JPS5912383A - 原子炉燃料集合体 - 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】 原ｆ−炉燃１！ト集合体においては、従来、使用途中で
、仮に１本の燃料棒から核分裂生成物の漏洩が生したよ
うな場合、１本の燃料棒とは云え、約２００本の燃料棒
を含む燃料集合体全体が継続使用不可とされて原子炉よ
り取り出されていたが、近時、問題の漏洩燃料棒のみを
集合体より抜き出したり、あるいは他の健全な燃料棒と
入れ替えたりすることにより再使用を可能とする気運が
高まって来ており、燃料集合体の解体、再組立が特に重
要さを増して来ている。

本発明は、かかる気運に立脚し、水中遠隔操作によって
簡便に）晋イ体、再組立ができると共に新燃料の製造時
の組立工程の簡便化をも図り得る原子炉燃料集合体の改
良に関する。

原子炉燃料集合体、特に加圧木型原子炉の燃料集合体は
一般に第１図に図示する川Ｊく支持格子（２）に支持さ
れた多数の並列燃料棒（１，）　ｋ−ｌ−、都ノズル（
３）。

下部ノズル（４）間で保持した溝膜からなっているが、
これには核制御のため制砥俸束集合体が）μ々使用され
る。その、虐めこの制御俸東集合体を嵌挿ずろための制
御棒案内管が前記上部ノズル（３）には通常結合されて
いる。

この制御棒案内管は最近では加圧水型原子炉の燃料集合
体における奇生的中性子吸収を減らす観点から直径ボー
Ｊ１４　ｍｍ　＋肉厚ｏ４ＩＩＩｍ、１度のジルコニウ
ム基合金管、通称ジルカロイ−４が用いられているのが
普〕…であり、従って一般購造部材としてのステンレス
鋼が使用される」二部ノズルとは異なる金属となり、前
記」二部ノズルと制御＃案内管との結合においては異種
金属の結合という状態を現出する。

そのため、両者の結合に際しては、」二部ノズルに溶接
されたステンレス銅製のスリーブと制御棒案内管との機
械的がしめによったり、ねし結合を用いるのが通例とな
っている。

第２１テ、第３図に図示する結合構成例はこれらの例で
あり、従来の結合においては、これら第２図あるいは第
３図に図示する妬き手段が最も代表的なものとして知ら
れ、かつ実ＩＸｆＬされている。しかし、これらは夫々
燃料棒の解体、再組立に関し、１げ顯がある。即ち、第
２図に図示する結合手段はＪ−、ｉｆＢノズル（３）の
支持プレート（３ａ）とスリーブ（５）を溶接し、スリ
ーブ（５）と制御棒案内Ｗ（６）を共に外方に１膨出さ
せる、所謂、バルジ加工で機械的に結合することによっ
て間接的に上部ノズル（３）と制御棒案内管（６）を固
定するものであるが、この形式では、本質的に燃料集合
体の解体、再組立は上部ノズル側からは不可能乃至は非
常に困難で、通常、わざわざ燃料を水中で転倒させて集
合体を保持具で上下逆に支持した状態で一般にねじ止め
手段で結合されている下部ノズルと、制イ、ＩＩ棒案内
管を取り外し、下部ノズルを除去することによって燃料
棒を集合体の下部側より引き抜いたり、取り替えたシし
なければならず、操作が極めて複雑となることはもとよ
り、長さ４ｍを越す燃料集合体を水中遠１剥操１・「で
長手方向に関して１８０度回転させるための大槽の装置
も必要となり、その上、集合体の性能についても燃焼初
期段階で細かい破片に割れた燃料ベレットが、上下逆に
なる回転操作の間に燃料４内で、異常な移動、再配列か
生じる＋’Ｕ　０目性があり、好、ましくない。

一方、第３図に図示する結合手段は、制御棒を入れ易く
するためカラー（７）を制御棒案内管（６）−１，部の
ｌＦ側に冠装し、冶金的に結合すると共に」一部にねし
部（７ａ）を設け、これにロッキングカップ（８）と上
部リングナンド（９）を冠せて使用中、リングナツト（
９）の顧みを防止するようにした構成からなっており、
」一部ノズル支持プレート（３ａ）と制御棒案内管（６
）がねし結合されているため、ねしを取り外すことによ
って上部ノズル（３）が除去できるので集合体上部側よ
り燃料棒を引き抜くことかでき、解体。

再組立が可能であるという利点を有するが、−面、ねじ
の取り外し、取り付は時、ナツト部分の回転駆動力によ
って制−棒菓内管に回転モーメントが作用し、弾性範囲
内の、あるいは場合によっては塑性領域に至るような捻
り変形か生じる。これは特に燃料としての高温水中での
使用条件を考えれば、燃焼サイクル中にねじ部への付着
物や腐食の影＝、、１でねじの噛合いが固くなっている
ことが多く、原子炉１！！転停止時の操作でも無視でき
ない１つの問題を含んでいる。

かくして、本発明は上記の如き上部ノズルと制御棒案内
管との結合において、制御棒案内管を上部ノズルに関し
て彊り止めし、リングナツト等による上部ノズルと制御
棒案内管とのねし結合の取り付け、取り外し時に、制御
棒案内管に過大な捻り力か（］脅されるの全防止するこ
とを目的とするものである。

ａ＋＋ち、本発明の特徴とするところは、制御棒案内管
の上端部に鍔部及びねじ部を有する中空の締結部材を付
設し、上部ノズルの支持プレート下面に、前記鍔部が当
接し、かつ前記支持プレートに設けられた挿通孔に前記
ねし部が嵌挿された状態で、■ｊｌ記支持プレート上面
側よシ前記ねじ部に嵌合する中空のナツト部材又はボル
ト部材を螺合せしめて制御棒案内管と、上部ノズルとを
機織的に結合固定する解体、再組立可能な燃料集合体に
おいて、自ｉＪ記制（１１１倖案内管に前記上部ノズル
に関連した手段で廻り止め機ｍを設けたことにある。

ここで、制４０　Ｗ案内管及び上部ノズルに関連した剛
り止め機構とは、制御棒案内管の締結部材外面に付設し
たキーと、上部ノズル支持プレートに刻設したキー溝か
らなり、前記キーを支持プレートのキー溝に嵌挿するこ
とによって雪りｄｚめする方式、制御棒案内管上端部に
設けた締結部材の鍔部を大略、多角形状にし、これが嵌
挿されるような相似多角形状の座ぐりを上部ノズルの支
持プレートに刻設し、両者を係合する方式などが含まれ
る。勿−１これらの外、種々の改変も可能である。

なお、制御棒案内管を上部ノズルに上記各方式により結
合した後のリングナツト等の制御１１　案内管に対する
廻り止め、即ちねしの弛み防止は特開昭５５−１３８６
８８号公報等で開示された公知の手段、例えばスポット
溶接法やロンキング部材が用いられ、容易に行なわれる
。

以下、本発明の具体的な実施の態様を添付図…１にもと
づき、更に説明する。

第４図は本発明に係る制御棒案内管と、上部ノズルとの
結合構成の１例として制僑棒案内管上端部π設けられた
締結部材、即ちカラーに廻り止め用のキーが配設された
場合の分解図で、（イ）は支持プレート下面の平面図、
（ロ）は分解斜視図である。

同図において（３ａ）は上部ノズルの支持プレート、（
６）は制御棒案内管、（７）は締結部材即ち、カラー、
（１０）は上部ノズルの支持プレー）（３ａ）に穿孔す
れた制御セト案内管挿通孔であり、締結部材即ちカラー
（７）の」二喘部には雄ねじ（７ａ）が設けられ、その
下部には鍔部（７ｂ）が形成されている。

そして、鍔部（７ｂ）にはその一部に切欠形成されたキ
ー固定溝（７ｃ）があり、別途製作したキー（１１）が
嵌装されＴＩＧスポット溶接等により取り付けられてい
ると共に、前記上部ノズルの支持プレート側の制御棒案
内管挿通孔（１０）において、該挿通孔（１ｏ）に而し
て上記キー（］υを受は入れるキー溝（（２）が所定の
深さに刻設され、それらキー（１１）とキーτ１り（１
２）によって互いに関連した本発明！都の例り止め機＋
ｉ（が構成されている。

」−記要胤例において、制御棒案内管（６）の素管と締
結部材即ちカラー（７）とは通常、同材質のジルカロイ
−４で製作され、両者はその上端部を揃えて位財決めし
、ＴＩＧ溶接で一体に接合形成されるものである。

又、同図示１γりにおいて締結部材であるカラー（７）
の鍔部（７ｂ）が外形はソ四角形状になるよう面取りさ
れているのは、制御棒案内管に瞬接する燃料棒の引抜き
、再挿入等の場合にクリアランスを充分にとって取扱治
工具との干渉を防ぎ、操作を楽にするためで、このこと
は後述の第５Ｌｌ’ｌにおいても同様である。

し刀１して、」二記何イ成においては、カラー（７）を
」二１、・浦に接合した制御棒案内管（６）を上部ノズ
ルの支持プレート（３ａ）に設けた制御棒案内管挿通孔
（ｌＯ）に挿通し、キー（１］）とキーｖＳ（（２）を
互いに嵌合固定すればよく、カラー上部の雄ねじ（７ａ
）にはその後、通常の手段に従ってロッキングカップ、
リングナツトが螺合固定される。

第５′、Ａは前記第４図に示す実施例の他の実施例を示
しており、制御棒案内管（６）の素管と締結部材である
カラー（７）との接合までは前記第４図の場合と同様で
あるか、この図示実施例にあっては、カラー鍔部（７，
ｂ）＋Ｉ近にキーは付設されておらず、従って−Ｌ上部
ノズル支持プレート（３ａ）側の挿通孔Ｏｏ）にもキー
溝は刻設されていない。しかし、その代りに」二部ノズ
ルの支持プレート（３ａ）下面に鍔部の四角形状に合（
っせた座ぐりθ３）が設けられており、鍔部（７ｂ）が
該座ぐり０３）内に嵌装配＠されることによって両者間
に廻り止め機構か形成されている。

ここで、前記鍔部（７ｂ）及び座ぐり０３）の形状は特
に図に示した四角形状に限るものではなく、廻りＩＪＺ
めの機能を達成することができるならば任意の多角形状
、変形形状を選択することができる。しかし、四角形状
は製作が簡単で、かつ機能性も充分あるので工業上最も
有利である。

なお、図中、前各図と同一符号は同一部分を示す。そし
て、この図示例においてもロッキングカップ（８）及び
リングナツト（９）かカラー（７）上端Ｖこ固定され、
その解体、再組立は前記実施例と同様である。

以上、本発明に関し、各実施例を示したが、これら図示
実施例では締結部材上娼に設けられたねじとして雄ねじ
（７ａ）’＆挙示している。しかし、これは雌ねじの代
りに雌ねじとし、締込み用のナツトに代えて中空のホ゛
ルトを上部ノズルの支持プレート上面側より螺合させる
ようにしても同様であり、更にその他、本発明の目的を
逸脱せず、本発明の技術思想に従って種々の変形を加え
得ることは云う迄もない。

刀・くして、本発明燃料集合体においては、制御棒案内
管上部の鍔部を上部ノズルの支持プレート下面に当接し
、支持プレートに設けられた挿通ｆしにそのねじ部を挿
通して支持プレート上面側より前記ねじ部に嵌合する中
空のナツト部材又はボルト部材を螺合せしめて制御棒案
内管と上部ノズルとを結合画定すれば、その脛り止め機
構により制御Ｒ俸案内管に無理な捻りブ７が付加される
ことなく燃料集合体の燃焼途中における解体、再組立時
でも簡便にその作業を行なうことができると共に、新燃
料の製造組立時においても、上部ノズル取付は時のナン
ド締込みにおいて特別に制御棒案内管の固定を必要とせ
ずにナツトを諦めることができるようになり、著しく組
立工程の簡易化を促すことができる。殊に後者は、制御
棒案内管に過度の捻り力を付加しないためという点は前
述と同じであるが、新燃料の場合でも燃料集合体におけ
る燃料棒の正方形配列内の内部領域に配置される制御棒
案内管にあっては、外部より治具を挿入して制御棒案内
管を鍔部等で掴持してねじ締めを行なうことが必要であ
り、かなシの困難性があったが、本発明１博成を設けた
ことにより特別な治具を必貿とすることなしに簡単な組
立か可能となり、近時、益々重妥さをＪＪＩＩえて来た
燃料集合体の解体、再組立の谷易さの点から、本発明燃
料集合体は頗るその要求に適合し、今後における実用化
の期侍される発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、７ＪＯ圧水圧水型原子炉燃料体の全体構造を
示す見取１図、第２図及び第３図（イ）（ロ）は夫々、
従来の制御棒案内管と上部ノズルとの結合構成を示す説
明図で、第２図及び第３図（イ）は断面図で、そして、
第３図（ロ）は分解斜視図で示ノー。又、第４（２）は
本発明における制御棒案内管と上部ノズルとの結合構成
を示す図で、（イ）は」二部ノズル支持プレ７　トの下
面側平面図、仲）は結合部分１１１１’斜視図である。 第５図（イ）（ロ）は本発明における前記結合構成の他
の実施例で、（イ）は断面図、（ロ）は分解斜視図であ
る。 （１）・・・・・・・・・・・燃料棒、（３）・・・・
・・・・・上部ノズル。 （３ａ）・・・・・・・上部ノズルの支持プレート。 （６）・・・・・・・・・・・制御棒案内管。 （７）・・・・・・・・・・締結部材（カラー）。 （７ａ）・・・・・・・ねじ部、　　　（７ｂ、）・・
・・・・鍔部。 （１０）・・・・・・・・・・挿通孔、０】）・・・・
・・・・・・キー。 （１２）・・・・・・・・・・・キー溝、０３）・・・
・・・・・・・・座ぐり。 第　１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　制御棒案内管の上端部に鍔部及びねし部を有する
   中空の締結部材を付設し、」二部ノズルの支持プレート
   下面に前記鍔部が当接゛し、かつ前記支持プレートに設
   けられた挿通孔に前記ねし部が挿通された状態で、前記
   支持プレート上面側より前記ねじ部に嵌合する中空のナ
   ンド部利又はボルト部材を螺合せしめて制御棒案内管と
   １一部ノズルとを機械的に結合固定する解体、再組立１
   工能な燃料集合体において、前記制御棒案内管と上部ノ
   ズルとに互に関連係合する廻り止め機構を設けたことを
   特徴とする原子炉燃料集合体。 ２、　互いに関連係合する湿り止め機構が制御棒案内管
   の締結部材外面に付設したキーと、Ｌ部ノズル支持プレ
   ートに刻設された、前記キーが嵌挿されるキー溝である
   特許請求の範囲第１項記載の原子炉燃料集合体。 ８、　互いに関連係合する廻り止め機構が、制御棒案内
   管の締結部材の多角形状夕）形をもつ鍔部と、該鍔部が
   嵌合可能な、はソ相似の多角形状に刻設された」二部ノ
   ズルの支持プレート下面の座ぐりである特＋ｉ’ｌ請求
   の範囲第１項記載の原子炉燃料集合体。