JPH11202071A - 原子炉燃料集合体 - Google Patents

原子炉燃料集合体

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JPH11202071A
JPH11202071A JP10008679A JP867998A JPH11202071A JP H11202071 A JPH11202071 A JP H11202071A JP 10008679 A JP10008679 A JP 10008679A JP 867998 A JP867998 A JP 867998A JP H11202071 A JPH11202071 A JP H11202071A
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JP
Japan
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fuel
grid
support
fuel assembly
fuel rods
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JP10008679A
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English (en)
Inventor
Narimitsu Suzuki
成光 鈴木
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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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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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原子炉燃料集合体の剛性を増大して耐震性能
を向上する。 【解決手段】 複数の冷却材貫流孔をそれぞれ備え間隔
を置いて互いに向かい合う上部ノズルと下部ノズル、そ
の両ノズルの間を互いに平行に且つ間隔を置いて延び、
両端がそれぞれ両ノズルに連結された複数の制御棒案内
管、制御棒案内管に長手方向に間隔を置いて配置固定さ
れ、碁盤目状に配置された格子開口17aを備えた複数
の支持格子17及び支持格子17の格子開口17aに個
々に挿通支持された複数の燃料棒19を有する燃料集合
体において、支持格子17の四隅にそれぞれ位置する3
個の支持開口17aには燃料棒19に外形的に類似の模
擬燃料棒21で挿通、支持され、燃料棒19と置換され
ている。

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
に関し、特に加圧水型原子炉用燃料集合体のように包囲
管の無い燃料集合体の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、加圧水型原子炉では、制御棒ク
ラスタを構成する細い制御棒を個別に受け入れる制御棒
案内管を複数有し、外側を取り囲む包囲管乃至ラッパ管
を備えていない。このような燃料集合体は、一般に複数
の冷却材貫流孔をそれぞれ備え間隔を置いて互いに向か
い合う上部ノズルと下部ノズル、これら両ノズルの間を
互いに平行に且つ間隔を置いて延び、両端がそれぞれ両
ノズルに連結された複数の制御棒案内管、この制御棒案
内管に長手方向に間隔を置いて配置固定され、碁盤目状
に配置された格子開口を備えた複数の支持格子、及びそ
の支持格子の格子開口に個々に挿通支持された複数の燃
料棒を有するが、その細部の構造が図7の支持格子近傍
の部分斜視図及び図8の平断面図に示されている。即
ち、図7に示すように、中心部の計装案内管1とその周
囲に所定の対称配置で配設された複数の制御棒案内管3
とは支持格子5に固定され、更に支持格子5の格子開口
に挿通支持された複数の燃料棒7がそれらの周りに延び
ている。そして、図8においては燃料棒7は支持格子5
の1象限にのみ図示されているが、支持格子5の碁盤目
状配置の格子開口5aに計装案内管1,制御棒案内管3
及び燃料棒7の何れかが1本づつ挿通され、計装案内管
1及び制御棒案内管3は支持格子5に機械構造的に固着
され、燃料棒7は接触支持されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の燃料集合体においては、上部ノズルと下部ノズル
とは計装案内管及び制御棒案内管とにより確りと連結さ
れ、更に支持格子とも連結固定されて所謂スケルトン組
立体を構成し、大方の剛性を得ている。そして、燃料棒
それ自体も、それが薄肉のジルコニウム基合金製被覆管
の中に核燃料ペレットを積重して構成されており、所定
の剛性を燃料集合体へ付与する機能を担っている。而し
て、以上のような構成の燃料集合体においても、従来の
設置済み原子炉においては、好適な地質学的立地選定に
より耐震性能が十分確保されてきた。しかしながら、今
後設置する原子炉においては、更に高い耐震性能が必要
とされることが予測されるが、前述の従来構造ではその
ような高い耐震性能のニーズを満たすことが困難であ
る。従って、本発明の課題は、燃料集合体の核的特性や
熱水力学的特性を実質的に変えることなく、従来以上の
高い耐震性能、高剛性を備えた燃料集合体を提供するこ
とである。
【0004】
【課題を解決するための手段】如上の課題を解決するた
め、本発明によれば、複数の冷却材貫流孔をそれぞれ備
え間隔を置いて互いに向かい合う上部ノズルと下部ノズ
ル、これら両ノズルの間を互いに平行に且つ間隔を置い
て延び、両端がそれぞれ該両ノズルに連結された複数の
制御棒案内管、この制御棒案内管に長手方向に間隔を置
いて配置固定され、碁盤目状に配置された格子開口を備
えた複数の支持格子及び支持格子の格子開口に個々に挿
通支持された複数の燃料棒を有する燃料集合体におい
て、燃料棒の一部が該燃料棒に外形的に類似の模擬燃料
棒、及び/又は、両端が上部ノズルと下部ノズルとにそ
れぞれ嵌合支持されるジルコニウム基合金製中空管で置
換されて構成される。
【0005】
【発明の実施の形態】以下添付の図面を参照して本発明
の実施形態を説明する。尚、全図に亙り同一部分には同
一の符号を付すこととする。先ず図1を参照するに、燃
料集合体10の全体構造が示されている。燃料集合体1
0の上部ノズル11と下部ノズル13は、図示しない複
数の冷却材貫流孔を有し、複数の制御棒案内管15によ
って連結されている。複数の支持格子17が燃料集合体
10の長手方向に間隔を置いて制御棒案内管15に固定
され、この複数の支持格子17が多数の燃料棒19を互
いに平行になって延びるように支持している。図2に燃
料集合体10の断面が概念的に示されている。中心部に
ある計装案内管やその周りの制御棒案内管15は図2に
は示されていないが、前述の従来構造(図8参照)と同
様な配置で設けられている。計装案内管や制御棒案内管
15が設けられていない格子開口17aには、燃料棒1
9が挿通されているが、4隅の各3個の格子開口17a
には、模擬燃料棒21が燃料棒19に代わって挿通され
ている。模擬燃料棒21はステンレス鋼製の中実棒から
形成されていて、外形寸法は燃料棒19のそれと全く同
じになっている。従って、図3に示すように、燃料棒1
9及び模擬燃料棒21は、それぞれ支持格子17のスト
ラップに一体的に形成された支持ばね23とディンプル
(突起)25の3点(一面内、直交する二面内で合計6
点)で弾性的に支持されている。尚、図2において、燃
料棒19の図示も四隅近傍に留めているが、空いている
支持格子17aが無いと理解されたい。
【0006】前述した実施形態において、薄肉のジルコ
ニウム基合金製被覆管内に燃料ペレットを積重した燃料
棒19に対し、中実棒からなる模擬燃料棒21の曲げ剛
性はかなり大きいものとなる。このような模擬燃料棒2
1が燃料集合体10の四隅に延在することにより、燃料
集合体10全体の曲げ剛性は、模擬燃料棒21の無い従
来の燃料集合体に比し大幅に大きくなる。従って、原子
炉容器内に装荷されて炉心を構成したときの、地震によ
る横向荷重に対して大きな抵抗力を呈し、耐震性能を大
幅に向上する。
【0007】前記実施形態においては、燃料集合体の燃
料棒の一部を模擬燃料棒と置換したが、次に説明するよ
うに、ジルコニウム基合金製中空管と置換しても同様な
作用効果が得られる。図4において、制御棒案内管15
及び燃料棒19の図示が省略されているが、支持格子1
7の中心の格子開口17aに計装案内管16が挿通され
て固定されている。計装案内管16は炉内中性子検出器
の案内等に使用される。そして、外側から2列目の格子
開口17aの列の四隅にジルカロイ等の商品名で知られ
ているジルコニウム基合金製中空管36が挿通されてい
る。中空管36は、図5に示すように、上部ノズル31
及び下部ノズル33に両端が挿入され更に支持格子17
に固着されている。即ち、下部ノズル33には冷却材用
流路孔33aを備えた支持穴33bが削成され、これに
中空管36の下端が嵌合されている。他方、中空管36
の上端は上部ノズル31の支持穴31aに挿入され、そ
の上部に流路孔32a付きプラグ32が嵌着されてい
る。このようにすると、原子炉の運転中、中空管36の
中を冷却材が流れ、炉心内の状況に有意な変化を与えな
い。上部ノズル31及び下部ノズル33の構造は、前述
した以外上部ノズル11及び下部ノズル13と同じであ
る。次に支持格子17と中空管36との連結構造を説明
すると、支持格子17の対応する格子開口には、中空管
36の外径より僅かに大きい内径の円筒形スリーブ41
が挿入されて且つろう接43により固定されている。更
に、燃料棒(図示しない)の被覆管の外径より若干大き
い外径を有する中空管36は、一体膨出加工45により
スリーブ41に連結固定されている。一体膨出加工45
は、機械式又は油圧式拡管工具(図示しない。)等を用
いて中空管36の内側から施工される。尚、計装案内管
16も中空管36と同様な態様で支持格子17に連結さ
れている。
【0008】以上説明した第2の実施形態においては、
支持格子17に弾性的に支持され、且つ上部ノズルと下
部ノズルとは分離されている通常の燃料棒に代えて、支
持格子17に強固に固着され且つ両端が上部ノズル31
と下部ノズル33とそれぞれ嵌合された中空管36が四
隅に近い位置で組み込まれている。従って、燃料集合体
に作用する横荷重に対して大きな抵抗力を生ずる。即
ち、曲げ剛性が大幅に増大されている。尚、前述の2個
の実施形態において、模擬燃料棒21と中空管36とを
別個に使用したが、図6に示すようにこれらを一緒に使
用してもよい。又、模擬燃料棒、中空管の配置及び使用
本数は前記実施形態の説明において示したものに限定さ
れるものではなく、原子炉設計において任意に設定する
ことができる。例えば、模擬燃料棒21と中空管36
は、燃料棒19に置換されて使用され、燃料成分を有し
ないものであるから、それらの配置及び使用本数は、燃
料集合体に要求される剛性、発生熱量または発生熱量分
布といった要素を総合的に考慮して任意に定めることが
できる。そして又、現在標準的に使用される原子炉にお
いては、炉心は百数十体の燃料集合体を使用するので、
燃料集合体が装荷される炉心内位置に応じ、当該燃料集
合体における模擬燃料棒、中空管の配置及び使用本数を
変えても良い。前述した実施形態においては、模擬燃料
としてステンレス鋼製の中実棒を使用したが、模擬燃料
の材質(材料)はこれに限定されるものではなく、剛性
を高められるものから適切に選定することができる。
【0009】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
燃料集合体の燃料棒の内、横断面において四隅に位置す
る燃料棒の適当数を剛性のより高い模擬燃料棒及び/又
は中空管に置換しているので、燃料集合体全体の曲げ剛
性が大きくなり、より大きな横荷重が作用しても健全性
を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る燃料集合体の全体構造
を示す立面図である。
【図2】図1のII−II線に沿う一部省略断面図である。
【図3】図2のIII−III線に沿う部分断面図である。
【図4】本発明の別の実施形態を示す一部省略平断面図
である。
【図5】前記別の実施形態の要部を示す一部省略立断面
図である。
【図6】前記実施形態の一部を改変した改変実施形態を
示す概略平断面図である。
【図7】従来の構造を示す部分斜視図である。
【図8】従来の構造を示す概略平断面図である。
【符号の説明】
10 燃料集合体 11 上部ノズル 13 下部ノズル 15 制御棒案内管 17 支持格子 19 燃料棒 21 模擬燃料棒 23 支持ばね 25 ディンプル 31 上部ノズル 32 プラグ 33 下部ノズル 41 スリーブ 43 ろう接 45 一体膨出加工

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の冷却材貫流孔をそれぞれ備え間隔
    を置いて互いに向かい合う上部ノズルと下部ノズル、前
    記両ノズルの間を互いに平行に且つ間隔を置いて延び、
    両端がそれぞれ該両ノズルに連結された複数の制御棒案
    内管、同制御棒案内管に長手方向に間隔を置いて配置固
    定され、碁盤目状に配置された格子開口を備えた複数の
    支持格子、及び前記支持格子の格子開口に個々に挿通支
    持された複数の燃料棒を有する燃料集合体において、前
    記燃料棒の一部が、該燃料棒に外形的に類似の模擬燃料
    棒で置換されていることを特徴とする原子炉燃料集合
    体。
  2. 【請求項2】 複数の冷却材貫流孔をそれぞれ備え間隔
    を置いて互いに向かい合う上部ノズルと下部ノズル、前
    記両ノズルの間を互いに平行に且つ間隔を置いて延び、
    両端がそれぞれ該両ノズルに連結された複数の制御棒案
    内管、同制御棒案内管に長手方向に間隔を置いて配置固
    定され、碁盤目状に配置された格子開口を備えた複数の
    支持格子、及び前記支持格子の格子開口に個々に挿通支
    持された複数の燃料棒を有する燃料集合体において、前
    記燃料棒の一部が、ジルコニウム基合金製中空管に置換
    され、前記中空管の両端が前記上部ノズルと下部ノズル
    にそれぞれ支持され、更に前記中空管は前記支持格子に
    固着されていることを特徴とする原子炉燃料集合体。
  3. 【請求項3】 前記燃料棒の他の一部が該燃料棒に外形
    的に類似の模擬燃料棒で置換されていることを特徴とす
    る請求項2に記載の原子炉燃料集合体。
JP10008679A 1998-01-20 1998-01-20 原子炉燃料集合体 Withdrawn JPH11202071A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004003933A2 (de) * 2002-06-29 2004-01-08 Framatome Anp Gmbh Brennstabbündel für einen druckwasserkernreaktor

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Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20050405