JP2003270373A - 沸騰水型原子炉用燃料集合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 照射済みＢＷＲ燃料集合体へのチャンネルボ
ックスの再装着がスムーズで容易に行うことができ、外
観検査作業の効率向上を可能とする沸騰水型原子炉用燃
料集合体の提供。 【解決手段】 複数本の燃料棒が所定の正方格子状配列
の束として上部タイプレートおよび下部タイプレートに
よって上下両端で支持され、角筒状のチャンネルボック
ス内に収められてなる沸騰水型原子炉用燃料集合体にお
いて、前記下部タイプレートの上面周縁に、最外周燃料
棒の最外表面位置よりも集合体内側の位置から傾斜する
テーパ面を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、沸騰水型原子炉用
燃料集合体に関するものであり、詳しくはチャンネルボ
ックスの装着を容易にする構成を備えた下部タイプレー
トに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】沸騰水型原子炉（以下、ＢＷＲと記す）
の燃料集合体は、図４の概略縦断面図に示すように、多
数本の燃料棒１１が所定の正方格子状配列の束として上
部タイプレート１０４および下部タイプレート１０５に
上下両端で支持され、角筒状のチャンネルボックス１１
０内に収められてなるものである。燃料棒１０１の束
は、通常、中央部に中空管からなる水管１０２を少数本
含んでおり、上下部タイプレート間の複数箇所に所定間
隔で配置されたスペーサグリッド１０３によって互いに
間隔をあけて正方格子状配列に支持されている。

【０００３】照射済みＢＷＲ燃料集合体については、発
電所定期検査期間中にチャンネルボックスを取り外して
外観検査が行われ、検査終了後には、再びチャンネルボ
ックスが取り付けられる。

【０００４】このような照射済み燃料集合体に対するチ
ャンネルボックスの再装着作業は、貯蔵プール水中に沈
めた燃料集合体に対して、上方からクレーン等で吊した
チャンネルボックスを遙か下方の水中での微妙な位置調
整と共に行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、照射済
み燃料集合体の場合は過去の照射によって各部にそりや
曲がりが生じていることが多く、上記のようなチャンネ
ルボックスの再取り付けの際に、図５に示すようにチャ
ンネルボックス下端が下部タイプレート１０５の上部周
縁付近に引っ掛かり、しかもこれが水中深い箇所で生じ
るのでチャンネルボックス１１０の装着が極めて困難と
なることがある。

【０００６】この場合、チャンネルボックス位置を微調
整して、燃料集合体の下部タイプレートの下方へ挿入さ
れるまで作業を行わなければならないが、現行では水面
下６ｍよりも深い水中以上の位置にあるチャンネルボッ
クスの最下端位置をクレーン操作で微妙に調整するのは
容易ではなく、またこの作業は、作業者が照射燃料が配
置された貯蔵プールの燃料取り扱い装置の直上に位置し
て行うため被爆しやすい環境にあり、作業時間のロスは
作業者の被爆量を増加させてしまう。

【０００７】このような引っ掛かりは、照射済み燃料集
合体のチャンネルボックスに、軸方向の反りや湾曲が生
じていることのみならず、チャンネルボックス下部は稼
働中の原子炉内で照射を受ける間に高い内圧の作用を受
けているため、その応力変形で四辺部が外方へ膨らみ、
結果として四隅の対角間隔が相対的に小さくなっている
ことがあり、これらが原因となってチャンネルボックス
の下端が下部タイプレートの上面、特にコーナー部に乗
り上げてしまうために生じる。

【０００８】従来、チャンネルボックスの装着性に関し
ては、燃料集合体を挿入する際に上部タイプレートにガ
イドを装着する方法や上部タイプレートのハンドル形状
を変更する方策等が採用されているが、これらは燃料集
合体上部における挿入性に着目したものである。

【０００９】原子力発電所では、被爆低減および経済性
向上を目指して発電所定期検査期間の短縮が図られてお
り、外観検査作業についても時間の短縮の要求が高まっ
ているが、上記のように、軸方向に湾曲が生じていた
り、コーナー部の対角間隔が小さくなってしまったチャ
ンネルボックスの再装着において、下部タイプレートに
引っ掛かって作用時間にロスが生じるのを防ぐ有効な手
段はなかった。

【００１０】本発明の目的は、上記問題点に鑑み、照射
済みＢＷＲ燃料集合体であってもチャンネルボックスの
再装着がスムーズで容易に行い得る下部タイプレートを
備えた、外観検査作業の効率向上を可能とする燃料集合
体を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明に係る沸騰水型原子炉用燃料
集合体は、複数本の燃料棒が所定の正方格子状配列の束
として上部タイプレートおよび下部タイプレートによっ
て上下両端で支持され、角筒状のチャンネルボックス内
に収められてなる沸騰水型原子炉用燃料集合体におい
て、前記下部タイプレートは、上面周縁に、最外周燃料
棒の最外表面位置よりも集合体内側の位置から傾斜する
テーパ面を有するものである。

【００１２】また、請求項２に記載の発明に係る沸騰水
型原子炉用燃料集合体は、請求項１に記載の沸騰水型原
子炉用燃料集合体において、前記テーパ面は、前記上面
周縁のうち、少なくとも互いに対向する２つのコーナー
領域に形成されていることを特徴とするものである。

【００１３】さらに、請求項３に記載の発明に係る沸騰
水型原子炉用燃料集合体は、請求項１または請求項２に
記載の沸騰水型原子炉用燃料集合体において、前記テー
パ面は、燃料棒下部端栓が挿入される上部支持板の挿入
孔の突出縁部に形成されていることを特徴とするもので
ある。

【００１４】本発明の沸騰水型原子炉用燃料集合体にお
いては、下部タイプレートの上面周縁に、最外周燃料棒
の最外表面位置よりも集合体内側に入り込んだ位置から
傾斜するテーパ面を設けたものであるため、照射済み燃
料集合体におけるチャンネルボックスの再装着の際も、
チャンネルボックスの下端縁が最外周燃料棒の最外表面
に沿って下降しても、その下端縁はテーパ面に到達し、
その傾斜に応じて更に下方向へ案内されてそのまま所定
位置まで装着が進む。

【００１５】従って本発明によれば、チャンネルボック
スに軸方向の湾曲が生じており、その下端縁の一部が従
来は下部タイプレート上面縁に引っ掛かってしまう位置
で燃料集合体に対して下降してきても、前記テーパ面に
よって下部タイプレートへの引っ掛かりは回避され、常
にスムーズな装着が可能となるため、装着の時間的ロス
もなくなり、作業者への被爆時間増加の問題は解消され
る。

【００１６】また、照射済み燃焼集合体の再装着される
チャンネルボックスの変形は、軸方向の湾曲よりも、照
射中にチャンネルボックス下部に対する高い内圧に基づ
く応力変形による四辺の外方への膨らみに由来する四隅
の対角間隔の相対的短小化の方が顕著である場合が考え
られる。

【００１７】そこで、前記テーパ面の形成を、請求項２
に記載したように、下部タイプレートの上面周縁のう
ち、少なくとも互いに対向する２つのコーナー領域とす
れば、前記のような特に四隅の対角間隔が小さくなって
いる場合に、チャンネルボックスのコーナー部下端縁が
テーパ面の傾斜により下方へ案内されて下部タイプレー
トの上面コーナー部縁への引っ掛かりは回避される。

【００１８】このように、チャンネルボックス下端縁の
引っ掛かりが主にコーナー部に生じるような場合で、前
記テーパ面は下部タイプレートの上面縁全周に亘って設
ける必要なくコーナー領域にのみ設ければよい場合に
は、従来と同一構成で製造された下部タイプレートに上
記テーパ面を形成できる別部材を取り付けるという簡便
な製造方法が採用できる。

【００１９】なお、一般的な下部タイプレートは、上面
は燃料棒の下部端栓を支持する上部支持板で構成されて
おり、この上部支持板には、各燃料棒下部端栓が挿入さ
れる挿入孔が形成されている。また、この挿入孔の開口
縁部は上部支持板上に突出形成されていることが多い。
この場合、開口縁部の上端がこの下部タイプレートの最
上面部となっており、各最外周燃料棒対応の挿入孔の付
近では、その開口縁部の外側領域が下部タイプレートの
最上面縁となるので、最外周燃料棒の最外周表面より内
側からテーパ面を開始させるためには、最外周の各開口
縁部の外側領域にテーパ面を形成すれば良い。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施形態による沸
騰水型原子炉用燃料集合体の下部タイプレートとして、
上面縁全周に亘ってチャンネルボックス案内用のテーパ
面が設けられた下部タイプレートを図１に示す。図１
（ａ）は下部タイプレートを上方から見た部分平面図で
あり、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）の図中に円Ａで
示した最外周配列部分の拡大図である。なお、図１
（ａ）の平面図は、全コーナー部が互いに対称な同一構
成であるため、一つのコーナー部分のみを図示して他を
省いた。

【００２１】本実施形態による燃料集合体は、テーパ面
４が設けられている下部タイプレート５以外は従来の燃
料集合体と同様の構成を持つものである。即ち、多数本
の燃料棒１１が所定の正方格子状配列の束として上部タ
イプレートおよび下部タイプレート５に上下両端で支持
され、角筒状のチャンネルボックス１０内に収められる
ものである。

【００２２】また本実施形態では、下部タイプレート５
の上面縁全周に亘って、最外周燃料棒１１の最外表面位
置よりも集合体内側に入り込んだ位置から傾斜が開始さ
れるテーパ面４が設けられている。

【００２３】具体的には、下部タイプレート５の上面に
は各燃料棒１１を支持するためにその下部端栓が挿入さ
れる挿入孔２と挿入孔２同士間に形成された冷却材流路
孔Ｒとが配された上部支持板１が設けられている。

【００２４】従ってこの支持板１の上面縁にテーパ面４
を形成することになるが、実際には支持板１上に突出し
ている挿入孔２の開口縁部３の上端がこの下部タイプレ
ート５の最上面部となっており、各最外周燃料棒対応の
挿入孔２ａの付近では、その開口縁部３ａの外側領域が
下部タイプレート５の最上面縁となるので、最外周燃料
棒１１ａの最外周表面よりも内側からテーパ面を開始さ
せるために、最外周の各開口縁部３ａの外側領域にテー
パ面４を形成するものとした。

【００２５】なお、本実施形態においては、チャンネル
ボックス１０の下端縁をよりスムーズに下方へ案内でき
るように、テーパ面４は各最外周開口縁部３ａだけでな
く、その下の支持板１の上縁部にも連続形成してテーパ
幅を広くした。

【００２６】このように、本実施形態においては、最外
周挿入孔２の開口縁部３ａから上部支持板１にかけて下
部タイプレート５の全周に亘って幅広のテーパ面４が形
成されているため、照射済み燃料集合体におけるチャン
ネルボックス１０の再装着の際には、チャンネルボック
ス１０の下端縁部分がどんなに集合体内側に寄っても常
にテーパ面４上に到達し、該テーパ面４で下方へ案内さ
れて下部タイプレート５に引っ掛かることなくスムーズ
に装着が行われる。従って、装着の時間的ロスもなくな
り、外観検査の作業効率が向上すると共に、作業者への
被爆時間増加の問題は解消される。

【００２７】なお、本実施形態における下部タイプレー
ト５は、上部支持板１および最外周開口縁部３ａの外側
領域にテーパ面４が設けられた上部形状以外は従来とほ
ぼ同様の構成で良いため、鋳型の変更のみで容易に製造
することができる。

【００２８】また、本発明におけるテーパ面は、上記実
施の形態に示したような下部タイプレート上面縁の全周
に亘って形成しておくものに限らない。

【００２９】本発明の第２の実施形態として、図２に下
部タイプレートの上面縁の四辺にそれぞれテーパ面を設
けた場合を示す。図２（ａ）は下部タイプレートを上方
から見た部分平面図であり、（ｂ）は側面の最外周配列
部分の拡大図である。

【００３０】本実施形態においては、図５に示した従来
の下部タイプレートと同一形状のものに、テーパ部材を
設けたものである。即ち、下部タイプレート１５の上面
縁四辺の段状部分１６の上にそれぞれ断面略台形状のテ
ーパ部材１３を設置することにより、最外周燃料棒１１
ａの最外表面位置よりも集合体内側に入り込んだ位置か
ら傾斜が始まるテーパ面１４を設けたものである。

【００３１】この下部タイプレート１５は、従来の鋳型
によって形成された下部タイプレートに対して、後にそ
の上面縁の四辺それぞれに、断面略台形の棒状テーパ部
材１３を取り付けて得ることもでき、また鋳型の変更に
よりテーパ部材１３を一体的に成形して予めテーパ面１
４を形成して得ることもできる。

【００３２】以上の第２実施形態による下部タイプレー
ト１５は、上面縁の四辺にテーパ面１４が形成されてお
り、特に、照射によってチャンネルボックス１０の軸方
向の曲がりが大きく、主にこの曲がりに着目して対応す
べき場合に有効である。

【００３３】これに対して、照射中にチャンネルボック
ス下部に作用した高い内圧による応力変形で四辺が外方
へ膨らみ、その結果として四隅の対角間隔の相対的短小
化の方が軸方向の湾曲よりも顕著であって、下部タイプ
レートのコーナー部への引っ掛かりが生じ易いと思われ
る場合には、テーパ面を下部タイプレートの上面周縁の
コーナー領域に設ける方が好ましい。

【００３４】本発明の第３の実施形態として、四つのコ
ーナー部にそれぞれテーパ部材２３を設けた下部タイプ
レート２５を図３に示す。図３は、下部タイプレートを
上方から見た平面図であるが、本実施形態における下部
タイプレートでは、全コーナー部は互いに対称な同一構
成を持つものであり、ここでは一つのコーナー部分を図
示し、他のコーナー部の図示は省いた。

【００３５】本実施形態においては、図５および図２に
示した従来の下部タイプレートと同一形状の鋳型で成形
したものに、各コーナー部にそれぞれ断面略台形状の小
片からなるテーパ部材２３を二つずつ取り付け、テーパ
面２４を設けたものである。

【００３６】これにより、下端縁の対角間隔が相対的に
短くなっているチャンネルボックスを再装着する際に、
従来は下部タイプレートのコーナー部の上面縁に引っ掛
かり易かったチャンネルボックス下端縁の四隅部分が前
記テーパ面２４に当接して下方へ案内され、スムーズに
再装着が行える。

【００３７】また、本実施形態のように従来型の下部タ
イプレートに小さいテーパ部材２３を取り付けて済む場
合には、下部タイプレートとは別部品として容易にテー
パ部材２３を製造しておき、簡便に取り付けることがで
きる。

【００３８】なお、以上の実施形態においては、テーパ
部材を断面概略台形状のものとしたが、本発明はこれに
限定するものではなく、実際に取り付けられる所定位置
の下部タイプレート上面縁、例えば上部支持板などの形
状、構成に対応させ、最外周燃料棒の最外周表位置より
も内側の位置から傾斜するテーパ面を形成できるもので
あれば良い。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の沸騰水型
原子炉用燃料集合体においては、下部タイプレートの上
面縁に最外周燃料棒の最外表面位置よりも集合体内側の
位置から傾斜するテーパ面を設けたものであるため、照
射により軸方向に湾曲が生じたり、下方の四辺が膨らん
で四隅の対角間隔が小さくなってしまったチャンネルボ
ックスでも、前記テーパ面による案内によって下部タイ
プレート上面縁に引っ掛かることなくスムーズに再装着
でき、外観検査作業効率が向上し、時間的ロスによる作
業者の作業者への被爆時間増加の問題が解消できるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による沸騰水型原子炉
用燃料集合体の下部タイプレートの構成を示す概略図で
あり、（ａ）は下部タイプレートを上方から見た部分平
面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）の図中Ａで示し
た円内部分の拡大図である。

【図２】本発明の第２の実施形態による沸騰水型原子炉
用燃焼集合体の下部タイプレートの構成を示す概略図で
あり、（ａ）は下部タイプレートを上方から見た部分平
面図、（ｂ）は最外周配列部分の側面部分拡大図であ
る。

【図３】本発明の第３の実施形態による沸騰水型原子炉
用燃焼集合体の下部タイプレートの上方から見た部分概
略平面図である。

【図４】一般的な沸騰水型原子炉用燃料集合体の全体構
成の概略を示す縦断面図である。

【図５】従来の沸騰水型原子炉用燃料集合体の下部タイ
プレートの一例を示す概略構成図であり、（ａ）は下部
タイプレートを上方から見た部分平面図、（ｂ）は側面
図、（ｃ）は（ｂ）の図中Ｂで示した円内部分の拡大図
である。

【符号の説明】

１：上部支持板 ２：挿入孔 Ｒ：冷却材流路孔 ３：開口縁部 ３ａ：最外周配列の開口縁部 ４，１４，２４：テーパ面 ５，１５，２５，１０５：下部タイプレート １０，１１０：チャンネルボックス １１，１０１：燃料棒 １１ａ：最外周配列燃料棒 １３，２３：テーパ部材 １０２：水管 １０３：スペーサグリッド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の燃料棒が所定の正方格子状配列
   の束として上部タイプレートおよび下部タイプレートに
   よって上下両端で支持され、角筒状のチャンネルボック
   ス内に収められてなる沸騰水型原子炉用燃料集合体にお
   いて、 前記下部タイプレートは、上面周縁に、最外周燃料棒の
   最外表面位置よりも集合体内側の位置から傾斜するテー
   パ面を有することを特徴とする沸騰水型原子炉用燃料集
   合体。
2. 【請求項２】 前記テーパ面は、前記上面周縁のうち、
   少なくとも互いに対向する２つのコーナー領域に形成さ
   れていることを特徴とする請求項１に記載の沸騰水型原
   子炉用燃料集合体。
3. 【請求項３】 前記テーパ面は、燃料棒下部端栓が挿入
   される上部支持板の挿入孔の突出縁部に形成されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の沸騰
   水型原子炉用燃料集合体。