JPS61788A - 原子炉の燃料集合体ホ−ルドダウン装置 - 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】 ［産業上の利用可能性］ 本発明は、全て同一の断面積をもち、正多角形（一般に
は正方形又は正六角形）のパターンに従って一緒に並置
状に組付けられている。燃料集合体を、原子炉の固定水
平炉心板に対する所定位置に保持するための、屡々ブロ
ーアツプ防止装置と呼ばれる保持装置に関する。この保
持装置、ないしはホールドダウン装置は、その最も重要
な用途として、２つの端ピースないしは端板（冷却材を
導く通し孔を有し管により互いに連結されている）を含
む骨格によって集合体中の所定位置に保持された核分裂
性物質によってその集合体が形成され、減速材及び冷却
材として軽水を使用する原子炉に、特に用いられる。

［従来の技術］ 一般に原子炉は、中性子吸収物質を含有した要素のクラ
スターを用いて制御し、このクラスターは、中性子吸収
物質含有要素を全体として移動させるための共通のピー
ス（屡々スパイグーと呼ばれる）によって支持される。

クラスターを備えた集合体に組合さりだクラスター中の
、中性子吸収物質含有要素の分布は、これらの要素の反
応抑止力が隣接する集合体に及ぼされることにより、一
部の集合体のみにそのようなりラスターを備えればよい
ようになされている。その他の集合体は、案内管を閉ざ
ナプラグを形成する燃料要素のクラスター、又は、操業
停止、始動、消耗性ポイズンクラスターを受けるように
なっており、この場合に、案内管は、原子炉冷却材のバ
イパス経路を形成しない。

全部の場合に、燃料集合体は、炉心支持板上に載置され
、炉心支持板は、燃料集合体を正確に位置決めするため
に燃料集合体の下方端板と共働する一般に心出し用ビン
及び冷却流体の通路となる開口を備えている。燃料集合
体の上方には、冷却流体を導くための開口を有し炉心を
画定する上板が配設されている。

炉心中の冷却流体の上向き流は、燃料集合体の重量を超
過する場合に燃料集合体を押−ヒげる傾向をもった力を
燃料集合体に作用させる。燃料集合体の損壊を生ずる燃
料集合体のそうした押−ヒげ（ブローアツプとも呼ばれ
る）が、この液圧スラストによってひき起こされないよ
うにするために、炉心支持板との接触に燃料集合体に保
持するためのブローアツプ防止装置が用いられる。いろ
いろの解決策がこれまでに提案されている。特に、連接
棒集合体を介して隣接集合体を拘束する中心集合体を所
定位置に保持するラッチ装置が提案されている（フラン
ス特許第２０２３７８６号）。

この装置は非常に複雑であり、原子炉の操業停止中に燃
料集合体を交換する間に長い取扱い操作を必要とし、更
に、燃料集合体の全高に延長する中心位置の棒によって
遠隔から水中において制御が行なわれることによって、
燃料集合体の骨格中によじり応力が発生する。燃料集合
体の上方端ピースないしは端板によって支持されたばね
が使用され、その上に、下方炉心板上に燃料集合体を保
持するための圧縮力が上方炉心板から加えられる　（フ
ランス特許第１５３１３２５７号及び第２２３８０１０
号）。これらのばねは一般に満足に作動するが、製造が
困難であり、放射線作用下において劣化し、場所を塞ぐ
ため、冷却流体の通路断面積を減少させるなどの不具合
がある。

下方端ピースと一体的で係止部分を備えたｈくばねを有
するブローアツプ防止装置も知られている　（米国特許
第４１３４７９０号）、この係止部分は、炉心板の上面
に配された整列ビンの溝中に、はくばねの弾性により係
合している。これは、弾性係止であり、その効率は、保
持されるはくばねの特性に依存する。この特性は、炉心
の作動下に放射線により変化し、拘束作用は不確実であ
り、また、はくばねは、放射線によって脆くなる。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、改良された燃料集合体ホールドダウン
装置を提供することにある。本発明のより特定的な目的
は、簡単で丈夫な手段を用いて、炉心板（必ずではない
が一般には下方炉心板である）上に燃料集合体を確実に
ロックする装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ この目的のために、本発明は、原子炉に使用する装置で
あって、燃料集合体が全て同じ断面積を有し、正多角形
の配列に従って直立位置に一緒に並置状に組付けられ、
各々の燃料集合体は、長尺の要素を受けいれるための少
なくとも２つの位置を備えているか、又は、このような
位置を備えた燃料集合体に隣接して位置され、該長尺要
素は、前記位置に垂直に挿入されて原子炉の稼動の間動
かなくされるようにした装置を提供する０本発明による
装置は、少なくとも１つの変形自在なロック部材と、長
尺要素の弾性方向の変形によりラッチ可能な堅強な部材
とによって形成された、複数の組を有し、前記ロック部
材と堅強な部材との一方は、燃料集合体と連動され、他
方は１．原子炉の炉心板と連動され、前記位置に関して
相対的に配され、関係する長尺要素を挿入することによ
って堅強な部材上にロック部材が確実にロックされる。

変形自在な部材は、典型的には、弾性条件又は板ばねで
あり、燃料集合体の端ピースないしは端板の１つ（一般
には下方の端板）に一端が強く連結されている。前記位
置は、燃料集合体の枠組中に配設された案内管によって
屡々画定される。

端板に強く連結された板ばねは、案内手段に一体化され
、この案内手段は、長尺要素が内部を通過する通路と、
長尺要素の挿入時に堅強な部材の凹み中に突入するロッ
ク位置に向って強制され４端カムとを備えている。

隣接した燃料集合体に所属するいくつかの板ばねは、長
尺要素の両側に配されるか又はカスケ−ドに連結された
時に長尺要素の挿入によってそれぞれのロック位置に向
って同時に付勢される。

次に図面に示した本発明の好ましい実施例を参照して説
明する。

［実施例］ 第１．２図を参照して、加圧水を減速材及び冷却材とす
る原子炉に使用するに適した保持装置は、下板ないしは
炉心板（ｃｏｒｅ　５ｕｐｐｏｒｔ　ｐｌａｔｅ）　１
を有し、炉心板１上には、正方形断面の複数の集合体が
所定位置に保持されるようになっていると共に、炉心板
１の上方には、原子炉の稼動中に、上部炉心板（図示し
ない）が配置される。

第１．２図には、２つの隣接した集合体の下方の端ピー
ス７の一部が図示されている。これらの端ピースは、図
示しないがそれ自体として既知のしかたで、鋼製フレー
ムを有し、このフレームの側部壁端は、炉心板１上に載
置されている。各々の端ピース７は、案内管８（１つの
み第１図に示す）により上方端ピースに連結されている
。案内管８に沿って隔置されたグリッドは、規則的パタ
ーンに配列された、燃料集合体の燃料要素をその取付は
位置に保持するためのセルを形成している。本明細書の
以下の説明では、２つのうち１つの燃料集合体５は、案
内管を閉ざすプラグを形成する要素を受入れるために用
いられ、それに隣接した燃２料果合体６は、制御要素（
例えば、制御クラスグーに所属する中性子吸収要素）が
その内部において移動する案内管を備えている。

下方炉心板１は、踵ピース２を有し、これらの踵ピース
には、一般にステンレス鋼製の整列ピン３．４が例えば
溶接により固着してあり、整列ピン３．４は燃料集合体
５，６とそれぞれ共働するように゛なっている。換言す
れば、整列ピン４は、プラグを形成する要素のクラスタ
ーを備えた集合体の位置に、また整列ピン４は、可動要
素クラスターを備えた集合体の位置にそれぞれ対応して
いる。これらの整列ピンはもちろん下方炉心板ｌに直接
に固着してもよい。

整列ピン３，４は、保持装置（ホールドダウン装置）の
剛性部材を形成し、各々少なくとも１つのロック凹みを
備えている。整列ピン３は、単一の凹みを有し、この凹
みは、軸方向に延長するスロットの形状の凹み９によっ
て形成され、これは、先端片ＩＯを形成するように整列
ピン３の高さの一部分を占有してい−る。凹み９と先端
片ｌＯとの間の遷移は、後述するようにロックを容易に
するための面取り縁１１により形成されている。同様に
整列ピン４は、軸方向に縞向した、凹み９と同様の凹み
１２と、面取り縁１１とを備えている。

各々の端板７（端ピース７）は、例えばインコネル合金
製の２つの金属ばね板から成り、これらのばね板は、全
部の燃料集合体について同一の配列をもつため、各々の
集合体はどの位置においても、“また原子炉の炉心部の
との配向においても装荷する゛ことかで−きる。板ばね
１７−．１８の基部と端板７゛との連結は、相対的な回
動を認容しない。この連結は、ばね板の端部の溶接及び
圧力ばねによって与えられる。

゛端板７の外周に対してオフセットされた板ばねＩ７は
、入口の面取り縁２０を有する軸孔１９を備えた案内片
３３と一体に形成され、この面取り縁２０は、板ばね１
７が自由になった時に、２つの案内管８と整列する。板
ばね１７の下方端（即ちその基部と反対側の先端）は、
叉状ピースは２１に固着してあり、この叉状ピースは、
案内管８中に挿入可能な長尺要素２６と共働可能な２つ
のカム部分２４を有し、更に、凹み９と共働する係止片
２２も有している。係止片２２と叉状ピース２１とは面
取り縁を備えている。係止片２２は、整列ピン３の先端
片１０と係合しそれにロックされるための面取り縁１１
と共働し、また面取り縁２３とも共働して、燃料集合体
の位置決めの間板ばね１７の案内及び曲げを容易にする
。これらの面取り縁は取外しの際に同様の機能を実行す
る。叉状ピース２１のカム部分２４の面取り縁は、長尺
要素２Ｂとの保合を容易にする。これらの要素は、端板
７の通し孔２７中に、次にガイド３３をそれぞれ通って
叉状ピース２１に突当たるように、より容易に挿入する
ための、テーパ一端部を備えている。　　゛ 長尺要素２６を有しない燃料集合体６において、整列ビ
ン４は、通し孔２７と整列するように配置することがで
きる。先端片１４上に形成された面取り縁１１と凹み１
２とは、後に明らかになるように、整列ビン３の面取り
縁１１．２３と同じ機能を備えている。　　。

第２の板ばね１８は、第１の板ばね１７と同様に端板７
に、しかしその縁部分に固着されている。

板ばね１８は先端に中実片２８を一体的に有し、中実片
２８は、第１．２図に示すように係止片も形成している
。第２図かられかるように、以上に説明したブローアツ
プ防止装置は、集合体表面の中心部に配置されている。

ブローアツプ防止装置は、ピン２８によって完全にされ
、これらのピンは。

端板７の隅部に設けられた適宜の開口に係合するための
踵ピース２により支持されている。これらのピンもブロ
ーアツプ防止装置を備えていてもよ。

い。

各々の中実片２８は、叉状ピース２１のものと同様の面
取り縁を備えている。燃料集合体６により支持された中
実片２日の面取り縁は、整列ビン４の面取り縁１１と共
働し、更に、燃料集合体６に挿入する間板ばねの曲げを
容易にする面取り縁２３と共働する。燃料集合体５の場
合に、中実片２８の上部面取り縁は、それに組合わされ
た棒ないしは長尺要素と共働する。

各々の中実片２８は、面取りされた表面の反対側で、や
はり面取りされた突合せ端３２により延長している。突
合せ端３２の厚さは、所定位置にある時の燃＃Ｊ東合体
５．６の間のスペースのほぼ局に等しい。

ブローアツプ防止装置は、次のように使用される。第１
．２図に示した燃料集合体がこの順序で挿入されるもの
と想定する（必ずしもそうしなくともよい）。

燃料集合体６は、天井クレーンによって、整列ビン４を
有する位置の垂直上方にもち来たされ、次に下行される
。下行の終了時に中実片２Ｂは、その内側の面取り縁が
整列ビン４の先端片１４の面取り縁２３上にあるように
突合される。燃料集合体６を更に下行させると、板ばね
１８は、整列ピン４上の凹み１２に中実片２８がスナッ
プ状に係合するまで押し戻される。

長尺要素２６のクラスターを有しない燃料集合体５も同
様にして装荷される。燃料集合体５は下行し、各々の端
ピース２６の下部面取り縁は、対応する整列ビン３の先
端片ｌＯの面取り縁２３に突当たり、板ばね１７は、燃
料集合体５の下行と共に曲げ変形され、最終的には、板
ばね！７は、係止片２２を凹みの中に圧入する。この下
行の間に、燃料集合体の板ばね１８は、これらに対して
いかなる力も作用させない。各々の板ばね１８の突合せ
端のみが隣接する集合体６の板ばね１８の突合せ端３２
と接触する。

炉心を形成する全部の燃料集合体が所定位置に配設され
た後に、プラグクラスターを燃料集合体５中に挿入する
。案内管８から突出した各々のプ。

ラグは、端板７の対応した通し孔２７に、次いで案内片
３３に通され、案内片３３中では、対応した面取り縁２
０により案内される０次にプラグ形成要素は、叉状ビン
２１と中実片２８との間に挿入され、これによって、両
側にある板ばね２８が、また突合せ端３２間の突合せ連
結に基づいて、隣接した集合体６の板ばね２８が、それ
ぞれロックされる。このように、長尺要素２８のクラス
ターを挿入することによって、このクラスターを受入れ
る集合体５だけでなく、それに隣接した集合体６も口・
ツクされる。

長尺要素２Ｂのクラスターが挿入された後、上部炉心板
が位置決めされ、それによって、プラグ形成要素のクラ
スターの軸向き運動、従って長尺要素２６の運動が阻止
される。

燃料集合体５，６の取出しは、上部炉心板及び長尺要素
２６のクラスターを除去した後、前記と逆の手順によっ
て行なう、板ばね１７．Ｉ’８の小さな弾力に打勝つだ
けでよいため、燃料集合体を自由にするために必要な力
は、その重量よりもほとんど大きくない。

第１．２図に示した実施例によれば、燃料集合体５は、
長尺要素２６のクラスターを備えた所定位置におかれて
いる。しかじ長尺要素２Ｂが板ばね１７．１８の自由な
運動を妨害しないように十分高い休止位置にクラスター
を保持するためにばねが設けられている。そのため案内
片３３の位置よりも高い位置において長尺要素２６を休
止状態にばねが保つのに、それは十分に大きい、全部の
集合体が炉心部内に存在した時に、Ｌ方炉心板を配置す
ると、各クラスターのば・ねは圧縮され、長尺要素２６
は案内片３３中に、次いで叉状ビン２１と中実片２８と
の間に一押込まれる。炉心部の取除きの間にばねは炉心
板が除去された時に長尺要素２６を案内片３３の上方に
引上げる。

第３．４図に示した実施例は、２つの集合体５．６を隔
てる間隙の下方にあって踵ピース２により支持された単
一のビン３４が２つの集合体５゜６を所定位置に保持す
ることに関与している点で、第１．２図に示した実施例
と基本的に相違している。２つの集合体はこの場合は相
違している。集合体５は単一型の弾性部材３５を有し、
これは、第１．２図の叉状ピース２１及び板ばね１７の
形状と比較可能である。各々の弾性部材３５は、叉状ピ
ースを下端部に備えた板ばねを有し、３つの係止部分３
ｆｔ、３７．３８は集合体５の外方に指向している。長
尺要素２６のクラスターのない集合体５の装荷の間に、
集合体６が既に所定位置にあれば、係止部分３６は、ビ
ン３４の溝３９と係合し、側面の係止部分３７．３８は
、隣接した集合体６の端板７の側部壁に形成されたノツ
チ４０に係合している。

係止部分３６〜３８．溝３９及びノツチ４ｏは、前記の
場合と同様に、挿入及び取出しを容易にするための面取
り縁を備えている。燃料要素　（長尺要素２Ｂ）　２Ｂ
のクラスターを挿入すると、燃料要素２６は、係止部分
３Ｂ、３７，３１１と向い合いに弾性部材３５の表面に
当接し、係止部分３Ｂ、３７．３８が溝３８及びノツチ
４０から脱出することを阻止する。

第５．６，７図に非常に不完全に示した実施例において
、同一のビン４１は、２つの隣接した燃料集合体５，６
をその所定位置に保持することに再び関与する。ビン４
１は、厚みの大きな中心部を備えているが１面取り縁を
有する溝、４３と２つの厚みの小さな翼部４４も備えて
いる。燃料集合体６の端板７に連結された板ばね４７の
一部分を形成する２つの係止部分４５は、厚みの小さな
翼部４４と係合する。燃料集合体５の端板７上には、板
ばね５０が固着してあり、板ばね５０は、板ばね５０の
全体の幅を占める係止部分５１を一端に有し、この幅は
、燃料要素２Ｂが板ばね５０に当接し且つ係止部分５１
が溝４８に係合するに足りる値である。板ばね４７．５
０のこの配列はカスケード接続と考えることができる。

燃料要素２Ｂは、挿入された時、係止部分５１が溝４３
中にロックされて係止部分４５を拘束する位置に、板ば
ねを保持する。係止部分４５は、翼部４４に突当ってい
るため、曲げによりロック解除されえない。

第８．９図に示した実施例は、第１．２図に示した実施
例と逆にした構成と考えることができる。板ばね５５，
５１１１は、下方炉心板ｌに固着した踵・ピース２に固
着してあり、ビンは、燃料集合体５．６の端板７と一体
になっている。ビン５２は全部の集合体において同一で
ある。ビン５２は、燃料集合体の外側に曲げた長手方、
向に面取りされた溝５３を備えている。各々の溝５３は
、各々の板ばね５５　、８０の一部をなす係止部分５４
を受けいれるようになっている。各々の板ばね６０は、
２つの燃料要素２Ｂを受けいれてこれらを軸方向に案内
する案内部分８１も備えている。各々の板ばね５５は、
その係止部分５４と向い合いに、叉状要素５６を有し、
この叉状要素の先端５７．５８は、燃料要素２６と接触
する。これらの要素は、第８，９図に示した位置にある
時に、板ばね５５，１１１０の曲げを防止し、係止部分
５４が溝５３に交互に確実にロックされるようにする。

本発明は、色々と変形して実施することができる。特に
、前述した例はど好まし′くはないが、徳料集合体の上
部端ピース及び上方炉心板により支持された要素をブロ
ーアツプ防止装置に組合せてもよい。本発明は、より一
般的に、これらの実施態様及びその均等範囲に含まれる
他の全ての態様も包含する。

即ち、本発明は、構造及び案内部材としての案内管を含
む燃料集合体にも、プラグクラスターを使用した原子炉
の炉心にも限定されない。

本発明は、実際に、案内管８を有するか又は有しない格
子セル中に配置され、上部炉心板により所定位置に保た
れている、中性子透過性材料製の管を、燃料要素２６の
代りに使用した装置にも適用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例による保持装置を備えた
、２つの隣接した燃料集合体の下端部の一部を示す略断
面図；第２図は第１図のＩＩ　−ＩＩ線に沿った断面図
；第３．４図は本発明の第２実施例による保持装置を示
し、そのうち第３図は、第４図の■−■線に沿った断面
図、第４図は保持装置の部分的な配列図：第５図は第６
図のＶ−Ｖ線に沿った水平断面図；第６図は第５図のＶ
ｌ−Ｖｌ線に沿った断面図；第７図は第５図の■−■線
に・沿った断面図；第８．９図は本発明の更に別の実施
例による保持装置を示し、そのうち第８図は、本発明に
よる保持装置の部分的な配列図；第９図は、第８図のＩ
Ｘ−ＩＸ線に沿った断面図である。 符号の説明 １・・・・・・下方炉心板（固定炉心板）。 ５．６・・・・・・燃料集合体。 １７、１８・・・・・・板ばね（変形自在なロック部材
）２６・・・・・・長尺要素。 Ｑ 一 匡 Ｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固定水平炉心板と複数の直立した燃料集合体とを有
   し、該燃料集合体は全て同一の断面積をもっていて、正
   多角形配列に並置され、各々の燃料集合体は、長尺要素
   のための２つの位置をもつか、又は、これらの位置をも
   った別の燃料集合体に隣接し、該長尺要素は該位置中に
   垂直に挿入可能とした、原子炉において、少なくとも１
   つの変形自在なロック部材及び堅強な部材を各々備えた
   複数組のロック装置を有し、該ロック部材と堅強な部材
   とのうちの一方は、前記燃料集合体の１つにより支持さ
   れ、他方は、前記固定水平炉心板により支持され、該変
   形自在なロック部材は、前記位置のうち関係する１つに
   前記長尺要素を挿入することにより該変形自在なロック
   部材が関係する前記堅強な部材との確実な係合に入るよ
   うに強制されるように、前記位置のうちの１つ及び関係
   する前記堅強な部材に対して配置されて成る、燃料集合
   体ホールドダウン装置。 ２、燃料要素を受ける場所が燃料集合体の枠組の一部分
   である案内管によって形成された特許請求の範囲第１項
   記載の燃料集合体ホールドダウン装置、 ３、各々の変形自在なロック部材が、該燃料集合体の端
   板の１つに一端が強く連結された弾性部材によって形成
   され、各々の堅強な部材は炉心板に固着された特許請求
   の範囲第２項記載の燃料集合体ホールドダウン装置。 ４、前記弾性部材が板ばねを含み、該板ばねは、前記堅
   強な部材のうちの関係する１つに形成した面取り凹みと
   共働する面取り係止部分を多端に有する特許請求の範囲
   第３項記載の燃料集合体ホールドダウン装置。 ５、各々の前記変形自在な部材が、１つの前記長尺部材
   の側面と共働するように配置された少なくとも１つの突
   合せ面を有する特許請求の範囲第３項記載の燃料集合体
   ホールドダウン装置。 ６、前記燃料集合体の全部が同一であり、各々の該燃料
   集合体の２つの端板のうち１つは、複数の変形自在な部
   材を含み、各々の該変形自在な部材は、前記１つの端板
   に一端において強く連結され多端に係止手段を備えてい
   る板ばねによって形成され、該係止手段は、前記長尺要
   素のうち関連する１つのものの側面に摺動自在に突当た
   るようになった突当り手段及び前記堅強な部材と共働し
   、前記長尺要素を通過させる通し孔が前記端板に形成さ
   れ、該通し孔は、前記長尺要素が挿入位置においてい板
   ばねの曲げ及びそれの係止部分のリリーズとを阻止する
   ように、前記板ばねに関し配列されている特許請求の範
   囲第２項記載の燃料集合体ホールドダウン装置。 ７、各々の前記燃料要素が、係止手段を備えた第２組の
   板ばねを有し、該第２組の板ばねは、長尺部材を備えた
   集合体においては該長尺部材の１つと共働するように、
   また長尺部材を備えない集合体においては堅強な部材中
   の凹所と共働するようになっており、前記板ばねは、２
   つの隣接する集合体の板ばねが互いに突合せになるよう
   に配設されている特許請求の範囲第６項記載の燃料集合
   体ホールドダウン装置。 ８、水平炉心板上の所定位置に原子炉の燃料集合体をホ
   ールドダウンする装置であって、 該燃料集合体を支持するための水平炉心板 と、 少なくとも１つが垂直通路を画定している案内管により
   上方端板に連結された該燃料集合体の下方端板と、 前記下方端板から突出して取出される位置に前記垂直通
   路を経て垂直下方に挿入されるようにした、少なくとも
   １つの長尺部材と、 該下方端板に先端部において強く固定され、該下方端板
   から下方に突出している、少なくとも２つの可撓性ロッ
   ク部材と、 該炉心板に連結されてそれから上方に突出している少な
   くとも１つの堅強な部材と、を有し、該ロック部材と堅
   強な部材とは、共働するロック手段を有し、該ロック手
   段は、燃料集合体が炉心板により支持された時に互いに
   係合し、係合時に燃料集合体の上向き運動に反抗し、該
   ロック部材は、前記長尺要素と摺動状に突合せられ、該
   長尺要素が完全に挿入された時に該ロック部材及び堅強
   な部材を確実にラッチするように、前記垂直通路に対し
   位置され、またそのように形状が定められている燃料集
   合体ホールドダウン装置。