JPH11118971A - 原子炉燃料集合体のグリッド組立体及びその製造方法 - Google Patents

原子炉燃料集合体のグリッド組立体及びその製造方法

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JPH11118971A
JPH11118971A JP9277249A JP27724997A JPH11118971A JP H11118971 A JPH11118971 A JP H11118971A JP 9277249 A JP9277249 A JP 9277249A JP 27724997 A JP27724997 A JP 27724997A JP H11118971 A JPH11118971 A JP H11118971A
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JP
Japan
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grid
fuel assembly
reactor fuel
assembly
outer strap
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JP9277249A
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English (en)
Inventor
Takafumi Naitou
考文 内藤
Toshiyuki Kawagoe
稔之 河越
Kimio Nakayama
喜実男 中山
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Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/34Spacer grids
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    • GPHYSICS
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    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/34Spacer grids
    • G21C3/3424Fabrication of spacer grids
    • YGENERAL 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
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 原子炉燃料集合体のグリッドの隅部の外スト
ラップの仕上げ加工を材料の種類に左右されずに容易に
行う。 【解決手段】 互いに平行な方向及び直交する方向に延
びて配置され且つ互いに組み合わせられた複数の内スト
ラップ31と、内ストラップ31の群を取り囲こむ四辺
の外ストラップ35,37とからなる原子炉燃料集合体
のグリッド30の製造方法は、外ストラップ35,37
の傾斜部35a,37aをコイニング加工により滑らか
なテーパをつける工程と、外ストラップ35,37を折
り曲げて溶接接合する工程を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉燃料集合体
の構造に関し、特に加圧水型原子炉用燃料集合体の燃料
棒を支持するグリッド組立体の構造及び製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】加圧水型原子炉用燃料集合体の一例が図
11に示されている。この構造を概説すれば、上部ノズ
ル1、下部ノズル3、これらの両ノズルを連結する複数
の制御棒案内管5、制御棒案内管5に長手方向に間隔を
置いて配設固定された上部グリッド7と複数の中間グリ
ッド9と下部グリッド11、これらの各グリッド7,
9,11の格子空間に挿通支持された複数の燃料棒13
及び下部グリッド11と下部ノズル3の間に設けられた
異物フィルタ15から燃料集合体10が構成されてい
る。
【0003】上述の上部グリッド7、中間グリッド9及
び下部グリッド11は材料は異なるものの構造的には略
同じ形状をしており、中間グリッド9の平面形状を代表
例として図12に示す。図12において、グリッド9を
形成する内ストラップ17はジルコニウム基合金材料の
薄い帯板材から打ち出されたもので、複数の内ストラッ
プ17が長手方向に等しい間隔で形成された幅方向スリ
ットを互いに嵌め合わすことにより互いに平行に且つ直
交して組み合わされ、相互の間に多数の格子空間19を
画成している。そして更に、隣接する内ストラップ17
の端部を相互に連結する外ストラップ21が四辺に設け
られて全体として外形が正方形の中間グリッド9を形成
している。その格子空間19の幾つかには所定の配置
で、前述の制御棒案内管5が挿通固定され、図12にお
いて空の格子空間19には燃料棒13が一本づつ挿通支
持されるようになっている。尚、外ストラップ21も内
ストラップ17と同じ材料から形成されており、内スト
ラップ17相互の嵌め合わせ部及び内ストラップ17と
外ストラップ21の組み合わせ部は、溶接等の適宜な手
段で確りと固定されている。
【0004】図13及び図14にグリッド9の隅部の構
造が拡大して示されているが、内ストラップ17には、
格子空間19の中心に対応して突起(ディンプルとも言
う。)17aとばね17bが成型加工により一体的に形
成されている。図示はされていないが、ディンプル17
aとばね17bは、内ストラップ17の幅方向に変位し
且つ正面と背面に別れて形成されている。そして、一つ
の格子空間19を画成する対向する2枚の内ストラップ
17のディンプル17aとばね17bとが燃料棒13の
3支持点を形成し、格子空間19内に挿通された燃料棒
13を弾性的に支持する。一方外ストラップ21は特に
図14に示すように端部に隣接して両側縁に傾斜部21
aを有し、これは接合端部21bに終端している。そし
て、隣接する外ストラップ21,21は、中間グリッド
9の四隅部において接合端部21bを折り曲げ重ね合わ
せて溶接により固定されている。このような外ストラッ
プ21の接合端部21bの上下縁及びこれに隣接する傾
斜部21aは、溶接組立の完了後研削により外面にシャ
ープエッジが発生しないように滑らかな状態に仕上げら
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上中間グリッドを例
にとって説明したように、平面形状が正方形のグリッド
の4箇所の隅部において、外ストラップの上下両側縁は
研削により滑らかな状態に仕上げられている。上部グリ
ッドと下部グリッドは、ニッケル基合金材料から製作さ
れるので、通常の自動研削装置により前述の研削仕上げ
は可能である。しかしながら、ジルコニウム基合金材料
から製作される中間グリッドは、材料が相対的に柔らか
い上に発火(酸化)し易いという性質があるので、通常
の自動研削装置では自動研削中に発火する危険性がある
ことからこれが使用できず、手動研削に依り研削仕上げ
をせざるを得なかった。このため、ジルコニウム基合金
材料製の中間グリッドの生産効率は可成低くならざるを
得なかった。更に又、その中間グリッドの自動研削を可
能とする特別の自動研削装置を実現する場合、発火を防
止するために研削作業空間を不活性雰囲気にしなければ
ならないから、通常の自動研削装置に比し製造コストが
高くなり、結果として中間グリッドの製作コストを増大
するという問題があった。従って、本発明の課題は、製
作材料がジルコニウム基合金のように発火し易く、柔ら
かいものであっても、グリッドの隅部の外ストラップの
円滑仕上げが低コストで実現できる原子炉燃料集合体の
グリッド組立体及びその製造方法を提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】如上の課題を解決するた
め、本発明によれは、互いに平行な方向及び直交する方
向に延びて配置され且つ互いに組み合わせられた複数の
薄い金属帯板製内ストラップと、該内ストラップの群を
取り囲こむ四辺の薄い金属帯板製外ストラップとからな
る原子炉燃料集合体のグリッド組立体において、その外
ストラップの傾斜部にコイニング加工又はレーザ照射に
より滑らかなテーパをつけたことを特徴とする。更に、
本発明の別の視点によれば、互いに平行な方向及び直交
する方向に延びて配置され且つ互いに組み合わせられた
複数の薄い金属帯板製内ストラップと、該内ストラップ
の群を取り囲こむ四辺の薄い金属帯板製外ストラップと
からなる原子炉燃料集合体のグリッド組立体の製造方法
は、外ストラップの傾斜部をコイニング加工により滑ら
かなテーパをつける工程と、該外ストラップを折り曲げ
て溶接接合する工程を有することを特徴とする。更に、
本発明の製造方法によれば、コーナ折り曲げ部の前記外
ストラップの傾斜部に、溶接工程の一部としてレーザ照
射により滑らかにテーパを付ける工程を含むことを特徴
とする。又更に、本発明の製造方法によれば、コーナー
折り曲げ部の傾斜部を馴染ませて、引っ掛かりを少なく
するために、コーナ折り曲げ部の角度と同等なテーパ付
きブロックをグリッド組立体のコーナ部に押し当てて滑
らせる工程を有することを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】以下添付の図面を参照して本発明
を図示の実施形態について説明する。先ず、図1を参照
するに、本発明による燃料集合体用グリッド30の隅部
が図示されている。前述の従来のグリッドと同様の形状
でジルコニウム基合金の薄い帯板材から成型された内ス
トラップ31が格子状に組み立てられ、相互の間に水平
断面が略四角形の格子空間33を画成している。この格
子空間33には、燃料集合体に組み込まれたときに図示
しない燃料棒や制御棒案内管が挿通される。重ね合わせ
溶接部の寸法が若干異なるがその他は同一形状の外スト
ラップ35,37が隅部で隣接し、傾斜部35a,37
aの終端部で重ねられている。図2はその隅部を矢印II
の方向から視た側面図であり、図示のように外ストラッ
プ35の接合端部35bと外ストラップ37の接合端部
37bが重ね合わされて溶接されている。なお、図示の
状態は外ストラップ35,37の相互関係がよく理解で
きるように溶接前の仮組立状態を示している。従って、
溶接を行えば所定部分が溶融するものと理解されたい。
そして、傾斜部35a,37aは、コイニング加工によ
り角縁が成型されている。その状態が図3に示されてい
る。図3において、コイニング加工による変形量Cは、
外ストラップ35,37の板厚をtとすると、1/2t
〜2/3tである。コイニング加工部の表面は塑性加工
であり、研削と同程度に仕上げられている。
【0008】次に、コインニング加工の手順を図4及び
図5を参照して説明する。図4に示すように、コイニン
グ型40は金型41と対称的に配置されたパンチ43か
らできていて、これをブランクの状態の外ストラップ3
5の傾斜部35aに当てて変形を与える。パンチ43の
詳細形状は図5に示されているが、成型のテーパ角度A
は45°であるが、これはこの値に限定されるものでは
なく、適宜好適に変更できるものと理解すべきである。
【0009】次にグリッドの外ストラップの傾斜部にレ
ーザ加工により前述のコイニング加工と同様な面取り仕
上げを行う手順を説明する。このようなグリッド50の
状態が図6及び図7に示されている。図において、内ス
トラップ51、格子空間53、外ストラップ55,5
7、傾斜部55a,57a、接合端部55b,57bは
それぞれ、前述のグリッド30の内ストラップ31、格
子空間33、外ストラップ35,37、傾斜部35a,
37a、接合端部35b,37bに対応するものである
から詳細な説明は割愛する。このようなグリッド50の
外ストラップ55,57の接合端部55b,57bは重
ね合わされてレーザ溶接されるが、これに使用されるレ
ーザ照射装置を利用して傾斜部55a,57aに面取り
仕上げを行う。レーザ照射は図8に概念的に示すよう
に、グリッド50を45°傾斜させて行う。しかしなが
ら、この傾斜角度は前述のパンチの角度と同様適宜変更
できるものである。このようにして、レーザ照射により
角を落とした外ストラップ55,57の傾斜部55a,
57aの状態が図9に示されている。この場合の角落と
し量Lは、外ストラップ55,57の板厚をtとする
と、1/2t〜2/3tである。このレーザ照射落とし
面は、図示するように少々丸みを持って滑らかにするの
が好適である。
【0010】更に、図10には、グリッド組立体を模擬
した(コーナー折り曲げ部の角度と同等なテーパ付き)
ブロック等をジルコニウム基合金製グリッド組立体のコ
ーナー部に押し当て、滑らすことにより、外ストラップ
のコーナー折り曲げ部の傾斜部に馴染ませて、引っ掛か
りを少なくする仕上げ作業の状態を示している。この仕
上げ作業を前述の第1実施形態又は第2実施形態の角落
とし手順と組み合わせることにより、グリッド組立体の
隅部の滑り性能を向上することができる。なお、前述の
実施形態の説明において、外ストラップの端部の形状に
ついては一例について説明したが、勿論これに限定され
るという趣旨ではなく、種々の改変形状のものも本発明
に含まれると理解すべきである。
【0011】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
原子炉燃料集合体のグリッドの隅部の外ストラップの上
下縁はコインニング加工等により滑らかに仕上げられて
いるので、燃料集合体を移動する際に隣り合う燃料集合
体のグリッドの隅が接触しあっても滑り合ってグリッド
の損傷を生じない。更に、本発明の方法に依れば、グリ
ッドの隅部の外ストラップの上下縁をコインニング加工
により滑らかに仕上げるので、加工部の温度は低く保持
されるから、外ストラップの材料がジルコニウム基合金
であっても発火が防止される。更に、本発明の方法に依
れば、グリッドの隅部の外ストラップの上下縁をグリッ
ドの本体製作に使用するレーザ照射装置を利用してレー
ザ加工により滑らかに仕上げるので、作業を効率良く行
うことができる。更に、本発明の製造方法によれば、テ
ーパ付きブロックを使用してグリッドの隅部の外ストラ
ップの上下縁を仕上げるので、全体の滑らかさを容易に
確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態によるグリッドの要部を示す
部分平面図である。
【図2】図1の矢印IIの方向から視た部分側面図であ
る。
【図3】図2のIII−III線に沿う部分断面図である。
【図4】前記実施形態におけるグリッドの部材の製作状
況を示す説明図である。
【図5】前記実施形態に使用する製作工具の外形図であ
る。
【図6】本発明の別の実施形態によるグリッドの要部を
示す部分平面図である。
【図7】図6の矢印VIIの方向から視た部分側面図であ
る。
【図8】前記別の実施形態におけるグリッドの部材の製
作状況を示す説明図である。
【図9】前記別の実施形態におけるグリッドの外ストラ
ップの部分形状を示す部分断面図である。
【図10】本発明の別の製作状況を示す説明図である。
【図11】本発明のグリッドが使用される原子炉用燃料
集合体の概略立面図である。
【図12】図11の燃料集合体のグリッドの一例を示す
平面図である。
【図13】図12のグリッドの部分拡大平面図である。
【図14】図13に対応するグリッドの部分拡大側面図
である。
【符号の説明】
30 グリッド 31 内ストラップ 33 格子空間 35,37 外ストラップ 35a,37a 傾斜部 35b,37b 接合端部 50 グリッド 51 内ストラップ 53 格子空間 55,57 外ストラップ 55a,57a 傾斜部 55b,57b 接合端部
フロントページの続き (72)発明者 中山 喜実男 茨城県那珂郡東海村大字舟石川622番地1 三菱原子燃料株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに平行な方向及び直交する方向に延
    びて配置され且つ互いに組み合わせられた複数の薄い金
    属帯板製内ストラップと、該内ストラップの群を取り囲
    こむ四辺の薄い金属帯板製外ストラップとからなる原子
    炉燃料集合体のグリッド組立体において、前記外ストラ
    ップの傾斜部にコイニング加工又はレーザ照射により滑
    らかなテーパをつけたことを特徴とする原子炉燃料集合
    体のグリッド組立体。
  2. 【請求項2】 互いに平行な方向及び直交する方向に延
    びて配置され且つ互いに組み合わせられた複数の薄い金
    属帯板製内ストラップと、該内ストラップの群を取り囲
    こむ四辺の薄い金属帯板製外ストラップとからなる原子
    炉燃料集合体のグリッド組立体の製造方法において、前
    記外ストラップの傾斜部をコイニング加工により滑らか
    なテーパをつける工程と、該外ストラップを折り曲げて
    溶接接合する工程を有することを特徴とする原子炉燃料
    集合体のグリッド組立体の製造方法。
  3. 【請求項3】 互いに平行な方向及び直交する方向に延
    びて配置され且つ互いに組み合わせられた複数の薄い金
    属帯板製内ストラップと、該内ストラップの群を取り囲
    こむ四辺の薄い金属帯板製外ストラップとからなる原子
    炉燃料集合体のグリッド組立体の製造方法において、コ
    ーナ折り曲げ部の前記外ストラップの傾斜部に、溶接工
    程の一部としてレーザ照射により滑らかにテーパを付け
    る工程を含むことを特徴とする原子炉燃料集合体のグリ
    ッド組立体の製造方法。
  4. 【請求項4】 互いに平行な方向及び直交する方向に延
    びて配置され且つ互いに組み合わせられた複数の薄い金
    属帯板製内ストラップと、該内ストラップの群を取り囲
    こむ四辺の薄い金属帯板製外ストラップとからなる原子
    炉燃料集合体のグリッド組立体の製造方法において、コ
    ーナー折り曲げ部の傾斜部を馴染ませて、引っ掛かりを
    少なくするために、コーナ折り曲げ部の角度と同等なテ
    ーパ付きブロックをグリッド組立体のコーナ部に押し当
    てて滑らせる工程を有することを特徴とする原子炉燃料
    集合体のグリッド組立体の製造方法。
JP9277249A 1997-10-09 1997-10-09 原子炉燃料集合体のグリッド組立体及びその製造方法 Pending JPH11118971A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009528521A (ja) * 2006-03-02 2009-08-06 アレヴァ エンペー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 軽水炉の燃料集合体

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