JPS63262589A - 原子炉燃料集合体 - Google Patents
原子炉燃料集合体Info
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- JPS63262589A JPS63262589A JP63082123A JP8212388A JPS63262589A JP S63262589 A JPS63262589 A JP S63262589A JP 63082123 A JP63082123 A JP 63082123A JP 8212388 A JP8212388 A JP 8212388A JP S63262589 A JPS63262589 A JP S63262589A
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Links
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/322—Means to influence the coolant flow through or around the bundles
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/322—Means to influence the coolant flow through or around the bundles
- G21C3/3225—Means to influence the coolant flow through or around the bundles by waterrods
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野］
本発明は原子炉燃料集合体に関する。
細長い燃料集合体ラッパー管、この燃料集合体ラッパー
管内にこの長手軸心に対して平行に相互に間隔を隔てて
配置された核燃料物質を含んでいる燃料棒、および燃料
集合体ラッパー管の内部にありその下端に液状水の入口
開口を、上端に液状水の出口開口を有する燃料棒に対し
て平行な水管を持った原子炉燃料集合体は、米国特許第
３８０８０９８号明細書で知られている。この公知の原
子炉燃料集合体は沸騰水形原子炉に対して設計されてい
る。その水管は中空円筒形であり、原子炉燃料集合体の
中央に配置されている。これは内側流路を形成し、沸騰
水形原子炉においてこの流路を通して液状水が貫流する
が、この液状水は原子炉燃料集合体の全長にわたっては
沸騰しない。これによって水管内の液状水は減速材およ
び核燃料物質の分布を良好にし、熱中性子の流れ分布を
良好にし、その結果沸騰水形原子炉の炉心内における反
応度が高められる。これは使用されている核燃料物質の
利用度を良好にする。
管内にこの長手軸心に対して平行に相互に間隔を隔てて
配置された核燃料物質を含んでいる燃料棒、および燃料
集合体ラッパー管の内部にありその下端に液状水の入口
開口を、上端に液状水の出口開口を有する燃料棒に対し
て平行な水管を持った原子炉燃料集合体は、米国特許第
３８０８０９８号明細書で知られている。この公知の原
子炉燃料集合体は沸騰水形原子炉に対して設計されてい
る。その水管は中空円筒形であり、原子炉燃料集合体の
中央に配置されている。これは内側流路を形成し、沸騰
水形原子炉においてこの流路を通して液状水が貫流する
が、この液状水は原子炉燃料集合体の全長にわたっては
沸騰しない。これによって水管内の液状水は減速材およ
び核燃料物質の分布を良好にし、熱中性子の流れ分布を
良好にし、その結果沸騰水形原子炉の炉心内における反
応度が高められる。これは使用されている核燃料物質の
利用度を良好にする。
水管は一般にジルコニウム合金から成る非常に薄肉の管
であり、両側端が開いているかあるいは少なくとも一端
が閉しられており、そこには水管内の液状水の流量を維
持する孔を有している。一方では沸騰水形原子炉におい
て水管を通る液状水流量は、水管内の液状水が丁度沸騰
しないような大きさでなければならないが、他方では原
子炉燃料集合体の燃料棒の冷却に必要以上の液状水が水
管を通らないようにしなければならない。
であり、両側端が開いているかあるいは少なくとも一端
が閉しられており、そこには水管内の液状水の流量を維
持する孔を有している。一方では沸騰水形原子炉におい
て水管を通る液状水流量は、水管内の液状水が丁度沸騰
しないような大きさでなければならないが、他方では原
子炉燃料集合体の燃料棒の冷却に必要以上の液状水が水
管を通らないようにしなければならない。
即ち水管内において入口（一般には水管下端）から出口
（一般には水管上端）までの液状水圧力がほぼ一定して
いる場合、水管の外側には原子炉燃料集合体の燃料棒に
おける摩擦により、および例えば原子炉燃料集合体の燃
料棒に対する格子状スペーサにおける衝突損失により、
沸騰水形原子炉の冷却材において水管の入口端から出口
端まで圧力降下が生ずる。この結果として水管の内側お
よび外側において圧力差が生じ、これは水管の肉厚を非
常に大きくすることを必要とする。
（一般には水管上端）までの液状水圧力がほぼ一定して
いる場合、水管の外側には原子炉燃料集合体の燃料棒に
おける摩擦により、および例えば原子炉燃料集合体の燃
料棒に対する格子状スペーサにおける衝突損失により、
沸騰水形原子炉の冷却材において水管の入口端から出口
端まで圧力降下が生ずる。この結果として水管の内側お
よび外側において圧力差が生じ、これは水管の肉厚を非
常に大きくすることを必要とする。
本発明の目的は、上述した問題を解決して水管の肉厚を
小さくできるようにすることにある。
小さくできるようにすることにある。
本発明によればこの目的は、冒頭に述べた形式の原子炉
燃料集合体において、水管の内部にその両側端から間隔
を隔てて、液状水用の貫流開口を形成する絞り板が設け
られることによって達成される。
燃料集合体において、水管の内部にその両側端から間隔
を隔てて、液状水用の貫流開口を形成する絞り板が設け
られることによって達成される。
液状水用の貫流開口を形成する絞り板によって、水管内
にその入口開口から出発して段階的な圧力降下が得られ
、水管の内部における圧力経過は水管の外側における圧
力経過に類似するようになる。
にその入口開口から出発して段階的な圧力降下が得られ
、水管の内部における圧力経過は水管の外側における圧
力経過に類似するようになる。
従って木管の肉厚は非常に小さく決め得るので、水管に
対して僅かな材料が必要とされるだけであり、従ってこ
の水管は熱中性子を僅がしが吸収せず、液状水から成る
減速物質に対する容積を大きくすることができる。
対して僅かな材料が必要とされるだけであり、従ってこ
の水管は熱中性子を僅がしが吸収せず、液状水から成る
減速物質に対する容積を大きくすることができる。
（実施例〕
以下図面に示した実施例を参照して本発明の詳細な説明
する。
する。
第１図における原子炉燃料集合体は、それぞれ横断面正
方形の燃料集合体頭部２と燃料集合体脚部３、横断面正
方形の細長い水管４、および同様に横断面正方形の燃料
集合体ラッパー管５を有している。水管４は、燃料集合
体ラッパー管５の内部にあり水管４の長手方向に見て互
いに間隔を隔てられている複数の格子状スペーサ６の中
央に配置されている。これらのスペーサ６の各格子目に
核燃料物質を含んだ燃料棒７が通されている。この例え
ば８本の燃料棒７はいわゆる控え棒である。
方形の燃料集合体頭部２と燃料集合体脚部３、横断面正
方形の細長い水管４、および同様に横断面正方形の燃料
集合体ラッパー管５を有している。水管４は、燃料集合
体ラッパー管５の内部にあり水管４の長手方向に見て互
いに間隔を隔てられている複数の格子状スペーサ６の中
央に配置されている。これらのスペーサ６の各格子目に
核燃料物質を含んだ燃料棒７が通されている。この例え
ば８本の燃料棒７はいわゆる控え棒である。
これらは両端にねし付軸部を有し、このねじ付軸部で燃
料集合体頭部２に図示していないナツトに一４＝ よって締めイづけられ、燃料集合体脚部３に直接ねじ込
まれている。他の燃料棒７はそれらの両端の軸部が燃料
集合体頭部２および燃料集合体脚部３における貫通開口
に緩くはまり込んでいる。すべての燃料棒７はそれぞれ
予め圧縮されている図示していないコイルばねで固定さ
れている。そのコイルばねは燃料集合体頭部２の内側に
おいてねじ付軸部ないし軸部の上に置かれており、燃料
集合体頭部２の内側面および燃料棒７に接している。
料集合体頭部２に図示していないナツトに一４＝ よって締めイづけられ、燃料集合体脚部３に直接ねじ込
まれている。他の燃料棒７はそれらの両端の軸部が燃料
集合体頭部２および燃料集合体脚部３における貫通開口
に緩くはまり込んでいる。すべての燃料棒７はそれぞれ
予め圧縮されている図示していないコイルばねで固定さ
れている。そのコイルばねは燃料集合体頭部２の内側に
おいてねじ付軸部ないし軸部の上に置かれており、燃料
集合体頭部２の内側面および燃料棒７に接している。
燃料集合体頭部２および燃料集合体脚部３ばステンレス
鋼で作られているが、細長い燃料集合体ラッパー管５は
ジルコニウム合金で作られている。
鋼で作られているが、細長い燃料集合体ラッパー管５は
ジルコニウム合金で作られている。
燃料集合体ラッパー管５は両側端が開いており、燃料集
合体頭部２および燃料集合体脚部３を包囲している。こ
れは上端において内側の角に図示していない帯板を有し
、この帯板は燃料集合体頭部２の内側面において控えポ
ルト９の上端にねじ込まれている。
合体頭部２および燃料集合体脚部３を包囲している。こ
れは上端において内側の角に図示していない帯板を有し
、この帯板は燃料集合体頭部２の内側面において控えポ
ルト９の上端にねじ込まれている。
水管４は同様にジルコニウム合金で作られている。その
横断回連は燃料集合体ラッパー管５の互いに隣接する横
断向辺に平行している。スペーサ６のウェブは直交して
入り組み、同様に水管４の互いに平行な二つの横断向辺
に対して平行している。水管４のすべての横断向辺は燃
料集合体ラッパー管５のそれぞれ隣接する横断向辺から
同じ間隔を隔てられている。
横断回連は燃料集合体ラッパー管５の互いに隣接する横
断向辺に平行している。スペーサ６のウェブは直交して
入り組み、同様に水管４の互いに平行な二つの横断向辺
に対して平行している。水管４のすべての横断向辺は燃
料集合体ラッパー管５のそれぞれ隣接する横断向辺から
同じ間隔を隔てられている。
第１図および第２図に示されているように、水管４は両
側端がプレート状の端板絞り板１０．１１で閉じられて
いる。これらの端板絞り板１０．１１は同様にジルコニ
ウム合金で作られ、・水管４に溶接されている。各端板
絞り板１０．１１は液状水用の４個の貫通開口１２．１
３を存している。
側端がプレート状の端板絞り板１０．１１で閉じられて
いる。これらの端板絞り板１０．１１は同様にジルコニ
ウム合金で作られ、・水管４に溶接されている。各端板
絞り板１０．１１は液状水用の４個の貫通開口１２．１
３を存している。
水管４の上端における端板絞り板１０は外側に水管４の
長手方向に平行な軸部１４を備えているのに対し、水管
４の下端における端板絞り板１１は外側に水管４の長手
方向に平行なねじ材軸部１５を有している。軸部１４は
燃料集合体頭部２の内側面においてその格子状格子の貫
流開口１６に緩くはまり込むのに対し、ねじ材軸部１５
は同様に燃料集合体脚部３の内側面においてその格子状
格子の貫通開口にはまり込み、図示していないす・ント
によって燃料集合体脚部３に締め付けられている。
長手方向に平行な軸部１４を備えているのに対し、水管
４の下端における端板絞り板１１は外側に水管４の長手
方向に平行なねじ材軸部１５を有している。軸部１４は
燃料集合体頭部２の内側面においてその格子状格子の貫
流開口１６に緩くはまり込むのに対し、ねじ材軸部１５
は同様に燃料集合体脚部３の内側面においてその格子状
格子の貫通開口にはまり込み、図示していないす・ント
によって燃料集合体脚部３に締め付けられている。
第２図から分かるように、水管４の内部にジルコニウム
合金製の板から成る横に突出した２枚のプレート状絞り
板１７．１８が存在しており、これらの絞り板１７．１
８は相互におよび水管４の両側端から間隔を隔てられて
おり、それぞれその中央に位置する液状水用の貫流開口
１９．２０を形成している。
合金製の板から成る横に突出した２枚のプレート状絞り
板１７．１８が存在しており、これらの絞り板１７．１
８は相互におよび水管４の両側端から間隔を隔てられて
おり、それぞれその中央に位置する液状水用の貫流開口
１９．２０を形成している。
第３図に示した絞り板１７から明らかなように、絞り板
１７．１８は水管４の上端の方向に立てられた縁を有し
、この縁で水管４の内側面に例えば点溶接で固定されて
いる。
１７．１８は水管４の上端の方向に立てられた縁を有し
、この縁で水管４の内側面に例えば点溶接で固定されて
いる。
沸騰水形原子炉において第１図における原子炉燃料集合
体は垂直に配置され、燃料集合体ラッパー管５内におい
てＨ２Ｏ（永）である冷却材で貫流される。この冷却材
は燃料集合体脚部３の格子状格子を通して燃料集合体ラ
ッパー管５の中に入り込み、燃料集合体頭部２の格子状
格子を通って＝７− 燃料集合体ラッパー管５から流出する。水管４の内部に
は専ら液状水が存在するが、燃料集合体ラッパー管５内
の水管４の外側には燃料集合体脚部３を持った燃料集合
体の下端だけに液状水が存在し、燃料集合体頭部２を持
った上端には湿り蒸気が存在している。
体は垂直に配置され、燃料集合体ラッパー管５内におい
てＨ２Ｏ（永）である冷却材で貫流される。この冷却材
は燃料集合体脚部３の格子状格子を通して燃料集合体ラ
ッパー管５の中に入り込み、燃料集合体頭部２の格子状
格子を通って＝７− 燃料集合体ラッパー管５から流出する。水管４の内部に
は専ら液状水が存在するが、燃料集合体ラッパー管５内
の水管４の外側には燃料集合体脚部３を持った燃料集合
体の下端だけに液状水が存在し、燃料集合体頭部２を持
った上端には湿り蒸気が存在している。
第４図の線図において、横軸は圧力ｐを示し、縦軸は第
１図および第２図における水管４の下端からの長さＬを
示している。
１図および第２図における水管４の下端からの長さＬを
示している。
第４図における実線Ｉは、第１図における原子炉燃料集
合体の燃料集合体ラッパー管５の内部における水管４の
外側面における冷却材圧力を表している。階段的な破線
■は、水管４が絞り板１７．１８を持たずに同じように
形成された端板絞り板１０．１１を持っている場合の水
管４の内部にお、 ける液状水の圧力を表している。
合体の燃料集合体ラッパー管５の内部における水管４の
外側面における冷却材圧力を表している。階段的な破線
■は、水管４が絞り板１７．１８を持たずに同じように
形成された端板絞り板１０．１１を持っている場合の水
管４の内部にお、 ける液状水の圧力を表している。
第４図における一点鎖線■は、第２図における両側端板
絞り板１０．１１および相互におよび水管４の両端から
間隔を隔てられている両側の絞り板１７．１８における
水管４内の液状水の圧力骨＝８− 布を示している。この一点鎖線■は、水管４の内部に貫
流量目付の絞り板が沢山配置されればされるほど、実線
曲線Ｉに接近する。これは、液状水用の貫流量口付の絞
り板が水管４内に沢山存在すればするほど水管４の内部
における圧力分布が水管４の外側における圧力分布に一
層良好に適合することを意味している。従って水管４の
肉厚も小さく決定できる。
絞り板１０．１１および相互におよび水管４の両端から
間隔を隔てられている両側の絞り板１７．１８における
水管４内の液状水の圧力骨＝８− 布を示している。この一点鎖線■は、水管４の内部に貫
流量目付の絞り板が沢山配置されればされるほど、実線
曲線Ｉに接近する。これは、液状水用の貫流量口付の絞
り板が水管４内に沢山存在すればするほど水管４の内部
における圧力分布が水管４の外側における圧力分布に一
層良好に適合することを意味している。従って水管４の
肉厚も小さく決定できる。
第５図から分かるように、本発明に基づく原子炉燃料集
合体における水管４の横断面形状は円形にすることもで
きる。板金から成る絞り板１７は第３図に示されている
ように立っている縁を有し、この縁は四個所２１で水管
４の内側面に溶接されているが、別の四個所で水管４の
内側面から間隔を隔てられており、そこで液状水用の貫
流開口１９を形成している。
合体における水管４の横断面形状は円形にすることもで
きる。板金から成る絞り板１７は第３図に示されている
ように立っている縁を有し、この縁は四個所２１で水管
４の内側面に溶接されているが、別の四個所で水管４の
内側面から間隔を隔てられており、そこで液状水用の貫
流開口１９を形成している。
第６図の縦断面図に相応して断面円形の水管４は中央の
貫流開口Ｉ９付の板金から成る絞り板１７を有するよう
にできる。この絞り板１７は同様に舌片２２付の立って
いる縁を有し、この縁は個所２３で水管４の内側面に溶
接されている。
貫流開口Ｉ９付の板金から成る絞り板１７を有するよう
にできる。この絞り板１７は同様に舌片２２付の立って
いる縁を有し、この縁は個所２３で水管４の内側面に溶
接されている。
第７図の縦断面図は断面正方形の水管４内における板金
製の正方形の絞り板１７を示している。
製の正方形の絞り板１７を示している。
絞り板１７は同様に液状水用の中央貫流開口１９を有し
、立っている舌片２４を有し、ごれは点溶接個所２６で
水管４の内側面に固定されている。
、立っている舌片２４を有し、ごれは点溶接個所２６で
水管４の内側面に固定されている。
第８図は横断面正方形の水管４と、水管４の内側面に縁
を立てて溶接された舌片２７を持った板金製の絞り板１
７とを示している。この絞り板１７は水管４の横断面の
四つの角にそれぞれ水管４の内側面と絞り板の縁との間
に液状水用の貫流開口１９を形成している。
を立てて溶接された舌片２７を持った板金製の絞り板１
７とを示している。この絞り板１７は水管４の横断面の
四つの角にそれぞれ水管４の内側面と絞り板の縁との間
に液状水用の貫流開口１９を形成している。
第９図において断面円形の水管４および同様に円形で中
実のジルコニウム製の絞り板１７が縦断面図で示されて
おり、その絞り板１７は水管４の内部においてその外側
面で個所２８で水管４の内側面に溶接され、液状水用の
貫流開口１９として水管４に対して同心的な中央孔を有
している。
実のジルコニウム製の絞り板１７が縦断面図で示されて
おり、その絞り板１７は水管４の内部においてその外側
面で個所２８で水管４の内側面に溶接され、液状水用の
貫流開口１９として水管４に対して同心的な中央孔を有
している。
第１０図および第１１図は断面十字形の水管４を横断面
図および縦断面図で示している。この水管４内には十字
形に切断された板金から成る絞り板１７が場所３０で水
管４の内側面に溶接されている。この十字形絞り板１７
は液状水石の中央貫流開口１９を有している。しかしか
かる貫流開口１９は水管４の内側面と絞り板１７の端部
との間に形成することもできる。
図および縦断面図で示している。この水管４内には十字
形に切断された板金から成る絞り板１７が場所３０で水
管４の内側面に溶接されている。この十字形絞り板１７
は液状水石の中央貫流開口１９を有している。しかしか
かる貫流開口１９は水管４の内側面と絞り板１７の端部
との間に形成することもできる。
第１図は本発明に基づく原子炉燃料集合体の一部分解斜
視図、第２図は第１図における原子炉燃料集合体の水管
の斜視図、第３図は第２図における水管の縦断面図、第
４図は沸騰水形原子炉における第２図に基づく水管の圧
力分布を示した線図、第５図ないし第１１図はそれぞれ
本発明に基づく原子炉燃料集合体の水管の隔板の有利な
異なった実施例の縦断面図ないし横断面図である。 ４０１．水管 ５１２．燃料集合体ラッパー管 ７１０．燃料棒 １０、、、端板絞り板 １１、、、端板絞り板 １２、、、出口開口 １３、、、入口開口 １７、、、絞り板 １Ｂ、、、絞り板 １９、、、貫流開口 ２０、、、貫流開口 ＦＩＧ ６ ＦＩｏ ７ ＦＩｏ８ ＦＩｏ ９ ＩＧ１１
視図、第２図は第１図における原子炉燃料集合体の水管
の斜視図、第３図は第２図における水管の縦断面図、第
４図は沸騰水形原子炉における第２図に基づく水管の圧
力分布を示した線図、第５図ないし第１１図はそれぞれ
本発明に基づく原子炉燃料集合体の水管の隔板の有利な
異なった実施例の縦断面図ないし横断面図である。 ４０１．水管 ５１２．燃料集合体ラッパー管 ７１０．燃料棒 １０、、、端板絞り板 １１、、、端板絞り板 １２、、、出口開口 １３、、、入口開口 １７、、、絞り板 １Ｂ、、、絞り板 １９、、、貫流開口 ２０、、、貫流開口 ＦＩＧ ６ ＦＩｏ ７ ＦＩｏ８ ＦＩｏ ９ ＩＧ１１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）細長い燃料集合体ラッパー管、この燃料集合体ラッ
パー管内にこの長手軸心に対して平行に相互に間隔を隔
てて配置された核燃料物質を含んでいる燃料棒、および
燃料集合体ラッパー管の内部にありその下端に液状水の
入口開口を、上端に液状水の出口開口を有する燃料棒に
対して平行な水管を持った原子炉燃料集合体において、
水管（４）の内部にその両側端から間隔を隔てて、液状
水用の貫流開口（１９、２０）を形成する絞り板（１７
、１８）が設けられることを特徴とする原子炉燃料集合
体。 ２）水管（４）の少なくとも一端に、液状水用の貫流開
口（１２、１３）を形成する端板絞り板（１０、１１）
が設けられていることを特徴とする請求項記載の原子炉
燃料集合体。 ３）絞り板（１７、１８）が水管（４）に固定された板
金であり、この板金内にあるいは板金と水管（４）との
間に貫流開口（１９、２０）が存在していることを特徴
とする請求項１記載の原子炉燃料集合体。
Applications Claiming Priority (2)
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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