JPS59197894A - 原子炉用ホ−ルドダウン装置 - Google Patents

原子炉用ホ−ルドダウン装置

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JPS59197894A
JPS59197894A JP59071909A JP7190984A JPS59197894A JP S59197894 A JPS59197894 A JP S59197894A JP 59071909 A JP59071909 A JP 59071909A JP 7190984 A JP7190984 A JP 7190984A JP S59197894 A JPS59197894 A JP S59197894A
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ジヨセフ・ルクレルク
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    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
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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、原子炉の炉心を形成する充てん燃料集合体を
含む形式の原子炉用のホールドダウン装置に関する。
冷却材の流れによって生じたほぼ上向きのカを受ける燃
料集合体を保持する問題は、実際にはまず最初の原子炉
の建設に際して発生し、出力が高くなυ、それにつれて
流量が増大するに従って、一層深刻になる。燃料集合体
を所定位置に保持するだめの、種々の異なった手段が提
案されている。この問題は、集合体が原子炉内部で費や
す時間内に寸法変化を受け、その結果、2つの瞬接した
集合体が相当異なった長さをもち得るといつ皇実のため
、複雑になる。水を減速剤及び冷却材として用いる原子
炉の建設者が現在用いている方法では、冷却材がそれを
通って流れる通し孔を備えた炉心支持底板上に、燃料集
合体が配置されて成る。各々の集合体の上端取付具と炉
心の上板との間には弾性要素が配設される。これらの弾
性要素は、炉心の上板に当接し、炉心底板の方に向って
、また冷却材によるスラス) (thrust )に抗
して、燃料集合体を付勢する。
一般にこれらの弾性要素は、集合体に合体されている。
弾性要素は、炉心の上板に当接するようにガつだ自由端
及び上端取付具に取付けるだめのリンク付き先端を備え
た弾性片の形状を有してもよい。弾性要素は、ねじれ及
びたわみ動作するばね(フランス特許第2326010
号)により形成してもよく、集合体の上端取付具によっ
て支持してもよい。弾性要素は、集合体の上端取付具と
一体の金属筒(bush )と、炉心の上板に向って付
勢した摺動バッド(sl iding pad)との間
に介在させることもできる(フランス特許第24095
76号)。
これらの既知の方法は全て欠点を有し、特に燃料集合体
を一層複雑にする。照射下の劣化は、原子炉内において
再使用すべき照射集合体について複雑な保守が行われる
べきことを意味する。
別の方法によれば、照射された燃料集合体は、廃棄しな
ければならない。ばねが占めるスペースと、それらが必
要とする上端取付具の過大な寸法とは、冷却材の流れ断
面積を制限する。集合体の長さの変化は、全ての状況下
で炉心支持底板に向って燃料集合体を付勢することので
きるばねを設けることを困難にする。最後にばねは、集
合体の上端取付具内への操作用把持具(grab )の
挿入を妨げる。
本発明の少くとも好ましい実施態様の目的は、従来技術
による構造よりも更に好都合に実際の要求に即応できる
ようにしたホールドダウン装置を提供することにある。
本発明によれば、上板と下板との間に複数の集合体が配
設されている形式の原子炉用のホールドダウン装置であ
って、少くとも2つの弾性手段を有する部材から成り、
該装置が第1燃料集合体と該上板との間に配置されて該
部材に下回きの力が加えられたとき、該弾性手段が、該
第1燃料集合体に近接した燃料集合体上に作用するよう
にしたホールドダウン装置を提供する。
該弾性手段は、好ましくは板ばねから成る。
該部材は、好ましくは、使用時において該第1燃料集合
体に当接する第1部分と、この第1部分上に摺動自在に
数句けられ該弾性手段を備えた第2部分とから成る。該
ホールドダウン装置は、好ましくは、該第1部分と該第
2部分とを引き離して情勢するばねを備えている。好ま
しくは、該第2部分の方向に該第1部分を動かすと該弾
性手段が外方に拡開するような配置とする。本発明の一
実施態様によれば、該第1部分と該第2部分とのうち一
方にキー(key)を、他方にスロット(slot)を
それぞれ形成し、該スロットは、該第2部分に向けて該
第1部分を動かしたときに、該第1部分が該第2部分に
関して回転するような形状とする。本発明の別の好まし
い実施態様によれば、該第1部分及び該第2部分は、第
1軸線に沿って互に近付くように動くことができ、該弾
性手段は、該第1軸線と直交するそれぞれの軸上に枢動
自在に取付けてあり、該第1部分が該第2部分の方向に
動くと、該弾性手段がそれらの軸の回りに回転して該第
1軸線〃・ら外方に拡開するような手段が備えられてい
る。この実施態様によれば、該第1軸線に近接した引込
み位置に該弾性手段を付勢させるべ(配置されたばねを
備えることが好ましい。
本発明は、更には、上板と下板との間に配設された複数
の燃料集合体と、上板と燃料集合体との71月に配設さ
れた本発明による少くとも1つのホールドダウン装置と
を備えた原子炉も提供する。
弾性手段は、好ましくは、前記部材に下向きの力が加わ
る前に第1燃料集合体の領域内に全体として収納される
本発明は、特に限定されるものではない実施例に関する
以下説明によって、一層明瞭に理解されよう。
上端取付具が、本発明によって、案内管と操作付設具と
を備えた管状アダプタ板であってもよいということを除
いてフランス特許第536257号に開示された種類の
原子炉燃料集合体に適用する場合について主として本発
明を説明する。このフランス特許には、断面四角形の集
合体を形成するように骨組みにより支持され核分裂性物
質を含有した燃本1棒(ロッド)のクラスタニ(clu
ster )により構成された集合体が開示されている
。骨組みは、冷却材が流れる通し孔を備えた上方端部材
及び下方端部材によって形成さ粁、かつ、集合体の一体
性と機械的強度とを確実にする管によシ互に連結されて
いる。集合体を並列配置して原子炉の炉心が形成される
。集合体は、同じく冷却材が流おるための通し孔を備え
た炉心の下部支持板上に載置される。集合体の上方には
、高温流体を排出するだめの通し孔を備えた炉心板(上
板)が配置される。
炉心部のある集合体においては、中性子吸収利ヲ含有し
炉心の反応度を制御するために必要なロッドを収納する
ために管が配設されている。
同一の集合体の全ロッドは、1つのクラスターを形成し
、このクラスターは、通常スパイダー(5pider 
)と呼ばれる部材によって、1つのブロックとして置き
換えることができる。他の集合体の管は、作動中に置き
換えられない要素、例えば、原子炉を臨界せしめ得る中
性子源、使用されない管の先端を閉ざすためのプラグ(
plug)、炉心の過剰反応度を制御するために用いる
消耗性の毒物質(poison )を含有するロッド、
のクラスターを収納するために用いられる。
第1図は集合体重Oを示す平面図で、その案内管12は
、固定さnた要素と、3つの隣接する要素10a、10
b及び10 cの一部を収納するように支持され、集合
体10 a及び10b2図示しない制御棒クラスターの
可動ロッドを受けいれるようになっている。これらの集
合体は、上端取付具を除いて、既に引用したフランス特
許第536257号に開示さnた一般的構造を有しても
よい。
第1〜3図に示した集合体10は、案内管12のだめの
クロージュアプラグ(closure plug )と
考えられ、作動中は置き換えられない要素と、瞬接した
集合体10 a及び10 bとをホールドダウンするこ
とに関与するように適合された弾性手段を有する部材1
4を備えている。この理由から、部材14はその形状に
よりスパイダーと呼ばれる。
スパイダー14は、燃料棒の組立体(net work
 )中に分布する案内管12に挿入されるように分布さ
れたプラグのクラスターを支持している(第2図)。
第2図は、フラグを集合体重oに挿入し終えた時にスパ
イダー14が占める位置を示す。スパイダー14は、大
体円筒状の2つの同軸部分15.16から成シ、これら
はゆる(互に擦り合うように取付けられ、その結果それ
らは垂直に摺動することができる。下方の同軸部分16
は、基底部18を有し、この基底部には、案内管]2中
に係合するよう九プラグが取付けらnでいる(図示しな
い)。挿入が終了すると、基底部18は集合体10の上
端アダプタ一部材19上に着座する。
スパイダー」4の上方同Jlllノ部分15は、ケーシ
ング(easing ) 17 f有し、ケーシング1
7の内偵]田地面は、下方同軸部分16の管状部分n上
でわずかに摩擦して摺動するようになっている。上方同
軸部分15は、瞬接する燃料集合体10 a及び10b
に当接するよ5になったばね乙を侃1えている。
第2図には、図示を簡単にするために、1個のばねるの
みが示されている。しかし々から、スパイダー14ば、
保持すべき隣接燃料集合体の数に応じて、1〜4個の任
意の数のばね乙を有してもよい。ばねnはフランジ冴に
よって支持され、フランジ冴の平たんな上面は、炉心の
上板2!5に当接している(第3図)。上方同軸部分1
5は、」二板乙の力の下では、下方向軸部分16に関し
て下向きに移動する。上方同軸部分15のケーシング1
7は、この移動の間、同軸部分15.16をお互いの関
係において配回させる手段により案内される。第2及び
第3図に示した実施例にょれば、との配向手段は、成る
数のみそ穴(スロット)26から成り、スロツ)26は
、下方同軸部分16の管部分に形成され、スパイダー1
4の垂直軸線の回りに一定の角度間隔で分布している。
各々のスロット26は、摺動キーを形成するようにケー
シング17に強く連結されたビン路と一緒になって機能
する。ピン路は、同時にケーシング17をスリーブ(5
leeve ) 29に強く連結することができ、スリ
ーブ29ハケーシング17を包んでしかもばね乙を収納
して位置決めする凹所30を有し、はね23は例えばね
じ32によシスリーブ29に取付けられている。
第2及び箒3図には、スロツ)26がその全長の約3/
4に亘る下方部分において、軸線が一直線でかつ平行な
ことが示されている。しかしながら、スロット26の上
方部分は、らせん状になっているため、(第2図に示し
た)上部位置から上方同軸部分15をスラストダウンす
ると、上方同軸部分15の回転が惹起され、この回転は
、四角形断面の集合体の場合、45°のオーダーである
スパイダー14は、−例として上方同軸部分15を掴む
ことのできる普通の取扱い治具を用いることによって、
1つの集合体上の所定位置に配設される。基底部18が
上部アダプタ一部材19に接触した時、各安素は、第2
図に示した位置になる。ついで例えば上板δによって上
方同軸部分15に、軸方間下向きにスラストを加えると
、上方同軸部分15は、下方に動くと同時に回転する。
最初の位置では燃料集合体10の平面寸法をこえて広が
らない(第2図参照)ばね23は、成る新しい配列をす
るようになり、その場合、との配向は、中心面又は隣接
集合体に関しては対称に配置される(第1.3図)。第
1のはね邪の接触域は、その板面が最も高い隣接集合体
例えば集合体10 bの上部アダプタ一部材に当接する
(第3図)。ついで、上部アダプタ一部材19の下向き
移動が続く間に、他のばねるが順次当接位置に動いてく
る。
炉心板5がその最終位置に下向すると、全部のばね乙は
、それらが当接する集合体を保持する。第4図は、ばね
乙の取シ得る2つの最終状態を示す。符号23aに示す
状態(1点鎖線によって示す)は、集合体10の長手方
向寸法よりも大きな長手方向寸法を集合体に与える拡大
、及び数サイクルを経たのちの集合体の保持に対応する
ものである。符号23bに示した実線は、新しい集合体
の場合に対応し、集合体10自身は、先行するサイクル
の間に何らかの拡大をそれ自身経過する。
第4図に類似した第5図による変形実施例において、ば
ね23は、やはり成る数の葉状体によって形成されるが
、これらの葉状体は、ばねが自由な時に分離される。一
方、第2〜4図の実施例では、葉状体あは合体して1つ
になる。この場合にはばねるの挙動はよシ順送シに力る
しかしこればばね邪に対する当接力のてこ腕(leve
l arm )の増大を補償する。第5図に実線で示し
たばね沼の最初の位置において、接触中の葉状体あは、
垂直に対して非常に小さな角度を形成しているので、容
易に形がくずれない。
この変形抵抗は、葉状体:ぢが曲がるにつれた反りの増
大結果として減少する。しかしながら、この力の減少は
、後続の葉状体の作用によって補われる。
スパイダー14を取付けた集合体10もホールドダウン
するように、スパイダー14を形成することもできる。
この目的のためには、同軸部分15、】6の間に圧縮ば
ねを配設すれば充分である。第2図に示した実施例によ
れば、ばね39は、上方同軸部分15と下方同軸部分1
6とにそれぞれ組合された2つの端フランジの間でスパ
イダー14の中心部に配設されている。ばね39は、取
扱い中に一層ぢ、はね23を引込み位置に保持するよう
に、同軸部分15.16を、第2図に示す相対配置に移
動させようとする。ばね39の内部軸受フランジに、炉
心出口への冷却材の流れのための中心開口36.37を
残しておく。より太き力流れ断匍積を与えるようにフラ
ンジ別に別の開口を形成することが望ましい。これらの
開口は、普通のホールドダウン装fを有する集合体の揚
台よシも各々の集合体からの出口の負荷が明瞭に低いよ
うにするに足る大きさとすることができ、こ扛は、集合
体の上部アダプタ一部材が明確に一層軽く々るという点
で、一層そうなる。
同一の部材を前述の例と同一の符号によって示した、第
6.7図の変形例によれば、ばねは、同軸部分15.1
6の相対的な回転によらずに、スパイダー14の長手方
向軸線と直交する軸線の回りに傾動させることによって
、収縮位置と展開位置との間で動かされる。各々のばね
乙は、軸(5pindle ) 42を有する部材41
によって支持され、軸42の先端は、ケーシング17に
しつがりと連結したリム(rim)43に係合している
。軸42はスパイダー14の軸線と直角の回転軸線を形
成する。
リング(ring)45がリム43とケーシング17の
先端肩部との間において、ケーシング17上に、摺動自
在に取付けら扛ている。ケーシング17に取付けた環状
ブツシャ−(pusher ) 46は、圧縮ばね47
のばね力を受けて部材41に当接する。プッシャー46
は、第6図に示す突当シ位置にリング45を付勢するこ
とによってリム43を傾動させようとする。リング45
をリム43に当接させた時の、これら2つの端位置間の
リング45の運動振幅eけ、第7図に示すようにばね乙
を突出させるに足るほど部材41を傾動させる。この傾
動は、炉心の上板るの下向きスラストの方向に起てる。
リング45とリム43は冷却材を流れ易くするために穿
孔されている。
第8.9図に示した変形実施例によれば、ばねnは、同
軸部分15.16が互に接近するときの変形により引込
み位置から隣接集合体の上方の拡開位置へと動く。ばね
23は、ステップを有する(第8図)か又は同じ長さく
第9図)の1組の重ね板ばねの形に図示され、はね乙の
一端は、ロッドを支持した板18に取付けられている。
第8図には、−例として、1つのばね乙の自由位置が1
点鎖線で図示されている。上方同軸部分15は、ばねの
上部曲がシ目(bend )と同一線上に配されたくさ
び(ウェッジ)48を備えている。ウェッジ48は同軸
部分15と同時に下向し、同軸部分16にその目的で設
けたスロットに入る。
ウェッジ48は、1点鎖線で示した位置から保持すべき
隣接集合体10 bと集合体10との間の高さの差を補
うに必要な位置にまでばね乙を徐々に移動させる。
かど取り而を有するヒール(heel)50は、隣接集
合体10 bの直上にばね23を位置決めできるように
、ばねおの内側の葉状体を案内する。
これらのヒールは、部材18上にばね乙の葉状体を係止
するだめの装置を収納する内孔を備えていることが有利
である。係止装置は、ケーシングを含むねじにより形成
でき、内孔を形成した溝の中での装置の変形は、回転中
にねじを係止でき、ねじが失われないようにする。
この変形例によれば、ホールドダウン機能は、基準位f
A、B(それぞれ、ばね及び同軸部分15.16の接触
点)の間の曲げによって動作し基準位置B、C(それぞ
れフランジ冴のスラストを受ける同軸部分15及び隣接
集合体の接触点)の間のてこ腕として作用する葉状体組
立体の単、なる変形のみによって(ν)」ちばね組立体
の枢動又は傾動ガしに)確実に行なわれる。
AとBを結んだ領域は曲げにより動作するので、BとC
を結んだ領域は、同軸部分15、]6が相炸から離れる
ように移動するどきには、即ち1iiJ軸部分15にス
ラストが及ぼされないときには、完全に引込み位置にあ
り、この場合、はねるは嵌合された燃料集合体の平面寸
法の間に引きのばされない。
同様に、この位置では、ヒール5oは、A−B域(ルー
プ)の内側にB−C域が移動する危険を拮除する。
本発明によれは、上端取付具により保吋したばねによる
燃料集合体を従来技術で取扱う際に惹起された不利益を
除き、集合体の寿命に拘束されない寿命のばねのよりよ
き利用を可能にし、損傷したばねのすみやかな交換を可
能にし、原子炉に再導入すべき集合体上の損傷したばね
の交換という問題を除く。従来技術による集合体の場合
、上端の取付具によって占有された空間が、集合体周囲
に極めて近接して案内管を配置することを妨害するのに
反し、本発明は、案内管の可能な配列について別の便宜
を提供する。
本発明は、従来技術の限定を大幅に除き、案内管を集合
体の周囲に接近させることを可能にする。これは、制御
クラスターのロッドの反放射能性をプラグのクラスター
が嵌合された隣接集合体上に一層多く作用させることに
よシ、原子炉内の中性子流を均質にできる。このように
隣接集合体に対する効率の上昇によって、必要な制御ク
ラスターの数を少くできる。
集合体の上端の間に横たわるスペースを可能な限り小さ
くすべき場合、第3図に1点鎖線で示すように、炉心の
上板25を凹凸状にしてもよい。この場合、ホールドダ
ウン力が加わる炉心上板部の位置は距離りだけ低くする
ことができる。この位置変化は、゛ため池によって占め
られル同じスペースについて燃料の活性高さを増大させ
たシ、又は同一の活性高さについてため池の高さを減少
させたシすることを可能にする。
同じ結果は、階段形のフランジ冴又はレノく−の使用に
よっても達せられる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、1つの集合体上に配したホールドダウン装置
を示す一部切欠平面図、第2図は挿入時の位置において
各部を示した第1図のホールドダウン装置の断面図、第
3図及び第4図はばねが隣接要素と接触する時に各部の
占める配列を示す第2図と同様の半断面図、第5図はば
ねの変形例を示す第3図と同様の半断面図、第6.7図
は各部の変形例を示し、第2.3図と同様の断面図、第
8.9図は本発明の他の2つの変形例を示す略説明図で
ある。 符号の説明 10.1.Oa、 10 b、 10 c ・−集合体
】2・・・案内管     15・−・上方同軸部分1
6・・・下方同軸部分  17・・・ケーシングZ3・
・・ばね(弾性手段)25・・・上板26・・・スロッ
ト b− \↓ D 一 Q ■ − 「 \ 〈〕 CD ト、′ Q”) の ■ ロー x CD

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)上板と下板との間に複数の集合体が配設されている
    形式の原子炉用のホールドダウン装置であって、少くと
    も2つの弾性手段を有する部材から成シ、該装置が第1
    燃料集合体と該上板との間に配置されて該部材に下向き
    の圧力が加えられたとき、該弾性手段が、該第1燃料集
    合体に近接した燃料集合体上に作用されることを特徴と
    するホールドダウン装置。 2)該弾性手段が板ばねから成る特許請求の範囲第1項
    記載のホールドダウン装置。 3)該部材が、使用時には該第1燃料集合体に当接する
    第1部分と、該第1部分の上に摺動自在に取付けられか
    つ該弾性手段が配設された第2部分とから成る特許請求
    の範囲第1項又は第2項記載のホールドダウン装置。 4)該第1部分と該第2部分とを離開方向に付勢するば
    ねを含む特許請求の範囲第3項記載のホールドダウン装
    置。 5)該第2部分の該第1部分方向への動きが、該弾性手
    段を外方に拡開させる特許請求の範囲第3項又は第4項
    記載のホールドダウン装置。 6)該第1部分と該第2部分の一方にはキー(key 
    )が、他方にはスロツ)(slot)が形成され、該ス
    ロットは、該第2部分に向けて該第1部分が動かされた
    とき、該第1部分が該第2部分に関して回転するような
    形状である特許請求の範囲第3〜5項のいずれかに記載
    のホールドダウン装置。 7)該第1部分及び該第2部分を第1軸線に沿って互に
    向きあって動かすことができ、該弾性手段が、該第1軸
    線と直交するそれぞれの軸上に枢動自在に取付けられ、
    かつ、これら手段は、該第1部分が該第2部分の方向に
    動かされると、該弾性手段がそれら軸の回シに回転して
    該第1軸線から外方に拡開する特許請求の範囲第5項記
    載のホールドダウン装置。 8)該第1軸線に近接した引込み位置に該弾性手段を付
    勢するばねを備えた特許請求の範囲第7項記載のホール
    ドダウン装置。
JP59071909A 1983-04-13 1984-04-12 原子炉用ホ−ルドダウン装置 Pending JPS59197894A (ja)

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