング５０の上記ストッパＳ1 、Ｓ2 に対
する位置関係およびその配列の仕方は公知なので、説明
を省略る。更に、形成されたグリッドの外周縁部では、
バンドＢに接したチューブＴは半分に切断されている。
【００２１】図７、８、９には、捩った金属板をサブチ
ャネルチューブＴの内部に挿入した代替的構造が示され
ている。この様な捩り金属板は、サブチャネルチューブ
Ｔと一体的な部分として形成されずにチューブＴにその
両端を別個に接合しなければならない。前述の様に一体
構造を利用すれば、組み立てられた部材の小部分が離脱
して断片が反応炉の内部を浮遊する危険性が最小限とな
るのである。
ャネルチューブＴの内部に挿入した代替的構造が示され
ている。この様な捩り金属板は、サブチャネルチューブ
Ｔと一体的な部分として形成されずにチューブＴにその
両端を別個に接合しなければならない。前述の様に一体
構造を利用すれば、組み立てられた部材の小部分が離脱
して断片が反応炉の内部を浮遊する危険性が最小限とな
るのである。
【００２２】図７では、グリッドは、部材Ｈ、Ｖから形
成されると共に、切欠き32、34、36、38の位置でサブチ
ャネルチューブＴに接合されている。前述と同様に、バ
ネ50が一定の間隔を置いて取り付けられ、燃料棒Ｆ（不
図示）をストッパＳ1 、Ｓ2にけて付勢している。図８
Ｂでは、連続的なグリッド部材70による下部グリッドに
接合された一群の金属板72、74、76、78が、サブチャネ
ルチューブＴの内部に各々挿入されている。この後、上
記の金属板部材は捩られる。各々の捩り角はここでは18
0 °として図示したが、他の捩り角度ともし得ることは
理解される。
成されると共に、切欠き32、34、36、38の位置でサブチ
ャネルチューブＴに接合されている。前述と同様に、バ
ネ50が一定の間隔を置いて取り付けられ、燃料棒Ｆ（不
図示）をストッパＳ1 、Ｓ2にけて付勢している。図８
Ｂでは、連続的なグリッド部材70による下部グリッドに
接合された一群の金属板72、74、76、78が、サブチャネ
ルチューブＴの内部に各々挿入されている。この後、上
記の金属板部材は捩られる。各々の捩り角はここでは18
0 °として図示したが、他の捩り角度ともし得ることは
理解される。
【００２３】図８Ａでは、部材Ｈがチューブ上部に、そ
して部材Ｖがチューブ上下部に取り付けられ、固定され
ている。各々の金属板72〜78を各々のサブチャネルチュ
ーブＴの上下部で固定すると、中央が渦形状になった金
属板72〜78を備えたグリッド構造が形成される。最後
に、図９Ａ、９Ｂに示される如く、斯かるサブチャネル
チューブＴの中央部は穿孔除去される。斯くして図９
Ａ、図９Ｂの構造となる。上記の形態のスペーサにスペ
ーサバンドＢを取り付け、且つ、燃料棒Ｆを挿入する手
法は公知であることから、説明を省略する。
して部材Ｖがチューブ上下部に取り付けられ、固定され
ている。各々の金属板72〜78を各々のサブチャネルチュ
ーブＴの上下部で固定すると、中央が渦形状になった金
属板72〜78を備えたグリッド構造が形成される。最後
に、図９Ａ、９Ｂに示される如く、斯かるサブチャネル
チューブＴの中央部は穿孔除去される。斯くして図９
Ａ、図９Ｂの構造となる。上記の形態のスペーサにスペ
ーサバンドＢを取り付け、且つ、燃料棒Ｆを挿入する手
法は公知であることから、説明を省略する。
【図１】ライフル（螺条）を設ける前のサブチャネルチ
ューブの平断面図である。
ューブの平断面図である。
【図２】図２Ａ、図２Ｂは、ライフルを設けた後のサブ
チャネルチューブの、平断面図及び側断面図であって、
90°の捩りを有するライフルが例示されている。
チャネルチューブの、平断面図及び側断面図であって、
90°の捩りを有するライフルが例示されている。
【図３】図３Ａ、図３Ｂは、図２Ａ、図２Ｂのライフル
付きサブチャネルチューブにスロットを切り欠いてから
ストッパを形成した後の、平面図および側面図である。
付きサブチャネルチューブにスロットを切り欠いてから
ストッパを形成した後の、平面図および側面図である。
【図４】サブチャネルチューブの上部の詳細図で、グリ
ッドとの接合法を示す図である。
ッドとの接合法を示す図である。
【図５】図５Ａは、完成したスペーサの平面図である。
図５Ｂは、完成したスペーサの側面図で、サブチャネル
チューブの完成後の外部構造を図示したスペーサ断面図
も併せて示す。
図５Ｂは、完成したスペーサの側面図で、サブチャネル
チューブの完成後の外部構造を図示したスペーサ断面図
も併せて示す。
【図６】スペーサが備えられた燃料バンドルの平断面図
であり、燃料棒はスペーサ内に配列され、同時に、サブ
チャネルチューブの蒸気分離機能も模式的に示されてい
る。
であり、燃料棒はスペーサ内に配列され、同時に、サブ
チャネルチューブの蒸気分離機能も模式的に示されてい
る。
【図７】サブチャネルチューブを備えた従来のクロスポ
イント型スペーサの一部を示す図である。
イント型スペーサの一部を示す図である。
【図８】図８Ａ、図８Ｂは、夫々、渦巻きベーンが挿入
された図７のクロスポイント型スペーサのグリッドの平
面図と側面図である。
された図７のクロスポイント型スペーサのグリッドの平
面図と側面図である。
【図９】図９Ａ、図９Ｂは、夫々、渦巻きベーンの中央
部をドリルで穿孔除去した後の、図８Ａ、図８Ｂのクロ
スポイント型スペーサのグリッドの平面図と側面図であ
る。
部をドリルで穿孔除去した後の、図８Ａ、図８Ｂのクロ
スポイント型スペーサのグリッドの平面図と側面図であ
る。
【図１０】図１０は、本発明のスペーサを組み込んだ燃
料バンドルの截頭断面図である。
料バンドルの截頭断面図である。
１４、１６、１８、２０ 螺条 ３０ スロット ３２、３４、３６、３８ グリッドを嵌め込む為の切欠
き ４４ グリッド部材Ｈの切欠き４５に対向した切欠き ４５ グリッド部材Ｖの切欠き４４に対向した切欠き ５０ ループスプリング ７０ 連続的なグリッド部材 ７２、７４、７６、７８ グリッド底部で接合された金
属板（接合後、捩りを加えて渦巻きベーンを形成する） １１４ 下部タイプレート及び冷却材の流入オリフィス １１６ 上部タイプレート Ｂ スペーサバンド Ｃ 燃料バンドルの外壁 Ｆ 燃料棒 Ｇ グリッド Ｈ グリッド部材（Ｖに直交） Ｒ ライフル Ｓ スペーサ Ｓ1 、Ｓ2 ストッパ Ｔ サブチャネルチューブ Ｖ グリッド部材（Ｈに直交）
き ４４ グリッド部材Ｈの切欠き４５に対向した切欠き ４５ グリッド部材Ｖの切欠き４４に対向した切欠き ５０ ループスプリング ７０ 連続的なグリッド部材 ７２、７４、７６、７８ グリッド底部で接合された金
属板（接合後、捩りを加えて渦巻きベーンを形成する） １１４ 下部タイプレート及び冷却材の流入オリフィス １１６ 上部タイプレート Ｂ スペーサバンド Ｃ 燃料バンドルの外壁 Ｆ 燃料棒 Ｇ グリッド Ｈ グリッド部材（Ｖに直交） Ｒ ライフル Ｓ スペーサ Ｓ1 、Ｓ2 ストッパ Ｔ サブチャネルチューブ Ｖ グリッド部材（Ｈに直交）
Claims (10)
- 【請求項１】 燃料バンドル内部の燃料棒の行列を囲む
セルを、上記燃料バンドル内の所定高度位置にて画成す
るスペーサグリッドを備えた、クロスポイント型スペー
サであって、 燃料バンドル内の燃料棒の行列を囲む隣接セル群の第一
要素を形成すべく、燃料棒の個々の行と個々の列との間
に延在する、直交整列された複数個のグリッド部材と、 燃料バンドル内の燃料棒の行列を囲む隣接セル群の第二
要素を成すチューブであって、上記グリッド部材と機械
的に相互接合され、且つ、隣接した燃料棒同士の間のサ
ブチャネル位置にサブチャネル流れ空間を画成すべく上
記グリッド部材に連結して配列された垂直なサブチャネ
ルチューブと、を備え、 上記サブチャネルチューブを通る蒸気−水の混合流のう
ちの少なくともいくらかに渦巻き流を惹起し、これによ
り、上記サブチャネルチューブから上記冷却材が流出す
るに際して、上記サブチャネルチュ−ブを通る上記蒸気
流から少なくとも有意量の水を遠心力により分別する、
上記チューブの内部の周状付属物から成り、 この周状付属物は、上記サブチャネルチューブの内部に
於て障害なしに上記冷却材が上昇できるように、上記チ
ューブの中央で流動自在の空間を画成している、クロス
ポイント型スペ−サ。 - 【請求項２】 前記周状付属物は、前記チューブと一体
であり、且つ、長寸の内部螺条の形態を有する、請求項
１のスペーサ。 - 【請求項３】 前記チューブの前記周状付属物は螺条か
ら成る、請求項１のスペーサ。 - 【請求項４】 前記チューブの前記周状付属物は、該チ
ューブの内側に取り付けられた螺旋状の金属片から成
る、請求項２のスペーサ。 - 【請求項５】 燃料バンドル内部の燃料棒の行列を囲む
セルを、上記燃料バンドル内の所定高度位置で画成する
スペーサグリッドを備えた、クロスポイント型スペーサ
であって、 燃料バンドル内の燃料棒の行列を囲む隣接セル群の第一
要素を形成すべく、燃料棒の個々の行と個々の列との間
に延在する、直交整列された複数個のグリッド部材と、 燃料バンドル内の燃料棒の行列を囲む隣接セル群の第二
要素を成すチューブであって、上記グリッド部材と機械
的に相互接合され、且つ、隣接した燃料棒同士間のサブ
チャネル位置にサブチャネル流れ空間を画成すべく上記
グリッド部材に連結して配列された垂直なサブチャネル
チューブと、 上記サブチャネルチューブの各々を通る蒸気−水の混合
流のうちの少なくともいくらかに渦巻き流を惹起し、こ
れにより、上記サブチャネルチュ−ブから上記冷却材が
流出するに際して、上記サブチャネルチュ−ブを通る上
記蒸気流から少なくとも有意量の水を遠心力により分別
する、上記サブチャネルチューブの各々の内部の周状付
属物と、を備えてなり、 この周状付属物は、上記サブチャネルチューブの内部に
於て障害なしに上記冷却材が上昇できるように、上記サ
ブチャネルチューブの中央で流動自在の空間を画成して
いる、クロスポイント型スペーサ。 - 【請求項６】 前記スペーサは、上部および下部グリッ
ドを含んで成る、請求項５のスペーサ。 - 【請求項７】 前記チューブの内部の前記周状付属物は
螺条から成る、請求項５のスペーサ。 - 【請求項８】 前記チューブの内部の前記周状付属物
は、上記チューブの内周に当接された螺旋状の金属片か
ら成る、請求項７のスペーサ。 - 【請求項９】 燃料バンドル内部の燃料棒の行列を囲む
セルを、上記燃料バンドル内の所定高度位置で画成する
スペーサグリッドを備えた、クロスポイント型スペーサ
を構築する方法であって、 燃料バンドル内の燃料棒行列を囲む隣接セル群の第一要
素を形成すべく、燃料棒の個々の行と個々の列との間に
延在する、直交整列された複数個のグリッド部材を配備
する段階と、 燃料バンドル内の燃料棒の行列を囲む隣接セル群の第二
要素を成すチューブであって、上記グリッド部材と機械
的に相互接合され、且つ、隣接した燃料棒同士の間のサ
ブチャネル位置にサブチャネル流れ空間を画成すべく上
記グリッド部材に連結して配列された垂直なサブチャネ
ルチューブを配備する段階と、 上記サブチャネルチューブを通る蒸気−水の混合流のう
ちの少なくともいくらかに渦巻き流を惹起し、これによ
り、上記サブチャネルチューブから上記冷却材が流出す
るに際し、上記サブチャネルチューブを通る上記蒸気流
から少なくとも有意量の水を遠心力により分別せしめる
周状付属物を上記サブチャネルチューブの内面に取り付
ける段階と、 上記サブチャネルチューブの内部に於て障害なしに上記
冷却材が上昇できるように、上記サブチャネルチューブ
の内部の上記周状付属物に上記チューブの中央で流動自
在な空間を形成する段階と、から成る、クロスポイント
型スペーサの構築方法。 - 【請求項１０】 水を遠心力により分別する為に、前記
サブチャネルチューブを通る蒸気−水の混合流に渦巻き
流を惹起すべく、上記チューブの内壁表面に前記周状付
属物を取り付ける前記段階は、上記チューブの内部に螺
条を載置する段階を含む、請求項９の構築方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/832,835 US5327470A (en) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | Spacer with steam separator |
| US832835 | 1992-02-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05281384A JPH05281384A (ja) | 1993-10-29 |
| JPH0816714B2 true JPH0816714B2 (ja) | 1996-02-21 |
Family
ID=25262739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5011381A Ceased JPH0816714B2 (ja) | 1992-02-07 | 1993-01-27 | 蒸気分離器付きスペーサ及びその構築方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5327470A (ja) |
| EP (1) | EP0555081A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0816714B2 (ja) |
| TW (1) | TW220000B (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5488644A (en) | 1994-07-13 | 1996-01-30 | General Electric Company | Spring assemblies for adjoining nuclear fuel rod containing ferrules and a spacer formed of the spring assemblies and ferrules |
| US5526387A (en) * | 1994-08-12 | 1996-06-11 | General Electric Company | Flow tabs for a fuel rod bundle spacer |
| US5519747A (en) | 1994-10-04 | 1996-05-21 | General Electric Company | Apparatus and methods for fabricating spacers for a nuclear fuel rod bundle |
| US5546437A (en) | 1995-01-11 | 1996-08-13 | General Electric Company | Spacer for nuclear fuel rods |
| US5566217A (en) | 1995-01-30 | 1996-10-15 | General Electric Company | Reduced height spacer for nuclear fuel rods |
| US20020062121A1 (en) * | 1995-05-16 | 2002-05-23 | Karl Tryggvason | Perfusion apparatus and methods for pharmaceutical delivery |
| US5675621A (en) | 1995-08-17 | 1997-10-07 | General Electric Company | Reduced height flat spring spacer for nuclear fuel rods |
| SE508106C2 (sv) | 1996-12-20 | 1998-08-31 | Asea Atom Ab | Bränslepatron för kokarvattenreaktor innefattande en rotationscell samt en i denna anordnad ångledningskanal |
| RU2290707C1 (ru) * | 2005-07-08 | 2006-12-27 | Открытое акционерное общество "ТВЭЛ" | Дистанционирующая решетка |
| US7561654B2 (en) * | 2006-06-16 | 2009-07-14 | Global Nuclear Fuel - Americas, Llc | Nuclear fuel spacer assembly with debris guide |
| RU2331119C1 (ru) * | 2006-12-22 | 2008-08-10 | Открытое акционерное общество "ТВЭЛ" | Тепловыделяющая сборка и вставной дистанционирующий элемент |
| KR100900917B1 (ko) * | 2007-07-23 | 2009-06-03 | 한국원자력연구원 | 교차점 지지체를 이용한 이중냉각 핵연료봉의 지지격자체 |
| KR100918486B1 (ko) * | 2007-08-27 | 2009-09-24 | 한전원자력연료 주식회사 | 원통모양의 딤플을 갖는 이물질여과용 지지격자 |
| US8483349B2 (en) | 2008-07-29 | 2013-07-09 | Korea Atomic Energy Research Institute | Spacer grid for dual-cooling nuclear fuel rods using intersectional support structures |
| KR100967119B1 (ko) * | 2009-01-23 | 2010-07-05 | 한국원자력연구원 | 내부격자의 교차영역에 삽입된 관형 스프링체를 구비한 지지격자체 |
| KR100927133B1 (ko) * | 2009-04-23 | 2009-11-18 | 한전원자력연료 주식회사 | 원통모양의 딤플을 갖는 이물질여과용 지지격자 |
| US9514851B2 (en) * | 2013-03-12 | 2016-12-06 | Westinghouse Electric Company Llc | Rib-type roughness design for improved heat transfer in PWR rod bundles |
| US10847273B2 (en) | 2014-01-17 | 2020-11-24 | Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc | Steam separator and nuclear boiling water reactor including the same |
Citations (1)
| 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 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL276216A (ja) * | 1961-03-21 | |||
| FR1369408A (fr) * | 1963-05-31 | 1964-08-14 | Snecma | Perfectionnements aux réacteurs nucléaires |
| GB1224465A (en) * | 1967-05-17 | 1971-03-10 | Central Electr Generat Board | Improvements in or relating to fuel element assemblies for nuclear reactors |
| SE310915B (ja) * | 1967-09-04 | 1969-05-19 | Asea Ab | |
| USRE28362E (en) * | 1969-12-31 | 1975-03-11 | Flow deflector fob nuc ear fuel element assemblies | |
| US3764470A (en) * | 1971-01-04 | 1973-10-09 | Combustion Eng | Flow twister |
| DE3519421C2 (de) * | 1985-05-30 | 1993-12-09 | Siemens Ag | Kernreaktorbrennelement |
| US4725403A (en) * | 1986-11-14 | 1988-02-16 | Combustion Engineering, Inc. | Box-type flow deflector for nuclear fuel grid |
| US4775510A (en) * | 1986-12-22 | 1988-10-04 | Combustion Engineering, Inc. | Nuclear fuel assembly hollow flow deflector |
| US4913875A (en) * | 1987-09-24 | 1990-04-03 | General Electric Company | Swirl vanes integral with spacer grid |
| JPH0713664B2 (ja) * | 1989-04-26 | 1995-02-15 | 株式会社日立製作所 | 燃料集合体および燃料スペーサ |
-
1992
- 1992-02-07 US US07/832,835 patent/US5327470A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-10-06 TW TW081107926A patent/TW220000B/zh active
-
1993
- 1993-01-27 JP JP5011381A patent/JPH0816714B2/ja not_active Ceased
- 1993-02-04 EP EP93300826A patent/EP0555081A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5327470A (en) | 1994-07-05 |
| EP0555081A1 (en) | 1993-08-11 |
| TW220000B (ja) | 1994-02-01 |
| JPH05281384A (ja) | 1993-10-29 |
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