JPS62165187A - シンブルガイド組立体 - 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】 １１へ１１ 本発明は、原子力発電所の燃料集会体内にシンブルを案
内するためのガイド、特に、長さを容易に変更しうるよ
うにしたシンブルガイドに関するものである。

典型的な加圧水型原子炉は、核燃料と、核燃料によって
加熱される冷却材（水）と、核分裂反応をモニターし制
御する手段とが入っている原子炉容器を含んでいる。原
子炉容器は円筒状であり、半球状の底部と、着脱自在な
半球状の頂部とを備えている。高温の水は、１つ以上の
原子炉冷却材ループ（通常、原子炉の発電容量に応じて
３ループ又は４ループ）を含む原子炉冷却材系統によっ
て、原子炉容器から運び出され、また、該原子炉容器に
戻される。各ループは、原子炉容器から蒸気発生器に高
温の水を搬送するための配管と、蒸気発生器から原子炉
容器に水を返送するための配管と、ポンプとを備えてい
る。蒸気発生器は、基本的には熱交換器であり、原子炉
冷却材系統からの熱を、該冷却材系統から遮断された供
給源がらの水に伝達する。生成した蒸気は、発電用ター
ビンに供給される。原子炉の運転中、原子炉容器及び冷
却材系統内の水は、核燃料によって加熱される際に沸騰
しないように、高圧に保たれる。

核燃料は、多数の燃料集合体の形態で原子炉に供給され
る。各燃料集合体は、下部ノズルと呼ばれる底部要素と
、該下部ノズル上に支持された燃料棒及び管状ガイドの
束とを備えている。燃料棒は、Ｕ−２３５を濃縮した核
分裂性物質のペレットを充填した円筒状のハウジングを
備えている。管状ガイドは、測定用計装と、中性子減速
材からなる可動の制御棒とを収納している。加圧水型原
子炉用の典型的な燃料集合体は、長さが約４．１１、幅
が約１９．７ｃｚ、重量が約５８５＆ｇであり、典型的
な４ルーズの原子炉は、原子炉容器内の炉心板上に互い
に平行に支持された１９６体のかかる燃料集合体を収納
していてもよい、燃料集合体のＵ−２３５濃縮度が減損
する使用寿命の後に、原子炉を停止し、原子炉容器内の
圧力を除去し、原子炉容器の半球状の上部蓋体を収り外
し、古くなった燃料集合体を新しいものに代える。

多数の測定用計装が、核分裂反応を適正に制御し且つ安
全性を高めるために用いられている。測定の中でも、ラ
ンダムに選定した成る数の燃料集合体を通って移動させ
られる中性子束検出器により葉数したデータを用いて、
定期的に、例えば２８日置きに、中性子束マツプを生じ
させるものかある。中性子束検出器のこの定期的な移動
中に該中性子束検出器を案内するために、中性子束シン
ブルと呼ばれるステンレス鋼製の閉止管が、測定位置と
して選定された燃料集合体の内部に、原子炉容器の底部
を通って延長している。これについて以下に第１図を参
照して説明する。

第１図において、厚みが４４．５ｃｚ（１７，５ｉｎ）
の炉心板１０は、壁１２を備えた原子炉容器の内部に水
平に取り付けられている。尚、壁１２の部分は、原子炉
容器の半球状の底部にあるものとして図示されている。

燃料集合体１４を含む多数の燃料集合体は、炉心板１０
上に規則的な配列で支持されている。燃料集合体１４は
、中央部の開口２２を有する平板部分２０に接きされた
４個の脚部１８を含む下部ノズル１６を備えている。本
明細書の目的のためには、開口２２は、平板部分２０の
下面の平面内にあると考えてよい。多数の燃料棒２３は
、束状になって平板部分２０上に支持されている。この
棒束内には計装管２４があり、この計装管２４は、開口
２２と整列され、燃ｆ、を集き体１４の上部ノズル（図
示せず）まで延びている。

ねじ領域２８を備えた孔Ｚ６は、開口２２と整列するよ
うに、炉心板１０を通って延長している。通常の案内シ
ンブル３０は、ねじ領域と、凹面状のレンチ係合領域３
２とを備えており、作業者は、このレンチ係合領域によ
って、原子炉の製造中に炉心板１゜のねじ領域２８に案
内シンブル３０を捩込むことができる。このようにして
案内シンブル３０３取り付けた後、取り付けを更に安全
にするために、溶着部３４を追加する。典型的には、炉
心板１０の上面から案内シンブル３０の上端唇状部３５
までの案内シンブル３０の高さは、８．５８ｃｚ（３，
３８ｉｎ）であり、唇状部３５と開口２２との間の間隙
は、３．４８ｃ肩（１，３７ｉｎ）である。

孔３６は、孔２６と整列するように、原子炉容器の壁１
２を通って延長している。外径が約３．８１ｃｚ　（約
１．５ｉｎ）の、原子炉容器を貫通しているスリーブ３
８は、孔３６を通って延長しており、耐高圧性のシール
を形成するように符号４０で示す部分で溶接されている
。底部取付は計装コラム４２（炉心板１ｏに取り付けら
れている）は、孔２６とスリーブ３８との間°に延長し
ている。計装コラム４２は、ボルト４６によって炉心板
１０に接合した継手４４と、溶着部５０によって継手４
４に接合された上部管要素４８と、タイプレート（図示
しない）において上部管要素４８に同軸的に結合された
下部管要素５２とを備えている。下部管要素５２は、約
５．０８ｃｍ（２ｉｎ）の内径を有するため、スリーブ
３８と上部管要素５２との間には、間隙が存在している
。

典型的な４ルーズの加圧水型原子炉（１９６体の燃料集
合体１４を備えている）において、燃料集合体１４のう
ちの５８体は、中性子束監視のためにランダムに選択さ
れる。そのため、この原子炉の場合、明らかなように５
８個の案内シンブル３０があり、各案内シンブル３０は
、それぞれの孔２６及び底部取付は計装コラム４２を経
て、それぞれのスリーブ３８と連通している。製造中に
、スリーブ３８は、原子炉容器の壁１２に取り付けられ
、案内スリーブ３０と計装コラム４２とは、炉心板１０
上に取り付けられ、計装コラム４２は、タイプレート（
図示せず）によって互いに固着される０次に、炉心板１
０及びそれに固着された構造物を原子炉容器中に下動さ
せ、スリーブ３８は上部管要素５２中に嵌合させる。そ
の結果できる構造において、スリーブ３８の上端部（図
示せず）は、上部管要素４８の下端部（図示せず）から
離間されているため、スリーブ３８は、計装コラム４２
と液密の関係で連通していない。

上部管要素４８の孔５４は、１．１８９ｃ肩（０，４６
８ｉ口〉の直径を有するのが典型的であり、朝顔形に開
いた領域５６で終端している。継手４４の孔５８は、典
型的には直径か１゜７３ｃｍ（０，６８ｉｎ）であり、
両端に朝顔形に開いた領域を備えている。孔２６は、典
型的には直径が１．９１ｃｍ（０，７５ｉｎ）である、
ここで大切なことは、孔５４．５８．２６によって形成
された経路が上部管要素４８から継手４４を経て孔２６
に至るまで徐々に広くなっていることである。この構成
によれば、原子炉の製造が容易になり、シンブル６０（
以下に簡単に説明する）のための案内作用が得られると
共に、シンブルが前記経路中において膠着する可能性が
避けられる。

シンブル６０は、長いステンレス鋼製の管であり、図示
しないシールテーブルとして知られる板を始端とし、通
常は燃料集合体の内部に配置される閉止端（図示せず）
を備えている。シンブル６０は、計装管２４、案内シン
ブル３０、孔２６、計装コラム４２及びスリーブ３８を
通って、摺動自在に延長している。

ステンレス鋼製の案内管（図示しない）は、スリーブ３
６の外端に溶接してあり、シンブル６０は、この案内管
の内部を通ってシールテーブルまで延びている。シール
テーブルは、通常、原子炉容器の頂部付近の遮蔽された
位置にある。原子炉容器の内部は、スリーブ３８の内部
と流体連通しているため、明らかなように、前記案内管
は、壁１２からシールテーブルまでシンブル６０の回り
に延在する圧力境界を形成しており、ここでは、前記案
内管（図示せず）の内壁とシンブル６０の外壁との間に
、高圧シール（図示しない）が形成される。その結果、
シンブル６０は、原子炉容器の外側の遮蔽された位置か
ら原子炉内への低圧アクセスチャンネルを与える。

長さが約５ｃｚ（２ｉｎ）の中性子束検出器（図示せず
）は、シンブル６０巾に摺動自在に収納されており、可
視性のプッシュプルケーブル（図示せず）に固着されて
いる。このプッシュプルケーブルは、シールテーブル（
図示せず）から先に配置された中性子束マツピング装置
（図示せず）まで、シンブル６０を通って延長している
。中性子束検出器は、定期的に、通常、２８日に１回ず
つ、シンブル６０の頂部まで引き出され、次に、燃料集
会体１４を通って除々に引き込まれ、その間に、原子炉
の内部の中性子束マツプを与えるように、異なった高さ
において、中性子束の測定値が取られる。

シンブル６０は、通常、定期的な中性子束マツピング作
業と作業との間、ランダムに３１択された燃料集合体１
４の計装管２４中に挿入されたままになっている。シン
ブル６０は、燃料集合体１４がら引き出さねばならない
が、とれは、燃料交換及び燃料シャットリング（ｓｈｕ
　ｔ　ｔ　ｌ　ｉ　ｎｇ）のために原子炉を停止する時
に１２−１８ケ月置きに行なう。燃料交換作業中、核分
裂反応は終了され、原子炉容器内の圧力は除去され、案
内管（図示せず）は、シールテーブル（図示せず）のと
ころで、シンブル６０とのシールが解除される。シンブ
ル６０（多少とも可視性を有する）は、次に、使用済み
燃料集合体１４からこれ等のシンブルを自由にするため
に、約４．２７ｍ（約１４ｆｔ）引き出され、使用済み
燃料集合体１４は次に遠隔制（卸によって取り出され、
新燃料集会体１４と交換される。シンブル６０は、次に
、燃料集合体１４中に押し込まれ、原子炉容器及びシー
ルテーブルがシールされ、発電が再開される。

第１図に示した従来の案内シンブル３０には、幾つかの
欠陥がある。原子炉の運転中において、燃料集き体１４
の平板部分２０の下面と炉心板１０の上面との間の領域
に、大きな乱流が存在していることが分かった。案内シ
ンブル３０はシンブル６０の大部分をこの乱流に露呈さ
せ、この乱流がシンブル６０を振動させて、望ましくな
い程度まで摩耗を増大させる。単に案内シンブル６０の
長さを増すことは、脚部１８の長さを含めて燃料集合体
の設計が変更されるため望ましくない。案内シンブル３
０は、原子炉建設の際に恒久的に取り付けられるので、
その時にｊ■択された案内シンブル３０の特別の長さの
ため、燃料集自体を後に設計変更することの利点が活用
されないことがありうる。更に、上部管要素４８から継
手４４及び孔２６にかけての経路が徐々に広くなるため
、シンブル６０の回りの間隙中の流体流量が十分大きく
なり、それにより振動が発生して摩耗が増大することが
確められている。また、上端唇状部３５での朝顔形に開
いた領域は乱流を増大させるものと考えられている。

１朋１シし」 従って、本発明の主な目的は、シンブルの露呈された長
さを減少させるように長さを変更可能としたシンブルガ
イド組立体を提供することにある。

本発明の別の目的は、原子炉を最初建設した後に遠隔制
御によって長さを調節できるようにしたシンブルガイド
組立体を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、炉心板の孔及び炉心板に取着
した底部取付は計装コラムを通る流路を改善するための
下部スリーブを備えたシンブルガイド組立体を提供する
ことにある。

本発明の更に別の目的は、流体放出の影響を最小とする
形状の上端唇状部を備えたシンブルガイド組立体を提供
することにある。

これ等の目的及び他の目的は、長い第１の要素と長い第
２の要素とを含み、該第１の要素は、シンブルチャンネ
ルと、炉心板の孔に対して該シンブルチャンネルが同軸
的になるように該第１の要素な該炉心板上に取り付ける
ための取付手段とを而えており、該第２の要素は、シン
ブルチャンネルと、該第１の要素と第２の要素とをそれ
ぞれのシンブルチャンネルが同軸的となるように互いに
連結する連結手段とを備えている、シンブルガイド組立
体によって達成される。

Ｌｉ囚ｔ・、　　の１日 第２図において、燃料集き体１４、原子炉炉心板１０及
び底部取付は計装コラム４２は、第１図について前述し
たように構成されているが、第１図の案内シンブル３０
の代りに、本発明によるシンブルガイド組立体６２が用
いられている。シンブルガイド組立体６２の第１の要素
即ち下部要素６４は、炉心板１０の上面から延長してい
る突上部分６６と、孔２６のねじ領域２８に下部要素６
４を螺入できるようにするための右ねじ部分（取付手段
）６８と、右ねじ部分６８から上部要素６４の朝顔形に
開いた領域５６まで延長している下方スリーブ部分７０
とを備えている。下方スリーブ部分７０は、孔２６とｒ
！Ｊ擦的に係合している上方環状肩部７２と、やはり孔
２６と摩擦的に係きしている下方環状肩部７４とを備え
ており、肩部７２．７４の間の領域は、孔２６から離間
している。スリーブ部分７０は、前記のように孔５４．
５８．２６の寸法が相違しているにも拘わらず、上部管
要素４８と突出部分６６との間の一様な寸法の流路７８
を形成している。流路７８が一様なため、流れによって
誘起される振動が減少し、従って、シンブル６０　（第
２図には示さない〉の摩耗が減少する。領域７６は、下
部要素６４の挿入力をその取り付けの間適切なレベルに
保つために孔２６から離間されている。

引き続き第２図を参照して、突出部分６６は、下方環状
凹所８０と、上方環状要素８２と、凹んだ形状のレンチ
係合領域８４と、左ねじ付スリーブ８６とを備えている
。シンブルチャンネル８７は、シンブル６０を収納する
ために、突出部分６６を通って延びている（第１図参照
）。下方ばねクリップ８８（第３図も参照）は、炉心板
１０に点溶接９２シたフランジ部分９０と、下方環状凹
所８０にスナップ式に係合する環状突部９６を備えたス
リーブ部分９４とを備えている。

シンブルガイド組立体６２の第２の要素即ち上部要素９
８は、下部要素６４の左ねじけスリーブ８６にねし止め
されたねし領域（連結手段）１００を備えている。上部
ばねクリップ１０２（第６図も参照）は、上部要素９８
に符号１０４で示すように点溶接されており、下部要素
６４の環状凹所８２にスナップ式に係合する環状突部１
０６を備えている。上部要素９８は、凹んだ形状のレン
チ係合領域１０８の上方において、斜面状の肩部１１０
と、環状の平な唇状部１１２とに終端している。唇状部
１１２の平面は、シンブルガイド組立体６２の円筒状の
シンブルチャンネル１１３の軸線と直交している。第１
図の案内シンブル３０の上端の唇状部３５が傾斜状に凹
んでいるのとけ対照的に、上部要素９８の頂端が直交す
る平面状となっているため、流体の放出による乱流が最
小になる。

原子炉の建設中、所望の長さの上部要素９８を下部要素
６４に螺着し、レンチ係合領域８４．１０８に挿入した
レンチによって２つの要素９８．６４を締着する。次に
、環状突部９６．１０６が所定位置にスナップ式に係合
するまで、要素６４．９８にばねクリップ８８．１０２
を圧着した後、溶着部１０４によって、シンブルガイド
組立体６２を完成する。原子炉の製造中に案内シンブル
組立体６２を取り付けるために、ねじ部分６８がねじ領
域２８と係合するまで、炉心板ｌＯの孔２６中に下方ス
リーブ部分７０を圧入する。次に、レンチ係合領域８４
に挿入したレンチによって、シンブルガイド組立体６２
を締め付け、溶着部９２を形成する。

第２図から分かるように、シンブルガイド組立体６２の
上端く即ち、唇状部１１２）と開口２２との間の距離は
、第１図の案内シンブル３０の上端（唇状部３５）と開
口２２との間の距離よりも相当に小さいため、シンブル
ガイド組立体６２は、より有効に、乱流に対してシンブ
ル６０を遮蔽する。唇状部１１２と開口２２との間の距
離は、好ましくは約２．５４ｃｍ　（約１ｉｎ＞よりも
小さく、例えば１．２７ｃｚ（約０．５　ｉｎ）とし、
より好ましくは約０．６４ｃｍ（０，２５ｉｎ）とする
、下部要素６４及び上部要素９８を用いてシンブルガイ
ド組立体６２を製造することは、単に適当な長さの上部
要素９８を選定することによって原子炉の製造の中に種
々の燃料集合体の設計が受け入れられうろことを意味し
ている。更に大切なのは、原子炉の製造後に燃料集合体
によって脚部１８の長さが変更した際に上部要素９８を
後から交換しうろことである。燃料交換作業の間に燃料
集合体１４を取り外した後、遠隔制御される工具を原子
炉容器内に挿入してレンチ係合領域１０８に係合させ、
上部要素９８のねじ締めを解除し、再び遠隔制御によっ
て、新しい上部要素９８を取り付けることができる。炉
心板１０と下部要素６４との間に右ねし連結があり、下
部要素６４と上部要素９８との間に左ねし連結があるこ
とによって、２つの要素６４．９８が同時に炉心板１０
からねじ締めの解除によって脱落する可能性が除かれる
。即ち、上部要素９８のねじ締めの緩みは、下部要素６
４を一層強くねじ込む傾向をもっている。

ばねクリップ８８．１１２は、原子炉の運転中に要素６
４．９８のねじ締めが振動のため誤って緩むことがない
ようにするために設けられている。ばねクリップ８８．
１０２の使用は、好ましいが不可欠ではない。ばねクリ
ップ１０２は、取り付けを容易にするためのスロットを
それを通るように有していてもよく、同様に、ばねクリ
ップ８８は、フランジ９０及びスリーブ部分９４を通る
ようにスロットを有していてもよい。ばねクリップ８８
の池の形式は、第４図及び第５図に示されている。第４
図において、下方ばねクリップ１１４は、第３（２Ｉに
示したような単一の環状突部９６の代りに複数の突部１
２０を備えたスリーブ部分１１８と、フランジ部分１１
６とを有している。第５図においては、下方ばねクリッ
プ１２２は、フランジ部分１２４と、スロット１２８に
より複数の部分に区画されたスリーブ部分１２６とを備
えている。

第２図のシンブルガイド組立体６２は、凹んだ形状のレ
ンチ係合領域８４．１０８を使用するが、上部要素９８
と下部要素９４とを締着するための他の手段を用いても
よい。例えば、第７図において、シンブルカイト組立体
１２８は、突出状のレンチ係合領域１３２を備えた第１
の要素、即ち下部要素１３０と、斜面状の肩部１４０及
び平滑な環状の唇状部１３８の下方にある突出状のレン
チ係合領域を有する第２の要素、即ち上部要素１３４と
を有している。レンチ係合領域１３２．１３６が異なっ
た距離突出しているため、原子炉を使用した後に上部要
素１３４を交換する必要が生じた場合に遠隔制御機器の
使用が容易になる。第２図に示した構成を更に変更し、
例えば上部要素及び下部要素の外面に半径方向及び軸方
向に工具係合スロットを形成したり、アレンレンチ型の
工具を受け入れるための上部要素の開口に多面の凹所を
形成したりしてもよい。

本発明は、前述した実施例以外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、底部取付は計装コラムを取着した原子炉炉心
板上に配設された燃料集合体を、従来の案内シンブルを
炉心板上に取り付けて、部分的に破断して示した断面図
、第２図は、本発明によるシンブルガイド組立体を部分
的に破断して示す断面図、第３図は、第２図に示した下
部ばねクリップを示す平面図、第４図は、下部ばねクリ
ップの変形例を示す平面図、第５図は、下部ばねクリッ
プの別の変形例を示す平面図、第６図は、第２図の上部
ばねクリップの斜視図、第７図は、第２図の案内シンブ
ルの変形例を示す平面図である。 １０・・・原子炉炉心板　１４・・・燃料集合体１６・
・・下部ノズル　　２２・・・開口２６・・・孔　　　
　　　６０・・・シンブル６２・・・シンブルガイド組
立体 ６４．１３０・・・下部要素（第１の要素）６８・・・
右ねじ部分（取付手段） ８７・・・シンブルチャンネル ９８．１３４・・・上部要素（第２の要素）１００・・
・ねじ領域（連結手段） １１３・・シンブルチャンネル １２８・・・シンブルガイド組立体 出願人　ウェスチングハウス・エレクトリック・コーポ
レーション

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 原子炉炉心板にある孔を通って該原子炉炉心板によって
   支持された燃料集合体内に延入するように可動の細長い
   シンブルを受け入れるための、シンブルガイド組立体で
   あって、前記孔は軸心を有し、前記燃料集合体は前記シ
   ンブルを受け入れるる開口を備えた下部ノズルを有し、
   該下部ノズルの前記開口は、前記原子炉炉心板から離間
   して、該原子炉炉心板の前記孔の前記軸心に沿って配置
   されている、シンブルガイド組立体において、軸線と、
   頂端部と、該軸線に沿って該頂端部まで延長しているシ
   ンブルチャンネルとを有する細長い第１の要素であって
   、その他に、前記原子炉炉心板の前記孔と該第１の要素
   の前記シンブルチャンネルとが同軸になるように該第１
   の要素を前記原子炉炉心板に取り付けるための取付手段
   を有する、前記第１の要素と、 頂端部と、底端部と、該頂端部及び底端部を通って延長
   する軸線と、該軸線に沿ったシンブルチャンネルとを有
   する第２の要素であって、該第２の要素は、その他に、
   該第１の要素及び第２の要素のそれぞれの前記シンブル
   チャンネルが同軸になるように該第２の要素を前記第１
   の要素の前記頂端部に連結するための連結手段を該第２
   の要素の前記底端部に有しており、該第２の要素の前記
   頂端部は、前記第１の要素及び第２の要素が連結された
   時に前記下部ノズルから離間されている、前記第２の要
   素と、 を備えるシンブルガイド組立体。