JPS6348031B2 - - Google Patents

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JPS6348031B2
JPS6348031B2 JP57119627A JP11962782A JPS6348031B2 JP S6348031 B2 JPS6348031 B2 JP S6348031B2 JP 57119627 A JP57119627 A JP 57119627A JP 11962782 A JP11962782 A JP 11962782A JP S6348031 B2 JPS6348031 B2 JP S6348031B2
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fuel
spacer
support rod
spacer support
cell
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JP57119627A
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Mikio Sakurai
Koki Yamauchi
Shuji Suzuki
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/34Spacer grids
    • G21C3/344Spacer grids formed of assembled tubular elements
    • 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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、原子炉の燃料集合体に用いる燃料
スペーサに関するもので、特に燃料棒より太いス
ペーサ支持ロツドを使用し得る独立セル型燃料ス
ペーサに関するものである。
燃料スペーサは、方形格子状の通常型スペーサ
から、丸形、あるいは正八角形の独立セル型スペ
ーサに移行してきている。これは通常型スペーサ
の場合、水流に対する抵抗のための圧損、ひいて
は振動等の不安定要因となつていたのに比し、独
立セル型スペーサの場合には低圧損の利点が得ら
れるからである。
ところで、スペーサ支持ロツドは、燃料集合体
の中心部に少なくとも1本配置する必要があり、
燃料棒自体をスペーサ支持ロツドに利用したこと
もあるが、燃料集合体では、中心部ほど燃えが悪
く、これを平均化するため、スペーサ支持ロツド
を通水可能な中空のウオータロツドとしている現
状にある。そして中性子の減速効果をあげ、燃料
集合体の燃えを平均化するためには、該ウオータ
ロツドは可及的に太くすることが望ましい。
本発明は、以上説明した実状に鑑みてなされた
もので、丸形、あるいは正八角形の独立セル型ス
ペーサにおいて燃料棒より太いスペーサ支持ロツ
ドを使用し得る独立セル型燃料スペーサの提供を
目的とするものである。
以下図面を参照して、本発明を詳細に説明す
る。
第1図は沸騰水型原子炉に使用する燃料集合体
の例を示す。上部タイプレート1と下部タイプレ
ート2とに支持された多数の燃料棒4は燃料スペ
ーサ3により相互の水平方向間隔を一定に保持さ
れる。スペーサ3は上部及び下部タイプレート
1,2に固定された若干本のスペーサ支持ロツド
5に設けられた係合突起6により軸方向に一定間
隔に支持されている。
第2図及び第3図は夫々丸形及び八角形の独立
セルからなる燃料スペーサの従来例の平面図であ
る。これら夫々の図において、薄板製の全て同形
同大の多数の丸形独立セル9及び八角形独立セル
10は格子状配列にて互に溶接されており、外周
をサイドバンド11で保持してある。大多数のセ
ルには燃料棒4が、また残余の少数のセルにはス
ペーサ支持ロツド5が各挿通され、各セルに設け
られた内方突起7および押圧用の縦板バネ8に当
接保持される。
しかし上記の構造を有する従来のスペーサにお
いては、燃料棒4とスペーサ支持ロツド5は同じ
外径である必要があり、従つてこのスペーサは燃
料棒の外径よりスペーサ支持ロツドの外径の方が
大きいタイプの燃料集合体には適用できないとい
う欠点がある。
そこで上記欠点を解消すべくなされた本発明に
よる独立セル型燃料スペーサは、燃料棒の外周に
実質的に沿つてこれを取り巻く断面形状を有し、
内壁面からの内方突起および張出し縦板バネによ
り燃料棒を同心状に保持するようにした薄板製の
多数の燃料棒用独立セルと、該多数の燃料棒用独
立セルの間に在つて断面形状が少なくとも一つの
直角の隅部を有し、内壁面と前記と略同等の内方
突起および張出し縦板バネとによりスペーサ支持
ロツドを保持するようにした薄板製のスペーサ支
持ロツド用独立セルであつてスペーサ支持ロツド
に設けられた係合突起が前記直角の隅部に位置せ
しめられた時にのみ該スペーサ支持ロツドの通過
を許すスペーサ支持ロツド用独立セルと、を格子
状配列にして互いに隣接する各セル同志を接続し
てなることを特徴とするものである。
次に本発明の実施例を図面により説明する。第
1図を含めて全ての図面中、同一ないし対応部分
は同一記号で表示してある。
実施例 1 第4図は本実施例のスペーサの平面図である。
燃料棒用の独立セル9は丸形であり、これら多数
の同形同大のセル9は格子状に配列されて互に溶
接されており、その各々に挿通された燃料棒4は
突起7及び縦板バネ8に当接保持されることは第
2図の場合と同じである。しかし本実施例のスペ
ーサにおいては、スペーサ支持ロツド用の独立セ
ル13は断面正方形であり、これに隣接する燃料
棒用丸形セル9と溶接されている。セル13の正
方形の外法の一辺の長さは丸形セル9の外径と等
しくなつており、このため、正方形セル13の存
在が全てのセルの格子状配列を狂わせることはな
い。正方形セル13には燃料棒4よりも外径の大
きいスペーサ支持ロツド12が挿通され、該セル
の壁、内方突起7及び縦板バネ8に当接して保持
される。
第6図は上記スペーサ支持ロツド用正方形セル
13を、また第7図は上記燃料棒用丸形独立セル
9を示す斜視図である。これら各セルは薄板製で
あり、7はセル壁から内方に打出された突起、8
はセル壁の切抜き溝15に掛かる縦板バネであ
る。スペーサ支持ロツド用正方形セル13は、そ
れに隣接する4個の燃料棒用丸型独立セル9と上
下計8点の溶接点14で溶接され、また隣接する
丸形独立セル9同志は上下の溶接点14で溶接さ
れて第4図に示した格子状配列を形成する。この
場合、隣接各セルの切抜き溝15は対面し、これ
に縦板バネ8を差し込むことにより縦板バネ8は
両隣接セルに跨がることになる。
第5図は上記スペーサにおける正方形セル13
にスペーサ支持ロツド12を挿通係合させる仕方
を示す。第5図において、スペーサ支持ロツド1
2を、それに設けた係合突起6が正方形セル13
の隅部に位置するような角度で該セル13に挿通
し、係合突起6が該セルをちようど通過した位置
でロツド12を45゜回転してセル13の辺部下端
に係合突起6を係合させることにより、スペーサ
を支持する。
次に上記構造のスペーサでは、スペーサ支持ロ
ツド12の外径を燃料棒4の外径よりどの程度大
きくすることができるかを第8,9図を参照して
以下に説明する。
第8図はスペーサ支持ロツド用正方形セル13
の、また第9図は燃料棒用丸形独立セル9の、平
面図である。Xは正方形セル13の内法の一辺の
長さ、r1は該セル13の突起7の高さ、D1はスペ
ーサ支持ロツド12の外径、hは該ロツド12の
係合突起6の高さ、tはその巾である。丸形セル
9の内径Xは正方形セル13の上記長さXに等し
くしてある。r3はセル9の突起7の高さで前記r1
に略等しい。D2は燃料棒4の外径である。最大
可用外径の燃料棒及びスペーサ支持ロツドを夫々
セル9及びセル13に挿入した場合、その燃料棒
4を第9図の2つの突起7に同図の縦板バネ8の
押圧力で圧接させた状態でのその縦板バネ8の突
出高さ、及び該スペーサ支持ロツド12を第8図
の突起7とセル壁に同図の縦板バネ8の押圧力で
圧接させた状態でのその縦板バネ8の突出高さ
が、夫々第9図及び第8図の突起7の高さに等し
くなるように、r1及びr3の値が選定されている。
従つて D1≦X−r1 ………(1) D2≦X−2r3 ………(2) となり、それ故スペーサ支持ロツドの外径D1は、
D1,D2の値が各々の最大可用外径の値に等しい
場合 D1−D2=2r3−r1 ………(3) だけ燃料棒の外径D2よりも大きくすることがで
きる。そして、前記従来のスペーサのように燃料
棒用丸形独立セルと同形同大のセルに係合突起6
付きスペーサ支持ロツド12を挿入する場合には D1+2h≦X ………(4) を満たさなければならないが、本実施例のように
該スペーサ支持ロツド12を正方形セル13に挿
入する場合には、第5図で説明したように係合突
起6が正方形の隅部を通過することができさえす
ればよいから次式(5)を満たせばよく、式(4)は満た
さなくてもよい。
D1≦(√2−1){2√2(X−r1)−2h−
t} ………(5) すなわち本実施例において前記従来のスペーサ
では挿入不可能であつた燃料棒より外径の大なる
スペーサ支持ロツドが挿入可能となる。
実施例 2 第10図は本発明のスペーサの第2の実施例を
示す平面図である。本実施例においては、燃料棒
4を挿通する独立セル10は断面八角形の薄板製
であり、隣接するもの同志が各々4辺において溶
接されて格子状配列を形成している。各セル10
の2辺には縦板バネ8が、またその対辺には突起
7が実施例1と同様な構造を以て設けられてい
る。本実施例では、スペーサ支持ロツド12を挿
通するセル16は、一隅部がそれに隣接する八角
形セル10の辺と適合する斜辺となつている擬似
正方形断面を有する薄板で形成されており、それ
に隣接する各セル10と溶接されている。スペー
サ支持ロツド12は燃料棒4より大きい外径を有
し、セル16の斜辺に設けられた縦板バネ8によ
りセル壁に押圧されて保持される。その様子は上
記セル16の拡大平面図である第11図から容易
に理解されよう。
スペーサ支持ロツド12をセル16に挿通させ
るには、第11図においてセル16の直角の隅部
を該ロツドの係合突起6の通過のためのスペース
として利用しつつ該ロツドを挿入し、係合突起6
の通過後ロツド12を45゜回転しセル16の辺部
下端に係合突起6を係合させてスペーサを支持す
る。
本実施例は以上のように構成されているので、
スペーサ支持ロツドの外径に関して実施例1と同
様な効果を得ることができることは明らかであろ
う。
以上説明したように本発明によれば、独立セル
型スペーサにおいて、スペーサ支持ロツド用のセ
ルとして正方形あるいは擬似正方形断面を有する
セルを配設したことにより、燃料棒より外径の大
なるスペーサ支持ロツドの挿入が可能となり、セ
ル型スペーサを燃料棒より外径の大なる従つてそ
のようなスペーサ支持ロツドを備えた集合体に適
用可能な独立セル型燃料スペーサが得られる。こ
れにより燃料集合体の設計上の自由度が増し燃料
特性や製造性の向上等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は沸騰水型原子炉に用いる燃料集合体の
全体図、第2図は丸型セルよりなる独立セル型ス
ペーサの従来例の平面図、第3図は八角形セルよ
りなる独立セル型スペーサの従来例の平面図、第
4図は本発明の独立セル型スペーサの1実施例の
平面図、第5図は第4図におけるスペーサ支持ロ
ツド用正方形セルの平面図、第6図は第4図にお
けるスペーサ支持ロツド用正方形セルの斜視図、
第7図は第4図における燃料棒用丸形独立セルの
斜視図、第8図及び第9図は第4図におけるスペ
ーサ支持ロツド用正方形セル及び燃料棒用丸形独
立セルの寸法関係を示す図、第10図は本発明の
独立セル型スペーサの他の実施例の平面図、第1
1図は第10図におけるスペーサ支持ロツド用セ
ルの平面図である。 3…燃料スペーサ、4…燃料棒、5…スペーサ
支持ロツド、6…係合突起、7…突起、8…縦板
バネ、9…丸形独立セル、10…八角形独立セ
ル、11…サイドバンド、12…スペーサ支持ロ
ツド、13…スペーサ支持ロツド用正方形セル、
14…溶接点、15…切れ込み、16…スペーサ
支持ロツド用擬似正方形セル。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 燃料棒の外周に実質的に沿つてこれを取り巻
    く断面形状を有し、内壁面からの内方突起および
    張出し縦板バネにより燃料棒を同心状に保持する
    ようにした薄板製の多数の燃料棒用独立セルと、
    該多数の燃料棒用独立セルの間に在つて断面形状
    が少なくとも一つの直角の隅部を有し、内壁面と
    前記と略同等の内方突起および張出し縦板バネと
    によりスペーサ支持ロツドを保持するようにした
    薄板製のスペーサ支持ロツド用独立セルであつて
    スペーサ支持ロツドに設けられた係合突起が前記
    直角の隅部に位置せしめられた時にのみ該スペー
    サ支持ロツドの通過を許すスペーサ支持ロツド用
    独立セルと、を格子状配列にして互いに隣接する
    各セル同志を接続してなる独立セル型燃料スペー
    サ。 2 燃料用棒独立セルの断面形状が円であり、ス
    ペーサ支持ロツド用独立セルの断面形状が正方形
    である特許請求の範囲第1項記載の独立セル型燃
    料スペーサ。 3 燃料用棒独立セルの断面が正八角形であり、
    スペーサ支持ロツド用独立セルの断面形状が正方
    形の一隅を該正八角形の一辺に合わせた45゜の斜
    辺に変形した形状の擬似正方形であることを特徴
    とする特許請求の範囲1項記載の独立セル型燃料
    スペーサ。
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