JPH083538B2 - 核燃料要素 - Google Patents
核燃料要素Info
- Publication number
- JPH083538B2 JPH083538B2 JP63190166A JP19016688A JPH083538B2 JP H083538 B2 JPH083538 B2 JP H083538B2 JP 63190166 A JP63190166 A JP 63190166A JP 19016688 A JP19016688 A JP 19016688A JP H083538 B2 JPH083538 B2 JP H083538B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- cladding tube
- nuclear fuel
- gas plenum
- fuel element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ガスプレナムを燃料被覆管の下部に配置し
た下部ガスプレナム型核燃料要素に関し、更に詳しく
は、燃料被覆管が中間部に接続個所を持たない一体型構
造とし、その燃料被覆管の内面に形成した段差部によっ
て通気性プラグと燃料ペレットを支持する核燃料要素に
関するものである。
た下部ガスプレナム型核燃料要素に関し、更に詳しく
は、燃料被覆管が中間部に接続個所を持たない一体型構
造とし、その燃料被覆管の内面に形成した段差部によっ
て通気性プラグと燃料ペレットを支持する核燃料要素に
関するものである。
［従来の技術］ 核燃料要素は長尺の燃料被覆管内に燃料ペレットを充
填し両端部を端栓で密封した構造をなしており、その内
部には燃焼に伴い燃料ペレットから放出される核分裂生
成ガスを閉じ込めておくためのガスプレナムが設けられ
ている。このガスプレナムは、燃焼が進んで放出された
ガスの量が多くなり核燃料要素の内圧が上昇しても燃料
被覆管が破損しないように十分な容積をとっておく必要
がある。
填し両端部を端栓で密封した構造をなしており、その内
部には燃焼に伴い燃料ペレットから放出される核分裂生
成ガスを閉じ込めておくためのガスプレナムが設けられ
ている。このガスプレナムは、燃焼が進んで放出された
ガスの量が多くなり核燃料要素の内圧が上昇しても燃料
被覆管が破損しないように十分な容積をとっておく必要
がある。
しかしガスプレナム容積を大きくすると核燃料要素の
全長が長くなってしまう。そこでガスプレナムを核燃料
要素の温度の低い側に配置して内圧上昇を抑え、核燃料
要素をできるだけ短縮して経済性を向上させている。核
燃料要素から熱を除去する冷却材は、通常、核燃料要素
の下から上に向かって流れるので核燃料要素の下部の温
度が最も低くなり、前記ガスプレナムは下部に配置され
る。
全長が長くなってしまう。そこでガスプレナムを核燃料
要素の温度の低い側に配置して内圧上昇を抑え、核燃料
要素をできるだけ短縮して経済性を向上させている。核
燃料要素から熱を除去する冷却材は、通常、核燃料要素
の下から上に向かって流れるので核燃料要素の下部の温
度が最も低くなり、前記ガスプレナムは下部に配置され
る。
このような下部プレナム型核燃料要素では、ガスプレ
ナムの上方に燃料ペレットを配置するために、この燃料
ペレットを支える構造が必要となる。またそれには燃料
ペレットから放出される核分裂生成ガスをガスプレナム
に導く通気性と、燃料ペレットが燃焼中に万一欠けた場
合にその破片がガスプレナムに落下しないような保持構
造も必要となる。
ナムの上方に燃料ペレットを配置するために、この燃料
ペレットを支える構造が必要となる。またそれには燃料
ペレットから放出される核分裂生成ガスをガスプレナム
に導く通気性と、燃料ペレットが燃焼中に万一欠けた場
合にその破片がガスプレナムに落下しないような保持構
造も必要となる。
従来の下部ガスプレナム型核燃料要素の一例を第４図
に示す。このような構造は例えば実開昭60−51491号公
報に開示されている。ここでは核燃料要素10は上部燃料
被覆管12aと下部燃料被覆管12bとを上下の通気性を有す
る中間プラグ14を介して接続した構造をなし、上部燃料
被覆管12a内に核燃料ペレット16が充填され、下部燃料
被覆管12b内はガスプレナム18になっている。そして上
端部と下端部はそれぞれ上部端栓20及び下部端栓22で密
封される。燃料被覆管の外周面には隣接する核燃料要素
との間隔を保持するためのワイヤスペーサ24が巻き付け
られる。
に示す。このような構造は例えば実開昭60−51491号公
報に開示されている。ここでは核燃料要素10は上部燃料
被覆管12aと下部燃料被覆管12bとを上下の通気性を有す
る中間プラグ14を介して接続した構造をなし、上部燃料
被覆管12a内に核燃料ペレット16が充填され、下部燃料
被覆管12b内はガスプレナム18になっている。そして上
端部と下端部はそれぞれ上部端栓20及び下部端栓22で密
封される。燃料被覆管の外周面には隣接する核燃料要素
との間隔を保持するためのワイヤスペーサ24が巻き付け
られる。
このように従来技術では燃料被覆管は上部と下部で二
分割された構造であり、それらの端部が中間プラグ14で
溶接されている。
分割された構造であり、それらの端部が中間プラグ14で
溶接されている。
［発明が解決しようとする課題］ しかし上記のように従来技術では上下の燃料被覆管12
a,12bを中間プラグ14を介して溶接接続しているため
に、核燃料要素10の構造に不連続が生じる。溶接部と管
部では材料の組織が全く異なるため、強度差及び中性子
照射による耐スエリング性の差が大きく、使用中に変形
が生じることがある。また溶接時の残留応力による使用
中の曲がりの発生も問題となる。
a,12bを中間プラグ14を介して溶接接続しているため
に、核燃料要素10の構造に不連続が生じる。溶接部と管
部では材料の組織が全く異なるため、強度差及び中性子
照射による耐スエリング性の差が大きく、使用中に変形
が生じることがある。また溶接時の残留応力による使用
中の曲がりの発生も問題となる。
製作性の面から見ても、核燃料要素の真直度の確保が
困難であり、核燃料集合体内で核燃料要素の配列の乱れ
が生じ易い。また燃料被覆管12a,12bと中間プラグ14の
接続部では核燃料要素10の振動等による荷重によって応
力集中が生じる問題がある。
困難であり、核燃料集合体内で核燃料要素の配列の乱れ
が生じ易い。また燃料被覆管12a,12bと中間プラグ14の
接続部では核燃料要素10の振動等による荷重によって応
力集中が生じる問題がある。
更には溶接した部分の盛り上がりが核燃料要素10の回
りに巻き付けられているワイヤスペーサ24を浮き上がら
せるため、溶接盛り上がりを削除する必要があり、製造
工程が煩雑なものとなる。その上、中間プラグ14が燃料
ペレット16の支持と燃料ペレット16から放出される核分
裂生成ガスの通気のための機能も兼ねているために、材
料や構造の選択に制約が大きい。
りに巻き付けられているワイヤスペーサ24を浮き上がら
せるため、溶接盛り上がりを削除する必要があり、製造
工程が煩雑なものとなる。その上、中間プラグ14が燃料
ペレット16の支持と燃料ペレット16から放出される核分
裂生成ガスの通気のための機能も兼ねているために、材
料や構造の選択に制約が大きい。
本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消
し、燃料被覆管の健全性が向上し信頼性の高い核燃料要
素を提供することである。
し、燃料被覆管の健全性が向上し信頼性の高い核燃料要
素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、燃料被覆管内の下部をガスプレナムとし、
その上方に燃料ペレットを充填した下部ガスプレナム型
核燃料要素を前提としている。そして上記のような目的
を達成するため本発明では、燃料被覆管は中間部に接続
個所がない一体型構造をなし、その内面に段差部を形成
し、該段差部で通気性プラグを支持し、その通気性プラ
グ上に燃料ペレットを充填した構成が採用されている。
その上方に燃料ペレットを充填した下部ガスプレナム型
核燃料要素を前提としている。そして上記のような目的
を達成するため本発明では、燃料被覆管は中間部に接続
個所がない一体型構造をなし、その内面に段差部を形成
し、該段差部で通気性プラグを支持し、その通気性プラ
グ上に燃料ペレットを充填した構成が採用されている。
段差部を形成するには、例えば燃料被覆管の製造時に
内面突起付きの管を一体成形する構造や燃料被覆管の内
面にストッパリングを溶接する構成がある。
内面突起付きの管を一体成形する構造や燃料被覆管の内
面にストッパリングを溶接する構成がある。
［作用］ 燃料被覆管の内面に形成した段差部によって通気性プ
ラグが支持される。通気性プラグは燃料ペレットの荷重
を支え、またペレット片が下部プレナムに落下するのを
防止し、同時に燃料ペレットから放出されたガスをガス
プレナムに導く作用をする。
ラグが支持される。通気性プラグは燃料ペレットの荷重
を支え、またペレット片が下部プレナムに落下するのを
防止し、同時に燃料ペレットから放出されたガスをガス
プレナムに導く作用をする。
燃料被覆管は上下で分離しておらず一体的な構造であ
るから、中間部に接続部はない。従って接続部が存在す
るために生じていた従来技術における様々な障害を回避
できることになる。
るから、中間部に接続部はない。従って接続部が存在す
るために生じていた従来技術における様々な障害を回避
できることになる。
［実施例］ 第１図は本発明に係る核燃料要素の要部を示す断面図
である。この核燃料要素30では、燃料被覆管32は中間部
に接続個所がない一体型構造をなし、その内周面に突起
34を有する。この突起34によって形成される段差部36で
通気性プラグ38が支持される。通気性プラグ36の上方の
燃料被覆管32内には燃料ペレット40が充填される。突起
34の下方はガスプレナム42となり、下端は下部端栓44で
密封される。
である。この核燃料要素30では、燃料被覆管32は中間部
に接続個所がない一体型構造をなし、その内周面に突起
34を有する。この突起34によって形成される段差部36で
通気性プラグ38が支持される。通気性プラグ36の上方の
燃料被覆管32内には燃料ペレット40が充填される。突起
34の下方はガスプレナム42となり、下端は下部端栓44で
密封される。
第２図は本発明の他の実施例の要部を示している。基
本的な構造は前記第１図の場合と同様であるから、説明
を簡略化するため対応する部分には同一符号を付す。こ
の実施例では燃料被覆管32は単純な円管形状をなし、内
周面にストッパリング46を接合することによって段差部
36を形成している。その段差部36で通気性プラグ38を支
持し、その通気性プラグ38で燃料ペレット40を支持す
る。ストッパリング46は燃料被覆管32内への挿入を容易
にするため、例えば第３図Ａに示すような二分割構造や
同図Ｂに示すように割り48を入れたリング構造等が好ま
しい。ストッパリング46と燃料被覆管32の内面との接合
は、例えば抵抗溶接や拡散接合のように燃料被覆管との
不連続部分の小さい接合方法が適している。
本的な構造は前記第１図の場合と同様であるから、説明
を簡略化するため対応する部分には同一符号を付す。こ
の実施例では燃料被覆管32は単純な円管形状をなし、内
周面にストッパリング46を接合することによって段差部
36を形成している。その段差部36で通気性プラグ38を支
持し、その通気性プラグ38で燃料ペレット40を支持す
る。ストッパリング46は燃料被覆管32内への挿入を容易
にするため、例えば第３図Ａに示すような二分割構造や
同図Ｂに示すように割り48を入れたリング構造等が好ま
しい。ストッパリング46と燃料被覆管32の内面との接合
は、例えば抵抗溶接や拡散接合のように燃料被覆管との
不連続部分の小さい接合方法が適している。
上記いずれの実施例においても、通気性プラグ38は燃
料ペレット40を配置する側の燃料被覆管の開口端（すな
わち上端）から挿入し、前記段差部36の上に設置する。
通気性プラグ38は、気孔を有する材料を用いて所定の形
状にしたもの、あるいは燃料ペレット側からガスプレナ
ム側を見通せないような穴を設けた構造がよい。
料ペレット40を配置する側の燃料被覆管の開口端（すな
わち上端）から挿入し、前記段差部36の上に設置する。
通気性プラグ38は、気孔を有する材料を用いて所定の形
状にしたもの、あるいは燃料ペレット側からガスプレナ
ム側を見通せないような穴を設けた構造がよい。
［発明の効果］ 本発明では上記のように燃料被覆管は中間部に接続個
所がない一体型構造とし、その内部に設けた段差部と該
段差部上に位置する通気性プラグによって燃料ペレット
を支持する構成としたから、燃料被覆管の構造に不連続
がなく、そのため使用中に変形が生じることがなく、応
力集中も生じない。それ故、燃料被覆管の健全性が向上
し信頼性が高まる。
所がない一体型構造とし、その内部に設けた段差部と該
段差部上に位置する通気性プラグによって燃料ペレット
を支持する構成としたから、燃料被覆管の構造に不連続
がなく、そのため使用中に変形が生じることがなく、応
力集中も生じない。それ故、燃料被覆管の健全性が向上
し信頼性が高まる。
また通気性プラグは燃料ペレットから放出されたガス
をガスプレナムへ導く作用と燃料ペレットを支持し破片
をガスプレナムに落下させない機能を果たせばよく、材
料や構造の選択の幅が広がり製造し易くなる。更には燃
料被覆管の中間部に溶接の盛り上がりがないから後加工
が不要で、スペーサワイヤを密着して巻き付けることが
でき製造し易くなる。
をガスプレナムへ導く作用と燃料ペレットを支持し破片
をガスプレナムに落下させない機能を果たせばよく、材
料や構造の選択の幅が広がり製造し易くなる。更には燃
料被覆管の中間部に溶接の盛り上がりがないから後加工
が不要で、スペーサワイヤを密着して巻き付けることが
でき製造し易くなる。
第１図は本発明に係る核燃料要素の一実施例の要部を示
す断面図、第２図は本発明の他の実施例の要部を示す断
面図、第３図Ａ、Ｂはそれに段差部を形成するのに好適
なストッパリングの例を示す斜視図である。 また第４図は従来技術の一例を示す断面図である。 30……核燃料要素、32……燃料被覆管、34……突起、36
……段差部、38……通気性プラグ、40……燃料ペレッ
ト、42……ガスプレナム、44……下部端栓、46……スト
ッパリング。
す断面図、第２図は本発明の他の実施例の要部を示す断
面図、第３図Ａ、Ｂはそれに段差部を形成するのに好適
なストッパリングの例を示す斜視図である。 また第４図は従来技術の一例を示す断面図である。 30……核燃料要素、32……燃料被覆管、34……突起、36
……段差部、38……通気性プラグ、40……燃料ペレッ
ト、42……ガスプレナム、44……下部端栓、46……スト
ッパリング。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥田 隆成 茨城県東茨城郡大洗町成田町4002番地 動 力炉・核燃料開発事業団大洗工学センター 内 (56)参考文献 特開 昭59−187286（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−13895（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−23495（ＪＰ，Ｕ)
Claims (2)
- 【請求項１】燃料被覆管内の下部をガスプレナムとし、
その上方に燃料ペレットを充填した下部ガスプレナム型
核燃料要素において、燃料被覆管は中間部に接続個所が
ない一体型構造をなし、該燃料被覆管の内面に、半リン
グを組み合わせた２分割構造のストッパリングを溶接し
て段差部を形成し、該段差部で通気性プラグを支持し、
該通気性プラグ上に燃料ペレットを充填したことを特徴
とする核燃料要素。 - 【請求項２】燃料被覆管内の下部をガスプレナムとし、
その上方に燃料ペレットを充填した下部ガスプレナム型
核燃料要素において、燃料被覆管は中間部に接続個所が
ない一体型構造をなし、該燃料被覆管の内面に、割りの
入ったリング構造のストッパリングを溶接して段差部を
形成し、該段差部で通気性プラグを支持し、該通気性プ
ラグ上に燃料ペレットを充填したことを特徴とする核燃
料要素。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63190166A JPH083538B2 (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 核燃料要素 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63190166A JPH083538B2 (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 核燃料要素 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0238993A JPH0238993A (ja) | 1990-02-08 |
| JPH083538B2 true JPH083538B2 (ja) | 1996-01-17 |
Family
ID=16253530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63190166A Expired - Lifetime JPH083538B2 (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 核燃料要素 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH083538B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59187286A (ja) * | 1983-04-08 | 1984-10-24 | 株式会社日立製作所 | 核燃料要素 |
-
1988
- 1988-07-29 JP JP63190166A patent/JPH083538B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0238993A (ja) | 1990-02-08 |
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