JPS60177291A - 原子炉 - 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】 本発明は原子炉に関し、特に、原子炉の炉心及び炉心支
持部の構造に関連している。原子炉の炉心は、複数の燃
料集合体を備えている。各燃料集合体は、大体多角形の
横断面形状の細長い構造である。この横断面形状は、通
常は正方形又は長方形であり、燃料集合体は立方体又は
直方体の形状を有するが、６角形の横断面形状でもよい
。炉心を形成する場合、燃料集合体を側面同士接触する
ように集群状に装荷される。

運転中に冷却材によって及ぼされる強い力の下に、また
運転中に生ずる広範囲の温度変化にも拘らず、位置決め
及び整列の状態が保たれるように、燃料集合体を正確に
位置決め一整列させ、しっかりと支持することが不可欠
である。

典型的な従来技術は、米国特許第＠／？Ｊ？／Ｇ号明細
書に記載されて〜・る。原子炉において、一般に、ピン
は炉心支持板に設げられ孔が各燃料集合体に設けられる
か、又は、ピンが各燃料集合体に設けられ孔が炉心支持
板に形成される〇どちらの構造においても、燃料集合体
又は炉心支持板の各々のビンが炉心支持板又は燃料集合
体の孔に入るようにして燃料集合体が取付けられていた
。米国特許第’Ｉ／９．２７／ｌ、号明細書には、この
構造の〜・くっかの不具合と欠点が記載されている。製
造及びコスト上の問題は重要な要因である。典型的な原
子炉には／り２体の燃料集合体があり、各燃料集合体に
は一つの整列ピンがある。、ｙｇａ本の整列ビンを設け
るには、ピン受けいれ部材に穿孔して雌ねじを切り、雌
ねじ孔にねじビンをねじ締めすることが必要である。前
記米国特許明細書に記載されていない大きな問題の７つ
は、これらのビンが、燃料集合体の位置及び整列を保つ
のに必要な程度に有効に燃料集合体を位置決めし整列さ
せないことＫある。

米国特許第グ／９コア／ｌ、号明細書は、炉心支持板に
ビンを形成し、各燃料集合体の下端取付具の隅角部分に
凹所を形成し、燃料集合体が正方形の横断面形状をもつ
場合に各々の隅角部分をビンのグ分円の部分と係合させ
ることを開示している。この構造の不具合は、燃料集合
体をビンと係合させるべく下動させる際にビンが曲がっ
たり変形され・たりすることにある。このように曲がっ
たり変形したりしたビンを修理する場合、炉心支持板及
びこれにより支持される炉心槽を圧力容器から取外すこ
とが必要になるが、多数の燃料集合体を炉心支持板に係
合させた後に７つのビンに対する損傷が生じた場合、こ
の作業は、非常に困難になる。

本発明の主要な目的は、前述した不具合と欠点とがなく
、従来の構造に比べて廉価に製造でき、燃料集合体の組
立ての間に損傷が生じた時に炉心支持板を圧力容器から
取外す必要がないようにした、原子炉の燃料集合体の位
置決め一整列装置を提供することにある。

本発明は、この目的のために、炉心板上に支持された各
々はぼ多角形の横断面形状を備えた炉心を有し、該燃料
集合体は所定の配列に従って側面同士接するよ５に互い
に集群化され、各該燃料集合体は、下方から突出するビ
ンを備えた下部ノズル構造を備えている原子炉において
、各々のビンが、各燃料集合体の底部の隅角部付近の領
域から下向きに延長していることと、複数の燃料集合体
の相隣接する隅角部領域から延長するビンが、相隣接す
るビンから成る７つのビン群を形成することと、炉心支
持板が、燃料集合体の隅角部領域に配設された孔を備え
ており、この孔が、相＠接するビンから成る該ピン群の
１つを嵌合状に収納することにより燃料集合体を炉心支
持板上に適切に位置決めする大きさをもつことを特徴と
するものである。

各々の集合領域に対するビンは、互いに接し、一連の湾
曲した外面を有する本体を一緒に画定するような形状を
備えている。この表面は、通常は、炉心の内部領域につ
いては、完全な円筒面、炉心の外周領域にっ〜１ては半
円筒面又は％円筒面、隅角部については四分円筒面又ヰ
三分円筒面の形状である。炉心支持板は、マトリックス
状の孔を有し、各々の孔は、ビンにより形成された各々
連続する表面をもった１つのピン群を、きっちりしたす
べりばめで受けいれるように位置決め・され且つそのよ
うな寸法を備えている。そのため燃料集合体は強く位置
決めされ、支持され、整列される。外周領域又は隅角領
域のビン群については、適当な形状のスペーサー、典型
的には、外周領域のビン群については半円筒又は三分円
筒状のスペーサー、隅角領域のピン群については、％又
は５円筒状のスペーサーによって部分的に孔を充填して
もよい。場合によってはスペーサーを割愛し、炉心内部
にある隅角部又は外周領域の燃料集合体の２つの内部ピ
ン群によって支持及び整列を行なわせてもよい。本発明
による支持−整列装置は、その経済上及び製造上の利点
のほかに、／っのビンが曲がったり損傷を受けたりした
時に炉心支持板を取外す必要がないという利点も備えて
いる。損傷シタピンのある燃料集合体は取除かれ、損傷
部分が修理される。

本発明は、添付図面を参照とした以下の説明によって、
一層明らかとなろう。

図には原子炉２１が示されている（第１図）。

本出願人による特願昭！ｒ９−ｇ３０Ａ９号明細書も参
照されたい。原子炉２／は、冷却材のための複数の入口
ノズル２Ｓ及び複数の出口ノズル２７（各１つのみ示す
）を備えた円筒状の圧力容器コＪを備えている。圧力容
器２３内には、炉心槽３１を含む炉心λデがあり、炉心
槽３／内には複数の燃料集合体３３がある（第２図）０
燃料集合体３Ｊは、下部ノズル３！と上部ノズル３７と
の間に取付けられ、固定されている。

ノズル３Ｓ、３りは入ロノズルコＳ及び出ロノズルコ７
と混同すべきではない。ノズＡ／３！ｒ。

３７は、本質的には、炉心コブの構造部分である。これ
らがノズルと呼ばれるのは、燃料集合体３３を浸漬して
いる冷却材の入口及び出口として用いられるためである
。−個のみの燃料集合体３３が図示されているが、実際
には多数の燃料集合体が側面同士液して集群化されるこ
とにより１つの配列、ｙｒ（第７図）を形成している。

燃料集合体３３が正方形の断面をもつ場合、典型的には
１９３体の燃料集合体３３が配列３ｇ中に存在する。炉
心λりは、典型的には円板である炉心支持板３り上に取
付けられている（第り、ｌ１図）０リング部材４（／は
支持板３９の外周部の回りに溶接され、炉心槽３１はこ
のリング部材ダ／に溶接されている。原子炉λ／の炉心
コブの上方には、冷却材排除棒（図示しない）と制御棒
（図示しない）とのための案内部材１１．１を含む上部
炉内構造物ｌ／、３がある。支持板３９は冷却材を導く
ように穿孔されている。

冷却材は、入口ノズル２Ｓから流入し、炉心槽３１と圧
力容器λ３の壁部との間の環状路を通って下向きに、次
に炉心支持板３り及び下部ノズル３Ｓを通って上向きに
流れ、燃料集合体３３を浸漬し、これらから熱を回収し
た後、上部ノズＡ／３７、上部炉内構造物ダ３及び出口
ノズル２７を経て排出される。

各燃料集合体３３（第コ、３図参照）は、垂直隔室を形
成する相互差し込み式のスロット付き交差ストラップＳ
３からなる卵詰め枠形状の格子Ｓノを、下部ノズル３Ｓ
及び上部ノズル３７のほかに備えている。ストラップ５
３は、−側にばね（図示しな〜・）を、またその反対側
に突部！ダをそれぞれ備えている（米国再発行特許第、
２ｔ０９９号明細書参照）。燃料棒５５、冷却材排除棒
シンプルｉり（第３図）及び制御棒シンプル５デは、前
記のばね及び突部ｊ４’によって、垂直方向に間延の隔
室中に保持され、固定的に位置決めされている。

上部ノズル３りは従来のものと同様であり、ここでは詳
述しない。上部ノズル３りは、シンプル！７、Ｓ９を取
囲んでいる案内筒６／を有し、膨出拡張部分６３により
これらのシンプルに固定されて〜・る。上部ノズＡ／３
りは、冷却材を導くための流通口６Ｓも備えて〜・る〇 下部ノズルＪＳは、鋳物から成り、頂板り／を有し、頂
板クツからスカート７３が垂下している（第ａ、Ｓ図）
。頂板クツは、冷却材を導くために穿孔されていると共
に、マトリックス状の通し孔７ｇ、７１＞を備えており
、冷却材排除棒シンプルＳ７及び制御棒シンプルＳりは
これらの通し孔中に固定されている。第Ｓ図には、冷却
材排除棒シンプルｊ７を固定するための典型的な通し孔
り５が縦断面図により図示されている。通し孔り！は、
小径とした上部ワタに結合された下方肩部７７を備えて
いる。通し孔７Ｓの上部からスロットざｌが横方向に延
長している。シンブ）Ｌ／Ｓり（第５図に７点鎖線で示
す）は、外殻体ｔ３を有し、外殻体Ｓ３は、雌ねじ付き
頭部ｔＳに、典型的には溶接により接合されている。頭
部ｔｒｓはスロットｇｉに係合する突部ｔ７を備えてい
る。シンブに３７は、頭部ｉｓの雌ねじと係合して下方
肩部７７に対しロックされるねじｔ９により頭部ｇｓに
固着される。制御棒シンプル、ｔ９も同様に下部ノズル
３！に固着されている。

スカート７３の隅角部から脚片ないしはビン９／が垂下
しており、各ビンｑｉは、中実な円柱部分９３と、その
底部側の中実な円錐部分９！ｆとから成っている。ピン
？／の横断面形状は、基本的Ｋ、円弧角９０００円弧の
台形である。

燃料集合体３ｊを炉心２デ内に並べて集群化すると、複
数の互いに隣接した燃料集合体の内側の隅部は、１つの
領域ｔｏｉ＜第７図）に集合する。１群のピン９ノは各
々の領域１０／から下向きに延長している。各群のピン
２ｌは、中実な円柱部分デ３が第１コ図の横断面図に示
すように一連の円筒状外面を近似的に形成するように突
合されている。ここに「近似的」という表現を用いたの
は、成る１群の隣接するピン？／の間に本発明の目的を
果すために長い間隙。

がありうるためである。燃料集合体Ｊ３の領域（配列）
ｌθ／の外周に沿って、半円筒状の表面が形成され、隅
角部には、四分円筒面が存在している。

炉心支持板３９（第デ、１０，１１図）は、冷却材の流
通孔１０３と、底部Ｊ！かう垂下している複数群のピン
１／を受けいれるための通し孔ｉｏｒのマトリックスと
を備えている。各々のた下部１０９（第１Ｏ図）とを備
えている。肩部ｉｏりは複数群のピン９１を受けいれる
寸法を備えている。各群が肩部１０７中にすべり入り、
しかもその内部にきっちりと嵌合することが望ましい。

周辺部及び隅角部の通し孔１０ｊのためにスペーサーを
用いてもよい。冷却材は通し孔ｌＯ！を通って流れる。

本発明による支持−整列構造は、燃料集合体３３を有効
に位置決めし、支持し、整列させる。

燃料集合体１ｉｔ（第１３図）が６角形の場合には、燃
料集合体／／／が集合する領域にあるビン１１３０群に
は、３つのピン／１３が含まれる。各々のピンｌ／３の
円柱部分の横断面形状は、第１Ｊ図に示すように、ｌコ
Ｏ０の円弧状である。外周集合領域は、コψ００の円弧
上に延長する２つのピンを含み、隅角領域は、／２０　
’の円弧上に延長する７本のみのピンを含む。

本発明は、前述した実施例のほかにもいろいろ変更して
実施でき、前述した特定の構成は、単なる例に過ぎず１
本発明を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による原子炉を示す略縦断面図、第２図
は本発明による原子炉の燃料集合体を示す斜視図、第３
図は第２図の半面図、第ダ図は第２図に示した燃料集合
体の下部ノズルの平面図、第５図は第り図のＶ−Ｖ線の
方向に見た下部ノズルの側面図、第！Ａ図はピン構造を
示す下部ノズルの断片的斜視図、第６図は第３図のＶＩ
−ＶＩ線の方向に見た断片的な底面図、第７図は原子炉
の炉心を形成するように集群化した複数の燃料集合体の
ノズルを示す断片的な平面図、第ｇ図は第７図の■−壇
線に沿った断面図、第２図は本発明による原子炉の炉心
支持板の平面図、第９Ａ図は第９図に示した炉心支持板
の一部の断片的な平面図、第１０図は第デ４図のｘ−Ｘ
線に沿った断片的な縦断面図、第１１図は第を図のＸＩ
−ＸＩｍＫ沿った炉心支持板の側面図、第１−図は第を
図の１−■線に沿った断片的な横断面図、第７３図はｔ
角形の横断面形状の集群化された燃料集合体のピンの配
列の仕方を示す断片的な横断面図である。 コ／・・・原子、炉、λ９・・・炉心、３３・・・燃料
集合体、３！・・・下部ノズル（下部ノズル構造体）、
Ｊ２・・・炉心支持板、９／・・・ピン、ｉｏｚ・・・
通し孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炉心板上に支持された各々はぼ多角形の横断面形状の燃
   料集合体を備えた炉心を有し、該燃料集合体は所定の配
   列に従って側面同士接するように互いに集群化され、各
   該燃料集合体は、下方に突出するピンを備えた下部ノズ
   ル構造物を備えている原子炉であって、各々のピンが、
   各燃料集合体の底部の隅角部付近の領域から下向きに延
   長していることと、複数の燃料集合体の相隣接する隅角
   部領域から延長するピンが、相隣接するピンから成る１
   つのピン群を形成することと、炉心支持板が、燃料集合
   体の隅角部領域に配設された孔を備えており、この孔が
   、相隣接するピンから成る該ビン群の７つを嵌合状に収
   納することにより燃料集合体を炉心支持板上に適切に位
   置決めする大きさをもつこととを特徴とする原子炉。