WO2023026595A1 - 沸騰水型原子炉 - Google Patents

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WO2023026595A1
WO2023026595A1 PCT/JP2022/019721 JP2022019721W WO2023026595A1 WO 2023026595 A1 WO2023026595 A1 WO 2023026595A1 JP 2022019721 W JP2022019721 W JP 2022019721W WO 2023026595 A1 WO2023026595 A1 WO 2023026595A1
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WO
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channel
channel box
fastener
boiling water
box
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Application number
PCT/JP2022/019721
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English (en)
French (fr)
Inventor
慶太 吉田
義春 菊地
武裕 瀬戸
健斗 大滝
宏起 三浦
正則 赤池
賢一 安田
啓朗 早川
Original Assignee
日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社
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Filing date
Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • 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
    • G21C3/33—Supporting or hanging of elements in the bundle; Means forming part of the bundle for inserting it into, or removing it from, the core; Means for coupling adjacent 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
    • G21C3/34—Spacer grids
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to boiling water reactors.
  • Boiling water nuclear reactors have a configuration in which the side surfaces of multiple fuel assemblies arranged in a square grid are surrounded by rectangular tubular channel boxes, and the upper side surfaces of the fuel assemblies are supported by grid plates via the channel boxes. (See, for example, Patent Document 1).
  • new BWR reactors new boiling water reactors
  • conventional boiling water reactors hereinafter referred to as “conventional BWR reactors
  • a grid plate hereinafter referred to as a “thin grid plate” having a thinner plate thickness (width in the vertical direction) than that of the grid plate of the “thin grid plate” is used.
  • the top surface of the thin grid plate is placed at approximately the same position as the conventional one, and the bottom surface of the thin grid plate is placed at a higher position than before.
  • Self-supporting control rods have been adopted in overseas (outside of Japan) BWR5 reactors.
  • Self-supporting control rods are control rods with a structure in which the control rods are extended to reach the lattice plates, so that they stand on their own with the lattice plates as support when the control rods are fully inserted. This makes it possible to perform fuel exchange without using a double blade guide.
  • the thickness of the thin grid plate is thinner than that of the conventional BWR reactor, so the upper surface of the thin grid plate is approximately the same as that of the conventional BWR reactor.
  • the lower surface position of the lattice plate becomes higher, so that the total length of the control rod must be increased in order to establish a self-supporting control rod.
  • the control rods are lengthened, the influence of irradiation on the fully withdrawn control rods during operation of the reactor increases. be. Therefore, it is conceivable to dispose the upper surface of the thin grid plate at a lower position than in the conventional case.
  • the support performance in the horizontal direction of the channel box (fuel assembly) is low in the outer periphery of the core due to the alignment.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and the main object thereof is to provide a boiling water reactor with improved support performance for channel boxes (fuel assemblies). do.
  • the present invention provides a boiling water nuclear reactor comprising: a rectangular tubular channel box arranged to surround the side surface of a fuel assembly;
  • the channel box has a structure in which the width of the upper portion is thicker than the width of the lower portion by a thickness corresponding to the thickness of the channel spacer, and a leaf spring is added to the thick portion. configuration. Other means will be described later.
  • the support performance (support performance) of the channel box (fuel assembly) can be improved.
  • FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing the internal structure of a boiling water reactor according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a support structure for fuel assemblies arranged in a boiling water reactor according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a side view of a channel box according to Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a top view of the upper portion of the channel box according to Embodiment 1.
  • FIG. 10 is a side view of a channel box according to Embodiment 2;
  • FIG. 11 is a side view of a channel box according to Embodiment 3;
  • FIG. 11 is a partial cross-sectional view of a channel box according to Embodiment 3; It is a rear view of the channel box which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. 11 is a side view of a channel box according to Embodiment 4;
  • FIG. 11 is a partial cross-sectional view of a channel box according to Embodiment 4;
  • FIG. 11 is a side view of a channel box according to Embodiment 5;
  • FIG. 11 is a top view of an integrated component attached to a channel box according to Embodiment 5;
  • FIG. 1 is a partially cut perspective view showing the internal structure of a boiling water reactor 11 according to the first embodiment.
  • a boiling water reactor 11 includes a reactor pressure vessel 12, a core 13, a core shroud 14, a control rod guide tube 15, and a control rod drive mechanism housing 16. , a grid plate 17 , and a core support plate 18 , so that the fuel assemblies 20 are loaded into the core 13 .
  • a core 13 loaded with a plurality of fuel assemblies 20, a core shroud 14 surrounding the core 13 (fuel assemblies 20), and control rods 25 (see FIG. 2).
  • a control rod guide tube 15 arranged above the core shroud 14 and having a role of supporting the fuel assemblies 20 in the lateral direction; and a core support plate 18 for supporting the .
  • a plurality of control rod drive mechanism housings 16 are provided at the bottom of the reactor pressure vessel 12 .
  • the upper portion of the control rod drive mechanism housing 16 penetrates through the bottom portion of the reactor pressure vessel 12 and is connected to the lower portion of the control rod guide tube 15 .
  • the upper portion of the control rod guide tube 15 is fitted into a core support plate 18 (fuel support fitting 19).
  • a control rod drive mechanism (not shown) is provided inside the control rod drive mechanism housing 16, and the control rods 25 (see FIG. 2) stored in the control rod guide tubes 15 are inserted into the core 13. is now possible.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a support structure for fuel assemblies 20 arranged in the boiling water reactor 11. As shown in FIG. In FIG. 2, a part of the fuel assembly 20 and the lattice plate 17 on the near side is cut away.
  • the fuel assemblies 20 forming the core 13 have a plurality of fuel rods 21 arranged in a square lattice.
  • a side surface of the fuel assembly 20 is surrounded by a rectangular tubular channel box 22 .
  • An upper side surface of the channel box 22 is supported by a lattice plate 17. As shown in FIG. 2,
  • the grid plate 17 has a disk-like shape.
  • the lattice plate 17 is arranged horizontally inside the reactor pressure vessel 12 (see FIG. 1).
  • the grid plate 17 is made of stainless steel.
  • a plurality of holes into which upper portions of the channel boxes 22 are inserted are provided inside the lattice plate 17 .
  • the grid plate 17 is configured as a thin grid plate having a thickness (width in the vertical direction) thinner than that of a conventional BWR nuclear reactor.
  • the boiling water reactor 11 according to the present embodiment has a configuration in which the upper surface of the lattice plate 17 is lower than that of the conventional lattice plate in order to apply self-supporting control rods in the new BWR reactor.
  • a channel fastener 23 and a channel spacer 24 are attached to the upper portion of the channel box 22 (fuel assembly 20).
  • the channel fastener 23 has a leaf spring (hereinafter sometimes referred to as a "fastener spring"), and the channel box 22 is pushed by pressing the adjacent channel boxes 22 (fuel assemblies 20) with the leaf spring. It is a component that secures the water gap between.
  • the channel spacer 24 is a component that maintains the water gap even when a lateral load is applied to the upper portion of the channel box 22 due to an earthquake or the like and the leaf spring of the channel fastener 23 contracts.
  • the channel spacers 24 may not be attached to the channel box 22 if other structures are to serve the same function.
  • a plurality of fuel support fittings 19 are arranged on the core support plate 18 .
  • a set of four fuel assemblies 20 is supported by fuel support fittings 19 .
  • a water gap (not shown) is formed between the four fuel assemblies 20 supported as one set.
  • the upper portion of the control rod guide tube 15 is fitted under the fuel support fitting 19 .
  • the control rods 25 are driven by a control rod drive mechanism (not shown) provided inside the control rod drive mechanism housing 16 (see FIG. 1). By operating a control rod drive mechanism (not shown), the cross-section control rods 25 are passed from the control rod guide pipe 15 through the cross-section through holes 19a formed in the fuel support fittings 19, and through the four bodies. It is adapted to be inserted into a water gap (not shown) between fuel assemblies 20 supported as a set.
  • the grid plate 17 is configured as a thin grid plate having a plate thickness thinner than that of a conventional BWR nuclear reactor, and is similar to that of a conventional (existing improved boiling water reactor in Japan). It is installed at a position lower than the grid plate. Therefore, the grid plate 17 is degraded in its ability to support the channel box 22 in the core peripheral portion. Therefore, in the boiling water reactor 11 , by improving the structure of the channel box 22 , the upper side surface of the channel box 22 is made easier to engage (support) with the lattice plate 17 .
  • FIG. 3A is a side view of the channel box 22.
  • FIG. 3B is a top view of the upper portion of channel box 22.
  • FIG. 3A is a side view of the channel box 22.
  • FIG. 3B is a top view of the upper portion of channel box 22.
  • the main body part 122 of the channel box 22 has a configuration in which the first member 31 and the second member 32 are fixed by the welding part 33 .
  • the welded portion 33 fixes the first member 31 and the second member 32 by circumferential welding.
  • the first member 31 is a member forming the lower portion of the main body portion 122 .
  • the second member 32 is a member forming the upper portion of the main body portion 122 .
  • a plate spring 41 is attached to the upper portion of the channel box 22 to push the other channel box 22 to secure a gap.
  • the vertical width (length in the height direction) of the leaf spring 41 is slightly shorter than the vertical width of the second member 32 .
  • the leaf springs 41 are arranged so that the upper portion is located above the lattice plate 17 and the lower portion enters the inside of the lattice plate 17 .
  • the plate spring 41 is fastened to the upper portion of the fuel body 43 with bolts 42 .
  • the second member 32 forming the upper portion of the channel box 22 has a quadrangular shape when viewed from above, two adjacent surfaces are configured as thin portions 32a, and the other adjacent surface is formed as a thin portion 32a.
  • the two mating surfaces are configured as thickened portions 32b.
  • the thin portion 32a is a portion having a small plate thickness, and has a plate thickness equivalent to the plate thickness of the first member 31 that constitutes the lower portion of the channel box 22 .
  • the thick portion 32b is a portion thicker than the thin portion 32a.
  • the surface of the thin portion 32a abuts on the lattice plate 17.
  • the surface of thinned portion 32a is preferably formed as a flat machined surface 35 .
  • a groove-like mounting portion 34 is provided near the corner where the two thick portions 32b are adjacent to each other.
  • the attachment portion 34 is a portion in which the lower portion of the leaf spring 41 is accommodated.
  • the channel spacer 24 (see FIG. 2) is not attached to the channel spacer 24, but the thickened upper portion (thickness portion 32b) of the channel box 22 is ) function.
  • the channel box 22 preferably has a width (horizontal length) of the upper portion (the second member 32) that is greater than the width of the lower portion (the first member 31) of the channel spacer 24 (see FIG. 2). ) should be as thick as the plate thickness of That is, in the channel box 22, the width (horizontal length) of the upper portion (second member 32) is equal to the thickness of the channel spacer 24 (see FIG. 2) than the width of the lower portion (first member 31). It should be as big as possible.
  • the channel box 22 has a structure in which leaf springs 41 are added to its thick portion.
  • the boiling water reactor 11 includes a rectangular tubular channel box 22 arranged to surround the side surface of the fuel assembly 20, and the side surface of the channel box 22. and a disk-shaped lattice plate 17 that supports the upper part.
  • the width of the upper portion (second member 32) of the channel box 22 is thicker than the width of the lower portion (first member 31) by the thickness of the channel spacer 24, and the plate spring 41 (fastener spring) is attached to the thick portion of the channel box 22. ) is added.
  • the grid plate 17 is thinner than the conventional grid plate (the same applies to other embodiments).
  • the boiling water reactor 11 has a configuration in which the position of the lattice plate 17 is lower than the conventional lattice plate in order to apply the self-supporting control rod in the new BWR reactor (other embodiments as well). In such a configuration, the grid plate 17 is thinner and positioned lower than the conventional grid plate, so that the performance of supporting the channel box 22 in the core outer peripheral portion is degraded.
  • the width of the upper portion (second member 32) of the channel box 22 is made thicker (larger) than the width of the lower portion (first member 31) of the channel box 22 by the thickness of the channel spacer 24.
  • the plate spring 41 of the channel fastener 23 is reliably brought into contact with the lattice plate 17 by additionally providing the plate spring 41 in the thick portion.
  • the channel box 22 can be engaged (supported) with the lattice plate 17, and the support performance (support performance) of the channel box 22 (fuel assembly 20) is improved. can be improved.
  • FIG. 4 is a side view of the channel box 22A according to the second embodiment.
  • the channel box 22A according to the second embodiment is different from the channel box 22 according to the first embodiment (see FIG. 3A) in that the main body 122A is made of a single member. Another difference is that the width of the body portion 122A is uniform overall (that is, the upper portion and the lower portion have the same size).
  • a channel fastener 23 and a channel spacer 24 are attached to the top of the channel box 22A.
  • the channel fasteners 23 and the channel spacers 24 are arranged such that their upper portions are located above the grid plate 17 and their lower portions are inside the grid plate 17 .
  • the channel fastener 23 has a fastener guard 40 having a thickness necessary to secure a water gap with adjacent fuel assemblies during an earthquake.
  • the fastener guard 40 is arranged so that its upper portion is located above the grid plate 17 and its lower portion is inside the grid plate 17 .
  • the mounting portion of the channel fastener 23 is formed as a groove-shaped flat machined surface 36. As shown in FIG. As a result, the mounting portion of the channel fastener 23 is connected such that at least a portion of the lower end of the fastener guard 40 is within the depth of the recess (groove-shaped flat machined surface 36) provided on the channel box 22A side.
  • the machined surface 36 is formed as a countermeasure against being caught on the upper surface of the grid plate 17 or the like when the lower end of the channel fastener 23 is lifted.
  • the lower end of the fastener guard 40 is attached to the machined surface 36 so as to be embedded in the depth direction of the machined channel box 22A in the depth direction.
  • An inclined surface is provided at the lower end of the fastener guard 40, and even if the lower end of the fastener guard 40 is lifted, the upper surface of the lattice plate 17 and the inclined surface will contact each other during loading of the fuel assembly into the core. do.
  • the channel spacer 24 is fixed to the channel box 22A with a rivet 54 at a position above the grid plate 17 and near the upper end of the channel spacer 24 .
  • the rivet 54 is fastened to the channel box 22A at a position near the upper end of the channel spacer 24 so as not to hit the fuel body 43, and more preferably at a position spaced from the channel fastener 23. It is better to
  • the channel fasteners 23 and the channel spacers 24 abut against the lattice plate 17 at the hatched portions in FIG.
  • the channel box 22A is preferably made to be easily engaged (supported) with the grid plate 17 in order to improve the support performance (support performance) of the channel box 22A (fuel assembly 20).
  • the channel box 22A should have as large an area as possible for the hatched portion in FIG.
  • the lower end of the channel fastener 23 and the lower end of the channel spacer 24 are thicker than 1/2 of the thickness of the lattice plate 17. placed below (stretched below 1/2 of the thickness of grid plate 17).
  • the length T23 from the upper surface of the lattice plate 17 to the lower end of the channel fastener 23 is preferably longer (larger) than half the thickness T17 of the lattice plate 17 (that is, the thickness T17/2).
  • the length T24 from the upper surface of the grid plate 17 to the lower end of the channel spacer 24 is preferably longer (larger) than half the thickness T17 of the grid plate 17 (that is, the thickness T17/2).
  • the grid plate 17 is configured as a thin grid plate having a thickness thinner than that of a conventional grid plate.
  • the boiling water reactor 11 has a construction in which the position of the grid plate 17 is lower than that of the conventional grid plate in order to apply self-supporting control rods in the new BWR reactor.
  • the grid plate 17 is thinner and positioned lower than the conventional grid plate, so that the performance of supporting the channel box 22 in the core outer peripheral portion is degraded.
  • the channel box 22A is configured so that the lower ends of the channel fasteners 23 and the lower ends of the channel spacers 24 are arranged below 1/2 of the thickness of the grid plate 17. As shown in FIG. Further, it is known that the fuel assembly undergoes a dimensional change due to irradiation of neutrons during operation of the nuclear reactor, and the total length of the fuel assembly increases. In addition to this configuration, the contact portions 41a and 24a between the channel fastener 23 and the channel spacer 24 and the grid plate 17 are maintained in contact throughout the period of use of the fuel assembly in the nuclear reactor.
  • the contact area between the channel fastener 23 and the channel spacer 24 with the grid plate 17 is made as large as possible so that the plate spring 41 of the channel fastener 23 and the channel spacer 24 are brought into contact with the grid plate 17 more reliably.
  • the boiling water reactor 11 can improve the support performance (support performance) of the channel box 22A (fuel assembly 20) by using the channel box 22A according to this embodiment.
  • FIG. 5A is a side view of the channel box 22B according to Embodiment 3.
  • FIG. 5B is a partial cross-sectional view of channel box 22B.
  • FIG. 5C is a rear view of the channel box 22B.
  • the channel box 22B according to the third embodiment differs from the channel box 22A according to the second embodiment (see FIG. 4) in the following points.
  • the machined surface 36 (see FIG. 4) is not formed on the body portion 122B.
  • a channel fastener 23 having a fastener guard 140 instead of the fastener guard 40 (see FIG. 4) is attached.
  • a channel spacer 124 is attached instead of the channel spacer 24 (see FIG. 4).
  • the channel fastener 23 has a fastener guard 140 instead of the fastener guard 40 (see FIG. 4).
  • the fastener guard 140 has a shorter vertical width than the fastener guard 40 (see FIG. 4) and is arranged inside the grid plate 17 .
  • the fastener guard 140 is shaped to protect a portion of one of the left and right ends of the leaf spring 41 (the end closer to the channel spacer 124 ) and the lower end of the leaf spring 41 .
  • the channel fastener 23 is fixed to the main body portion 122B of the channel box 22B with a rivet 150. As shown in FIG.
  • the body portion 122B has a rectangular cylindrical shape, and the width thereof is uniform throughout (that is, the upper portion and the lower portion have the same size).
  • a rivet 150 fastens the fastener guard 140 of the channel fastener 23 to the channel box 22B at a position below the lower end of the leaf spring 41 .
  • the channel spacer 124 has a shorter vertical width than the channel spacer 24 (see FIG. 4) and is arranged inside the grid plate 17 .
  • the channel spacer 124 is aligned with the position of the lattice plate 17 which is lower than the conventional lattice plate (not shown), and is positioned lower than the mounting position of the conventional channel spacer (not shown). It is fastened to the body portion 122B of the box 22B.
  • the rivets 154 fasten the channel spacers 124 to the channel box 22B at positions overlapping the lattice plate 17 (positions between the upper surface and the lower surface of the lattice plate 17).
  • FIG. 5B shows a layout of a cross section obtained by cutting the mounting portion of the channel spacer 124 of the channel box 22B along the Y1-Y1 line shown in FIG. 5A, viewed from the lateral direction (arrow direction).
  • the channel box 22B is formed as a projecting portion 201 that is outwardly projecting (dimpled).
  • the channel spacer 124 is welded and fixed by the welding portion 202 on the outside by inserting the rivet 154 from the inside of the channel box 22B.
  • the fixing of rivets, including the rivet 154 is not limited to welding (the same shall apply hereinafter).
  • the channel box 22B Since the fuel body 43 is placed inside the channel box 22B, the part into which the rivet 154 of the channel box 22B is inserted is dimpled outward so that the fuel body 43 does not hit the rivet 154.
  • the channel box 22B has a structure in which the fixing rivet 154 is not located on the inner diameter side of the channel box 22B and does not interfere with the fuel body 43 by dimple processing the portion where the channel spacer 124 is attached.
  • FIG. 5C shows the configuration of the convex processed portion 201 formed on the mounting portion of the channel spacer 124 of the channel box 22B as seen from the inside (fuel body 43 side (see FIG. 5A)).
  • the protruded portion 201 has a rectangular shape and is configured to prevent the channel spacer 124 from rotating.
  • the attachment portion of the channel fastener 23 also has the same configuration as the attachment portion of the channel spacer 124 . That is, in the mounting portion of the channel fastener 23, the channel box 22B is formed as a projecting portion that is outwardly projecting (dimpled). The channel fastener 23 is welded and fixed on the outside of the channel box 22B by inserting a rivet 150 from the inside of the channel box 22B.
  • the channel box 22B has a structure in which the fixing rivet 150 is not located on the inner diameter side of the channel box 22B and does not interfere with the fuel body 43 by dimple processing the portion where the channel fastener 23 is attached.
  • a rivet 150 fastens the channel fastener 23 to the channel box 22B at a position below the lower end of the leaf spring 41 .
  • the fastener guard 140 of the channel fastener 23 and the channel spacer 124 are fixed to the main body portion 122B of the channel box 22B with rivets 150 and 154, respectively.
  • the attachment portion of the channel fastener 23 and the attachment portion of the channel spacer 124 of the channel box 22B are outwardly protruded (dimpled).
  • Such a channel box 22B is configured such that the plate spring 41 of the channel fastener 23, the fastener guard 140, and the channel spacer 124 are brought into contact with the lattice plate 17 without fail.
  • the boiling water reactor 11 uses the channel box 22B according to this embodiment, so that the channel box 22B can be engaged (supported) with the lattice plate 17, and the channel box 22B (fuel assembly 20 ) can improve the support performance (support performance).
  • FIG. 6A is a side view of the channel box 22C according to Embodiment 4.
  • FIG. 6B is a partial cross-sectional view of channel box 22C.
  • the channel box 22C according to the fourth embodiment has a fastener guard 240 instead of the fastener guard 140 (see FIG. 5A) compared to the channel box 22B according to the third embodiment (see FIG. 5A).
  • the difference is that a channel fastener 23 is attached.
  • the channel fastener 23 has a fastener guard 240 instead of the fastener guard 140 (see FIG. 5A).
  • the fastener guard 240 has a longer vertical width than the fastener guard 140 (see FIG. 5A), and is arranged so that its upper portion is located above the grid plate 17 and its lower portion is inside the grid plate 17. .
  • the fastener guard 240 is shaped to protect the entire left and right ends of the leaf spring 41 (the end closer to the channel spacer 124 ) and the lower end of the leaf spring 41 .
  • the channel fastener 23 is fixed to the main body portion 122C of the channel box 22B with a rivet 250. As shown in FIG.
  • the body portion 122C has a rectangular tubular shape, and the width thereof is uniform throughout (that is, the upper portion and the lower portion have the same size).
  • a rivet 250 holds both the fastener guard 240 of the channel fastener 23 and the leaf spring 41 to the channel box 22C above the upper surface of the grid plate 17. As shown in FIG.
  • the channel fastener 23 has a fastener guard 240 that protects the leaf spring 41.
  • a groove portion 241 into which the upper portion of the leaf spring 41 is inserted is formed on the inner surface side of the fastener guard 240 .
  • the channel fastener 23 is welded and fixed by a welding portion 203 on the outside by inserting a rivet 250 from the inside of the channel box 22C while the upper portion of the leaf spring 41 is inserted into the groove portion 241 .
  • a rivet 154 is inserted from the inside of the channel box 22C, and the channel spacer 124 is welded and fixed on the outside by a welding portion 202 (see FIG. 5B).
  • the plate springs 41 of the channel fasteners 23, the fastener guards 140, and the channel spacers 124 reliably contact the lattice plate 17 in the same manner as the channel box 22B according to the fifth embodiment (see FIG. 5A). It is configured to be in contact.
  • the boiling water reactor 11 can engage (support) the channel box 22C with the lattice plate 17, and the channel box 22C (the fuel assembly 20 ) can improve the support performance (support performance).
  • the channel box 22C according to the present embodiment has the leaf spring 41 attached to the channel box by the rivets 250 at a position above the upper surface of the lattice plate 17. I keep it at 22C.
  • the channel box 22C according to this embodiment can reduce manufacturing costs more than the channel box 22B according to the fifth embodiment (see FIG. 5A).
  • the length of the leaf spring 41 can be suppressed, and a reduction in spring force can be prevented.
  • FIG. 7A is a side view of the channel box 22D according to Embodiment 5.
  • FIG. 7B is a top view of integral part 300 attached to channel box 22D.
  • a channel box 22D according to Embodiment 5 has a configuration in which an integrated component 300 is attached to the upper portion of a main body portion 122D.
  • the integrated component 300 is a component in which a fastener portion 301 functioning as a channel fastener and a spacer portion 302 functioning as a channel spacer are integrated.
  • Unitary part 300 is preferably made of stainless steel.
  • the integral part 300 is attached with rivets 303 to a position lower than the mounting position of a conventional channel spacer (not shown) to match the position of the lattice plate 17 which is lower than the conventional lattice plate (not shown). It is fastened to the body portion 122D of the channel box 22D.
  • the body portion 122D has a rectangular cylindrical shape, and the width thereof is uniform throughout (that is, the upper portion and the lower portion have the same size).
  • the rivet 303 fastens the spacer portion 302 of the integral part 300 to the channel box 22D at a position overlapping the lattice plate 17 (a position between the upper surface and the lower surface of the lattice plate 17).
  • the integrated component 300 is welded and fixed on the outside by inserting rivets 303 from the inside of the channel box 22D at the mounting portion of the channel box 22D.
  • the position where the rivet 303 is fastened is preferably positioned as close to the corner of the L shape as possible.
  • the portion of the channel box 22D into which the rivet 303 is inserted is dimpled to prevent the fuel body 43 from hitting the rivet 303.
  • the integral part 300 has an L-shape when viewed from above.
  • the fastener portion 301 is formed with a groove, and the leaf spring 41 is attached to the groove.
  • the channel box 22 ⁇ /b>D is configured such that the plate spring 41 of the channel fastener (fastener portion 301 ) and the channel spacer (spacer portion 302 ) are brought into contact with the grid plate 17 reliably.
  • the boiling water reactor 11 can engage (support) the channel box 22D with the lattice plate 17, and the channel box 22D (fuel assembly 20 ) can improve the support performance (support performance).
  • the channel fastener (fastener portion 301) and the channel spacer (spacer portion 302) are integrated as an integral component 300, so that the channel fastener and the channel spacer can be easily attached to the main body. It can be attached to portion 122D. Therefore, the channel box 22D according to this embodiment can be manufactured at a lower cost than the channel boxes 22A, 22B, 22C of other embodiments having channel spacers.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications.
  • the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the described configurations.
  • part of the configuration of the embodiment can be replaced with another configuration, and it is also possible to add another configuration to the configuration of the embodiment.
  • Embodiments 1 to 5 described above may be applied only to the area where the lattice plate 17 is required based on the shuffling plan of the fuel assembly.
  • the shuffling plan of the fuel assembly means changing the position of the fuel used in order to equalize the burnup of the nuclear fuel and make effective use of it.
  • the required areas of the grid plate 17 are, for example, one-bundle cells and two-bundle cells.
  • a 1-bundle cell means the area into which the upper part of the integral channel box 22 is inserted.
  • the 2-bundle cell means an area into which the upper portions of the two channel boxes 22 are inserted.
  • the grating plate 17 is formed with a plurality of holes into which the upper portions of the channel boxes 22 are inserted.
  • Each hole is typically filled with the top of four channel boxes 22 .
  • the configurations of Embodiments 1 to 5 described above may be applied only to these 1-bundle cells and 2-bundle cells.
  • the mounting portion of the channel fastener 23 is formed as a groove-shaped flat machined surface 36, but this configuration is applicable to other embodiments other than the first embodiment. can also be applied to the configuration of

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Abstract

沸騰水型原子炉（１１）は、燃料集合体（２０）の側面を囲むように配置された四角筒状のチャンネルボックス（２２）と、チャンネルボックスの側面上部を支持する円板状の格子板（１７）と、を備えている。チャンネルボックスは、上部の横幅が下部の横幅よりもチャンネルスペーサの板厚相当に厚くなっているとともに、その厚い部分に板ばね（４１）を追設した構造になっている。

Description

沸騰水型原子炉
　本発明は、沸騰水型原子炉に関する。
　沸騰水型原子炉は、正方格子状に並べられた複数の燃料集合体の側面を四角筒状のチャンネルボックスで囲み、チャンネルボックスを介して燃料集合体の側面上部を格子板で支持する構成になっている（例えば、特許文献１参照）。
　ところで、改良型沸騰水型原子炉を含む今後の新設沸騰水型原子炉（以下、「新設ＢＷＲ型原子炉」と称する）では、従来型沸騰水型原子炉（以下、「従来ＢＷＲ型原子炉」と称する）の格子板よりも板厚（鉛直方向の幅）が薄い格子板（以下、「薄型格子板」と称する）を用いている。新設ＢＷＲ型原子炉は、薄型格子板の上面を従来とおおよそ同じ位置に配置するとともに、薄型格子板の下面を従来よりも高い位置に配置している。
　近年、自立型制御棒が海外（日本国外）ＢＷＲ５型原子炉において採用されている。自立型制御棒は、制御棒を格子板に届くように延長することで、制御棒全挿入時に格子板を支えとして自立する構造とした制御棒である。これにより、ダブルブレードガイドを用いずに燃料交換を実施することが可能となる。
　自立型制御棒を新設ＢＷＲ型原子炉に用いる場合、薄型格子板の板厚が従来ＢＷＲ型原子炉の格子板の板厚よりも薄いため、薄型格子板の上面を従来ＢＷＲ型原子炉とおおよそ同じ位置に配置した構成では、格子板の下面位置が高くなるため、自立型制御棒を成立させるためには、制御棒の全長をより長くする必要がある。しかしながら、制御棒を長くすると、原子炉の運転中に全引き抜きされた制御棒が受ける照射の影響が大きくなる等の影響があるため、新設ＢＷＲ型原子炉では自立型制御棒の成立が困難である。そこで、薄型格子板の上面を従来よりも低い位置に配置することが考えられる。
特開平８－２７８３８４号公報
　しかしながら、薄型格子板の上面を従来よりも低い位置に配置した場合、炉心外周部において、取り合い上、チャンネルボックス（燃料集合体）の水平方向の支持性能（サポート性能）が低い。
　本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、チャンネルボックス（燃料集合体）の支持性能（サポート性能）を向上させた沸騰水型原子炉を提供することを主な目的とする。
　前記目的を達成するため、本発明は、沸騰水型原子炉であって、燃料集合体の側面を囲むように配置された四角筒状のチャンネルボックスと、前記チャンネルボックスの側面上部を支持する円板状の格子板と、を備え、前記チャンネルボックスは、上部の横幅が下部の横幅よりもチャンネルスペーサの板厚相当に厚くなっているとともに、その厚い部分に板ばねを追設した構造になっている構成とする。
　その他の手段は、後記する。
　本発明によれば、チャンネルボックス（燃料集合体）の支持性能（サポート性能）を向上させることができる。
実施形態１に係る沸騰水型原子炉の内部構造を示すために一部を切断して示した斜視図である。 実施形態１に係る沸騰水型原子炉に配置される燃料集合体の支持構造を示す斜視図である。 実施形態１に係るチャンネルボックスの側面図である。 実施形態１に係るチャンネルボックスの上部の上面図である。 実施形態２に係るチャンネルボックスの側面図である。 実施形態３に係るチャンネルボックスの側面図である。 実施形態３に係るチャンネルボックスの部分断面図である。 実施形態３に係るチャンネルボックスの背面図である。 実施形態４に係るチャンネルボックスの側面図である。 実施形態４に係るチャンネルボックスの部分断面図である。 実施形態５に係るチャンネルボックスの側面図である。 実施形態５に係るチャンネルボックスに取り付けられる一体型部品の上面図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）について詳細に説明する。なお、各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示しているに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
　［実施形態１］
　＜沸騰水型原子炉の構成＞
　以下、図１を参照して、本実施形態１に係る沸騰水型原子炉１１の構成について説明する。図１は、本実施形態１に係る沸騰水型原子炉１１の内部構造を示すために一部を切断して示した斜視図である。
　図１に示すように、本実施形態１に係る沸騰水型原子炉１１は、原子炉圧力容器１２と、炉心１３と、炉心シュラウド１４と、制御棒案内管１５と、制御棒駆動機構ハウジング１６と、格子板１７と、炉心支持板１８と、を備え、炉心１３に燃料集合体２０が装荷されるようになっている。
　原子炉圧力容器１２の内部には、複数の燃料集合体２０が装荷される炉心１３と、炉心１３（燃料集合体２０）を取り囲む炉心シュラウド１４と、制御棒２５（図２参照）が格納される制御棒案内管１５と、炉心シュラウド１４の上部に配置され燃料集合体２０の横方向の支持の役目を持つ格子形状をした格子板１７と、炉心シュラウド１４の下部に配置され燃料集合体２０を支持する炉心支持板１８と、が配置されている。
　原子炉圧力容器１２の底部には、複数の制御棒駆動機構ハウジング１６が設けられている。制御棒駆動機構ハウジング１６の上部は、原子炉圧力容器１２の底部を貫通して、制御棒案内管１５の下部と接続されている。制御棒案内管１５の上部は、炉心支持板１８（燃料支持金具１９）に嵌め込まれている。制御棒駆動機構ハウジング１６の内部には、制御棒駆動機構（図示せず）が設けられており、制御棒案内管１５に格納された制御棒２５（図２参照）を炉心１３に挿入することができるようになっている。
　＜燃料集合体の支持構造＞
　図２は、沸騰水型原子炉１１に配置される燃料集合体２０の支持構造を示す斜視図である。図２では、手前側の燃料集合体２０と格子板１７の一部を切断して示している。
　図２に示すように、炉心１３を構成する燃料集合体２０は、複数の燃料棒２１が正方格子状に並べられている。燃料集合体２０の側面は、四角筒状のチャンネルボックス２２で囲まれている。チャンネルボックス２２の上部側面は、格子板１７によって支持されている。
　格子板１７は、円板状の形状を呈している。格子板１７は、原子炉圧力容器１２（図１参照）の内部に水平に配置される。格子板１７は、ステンレス鋼によって構成されている。格子板１７の内部には、チャンネルボックス２２の上部が挿入される複数の孔が設けられている。本実施形態では、格子板１７は、従来ＢＷＲ型原子炉の格子板よりも板厚（鉛直方向の幅）が薄い薄型格子板として構成されている。本実施形態に係る沸騰水型原子炉１１は、新設ＢＷＲ型原子炉で自立型制御棒を適用するために格子板１７の上面の位置を従来の格子板よりも下げた構成になっている。
　チャンネルボックス２２（燃料集合体２０）の上部には、チャンネルファスナ２３とチャンネルスペーサ２４が取り付けられている。チャンネルファスナ２３は、板ばね（以下、「ファスナスプリング」と称する場合もある。）を有しており、隣り合うチャンネルボックス２２（燃料集合体２０）を板ばねで押し合うことで、チャンネルボックス２２間の水ギャップを確保する構成要素である。チャンネルスペーサ２４は、地震等でチャンネルボックス２２の上部に横方向の荷重が加わり、チャンネルファスナ２３の板ばねが縮んだ場合でも水ギャップを維持する構成要素である。ただし、図３Ａに示すように、チャンネルスペーサ２４は、その他の構造に同様の機能を持たせる場合にはチャンネルボックス２２に取り付けないようにしてもよい。
　炉心支持板１８には、複数の燃料支持金具１９が配置されている。燃料集合体２０は、４体を１組として、燃料支持金具１９によって支持されるようになっている。これにより、４体を１組として支持される燃料集合体２０の相互間には、水ギャップ（図示せず）が形成される。燃料支持金具１９の下側には、制御棒案内管１５の上部が嵌め込まれている。
　制御棒２５は、制御棒駆動機構ハウジング１６（図１参照）の内部に設けられた制御棒駆動機構（図示せず）により駆動されるようになっている。制御棒駆動機構（図示せず）を動作させることにより、十字断面の制御棒２５は、制御棒案内管１５から燃料支持金具１９に形成される十字断面の貫通孔１９ａを通って、４体を１組として支持される燃料集合体２０の間の水ギャップ（図示せず）に挿入されるようになっている。
　＜チャンネルボックスの構成＞
　本実施形態では、格子板１７は、従来ＢＷＲ型原子炉の格子板よりも板厚が薄い薄型格子板として構成されており、かつ従来（日本国内の既設の改良型沸騰水型原子炉）の格子板よりも低い位置に設置されている。そのため、格子板１７は、炉心外周部分においてチャンネルボックス２２を支持する性能が低下している。そこで、沸騰水型原子炉１１は、チャンネルボックス２２の構成を改良することによって、チャンネルボックス２２の側面上部を格子板１７に係合（支持）させ易くしている。
　以下、図３Ａ及び図３Ｂを参照して、チャンネルボックス２２の構成について説明する。図３Ａは、チャンネルボックス２２の側面図である。図３Ｂは、チャンネルボックス２２の上部の上面図である。
　図３Ａに示すように、チャンネルボックス２２の本体部１２２は、第１部材３１と第２部材３２とを溶接部３３で固定した構成になっている。溶接部３３は、第１部材３１と第２部材３２とを周溶接で固定している。第１部材３１は、本体部１２２の下部を構成する部材である。第２部材３２は、本体部１２２の上部を構成する部材である。チャンネルボックス２２の上部には、他のチャンネルボックス２２を押して隙間を確保するための板ばね４１が取り付けられている。板ばね４１の縦幅（高さ方向の長さ）は、第２部材３２の縦幅より若干短くなっている。板ばね４１は、上部が格子板１７よりも上に位置し、下部が格子板１７の内部に入り込むように、配置される。板ばね４１は、ボルト４２で燃料体４３の上部に締結されている。
　図３Ｂに示すように、チャンネルボックス２２の上部を構成する第２部材３２は、上面視で四角形の形状を呈しており、隣り合う２つの面が肉薄部３２ａとして構成されており、他の隣り合う２つの面が肉厚部３２ｂとして構成されている。肉薄部３２ａは、板厚が薄い部分であり、チャンネルボックス２２の下部を構成する第１部材３１の板厚と同等の板厚になっている。肉厚部３２ｂは、肉薄部３２ａよりも板厚が厚い部分である。
　肉薄部３２ａの表面は、格子板１７に当接する。肉薄部３２ａの表面は、好ましくは、平坦な機械加工面３５として形成されているとよい。
　２つの肉厚部３２ｂの互いが隣接する角付近には、溝状の取付部３４が設けられている。取付部３４は、板ばね４１の下部が収まる部位である。なお、図３Ｂに示す例では、チャンネルスペーサ２４（図２参照）がチャンネルスペーサ２４に取り付けられていないが、チャンネルボックス２２の上部を厚くした部分（肉厚部３２ｂ）がチャンネルスペーサ２４（図２参照）の機能を果たす。
　図３Ａに示すように、チャンネルボックス２２は、好ましくは、上部（第２部材３２）の横幅（横方向の長さ）が下部（第１部材３１）の横幅よりもチャンネルスペーサ２４（図２参照）の板厚相当に厚くなっているとよい。つまり、チャンネルボックス２２は、上部（第２部材３２）の横幅（横方向の長さ）が下部（第１部材３１）の横幅よりもチャンネルスペーサ２４（図２参照）の板厚と同等の厚さ分大きいとよい。そして、チャンネルボックス２２は、その厚い部分に板ばね４１を追設した構造になっている。
　＜沸騰水型原子炉の主な特徴＞
　図３Ａ及び図３Ｂに示すように、本実施形態に係る沸騰水型原子炉１１は、燃料集合体２０の側面を囲むように配置された四角筒状のチャンネルボックス２２と、チャンネルボックス２２の側面上部を支持する円板状の格子板１７と、を備えている。チャンネルボックス２２は、上部（第２部材３２）の横幅が下部（第１部材３１）の横幅よりもチャンネルスペーサ２４の板厚相当に厚くなっているとともに、その厚い部分に板ばね４１（ファスナスプリング）を追設した構造になっている。
　本実施形態では、格子板１７は、従来の格子板よりも板厚が薄くなっている（他の実施形態も同様）。また、沸騰水型原子炉１１は、新設ＢＷＲ型原子炉で自立型制御棒を適用するために格子板１７の位置を従来の格子板よりも下げた構成になっている（他の実施形態も同様）。このような構成において、格子板１７は、従来の格子板よりも板厚が薄く、位置が低いことから、炉心外周部分においてチャンネルボックス２２を支持する性能が低下している。
　そこで、本実施形態では、チャンネルボックス２２の上部（第２部材３２）の横幅をチャンネルボックス２２の下部（第１部材３１）の横幅よりもチャンネルスペーサ２４の板厚相当に厚く（大きく）するとともに、その厚い部分に板ばね４１を追設したことで、チャンネルファスナ２３の板ばね４１を格子板１７に確実に当接させるようにしている。このような本実施形態に係る沸騰水型原子炉１１は、チャンネルボックス２２を格子板１７に係合（支持）させることができ、チャンネルボックス２２（燃料集合体２０）の支持性能（サポート性能）を向上させることができる。
　［実施形態２］
　以下、図４を参照して、本実施形態２に係るチャンネルボックス２２Ａの構成について説明する。図４は、本実施形態２に係るチャンネルボックス２２Ａの側面図である。
　図４に示すように、本実施形態２に係るチャンネルボックス２２Ａは、実施形態１に係るチャンネルボックス２２（図３Ａ参照）と比較すると、本体部１２２Ａが単一の部材で構成されている点、及び、本体部１２２Ａの横幅が全体的に均一になっている（つまり、上部と下部で同じ大きさになっている）点で相違している。
　図４に示すように、チャンネルボックス２２Ａの上部には、チャンネルファスナ２３と、チャンネルスペーサ２４と、が取り付けられている。チャンネルファスナ２３とチャンネルスペーサ２４は、それぞれ、上部が格子板１７よりも上に位置し、下部が格子板１７の内部に入り込むように、配置される。
　チャンネルファスナ２３は、地震時に隣接する燃料集合体との水ギャップを確保するのに必要な厚さを有するファスナガード４０を有している。ファスナガード４０は、上部が格子板１７よりも上に位置し、下部が格子板１７の内部に入り込むように、配置される。チャンネルボックス２２Ａの本体部１２２Ａにおいて、チャンネルファスナ２３の取付部は、溝状の平坦な機械加工面３６として形成されている。これにより、チャンネルファスナ２３の取付部は、ファスナガード４０の下端の少なくとも一部がチャンネルボックス２２Ａ側に設けられた凹部（溝状の平坦な機械加工面３６）の深さ内に収まるような取り合いとする構造になっている。ここで、チャンネルファスナやチャンネルボックスの製造誤差やチャンネルファスナのチャンネルボックスへの取り付け誤差により、チャンネルボックス２２Ａの本体部１２２Ａからチャンネルファスナ２３のファスナガード４０の下端が浮き上がった状態で取り付けられる場合がある。この浮き上がりはファスナガード４０が長手方向に長いほど大きくなる可能性があり、浮き上がりが過大な状態になると、燃料集合体の取扱い時（炉心への装荷時など）に、ファスナガード４０の下端が格子板１７の上面等に引っ掛かる可能性がある。機械加工面３６は、チャンネルファスナ２３の下端が浮き上がった場合の格子板１７の上面等への引っ掛かり対策として、形成されている。機械加工面３６には、加工されたチャンネルボックス２２Ａの深さ方向の範囲内に、ファスナガード４０の下端が厚さ方向に埋め込まれるように取り付けられている。ファスナガード４０の下端には傾斜面が設けられ、ファスナガード４０の下端に浮き上がりがある場合にも、炉心への燃料集合体の装荷中に格子板１７の上面とこの傾斜面が接触する取り合いにする。チャンネルスペーサ２４は、格子板１７よりも上方の、チャンネルスペーサ２４の上端付近の位置で、リベット５４によりチャンネルボックス２２Ａに固定されている。リベット５４は、燃料体４３に当たらないように、好ましくは、チャンネルスペーサ２４の上端付近の位置でチャンネルボックス２２Ａに留められるようにするとよく、さらに好ましくは、チャンネルファスナ２３から離間した位置で留められるようにするとよい。
　チャンネルファスナ２３とチャンネルスペーサ２４は、図４のハッチングを付した部分で格子板１７に当接する。チャンネルボックス２２Ａは、チャンネルボックス２２Ａ（燃料集合体２０）の支持性能（サポート性能）を向上させるために、チャンネルボックス２２Ａを格子板１７に係合（支持）させ易くするとよい。そのためには、チャンネルボックス２２Ａは、図４のハッチングを付した部分の面積をできるだけ大きくするとよい。
　そこで、本実施形態では、チャンネルボックス２２Ａの側面上部が格子板１７に支持されている状態において、チャンネルファスナ２３の下端とチャンネルスペーサ２４の下端は、格子板１７の厚さの１／２よりも下に配置される（格子板１７の厚さの１／２よりも下に伸ばした）。具体的には、格子板１７の上面からチャンネルファスナ２３の下端までの長さＴ２３は、格子板１７の厚さＴ１７の半分（すなわち、厚さＴ１７／２）よりも長い（大きい）とよい。また、格子板１７の上面からチャンネルスペーサ２４の下端までの長さＴ２４は、格子板１７の厚さＴ１７の半分（すなわち、厚さＴ１７／２）よりも長い（大きい）とよい。
　本実施形態では、格子板１７は、従来の格子板よりも板厚が薄い薄型格子板として構成されている。また、沸騰水型原子炉１１は、新設ＢＷＲ型原子炉で自立型制御棒を適用するために格子板１７の位置を従来の格子板よりも下げた構成になっている。このような構成において、格子板１７は、従来の格子板よりも板厚が薄く、位置が低いことから、炉心外周部分においてチャンネルボックス２２を支持する性能が低下している。
　そこで、本実施形態に係るチャンネルボックス２２Ａは、チャンネルファスナ２３の下端とチャンネルスペーサ２４の下端が格子板１７の厚さの１／２よりも下に配置される構成になっている。また、原子炉運転中における中性子の照射により燃料集合体に寸法変化が生じ、燃料集合体の全長は増加することが知られているが、このような本実施形態に係るチャンネルボックス２２Ａは、上述した構成とともに、原子炉における燃料集合体の使用期間中を通して、チャンネルファスナ２３及びチャンネルスペーサ２４と格子板１７との当接部４１ａ、２４ａの当接が維持される構成とする。また、好ましくはチャンネルファスナ２３とチャンネルスペーサ２４の格子板１７との当接面積をできるだけ大きくして、チャンネルファスナ２３の板ばね４１やチャンネルスペーサ２４を格子板１７により確実に当接させる構成とする。沸騰水型原子炉１１は、このような本実施形態に係るチャンネルボックス２２Ａを用いることで、チャンネルボックス２２Ａ（燃料集合体２０）の支持性能（サポート性能）を向上させることができる。
　［実施形態３］
　以下、図５Ａ乃至図５Ｃを参照して、本実施形態３に係るチャンネルボックス２２Ｂの構成について説明する。図５Ａは、本実施形態３に係るチャンネルボックス２２Ｂの側面図である。図５Ｂは、チャンネルボックス２２Ｂの部分断面図である。図５Ｃは、チャンネルボックス２２Ｂの背面図である。
　図５Ａに示すように、本実施形態３に係るチャンネルボックス２２Ｂは、実施形態２に係るチャンネルボックス２２Ａ（図４参照）と比較すると、以下の点で相違している。
　（１）本体部１２２Ｂに機械加工面３６（図４参照）が形成されていない点。
　（２）ファスナガード４０（図４参照）の代わりにファスナガード１４０を有するチャンネルファスナ２３が取り付けられている点。
　（３）チャンネルスペーサ２４（図４参照）の代わりに、チャンネルスペーサ１２４が取り付けられている点。
　本実施形態では、チャンネルファスナ２３は、ファスナガード４０（図４参照）の代わりにファスナガード１４０を有している。ファスナガード１４０は、ファスナガード４０（図４参照）よりも縦幅が短くなっており、格子板１７の内部に配置される。ファスナガード１４０は、板ばね４１の左右における片方の端部（チャンネルスペーサ１２４に近い方の端部）の一部分と、板ばね４１の下端部とを保護する形状になっている。チャンネルファスナ２３は、リベット１５０でチャンネルボックス２２Ｂの本体部１２２Ｂに固定されている。本体部１２２Ｂは、四角筒状の形状を呈しており、その横幅が全体的に均一になっている（つまり、上部と下部で同じ大きさになっている）。リベット１５０は、板ばね４１の下端よりも下の位置で、チャンネルファスナ２３のファスナガード１４０をチャンネルボックス２２Ｂに留めている。
　チャンネルスペーサ１２４は、チャンネルスペーサ２４（図４参照）よりも縦幅が短くなっており、格子板１７の内部に配置される。チャンネルスペーサ１２４は、従来の格子板（図示せず）よりも下げられた格子板１７の位置に合わせて、従来のチャンネルスペーサ（図示せず）の取付位置よりも低い位置に、リベット１５４でチャンネルボックス２２Ｂの本体部１２２Ｂに留められている。リベット１５４は、格子板１７と重なる位置（格子板１７の上面から下面までの間の位置）で、チャンネルスペーサ１２４をチャンネルボックス２２Ｂに留めている。
　図５Ｂは、チャンネルボックス２２Ｂのチャンネルスペーサ１２４の取付部を図５Ａに示すＹ１－Ｙ１線に沿って切断して得られる断面を、側面方向（矢印方向）から見たレイアウトを示している。図５Ｂに示すように、チャンネルスペーサ１２４の取付部において、チャンネルボックス２２Ｂは、外側に凸加工（ディンプル加工）された凸加工部２０１として形成されている。凸加工部２０１では、チャンネルスペーサ１２４は、チャンネルボックス２２Ｂの内側からリベット１５４が挿入されて外側で溶接部２０２により溶接固定されている。なお、リベット１５４をはじめ、リベットの固定は溶接には限られない（以下同じ）。
　チャンネルボックス２２Ｂは、内部に燃料体４３が入るため、燃料体４３がリベット１５４に当たらないように、チャンネルボックス２２Ｂのリベット１５４が挿入される部分を外側に凸加工（ディンプル加工）している。つまり、チャンネルボックス２２Ｂは、チャンネルスペーサ１２４を取り付ける部分を凸加工（ディンプル加工）することで、固定用のリベット１５４がチャンネルボックス２２Ｂの内径側にならず、燃料体４３と干渉しない構造になっている。
　図５Ｃは、チャンネルボックス２２Ｂのチャンネルスペーサ１２４の取付部に形成された凸加工部２０１を内側（燃料体４３側（図５Ａ参照））から見た構成を示している。図５Ｃに示すように、凸加工部２０１は、四角形の形状を呈しており、チャンネルスペーサ１２４の回り止めを行う構成になっている。
　なお、図示していないが、チャンネルファスナ２３の取付部も、チャンネルスペーサ１２４の取付部と同様の構成になっている。すなわち、チャンネルファスナ２３の取付部において、チャンネルボックス２２Ｂは、外側に凸加工（ディンプル加工）された凸加工部として形成されている。その凸加工部では、チャンネルファスナ２３は、チャンネルボックス２２Ｂの内側からリベット１５０が挿入されて外側で溶接固定されている。つまり、チャンネルボックス２２Ｂは、チャンネルファスナ２３を取り付ける部分を凸加工（ディンプル加工）することで、固定用のリベット１５０がチャンネルボックス２２Ｂの内径側にならず、燃料体４３と干渉しない構造になっている。リベット１５０は、板ばね４１の下端よりも下の位置で、チャンネルファスナ２３をチャンネルボックス２２Ｂに留めている。
　本実施形態に係るチャンネルボックス２２Ｂは、チャンネルファスナ２３のファスナガード１４０と、チャンネルスペーサ１２４をそれぞれリベット１５０，１５４でチャンネルボックス２２Ｂの本体部１２２Ｂに固定している。そして、チャンネルボックス２２Ｂのチャンネルファスナ２３の取付部とチャンネルスペーサ１２４の取付部は、外側に凸加工（ディンプル加工）されている。このようなチャンネルボックス２２Ｂは、チャンネルファスナ２３の板ばね４１やファスナガード１４０、チャンネルスペーサ１２４が格子板１７に確実に当接させる構成になっている。沸騰水型原子炉１１は、このような本実施形態に係るチャンネルボックス２２Ｂを用いることで、チャンネルボックス２２Ｂを格子板１７に係合（支持）させることができ、チャンネルボックス２２Ｂ（燃料集合体２０）の支持性能（サポート性能）を向上させることができる。
　［実施形態４］
　以下、図６Ａ及び図６Ｂを参照して、本実施形態４に係るチャンネルボックス２２Ｃの構成について説明する。図６Ａは、本実施形態４に係るチャンネルボックス２２Ｃの側面図である。図６Ｂは、チャンネルボックス２２Ｃの部分断面図である。
　図６Ａに示すように、本実施形態４に係るチャンネルボックス２２Ｃは、実施形態３に係るチャンネルボックス２２Ｂ（図５Ａ参照）と比較すると、ファスナガード１４０（図５Ａ参照）の代わりにファスナガード２４０を有するチャンネルファスナ２３が取り付けられている点で相違している。
　本実施形態では、チャンネルファスナ２３は、ファスナガード１４０（図５Ａ参照）の代わりにファスナガード２４０を有している。ファスナガード２４０は、ファスナガード１４０（図５Ａ参照）よりも縦幅が長くなっており、上部が格子板１７よりも上に位置し、下部が格子板１７の内部に入り込むように、配置される。ファスナガード２４０は、板ばね４１の左右における片方の端部（チャンネルスペーサ１２４に近い方の端部）の全域と、板ばね４１の下端部とを保護する形状になっている。チャンネルファスナ２３は、リベット２５０でチャンネルボックス２２Ｂの本体部１２２Ｃに固定されている。本体部１２２Ｃは、四角筒状の形状を呈しており、その横幅が全体的に均一になっている（つまり、上部と下部で同じ大きさになっている）。リベット２５０は、格子板１７の上面よりも上の位置で、チャンネルファスナ２３のファスナガード２４０と板ばね４１を共にチャンネルボックス２２Ｃに留めている。
　図６Ｂに示すように、チャンネルファスナ２３は、板ばね４１を保護するファスナガード２４０を有している。ファスナガード２４０の内面側には、板ばね４１の上部が挿入される溝部２４１が形成されている。チャンネルファスナ２３は、板ばね４１の上部が溝部２４１に挿入された状態で、チャンネルボックス２２Ｃの内側からリベット２５０が挿入されて外側で溶接部２０３により溶接固定されている。チャンネルスペーサ１２４は、チャンネルボックス２２Ｃの内側からリベット１５４が挿入されて外側で溶接部２０２（図５Ｂ参照）により溶接固定されている。
　本実施形態に係るチャンネルボックス２２Ｃは、実施形態５に係るチャンネルボックス２２Ｂ（図５Ａ参照）と同様に、チャンネルファスナ２３の板ばね４１やファスナガード１４０、チャンネルスペーサ１２４が格子板１７に確実に当接させる構成になっている。沸騰水型原子炉１１は、このような本実施形態に係るチャンネルボックス２２Ｃを用いることで、チャンネルボックス２２Ｃを格子板１７に係合（支持）させることができ、チャンネルボックス２２Ｃ（燃料集合体２０）の支持性能（サポート性能）を向上させることができる。
　しかも、本実施形態に係るチャンネルボックス２２Ｃは、実施形態５に係るチャンネルボックス２２Ｂ（図５Ａ参照）と異なり、リベット２５０により、格子板１７の上面よりも上の位置で、板ばね４１をチャンネルボックス２２Ｃに留めている。本実施形態では、リベット２５０を留める位置が燃料体４３よりも上にすることができるため、リベット２５０を留める場所に凸加工（ディンプル加工）を行わなくてもよい。そのため、本実施形態に係るチャンネルボックス２２Ｃは、実施形態５に係るチャンネルボックス２２Ｂ（図５Ａ参照）よりも製造コストを低減することができる。また、板ばね４１の長さを押さえることができ、ばね力の低下を防ぐことができる。
　［実施形態５］
　以下、図７Ａ及び図７Ｂを参照して、本実施形態５に係るチャンネルボックス２２Ｄの構成について説明する。図７Ａは、本実施形態５に係るチャンネルボックス２２Ｄの側面図である。図７Ｂは、チャンネルボックス２２Ｄに取り付けられる一体型部品３００の上面図である。
　図７Ａに示すように、本実施形態５に係るチャンネルボックス２２Ｄは、本体部１２２Ｄの上部に、一体型部品３００が取り付けられた構成になっている。一体型部品３００は、チャンネルファスナとして機能するファスナ部３０１とチャンネルスペーサとして機能するスペーサ部３０２とが一体化された部品である。一体型部品３００は、好ましくは、ステンレス鋼製であるとよい。
　一体型部品３００は、従来の格子板（図示せず）よりも下げられた格子板１７の位置に合わせて、従来のチャンネルスペーサ（図示せず）の取付位置よりも低い位置に、リベット３０３でチャンネルボックス２２Ｄの本体部１２２Ｄに留められている。本体部１２２Ｄは、四角筒状の形状を呈しており、その横幅が全体的に均一になっている（つまり、上部と下部で同じ大きさになっている）。リベット３０３は、格子板１７と重なる位置（格子板１７の上面から下面までの間の位置）で、一体型部品３００のスペーサ部３０２をチャンネルボックス２２Ｄに留めている。一体型部品３００は、チャンネルボックス２２Ｄの取付部において、チャンネルボックス２２Ｄの内側からリベット３０３が挿入されて外側で溶接固定されている。チャンネルボックス２２Ｄと一体型部品３００の熱延び対策のため、リベット３０３を留める位置は、好ましくは、できるだけＬ字の角寄りの位置にするとよい。
　チャンネルボックス２２Ｄは、内部に燃料体４３が入るため、燃料体４３がリベット３０３に当たらないように、チャンネルボックス２２Ｄのリベット３０３が挿入される部分を外側に凸加工（ディンプル加工）している。
　図７Ｂに示すように、一体型部品３００は、上面視でＬ字の形状を呈している。ファスナ部３０１は、溝部が形成されていて、その溝部に板ばね４１が取り付けられている。
　本実施形態に係るチャンネルボックス２２Ｄは、チャンネルファスナ（ファスナ部３０１）の板ばね４１とチャンネルスペーサ（スペーサ部３０２）が格子板１７に確実に当接させる構成になっている。沸騰水型原子炉１１は、このような本実施形態に係るチャンネルボックス２２Ｄを用いることで、チャンネルボックス２２Ｄを格子板１７に係合（支持）させることができ、チャンネルボックス２２Ｄ（燃料集合体２０）の支持性能（サポート性能）を向上させることができる。
　しかも、本実施形態に係るチャンネルボックス２２Ｄは、チャンネルファスナ（ファスナ部３０１）とチャンネルスペーサ（スペーサ部３０２）とが一体型部品３００として一体化されているため、チャンネルファスナとチャンネルスペーサを容易に本体部１２２Ｄに取り付けることができる。そのため、本実施形態に係るチャンネルボックス２２Ｄは、チャンネルスペーサを有する他の実施形態のチャンネルボックス２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃよりも製造コストを低減することができる。
　本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施形態の構成の一部を他の構成に置き換えることが可能であり、また、実施形態の構成に他の構成を加えることも可能である。また、各構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　前記した実施形態１から実施形態５の構成は、燃料集合体のシャフリング計画を基に、格子板１７の必要となる領域でのみ適用されるようにしてもよい。燃料集合体のシャフリング計画とは、核燃料の燃焼度の均一化と有効利用を図るため、使用されている燃料の位置を入れ替えることを意味する。格子板１７の必要となる領域とは、例えば、１バンドルセルと２バンドルセルである。１バンドルセルとは、一体のチャンネルボックス２２の上部が挿入される領域を意味する。また、２バンドルセルとは、二体のチャンネルボックス２２の上部が挿入される領域を意味する。この点について、詳述すると、格子板１７の内部には、チャンネルボックス２２の上部が挿入される複数の孔が形成されている。各孔は、通常、四体のチャンネルボックス２２の上部が挿入される。しかしながら、孔が設けられている最外周部分において、一体のチャンネルボックス２２の上部が挿入される領域（１バンドルセル）や二体のチャンネルボックス２２の上部が挿入される領域（２バンドルセル）が生じる。前記した実施形態１から実施形態５の構成は、これら１バンドルセルと２バンドルセルでのみ適用するようにしてもよい。
　また、例えば、前記した実施形態２において、チャンネルファスナ２３の取付部が溝状の平坦な機械加工面３６として形成されていることを説明したが、この構成は実施形態１以外の他の実施形態の構成にも適用することができる。
　１１　　沸騰水型原子炉
　１２　　原子炉圧力容器
　１３　　炉心
　１４　　炉心シュラウド
　１５　　制御棒案内管
　１６　　制御棒駆動機構ハウジング
　１７　　格子板
　１８　　炉心支持板
　１９　　燃料支持金具
　１９ａ　　貫通孔
　２０　　燃料集合体
　２１　　燃料棒
　２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ　　チャンネルボックス
　２３　　チャンネルファスナ
　２４，１２４　　チャンネルスペーサ
　２４ａ　　当接部
　２５　　制御棒
　３１　　第１部材
　３２　　第２部材
　３２ａ　　肉薄部
　３２ｂ　　肉厚部
　３３，２０２，２０３　　溶接部
　３４　　取付部
　３５，３６　　機械加工面
　４０，１４０，２４０　　ファスナガード
　４０ａ　　当接部
　４１　　板ばね
　４１ａ　　当接部
　４２　　ボルト
　４３　　燃料体
　５４，１５０，１５４，２５０，３０３　　リベット
　１２２，１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃ，１２２Ｄ　　本体部
　２０１　　凸加工部
　２４１　　溝部
　３００　　一体型部品
　３０１　　ファスナ部
　３０２　　スペーサ部
　Ｔ１７　　厚さ
　Ｔ２３，Ｔ２４　　長さ

Claims (15)

  1. 　燃料集合体の側面を囲むように配置された四角筒状のチャンネルボックスと、
    　前記チャンネルボックスの側面上部を支持する円板状の格子板と、を備え、
    　前記チャンネルボックスは、上部の横幅が下部の横幅よりもチャンネルスペーサの板厚相当に厚くなっているとともに、その厚い部分に板ばねを追設した構造になっている
    ことを特徴とする沸騰水型原子炉。
  2. 　請求項１に記載の沸騰水型原子炉において、
    　一体の前記チャンネルボックスが挿入される孔が形成された前記格子板の領域を１バンドルセルとし、二体の前記チャンネルボックスの上部が挿入される孔が形成された前記格子板の領域を２バンドルセルとし、
    　前記１バンドルセルと前記２バンドルセルで、前記チャンネルボックスは、上部の横幅が下部の横幅よりもチャンネルスペーサの板厚相当に厚くなっているとともに、その厚い部分に板ばねを追設した構造になっている
    ことを特徴とする沸騰水型原子炉。
  3. 　燃料集合体の側面を囲むように配置された四角筒状のチャンネルボックスと、
    　前記チャンネルボックスの側面上部を支持する円板状の格子板と、を備え、
    　前記チャンネルボックスの上部には、他のチャンネルボックスを板ばねで押して隙間を確保するチャンネルファスナと、前記チャンネルファスナの板ばねが縮んだ場合において他のチャンネルファスナとの間の隙間を維持するチャンネルスペーサと、が取り付けられており、
    　前記チャンネルボックスの側面上部が前記格子板に支持されている状態において、前記チャンネルファスナの下端と前記チャンネルスペーサの下端は、前記格子板の厚さの１／２よりも下に配置される
    ことを特徴とする沸騰水型原子炉。
  4. 　請求項３に記載の沸騰水型原子炉において、
    　一体の前記チャンネルボックスが挿入される孔が形成された前記格子板の領域を１バンドルセルとし、二体の前記チャンネルボックスの上部が挿入される孔が形成された前記格子板の領域を２バンドルセルとし、
    　前記１バンドルセルと前記２バンドルセルで、前記チャンネルボックスの側面上部が前記格子板に支持されている状態において、前記チャンネルファスナの下端と前記チャンネルスペーサの下端は、前記格子板の厚さの１／２よりも下に配置される
    ことを特徴とする沸騰水型原子炉。
  5. 　燃料集合体の側面を囲むように配置された四角筒状のチャンネルボックスと、
    　前記チャンネルボックスの側面上部を支持する円板状の格子板と、を備え、
    　前記チャンネルボックスの上部には、他のチャンネルボックスを板ばねで押して隙間を確保するチャンネルファスナと、前記チャンネルファスナの板ばねが縮んだ場合において他のチャンネルファスナとの間の隙間を維持するチャンネルスペーサと、が取り付けられており、
    　前記チャンネルボックスは、前記チャンネルファスナの取付部と前記チャンネルスペーサの取付部とが外側に凸加工されている
    ことを特徴とする沸騰水型原子炉。
  6. 　請求項５に記載の沸騰水型原子炉において、
    　一体の前記チャンネルボックスが挿入される孔が形成された前記格子板の領域を１バンドルセルとし、二体の前記チャンネルボックスの上部が挿入される孔が形成された前記格子板の領域を２バンドルセルとし、
    　前記１バンドルセルと前記２バンドルセルで、前記チャンネルボックスは、前記チャンネルファスナの取付部と前記チャンネルスペーサの取付部とが外側に凸加工されている
    ことを特徴とする沸騰水型原子炉。
  7. 　請求項５に記載の沸騰水型原子炉において、
    　前記チャンネルファスナと前記チャンネルスペーサとは、前記チャンネルボックスのそれぞれの取付部において、前記チャンネルボックスの内側からリベットが挿入されている
    ことを特徴とする沸騰水型原子炉。
  8. 　請求項７に記載の沸騰水型原子炉において、
    　前記リベットは、前記板ばねの下端よりも下の位置で、前記チャンネルファスナを前記チャンネルボックスに留めている
    ことを特徴とする沸騰水型原子炉。
  9. 　燃料集合体の側面を囲むように配置された四角筒状のチャンネルボックスと、
    　前記チャンネルボックスの側面上部を支持する円板状の格子板と、を備え、
    　前記チャンネルボックスの上部には、他のチャンネルボックスを板ばねで押して隙間を確保するチャンネルファスナと、前記チャンネルファスナの板ばねが縮んだ場合において他のチャンネルファスナとの間の隙間を維持するチャンネルスペーサと、が取り付けられており、
    　前記チャンネルファスナは、前記板ばねを保護するファスナガードを有し、
    　前記ファスナガードの内面側には、前記板ばねの上部が挿入される溝部が形成されており、
    　前記ファスナガードは、前記板ばねの上部が前記溝部に挿入された状態で前記チャンネルボックスの内側からリベットが挿入され、
    　前記チャンネルスペーサは、前記チャンネルボックスの内側からリベットが挿入されている
    ことを特徴とする沸騰水型原子炉。
  10. 　請求項９に記載の沸騰水型原子炉において、
    　一体の前記チャンネルボックスが挿入される孔が形成された前記格子板の領域を１バンドルセルとし、二体の前記チャンネルボックスの上部が挿入される孔が形成された前記格子板の領域を２バンドルセルとし、
    　前記１バンドルセルと前記２バンドルセルで、前記ファスナガードは、前記板ばねの上部が前記溝部に挿入された状態で前記チャンネルボックスの内側からリベットが挿入され、前記チャンネルスペーサは、前記チャンネルボックスの内側からリベットが挿入されている
    ことを特徴とする沸騰水型原子炉。
  11. 　請求項９に記載の沸騰水型原子炉において、
    　前記リベットは、前記格子板の上面よりも上の位置で、前記チャンネルファスナを前記チャンネルボックスに留めている
    ことを特徴とする沸騰水型原子炉。
  12. 　燃料集合体の側面を囲むように配置された四角筒状のチャンネルボックスと、
    　前記チャンネルボックスの側面上部を支持する円板状の格子板と、を備え、
    　前記チャンネルボックスの上部には、他のチャンネルボックスを板ばねで押して隙間を確保するチャンネルファスナと前記チャンネルファスナの板ばねが縮んだ場合において他のチャンネルファスナとの間の隙間を維持するチャンネルスペーサとを一体に形成した一体型部品が取り付けられている
    ことを特徴とする沸騰水型原子炉。
  13. 　請求項１２に記載の沸騰水型原子炉において、
    　一体の前記チャンネルボックスが挿入される孔が形成された前記格子板の領域を１バンドルセルとし、二体の前記チャンネルボックスの上部が挿入される孔が形成された前記格子板の領域を２バンドルセルとし、
    　前記１バンドルセルと前記２バンドルセルで、前記チャンネルボックスの上部に前記一体型部品が取り付けられている
    ことを特徴とする沸騰水型原子炉。
  14. 　請求項１２に記載の沸騰水型原子炉において、
    　前記一体型部品は、前記チャンネルボックスの取付部において、前記チャンネルボックスの内側からリベットが挿入されている
    ことを特徴とする沸騰水型原子炉。
  15. 　請求項３乃至請求項１４のいずれか一項に記載の沸騰水型原子炉において、
    　前記チャンネルファスナの取付部は、機械加工された機械加工面として形成されている
    ことを特徴とする沸騰水型原子炉。
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JPH0573597U (ja) * 1992-03-04 1993-10-08 原子燃料工業株式会社 沸騰水型原子炉用燃料集合体のチャンネルボックス
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