JPS6234096A - 燃料集合体の上部ノズル取付構造 - 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】 この発明は、一般に、原子炉用の燃料集合体に関し、特
に、再構成を容易にするために、燃料集合体の案内シン
ブル上に上部ノズルを取外し可能に取り付けるための改
良された構造に関するものである。

先Ｍｆ１例Ｊｌ狙 燃料集合体の従来の構造は、燃料集合体の長手方向に沿
って互いに隔てられた格子により組織化された配列に保
持された多数の燃料棒を備えている。格子は複数の制御
棒案内シンブルに取り付けられている。燃料集合体の両
端に設けられた上部および下部ノズルは、燃料棒の両端
よりも上方および下方に延びる制御棒案内シンブルに固
定されている。燃料集合体の上端において、案内シンブ
ルは上部ノズルに設けられた開口内に取り付けられる。

また、従来の燃料集合体は、上方への冷却材の流れによ
る力で、燃料集合体が上昇して原子炉の上部炉心支持板
に接触し損傷するのを防止すると共に、炉心により誘起
される熱膨張等による燃料集合体の長さの変化を許容す
るなめに、燃料集合体の押え装置が用いられている。こ
のような押え装置は、クラム（Ｋ　Ｉｕｍｂ）等による
米国特許第３．７７０，５８３号およびクマンク（Ｋ　
ｍｏｎｋ）による米国特許第４，２６９，６６１号明細
書に開示されているような、案内シンブルを取り囲むば
ねを用いている。

原子炉におけるこのような燃料集合体の運転中に、主に
内部応力に起因して燃料棒がその長手方向に沿って割れ
を時として生ずることがあり、これによって、放射能を
有する核分裂生成物が、原子炉の一次冷却材の中に滲み
込み、またはその他の形で流入する可能性が生ずる。破
損燃料棒を含む燃料集合体を交換する場合に伴う高い費
用に鑑みて、国内および国外の公益事業者は、その作業
および保守経費を最小にするために、再構成可能な燃料
集合体に関心を示している。

従来の再構成可能な燃料集合体は、個々の破損燃料棒の
取外し、燃料棒の交換（原子炉においてその後使用）の
選択、および／または、問題の燃料集合体の通常の取扱
いならびに貯蔵を許容するように配置された構造上の特
徴を具備している。

再構成は、取外し可能な上部ノズルを燃料集合体に設け
ることによって可能とされてきた。上部ノズルは、通常
、螺合構造により各制御棒案内シンブル組立体の上端部
に機械的に締結され、そして、上部ノズルは中性子吸収
液体内に浸漬されている間に、照射済燃料集合体から遠
隔的に取り外すことができる。燃料棒の取外しや交換の
場合であって、上部ノズルが制御棒案内シンブル上に再
び取り付けられた後に、再構成された燃料集合体を炉心
内に再装荷し、使用寿命の末期まで使用し、そして／ま
たは、使用済燃料プール或は他の場所に標準の安全な方
法で貯蔵することができる。

上記米国特許明細書には、案内シンブルの上端に上部ノ
ズルを取外し可能に取り付けるための別の配列の再構成
可能な燃料集合体が開示されている。上部ノズルが容易
に取り外すことのできない既存の燃料集合体を修正する
仕事が課せられた場合、上記米国特許明細書におけるよ
うな従来の上部ノズルの取外し可能な取付構造は、修正
可能な方法を示してはいるが、最も簡単で且つ最も経済
的な方法で必要な修正が行えるようにすることを必ずし
も目的としているわけではない。従って、既存の部材の
構造に最小の修正を加えることにより上部ノズルの取外
しができるようにする、特定の既存の上部ノズル取付構
造に適合される新規な手段が必要とされている。

１唾へ」ｌ この発明は、上記の必要性を満足する方法で、既存の上
部ノズル取付構造を取外し可能にするようにした改良構
造を提供することにある。既存の構造においては、上下
の突出部を有する軸線方向に延びる溝が、案内シンブル
の延長部の上部部分に機械により形成され、上部ノズル
の上部押え板に挿入された放射方向のビンを受け、上部
押え板の移動の上限を形成すると共に、上昇中に燃料集
合体の重量を支えるようになっていた。上部ノズルを取
り外すためにはこれらのピンを取り外さなければならな
いが、これは非常に手間のかがる作業であった。この発
明は案内シンブルの延長部の各々に簡単な修正を行い、
上部押え板、従って上部ノズルを簡単に案内シンブルか
ら取り外せるようにする。各案内シンブルの延長部の上
端は、溝の上部突出部を画成する取外し可ｆｆＷな止め
部材を形成するように修正されている。各止め部材は上
部押え板における放射方向のピンの一つと共働し、各案
内シンブルの延長部に沿う押え板の移動の上限を形成す
るようになっている。止め部材の上部部分に比して縮径
された止め部材の下部部分は、案内シンブルの延長部の
上端の他の部分におけるめねじ部分に螺合されるために
、外面にねじが切られている。対応する案内シンブルか
ら止め部材を緩めて外すことによって、上部押え板を案
内シンブルから取り外すことがてきる。

従って、この発明は、上部の延長部を備える少なくとも
１本の制御棒案内シンブルと、前記延長部の上端部を滑
動可能に受ける通路のある上部押え板を備える上部ノズ
ルとを有している核燃料集合体に適用される。この発明
は、案内シンブルの上部の延長部に上部押え板を取外し
可能に取り付けるための改良された取付構造を目的とし
ている。

この改良取付構造は、（ａ）前記延長部の上端部に清を
画成する手段と、（ｂ）上部部分および下部部分を有す
る止め部材であって、下部部分は延長部の上端部に結き
するようになっており、上部部分は下部部分よりも大き
な外径を有すると共に、下部部分が延長部の上端部に結
きされた場合に該上端部よりも上方に延びており、前記
止め部材が延長部の上端部に結合された場合に溝の上限
を画成する上部部分および下部部分との間の変わり目に
形成された突出部を有している前記止め部材と、（ｃ）
上部押え板に取り付けられると共に上部押え板からその
通路および延長部の上端部の溝内に延びており、案内シ
ンブルに沿う上部押え板の上方への動きを制限するため
に止め部材が延長部の上端部に結合された場合に、止め
部材に突出部が停会するまで溝に沿って上方に滑動する
ように配置されると共に、案内シンブルから上部押え板
の取り外すために止め部材が延長部の上端部から分離さ
れた場合に、溝に沿うと共に該溝を越えて上方に滑動す
るように配置されているエレメントとから成っている。

更に詳細には、延長部の上端部はその内面にめねじ部分
を画成し、また、止め部材の下部部分は、案内シンブル
の延長部に止め部材を取外し可能に連結するために、延
長部の上端部のめねじ部分に螺着されるようにその外面
に画成された対応するおねじ部分を有している。更に、
溝は案内シンブルの延長部の上端部の上端縁で終端して
いる。

この発明の上述ならびに他の利点や効果は、この発明の
実施例を例示する図面に関連しての以下の詳細な説明を
読むことによって当業者には明らかとなるであろう。

以下の詳細な説明において、添（寸図面を参照とする。

１皿９１」■ｄ１１ 以下の説明において、同一の９照符号は、全図面を通し
て同一または相当部分を示している。また、以下の説明
において、「前方」、「後方」、「左方」、「右方」、
「上方」、「下方ｊ等の語は便宜上の言葉であり、限定
的な語として解釈されるべきものではない。

全土０１なｌ」１ 図面、特に第１図を参照すると、再構成可能な原子炉の
燃料集会体（核燃料集合体）が、正面図で、垂直方向に
複線した形で符号１０により総括的に示されている。基
本的には、この燃料集会体１０は、原子炉（図示しない
）の炉心領域における下部炉心板（図示しない）上に燃
料集合体１０を支持するための下部構造、即ち下部ノズ
ル１２と、この下部ノズル１２から上方に向かって突き
出して長手方向に延びる複数の案内管、即ち案内シンブ
ル（制御棒案内シンブル）１４とを備えている。更に、
この燃料集合体１０は、案内シンブル１４に沿って軸線
方向に互いに隔てられた複数の横向きの格子１６と、該
格子１６によって互いに横方向に隔てられ且つ支持され
た細長い燃料棒１８の組織化された配列とを備えている
。また、燃料集合体１０は、その中心部に配置されてい
る計測管２０と、後述するようにこの発明に従った成る
改良構造が組み入れられた、案内シンブル１４の上端に
取り付けられる上端構造、即ち上部ノズル２２とを備え
ている。燃料集合体１０は、各部材のこのような配列に
よって、構成部材を損傷させることなく普通に収り扱う
ことのできる一体的なユニットを形成している。

上述したように、燃料集合体１０において前記配列の燃
料棒１８は、燃料集合体１０の長手方向に沿って隔てら
れた格子１Ｇによって相互に隔てられた関係に保持され
ている。各燃料棒１８は核燃料ベレット（図示しない〉
を具備しており、燃料棒１８の両端は上部端栓２４と下
部端栓２６により閉じられている。

核分裂性物置から構成された燃料ベレットは原子炉の反
応出力の発生を担っている。炉心に発生される熱を抜き
出して有用な仕事を行わせるために、水またはホウ素含
有水のような液状の減速・冷却材が炉心の燃料集合体を
通って上方にポンプにより送られる。

核分裂過程を制御するために、多数の制御棒（図示しな
い）が、燃料集合体１０の所定の位置に配置された案内
シンブル１４内で、往復運動が可能となっている。制御
棒は、燃料集合体１０の頂部から案内シンブル内に挿入
されるので、案内シンブル１４に取り付ける上部ノズル
２２の構成要素の配置は、上部ノズル２２の上方から案
内シンブル１４内への制御棒の運動を許容しなければな
らない。

１ノズルと、・シンブルの　・　゛ 第１図から第４図を参照すると、案内シンブル１４に相
互に連結された上部ノズル２２の構成要素が示されてい
る。各案内シンブル１４における上部の中空で且つ管状
の延長部２８に取り付けられる上部ノズル２２は、上部
押え板３０と、下部アダプタ板３２と、上部押え板３０
および下部アダプタ板３２の間に配置された複数の押え
コイルばね３４とを備えている。上部押え板３０はそこ
を貫通して画成された複数の通路３６を有し、他方、下
部アダプタ板３２は複数の開口３８を有しており、これ
ら通路３６と開口３８は、燃料集合体１０の案内シンブ
ル１４のパターンに一致するパターンで配列されている
。

より詳細に説明すると、案内シンブル１４における上部
の管状の延長部２８は上方に延び、対応する下部アダプ
タ板３２の開口３８および上部押え板３０の通路３６に
滑動可能に挿入されている。押えばね３４は各延長部２
８の回りに嵌挿され、下部アダプタ板３２より上方に上
部押え板３０を押し上げている。案内シンブル１４に対
する下部アダプタ板３２の下方への滑動を制限し、それ
によって、案内シンブル１４に沿って定位置に下部アダ
プタ板３２を支持するために、複数の下部リテイナ４０
が、ろう付は等によって、下部アダプタ板３２よりも下
方で案内シンブル１４の延長部２８に取り付けられてい
る。各案内シンブル１４における下部リテイナ４０はそ
の外周に形成された一連のスカラップ４２を有しており
、これらスカラップ４２は、燃料集合体１０の再構成中
に燃料棒１８の取出しゃ交換ができるように、各案内シ
ンブル１４の回りに集められた燃料棒１８と整列されて
いる。

第２図に特に示されるように、上部押え板３０は、成る
配列のハブ４４と、該ハブ４４の間で延び且つこれらを
相互に連結する放射状に配置されたスポーク、即ちリガ
メント４６とから成っている。各ハブ４４は、そこを貫
通して画成された１つの通路３６を有している。

・シンブルに　　ノズルを　夕しｌ　、に　　、（る　
　された　貴 第２図から第４図を参照すると、上部ノズル２２を容易
に取外し可能とし、それによって燃料集合体１０を容易
に再構成可能とするこの発明によってなされた変形と共
に、成る既存の上部ノズル取付構造が示されている。従
来の構造としては、案内シンブル１４の延長部２８の上
端部４８は、それぞれ、上下の対向する突出部と共にそ
の外面に機械によって形成された軸線方向に延びる溝（
図示しない）を有していた。また、上部押え板３０は、
複数の内方に突出するビン（エレメント）５０を有し、
このビン５０はそれぞれ上部押え板３０における１つの
通路３６内に、および、延長部２８における１つの溝内
に延びていた。ビン５０、および、溝の上端、即ち突出
部は相互に作用し、上部押え板３０の上方への移動に上
限を設けると共に、上昇中に燃料集会体１０の重量を支
えるようになっていた。この従来の取付構造は、原子炉
の運転において十分に機能し、組立て費用も比蚊的安く
、原子炉の実績をもって信頼性を確証してきたことに鑑
み、これらを、この発明の取外し可能な改良された上部
ノズル取付構造に残すことが望ましい。

この改良取付構造は、既存の構造に幾つかの修正を施し
、且つ、そこに成る新しい部材を加えることによって、
上部ノズル２２を取外し可能とし、燃料集合体１０を再
構成可能とする。第１に、案内シンブル１４の管状の延
長部２８における上端部４８が修正された。上端部４８
の上端縁５２が講５４の頂部で終端するように上端部４
８が短くされ、従って、溝５４もまた従来グ）形状から
修正された。また、延長部２８の上端部４８の内面には
めねじ部分５６が形成された。

更に、それぞれ、上部部分６０と下部部分６２を有する
複数の止め部材５８が、この改良取付構造によって組み
入れられている。各止め部材５８の下部部分６２は、そ
の外面におねじ部分６４が形成されており、１つの延長
部Ｚ８の上端部４８のめねじ部分５６に下部部分６２を
螺合するようになっている。また、各止め部材の上部部
分６０は、外方に張り出す突出部６６を上部部分６０と
下部部分６２どの間の変わり目で止め部材５８上に形成
するために、下部部材６２よりも大きな外径を有してい
る。各止め部材５８の突出部６６は、この止め部材５８
が延長部２８の上端部４８に螺きされた場きに、該上端
部４８における１つの修正された講５４の上端を画成す
る。このようにして、上部押え板３０は、取外し可能な
止め部材５８の突出部６６と満５４の下端、即ち突出部
６８との間で保持される。尚、突出部６８は前述した従
来のものと同様に構成されている。

従って、溶接等により上部押え板３ｏに固着された各ビ
ン５０は、止め部材５８が対応する延長部２８の上端部
４８に螺きされた場きに、１つの止め部材５８の突出部
６６と係合するまで対応する１つの講５４に沿って上方
に滑動できるよう、配置されている。

このように、ビン５０は、案内シンブル１４に沿う上部
押え板３０の上方への動きを制限するように、止め部材
５８の突出部６６と共働する。また、１つの止め部材５
８が対応する延長部２８の上端部４８がら取り外された
場合に、各ビン５ｏは対応する溝５４に沿い、そこを越
えて上方に滑動するよう、配置されている。このように
して、上部押え板３０は案内シンブル１４から取り外す
ことができる。

従って、要約すると、上部ノズル２２を取り外すために
は、４つの上部の止め部材５８を案内シンブル１４の延
長部２８がら外すと、上部押え板３０、押えコイルばね
３４および下部アダプタ板３２を取り外すことができる
。従来の取付具を、燃料集合体１ｏの再構成中に、上記
の構成要素を互いに保持するために用いることができる
。

尚、各止め部材５８の上部部分６０は、各案内シンブル
１４の延長部２８の上端部４８と実質的に同じ外径を有
し、この止め部材５８を上部押え板３０の通路３６内に
滑動可能に受は入れられるようになっていることが認め
られるであろう。また、四隅の延長部２８のそれぞれに
ビン５０と溝５４が１つづつ設けられ、真ん中の、即ち
中央の延長部２８には互いに対向する一対のビン５０と
一対の溝５４が設けられていることが、第２図、第３図
、第５図および第６図から認められるであろう。

この発明の改良取付構造によりもたらされる１つの付加
的な利点は、係合ピン５０を上部押え板３゜に予め組み
込んだ後に、案内シンブル１４の延長部２８に組み付け
ることができるので、最終の組立中にビンを挿入して配
置しなければならない場合に比べて、組立中におけるビ
ン５０の調節が容易となる点にある。

この発明およびその利点の多くは以上の説明から理解さ
れるであろう、また、この発明の精神および範囲から逸
脱することなく、或はその実質的な利点を犠牲にするこ
となく形態、構成および配列に関し、種々の変更が可能
であることは明らかであり、よって、以上に述べた形態
は単にこの発明の好適な実施例である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の改良された上部ノズル取付構造を具
備する燃料集合体の、明瞭化のために一部を切り欠いた
正面図、第２図は第１図の２−２線に沿っての燃料集合
体の拡大平面図、第３図は上部ノズルの構成要素を示す
第２図の３−３線に沿っての燃料集合体の拡大部分矢視
図、第４図は第２図の４−４線に沿っての燃料集合体の
上部ノズルの拡大部分断面図、第５図は第３図の５−５
線に沿っての拡大断面図、第６図は第３図の６−６線に
沿っての拡大断面図である。図中、 １吐燃料集自体（核燃料集合体） １４：案内シンブル（制御棒案内シンブル）２２、上部
ノズル　　　　２８：延長部３０：上部押え板　　　　
３６二通路 ４８・上端部　　　　　　５０・ピン（ニレメン）−）
５４：溝　　　　　　　　５８；止め部材６０：上部部
分　　　　　６２下部部分６６：突出部 特許出願人代理人　　曽　我　道　照し１・１．・（ａ
。−一”１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 上部の延長部を備える少なくとも１本の制御棒案内シン
   ブルと、前記延長部の上端部を滑動可能に受ける通路の
   ある上部押え板を備える上部ノズルとを有している核燃
   料集合体において、前記制御棒案内シンブルの前記延長
   部に前記上部押え板を取外し可能に取り付けるための改
   良された取付構造であって、 （ａ）前記延長部の上端部に溝を画成する手段と、（ｂ
   ）上部部分および下部部分を有する止め部材であり、前
   記下部部分は前記延長部の上端部に結合するようになっ
   ており、前記上部部分は前記下部部分よりも大きな外径
   を有すると共に、該下部部分が前記延長部の上端部に結
   合された場合に該上端部よりも上方に延びており、前記
   止め部材が前記延長部の上端部に結合された場合に前記
   溝の上限を画成する前記上部部分および前記下部部分の
   間の変わり目に形成された突出部を有している前記止め
   部材と、 （ｃ）前記上部押え板に取り付けられると共に該上部押
   え板から該上部押え板の前記通路および前記延長部の上
   端部の前記溝内に延びており、前記案内シンブルに沿う
   前記上部押え板の上方への動きを制限するために前記止
   め部材が前記延長部の上端部に結合された場合に、前記
   止め部材に前記突出部が係合するまで前記溝に沿って上
   方に滑動するように配置されると共に、前記案内シンブ
   ルから前記上部押え板を取り外すために前記止め部材が
   前記延長部の上端部から分離された場合に、前記溝に沿
   うと共に該溝を越えて上方に滑動するように配置されて
   いるエレメントと、 から成る燃料集合体の上部ノズル取付構造。