JPS6263888A - Fuel rod for nuclear reactor - Google Patents

Fuel rod for nuclear reactor

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Publication number
JPS6263888A
JPS6263888A JP61135123A JP13512386A JPS6263888A JP S6263888 A JPS6263888 A JP S6263888A JP 61135123 A JP61135123 A JP 61135123A JP 13512386 A JP13512386 A JP 13512386A JP S6263888 A JPS6263888 A JP S6263888A
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JP
Japan
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fuel
tube
spring clip
fuel rod
stack
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Application number
JP61135123A
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Japanese (ja)
Inventor
ギャリー・エドワード・ポール
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CBS Corp
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Westinghouse Electric Corp
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Filing date
Publication date
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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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  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (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】 発明の背景− 1l曵遣見 この発明は一般に核燃料棒に関し、より詳細には、燃料
棒の取扱い中および輸送中の低温状態において、燃料棒
内での積み重ねられた燃料ベレットの軸線方向の動きを
拘束する拡張形状状態を呈し、原子炉運転中の高温状態
において、燃料棒内での燃料ベレットの軸線方向の動き
を許容する収縮形状状態を呈する温度応答型のばねクリ
ップに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION BACKGROUND OF THE INVENTION This invention relates generally to nuclear fuel rods, and more particularly, to the storage of stacked fuel within a fuel rod in cold conditions during handling and transportation of the fuel rod. Temperature-responsive spring clip that exhibits an expanded configuration that restrains axial movement of the pellet and a contracted configuration that allows axial movement of the fuel pellet within the fuel rod at high temperatures during reactor operation. It is related to.

友丘滋l匝l釧 現在稼働中の原子炉は、−aに、燃料要素、即ち燃料棒
の中に核燃料を有i〜でいる。燃料棒は、細長く薄肉で
あって断面が円形である中空のクラッド、即ち管と、そ
の中に滑動可能に装填された燃料ベレットの積重体とか
ら〜殻に成っている。各燃料ベレットは、形態において
普通の固体であり、形状において円筒形となっており、
濃縮二酸化ウランから構成されている。管は、両端が端
栓により気密に封止されているので、燃料ベレットを周
囲から遮断させ、炉心内における核燃料と水のような他
の物質との間の接触および化学反応を防止するようにな
っている。
Nuclear reactors currently in operation contain nuclear fuel in fuel elements, or fuel rods. A fuel rod consists of a shell consisting of an elongated, thin-walled, circular cross-section hollow cladding or tube and a stack of fuel pellets slidably loaded therein. Each fuel pellet is normal solid in form and cylindrical in shape;
It is composed of enriched uranium dioxide. The tubes are hermetically sealed at both ends with end plugs to isolate the fuel pellets from the surrounding environment and prevent contact and chemical reactions between the nuclear fuel and other materials, such as water, in the reactor core. It has become.

また、原子炉運転中に燃料ペレッl−から放出される核
分裂生成物や他のガスの蓄積を補償するために、燃料ベ
レットの積重体の上端と上部端栓との間の燃料棒内に空
間、即ちブレナムを設けるのが標準的な慣行である。炉
心内への核燃料の移送および装荷中に燃料ベレットを傷
付ける可能性を最小にするために、通常、コイルばねの
ような拘束装置が上部ブレナム内に設けられる。コイル
ばねによる拘束装置は、一般に、燃料棒内のベレット積
重体上に軸線方向の力を及ぼすように設計されている。
Additionally, spaces within the fuel rods between the top of the stack of fuel pellets and the top end plug are added to compensate for the accumulation of fission products and other gases released from the fuel pellets during reactor operation. It is standard practice to provide , ie, a Blenheim. To minimize the possibility of damaging the fuel pellets during transfer and loading of nuclear fuel into the reactor core, restraints, such as coil springs, are typically provided in the upper brenum. Coil spring restraints are generally designed to exert an axial force on the pellet stack within the fuel rod.

この軸線方向の力は、輸送中に燃料ベレットが移動する
のを防ぐのに十分な大きさであり、また、原子炉運転中
における燃料棒の被覆用の管と、その中のベレット積重
体との長さの変化の差を調整するのに十分なほど小さい
This axial force is large enough to prevent the fuel pellets from shifting during transportation, and is sufficient to protect the fuel rod cladding tubes and pellet stacks within them during reactor operation. small enough to accommodate differences in length changes.

上述したように、原子炉の運転中、二酸化ウランの燃料
ベレットがガスを発生してこれを放出し、燃料棒の内部
に蓄積する。ガスが蓄積すると、燃料棒の内圧が上昇す
る。燃料棒の長さと直径等の外形寸法が固定されている
こと、および、長期に亘る使用、即ち燃焼によって、燃
料棒が非常に大量の核分裂ガスやその他のガスを収容す
ることを必要とすることから鑑みて、燃料棒の内部空所
の体積は、燃料棒の設計において重要な制限要素となる
。燃料棒の加圧超過状態の発生を避けることが重要であ
るので、コイルばねのような内部構成部材により占めら
れる燃料棒内の体積を減じることによって、燃料棒の内
部空所の体積を増大させることが望ましい。
As mentioned above, during operation of a nuclear reactor, the uranium dioxide fuel pellets generate and release gases that accumulate within the fuel rods. As the gas accumulates, the internal pressure of the fuel rods increases. The fact that the external dimensions of the fuel rods, such as length and diameter, are fixed, and that long-term use, i.e. combustion, requires that the fuel rods contain very large amounts of fission gas or other gases. In view of this, the volume of the internal cavity of the fuel rod becomes an important limiting factor in the design of the fuel rod. Since it is important to avoid overpressurizing the fuel rod, the volume of the internal cavity of the fuel rod is increased by reducing the volume within the fuel rod occupied by internal components such as coil springs. This is desirable.

燃料ベレットを拘束するために燃料棒内でばねクリップ
を用いることは、本願出願人に譲渡されたゲシンスキー
(Gesinski)による米国特許第4,080,2
53号明細書およびファンク(F unk)等による米
国特許第4,460,540号明細書に開示されている
ように、従来技術において知られている。近年、拡張型
のばねクリップ(C形りリップ)の構造が、燃料棒のブ
レナム内のコイルばねに取って代わるよう提案されてい
る。このようなばねクリップは、燃料棒の管の内径に対
して拡張し摩擦力によって管を把持することにより、輸
送中にベレット積重体を固定位置に維持する。ペレッ1
−積重体には軸線方向の力はほとんど或は全く及ぼされ
ないが、ベレット積重体はその適切な位置に幾何学的に
封じ込められる。このばねクリップの1つの大きな欠点
は、緊結状態を引き起こす可能性、即ち、ベレット積重
体の移動性を逆に抑えてしまう可能性かあることである
。恐らく、このばねクリップは、ベレット積重体と被覆
用の管との間の長さの変化を調整しないであろう、ばね
クリップの緊結は管に損傷を与え、ベレット積重体の収
縮は、燃料ベレットとばねクリップとの間に隙間を形成
することとなる。この型式の問題の特徴は、被覆用の管
の内面とはねクリップの外面との間に享擦力が存在する
ことにある。
The use of spring clips within fuel rods to restrain fuel pellets is disclosed in commonly assigned U.S. Pat. No. 4,080,2 by Gesinski.
No. 53 and US Pat. No. 4,460,540 to Funk et al. Recently, expanded spring clip (C-shaped lip) structures have been proposed to replace coil springs in fuel rod brenums. Such spring clips maintain the pellet stack in a fixed position during transportation by expanding against the inner diameter of the fuel rod tube and gripping the tube by frictional force. Pele 1
- Little or no axial force is exerted on the stack, but the pellet stack is geometrically confined in its proper position. One major disadvantage of this spring clip is the possibility of creating a binding condition, ie, potentially reducing the mobility of the pellet stack. Presumably, this spring clip would not accommodate the change in length between the pellet stack and the cladding tube; tightening of the spring clip would damage the tube, and shrinkage of the pellet stack would cause the fuel pellets to A gap will be formed between the spring clip and the spring clip. This type of problem is characterized by the presence of frictional forces between the inner surface of the sheathing tube and the outer surface of the splash clip.

従って、コイルばねを用いた場合に従来達成されたよう
に、取扱い中および輸送中に燃料棒の管内にベレット積
重体の位置を十分に維持するが、その後の原子炉運転中
にベレット積重体の移動性をも許容するばねクリップの
改良構造が必要とされている。
Therefore, although the position of the pellet stack is well maintained within the tube of the fuel rod during handling and transportation, as previously achieved with coil springs, the position of the pellet stack during subsequent reactor operation is There is a need for an improved structure for spring clips that also allows for mobility.

祁叩の痔助 この発明は、上述した必要性を満足するように設計され
た温度応答可変形状部材であるばねクリップの幾つかの
実施態様を提供する。各実施態様において、ばねクリッ
プは温度に応答し、燃料棒の取扱い中および輸送中の低
温時においては、燃料棒内での積み重ねられた燃料ベレ
ットの軸線方向の動きを拘束する拡張された幾何形状状
態を呈し、原子炉運転中の高温状態においては、燃料棒
内での燃料ベレットの軸線方向の動きを許容する収縮さ
れた幾何形状状態を呈するようになっている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides several embodiments of a spring clip that is a temperature-responsive variable shape member designed to meet the above-mentioned needs. In each embodiment, the spring clip is temperature responsive and has an expanded geometry that restrains axial movement of the stacked fuel pellets within the fuel rod at low temperatures during handling and transportation of the fuel rod. At high temperatures during reactor operation, the fuel pellets assume a contracted geometry that allows axial movement of the fuel pellets within the fuel rods.

第1の実施態様において、ばねクリップは、形状記憶合
金として知られている従来からある材料を用いて作られ
ている。この材料から作られるばねクリップは、炉心内
で加熱された場合に緩むように、即ち、記憶された形状
に変形ずイ)ようになっており、その変形した形におい
て、はねクリップは管の内面に力を殆ど或は全く及ぼさ
ずに接触し、ばねクリップは小さな軸線方向の負荷で管
内を軸線方向に滑動するようになっている。こうして、
管内のベレッ1へ積重体の移動性は改善され−ばわクリ
ップの緊結状態が原子炉運転中に生じるようなことは殆
どない9 第2の実施態様において、ばねクリップは、異なる温度
にさらされた場合にその形状を変化させるバイメタル板
材を用いて作られている。熱膨張係数がそれぞれ異なる
2種の材料から作られたバイメタル板を用いることによ
って、ばねクリップは、ある温度にて所定の力を及ぼし
、その温度より上下に加熱または冷却すると、別の力を
及ぼすように設計することができる。バイメタル製のば
ねクリップは、原子炉の運転温度にて、燃料棒の管の内
1■から離れるように収縮し、管とばねクリップとの摩
擦による相互作用を除去するようになっている。この結
果、バイメタル製のばねクリップを用いた場合もまた、
管内のベレット積重体の移動性は改善され、ばねクリッ
プの緊結状態が原子炉運転中に発生するようなことは殆
どない。
In a first embodiment, the spring clip is made from a conventional material known as a shape memory alloy. Spring clips made from this material are adapted to loosen, i.e., deform to a memorized shape, when heated in the core; in that deformed form, the spring clips with little or no force, the spring clip is adapted to slide axially within the tube with a small axial load. thus,
The mobility of the stack to the bellet 1 in the tube is improved - tightness of the spring clips is unlikely to occur during reactor operation.9 In a second embodiment, the spring clips are exposed to different temperatures. It is made using bimetallic plates that change their shape when By using bimetallic plates made of two materials with different coefficients of thermal expansion, the spring clip exerts a given force at one temperature and another force when heated or cooled above or below that temperature. It can be designed as follows. The bimetallic spring clip contracts away from one of the tubes of the fuel rod at reactor operating temperatures, eliminating any frictional interaction between the tube and the spring clip. As a result, when using bimetallic spring clips,
The mobility of the pellet stack within the tube is improved and tightness of the spring clips is less likely to occur during reactor operation.

従って、この発明は、中空の管と、この管の相対する端
部を密閉する端栓のような密封部材と、管内に滑動可能
に収容されたベレット積重体の形の核燃料とを有してい
る原子炉用燃料棒における改良を示している。この改良
は、燃料棒取扱い中の低温状態にて、中空の管内での核
燃料の滑動を拘束する拡張形状状態を呈し、原子炉運転
中の高温状態にて、前記管内での核燃料の滑動を許容す
る収縮形状状態を呈する温度応答可変形状部材から成っ
ている。更に詳細には、この温度応答可変形状部材は、
中空の管内に燃料ベレットの積重体と端栓の一方との間
で画成されたプレカムチェンバ内に配置されたばねクリ
ップの形を取り、管内での燃料ベレットの積重体の軸線
方向の動きを拘束するために拡張状態とな−)た場合に
管の内面に十分な摩擦で接触するようになっており、ま
た、管内での燃料ベレットの積重体の軸線方向の動きを
許容するために収縮状態となった場合に管の内面とごく
小さな摩擦で接触するようになっている。
Accordingly, the invention comprises a hollow tube, a sealing member such as an end plug sealing opposite ends of the tube, and nuclear fuel in the form of a stack of pellets slidably housed within the tube. It shows improvements in fuel rods for nuclear reactors. This improvement exhibits an expanded shape state that restrains nuclear fuel from sliding inside the hollow tube at low temperatures during fuel rod handling, and allows nuclear fuel to slide within the tube at high temperatures during reactor operation. It consists of a temperature-responsive variable shape member that exhibits a contracted shape state. More specifically, this temperature-responsive variable shape member is
The spring clip takes the form of a spring clip disposed in a pre-cum chamber defined within the hollow tube between the stack of fuel pellets and one of the end plugs to direct axial movement of the stack of fuel pellets within the tube. It is designed to provide sufficient frictional contact with the inner surface of the tube when expanded to provide restraint, and contracted to allow axial movement of the stack of fuel pellets within the tube. When this happens, it comes into contact with the inner surface of the tube with very little friction.

ばねクリップには2つの実施態様がある。第1の実施R
様においては、ばねクリップは形状記憶合金から作られ
ており、他方、第2の実施態様においては、ばねクリッ
プはバイメタル板材から作られている。
There are two embodiments of the spring clip. First implementation R
In one embodiment, the spring clip is made from a shape memory alloy, while in a second embodiment the spring clip is made from a bimetallic sheet.

この発明の上記利点およびその他の利点は、この発明の
いくつかの好適な実施例を示してい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、当業者にとって
明らかとなるであろう。
These and other advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art from reading the following detailed description taken in conjunction with the drawings showing some preferred embodiments of the invention. .

光」ヱ」すp日t1 以下の説明において、同一の参照符号は、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」、「左側」、「右側」、
「上方」、「下方」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。
In the following description, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts throughout the drawings. In addition, in the following explanation, "front", "rear", "left side", "right side",
Terms such as "upper" and "lower" are words of convenience and are not to be construed as limiting terms.

金」1的ブこ説−明− 図面、特に第1図を参照すると、垂直方向に短縮した形
で表された燃料集合体が符号10にて正面図で示されて
いる。この燃料集合体10は、加圧水型原子炉(PWR
)に用いられている型式のもので、基本的には、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端構造、
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ている複数の案内管
、即ち案内シンプル14とを備えている。更に、この燃
料集合体10は、案内シンプル14に沿って軸線方向に
qいに隔てられた複数の横向きの格子16ど、互いに横
方向に隔てられ且つ格子16によって支持された細長い
燃料棒18の組織化された配列とをDN Lでいる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to the drawings, and in particular to FIG. 1, there is shown in front view at 10 a fuel assembly in vertically foreshortened form. This fuel assembly 10 is a pressurized water reactor (PWR).
), which is basically a lower end structure for supporting a fuel assembly 10 on a lower core plate (not shown) in the core region of a nuclear reactor (not shown);
That is, it includes a lower nozzle 12 and a plurality of guide tubes, ie, guide simples 14, which project upward from the lower nozzle 12 and extend in the longitudinal direction. Additionally, the fuel assembly 10 includes a plurality of transverse grids 16 axially spaced apart along the guide simple 14 and elongated fuel rods 18 laterally separated from each other and supported by the grids 16. The organized sequence is DNL.

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、案内シンプル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01えている。燃
n集合体10は、各部材のこのような配列によって、構
成部材を損傷さぜるごとな・く普通に取り扱うことので
きる一体的なユニツl−を形成する。
Further, the fuel assembly 10 includes a measuring tube 20 disposed at its center and an upper end structure, that is, an upper nozzle 22 attached to the upper end of the guide simple 14. By this arrangement of the parts, the assembly 10 forms an integral unit which can be handled normally without damaging the components.

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16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は中空の管24を具備しており、
この管24は燃料ベレツ1−(核燃料)26の積重体を
内包し、管24の両端が燃料棒18を気密に封止するよ
うに密封部材、即ち上部端栓28と下部端栓30により
閉じられている。一般に、燃料ベレット26の積重体は
燃料棒18の中空の管24を完全には満たしておらず、
プレナムチェンバ32が燃料棒18の上部に設けられ、
このプレナムチェンバ32に、原子炉運転中に燃料ベレ
ット26により放出されるガスが蓄積される。核分裂性
物質から構成された燃料ベレット26は加圧水型原子炉
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汲みトげられる。
As mentioned above, the array of fuel rods 18 in the fuel assembly 10 are held in a spaced relationship with each other by grids 16 spaced along the length of the fuel assembly 10. Each fuel rod 18 includes a hollow tube 24;
This tube 24 contains a stack of fuel rods 1-(nuclear fuel) 26, and both ends of the tube 24 are closed by sealing members, namely an upper end plug 28 and a lower end plug 30, so as to hermetically seal the fuel rod 18. It is being Generally, the stack of fuel pellets 26 will not completely fill the hollow tubes 24 of the fuel rods 18;
A plenum chamber 32 is provided above the fuel rods 18;
This plenum chamber 32 stores gases released by the fuel pellets 26 during reactor operation. A fuel pellet 26 made of fissile material is responsible for generating the reaction power of the pressurized water reactor. A liquid moderator/coolant, such as water or boron-containing water, is pumped upward through the core's fuel assemblies to extract the heat generated by the core and perform useful work.

核分裂過程を制御するために、何本かの制御棒34が、
燃料集合体10において所定の位置に配置された案内シ
ンプル14内で往復運動が可能である。
In order to control the nuclear fission process, several control rods 34 are
A reciprocating movement is possible within the guide simple 14 which is placed in a predetermined position in the fuel assembly 10 .

特に、−に1部ノズル22は、複数本の放射状に延びる
フルーク、即ぢアーム40を具備する内部にねじが切ら
れた円筒状部材38を有している棒クラスタの制御機構
36を備えている。各アーム40は制御棒34に連結さ
れており、制御機構36が案内シンブル14内で垂直に
制御棒34を動かずように作動し2、これによって全て
周知の態様で燃料集合体1oにおける核分裂過程を制御
するようになっている。
In particular, the one-part nozzle 22 includes a bar cluster control mechanism 36 having an internally threaded cylindrical member 38 with a plurality of radially extending fluke arms 40. There is. Each arm 40 is connected to a control rod 34, and a control mechanism 36 acts to immobilize the control rod 34 vertically within the guide thimble 14, thereby causing the fission process in the fuel assembly 1o, all in a known manner. is designed to be controlled.

fLt’tJ (’)−’?”−1〈−9ニ一人チx 
:/ 又N、 (’)u S、、、i−な−4−ね=プ
ラー・Y−グー炉心の運転Oηの各燃料棒18の取扱い
中、輸送中および装荷中においてのみ、燃料棒18にお
ける中空の管24内での燃料ペレッI・26の積重体の
動きを拘束するために、この発明は、第1図から第3図
において一般に符号42で示された温度応答す変型のば
ねクリップ(温度応答可変形状部上()の形を収る改良
された拘束用部材を提供し、この部材は、燃料ベレット
26の積重体の真」ユにある燃料棒18のプレナムチェ
ンバ32内に配置されているにの明m書では、ばねクリ
ップ42について2つの実施態様が示されている。各実
施態様のばねクリップ42は温度に応答し、燃料棒18
a)取扱い中および輸送中に過去に経験された約93℃
(200下)までの範囲の低温状態にて、ばねクリップ
42は、燃料棒18内にて燃料ベレット26の軸線方向
の動きを拘束する拡張形状状態を呈し、また、原子炉運
転中に経験された約93°C(200下)から約427
℃(800”F )の範囲の高温状態にて、ばねクリッ
プ42は、燃料棒18内にて燃料ベレット26の軸線方
向の動きを許容する収縮形状状態を呈する。特に、ばね
クリップ42は、中空の管24内での燃料ベレット26
の動きを拘束するために拡張状態にある場合には、中空
の管24の内面44と上背な摩擦で接触するように設計
されており、管24内での燃料ベレッ1−26の動きを
許容するために収縮状態にある場合には、管24の内面
にごく小さい摩擦で接触するようになっている。
fLt'tJ (')-'? ”-1〈-9 2 single chi x
:/ N, (')u S,,, i-Na-4-Ne=Pra Y-Goo core operation Oη Only during handling, transportation, and loading of each fuel rod 18, the fuel rods 18 In order to restrain the movement of the stack of fuel pellets I 26 within the hollow tube 24 at Provides an improved restraining member (on the temperature-responsive shape) that fits within the plenum chamber 32 of the fuel rod 18 at the bottom of the stack of fuel pellets 26. Two embodiments of the spring clip 42 are shown in the specifications provided herein. The spring clip 42 of each embodiment is temperature responsive and the fuel rod 18
a) Approximately 93°C previously experienced during handling and transportation
At low temperature conditions in the range up to (below 200 degrees), the spring clips 42 assume an expanded configuration that restrains axial movement of the fuel pellets 26 within the fuel rods 18, and which are also experienced during reactor operation. from about 93°C (below 200) to about 427
At high temperature conditions, in the range of 800" F., the spring clip 42 assumes a contracted configuration that allows axial movement of the fuel pellet 26 within the fuel rod 18. fuel pellet 26 in tube 24 of
When in the expanded state, it is designed to be in superior frictional contact with the inner surface 44 of the hollow tube 24 to restrain movement of the fuel bellet 1-26 within the tube 24. When in the contracted state for clearance, it contacts the inner surface of tube 24 with negligible friction.

第1の実施態様において、第4図から第6図に示される
ように、ばねクリップ42′は、1形状記憶合金」とし
て知られている従来から存する金属材料を用いて作られ
ている。このような材料の例としてはニチノールがある
。まず、このような材料からばねクリップ42′を焼き
なまし温度に熱しながら作ることによって、選択された
幾何形状が、f& t、−、′(71N Fl frs
  a5 m fr 1Tff −A +Y! :M 
# a W +、、−ad Aれた際にいって゛も、例
えば4二のばねクリップ“42′が炉心内で用いられた
場合等に、思い出されるであろう。この発明において、
力を殆ど或は全く及ぼすことなくばねクリップ42′が
管24の内面44に接し、もってばねクリップ42′と
燃料ベレット26の積重体とが小さな軸線方向の負荷で
管24内を軸線方向に滑動するように、ばねクリップ4
2′のこのパ記憶′”形状が定められている。
In a first embodiment, as shown in FIGS. 4-6, the spring clip 42' is made from a conventional metallic material known as a shape memory alloy. An example of such a material is Nitinol. By first fabricating a spring clip 42' from such material while heating it to the annealing temperature, the selected geometry is f & t, -,' (71N Fl frs
a5 m fr 1Tff -A +Y! :M
It will be recalled that when #a W +, -ad A is used, for example, when 42 spring clips "42' are used in the reactor core. In this invention,
The spring clip 42' contacts the inner surface 44 of the tube 24 with little or no force, causing the spring clip 42' and the stack of fuel pellets 26 to slide axially within the tube 24 with a small axial load. Spring clip 4
The shape of this memory of 2' is determined.

その゛記憶”形状が一旦設定されると、その後、ばねク
リップ42′が、燃料棒取扱い中および輸送中に過去に
経験されたのと同等の低温状態、例えば約−17,8h
C(0下)から93℃(200下)の状態に冷やされる
。この温度状態では、ばねクリップ42′は前記の゛記
憶′”形状から拡張された形状に変形され、管24の内
面44に十分な摩擦で接し2て管24内て燃料ベレッI
・26の積重体の軸線方向の動きを拘束するようになっ
ている6ばねクリップ42′は、弾性変形可能なほぼC
:r形をなしており、この′°C字形パの各端部から内
方に突き出し且つ互いに一定の隙間48′が置かれたフ
ランジ46′を有している。
Once its "memory" shape is set, the spring clip 42' is then exposed to cold conditions comparable to those experienced in the past during fuel rod handling and transportation, e.g. about -17,8 h.
It is cooled from C (below 0) to 93 degrees C (below 200). At this temperature condition, the spring clip 42' is deformed from the previously described "memory" shape to an expanded configuration and contacts the inner surface 44 of the tube 24 with sufficient friction 2 to cause the fuel bell I to
- The 6 spring clips 42', which are designed to restrain the axial movement of the 26 stacks, are elastically deformable approximately C
: has a flange 46' projecting inwardly from each end of the C-shaped part and spaced apart from each other by a constant gap 48'.

ばねクリップ42′が拡張状態にある場合には、第5図
に示されるように、隙間48′の幅はX゛である。
When the spring clip 42' is in the expanded state, the width of the gap 48' is X', as shown in FIG.

ばねクリップ42′が中空の管24から取り出されると
、第4図に示されるように、隙間48′の幅は゛、゛よ
りも大きく、ばねクリップ42′が収縮状態にあると、
第6図に示されるように、隙間48′の幅は°″x”よ
りも小さい。
When the spring clip 42' is removed from the hollow tube 24, as shown in FIG.
As shown in FIG. 6, the width of the gap 48' is less than °"x".

第2の実施態様において、第7図から第9図に示される
ように、ばねクリップ42″は、異なる温度にさらされ
ると変形する弾性変形可能なバイス0タル板材を用いて
作られている。第1の実施例の場合と同様に、ばねクリ
ップ42″はほぼC字形をなしており、この“C字形″
の各端部から内方に突き出し且つ互いに一定の隙間48
″が置かれたフランジ46″を有している。2層のバイ
メタル板材を構成する金属の例としては、ステンレス鋼
、インコネル合金および炭素鋼がある。
In a second embodiment, as shown in FIGS. 7-9, the spring clip 42'' is made from an elastically deformable bistal plate that deforms when exposed to different temperatures. As in the first embodiment, the spring clip 42'' is generally C-shaped;
projecting inwardly from each end of the
It has a flange 46'' on which is placed the flange 46''. Examples of metals constituting the two-layer bimetal plate include stainless steel, Inconel alloy, and carbon steel.

熱膨張率の異なる2つの金属から作られたバイメタル板
材を用いることによって、ばねクリップ42″はある温
度にて所定の力を作用させ、その温度以上または以下に
加熱または冷却すると、新しい温度では異なる力を作用
させるように設計することができる。第8図において、
ばねクリップ42″が管24内で拡張状態にある場合に
、ばねクリップ42″は“y“′と等1−い幅の隙間4
8″を有する。これは、燃料棒18の取扱い中および運
搬中における(第7図に示されるような管24から取り
出された場合の自然の状態からやや圧縮されてはいるが
、)ばねクリップ42″の拡張状態であり、この状態に
おいて、ばねクリップ42″は会24の内面44に十分
な摩擦で接1−1燃料ぺl/ワット26の積重体の動き
を拘束するようになっている。ばねクリップ42′″は
、管24から取り出されると、その隙間48″が、第7
図に示されるように、”y”よりも大きな幅に増加する
。その後、燃料棒18が炉心に装荷され、炉心が運転温
度となった場合には、温度の」二昇によってばねクリッ
プ42″の直径が減じられ、燃料棒の管24の内面44
から離される。第9図に示されるばねクリップ42″の
この収縮状態はにおいては、その隙間48″の幅は“y
”よりも小さい。
By using a bimetallic plate made of two metals with different coefficients of thermal expansion, the spring clip 42'' can exert a predetermined force at one temperature, and when heated or cooled above or below that temperature, will produce a different force at the new temperature. It can be designed to apply force.In Figure 8,
When the spring clip 42'' is in the expanded state within the tube 24, the spring clip 42'' has a gap 4 of a width equal to ``y'''.
8". This is due to the spring clip during handling and transportation of the fuel rod 18 (albeit slightly compressed from its natural state when removed from the tube 24 as shown in FIG. 7). 42'', in which the spring clip 42'' contacts the inner surface 44 of the tube 24 with sufficient friction to restrain movement of the 1-1 fuel Pel/Watt 26 stack. When the spring clip 42'' is removed from the tube 24, the gap 48'' is
As shown in the figure, it increases to a width greater than "y". Thereafter, when the fuel rods 18 are loaded into the core and the core is at operating temperature, the temperature increase causes the diameter of the spring clips 42'' to be reduced and the inner surface 42 of the fuel rod tube 24 to be
be separated from In this contracted state of the spring clip 42'' shown in FIG. 9, the width of the gap 48'' is "y
” smaller than.

この発明による温度応答可変形状型のばねクリップ、お
よび、それに付随する多くの利点は、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を逸
脱することなく、且つ、その重要な利点の全てを犠牲に
することなく、その形態、構成および配置を変更するこ
とができ、ここで説明された形態は単に好適な実施例に
過ぎな%1ことは明らかであろう。
The temperature responsive variable geometry spring clip of the present invention and the many advantages associated therewith will be appreciated from the above description. In addition, changes may be made in the form, construction and arrangement of the invention without departing from the spirit and scope of the invention and without sacrificing any of its important advantages, and the form described herein is merely It should be clear that this is only a preferred embodiment.

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

第1図はこの発明の改良されたばねクリ・ンブを用いて
いる燃料棒を含む燃料集合体の部分断面正面図であり、
燃料棒は明確化のために一部を切り取って垂直方向に短
縮された形で示されている。 第2図は第1図の燃料集合体から取り出された燃料棒の
垂直方向に短縮された拡大正面図であり、原子炉運転前
の拡張形状状態、即ち、ばねクリ・ンプがベレット積重
体の動きを拘束するために燃料棒の管の内面に十分な摩
擦で接触している状態における、この発明による改良さ
れたばねクリ・ツブ九二1プ11′L 第3図は第2図と同様な図であるが、燃料集合体の照射
後の収縮形状状態、即ち、ばねり1ルソブが燃料棒の管
の内面に殆ど或は全く力を及ぼさないで接触すると共に
、軸線方向の燃料ベレ・ントの長さの熱膨張に対応して
燃料棒の上部端栓の方向に移動した状態におけるばねク
リ・ンブを示してl/)る。 第4図はこの発明に従ったばねクリ・ンブの形状記憶合
金による第1の実施態様の拡大平面図であり、燃料棒か
ら取り出されたばねクリ・Vプを示している。 第5図は第2図の5−5線に沿っての燃料棒の拡大断面
図であり、燃料棒の管内に設けられると共に、管の内面
と摩擦接触する拡張状態に配置された第4図の形状記憶
合金製のばねクリ・ンブを示している。 第6図は第3図の6−6線に沿っての燃料棒の拡大第3
図であり、燃料棒の管内に設けられると共に、ばねクリ
ップが管の内面に殆ど或は全く摩擦接触しないようにば
ねクリップと管の内面との間に空間が形成される収縮状
態に配置された第4図の形状記憶合金製のばねクリップ
を示している。 第7図はこの発明に従ったばねクリップのバイメタル板
による第2の実施態様の拡大平面図であり、燃料棒から
取り出されたばねクリップを示している。 第8図は第5図と同様な燃料棒の拡大断面図であるが、
燃料棒の管内に設けられると共に、管の内面と摩擦接触
する拡張状態に配置された第7図のバイメタル板製のば
ねクリップを示している。 第9図は第6図と同様な燃料棒の拡大第3図であり、燃
料棒の管内に設けられると共に、ばねクリップが管の内
面に殆ど或は全<R1!擦接触しないようにばねクリッ
プと管の内面との間に空間が形成される収縮状態に配置
された第7図のバイメタル板製のばねクリップを示して
いる。 図中 10:燃料集合体  18:燃料棒 24:管       26:燃料ベレット(核燃料)
28.30二端栓(密封部材) 図面の浄吉(内容に変更なし) 32:プレナムチェンバ 42.42′、 42″:ばねクリップ(温度応答可変
形状部材) 、−1−7 特許出願人代理人   曽 我 道 照□゛¥シ)中 
□□ −□ FIG 2    FIG、 3       FIG
、 6手続補正書く方式) 昭和61年9月24日
FIG. 1 is a partially sectional front view of a fuel assembly including fuel rods using the improved spring crimp of the present invention;
The fuel rods are shown truncated and vertically truncated for clarity. FIG. 2 is an enlarged vertically shortened front view of the fuel rod taken out from the fuel assembly of FIG. FIG. 3 is similar to FIG. The figure shows the contracted shape state of the fuel assembly after irradiation, i.e., the spring 1 rusob contacts the inner surface of the fuel rod tube with little or no force, and the axial fuel beam The spring crimp is shown moved toward the upper end plug of the fuel rod in response to thermal expansion of length l/). FIG. 4 is an enlarged plan view of a first shape memory alloy embodiment of a spring clip according to the invention, showing the spring clip removed from a fuel rod. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the fuel rod taken along line 5--5 in FIG. This figure shows a spring clench made of shape memory alloy. Figure 6 is an enlarged view of the fuel rods along line 6-6 in Figure 3.
FIG. 6 is a diagram illustrating a fuel rod installed in a tube and placed in a contracted state such that a space is formed between the spring clip and the inner surface of the tube such that the spring clip has little or no frictional contact with the inner surface of the tube; Figure 5 shows the shape memory alloy spring clip of Figure 4; FIG. 7 is an enlarged plan view of a second bimetallic plate embodiment of a spring clip according to the invention, showing the spring clip removed from a fuel rod. FIG. 8 is an enlarged sectional view of the fuel rod similar to FIG. 5, but
Figure 8 shows the bimetallic plate spring clip of Figure 7 installed within a fuel rod tube and placed in an expanded configuration in frictional contact with the inner surface of the tube; FIG. 9 is an enlarged view of a fuel rod similar to FIG. 6, with the fuel rod provided within the tube and with a spring clip on the inner surface of the tube for most or all of <R1! 8 shows the bimetallic plate spring clip of FIG. 7 placed in a contracted state with a space formed between the spring clip and the inner surface of the tube to avoid rubbing contact; FIG. In the figure 10: Fuel assembly 18: Fuel rod 24: Pipe 26: Fuel pellet (nuclear fuel)
28.30 Two-end plug (sealing member) Jokichi of the drawing (no change in content) 32: Plenum chamber 42.42', 42'': Spring clip (temperature response variable shape member), -1-7 Patent applicant representative Person So Wado Teru□゛¥し)中
□□ −□ FIG 2 FIG, 3 FIG
, 6 Procedural Amendment Writing Method) September 24, 1986

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (a)相対する端部を有すると共に内部に滑動可能に装
填された核燃料を有する細長い中空の管と、(b)前記
管内に前記核燃料を密封するため前記相対する端部に設
けられた密封部材と、 (c)燃料棒取扱い中の低温状態にて、前記管内での前
記核燃料の滑動を拘束する拡張形状状態を呈し、原子炉
運転中の高温状態にて、前記管内での前記核燃料の滑動
を許容する収縮形状状態を呈する、前記管内に配置され
た温度応答可変形状部材と、 から成る原子炉用燃料棒。
Claims: (a) an elongated hollow tube having opposed ends and having nuclear fuel slidably loaded therein; and (b) said opposed ends for sealing said nuclear fuel within said tube. (c) exhibiting an expanded shape state that restrains the sliding of the nuclear fuel within the tube at low temperatures during fuel rod handling; a temperature-responsive variable shape member disposed within the tube and exhibiting a contracted shape state that allows the nuclear fuel to slide in the tube.
JP61135123A 1985-06-12 1986-06-12 Fuel rod for nuclear reactor Pending JPS6263888A (en)

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JP61135123A Pending JPS6263888A (en) 1985-06-12 1986-06-12 Fuel rod for nuclear reactor

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JPS6441895A (en) * 1987-08-08 1989-02-14 Mitsubishi Nuclear Fuel Distinguishing label of fuel rod
CN116230261A (en) * 2023-02-14 2023-06-06 上海交通大学 Power supply system suitable for miniature ocean reactor

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CN116230261B (en) * 2023-02-14 2024-04-26 上海交通大学 Power supply system suitable for miniature ocean reactor

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ES8900078A1 (en) 1988-11-16

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