JPS62249097A

JPS62249097A - 核燃料集合体用間隔隔て格子

Info

Publication number: JPS62249097A
Application number: JP62039328A
Authority: JP
Inventors: ジアン、ノアイリ; ジアン・ピエール、デニズー
Original assignee: Fragema; Compagnie Generale des Matieres Nucleaires SA
Current assignee: Fragema; Orano Demantelement SAS
Priority date: 1986-02-24
Filing date: 1987-02-24
Publication date: 1987-10-30
Also published as: CN1013419B; ES2015065B3; ZA871253B; DE3763120D1; US4775509A; EP0239441A1; ATE53458T1; FR2594998B1; FR2594998A1; KR870008328A; EP0239441B1; CN87100909A

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】本発明は一般に、規則正しい配列の節点に配置した燃料
棒の束とこの束に沿い配分したスペーサ格子とを協働さ
せた形式の原子炉用の燃料集合体に関する。ことに本発
明は、配列内の若干の場所で燃料棒と或はその代りの要
素とを受入れる穴を形成する少くとも２組の相互に平行
な板又は帯板を備え、燃料集合体に使う格子に関する。

本発明は一般に成る範囲内のものであるが、本発明は「
緊密な」ピッチすなわち燃料棒の直径よりわずかしか大
きくないピッチを持つ三角形の配列に燃料棒を配置した
燃料集合体に使うのにとくに適している。このような三
角形格子の使用は不足減速原子炉炉心に望ましい。この
ことは各燃料棒間の冷却材の流れが幅が狭くなければな
らないことを意味する。しかしこの構造は、過度のヘッ
ド損失を生じないで所要の冷却材を流すことができ冷却
材の流れを適当に混合できなければならない。

水による減速冷却の原子炉ととくにＰＷＲとに対する核
燃料集合体の格子は一般に、各燃料棒を正方形配列の各
節点に保持する。これ等の格子はガードルと２組の直交
板とを備えている。

又各燃料棒の間を通り交差点で互いに組合う扁平な又は
波形のエン−レス帯状体により形成され、各燃料棒を正
方形配列の節点に保持する格子を持つ燃料集合体が提案
されている（米国特許第３．０６８，１６３号明細書）
。この解決案は、「緊密な」ピッチの燃料集合体に応用
した場合に、満足の得られる冷却材の流れと条件と、互
いに異なる流れの混合と許容できる圧力損失とが得られ
ない。又燃料棒の三角形配列を保持する支持格子がたと
えば欧州特許第０．０６５，６１３号明細書〔ダウンズ
（Ｄｏｗｎｓ　）　］に提案されているが、これ等の支
持格子は、互いに異なる２方向に沿って配置した相互い
に交差する波形の帯板の単一の層を備えている。

本発明の目的は、燃料棒を十分にかつ正確に保持し流体
流れの混合ができると共に少量の中性子吸収材料を含む
核燃料集合体用格子を提供しようとするにある。

このために周辺ガードルと少くとも２組の相互に平行な
板とを備え、一方の組の前記各板を他方の組の前記各板
に対して傾斜させ前記各組の板により燃料棒が貫通する
穴を形成するようにし、前記の互いに平行な板を燃料集
合体の縦方向に互いに間隔を隔てた少くとも２つの床に
配分して成る核燃料集合体相間隔隔て格子を設ける。

燃料棒の三角形配列を持つ燃料集合体では、各１組の板
は一般に、整合した各燃料棒の中心を互いに結ぶ仮想線
の各１本に平行であり３組の板が必要である。

第１の実施例では本発明格子は燃料棒を支える。

この場合各板は、各燃料棒を各床内に直径に沿い互いに
対向する少くとも２つの点で支える、ボス１、くぼみ又
は舌状片のような燃料棒支持部片を設けである。格子内
の燃料棒の支持点は、各板が互いに異なる組に属する複
数の床の間に配分しである。

すなわち１つの床の各板の同じ燃料棒の支持点は、別の
床の各板により支持体に対して角度方向に食違っている
。

別の実施例では格子は主として、流体流れを混合する機
能を実質的に果すようにしである。この場合格子の２つ
の床（又は格子が一層多くの床を含む場合は少くとも２
つの床）に、２つの床内で互いに異なる角度位置を持つ
半分の長さのフィン（以下半長フィンと称する）を設け
である。

実質的に熱的及び流体力学的の機能を持つこのような格
子では、各板は薄く、又これ等の板は、燃料棒を支えこ
れ等を位置決めし混合機能を持つ普通の格子の高さに比
べて小さな高さを持つ。

複数の逐次の床内の板の配置では、全部の格子の同じ累
加横断面に対して、圧力損失は、全部の板が同じ平面内
にあるような格子により生ずる圧力損失に比べて減少す
る。複数の床の各板が混合フィンを備えているから、こ
れ等の混合フィンは６次元の効果を得る。配列の形式と
フィンの配置とに従って互いに異なる形式の混合と流れ
配分とが各場合に最も適当な構造を選定することによシ
得られる。

混合機能を持つ格子では、それぞれ１つの床と協働する
複数の逐次の区間から形成できる。これ等の区間は、ガ
ードルのかど部に位置させた棒部片のような縦方向接合
部片だけにより相互に接合しである。

なお別の実施例では、格子は前記した全部の１様の機能
を同時に果す。

各板は、扁平な金属帯板又は前記各板に沿い燃料棒の間
隔ピッチ寸法を強度を増すために波形にした金属帯板か
ら形成しである。金属帯板は、扁平であっても波形であ
っても板の一方の側から又は他方の側から或はこれ等の
両方の側から板により形成した各穴の中心に向かって差
向けたボスを備えている。

本発明は、各燃料棒を支え位置決めするようにした少く
とも若干の格子を集合体骨組を形成するように端部ノズ
ルに連結した管に固定した前記したような燃料集合体を
提供するものである。少くとも若干の格子は、支持体を
形成する前記した構造の１つを持ち、それぞれ格子内の
全部の床に共通のスリーブにより前記の骨組の容管に連
結しである。

以下本発明核燃料集合体月間隔隔て格子の実施例を添付
図面について詳細に説明する。

第１図は核燃料集合体の本発明に関連する部品だけを示
す。この核燃料集合体は通常案内管１４により互いに連
結した上端部材１０及び下端部材１２を備えている。案
内管１４には集合体に沿い互いに間隔を隔てた複数の本
発明による格子１６を取付けである。格子１６の少くと
も若干は、案内管１４に固定され燃料棒１８を規則正し
い配列で定位置に保持する。

例示した燃料集合体は六角形の横断面を持ち、格子１６
は燃料棒１８を配列すなわち「ラチス」の節点で定位置
に保持する。この配列の要素穴は、格子１６のガードル
２０を形成する板に平行な側辺を持つ正三角形である。

配列の若干の節点には案内管１４の代りに燃料棒１８を
使ってもよい。

格子１６の少くとも若干は第２図、第６図、第４図及び
第５図に示すような構造を持つ。これ等の格子はそれぞ
れ、ガードル２０に固定され縦方向に互いに間隔を隔て
られ燃料棒を保持し間隔を隔てる相互に平行な板から成
る複数の床を備えている。第２図ないし第５図に示した
実施例では格子１６は板から成る６つの床を備えている
。各床は集合体の縦方向軸線に直交している。各床は１
連の相互に平行な板から形成しである。上部床を形成す
る組の各板２４は、各板２２，２３から６０°の角度を
隔てそして全部の板が普通の方法で一般に溶接によりガ
ードル２０に固定しである。

第２図ないし第５図に示した構造では、ガーげル２０は
扁平な折曲げた金属帯板から形成され、そして６つの床
の各版は燃料棒の間隔隔てピッチで波形にしである。燃
料棒を弾性的に保持するようにガードル２０及び各板に
支持体を設けである。

これ等の支持体は、それぞれ板から成る各床の間の中間
の位置でガードル２０に設けた２列の支持ボス２６．２
８を備えている（第２図）。各ボス２６．２８は、ガー
ドル２０を形成する金属帯板から切出され゛が一ドル２
０の内方に折曲げた突出部により形成しである。

支持体はさらに、各板２２，２３．２４に設けられ各燃
料棒に接触する弾性舌状片を備えている。

若干の舌状片３０は８字の形状を持ちラチスの隣接する
燃料棒と協働するようにしである。他の舌状片３２は単
一の側から突出するだけである。これ等の舌状片３２は
なおとくに、各版２２，２３゜２４が燃料棒１８でなく
て案内管１４を受入れるポケットを形成する位置に設け
である。

このような構造では各燃料棒は各床のレベルで４点で支
えである。これ等の４つの支持点は、１つの床から次の
床に移るときに１２０°だけ角度方向に食違う。ガード
ル２０及び各板２２，２３゜２４は普通の方法でｌＮＣ
０ＮＥＬと称する合金、ステンレス鋼又はジルコニウム
基体合金から形成すればよい。

第６図、第４図及び第５図に鎖線で示したような各案内
管１４は格子１６の６つの各床に固定しである。この固
定は第６図及び第７図に示すように割りスリーブ３４又
は割り被覆により行うのが有利である。各スリーブ３４
は第６図に明らかなように案内管１４をスリーブ３４内
に閉じ込めることにより適当な位置で案内管１４に固定
する。

スリーブ３４に縦方向スリット３８を設けることにより
、案内管１４を挿入して締付けるのに必要なたわみ性が
得られる。スリーブ３４に形成した複数対のフラット部
４０，４２．４４は、協働する板２４，２３．２２を位
置決めし保持するように設けである。各板２２，２３．
２４はスリーブ３４に溶接し又は単に位置決めする。こ
の位置決めの場合に第８図及び第９図に示した変型構造
（第６図及び第７図に示した参照数字と同じ参照数字を
使っである）では、各板はこのためにスリーブ３４に形
成した出張り４８を閉じ込めるように穴あき部分３６を
持つ。これ等の穴あき部分はこの場合燃料棒支持部片と
して作用する。

第２図に示した格子はさらに、ガーげル２０の縁部に形
成され冷却材の混合を生ずるのと同時に炉心内への燃料
集合体の導入を容易にするフィン５０を備えている。

第２図ないし第９図に示した格子では板２２゜２３．２
４から成る各床は、これ等の板の高さと同じ程度のすき
まにより分離され隔隔しである。

しかし又接合床を使ってもよい。この場合１つの床の各
板は隣接する床の各板に接触する。又はこれに反して各
床の間のすきまを増してもよい。

各板２２，２３．２４にはさらに混合フィンを設けて支
持機能と流体流れを混合する機能とを共に生ずるように
してもよい。これ等のフィンは、混合機能を持つ格子に
応用する際に以下に述べる構造の１つを持つ。

これ等の混合作用格子は同じ燃料集合体に支持格子の代
りに使うことができる。

混合作用格子は、成る程度矛盾した各要求の間の最良の
妥協点を生じなければならない。これ等の格子の中性子
吸収はできるだけ低くなければならない。この場合これ
等の格子を形成する材料の質ｆをできるだけ多く減らし
ジルコニウム基体合金のように捕獲断面積の小さい材料
をできるだけ選定することになる。混合フィンは、冷却
材流れの横方向の再分布を生ずることにより流れを均質
にし温度差を減らさなければならない。しかしフィンの
存在により流量の許容できない減少を生ずるような圧力
損失の増加を生じてはならない。

軸線方向に食違った複数の床内の板の配分によシ圧力損
失が減少する。各版にフィンを設けるときは、これ等の
フィンは各床の間で軸線方向に配分して６次形効果が得
られるようにする。有利な配分を持ち互いに異なる流れ
モーｒを生ずる複数の形式例を以下に述べる。これ等の
例の若干は三角形の網目に又その他の例は正方形の網目
にそれぞれとくによく適合している。

混合作用格子の第１の例として第１０図は５×５の棒１
８受入れポケットを持つラチスを示す。

一部を示した格子１６ａは互いに間隔を隔てた床５０．
５２を備えている。各床５０，５２はすみ部の棒により
互いに連結しである。各床は互いに異なる２方向に向け
た板を備えている。しかし各床は、１つのポケットが２
つの床に属する板によってしか完成されない点で不完全
である。たとえば床５２が第１の方向に向けた板５６と
その直交方向に向けた板５８とを備えるのは明らかであ
る。

第１の方向を持つ板の組は、第１の各板に対してずらし
て配置されただし床５０に属する板６０により完成する
。各板５６，５８．６０は流体の流れを混合する手段を
備えている。これ等の手段は、それぞれ単一の要素ポケ
ットに位置し各ポケットのすみ部に対向する対にして配
置した半長のフィンから形成しである。

第１１図に示した変型構造では、板５６は、これ等の板
の図示してない窓に切出した互いに反対の向きの全長フ
ィン６２を持つ。第１１図には又第２図に示したのと同
様な構造を持つ心出し指状部片６４を示しである。

第１２図に示した変型構造では板５６の６窓にスタンピ
ング及び変形により互いに対向する２つの半長フィン６
４を形成しである。

第１６図は２つの床５０．５２を持つ格子１６ｂの場合
に半長フィン６６の有利な配分を示す。各床５０．５２
はすべて同じ方向を持つ１組の板から形成しである。一
方の組の各板は他方の組の各板に直交する。同じ板に取
付けた半長フィン６６は、ポケットの寸法に等しい規則
正しい間隔で互いに間隔を隔て交互に一方向及び他方向
に向けである。２組のフィンの同じ平面上の投影により
直交フィンのラチスができる。しかし全部の板が同じ平
面内にある場合に生ずる状態とは異なって、フィンの各
ラチスはそれ自体の流れモードを生ずる。この流れモー
ｒは、床５０に関しては矢印ｆ１により文末５２に関し
ては矢印ｆ２によりそれぞれ示しである。第１の床の冷
却材通過時に同じ方向の空気すきまが冷却材により与え
られた方向に掃引される。第２の床の通過時に順次に掃
引されるのは直交する方向の空気すきまである。

第１４図に示した変型構造では格子１６Ｃの２つの各床
５０．５２は、第１の方向に平行な一方のフィンの組に
属する半分のフィンと、直交方向に向いた組のフィンの
別の半分とを備えている。

すなわち成る与えられた組では各板は交互に上部の床に
又下部の床に属する。

与えられた床では成る組に属する板〔たとえば板５６〕
は他方の組の板５８との各交差部に２つの半長フィンを
備えている。これ等の２つの半長フィンは方向が互いに
反対である。そして同じ床の各板５８は、２つの交差点
間に延びる空間の中間に２つの半長フィンを備えている
。

軸線方向の投影で２つのフィンラチスを互いに重ねると
又、互いに対向するフィンの完成ラチスを生ずる。しか
し全部のフィンが同じ平面内にあればこれ等のフィンは
各燃料棒のまわりの円周方向の冷却材流れを生ずる。こ
れに反して第１４図に示した格子では、与えられた燃料
棒についてこの棒のまわりに冷却材の流れを生ずる２つ
の半長フィンは、互いに異なる軸線方向の側に位置し混
合の見地から一層好ましいらせん形流れの出現を促進す
る。

各板は第１６図及び第１４図のまっすぐな板でなくて階
段形又ははざま形の形状に折曲げた板でもよい。第１５
図及び第１６図は２つの床の格子の板の２種類の考えら
れる配置を線図的に示す。

各板は階段の形状（第１５図）又ははざまの形状（第１
６図）を持つ。さらに２つ又は６つの重ね合わせた床を
持つ他の組合せも考えられる。

なお別の変型構造では、各床を互いに接合し、各床の板
の若干が他の床と十字に交差する出張りを持つ。この解
決案は、とくに長方形網目ラチスの場合に良好な機械的
強さを生じフィンの配分を容易にする利点がある。

第１７図、第１８図、第１９図及び第２０図は６つの床
格子の考えられる構造を示す。各床２２゜２３．２４の
板は階段の形に折曲げである。各板の配置は、投影図で
これ等の板がポケットを完全に仕切るような配置である
ことが明らかである。

第１８図は格子の６つの床のこのような平面図であり、
それぞれ分りやすいように連続線、破線及び点線で表わ
した６つの床の板の重ね合わせを示す。若干のポケット
壁は相互に上下に位置する格子区間を備える。この場合
各床は、各版に合致した区間に固定出張り６０（第１９
図）を設けることにより相互に簡単に固定できる。各出
張り６０は第２０図に示すように相互に組合せである。

別の解決案では若干の出張りに、協働する板のくぼみに
はまり合うざタン６２を形成する。この場合出張り６０
の個数を減らしてもよい。他の解決案では最終的に、リ
ベット又は点溶接により固定する。リベットは又燃料棒
を位置決めする手段になる。

このようにして形成した格子は、とくに位置決めリベッ
トを使うときに機械的強さが良好になり製造が簡単にな
る利点がある。互いに直交する２方向に板を配置すると
、混合を促進する不均等が得られる。最後に各フィンは
上部層にも下部層にも配置することができる。格子が板
の６つの床を持つときは、６つの床に混合フィンを配分
することができる。とくに６つの格子を持つ床は、第２
１図に示したような半長フィン配置又は第２２図に示し
た半長フィン分布を重ね合わせにょシ再構成するのに設
けられる。第２２図に示したフィン分布は、「編組ラチ
スＪと呼ばれ各燃料棒間の空気すきま内に斜めの互いに
反対の流れを生ずる。

従って次のような床が得られる。すなわち、第１の方向
に組付ける半長フィンから成る編組ラチスを持つ板から
成る上部床２４と、同様ではあるが反対方向の編組配置
のフィンを持つ中間のフィン床２３と、フィンは持たな
いで出張りだけを持ち上部及び中間の床２４．２３に固
定して機械的剛性を持つ格子が得られるようにする下部
層とである。

燃料棒を入れる各穴にはこの場合２つの半長フィンを設
ける。一方のフィンは上部床に属し又他方のフィンは中
間床に属する。このようにして燃料棒のまわ９に冷却材
を一方向にうず巻状に回転させるがこの方向は１つの穴
から次の穴に移るときに変る。２つの編組ラチスのこの
組合せによって第２１図に示した網目の効果がただし一
般の流れ方向で食違った２つの平面内に位置するフィン
を使ってこの場合にも得られる。この場合のフィンの相
対配分は第２２Ａ図に示しである。

正方形ラチスの場合に前記した構造は、三角形ラチスの
場合に直接置き替えることができる。この場合各板は９
０°でなくて６０°に折曲げ、下部床は各燃料棒のまわ
りにひし形でなく板の三角形を仕切るように形成する。

この構造では板に取付けた支持部片は各燃料棒に直交す
る。下部床の各板には、上部床及び中間床に固定するよ
うに出張りを設ける。

第２３図及び第２４図はそれぞれ３つの床の考えられる
構造とこれ等の３つの床の重ね合わせにより得られるフ
ィン配置とを示す。

一般に本発明により構造の著しい融通性が得られ各場合
に最も有利な解決ができるのは明らかである。各板は、
まっすぐでもよいし階段の形に又ははざま形に折曲げて
もよい。各床は互いに接合しなくてもよい。各フィンは
混合機能を生ずるのに１つの床又は複数の床に設けるこ
とができる。

各フィンは、各板自体にスタンピングによ多形成し、同
じレベルでは各板が交差しないから各燃料棒間の空気す
きまのレベルに位置させればよい。

各板は穴あき形又ははざま形の形状を持つようにしても
よい。最後に各床は、各燃料棒を位置決めするのにも関
連する手段を使い良好な機械的強さが得られるように支
えることができる。

以上本発明をその実施例について詳細に説明したが本発
明はなおその精神を逸脱しないで種種の変化変型を行う
ことができるのはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による格子を設けた燃料集合体の１実施
例の部分縦断面図である。第２図は本発明燃料集合体の
格子を燃料棒を省いて示す後述第５図の■−■線に沿う
縮小断面図、第６図、第４図及び第５図はそれぞれ第２
図の■−■線、■−ｔＶ線及びＶ−ｖ線に沿う拡大断面
図である。第６図は本集合体でスリーブを使い案内管に
格子を連結する部分を示す上下方向断面図、第７図は第
６図のスリーブを第６図の矢印■の向きに見た平面図、
第８図及び第９図は第６図のスリーブの変型のそれぞれ
第６図及び第７図と同様な断面図及び平面図である。第
１０図は集合体で板から成る２つの床を持つ混合作用格
子のフィンの配置の斜視図、第１１図は板の内側に形成
したフィンを一部を断面にして格子の上部から見た平面
図、第１２図は第１１図の変型の部分斜視図である。第
１６図は本発明の別の実施例の混合作用格子の斜視図、
第１４図は本集合体で互いに直交する２万同に板を設け
た２つの床の格子のフィンの配置を示す斜視図、第１５
図及び第１６図は床の板が６床格子でそれぞれ階段形及
びはざま形の形状を持つときに各板の相対位置を示す線
図である。第１７図は６床格子の構造を示す線図的配置
図、第１８図は第１７図のフィンの６つの床の重ね合わ
せの平面図、第１９図は第１７図に示したような格子に
使う２つの板の平面図、第２０図は格子の指状部片を組
合せた部分を示す斜視図である。第２１図は本集合体の
互いに対向する２つのフィンをそれぞれ持つ穴の正方形
配列を形成する格子の平面図、第２２図は編組ラチスと
称するフィン配分を示す第２１図と同様な平面図、第２
２Ａ図は第２１図に示したような網目を床にそれぞれ属
する２組の半長フィンを重ね合わせて形成した第２２図
と同様な平面図である。第２６図は本集合体の三角形配
列を形成する３床格子の各板の配置を示す斜視図、第２
４図は第２６図に示した６つの床を持つ格子の半長フィ
ンの配分を示す平面図である。１６・・格子、１８・・・燃料棒、２０・・・ガードノ
ペ２２．２３．２４・・板ＦＩＧ、１　。手続補正用（方式）昭和６２年　５月１１日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）燃料棒の配列を持つ核燃料集合体に設けられ、周
辺ガードルと少くとも２組の相互に平行な板とを備え、
一方の組の前記各板を他方の組の前記各板に対して傾斜
させ前記各組の板により前記各燃料棒用のポケットを形
成するようにし、前記の互いに平行な板を前記燃料集合
体の縦方向に互いに間隔を隔てた少くとも２つの床に配
分して成る間隔隔て格子。
（２）燃料棒の三角形の配列を持つ核燃料集合体に設け
られ、各１組の各板を前記三角形配列の側辺の異なる１
つに平行にし、３組の板を設けた特許請求の範囲第（１
）項記載の間隔隔て格子。
（３）各板に燃料棒を支えるボスを設け、これ等のボス
により燃料棒を各床で直径に沿い互いに対向する少くと
も２つの点に定位置に保持し、格子の燃料棒の前記各支
持点を、各板が互いに異なる組に属する複数の床の間に
配分した特許請求の範囲第（１）項記載の間隔隔て格子
。
（４）各燃料棒を、互いに異なる３つの縦方向レベルで
各板に設けた部分とのかみあいにより、少くとも３条の
母線に沿い周辺に沿って支えた特許請求の範囲第（３）
項記載の間隔隔て格子。
（５）各燃料棒を、互いに平行な方向の板から形成した
各床の少くとも２点で周辺に沿って支えた特許請求の範
囲第（３）項記載の間隔隔て格子。
（６）各燃料棒を、互いに異なる３つの縦方向レベルで
円周方向に配分され　各床の板の弾性的組合せにより定
めた複数の点で支えた特許請求の範囲第（３）項記載の
間隔隔て格子。
（７）格子の少くとも２つの床に、２つの層で互いに異
なる向きを持つ半長フィンを設けた特許請求の範囲第（
１）項記載の間隔隔て格子。
（８）ガードルを床の１つをそれぞれ支える複数の縦方
向区間から形成し、これ等の各区間を前記ガードルのか
ど部に位置させた縦方向の細長い接合部片だけにより相
互に接合した特許請求の範囲第（７）項記載の間隔隔て
格子。
（９）各板を、この板の少くとも一方の側からこの板に
より形成した燃料棒受入れ穴の中心に向かい差向けたボ
スを形成した金属帯状体により構成した特許請求の範囲
第（８）項記載の間隔隔て格子。
（１０）次次の２つの床を互いに接合し、これ等の２つ
の床の各板を相互に組合せた特許請求の範囲第（１０）
項記載の間隔隔て格子。
（１１）各半長フィンを、板の縁部の少くとも１つに位
置させ、又はスタンピングにより前記板に形成した特許
請求の範囲第（７）項記載の間隔隔て格子。
（１２）各管を、それぞれこの管に恒久的に固定されス
リーブ貫通の格子穴を形成する板を保持するスリーブに
より格子の少くとも若干に連結した特許請求の範囲第（
１）項記載の間隔隔て格子。