JPS61186892A - 原子炉燃料集合体 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は原子炉燃料集合体に関する。

〔従来の技術〕

互いに平行に並んで配置されている棒、特に核燃料物質
を含んでいる燃料棒と、これらの棒を１本づつ収容する
格子目を持ったスペーサとを有し、前記格子目がチェス
盤の目のように行とこの行に対して直角な欄の形に密に
配置された位置にあり、互いに平行な２つの単位格子に
よって形成され、この単位格子が前記スペーサの前記環
に平らに面している外側帯板に共通して設けられ、それ
ぞれ互いに対を成して上下に並べられ格子目を形成する
主ブツシュを有し、これらの主ブツシュがそれぞれの単
位格子に対応し、前記主ブツシュが両方の間に接続ウェ
ブを有し、この接続ウェブが主ブツシュの辺よりも小さ
な幅を有し、前記環に対する接触支持ばねとなっている
原子炉燃料集合体は米国特許第３４５７１４０号明細書
で知られている。この公知の原子炉燃料集合体では、格
子目のすべての位置は、互いに対を成して上下に一直線
に並べられそれぞれ１つの格子目となる主ブツシュ（筒
形部材）で占められている。この主ブツシュの横断面は
互いに一致しており、外側輪郭は正八角形をしている。

主ブツシュは各単位格子においてそれぞれ互いに９０°
の角度を成している前記正八角形の４辺において、隣接
する格子目位置における主ブツシュの対応した個所に、
あるいはスペーサの外側帯板の内側面にぴったりと接し
ている。他の４辺のそれぞれに接続ウェブが成形されて
おり、その接続ウェブは、互いに対を成して上下に並べ
られた主ブツシュの内部室の中、およびそれに伴ってそ
れによって形成された格子目の中に突き出しており、そ
こでこの空間の中にある燃料棒に対する接触支持ばねと
なっている。

公知の原子炉燃料集合体のスペーサは、原子炉において
その燃料集合体を長手方向に貫流する冷却材に対して大
きな流れ抵抗を生ずるだけでなく、原子炉において中性
子を多く吸収してしまう高価な材料の多数の内張りも必
要としている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、スペーサの流れ抵抗を減少し、内張り
の数を減少することにある。

〔問題点の解決手段〕

本発明によればこの目的は、特許請求の範囲第１項の特
徴部分に記載した手段によって達成される。

〔発明の効果〕

本発明により、互いに対を成して上下に並べられた主ブ
ツシュで占められていない格子目に対する中間位置にお
けるスペーサの格子目は、隣の主ブツシュ組および間隔
ブツシュによって形成され、これはスペーサの流れ抵抗
を減少する働きをする。

特許請求の範囲第２項から第１２項に記載した本発明に
基づく有利な原子炉燃料集合体の実施態様によれば、ス
ペーサが製造上有利な構造になり、中性子の吸収が特に
減少し、スペーサの流れ抵抗が著しく減少する。

〔実施例〕

以下図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明す
る。

第１図における原子炉燃料集合体は沸騰水形原子炉に対
して設計されており、正方形の格子板の上側にハンドル
２付の燃料集合体頭部（詳細に図示せず）を有している
。その正方形の格子板の上側には更に２本の控えボルト
（図示せず）があり、その原子炉燃料集合体の板金製の
ラッパー管３はこれらの控えボルトの上に、ラッパー管
３の上端内側における２つの角に設けられた覆われて見
えない板金製の２本の横棒で載っている。この一方の横
棒は対応した控えボルトにねし止めされている。ラッパ
ー管３は断面正方形をしており、両端が開いている。格
子板自体は原子炉燃料集合体の長手方向に多数の貫流開
口を備えており、これらの開口を通して冷却水が沸騰水
形原子炉の炉心内において貫流する。この格子板は原子
炉燃料集合体の長手方向に対して直角に配置されている
。

第１図における原子炉燃料集合体は更に燃料集合体脚部
４を備えており、これは同様に覆われて見えない正方形
の格子板を有している。この格子板にも沸騰水形原子炉
の炉心における冷却水に対する多数の貫流開口がある。

燃料集合体脚部４の格子板は下側にその格子板に向いて
開いているはめ合い機構５を備えており、この機構５は
沸騰水形原子炉の炉心内にあるいわゆる下側炉心格子の
格子目にはめ込まれる。

更に第１図における原子炉燃料集合体は、原子炉燃料集
合体の頭部および脚部４に対する保持棒９として形成さ
れ核燃料物質が詰められている一連の燃料棒を有してい
る。これらの保持棒９は燃料集合体脚部４の格子板にね
じ込まれ、燃料集合体頭部の格子板を貫通し、そこで格
子板の上側にあるナツトで格子板にねじ止めされている
。

核燃料物質が詰められている別の燃料棒１ｏの両端は、
原子炉燃料集合体の頭部および脚部４の格子板にある貫
流開口をゆるく貫通している。その燃料棒１０の上端に
コイルばねとして形成され　゛た抑えばねがある。これ
は圧縮ばねであり、その一端は燃料１＠１０に接し、他
端は燃料集合体頭部の格子板の下側面に接している。

また第１図における原子炉燃料集合体は、燃料集合体頭
部と燃料集合体脚部４との間に多数の矩形、この実施例
の場合正方形のスペーサを有している。これらのスペー
サは頭部および脚部４の正方形の格子と一致しており、
そのうちの１つのスペーサ２２が第１Ｉｉ！！Ｉに示さ
れている。別のスペーサもこのスペーサ２２と全く同様
に形成されているが、燃料集合体のラッパー管３によっ
て頭部の格子板および脚部４の格子板と同様に覆われて
おり図には示されていない。

第２図および第３図に詳細に示されたスペーサ２２は正
方形をしており、ニッケル・クロム・鉄合金で作られて
いる。２枚の平らな外側帯板２３゜２４は立てて互いに
直角に組み合わされ、スペーサ２２の角は丸みを形成し
ている。更にスペーサ２２は多数の格子目２６を有し、
これらの格子目２６はチェス盤の目のように行およびこ
の行に対して直角の欄の形で密に配置された位］ｆｌに
ある。

第２図および第３図には示してない核燃料物質が詰めら
れた燃料棒は、それぞれ１本つづ格子目２６を貫通し、
外側帯板２３．２４はその燃料棒に対して直角を成し、
燃料棒に平らに面している。

かかる燃料棒はジルコニウム合金製の気密に封鎖された
被覆管の中に核燃料物質を有している。

スペーサ２２の外側帯板２３．２４の内部に、互いに対
を成して上下に並べた主ブツシュ２７゜２日が配置され
ている。これらの主ブツシュ２７゜２８は第４図および
第５図に詳細に示されており、スペーサ２２内において
相互におよび燃料棒に対して平行な長手軸心を有し、行
およびこの行に対して直角な欄の形の格子目の位置にお
いて、チェス盤の同色の目のように、２つの位置の間に
おける中間位置をあけた状態で配置されている。

特に第４図および第５図に示されているように、スペー
サ２２におけるすべての主ブツシュ組の主ブツシュ２７
．，２８は、外側輪郭が同じ大きさの断面正八角形をし
ている。このへ角形の外側帯板２３または２４に平行な
主ブツシュ２７．２８の２つの辺に、主ブツシュ２７．
２８の長手軸心に対して平行な接続ウェブ２９，３０が
設けられている。これらの接続ウヱブ２９，３０はそれ
ぞれ外側輪郭を形成する正八角形の辺の中央に形成され
、この正八角形の一辺の約３分の１の幅を占めている。

この正八角形の互いに平行な辺に置かれた２つの接続ウ
ェブ２９．３０は、それぞれ中央部分が同じ方向に湾曲
され、即ち一方の接続ウェブ２９は主ブツシュ２７．２
８に関して外側に湾曲され、他方の接続ウェブ３０は主
ブツシュ２７゜２８に関して内側に湾曲されている。更
に主ブツシュ２７．２８はそのブツシュ壁が正八角形を
形成する外側輪郭の辺の中央に固い突起３１．３２を有
している。一方の突起３１は、その外側輪郭の辺にある
接続ウヱブ２９が主プツシ３．２１．２８に関して外側
に向けられている場合内側に向けられ、他方の突起３２
は”、その外側輪郭の辺にある接続ウェブ３０が主ブツ
シュ２１．２８に関して内側に向けられている場合外側
に向けられている。

スペーサ２２内において対角線上で主ブツシュ２７．２
８間に、互いに対を成して上下に並んだ間隔ブツシュ３
３．３４が配置され、これらの間隔ブツシュ３３．３４
の横断面積は主ブツシュ２７．２８の横断面積よりも小
さい。その外側輪郭は長方形の形をしているが、これは
正方形にもでき、その辺の長さは主ブツシュ２７．２８
の横断面の正八角形を形成している外側輪郭の辺と同じ
である。これらの間隔ブツシュ３３．３４は主ブツシュ
２７．２８の間にその断面外側輪郭の一辺にぴったり接
して設けられ、接続ウェブ２９，３０および突起：ｊｌ
、ｓ２を持った２つの辺の間に存在している。主ブツシ
ュ２７はそれに溶接された間隔ブツシュ３３と一緒にス
ペーサ２２の第１の単位格子を形成し、他方の主ブツシ
ュ２８はそれに溶接された間隔ブツシュ３４と一緒に第
１の単位格子に対して平行なスペーサ２２の第２の単位
格子を形成している。

外側帯板２３．２４における行ないし欄の形における格
子目２６の位置に、それぞれ２つの位置の間の中間位置
をあけた状態で、互いに対を成して上下に並べられたＵ
リンク３５．３６が配置されている。これらのＵリンク
３５．３６は第６図および第７図に示されており、格子
目２６内における図示してない燃料棒の側が平らにされ
たＵ字状の帯板で構成されている。Ｕリンク３５．３６
はその両側脚部が対応した外側帯板２３．２４の内側面
に直角に立っており、舌片でそれらに係合し、その舌片
で外側帯板２３．２４に溶接されている。Ｕリンク３５
．３６はその両側脚部の間が、主ブツシュ２７．２８の
横断面外側輪郭を形成する正八角形の半分と同じ形の横
断面外側輪郭をしている。スペーサ２２の各単位格子に
は、２つの主ブツシュ２７．２８と１つのＵリンク３５
，３６との間における両対角線方向において、そのＵリ
ンクにぴったりと接して長方形の外側輪郭をした間隔ブ
ツシュ３３．３４がそれぞれ設けられている。その外側
輪郭は、主ブツシュ２７．２８の横断面外側輪郭を形成
する正八角形の辺と同じ長さの辺の正方形にもできる。

互いに上下に並んだ間隔ブツシュ３３．３４はＵリンク
３５．３６に溶接されている。間隔ブツシュ３３．３４
の接触支持面の間において、Ｕリンク３５．３６はそれ
が溶接される対応した外側帯板２３．２４に対して平行
に形成されている。Ｕリンク３５．３６はその部分の中
央に突起３７を有し、これはＵリンク３５．３６に関し
て内側に向けられている。更にそこには接続ウェブ３８
が両方のＵリンク３５゜３６の間に形成され、その幅は
主ブツシュ２７゜２８の横断面外側輪郭を形成する正八
角形の辺の約３分の１と同じであり、Ｕリンク３５．３
６に関して外側に湾曲され、格子目２６内における図示
してない燃料棒に対する接触支持ばねを形成している。

更にＵリンク３５．３６の一方の脚部に、そのＵリンク
に関して外側に向けられた突起３９がある。その場所に
は接続ウェブ３８と同じ幅の接続ウェブ４０も形成され
、これは両方のＵリンク３５．３６に関して内側に湾曲
され、格子目２６内の図示してない燃料棒に対する接触
支持ばねを形成している。Ｕリンク３５．３６の他方の
脚部に、このＵリンク３５．３６に関して内側に向けら
れた固い突起４１が設けられている。同じ場所にＵリン
ク３５．３６の間の接続ウェブ３８と同じ幅の接続ウヱ
プ４２が形成されている。この接続ウェブ４２は両方の
Ｕリンク３５．３６に関して外側に湾曲され、同様に格
子目２６内の図示してない燃料棒に対する接触支持ばね
を形成している。

スペーサ２２の角において互いに直交して突き当たって
いる２枚の外側帯板２３．２４の間において、格子目２
６に対する角の位置に、互いに対を成して上下に並べて
角形部材４３．４４が配置されている。この角形部材４
３．４４は第８図および第９図に示され、燃料棒の側が
平らな断面り字状の帯板で構成されている。角形部材４
３．４４のその両側脚部はそれぞれ外側帯板２３．２４
の両方の内側面に直角に立つおり、それらは舌片で対応
した外側帯板２３．２４に係合して溶接されている。

角形部材４３．４４はその両側脚部の間が、主ブツシュ
２７．２８の横断面外側輪郭である正八角形の４分の１
と同じ形の横断面外側輪郭をしている。スペーサ２２の
互いに平行な２つの単位格子のそれぞれに、主ブツシュ
２７．２８と角形部材４３．４４との間に、外側輪郭が
長方形をした間隔ブツシュ３３．３４が設けられている
。その外側輪郭は、主ブツシュ２７．２８の横断面外側
輪郭を形成する正八角形の辺と同じ長さの辺の正方形に
もできる。互いに上下に並べられた間隔ブツシュ３３．
３４は角形部材４３．４４および対応した主ブツシュ２
７．２８にぴったり接している。角形部材４３．４４の
帯板は、スペーサ２２内の図示してない燃料棒に平らに
面している。

間隔ブツシュ３３．３４との接続個所の両側において、
角形部材４３．４４の脚部に接続ウェブ４５．４６が形
成されている。両方の接続ウェブ４５．４６の幅は、主
ブツシュ２７．２８の横断面外側輪郭を形成する正八角
形の辺の長さの約３分の１である。両方の接続ウェブ４
５，４６は角形部材４３．４４に関して外側に湾曲され
、格子目２６内の図示してない燃料棒に対する接触支持
ばねを形成している。接続ウェブ４５，４６が形成され
ている個所において、角形部材４３．４４の脚部はそれ
ぞれ角形部材４３．４４に関して内側に向けられた固い
突起４７．４８を有している。

これら両方の固い突起４７．４８に対向して、外側帯板
２３．２４の内側にウェブ４９，５０が設けられており
、これらのウェブ４９．５０は外側帯［２３，２４に関
して内側に湾曲され、格子目２６の対応した角にある図
示してない燃料棒に対する接触支持ばねを形成している
。同様に接触支持ばねを形成し外側帯板２３．２４に関
して内側に湾曲されたウェブ６０が、主ブツシュ２７．
２８ないしＵリンク３５．３６にある固い突起３２゜３
７に対向して外側帯板２３．２４に設けられ、これらは
主ブツシュ２７．２８の長手軸心に対して平行に延びて
いる。

主ブツシュ２７．２８ないしＵ字状帯板から成るＵリン
ク３５．３６ないしＬ字状帯板から成る角形部材４３．
４４の内部空間によって、あるいは間隔ブツシュ３３．
３４と主ブツシュ２７，２８ないしＵ字状のＵリンク３
５．３６ないしＬ字状の角形部材４３．４４との間の中
間室によって形成されたスペーサ２２の格子目２６の中
において、それぞれ１本の図示していない燃料棒は２つ
の３点弾性支持゛部で支持され、これらの支持部は原子
炉燃料集合体の長手方向に貫流する冷却材の中において
僅かな流れ抵抗しか生じない。

上下に対を成している間隔ブツシュ３３．３４は例えば
その外側輪郭の辺に、これらの間隔ブツシュの辺よりも
小さな幅の接続ウェブ（図示せず）を設けることもでき
る。これらの間隔ブツシュ３３．３４に材料を減少する
ために長手スリットを設けることもできる。同じ目的で
主ブツシュ２７゜２８に長手スリットを備えることがで
きる。

特に第２図から第９図におけるスペーサを持った本発明
に基づく原子炉燃料集合体は、加圧水彩原子炉の燃料集
合体にも利用できる。がかる原子炉燃料集合体の場合、
スペーサ２２の格子目２６を通して、核燃料物質を含ん
だ燃料棒が貫通するだけでなく制御棒案内管も貫通する
。この制御棒案内管は一端が燃料集合体頭部の頭部板に
、他端がその脚部の脚部板に着脱可能に例えばねじ結合
で固定される。制御棒案内管は頭部板および脚部板を直
角に貫通する。これらの頭部板および脚部板は同様に正
方形をしている。スペーサ２２の格子目２６をそれぞれ
貫通する燃料棒は、原子炉燃料集合体の頭部板および脚
部板のいずれにも固定されず、頭部板および脚部板の両
方の間に長手方向に隙間を有し、従ってその長手軸心の
方向に、即ち原子炉燃料集合体の長手方向に自由に伸縮
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく原子炉燃料集合体の概略側面図
、第２図は第１図における原子炉燃料集合体のスペーサ
の部分平面図、第３図は第２図における■−■線に沿う
断面図、第４図および第５図は主ブツシュ組の平面図お
よび側面図、第６図および第７図はＵリンク組の平面図
および側面図、第８図および第９図は角形部材組の平面
図および側面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）互いに平行に並んで配置されている棒と、これらの
   棒を１本づつ収容する格子目を持ったスペーサとを有し
   、前記格子目がチェス盤の目のように行とこの行に対し
   て直角な欄の形に密に配置された位置にあり、互いに平
   行な２つの単位格子によって形成され、この単位格子が
   前記スペーサの前記棒に平らに面している外側帯板に共
   通して設けられ、それぞれ互いに対を成して上下に並べ
   られ格子目を形成する主ブッシュを有し、これらの主ブ
   ッシュがそれぞれの単位格子に対応し、前記主ブッシュ
   が両方の間に接続ウェブを有し、この接続ウェブが主ブ
   ッシュの辺よりも小さな幅を有し、前記棒に対する接触
   支持ばねとなっている原子炉燃料集合体において、互い
   に対を成して上下に並べられ格子目を形成する主ブッシ
   ュ（２７、２８）が、チェス盤の同色の目のように行と
   欄の形の格子目において２つの位置の間に中間位置をあ
   けた状態で配置され、各単位格子において２つの主ブッ
   シュ（２７または２８）の間にこれに接して間隔ブッシ
   ュ（３３または３４）が設けられていることを特徴とす
   る原子炉燃料集合体。 ２）行と欄の形の格子目（２６）の位置において、２つ
   の位置の間に中間位置をあけた状態で外側帯板（２３ま
   たは２４）に、前記棒に平らに面している帯板から成る
   断面Ｕ字状のＵリンク（３５、３６）が互いに対を成し
   て上下に並べて配置され、これらのＵリンク（３５、３
   ６）の両側脚部が外側帯板（２３、２４）の内側面に直
   角に立っており、前記棒に対する接触支持ばねとなるＵ
   リンクの辺よりも狭い幅をした接続ウェブ（３８、４０
   、４２）を有し、各単位格子において２つの主ブッシュ
   （２７または２８）とＵリンク（３５；３６）との間に
   これと接する間隔ブッシュ（３３；３４）が存在してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の原子炉
   燃料集合体。 ３）スペーサ（２２）の角において互いに突き当たって
   いる２つの外側帯板（２３、２４）の間に格子目（２６
   ）の角において、前記棒に平らに面している帯板から成
   る断面Ｌ字状の角形部材（４３、４４）が互いに対を成
   して上下に並べて配置され、これらの角形部材（４３、
   ４４）の両側脚部が外側帯板（２３、２４）の内側面に
   直角に立っており、前記棒に対する接触支持ばねとなる
   角形部材の辺よりも狭い幅をした接続ウェブ（４５、４
   ６）を有し、各単位格子において２つの主ブッシュ（２
   ７または２８）と角形部材（４３；４４）との間にこれ
   と接する間隔ブッシュ（３３；３４）が設けられている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の原子炉燃
   料集合体。 ４）間隔ブッシュ（３３、３４）の横断面積が主ブッシ
   ュ（２７、２８）の横断面積より小さいことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の原子炉燃料集合体。 ５）間隔ブッシュ（３３、３４）の横断面外側輪郭が長
   方形をしていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の原子炉燃料集合体。 ６）スペーサ（２２）が真っ直ぐに延びている外側帯板
   （２３、２４）を持った正方形の形をしていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の原子炉燃料集合体
   。 ７）主ブッシュ（２７、２８）の横断面外側輪郭が少な
   くともほぼ正八角形をしていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の原子炉燃料集合体。 ８）間隔ブッシュ（３３、３４）の横断面外側輪郭が、
   主ブッシュ（２７、２８）の横断面外側輪郭の辺とほぼ
   同じ長さの辺の正方形の形をしていることを特徴とする
   特許請求の範囲第５項または第７項記載の原子炉燃料集
   合体。 ９）両方の単位格子における間隔ブッシュ（３３、３４
   ）が互いに対を成して上下に並んでいることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の原子炉燃料集合体。 １０）互いに対を成して上下に並んでいる間隔ブッシュ
   が、この間隔ブッシュの辺よりも狭い幅の接続ウェブを
   有していることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載
   の原子炉燃料集合体。 １１）間隔ブッシュが長手スリットを有していることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の原子炉燃料集合
   体。 １２）主ブッシュが長手スリットを有していることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の原子炉燃料集合体
   。