JPS5813759Y2 - 核燃料集合体 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は特に放射線じゃ蔽手段を改善した核燃料集合体
に関する。

一般に、原子炉内に装荷される核燃料は、複数本の核燃
料集合体の形で炉心に収められる。

上記核燃料集合体は通常、内径１０数ｍ１長さ数ｍの筒
状に形成された外套体と、との外套体内に収納された複
数本の核燃料棒と、これら核燃料棒から放出された放射
線が外套体の上下端開口部から漏れるのを防止するため
に上記外套体内の上下端に装着された放射線しや蔽体と
で構成されている。

そして、上記のように構成された核燃料集合体は、その
外套体内に冷却材が通流するように炉心に整然と植設さ
れる。

ところで、核燃料集合体を構成するには、上記のように
外套体内に複数本、多くの場合には数１０本以上の核燃
料棒を収納する必要があるが、この収納形態としては、
各核燃料棒相互間に均一な冷却材流路が確実に形成され
る構造であること、各核燃料棒の熱変形や中性子照射に
伴う変形を吸収できる構造であること、冷却材の通流に
よっていわゆる浮き上り等の現象が生じない構造である
こと、組立ての容易な構造であることなどの条件を満足
することが車重れる。

しかしながら、従来の核燃料集合体にあっては、一長一
短を有し、上述した要件を全て満足するものがなく、特
に、組立ての容易化と云う面において大幅な改善が車重
れている。

この考案は、このような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、外套体内に収納される核燃料
棒を要望される全ての要件を満足させる収納形態に収納
できると同時に組立ての容易化を図れる構造の核燃料集
合体を提供することにある。

以下、本考案の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本考案に係る集合体を一部切欠して示すもので
、この集合体は外套体１と、この外套体１内に収納され
た複数本の核燃料棒２と、これら核燃料棒２を外套体１
内に固定する固定機構３と、前記外套体１内の上部およ
び下部に装着された放射線しや献体４および５とから構
成されている。

上記外套体１は、その断面形状がたとえば６角形に形成
された長さ数ｍの筒体１１と、この筒体１１の上部開口
端に固定されたー・ンドリングヘッド１２と、上記筒体
１１の下部開口端に固定されたエントランスノズル１３
とから構成されている。

上記筒体１１はたとえば厚さ敷部のステンレス鋼などで
形成されたものでそのほぼ中央部外面にはスペーサパッ
ドに供される突部１４が形成されている。

オた前記−・ンドリングヘッド１２は外面が前記筒体１
１と同様に６角形に形成され、内面が円形に形成された
もので、その図中上部内面には図示しない操作機構に連
結される係止部１５が形成され、さらに上部の外径は前
記筒体１１の突部１４の外径にほぼ等しく形成されてい
る。

そして、下部が上記筒体１１内に嵌入さね、この嵌入部
がろう付けなどによって筒体１１の内面に固定されてい
る。

一方、エントランスノズル１３は、筒体１１の下部開口
端を閉塞するように上記筒体１１に固定されており、そ
の下部壁には筒体１１内に冷却材を導入するための導入
口１６が複数個穿設されている。

しかして、前記核燃料棒２は、たとえば直径敷部、長さ
数ｍのステンレス鋼製パイプ内に核分裂物質を充填して
密閉したもので、その一端側には第４図に示すように止
め金具１８が固定されている。

上記止め金具１Ｂは核燃料棒２に直接連結される支持金
具１９と、円柱状に形成された係止金具２０と、この係
止金具２０と支持金具１９とを連結するシャフト２１と
から構成されている。

そして、上記核燃料棒２はその止め金具１８が次に述べ
る固定機構３に固定されている。

上記固定機構３は、第３図ａに示すように各核燃料棒２
の止め金具１８を嵌め込み係止する複数枚の支持板３１
と、これら支持板３１を一体に連結するくさび３２と、
上記支持板３１の何枚かを固定する後述する下部放射線
しや献体５とから構成されている。

上記支持板３１の上端部には第４図に示すように前記核
燃料棒２に連結された止め金具１８の係止金具２０とシ
ャフト２１とが嵌入可能な切欠部３３が等間隔に形成さ
れている。

なお、上記切欠部３３の支持板３１を中心とする左右の
開口幅Ｗ１とＷ２とは、Ｗｌ〉Ｗ２に形成されており、
上記切欠部３３に止め金具１８を第４図の如く嵌入させ
るとシャフト２１の中心と支持板３１の中心とが一致し
た位置で強制的に止するようになっている。

そして、上記支持板３１は第３図ａからも明らかなよう
にその切欠部３３の中心が１枚おきに一致する関係に配
列され、この状態で各支持板３１に穿設された孔３４に
前記くさび３２が挿し込まれ、これによって等間隔でか
つ一体に連結されている。

したがって、核燃料棒２は第３図すに示すように外套体
１内に等間隔に林立ちした状態に収納されている。

しかして、前記放射線じゃ献体４は次のように形成され
ている。

すなわち、前記ハンドリングヘッド１２の内面に、第２
図ａｙｂに示す如くその外側面にたとえば４個の螺旋溝
Ｐ（外側螺旋流路）を刻設しかつ放射線の透過し難い材
料で形成された外側リング４１をねじ止めあるいはその
他の手段で固定するとともに上記リング４１の内側に同
じく第２図ａ、ｂに示す如くその外側面にたとえば４個
の螺旋溝Ｑ（内側螺旋流路）を刻設しかつ放射線の透過
し難い材料で形成された円柱体４２を上記手段と同一手
段で固定したものとなっている。

また、前記放射線しや献体５はエントランスノズル１３
内に第２図ｃ、ｄ、ｅに示す如くその外側面にたとえば
４個の螺旋溝Ｒを刻設しかつ放射線の透過し難い材料で
形成されたブロック４３を密接状態に挿設して形成され
たものとなっている。

なお、上記ブロック４３とエントランスノズル１３とに
はピン４４が一体に挿入され、これによってブロック４
３がエントランスノズル１３に固定されている。

筐た、上記ブロック４３の上端部には第３図ａに示すよ
うに軸心と平行した溝４５が刻設してあり、この溝４５
に前記支持板３１の軸方向に長めに形成された何枚かが
挿し込ｌれ、この状態でピン４６によってブロック４３
に固定されている。

しかして、前記各核燃料棒２はその軸方向の数個所にお
いて支持グリッド５１によって支持されている。

上記支持グリッド５１は第５図に示すように厚さ１／数
調の板片５２を打抜き加工等によって等間隔に段違い６
角形空間５３が形成されるように加工するとともにその
側壁に支持突起５４を加工して支持片５５を形成し、こ
の支持片５５を複数枚第６図ａ、ｂに示すように互い違
いに連結したものとなっている。

そして、核燃料棒２は第６図に示されるように６角形空
間５３および支持片５５どうしを連結したときに形成さ
れた６角形空間に挿入された状態で支持されている。

なお、上記支持グリッド５１は相互間に介在されたスペ
ーサ６１によってその軸方向の位置が固定されている。

上記スペーサ６１はたとえば第７図に示すように薄板を
６角形の１／２を形成する形に折り曲げて形成されたも
ので、その上部と下部とには弾性を発揮するための波形
６２が形成され、また中央部には冷却材の流通を促進さ
せるための孔６３が複数個開口されたものとなっている
。

そして、上記スペーサ６１は第１図に示したように筒体
１１の内面と核燃料棒２との間に挿入され波形６２０弾
性力で核燃料棒群を中心方向に押圧して核燃料棒群の軸
心と直交する方向の動きを規制するとともに前記支持グ
リッド５１の軸方向の位置を規制している。

しかして、上述の如く構成された核燃料集合体は原子炉
の炉心下部に設けられた支持板（図示せず）の孔にエン
トランスノズル１３側を挿し込んでいわゆる植設される
形に配設されて使用に供される。

このような構成であれば使用時、冷却材は、エントラン
スノズル１３の下部に開口された導入口１６から外套体
１内に侵入し、次に放射線じゃ献体５のブロック４３に
形成された螺旋溝Ｒ内を回転しながら上昇する。

そして、次に支持板３１０間を通り抜は次に核燃料棒２
相互間に形成された間隙を通り抜ける。

このとき核燃料棒２０表面から熱を奪う。

しかして、次に放射線しや献体４に形成された螺旋溝Ｐ
、Ｑを回転しながら上昇し、−・ンドリングヘッド１２
の上部開口から外部に排出される。

上記のような構成であると次のようにして簡単に組立て
ることができる。

渣ず、筒体１１の一端にエントランスノズル１３をろう
付などで固定する。

次に、支持板３１の切欠部３３に核燃料棒２の一端に固
定されている止め金具１８を第４図に示すように次々に
一方向から係合させる。

次に、上記のように支持板３１が連結された核燃料棒２
を支持グリッド５１の６角形空間５３内にそれぞれ挿入
して離散防止化を図った後、各支持板３１に設けられた
孔３４にくさび３２を挿入して各支持板３１を等間隔に
連結する。

続いて、支持板３１のうちの長い３枚の支持板の下端を
第３図ａに示すように放射線じゃ献体５のブロック４３
の上端部に設けられた溝４５にそれぞれ挿入し、この状
態で各支持板とブロック４３とピン４６によって連結す
る。

続いて、上記のように放射線しや献体５に支持板３１、
止め金具１８を介して核燃料棒２が連結された要素を、
筒体１１の上端側から筒体１１内に挿入する。

このとき、スペーサ６を順次装着しながら挿入する。

そして、放射線しや献体５に設けられた孔とエントラン
スノズル１３に設けられた孔とにピン４４を挿入する。

このピン４４の挿入によって、上記要素は外套体１内に
確実に固定される。

次に、ハンドリングヘッド１２および放射線じゃ献体４
を装着して組立て作業を終了する。

このように、エントランスノズル１３および−・ンドリ
ングヘッド１２の取付けを除いては、溶接作業などを全
く伴わずに組立てることができる。

したがって、組立作業を非常に容易化できる。

そして、上記のように溶接個所の少ない条件で組立るこ
とかできるので、溶接時に発生する歪の影響を少なくで
き、高精度な組立てを簡単に行なうことができる。

一方、核燃料棒２は、その下端部が支持板３１に設げら
れた切欠部３３と止め金具１８との係合によって固定さ
れているので、冷却材が通流したときに浮き上がる虞れ
は全くない。

また、核燃料棒２相互は支持グリッド５１によって支持
されているので、これら核燃料棒２を相互間の間隔が常
に均一で、しかも、相互が離散する虞れもな（、そのう
え変形を十分吸収し得る状態に支持させることができる
。

したがって、外套体１内に収納される核燃料棒の収納形
態として車重れる要件を全て満たした状態で、なおかつ
組立の容易化を図れる核燃料集合体を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を一部切欠して示す図、第２
図ａは第１図のＡ−Ａ線矢視図、同図すは第１図のＢ−
Ｂ線切断矢視図、同図Ｃは第１図のＣ−Ｃ線切断矢視図
、同図ｄは第１図のＤ −Ｄ線切断矢視図、同図ｅは第
１図のＥ −Ｅ線切断矢視図、第３図ａは同実施例にお
ける固定機構を説明するための断面図、同図すはａのＦ
−Ｆ線切断矢視図、第４図は同固定機構の支持板と止
め金具との関係を説明するための斜視図、第５図および
第６図ａは同実施例における支持グリッドの構成を説明
するための図、第６図すはａにおけるＧ−Ｃ線切断矢視
図、第７図は同実施例におけるスペーサの斜視図である
。 １・・・・・・外套体、２・・・・・・核燃料柩 ３・
・・・・・固定機構、４，５・・・・・・放射線しや献
体、１１・・曲筒体、１２・・・・・・ハンドリングヘ
ッド、１３・°・・・・エントランスノズル、１４・・
・・・・突部、１５・・・・・・係止部、１６・・・・
・・導入口、１８・・・・・・止め金具、３１・・・・
・・支持板、３３・・・・・・切欠部、４１・・・・・
・外側リング、４２・・・・・・円柱体、４３・・・・
・・ブロック、５１・・・・・・支持グリッド、６１・
・・・・・スペーサ、Ｐ、Ｑ、Ｒ・・・・・・螺旋溝。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内部に冷却材が流通可能に形成され軸心線を重力方向に
   対して平行させて配置される外套体と、この外套体内の
   下部に上記外套体に対してピン止めされた螺旋状流路を
   有する放射線しや蔽体と、この放射線しや蔽体の上方に
   前記外套体の軸心線と平行するように上記外套体の半径
   方向へ等間隔に互いに連結されて配置されるとともに一
   部の下端部が上記放射線しや蔽体の上端部にピン止めさ
   れた複数の支持板と、これら支持板の上端に形成された
   複数の切欠部と、これら切欠部に上記切欠部の形状との
   関連において前記外套体の軸心軸と直交する一方向のみ
   から係合する止め具を下端部にそれぞれ有し上記止め具
   と上記切欠部との係合によって下端部がそれぞれ支持さ
   れた複数本の核燃料棒と、これら核燃料棒間に挿設され
   た各核燃料棒間の間隔を保持するとともに各核燃料棒の
   離散を拘束する支持グリッドとを具備してなることを特
   徴とする核燃料集合体。