JPS63120291A - Fuel rod spacer - Google Patents

Fuel rod spacer

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Publication number
JPS63120291A
JPS63120291A JP61265451A JP26545186A JPS63120291A JP S63120291 A JPS63120291 A JP S63120291A JP 61265451 A JP61265451 A JP 61265451A JP 26545186 A JP26545186 A JP 26545186A JP S63120291 A JPS63120291 A JP S63120291A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel rod
fuel
spacer
spring
shape
Prior art date
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Pending
Application number
JP61265451A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
大上 英明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP61265451A priority Critical patent/JPS63120291A/en
Publication of JPS63120291A publication Critical patent/JPS63120291A/en
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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

Landscapes

  • Fuel-Injection Apparatus (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】 (発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、燃料集合体に用いられる燃料棒スペーサに関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Object of the Invention) (Industrial Application Field) The present invention relates to a fuel rod spacer used in a fuel assembly.

(従来の技術) 一般に、原子炉の炉心部には多数の燃料集合体が装荷さ
れており、各燃料集合体はチャンネルボックス内に多数
の燃料棒を収容して構成される。
(Prior Art) Generally, a large number of fuel assemblies are loaded in the core of a nuclear reactor, and each fuel assembly is configured by accommodating a large number of fuel rods in a channel box.

各燃料棒は、核燃料である酸化ウランまたは酸化プルト
ニウムを、ジルコニウム合金材料から成る密閉被覆管内
に収納したものである。上記多数の燃料棒は、チャンネ
ルボックス内で格子状の行列に配置され、燃料棒の軸方
向に設けられた複数個の燃料棒スペーサによって支持さ
れる。この燃料棒スペーサにより、各燃料棒は水平方向
の振動が拘束され、冷却材の流路が確保される。
Each fuel rod contains uranium oxide or plutonium oxide, which is a nuclear fuel, in a sealed cladding tube made of zirconium alloy material. The plurality of fuel rods are arranged in a grid-like matrix within the channel box and supported by a plurality of fuel rod spacers provided in the axial direction of the fuel rods. These fuel rod spacers restrain horizontal vibration of each fuel rod and ensure a coolant flow path.

このような燃料棒スペーサの設計に際して考慮すべきこ
とは、燃料棒間隔を適正に保持すること、燃料棒熱膨張
余裕を有すること、燃料棒バンドルの組立が容易である
こと、燃料棒との接触面を最小限に抑えること、原子炉
の冷却材の流れの変化と制限を最小限にすること、スペ
ーサが燃料棒に及ぼす熱的な影響を最小限にすること、
派生する中性子の吸収を最小にすること、運転時の原子
炉条件に耐え得る充分な機械的強度を保持すること等で
ある。
When designing such a fuel rod spacer, considerations must be made to maintain appropriate fuel rod spacing, allow for fuel rod thermal expansion, facilitate assembly of fuel rod bundles, and reduce contact with fuel rods. minimize surface area, minimize reactor coolant flow changes and restrictions, minimize thermal effects of spacers on fuel rods;
These include minimizing the absorption of derived neutrons and maintaining sufficient mechanical strength to withstand reactor conditions during operation.

従来からこれらの設計要求を満足するためにさまざまな
燃料棒スペーサが提案されている。その代表的なものが
特開昭59−65287号公報に示されている。この燃
料棒スペーサ1は、第4図の平面図および第5図の一部
分を切り欠いた側面図に示すように、はぼ矩形状に形成
されたセル枠2内に筒状のセル3を多数配列して構成さ
れ、燃料棒通路4を形成している。第6図に斜視図で示
すようにこのセル3の横断面形状は略円形、あるいは第
7図に平面図で示すように略へ角形である。第81図の
燃料棒スペーサ要部拡大縦断面図に示すようにスプリン
グ5は、隣接し重ね合わされたセル3の側面部に配設さ
れ、燃料棒通路4内に挿通された燃料棒6に押圧力を付
与してこれを保持している。
Various fuel rod spacers have been proposed to meet these design requirements. A typical example thereof is shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-65287. As shown in the plan view of FIG. 4 and the partially cutaway side view of FIG. The fuel rods are arranged in an array to form a fuel rod passage 4. The cross-sectional shape of the cell 3 is approximately circular as shown in a perspective view in FIG. 6, or approximately helical as shown in a plan view in FIG. As shown in the enlarged vertical cross-sectional view of the main part of the fuel rod spacer in FIG. It is held by applying pressure.

このように独立したセル構造から成る燃料棒スペーサは
、特にスペーサ構成部材による冷却材流路の閉塞を回避
することにより、あるいはセルの断面形状の垂直方向変
化を少なくすることにより、スペーサ部を通過する冷却
材の流れの大きな変化を抑制している。その結果、スペ
ーサ部での圧力損失を低減することができるど同時に、
燃料棒の限界出力を増加させることができる。
A fuel rod spacer with such an independent cell structure is particularly advantageous in that it avoids blockage of the coolant flow path by the spacer components or reduces vertical changes in the cross-sectional shape of the cells. This suppresses large changes in the flow of coolant. As a result, pressure loss at the spacer part can be reduced, and at the same time,
The critical power of the fuel rods can be increased.

(発明が解決しようとする問題点) 係る燃料集合体の組立の際には、燃料棒をスプリングが
突出しているセルの燃料棒通路内に挿通させる必要があ
る。第8図のA部拡大縦断面図である第9図に示すよう
に、燃料棒6挿通時、スプリング5は図で実線で示すよ
うに変形する。燃料棒の挿通時、燃料棒はスプリングか
らの押圧力を受けながら挿通されるため、燃料棒の挿通
に大きな力を要すると共に、燃料棒の表面に微小な傷が
つけられる。この傷の深さは、たかだか数−であるため
燃料棒の性能に直接影響を与えるようなことはないが、
燃料集合体を炉心内に装荷し燃焼させる際に、被覆管の
酸化腐食の核となる可能生があり、また外観上も好まし
くない。
(Problems to be Solved by the Invention) When assembling such a fuel assembly, it is necessary to insert the fuel rods into the fuel rod passages of the cells from which the springs protrude. As shown in FIG. 9, which is an enlarged longitudinal sectional view of section A in FIG. 8, when the fuel rod 6 is inserted, the spring 5 deforms as shown by the solid line in the figure. When the fuel rod is inserted, the fuel rod is inserted while being subjected to a pressing force from a spring, so that a large force is required to insert the fuel rod, and the surface of the fuel rod is slightly scratched. The depth of these scratches is only a few inches deep, so it does not directly affect the performance of the fuel rod.
When the fuel assembly is loaded into the reactor core and burned, there is a possibility that the cladding becomes a core of oxidation corrosion, and the appearance is also unfavorable.

本発明の目的は、上記事情を考慮してなされたものであ
り、燃料集合体組立時に燃料棒表面に傷をつけることの
ない燃料棒スペーサを得ることにある。
The object of the present invention has been made in consideration of the above circumstances, and is to obtain a fuel rod spacer that does not damage the surface of the fuel rods during assembly of a fuel assembly.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明においては、セル枠
と、前記セル枠内に多数配列され燃料棒を挿通するセル
と、隣接した前記セル間に支持されたスプリングとから
成る燃料棒スペーサにおいて、前記スプリングは、燃料
集合体組立時では前記燃料棒の外径より大なるスペーサ
の燃料棒挿通孔を形成するスプリング形状であり、設定
温度にて前記燃料棒に押圧力を付与するスプリング形状
に復帰する形状記憶合金から成ることを特徴とする燃料
棒スペーサを提供する。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention includes a cell frame, a large number of cells arranged within the cell frame and into which fuel rods are inserted, and a support between the adjacent cells. In the fuel rod spacer, the spring has a spring shape that forms a fuel rod insertion hole in the spacer that is larger than the outer diameter of the fuel rod when the fuel assembly is assembled, and the A fuel rod spacer is provided, characterized in that it is made of a shape memory alloy that returns to a spring shape that applies pressing force to the rod.

(作用) このように構成されたものにおいては、燃料集合体組立
時に燃料棒の外径より大なるスペーサの燃料棒挿通孔が
確保されるため、燃料棒の表面を良好に保つことができ
る。
(Function) With this configuration, since the fuel rod insertion hole of the spacer is secured to be larger than the outer diameter of the fuel rod when assembling the fuel assembly, the surface of the fuel rod can be maintained in good condition.

(実施例) 以下本発明の一実施例を第1図から第3図を参照して説
明する。本実施例において、第4図から第9図に示す従
来例と同一の部分は、同一の符号を付すことにより構成
の説明を省略する。
(Example) An example of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3. In this embodiment, the same parts as those in the conventional example shown in FIGS. 4 to 9 are given the same reference numerals, and a description of the structure will be omitted.

第1図は、本発明の一実施例を示す燃料棒スペーサの要
部拡大縦断面図である。第1図において、本発明の一実
施例に係る燃料棒スペーサの基本構成は従来例と同じで
あり、異なる点はセル3に組み込まれるスプリング9が
形状記憶合金からできていることである。
FIG. 1 is an enlarged longitudinal cross-sectional view of a main part of a fuel rod spacer showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the basic structure of the fuel rod spacer according to an embodiment of the present invention is the same as that of the conventional example, except that the spring 9 incorporated in the cell 3 is made of a shape memory alloy.

ここで形状記憶合金について簡単に説明する。Here, shape memory alloys will be briefly explained.

形状記憶合金は、結晶変態に不随して形状記憶効果を示
す6例えば、結晶変態点以上の温度範囲で直線状に成形
しておけば、変態点以下の低湿度でいくら複雑に変形さ
せても、変態点以上の高温度に加熱すれば、再び直線状
にもどってしまうという性質を示す合金である。なお、
変態点温度は、合金組成によりマイナス百数十度からプ
ラス数百度に容易に調節することができる。
Shape-memory alloys exhibit a shape-memory effect accompanying crystal transformation.6 For example, if they are formed into a straight shape at a temperature above the crystal transformation point, no matter how complex the shape is deformed at low humidity below the transformation point, It is an alloy that exhibits the property of returning to a linear shape when heated to a high temperature above its transformation point. In addition,
The transformation point temperature can be easily adjusted from minus 100 degrees to plus several 100 degrees depending on the alloy composition.

以上の構成において、燃料棒スペーサのスプリング9は
あらかじめ設定温度、すなわち変態点以上の高温度にお
いて、燃料棒6に押圧力を付与する本来のスプリング形
状に成形しておく0次に設定温度以下、すなわち変態点
以下の低温度にて、燃料スペーサの燃料棒挿通孔が燃料
棒の外径より大きくなるようにスプリング9を成形する
。この設定温度以下の状態で、燃料集合体を絹み立てる
In the above configuration, the spring 9 of the fuel rod spacer is formed in advance into the original spring shape that applies a pressing force to the fuel rod 6 at a set temperature, that is, a high temperature above the transformation point. That is, the spring 9 is formed at a low temperature below the transformation point so that the fuel rod insertion hole of the fuel spacer is larger than the outer diameter of the fuel rod. The fuel assembly is made silky when the temperature is below this set temperature.

このときのスプリング9の状態を第2図(a)の燃料ス
ペーサの要部拡大平面図および第2図(b)の縦断面図
にて示す。第2図(a)および第2図(b)に示すよう
にスプリング9は、燃料棒6の外径より大なる燃料棒挿
通孔を形成するように成形されているのて、燃料棒6に
対し押圧力を付与していない。したがって、燃料集合体
組立時、燃料棒の挿通の際発生していた燃料棒の表面の
微小な傷を防ぐことができる。この結果、燃料集合体を
炉心内に装荷し燃焼させる際に、被覆管の酸化腐食の核
となる一要因を取り除くことができる。さらに傷を防い
だことにより、外観を良好に保つことができる。
The state of the spring 9 at this time is shown in an enlarged plan view of the main part of the fuel spacer in FIG. 2(a) and a longitudinal sectional view in FIG. 2(b). As shown in FIGS. 2(a) and 2(b), the spring 9 is formed so as to form a fuel rod insertion hole larger than the outer diameter of the fuel rod 6. However, no pressing force was applied. Therefore, it is possible to prevent minute scratches on the surface of the fuel rods that occur when the fuel rods are inserted during the assembly of the fuel assembly. As a result, one of the core factors of oxidative corrosion of the cladding tube can be removed when the fuel assembly is loaded into the reactor core and burned. Furthermore, by preventing scratches, it is possible to maintain a good appearance.

次に第3図(a)の燃料スペーサの要部拡大平面図およ
び第3図(b)の縦断面図を参照して、設定温度におけ
るスプリングの状態を説明する。第3図(a)および第
3図(b)において、組み立てた燃料集合体を設定温度
におくと。スプリング9は本来の形状に復帰し、燃料棒
6に対し押圧力を付与するようになる。設定温度を原子
炉内温度とした場合、燃料集合体の組み立ては常温で行
うことができる。また設定温度を常温とした場合、燃料
集合体の組み立ては室内温度を常温より低く保った環境
で行うことが必要である。ここで、スプリングに使用す
る形状記憶合金の合金組成は、燃料集合体組立時の温度
と設定温度との間に結晶変態点を有する合金であること
が必要である。
Next, the state of the spring at the set temperature will be explained with reference to the enlarged plan view of the main part of the fuel spacer in FIG. 3(a) and the vertical sectional view in FIG. 3(b). In FIGS. 3(a) and 3(b), when the assembled fuel assembly is placed at the set temperature. The spring 9 returns to its original shape and begins to apply a pressing force to the fuel rod 6. When the set temperature is the reactor internal temperature, the fuel assembly can be assembled at room temperature. Further, when the set temperature is set to room temperature, it is necessary to assemble the fuel assembly in an environment where the indoor temperature is kept lower than room temperature. Here, the alloy composition of the shape memory alloy used for the spring needs to be an alloy having a crystal transformation point between the temperature at the time of assembling the fuel assembly and the set temperature.

形状記憶合金を用いたので、燃料集合体組体時に燃料棒
のスペーサへの挿通が容易になると共に、燃料棒の表面
を良好に保つことができる。
Since the shape memory alloy is used, the fuel rods can be easily inserted into the spacers when assembling the fuel assembly, and the surfaces of the fuel rods can be maintained in good condition.

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

第1図から第3図は本発明の一実施例に係る燃料棒スペ
ーサを示し、第1図はその要部拡大縦断面図、第2図(
a)および第2図(b)は燃料集合体組体時におけるス
プリングの形状を説明する要部拡大平面図および要部拡
大縦断面図、第3図(a)および第3図(b)は設定温
度におけるスプリングの形状を説明する要部拡大平面図
および要部拡大縦断面図、第4図および第5図は従来の
燃料棒スペーサを示す平面図および一部を切り欠いた側
面図、第6図は第4図に示したセルの一形状を示す斜視
図、第7図は第4図に示したセルの他の形状を示す平面
図、第8図は第5図の要部拡大縦断面図、第9図は第8
図のA部拡大縦断面図である。 1・・・燃料棒スペーサ  ;3・・・セル6・・・燃
料棒      9・・・スプリング代理人 弁理士 
則 近 憲 佑 同  三俣弘文 第  1 図 第  2 図 (の) 第  2 図 (b) 第  3 図 (cL) 第  3 図 <b) EIB  図 第  8 図 第  9  図
1 to 3 show a fuel rod spacer according to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is an enlarged longitudinal sectional view of the main part thereof, and FIG.
a) and FIG. 2(b) are an enlarged plan view and an enlarged vertical cross-sectional view of the main part to explain the shape of the spring when the fuel assembly is assembled, and FIG. 3(a) and FIG. 3(b) are FIGS. 4 and 5 are an enlarged plan view and an enlarged vertical cross-sectional view of the main parts to explain the shape of the spring at a set temperature; FIGS. Figure 6 is a perspective view showing one shape of the cell shown in Figure 4, Figure 7 is a plan view showing another shape of the cell shown in Figure 4, and Figure 8 is an enlarged longitudinal section of the main part of Figure 5. Front view, Figure 9 is the 8th
It is an enlarged vertical cross-sectional view of part A in the figure. 1...Fuel rod spacer; 3...Cell 6...Fuel rod 9...Spring agent Patent attorney
Noriyuki Chika Yudo Hirofumi Mitsumata Figure 1 Figure 2 (of) Figure 2 (b) Figure 3 (cL) Figure 3 <b) EIB Figure 8 Figure 9

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)セル枠と、前記セル枠内に多数配列され燃料棒を
挿通するセルと、隣接した前記セル間に支持されたスプ
リングとから成る燃料棒スペーサにおいて、前記スプリ
ングは燃料集合体組立時では前記燃料棒の外径より大な
るスペーサの燃料棒挿通孔を形成するスプリング形状で
あり、設定温度にて前記燃料棒に押圧力を付与するよう
形状が復帰する形状記憶合金から成ることを特徴とする
燃料棒スペーサ。
(1) In a fuel rod spacer consisting of a cell frame, a large number of cells arranged within the cell frame through which fuel rods are inserted, and a spring supported between adjacent cells, the spring is not used when assembling the fuel assembly. The spacer has a spring shape that forms a fuel rod insertion hole larger than the outer diameter of the fuel rod, and is made of a shape memory alloy that returns to its shape so as to apply a pressing force to the fuel rod at a set temperature. fuel rod spacer.
JP61265451A 1986-11-10 1986-11-10 Fuel rod spacer Pending JPS63120291A (en)

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JP61265451A JPS63120291A (en) 1986-11-10 1986-11-10 Fuel rod spacer

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