JPH09512095A - 軽水炉型原子炉用着脱式燃料集合体 - Google Patents

軽水炉型原子炉用着脱式燃料集合体

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JPH09512095A JP7517827A JP51782795A JPH09512095A JP H09512095 A JPH09512095 A JP H09512095A JP 7517827 A JP7517827 A JP 7517827A JP 51782795 A JP51782795 A JP 51782795A JP H09512095 A JPH09512095 A JP H09512095A
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Abstract

(57)【要約】 燃料集合体の着脱ノズル(5’)のアダプタープレート(10’)の開口孔(11’)に案内シンブル(4’)を挿通して迅速に組付ける手段を備えた燃料集合体である。迅速な組付手段は、ノズルの開口孔(11’)の内周に設けられた少なくとも2つのストッパ(11’a)と、案内シンブル(4’)の端部に一体的に設けられた軸受スリーブ(16)と、ノズルの開口孔(11’)の内周のストッパ(11’a)に当接するためのストッパ(18d)を有するロックリング(18)と、アダプタープレート(10’)の開口孔(11’)又は軸受スリーブ(16)のいずれかに形成された凹部に係合するための弾性変形可能な部分(11b)とを備えており、リング(18)は案内シンブル(4’)をロックする位置又はアンロックする位置のいずれかに位置する。スリーブ(16)には当接面(16f)が備えられ、アダプタープレート(10’)の開口孔(11’)の周囲の当接面(10’a)と当接する。

Description

【発明の詳細な説明】 軽水炉型原子炉用着脱式燃料集合体 本発明は、軽水炉用の燃料集合体に関し、より詳細には、加圧水型原子炉の燃 料集合体に関する。 軽水炉とくに加圧水型原子炉においては、長い燃料棒を束状に互いに平行に保 持するために、案内シンブルとスペーサと2つのノズルとによってフレーム部分 を構成している。案内シンブルは長手方向に配置され、長手方向に等間隔に横切 るように配設されたスペーサと結合される。 案内シンブルの両端部は2つのノズルに各々結合され、燃料集合体をしっかり 組み上げる骨組みになる。 燃料棒は、それぞれが互いに平行になるように束状に配置され、横断面が一様 なパターンをなすようにスペーサによって保持される。束のうち何本かは案内シ ンブルに置き換えられ、案内シンブルはスペーサに固着される。 案内シンブルの長さは燃料棒よりも長くなっており、燃料棒の束の両端からそ の一部が突出するようになっており、この突出した部分にノズルを固定して、燃 料集合体の上下端を組み上げる。 燃料棒は、核燃料物質を焼結したペレットから出来ており、ペレットは周囲の 水から隔離されるように金属製の被覆管の中に詰込まれている。ここで、燃料棒 の被覆管が破損した場合には、炉の冷却水に放射性物質がリークするのを防止す べく、かかる燃料棒をただちに交換することが必要となる。そして燃料棒を交換 する際、これに近づくためには、片方のノズルを取り外すことが必要となり、そ のために、ノズルと案内シンブルの端部との結合を解放しなければならなくなる 。 ノズルにはアダプタープレートと称される横向きの平板部材が含まれ、案内シ ンブルの配置パターンと同じパターンで貫通孔が形成されており、各孔に案内シ ンブルが係止される。 欠陥のある燃料棒を交換可能にするために、少なくとも片側のノズルを案内シ ンブルから脱着できるようにした新しい型の燃料集合体が考案され製作された。 燃料棒を交換するときには、燃料集合体を貯蔵ピット等の水中に垂直に立てて 置く。燃料集合体は一方のノズル即ち下部ノズルを介してピットの底に載置され る。すると他方のノズル即ち上部ノズルは水中に没してはいるがピットの上方か ら手が届くことになる。 公知の脱着型の燃料集合体においては、案内シンブルのうち上部ノズルと結合 される部分には、例えば切込溝付ブッシュを案内シンブルの端部に取り付けるな どして、放射状に拡がる部分を設けている。案内シンブルに係止スリーブを挿入 することで切込溝付ブッシュは放射状に拡張され、案内シンブルの放射状に突出 した部分がノズルに形成された凹部と係合して固定される。 このような手段においては、案内シンブルの端部に特殊な成形を施してアダプ タープレートの孔内に係合できるようにしておく必要がある。 さらに、燃料集合体の組立分解に際して案内シンブルの係止スリーブを組付け たり取外したりするには、特殊な工具を用いて係止スリーブを引き抜く必要があ り、取外された係止スリーブは放射性廃棄物となっていた。 他の燃料集合体としては、係止部品をわずかにひねることで迅速に着脱可能な 結合手段を備えたものが提案されており、燃料集合体と着脱ノズルとの結合をロ ックしたりアンロックしたりしている。 このような手段は、例えばUS-A-4064004やUS-A-5268948に見られるが、複雑な 構造で多くの部品からなっている。 さらにこのような手段においては、案内シンブルをノズルのアダプタープレー トの上面から突出させることが必要であり、案内シンブルの端部に取り付けられ る部品がアダプタープレートの上面にかなりの高さ突出することとなるため、消 費性毒物のクラスタを用いることができない。クラスタの支持板は、消費性毒物 の棒体を燃料集合体の案内シンブルに挿入したときに、燃料集合体のアダプター プレート上にぴったり重なるからである。 US-A-5268948による手段では、案内シンブルの端部にスリーブが取り付けられ 、ノズルのアダプタープレートの下側に当接するとともに、案内シンブルの端部 には2つの部品が取り付けられ、これらは案内シンブルの軸を中心に回転自在に なっている。これらの第1の部品は、案内シンブルに対して回転自在に取り付け られたリングであって、2つの突起が放射状に設けられている。ノズルのアダプ タープレートには、リングの横断面形状と一致する開口孔が、その厚さ方向全体 に わたって断面形状が一定に設けられている。リングは案内シンブルの端部に取り 付けられてアダプタープレートの開口孔から突出し、第2の部品を案内シンブル の端部に取り付けてリングを固定し、案内シンブルをロックする位置又はアンロ ックする位置に保持する。このように、かかる案内シンブルの組付手段は、主に ノズルの外部に、アダプタープレートの上面に、配設されるものである。 本発明の目的は、軽水炉型原子炉に用いられる着脱式の燃料集合体において、 燃料棒を平行に束ねてフレーム部分で保持し、同フレーム部分は案内シンブル又 は中実の連結棒とスペーサと案内シンブル又は連結棒の端部に取り付けられたノ ズルとからなり、少なくとも一方のノズルは各案内シンブル又は連結棒の端部に 着脱自在に組付けられており、案内シンブルの端部は、ノズルに備えられたアダ プタープレートと称する支持板に貫設された開口孔に挿通され、案内シンブルの 迅速な組付手段には、案内シンブルの端部に一体的に軸受スリーブが設けられ、 アダプタープレートの開口孔の周囲の面に当接すべく少なくとも1の当接面が設 けられ、スリーブの外周には同軸的にリングが設けられ、スリーブに対して回転 自在になっており、少なくとも2つのストッパが放射状に突設され、これらは少 なくとも2つの溝路を軸方向に配して隔てられ、少なくとも1の部分が放射方向 に弾性変形しており、これらの組付手段はアダプタープレートの内部に配置され 、案内シンブルの端部をノズルの外面と面一にすることができる燃料集合体を提 供することにある。 ここにおいて、ノズルの開口孔には少なくとも2つのストッパが内方に突設さ れ、少なくとも2つの溝路を軸方向に設けて隔てられ、開口孔の内部にはその中 心軸の周囲においてリングのストッパを支持する面が備えられている。 2つの要素すなわちノズルの開口孔又は軸受スリーブの一方には、径方向に孔 が設けられてリングの弾性変形部分が係合し、リングを係止して軸受スリーブが アダプタープレートの開口孔にロックされる位置又はアンロック位置に保持する 。 リングを係止する受け孔が設けられていない場合における軸受スリーブには、 少なくとも2つのストッパが備えられ、これらは少なくとも2つの溝路を軸方向 に設けて隔てられている。 以下、本発明の理解を容易にするために、添付図面を参照しつつ、発明を限定 するものではない実施形態によって、本発明による案内シンブルをノズルのアダ プタープレートに迅速に組付ける手段を有する燃料集合体について説明する。 図1は、加圧水型原子炉の燃料集合体を示す立面図である。 図2は、図1に示した燃料集合体のフレーム部分を示す立面図である。 図3は、燃料集合体の上部ノズルを一部破断して示す立面図である。 図4は、図3に示す上部ノズルを符号4から見た平面図である。 図5,6及び7は、本発明の第1の実施形態による燃料集合体の案内シンブル の迅速な組付手段を示す図である。 図5は、第1の実施形態の組付手段によって燃料集合体のアダプタープレート に係合し組付けられる、案内シンブルの端部を一部破断して示す斜視図である。 図6は、図5に示した案内シンブルの組付手段をばらした状態で示す分解斜視 図である。図7は、案内シンブルの端部と、第1の実施形態による案内シンブル の組付手段とを破断して示す分解斜視図であって、各部を組み立てた後、案内シ ンブルをノズルのアダプタープレートの開口孔に組付ける前の状態を示している 。 図8及び9は、第1の実施形態の変形例について示す図である。 図8は、変形例におけるリングを示す斜視図である。 図9は、変形例におけるノズルの開口孔を示す斜視図である。 図10,11及び12は、本発明の第2の実施形態を示すもので、燃料集合体 のノズルのアダプタープレートに設けられた開口孔の内面に案内シンブルを組付 ける手段を示す図である。 図10は、ノズルのアダプタープレートの開口孔の内面に第2の実施形態の組 付手段によって案内シンブルを係合し組付けた状態を破断して示す斜視図である 。 図11は、第2の実施形態による組付手段をばらした状態で示す分解斜視図で ある。 図11Aは、図11のA−A線によって案内シンブルの軸受スリーブを破断し て示す横断面図である。 図12は、案内シンブルの端部と、第2の実施形態による組付手段とを破断し て示す分解斜視図であって、各部を組み立てた後、案内シンブルをノズルのアダ プタープレートの開口孔に組付ける前の状態を示している。 図13は、図12の13−13線で破断した横断面図であって、本発明による 案内シンブルの組付手段が燃料棒に挟まれている部分を示している。 図1において、符号1で全体を示すのは燃料集合体であって、平行な束状をな す燃料棒2からなり、燃料棒2はその長さ方向に一定の間隔に設けられたスペー サ3で保持されている。スペーサ3は格子状になっており、その各孔部に一本ず つの燃料棒が挿入される。格子内における配列のパターンの何箇所かでは、燃料 棒2に代えて、より長いながさを有する案内シンブル4が挿入されている。 案内シンブル4の片端部は燃料集合体の上部ノズルであるノズル5に結合され ており、他端部は下部ノズルである2つめのノズル6に結合されている。 燃料集合体をピット内に水没させて保管状態においたとき、上部ノズル5には ピットの上方から近づくことができる。この上部ノズル5には板バネ7が設けら れ、燃料集合体を炉心内に支持するとともに、バネ7の上に上部炉心板が支持さ れる。ノズルにはまた、その上端面から突出するように突起部8が設けられてい る。 図2は燃料集合体のフレーム部分9を示しており、これは案内シンブル4,ス ペーサ3,及び端部のノズル5,6からできている。フレーム部分9は、上部ノ ズル5を取り外して燃料棒2を挿入抜去するときに束状の燃料棒のハウジングと してはたらく。 本発明では燃料棒を交換・抜去するため、案内シンブル4の端部と上部ノズル 5との結合を迅速に着脱できる手段を備えた。 図3及び図4は燃料集合体の上部ノズルを示しており、案内シンブルは、アダ プタープレート10に貫設された開口孔11の内周に係合され、燃料集合体の上 方から近づける状態となる。燃料集合体の中央に配置された位置決めの案内シン ブルは特別な形状をした孔12に挿入される。燃料集合体の上部ノズルは、アダ プタープレートとフレーム14とからできており、スカート13をプレート10 及びフレーム14に溶接することで、一体とされている。フレーム14には、セ ンタリング孔を備えたボス8が設けられるとともに、バネ7を保持するための締 付具8’が備えられている。 図4に示す如く、案内シンブル4を組付ける開口孔11は燃料集合体の24本 の案内シンブルの所定の配置にあわせるように設けられている。穴15は、案内 シンブルのための開口部11が配列された間の部分において、冷却水がアダプタ ープレート10を通り抜けられるようにするものである。 図5,6及び7は、本発明の第1の実施形態であって、図1に示した燃料集合 体の案内シンブルの端部4’を、燃料集合体の着脱ノズルのアダプタープレート 10’に貫設された開口孔11’の内面に、組付けるための手段を示している。 図5は、組付手段を組みたててから、アダプタープレート10’の内面に案内 シンブルを係合させ組付けた状態を示している。 図6は、組付手段をばらした状態で、組みたてたときと同じ位置関係に示して いる。 図7は、組付手段をそれぞれ案内シンブルの端部側とアダプタープレートの開 口孔の内面側とに組みたてた状態で、案内シンブルはアダプタープレートの開口 孔から係合を解いた状態を示している。 組付手段は、軸受スリーブ16と、アダプタープレート10’に形成された開 口孔11’と、係脱のためのリング18とから構成されている。 案内シンブル4’の端部には、機械加工や特殊な成形などは何ら施されていな い。 軸受スリーブ16の端部には鍔部16aが形成され、その上面は平坦な当接面 16fになっており、アダプタープレート10’の下面、開口孔11’の周囲部 分に形成された当接面10a’に当接するようになっている。 軸受スリーブ16の鍔部16aには、その外周に等間隔に4つの切欠16dが 形成されているが、これは上部ノズル5’を取り外して燃料棒を抜去・交換する 際に燃料棒の通りみちとなる。スリーブ16における鍔部16aの当接面16f の上方には、平滑な円筒部16bとこれに続いて平滑な円筒部16cが設けられ ており、円筒部16cの直径は円筒部16bの直径よりもわずかに小さくなって いる。 円筒部16bは、アダプタープレート10’の開口孔11’に対応して設けら れた円筒状のセンタリング・位置決め面に当接するものである。 軸受スリーブ16には更に、円筒面16cから放射外方に向けてストッパ16 eが突設されており、これらは軸受スリーブ16の筒体16cの外周面に等間隔 に配置され、隣合うストッパ16eのあいだは軸方向の溝路16’eで隔てられ ている。 図5乃至7に示した実施形態においては、軸受スリーブ16に4つのストッパ 16eが備えられ、スリーブの中心軸のまわりに90°おきに配置されている。 より一般的にいえば、軸受スリーブ16は16eのようなストッパを少なくと も2つ突出させ、これらはスリーブ16の筒体16cのある長さ部分にわたって 長手方向に設けられ、隣合うストッパの間は16’eのような少なくとも2本の 軸方向の通りみちによって分離される。 スリーブ16の鍔部16aの下側には下向きに縁部が突出しており、案内シン ブル4’をスリーブの円筒内面の長さ全体にわたって挿通したあと、この部分に 溶接(17)または他の固着手段を施して、スリーブ16をシンブル4’の端部 に固着する。 スリーブ16の内周の直径は案内シンブル4’の外周の直径よりもわずかに大 きくなっているので、図5及び図7に示す組立状態にあるように、スリーブ16 を案内シンブル4’の端部に挿通させることができる。 アダプタープレート10’の開口部11’の底部には、開口部11’の中心軸 のまわり90°毎に4つのストッパ11’aが機械加工されるとともに、さらな る機械加工によって、開口部11’のその部分は軸方向の溝路11’bで隔てら れる。溝路11’bの周方向の幅は、軸受スリーブ16のストッパ16eの幅に くらべてわずかに大きくなっているので、軸受スリーブ16を固着した案内シン ブル4’の端部を開口部11’の中に軸方向に挿入することができ、スリーブ1 6の鍔部16aの当接面16fがアダプタープレートの平坦な底面10’aに当 接することになる。ストッパの突起の数,寸法及び配置は、案内シンブル4’の 端部と一体をなす軸受スリーブ16がアダプタープレートの開口孔内に係合でき るように定められている。開口孔に軸方向に設けられた溝路11’bの形状及び 幅は、実質的にスリーブのストッパ16eの形状及び幅と一致しており、開口孔 11’のストッパ11’aの形状及び寸法は、実質的にスリーブ16の軸方向に 設けられた溝路16’eの形状及び寸法と一致している。ストッパ11’aの開 口孔11内にある面は開口孔の中心軸に垂直な当接面になっている。 アダプタープレート10’にはさらに機械加工が施されており、開口孔11’ の内周について、ストッパ11’aの当接面の上方において、開口孔11’cの 平滑な円筒状の壁面内に、8個の凹部11’fが開口部11’の中心軸まわりに 45°毎に形成され、これによって、90°毎に配置された4個の凹部からなる 組みが2組みできている。 開口孔11’の凹部11’fの上方には、外向きに拡がるコーン部11’dが 形成され、開口部11’の上端面につながっている。 係止リング18は円形の筒体18a状に形成されており、その外形は開口部1 1’の円筒部11’cの内径に比べてわずかに小さくなっている。 リング18には、4つのストッパ18dが円形の筒体の内側に向けて放射状に 突設され、ガイドリング18に立ち上がり部分18fが構成され、軸方向の溝路 18eで隔てられている。 突設されたストッパ18dの円周方向の寸法は、開口孔11’の内部に加工さ れたストッパ11’aの円周方向の寸法と一致している。 リング18の筒体部分には、小さくて弾性をもったボス状の部分18bが形成 され、放射方向に弾性変形自在になっている。 小さなボス18bの断面形状は開口部11’の凹部11’fの断面形状と一致 しており、図5及び図7に示す如くリング18をストッパ11’aの上方の円筒 部分11’cの内周に挿着したときに、小さくて放射方向に変形自在なボス18 bはリング18の筒体の外方に突出して、凹部11’fに陥入することができる 。 リング18の筒体の直径は、開口孔11’の平滑な円筒部分11’cの内径よ りもほんのわずかに小さくなっている。図5乃至図7に示した実施形態ではリン グ18には、4個の小さくて弾性をもったボス状の部分18bがリング18の中 心軸のまわりに90°毎に配置されている。 リング18の上部には4箇所の切欠き部分18cが形成され、リング18の中 心軸のまわりに90°毎に、両側の小さくて弾性をもったボス状の部分18bか ら等距離に位置するように、配置されている。 案内シンブル4’の端部をアダプタープレート10’の開口孔11’に組付け るに際しては、まず、案内シンブル4’の組付手段を図7に示すように組みたて ておく。軸受スリーブ16は案内シンブルの端部に溶接により固着しておき、リ ング18はアダプタープレート10’の開口孔11’の平滑な円筒部分11’c に挿着しておく。リング18の向きは、開口孔11’のストッパ11’aにぴっ たりとリング18のストッパ18dが重なりあうようにしておく。このとき勿論 、ストッパ11’aの間の溝路11’bと、リング18のストッパ18dの間の 溝路18eとは、互いに一直線に並ぶことになる。この状態で弾性突起18eは 、開口孔11’の中心軸まわりに90°毎に設けられた凹部11’fのうち、第 1組目のものに陥入している。 ここで注意してほしいのは、リング18の切欠18cの設けられた端部にはア ダプタープレート10’の上方から近づいて操作できることであり、これは、開 口孔11’に面取り部分11’dを施しておいたことによる。突起を有する工具 を開口孔11’の面取り部分11’dに挿入し、リング18の切欠18cに係合 させることができる。このように工具を用いてリング18をその中心軸まわりに 回すことができるが、この中心軸とは同時に開口孔11’の中心軸でもあり、そ の開口孔の中にリング18は若干の径方向の遊びをもって挿着されているのであ る。 開口孔11’のストッパ11’aとリング18のストッパ18dは、まったく 同一形状で内周が円筒面になっており、それらの中心軸に関しては、図5及び図 7に示すようにリング18を開口孔11’に挿着したとき、リングの中心軸と開 口孔の中心軸とがぴったり重なりあう。 ストッパ11’a及び18dの内周の円筒面の直径は、軸受スリーブ16の円 筒部分16cの直径よりもわずかに大きく、かつ、実質的に軸受スリーブ16の 円筒部分16bの直径と等しくなっているので、図5に示す如くスリーブを開口 孔11’に組付けたとき、スリーブ16の円筒面16bがストッパ11’aの内 周面と密着し、開口孔11’のなかで軸受スリーブ16及びシンブル4’が正確 にセンタリングされるようになる。 さらに、軸受スリーブ16の当接面16fからストッパ16eの下端面16h までの長さは、図7のようにリング18を挿着して重なり合ったときのストッパ 11’aと18dの軸方向の合計の長さよりもわずかに大きくなっている。 スリーブ16が設けられた案内シンブル4’の端部にノズルを搭載して組付け るに際しては、図7に示す如く、軸受スリーブのストッパを一直線に並んだ溝路 11’b及び18e内に軸方向に挿通させるようにして、ノズルの一部であるア ダプタープレート10’を案内シンブル4’の端部に被せるように載せる。 アダプタープレート10’を案内シンブル4’の端部に載せ終えると、当接面 16fがストッパ11’aの底面つまりアダプタープレートの開口孔11’の周 囲の底面10’aに当接する。 当接面16fと16hとの間には距離をとった ので、スリーブのストッパ16eの当接面16hはリング18のストッパ18d の上面18hよりわずかに上方に位置する。 以上から、工具の先端をアダプタープレートの面取り部分11’d、そしてリ ング18の切欠18cに差し込めば、案内シンブルを迅速にロックすることがで きる。 開口孔11’内において、リング18がスリーブ16のまわりを回ることがで きるように、スリーブの円筒面16cの直径はわずかにリング18のストッパ1 8dの内周面の直径よりも小さくなっている。リング18を45°回転させると 、小さくて弾性変形自在なボス18bは、開口孔11’に90°毎に設けられた 4個でひと組をなす凹部11’fのうち第1組目から第2組目へと移動する。 ボス18bには弾性があるために、凹部から引き離されて次の凹部へパチンと 陥入し、リング18はロック位置に固定される。 リング18を図7に示した位置から45°回したロック位置にすると、ストッ パ18dは溝路11’bと向かい合う。このようにして軸受スリーブ16は、ス トッパ16eの当接面16hがリング18のストッパ18dの当接面18h上に 支持されるとともに、開口孔11’の当接面11’aに支持されて、軸受スリー ブ16はアダプタープレート10’に対して軸方向に固定されロックされる。燃 料集合体のすべての案内シンブルが同時にアダプタープレートに挿入されたのち 、リング18によって組付けられロックされる。 アダプタープレート10’を含むノズル5’を取り外すに際しては、各案内シ ンブルをロックしているリング18を回すと、小さな弾性ボスはアダプタープレ ートの開口孔の4個ひと組みの凹部から他の組みへと移動する。そしてストッパ 18dは再び図7に示した位置に戻って、溝路11’bと18eは互いに一直線 に並び、スリーブ16のストッパ16eとも一直線に並ぶ。 各案内シンブルに設けられている4個のストッパが溝路と一直線に並ぶので、 ノズルを案内シンブルの軸線にそって引き上げれば、案内シンブルから取り外す ことができる。 図5,6及び7に示した案内シンブルの組付手段によれば、このように極めて 簡易かつ迅速にノズルを組付け、取り外すことができる。しかも組付手段は開口 孔11’の中に配置されており、ノズルの上方に突出する部分はない。案内シン ブルはノズルの上面と面一となるか、開口孔内にわずかに没した位置となる。 図8は第1の実施形態についての変形例としての燃料集合体の取り外し可能な 組付手段におけるリング28を示している。 リング28は、図5,6及び7に示したリング18と同じ機能をもっており、 2つの部分26及び27からなり、両者を組み合わせたあとで、リング28を燃 料集合体のノズルの開口孔に挿入する。 第1の部品26はリング28の本体であって、全体が管状に形成され、その外 面及び内周面には様々な機能をもった部分が機械加工で形成されている。 第2の部品27は開端状の弾性リングであって、鋼などの弾性に富んだ断面円 形又は四角形の棒材又は針金を折り曲げ若しくは丸めてできている。 リング28の本体部26の下部には、管状の本体の側面に切欠26b及び26 ’bを機械加工することで、26aのような互いに離れた2つの部分が設けられ ている。26aの部分の内側には、管状の本体26の内周が半径方向に突出して 、29のような2つのストッパが形成され、前記ストッパ18dと同様の機能を 有しており、それらを区切るようにして切欠26b及び26’bの箇所に軸方向 に2つの溝路が形成されている。 本体部26の外面には輪状の溝30が形成され、弾性リング27が納まるよう になっており、リングは径を拡げておいて溝30にパチンと嵌め込むようにして 、本体部26に嵌着される。リング27は本体部26に対して回転しないように 、リング27の一端27aが内方に屈曲され、溝30に径方向に穿設された孔3 0aと係合している。 さらにリング本体部26の上部には、溝30の上に2対の突起32及び32’ が機械加工され、リング本体26の外周側面から放射状外方に向けて突出してい る。 2対の突起32及び32’は、リング28の中心軸に対して互いに180°に 配置されており、アンロック状態のときにリングをノズルの軸方向に保持するた めのものである。 弾性リング27は、その中心軸の両側180°となる2箇所の部分で屈曲され 、2つの係止突起27b及び27’bができている。図8に示すように弾性リン グ27をリング本体26に装着したとき、突起27b及び27’bは本体26及 び溝30の外周面から放射状外方に突出するとともに、リング28の周方向のあ らかじめ決められた位置に正確に配置される。 リング28の本体26の上端外周には2つの切欠33が形成され、リング28 が図9に示す如く燃料集合体のノズル34の開口孔31に挿入され使用状態にお かれたときに、その回転位置を表示する。 開口孔31(図9参照)の縁部には、2つの切欠35及び35’が設けられて おり、リング28をロック位置にしたときに、リングの切欠33及び33’と一 致するようになっている。 リング28の本体26の上部には、内側に突出する4つの部分が設けられ、こ れらは90°毎に切欠36で隔てられ、この切欠に工具の二股状の先端部を係合 させて、開口孔31に挿着されたリング28を回せるようになっている。 開口孔31(図9参照)の内周には、開口孔31の内方に向けてストッパ37 及び37’が突設され、軸方向に設けられた2つの溝路38によって分離されて いる。 ストッパ37及び37’は開口孔31の厚さの途中まで機械加工して形成され 、開口孔31の内側に開口孔の軸と直交する当接面を有している。ストッパ37 及び37’と軸方向の溝路38の位置関係は、図6におけるストッパ11’aと 溝路11’bとの位置関係と同様で、円周方向の角度の範囲がリング29のスト ッパ29並びにストッパの間の溝路と同じになっている。 開口孔31の上端部は外方に拡がるコーン面39に形成され、リング28を開 口孔31に挿着したあとで工具をガイドして差し込めるようになっている。 切欠40及び40’は、開口孔31の上端部に機械加工で形成されており、開 口孔31の中心軸に対して180°に配置されている。 開口孔31のコーン面39には同様に、41のような2つの切欠が互いに18 0°の位置に、かつ、切欠40及び40’に対して90°の位置に形成されてい る。 切欠40及び40’には、リング28をロック位置にしたときに、リング27 の突起27b及び27’bが陥入する。このときリングのストッパ29は開口孔 31の溝路38を塞ぐ状態になる。 リング28はロック位置に向きを合わせた状態で開口孔31に軸方向に挿入す ることができ、それにはリング28の切欠33及び33’を開口孔31の切欠3 5及び35’に一致させればよい。このときリング28の突起32及び32’は 開口孔31の2つの切欠42と向き合い、係止突起27b及び27’bは切欠4 0及び40’と向き合う。従って、リング28は簡単に開口孔31に挿入するこ とができる。 この状態ではリング28のストッパ29が開口孔31の溝路38を閉鎖してい るので、図5,6及び7における軸受スリーブ16を付けた案内シンブル4’と 同じような構造の案内シンブルをロックすることができる。ストッパ29及び3 7,37’の寸法に関しては、これらの寸法の合計が、当接面16fと16hの 間の長さと比べて実質的に等しいか又はわずかに小さくなっており、スリーブ1 6は、ノズルとリング28のストッパの両方にて支持される。 リング28を開口孔31内でロック位置にしたとき、ストッパ29は開口孔の ストッパ37及び37’によって支持されて、案内シンブル4’は燃料集合体の ノズルに固定される。 案内シンブルの結合を外すためには、リング28を開口孔31内にて90°回 せばよく、それには二股状の工具を開口孔31のコーン面39に差し込んでリン グの切欠36に係合させる。 リングを回しはじめると、弾性リング27に設けられた突起27b及び27’ bは、リングの変形によって退いて切欠40及び40’から離れる。 リングを90°回したときには、突起27b及び27’bは切欠41へ移動し 、リングの弾性によって切欠41にパチンと陥入する。こうしてリング28はア ンロック位置に保持され、リング28のストッパ29の間に形成された溝路が開 口孔31の溝路38と一直線に並ぶ。案内シンブルはノズルの開口孔31との係 合を外された状態になる。 しかしこのときリング28は、開口孔31の内周に形成された溝43内に突起 32及び32’が侵入しているため、開口孔31の中、溝43の下側に軸方向に 保持される。 また32及び32’のような係止突起を有しないリングを用いることも可能で あり、位置決め用の切欠40及び40’には外向きに傾いた係合部を形成してお く。リングは切欠40及び40’に押し込まれる。アンロック位置においては、 リングは溝43の縁にて保持され、切欠41には外方に突出した部分はない。 図10,11及び12は本発明の第2の実施形態による組付手段であって、案 内シンブル4”の端部を燃料集合体の取り外し自在なノズル5”のアダプタープ レート10”に通して開口孔11”に組付けるものである。 図10は、組付手段を組みたてて、ノズルのアダプタープレートの開口孔11 ”の内周に案内シンブルを係合させロックした状態を示している。 図11は、組付手段をばらした状態で、各部を組みたてたときと同じ位置関係 に示している。 図12は、組付手段を組みたてた状態で、案内シンブルはアダプタープレート の開口孔から係合を解いた状態を示している。 組付手段には、全体を符号19で示す軸受スリーブが含まれており、これは2 つの部品20及び21とリング22とからなっている。 軸受スリーブ19の2つの部品20及び21は互いに嵌め合わされていて、リ ング22を軸受スリーブの部品21に挿通したあとで、溶接26にて一体に結合 されている。 軸受スリーブ19を2つの部品で構成することで、リング22を軸受スリーブ に対して回転自在に挟持できている。 軸受スリーブ19とリング22を組みたてた後、軸受スリーブ19を案内シン ブル4”の端部に挿通し、溶接にて固着する。 案内シンブルの組付手段には、軸受スリーブ19及びリング22と係合すべく 、アダプタープレート10”に機械加工で形成された開口孔11”が含まれてい る。 軸受スリーブの部品20は環状に形成されており、内周には円筒状の孔20a が設けられ、外周には鍔部20bが突設され、部品20の中心軸と直交する当接 面20cが備えられるとともに、4本の燃料棒25を図13に示す如く燃料集合 体に抜き差しする際の通りみちとなる、4つの切欠20dが備えられている。 軸受スリーブ19の部品21には円筒状の筒体部21cが備えられ、その外径 はわずかに部品20の筒体部20aの内径よりも小さくなっている。 図11及び図11Aに示すように、部品21の筒体部21cには軸方向に伸び た長孔21a及び21bが穿設され、孔21aは筒体部21cのある直径の両端 に配置され、この孔21aを結ぶ直径と45°の向きの第2の直径の両端に、孔 21bが配置されている。 軸受スリーブ19の部品21の上部21dは筒体部21cの厚さよりも厚く形 成されている。21dの下端の環状の面は当接面21eとなっている。 図10に示す如く、アダプタープレート10”には開口孔11”が機械加工で 貫設され、開口孔11”の中心軸のまわりには90°毎に、軸方向の溝路11” bによって隔てられた4つのストッパ11”aが形成されている。 リング22の下部は円筒状の筒体部22aとなっており、その直径の両端部に は筒体部22aの中心方向に向けて変形された2つの弾性変形部分22bが形成 されている。 リング22の上部には4つのストッパ22cが互いに90°毎に形成されてお り、それらはリング22の筒体部の外周面に軸方向に設けられた溝路22dによ って隔てられている。 ストッパ22cの周方向の寸法は実質的に開口孔11”の溝路11”bの幅と 等しく、溝路22dの周方向の寸法は実質的に開口孔11”のストッパ11”a の幅と等しくなっている。 これらにより、詳しくは後述するように、軸受スリーブ19とリング22を組 みたてて図12に示すように案内シンブル4”の端部に固定したものを、開口孔 11”の内周に軸方向に組付けることができる。 リング22の内周には、径の異なる2つの部分が隣合って設けられ、上側の部 分の内径が下側の部分の内径よりも大きくなっている。リング22のこれら2つ の内径の異なる部分の間は当接面22eとなっており、その形状は軸受スリーブ の部品21の当接面21eの形状と一致している。 図11に示した部品20,21及び22は、図12に示すように組みたてられ て案内シンブル4”の端部に固着される。 まず、リング22の内周を部品21の下側の筒体部21cに挿着する。リング 22の内周の当接面22eは、部品21に形成された同一形状の当接面21eに 当接する。 部品21の筒体部21cを筒体20aに差し込み、筒体部20aの長さの最後 まで挿入する。リング22の下部22aは部品20の筒体部20aの上端にて支 持される。 軸受スリーブ19の部品20と部品21は溶接26によって固着される。 案内シンブル4”の端部を部品21の内径に差し込み、部品21の長さの最後 まで挿入し、軸受スリーブの部品21と案内シンブル4”の端部とを溶接する。 こうして図12の如く、案内シンブル4”の端部と軸受スリーブ19とリング 22とが組みたてられる。 リング22の弾性変形部分22bは、軸受スリーブ19の長孔21aに陥入す る。従ってリング22は軸受スリーブ19に対して決められた回転位置に保持さ れる。 この状態のときに、取り外し可能なノズル5”のアダプタープレート10”を 案内シンブル4”の端部に組付けることができ、アダプタープレートの開口孔1 1”の溝孔11”b内にストッパ22cをすべり入れることができる。 このとき、リング22は案内シンブル4”の端部に所定の回転位置に保持され ており、その溝路22d内にアダプタープレートの開口孔11”に設けられたス トッパ11”aがすべり入れられる。 アダプタープレート10”は、軸受スリーブ19の部品20の当接面20cが アダプタープレートの開口孔11”の周囲のストッパ11’aの下面に当接する まで案内シンブル4”に嵌め込まれる。 当接面20cからリング22のストッパ22cの下面までの長さについては、 このときストッパ22cの下面の当接面が開口孔11”のストッパ11”aの上 面よりも上位置になるように定められている。 ここで係合部分を有する工具をアダプタープレート10”の上方からリング2 2のストッパ22cと開口孔11”の上部内面との間に差し入れて、リング22 を回し、リング22の弾性変形部分22bをスリーブの部品21の筒体21cに 設けられた長孔21aから長孔21bに移動させる。 リング22は軸受スリーブ19の部品20と21の間に保持されており、当接 面22eを部品21の外周の当接面21eと当接させて、部品21のまわりを回 転自在になっている。 弾性変形部分22bがスリーブの部品21の長孔21bに陥入したとき、リン グ22は案内シンブルをロックする位置に位置決めされ、ストッパ22cの下側 の当接面は、アダプタープレート10”の開口孔11”に設けられたストッパ1 1”aと一直線に重なるようになる。 アダプタープレート10”のそれぞれの開口孔に同時に、燃料集合体のそれぞ れの案内シンブルを嵌め込む。それから、各案内シンブル4”の端部を順々にア ダプタープレート10”にロックする。 燃料集合体の各案内シンブルのロックを外すには、工具を用いてリング22即 ちそれぞれの案内シンブルの組付手段のリングを、アンロック位置である、弾性 変形部分22bがスリーブの開口孔21aに陥入する位置まで回す。 するとリング22のストッパ22cが、アダプタープレートの開口孔11”の ストッパ11”aのあいだに設けられた溝路11”bと一直線に並びあう。 燃料集合体のすべての案内シンブルをアンロックしてから、着脱式の上部ノズ ルは燃料集合体の軸方向に引き上げられて、案内シンブルの端部から分離される 。 以上のように本発明によれば、燃料集合体に着脱ノズルのアダプタープレート と案内シンブルとの結合を迅速にロック・アンロックする手段が備えられる。 さらに案内シンブルを組付ける手段はノズルの開口孔の中に収められて配置さ れる。 図5乃至図7に示した第1の実施形態と、図8及び図9に示したその変形例に おいては、ロック・アンロックをするリングは燃料集合体のアダプタープレート の内側に取り付けられており、燃料集合体のノズルと各案内シンブルの間に働く 荷重に関しては、スリーブのストッパと、アダプタープレートの開口孔のストッ パを介して支持されたリングのストッパとによって支えられる。 図10,11 及び12に示した第2の実施形態においては、ロック・アンロックをするリング は案内シンブルの軸受スリーブに取り付けられており、案内シンブルとアダプタ ープレートの間に働く荷重は、リングの当接面がアダプタープレートの当接面と 当接することによって支えられる。 いずれにおいても、案内シンブルの組付手段は完全にノズル内に収められ、案 内シンブルの端部はノズルの外面と面一か、又はわずかに窪んだ状態になる。 さらに、組付を外したときに放射性廃棄物が一切できないことは、案内シンブ ルを係止スリーブによってノズルに固定し、かかるスリーブを変形させて取り外 し再利用しない構造の燃料集合体と比べて対照的である。そのような係止スリー ブは、燃料集合体を分解したときに使い捨てのゴミとなり、放射性廃棄物を使い 捨てにするということは、厳重な管理を要し、原子炉の保守コストの上昇を招く 。 本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。 分離される集合体は案内シンブルを含むものとして説明したが、本発明は中実 の連結棒の端部をノズルに取り外し自在に組付けるような燃料集合体にも適用す ることができる。 上述したのと異なる形状の軸受スリーブや、ロックリング、燃料集合体のアダ プタープレートの開口孔を用いることもできる。 とくにリングとアダプタープレートの開口孔には、上述したのと異なる数、異 なる形状のストッパを備えることができる。リングには、ノズルの開口孔や軸受 スリーブに係合するために、1又は2以上の小さなボスを設けたり、1又は2以 上の突起を設けるとよい。 案内シンブルの軸受スリーブについては、構成部品は1つでも複数でもよく、 そうした部品にストッパがあってもなくてもよく、リングをロック・アンロック 位置に係止する凹部があってもなくてもよい。アダプタープレートの開口孔やス リーブの凹部に係合させるための、弾性変形自在なリングのような部材について も上述したのと異なる形状にすることができる。 一般的に、本発明は軽水炉型の原子炉に用いられる燃料集合体であってノズル を着脱可能なものすべてに適用することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブルファン パスカル フランス国 エフ―69290 サン ジェニ レ オリエール リュー ジャン ピッ カンド 11

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 軽水炉型原子炉に用いられる着脱式の燃料集合体において、燃料棒(2) を平行に束ねてフレーム部分(9)で保持し、同フレーム部分は案内シンブル( 4,4’,4”)又は中実の連結棒とスペーサ(3)と案内シンブル又は連結棒 (4)の端部に取り付けられたノズル(5,6)とからなり、少なくとも一方の ノズル(5)は各案内シンブル又は連結棒(4,4’,4”)の端部に着脱自在 に組付けられており、案内シンブル(4,4’,4”)の端部は、ノズルに備え られたアダプタープレートと称する支持板(10,10’,10”)に貫設され た開口孔(11,11’,11”)に挿通され、案内シンブル(4,4’,4” )の迅速な組付手段には、案内シンブル(4,4’,4”)の端部に一体的に軸 受スリーブ(16,19)が設けられ、アダプタープレート(10,10’,1 0”)の開口孔(11,11’,11”)の周囲の面に当接すべく少なくとも1 の当接面(16f,20c)が設けられ、スリーブ(16,19)の外周には同 軸的にリング(18,22,28)が設けられ、スリーブ(16,19)に対し て回転自在になっており、少なくとも2つのストッパ(18d,22c,29) が放射状に突設され、これらは少なくとも2つの溝路(18e,22d)を軸方 向に配して隔てられ、少なくとも1の部分(18b,22b,27)が放射方向 に弾性変形しており、 ノズル(5,5’,5”)に設けられた開口孔(11,11’,11”,31 )には、少なくとも2つのストッパ(11’a,11”a)が内方に向けて突設 され、これらは軸方向に設けられた少なくとも2つの溝路(11’b,11”b )で隔てられ、リング(18,22,28)のストッパと当接するための面が開 口孔の内部において開口孔の中心軸のまわりに備えられており、 少なくともノ ズル(11,11’,11”)又は軸受スリーブ(16,19)のうちいずれか の開口した要素には、リング(18,22,28)の弾性変形部分(18b,2 2b,27b,27’b)と係合するための径方向の孔部(11f,21a,2 1b)が備えられ、リング(18,22)を係止して、スリーブ(16,19) を開口孔(11,11’,11”)の内周にロックする位置又はアンロックする 位置に固定し、 リング(18,22)を係止する受け孔(21a,21b)が設けられていな い場合における軸受スリーブ(16)には、少なくとも2つのストッパ(16e )が備えられ、これらは少なくとも2つの溝路を軸方向に設けて隔てられている ことを特徴とする燃料集合体。 2.アダプタープレート(10’,34)の開口孔(11’,31)には、開口 孔の円周方向に間隔をあけて、少なくとも2つの凹部(11’f,40,40’ ,41)が備えられており、 リング(18,28)には少なくとも1の弾性変 形する要素(18b,27)が備えられ、少なくともその一部は放射状外方に突 出(27b,27’b)して開口孔(11’,31)の凹部(11’f,40, 40’,41)と係合可能であり、 リングには少なくとも1の係合部(18c,36)が備えられ、アダプタープレ ートの開口孔(11’,31)の片端(11’d,39)から近づいて操作可能 であり、開口孔(11’,31)内のリング(18,28)を回すことで、アン ロック位置すなわちリング(18,22)のストッパ(18d,29)及び溝路 (18e)がそれぞれ開口孔(11’,31)のストッパ(11’a,37,3 7’)及び軸方向の溝路(11’b,38)と軸方向にまっすぐに並ぶ位置と、 ロック位置すなわちリング(18,28)のストッパ(18d,29)が開口孔 (11’,31)の溝路(11’b,38)と向かい合う位置とに切り換えられ 、 案内シンブル(4’)の端部に一体的に設けられた軸受スリーブ(16)には 、放射状外方に向けてストッパ(16e)が突設され、その幅及び円周方向の位 置は、アンロック状態における開口孔(11’)及びリング(18)に軸方向に 設けられた溝路(11’b,38,18e)の幅及び円周方向の位置に一致して いることを特徴とする請求項1記載の燃料集合体。 3. リング(18)には筒体部が備えられ、少なくとも1の小さくて弾性を有 するボス(18b)が放射状外方に突設され、開口孔(11’)の凹部(11’ f)と係合することを特徴とする請求項2記載の燃料集合体。 4. リング(28)には管状の本体(26)が備えられ、その内周にはリング 本体(26)の内面から径方向に突出するようにストッパ(29)が設けられ、 リングの本体(26)の周りには弾性リング(27)が取り付けられ、少なくと も1の突起(27b,27’b)が弾性変形自在にリング(28)の放射状外方 に突設され、ノズル(34)の開口孔(31)の凹部(40,40’,41)と 係合することを特徴とする請求項2記載の燃料集合体。 5. 弾性リング(27)はリング本体(26)の外周面に形成された溝(30 )に嵌着され、その一端(27a)はリング本体(26)の径方向に設けられた 孔(30a)と係合している請求項4記載の燃料集合体。 6. リング本体(26)には少なくとも2つの突起(32,32’)が備えら れてリング(28)をノズル(34)の開口孔(31)内の軸方向に保持し、こ れらの突起はリング本体(26)の内面の溝部(43)に、リング(28)がロ ック位置にあるときに開口孔(31)の端部に設けられた凹部(42)を通して 係合させることを特徴とする請求項4又は5いずれか記載の燃料集合体。 7. リング(28)をノズル(34)の開口孔(31)内の軸方向に保持する ために、少なくとも2つの突起(27b,27’b)が弾性リング(27)に設 けられている請求項4又は5いずれか記載の燃料集合体。 8. 案内シンブル(4’)に一体的に設けられた軸受スリーブ(16)のスト ッパ(16e)には当接面(16h)が備えられ、これはアダプタープレート( 10’)と当接すべき当接面(16f)と向かい合っており、アダプタープレー ト(10’)と当接すべき当接面(16f)までのスリーブ(16)の軸方向に はかった長さがアダプタープレートの開口孔(11’,31)のストッパ(11 ’a,37,37’)とリング(18,28)のストッパ(18d,29)の軸 方向の寸法の和よりも大きくなっており、案内シンブル(4’)をアダプタープ レート(10’)に対して軸方向に支持するためには、軸受スリーブ(16)と 、軸受スリーブ(16)に設けられたストッパ(16e)と、リング(18,2 8)に設けられたストッパ(18d,29)と、アダプタープレート(10’) の開口孔(11’,31)のストッパ(11’a,37,37’)とが、それぞ れ所定の位置にて支持しあうことを特徴とする請求項2乃至7いずれか記載の燃 料集合体。 9. 案内シンブル(4’)の軸受スリーブ(16)の外周には円筒面(16b )が備えられ、わずかなクリアランスをもってノズルのアダプタープレートの開 口孔(11’,31)のストッパ(11’a,37,37’)の内周の円筒面に 係合し、案内シンブル(4’)をノズルの開口孔(11’)の中でセンタリング することを特徴とする請求項2乃至8いずれか記載の燃料集合体。 10. アダプタープレート(10’)の開口孔(11’,31)には、実質的 にコーン面状に外方に拡がった部分(11’d,39)が備えられ、工具をリン グ(18,28)の係合要素(18c,36)に係合させて、ロック位置とアン ロック位置とにリングを回すことを特徴とする請求項2乃至9いずれか記載の燃 料集合体。 11. 軸受スリーブ(19)は2つの部分から構成され、 第1の部分(20 )は環状で、筒体部(20a)と、アダプタープレート(10”)の開口孔(1 1”)の周囲に当接する当接面(20c)とを備えており、 第2の部分(21)は円筒状の筒体部(21c)を有し、少なくとも1の長孔 (21a,21b)が貫設されるとともに、外周には当接面(21e)が備えら れ、リング(22)を第2の部分(21)の筒体部(21c)に通したあとで、 第1の部分(20)と第2の部分(21)は軸方向に組みたてられて溶接され、 リング(22)には開口孔(11”)のストッパ(11”a)に当接すべきスト ッパ(22c)が備えられ、リングはその軸を中心として回転自在に軸受スリー ブ(19)における第1の部分(20)の当接面(20c)と第2の部分(21 )の当接面(21e)との間に支持されていることを特徴とする請求項1記載の 燃料集合体。 12. アダプタープレート(10”)の開口孔(11”)とリング(22)と には、それぞれに4つのストッパ(11”a,22c)が開口孔(11”)及び リング(22)のそれぞれの中心軸のまわりに90°毎に配置されており、案内 シンブル(4”)の軸受スリーブ(19)には2対の長孔(21a,21b)が スリーブの互いに45°の角度をなす2つの直径の両端に設けられ、リング(2 2)には径方向に弾性変形可能な2つの部分が直径の両端に配置されていること を特徴とする請求項11記載の燃料集合体。 13. 軸受スリーブ(16,19)には鍔部(16a,20b)が備えられ、 当接面(16f,20c)と、燃料棒(25)を燃料集合体に対して抜き差しす る通り路となる切欠(16d,20d)とが形成されていることを特徴とする請 求項1乃至12いずれか記載の燃料集合体。
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