JPS62192697A - シンブルガイドの延長装置 - 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】 １ｉへＬＬ 本発明は、原子力発電プラントにおけるシンブルガイド
のエキステンダーもしくは延長装置に関し、特に、シン
ブルを乱流から保護し、シンブルから振動を吸収する延
長装置に関するものである。

第１図に概略的に示すように、典型的な加圧水型原子炉
６は原子炉容器７を含み、この原子炉容器７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
反応を監視し制御する手段とを収容している。原子炉容
器７は、円筒状であり、恒久的な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８を含む原子炉冷却材系統によ
って原子炉容器７から取り出されたり、それから戻され
たりする　（ループ８の数は、原子炉の発電容菫、に依
存して通常２．３又は４ループであるが、第１図には２
ループの例が示されている）。各ループ８は、原子炉容
器７がら蒸気発生器９に高温の水を供給するための配管
と、蒸気発生器９から原子炉容器７に水を搬送するため
の配管と、ポンプ１０とを備えている。蒸気発生器８は
、基本的には熱交換器であり、原子炉冷却材系統から遮
断された供給源から入口１１に供給された水に、原子炉
冷却材系統からの熱を伝達する。その結果生じた蒸気は
、出口１２を経て図示しないタービンに発電のために供
給される。原子炉６の運転中に、原子炉容器７及び冷却
材系統内の水は、核燃料によって加熱される間に沸騰し
ないように、加圧器１３によって成る制御された高圧に
保たれている。

核燃料は、多数の燃料集合体の形態で原子炉容器７に供
給されている。各燃料集合体は、下部ノズルと呼ばれる
底部要素と、燃料棒束と、該下部ノズル上に支持された
管状ガイドとを備えている。

燃料棒は円筒状ハウジングを有し、該ハウジングには、
ウラン２３５が濃縮された核分裂物質のベレットが装填
されている。管状ガイドには、測定用の計装や、中性子
吸収材料からなる可動の制御棒が収納される。加圧木型
原子炉の典型的な燃料集合体は長さ約４．１ｍ、幅約１
９．７ｃｍ、重量的５８５ｋｇであり、典型的な４ルー
ズの原子炉は、原子炉容器７の内部において下部炉心板
上に互いに平行に支持された１９６体のかかる燃料集合
体を収納しうる。

燃料集合体のＵ−２３５のｆ４１ｉｉ度が減損する使用
寿命の後に、原子炉６の運転を停止し、原子炉容器７の
内部の圧力を低下させ、原子炉容器７の半球状の頂部を
取り外し、使用済みとなった燃料集合体を新しいものと
交換する。

多数の測定用の計装が核分裂反応の適正な制御と安全性
の改善のために使用されている。測定には色々あるが、
ランダムに選択された燃料集合体のうちの成る数のもの
を通って移動される中性子束検出器によって収集された
データを用いて、例えば２８日毎というように定期的に
、中性子束マツプを発生させるものがある。中性子束検
出器をその定期的な移動中案内するために、中性子束シ
ンブルとして知られる閉じたステンレス鋼製の管が、原
子炉容器７の底部を貫通し、測定位置として選択された
燃料集合体中に入るよう延びている。これについて第２
図を参照して以下に詳細に説明する。

第２図において、下部炉心板１４ホ、原子炉容器７中に
水平に取り付けられている。１５は、原子炉容器７の半
球状の底壁の一部を示している。燃料集合体１６を含む
多数の燃料集合体は、下部炉心板１４上に規則的な配列
に従って支持されている。燃料集合体１６は下部ノズル
１フを含み、下部ノズル１７の４つの脚部１８は、中心
部に開口２２を備えたプラットフォーム部分２０に接合
されている。多数の燃料棒２３は一緒に束ねられ、プラ
ットフォーム部分２０上に支持されている。この燃料棒
束中に、開口２２に対して整列され、燃料集合体１６の
上部ノズル（図示せず）まで延びる計装管２４がある。

ねじ部２８を有する孔２６は、開口２２と整列して、下
部炉心板１４を通って延長している。第２図に示すよう
に構成された慣用のシンブルガイド３０は、ねじ部と、
凹んだレンチ係合部３２とを有し、作業者は、このレン
チ係合部３２によって、原子炉容器７の組立中に下部炉
心板１４のねじ部２８中にシンブルガイド３０をねじ込
むことができる。レンチ係合部３２の下方には環状溝３
３が形成されている。シンブルガイド３０を所定位置に
ねじ込んだ後、安全性を更に高くするために溶着部３４
を付けられる。シンブルガイド３０は、典型的には、下
部炉心板１４の上面からシンブルガイド３０の上端唇状
部３５までの高さが８．５８ｃ岳（３，３８ｉ口）であ
り、唇状部３５と開口２２との間には、３．４８ｃ弛（
１，３７ｉｎ）の間隙が存在している。

孔３６は、孔２６と整列するように、原子炉容器の壁１
５を通って延びている。下部炉心板１４に取り付けられ
た原子炉容器底部の計装カラム４２は、孔２６とスリー
ブ３８との間に延びている。計装カラム４２は、ボルト
４６によって下部炉心板１４に固着した継手４４と、溶
着部５０によって継手４４に接合された上部管要素４８
と、タイプレート（図示せず）のところで上部管要素４
８に同軸的に接合された下部管要素５２とを備えている
。下部管要素５２の内径は５．０８ｃ＋ｎ（２ｉｎ）で
あるため、スリーブ３８と下部管要素５２どの間には成
る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り１９６体の燃料集
合体１６を有する）の場合、５８体の燃料集合体１６が
、中性子束のモニタリングのためにランダムにｊ２！択
されるであろう。従って、この原子炉の場合には、５８
本のシンブルガイド３０があり、各シンブルガイド３０
は、それぞれの孔２６及び計装カラム４２を経て、原子
炉容器貫通スリーブ３８と連通している。スリーブ３８
は、組立中に原子炉容器の底壁１５に取り付けられ、シ
ンブルガイド３０及び計装カラム４２は、下部炉心板１
４に取り付けられ、計装カラム４２同士は、タイプレー
ト（図示せず）によって互いに固着される。次に、スリ
ーブ３８を下部管要素５２中に嵌合させた状態で、下部
炉心板１４とそれに取り付けられた構造物とを、原子炉
容器中に下降させる。このようにして形成された構造に
おいては、スリーブ３８の上端（図示せず）が上部管要
素４８の下端（図示せず）から離間されるため、スリー
ブ３８は、計装カラム４２と液密に連通していない。

上部管要素４８は、フレア部５６で終端する孔５４を備
えている。継手４４の孔５８は、孔５４よりも少し大径
であり両端にフレヤ部を備えている。孔２６は、典型的
には、１．９１ｃｍ（０，７５ｉｎ）の直径を有し、こ
の直径は、孔５８の直径よりも少し大きい。尚、孔５４
．５８．２６によって形成されるチャンネルは、上部管
要素４８から継手４４を経て孔２６にかけて徐々に広く
なっている。この構造は、原子炉の製造を容易にすると
共に、以下に説明する中性子束シンブル６０の案内を行
い、また、該中性子束シンブル６０が前記チャンネル内
において詰まる可能性を回避する。

中性子束シンブル６０は、長いステンレス鋼製の管であ
り、原子炉容器７外部のシールテーブルと呼ばれる板（
図示せず）に始まり、図示しない閉端に終止している。

この閉端は通常は燃料集合体１６の内側にある。シンブ
ル６０は、計装管２４、シンブルガイド３０、孔２６、
計装カラム４２及びスリーブ３８を通って、摺動自在に
延びている。ステンレス鋼製の案内管（図示せず）は、
スリーブ３８の外端に溶接されており、中性子束シンブ
ル６０は、原子炉容器７の底部に近い高さの遮蔽された
位置に通常配設されるシールテーブルまで、該案内管を
通って延びしている。原子炉容器７の内部は、スリーブ
３８の内部と流体連通しているので、明らかなように、
前記案内管は、底壁１５からシールテーブルまでシンブ
ル６０を囲んで延びる圧力バウンダリーを形成している
。このシールテーブルにおいては、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
せず）が設けられている。その結果、シンブル６０は、
原子炉容器７外部の遮蔽された位置から原子炉容器７の
内部への低圧アクセスチャンネルを与える。

長さ約５ｃｍ（約２　ｉｎ）の中性子束検出器（図示せ
ず）は、シンブル６０中に摺動自在に収容され、可撓性
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を通って延びている。中性
子束検出器（図示せず）は、通常２８日毎というように
定期的に、シンブル６０の頂端まで押し込まれた後、燃
料集合体１６を通って徐々に引き出され、その間に、原
子炉容器７の内部の中性子束マツプを作成するように、
異なった高さ位置において中性子束が測定される。

中性子束シンブル６０は、定期的な中性子束マツピング
作業中、ランダムに選定された燃料集合体１６の計装管
２４に挿入されたままになっている。しかし、中性子束
シンブル６０は、原子炉６を燃料交換及び燃料シャフリ
ングのために停止させる１２〜１８ケ月置きに、燃料集
合体１６から引き出さねばならない、燃料交換中、原子
炉６の運転は停止され、原子炉容器７内の圧力は解放さ
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に対するシールが解除され
る。その後、シンブル６０（多少の可視性を示す）は約
４．３ｍ（１４ｆ　ｔ）引き出されて使用済みの燃料集
合体１６から離脱し、これ等の燃料集合体１６は直ちに
遠隔操作によって取り出され、新燃料集合体１６と交換
される。シンブル６０は次にこれ等の新燃料集合体１６
中に挿入され、原子炉容器７及びシールテーブルはシー
ルされ、発電が再開される。

第２図に示した従来のシンブルガイド３０には幾つかの
欠点がある。即ち、燃料集合体１６のプラットフォーム
部分２０の下面と下部炉心板１４の上面との間の領域に
は、原子炉６の運転中に、相当大きな乱流の存在してい
ることが見い出だされた。シンブルカイト３０は、中性
子束シンブル６０の相当大きな部分をこの乱流にさらさ
せるので、中性子束シンブル６０は、この乱流のため寸
法公差の大きさに従った度合で振動し、その摩耗が増大
する。脚部１８の長さも含め、燃料集合体の設計が変更
されるかも知れないため、単純にシンブルガイド３０の
長さを増大させることは望ましくない。シンブルガイド
３０は、原子炉容器７の建造の際に恒久的に設置される
ので、その際に選定されたシンブルガイド３０のどんな
特定の長さも、燃料集合体の将来の設計改良を行えなく
することがある。この問題を別としても、成る特定の燃
料集合体横道の下部ノズル１７に接触するに足る長さに
中実のシンブルガイド３０を形成することは望ましくな
いと思われる。それは、非常に価かな寸法の不正確さに
よって、脚部１８の基礎が影響を受け、１つ以上のシン
ブルカイト３０の頂部において燃料集合体が時にぐらつ
くためである。更に、上部管要素４８から継手４４を経
て孔２６に至るチャンネルが徐々に広がっているため、
シンブル６０の回りの間隙を通る流体の流量は、振動に
よって摩耗を増大させる程度まで増大することである。

几Ｊし月１要− 従って、本発明の１つの目的は、中性子束シンブルの余
分な部分を横行流から遮蔽して中性子束シンブルからの
振動を吸収し、この振動をシンブルガイドに、更にそこ
から炉心板に伝達する、シンブルガイド延長装置を提供
することにある。

本発明の別の目的は、中性子束シンブルと接触して振動
を受けるためのばね要素を備えたシンブルガイド延長装
置を提供することにある。

これ等の目的及びその他の目的は、シンブルチャンネル
を有する延長要素と、シンブルガイド内のシンブル通路
に該シンブル通路が整列されるように該延長要素を該シ
ンブルカイト上に取り付ける取付手段と、ばねブツシュ
と、該ばね要素の少なくとも一部が中性子束シンブルと
接触するように該ばねブツシュを該延長要素に取付ける
ための取付手段とを備えている、振動減衰型シンブルガ
イド延長装置によって達成される。

１ｔ−のＩ 最初に第３八図を参照すると、本発明による振動減衰型
シンブルガイド延長装置６２は、延長要素６４と、ばね
ブツシュ６６と、ばねブツシュ６６を延長要素６４に固
着するためのねじキャップ（取付手段）６８とを備えて
いる。延長要素６４は、はぼ円筒形状であり、中性子束
シンブル６０を受は入れるためのシンブル通路７０を備
えている。シンブル通路７０の上方部分７２は、ブツシ
ュ６６の場所を取るために、シンブル通路７０の下方部
分よりも少し大径となっている。

第３八図を更に参照して、延長要素６４は、ねじキャッ
プ６８の整合したねじ部を受は入れるための雄ねじ外周
部７６を有する突出部分７４を備えている。

突出部分７４の上端の環状溝７８は、ブツシュ６６のカ
ラー８０を受は入れる。ねじキャップ６８はカラー８０
を、従ってブツシュ６６を、延長要素６４に対してクラ
ンプする。延長要素６４の上方肩部８２は、ねじキャッ
プ６８を十分に締めた時に、ねじキャップ６８の底部８
４から少し離間する。この間隙は、延長要素６４にねし
キャップ６８をねじ締めした際にねじキャップ６８が、
肩部８２ではなく、カラー８０及び突出部分７４の上端
に対して、その底で当たる、即ち締め付けられるように
するために設けられている。４個の係止フィンガー８６
は、ねじキャップ６８から下方に延長しており、ねじキ
ャップ６８が使用中に脱落しないように延長要素６４の
環状溝８８に係合する形状を備えている。係止フィンガ
ー８６は、ねじキャップ６８の製作中に被加工物（図示
せず）から薄い円筒状フランジ（図示せず）を機械切削
し、３個の脚部（図示せず）を形成するように、このフ
ランジの一部を機械切削によって除去し、開口部を脚部
に備えたジグ（図示せず）中に被加工物を挿入し、これ
等の開口を経て工具を挿入し、図示のように金属素材を
変形させることによって形成する。

第３八図を引続き参照して、延長要素６４の下方部分は
　シンブルガイド３０の側面を包む円筒形の外殻体９０
として形成されている。４個の係止フィンガー９２は、
外殻体９０から延び、ナックル（取付手段）９１で終端
しており、これ等のナックルは、環状ｄ４３３と係合し
、延長要素６４をシンブルガイド３゜に固着させている
。係止フィンガー９２とそのナックル９１とは、延長要
素６４の製作中に、第３八図に示した寸法よりも少し長
目に外殻体９０を形成し、次に前記下方部分の壁厚を減
少させることによって形成する。この壁厚の薄い領域の
一部を除去して、フィンガー９２を形成した後、これ等
のフィンガー９２を変形し、ナックル９３を形成する。

係止フィンガー９２とそのナックル９３とは、既存の原
子炉６に、原子炉６を燃料交換のために停止させた時に
延長装置６２を後から取り付けすることを可能にする。

この取り付けは、遠隔操作によっても、また、被曝を制
限するための遮蔽具を装備した潜水作業者によっても行
いうる。延長装置６２は、単にナックル９１が環状溝３
３にスナップ係合するまで、シンブルガイド３０に向か
って軸方向に下降させる。延長装置６２は新しい原子炉
の建造の間に取り付けても勿論差し支えない。後者の場
合に、延長要素６４は、フィンガー９２及びナックル９
３の代わりに点溶接その他によって固着しても勿論差し
支えない。

次に、第３Ｂ図及び第３Ｃ図を参照すると、ばねブツシ
ュ６６のカラー８０は、各々ディンプル９８を備えた３
つの脚部９６に、短い円筒部分９４により接合されてい
る。ブツシュ６６は、好ましくは、インコネルにッケル
合金）からなる管片（図示せず）から製作される。この
管片は、一端がフレア状になってカラー８０を形成し、
他端は截断され、脚部分９６を形成している。被加工物
は、次に、ディンプル９８を形成するように脚部９６を
変形させるための工具（図示せず）を受は入れるための
開口を備えたジグく図示せず）中に挿入される。別の方
法として、脚部９６の截断の前にディンプル９８を形成
してもよい。

図示してないが、脚部９６は、内側に２〜３°曲げて、
互いに平行でないようにし、ブツシュ６６の製造を終了
する。

次に、第３八図を参照して、ブツシュ６６の作用につい
て説明する。明らかなように、ブツシュ６６は、下部ノ
ズル１７（第２図参照）の下方の横行流にさもなければ
露出されるシンブル６０の部分を遮蔽している。ねじキ
ャップ６８の上面は、下部ノズル１７のプラットフォー
ム部分２０（第２図参照）の底部から好ましくは約０．
６４ｃｍ（約１７４ｉｎ）離隔されているため、シンブ
ル６０の成る小部分のみが乱流にさらされる。更に、デ
ィンプル９８は、シンブル通路７０中に延び、物理的に
シンブル６０と接触している。この接触によって、シン
ブル６０からブツシュ６６に振動が伝達され、ブツシュ
６６はこの振動を延長要素６４に伝達し、延長要素６４
は振動をシンブルガイド３０に伝達する。ディンプル９
８は丸形になっているので、脚部９６が多少内方に湾曲
しても、燃料交換後にシンブル６０を燃料集合体１６（
第２図）中に挿入する際にシンブル６０の上部端（図示
せず）がディンプル９８によって妨害される恐れはない
。

次に、第４図を参照して、本発明による延長装置ｉ、ｏ
ｏは、延長要素１０２と、ばねブツシュ１０４と、キャ
ップ買収付手段）１０８とを（Ｉｉｉｉえている。延長
要素１０２は、外殻体９０（第３八図）と同じ形の円筒
状の外殻体１０８と、シンブルガイド３０の環状溝３３
（第２図）にスナップ式に嵌合するディンプル状の係止
フィンガー（取付手段）１１０とを有する。突出部分１
１２は、シンブル通路１１６の回りに配設された４個の
支持部材１１４から構成されている。各支持部材１１４
は、ブツシュ１０４の円筒状部分１２０を支持するため
の肩部１１８と備えている。円筒状部分１２０は、溶着
部（図示せず）によって、係止フィンガー１１０に固着
されている。

はぼＣ字状の４個の弾性脚部１２２は、円筒状部分１２
０から延びており、同様に、大体Ｃ字状の４個の弾性脚
部１２４は、頂部から延びている。円筒状部分１２０が
肩部１１８によって支持され、突出部分１１２に溶接さ
れる時に、脚部１２２．１２４は、支持部材１１４の間
のスロット１２５及びシンブル通路１１６中に進入する
。脚部１２２．１２４のＣ字状の形状は、シンブル６０
（第２図参照）が燃料集合体１６内への挿入に際して妨
害されないことを確実にする。

キャップ１０８は、突出部分１１２及びブツシュ１０４
を受は入れるための凹所１２６と、シンブル６０（第２
図参照）のための開口１２８とを備えている。キャップ
１０８は延長要素１０２に溶接により固着されている。

キャップ１０８は、第３Δ図に符号８６によって示した
係止フィンガーは備えていないが、遠隔制御により延長
装置１００をシンブルガイド３０に取り付けるべき際に
、図示しない工具を係合させるための環状溝１３０を延
長要素１０２に形成してもよい。

次に、第５図を参照すると、振動減衰延長装置１３２は
、係止フィンガー（取付手段）１３６を備えた延長要素
１３４を含み、これ等の係止フィンガーは、環状溝３３
中にではなく、シンブルガイド３０のレンチ係合部３２
中に突入している。レンチ係合部３２の成る部分は、他
の部分よりも浅いため、係止フィンガー１３６のうちの
成るものが取付時の延長装置１３２の回転配向と係りな
くレンチ係合部３２の最も深い部分と確実に係合するよ
うに、多数の係止フィンガー１３６を設けることが望ま
しいことは明らかである。例えば、明らかなように、１
２ＪＩＶＡの等間隔の係止フィンガー１３６を設けた場
合、６個のフィンカー１３６が六角形のレンチ係合部３
２の最も浅い部分と係合するならば、残りの６個のフィ
ンカー１３６は、その最も深い部分と係合するであろう
。

シンブルガイド３０に関して延長装置１３２を少し回転
させると、１２個の全部のフィンガー１３６による適度
な係合か生ずる。所望ならば成る範囲の係合位置を与え
るように、幾らかのフィンガー１３６を他のフィンガー
１３６よりも少し長目とすることができる。この場合、
比較的長目のフィンガー１３６は、短か目のフィンガー
１３６がレンチ係合部３２に全く到達していなくとも、
延長要素１３４を固定させ、また、比較的短か目のフィ
ンガー１３６は、長目のフィンガー１３６がレンチ係合
部３２の上方肩部よりも少し先に延長していたとしても
、延長要素１３４を固定させるであろう。

シンブル通路く無符号）は、延長要素１３４の延長部分
１３８を通って延長しており、この延長部分の外周には
、ねじキャップ（取付手段）１４２を固定可能とするた
めのねじ部１４０が形成されている。第５図の実施例に
よれ、ば、ばねブツシュ１４４は、別の部材としては設
けられていない、ブツシュ１４４は、その代りに、弾性
脚部１４６を含み、これ等の弾性脚部は延長要素１３４
と一体になっており、係止フィンガー９２（第３八図）
について前述したように製作される。弾性脚部１４６は
、シンブル６０と接触するためのディンプル１４８を備
えている。

以上に説明したように、本発明によれば、シンブル６０
を乱流から保護もしくは遮蔽すると共に、シンブル６０
と接触してこれから振動を吸収するためのばね手段を備
えた、シンブルガイド延長装置が提供される。このばね
手段は、シンブル６０と接触するように湾曲させた１つ
以上の脚部又は１つ以上のディンプルを備えた別の要素
によって形成してもよく、また、延長要素と一体の部材
として形成してもよい。

本発明は、前述した実施例以外にも色々変更して実施で
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、典型的な加圧水型原子炉の主要素を示した略
配列図、第２図は、第１図に示した原子炉のう、ち、下
部炉心板と、この下部炉心板によって支持された燃料集
合体と、該燃料集合体に指向したシンブルガイドとを含
む特徴部分を示す一部切欠き断面図、第３八図は、本発
明の一実施例による振動減衰型シンブルガイド延長装置
を示す側面断面図、第３Ｂ図は、第３Δ図の振動減衰型
シンブル延長装置に用いられているばねブツシュの上面
図、第３Ｃ図は、第３Ｂ図のばねブツシュの正面断面図
、第４図は、本発明の第２実施例による振動減衰型シン
ブルガイド延長装置を示す分解斜視図、第５図は、本発
明の第３実施例による振動減衰型シンブルガイド延長装
置を示す断面図である。 １４・・・下部炉心板　　　１６・・・燃料集合体１７
・・・下部ノズル　　　２２・・・下部ノズルの開口２
６・・・下部炉心板の孔　３０・・・シンブルガイド６
０・・・シンブル ６２．１００．１３２・・・延長装置 ６４．１０２．１３４・・・延長要素 ６６．１０４．１４４・・・ばねブツシュ６８．１０８
．１４２・・・キャップ（取付手段）７０．１１６・・
・シンブル通路 ９１・・・ナックル（取付手段） １１０．１３６・・・係止フィンガー（取付手段）出願
人　ウェスチングハウス・エレクト１ルツク・ＦＩＧ、
　／。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 孔を備えた下部炉心板上に装着される底端と、該下部炉
   心板によって支持された燃料集合体の下部ノズルの開口
   から離間された頂端と、該底端及び頂端の間の長いチャ
   ンネルを画定して、前記孔を経て該チャンネル中に可動
   に延入する長いシンブルを収容する、側面と、を有する
   シンブルガイドの延長装置であつて、 シンブル通路を内部に備えた延長要素と、 該シンブル通路が前記シンブルガイドの前記チャンネル
   と連通するように前記延長要素を前記シンブルガイドに
   取り付ける取付手段と、 ばねブッシュと、 該ばねブッシュの少なくとも一部が前記シンブルと接触
   して配置されるように前記延長要素を前記ばねブッシュ
   を取り付ける取付手段と、 を有するシンブルガイドの延長装置。