JPS5933864B2 - 核燃料集合体支持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体金属冷却材の漏洩を防止し、かつ核燃料集
合体の浮上りを防止した核燃料集合体支持装置に関する
。

核燃料集合体は内部に多数の燃料ピンを収容し、炉容器
内に支持される。

そして上記燃料ピンに液体金属等ようなる冷却材を接触
させて熱交換を行なうように構成されている。

ところで上記核燃料集合体内の燃料ピンの交換は、集合
体を炉容器の外部に取出して行なわれる。

従って集合体は簡単に着脱できるような状態で炉容器内
に支持する必要がある。

しかし炉容器内には多数の集合体を非接触に配列しなけ
ればならないので、支持状態が不確実であると集合体が
傾き、炉容器内で集合体同志が当接してしまうおそれが
ある。

そこで一般には集合体の下端にエントランスノズルを設
け、このエントランスノズルを炉容器内に設けられた連
結管の内部に上方より差し込んで支持するようにし、連
結管及びエントランスノズルの各周壁に設けた流量調節
孔を通してエントランスノズル内に冷却材を流入させ、
その冷却材の圧力で集合体を下方向へ押付けて支持状態
の安定化を図るように考慮されている。

このとき燃料ピンとエントランスノズルの圧力損失が大
きいため連結管とエントランスノズルとの間では圧力が
高くなり、集合体を浮上がらせる力が存在し、これによ
って集合体を下方向へ押付ける力が弱められ、集合体の
支持が不安定になるという欠点があった。

また連結管とエントランスノズルとの間における圧力が
このように高いため、連結管の上端とこの部分に当接す
る集合体外周面との間のわずかな隙間から冷却材が漏洩
することになる。

ところで、炉容器内に装荷されたすべての集合体は発熱
量が一定ではないので、この発熱量が異なることを考慮
して流量配分を行ない、各集合体の出口部における温度
が一定となるようにしている。

しかし集合体の浮上刃が大きくなって連結管とエントラ
ンスノズルとの間から冷却材が漏洩するようになると各
集合体への流量配分が困難となり、各集合体の出口部に
おける温度分布が不均一になり、ひいては熱効率の低下
を招き、かつ上記出口部に熱変形を生ずるおそれもあっ
た。

本発明はこのような従来の欠点を除去するためになされ
たもので、その目的は、簡単な構成により冷却材の漏洩
を防止することができ、かつ集合体を確実に支持するこ
とができる核燃料集合体支持装置を提供することにある
。

以下、本発明の詳細を図面に示す実施例にもとずいて説
明する。

第１図は炉容器１の内部を部分的に示す断面図であって
、炉容器１の内部には水平方向に上部支持板２及び下部
支持板３が配設されている。

そして下部支持板３の下方には低圧冷却材室４が形成さ
れている。

上下支持板２，３間には多数の連結管５が垂直に設けら
れ、これらの連結管５を介して低圧冷却材室４と上部支
持板２の上方部分とが連通ずるようになっている。

また上下支持板２゜３の間には高圧冷却材室６が形成さ
れている。

上記連結管５は周壁に流量調節孔７・・・を有するもの
で、この連結管５の内部に、核燃料集合体８の下端に設
けられたエントランスノズル９を上方より挿し込む０と
慨よ０て・集合体８を炉容器１内に装荷するようになっ
ている。

核燃料集合体８は、第２図に示すように内部に多数の燃
料ピン１０・・・を収容し、その燃料ピン収容部の上下
には中性子遮蔽体１１．１２を配置し、下端には前記エ
ンＩ・ランスノズル９を設けているもので、エントラン
スノズル９の周壁にも流量調節孔１３・・・設けられて
いる。

そしてこれらの流量調節孔１３・・・は、集合体８を定
位置に装荷した状態において、連結管５の流量調節孔Ｔ
・・・と合致するようになっている。

また下方の中性子遮蔽体１２はエントランスノズル９の
上部に配置されており、流量調節孔１３・・・より流入
した冷却材がその遮蔽体１２の周囲部を通過して燃料ピ
ン１０・・・へ達するようになっている。

以上のように構成された集合体支持装置において、炉容
器１の下方より供給された冷却材は、低圧冷却材室４の
下方より高圧冷却材室６内に流入しさらに連結管５及び
エントランスノズル９の流量調節孔γ・・・、１３・・
・を通して集合体８内に流入する。

そして上記冷却材は遮蔽体１２の周囲部を通過して燃料
ピン１０に接触して所定の熱交換を行ない、さらに上方
の遮蔽体１１に設けられた流路１１ａを通過して集合体
８の外部へ流出するようになる。

このときエントランスノズル９の下面（低圧冷却材室４
に接している面）においては、Ｐ３の圧力が加わってお
り集合体８を浮き上がらせる力はとなる。

本発明は上記核燃料集合体８の浮上刃を小さくするため
になされたもので第３図にその実施例を示している。

つまり第３図において前記エントランスノズル９の下端
部１４を防錐形に形成するとともに連結管５の下部１５
に内面の中央部１６が突出したディフューザ２０を接続
してなるもので、エントランスノズル９の下面１７まで
は冷却材流路を絞るようにして、その後はディフューザ
２０の中央部１６で極度に絞り、次第に拡開させて冷却
材の流れを下向きの急激な流れにしてエントランスノズ
ルの下部１５をディフューザ２０の内面に押し付けるよ
うにし核燃料集合体の浮上りを防止することにある。

すなわち第３図において連結管５内へ導ひかれた冷却材
の圧力は高いので低圧冷却材室４へ流れ込む。

この流路を第３図中口のあたりから絞ってハまで（口か
らハ迄は同じ流路断面積になるように絞る）流速を大き
くなるようにする。

その後はディフューザ２０によって出来るだけ流体抵抗
を少なくするようにゆるやかに拡流するようにする。

こうした場合イから二までの静圧分布は第４図に示すよ
うになる。

このとき口からハまでは流速が大きく、動圧が大きくな
るため静圧Ｐ２が小さくなる。

全圧分布（動圧＋静圧）が二で減少しているのは摩擦圧
損等によるものである。

この静圧Ｐ２はＰ３に比べるとかなり小さくできる。

本発明によるとエントランスノズル９下面に加わる圧力
はＰ３でなくＰ２である。

故にエントランスノズル９下面を押し核燃料集合体８を
浮上させる力は÷Ｄテ・Ｐ２となる。

Ｐ３〉〉Ｐ２であるから従来装置よりも集合体８を浮上
がらせる力が減衰し集合体８は連結管５の上端に安定に
支持される。

このため地震時等集合体８が浮上し各集合体８への流量
配分が狂うことなく各集合体８の出口部における温度分
布を均一にすることができ、原子炉の安全性を高め熱効
率の向上を図り、かつ上記出口部における熱変形を防止
することもできる。

第５図および第６図は本発明の他の実施例を示すもので
、エントランスノズル９の下部に円周複数個の突部２１
（第５図および第６図では３個設けであるが３個以上で
あれば何個でもよい）を設は集合体８が傾くことを防ご
うとするものである。

つまり、絞り部とディフューザ２０とエントランスノズ
ル９先端の偏心を避けるものである。

以上説明したように本発明によれば核燃料集合体エント
ランスノズルの下部嵌合部と連結管の下部内面に冷却材
の流速が速くなるようにディフューザ部を加工し、その
ディフューザ部の小さい静水圧とエントランスノズル内
圧による差圧でエントランスノズルを下向に引き寄せる
力を発生させているので、核燃料集合体の浮止りを防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明するために高速炉容器内を部分的
に拡大して示す縦断面図、第２図は第１図における従来
の核燃料集合体が連結管内に挿着された状態を拡大して
示す断面図、第３図は本発明に係る核燃料集合体支持装
置を示す断面図、第４図は第３図における冷却材の静圧
分布および動圧分布を示す分布曲線図、第５図は本発明
に係る核燃料集合体支持装置の他の実施例における要部
を部分的に示す断面図、第６図は第５図のＡ、−Ａ矢視
方向切断断面図である。 １・・・・・炉容器、５・・・・・・連結管、８・・・
・・・核燃料集合体、９・・・・・・エントランスノズ
ル、１０・・・・・・燃料ピン、１２・・・・・・中性
子遮蔽体、１３・・・・・・流量調節孔、２０・・・・
・ディフューザ（絞り機構の１部を含む）、２１・・・
・・・突部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内部に燃料ピンを収容しその燃料ピン収容部の下方
   に中性子遮蔽体を配置し下端にはエントランスノズルを
   有しそのエントランスノズルの周壁に冷却材流入口を設
   けた核燃料集合体を、そのエントランスノズルを炉容器
   内に設けられた連結管内に上方より挿し込んで上記炉容
   器内に支持する核燃料集合体支持装置において、上記エ
   ントランスノズルの下端部を防錐形に形成するとともに
   連結管の下部に内面の中央部が突出したディフューザを
   設けたことを特徴とする核燃料集合体支持装置。