JPH11211869A - 原子炉用燃料集合体及び燃料集合体用制御棒案内管 - Google Patents
原子炉用燃料集合体及び燃料集合体用制御棒案内管Info
- Publication number
- JPH11211869A JPH11211869A JP10009794A JP979498A JPH11211869A JP H11211869 A JPH11211869 A JP H11211869A JP 10009794 A JP10009794 A JP 10009794A JP 979498 A JP979498 A JP 979498A JP H11211869 A JPH11211869 A JP H11211869A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control rod
- rod guide
- fuel
- fuel assembly
- tube
- 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.)
- Withdrawn
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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
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 加圧水型原子炉用燃料集合体の制御棒案内管
の曲がり及び座屈変形を防止して、制御棒挿入性を向上
する。 【解決手段】 複数の冷却材貫流孔を備え互いに間隔を
置いて対向する上部ノズル２１と下部ノズル２３、これ
ら両ノズル間に互いに平行に且つ間隔を置いて延び両端
が両ノズルにそれぞれ連結された複数の制御棒案内管３
０、制御棒案内管３０に長手方向に間隔を置いて配置さ
れ最下段燃料棒支持格子２５を含む複数の燃料棒支持格
子及び燃料棒支持格子の格子開口に個別に挿通されて支
持された複数の燃料棒を有する燃料集合体２０におい
て、制御棒案内管３０はジルコニウム合金管から形成さ
れた上部管３１とステンレス鋼管から形成された下部管
３３から構成され、高ヤング率のステンレス鋼管により
下部強化構造とされている。
の曲がり及び座屈変形を防止して、制御棒挿入性を向上
する。 【解決手段】 複数の冷却材貫流孔を備え互いに間隔を
置いて対向する上部ノズル２１と下部ノズル２３、これ
ら両ノズル間に互いに平行に且つ間隔を置いて延び両端
が両ノズルにそれぞれ連結された複数の制御棒案内管３
０、制御棒案内管３０に長手方向に間隔を置いて配置さ
れ最下段燃料棒支持格子２５を含む複数の燃料棒支持格
子及び燃料棒支持格子の格子開口に個別に挿通されて支
持された複数の燃料棒を有する燃料集合体２０におい
て、制御棒案内管３０はジルコニウム合金管から形成さ
れた上部管３１とステンレス鋼管から形成された下部管
３３から構成され、高ヤング率のステンレス鋼管により
下部強化構造とされている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉用燃料集合
体に関し、特に加圧水型原子炉用燃料集合体の制御棒案
内管の構造に関する。
体に関し、特に加圧水型原子炉用燃料集合体の制御棒案
内管の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】加圧水型原子炉では、炉心内の核反応を
制御するため一般に制御棒クラスタが使用されている。
この制御棒クラスタは、複数の細長い制御棒をスパイダ
構造物に房状に連結し吊り下げたものである。このよう
な制御棒クラスタと一緒に使用される燃料集合体は、前
述の制御棒を個別に受け入れる制御棒案内管乃至案内シ
ンブル（thimble）を組み込んでいる。このような燃料
集合体の代表例は、例えば、社団法人機械学会発行「新
版機械工学便覧」Ｂ６動力プラントの第１４７頁に記載
されている。このような制御棒案内管は、制御棒の緊急
挿入時の衝撃緩衝のために下部において直径を小さくし
て形成されている。
制御するため一般に制御棒クラスタが使用されている。
この制御棒クラスタは、複数の細長い制御棒をスパイダ
構造物に房状に連結し吊り下げたものである。このよう
な制御棒クラスタと一緒に使用される燃料集合体は、前
述の制御棒を個別に受け入れる制御棒案内管乃至案内シ
ンブル（thimble）を組み込んでいる。このような燃料
集合体の代表例は、例えば、社団法人機械学会発行「新
版機械工学便覧」Ｂ６動力プラントの第１４７頁に記載
されている。このような制御棒案内管は、制御棒の緊急
挿入時の衝撃緩衝のために下部において直径を小さくし
て形成されている。
【０００３】以上のような制御棒案内管の構造の概念図
が図２に示されている。図において、制御棒案内管１の
上端部は、上部ノズル３に固定された延長連結管に機械
構造的に連結されている。制御棒案内管１の下部に小径
部１ａが形成され、その下端内部に固定された端栓５に
取付けねじ乃至シンブルスクリュー７が螺合し、これに
より制御棒案内管１の下端が下部ノズル９に固定されて
いる。有底筒状体乃至インサート１１が制御棒案内管１
の下端と下部ノズル９の上面との間に挟まれていて、上
端部において最下段燃料棒支持格子１３に連結されてい
る。最下段燃料棒支持格子１３を除く燃料棒支持格子１
５は、その格子開口乃至セル内に挿入されて冶金的に接
合されたスリーブ１７を介して制御棒案内管１に膨出加
工により固定されている。燃料棒支持格子１５と制御棒
案内管１とがこのような接合形態をとるのは、一般に両
者が冶金的接合が困難な異種材料から形成されているこ
とが主たる理由であり、小径部１ａに燃料棒支持格子１
５を取り付けるには図示のように通常の径の部分を形成
して取り付ける。
が図２に示されている。図において、制御棒案内管１の
上端部は、上部ノズル３に固定された延長連結管に機械
構造的に連結されている。制御棒案内管１の下部に小径
部１ａが形成され、その下端内部に固定された端栓５に
取付けねじ乃至シンブルスクリュー７が螺合し、これに
より制御棒案内管１の下端が下部ノズル９に固定されて
いる。有底筒状体乃至インサート１１が制御棒案内管１
の下端と下部ノズル９の上面との間に挟まれていて、上
端部において最下段燃料棒支持格子１３に連結されてい
る。最下段燃料棒支持格子１３を除く燃料棒支持格子１
５は、その格子開口乃至セル内に挿入されて冶金的に接
合されたスリーブ１７を介して制御棒案内管１に膨出加
工により固定されている。燃料棒支持格子１５と制御棒
案内管１とがこのような接合形態をとるのは、一般に両
者が冶金的接合が困難な異種材料から形成されているこ
とが主たる理由であり、小径部１ａに燃料棒支持格子１
５を取り付けるには図示のように通常の径の部分を形成
して取り付ける。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ように制御棒案内管の下部の直径を小さくすると、断面
係数乃至断面二次モーメントが小さくなり、大きな荷重
に対し曲がりや座屈が発生し易い。そしてこの部分の内
面と挿入されるべき制御棒の外面との隙間は非常に小さ
く設定されているので、曲がり等が発生すると、制御棒
の挿入性に悪影響を与える可能性がある。従って、本発
明は、特に小径部において曲がりや座屈等が生じにく
く、且つ制御棒の緊急挿入時の衝撃緩和性のある制御棒
案内管及びその制御棒案内管を備えた燃料集合体を提供
することを課題とする。
ように制御棒案内管の下部の直径を小さくすると、断面
係数乃至断面二次モーメントが小さくなり、大きな荷重
に対し曲がりや座屈が発生し易い。そしてこの部分の内
面と挿入されるべき制御棒の外面との隙間は非常に小さ
く設定されているので、曲がり等が発生すると、制御棒
の挿入性に悪影響を与える可能性がある。従って、本発
明は、特に小径部において曲がりや座屈等が生じにく
く、且つ制御棒の緊急挿入時の衝撃緩和性のある制御棒
案内管及びその制御棒案内管を備えた燃料集合体を提供
することを課題とする。
【０００５】
【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備え互いに
間隔を置いて対向する上部ノズルと下部ノズル、その両
ノズル間に互いに平行に且つ間隔を置いて延び両端が該
両ノズルにそれぞれ連結された複数の制御棒案内管、そ
の制御棒案内管に固定された燃料棒支持格子及び前記燃
料棒支持格子の格子開口に挿通されて支持された複数の
燃料棒を有する原子炉用燃料集合体において、制御棒案
内管は炉心内の中性子経済を考慮して主要部が、ジルコ
ニウム合金のような中性子吸収断面積の小さい材料から
構成されるが、下部を曲げ剛性の大きい強化構造として
形成する。即ち、燃料集合体用制御棒案内管は、上部管
をジルコニウム合金のような中性子吸収断面積の小さい
材料から形成し、ダッシュポット機能部を構成する下部
管をＳＵＳ３０４などのような高ヤング率を有する材料
から形成し、前記上部管と前記下部管とを機械的に連結
して構成する。
め、本発明によれば、複数の冷却材貫流孔を備え互いに
間隔を置いて対向する上部ノズルと下部ノズル、その両
ノズル間に互いに平行に且つ間隔を置いて延び両端が該
両ノズルにそれぞれ連結された複数の制御棒案内管、そ
の制御棒案内管に固定された燃料棒支持格子及び前記燃
料棒支持格子の格子開口に挿通されて支持された複数の
燃料棒を有する原子炉用燃料集合体において、制御棒案
内管は炉心内の中性子経済を考慮して主要部が、ジルコ
ニウム合金のような中性子吸収断面積の小さい材料から
構成されるが、下部を曲げ剛性の大きい強化構造として
形成する。即ち、燃料集合体用制御棒案内管は、上部管
をジルコニウム合金のような中性子吸収断面積の小さい
材料から形成し、ダッシュポット機能部を構成する下部
管をＳＵＳ３０４などのような高ヤング率を有する材料
から形成し、前記上部管と前記下部管とを機械的に連結
して構成する。
【０００６】
【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。図１を参照するに、原子炉用
燃料集合体２０は、図示しない複数の冷却材貫流孔を備
え互いに間隔を置いて対向する上部ノズル２１と下部ノ
ズル２３、この両ノズル間に互いに平行に且つ間隔を置
いて延び両端が該両ノズルにそれぞれ連結された複数の
制御棒案内管３０（１本のみ図示）、制御棒案内管３０
に沿って間隔を置いて配設され最下段燃料棒支持格子２
５を含む複数の燃料棒支持格子、エッグクレート（卵支
持枠）状の燃料棒支持格子の格子開口（セル）に個別に
挿通されて支持された複数の燃料棒（図示しない）を有
する。制御棒案内管３０の構造を更に詳しく説明する
と、ジルコニウム合金の一種であるジルカロイ４（商品
名）から形成された上部管３１と、ステンレス鋼である
ＳＵＳ３０４からなる下部管３３を機械的に連結して構
成されている。下部管３３の構成材料は、他の適当なス
テンレス鋼でも良い。上部管３１と下部管３３とは必要
な強度が得られるように接合されるが、これらは異種材
料から構成されているので、結合部において両者をオー
バーラップさせ、バルジ加工や膨出加工の形状や数を適
切に選んで機械構造的に連結するのも良い。下部管３３
は従来の制御棒案内管と同様に全体的に小径に形成さ
れ、制御棒落下挿入時の衝撃緩和機能を果たす。下部管
３３の下端部には、ねじ穴付き端栓３５が溶着されてい
て、下部ノズル２３を貫通したシンブルスクリュー２７
が端栓３５に螺合し、下部管３３を確りと下部ノズル２
３に締結している。有底筒状体であるインサート２９
は、下部管３３の下端部に嵌装され、ボルト穴のある底
部が端栓３５と下部ノズル２３との間に挟まれて確りと
固定されている。インサート２９の上端部は、最下段支
持格子２５の下部管３３が通るセル内に延出し、鑞付け
又は溶接により最下段支持格子２５に確りと固着され、
それを支持している。なお、下部ノズル２３の制御棒案
内管取付け穴の下部には座ぐり加工が施され、シンブル
スクリュー２７の頭部が納まっている。
明の実施形態を説明する。図１を参照するに、原子炉用
燃料集合体２０は、図示しない複数の冷却材貫流孔を備
え互いに間隔を置いて対向する上部ノズル２１と下部ノ
ズル２３、この両ノズル間に互いに平行に且つ間隔を置
いて延び両端が該両ノズルにそれぞれ連結された複数の
制御棒案内管３０（１本のみ図示）、制御棒案内管３０
に沿って間隔を置いて配設され最下段燃料棒支持格子２
５を含む複数の燃料棒支持格子、エッグクレート（卵支
持枠）状の燃料棒支持格子の格子開口（セル）に個別に
挿通されて支持された複数の燃料棒（図示しない）を有
する。制御棒案内管３０の構造を更に詳しく説明する
と、ジルコニウム合金の一種であるジルカロイ４（商品
名）から形成された上部管３１と、ステンレス鋼である
ＳＵＳ３０４からなる下部管３３を機械的に連結して構
成されている。下部管３３の構成材料は、他の適当なス
テンレス鋼でも良い。上部管３１と下部管３３とは必要
な強度が得られるように接合されるが、これらは異種材
料から構成されているので、結合部において両者をオー
バーラップさせ、バルジ加工や膨出加工の形状や数を適
切に選んで機械構造的に連結するのも良い。下部管３３
は従来の制御棒案内管と同様に全体的に小径に形成さ
れ、制御棒落下挿入時の衝撃緩和機能を果たす。下部管
３３の下端部には、ねじ穴付き端栓３５が溶着されてい
て、下部ノズル２３を貫通したシンブルスクリュー２７
が端栓３５に螺合し、下部管３３を確りと下部ノズル２
３に締結している。有底筒状体であるインサート２９
は、下部管３３の下端部に嵌装され、ボルト穴のある底
部が端栓３５と下部ノズル２３との間に挟まれて確りと
固定されている。インサート２９の上端部は、最下段支
持格子２５の下部管３３が通るセル内に延出し、鑞付け
又は溶接により最下段支持格子２５に確りと固着され、
それを支持している。なお、下部ノズル２３の制御棒案
内管取付け穴の下部には座ぐり加工が施され、シンブル
スクリュー２７の頭部が納まっている。
【０００７】以上説明したような構造の制御棒案内管に
おいて、下部管はステンレス鋼で製作されているから、
中性子吸収断面積の小さい材料の代表例であるジルコニ
ウム合金に比しヤング率Ｅが２倍程度大きい。従って、
その断面の形状寸法が従来と同じで断面二次モーメント
Ｉが不変でも、曲げ剛性ＥＩが大きくなるので、曲がり
が低減される。又、下部管を長柱として捕らえれば、そ
の座屈荷重はヤング率Ｅの関数なので、これが増大して
座屈変形が防止される。又、制御棒案内管の下部は、全
体としての割合も小さく、炉心の下方に位置しているの
で、相対的に中性子吸収断面積の大きい材料を使用して
も炉心の中性子経済に実質的な悪影響を及ぼさない。
おいて、下部管はステンレス鋼で製作されているから、
中性子吸収断面積の小さい材料の代表例であるジルコニ
ウム合金に比しヤング率Ｅが２倍程度大きい。従って、
その断面の形状寸法が従来と同じで断面二次モーメント
Ｉが不変でも、曲げ剛性ＥＩが大きくなるので、曲がり
が低減される。又、下部管を長柱として捕らえれば、そ
の座屈荷重はヤング率Ｅの関数なので、これが増大して
座屈変形が防止される。又、制御棒案内管の下部は、全
体としての割合も小さく、炉心の下方に位置しているの
で、相対的に中性子吸収断面積の大きい材料を使用して
も炉心の中性子経済に実質的な悪影響を及ぼさない。
【０００８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
原子炉用燃料集合体の制御棒案内管を上下に２分割し、
小径部からなる下部管を高ヤング率材料から形成したの
で、曲げ剛性が大きくなると共に座屈荷重が大きくな
り、よって曲がりや座屈の量が減少し、制御棒の挿入性
を良好に保持することができる。
原子炉用燃料集合体の制御棒案内管を上下に２分割し、
小径部からなる下部管を高ヤング率材料から形成したの
で、曲げ剛性が大きくなると共に座屈荷重が大きくな
り、よって曲がりや座屈の量が減少し、制御棒の挿入性
を良好に保持することができる。
【図１】本発明の実施形態を示す概念図である。
【図２】従来のものの構造を示す概念図である。
２０ 燃料集合体 ２１ 上部ノズル ２３ 下部ノズル ２５ 最下段燃料棒支持格子 ２７ シンブルスクリュー ２９ インサート ３０ 制御棒案内管 ３１ 上部管 ３３ 下部管 ３５ 端栓
Claims (3)
- 【請求項１】 複数の冷却材貫流孔を備え互いに間隔を
置いて対向する上部ノズルと下部ノズル、前記両ノズル
間に互いに平行に且つ間隔を置いて延び両端が該両ノズ
ルにそれぞれ連結された複数の制御棒案内管、前記制御
棒案内管に固定された燃料棒支持格子及び前記燃料棒支
持格子の格子開口に個別に挿通されて支持された複数の
燃料棒を有する原子炉用燃料集合体において、前記制御
棒案内管を下部強化構造として形成してなることを特徴
とする原子炉用燃料集合体。 - 【請求項２】 上部管を中性子吸収断面積の小さい材料
から形成し、ダッシュポット機能部を構成する下部管を
相対的に高強度の材料から形成し、前記上部管と前記下
部管とを機械的に連結してなることを特徴とする燃料集
合体用制御棒案内管。 - 【請求項３】 前記上部管をジルコニウム合金管から形
成し、前記下部管をステンレス鋼管から形成してなるこ
とを特徴とする請求項２記載の燃料集合体用制御棒案内
管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10009794A JPH11211869A (ja) | 1998-01-21 | 1998-01-21 | 原子炉用燃料集合体及び燃料集合体用制御棒案内管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10009794A JPH11211869A (ja) | 1998-01-21 | 1998-01-21 | 原子炉用燃料集合体及び燃料集合体用制御棒案内管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11211869A true JPH11211869A (ja) | 1999-08-06 |
Family
ID=11730123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10009794A Withdrawn JPH11211869A (ja) | 1998-01-21 | 1998-01-21 | 原子炉用燃料集合体及び燃料集合体用制御棒案内管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11211869A (ja) |
-
1998
- 1998-01-21 JP JP10009794A patent/JPH11211869A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050405 |