JPS61139790A - 燃料集合体の砕片トラツプ - 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】 ｌｉへ免り 本発明は原子炉に関し、より詳細には、組立て、修理及
び／又は交換作業後に原子炉中に残された砕片を捕捉し
保持することにより、これらの砕片が燃料集合体に入り
、そこに蓄積され、燃料棒の被覆管に穿孔その他の損傷
を生ずることを防止すべく、燃料集合体の下部ノズルに
取付けられたトラップに関するものである。

先１ｘＪＬ術！号１朋− 原子炉の冷却材循環系統を構成する各構成要素の製造と
その後の据付は並びに修理の間に、原子炉容器と、種々
の運転条件の下に冷却材を該原子炉容器に循環させるた
めの関連系統とから全ての砕片と確実に除去するための
、多くの努力がなされている。砕片を確実に除去するた
めに恋人すな手順が用いられるが、この除去を行なうた
めにセーフガードが採用されているにも拘らず、多少の
断片又は金属粒子は、なおも系中に潜在している。

特に、底部側の格子にトラップされた砕片による燃ｆ１
４Ａ合体の損傷が、成る原子炉において見られることが
最近明らかにされた。この損傷は、管外面に砕片が接触
して擦れることによる燃料棒の管の穿孔である。これら
の砕片は、球状の破片ではなく、比較的薄い矩形の破片
であることが多い。

より具体的には、大部分の砕片は、おそらくは蒸気発生
器の修理又は交換の後に１次系に残置された金属の切粉
である。これらの砕片は、最も下方の格子の皿受は型の
セル壁と燃料棒の管の下端部との間の間隙に蓄積される
。はぼ全量の砕片は、下部炉心支持板の４つの冷却材流
通開口の直上に保留される。

原子炉から砕片を除去するためのいくつかの試みがこれ
までに提案され実行されている。これらの試みの成るも
のは、米国特許第４，０９６，０３２号明細書に示され
ている。この米国特許に示された多くの試みは、一般に
満足すべきものであり、所定の設計運転条件の下にその
目的を実現するが、原子炉の砕片を除去する問題に対す
る新しい試みの必要はなお存在している。この新しい試
みは、原子炉各部の既存の構造及び作用に適合し、原子
炉の運転サイクルに亘って有効であり、投下資本を十分
に補なうだけの全体的な利益をもたらすものでなければ
ならない。

ｌｉへＵ 本発明は、前述の必要性を満足するように構成した砕片
トラップを提供する。砕片トラップは、燃料集合体の既
存の下部ノズルに、その変更を要せずに嵌合するように
した金網製の中空の囲いを備えている。砕片トラップは
、下部炉心支持板の冷却材流通開口に個数及び相対位置
において対応する砕片トラップの流入開口が炉心支持板
の開口の上方に整列されるように、下部ノズルのアダプ
タ板と下部炉心支持板の上面との間に位置決めされてい
る。砕片トラップの流入開口は、角度が付いて延長する
壁部分によって画定され、これらの壁部分は、砕片トラ
ップの金網製の囲いを通る冷却材流に伴なったこれらの
開口を通る１方向のみの砕片の運動を許容する。このよ
うに、砕片は、中空トラップ内に保持され、次の燃料交
換の際にトラップ及び燃料集合体と共に除去される。

従って本発明は、複数の燃料棒と、組織された配列に該
燃料棒を支持する少なくとも１つの格子と、該格子に隣
接して配置された端部ノズルとを含む原子炉用燃料集合
体において、前記端部ノズルを経て該燃料集合体中に流
入する液体冷却材によって運ばれる砕片を捕捉し保持し
て、該砕片が前記燃料集合体に入ることを阻止する砕片
トラップであって、該砕片トラップが、（ａ）該端部ノ
ズルに対して、該格子と反対側において該端部ノズルに
隣接して配置され、該液体冷却材は透過させるが該液体
冷却材によって運ばれた砕片は透過させない材料からで
きている、中空の囲いを有し、（ｂ）該中空の囲いは、
離隔された上部壁及び下部壁を備えており、これらの上
部壁及び下部壁は、該囲いの内部に砕片捕捉・保持室を
形成するように、外周部において互いに連結され、（ａ
、）前記砕片トラップは、更に、該下部壁を通り該囲い
の該砕片捕捉・保持室に開口する少なくとも１つの開口
を画定するための開口画定手段を、該囲いに有し、該開
口画定手段は、該開口を経て該囲いの該砕片捕捉・保持
室に入る液体冷却材流によって運ばれた砕片が該開口を
経て排出されることが実質的に阻止されるように、液体
冷却材流の方向に関して所定の位置関係に配設されてい
る、燃料集合体の砕片トラップを提供する。

より詳しくは、中空の囲いの下部壁の開口画定手段は、
冷却材流の方向に対し成る角度で砕片捕捉・保持室中に
延長している壁部分を含む、この壁部分の内側縁は、冷
却材流の方向と一般に平行に延長する平面内に、一般に
砕片捕捉・保持室の上部壁と下部壁との間にある位置に
おいて、砕片捕捉・保持室に至る開口を画定するように
、下部壁の隣接部分から内方に離隔されている。好まし
くは、砕片トラップは、それを燃料集会体の下部ノズル
に取付けな際にトラップへの入口となる開口が下部炉心
支持板の開口の直上に配設されるように、原子炉の下部
炉心支持板の冷却材流通開口に個数及び位置において整
合された中空の囲いの中の複数の流入開口を備えている
。

トラップは、中空の囲いの構造的な健全性を支援して燃
料集合体の中心計装管への接近を可能にするように、囲
いの上部壁と下部壁との間に取付けられた中央部の環状
スリーブも備えている。更に、囲いは、端部ノズルに嵌
合するように、寸法が定められていると共に、端部ノズ
ル中に解放自在にロックされるようにするための１対の
板ばねの形磨の弾性ロック手段を備えている。

本発明のこれらの目的並びにその他の目的は、添（＝ｆ
図面に示した好ましい実施例の以下の詳細な説明によっ
て一層明らかにされよう。

１１へ１亀欠礼ｉ 以下の説明において、同一の符号は、同−又は対応の部
分を表すように、各国を通じて用いられている。また、
以下の説明において、「前方」、「後方」、「左側」、
「右側」、「上方」、「下方」その他は、説明の都合上
用いられており、本発明を限定するものではない。

釦獣江虹１１ 図面特に第１図には、燃料集合体１０が、垂直方向の長
さを短くした立面図により図示されている。燃料集合体
１０は、加圧水型原子炉に使用される形式のものであり
、図示しない原子炉の炉心領域中において下部炉心支持
板１４上に燃料集合体１０を支持するための下端構造物
即ち下部ノズル（端部ノズル）１２と、この下部ノズル
から上方に長手方向に突出する多数の案内管即ち案内シ
ンプル１６とを基本的に備えている。燃料集き体１０は
、案内シンプル１６に沿って軸方向に隔てられた複数の
横方向の格子１８と、該格子１８により横方向に隔置さ
れ軸方向に支持された長い燃料棒２０の組織化された配
列とを更に備えている。

燃ｆ４集合体１０は、３の中央部に配設された計装管２
２と、案内シンプル１６の上端に固着された上端構造物
即ち上部ノズル２４とを更に備えている。このような各
部の構成によって、燃料集合体１０は、燃料集合体１０
の各部を損傷させることなく便利に取り扱うことの可能
な一体的なユニットを形成している。

前述したように、燃料系合体１０中の配列としての燃料
棒２０は、燃料集合体１０の長さに沿って隔置された格
子１８によって、互いに対し隔てられた関係に保持され
ている。各々の燃料８２０は、燃料ベレット（図示しな
い）を含み、上部端栓２６及び下部端栓２８により両端
が閉鎖されている。核分裂性物質からできている燃料ベ
レットは、原子炉の反応出力を発生させるために用いら
れる。

液体減速−冷却材例えば水又はホウ素含有水は、下部炉
心支持板１４の多数の流通開口３０を経て燃料集会体１
０に向かって上方に圧送され為、各々の燃料集合体１０
の下部ノズル１２の中央部の上部アダプタ板３４中には
、一連の流通孔３２が穿設してあり、冷却材は、燃料集
会体１０の燃料棒２０に発生した熱を取り出して有用な
仕事を行わせるために、これらの流通孔３２を通り、案
内シンプル１６を経て、燃料集会体１０の燃料棒２０に
沿って流れる。

核分裂過程を制御するために、多数の制御棒（図示しな
い）が、燃料集会体１０中の所定の位置に配設された案
内シンプル１６中において往復運動を行うようになって
いる。より詳しくは、上部ノズル２４は、制御棒クラス
ター３６を有し、この制御棒クラスターは、雌ねじを形
成した円筒部材３８を、径方向に延長する複数のアーム
４０と共に備えている。各々のアーム４０は、制御棒に
連結してあり、制御棒クラスター３６は、案内シンプル
１６中において制御棒を上下方向に移動させることによ
り、燃料Ｓ合体１０中の核分裂過程を制御する。これら
は全て既知の構成である。

、ノズル２４に　　【た砕　トーツプ 前記のように、最も下方の格子１８にトラップされた砕
片により燃料集合体１０が損傷を受けることが最近にな
って判明し、この種の損傷を防止するために、この最も
下方の格子１８に到達する以前に砕片をトラップして除
去することが特に望まれている。

本発明は、全体を符号４２によって表したこの砕片トラ
ップに係り、この砕片トラップは、下部ノズル１２の内
部に、その上部アダプタ板３４に近接して該上部アダプ
タ板の下方においてコーナーレッグ４４間に、第１図に
示すように取付けられている。砕片トラップ４２は、ば
らばらの小部品のような砕片を冷却材流から捕捉し、そ
れらの砕片が燃料集合体１０に入るのを防止するために
、下部炉心支持［１４の流通開口３０からの冷却材流の
流路を横切って位置されている。これらの砕片は、トラ
ップ４２の内部に保持され、次の燃料交換の際にトラッ
プ４２及び燃料集合体１０と共に除去される。

第２．３図を参照すると、砕片トラップ４２は、上部壁
４８、下部壁５０及び一連の側部壁５２を備えた中空の
囲い４６を有し、側部壁５２は、上部壁４８及び下部壁
５０をそれぞれの外周部のところで相互に連結し、これ
らを離隔させ、囲い４６の内部に砕片捕捉・保持室５４
を画定している。囲い４６の壁４８，５０．５２は、液
体冷却材は透過させるがこの冷却材によって運ばれた砕
片は透過させないような、適宜の材料からできている１
図示した例において、これらの壁は、−例として、スク
リーン又は層状形態の金網によって形成される。

液体冷却材が下部炉心支持板１４の流通開口３０から囲
い４６を経て上方に流れる間に、囲い４６の下部壁５０
の複数のフラップ状の壁部分５６の形態とした開口画定
手段は、中空の囲い４６に至る多数の開口５８を形成し
、冷却材流によって運ばれた砕片は、これらの開口を経
て、砕片捕捉・保持室５４に入ることができる。開口５
８を形成する一例を表している、図示した例において、
各々の壁部分５６は、下部壁５０の一部分であり、下部
壁５０から部分的に打ち抜かれた浸、下部壁５０の残余
の部分に対して成る鋭角（例えば３０°）に延長するよ
うに、砕片捕捉　保持室５４に向かって内方に曲げられ
たものである。

開口５８と形成する壁部分５６は、砕片捕捉・保持室５
４への開口５８が下部炉心支持板１４の流通開口３０の
直上に配置されるように、下部炉心支持板１４のこれら
の流通開口３０と整列されていると共に、個数について
もＢ６されている。

各々の壁部分５６が下部壁５０の隣接部分に対して固定
的に配置される角度は、下部炉心支持板１４の流通開口
３０から囲い４６を通過する第３図の矢印Ａに示した冷
却材の流路の方向を横断する、はぼ横方向の位置又は傾
斜した位置に、壁部分５６を配置させる。壁部分５６が
下部壁５０の残りの部分に対してこのような位置関係に
あるため、壁部分５６の内側縁６０と下部壁５０の隣接
部分との間に画定された各々の開口５８は、中空の囲い
４６を通る冷却材流の方向に対しほぼ平行に延長する平
面内にある。そのため、冷却材流によって運ばれた砕片
が砕片捕捉・保持室５４に入るには、砕片は、壁部分５
６の１つと衝突し、そこから横方向に屠肉され、開口５
８の１つを通ることになる。砕片は、一旦砕片捕捉・保
持室５４に入った後は、冷却材の流路と平行に配向され
るため、開口５８の１つを通って後戻りすることは実質
的に不可能になる。その代わりに、砕片は、一旦砕片捕
捉　保持室５４に入った後は、囲い４６の上部壁４８に
向かって、冷却材により押付けられる。

なお、各々の壁部分５６の内側縁部はＵ字形のため、複
数の縁部を備えている。そのため内側縁６０のこれらの
複数の部分と上部壁４８の隣接部分との間に形成された
開口５８は、複数の平面内にあり、これらの平面は、中
空の囲い４６を通る冷却材流の方向Ａと平行に全て延長
している。

囲い４６の寸法は、第１．２図に示すように、コーナー
レッグ４４間の下部ノズル１２の外周スカート６２中に
適きされてノズル１２のアダプタ板３４とほぼ同一平面
内に延長するように、全体として定められている。囲い
４６の各コーナーには、一般に円弧状の凹み６４が形成
されている。

対角方向の一対の凹み６４は、下部−炉心支持板１４か
ら垂直上方に延長して対角方向の一対のコーナーレッグ
４４のフランジ７０の通し間口６８に嵌合する対角方向
の１対の整列ビン６６のための適切なスペースを形成す
る。対角方向の別の１対の凹み６４は、下部ノズル１２
中に砕片トラップ４２を組付けた際に下部ノズル１２中
に囲い４６をロックするための対角方向の別の１対のコ
ーナーレッグ４４のフランジ７０と係きするように凹み
６４中に配設され囲い４６に係留された１対の板ばね７
２の形態の弾性手段のために、適切なスペースを形成す
る。砕片トラップ４２の組付は状態において、囲い４６
の上部壁４８は、好ましくは、アダプタ板３４の少し下
方に隔てられる二とにより、アダプタ板３４の流通孔３
２を通る水流が妨げられないようにする。

砕片トラップ４２は、原子炉の炉心から燃料集合体１０
を取出した後、燃料集合体１０の底部から取付ける。保
持又はロック用の板ばね７２は、下部ノズル１２中にト
ラップ４２を挿入する際にコーナーレッグ４４の下部の
７ランジ７０と接触することによって、内方に偏向する
。板ばね７２は、フランジ７０の頂部を過ぎる時、フラ
ンジ７０上に外方にスナップ式に係合する。砕片トラッ
プ４２は、次に、所定位置にロックされ、燃料集合体１
０と共に移動させることができる。

砕片トラップ４２の中空囲い４６は、その上部壁４８と
下部壁５０との間に２つの目的のために取付けられた中
心部の環状スリーブ７４も備えている。第１に、下部炉
心支持板１４上に載置されたスリーブ７４は、中空の囲
い４６の構造的な健全性を支援する働きをしている。第
２に、このスリーブは、下部ノズル１２のアダプタ板３
４に取ｆ寸けられた個所において計装管２２の下端部に
接近することを可能にする。

本発明をその特定の実施例について以上に説明したが、
本発明は、前述した構成以外にもいろいろ変更して実施
できるので、前述した特定の構成は、単なる例示に過ぎ
ず、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９本発明の砕片トラップを組込んだ燃料集合体
の一部断面側面図であり、燃料集合体は、一部を切欠き
、垂直方向の長さを短縮して示した図、第２図は、第１
図の２−２線に沿って見た砕片トラップの上面図であり
、燃料集合体の底部ノズルのレッグ含部分的に断面によ
って示し、砕片トラップの中空の囲いの上部壁及び下部
壁の一部分のみを示す図、第３図は、第２図の３−３線
に沿って見た部分的な断面図であり、砕片トラップの囲
いと示し、特に、中空の囲いの砕片捕捉・保持室への１
つの開口分形成する襞部分を示す図である。 １０・・・燃料集会体、１２・・・下部ノズル（端部ノ
ズル）、１８・・・格子、２０・・・燃料棒、４２・・
・砕片トラップ、４６・・・中空の囲い、４８・・・上
部壁。 ５０・・・下部壁、５４・・・砕片捕捉・保持室、５６
・・・壁部分（開口画定手段）、５８・・・開口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の燃料棒と、組織された配列に該燃料棒を支持する
   少なくとも１つの格子と、該格子に隣接して配置された
   端部ノズルとを含む原子炉用燃料集合体において、前記
   端部ノズルを経て該燃料集合体中に流入する液体冷却材
   によって運ばれる砕片を捕捉し保持して、該砕片が前記
   燃料集合体に入ることを阻止する砕片トラップであって
   、該砕片トラップが、 （ａ）該端部ノズルに対して、該格子と反対側において
   該端部ノズルに隣接して配置され、該液体冷却材は透過
   させるが該液体冷却材によって運ばれた砕片は透過させ
   ない材料からできている、中空の囲いを有し、 （ｂ）該中空の囲いは、離隔された上部壁及び下部壁を
   備えており、これらの上部壁及び下部壁は、該囲いの内
   部に砕片捕捉・保持室を形成するように、外周部におい
   て互いに連結され、 （ｃ）前記砕片トラップは、更に、該下部壁を通り該囲
   いの該砕片捕捉・保持室に開口する少なくとも１つの開
   口を画定するための開口画定手段を、該囲いに有し、該
   開口画定手段は、該開口を経て該囲いの該砕片捕捉・保
   持室に入る液体冷却材流によって運ばれた砕片が該開口
   を経て排出されることが実質的に阻止されるように、液
   体冷却材流の方向に関して所定の位置関係に配設されて
   いる、燃料集合体の砕片トラップ。