JPS63293490A - 燃料チヤンネルボツクス - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は軽水炉用燃料集合体に係り、特に二相流領域に
おける冷却材の流路面積を拡大し、かつ耐変形性を高め
るのに好適な燃料チャンネルボックスに関する。

〔従来の技術〕

従来の燃料チャンネルボックスでは、長手方向の内外寸
法及び肉厚のいずれもが均一であり、燃料チャンネルボ
ックスの強度を上げるために厚肉化するにしても長手方
向には一様なものとなっていた。しかし、実際燃料チャ
ンネルボックスの変形は、内外差圧に起因するものであ
り、その変形量が、最大となるのは、燃料チャンネルボ
ックスの下部１／３〜１／４の位置であり、これより上
部においては、その変形量も小さいものであった。

このような点に着目し特開昭５４−１４５８８７号公報
に記載のように、燃料チャンネルボックス内寸法を一定
にして、上部の肉厚を下部の肉厚に比べて薄くするか、
もしくは燃料チャンネルボックス肉厚を一定として上部
の内寸法を下部の内寸法に比べて小さくする等の方案が
講じられていた。これらの案では、チャンネルの外側の
冷却水領域であるバイパス領域に注目して非沸騰水の増
加を狙ったものであり、燃料チャンネルの内側の冷却水
領域つまり二相流領域における流路面積の拡大について
配慮されたものではなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような従来技術では、冷却材流路面積は。

長手方向に常に一定もしくは減少の傾向にある。

したがって燃料集合体内の圧力損失を低下せしめるにあ
たっては、燃料集合体の各部品（具体的にはスペーサ、
上部タイプレート等）の薄肉化等を図って投影面積の低
下が有力な手段であった。しかし、このような手段は、
各部品に必要な強度との兼ね合いから自ずと限界が出て
くる。一方今後、燃料集合体の大型化に応じて、燃料チ
ャンネルボックスに対しては、更に高度な耐変形性が要
求されてくる。これに対しては、燃料チャンネルボック
スの厚肉化が有効な手段であるが、燃料チャンネルボッ
クスの内寸法を拡大しかつ、均一に厚肉化したのでは、
燃料チャンネルボックスの外寸法が自ずと増大し、制御
棒の挿入領域を圧迫し、また燃料チャネンネボックスに
よる中性子の吸収量の増加ひいては、中性子経済が悪化
するという問題点がある。

本発明の目的は、二相流領域における冷却材流路面積を
拡大し、かつ中性子経済を悪化させることなく、耐変形
性に優れた燃料チャンネルボックスを提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

このような目的を達成するにあたっては、冷却材流路面
積の拡大に対しては、燃料チャンネルボックスの薄肉化
が有効であり、耐変形性を高めるには、燃料チャンネル
ボックスの断面を変形に対して強い形状とする必要があ
る。

しかし燃料チャンネルボックスの長手方向に均一に薄肉
化あるいは断面形状を均一に変えて高強度化を図ったの
では、上記効果のうちいずれか一方の効果しか期待し得
ない。

ここで燃料チャンネルボックスの変形特性について見て
みると、上記特性は、燃料チャンネルボックスの内部及
び外部の圧力差並びに高速中性子の照射量に依存するも
のである。したがって現実に燃料チャンネルボックスに
対して耐変形特性が要求される部位は、燃料チャンネル
ボックス下部１７４〜１７３程度である。

以上のことから、燃料チャンネルボックスの下方１／４
〜１／３程度の断面形状を変え高強度化を図ることによ
って耐変形特性は、大幅に改善すると期待される。

一方流路面積の拡大殊に二相流部については、燃料集合
体各部品の低圧損化を除くと燃料チャンネルボックスの
内寸法を拡大することが得策と考えられる。

以上、２つのことを考え合せると、燃料チャンネルボッ
クスの上部と下部で断面形状を異なるものとし、かつ、
上部の燃料チャンネルボックス内寸法を大きくしておく
必要がある。換言すれば、燃料チャンネルボックスの外
寸法を長手方向に均一としながらも、下部の断面形状を
耐変形性を確保できるような形状とし、上部においては
、強度上σ性能を阻害しない程度まで薄肉化することが
望ましい。

〔作用〕

燃料チャンネルボックスの薄肉化、云い換えれば燃料チ
ャンネルボックス内寸法の拡大は、燃料集合体の内部に
おける冷却材流路面積の拡大ひいては、燃料集合体の低
圧損化に対して有効な方策であり、原子炉運転中の炉心
安定性の向上に大きく寄与する。

しかしながら、燃料チャンネルボックスを長手方向に均
一に薄肉化したのでは、燃料チャンネルボックスの強度
が低下することは否めない。

また、チャンネルボックスの変形特性について詳細に見
ると、変形の原因は、前述のように、チャンネルボック
スの内外圧力差並びに高速中性子照射であり、その変形
量は、チャンネルボックスの下部１／４〜１／３程度の
部位で最大となることが知られている。

以上のことを踏まえると、燃料チャンネルボックスの下
部１／２程度の断面形状を強度的に強い構造とし、その
上方は薄肉化を図ることにより。

耐変形性を向上させ、冷却材流路断面積の拡大が可能と
なる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。複
数の燃料体及び中空棒を束ね上端及び下端を上部及び下
部の各タイプレートで固定してなる燃料体を本発明の燃
料チャンネルボックスに挿入して燃料集合体となる。

本発明の燃料チャンネルボックスは、第１図及び第１図
をｎ−■ｘで切断した第２図及び第１図を■−■線で切
断した第３図に示すように燃料チャンネルボックス上部
２の肉厚は薄く、燃料チャンネルボックス下部３の断面
は、外面が平板で内赫が波板となるような構造であり、
しかも、燃料チャンネルボックスの外寸法は、燃料チャ
ンネルボックス上部２から燃料チャンネルボックス下部
３まで均一なものとなっている。

こうすることによって燃料チャンネルボックス上部２の
領域における冷却材流路面積の拡大が可能と′なり、ひ
いては、圧力損失の低減が図られる。

その他の実施例の燃料チャンネルボックス１は第１図を
ｌｌ−ｆｆ線で切断した第４図及び第１図を■−■線で
切断した第５図に示すように、燃料チャンネルボックス
下部２に波板を水平方向に向けても前記実施例１と同じ
で同様の効果が得られる。

その他の実施例の燃料チャンネルボックス１は、第１図
を■−■線で切断した第６図及び第１図を■−■線で切
断した第７図に示すように、燃料チャンネルボックス下
部３の内面に突起を施した構造としても前記実施例１と
同様の効果が得られる。

その他の実施例の燃料チャンネルボックス１は、第１図
の■−■線で切断した第８図に示すように、燃料チャン
ネルボックス上部２の肉厚を燃料チャンネルボックス下
部３から燃料チャンネルボックス１の上端にかけて連続
的に減少させたもので、本実施例においても前記実施例
と同様の効果が得られる。

以上のような燃料チャンネルボックス１であれば、燃料
チャンネルボックス下部３の耐変形性が充分に確保でき
、燃料チャンネルボックス１全体で見た変形も従来並着
しくはそれ以上とすることができる。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によれば、燃料チャンネ
ルボックスの上部と下部の断面形状を変え、上部の燃料
チャンネルボックス内寸法が、下部のそれに比べて大き
いため、冷却材流路面積の拡大が可能となり、二相流領
域における圧力損失の低減ひいては、原子炉運転中の炉
心安定性の向上に対して有効なものとなる。

また、このとき燃料チャンネルボックス下部の形状が、
良好な耐変形性を有しているため、制御棒の挿入性確保
の観点で好適な構造が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の燃料チャンネルボックスの
斜視図、第２図〜第７図は本発明の実施例の燃料チャン
ネルボックスの縦断面図及び横断面図である。 １・・・燃料チャンネルボックス、２・・・燃料チャン
ネルボックス上部、３・・・燃料チャンネルボックス下
地１図 第４図　　　　　来６図 高Ｓ図　　　　　　来−Ｉ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数本の燃料棒と、１本あるいは複数本の中空棒を
   格子状に配列し、その上端及び下端を上部及び下部タイ
   プレートで保持し、中央領域の複数箇所をスペーサで横
   方向に拘束しているような燃料体に対して、その外縁に
   位置し、燃料集合体内における冷却材の流域を確保、か
   つ隣接する燃料集合体同士の間隔を常に一定範囲内に保
   ち、制御棒の挿入領域及び非沸騰のバイパス流の領域を
   確保するような燃料チャンネルボックスにおいて、燃料
   チャンネルボックス外寸法を長手方向に一定に保ったま
   ま、下部１／３〜１／２程度の断面形状を上部のそれと
   は違えることを特徴とする燃料チャンネルボックス。