JPS5872096A

JPS5872096A - セグメント形燃料棒

Info

Publication number: JPS5872096A
Application number: JP56171005A
Authority: JP
Inventors: 亀井　俊夫
Original assignee: Nippon Genshiryoku Jigyo KK; Tokyo Shibaura Electric Co Ltd; Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Nippon Genshiryoku Jigyo KK; Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
Priority date: 1981-10-26
Filing date: 1981-10-26
Publication date: 1983-04-28

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】（１）発明の技術分野複数のセグメントを結合して１本の燃料棒を構成したセ
グメント形燃料棒に関する。

（２）従来技術第１図および第２図を参照して説明する。

第１図には沸騰水形原子炉の燃料集合体を示す。

図中１・・・は燃料棒であって、これら燃料棒１・・・
と水棒はたとえば８行８列の格子状に配列され、燃料バ
ンドルＬを構成している。

この燃料バンドル２の上端部および下端部には格子状の
上部タイプレート３および下部タイグレート４が設けら
れ、上記燃料棒１・・・および水棒の上端部および下端
部はこれら上部タイプレート３および下部タイプレート
４に取付けられ、所定の配列に保持されている。

また、この燃料バンドル互の中間部には複数のスペーサ
５（第１図では１個のみ示す）が設けられ、これら燃料
棒１・・・間の間隙を所定の間隙に維持している。

そして、この燃料バンドル互は断面略正方形のチャンネ
ルぎツクス６内に収容されている。

上記下部タイプレート４の下部にはノズル部４ａが一体
に形成され、冷却材（軽水）はこのノズル部４ａからチ
ャンネルデツクス６内に流入し、燃料棒１間を上方に流
れる。

そして、上記燃料棒１・・・は第２図に示Ｔ如く構成さ
れている。

１ａは通常の燃料棒である。この燃料棒１ａは長尺の燃
料被覆ｇｚ内に短円柱状の燃料ベレット８・・・を収容
し、上端部および下端部に上部端栓９および下部端栓（
図示せず）を溶接して密封したものである。

上記燃料ベレット８・・・は酸化ウランの粉末を焼結し
たいわゆるセラミック燃料である。また、上記燃料被覆
管７は中性子吸収の小さなジルコニウム合金で形成され
ている。

上記燃料被覆管７内上部には核分裂生成がスを貯溜Ｔる
ガスプレナム１０が形成されている。

このガスプレナム１θ内には被しット押えスプリング１
１が収容され、このペレット押えスプリング１ノによっ
て燃料被レット８を下方に押圧し、軸方向の移動を規制
している。

また、１ｂはセグメント形燃料棒である。このセグメン
ト形燃料棒１ｂは短寸の燃料被覆管７′・・・内に燃料
ヘレット８・・・を収容してセグメント１２°°・を構
成し、これらセグメント１２・・・をコネクタゾラグ１
３・・・を介して溶接連結し、１本の燃料棒としたもの
である。

このセグメント形燃料棒１ｂの」二端おまひ下端には上
部端栓９および下部端栓（図示せず）が溶接され、この
セグメント形燃料棒１ｂの外径、寸法は通常の燃料棒１
ａと同一である。

上記各セグメント１２・・・内にはそれぞれガスプレナ
ム１０・・・が形成され、またこのガスプレナム１０・
・・内にはそれぞれペレット押えスプリング１１・・・
が設けられている。

このセグメント形燃料棒１ｂは燃料バンドル２の中央部
に１本あるいは数本配置され、スペーサ５の軸方向の固
定等をなＴものである。

（３）従来技術の問題点セグメント形燃料棒１ｈはその中間部にガスプレナム１
０・・・が形成されている。

このガスプレナム１０・・・内には燃料ベレット８・・
・が収容されておらず、空洞であるのでこのガスプレナ
ム１θ・・・では中性子はほとんど吸収されない。

このため、このセグメント形燃料棒１ｂに隣ｆｆＴる通
常の燃料棒１ａのうち、上記セグメント形燃料棒１ｂの
中間にあるガスプレナム１０・・・に対応した部分Ａで
は中性子束が大となるため、局部的に出力が増大し、他
の部分に比較して約２０％も大となる。

原子炉は燃料棒の最大線出力密度が許容値を超えない範
囲で運転されなければならないが、このように局部的な
出力の大きな箇所があるとこの箇所を許容最大線出力密
度以下とするために全体の出力を下げねばならす、炉心
の特性上好ましくない。

（４）発明の目的隣接する燃料棒に局部的な出力増大箇所を生じさせるこ
とのないセグメント形燃料棒な得ることにある。

（５）発明の構成中間部にあるガスプレナム内に中性子吸収体を収容し、
この中性子吸収体によってガスプレナム内に入射する中
性子の一部を吸収するものである。

（６）発明の効果前記中性子吸収体によりガスプレナム内に入射する中性
子の一部を吸収するため、この部分の中性子束が局部的
に大きくなるのを防止する。

このため隣接する燃料棒のこのガスプレナムに対応した
部分の出力が局部的に大きくなるのを防止する。よって
軸方向の出力分布が均一化し、炉心全体の出力を上げる
ことができる。

（力発明の一実施例第３図ないし第５図を参照して説明する。

第３図には沸騰水形原子炉の燃料集合体を示す。

図中１０１・・・は燃料棒であって、これら燃料棒１０
１・・・と水棒はたとえば８行８列の格子状に配列すれ
、燃料バンドル１０２を構成している。

この燃料バンドル１０２の上端部および下端部には格子
状の上部タイゾレート１０３および下部ダイプレート１
０４が設けられ、上記燃料棒１０１・・−および水棒の
上端部および下端部はこれら上部ダイプレート１０３お
よび下部タイプレート１０４に取付けられ、所定の配列
に保持されている。

また、この燃料バンドル１０２の中間部には複数のスペ
ーサ１０５（第３図では１個のみ示す）か設けられ、こ
れら燃料棒１０１・・・間の間隙を所定の間隙に維持し
ている。

そして、この燃料バンドル１０２は断面略正方形のチャ
ンネルボックス１０６内に収容されている。

上記下部タイブレー）Ｊ　０４の下部にはノズル部１０
４ａが一体に形成され、冷却材（軽水）はこのノズル部
１０４ｍからチャンネルボックス１０６内に流入し、燃
料棒１０１間を上方に流れる。

そして、上記燃料棒１０１・・・は第５図に示す如く構
成されている。

１０１ａは通常の燃料棒である。この燃料棒１０１ａは
長尺の燃料被覆管１０７内に短円柱状の燃料（レット１
０８・・・を収容し、ト、端部および下端部に上部端栓
１０９および下部端栓（図示せず）を溶接して密封した
ものである。

上記燃料ペレット１０８・・・は酸化ウランの粉末を焼
結したいわゆるセラミック燃料である。

また、上記燃料被覆管１０７は中性子吸収の小さなジル
コニウム合金で形成されている。

上記燃料被覆管１０７内」二部には核分裂生成ガスを貯
溜するガスプレナム１１０が形成されている。このガス
ルナム１ノθ内にはペレット押えスプリング１１１が収
容され、この波レット押えスプリング１１１によって燃
料波レット１０８を下方に押圧し、軸方向の移動を規制
している。

、また、１０１ｂはセグメント形燃料棒である。

このセグメント形燃料棒１０１ｂは短寸の燃料被覆＠’
１ｏｙ’・・−内に燃料ベンツ）１０Ｂパ°を収容して
セグメント１１２・・・を構成し、これらセグメント１
１２・・・をコネクタゾラグ１１３・・・を介【７て溶
接連結し、１本の燃料棒としたものである。

このセグメント形燃料棒１０１ｂの上端および下端には
上部端栓１０９および下部端栓（図示せず）か溶接され
、このセグメント形燃料棒１０１ｂの外径、寸法は通常
の燃料棒１０１Ｂと同一である。

上記各セグメント１１２・・・内にはそれぞれガスプレ
ナム１１０・・・が形成され、またこのガスプレナム１
１０・・・内にはそれぞれ被しット押えスプリング１１
１・・−が設けられている。

このセグメント形燃料棒１０１ｂは燃料バンドル１０２
の中央部に１本あるいは数本配置され、スペーサ１０５
・・・の軸方向の固定等をなすものである。

そして、上記セグメント形燃料棒１０１ｂの中間部にあ
るがスルナム１１０内には中性子吸収体１１４が収容さ
れている。

この中性子吸収体１１４は中性子吸収材料たとえばハフ
ニウムあるいはハフニ１クムを含む合金で形成され、円
筒形をなしている。そして、この中性子吸収体１１４の
上端には円板状のキャップ１１５が溶接されている。

このキャップ１１５の中央部には嵌合口部たとえば嵌合
孔１１６が形成され、また前記コネクタプラグ１１３の
下端中央部にはｌ淡合突部１１２が形成され、この嵌合
突部１１７は上記キャップ１１５の嵌合孔１１６内に嵌
合し、中性子吸収体１１４の径方向の位置決をなしてい
る。

また、上記被しット押えスプリング１１１の上端および
下端には円板状のパッド１１８Ｂ。

１１８ｂがそれぞれ溶接されている。そして、上記中性
子吸収体１１４のキャップ１１５はこのノぐラド１１８
ａとコネクタプラグ１１３の下面との間で挾圧され、中
性子吸収体１１４の軸方向の保持をなしている。また、
上記中性子吸収体１１４の下端は自由状態であるととも
に撚１料ペレット１０８との間に間隙が形成されており、熱変
形、？イドスエリング等により燃料被レット１０８と燃
料被覆管１０７′とが軸方向に相対的に変位した場合、
この中性子吸収体１１４と燃料ベレット１０８との干渉
を防止するように構成されている。

また、」二記゛ぐレット押えスプリング１１１の下端部
は密着巻に形成されており、上記の如く燃料ベレット１
０８・・・と燃料被覆管１０７′とが相対的に変位して
このペレット押えスプリング１１１が伸縮した場合、こ
の中性子吸収体１１４の下端縁がこのペレット押えスプ
リング１１１の素線間に挾まれるのを防止するように構
成されている。また、中性子吸収体１１４の下端と燃料
ベレット１０８との間には間隙か形成されているので、
この間隙部分に入射した中性子は吸入されなくなる。し
かし、この一実施例はペレット押えスプリング１１１の
下部が密着巻となっているので、この間隙部分に入射し
た中性子の一部はこの密着巻の部分で吸収され、２この間隙を形成したことによる悪影響は防止される。

また、上記中性子吸収体１１４の下端部内面はテーパ状
に面取りがなされており、この中性子吸収体１１４の下
端縁がペレット押えスプリング１１１に引掛るのを防止
するように構成されている。

また、前記コネクタプラグ１１３には連通孔１１９が形
成され、この連通孔１１９によって各セグメント１１２
・・・内が相互に連通され、核分裂生成ガス等がセグメ
ント１１２・・・間を流通できるように構成されている
。なお、上記上側のノやラド１１８ａの中央部には孔１
２θが形成され、このバンド１１８により連通孔１１９
が閉塞されないように構成されている。

次にこの一実施例の作用を説明する。

原子炉の運転時にこのがスオレナム１１０に入射した中
性子はその一部が中性子吸収体１１４に吸収される。し
たがって従来の如くこの近傍の中性子束が局部的に大き
くなることが防止される。よってこのセグメント形燃料
棒１０１ｂニｌ）Ｊ接する通常の燃料棒１０１ａのうち
ガスプレナム１１０に対応する部分Ａの出力が局部的に
大きくなることが防止され、軸方向の出力分布が均一化
される。

なお、上記中性子吸収体１１４は筒状をなし、上端部に
取付けたキャップ１１５ｆペレツト押えスプリング１１
１とコネクタプラグ１１３との間で挾圧して固定しであ
るので、取付構造が簡単であり、この中性子吸収体１１
４を容易に組み込むことができる。

また、コネクタプラグ１１３には連通孔１１９を設けた
ので、各セグメント１１２・・・内ノ内圧が均等に保た
れる。

（８）発明の他の実施例前記中性子吸収体は必らずしも筒状のものに限らず、ま
たその保持構造も必らずしも上記実施例のものには限定
されない。

また、コネクタプラグには必らずしも連通孔を設ける必
要はない。

【図面の簡単な説明】

第１図および＄２図は従来例を示し、＄１図は燃料集合
体の斜視図、＄２図は燃料棒の縦断面図である。第３図
ないし＄５図は本発明の一実施例を示し、第３図は燃料
集合体の斜視図、第４図は燃料棒の縦断面図、第５図は
ガスプレナム部を拡大して示す縦断面図である。１０１・・・燃料棒、１０１Ｂ−′・通常の燃料棒、１
０１ｂ・・・セグメント形燃料棒、１０７，１０７′・
・・燃料被覆管、１０８・・・燃料ペレット、１１０・
・・ガスプレナム、１１１・・・ベレット押えスプリン
グ、１１４・・・中性子吸収体、１１５・・・キャップ
、１１９・・・連通孔。出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦′Ｉ）開昭５
８−７２０９Ｇ（６）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）短寸の燃料被覆管内に燃料ベレットを収容して複
数のセグメントを構成し、これらセグメントの端部をコ
ネクタプラグを介して互に接続し、上記各セグメント内
の上部にはガスプレナムを形成し、このガスプレナム内
には上記燃料ペレットを押圧固定する被しット押えスプ
リングを収容したものにおいて、上記ガスプレナム内に
中性子吸収体を収容したことを特徴とするセグメント形
燃料棒。
（２）前記中性子吸収体はハフニウム材料から形成され
円筒状をなし、上端部にはキャップが取付けられており
、このキャップが前記コネクタプラグとベレット押えス
プリングとの間に挟圧されて保持されていることを特徴
とする特許ト形燃料棒。
（３）前記中性子吸収体のキャップには嵌合凹部が形成
されているとともに前記コネクタプラグの下端には嵌合
突部が形成され、これら嵌合凹部と嵌合突部とが互に嵌
合して前記中性子吸収体の径方向の位置決がなされてい
ることを特徴とする前記特許請求の範囲第２項記載のセ
グメント形燃料棒。
（４）前記ベレット押えスプリングの下端部は密着巻に
形成されていることを特徴とする前記特許請求の範囲第
２項記載のセグメント形燃料棒。
（５）前記コネクタプラグには隣接するセグメント内を
互に連通する連通孔が形成されていることを特徴とする
前記特許請求の範囲第１項記載のセグメント形燃料棒。