JPS61288198A - 燃料集合体の固着具ロツク装置 - 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】 本発明は原子炉の燃料集合体に関し、特に、燃料集合体
の下部ノズルに案内シンブルを固着する固着具がその締
結位置に確実に保持されるようにするための、改良され
たロック装置に関するものである。

先ｊ」え死！８１朋− 多くの原子炉において、炉心は、多数の長い燃料集合体
から構成されている。既知の構造によるこれ等の燃料集
合体は、多数の燃料棒を有し、これ等の燃料棒は、燃料
集合体の長さに沿って軸方向に隔てられて燃料集合体の
複数の長い制御棒案内シンブルに固着された複数の格子
によって、組織化された配列に保持されている。燃料集
合体の両端にある上部ノズル及び下部ノズルは、燃料棒
の端部より少し上方及び下方に延びる案内シンブルに固
着されている。

互いに接続された上部ノズル及び下部ノズルとそれ等の
間に延びる長い案内シンブルとは、燃料集合体の骨格構
造体を形成する。原子炉を納得の行くように運転するに
は、各燃料集合体の骨格構造体は、格子とそこに支持さ
れた燃料棒とを炉心内の他の燃料集合体の格子及び燃料
棒に対して正確な整列状態に保持するように、構造上の
高度の健全性を持っていなければならない、他方、最近
は燃料集会体の再構成が要求されているので、燃料集合
体の骨格構造体は、燃料集合体のどんな破損部分をも修
理し交換するために容易に分解できなければならない、
最近の１つの慣行は、例えば、米国特許第４，３２３，
４２８号明細書に開示され記載されているように、取り
外し可能な上部ノズル及び下部ノズルを燃料集合体に設
けることによって再構成を可能とすることにある０分解
可能な他の構成の燃料集合体は、米国特許第３，８２８
，８６８号及び第４，２０８，２４８号明細書に開示さ
れ記載されている。

燃料集合体の案内シンブルをその下部ノズルに取り外し
可能に取着するための構成の成る既知の形式においては
、案内シンブルの下端部を下部ノズルの上部中央のアダ
プタ板に接続してそれに対し正確に位置決めするために
、ねじが用いられている。より詳細には、各ねじは、下
部ノズルから上方に、アダプタ板を貫通する多数の通路
の１つを通って挿入される。雄ねじが切られたねじの外
側端部は、案内シンブルの下端部に強く結合された雌ね
じ付きプラグにねじ込まれる。このねじは拡径された内
側頭部を有し、該頭部が、前記通路の大径部分によって
アダプタ板に形成された段部に当接する。ねじ頭部の先
端は、通路の大径部分と連続して延びる直立環状壁を備
えている。次に、ねじをその締結位置へ回転させると、
ねじ頭部の環状壁の向かい合う直径部分が膨出して、通
路の大径部分の切欠き又は凹所中に入り、ねじが逆回転
して案内シンブル及び下部ノズルの剛な取着を緩めるこ
とを防止する。

この特別の取着構造は、燃料集会体の下部ノズル及び案
内シンブル間の満足な相互接続を可能にするが、ねじの
製造が難かしく且つコスト高となることが分かっており
、更に、逆回転しないようにねじを係留する膨出によっ
てねじに割れが生ずるため、ねじは１回使用した後に廃
棄されることが多い、そのため、従来の構造のようなね
じの使用によって得られる利点を保ちながらその特定の
構成に付随する欠点を避けるように、案内シンブル取着
構造を改良する必要性が存在している。ねじ及びボルト
を係留するための多くの異なった係留構造が、例えばロ
サンの米国特許第２，７８２，８２７号及び第２，８８
８，０９０号明細書、ラッターの米国特許第１，８１４
，８５８号明細書、並びにフランクの米国特許第３，１
６０，１８８号明細書に開示され記載されているように
、一般に知られているが、所期の改良が得られるには至
っていない。

１１へｌ見 本発明は、前述の必要性を満たすように構成された固着
具ロック装置を提供する。本発明の固着具ロック装置は
、前述の先行技術によるワンピースのねじの代りに用い
られるツーピースの固着具アセンブリから成っている。

固着具ロック装置は、接続固着具とロックスリーブとを
備えている。接続固着具も、先行技術のねじと同様に、
案内シンブルのうちの所定の１つを下部ノズルのアダプ
タ板に剛に取着する０次にロックスリーブは、接続固着
具及び下部ノズルと協働して、接続固着具がその所望の
締結位置まで回転された後に接続固着具の積極的なロッ
クを行う、接続スリーブは再使用可能であり、ロックス
リーブ（特別に小形で廉価な部品である）のみを固着具
の取外し後にその都度交換するだけでよい。

従って、本発明は、原子炉の燃料集合体において使用す
るための固着具ロック装置を提供する。

燃料集合体は、端部ノズルと、該端部ノズルから離れる
ように突出し長手方向に延びる少なくとも１つの案内シ
ンブルとを含む。端部ノズルは、該端部ノズルを貫通す
るように画成された少なくとも１つの通路と、案内シン
ブルから離れて該案内シンブルに指向するように通路内
に画成された段部とを有しており、該段部は、通路を、
段部から案内シンブルに向かって延びる第１部分と案内
シンブルから離れるように段部から延びる第２部分とに
分けており、第２部分は第１部分よりも横断面の大きさ
が大きい、端部ノズルは、通路の第２部分に画成された
凹所手段も有する。案内シンブルは、通路の第１部分に
近接して配設されると共に表面にねじ手段が形成された
先端を有する。

本発明による改良を加えたこの固着具ロック装置は、ａ
）接続固着具と、ｂ）環状のロックスリーブとを備えて
いる。接続固着具は、向かい合う端部分を有しており、
該接続固着具の一方の端部分の表面には、該接続固着具
が通路を通って挿入された時に案内シンブルの先端にね
じ結合されるように、案内シンブルの先端に形成された
ねじ手段と相補形であり且つ該ねじ手段と係合可能なね
じ手段が形成されている。接続固着具の他方の端部分は
、横断面の大きさが、接続固着具の一方の端部分及び通
路の第１部分の横断面の大きさよりも大きいが、通路の
第２部分の横断面の大きさよりも小さくて、接続固着具
が通路を通り挿入された時に、他方の端部分と第２部分
との間に環状間隙を画成すると共に、他方の端部分が段
部に当接するようにしている。ロックスリーブは向かい
会う端部を有している。ロックスリーブの一方の端部は
、環状間隙内に挿入可能であり、接続固着具の他方の端
部分よりも横断面の大きさが小さく、且つ円周方向に弾
性的に可撓であって、環状間隙中に挿入された時に、ロ
ックスリーブの一方の端部の横断面が拡張して接続固着
具の他方の端部分の先でその回りにきっちりと嵌合して
該他方の端部分と摩擦係きするのを許容する。ロックス
リーブの他方の端部は、該ロックスリーブの一方の端部
が環状間隙中に挿入された時に通路の第２部分に画成さ
れた凹所手段と組み合う突出手段を備えている。

具体的には、固着具の他方の端部分は、固着具を通路に
挿入し、ロックスリーブを間隙に挿入した時にロックス
リーブの一方の端部と摩擦係きするローレット掛けした
外面を備えている。１つの実施例においては、ロックス
リーブの一方の端部は、大体において平滑な内面を有し
、この内面は、固着具の他の端部分のローレット掛けし
た外面と摩擦係合する。別の実施例においては、ロック
スリーブの一方の端部は、一般に相補形のローレット掛
は内面を有し、この内面は、固着具の他の端部分のロー
レット掛は外面と摩擦係きして組み合う、更に、固着具
の他方の端部分には、外方に開口する環状溝が形成して
あり、ロックスリーブの一方の端部は、内方に延びる環
状の唇状部を備えており、この唇状部は、ロックスリー
ブの一方の端部が間隙中に挿入されて固着具の他方の端
部分の先でその回りに嵌合される時に、該環状溝に嵌合
する。また、ロックスリーブの一方の端部は、円周方向
に離間して軸方向に延びる複数のスロットを有し、これ
等のスロットは、固着具の他方の端部分の先でスリーブ
上に唇状部を嵌合させるために該一方の端部の横断面の
大きさを弾性的に円周方向に膨張させることを容易にす
る。

本発明の前述した利点及び他の利点は、本発明の幾つか
の実施例を示した図面に関する以下の詳細な説明を読む
ことによって当業者に一層明らかとなろう。

Ｈの舌　ｔ；Ｈ 図において同一の数字は、同一の部分又は対応した部分
を表わしている。また、以下の説明において、「前方」
、「後方」、「左側」、「右側」、「上方」又は「下方
」等の用語は、単に説明の都合上用いられており、本発
明を制限する意味に解釈すべきではない。

二ｌ」Ｌ吐 図面、特に第１図には、燃料集合体が、垂直方向の長さ
を短縮した形態で符号１０により総括的に図示されてい
る。燃料集合体１０は、加圧木型原子炉（ＰＷＲ）に使
用される形式のものであり、基本的に、原子炉（図示し
ない）の炉心領域において下部炉心板（図示しない）上
に燃料集合体１０を支持する下端構造、即ち下部ノズル
（端部ノズル〉１２と、該下部ノズル１２から上方に突
出して長手方向に延びる多数の案内管、即ち案内シンブ
ル１４とを基本的に備えている。また、燃料集合体１０
は、案内シンブル１４に沿って軸方向に離間した複数の
横格子１６と、これ等の格子１６によって横方向に離間
し支持された長い燃料棒１８の組織化された配列とを備
えている。更に、燃料集合体１０は、・中央に配設され
た計装管２０と、案内シンブル１４の上端部に固着され
た上端構造、即ち上部ノズル（端部ノズル）２２とを備
えている。このように各部を配置して、燃料集合体１０
は、その各部を損傷す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。

前記のように、燃料集合体１０における列状の燃料棒１
８は、燃料集合体１０の長さに沿って離間した格子１６
によって、相互に離間関係に保持されている。各燃料棒
１８は燃料ペレット２４を含み、燃料棒１８の両端は、
燃料棒１８を気密に封止するように、上部端栓２６及び
下部端栓２８により閉ざされている。

通常、プレナムばね３０が上部端栓２６と燃料ペレット
２４との間に配設されていて、燃料棒１８中に密に積み
重ねられた関係に燃料ペレット２４を保持する。

核分裂物質からなる燃料ペレット２４は、加圧水型原子
炉の反応出力の発生源となる。水又はホウ酸含有水のよ
うな液体減速・冷却材は、有用な仕事を行なうため炉心
に発生した熱を回収すべく、炉心の燃料集合体を通って
上方に圧送される。

多数の制御棒３２は、核分裂過程を制御するために、燃
料集会体１０中の所定位置に配設された案内シンブル１
４内において往復運動を行なうことができる。即ち、上
部ノズル２２は、棒りラスタ制御機横３４に組み合わさ
れており、この棒りラスタ制御機横は、半径方向に延び
る複数のフルーク、即ち腕３８を備えた雌ねじ付置筒状
部材３６を有している。

各部３８は１つの制御棒３２に接続されているので、棒
クラスタ制御機構３４は、案内シンブル１４中において
制御棒３２を垂直に移動させることにより、燃料集合体
１０における核分裂過程を全て周知の態様で制御するよ
うに作動可能である。

１ノズルへの　　シンブルの　　された　−燃料集合体
１０を再構成可能とするため、前述したように、従来は
、下部ノズル１２の上部中心アダプタ板４２に案内シン
ブル１４の先端、即ち下端部４０を取り外し可能に固着
するのが慣行であった。アダプタ板４２は、従来から知
られていたように、複数の貫通通路４４（第２図には１
つのみ示す）を有し、これ等の通路４４は、数及びパタ
ーンが、案内シンブル１４と一致している。下方に指向
する環状段部４６は、各通路４４内においてアダプタ板
４２に画成され、通路４４を上方円筒状部分（第１部分
）４８と下方円筒状部分５０（第２部分）とに分けてい
る。下方円筒状部分５０の直径は、上方円筒状部分４８
の直径よりも大きい、下部ノズル１２のアダプタ板４２
には、複数対の凹所（凹所手段）５２が形成されており
、１対の凹所５２は、各通路４４の下方円筒状部分に形
成され、アダプタ板４２の下面５４において通路４４に
開口している。各案内シンブル１４の下端部４０（アダ
プタ板４２の上面５６に近接して配置され、その１つの
通路４４の上方円筒状部分４８に整列されている）には
、例えば溶接によりプラグ５８が固着されている。プラ
グ５８は中空スリーブの形態であり、この中空スリーブ
の下端には、雌ねじ部６０が形成されている。

本発明は、信頼性のある仕方で各案内シンブル１４の下
端部４０を下部ノズル１２のアダプタ板４２に取り付け
るのを容易にするために、第２図〜第５図に符号６２で
示された固着具ロック装置を提供する。

固着具ロック装置６２は、基本的に、接続固着具６４と
環状のロックスリーブ６６とを備えている。

接続固着具６４は、長い本体部（一方の端部分）６８及
び拡径頭部（他方の端部分）７０を有し、下方から下部
ノズル１２の１つの通路４４を通って上方に挿入するこ
とができる。本体部６８は、案内シンブル１４の下端部
（先端）４０にあるプラグ５８の雌ねじ部（ねじ手段）
６０とのねじ結合を形成するように、雄ねじ部（ねじ手
段）７２を上端部に備えている。また、接続固着具６４
の頭部７０の横断面は、その本体部６８又は小径の上方
円筒状部分４８の横断面の大きさよりも大きい、しかし
、接続固着具６４の頭部７０の横断面は、大径の下方円
筒状部分５０の横断面よりも小さいため、それ等の間に
環状スペース又は間隙７４が形成されている。更に、接
続固着具６４の頭部７０は環状先導面７６を有し、この
環状先導面は、アダプタ板４２の環状の段部４６（円筒
状部分４８．５０を分ける）に当接する。更に、接続固
着具６４の頭部７０は、外方に開放する環状溝７８と、
環状間隙７４と間延の環状の真直なローレット掛けをし
た外面８０とを備えている。

環状のロックスリーブ６６は、向かい合う上端部（一方
の端部）８２及び下端部（他方の端部）８４を備えてい
る。ロックスリーブ６６の上端部８２は、環状間隙７４
中に挿入することができる。ロックスリーブ６６の上端
部８２は、その前縁に、接続固着具６４の頭部７０より
も断面積の少し小さな内向きに延びる環状の唇状部８６
を備えている。唇状部８６は、上端部８２が環状間隙７
４中に挿入された時に環状溝７８中に嵌合する。また、
上端部８２は、円周方向に離隔されて軸方向に延びる複
数のスリット又はスロット８８を有し、これ等のスロッ
トは、上端部８２の前縁で開口し、環状ロックスリーブ
６６の中心軸線に対して半径方向外方に上端部８２が撓
むことを可能にする。そのためスロット８８は、環状ロ
ックスリーブ６６の上端部８２の横断面の大きさが弾性
的に円周方向に拡張するのを容易にして、ロックスリー
ブ６６が、拡径頭部７０を越え且つその回りにきっちり
と嵌合し、拡径頭部７０の真直なローレット掛は外面８
０と窄擦係合し、そしてロックスリーブ６６の唇状部８
６が固着具６４の頭部７０を越えて環状溝７８中に嵌合
するようにしている。ロックスリーブ６６の下端部８４
は、１対の突部（突出手段）９０を有し、これ等の突部
は、スリーブ６６が環状間隙７４中に挿入された時に、
アダプタ板４２の通路４４の下方円筒状部分５０中の凹
所５２と嵌合される。

固着具６４は、案内シンブル１４の先端のプラグ５８と
ねじ結きを行うために、通路４４に挿入され、固着具６
４の頭部７０の六角孔９１に適宜の工具を挿入すること
によって、本体部６８の環状先導面７６がアダプタ板４
２の環状段部４６と係合するまで、プラグ５８内にねじ
込まれる。次に、アダプタ板４２の凹所５２内に突部９
０を案内し、唇状部８６が第２図に示した位置で環状溝
７８内にスナップ式に係合するまで、拡径頭部７０上の
ローレット掛は外面８０を通って上端部８２を押し込む
ことによって、環状間隙７４中にスリーブ６６を挿入す
る。スリーブ６６に設けられた突部９０は、アダプタ板
４２の凹所５２に着座することによって、スリーブ６６
の回転を阻止する。

スリーブ６６の上端部８２の内面９６は、スリーブ６６
が環状間隙７４中に挿入された時に、拡径頭部７０のロ
ーレット掛は外面８０と摩擦的に係合し接触する。

第５図に示すように、内面９６は、はぼ平滑である。

しかし、この内面は、拡径頭部７０のローレット掛は外
面８０との十分なｒ９１擦係合を通常行い、接続固着具
６４に対するスリーブ６６の相対的な軸方向又は回転方
向の運動を防止する。しかし、固着具ロック装置６２の
２つの要素を強く接続することの保証を増すため、点溶
接を用いてもよい、別の方法として、第６図の実施例に
よれば、スリーブ６６の上端部８２は、一般に相補形の
ローレット掛は内面９８を有し、この内面９８は、拡径
頭部７０のローレット掛は外面８０と摩擦的に係合して
嵌着し、接続固着具６４の逆向きの回転に抗するより大
きな確実な保証を与える。

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、前述した実施例の他にも種々変更して実施で
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、案内シンブルを下部ノズルに固着するための
本発明による固着具ロック装置を使用する燃料集合体を
垂直方向の長さを短縮し且つ一部を切欠いて部分的に断
面で示した側面図、第２図は、案内シンブルを下部ノズ
ルに固着するための本発明による固着具ロック装置を部
分的に断面で示す、第１図の燃料集合体の下部ノズルの
一部分及び１つの案内シンブルの下端部の部分的な側面
図、第３図は、第２図の３−３線に沿って見た固着具ロ
ック装置の底面図、第４図は、固着具ロック装置のロッ
クスリーブをその固着具から切離して単独で示す側面図
、第５図は、固着具の頭部のローレット掛は外面とロッ
クスリーブの平滑な内面との間の摩擦嵌合状態を示すた
め第２図の５−５線に沿って切断した、固着具ロック装
置の断面図、第６図は、固着具の頭部のローレット掛は
外面と嵌合するローレット掛は内面を備えた固着具ロッ
ク装置のロックスリーブの変形実施例を示す、第５図と
同様の断面図である。 １０・・・燃料集合体　　　１４・・・案内シンブル１
２・・・下部ノズル（端部ノズル） ４０・・・案内シンブルの先端（下端部）４４・・・下
部ノズルの貫通通路（通路）４６・・・段部　　　　　
　５２・・・凹所（凹所手段）４８・・・上方円筒状部
分（通路の第１部分）５０・・・下方円筒状部分く通路
の第２部分〉６０・・・案内シンブルのねじ手段（雌ね
じ部）６２・・・固着具ロック装置 ６４・・・接続固着具　　　６６・・・ロックスリーブ
６８・・・接続固着具の一方の端部分 ７０・・・接続固着具の他方の端部分 ７２・・・接続固着具のねじ手段（雄ねじ部）７４・・
・環状空隙

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 端部ノズルと、該端部ノズルから離れるように突出し長
   手方向に延びる少なくとも１つの案内シンブルとを含み
   、前記端部ノズルは、該端部ノズルを貫通するように画
   成された少なくとも１つの通路と、前記案内シンブルか
   ら離れて該案内シンブルに指向するように前記通路内に
   画成された段部とを有しており、該段部は、前記通路を
   、該段部から前記案内シンブルに向かって延びる第１部
   分と前記案内シンブルから離れるように該段部から延び
   る第２部分とに分けており、該第２部分は前記第１部分
   よりも横断面の大きさが大きく、前記端部ノズルは、前
   記通路の前記第２部分に画成された凹所手段を有し、前
   記案内シンブルは、前記通路の前記第１部分に近接して
   配設されると共に表面にねじ手段が形成された先端を有
   する、原子炉の燃料集合体において、 ａ）前記端部ノズルの前記通路を通って挿入可能な接続
   固着具であって、向かい合う端部分を有しており、該接
   続固着具の一方の端部分の表面には、該接続固着具が前
   記通路を通って挿入された時に前記案内シンブルの前記
   先端にねじ結合されるように、前記案内シンブルの前記
   先端に形成された前記ねじ手段と相補形であり且つ該ね
   じ手段と係合可能なねじ手段が形成されており、前記接
   続固着具の他方の端部分は、横断面の大きさが、前記接
   続固着具の前記一方の端部分及び前記通路の前記第１部
   分の横断面の大きさよりも大きいが、前記通路の前記第
   ２部分の横断面の大きさよりも小さくて、前記接続固着
   具が前記通路を通り挿入された時に、前記他方の端部分
   と前記第２部分との間に環状間隙を画成すると共に、前
   記他方の端部分が前記段部に当接する、接続固着具と、 ｂ）向かい合う端部を有する環状のロックスリーブであ
   って、該ロックスリーブの一方の端部は、前記環状間隙
   内に挿入可能であり、前記接続固着具の前記他方の端部
   分よりも横断面の大きさが小さく、且つ円周方向に弾性
   的に可撓であって、前記環状間隙中に挿入された時に、
   前記ロックスリーブの前記一方の端部の横断面が拡張し
   て前記接続固着具の前記他方の端部分を越えその回りに
   きつちりと嵌合して該他方の端部分と摩擦係合するのを
   許容し、前記ロックスリーブの他方の端部は、該ロック
   スリーブの一方の端部が前記環状間隙中に挿入された時
   に前記通路の前記第２部分に画成された前記凹所手段と
   組み合う突出手段を備えている、環状のロックスリーブ
   と、 を備える燃料集合体の固着具ロック装置。