JPS62134593A - Nuclear fuel aggregate - Google Patents

Nuclear fuel aggregate

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Publication number
JPS62134593A
JPS62134593A JP60274964A JP27496485A JPS62134593A JP S62134593 A JPS62134593 A JP S62134593A JP 60274964 A JP60274964 A JP 60274964A JP 27496485 A JP27496485 A JP 27496485A JP S62134593 A JPS62134593 A JP S62134593A
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JP
Japan
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diameter
water rod
fuel
diameter water
rods
Prior art date
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Pending
Application number
JP60274964A
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Japanese (ja)
Inventor
勝 鵜飼
勝己 松本
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS62134593A publication Critical patent/JPS62134593A/en
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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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  • Catalysts (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、沸騰水型原子炉に用いる核燃料集合体に係り
、とりわけ核燃料集合体の中央部に配設されたウォータ
ロッドに特徴を有する核燃料集合体に関する。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to a nuclear fuel assembly used in a boiling water reactor, and in particular to a nuclear fuel assembly characterized by a water rod disposed in the center of the nuclear fuel assembly. Concerning aggregates.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、沸騰水型原子炉において用いられている核燃料集
合体は、被覆管内に二酸化ウラン(UO3)ペレットを
充填し、その下端には直接下部端栓を設け、その上部は
ブレナムスプリング栓を設けた後、それぞれを溶接密封
した燃料棒を多数本用い通するように構成している。こ
のとき冷却水は核燃料の反応熱によって加熱されて核燃
料集合体の上部より排出される。この加熱によって発生
した蒸気は、配管を通して圧力容器の外部へ送出されて
、タービン等の駆動に供される。
Conventionally, nuclear fuel assemblies used in boiling water reactors have a cladding tube filled with uranium dioxide (UO3) pellets, a lower end plug provided directly at the lower end, and a blennium spring plug provided above. After that, a large number of fuel rods, each of which is welded and sealed, are inserted through the tube. At this time, the cooling water is heated by the heat of reaction of the nuclear fuel and is discharged from the upper part of the nuclear fuel assembly. The steam generated by this heating is sent to the outside of the pressure vessel through piping and is used to drive a turbine or the like.

ところで、上記核燃料集合体内の水平方向の出力分布は
一様でなく、冷却水による中性子減速効果の大なる周辺
部では、熱中性子束が大であるところから出力が高く、
中央部では中性子減速効果が小さく熱中性子束が小であ
るところから出力が低くなる傾向がある。
By the way, the power distribution in the horizontal direction within the nuclear fuel assembly is not uniform, and in the periphery where the cooling water has a large neutron moderating effect, the thermal neutron flux is large, so the power is high.
In the center, the neutron moderation effect is small and the thermal neutron flux is small, so the output tends to be low.

そこで、従来では中央部分の燃料棒を1〜2本欠如して
、その代りに燃料棒とほぼ同一外形のウォータロッドを
装荷し、このウォータロッド内を冷却水が流通するよう
に構成して冷却水による中性子減速効果を高めるととも
に、周辺部の燃料棒については核燃料の濃縮度を低くし
、さらに中央部の燃料棒については核燃料の濃縮度を高
くして水平方向の出力分布の均一化を図るようにしてい
る。
Therefore, in the past, one or two fuel rods in the center were missing, and instead, water rods with approximately the same external shape as the fuel rods were loaded, and cooling water was configured to flow through the water rods for cooling. In addition to increasing the neutron moderating effect of water, the enrichment of nuclear fuel is lowered in the peripheral fuel rods, and the enrichment of nuclear fuel is further increased in the central fuel rods in order to equalize the horizontal power distribution. That's what I do.

しかしながら、従来のウォータロッドは細径てあったの
で、出力分布の均一化が十分に図れず、核燃料の濃縮度
にも周辺部と中央部との間で差を設定しなければならな
いという煩雑さがあった。
However, because conventional water rods have a small diameter, it is not possible to achieve a sufficiently uniform power distribution, and it is complicated to set a difference in nuclear fuel enrichment between the periphery and the center. was there.

そこで、第4図および第5図に示すように外径が燃料棒
の約2倍であり、その収容空間が燃料棒のほぼ4本分に
相当するような太径ウォータロッドを用いて、出力分布
の均−化及び中性子減速効果を一層向上させることが提
案されている。
Therefore, as shown in Figures 4 and 5, a large-diameter water rod whose outer diameter is approximately twice that of the fuel rods and whose housing space is equivalent to approximately four fuel rods is used to increase the output power. It has been proposed to further improve the distribution evenness and neutron moderation effect.

同図に示すように、核燃料集合体1は、角筒状のチャン
ネルボックス2内に多数の燃料棒3を、例えば8行8列
の正方格子状に配列し、その上部および下部にそれぞれ
上部端栓4および下部端栓5を配設するとともに、さら
にその上部には上部タイプレート6、その下部には下部
タイプレート7を取付けて構成されている。また、前記
燃料棒3群の中央部には、燃料棒3の4本分の収容空間
を占有する外径の太い太径ウォータロッド8が配置され
ている。そしてこれらの多数の燃料棒3および太径ウォ
ータロッド8は、軸方向に複数個配設されたスペーサ9
により整列支持されている。
As shown in the figure, a nuclear fuel assembly 1 has a large number of fuel rods 3 arranged in a rectangular cylindrical channel box 2 in a square lattice of, for example, 8 rows and 8 columns. In addition to disposing a plug 4 and a lower end plug 5, an upper tie plate 6 is attached to the upper part thereof, and a lower tie plate 7 is attached to the lower part thereof. Further, a large diameter water rod 8 having a large outer diameter and occupying a space for accommodating four fuel rods 3 is disposed at the center of the group of fuel rods 3 . These large numbers of fuel rods 3 and large diameter water rods 8 are separated by a plurality of spacers 9 arranged in the axial direction.
It is aligned and supported by.

10はエキスパンションスプリングである。10 is an expansion spring.

そして、燃料集合体1の下部は、その下部に取付けられ
ている下部タイプレート7の上部四側面に装着された板
バネ13を介してチャンネルボックス2と圧接支持され
ている。また、燃料集合体1の上部は、上部タイプレー
ト6の上面四隅に突設された4本のポスト14のなかの
1本と、前記チャンネルボックス2の上端の三角形状の
止め部材15をチャンネルファスナ16を介して緊締す
ることによりチャンネルボックス2に固定されている。
The lower part of the fuel assembly 1 is supported in pressure contact with the channel box 2 via plate springs 13 attached to the four upper side surfaces of the lower tie plate 7 attached to the lower part. In addition, the upper part of the fuel assembly 1 is connected to one of the four posts 14 protruding from the four corners of the upper surface of the upper tie plate 6 and a triangular stopper member 15 at the upper end of the channel box 2 using a channel fastener. It is fixed to the channel box 2 by tightening via 16.

第5図は太径ウォータロッド8を示し、側壁部には冷却
材流入口1]と、冷却材流出口12が穿設されている。
FIG. 5 shows a large-diameter water rod 8, in which a coolant inlet 1 and a coolant outlet 12 are bored in the side wall.

以上の構成によって従来の太径ウォータロッド8を採用
した核燃料集合体1は、非常に優れた核特性を有するこ
とができる。
With the above configuration, the nuclear fuel assembly 1 employing the conventional large-diameter water rod 8 can have extremely excellent nuclear properties.

〔発明が解決しようとする問題点1 以上の構成において、従来の太径ウォータロッドを採用
した燃料集合体はチャンネルボックスの装着時において
は、下部タイプレートは、強いばね力を有する板ばねを
介してチャンネルボックスと強固に圧接支持されている
[Problem to be Solved by the Invention 1] In the above configuration, when the fuel assembly employing the conventional large-diameter water rod is equipped with a channel box, the lower tie plate does not move through the leaf spring with strong spring force. It is firmly press-fitted and supported with the channel box.

ところが、前記板はねは、照射効果によりばね力が減少
する。また、燃料集合体および燃料棒の照射成長による
軸方向の伸びがチャンネルボックスの照射成長による軸
方向の伸びより大きいため、チャンネルボックスは上方
へ引き上げられ、こtllによりチャンネルボックスの
装着時における下部タイプレートとチャンネルボックス
との嵌合量が減少してしまう。
However, the spring force of the plate spring decreases due to the irradiation effect. In addition, since the axial elongation of the fuel assembly and fuel rods due to irradiation growth is larger than the axial elongation due to irradiation growth of the channel box, the channel box is pulled upwards, and this causes the lower part type when the channel box is installed. The amount of fitting between the rate and the channel box will decrease.

また、チャンネルボックスは、その装着時(こ板ばねに
より外側に広げられるとともに、この状態を保ちつつ炉
内温度の上昇および照射を受けるので、クリープ速度が
増加し、装着時よりも更に外側に変形し、下部タイプレ
ートとの間隙が増加してしまう。
In addition, when the channel box is installed (it is expanded outward by the leaf spring, and while maintaining this state, it is exposed to an increase in the temperature inside the furnace and irradiation, so the creep rate increases and it deforms further outward than when it is installed). However, the gap with the lower tie plate increases.

このように下部タイプレートとチャンネルボックスとの
間に間隙が形成されている状況下にある燃料集合体にお
いて1例えば、地震時を想定して水平方向にある加速度
が作用すると、第6図に示すように、下部タイプレート
7はチャンネルボックス2内で角度Oだけ傾く。
In a fuel assembly in which a gap is formed between the lower tie plate and the channel box, for example, when a certain acceleration is applied in the horizontal direction, assuming an earthquake, as shown in Figure 6. , the lower tie plate 7 is tilted within the channel box 2 by an angle O.

一方、従来の太径ウォータロッドは、燃料棒と同様に、
上部および下部は上部端栓および下部端栓を介して、上
部タイプレートおよび下部タイプレートに嵌合支持され
ているとともに、ウォータロッドの回転によりスペーサ
が離脱しないように、下端の角柱状部を嵌入することに
より回り止めが施されている。
On the other hand, conventional large diameter water rods, like fuel rods,
The upper and lower parts are fitted and supported by the upper tie plate and the lower tie plate via the upper end plug and the lower end plug, and the prismatic part at the lower end is fitted to prevent the spacer from coming off due to rotation of the water rod. This prevents rotation.

この様な、太径ウォータロッドの構造において、前述し
た下部タイプレートのチャンネルボックス内での傾きを
考慮して、地震時による応力解析を有限要素法を用い0
行なった結果、太径ウォータロッドは、燃料棒の外径の
約2倍の太さであるので、燃料棒に比べて非常に剛性が
強く、外力を受けた場合の変位量も燃料棒に比へて非常
に小さいものであった。
In the structure of such a large-diameter water rod, stress analysis due to an earthquake was performed using the finite element method, taking into account the above-mentioned inclination of the lower tie plate within the channel box.
As a result, the large-diameter water rod is approximately twice the outer diameter of the fuel rod, so it is extremely rigid compared to the fuel rod, and the amount of displacement when subjected to external force is also smaller than that of the fuel rod. It was very small.

そのために、太径ウォータロッドに支持されるスペーサ
(特に最下部にある第1スペーサ)に、第7図に示すよ
うに、非常に大きな荷重(反力)が付加される。また、
太径ウォータロッドの下部端栓も、第8図に示すように
、下部タイプレートの傾きにより非常に大きな曲げ応力
が生じる。
Therefore, as shown in FIG. 7, a very large load (reaction force) is applied to the spacer (particularly the first spacer at the bottom) supported by the large-diameter water rod. Also,
As shown in FIG. 8, the lower end plug of a large-diameter water rod is also subjected to extremely large bending stress due to the inclination of the lower tie plate.

また、前述したように、太径ウォータロッドの外径が燃
料棒の約2倍もあることから、燃料集合体の下部から流
入した冷却材の流れは、太径ウォータロッドの下部で大
きな擾乱作用を受け、燃料集合体内の冷却材の流れを乱
すとともに、大きな圧力損失の原因ともなっていた。
In addition, as mentioned above, the outer diameter of the large-diameter water rod is approximately twice that of the fuel rod, so the flow of coolant flowing from the bottom of the fuel assembly has a large disturbance effect at the bottom of the large-diameter water rod. This disrupted the flow of coolant within the fuel assembly and caused a large pressure loss.

又、原子炉の出力上昇時においてウォータロッドは燃料
棒よりも軸方向の伸びが小さい事が知られており、シャ
ンク部の長さが不十分な場合、下部タイプレート支持空
所から離脱する危険性がある。この為、従来技術では十
分なシャンク長さを有する下部端栓を採用しており、そ
の結果下部端栓のシャンク部は下部タイプレート支持空
所から突き出ている。またウォータロッドが下方から流
入する冷却水の水力振動によって下部タイプレート支持
空所とシャンク部との摩擦あるいは衝突が発生し、この
ため支持空所およびシャンク部の摩耗が進行してあそび
が拡大し、さらにウォータロッドの振動が激しくなり、
ついにはシャンク部の折損に敗り原子炉の運転を中止さ
せなければならなくなるおそれがあった。
Additionally, it is known that water rods elongate less in the axial direction than fuel rods when the power of a nuclear reactor increases, and if the length of the shank portion is insufficient, there is a risk of it separating from the lower tie plate support cavity. There is sex. For this reason, the prior art employs lower end plugs with sufficient shank length so that the shank portion of the lower end plug protrudes from the lower tie plate support cavity. In addition, friction or collision occurs between the lower tie plate support cavity and the shank due to the hydraulic vibration of the cooling water flowing into the water rod from below, which causes wear of the support cavity and the shank to progress and the play to increase. , the vibration of the water rod becomes even more intense,
In the end, there was a risk that the shank would break and the reactor would have to be shut down.

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、
ウォータロッドの下部タイプレートからの離脱の問題と
、冷却水による振動の問題とを同時に解決し、さらには
地震時に発生する荷重および応力を低減させ、太径ウォ
ータロッドの下部における冷却材の擾乱を減少させ、上
部の圧力損失を軽減させ、燃焼効率の優れた安定性の高
い核燃料集合体を提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of these points,
It simultaneously solves the problem of the water rod separating from the lower tie plate and the problem of vibration caused by cooling water.It also reduces the load and stress that occurs during an earthquake, and prevents the disturbance of the coolant at the bottom of the large diameter water rod. The purpose is to provide a highly stable nuclear fuel assembly with excellent combustion efficiency and reduced upper pressure loss.

〔間層点を解決するための手段〕[Means for solving interlayer points]

本発明の核燃料集合体は、筒状の燃料チャンネルと、こ
の燃料チャンネルの上下部にそれぞれ嵌着される上部タ
イプレートおよび下部タイプレートと、燃料チャンネル
内部で軸方向に沿って間隔を置いて設置された複数個の
スペーサと、これらのスペーサを貫通し前記上下の各タ
イプレートにより両端を支持され正方格子状に配列され
る燃料棒と、この燃料棒と同様にして支持され、かつ、
4本以上の燃料棒の配列空間を占有する太径ウォータロ
ッドとを有する核燃料集合体において、前記太径ウォー
タロッドの径を軸方向位置によって異ならせて形成し、
前記太径ウォータロッドの下部端栓にねじ部を設゛け、
前記太径ウォータロッドと対向する位置の上部タイプレ
ートと太径フォータロッドの上部端栓の相方に回り止め
機構を形成して成ることを特徴とする。
The nuclear fuel assembly of the present invention includes a cylindrical fuel channel, an upper tie plate and a lower tie plate that are respectively fitted to the upper and lower parts of the fuel channel, and are installed at intervals along the axial direction inside the fuel channel. a plurality of spacers, fuel rods extending through these spacers and supported at both ends by the upper and lower tie plates and arranged in a square lattice pattern, supported in the same manner as the fuel rods, and
In a nuclear fuel assembly having a large-diameter water rod that occupies an arrangement space for four or more fuel rods, the diameter of the large-diameter water rod is formed to vary depending on the axial position,
A threaded portion is provided in the lower end plug of the large diameter water rod,
It is characterized in that a rotation prevention mechanism is formed on the upper tie plate at a position facing the large diameter water rod and the upper end plug of the large diameter forter rod.

〔作  用〕[For production]

以上の様に構成された燃料集合体におし)でli、原子
炉出力中では太径ウォータロッドの大径部力1燃料有効
部におけるウォータロッドの機能をカノベーすることが
でき、地震時においても剛性の小さい下部細径部および
上部細径部が容易に撓んで外力を吸収するので、機械的
に健全にすることができる。さらに原子炉出力上昇時に
おいて、燃料棒が太径ウォータロッドより軸方向に伸び
ても下部端栓のねじ部が下部タイプレートに結合され、
上部端栓と上部タイプレートの相方の回り止め機構によ
って前記下部端栓のねじ部がゆるむ恐れはなく、下部タ
イプレートからウォータロッドの離脱を防止することが
できる。
With the fuel assembly configured as described above, the function of the water rod in the large-diameter part of the large-diameter part of the large-diameter part of the water rod during the reactor's power output can be controlled. Since the lower and upper narrow diameter portions, which have low rigidity, are easily bent and absorb external forces, they can be made mechanically sound. Furthermore, when the reactor power increases, even if the fuel rod extends in the axial direction beyond the large-diameter water rod, the threaded part of the lower end plug is connected to the lower tie plate.
Due to the anti-rotation mechanism of the upper end plug and the upper tie plate, there is no fear that the threaded portion of the lower end plug will loosen, and the water rod can be prevented from coming off from the lower tie plate.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を第1図から第3図を参照して説
明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.

第1図および第2図は本発明による核燃料集合の一実施
例を示す側断面図、第2図は大径ウォータロッドの側面
図である。
1 and 2 are side sectional views showing one embodiment of a nuclear fuel assembly according to the present invention, and FIG. 2 is a side view of a large diameter water rod.

第1図に示す核燃料集合体と第4図で示す従来の核燃料
集合体との異なる主要な点は、太径ウオとして軸方向の
外径を異ならせて形成したことである。さらには、これ
らの細径部8b+ 8cとの上下のタイプレート6.7
との結合の方法は、上部は角柱シャンク状の上部端栓1
7により、下部はねじ部が形成されたシャンク状の下部
端栓18によりそれぞれのタイプレート6.7と嵌合さ
せている。
The main difference between the nuclear fuel assembly shown in FIG. 1 and the conventional nuclear fuel assembly shown in FIG. 4 is that they are formed as large-diameter warps with different outer diameters in the axial direction. Furthermore, upper and lower tie plates 6.7 with these narrow diameter portions 8b+8c
The method of connection is that the upper end plug 1 has a prismatic shank shape.
7, the lower part is fitted with the respective tie plate 6.7 by means of a threaded shank-shaped lower end plug 18.

更に説明すると、この太径ウォータロッド8aの太径部
の位置および長さは、燃料棒3の寿命を通じて燃料有効
部をカバーする部分であるという条件で決められる。し
かし、下部細径部8Cから太径部への開始点はもともと
冷却材が沸騰していない部分であるので核的には重要で
ないので、この位置においては機械的性能の観点から決
められる。
To explain further, the position and length of the large-diameter portion of the large-diameter water rod 8a are determined on the condition that the portion covers the fuel effective portion throughout the life of the fuel rod 3. However, since the starting point from the lower narrow diameter portion 8C to the large diameter portion is originally a portion where the coolant is not boiling, it is not fundamentally important, so this position is determined from the viewpoint of mechanical performance.

すなわち、地震時の下部タイプレート7の傾きを過大な
応力/歪が生じないで吸収できる長さとしている。換言
すれば、細径部8cの剛性を大径部の剛性より小さく形
成し、撓みやすく形成している。
That is, the length is set such that the inclination of the lower tie plate 7 during an earthquake can be absorbed without causing excessive stress/strain. In other words, the rigidity of the narrow diameter portion 8c is made smaller than the rigidity of the large diameter portion, making it easy to bend.

一方、この下部細径部8Cの長さが長ければ長し)はど
応力/歪が小さくなるが、沸騰開始点より上では太径と
なっている必要がある。
On the other hand, the longer the length of the lower narrow diameter portion 8C, the smaller the stress/strain, but the diameter needs to be large above the boiling start point.

また上部細径部8bと太径ウォータロッド8aの境界位
置は、寿命を通じて常に燃料有効部より上部とする必要
があるという条件で決められる。ただし、圧損低下の観
点から径が細いほど圧損が小さいのでできるだけ太径部
を短かくする方がよい。
Further, the boundary position between the upper narrow diameter portion 8b and the large diameter water rod 8a is determined on the condition that it must always be located above the fuel effective portion throughout the life. However, from the viewpoint of reducing pressure loss, the smaller the diameter, the smaller the pressure loss, so it is better to make the large diameter part as short as possible.

次に、本実施例の作用を説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

例えば、燃料有効長が3708m+aの場合に、下部細
径部8cの長さを約381 mmとし、太径部の長さを
約33780111として形成した実施例においては、
燃料有効の照射中の変化を考慮しても、寿命を通じて、
太径部が燃料有効部をカバーすることができる。
For example, in the case where the effective fuel length is 3708 m+a, the length of the lower narrow diameter portion 8c is approximately 381 mm, and the length of the large diameter portion is approximately 33780111 mm.
Even after accounting for changes in fuel availability during irradiation, throughout its lifetime,
The large diameter portion can cover the fuel effective portion.

また地震時にも、剛性の小さい下部細径部8cおよび上
部細径部8bが容易に撓んで外方を吸収するので、機械
的にも健全である。また、下部細径部80部分での冷却
材流も擾乱されることがない。更に、上部細径部8bに
おいて従来の太径ウォータロッドに比べて多量に蒸気を
流通させることができるので圧損も低減させることがで
きる。
Furthermore, even in the event of an earthquake, the lower narrow diameter portion 8c and the upper narrow diameter portion 8b, which have low rigidity, are easily bent and absorb external forces, so that they are mechanically sound. Furthermore, the flow of coolant at the lower narrow diameter portion 80 is not disturbed. Furthermore, since a larger amount of steam can flow through the upper narrow diameter portion 8b compared to a conventional large diameter water rod, pressure loss can also be reduced.

また、原子炉出力上昇時において、燃料棒3が太径ウォ
ータロッド8aより軸方向に照射成長によって伸びても
下部端栓18のねじ部が下部タイプレート7に強固に結
合されているので離脱の恐れはない。さらに上部端栓1
7と上部タイプレート6の嵌合孔が断面角形形状である
ため回り止めの機能をして前記太径ウォータロッド8a
の下部におけるねじのゆるみを防止することができる。
Furthermore, even if the fuel rods 3 extend in the axial direction from the large-diameter water rods 8a due to irradiation growth when the reactor power increases, the threaded portion of the lower end plug 18 is firmly connected to the lower tie plate 7, so that separation will not occur. There's no fear. Furthermore, the upper end plug 1
7 and the fitting hole of the upper tie plate 6 have a rectangular cross section, so that the large diameter water rod 8a has a rotation prevention function.
This can prevent the screws from loosening at the bottom of the

なお、第3図に示すように、大径ウォータロッド8aの
冷却材人口11を、前記実施例位置から下部細径部8c
に穿設して、太径ウォータロッド8a内の冷却材の流通
を調整してもよい。
In addition, as shown in FIG.
The flow of the coolant within the large-diameter water rod 8a may be adjusted by drilling in the large-diameter water rod 8a.

さらに、本発明において上部端栓17のシャンク部を角
柱にて説明したが、回り止めの機能を有しておればよく
、例えば断面円柱に一部を切欠いた構成によっても本発
明と同様の効果を得ることができる。
Further, in the present invention, the shank portion of the upper end stopper 17 is described as a square column, but it is sufficient that it has a function of preventing rotation. For example, a configuration in which a section of the upper end plug 17 is partially cut out may also have the same effect as the present invention. can be obtained.

このように1本実施例による核燃料集合体は、太径ウォ
ータロッド8aを燃料有効部に相当する位置を大径とす
ることにより核的性能を向上させ、下部を細径としたこ
とにより地震時の下部タイブレー1〜7の傾きによる歪
を吸収し、ウォータロッド8aからスペーサ9への荷重
を大幅に減らすことができる。すなわち機械的健全性を
大幅に向上できる。また、上部を細径としたことにより
、冷却材の圧力損失を従来の太径ウォータロッド8に比
べて小さくすることができ、炉心安定性を向上させるこ
とができる。さらに、従来の太径ウォータロッド8で生
じていたウォータロッド下部の冷却材の擾乱は、細径部
、太径部と径が段階的に太くなること、また細径部と太
径部の結合をテーパーが付いているコネクタ22を用い
ていることにより大幅に軽減することができる。
In this way, the nuclear fuel assembly according to this embodiment improves nuclear performance by increasing the diameter of the large-diameter water rod 8a at the position corresponding to the effective fuel part, and by making the lower part smaller in diameter, it can be used in the event of an earthquake. The strain caused by the inclination of the lower tie breakers 1 to 7 can be absorbed, and the load from the water rod 8a to the spacer 9 can be significantly reduced. In other words, mechanical soundness can be significantly improved. Moreover, by making the upper part small in diameter, the pressure loss of the coolant can be reduced compared to the conventional large-diameter water rod 8, and core stability can be improved. Furthermore, the disturbance of the coolant at the bottom of the water rod that occurred in the conventional large-diameter water rod 8 is caused by the gradual increase in diameter from the small-diameter part to the large-diameter part, and the coupling between the small-diameter part and the large-diameter part. can be significantly reduced by using the tapered connector 22.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように1本発明の核燃料集合体は、地震時
に発生する荷重および応力を低減させ、太径ウォータロ
ッドの下部における冷却材の擾乱を減少させることがで
き、更に上部の圧力損失を軽減させるとともに、燃焼効
率も優れており、安定性も高くすることができる。さら
には、ウォータロッドの下部タイプレートからの離脱を
防止し、ウォータロッドの振動を低減することができる
As explained above, the nuclear fuel assembly of the present invention can reduce the load and stress generated during an earthquake, reduce the disturbance of the coolant at the lower part of the large-diameter water rod, and further reduce the pressure loss at the upper part. In addition, it has excellent combustion efficiency and stability. Furthermore, it is possible to prevent the water rod from separating from the lower tie plate and reduce the vibration of the water rod.

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

第1図および第2図は本発明の核燃料集合体の一実施例
を示し、第1図は全体の一部切断側面図、第2図は太径
ウォータロッドの側面図、第3図は他の実施例を示す太
径ウォータロッドの側面図、第4図および第5図は従来
例を示す第1図および第2図同様の図、第6図は下部タ
イプレートの傾き角0を示す模擬図、第7図は下部タイ
プレートの傾き角θによる第一スペーサに作用する荷重
の増加量特性図、第8図は下部タイプレートの傾き角0
によるウォータロッド下部に作用する応力の増加量特性
図である。 1・・・燃料集合体、2・・・チャンネルボックス、3
・・・燃料棒、6・・・上部タイプレート、7・・・下
部タイプレート、8a・・太径ウォータロッド、8b・
・上部細径部、8c・・・下部細径部、9・・・スペー
サ、17・・・土部端栓、18・・・下部端栓9 第1図 第2図   第3図 第4図 第6図 〕 下+nフイデレート住宵! 自 (deg )第7図
1 and 2 show one embodiment of the nuclear fuel assembly of the present invention, FIG. 1 is a partially cutaway side view of the whole, FIG. 2 is a side view of a large-diameter water rod, and FIG. 3 is another example. Fig. 4 and Fig. 5 are similar views to Fig. 1 and Fig. 2 showing the conventional example, and Fig. 6 is a simulation showing an inclination angle of 0 for the lower tie plate. 7 is a characteristic diagram of the increase in the load acting on the first spacer depending on the inclination angle θ of the lower tie plate, and FIG.
FIG. 2 is a characteristic diagram of the amount of increase in stress acting on the lower part of the water rod. 1...Fuel assembly, 2...Channel box, 3
...Fuel rod, 6...Upper tie plate, 7...Lower tie plate, 8a...Large diameter water rod, 8b...
- Upper narrow diameter part, 8c... Lower narrow diameter part, 9... Spacer, 17... Soil end plug, 18... Lower end plug 9 Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4 Figure 6〕Bottom + n fidelate house! Self (deg) Figure 7

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)筒状の燃料チャンネルと、この燃料チャンネルの
上下部にそれぞれ嵌着される上部タイプレートおよび下
部タイプレートと、燃料チャンネル内部で軸方向に沿っ
て間隔を置いて設置された複数個のスペーサと、これら
のスペーサを貫通し前記上下の各タイプレートにより両
端を支持され正方格子状に配列される燃料棒と、この燃
料棒と同様にして支持され、かつ、4本以上の燃料棒の
配列空間を占有する太径ウォータロッドとを有する核燃
料集合体において、前記太径ウォータロッドの径を軸方
向位置によって異ならせて形成し、前記太径ウォータロ
ッドの下部端栓にねじ部を設け、前記太径ウォータロッ
ドと対向する位置の上部タイプレートと太径ウォータロ
ッドの上部端栓の相方に回り止め機構を形成して成るこ
とを特徴とする核燃料集合体。
(1) A cylindrical fuel channel, an upper tie plate and a lower tie plate fitted to the upper and lower parts of the fuel channel, respectively, and a plurality of tie plates installed at intervals along the axial direction inside the fuel channel. spacers, fuel rods that penetrate these spacers and are supported at both ends by the upper and lower tie plates and are arranged in a square lattice; and four or more fuel rods that are supported in the same way as the fuel rods and are In a nuclear fuel assembly having large-diameter water rods occupying an arrangement space, the diameter of the large-diameter water rods is formed to vary depending on the axial position, and a threaded portion is provided at a lower end plug of the large-diameter water rods, A nuclear fuel assembly characterized in that a rotation prevention mechanism is formed on an upper tie plate at a position facing the large-diameter water rod and an upper end plug of the large-diameter water rod.
(2)太径ウォータロッドは、燃料棒の燃料有効部に当
る部分を太径に形成し、他の部分をその太径部より細く
形成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
核燃料集合体。
(2) The large diameter water rod is characterized in that the portion corresponding to the fuel effective portion of the fuel rod is formed to have a large diameter, and the other portions are formed to be thinner than the large diameter portion. nuclear fuel assembly.
(3)太径ウォータロッドは、その上部および下部を中
央部より細く形成したことを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の核燃料集合体。
(3) The nuclear fuel assembly according to claim 1, wherein the large-diameter water rod is formed so that its upper and lower portions are thinner than its central portion.
(4)太径ウォータロッドは、その細径部の剛性を太径
部の剛性より小さく形成したことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の核燃料集合体。
(4) The nuclear fuel assembly according to claim 1, wherein the large-diameter water rod has a small-diameter portion having a smaller rigidity than a large-diameter portion.
(5)回り止め機構は太径ウォータロッドの上部端栓に
形成された切り欠き部と、この太径ウォータロッドの上
部端栓と嵌合する上部タイプレートとから成ることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の核燃料集合体。
(5) A patent claim characterized in that the rotation prevention mechanism consists of a notch formed in the upper end plug of the large diameter water rod and an upper tie plate that fits into the upper end plug of the large diameter water rod. The nuclear fuel assembly according to item 1.
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