JPS61288196A - Fuel aggregate - Google Patents

Fuel aggregate

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JPS61288196A
JPS61288196A JP60130397A JP13039785A JPS61288196A JP S61288196 A JPS61288196 A JP S61288196A JP 60130397 A JP60130397 A JP 60130397A JP 13039785 A JP13039785 A JP 13039785A JP S61288196 A JPS61288196 A JP S61288196A
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JP
Japan
Prior art keywords
fuel
spacer
outer ring
reactor
pressure tube
Prior art date
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Pending
Application number
JP60130397A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
十亀 求
大橋 正久
升岡 龍三
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS61288196A publication Critical patent/JPS61288196A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • 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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は燃料集合体、さらに詳細には、圧力管型原子炉
用燃料集合体の改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a fuel assembly, and more particularly to an improvement in a fuel assembly for a pressure tube type nuclear reactor.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

本発明の説明に先立ち、圧力管型原子炉用燃料スペーサ
の全体構成を第11図にもとづいて説明すると、同図に
は、36本の燃料棒1,1・・・を装着する燃料スペー
サ2が示されている。
Prior to explaining the present invention, the overall structure of a pressure tube type nuclear reactor fuel spacer will be explained based on FIG. It is shown.

圧力管型原子炉用燃料集合体は、圧力管と呼ばれる円管
(第13図に符号11で示す)の内部に装荷されるもの
であって、第11図に示すように、燃料棒1,1・・・
を挿入する円管素子5,5・・・は、同心円状に配列さ
れている。ま念、燃料棒1,1・・・を一様に冷却する
念め、各燃料棒1,1相互間には、所定の間隔が維持さ
れる。これに加えて。
A pressure tube type nuclear reactor fuel assembly is loaded inside a circular tube called a pressure tube (indicated by reference numeral 11 in FIG. 13), and as shown in FIG. 1...
The circular tube elements 5, 5, . . . are arranged concentrically. To make sure that the fuel rods 1, 1, . . . are cooled uniformly, a predetermined distance is maintained between each fuel rod 1, 1. In addition to this.

燃料集合体の運搬や炉心への装荷、さらには原子炉運転
中における流体振動の低下、すなわち冷却材通過による
流体振動の低下を目的として、燃料スペーサ2には、一
定の構造強度が求められる。
The fuel spacer 2 is required to have a certain level of structural strength for the purpose of reducing fluid vibrations during transportation of fuel assemblies, loading into the reactor core, and during reactor operation, that is, reducing fluid vibrations due to passage of coolant.

すなわち、燃料スペーサ2は、当該スペーサ2の中央部
に位置する円筒3と、円筒3を中心に放射状に延びるリ
ブ材4,4・・・と、リプ材4,4間に設置されて、燃
料棒1,1・・・を保持する円管素子5.5・・・と、
円管素子5,5・・・内に配置され念補助部材としての
小円管6,6・・・と、上記した燃料スペーサ内側構造
体、すなわち円筒3ないし6を取シ囲み、燃料スペーサ
2の構造強度を保つための外側リング7とによって構成
されている。
That is, the fuel spacer 2 is installed between a cylinder 3 located at the center of the spacer 2, rib members 4, 4, . A circular tube element 5.5 for holding the rods 1, 1...;
The fuel spacer 2 surrounds the small circular tubes 6, 6, etc., which are disposed within the circular tube elements 5, 5, and serves as a support member, and the above-mentioned fuel spacer inner structure, that is, the cylinders 3 to 6. and an outer ring 7 to maintain structural strength.

第12図は従来実用に供されている圧力管型原子炉用燃
料集合体8の1/6(60度範囲)ヲ一部破断して示す
局部的平面図で、第12図において、第11図と同一部
分には同一符号が付されている。
FIG. 12 is a partially cutaway plan view of 1/6 (60 degree range) of a fuel assembly 8 for a pressure tube type nuclear reactor that has been used in practical use. The same parts as in the figure are given the same reference numerals.

第12図から明らかなように、円管素子5,5・・・の
内側には、それぞれ燃料棒1,1・・・を支える2個の
凸部9,9と、1個の板ばね部10とが設けられている
。しかして、第13図に符号11で示す圧力管の内径が
約120+o+で、36本の燃料棒1,1・・・によっ
て1つの燃料集合体8を構成する場合、燃料棒1,1相
互間の間隙は約2W11程度となる。なお、第13図に
符号11で示す圧力管は、後述のごとく、減速材である
重水14を外側に充てんしたカランドリアタンク13の
内方に位置して、当該タンク13を貫通して取付けられ
ている。ま九、圧力管11の内側を冷却材である軽水1
2が流れる。燃料棒1,1・・・は、既述のごとく、燃
料スペーサ2内で同心円状に配列されている九め、その
配列状態は、円筒の最密光てん配置である3角格子状配
列となシ、燃料棒1,1・・・は、狭い領域に押込めら
れる形となる。その結果、燃料棒1,1・・・を支持す
る円管素子5,5・・・は、非常に密な状態で燃料スペ
ーf′2内に配列されることになる。一方、1本の燃料
棒1に着目した場合。
As is clear from FIG. 12, on the inside of the circular tube elements 5, 5... are two convex parts 9, 9 that support the fuel rods 1, 1..., respectively, and one leaf spring part. 10 are provided. Therefore, when the inner diameter of the pressure tube shown by reference numeral 11 in FIG. The gap is about 2W11. As will be described later, the pressure pipe indicated by the reference numeral 11 in FIG. ing. Nine, the inside of the pressure pipe 11 is filled with light water 1, which is a coolant.
2 flows. As mentioned above, the fuel rods 1, 1, . . . are arranged concentrically within the fuel spacer 2. However, the fuel rods 1, 1, . . . are forced into a narrow area. As a result, the cylindrical elements 5, 5, . . . supporting the fuel rods 1, 1, . . . are arranged in a very dense manner within the fuel space f'2. On the other hand, when focusing on one fuel rod 1.

当該燃料棒1?保持する円管素子5の板ばね部10は、
円管素子5自体の打出成形によって当該円管素子5と一
体に形成されている。
The fuel rod 1? The plate spring portion 10 of the circular tube element 5 to be held is
It is formed integrally with the cylindrical element 5 by stamping the cylindrical element 5 itself.

ここで、比較のため、軽水炉用燃料集合体の内部構造に
ついて検討すると、正方格子状に配列されている軽水炉
用燃料棒は、−の燃料棒とこれに隣接する他の燃料棒と
の間に最小でも4咽程度の間隔を確保することができる
ため、実機製作において、燃料スペーサの一構成部材で
ある円管素子のうち、板ばね部分をばね強度の大きなイ
ンコネル材で構成し、他の部分を全て中性子吸収の少な
いジルコニウム合金で構成して、その両者を機械的に結
合し念ものであっても、これに炉心に装荷するのに同等
スペース的な問題は生じない。
For comparison, considering the internal structure of a fuel assembly for a light water reactor, the fuel rods for a light water reactor are arranged in a square lattice between the - fuel rod and other fuel rods adjacent to it. Since it is possible to secure a minimum spacing of about 4 mm, in the production of the actual aircraft, the leaf spring part of the circular tube element, which is a component of the fuel spacer, is made of Inconel material with high spring strength, and the other parts are made of Inconel material with high spring strength. Even if they were all made of a zirconium alloy with low neutron absorption and the two were mechanically connected, there would be no problem in terms of space to load them into the reactor core.

しかしながら、圧力管型原子炉にあっては、既述のごと
く、燃料スペーサ2の一構成部材である円管素子5,5
・・・が非常に密な状態で燃料スペーサ2内に配列され
ている九め、板ばね部10とその他の円管素子5とを別
異の材料で成形し、両者を機械的に結合し念後、これを
炉心に装荷するには、スペース的に若干無理があり、種
々の研究にかかわらず実用化されていないのが実状であ
る。
However, in the pressure tube reactor, as mentioned above, the cylindrical elements 5, 5, which are one component of the fuel spacer 2,
The leaf spring part 10 and the other circular tube element 5, which are arranged in a very dense manner in the fuel spacer 2, are molded from different materials, and the two are mechanically connected. Unfortunately, loading this into the reactor core is somewhat unreasonable in terms of space, and the reality is that it has not been put to practical use despite various research efforts.

このよう表ことから、従来実用に供されている圧力管型
原子炉において、燃料スペーサ2は、当該スペーサ2の
ばね強度を確保することを考慮して、たとえば1982
年12月発行の「動力炉技報」扁44第41頁に記載の
ように、その全てをインコネル材で成形するようにして
いるが、インコネル材は中性子吸収が大きく、燃料棒1
の軸方向に12個の燃料スペーサ2,2・・・を用いる
従来提案の圧力管型原子炉にあっては、燃料スペーサ2
゜2・・・による燃焼度損失が約1800MWd/lと
非常に大きな値となっていた。
From this table, in pressure tube nuclear reactors that have been put into practical use, the fuel spacer 2 was developed in 1982, for example, in order to ensure the spring strength of the spacer 2.
As stated in the "Power Reactor Technical Report" published in December 2015, page 44, page 41, all of the fuel rods are made of Inconel material, but since Inconel material has a high neutron absorption, one fuel rod
In the conventionally proposed pressure tube reactor using 12 fuel spacers 2, 2... in the axial direction, the fuel spacers 2
The burn-up loss due to ゜2... was approximately 1800 MWd/l, which was a very large value.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決すべく、種
々検討を重ねた結果なされたものであって、その目的と
するところは、圧力管型原子炉の燃焼度を従来よりも大
幅に向上させることのできる、改良された燃料集合体を
提供しようとするものである。
The present invention was made as a result of various studies in order to solve the problems of the prior art described above, and its purpose is to significantly increase the burnup of a pressure tube reactor compared to the conventional technology. It is an object of the present invention to provide an improved fuel assembly that can be improved.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記目的を達成する九め、本発明は、複数本の燃料棒と
、燃料棒相互間の間隔を保持する燃料スペーサとを備え
てなり、上記燃料スペーサは、各燃料棒を挿入する複数
個の筒状体と、当該筒状体の束外周を取υ囲むリング部
材とを具備してなる圧力管型原子炉用燃料集合体の構造
において、燃料スペーサを構成するリング部材を他の燃
料スペーサ構成部材である筒状体よりも中性子吸収断面
積の小さな部材で構成し、かつ上記筒状体をリング部材
よりもばね力の大きな部材で構成して、その両者を一体
的に固定してなることを特徴とするものである。
Ninth to achieve the above object, the present invention comprises a plurality of fuel rods and a fuel spacer that maintains the spacing between the fuel rods, and the fuel spacer includes a plurality of fuel rods into which each fuel rod is inserted. In the structure of a fuel assembly for a pressure tube nuclear reactor comprising a cylindrical body and a ring member surrounding the bundle outer periphery of the cylindrical body, the ring member constituting the fuel spacer may be replaced with another fuel spacer configuration. It is made up of a member that has a smaller neutron absorption cross section than the cylindrical member, and the cylindrical member is made of a member that has a larger spring force than the ring member, and both are fixed integrally. It is characterized by:

すなわち、本発明は、圧力管型原子炉に組込まれている
燃料集合体、特に燃料スペーサの構造を仔細に見直し検
討の結果なされたものであって、これをさらに詳述する
と、第13図に示すように、燃料スペーサ(第11図お
よび第12図の符号2参照)の円管素子(第12図の符
号5,5・・・参照)内に挿入されている燃料棒1,1
・・・は、冷却材(軽水)12が流れる圧力管11内に
装荷される。第13図中、符号13は、減速材である重
水14を外側に充てんしたカランドリアタンクを示して
いる。第13図に符号Xで示す曲線は、重水14の領域
および圧力管11内における熱中性子束分布を示してお
シ、圧力管型原子炉において、減速材である重水14は
、カランドリアタンク13の外側に存在しているので、
当該カランドリアタンク13の外側、すなわち圧力管1
1の外側における熱中性子束は大きい。これに対し、圧
力管11内にあっては、その中心部に向かうほど熱中性
子束が小さくなる。その理由は、燃料棒1,1・・・な
らびに冷却材である軽水12に中性子が吸収されるため
である。
That is, the present invention was made as a result of careful review and study of the structure of the fuel assembly, especially the fuel spacer, incorporated in a pressure tube nuclear reactor. As shown, fuel rods 1, 1 inserted into circular tube elements (see numbers 5, 5, . . . in FIG. 12) of a fuel spacer (see numbers 2 in FIGS. 11 and 12).
... are loaded into the pressure pipe 11 through which the coolant (light water) 12 flows. In FIG. 13, reference numeral 13 indicates a calandria tank whose outside is filled with heavy water 14 as a moderator. The curve indicated by the symbol X in FIG. 13 shows the thermal neutron flux distribution in the area of heavy water 14 and in the pressure tube 11. Because it exists outside of
The outside of the calandria tank 13, that is, the pressure pipe 1
The thermal neutron flux outside of 1 is large. On the other hand, inside the pressure tube 11, the thermal neutron flux decreases toward the center. The reason for this is that neutrons are absorbed by the fuel rods 1, 1... and the light water 12 which is a coolant.

ところで、圧力管型原子炉にあっては、第13図に符号
gで示す間隙、すなわち圧力管11の内壁とその内側に
位置する燃料棒1/、1/・・・(燃料棒1,1・・・
のうち、を外周に位置する燃料棒)との間隙gが3w以
上あり、燃料棒1,1相互間の間隙(2wm )よりも
大きくなっている。このため、重水14の領域から圧力
管11内に流入してくる熱中性子は、そのかなシの量が
上記間隙g部分に存在する軽水12とその近傍に位置す
る燃料棒1’、1’・・・に吸収され、シ九がって圧力
管11内の熱中性子束は、間隙g部分で急激に減少し、
圧力管11の中心方向に位置している燃料棒1.1・・
・に到達する熱中性子は少なくなる。
By the way, in a pressure tube reactor, the gap shown by the symbol g in FIG. 13, that is, the inner wall of the pressure tube 11 and the fuel rods 1/, 1/... ...
Among them, the gap g between the two fuel rods (fuel rods located on the outer periphery) is 3w or more, which is larger than the gap between the fuel rods 1 and 1 (2wm). Therefore, the thermal neutrons flowing into the pressure pipe 11 from the area of the heavy water 14 are divided into the light water 12 existing in the gap g and the fuel rods 1', 1', and ..., and as a result, the thermal neutron flux inside the pressure tube 11 rapidly decreases in the gap g,
Fuel rods 1.1 located toward the center of the pressure pipe 11...
・The number of thermal neutrons reaching .

しかして、圧力管11内における熱中性子束分布を考慮
して、この種原子炉の燃焼度を増大させるためには、圧
力管11の近傍における熱中性子束の急激な低下を防止
すればよい訳であるが、圧力管11の近傍における熱中
性子束の急激な減少は、既述のごとく、圧力管11の内
壁とその内側に位置する燃料棒1/、1/・・・との間
隙g部分に存在する軽水、さらには燃料棒1/、1/・
・・そのものに吸収されるためであって、熱中性子の単
位体積当りの吸収側数人は、次式であられされる。
Therefore, in order to increase the burnup of this type of reactor, taking into consideration the thermal neutron flux distribution within the pressure tube 11, it is necessary to prevent a sudden decrease in the thermal neutron flux in the vicinity of the pressure tube 11. However, as mentioned above, the rapid decrease in thermal neutron flux near the pressure pipe 11 is caused by the gap g between the inner wall of the pressure pipe 11 and the fuel rods 1/, 1/, etc. located inside the pressure pipe 11. Light water existing in fuel rods 1/, 1/・
...The number of thermal neutrons absorbed per unit volume is given by the following formula.

A=Σ、Xφ、k        ・・・・・・(1)
ここで、Aは単位体積中における1秒当りの熱中性子吸
収数 Σ1は熱中性子吸収断面積(cy−’]φtb は熱中
性子束〔個/an” ・秒〕である。
A=Σ, Xφ, k (1)
Here, A is the number of thermal neutrons absorbed per second in a unit volume Σ1 is the thermal neutron absorption cross section (cy-') φtb is the thermal neutron flux [numbers/an''·sec].

(1)式に示すように、熱中性子の吸収数は、物質の吸
収断面積Σ、と熱中性子束φtk との乗算で示される
。すなわち、圧力管型原子炉にあっては、燃料スペーサ
の全てを同一材料で成形しても、圧力管11の内壁に近
い部分での熱中性子束ノベルが高いために、その中性子
吸収が大きく、圧力管11の中心方向にあっては、上記
とは反対に、中性子吸収が小さくなる。従来実用に供さ
れている圧力管型原子炉において、第11図および第1
2図に符号2で示す燃料スペーサの全てをインコネル材
で成形することについては先に述べたが、従来盤インコ
ネル材の燃料スペーサ2i炉心に配置し九場合、外側リ
ング7の重量割合は、燃料スペーサ2全体の約25チで
あるのに対し、その中性子吸収割合は、燃料スペーサ2
全体の約6(lにも達する。その結果、燃料棒1の軸方
向に12個の燃料スペーサ2,2・・・を用いている従
来提案の圧力管型原子炉にあっては、既述のごとく、燃
料スペーサ2,2・・・による燃焼度損失が約1800
MWd/lと非常に大きな値に達していた。
As shown in equation (1), the number of thermal neutrons absorbed is expressed as the product of the absorption cross section Σ of the substance and the thermal neutron flux φtk. That is, in a pressure tube reactor, even if all the fuel spacers are made of the same material, the thermal neutron flux is high in the portion near the inner wall of the pressure tube 11, so neutron absorption is large; In the direction toward the center of the pressure tube 11, contrary to the above, neutron absorption becomes smaller. In pressure tube reactors that have been put into practical use, Figures 11 and 1
It was previously mentioned that all of the fuel spacers indicated by the reference numeral 2 in Fig. 2 are made of Inconel material, but when the conventional Inconel fuel spacers 2i are placed in the core, the weight ratio of the outer ring 7 is The neutron absorption rate of the entire spacer 2 is about 25 cm, whereas the neutron absorption rate of the fuel spacer 2 is
As a result, in the previously proposed pressure tube reactor that uses 12 fuel spacers 2, 2, etc. in the axial direction of the fuel rod 1, as described above, As shown, the burnup loss due to fuel spacers 2, 2... is approximately 1800
It reached a very large value of MWd/l.

本発明は以上の点、すなわち従来提案に係る圧力管型原
子炉において、燃料スペーサ2による中性子吸収が、当
該スペーサ2の一構成部材である外側リング7によって
大きな割合を占められていたという核計算結果にもとづ
いてなされたものであって、燃料スペーサの外側リング
部材として、中性子吸収の少ない材料を選択し、かつそ
の内側に位置して燃料棒を装着する筒状体として、燃料
スペーサの支持機能を維持するばね力の大きな材料を選
択し、上記外側リング部材とその内側に位置する筒状体
とを一体的に固定することにより、燃料スペーサによる
燃焼度損失、すなわち圧力管内壁付近における熱中性子
の吸収度合を少なくして、炉心全体としての燃焼度を従
来よりも大幅に向上させるようだしたものである。
The present invention solves the above points, that is, nuclear calculations that in the pressure tube reactor proposed in the past, a large proportion of neutron absorption by the fuel spacer 2 was accounted for by the outer ring 7, which is a component of the spacer 2. This was done based on the results, and a material with low neutron absorption was selected for the outer ring member of the fuel spacer, and the cylindrical body to which the fuel rods were attached was located inside the outer ring member, and the supporting function of the fuel spacer was improved. By selecting a material with a large spring force that maintains It is designed to reduce the degree of absorption of the reactor, thereby significantly improving the burnup of the entire reactor core compared to conventional methods.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明を、第1図ないし第5図の一実施例にもと
づいて説明すると、第1図は圧力管型原子炉用燃料集合
体の1/6を一部破断して示す局部的平面図、第2図は
燃料スペーサ内側構造体の全体構成を示す平面図、第3
図は燃料スペーサの外側リングを局部的に示す側面図、
第4図は第3図のA−A断面図、第5図は第1図のB矢
視図を示し、第1図ないし第5図において、第11図な
いし第13図と同一符号は同一部分、すなわち1゜1・
・・は燃料棒、1’、1’は燃料棒1,1のうち、最外
周に位置する燃料棒、2は燃料棒1,1・・・を装着す
る燃料スペーサ、3は燃料スペーサ2の中央部に位置す
る円筒、4,4・・・は円筒3を中心に放射状に延びる
リプ材、5,5・・・はリプ材4,4・・・間に設置さ
れて、燃料棒1,1・・・を保持する円管素子、6,6
・・・は円管素子5,5・・・内に配置された補助部材
としての小円管、7は上記した燃料スペーサ内側構造体
3ないし6を取シ囲み、燃料スペーサ2の構造強度を保
つための外側リング、8#−j、圧力管型原子炉用燃料
集合体8の総称、9゜9は円管素子5,5・・・の内側
に設けた2個の凸部、10は円管素子5,5・・・の内
側に設は念1個の板はね部で、各燃料棒1,1・・・は
、上記2個の凸部9.9と1個の板ばね部10とにょシ
、120度間隔で支持されている。しかして、第2図に
単体として示す燃料スペーサ内側構造体、すなわち円筒
3% リプ材4,4・・・1円管素子5,5・・・およ
び小円管6,6・・・は、ばね力の大きなインコネル材
によって成形されている。また、第3図および第4図に
単体として示す外側リング7は、上記した燃料スペーサ
内側構造体、すなわち円筒3ないし小円管6よりも中性
子吸収断面積の小さなジルコニウム合金によって成形さ
れておシ、第1図において、円筒3ない・し小円管6に
よって構成されている燃料スペーサ内側構造体のうち、
その最外周に位置する円管素子S/、S/・・・と外側
リング7とは、後述する手段によシ、P点で機械的に結
合されている。
Hereinafter, the present invention will be explained based on an embodiment shown in FIGS. 1 to 5. FIG. 1 is a partially cut away plan view of 1/6 of a fuel assembly for a pressure tube type nuclear reactor. Figure 2 is a plan view showing the overall configuration of the fuel spacer inner structure;
The figure is a side view partially showing the outer ring of the fuel spacer.
Figure 4 is a sectional view taken along line A-A in Figure 3, and Figure 5 is a view taken along arrow B in Figure 1. In Figures 1 to 5, the same reference numerals as in Figures 11 to 13 are the same. part, i.e. 1°1・
... is a fuel rod, 1', 1' is the fuel rod located at the outermost periphery of the fuel rods 1, 1, 2 is a fuel spacer to which the fuel rods 1, 1... are attached, 3 is a fuel spacer of the fuel spacer 2. A cylinder located in the center, 4, 4... are lip materials extending radially around the cylinder 3, 5, 5... are lip materials 4, 4... installed between the fuel rods 1, A circular tube element holding 1..., 6, 6
. . . is a small circular tube as an auxiliary member disposed within the circular tube elements 5, 5 . Outer ring for holding, 8#-j, general term for fuel assembly 8 for pressure tube type nuclear reactor, 9゜9 is two convex parts provided inside the circular tube elements 5, 5..., 10 is There is one plate spring part installed inside the circular tube elements 5, 5..., and each fuel rod 1, 1... has the two convex parts 9, 9 and one plate spring. The parts 10 and 10 are supported at 120 degree intervals. Therefore, the fuel spacer inner structure shown as a single unit in FIG. Molded from Inconel material with large spring force. The outer ring 7 shown as a single unit in FIGS. 3 and 4 is made of a zirconium alloy having a smaller neutron absorption cross section than the above-mentioned fuel spacer inner structure, that is, the cylinder 3 or the small circular tube 6. , in FIG. 1, among the fuel spacer inner structure constituted by the cylinder 3 or the small circular pipe 6,
The circular tube elements S/, S/, etc. located at the outermost periphery thereof and the outer ring 7 are mechanically coupled at a point P by means described later.

外側リング7を単体で示す第3図において、当該リング
7の高さHは、円管素子5,5・・・およびリプ材4,
4・・・の高さと同一である。ま念、第3図中、7aお
よび7bは、外側リング7に穿設さ°れている窓部15
付近に位置して、当該リング7の内側に設けた上下一対
の突起であり、その断面形状を第4図に示す。なお、上
記した窓部15は。
In FIG. 3, which shows the outer ring 7 alone, the height H of the ring 7 is the same as that of the circular tube elements 5, 5... and the lip material 4,
The height is the same as that of 4. By the way, in FIG. 3, 7a and 7b are the windows 15 bored in the outer ring 7.
These are a pair of upper and lower protrusions located nearby and provided inside the ring 7, and their cross-sectional shape is shown in FIG. Note that the window portion 15 described above.

従来型この穫原子炉における燃料スペーサの外側リング
にも穿設されておシ、外側リング7に窓部15.15・
・・を穿設することによシ、当該リング7の中性子吸収
断面積を小さくするとともに、従来にあっては、燃料ス
ペーサ内側構造体の最外周に位置する円管素子と外側リ
ングとを、上記窓部15を介して溶接するようにしてい
た。
The outer ring of the fuel spacer in this conventional nuclear reactor is also perforated, and the outer ring 7 has a window 15.15.
By drilling ..., the neutron absorption cross-sectional area of the ring 7 is reduced, and conventionally, the circular tube element located at the outermost periphery of the fuel spacer inner structure and the outer ring are Welding was performed through the window portion 15.

第1図のB矢視図である第5図において、16は燃料ス
ペーサ内側構造体の最外゛周円管素子5′に設けられて
いる縦溝であって、当該縦溝16内には、既述した外側
リング7の突起7aおよび7bが嵌合しており、外側リ
ング7の突起7aおよび7b先端をかしめあるいは溶融
変形させることによシ、ジルコニウム合金からなる外側
リング7とインコネル材からなる円管素子5′との密着
性を良好ならしめることができるものであって、このと
き、外側リング7の突起7aおよび7bの突出量(第4
図に符号tで示す)は1円管素子5内に挿入される燃料
棒1と干渉しない寸法にあらかじめ決定されている。な
お、上記した縦溝16は、従来型燃料スペーサの円管素
子にあっても、個々の円管素子につき、幅約3.5圏の
ものが120度間隔で3個設けられているものであって
、円管素子5,5・・・の周壁に縦溝16,16・・・
を設けることによシ、外側リング7に窓部15,15・
・・を穿設した場合と同様、円管素子5,5・・・の中
性子吸収断面積を小さくすることができる。
In FIG. 5, which is a view taken in the direction of arrow B in FIG. The projections 7a and 7b of the outer ring 7 are fitted together, and by caulking or melting and deforming the tips of the projections 7a and 7b of the outer ring 7, the outer ring 7 made of zirconium alloy and the Inconel material can be separated. At this time, the amount of protrusion of the protrusions 7a and 7b of the outer ring 7 (the fourth
(indicated by the symbol t in the figure) is predetermined to have a size that does not interfere with the fuel rod 1 inserted into the single circular tube element 5. In addition, even in the circular tube element of the conventional fuel spacer, the above-mentioned vertical grooves 16 are provided in three pieces with a width of about 3.5 mm at 120 degree intervals for each circular tube element. There are longitudinal grooves 16, 16... on the peripheral wall of the circular tube elements 5, 5...
By providing the window portions 15, 15 on the outer ring 7,
. . , the neutron absorption cross section of the circular tube elements 5, 5 . . . can be made small.

本発明は以上のごときであり、次に上記実施例の効果に
ついて説明すると、実施例ておいては、燃料スペーサ2
の最外周に位置する外側リング7が、中性子吸収断面積
の小さなジルコニウム合金によって構成されているから
、燃料スペーサ2の周辺部における中性子吸収度合は減
少し、第13図に示す圧力管11の内壁付近ておける熱
中性子束分布Xの急激な減少を緩和することができる。
The present invention is as described above. Next, the effects of the above embodiment will be explained. In the embodiment, the fuel spacer 2
Since the outer ring 7 located at the outermost periphery of the fuel spacer 2 is made of a zirconium alloy with a small neutron absorption cross section, the degree of neutron absorption in the periphery of the fuel spacer 2 is reduced, and the inner wall of the pressure pipe 11 shown in FIG. A sudden decrease in the thermal neutron flux distribution X in the vicinity can be alleviated.

し次がって、圧力管11の外部から飛来する熱中性子の
うち、燃料集合体8の内奥にまで到来する熱中性子の割
合が多くなり、燃料集合体8全体としての燃焼度を増大
させることができるものであって、計算によれば、本発
明に係る燃料集合体を圧力管型原子炉に装荷した場合の
燃焼度は、従来よりも数字にして約800MWd/を増
大することが確認され念。
Then, of the thermal neutrons coming from outside the pressure pipe 11, the proportion of thermal neutrons that reach deep inside the fuel assembly 8 increases, increasing the burnup of the fuel assembly 8 as a whole. According to calculations, it has been confirmed that the burnup when the fuel assembly according to the present invention is loaded into a pressure tube reactor increases by approximately 800 MWd/ compared to the conventional one. I'm sorry.

また、図示実施例に示すように、外側リング7の内側に
位置する円筒3、リブ材4,4・・・、円管素子5,5
・・・および小円管6,6・・・とじて、ばね力の大き
なインコネe材を使用すれば、原子炉運転中における燃
料棒1,1・・・の半径方向の熱膨張を容易に吸収する
ことができる。
Further, as shown in the illustrated embodiment, a cylinder 3, rib members 4, 4, . . ., cylindrical elements 5, 5 located inside the outer ring 7,
... and the small circular tubes 6, 6... and using Incone e material with a large spring force, the thermal expansion in the radial direction of the fuel rods 1, 1... during reactor operation can be easily prevented. Can be absorbed.

第6図に本発明の他の実施例を示し、同図は上記@1の
実施例における第5図に相当する図である。第1図ない
し第5図の実施例においては、外側リング7に穿設され
ている窓部15付近に位置して、当該リング7の内側に
上下一対の突起7aおよび7bを設け、この突起7aお
よび7bを円管素子5′の縦溝16内に嵌合固定した場
合について例示したが、第6図の実施例においては、上
記とは反対に、円管素子5′に設けられている縦溝16
の付近に位置して、上下一対の突起5 / aおよび5
′bを設け、これに対応して、外側リング7の窓部15
に隣接して、上下一対の溝17aおよび17bを連設し
、上記外側リング7の溝17aおよび17b内にそれぞ
れ円管素子5′の突起5/aおよびs/bt嵌合固定し
た場合を示した。
FIG. 6 shows another embodiment of the present invention, which corresponds to FIG. 5 in the embodiment @1. In the embodiment shown in FIGS. 1 to 5, a pair of upper and lower protrusions 7a and 7b are provided inside the ring 7, located near the window 15 formed in the outer ring 7, and the protrusions 7a and 7b are provided inside the ring 7. and 7b are fitted and fixed in the vertical groove 16 of the circular tube element 5', but in the embodiment shown in FIG. Groove 16
located near the upper and lower pair of protrusions 5/a and 5
'b and correspondingly the window 15 of the outer ring 7
A pair of upper and lower grooves 17a and 17b are provided adjacent to the grooves 17a and 17b of the outer ring 7, and the projections 5/a and s/b of the circular tube element 5' are fitted and fixed into the grooves 17a and 17b, respectively. Ta.

第7図ないし第9図に本発明のさらに他の実施例を示し
、第7図は燃料スペーサ2の外側リング7を局部的に示
す側面図、第8図は第7図のC−C断面図、第9図は燃
料スペーサ2に燃料棒1を装着した状態を一部破断じて
示す局部的平面図である。第7図ないし第9図の実施例
においては、外側リング7の上下端付近に位置して、当
該リング7の内側に突起7aおよび7bを設け、これに
対応して、円管素子5′の上下端付近1c$5’aおよ
び5’bを設け、上記円管素子5′の溝5 /aおよび
5’ b内にそれぞれ外側リング7の突起7aおよび7
bi嵌合固定した場合を示した。第9図中、符号18は
円管素子5′とリブ材4との溶接部を示している。なお
、第7図ないし第9図の実施例においては、外側リング
7の上下端付近に位置して、当該リング7の内側に突起
7aおよび7bを設け、とれに対応して、円管素子5′
の上下端付近に溝5 / aおよび5’b を設けた場
合について例示したが、上記とは反対に、円管素子5′
の上下端付近に位置して、当該円管素子5′の外側に突
起を設け、これに対応して、外側リング7の上下端付近
に溝を設け、上記外側リング7の溝内に円管素子5′の
突起を嵌合固定するようにしてもよい。
Still other embodiments of the present invention are shown in FIGS. 7 to 9, in which FIG. 7 is a side view partially showing the outer ring 7 of the fuel spacer 2, and FIG. 8 is a cross section taken along line C-C in FIG. FIG. 9 is a partially cutaway plan view showing a state in which the fuel rod 1 is attached to the fuel spacer 2. In the embodiment of FIGS. 7 to 9, projections 7a and 7b are provided on the inner side of the outer ring 7, located near the upper and lower ends of the outer ring 7, and correspondingly protrusions 7a and 7b are provided on the inside of the outer ring 7. Near the upper and lower ends 1c, 5'a and 5'b are provided, and projections 7a and 7 of the outer ring 7 are inserted into the grooves 5/a and 5'b of the circular tube element 5', respectively.
The case where bi-fitting and fixing is shown. In FIG. 9, reference numeral 18 indicates a welded portion between the circular tube element 5' and the rib material 4. In the embodiments shown in FIGS. 7 to 9, protrusions 7a and 7b are provided inside the outer ring 7 near the upper and lower ends of the outer ring 7, and the circular tube element 5 is provided in correspondence with the cracks. ′
Although the case where the grooves 5/a and 5'b are provided near the upper and lower ends of the tube element 5' has been illustrated, contrary to the above,
Protrusions are provided on the outside of the circular tube element 5', located near the upper and lower ends of the outer ring 7, and corresponding grooves are provided near the upper and lower ends of the outer ring 7. The protrusion of the element 5' may be fitted and fixed.

第10図は第7図に示されている外fil IJング7
の変形例を示す第8図相当図であって、第10図には、
外側リング7の上下両端部と窓部15とのほぼ中間に位
置して、突起7aおよび7bを設けた場合を示した。
Figure 10 shows the outer filtration structure shown in Figure 7.
FIG. 10 is a diagram equivalent to FIG. 8 showing a modified example of
A case is shown in which projections 7a and 7b are provided approximately midway between the upper and lower ends of the outer ring 7 and the window portion 15.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は以上のごときであり、図示実施例の説明からも
明らかなように、本発明によれば、圧力管型原子炉の燃
焼度を従来よりも大幅に向上させることのできる、改良
され念燃料集合体を得ることができる。
The present invention is as described above, and as is clear from the description of the illustrated embodiments, the present invention provides an improved and carefully designed system that can significantly improve the burnup of a pressure tube reactor compared to the conventional one. A fuel assembly can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図ないし第5図は本発明に係る圧力管型原子炉用燃
料集合体の一実施例を示し、第1図は集合体全体の1/
6を一部破断して示す局部的平面図、第2図は燃料スペ
ーサ内側構造体の全体構成を示す平面図、第3図は燃料
スペーサの外側リングを局部的に示す側面図、第4図は
第3図のA−入断面図、第5図は第1図のB矢視図、第
6図は本発明に係る燃料集合体の他の実施例を示す第5
図相当図、第7図ないし第9図は本発明燃料集合体のさ
らに他の実施例を示し、第7図は燃料スペーサの外側リ
ングを局部的に示す側面図、第8図は第7図のC−C断
面図、第9図は燃料スペーサに燃料棒を装着した状態を
一部破断して示す局部的平面図、第10図は第7図に示
されている外側リングの変形例を示す第8図相当図、第
11図は圧力管型原子炉用燃料スペーサの全体構成を概
略的に示す平面図、第12図は従来実用に供されている
圧力管型原子炉用燃料集合体の1/6を一部破断して示
す局部的平面図、第13図は第12図に示す従来型燃料
集合体を原子炉炉心に装荷して原子炉を運転した場合に
おける熱中性子束分布特性説明図である。 1および1′・・・燃料棒、2・・・燃料スペーサ、3
・・・円筒、4・・・リプ材、5および5′・・・円管
素子、5/aおよび5’b・・・突起、6・・・小円管
、7・・・外側リング、7aおよび7b・・・突起、8
・・・燃料集合体、9・・・凸部、10・・・板ばね部
、11・・・圧力管、12・・・冷却材(軽水)、13
・・・カランドリアタンク、14・・・減速材(重水)
、15・・・窓部、16・・・縦溝、(ほか1名) 第 3  目 第 4 目 第6目 第 9 目
1 to 5 show an embodiment of the pressure tube type nuclear reactor fuel assembly according to the present invention, and FIG. 1 shows 1/1/2 of the entire assembly.
FIG. 2 is a plan view showing the overall structure of the fuel spacer inner structure; FIG. 3 is a side view partially showing the outer ring of the fuel spacer; FIG. 3 is a sectional view taken along line A in FIG. 3, FIG. 5 is a view taken along arrow B in FIG. 1, and FIG.
7 to 9 show still other embodiments of the fuel assembly of the present invention, FIG. 7 is a side view partially showing the outer ring of the fuel spacer, and FIG. 8 is the side view shown in FIG. 7. 9 is a partially cutaway plan view showing a state in which fuel rods are attached to the fuel spacer, and FIG. 10 is a modified example of the outer ring shown in FIG. 7. FIG. 11 is a plan view schematically showing the overall configuration of a fuel spacer for a pressure tube type nuclear reactor, and FIG. 12 is a diagram corresponding to a fuel assembly for a pressure tube type nuclear reactor that has been put into practical use in the past. Figure 13 shows the thermal neutron flux distribution characteristics when the reactor is operated with the conventional fuel assembly shown in Figure 12 loaded into the reactor core. It is an explanatory diagram. 1 and 1'...Fuel rod, 2...Fuel spacer, 3
...Cylinder, 4...Lip material, 5 and 5'...Cylindrical element, 5/a and 5'b...Protrusion, 6...Small circular tube, 7...Outer ring, 7a and 7b...Protrusion, 8
... fuel assembly, 9 ... convex part, 10 ... plate spring part, 11 ... pressure pipe, 12 ... coolant (light water), 13
... Calandria tank, 14... Moderator (heavy water)
, 15... Window, 16... Vertical groove, (1 other person) 3rd item 4th item 6th item 9th item

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、複数本の燃料棒と、燃料棒相互間の間隔を保持する
燃料スペーサとを備えてなり、上記燃料スペーサは、各
燃料棒を挿入する複数個の筒状体と、当該筒状体の束外
周を取り囲むリング部材とを具備してなる圧力管型原子
炉用燃料集合体の構造において、燃料スペーサを構成す
るリング部材を他の燃料スペーサ構成部材である筒状体
よりも中性子吸収断面積の小さな部材で構成し、かつ上
記筒状体をリング部材よりもばね力の大きな部材で構成
して、その両者を一体的に固定してなることを特徴とす
る燃料集合体。
1. It is equipped with a plurality of fuel rods and a fuel spacer that maintains the spacing between the fuel rods, and the fuel spacer includes a plurality of cylindrical bodies into which each fuel rod is inserted, and a spacer between the cylindrical bodies. In the structure of a pressure tube type nuclear reactor fuel assembly comprising a ring member surrounding the outer periphery of the bundle, the ring member constituting the fuel spacer has a neutron absorption cross-sectional area larger than that of the cylindrical body constituting the other fuel spacer components. 1. A fuel assembly characterized in that the cylindrical body is made of a member having a larger spring force than the ring member, and the two are integrally fixed.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4944719U (en) * 1972-07-31 1974-04-19
JPS5992869A (en) * 1982-11-17 1984-05-29 Canon Inc Sheet assorting method and device thereof

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