JPS6035289A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は燃料集合体に係シ、特に沸騰水型原子炉の炉心
部に装荷される燃料集合体の改良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

沸騰水型原子炉の炉心部に装荷される従来の燃料集合体
は、第１図に示すように横断面が正方形の角筒状の燃料
チャンネル１内に複数の燃料棒２と少なくとも１本のウ
ォータロッド３とを収容している。燃料棒２は、二酸化
ウランを焼結して円盤状に成形加工された燃料ペレット
４７ｉ：細長円筒状の燃料被覆管内に積層状に充填した
ものであり、ウォータロッド３と共にその上下端には上
部端栓５と下部端栓６とが溶接により固着される。この
上部、下部端栓５，６はこの両端栓５．６ｆ：嵌合支持
する支持用嵌合孔７をそれぞれ有する上部タイツレート
８および下部タイツレート９により保持される。燃料棒
２の軸方向中間部Ｌウォータロッド３に保持されるスペ
ーサ１０により軸方向に適宜間隔を置いて艶列支持され
、燃料棒２等の横方向の変位を拘束している。これら燃
料棒２に性上部タイプレート８と下部タイプレート９と
を所定間隔を保持するようにして上下間を結合する結合
燃料棒２ａを備えている。この結合燃料ｎ２ａの上下端
にそれぞれ固着された上部、下部面端栓５ａ、６ａには
その軸部にねじ部をそれぞれ形成している。一方下部タ
イブレート９の上記支持用嵌合孔７には上記下部端栓６
ａのねじ部に螺合するねじ孔が形成され、両者はねじ込
みにより結合される。１だ土部端栓５のねじ部は上部タ
イプレート８の支持用嵌合孔７を貫通してその上方へ突
出し、この突出部にナツト１１を緊締する。こうして上
部タイプレート７と下部タイフレート８とが結合燃料棒
２ａｅ介して結合される。

上部タイプレート８は第２図の平面図に示すように構成
されており、上部端栓５の軸部を嵌合ぜしめる多数の支
持用嵌合孔７を穿設せしめたボス部１２を有する。この
ダス部１２はウェブ１３によシ正方格子状に連結され、
その４箇所のコーナ部にはコーナーポスト１４が立設さ
れる。またボス部１２上・には把手部１５が立設され、
燃料集合体を搬送する際、この把手部１５にクレーンの
フックを引掛けて吊設支持するようになっている。コー
ナーポスト１４は第１図に示すようにコーナーポスト１
４と燃料チャンネル１の上部外壁間に跨設された板ばね
状のチャンネルファスナ１６の上端をこのコーナーポス
ト１４の頭頂部にボルト１７によりメルト締めし、Ｍ状
のチャンネルファスナ１６の下端を燃料チャンネル１の
外壁にその中心方向へそれぞれ弾圧せしめて燃料棒２等
をこの燃料チャンネル１に固定する０ しかしながら、このように構成された上部タイプレート
８では、多数のボス部忙相互間で形成する空間を上部タ
イプレート８の厚さ方向に流れる２ 冷却材の流路１８は、これらボス都稀相互間を正方格子
状に連結するウェブ１３により阻害され、流路面積は狭
小となる。よってこの流路１８を流れる際の冷却材の圧
力損失は相当大きなものとなシ、原子炉内で冷却材の対
流を生せしめるのに大きな駆動力を必要としていた。し
たがってこの冷却材流路１８はできるだけ広い方が望ま
しい。例えば原子炉の冷却材喪失事故の発生時において
、図示しない緊急用炉心冷却系から冷却材を原子炉に注
入して補給する際にも冷却材流路１８は広い方が迅速に
対処することができる。

また、このように構成された燃料集合体が原子炉に装備
されて運転されると、燃料棒２は放射性照射等による成
長のためにその軸方向に伸長するが、結合燃料棒２ａ以
外の通常の燃料棒２に結合燃料棒２ａ以上の成長量が生
じた場合、上部タイプレート８はこの上部タイツレート
８と結合されている結合用燃料棒２ａに拘束されている
ために、結合用燃料棒２ａ以外の通常の燃料棒２ａが＋
ｉｌ＋方向に伸長するとこの上部タイプレート８により
拘束されて圧縮荷重を受ける恐れが生ずる。勿論、この
ような圧縮荷重により燃料ｔ＞２が損傷するものではな
いが、より高度な安全性を得るためには圧縮荷重を受け
ないようにすることが望ましい。

〔発明の目的〕

本発明は上述した事情に鑑みなされたもので、燃料集合
体のプレナム部における冷却材流路が拡大されて冷却材
の流れにょる圧力損失が軽減され、燃料棒の軸方向変位
が拘束されず、高燃焼時にも放射線照射成長に伴なう圧
縮荷重を受けることのない燃料集合体を提供することを
目的とする。

〔発明の概要〕

上述した目的を達成するために本発明に係る燃料集合体
は次のように構成される。

格子状に複数配列した燃料棒と少なくとも１本のウォー
タロッドとを、この燃料棒軸方向に適宜数段配設したス
ペーサにょシ整列支持して燃料チャンネル内に収容する
燃料集合体において、上記ウォータロッドの下端部は下
部端栓を介して下部タイゾレートにねじ結合され、上記
ウォータロッドの上端部は上部端栓を介して把手部を一
体的に立設し、上記燃料棒のプレナム部を拘束スペーサ
によりこの燃料棒の外周を堅く保持するようにして構成
される。

〔発明の実施例〕

以下、本発明に係る燃料集合体の実施例について第３図
を参照して説明する。

第３図は本発明に係る燃料集合体の全体構成を示す縦断
面図であり、図中符号加は横断面正方形の角筒状の燃料
チャンネルである。この燃料チャンネルｍ内には正方格
子状に配列された複数の燃料棒２１と少なくとも１本の
ウォータロッＦｎとが収容されている。このウォータロ
ッド２２は第３図に示すように複数の燃料棒２１のほぼ
中央に配列され、その直径は燃料棒２１の直径よりも大
きく、例えば約２倍に形成されて、その強度を増強して
いる。またウォータロッドｎの下端部は下部端栓乙が固
着され、その下端開口部は閉塞される。下部端栓２３は
フランジ状の枠部より下方へ突出する軸部にねじ部を形
成してお９、このねじ部に吠合するねじ孔を有する下部
タイゾレート２４に結合される０同じく燃料棒２１の下
方はこの燃料棒２】の下端に固着される下部端栓２５を
上記下部タイプレート冴のねじ孔忙螺着されて、下部タ
イプレート２４により支持される。これら複数の燃料棒
２】とウォータロッドｎの軸方向中間部はこのウォータ
ロッドηを介して互いにその軸方向に間隔を置いて位置
決めされて、複数段配設された偏平角筒状のスペーサか
により、平行等間隔に整列支持される。これらスペーサ
四はスペーサあの外側壁が燃料チャンネル加内側壁に尚
接するように収容されて、燃料チャンネル加の軸方向中
間部に固定されるようになっている。

一方燃料棒２１およびウォータロッド酋の上端開口部は
、円板状の枠部のみを有しこの栓郡上に直立するような
軸部を備えていない上部端栓ａが固着されて閉塞される
。上部端栓ｎに軸部がないために、その分燃料棒２１の
軸長を長くでき、そのゾレナムを大きくできる。上記ウ
ォータロッドηの」郷陣？ｉ６１栓γ上には把手部列が
立設される。この把手部列はその全体形状がほぼ１字形
に形成されており、燃料集合体の搬送の際のクレーン等
のフックによる引掛けと懸吊に便利なようになっている
。

この把手部列は第５図に示すようにアイボルト状２Ｂ＆
に形成して、クレーン等のフックによる引掛けをよシ一
層確実になるようにしてもよい。

ところで燃料棒２１等の上部、すなわち燃料集合体のプ
レナム部は、従来の燃料集合体のように上部タイプレー
ト７では支持されずに、第４図に示すように構成された
拘束スペーサ２９によシ拘束される。　この拘束スペー
サ四はその中心部にウォータロッドｎに、その外周には
燃料棒２１にそれぞれ適合する径に形成された支持用嵌
合孔３０ａ＋３０ｂを有する環状支持部３１ａ、３１ｂ
を、ウォータロッドｎおよび燃料棒２１の設置数に対応
して設けている。この環状支持部３１ａは細帯状の連結
部３２により正方格子状に連結され、燃料棒２１および
ウォータロッドｎの上部をこの支持用嵌合孔３Ｕａ＋３
０ｂに密に嵌合せしめてこれら燃料棒２１およびウォー
タロッドｎの上部外周を釡列支持し、その径方向の変位
を堅く拘束している。塊状支持部３１ａの４つの各コー
ナ一部を貫通して上方へ突出する燃料棒２１は上部端栓
２７を介してガイｒボストおを立設し、燃料棒２１およ
びウォータロッドｎ′＠：燃料チャンネル幻内に収容す
る際にこの燃料チャンネル茄を案内するようになってい
る。この燃料チャンネル印の下部は第３図に示すように
、下部タイゾレートｕの上部外周に凹設して形成した係
合段部２４ａに係合されて支持されるようになっている
。

この係合段部２４ａにおいては燃料チャンネル頷は単に
係合されるようにすればよいが、溶接またはねじ止めに
より結合するようにしてもよい。これによれば両者の結
合は一層確実なものとなる。

なお、上述の実施例では拘束スペーサ２９を燃料棒２１
のプレナム部にのみ、一段設置した場合について述べた
が、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の要
旨を変更しない限り種々変形して実施し得るものでおる
。例えば拘束スペーサ四を複数段配設してもよく、また
、燃料棒２１等をその径方向のみを拘束するスペーサと
、軸方向のみを拘束するスペーサとに分別し、これらス
ペーサを燃料棒２１等の軸方向に交互に配設してもよい
。

これによればスペーサによる燃料棒等の支持は一層堅固
なものとなり、燃料棒２１等の健全性を向上せしめるこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明に係る燃料集合体は、大径のウ
ォータロッドの下端へ下部端栓を介して下部タイプレー
トにねじ結合すると共に、その上端には上部端栓を介し
て把手部を一体的に固着し、上記ウォータロッドと共に
複数配列された燃料棒のプレナム部を拘束用スペーサに
より、この燃料棒の径方向の変位を拘束するように整列
支持せしめた。したがって、燃料棒の軸方向変位はフリ
ーとなり、燃料集合体の高燃焼時に生ずる放射線照射成
長に伴なう燃料棒の圧縮荷重を除去することができる。

また燃料集合体のプレナム部、すなわち燃料棒等の上部
は冷却材流路面積を拡大せしめた拘束スペーサによりｆ
ｉ列支持されるので、燃料棒等のプレナム部における冷
却材流の圧力損失が低減されるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃料集合体の縦断面図、第２図は同、上
部タイル−トの平面図、第３図は本発明に係る燃料集合
体の一実施例の全体構成を示す縦断面図、第４図は同、
第３図の平面図、第５図は本発明に係る燃料集合体の他
の実施例による把手部の要部拡大斜視図である。 加・・・燃料チャンネル、２１・−・燃料棒、ｎ・・・
ウォータロッド、２３．２５・・・下部端栓、冴・・・
下部タイプレート、加・・・スペーサ、硝・・・上部端
栓、あ、２８ａ・−・把手部、四・・・拘束スペーサ、
３０ａ、３０ｂ・・・支持用嵌合孔、３１ａ、３１ｂ・
・・環状支持部、３２・・・連結部。 出願人代理人　波　多　野　久 第１図 第２図 第３図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、格子状に複数配列した燃料棒と少なくとも１本のウ
   ォータロッドとをこの燃料棒軸方向に適宜数段配設した
   スペーサにより整列支持して燃料チャンネル内に収容す
   る燃料集合体において、上記ウォータロッドの下端部は
   この下端部に固着される下部端栓を介して下部タイプレ
   ートに結合されると共に、上記ウォータロッドの上端部
   はこの上端部に固着される上部端栓を介して把手部を一
   体的に立設し、上記燃料棒のプレナム部を拘束スペーサ
   によりこの燃料棒の外周を堅く保持して燃料棒およびウ
   ォータロッドを整列支持するようにしたことを特徴とす
   る燃料集合体。 ２、下部タイプレートは、その外周側面に保合段部が形
   成され、この保合段部に燃料チャンネルの下部を係合せ
   しめてこの燃料チャンネルを支持するようにしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の燃料集合体。 ３、拘束スペーサは、燃料棒およびウォータロッドに嵌
   合される支持用嵌合孔を有し、この支持用嵌合孔に燃料
   棒およびウォータロッドを嵌合せしめてこの燃料棒等の
   径方向変位を拘束するように構成されたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の燃料集合体。 ４、燃料棒は、燃料チャンネルのコーナ一部に近接して
   配列されるものについでは上部端栓を介してガイドボス
   トがそれぞれ立設されたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の燃料集合体。 ５、ウォータロッドの径が燃料棒の径よりも大径である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の燃料集
   合体。 ６、把手部が十字形に形成されたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の燃料集合体。