JPS61196192A - 燃料集合体 - Google Patents
燃料集合体Info
- Publication number
- JPS61196192A JPS61196192A JP60038159A JP3815985A JPS61196192A JP S61196192 A JPS61196192 A JP S61196192A JP 60038159 A JP60038159 A JP 60038159A JP 3815985 A JP3815985 A JP 3815985A JP S61196192 A JPS61196192 A JP S61196192A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- fuel assembly
- tie plate
- rods
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は原子炉用燃料集合体に係り、特に圧力損失の低
減に好適な、原子炉燃料用上部タイプレートを有する燃
料集合体に関する。
減に好適な、原子炉燃料用上部タイプレートを有する燃
料集合体に関する。
原子カプラントの自動制御化や、日間負荷追従運転の導
入など、将来ＢＷＲの運転融通性を拡大する必要性が高
まる傾向にある。
入など、将来ＢＷＲの運転融通性を拡大する必要性が高
まる傾向にある。
これらの動向に対応して、ＢＷＲ炉心の熱水力特性をよ
り改善していくための研究が重要となっており、炉心の
安定性の改善、熱的余裕の拡大。
り改善していくための研究が重要となっており、炉心の
安定性の改善、熱的余裕の拡大。
炉心圧力損失の低減などが研究されてきている。
第４図は沸騰水型原子炉の燃料集合体の垂直断面図、第
５図は水平断面図を示す０図のように６２本の燃料棒４
と２本のウォータロッド５とを８×８の配列に組立てで
ある。燃料集合体の周囲はジルカロイ製のチャンネル・
ボックス８で囲まれている。６２本の燃料棒のうちタイ
ロッド８本を構成する燃料棒７が上下のタイブレート１
，２を結びつける役目をしている。
５図は水平断面図を示す０図のように６２本の燃料棒４
と２本のウォータロッド５とを８×８の配列に組立てで
ある。燃料集合体の周囲はジルカロイ製のチャンネル・
ボックス８で囲まれている。６２本の燃料棒のうちタイ
ロッド８本を構成する燃料棒７が上下のタイブレート１
，２を結びつける役目をしている。
２本のウォータロッド５のうち１本はスペーサ３の軸方
向位置を決める機能を有し７個のスペーサ３を保持して
いる。ウォータロッドの材質は燃料棒と同じジルカロイ
製であり、その上部及び下部の側面に孔１４．１５が設
けられ、これら孔１４．１５を通じて内部を冷却材を通
過するようになっている。
向位置を決める機能を有し７個のスペーサ３を保持して
いる。ウォータロッドの材質は燃料棒と同じジルカロイ
製であり、その上部及び下部の側面に孔１４．１５が設
けられ、これら孔１４．１５を通じて内部を冷却材を通
過するようになっている。
スペーサ３は、ジルカロイ製の枠とインコネル製のスプ
リングからなっており、燃料棒間の間隙を保つ役割を果
たす。
リングからなっており、燃料棒間の間隙を保つ役割を果
たす。
燃料棒及びウォータロッドの上部端栓１６は、上部タイ
プレート１の孔の中を自由に動き得るように遊嵌されて
いる。上部タイプレートは、これらの上部端栓に嵌めで
あるインコネル製のエクスパンション・スプリング１８
によって支えられる。
プレート１の孔の中を自由に動き得るように遊嵌されて
いる。上部タイプレートは、これらの上部端栓に嵌めで
あるインコネル製のエクスパンション・スプリング１８
によって支えられる。
このような構造とすること及びスペーサのスプリング強
さを適切に設計することにより、燃料棒及びウォータロ
ッドは、すべり独立して軸方向に自由膨張ができるよう
になっている。
さを適切に設計することにより、燃料棒及びウォータロ
ッドは、すべり独立して軸方向に自由膨張ができるよう
になっている。
以上の構造を有する燃料集合体においては、燃料の熱的
余裕を改善するために、スペーサを改良することは従来
から行なわれている０例えばスペーサでの圧力損失を低
減すれば熱的余裕が改善されることは広く知られており
、低圧損型のスペーサが数多く開発されている。
余裕を改善するために、スペーサを改良することは従来
から行なわれている０例えばスペーサでの圧力損失を低
減すれば熱的余裕が改善されることは広く知られており
、低圧損型のスペーサが数多く開発されている。
スペーサの低圧損化を目的とした装置としては例えば、
特開昭５９−１０８８０が挙げられる。
特開昭５９−１０８８０が挙げられる。
スペーサの低圧損化においては、燃料集合体全体の圧損
を低減することを目的としている。
を低減することを目的としている。
一方、燃料チャンネルの水力学的安定性を向上するため
には、炉心二相流部の圧損を低減することが重要である
。
には、炉心二相流部の圧損を低減することが重要である
。
本発明は、ボイド率の高い燃料上端部において。
炉心二相流部の圧損を低減するため、上部タイプレート
の圧損を低減するものである。
の圧損を低減するものである。
また、低圧損スペーサと組み合わせることにより、燃料
集合体全体の圧損を低減することも可能である。
集合体全体の圧損を低減することも可能である。
本発明の目的は、上部タイプレートにおける圧損を低減
する燃料集合体を提供することにある。
する燃料集合体を提供することにある。
燃料集合体内の局所圧損は、二相流の場合より単相流の
場合の方が小さいので、ボイドの発生している燃料上端
部において燃料集合体の周辺部に単相流を流し、中央部
にボイドを集めて、上部タイプレートの中央部に設けた
中空部に二相流を流すことにより、上部タイプレートに
おける圧損を低減する。
場合の方が小さいので、ボイドの発生している燃料上端
部において燃料集合体の周辺部に単相流を流し、中央部
にボイドを集めて、上部タイプレートの中央部に設けた
中空部に二相流を流すことにより、上部タイプレートに
おける圧損を低減する。
以下１本発明の一実施例を第１図から第３図を用いて説
明する。
明する。
第１図は１本発明の実施例に係る上部タイプレートの平
面図を示す、上部タイプレートは燃料棒の位置を固定す
ることが主な機能であるが、本発明に基づく上部タイプ
レートは、ウォータロッド上部の燃料棒支持部材を取り
除き、中空領域をもうけたことが特徴である。
面図を示す、上部タイプレートは燃料棒の位置を固定す
ることが主な機能であるが、本発明に基づく上部タイプ
レートは、ウォータロッド上部の燃料棒支持部材を取り
除き、中空領域をもうけたことが特徴である。
第２図は、本実施例の燃料集合体の組立図で、垂直方向
の断面を示したものである。従来技術に基づく燃料集合
体（第４図参照）に比較すると。
の断面を示したものである。従来技術に基づく燃料集合
体（第４図参照）に比較すると。
上部タイプレート１０１の中央部の燃料棒支持部材が取
り除かれていること、燃料集合体の中央部に、燃料棒よ
り直径の太いウォータロッド５（太径ウォータロッドと
呼ぶ）があり、この太径ウォータロッドは、上部端栓１
６及び、エネスバンジヨン・スプリング１８がなく、上
端は閉塞されており、上部側面に上部孔１４がもうけら
れていることが特徴である。
り除かれていること、燃料集合体の中央部に、燃料棒よ
り直径の太いウォータロッド５（太径ウォータロッドと
呼ぶ）があり、この太径ウォータロッドは、上部端栓１
６及び、エネスバンジヨン・スプリング１８がなく、上
端は閉塞されており、上部側面に上部孔１４がもうけら
れていることが特徴である。
第３図は、第２図記載の燃料集合体の中央部の横断面図
を示す、第３図において、５′で示した太径ウォータロ
ッドは、燃料集合体中央部に配列された４本の燃料棒を
取除いて配置されている。
を示す、第３図において、５′で示した太径ウォータロ
ッドは、燃料集合体中央部に配列された４本の燃料棒を
取除いて配置されている。
本実施例では、太径ウォータロッドの外径を３４．８臘
回、肉厚を１．１ ｗａｒｍとしている。また太径ウォ
ータロッド５′の長さは、他の燃料棒よりも短い。
回、肉厚を１．１ ｗａｒｍとしている。また太径ウォ
ータロッド５′の長さは、他の燃料棒よりも短い。
いわゆる部分長ロンドとしており、その上端部の長さは
、燃料棒の発熱部上端とほぼ一致させている。
、燃料棒の発熱部上端とほぼ一致させている。
燃料集合体の中央部に太径ウォータロッド又は水などの
減速材を収納する容器を配置することは。
減速材を収納する容器を配置することは。
特開昭５０−４０９８６ 、特開昭５９−１３９８１
、特開昭５０−６５７９２等に記載されており燃料集合
体内の熱中性東分布が均質化されて、濃縮度分布の簡易
化、反応度増加による燃料経済性向上の効果があること
が知られている。
、特開昭５０−６５７９２等に記載されており燃料集合
体内の熱中性東分布が均質化されて、濃縮度分布の簡易
化、反応度増加による燃料経済性向上の効果があること
が知られている。
しかしながら、燃料集合体の中央部に太径のウォータロ
ッドを配置することは、冷却材の流路面積を小さくする
ので、燃料の冷却特性を悪クシ。
ッドを配置することは、冷却材の流路面積を小さくする
ので、燃料の冷却特性を悪クシ。
燃料の熱的余裕を減少させる可能性がある。
このような、燃料冷却特性は燃料集合体内を流れる冷却
材の圧力損失によって特徴づけられ、圧力損失の増大は
、燃料冷却特性を悪化し、逆に圧力損失の低減は燃料冷
却特性を改善することが知られている。
材の圧力損失によって特徴づけられ、圧力損失の増大は
、燃料冷却特性を悪化し、逆に圧力損失の低減は燃料冷
却特性を改善することが知られている。
沸騰水型原子炉のような気液二相流による摩擦圧損ΔＰ
、は ここで、ＡＰ、＝摩擦圧損 Ｗ＝チャンネル流量 ｇ ＝重力加速度 ρ ＝水の密度 り、＝チャンネル水力直径 Ａ、、＝チャンネル流路面積 Ｌ ＝長さ ｆ ＝摩擦圧損 φテＰ、＝２相流摩擦圧損倍率 で一般に表わされる。
、は ここで、ＡＰ、＝摩擦圧損 Ｗ＝チャンネル流量 ｇ ＝重力加速度 ρ ＝水の密度 り、＝チャンネル水力直径 Ａ、、＝チャンネル流路面積 Ｌ ＝長さ ｆ ＝摩擦圧損 φテＰ、＝２相流摩擦圧損倍率 で一般に表わされる。
燃料集合体中央部の燃料棒４本を取り除き、太径ウォー
タロッドにした場合には、チャンネル流路面積Ａ ＯＨ
が減少するため、摩擦圧損ＡＰ、、は増大する。この増
大をふせぐためには、圧損部の長さＬを短くすることが
考えられ、本実施例はＬを短かくするために太径ウォー
タロッド５′の長さを短かくシ１部分長としている。そ
の長さについては、太径ウォータロッドの本来の目的が
、燃料充填部すなわち発熱部での燃料集合体熱中性東分
布の平坦化にあることから１発熱部上端まで太径であれ
ば充分である。このような事情に基づき、本実施例では
大径のウォータロッドを部分長とし。
タロッドにした場合には、チャンネル流路面積Ａ ＯＨ
が減少するため、摩擦圧損ＡＰ、、は増大する。この増
大をふせぐためには、圧損部の長さＬを短くすることが
考えられ、本実施例はＬを短かくするために太径ウォー
タロッド５′の長さを短かくシ１部分長としている。そ
の長さについては、太径ウォータロッドの本来の目的が
、燃料充填部すなわち発熱部での燃料集合体熱中性東分
布の平坦化にあることから１発熱部上端まで太径であれ
ば充分である。このような事情に基づき、本実施例では
大径のウォータロッドを部分長とし。
その長さを燃料発熱部の上端と一致させている。
しかしながら、太径ウォータロッドの長さを短かくする
だけでは、大径化による圧力損失を減少させるのに充分
では、さらに上部タイプレートでの圧力損失の低減が必
要となる。
だけでは、大径化による圧力損失を減少させるのに充分
では、さらに上部タイプレートでの圧力損失の低減が必
要となる。
前記のように部分長太径ウォータロッドは、その上端部
を上部タイプレートに固定することがないので、部分長
ウォータロッドの上部の上部タイプレートの燃料支持部
材を取り除くことが可能となる。このような構造を持つ
燃料集合体では、冷却材はボイドを発生しながら下部か
ら上部へと流れるが、ウォータロッドの長さを部分長に
することによりウォータロッドの上端から下流側では。
を上部タイプレートに固定することがないので、部分長
ウォータロッドの上部の上部タイプレートの燃料支持部
材を取り除くことが可能となる。このような構造を持つ
燃料集合体では、冷却材はボイドを発生しながら下部か
ら上部へと流れるが、ウォータロッドの長さを部分長に
することによりウォータロッドの上端から下流側では。
燃料集合体中央部の流路面積が拡大されるため。
中央部に向かう流れが生ずる。このとき液体と比べ流速
の速いボイドの流れが中央領域に集中する。
の速いボイドの流れが中央領域に集中する。
また、ウォータロッド上部の側面には上部孔１４が設け
られているため、ウォータロッド内を通って上昇する単
相流は、ウォータロッドの上部孔から出て、燃料集合体
の周辺部へ向かう流れとなる。
られているため、ウォータロッド内を通って上昇する単
相流は、ウォータロッドの上部孔から出て、燃料集合体
の周辺部へ向かう流れとなる。
従って、ウォータロッド５′から上の流れは。
ボイドは燃料集合体の中央部に集中しており、周辺部は
、はぼ単相に近い流れとなっている。
、はぼ単相に近い流れとなっている。
一般に１局所圧損は流れが二相の場合より単相の場合の
方が小さい、燃料集合体の上方において中央領域の流路
面積を拡大した公知例として、実開昭５８−１０１１９
７がある。実開昭５８−１０１１９７においてもボイド
が中央領域に集中した流れとなるが、上部タイプレート
において高ボイド流による圧損が大きいため、従来の燃
料集合体と比べ圧損を低減することができない、 ゛ 本発明では、第１図に示すように上部タイプレートの中
央部にボイドの通過する中央部を設けることにより、圧
損の大きな二相流は中空部を流れ、圧損の小さな単相流
は周辺部を流れるので、上部タイプレートの圧損が低減
できる。
方が小さい、燃料集合体の上方において中央領域の流路
面積を拡大した公知例として、実開昭５８−１０１１９
７がある。実開昭５８−１０１１９７においてもボイド
が中央領域に集中した流れとなるが、上部タイプレート
において高ボイド流による圧損が大きいため、従来の燃
料集合体と比べ圧損を低減することができない、 ゛ 本発明では、第１図に示すように上部タイプレートの中
央部にボイドの通過する中央部を設けることにより、圧
損の大きな二相流は中空部を流れ、圧損の小さな単相流
は周辺部を流れるので、上部タイプレートの圧損が低減
できる。
第一の実施例では、太径ウォータロッド採用時の圧力損
失増加に対する解決策として、本発明のように上部タイ
プレートを改良し低圧損化すること説明したが、本発明
は太径ウォータロッドの使用にのみその効果が限定され
るものではなく、従来からの燃料集合体において本発明
を実施しても十分に効果を示すものである。
失増加に対する解決策として、本発明のように上部タイ
プレートを改良し低圧損化すること説明したが、本発明
は太径ウォータロッドの使用にのみその効果が限定され
るものではなく、従来からの燃料集合体において本発明
を実施しても十分に効果を示すものである。
第６図は、太径ウォータロッドを用いない、従来型の燃
料集合体に、本発明を採用した一実施例で、第６図では
、５で示されていたウォータロッドを部分長とし、５２
で示しである。この燃料集合体の上部タイプレートは、
第７図に示したような構造となっており、ウォータロッ
ド５２の上部の上部タイプレート支持部材が取除かれて
いる。
料集合体に、本発明を採用した一実施例で、第６図では
、５で示されていたウォータロッドを部分長とし、５２
で示しである。この燃料集合体の上部タイプレートは、
第７図に示したような構造となっており、ウォータロッ
ド５２の上部の上部タイプレート支持部材が取除かれて
いる。
本例の上部タイプレートでも、前記実施例の上部タイプ
レート１０１と同様に圧力損失の低減が実現でき燃料の
冷却特性の改善、すなわち熱的余裕が改善され、安全性
が向上する。
レート１０１と同様に圧力損失の低減が実現でき燃料の
冷却特性の改善、すなわち熱的余裕が改善され、安全性
が向上する。
又、前記２つの実施例では、ウォータロッドを部分長に
し、その上部タイプレート部材を取り除く例を示したが
、部分長にするのはウォータロッドに限られるものでは
なく、燃料を含む燃料棒であってもよい。
し、その上部タイプレート部材を取り除く例を示したが
、部分長にするのはウォータロッドに限られるものでは
なく、燃料を含む燃料棒であってもよい。
本発明によれば、燃料の二相部の圧損が低減できるので
、原子炉の安定性が向上する。また、燃料の熱的余裕を
改善できるので、原子炉の運転性が向上する。
、原子炉の安定性が向上する。また、燃料の熱的余裕を
改善できるので、原子炉の運転性が向上する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施例に係る上部タイプレートの平
面図、第２図は本発明の実施例に係る燃料集合体の垂直
断面図、第３図は該燃料集合体の水平断面図、第４図は
沸騰水型原子炉の燃料集合体の垂直断面図、第５図は該
燃料集合体の水平断面図、第６図は、本発明の他の実施
例の縦断面図、第７図は第６図記載の燃料集合体の上部
タイプレートの平面図である。 １・・・上部タイプレート、２・・・下部タイプレート
。 ３・・・燃料スペーサ、４・・・燃料棒、５・・・ウォ
ータロッド、５′・・・太ウォータロッド、６・・・タ
ブ、７・・・タイロッド、８・・・チャンネルボックス
、１３・・・下部端栓、１４・・・上部孔、１５・・・
下部孔、１６・・・上部端栓、１８・・・スプリング、
１９・・・ハンドル。 ＊ ４ 目 ＊ ６ 口
面図、第２図は本発明の実施例に係る燃料集合体の垂直
断面図、第３図は該燃料集合体の水平断面図、第４図は
沸騰水型原子炉の燃料集合体の垂直断面図、第５図は該
燃料集合体の水平断面図、第６図は、本発明の他の実施
例の縦断面図、第７図は第６図記載の燃料集合体の上部
タイプレートの平面図である。 １・・・上部タイプレート、２・・・下部タイプレート
。 ３・・・燃料スペーサ、４・・・燃料棒、５・・・ウォ
ータロッド、５′・・・太ウォータロッド、６・・・タ
ブ、７・・・タイロッド、８・・・チャンネルボックス
、１３・・・下部端栓、１４・・・上部孔、１５・・・
下部孔、１６・・・上部端栓、１８・・・スプリング、
１９・・・ハンドル。 ＊ ４ 目 ＊ ６ 口
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、多数の燃料棒およびウォータロッドを含み、炉心部
に装荷されたとき下部から上部へ冷却材が流れる沸騰水
型原子炉の燃料集合体において部分長で上端部が閉塞さ
れ、側面に流路孔をもつウォータロッド又は部分長燃料
棒を用い、上部タイプレートに中空領域を設けたことを
特徴とする燃料集合体。 ２、部分長ウォータロッドの上端を、燃料有効区間の上
端と、上部タイプレートとの間に設けた特許請求の範囲
第１項の燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60038159A JPS61196192A (ja) | 1985-02-27 | 1985-02-27 | 燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60038159A JPS61196192A (ja) | 1985-02-27 | 1985-02-27 | 燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61196192A true JPS61196192A (ja) | 1986-08-30 |
| JPH0349399B2 JPH0349399B2 (ja) | 1991-07-29 |
Family
ID=12517625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60038159A Granted JPS61196192A (ja) | 1985-02-27 | 1985-02-27 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61196192A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3824082A1 (de) * | 1987-07-18 | 1989-01-26 | Toshiba Kawasaki Kk | Brennstoff-anordnung fuer kernreaktoren |
| JPH0464089A (ja) * | 1990-07-04 | 1992-02-28 | Hitachi Ltd | 燃料集合体 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5214191A (en) * | 1975-07-23 | 1977-02-02 | Hitachi Ltd | Fixed system of fuel rod |
| JPS61173190A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-04 | 株式会社東芝 | 核燃料集合体 |
-
1985
- 1985-02-27 JP JP60038159A patent/JPS61196192A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5214191A (en) * | 1975-07-23 | 1977-02-02 | Hitachi Ltd | Fixed system of fuel rod |
| JPS61173190A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-04 | 株式会社東芝 | 核燃料集合体 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3824082A1 (de) * | 1987-07-18 | 1989-01-26 | Toshiba Kawasaki Kk | Brennstoff-anordnung fuer kernreaktoren |
| JPH0464089A (ja) * | 1990-07-04 | 1992-02-28 | Hitachi Ltd | 燃料集合体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0349399B2 (ja) | 1991-07-29 |
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