JPS6175289A - 燃料集合体 - Google Patents

燃料集合体

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JPS6175289A
JPS6175289A JP59196531A JP19653184A JPS6175289A JP S6175289 A JPS6175289 A JP S6175289A JP 59196531 A JP59196531 A JP 59196531A JP 19653184 A JP19653184 A JP 19653184A JP S6175289 A JPS6175289 A JP S6175289A
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liquid film
water rod
fuel
flow
diameter water
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厚治 蛭川
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は沸騰水型軽水炉の炉心に装荷される燃料集合体
に係り、特に、スペーサを改良した燃料集合体に関する
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年の軽水炉においては、原子力発電所の運転コスト低
減のために、長期サイクル運転化と、燃料集合体中のウ
ラン(U   )の経済的燃焼方法が要請されている。
この要請に応える設副業の1つとして大径ウォータロッ
ドが提案されている。
この大径ウォータロッド1は第4図に示ずように燃料棒
2よりも大径に形成されており、正方格子状に配列され
た多数の燃料棒2のほぼ中央に配置されている。ずなわ
ら、この太径ウォータロッド1は第5図で示す従来のつ
A−タロラド3よりもさらに大径に形成され、1体の燃
料集合体4につぎ1本宛配設されている。
このような大径ウォータロッド1を組み込んだ燃料集合
体4について、サイクル長期化を行なうと、これに伴な
って燃料取替体数が増加する。このために、燃料の燃g
i15縮度を増して、その取替体数を少数に抑えると共
に、この燃料濃縮度増加によるボイド係数の負方向への
増加と、中性子エネルギースペクトラムの硬化とを、こ
の大径ウォータロッド1内の水領域を増加することによ
り防止することができる。
ところで、第4図で示すように構成された燃料集合体4
のチャンネルボックス5と太径ウォータロッド1とは共
に非発熱であるので、この燃料集合体4内の気液2相流
は、チャンネルボックス5の内周面とウォータロッド1
の外周面とに平行傾斜線で示すように液IA、Bをそれ
ぞれ形成して上方へ流れる傾向にある。これら液111
.8はでのまま上方に流れ、燃料棒2の冷却には寄与し
ない。但し、チャンネルボックス5の内周面に形成され
る液膜Aについては第6図および第7図で示すスペーサ
タブ6により、液膜Aの流れがスペーサタブ6の突出方
向に案内されて、このスペーサタブ6周辺の燃料棒2側
へ拡散され、燃料棒2の有効な冷却材量を増加さUるこ
とができる。このスペーサタブ6は第6図に示ずように
、多数の燃料棒2と太径つ4−タロラド1とを所要の間
隔を設定して正方格子状に配列し、整列支持するために
、その軸方向に複数個配設される偏平角筒状のスペーサ
7の外壁8に形成されている。すなわち、スペーサタブ
6はチャンネルボックス5の内周面と径小な間隙をおい
て対面するスペーサ7の外壁8をその内方へ突出するよ
うに折曲されてなり、外壁8に複数形成されている。
上述したようなスペーサタブ6の液膜流拡散効果は限界
出力実験において確認されている。
一方、太径ウォータロッド1の周囲の2相流はこの太径
ウォータロッド1の外周面に沿って液膜を形成し、その
まま液膜状態で上方へ流れる傾向にある。この傾向は第
5図で示す従来のウォータ0ツド3よりも大径ウォータ
ロッド1の場合の方が5I苔である。これにより大径ウ
ォータロッド1の外周を取り囲むように配列された燃料
棒2Aの有効な冷却部材流量が減少する。その結果、こ
れら燃料棒2Aを相み込んだ燃料集合体の限界出力が、
従来のウォータロッド3を組み込んだ燃料集合体のもの
よりも低下するという問題があった。
(発明の目的〕 本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、大径
ウォータロッドの周りに配列された燃料棒の有効な冷T
Avi流mの減少を防止し、限界出力を向上づ゛る燃料
集合体を捉供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は、チャンネルボックスの内周面に形成される液
膜流が、スペーサタブによりその内方へ拡散されて燃料
棒の冷却に貢献していることが限界出力実験において実
証されたことに着目してなされたものであり、大径ウォ
ータロッドの外周面に形成される液膜流を(の遠心方向
へ拡散する液膜流拡散突出部をスペーサに設けたことを
特徴とづる。
(発明の実施例) 以下、本発明の実施例について第1図ないし第3図を参
照して説明する。
第1図は本発明に係る燃料集合体の一実施例の水平断面
図であり、燃料集合体10は角筒状のチャンネルボック
ス11内に8行8列の正方格子状に配列された多数の燃
料棒12を収容している。
これら燃料棒12はジルコニウム合金製の燃料被覆管内
に二酸化ウラン(UO2>の焼結ベレットを充填してお
り、これら燃料棒12の配列中央部には大径ウォータロ
ッド13を配置している。この太径ウォータロッド13
はジルコニウム合金により円筒状に形成8゛れ、その上
下両端部には冷却材出口と冷NJ材人口がそれぞれ穿設
されており、その内部を冷IJI材が7?流するように
なっている。
その大径ウォータロッド13と多数の燃料棒12は互い
に平行に直立さ゛れ、相互に所要の間隔を設定されてス
ペーサ14により径方向に整列支持されている。スペー
サ14は矩形の外枠14a内をバー15aどデバイダ1
5bとにより正方格子状に仕切り、燃料棒12を挿通せ
しめるスペーサセルを正方格子状に配列している。バー
15aとデバイダ15bとは横および縦方向に交Uにそ
れぞれ配設され、バー15aは上下方向に離間して一対
設けられている。このバー158の縦横の交差部にはラ
ンタンスプリング16が上下方向に亘って装着され、デ
バイダ15bの側面には第2図に示すようにS字状に外
側方へ膨出する8字スプリング17が切り込み形成され
ている。上記スペーサセルに挿入された格燃料捧12の
外周はこのランタンスプリング16と8字スプリング1
7(こより径方向に弾性支持されて横方向の振動が拘束
されている。このスペーサ14のほぼ中央部は大径ウォ
ータロッド13が挿通され、その外周は周方向等分位l
k:等配された4個のランタンスプリング16により4
iH所から径方向に押圧されて弾性的に支持されている
。大径ウォータロッド13は燃料棒12が挿通されるス
ペーサヒルの4個分の空間を占有しており、その外周は
バー15aにより上下で井形状に囲まれている。この太
径ウォータロッド13の外周を上部で囲むバー15aの
上部囲繞部18の各辺中間部は第1図に示すように、液
膜流拡散突出部1つをそれぞれ訛りでいる。これら液膜
流拡散突出部19は上部囲繞部18のバーi5aの中間
部を外上向きの台形状に折曲して形成されている。寸な
わら、これら突出i19は太径つA−クロット13の遠
心方向に沿って突出ししかもその突出方向は大径ウォー
タロッド13の軸Q角方向に対し所要の凹角に設定され
ている。したがって、大径ウォータロッド13の外周面
に沿って昇流する液膜はこれら液膜流拡散突出部19に
て、これら突出部19の突出方向に案内されて、突出部
19周りの燃料棒12a(平行斜線で示す)側に拡散し
、これら燃料棒12aの有効な冷却材流量を増加してい
る。
したがって、大径ウォータロッド13の周辺の気PM2
相流が、この大径ウォータロッド13の外周面に沿って
液膜となって上方に流れると、この液膜流が液膜流拡散
突出部19において、これら突出部19の突出方向に案
内され、これら突出部19の外周の燃料棒12a側へ拡
faされる。これにより、燃料棒12aの有効な冷却材
流mが増加し、その出力の増大を図ることができる。し
かも、液膜流拡散突出部19の突出方向は液膜流に対し
所要角度上向きに傾斜しているので、その流路抵抗を低
く抑えることができる。
また、スペーサ14には第1図および第2図に示ツよう
に外枠14aの各辺に、その内方へ台形状に突出するス
ペーサタブ20がそれぞれ折曲形成されており、チ1!
ンネルボックス11の内周面に沿って′a牧となって上
方に昇流する液膜流をこれらスペーサタブ20によりそ
のスペーサタブ20の陥没方向である内側へ誘導し、そ
の′a、膜流を燃料棒12側へそれぞれ拡散して、これ
ら燃料棒12の有効な冷却材流量を増加さぜることがで
きる。
第3図は本発明の他の実施例を示し、第1図で示す実施
例では、8x8 (8行8列)燃料のエラグクレート型
のスペーサに適用した場合について述べたが、本実74
例では、9X9 (9119列)燃料のフェルール型の
スベー勺に本発明を適用した場合について述べる。なお
、第3図中、第1図と同一符号のものは同一または相当
部分を示し、その訳明は省略する。
このフェルール型スペーサ21は、その外枠22内に燃
料棒12を径方向に弾性支持するスペ−サセルを9行9
列の正方格子状に配列し、これらスペーサセルはほぼ円
形に折曲されたセル形成部材23により形成されている
。これらの隣接するセル形成部材23は互いに連結され
、スペーサ21のtよは中央部にtよ太径ウォータロッ
ド13が配設されている。太径ウォータロッド13の外
周にはその径方向に所要の間隙を設定すると共に、周方
向に所要の間隔をおいてサポートプレート24を例えば
4木配設している。これらサポートプレート24は周り
向に相隣なるセル形成部材23相互を連結すると共に、
第3図に示すように例えば2つのサポートプレート24
には平面形状が長方形のサポートスプリング25をそれ
ぞれ装着して、太径つA−クロット13の外周面を径り
向岬こ弾圧し、この弾圧面と反対側の太径ウォータロッ
ド13の外周面をサポートプレート24に圧接して弾性
的に支持している。これら1ノボ−ドブレート24には
液膜流拡散突出部26がそれぞれ形成され、サポートス
プリング25を装着しない液膜流拡散突出部26はサポ
ートプレート24の上部を外上向きの台形状に折曲して
形成される。
すなわら、これら液膜流拡散突出部26は太径つA−タ
ロラド13の遠心方向に沿って台形状に突出し、しかも
その突出方向は、大径ウォータロッド13の遠心方向に
対し所要の仰角に設定されている。
一方、サポートスプリング25を装着する4ノボ−ドブ
レート24では、このサポートスプリング25の両側方
にてそれぞれ外上向きに突出するように液膜流拡散突出
部26をそれぞれ形成している。
したがって、太径ウォータロッド13の周辺の気液2相
流が、この大径ウォータロッド13の外周面に沿って液
膜となって上方に流れると、このi&膜流がスペーサ2
1の液膜流拡散突出部26において、これら突出部26
の突出方向に案内され、これら突出部26の外周の燃料
棒12a(平(テ↑゛1線で示す)側へ拡r11される
。これにより燃料棒12aの有効な冷却材流mが増加し
、その出力の増大を図ることができる。
また、スペーサ21の外周縁部は第3図に示ずように、
その内方へ台形状に突出しているので、チャンネルボッ
クス11の内周面に形成される液膜の流れもこれら突出
部により突出部周辺の燃料棒12側へ拡散され、燃料棒
12の有効な冷u1H流を増ずことかできる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、大径ウォータロッドの外
周面に形成される液膜の流れ方向上に配設されて、この
液膜流を大径ウォータロッドの遠心方向に拡散する液膜
流拡散突出部をスペーサに設けた。
したがって、本発明によれば、大径ウオーク[1ツドの
周辺の気液2相流が、この太径ウォータロッドの外周面
に沿って液膜となって上方に流れる  ゛と、この液膜
流が液膜流拡散突出部にJ3いて、これら突出部の突出
方向に案内され、これら突出部の外周の燃料棒側へ拡散
される。これにより、これら燃料棒の有効な冷却材流山
が増加し、燃料棒の限界出力の増大を図ることができる
。しかも、液膜流拡散突出部の突出方向は液膜流に対し
所要角度上向きに傾斜しているので、その流路抵抗を(
[K <抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る燃料集合体の一実施例の水平断面
図、第2図はM1図のII−I[1に沿う矢82断面図
、第3図は本発明の他の実施例の水平断面図、第4図は
従来の燃料集合体の一例の概略水平断面図、第5図は従
来の燃料集合体の他の例の概略水平断面図、第6図は第
4図で示寸従来例の詳細水平断面図、第7図は第6図の
V[−■線に沿う矢?jA断面図である。 10・・・燃it合体、11・・・チャンネルボックス
、12.12a・・・燃料棒、13・・・太径つl−タ
ロラド、14.21・・・スペーサ、148.22・・
・外枠、15a・・・ベー、15b・・・デバイダ、1
6・・・ランタンスプリング、17・・・8字スプリン
グ、18・・・上部囲繞部、19.26・・・液膜流拡
散突出部、20・・・スペーサタブ、23・・・スベー
ナセル形成部材、24・・・サポートプレー1・、25
・・・サポートスプリング。 出願人代理人  波 多 野   久 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、複数の燃料棒とこれら燃料棒よりも大径に形成され
    た太径ウォータロッドとをスペーサにより整列支持する
    燃料集合体において、上記太径ウォータロッドの外周面
    に形成される液膜の流れ方向上に配設されて、この液膜
    の流れを太径ウォータロッドの遠心方向に拡散する液膜
    流拡散突出部を上記スペーサに設けたことを特徴とする
    燃料集合体。 2、液膜流拡散突出部は太径ウォータロッドの外周を囲
    むスペーサの仕切部材を太径ウォータロッドの遠心方向
    へ突出するように折曲し、その突出方向がこの遠心方向
    に対し所要の仰角に設定された特許請求の範囲第1項に
    記載の燃料集合体。
JP59196531A 1984-09-21 1984-09-21 燃料集合体 Granted JPS6175289A (ja)

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JPH0533357B2 JPH0533357B2 (ja) 1993-05-19

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3787286A (en) * 1971-12-17 1974-01-22 Combustion Eng Fuel assembly flow redistribution
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JPS58111979U (ja) * 1982-01-22 1983-07-30 株式会社田村電機製作所 カバ−の開放位置保持構造

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