JPH08170994A - ばねアセンブリ、一対のフェルールと組み合わせたばねアセンブリ、スペーサ集合体、ばね、及び一対の隣接したフェルールと組み合わせたばね - Google Patents

ばねアセンブリ、一対のフェルールと組み合わせたばねアセンブリ、スペーサ集合体、ばね、及び一対の隣接したフェルールと組み合わせたばね

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JPH08170994A
JPH08170994A JP7173843A JP17384395A JPH08170994A JP H08170994 A JPH08170994 A JP H08170994A JP 7173843 A JP7173843 A JP 7173843A JP 17384395 A JP17384395 A JP 17384395A JP H08170994 A JPH08170994 A JP H08170994A
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ferrules
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ferrule
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Eric B Johansson
エリック・バーティル・ジョハンソン
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    • 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
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    • G—PHYSICS
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    • G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フェルール内に核燃料棒を適正に且つ容易に
位置決めすることのできるばねアセンブリを提供する。 【構成】 ばねアセンブリ５２は、一形態では、背面同
士を合わせたばね本体５６ａを含んでおり、ばね本体５
６ａは、燃料棒をフェルールの反対側にあるストップに
偏圧させるために、隣接した各フェルールの直線で囲ま
れた開口を貫通している前方突起６４を備えた中央リー
フ５８を有している。外側リーフ６０の対が、中央リー
フ５８を挟んでいると共に後方に突出しており、各ばね
本体を相互に接合している。これにより、中央リーフ５
８と、中央リーフ５８及び外側リーフ６０を連結するば
ねの末端部６２と、外側リーフ６０とが、ばね定数の低
い、一連のばねとして作用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ばねアセンブリ、フェ
ルール内に核燃料棒を位置決めするためのばねアセンブ
リと隣接フェルールとの組み合わせ、及びばねアセンブ
リとフェルールとを含んでいるスペーサに関し、これら
はいずれも原子炉に使用するためのものである。
【０００２】
【従来の技術】原子炉、例えば沸騰水型原子炉において
は、開放端を有する管状の流路チャンネル内に核燃料棒
が一群にまとめられており、これを典型的には燃料集合
体又は燃料バンドルと称する。炉心には複数の燃料集合
体がマトリクス状に配置されており、冷却材又は減速材
が蒸気を生成するために燃料棒の周囲を上方に流れる。
燃料棒は、平行に並んだ配列を成して上部タイプレート
と下部タイプレートとの間に支持されている。原子炉運
転中の燃料棒の屈曲又は振動を抑制するために、燃料バ
ンドルに沿った所定の高さの所にスペーサが用いられて
いる。
【０００３】この目的のための代表的なスペーサが、本
願と同じ譲受人に譲渡された米国特許番号第５００２７
２６号に開示されている。このスペーサでは、フェルー
ルがマトリクス状に配列されている。各フェルールは、
隣接したフェルールに固定された全体的に円筒形の構成
要素を含んでいると共に、フェルールの壁面に全体的に
Ｃ字形のスロットを有しており、このスロットは、隣接
したフェルールの対応するスロットと向き合っている。
隣接した各フェルールのＣ字形開口のタブの周囲には、
閉じたループばねが配設されており、このばねは、核燃
料棒を隣接した各フェルール内に固定すると共にフェル
ールの反対側に隣接したストップ（止め具）に棒を偏圧
するために、フェルールによって画定されている円筒空
間内に突出している中央部を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このフェルール構造は
満足なものであることが判明しているが、この形式及び
他の形式のばね及びフェルールに関連する問題点があ
る。例えば、核燃料棒バンドル内の冷却材の流れは、上
向きであり、気水混合物から成っている。上述の形式の
ループばねの底部には高速の水滴が衝突して、ばね材料
の腐食を招く可能性がある。更に、この形式にのループ
ばねは、製造費用が比較的高い。フェルールも同様に、
側部の切り込みの形状、及びばねを装着するために必要
とされるタブの形状が複雑であるため、製造費用が高
い。加えて、このばねフェルール構造では「ソフト・ア
センブリ」(soft assembly) が困難である。「ソフト・
アセンブリ」とは、皮膜又は保護用の周囲スリーブを有
している燃料棒をスペーサに挿入する工程のことであ
る。皮膜又はスリーブが存在すると、ループばねの球状
末端部と燃料棒との間にすき間が要求されるが、これ
は、このようなループばねで実現することが難しい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、核燃料バンド
ル用のスペーサ内のばねアセンブリとフェルールとの組
み合わせに関連する上述の問題点及びその他の問題点を
最小限に抑える又は解消すると共に、構成、操作方式及
び使用上の様々な利点を有している新規で改良されたば
ねアセンブリ、ばねアセンブリとフェルールとの組み合
わせ、及び核燃料棒バンドルのスペーサを提供する。具
体的には、本発明の一実施例では、ばねアセンブリは、
２つの同一のばね本体を含んでおり、これらのばね本体
は、板金から打ち抜かれていると共に、隣接した各フェ
ルールの間に互いに背面を合わせた位置関係で配設され
ている。各ばね本体は、無応力状態においては一平面内
に位置しており、中央リーフ（薄片）と、この中央リー
フから隔たって設けられている一対の外側リーフと、ば
ね本体の両端でそれぞれ中央リーフ及び外側リーフの両
端を連結している末端部とを有している。中央リーフは
中間部を含んでおり、中間部は、ばね本体の平面の前方
へ、燃料棒に接触しているこの平面の前面側に突出して
いる。各ばね本体の外側リーフの対は、ばね本体の平面
の後方に突出している中間部を有している。好ましく
は、ばね本体の末端部は、外側リーフを越えて横方向
に、且つ前方向に突出しているタブを有している。各ば
ね本体は、後方に突出している外側リーフの中間部に沿
ったスポット溶接点によって、背面同士を合わせた位置
関係で相互に固定されていてもよい。組み立てに先立っ
て行われるばね本体の接合は、スペーサを形成するため
のばね及びフェルールの取扱い及び組み立てを簡便にす
るためのものであって、溶接点に荷重は加わらない。
【０００６】本発明のフェルールは、板金から形成され
ている全体的に円筒形の要素である。各フェルールは、
その側壁に全体的に直線で囲まれた開口を有している。
側壁の直線で囲まれた開口の概して反対側の位置のフェ
ルール壁には、ストップの対が設けられている。各フェ
ルールは、直線で囲まれた開口を横方向に整合させると
共に開口の間にばねアセンブリを組み込んで、溶接によ
って相互に全体的に固定されている。
【０００７】隣接したフェルールの間にばねアセンブリ
が配設されるときに、一方のばね本体の中央リーフの中
間部は、一方のフェルール内の燃料棒をそのフェルール
のストップに対して偏圧するために、そのフェルールの
内側に向かって前方に突出している。同様に、他方のば
ね本体の中央リーフの中間部は、隣接したフェルール内
の燃料棒をそのフェルールのストップに対して偏圧する
ために、そのフェルールの内側に向かって突出してい
る。この構成によって、ばねアセンブリの荷重経路は、
中央リーフを経て末端部に至り、外側リーフを経て外側
リーフ同士の接触領域に至る。このようにして、中央リ
ーフ及び外側リーフは一連のばねとして作用し、低いば
ね定数（弱いばね）を提供する。末端部にも撓みが存在
する。このような弱いばねを用いれば、寸法が変動して
も、ばねの力への影響は小さいので、寸法の許容誤差を
厳しく要求されることがない。
【０００８】ばねアセンブリとフェルールとの組み合わ
せの上述の設計によれば、ばねの平面は冷却材の流れに
対して平行であるので、水滴が本質的にばねの末端の縁
にのみ衝突することが認められよう。加えて、ばねは板
金を打ち抜いて製造され得るので、打ち抜き操作及び製
造操作は極めて簡単な工程となる。更に、フェルールの
スロットは、従来設計のフェルールのスロットの複雑な
形状と比較すると、単純な矩形である。その上、各ばね
本体が一連の２つのばねから成っているので、ばねの剛
性は小さい。又、変形範囲が非常に大きい。前述のよう
に、従来のループばねの末端は球状であり、このため、
皮膜又はスリーブを有する燃料棒を受け入れるために使
用可能な空間に限度があった。しかしながら、本発明の
ばねは、このような空間を限定する特徴を有していな
い。
【０００９】本発明の更なる形態では、一対の隣接した
フェルールの間に位置決めするためのばねが提供され
る。この場合、一方のフェルールは、その側壁に全体的
に直線で囲まれた開口を有しており、この開口は、隣接
したフェルールの側壁に対向して位置している。ばね
は、一平面内に位置しているばね本体を含んでいる。ば
ね本体は、中間部を有している中央リーフを有してお
り、中央リーフの中間部は、ばねの前方側に突出してい
る。一対の外側リーフが、中央リーフから横方向に隔た
って設けられており、これらの外側リーフは、ばね本体
を通過している平面の、上述と反対側、即ち後方側に突
出している。外側リーフは、ばね本体の平面から遠去か
って更に突出している中間突起を有している。使用に当
たっては、ばね本体は、隣接した一対のフェルールの間
に配設されており、中央リーフは直線で囲まれた開口内
に位置決めされており、その中間の突起は、フェルール
の反対側のストップに対して燃料棒を偏圧するように、
燃料棒を固定している。外側リーフは、隣接したフェル
ールの間に位置していると共に、外側リーフの中間部
は、隣接したフェルールの外側表面に押し当てられてお
り、ばねの反作用力を発生し、これにより中央リーフ
は、一方のフェルール内の燃料棒を偏圧（バイアス）す
る。
【００１０】本発明のこの後者の形態のばねを含んでい
るスペーサ内への燃料棒のソフト・アセンブリを可能に
するために、各スペーサの周囲に、開口を有している周
縁バンドが設けられている。開口は、中央リーフの前
面、及びフェルールの直線で囲まれた開口の縁に係合す
るためのロッド（棒）又はピンを受け入れることが可能
であり、これにより、中央の突起は、中央リーフを燃料
棒から離れる方向に圧縮することにより偏位することが
可能である。その結果、ばねの中央リーフの突起に妨げ
られることなく、燃料棒をフェルール内に挿入すること
ができる。
【００１１】本発明による好適な実施例では、フェルー
ルを貫通している複数の核燃料棒を有している核燃料バ
ンドル内で、一対の隣接したフェルールの間の位置決め
をすると共に隣接したフェルール内の燃料棒をこれらの
フェルールのストップに対して偏圧するばねアセンブリ
が提供される。このばねアセンブリは、無応力状態にお
いて、それぞれの平面内に位置している第１及び第２の
ばね本体を含んでいる。ばね本体の各々は、中央リーフ
と、中央リーフから隔たって設けられている一対の外側
リーフと、ばね本体の両端で中央リーフ及び外側リーフ
の両端をそれぞれ連結している末端部とを有している。
各ばね本体の中央リーフは、ばね本体の平面の前方に、
この平面の燃料棒に接触した前方側に突出している中間
部を有している。各ばね本体の一対の外側リーフは、ば
ね本体の平面の後方に突出している中間部を有してい
る。ばね本体は、外側リーフの中間部を互いに係合させ
た状態で互いに背面を合わせた位置関係で設けられてい
る。前述の平面は、互いに平行に位置していると共に相
隔たって設けられている。末端部は、互いに整合して位
置している。これにより、中央リーフの中間部は、隣接
したフェルール内の燃料棒と係合するようにアセンブリ
の相対向する側に突出している。
【００１２】本発明による他の好適な実施例では、核燃
料棒のマトリクスを上部タイプレートと下部タイプレー
トとの間で間隔をあけた位置関係に保持するスペーサ集
合体が提供される。このスペーサ集合体は、このスペー
サに燃料棒を受け入れるマトリクスを成したフェルール
を含んでおり、フェルールの各々は、燃料棒と当接する
複数の燃料棒接触点を有している。マトリクス内の隣接
した対を成すフェルールは、円筒部材を含んでおり、円
筒部材の各々は、軸と、開放された両端と、その側壁に
全体的に直線で囲まれた開口とを有している。隣接した
対を成すフェルールは、直線で囲まれた開口が互いに横
方向に整合した状態で、互いに並んだ関係に設けられて
いる。ばねアセンブリが、隣接した対を成すフェルール
内の燃料棒を偏圧して前述の接触点で係合させるよう
に、隣接した対を成すフェルールの間の位置決めをす
る。ばねアセンブリの各々は、それぞれの平面内に位置
している第１及び第２のばね本体を含んでいる。ばね本
体の各々は、中央リーフと、中央リーフから隔たって設
けられている一対の外側リーフと、ばね本体の両端で中
央リーフ及び外側リーフの両端をそれぞれ連結している
末端部とを有している。各ばね本体の中央リーフは、ば
ね本体の平面の前方に、この平面の燃料棒に接触した前
方側に突出している中間部を有している。各ばね本体の
一対の外側リーフは、ばね本体の平面の後方に突出して
いる中間部を有している。ばね本体は、外側リーフの中
間部を互いに係合させた状態で、互いに背面を合わせた
関係で設けられている。前述の平面は、互いに平行に位
置していると共に相隔たって設けられており、末端部
は、互いに整合して位置している。ばねアセンブリは、
中央リーフの中間部が直線で囲まれた開口内に位置して
いると共に外側リーフの中間部が隣接した対を成すフェ
ルールの間に位置している状態で、隣接した対を成すフ
ェルールの間に設けられている。
【００１３】本発明による更に他の好適な実施例では、
フェルールを貫通している複数の核燃料棒を有している
核燃料バンドル内で、一対の隣接したフェルールの間の
位置決めをすると共に隣接したフェルールのうちの一方
のフェルール内の燃料棒をこの一方のフェルールのスト
ップに対して偏圧するばねが提供される。このばねは、
無応力状態において、一平面内に位置しているばね本体
を含んでいる。ばね本体は、中央リーフと、中央リーフ
から隔たって設けられている一対の外側リーフと、ばね
本体の両端で中央リーフ及び外側リーフの両端をそれぞ
れ連結している末端部とを有している。ばね本体の中央
リーフは、ばね本体の平面の前方に、この平面の燃料棒
に接触した前方側に突出している中間部を有している。
ばね本体の一対の外側リーフは、本体の平面の後方に位
置していると共に、外側リーフの後方に突出している中
間部を有している。ばね本体は、中央リーフの中間部が
一方のフェルール内の燃料棒をストップに対して偏圧す
るように一方のフェルールの開口を貫通して突出してい
ると共に、外側リーフの中間部が隣接したフェルールの
うちの他方のフェルールの外面を押圧している状態で、
隣接したフェルールの間に配置されるように構成されて
いる。
【００１４】本発明による更に他の好適な実施例では、
核燃料棒のマトリクスを上部タイプレートと下部タイプ
レートとの間で間隔をあけた位置関係に保持するスペー
サ集合体が提供される。このスペーサ集合体は、このス
ペーサに燃料棒を受け入れるマトリクスを成したフェル
ールを含んでおり、フェルールの各々は、燃料棒と当接
する複数の燃料棒接触点を有している。マトリクス内の
隣接した対を成すフェルールは、円筒部材を含んでお
り、円筒部材の各々は、軸と、開放された両端と、その
側壁に全体的に直線で囲まれた開口とを有している。隣
接した対を成すフェルールは、フェルールのうちの一方
のフェルールの直線で囲まれた開口が隣接した対を成す
フェルールのうちの他方のフェルールの側壁と横方向に
整合して位置している状態で、互いに並んだ関係に設け
られている。一平面内に位置しているばね本体が設けら
れており、このばね本体は、中央リーフと、中央リーフ
から横方向に隔たって設けられている一対の外側リーフ
と、ばね本体の両端で中央リーフ及び外側リーフの両端
をそれぞれ連結している末端部とを有している。ばね本
体の中央リーフは、ばね本体の平面の前方に、この平面
の燃料棒に接触した前方側に突出している中間部を有し
ている。ばね本体の一対の外側リーフは、本体の平面の
後方に位置していると共に、外側リーフの後方に突出し
ている中間部を有している。ばね本体は、中央リーフの
中間部が一方のフェルール内の燃料棒をストップに対し
て偏圧するように直線で囲まれた開口内に設けられてい
ると共に、外側リーフの中間部が隣接したフェルールの
間に設けられていると共に隣接したフェルールのうちの
他方のフェルールの外面に係合している状態で、隣接し
たフェルールの間に設けられている。
【００１５】従って、本発明の主要な目的は、従来のば
ねアセンブリ、ばねとフェルールとの組み合わせ、及び
このようなばねとフェルールとを含んでいるスペーサと
比較して、構成、動作及び使用上の前述及びその他の様
々な利点を有している新規で改良されたばねアセンブ
リ、ばねアセンブリとフェルールとの組み合わせ、及び
このばねアセンブリとフェルールとの組み合わせを含ん
でいるスペーサを提供することにある。
【００１６】
【実施例】図１を参照すると、同図には、上部タイプレ
ート２２と下部タイプレート２３との間に支持された複
数の燃料要素又は燃料棒２１を含んでいる核燃料集合体
が、まとめて参照番号２０を付して図示されている。燃
料棒２１は、複数の燃料棒スペーサ２４ａ及び２４ｂを
貫通しており、これらのスペーサは、細長い棒２１を間
隔をあけた位置関係に保持すると共に横方向の振動を抑
制するための中間支持部を形成している。一実施例で
は、７つのスペーサが、燃料集合体に沿って高さ方向に
等間隔で配置されている。この図では８×８配列の燃料
棒が開示されているが、本発明は、異なる数の配列、例
えば１０×１０配列のマトリクスにも適用され得る点が
認められよう。
【００１７】各燃料棒２１は、細長い管状の被覆材料で
形成されており、管内には核燃料物質及びその他の物質
が、上部端栓２６及び下部端栓２７によってそれぞれ封
入されている。下部端栓２７は、燃料バンドルを支持す
る下部タイプレート２３に形成された穿孔内に整合して
配置されている。上部端栓２６は、上部タイプレート２
２の空所３１内に配設されている。
【００１８】典型的には、燃料棒集合体はチャンネル３
３を含んでおり、チャンネル３３は、チャンネル３３を
容易に再装着及び取り外しすることができるように、上
部タイプレート２２及び下部タイプレート２３とスペー
サ２４とに滑り嵌めで被されるような寸法を成す実質的
に正方形の断面を有している。下部タイプレート２３
は、原子炉圧力容器内の炉心支持板（図示していない）
のソケット内に燃料集合体２０を支持するように構成さ
れているノーズ部品３８を含んでいる。ノーズ部品の末
端には、燃料棒に沿って燃料棒の間を上方に流れる冷却
材又は減速材を流入させるための開口３９が形成されて
いる。
【００１９】次に図２に移ると、同図には本発明に従っ
て構成されたばねアセンブリとフェルールとの組み合わ
せを有しているスペーサが図示されている。このスペー
サは、複数の円筒形のフェルール５０と、ばねアセンブ
リ５２とを含んでおり、両者については後で詳述する。
このように、各スペーサ２４は、正方形のマトリクス状
に配列された複数のフェルール５０を含んでおり、各フ
ェルールは、燃料棒を受け入れており、燃料棒を間隔を
あけて保持していると共に相互に対して拘束している。
ばねアセンブリ５２は、ストップ５４に対して燃料棒を
横方向に偏圧（バイアス）しており、これにより、燃料
棒は相互に対して所定の位置に保持されていると共に、
スペーサ２４内に保持されている。
【００２０】次に図３〜図７には、ばねアセンブリ５２
が記載されている。図３を見ると、各ばねアセンブリ５
２は２つの同一のばね本体を含んでおり、その一方のば
ね本体が図３に示されている。このように、図３による
と、ばね本体５６ａは無応力状態では、中央の細長いリ
ーフ５８と、中央リーフ５８を挟んでいると共に中央リ
ーフ５８から横方向に隔たって位置している一対の外側
リーフ６０と、ばね本体５６ａの両端で中央リーフ５８
及び外側リーフ６０の両端をそれぞれ連結している末端
部６２とを含んでいる。中央リーフ５８は、その両端の
中間に、好ましくはその両端の中央に、円弧状突起６４
を含んでいる。中央リーフ５８は又、中間突起６４と末
端部６２とを連結している脚部６６を含んでいる。外側
リーフ６０は、中央リーフ５８の中央部６４の反対方向
に突出している中間部、好ましくは中央部６８を含んで
いる。外側リーフ６０は又、中央部６８と末端部６２と
を相互に連結している脚部７０を含んでいる。
【００２１】図５で最も良くわかるように、ばねアセン
ブリの無応力状態において、ばね本体５６ａの末端部６
２に加えて、中央リーフ５８の脚部６６、及び外側リー
フ６０の脚部７０は、図５においてＡ−Ａで示される共
通平面に位置している。このようにして、中央リーフ５
８の円弧状突起６４は、平面Ａ−Ａの前面側に突出して
いる。詳細には、後述するように、中央部６８は、ばね
本体の平面Ａ−Ａの外側に、平面の燃料棒に接触した前
面側に突出している。逆に、外側リーフ７０の突出した
中間部６８は、図５に最も良く図示されているように、
後方に向かって平面Ａ−Ａの反対側に突出している。
又、図３と図５とを比較するとわかるように、末端部６
２は、フェルールの外面上に位置付けるために、平面Ａ
−Ａの前方に、即ち燃料棒に接触した前面側に突出して
いる末端タブ７４を有しており、これについては後述す
る。
【００２２】図４及び図５に最も良く示されているよう
に、ばね本体５６ａ及び５６ｂは、互いに背面を合わせ
た位置関係に配設されていることが認められよう。ばね
アセンブリの取扱いを簡便にすると共に、スペーサを形
成するためのばね本体とフェルールとの組み立てを簡便
にするために、ばね本体５６ａ及び５６ｂは、好ましく
は外側リーフ７０の中間部６８に沿ったスポット溶接部
７５によって、組み立て時に互いに当接して背面同士を
合わせた位置関係に固定されている。このような組み立
てでは、中央リーフの円弧状突起６４は、ばねアセンブ
リの相反する側に、即ち、隣接した各フェルール内の隣
接した燃料棒に向かって突出しており、これについては
後述する。外側リーフ６０の中間部６８は、互いに背面
を合わせた位置関係にある。この構成によって、円弧状
突起６４を介してばねに加わる荷重は、末端部６２を
経、外側リーフ６０を経て、突起６８の背面同士を合わ
せた接触領域に至る荷重経路を通る。このようにして、
中央リーフ及び外側リーフは、末端部６２を幾分変形さ
せつつ、一連のばねとして作用し、低いばね定数、即ち
弱いばねを形成している。このアセンブリにおいて、各
ばね本体の平面は、冷却材の流れ方向に対して本質的に
平行に位置しており、従って、ばねアセンブリの末端の
縁のみが流れと衝突する点に特に留意されたい。又、フ
ェルール内に燃料棒を挿入する経路に存在しているの
は、唯一の突起のみ、即ち中央リーフ５８の中央突起６
４のみである。図８は、使用中に応力を受けた状態のと
きのばねアセンブリの構成を表している。
【００２３】次に図９及び図１０を参照すると、同図に
は本発明に従ったフェルール５０が図示されている。詳
細には、フェルール５０は両端を開放された全体的に円
筒形又は管状の要素８０を含んでおり、要素８０は、そ
の側壁に形成された矩形の又は直線で囲まれた開口又は
穿孔８２を有している。図２を再検討するとわかるよう
に、直線で構成された、フェルールの全体的に正方形の
マトリクス内で、フェルールは相互に固定されており、
例えば溶接によって、相互に連結され得る。図１０に
は、燃料棒に対して押し当てられ係合した状態で、開口
８２内の所定位置にあるばね本体５６ａが図示されてお
り、本発明のこの形態では、ばねアセンブリの一方のみ
が図示されていることが認められよう。図１０に関して
は、円弧状突起６４は、燃料棒２１と係合するために、
直線で囲まれたスロット８２を貫通してフェルール８０
内に伸びており、フェルールの反対側のストップ５４に
対して燃料棒を偏圧していることがわかる。突起６８は
フェルール８０の円筒空間の全体的に外側に位置してお
り、タブ７４はフェルール８０の外面上に位置してい
る。
【００２４】図１１を参照すると、隣接したフェルール
８０の間にある図４のばねアセンブリが図示されてい
る。図示のように、背面同士を合わせて配設されたばね
本体５６ａ及び５６ｂの外側リーフ６０の各中間部６８
は、相互に溶接されて、各フェルールの境界内空間の外
側に位置している。言うまでもなく、ばねの突起６４
は、フェルールの境界内に位置しており、フェルール８
０内の燃料棒２１に当接している。タブ７４は、フェル
ールの外側表面上に位置しており、ばねアセンブリを横
方向に位置決めしている。フェルール８０は、好ましく
は溶接によって相互に固定されている。
【００２５】スペーサ内に配設された例えば図２に図示
されたようなこのばねアセンブリとフェルールとの組み
合わせによって、ばねアセンブリの本体の平面Ａ−Ａは
冷却材流に全体的に平行に位置している結果、水滴はば
ねの末端の縁に衝突することが認められよう。ばね本体
は板金から打ち抜かれていると有利であり、一方、フェ
ルール８０には直線で囲まれた又は矩形のスロット８２
が形成されているので、製造費用が抑えられる。又、ば
ねアセンブリの半体がそれぞれ一連の２つのばねから成
っているので、ばねアセンブリの剛性が小さくなる点を
銘記されたい。撓みの範囲は大きく、又、ばねアセンブ
リは、突起６４を除いて、空間を限定する特徴を有して
いない。
【００２６】次に図１２〜図１８に示される本発明の実
施例を参照すると、ここには板金から形成されているば
ねが示されており、このばねは、単一の燃料棒に作用す
る。。図１２〜図１４に示すように、このばねは、中央
リーフ９０を有しているばね本体８８を含んでおり、中
央リーフ９０は、その両端で末端部９２に連結されてい
る。一対の外側リーフ９４が、中央リーフ９０から横方
向に隔たっていると共に中央リーフ９０を挟んでおり、
外側リーフも同様に、その両端で末端部９２に連結され
ている。中央リーフ９０は、好ましくはばねの中央に円
弧状突起９６を有しており、突起９６は燃料棒に当接す
るように、ばねの前面側に突出している。ばねは又、図
１３に示すように、ばねの平面外に且つばねの背面側に
突出している外側リーフ９４を含んでいる。外側リーフ
９４は更に、スペーサ内の隣接したフェルールの外面に
押し当てるための、後方に伸びている中間の突起、好ま
しくは中央の突起９８を有している。
【００２７】次に図１５を参照すると、同図には、両端
を開放された全体的に円筒形の要素を含んでいるフェル
ール１００が図示されており、フェルール１００は、そ
の側壁に全体的に矩形又は直線で囲まれた開口又は穿孔
１０２を有している。この形式のフェルールは、図１６
及び図１８に示すように、矩形スロットが隣接したフェ
ルールの無開口の壁部に対向した状態で、スペーサ内に
配列されている。図１６に示すように、ばね８８の中央
部は、スペーサ内の燃料棒と係合するために中央突起９
６が内向きに突出している状態で、フェルール１００の
矩形スロット１０２内に位置している。末端部９２は、
直線で囲まれた開口１０２の横側の辺に押し当てられて
いる。外側リーフ９４の後方突出部９８は、隣接したフ
ェルール１００の外面に押し当てられている。フェルー
ル１００は、例えば溶接によって相互に固定されている
ので、ばね８８は、第１の実施例と同様に、中央リーフ
９０を経て末端部９２に至り、外側リーフ９４を経て、
突起９８と、隣接したフェルールの外面との間の接触領
域に至る荷重経路を形成している。このようにして、中
央リーフ及び外側リーフは一連のばねとして作用し、低
いばね定数をもたらす。
【００２８】スペーサのフェルール内への燃料棒の挿入
を容易にするために、図１７に示すように、ばね８８と
フェルール１００との間に、バー又はピン１０６を挿入
することができる。こうして、ピン１０６は、ばねを圧
縮して突起９６及び９８をばねの中心平面に更に近付く
ように偏位させるように用いられており、これにより、
中央リーフの中央部９６をフェルール内の燃料棒の位置
から後退させることができる。燃料棒と中央のばねの突
起とを隔てることにより、ばねが燃料棒に力を一切加え
ないようにして、燃料棒をスペーサ内に容易に挿入する
ことができる。
【００２９】図１８には、燃料棒挿入操作の完了時の様
子が示されており、同図で、ピン１０６は、スペーサを
取り囲んでいる周縁バンドの適当な穿孔を貫通して挿入
され得ることがわかる。又、ピン１０６は、１つよりも
多くのばね、典型的には数個のばねを圧縮する点が認め
られよう。言うまでもなく、ピン１０６は、燃料棒を一
旦スペーサ内に挿入したら、スペーサ集合体から引き抜
かれる。
【００３０】現時点で最も実用的で且つ好適な実施例で
あると考えられる事柄と関連させて本発明を記載してき
たが、本発明は、ここに開示した実施例に限定されるも
のではなく、逆に、特許請求の範囲の要旨に包含される
種々の改変及び均等構成を網羅しているものと理解され
たい。
【図面の簡単な説明】
【図１】核燃料バンドルの側面図であって、説明を容易
にするために一部を除去して断面を示す図である。
【図２】本発明によるばねアセンブリ及びフェルール
を、一部を除去して示すスペーサの平面図である。
【図３】本発明によるばねアセンブリの一部を成してい
るばね本体の拡大遠近図である。
【図４】本発明のばねアセンブリを形成している一対の
ばね本体の遠近図である。
【図５】本発明によるばねアセンブリの側面図である。
【図６】図５のばねアセンブリの立面図である。
【図７】図５のばねアセンブリの末端図である。
【図８】図５と同様の図であって、圧縮状態のばねアセ
ンブリを示す図である。
【図９】フェルールの直線で囲まれた開口内のばね本体
の側面図である。
【図１０】図９の線１０−１０に全体的に沿った断面図
である。
【図１１】一対の隣接したフェルール及びこれら隣接し
たフェルールの間に配設されたばねアセンブリの末端図
である。
【図１２】本発明の更なる実施例による単一の燃料棒に
作用する板金ばねの立面図である。
【図１３】図１２に示すばねの末端図である。
【図１４】図１２に示すばねの側面図である。
【図１５】側壁に矩形のスロットを有しているフェルー
ルの側面図である。
【図１６】隣接したフェルールの間に用いられている図
１２のばねの断面図である。
【図１７】図１６と同様の図であって、ばねを圧縮して
フェルール内への燃料棒の挿入を容易にするためのバー
の挿入を示す図である。
【図１８】ばねを圧縮して燃料棒の挿入を容易にするた
めに、スペーサ壁の側面開口を通して挿入された複数の
バーを有しているスペーサの図である。
【符号の説明】
２０ 核燃料バンドル ２１ 燃料棒 ２２ 上部タイプレート ２３ 下部タイプレート ２４、２４ａ、２４ｂ スペーサ ２６ 上部端栓 ２７ 下部端栓 ３１ 空所 ３３ チャンネル ３８ ノーズ部品 ３９ ノーズ部品の開口 ５０、８０、１００ フェルール ５２ ばねアセンブリ ５４ ストップ ５６ａ、５６ｂ、８８ ばね本体 ５８、９０ 中央リーフ ６０、９４ 外側リーフ ６２、９２ 末端部 ６４、９６、９８ 円弧状突起 ６６ 中央リーフの脚部 ６８ 外側リーフの中間部 ７０ 外側リーフの脚部 ７４ 末端タブ ７５ スポット溶接点 ８２、１０２ 開口 １０６ バー（ピン）

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 フェルールを貫通している複数の核燃料
    棒を有している核燃料バンドル内で、一対の隣接したフ
    ェルールの間の位置決めをすると共に隣接したフェルー
    ル内の燃料棒を該フェルールのストップに対して偏圧す
    るばねアセンブリであって、 該ばねアセンブリは、無応力状態において、それぞれの
    平面内に位置している第１及び第２のばね本体を備えて
    おり、 該ばね本体の各々は、中央リーフと、該中央リーフから
    隔たって設けられている一対の外側リーフと、前記ばね
    本体の両端で前記中央リーフ及び前記外側リーフの両端
    をそれぞれ連結している末端部とを有しており、各ばね
    本体の前記中央リーフは、該ばね本体の平面の前方に、
    該平面の燃料棒に接触した前方側に突出している中間部
    を有しており、各ばね本体の前記一対の外側リーフは、
    該ばね本体の平面の後方に突出している中間部を有して
    おり、前記ばね本体は、前記外側リーフの前記中間部を
    互いに係合させた状態で、互いに背面を合わせた関係で
    設けられており、前記平面は、互いに平行に位置してい
    ると共に相隔たって設けられており、前記末端部は、互
    いに整合して位置しており、これにより前記中央リーフ
    の前記中間部は、隣接したフェルール内の燃料棒と係合
    するように前記アセンブリの相対向する側に突出してい
    るばねアセンブリ。
  2. 【請求項２】 前記末端部は、前記外側リーフを越えて
    横方向に伸びており、末端タブで終端している請求項１
    に記載のばねアセンブリ。
  3. 【請求項３】 各ばね本体の前記末端タブは、前記本体
    の平面外に且つ該平面の前記前方側に突出している請求
    項２に記載のばねアセンブリ。
  4. 【請求項４】 前記外側リーフの前記中間部は、互いに
    背面を合わせた位置関係で溶接されている請求項１に記
    載のばねアセンブリ。
  5. 【請求項５】 前記中央リーフの各々は、後方に屈曲移
    動するように弾力的に撓むことが可能である請求項１に
    記載のばねアセンブリ。
  6. 【請求項６】 前記ばね本体は、板金で形成されている
    請求項１に記載のばねアセンブリ。
  7. 【請求項７】 一対のフェルールと組み合わせた請求項
    １に記載のばねアセンブリであって、各フェルールは、
    軸と、開放された両端と、その側壁に全体的に直線で囲
    まれた開口とを有している円筒部材で構成されており、
    前記フェルールは、前記直線で囲まれた開口が互いに横
    方向に整合した状態で、互いに並んだ関係に設けられて
    おり、前記ばねアセンブリは、前記中央リーフの前記中
    間部が前記直線で囲まれた開口内に設けられていると共
    に前記外側リーフの前記中間部が前記フェルールの間に
    設けられている状態で、前記フェルールの間に設けられ
    ている一対のフェルールと組み合わせたばねアセンブ
    リ。
  8. 【請求項８】 前記末端部は、前記外側リーフを越えて
    横方向に伸びていると共に末端タブで終端しており、各
    ばね本体の前記末端タブは、前記ばねアセンブリを横方
    向に位置決めするために、前記本体の平面から前方に突
    出して前記フェルールの外面上に位置している請求項７
    に記載の一対のフェルールと組み合わせたばねアセンブ
    リ。
  9. 【請求項９】 核燃料棒のマトリクスを上部タイプレー
    トと下部タイプレートとの間で間隔をあけた位置関係に
    保持するスペーサ集合体であって、該スペーサ集合体
    は、 該スペーサに燃料棒を受け入れるマトリクスを成したフ
    ェルールであって、該フェルールの各々は、燃料棒と当
    接する複数の燃料棒接触点を有しており、前記マトリク
    ス内の隣接した対を成す前記フェルールは、円筒部材を
    含んでおり、該円筒部材の各々は、軸と、開放された両
    端と、その側壁に全体的に直線で囲まれた開口とを有し
    ており、前記隣接した対を成す前記フェルールは、前記
    直線で囲まれた開口が互いに横方向に整合した状態で、
    互いに並んだ関係に設けられている、マトリクスを成し
    たフェルールと、 前記隣接した対を成すフェルール内の燃料棒を偏圧して
    前記接触点で係合させるように、該隣接した対を成すフ
    ェルールの間の位置決めをするばねアセンブリとを備え
    ており、 前記ばねアセンブリの各々は、それぞれの平面内に位置
    している第１及び第２のばね本体を備えており、該ばね
    本体の各々は、中央リーフと、該中央リーフから隔たっ
    て設けられている一対の外側リーフと、前記ばね本体の
    両端で前記中央リーフ及び前記外側リーフの両端をそれ
    ぞれ連結している末端部とを有しており、各ばね本体の
    前記中央リーフは、該ばね本体の平面の前方に、該平面
    の燃料棒に接触した前方側に突出している中間部を有し
    ており、各ばね本体の前記一対の外側リーフは、該ばね
    本体の平面の後方に突出している中間部を有しており、
    前記ばね本体は、前記外側リーフの前記中間部を互いに
    係合させた状態で、互いに背面を合わせた関係で設けら
    れており、前記平面は、互いに平行に位置していると共
    に相隔たって設けられており、前記末端部は、互いに整
    合して位置しており、 前記ばねアセンブリは、前記中央リーフの前記中間部が
    前記直線で囲まれた開口内に位置していると共に前記外
    側リーフの前記中間部が前記隣接した対を成す前記フェ
    ルールの間に位置している状態で、該隣接した対を成す
    該フェルールの間に設けられているスペーサ集合体。
  10. 【請求項１０】 前記ばねアセンブリの各々の前記末端
    部は、前記外側リーフを越えて横方向に伸びて末端タブ
    で終端しており、前記ばね本体の各々の前記末端タブ
    は、該本体の平面から前方に突出して、前記隣接した対
    のフェルールのうちの一方のフェルールの外面上に位置
    している請求項９に記載のスペーサ集合体。
  11. 【請求項１１】 フェルールを貫通している複数の核燃
    料棒を有している核燃料バンドル内で、一対の隣接した
    フェルールの間の位置決めをすると共に該隣接したフェ
    ルールのうちの一方のフェルール内の燃料棒を該一方の
    フェルールのストップに対して偏圧するばねであって、 該ばねは、無応力状態において、一平面内に位置してい
    るばね本体を備えており、 該ばね本体は、中央リーフと、該中央リーフから隔たっ
    て設けられている一対の外側リーフと、前記ばね本体の
    両端で前記中央リーフ及び前記外側リーフの両端をそれ
    ぞれ連結している末端部とを有しており、前記ばね本体
    の前記中央リーフは、該ばね本体の平面の前方に、該平
    面の燃料棒に接触した前方側に突出している中間部を有
    しており、前記ばね本体の前記一対の外側リーフは、該
    本体の平面の後方に位置していると共に、該外側リーフ
    の後方に突出している中間部を有しており、前記ばね本
    体は、前記中央リーフの前記中間部が前記一方のフェル
    ール内の燃料棒をストップに対して偏圧するように該一
    方のフェルールの開口を貫通して突出していると共に、
    前記外側リーフの前記中間部が前記隣接したフェルール
    のうちの他方のフェルールの外面を押圧している状態
    で、前記隣接したフェルールの間に配置されるように構
    成されているばね。
  12. 【請求項１２】 一対の隣接したフェルールと組み合わ
    せた請求項１１に記載のばねであって、各フェルール
    は、軸と、開放された両端と、その側壁に全体的に直線
    で囲まれた開口とを有している円筒部材で構成されてお
    り、前記フェルールは、前記一方のフェルールの前記直
    線で囲まれた開口が前記隣接したフェルールのうちの他
    方のフェルールの側壁と横方向に整合した状態で、互い
    に並んだ関係に設けられており、前記ばねは、前記中央
    リーフの前記中間部が前記一方のフェルール内の燃料棒
    を前記ストップに対して偏圧するように前記直線で囲ま
    れた開口内に設けられていると共に、前記外側リーフの
    前記中間部が前記隣接したフェルールの間に設けられて
    いると共に前記隣接したフェルールのうちの前記他方の
    フェルールの外面に係合している状態で、前記隣接した
    フェルールの間に設けられている一対の隣接したフェル
    ールと組み合わせたばね。
  13. 【請求項１３】 核燃料棒のマトリクスを上部タイプレ
    ートと下部タイプレートとの間で間隔をあけた位置関係
    に保持するスペーサ集合体であって、該スペーサ集合体
    は、 該スペーサに燃料棒を受け入れるマトリクスを成したフ
    ェルールであって、該フェルールの各々は、燃料棒と当
    接する複数の燃料棒接触点を有しており、前記マトリク
    ス内の隣接した対を成す前記フェルールは、円筒部材を
    含んでおり、該円筒部材の各々は、軸と、開放された両
    端と、その側壁に全体的に直線で囲まれた開口とを有し
    ており、前記隣接した対を成す前記フェルールは、該フ
    ェルールのうちの一方のフェルールの前記直線で囲まれ
    た開口が前記隣接した対を成すフェルールのうちの他方
    のフェルールの側壁と横方向に整合して位置している状
    態で、互いに並んだ関係に設けられている、マトリクス
    を成したフェルールと、 一平面内に位置しているばね本体であって、該ばね本体
    は、中央リーフと、該中央リーフから横方向に隔たって
    設けられている一対の外側リーフと、該ばね本体の両端
    で前記中央リーフ及び前記外側リーフの両端をそれぞれ
    連結している末端部とを有しており、前記ばね本体の前
    記中央リーフは、該ばね本体の平面の前方に、該平面の
    燃料棒に接触した前方側に突出している中間部を有して
    おり、前記ばね本体の前記一対の外側リーフは、該本体
    の平面の後方に位置していると共に、該外側リーフの後
    方に突出している中間部を有している、ばね本体とを備
    えており、 前記ばね本体は、前記中央リーフの前記中間部が前記一
    方のフェルール内の燃料棒をストップに対して偏圧する
    ように前記直線で囲まれた開口内に設けられていると共
    に、前記外側リーフの前記中間部が前記隣接したフェル
    ールの間に設けられていると共に前記隣接したフェルー
    ルのうちの前記他方のフェルールの外面に係合している
    状態で、前記隣接したフェルールの間に設けられている
    スペーサ集合体。
  14. 【請求項１４】 前記スペーサ内で前記フェルールの周
    囲に設けられた周縁バンドと、 該バンドに設けられた開口と、 前記ばねを圧縮すると共に前記ばね本体の前記平面に向
    かう方向に前記中央リーフの突起を偏位させるピンであ
    って、前記バンドの前記開口を通して挿入されると共
    に、前記中央リーフと前記一方のフェルールの前記直線
    で囲まれた開口の縁とに係合可能なピンとを有している
    請求項１３に記載のスペーサ集合体。
JP7173843A 1994-07-13 1995-07-11 ばねアセンブリ、一対のフェルールと組み合わせたばねアセンブリ、スペーサ集合体、ばね、及び一対の隣接したフェルールと組み合わせたばね Withdrawn JPH08170994A (ja)

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