JPS63241386A

JPS63241386A - 炉心構造

Info

Publication number: JPS63241386A
Application number: JP62072121A
Authority: JP
Inventors: 勝高橋; 雅弘小林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-03-26
Filing date: 1987-03-26
Publication date: 1988-10-06

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は炉心を上部炉心支持板及び下部炉心支持板によ
り上下方向から支持してなる炉心構造に関する。

（従来の技術）以下第５図乃至第９図を参照して従来例を説明する。第
５図は加圧水型原子炉の構成を示す断面図であり、図中
符号１は原子炉圧力容器である。

この原子炉圧力容器１内には冷却材２及び炉心３が収容
されている。この炉心３は複数の燃料集合体（図中１体
のみ示すン４から構成される装置上記原子炉圧力容器１
の上部には冷却材入口ノズル１ａ及び冷却材出口ノズル
１ｂが夫々形成されている。上記炉心３はグリッドプレ
ート５及び下部炉心支持板６により上下方向から支持さ
れているとともにシュラウド７により包囲されている。

また炉心３の上方には上部炉内構造物８が設置されてい
るとともに、さらにその上方には制御棒ガイド９が設置
されている。又原子炉圧力容器１の外側には制御棒駆動
機構１０が設置されている。

この制御棒駆動機構により制御棒を炉心３内に挿入・引
抜することにより炉心の出力制御をなす。

出力制御の方法としては他に冷却材２中のほう素濃度を
調整する方法がある。尚図中符号１１はフロースカート
である。冷却材２は図中矢印で示すように冷却材流入ノ
ズル１ａを介して原子炉圧力容器１内に流入し、原子炉
圧力容器１とシュラウド７との間を流下する。そして原
子炉圧力容器１内下部にて反転して炉心３内に下方から
流入する。

炉心３内に流入した冷却材２は炉心３における咳反応熱
により昇温して炉心の上方に流出する。流出した冷却材
２は冷却材流出ノズル１ｂを介して原子炉圧力容器１の
外部に配置された図示しない蒸気発生器に移送され、そ
こで二次冷却材と熱交換して冷却され再度冷却材流入ノ
ズル１ａを介して原子炉圧力容器１内に戻される。一方
蒸気発生器にて加熱された二次冷却材は蒸気となり、図
示しないタービン系に移送されて発電に供される。

上記燃料集合体４は第６図に示すような構成となってい
る。第６図は炉心３の一部を拡大して示す所面図である
。すなわち燃料集合体４は二酸化ウラン燃料ペレットを
被覆管に挿入した燃料棒１２を複数本束ね、上端を上部
タイプレート１３により固定し下端を下部タイプレート
１４により固定した構成となっている。そして燃料集合
体４はこれら上部タイプレート１３及び下部タイプレー
ト１４を介して前記グリッドプレート５及び下部炉心支
持板６に支持されている。以下その支持構造について説
明する。上記グリッドプレート５にはビン１５が下方に
向って突設されており、一方上部タイプレート１３側に
は上記ビン１５が挿入される穴１６が形成されている。

又下部炉心支持板６にもビン１７が上方に向って突設さ
れており、下部タイプレート１４にはこのビン１７が挿
入される穴１８が形成されている。そして下部タイプレ
ート１４に形成された穴１８にビン１７を挿入するとと
もに、上部タイプレート１３の穴１６にグリッドプレー
ト５のビン１５を挿入することにより燃料集合体４を支
持するとともにその振動を防止する。尚第７図は第６図
の■−■断面図である。

上部タイプレート１３の構成を第８図を参照してさらに
詳細に説明する。図中符号１９は中空状をなす矩形状の
ブロックであり、このブロック１９の上面側には前述し
た穴１６が四隅に形成されている。尚グリッドプレート
５側のビン１５は対角位置に２本突設されているだけで
あるから上記穴１６の内２つは使用されないが燃料集合
体４としての方向性を無くす趣旨より四隅に形成されて
いる。またブロック１９の上面側には各辺に２つずつレ
ベル調整用ロッド２０が設置されている。

上記レベル調整用ロッド２０は第９図に示すようにブロ
ック１９に形成された穴２１内にスプリング２２を介し
てその下端が挿入されている。そしてレベル調整用ロッ
ド２０は上記スプリング２２により常時上方に付勢され
ており、燃料集合体４をセットした時にはグリッドプレ
ート５によりスプリング２２の付勢力に抗して下方に押
圧された状態となる。かかるレベル調整用ロッド２０に
よりレベルを調整するとともに熱膨張差をも吸収する。

上記構成によると以下のような問題がある。

■すなわち燃料集合体４は前述したようにグリッドプレ
ート５から突設されたビン１５、及び下部炉心支持板６
から突設されたビン１７によりその位置を固定されかつ
振動が防止されているが、例えば地震が発生したような
場合には上記ビン１５．１７に大きな荷重が作用して高
い応力が発生することが予想される。また各ビン１５及
び１７が挿入される上部タイプレート１３の穴１６及び
下部タイプレート１４の穴１８にはビン１５及び１７の
挿入性を考慮して若干の隙間があり、よってビン１５及
び１７は穴１６及び１８内を上記隙間の範囲内で移動す
ることになる。その結果ビン１５及び１７に繰返し荷重
が作用することとなり、最悪の場合にはビン１５及び１
７が破損する恐れもあり、万一ビン１５及び１７が破損
したような場合には燃料集合体４を支持する支持機能が
喪失され、燃料集合体４同志の衝突それよる損傷といっ
た事態も予想される。

■又上部タイプレート１３の穴１６へのビン１５の挿入
は全て同時に行なう必要がある。すなわち複数本の燃料
集合体４を全て配置した後上方からグリップレート５を
装着−するものであるが該作業は全て遠隔で行なう必要
がありこれは極めて困難な作業であった。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来の構成では燃料集合体を支持しているビ
ンの健全性ひいては原子炉の健全性が損われる恐れがあ
るとともに、位置決め作業が困難であるという問題があ
り、本発明は以上の点に基づいてなされたものでその目
的とするところは、上述した問題点を解消し原子炉の安
全性及び健全性の向上を図るとともに、燃料集合体位置
決め作業を容易にすることが可能な炉心構造を提供する
ことにある。

［発明の構成〕（問題点を解決するための手段）すなわち本発明による炉心構造は、複数の燃料集合体を
上部炉心支持板及び下部炉心支持板により上下方向から
支持する炉心構造において、上記燃料集合体の上端に取
付けられ上端四隅に切欠部を備える上部タイプレートと
、上記燃料集合体の下端部に取付けられ下部に下方に向
って縮径される円錐部を備えるとともにその上方位置の
四隅に切欠部を備えた下部タイプレートと、上記上部炉
心支持板に取付けられ隣接する４体の燃料集合体の上部
タイプレートに形成された切欠部により構成される第１
の凹部に挿入される第１のサポート、上記下部炉心支持
板に形成され上記下部タイプレートの円錐部が挿入され
円錐部と全周で接触する支持穴と、上記下部炉心支持板
に取付けられ４体の燃料集合体の下部タイプレートに形
成された切欠部により構成される第２の凹部に挿入され
る第２のサポートと、上記第１の凹部及び第２の凹部の
少なくともいずれか一方に設置された弾性部材とを具備
したことを特徴とするものである。

（作用）つまり隣接する４体の燃料集合体の上部タイプレートに
形成された切欠部により第１の凹部を形成するとともに
、下部タイプレートに形成された切欠部により第２の凹
部を構成する。これら各凹部に上部炉心支持板の第１の
サポート及び下部炉心支持板の第２のサポートを挿入す
る。その際少なくともいずれか一方には弾性部材が介在
する。

また下部タイプレートに形成された円錐部は下部炉心支
持板の支持穴内に挿入されて全周で接触するものである
。

（実施例）以下第１図乃至第４図を参照して本発明の一実施例を説
明する。尚従来と同一部分には同一符号を付して示しそ
の説明は省略する。まず本実施例の上部タイプレート１
３は第２図にも示すように中空状のブロック１０１を備
え、このブロック１０１の上端四隅はＬ字状に切欠かれ
て切欠部１０２が形成されている。各切欠部１０２には
板ばね１０３がねじ１０４により夫々固定されている。

またブロック１０１の上面側にはレベル調整用ロンド２
０が４箇所（各辺に１箇所ずつ）にわたって設置されて
いる。このレベル調整用ロンド２０は従来例で説明した
レベル調整用ロンドと同様の構成である。一方下部タイ
プレート１４は以下のような構成となっている。図中符
号１０５は矩形状のブロックであり、このブロック１０
５の下方には略円錐状をなし下方に向って縮径される円
錐部１０６が突設されている。この円錐部１０６は下部
炉心支持板６に形成された支持穴１１０内に挿入され全
周で接触する。上記ブロック１０５の下端四隅はＬ字状
に切欠かれて切欠部１０６となっている。

次に燃料集合体４を支持するグリッププレート５及び下
部炉心支持板６の構成について説明する。

まずグリッドブレート５であるが下方に向ってサポート
（第１のサポート）１０８が突設されている。このサポ
ート１０８は第３図に示すように十字状の形状となって
おり、かつその先端は鋭角状をなしている。かかる形状
のサポート１０８が第４図に示すように４体の燃料集合
体４の切欠部１０２によって形成された十字状凹部（第
１の凹部）１１１に挿入される。そしてサポート１０８
は各燃料集合体４の対角位置に配置されることとなりそ
れによって燃料集合体４を支持する。尚この場合に上部
タイプレート１３の四隅に切欠部１０２を形成したのは
方向性をなくす為である。

尚第３図中符号１０９は前記レベル調整用ロッド２０が
挿入される穴である。

一方下部炉心支持板５のにも上記サポート１０８と同様
のサポート１１０が突設されている。

そして上記サポート１０８の場合と同様に下部タイプレ
ートの切欠部１０７によって構成される十字状凹部（第
２の凹部）１１２内に挿入される。

以上の構成を基に燃料集合体４の取付は作業を説明する
。まず原子炉圧力容器１から上蓋を撤去するとともに、
制御棒駆動機構及１０び上部炉内構造物８等を撤去した
状態で、燃料集合体４の取付は作業を開始する。まず図
示しない専用の取扱装置を使用して燃料集合体４を原子
炉圧力容器１内に吊下し、下部タイプレート１４の円錐
部１０６を下部炉心支持板６に形成された支持穴１１０
内に挿入する。その際下部炉心支持板６側のサポート１
１０が隣接する４体の燃料集合体４の下部タイプレート
１４の切欠部１０７によって構成される十字状凹部１１
２に挿入される。これによって燃料集合体４は下部炉心
支持板６に支持された状態となり燃料集合体４は自立す
る。以下同様の操作により所定本数の燃料集合体４を順
次原子炉圧力容器１内に挿入していく。全ての燃料集合
体４が原子炉圧力容器１内に挿入された後、前記取扱装
置によってグリッドプレート５をその上部に装荷する。

そしてその上方から炉内構造物８を同様に装荷する。こ
の炉内構造物８の装荷により上記グリッドプレート５が
下方に押圧されてサポート１０８が隣接する４体の燃料
集合体４の上部タイプレート１３の切欠部１０２によっ
て構成される十字状凹部１１１に挿入される。またレベ
ル調整用ロッド２０が穴１０９内に挿入されかつ下方に
押圧される。以上で燃料集合体４の装荷作業は終了し、
サポート１０８及び１１０、及び板バネ１０４により燃
料集合体４の水平方向への移動は効果的に規制される。

又燃料集合体４の浮上はレベル調整用ロッド２０の作用
により効果的に規制されるとともに熱膨張も吸収される
。

以上本実施例によると以下のような効果を奏することが
できる。

■まず従来のビンによる支持構造に比べると支持構造と
しての剛性が高く、よって水平荷重の作用により支持構
造すなわちサポート１０８及び１１０が破損するといっ
た事態は防止される。また燃料燃料集合体４は円錐部１
０６が支持穴１１０内に挿入されて全周で接触すること
、及びサポート１０８．１１０が十字状凹部１１１．１
１２内に挿入されることにより、水平方向への移動を効
果的に規制される。特に上部タイプレート１３の切欠部
１０２には板ばね１０３が取付けられており、この板ば
ね１０３を付勢した状態でサポート１０８が挿入される
ので、燃料集合体４の水平方向への移動は確実に規制さ
れた状態となる。また上下方向についてもその移動が拘
束されかつ熱膨張が吸収されるのは勿論である。また取
付は作業時にあっては複数本の燃料集合体４が下部炉心
支持板６により確実に支持され自立した状態となるので
、グリッドプレート５の装着が極めて容易である。

■また本実施例におけるサポート１０８及び１１０は４
体の燃料集合体４を同時に支持する構成のものであり、
よって従来のピンに比べるとその数も少なく、よって遠
隔で操作する場合にも作業性がよく、容易に支持構造を
形成することができる。サポート１０８及び１１０の数
少なくて済むことによりコストの低減も図れる。

■又すポート１０８及び１１０の先端は鋭角状となって
いるので、挿入性が良好でこれによっても作業性は改善
される。

■そして燃料交換作業時にあっても容易にかつ短時間で
交換作業を行なうことができるので、プラントの可動率
の向上を図ることができるとともに作業員の放射線被曝
の低減を図ることができる。

尚前記一実施例は加圧水型原子炉の場合を例にとって説
明したが、本発明はこれに限定されるものではなく沸騰
水型原子炉の場合にも同様に適用可能である。さらにサ
ポートの形状あるいは弾性部材の形状等についても種々
のものが想定される。

［発明の効果］以上詳述したように本発明による炉心構造によると、燃
料集合体を支持する支持構造の破損を防止するとともに
確実な支持を提供することができるとともに、燃料集合
体の装荷作業も容易となる等その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実施例を示す図で、第１
図は炉心の一部を示す断面図、第２図は燃料集合体の斜
視図、第３図はサポートの斜視図、第４図は第１図のＶ
ｌ−ＶＩ断面図、第５図乃至第９図は従来例の説明に使
用した図で、第５図は加圧水型原子炉の断面図、第６図
は炉心の一部を示す断面図、第７図は第６図の■−■断
面図、第８図は上部タイプレートの斜視図、第９図はレ
ベル調整ロンドの構成を示す断面図である。３・・・炉心、４・・・燃料集合体、５・・・グリップ
レート（上部炉心支持板）、６・・・下部炉心支持板、
６ａ・・・支持穴、１３・・・上部タイプレート、１４
・・・下部タイプレート、１０１・・・ブロック、１０
２・・・切欠部、１０３・・・板ばね、１０５・・・ブ
ロック、１０６・・・円錐部、１０７・・・切欠部。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第２図第３図第４図第５０第６図第７図第８図第９図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の燃料集合体を上部炉心支持板及び下部炉心
支持板により上下方向から支持する炉心構造において、
上記燃料集合体の上端に取付けられ上端四隅に切欠部を
備える上部タイプレートと、上記燃料集合体の下端部に
取付けられ下部に下方に向って縮径される円錐部を備え
るとともにその上方位置の四隅に切欠部を備えた下部タ
イプレートと、上記上部炉心支持板に取付けられ隣接す
る４体の燃料集合体の上部タイプレートに形成された切
欠部により構成される第１の凹部に挿入される第１のサ
ポート、上記下部炉心支持板に形成され上記下部タイプ
レートの円錐部が挿入され円錐部と全周で接触する支持
穴と、上記下部炉心支持板に取付けられ４体の燃料集合
体の下部タイプレートに形成された切欠部により構成さ
れる第２の凹部に挿入される第２のサポートと、上記第
１の凹部及び第２の凹部の少なくともいずれか一方に設
置された弾性部材とを具備したことを特徴とする炉心構
造。
（２）上記上部タイプレート及び下部タイプレートの切
欠部は上記第１の凹部及び第２の凹部を十字状に構成す
るものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の炉心構造。