JPH0820533B2 - 燃料棒スペ−サ - Google Patents

燃料棒スペ−サ

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JPH0820533B2
JPH0820533B2 JP61122174A JP12217486A JPH0820533B2 JP H0820533 B2 JPH0820533 B2 JP H0820533B2 JP 61122174 A JP61122174 A JP 61122174A JP 12217486 A JP12217486 A JP 12217486A JP H0820533 B2 JPH0820533 B2 JP H0820533B2
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JP
Japan
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fuel rod
spring
fuel
cell
spacer
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JP61122174A
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英俊 秋山
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Fuel Cell (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明は、原子炉の燃料集合体に係り、特に沸騰水
型原子炉用燃料集合体の構成部材たる燃料棒スペーサに
関する。
(従来の技術) 一般に、原子炉の炉心部には多数の燃料集合体が収納
されており、各燃料集合体はチャンネルボックス内に多
数の燃料棒を収容して構成される。各燃料棒は、核燃料
の酸化ウランまたは酸化プルトニウムを、ジルコニウム
合金材料から成る密閉被覆管内に収納したものである。
上記多数の燃料棒は、チャンネルボックス内で格子状に
配列され、燃料棒の軸方向に設けられた複数の燃料棒ス
ペーサによって支持される。この燃料棒スペーサによ
り、各燃料棒は水平方向の振動が拘束され、冷却材の流
路が確保される。
このような燃料棒スペーサの設計に際して考慮すべき
ことは、燃料棒間隔を適正に保持すること、燃料棒熱膨
張余裕を有すること、燃料バンドルの組立が容易である
こと、燃料棒との接触面を最小限に抑えること、炉冷却
材流動の変化と制限とを最小にすること、熱的な限界を
最大にすること、派生する中性子の吸収を最小にするこ
と、運転時の原子炉条件に耐え得る充分な機械的強度を
保持すること等である。
従来からこれらの設計要求を満足するためにさまざま
な燃料棒スペーサが提案され、使用されている。その代
表的なものの1つとして実公昭48−27360号公報に示さ
れた燃料棒スペーサがある。この燃料棒スペーサ1は、
第7図および第8図に示すように、ほぼ矩形状に形成さ
れた外枠3内にバー5およびディバイダ7をそれぞれ格
子状に配設して複数の燃料棒通路9を形成し、バー5の
各交差部を角形スプリング11を配設して構成される。外
枠3、バー5およびディバイダ7は中性子吸収断面積の
小さな材料(ジルコニウム等)にて形成される。角形ス
プリング11は強度は高いが中性子吸収断面積の大きな材
料を用いて形成され、その分量が最小限に抑えられるこ
とにより中性子経済上好ましいものとされている。
最近では、燃料棒スペーサ部での圧力損失の低減およ
び燃料集合体の限界出力の増加をより一層向上させた様
々な燃料棒スペーサが提案されている。その代表的なも
のが特開昭59−65287号公報に示されている。この燃料
棒スペーサ13は、第9図〜第13図に示すように、ほぼ矩
形状に形成された外枠15内に横断面形状が略円形(第11
図参照)あるいは略八角形(第12図参照)の筒状のセル
17を多数配列して燃料棒通路19を形成するとともに、隣
接したセル17にスプリング21を配設して構成される。ス
プリング21は、第13図に示すように、隣接し重ね合され
たセル17の側面部に配設され、燃料棒通路19内に挿通さ
れた燃料棒23に押圧力を付与してこれを保持する。ま
た、外枠15およびセル17は、前記の従来例と同様に中性
子吸収断面積の小さな材料で形成される。
このように独立したセル構造から成る燃料棒スペーサ
13は、特にスペーサ構成部材による冷却材流路の閉塞を
回避することにより、あるいはセル17の断面形状の垂直
方向変化を制限することによって、スペーサ部を通過す
る冷却材の流れの大きな変化を抑制している。その結
果、スペーサ部での圧力損失を低減することができると
同時に、燃料棒の限界出力を増加させることができる。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、燃料集合体は、経済性を向上させるために
燃焼度をできるだけ大きくする必要があり、そのために
は燃料集合体を従来より長期間炉心に装荷しておかなけ
ればならない。しかし、炉心内では、セル17の材料であ
るジルコニウム合金が酸化されやすいので、炉心内滞在
時間が長くなると、セル17の板厚が減少する。その結
果、燃料集合体の寿命末期には、充分なスペーサ強度が
保持できなくなる恐れがある。そこで、燃焼度の向上の
ためには、燃料集合体の寿命中の板厚減少量を考慮し
て、その減少量だけセル17の板厚を予め厚く設定し、ス
ペーサ強度を確保する必要がある。
しかしながら、第14図に示すように、セル17の板厚t
が大きくなると、スプリング21の変形可能量δが小さく
なり、そのため所定のスプリング押圧力が得られず、燃
料棒23を押圧保持する能力が低下する。その結果、燃料
棒23が炉心内で振動し、燃料棒23の被覆管がフレッティ
ング腐食を引き起こす恐れがある。
この発明は、上記事実を考慮してなされたものであ
り、燃料集合体の燃焼度の増大を図るとともに、各燃料
棒を確実に保持することができる燃料棒スペーサを提供
することを目的とする。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) この発明は、外枠内に燃料棒を挿通させるセルが多数
配列され、隣接するセル間に支持されたスプリングが上
記燃料棒を押圧保持するよう構成された燃料棒スペーサ
において、隣接する2個のセルから組を構成し、各組の
セルの一方にのみスプリング支持部を設け、このスプリ
ング支持部は、各組の隣接する2個のセルの中間部に設
けられるとともに、その板厚をセル一枚分の厚さとして
いる。
(作用) この発明に係る燃料棒スペーサは、隣接する2個のセ
ルの一方にのみスプリング支持部を設け、スプリング支
持部の板厚を一枚分の厚さとしたため、スプリングの変
形可能量が充分に確保される。したがって、スプリング
が充分な押圧力を有し、燃料棒を確実に保持する。ま
た、セルの板厚を厚くすることができるので、炉心内滞
在時間が増加してもスペーサ強度が維持されて機械的健
全性が確保される。さらに、スプリング支持部は、各組
の隣接する2個のセルの中間部に設けられているため、
スプリング支持部での圧力損失が少なくなるとともに、
スプリングが外れにくくなり、また燃料棒間隔を適正に
保持することができる。
(実施例) 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図および第2図はこの発明に係る燃料棒スペーサ
の要部断面図、第3図ないし第6図は第1図および第2
図の燃料棒スペーサに用いられるセルを示す説明図であ
る。この発明に係る燃料棒スペーサの全体的な構成は第
9図および第10図に示す従来例と異ならないので、説明
を省略する。
この発明に係る燃料棒スペーサが備えるセルは第1図
および第2図に示すように隣接する2個のセルが1組と
なっている。各組のセルの一方17Aは第3図および第4
図に示すようにスプリング21をセル17Aに組み込むため
の切欠き31が刻設され、この切り欠かれたスプリング支
持用舌片を切り起してスプリング支持部33を構成し、こ
のスプリング支持部33にスプリング21を組み込み、支持
させている。スプリング支持用舌片はセル外方に曲げら
れ、セル板厚の1/2程度セル側面より突出した形となっ
ている。したがって、スプリング支持部33は、各組の隣
接する2個のセル17A,17Bの中間部に設けられることに
なる。他方のセル17Bは第5図および第6図に示すよう
に、一方のセル17Aのスプリング支持部33に対応する部
分に切欠き35が刻設されている。
第1図および第2図は上記の2種類のセル17A,17Bを
組み合せて、スプリング支持部33にスプリング21を組み
込んだ状態を示している。第1図には燃料棒23をセル17
A,17Bに挿入した状態を二点鎖線で示した。スプリング
支持部33の板厚はセル17A一枚分の板厚であるため、ス
プリング21は充分な変形可能量δが確保される。したが
って、スプリング21の燃料棒押圧保持力が適正に維持さ
れ、燃料棒23を確実に保持することができる。その結
果、燃料棒23の振動を抑制して、被覆管のフレッティン
グ腐食を防止することができる。
また、セル17A,17Bの板厚を厚くすることができるの
で、燃料集合体が長期間炉内に装荷されてセル17A,17B
が酸化されても、セル17A,17Bの強度が維持され、燃料
棒スペーサ13の機械的健全性が確保される。したがっ
て、燃料集合体を長期間炉心に装荷することができ、燃
料集合体の燃焼度を増大させることができる。さらに、
スプリング支持部33は、各組の隣接する2個のセル17A,
17Bの中間部に設けられているため、スプリング支持部3
3での圧力損失が少なくなるとともに、スプリング21が
外れにくくなり、また燃料棒23間隔を適正に保持するこ
とができる。
〔発明の効果〕
この発明に係る燃料棒スペーサは隣接する一組のセル
の一方にのみスプリング支持部を設け、スプリング支持
部の板厚はセル1枚分の厚さとしたので、スプリングの
変形可能量を充分確保できる。したがって、スプリング
の押圧保持力が適正に維持され、燃料棒を確実に保持す
ることができる。また、セルの板厚を厚くすることがで
きるので、燃料集合体が長期間炉内に装荷されてセルが
酸化されても、セルの強度が維持され、燃料棒スペーサ
の機械的健全性が確保される。したがって、燃料集合体
を長期間炉心に装荷することができ、燃料集合体の燃焼
度を増大させることができる。さらに、スプリング支持
部は、各組の隣接する2個のセルの中間部に設けられて
いるため、スプリング支持部での圧力損失が少なくなる
とともに、スプリングが外れにくくなり、また燃料棒間
隔を適正に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係る燃料棒スペーサの要部断面図、
第2図は第1図のII−II線に沿う横断面図、第3図はス
プリング支持部を備えたセルの斜視図、第4図は第3図
のIV−IV線に沿う横断面図、第5図は切欠部が刻設され
たセルの斜視図、第6図は第5図のVI−VI線に沿う横断
面図、第7図は従来の燃料棒スペーサを示す図、第8図
は一部を切欠いて示す第7図の正面図、第9図は従来の
他の燃料棒スペーサを示す図、第10図は一部を切欠いて
示す第9図の正面図、第11図は第9図および第10図に示
す燃料棒スペーサのセルの斜視図、第12図は他のセルの
断面形状を示す図、第13図は第9図および第10図に示す
燃料棒スペーサの要部拡大図、第14図は燃料棒スペーサ
で使用されるスプリングの変形可能量を示す図である。 1,13……燃料棒スペーサ、3,15……外枠、5……バー、
7……ディバイダ、9,19……燃料棒通路、11,21……ス
プリング、17,17A,17B……セル、23……燃料棒、31,35
……切欠き、33……スプリング支持部、t……板厚、δ
……変形可能量。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外枠内に燃料棒を挿通させるセルが多数配
    列され、隣接するセル間に支持されたスプリングが上記
    燃料棒を押圧保持するように構成された燃料棒スペーサ
    において、隣接する2個のセルから組を構成し、各組の
    セルの一方にのみスプリング支持部を設け、このスプリ
    ング支持部は、各組の隣接する2個のセルの中間部に設
    けられるとともに、その板厚をセル一枚分の厚さとした
    ことを特徴とする燃料棒スペーサ。
JP61122174A 1986-05-29 1986-05-29 燃料棒スペ−サ Expired - Lifetime JPH0820533B2 (ja)

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JPS62280687A JPS62280687A (ja) 1987-12-05
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4556531A (en) * 1983-04-19 1985-12-03 General Electric Company Nuclear fuel assembly spacer and spring component therefor

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JPS62280687A (ja) 1987-12-05

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