JPS58137788A - 核反応炉用の燃料装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、核反応炉用の燃料装置に関し、これは水が反
応炉の減運剤および冷却剤の両省を構成する軽水型核反
応炉の分野に籍に重責な側進を有するがそれのみに限ボ
これない。

さらに詳細には、本発明は管状クロスパーに沿って分配
されたグリルクロスピースを備えた前記チューブにより
互いに接続された２つの４ｓ片からなり、かつキヤノピ
（ｃａｎｎｅｄ　）燃料ロッドのクラスタを有する骨組
みからなり、前記グリルは、前記チューブおよび前記ロ
ッドを正規格子のセルに保持するような橿墳の核反応炉
燃料装置に関するものである。

上記種類の燃料装置は、符に卯圧水型反応炉に使用され
る。少なくとも幾本かのチューブが案内部を構成し、こ
の案内部には中性子吸収性物・−を充積したロッドがｒ
＃鯛しうると共に、束状に互いに結合されて、反応炉の
微細な制＃欅を形成する。

この檎の装置の１具体例において、グリルは溶接により
（チューブおよびグリルの！！ｉ作材料が適合ぺ 性である場合）或いは案内チューブに螺層されかつＫｌ
！されるグ、リルと同じ性＊１−有するスリーブの慎憶
的変型により、グリルは案内チューブに固定される。他
の具体例（フランス特許出願第２０８８００９号）にお
いて、グリルは、操１′「の際燃料欅が軸一方向に伸び
る場合、チューブに沿って軸一方向に変位することがで
きる。この場合、グリルには、僅かの＊＊をもって案内
チューブにＷ＆層されたスリーブを設ける。

占〈から示唆されているように、［消滅性４１ＮＩＪ質
］すなわち中性子の作用下で付加的の中性子を生成せず
かつ強力に吸収性の娘生成物を生成しない強力な中性子
捕捉断面積を有する費索ｔ−宮有する物質を装置中に組
入れるべきである。符にししよしば利用される元素とし
て、ガドリニウム、サマリウム、ユーロピウムおよび籍
に＠木（フランス特許出願第１５０４６５１号）を挙げ
るべきである。

消滅性毒物質を装置中に組込むためのチくの解決法が既
に提峯されている。１つの特に興味ある具体例（フラン
ス臀粁出頴第２４７２１ａ４７号）は、ケーシング奢言
む消滅性毒物質ロッドを少なくとも幾本かの案内チュー
ブ中へ載置し、このケーシングもしくは内部チューブに
おける端部ストッパと変減部との間にａ物の環状ベレッ
ト（たとえば硼素化ガラス）を不動化させる。しかしな
がら、この配置は幾つかの欠点を有する。毒物質が排出
され友懐でさえ、これを含有するロッドは多重の寄生物
質を導入して中性子を吸収し、したがって燃料のｉｌ用
能力を減少させる。ロッドｔｉ条内チューブを満たし、
かつ嘘水の容ｔ’を減少させ、したがって減速度を低下
させると共に、反応炉を熱中性子と共に慎舵させるべき
揚台、燃料の不利な便用をもたらす。ｍ物質ロッドおよ
びその関連する構造捧は、これらｔ−再処理にかけるこ
とができないため、＊期間にわたシ相当な大きさの貯賦
空閲を占める。

上記の欠点は、幾本かの案内チューブの内部表向を、消
滅性ｍ−責を保持する基質によって被嶺することにより
隊云しうると劣えられる。しかしながら、４４すべきこ
とば、谷抜直が一層に韻数の造成サイクルで１史用され
、かつｍｌサイクルの恢、粂円チューゾは制御褌に鵬す
るロッドを嘔り得ることである。この場合、仮構に対す
るロッドの皐嚢は電入な４１托７゛１クタとなる。さら
に、案内ナユーブが４ＩｋＴＩｔ中で慎械的耐性愼能を
有するならば、この樵の処理をチューブの再保証なしに
これらチューゾ上で行なうことができない。

本発明の目的は、上記欠点會殆んと除去することにより
、従来公知のものよりも良好に実用的費件に合致する燃
料装置を提供することである。ざらに評細には、本発明
の目的は、１ｍ物質の強加を量率な方法で行ない、しか
もｉｋ直の機械的物性を変化はせないような消滅性毒物
質を有する燃料装置１に提供することである。

この目的で、本発明は基本的には上記した′！１１＠の
装置において、チューブに嵌合し、かつ消滅性中性子毒
物質を含有するスリーブからなることを％倣とする貧直
を提某する。

通常、スリーブは冷却剤に対し耐性である材料で作られ
、案内チューブと同じ特性を有し、かつ消滅性毒物質を
官有する付増性櫨檀を備えた所定長さのチューブの形感
である。轡に、所定長さのチューブは、九とえば商品名
［ＺＩＲＯＡＬＯＹＪとして知られるようなジルコニウ
ム合金で作成しうる一層、付着性Ｗ機は炭化硼素の粒子
の形態の硼素いけれども、少紘の）・７ニウムｔｔｉす
るジルコニウムもしくはジルコニウム合金で作られた縮
短長さのチューｆｔ使用することもできる。

この慣造杉態は、消滅性壽４ｎ寅を燃料装置間に或いは
燃料装置内部に、芯における装置の移植（ｉｍｐｌａｎ
ｔａｔｉｏｎ　）の関数としておよび芯における動力の
軸線方向分布の関数として分配しうろことが判かるであ
ろう、実際上、スリーブに沿って消滅性ＩＩ＠質の真な
る濃度を与え、かつ動力の軸線方向分布を４ｊ１１に入
れるぺ〈スリーブを案内チューナ上へ軸一方向に分布す
ることができる。−さらに、スリーブは移植容易であり
、かつ分配容易であること、ならびにそられらの制作は
消滅性毒物質のペレット化、ケーシング中へのペレット
の装填、ケーシングの溶接および次いで制御操作會伴な
う、ロッドと同様に複雑でない、１ｇ！儀に、スリーブ
は慎械的械詑會持たず、案内チューブと同一の材料の支
持長さのチューブからなり、機械的保証試験を省くこと
ができ、かつ／ｅイルにおける満足な亭鮎を保証する。

本発明は、以下の本究明にｔＰ！ｆ４５′なかつ非眠短
的な具−例として示す装置の以下の記載から一層よく理
解されるであろう。

μ下、添付図面を参照して説明する。

第１図に燻つかの部材を示し九燃料装置は、たとえばフ
ランス時計出願第２３８４３１ｉ１３号（参考のためこ
こに引用する）に記載され九ような現在の加圧水型反応
炉に広くｌ重用されている一般的形態を有することがで
さる。装置の骨組みは、たとえば商品名ｒｚＩｋＬｃＡ
Ｌｏｙ　、、、１と名付けられたようなジルコニウム合
普で作られ九粂円チューゾ１２によって互いに接続され
た２つの端部片１１を備える。

さらに、骨組みは問、品名「ｌＮ０ＯＮＩｉＬＪと名付
けられた合金で作成されるグリル１３をも含み、これら
を端部片１１を分離する闇浦で分配する。燃料ロッド１
４をグリル１３により正方形格子構成に支持すると共に
保持し、その娩つかのセルは案内チューブ１２によって
占められる。これらのグリル（ｋ４２図）は２組の父差
するストリップ２０および２１を備え、これらにホース
２２とロッド１４用の弾性保持スプリング（図示せず）
とを設Ｖする。圏のホース２３は、ストリップ２０およ
び２１が互いに所定位置に正−に保持されるよう確保す
る。

少なくとも幾本かの案内チューブには、消滅性擲→ｕＩ
ｊ［０１個もしくはそれ以上のスリーブを有する。［Ｚ
ＩＲｃＡＬＯＹＪで作られたスリーブ１５のそれぞれは
、２つのグリル１３の間またはグリルと燗部片１１との
間に案内チューブ１２を囲繞する。

スリーブ１５の下部は、爽實的にグリル１３と接触し、
或いはその下方に配置ｔ婆れたグリルを畝虞し僧る部材
１１と接触する。スリーブの長さは、使用に供する前に
成る大きさの遊び）がスリーブの上４部とグリルもしく
はその上方に泣ばする喝部片との間に存在するように選
択される。この大きさの遊びＬは、スリーブが＋Ａ１１
ｔＫより、かつ照射の作用により阻害されるのを防止す
るのに光分な大きさとなるよう選択し中性子吸収剤の局
部的不存在が芯における中性子機の一者なピークを尋人
しないように最少ｉｌｌに保たれる。第１図の場合この
遊ひは、好ましくは魂仇９００ＭＷ加圧水緘反応炉で通
／Ｎ１ｊｈ用されている装′直につ＠　Ｏ，ａ〜１．０
■であり、グリル関の間噛は約５００■である。

スリー！１５を固定するにｔよ、也々の解決法を採用す
ることかで趣る。軸にグリル１３が［ｌＮ０ＯＮＥＬＪ
で作られかつ案内チューブ１２が［ＺＩＲＯＡＬＯＹＪ
　ｆｔ’ｌｉられた１台便用しうる第２図に示し友力法
において、案内チューブ１２とスリーブ１５の１部とは
ｒｔａａ　・＆スリープ１６によって結合され、このス
リーブ１６は一層に溶接によりグリルへ永久に′！ｊｉ
枕される。同様にして、この結果はろう付けによって得
るとともできる。この目的で、スリーブ１５は拡大され
た肩部１７＋ｉ備えて、これｔ−結合スリーブ１６に対
し僅がなｊ９に擦を持って滑動させ、系内チューブ１２
を通過させることができる。かくして、案内チューブと
結合スリーｆ１６とｘジ−１１Ｍとにより形成された装
置は、好ましくは案内チューブにより占められるグリル
におけるセルの角度にＩｋ角に配置された４つの領域１
８において膨張によシ変型される。このようにして、冷
却剤の流れに対する乱れをできる之は電少させる。

Ｉｌ、　２　ａ図において示した変型において、スリー
ブ１５は２つの段階でｔ！ｌ１足される。第１の段階に
あ・いて、結合スリーブ１６は、傾城１８における膨張
により或いはローリングにより局部的な半径力量の変型
もしくは円周変型によって案内チューブ１２にｔＩ！ｄ
ｆされる。次いで、スリーブ１５は、スリー！が拡大さ
れていない重職において１８禦における局部的もしくは
円周ｍｌにより案内チューブ１２に固建される。この場
合、スリーブ１５０拡大端部１７は、変型濃酸１８１の
上方において幀４） 合スリーゾ１６上に１鉋かな摩擦をって係会する。

上記したように、スリーブは好ましくはたとえハ［Ｚ　
Ｉ　ＲＯＡＬＯＹ　Ｊのようなジルコニウムペースを肩
する材料で作られた支持体により構成され、これは中性
子に対しイ・ｉ明であるという利点ヲ壱［２、したがっ
て反応炉に２ける燃料からの蚊初の流れの彼に消滅性襦
物實が排出されると、スリーブの存在は中性子の吸収に
よって順境化されず、かつ反応炉における佼の流動サイ
クルの除装置により放出されるエネルギの一層良好な使
用を可能にする。一般に硼素またはガドリニウム化合物
ニよって構成される酒販性毒物質は、冷却剤の作用に抗
するのに充分な支持体との冶金学的結合を有すべきであ
る。軽水型反応炉ｙｃおいて、この結合は化合物とたと
えばニッケルのような金ＪＩ４Ｍ合剤との混合物ケホッ
トスプレーするととＫよシ行なうべきであり、これは腐
食耐性につｔｌ：６合性であって、中性子に対し光分な
透明Ｉｔ會有する。

合スリーブおよびその固定手板の半極方向の大きさは、
スリーブが燃料の流れおよび冷却に対し謔めうる障ｖ１
を生起しないような大きさとすべきである。この条件は
、臀に毒物で被覆されたスリーブの厚さをできる曳は小
さくすべきであることを意味する。基簀の制Ｖ＠厚さは
、ａｆｌを施こすの１桂友の厚さを有する被檀スリーブ
を製造し、このＨさ＋７）　０．３　ｗｍ　ｆｒ［ＺＩ
ＲＯＡＬＯＹ　Ｊ支持体に！って構成することかで−る
といえる。

本発明によるスリーブを使用すれば、中性子毒動員のど
のような分布を装置中に望むこともできる。特に、消滅
性毒物質のＩｌｆＩＩＩｔ１ｍ度を有するスリーブ１５
を案内チューブの全てもしくは娩っがの部分に載置する
一力、これら同じチューブの端部はスリー！を堀えず、
或いは低ｓ度のｆｆｌ１滅性褥物質を肩するスリーブを
備える。

案内チューブ１２およびグリル１３が同一もしくは適合
性の金属もしくは合金から作られた場合における特定用
途の具体例を、第３図を＃照して以下に説明する。第３
図に示し九構迫は、グリル１３と案内チューブ１２とを
［ＺＩＩＩＬＯＡＬＯＹＪ　テ作成し友場合に軸に鳩し
ている。この場合、谷スリーブ１５はその上端部をグリ
゛ル１３に接続し、遊び１をスリーブ１５のド堝部とそ
の下方に位置する部材（グリルもしくに、也部片）との
間に設ける。

この場合遊びノの大さきは、上記した２つの基準（最少
１直であるが、部材の自由な＊嫌差に適合性である）の
関数として選択されるたけでなく、グリルを案内チュー
ブ上へ固定しうるように選択される。グリルの一せ、こ
の固定は、第４図に示したと同様、溶接によって行なう
ことができる。この図から判かるように、ストリップ２
０および２１倉ラグま九はタブ１０および１９へ接続し
、これらは予め九とえは打ａ′１１によって切断かつ成
形して、タブ１０の揚会にはグリルの下部でスリーブ１
５により示される余分の辱さに相当する変形部３１を与
える。下部に対するラグ１０の溶接および上部に対する
タブ１９の溶接は、慣用の方法により、案内チュー！お
よびさらにスリーブに対して竹なうことができる。

第５図に示し良質型において、燃料装置はフランス待杆
出ｌｌｌＩ４第１０８８００９号明細書に記載された種
類であり、すなわちこれは案内チューブに沿って「＃遊
」装置されたグリル１３から構成される。

この場合、スリー！１５はグリル１３に対するクロスピ
ースどして作用する。遊びｌの大きさは、この場合、照
射の下で燃料ロッド１４の軸線方向の伸び音吸収するよ
うに選択さｒ１スリーブ１５はグリル団の初期の間隔と
同じ長さ會浮遊グリル間に有することができる。

取恢に、第６図に示したｆ型において、グリル１３は、
時に第２図、第２ａ図もしくは編３図に示したような任
意の手段によって案内チュー！に接続される。スリーブ
１５のそれぞれは、２つのグリル１３間にまたはグリル
と南部片１１との間に浮遊状腸で鉄舊される。遊びｌの
全体的大きさは、この場合、端部における遊びの１６お
よびＩ！鵞の合計に→しい。遊びｌのこの合ｔｉｔは、
ここでも上部の番単に合玖するよう決定されるが、さら
に製作の際案内チューブ１２に対するグリル１３の固定
を容易化させる。

本発明を主として慣用型の軽水型反応炉用の燃料装置に
使用する場合につき説明したが、反応炉の寿命の間に、
中性子のエネルギスペクトルにおける変化を壱する軽水
型反応炉を目的として、或いは軽水でなく冷却剤を使用
する反応炉を目的として櫨々多くの曲の具体例に使用す
ることもできる。

これらの全ゆる構成変形例を、本発明の範囲に包晶゛さ
れることを意図することはい・うまでもない。

也　図面の陶率なＩｆｔ明 第ｌ因は本発明の第１具体列を構成する燃料装置の谷部
材の正面図、第２図は壽物實スリーゾを粂＾チューブ上
に固定するための可能な方法を示す第１図に示し友装置
の拡大図、第２ａ図は変形例金示す鴇２図の１ｍと同僚
な説明図、第３図は他の傳或法を示す第１図と同僚な説
明図、第４図はスリーブｔ−−尾する丸めの可能な方法
を示す第３図に示し九装置の拡大斜視図、第５図および
第６図は本発明による他の具体例を下す１４３図と同様
な説明図である。

１０・・・ラグ、１１・・・４部片、１２・・・クロス
バ−１１３・・・グリル、１４・・・燃料ロッド、１５
．１６・・・スＩＪ−ｆ、ｌＴ・・・肩部、１Ｂ・・・
領域％１９・・・タグ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　管状クロスパーに沿って分布されたグ□リル
   ｔｌｌえた前記チューブにより互いにｆｊｋ絖された２
   つの熾部片を備える骨組からなりかつキャンド燃料ロッ
   ドのクラスタを甘み、前記グリルは前記チューブと前記
   ロッドとを正規格子のセル内に珠持してなる核反応炉用
   の燃料装置において、前記チューブに嵌合され、かつ消
   滅性中性子ｓａ’ｔｉを官有するスリーブを備えること
   を特徴とする核反応炉用の燃料装置。 （２）谷スリーゾは、冷却剤に対し耐性である材糾のＦ
   ）ｌだ長さのチューブで作成された支持体により形成さ
   れ、案内チューブと同じ性質ｔ−有し、かつ消滅性毒物
   質客含有する付層性仮復を設けることを特徴とする特Ｉ
   ｆｆ晴求の範囲第１項に記載の装置。 （３）　　所定長さのチューブをジルコニウム含蓄で作
   成し、付庸性被檀が硼素またはガドリニウムを官有する
   ことを特徴とする特許−求の範囲第２項に記載の装置。 （４）　　消滅性中性子の核種はたとえばニッケルのよ
   うな金鵬結せ剤によって支持体に接合されることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項または第３項に＾己載の＃
   ｃｍ。 （５）案内チューブを変形することによりグリルをチュ
   ーブへ固定すると共に、結合用スリ、−ノをグリルにｍ
   接することを特徴とする特許請求の範囲第ｌＪＪ！乃至
   第４項のいずれかに記載の挟置。 （６）　　案内チューブと結合用スリーブとスリーブの
   拡大肩部とにより形成された装置の局部的もしくは外周
   の変型によって、各スリーブをその案内チューブに柩何
   けることを特徴とする特許請求の範囲第Ｓ項に記載の装
   置。 チューブとスリーブアセンシリとの局部的もしくは外周
   の変型によって谷スリーブがその案内チューブへ固定さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第、５項に記載の
   装置。 １／ （８）　　グリλがも側にスリー！および案内チューブ
   に対しそれぞれ＊＊するためのラグもしくはタゾ′ｔ−
   儂えることｔ−特徴とする特許請求の範囲第ＩＪＪｉｌ
   乃至第４積のいずれかに記載の装置。 （９１＞−”Ｌ７ブがこれを介在させた部材の闇の関−
   。 陽はど長くなく、それによりその１山な＄１臣を口■馳
   にすると共にＷ４ｆ７Ｌ体の各成分の膨張をも可能にす
   ることを鉤徴とする’Ｆｉ［’を請求の範囲第１項乃至
   ＊Ｓ＊のいずれかに記載の装置。 ａ燵　加圧水型核反応炉を目的とし、かつグリル間の空
   ；５がｆＩ５００■であり、前記公称９蘭とスリーブの
   擾さとの闇の差が０．３〜ｌ■であることを特徴とする
   特許請求の範囲第９項に記載の装置。