JPS5933863B2 - 原子炉用熱料組立体の熱料棒の横方向維持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原子炉用の燃料組立体の燃料棒の横方向維持
装置に関する。

原子炉用燃料組立体の場合、燃料棒、即ちバーは、束状
にして互に平行に配設さ札上記束の内部で冷却液体を通
過させるため規則的配置に従って維持される。

これら燃料バーは若干数の横方向維持装置を介して規則
的な束にして維持さ狽。

上記維持装置は、複数の横桁を構成しかつ上記束に沿っ
て多少とも規則的に隔置される格子の形状となっている
。

この種の格子が満さねばならぬ重要な機能は以下の３項
に該当する。

−横方向力の作用を受けても、正確にして規則的な横方
向の網目構造に従って燃料棒を維持する。

−燃料棒の軸線方向の延伸を行わせる。

−燃料棒のまわりで流される冷媒の作用下での該燃料棒
の振動を制限するため、十分な横方向力で上記燃料棒を
維持する。

その上、これら燃料棒は、冷媒の流に向かい会う抵抗を
最小にする必要があり、このため流れの方向に中央助剤
を最小にして設けねばならない。

他方では、中性子流の乱れを可及的に少なくするため、
設計に当って強力に中性子を吸収する材料の使用を回避
しなければならない。

このため、格子の小室の内部に設けられるか、もしくは
格子の小室の壁を構成する材料を切り抜かれるかした燃
料棒維持部材即ち締付は部材から成る、原子炉用燃料組
立体の燃料棒維持格子が考えられる。

同様に格子の骨組および燃料棒の弾性的支持部材を構成
する各種の金属材料の使用も考慮される。

しかしながら、これらの装置は複雑な構造のものであり
、また燃料棒の振動を制限するような横方向の力であっ
てその強さを完全に制御され、るような力を該燃料棒に
加えることができないものである。

従って本発明の目的は、原子炉用の燃料組立体の燃料バ
ーの横方向維持装置であって、上記組立体の互に平行な
複数の燃料棒が束を形成し、この束の内部では維持装置
の形状につくっである直交方向横桁によって規則的配置
に従って上記棒が維持され、上記維持装置が、バーの軸
線方向延伸を可能ならしめながら振動を限定するため横
方向にそ１”Ｌらバーへの力を加えることができ、簡単
な設計にされておりまた制御された強度の横方向力を加
えることのできるものから成る装置を提供するにある。

この１こめ、本発明による装置は、この組立体の縦方向
に順次並べて配設しである複数格子によって構成される
３個の副集団から構成され、上記格子がニ ー 金属板の幅が縦方向に格子の厚さを構成し、２個の
格子が同一にされて３りまた複数燃料棒に沿って若干の
間隔にして互に固定配設させるように内部で複数燃料棒
を挿通させる複数側室を構成しかつ燃料組立体の縦方向
軸線へ平行な複数側面としてこの組立体に関して横方向
に配設しである複数金属板を備える規即的ネットすなわ
ち網目構造に従って組み立てられる複数金属板から形成
される２個の端にある格子。

− および格子の複数側室の弾性壁が端の格子の副室の
若干の壁に対して燃料棒を押し付ける横方向力を燃料棒
へ加えるために端の両格子に対して横方向に変位させる
ように複数燃料棒に沿って縦方向に隔置しである両端の
格子の間に配設されかつ規格的ネットに従って組み立て
られる両端の格子の板の幅よりも狭い幅の弾性金属板か
ら構成される１個の中間路、 から成る。

本発明を一層明瞭に理解させるため、以下本発明による
維持装置の実施例を限定したい例として詳細に説明する
。

第１図には、本発明による横方向維持装置が図示されて
おり、それは正方形小室１０の格子によって構成される
上方部分１と、上方部分１と同様な下方部分２と、小室
１０と同一寸法であるがしかしこの装置の部分１および
２とを構成する格子よりも低い高さの正方形小室１１の
格子によって構成される中間部分５とからなる。

この３個の組立要素１，２および５は、複数管の横方向
維持装置を構成し、小室１００寸法は、組立体の縦方向
即ち第１図の垂直方向において、管がこれら小室の内部
を通過するのに十分な大きさとなっている。

格子１および２はそれらの横方向端において金属板３に
固定され、このとき格子１および２０間には若干の縦方
向の間隔が設けられる。

格子１および２は、互いに直交して剛性を備えるように
組み立てられた複数の金属板１２および１３によって構
成さ札 このため該格子は第１図では部分的にしか見え
ない網目構造なすこととなる。

この網目構造は上記組立体の燃料棒の数より多い多数の
メツシュ即ち小室１０から成り、このことは、それら小
室のうちの若干のものが燃料棒の代りに該組立体の支持
管によって貫通されるという点できわめて重要である。

例えばジルコニウム合金のような非吸収性の材料板で作
ることができる金属板１２″！６よび１３は、組立体を
構成する束の内部での燃料棒の正確な位置決めを決定す
るため正確な側辺を備えた剛性格子を形成するように溶
接によって互に結合される。

中間格子５は、金属板１２および１３０幅よりも狭い幅
の金属板によって構成される。

これら金属板１４によって構成される網目構造は、金属
板１２′＄６よび１３によって構成される格子１−Ｊ６
よび２の網目構造とほぼ等しい。

上方部材１についての金属板１２および１３の下側部分
にはまた下方部材２についての金属板１２、［よび１３
の上側部分には複数のノツチ１５が設けられる。

第１図および第２図に示すように、これらノツチによっ
て、中間部材５は、上方部材１と下方部材２との間に位
置決めされて、上方および下方部材１および２に対して
横方向に若干偏位させられる。

第２図には、上方格子１の小室１０の内部に所定位置に
置かれた燃料棒６が明瞭に図示されており、燃料棒６は
、２本の母線に沿って該燃料棒と接触した中間格子の壁
１４によって、小室１００所定位置に維持されており、
それらの線図は、第２図の平面において、目印１６によ
って示されている。

同様に、燃料棒６は、母線１７に沿って上方格子１の小
室の壁１２および１３と接方１する。

中間格子５の壁１４は弾性的であり、このため中間格子
５はそれが両側の格子１および２に対して横方向に若干
量だけずらされた場合、燃料棒へ一定の力を加えること
ができる。

弾性格子５は、その弾性がインコネルのように照射され
ても維持されるような材料で作られる。

燃料棒６は、下方格子２の小室の壁１２および１３と同
様に接触して母線１７に沿って維持され、下方格子２の
小室が第２図に示した上方格子１の小室と正確に整合し
ていることは明らかであろう。

本発明による装置は、著しく簡単な設計であるけれども
、組立体の燃料棒の維持格子として充足すべき各種の機
能をも一層良好に果し得るものである。

実際上、両端の格子１および２は、完全に構成された網
目構造に旧って複数の燃料棒６を維持することができ、
これら格子１および２は、完全な剛性支持体を構成して
、変形することなく、横方向力へ抵抗できる。

２個の格子１および２と複数の横方向の側板とによって
構成される全体は、実際上完全な剛性を備える。

中間格子５は、格子１および２に対してずらされるよう
に配置されかつ、弾性材料から成る板によって構成され
るので、燃料棒６へ横方向力を加えることができ、この
力が格子１および２に対する中間格子５のずれ（変位）
に従って調整され・このため冷媒の流れの作用下での燃
料棒の振動を制限することができる。

一方、このような固定型式にあっては、燃料棒の加熱の
際のこれら燃料棒の軸線方向膨張が許容される。

第２図に示した場合において、両端の格子１′ｊ６よび
２に対する中間格子５の変位は、小室の断面を示す正方
形の対角線に従って、即ち、該小室の両壁の方向に沿っ
て同一量だけなされる。

このため力の分布は、完全に対称的である。

両側の２個の格子１および２の一方またはこれら２個の
格子の集団で格子５を支持するために行なわれる燃料棒
での中間格子５による力の作用は、どうしても中間格子
の変位を考えることになる。

第３図は、本発明による維持装置の特別の実施例を示し
ており、この場合中間格子５が、この格子の対称軸線に
よって区画された４個の部分に分離される。

これらの部分は、それぞれ互に溶接された複数の金属板
でもって構成される２重壁によって格子５の内部を区画
する。

該部分のそれぞれでは、中間格子５の変位が異なってお
り、かつ格子５の対称軸線に関して対称となっている。

このような構造体にあっては、複数のノツチ１５でもっ
て提供された遊隙の範囲で両端の部材１および２に対し
て移動できるようになった部材５によって燃料棒６へ加
えられる力が平衡されるという長所がある。

この配置の別の長所は、正方形にして配設された４個の
小室へ及ぼされる力を平衡させるところにある。

第４図には、互に直交して配設されかつ格子１および格
子２にそれぞれ属する２個の小室１０の壁１２−ｊ６よ
び１３が図示されている。

格子１および２のそれぞれの壁１２および１３では、複
数の突起部１９および２０と１９′および２０′が設け
られう このため壁１２および１３と燃料棒６との接触
が、それぞれ突起部１９および２０と１９′および２０
′に沿って行なわれ、該突起部は壁１２および１３の金
属の切り抜きまたは押し出しによって作られる。

第５図では、複数の小室の壁を形成する複数の板１４は
、格子５の壁と格子１および２の壁との間の結合を確実
に行う複数の小さい偏向部２ｌ−Ｆ６よび２２と２１′
および２２′を備える。

格子５の小室の上方および下方縁部には、偏向部２１お
よび２２と２１′および２２′と同一の役目を果す複数
の面取部を設けることもできる。

本発明の特に重要な実施は、一方では格子１および２と
他方では格子５とを異なる熱膨張係数を有する材料によ
ってつくることにある。

このとき、冷間時よりも熱間時において大きい燃料棒の
締付を行なわせることができ、このため組立時の燃料棒
の挿入を容易にししかも熱間操業で十分な力を加えるこ
とになる。

上記の作用効果は、若し中間格子５の熱膨張係数が、格
子１および２の熱膨張係数よりもはるかに大きい場合に
は、第３図で示しであるケースで実施される。

しかしながら本発明は、これまで説明しである実施例に
限定されるものでなく、すべての変形を包含し、従って
本発明の範囲を逸脱することなく細部に亘って各種の変
形を行うことができる。

このようにして小室の形状と格子１，２および５の構造
は、図示しである形状と構造は必ずしも同一でなくて、
本発明による維持装置で具備すべき組立体の型式に従っ
て各種の変形を考えることができる。

中間格子は、例えば第３図の５で示しであるような、複
数の基本的格子の集団から構成さね、上記格子が組立体
の横方向面をすべてカバーするように両方の端の格子の
間にある空間で並置される。

任意の型式の複数格子１および２に対する格子５の配置
および維持ならびに第４および第５図に示した格子と異
なる格子内の燃料要素の支持および導入に対する開発を
考えることもできる。

維持装置の製造に対して任意の材料の使用を考えること
もできるが、しかしながら、この装置の最も重要な部分
をつくる材料、即ち格子１および２の集団とそれらの連
結部は例えばジルコニウム合金のような中性子を殆ど吸
収しない材料にする必要がある。

良好な弾性が研究されかつ若干重要でない格子５をつく
るため前と異った機械的特性、および例えばインコネル
のように熱膨張係数に従って材料を選択できる。

最終的に本発明による装置は、各種の原子炉で使用され
る燃料棒のすべての型式の燃料組立体の燃料棒を維持す
るために使用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による維持装置を構成する３個の格子
の一部を破断して示す透視図、第２図は燃料棒を収容す
る両端の格子の一方の小室の平面図、第３図は、この装
置が４個の同一部分から成る特定実施例に対応する平面
図、第４図は、本発明による装置の第１実施例に準じた
細部の透視図、第５図は本発明による装置の第２実施例
に準じた細部の透視図である。 １．２，５・・・・・・格子、６・・・・・・燃料棒、
１０・・・・・・、Ｊｉ１２．１３，１４・・・・・・
金属板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互に平行な複数の燃料棒が束を形成し、上記束の内
   部で燃料棒の軸線方向の延伸をさせながらその振動を制
   限するために、横方向における力を上記棒に加えること
   ができるような態様で複数の横桁でもって規則的配置に
   従って上記棒を維持するための原子炉用燃料組立体の燃
   料棒の横方向維持装置において、上記燃料組立体の縦方
   向に順次配設された複数の格子によって構成される３個
   の格子組立要素１，２．５から成り、３個の格子組立要
   素が２個の末端格子と中間格子とから成り、−前記末端
   格子が金属板より成り、該金属板の幅が縦方向に格子の
   厚さを構成し ２個の格子１および２は同等であり、か
   つ燃料棒６の長さ方向に沿って隔置されて固定されてお
   り、さらに複数の燃料棒全通し得る複数の小室１０を構
   成しかつ燃料組立体の縦方向軸線へ平行な側面として上
   記組立体に関して横方向に配設しである複数の金属板１
   ２′＄３よび１３を備え、これら金属板は規則的な網目
   構造に従って組み立てられており、 −前記中間格子５は前記末端格子１．２の金属板１２．
   １３よりも幅の小さい弾性金属板１４より成り、該弾性
   金属板は規則的な網目構造となるように形成され、かつ
   燃料棒６の長さ方向における前記末端格子間に配置され
   て前記末端格子１，２に対して横方向ずらされており、
   このため前記中間格子の小室の弾性板１４が燃料棒６に
   対して直立方向の力を加えるようになっており、核力は
   前記末端格子の小室の金属板１２．１３に対して燃料棒
   を締め付けるようになっており、前記中間格子５は前記
   末端格子の一方もしくは双方に対し支持されていること
   を特徴とする装置。 ２ 末端格子１および２のうち少くとも１方の格子の中
   間格子５と接触する部分で複数のノツチ１５を備え、そ
   のため端の格子１および２に対して若干の横方向調整が
   できるようにして中間格子５を所定の位置に維持するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の横方向維持
   装置。 ３ 中間格子５が２個の対称軸線を有し、それら対称軸
   によって構成される第１部分のそれぞれの中間格子の横
   方向変位がこの格子の軸線に対して上記格子の第２部分
   の変位と対称にされていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第２項のいづれかに記載の横方向維持
   装置。 ４ 中間格子５が本燃料組立体の側面７ｉ：Ｐ、てカバ
   ーするように、並置される複数基本格子の集団によって
   構成されることを特徴とする特許請求の範囲第１から第
   ３項までの任意の１項に記載の横方向維持装置。 ５ 燃料棒と接触する両端の格子１および２の内部壁１
   ２，１３，１２’、１３’がそれら棒６を維持する複数
   突起部１９，２０，１９’、２０’から成ることを特徴
   とする特許請求の範囲第１から第４項までの任意の１項
   に記載の横方向維持装置。 ６ 中間格子５を構成する複数金属板１７の縁部が棒の
   導入時それら棒の案内をし易くする複数突起部２２まｆ
   こは面取部を備えることを特徴とする特許請求の範囲第
   １から第５項までの任意の１項に記載の横方向維持装置
   。 ７ 中性子に対して殆ど吸収しない金属から成る複数板
   によって大部分構成されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１から第６項までの任意の１項に記載の横方向維
   持装置。 ８ 中間格子５を構成する複数金属板１４の金属が端の
   格子１および２を構成する複数金１２゜１３の金属より
   も大きい熱膨張係数を有することを特徴とする特許請求
   の範囲第１から第７項までの任意の１項に記載の横方向
   維持装置。