JPH01100497A - 冷却水流れの分別を伴う核燃料アセンブリー - 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】 ［技術分野］ 本発明は、上方向冷却水流によって冷却されかつ減速さ
れる原子炉の燃料アセンブリーに関し、特に、それに限
定されるものではないが、軽水冷却減速原子炉用として
好適である。

［従来の技術］ 原子炉コアは、一般に燃料アセンブリーを形成し、六角
形または四角形の断面を有し、コア支持板により支持さ
れている。

最近用いられている燃料アセンブリーは、燃料棒（これ
は核分裂性物質および／または核燃料親物質を含有する
棒を示す）の束およびグリッドを支持して燃料棒なレギ
ュラーアレイの節点に維持するガイドチューブによって
一緒になる上下端ピースまたはノズルよりなり該束を所
定の位置に保持する構造体よりなる種類のものであり、
その大部分は上方向冷却水流によってアセンブリーに印
加される力を伝達する弾性手段よりなる。

上端ピースは、数種の機械的および水圧機能を果す、そ
れはアセンブリーを取り扱うことを可能にする。それは
コアを決定する上部コアプレートと共動してアセンブリ
ーのレベルを固定する。上端ピースは、またガイドチュ
ーブに挿入可能であってクラスターを形成する細長いエ
レメント用の開口部を備えており、これらのクラスター
は永久に挿入されたままでもよく（ブラッグまたは中性
子源クラスター）、または運転中動くように配列される
（中性子吸収またはスペクトル変動クラスター）、実際
には各燃料棒の間であって恐らくガイドデユープ内でか
つそれに沿って、アセンブリーを通る全上方流は上端ピ
ースによって集められる。

アセンブリー上にある上部コアプレートは、冷却水を放
出する開口部を有する。上部コアプレートは、クラスタ
ーガイドスリーブおよびもう一つのプレートに接続され
るスペーサーカラムとともに、原子炉の上部インターナ
ルを構成する。

現在の軽水冷却減速原子炉において、上端ピースに形成
された冷却水出口開口部は、クラスターを受け止めるア
センブリーを出る流れの実質上全部がクラスターのガイ
ドスリーブの方向にあるように配列される。このような
配列は、米国特許第　４．２３１．８４３号に対応する
フランス特許第２、０００．３９９号（ウェスチングハ
ウス）およびアセンブリーの一般的な説明のために引用
している欧州特許第０．０７９．８２８号（Ｆｒａｍａ
ｔｏｍｅ　　ｅｔ　　Ｃ１ｅ）に例示されている。

ある場合には、この配列において、クラスターガイドス
リーブ内の流量は非常゛に大きい、かまたは冷却水の速
度が非常に大きいので、クラスターの燃料棒の強烈な振
動をもたらす。

［発明の要約１ 上記したタイプの改良された燃料アセンブリーを提供す
ることが本発明の一つの目的であり、クラスターガイド
スリーブ内でかつそれに沿って自由に流れを調節するこ
とができる燃料アセンブリーを提供することがもう一つ
のさらに具体的な目的であり、改良された燃料アセンブ
リー上部インターナル構造を提供することがさらにもう
一つの目的である。

このために、上端ピースがガイドチューブの少なくとも
いくつかに固定されかつ上部コアブレー上に直接または
間接に保持するように配置されかつ内部容積を決定する
冷却水路を包囲する、上方向シュラウドを有するアダプ
タープレートよりなり、該内部容積中へ全ガイドチュー
ブが開放されれおり、アダプタープレートがシュラウド
の回りに冷却水通路を有するごとき燃料アセンブリーが
提供される。

この配列により、アセンブリーに関連するクラスターガ
イドスリーブの外方へ、冷却水流れの調節可能な部分を
導くことが可能となる。アダプタープレートは内部容積
中へ開放する通路を欠いていてもよく、したがってガイ
ドスリーブだけがガイドチューブ内に流れ込んだ冷却水
を受け入れる。内部容積中へ開放する通路がアダプター
プレート中に形成されるとき、それらは燃料棒が通路を
通して吹きあげられるのを防止するように配列される。

シュラウドの回りに形成された通路を通って燃料アセン
ブリーを去る冷却水流れは、スリーブ間の上部コアプレ
ートに形成された開口部を通って上部インターナル中へ
通過する。

本発明は、その構造または保持フレームが弾性手段を通
して上部コアプレート（またはコア支持プレート）に接
する単位スケルトンを構成する燃料アセンブリーに適用
することが可能であると共にその構造が相互に垂直に移
動しつる２個のサブ構造体で形成されている燃料アへシ
ブ１八＝にも適用できる。２個のサブ構造体を備えたこ
のよりなアセンブリーについて、ここで引用するフラン
ス特許第２．５８９．６１４号に記載されている。

本発明は実施例によって示される具体的な実施態様につ
いての以下の説明からよりよく理解されるであろう。添
付図面を参照して説明する。

［好ましい実施態様の詳細な説明］ 第１図において、燃料アセンブリーｌＯは、上端ピース
１６、下端ピース１８および支持構造体の他の要素を接
続し、かつその−のみを図示したロット１４を支持しか
つ一定の間隔を置いて配列するためのグリッド１２を備
えたガイドチューブを有する支持構造体より構成される
。

該構造体は、２個のサブ構造体よりなる。第１のサブ構
造体は、上端ピース１６および第１のグループに属しか
つグリッド１２および上端ピース１６に固定されるガイ
ドチューブ２０より構成される。

第２のサブ構造体は、第２のグループを形成し、上端と
−ス１６およびグリッド１２中に滑り可能に受け入れら
れ、かつ下端ピース１８にきつく、接続される、ガイド
チューブ２０以外のガイドチューブより構成される。

下端と−ス１８は、第１図において単位ピースとして示
され仝ようにケージを形成するが実際には数個の相互に
固定された成分よりなり、下端ピース１８は、ガイドチ
ューブ２４にきつく固定された底部壁２８および底部壁
２８を、ケージにはいる冷却水用の幅広い入口通路を決
定するフレーム３２に接合する側壁３０を有する。下端
ピース１８はガイドチューブ２０に固定され、したがっ
て第１のサブ構造体に属する、垂直に移動可能なプレー
ト２６を収容する。

ケージ３０内に収納されそれによって保護される弾性手
段は、フレーム３２とプレート２６とを離して垂直にバ
イアスするように設けられている。図示されるように、
弾性手段は、フレーム３２とプレート２６との間に介在
する複数個のコイルばねよりなる。燃料要素が三角配列
で分布し、その端部ピースが六角形の断面を有するアセ
ンブリーの場合、６個のばね３４が一般に設けられ、各
々側、壁３０の隅の１つに設けられる。各ばね３４は、
底部壁２８をフレーム３２に接続するガイドシャフト３
６上に取り付けられる。第１図に示されるように、フレ
ーム３２および底部壁２８はまた計測チューブ（図示せ
ず）と奈良なえで位置する軸方向延長チューブ４４によ
り一緒に接続される。

上端ピース１６は、ガイドチューブ２０に固定されたア
ダプタープレート４６および冷却水をそれぞれのガイド
スリーブ５０に配達するための通路（図示せず）の回り
に、上部コアプレート４９上に保持するように、上方向
に向って配置されたシュラウド４８より構成される。プ
レート４６はシュラウド４８と一体となるかそれにきつ
く固定される。さらに簡略化するため、単一のガイドチ
ューブ２０および単一のガイドチューブ２４が第１図に
示されている。

事実、各タイプの複数個のガイドチューブが燃料棒１４
の列に分布されている。シュラウド４８は、すべてのガ
イドチューブ２０および２４を包囲し、したつがてシュ
ラウド４８およびアダプタープレート４６によって定ま
る内部容積中に開放するよ、うな大きさと形状をもたら
すような水平断面を有する。すべてのガイドチューブ２
４の端部は、接続プレート５２に固定され、プレート５
２は上端ピース１６内でそれに沿って垂直に移動可能で
あり、ガイドプレート２４はプレート５２を通って延び
ることができる。

第１図および第２図に示される実施態様において、アダ
プタープレート４６および内部容積中への開口部に形成
される通路は全くない、したつがて、ガイドチューブ２
０および２４を通る上方向冷却水流れのみが内部容積中
に現われ、そこから上部コアプレート４９に形成される
通路を通って、スリー１５０に通過する。他方、通路５
４はシュラウド４８の回りであって隣接アセンブリーの
上端と−ス間に位置するスペースに開放するプレート４
６中に形成される。

この配列により、シュラウド４８の外側の圧力Ｐ１を内
部容積内側の圧力ＰＯから解放することができる。アセ
ンブリーが原子炉コアの所定の位置にあってコア支持プ
レート５６上にある場合、には、ばね３４によって上方
へ押されている可動プレート２６が第１サブ構造体全体
および燃料棒１４を、シュラウド４８が上部コアプレー
ト４９にあたる位置まで押し上げる。

プレート５２は、クラスターホールにアセンブリーと連
結するクラスターのスパイダーを受け入れるように配列
することが可能であり、それによって衝撃力をアダプタ
ープレート４６に伝達せず、それにより上端ピース１６
が上部コアプレート４９との接続から外れて１時的に（
ｄｕｒｉｎｇ　　ｔｒａｎｓ−ｉｅｎｔｓ　）シュラウ
ド４８とプレート４９との間にリーク流が発生する危険
が除去される。

第１図に示された構造により、原子炉容器のカバー下の
冷水容積と関連してシュラウド４８の内部容積の位置が
きまる。もしコアの圧力が解放されると、圧力ＰＯが圧
力ＰＩ（この圧力はまたアセンブリーの上部圧力でもあ
る）より大きくなり、水圧スラストを生じ、該スラスト
は第１サブ構造体を押しもどし、「冷水」をアセンブリ
ー上に注ぐことになる。

第２図および第３図に示される実施態様において（第１
図のものに対応する数は同じ参照番号で示される）、第
１サブ構造体のガイドチューブ２０は、ガイドチューブ
２４の回りに円形の列として配列され、したっがてプレ
ート５２の横方向の大きさを低減することができる０図
示されるように、プレート５２は上部コアプレートの対
応するくぼみ（図示せず）に結合する、心出しおよび割
送りスタッド５６を備えている。

第４図に示される変更において、内容積中に開放する通
路５８は、アダプタープレート４６内でそれを横切って
形成されている。対応する通路６０はプレート５２に形
成されている。ガイドスリーブと外側との間の冷却水流
れの分布は通路５４および５８によってもたらされる流
れ膜面積を調節することにより、自由に制御される。

第５図および第６図における変更された実施態様におい
て（ここに同じ参照番号がすでに記載された要素を示す
のに用いられる）、ガイドロッド６２はアダプタープレ
ートに取り付けられて滑り可能に接続プレート５２を受
けいれる。後者は、心出しスタッド（図示せず）と滑り
可能に結合するチューブ状ガイド６４を備えており、該
スタッドはそれで上部コアプレートの下方表面から突出
する。

通路５４は、斜めに配置されて増大した膜面積を有する
。

端部ピースの内容積には、ガイドチューブ２０および２
４のみによって再び冷却水が供給される。

本発明は、単一構造体を備えた燃料アセンブリーにも適
用することができる。第７図において、このようなアセ
ンブリーの上端ピースは、下端ピースによって支持され
かつコア支持プレート上にベアリング接合点を有するば
ね（図示せず）によって上部コアプレート４９に対して
適用されるように配列される。ばねはそれ自体公知の方
法で取りつけることができる。上端ピースの内容積には
ガイドチューブのみによって再び冷却水が供給される。

ガイドチューブはすべてアダプタープレート４６および
下端ピースに固定される。

第８図に示される変形の実施態様は１５通路６０がアダ
プタープレート４６に形成されて追加の冷却水流れを端
部ピース１６の内容積に配達し、そこからそれぞれのク
ラスターガイドスリーブに配達する。

第７図および第８図の実施態様において、アダプタープ
レート４６の下流の再配達はないけれども、アセンブリ
ーが上端ピースによって支持される弾性手段により下方
に押されコア支持プレート（図示せず）と接触する単位
構造体を有するならば、ある程度の混合が起る。第９図
に示されるように、上端ピース１６のシェラウド６６は
前項実施態様のシュラウド４８より短い。コイルばね６
８は、アダプタープレート４６と上部コアプレート４９
に対して支持するリング７０との間に圧縮される。この
ばねはいわゆるオールド・ダウン（ｏ　ｌ　ｄ−ｄｏｗ
ｎ）機能を果たす、第９図において、アセンブリーの燃
料要素をさっと通った冷却水流の第１配達は、上端ピー
スの上流部分で、アダプタープレート４６の通路５４お
よび５８によって達成される。再配達は、シュラウド６
６とリング７０との間のスペースに、、おいて起る。前
項の配列と比較すると、第９図の実施態様は、しかしな
がら、放射線照射下アセンブリーの縦方向の膨張は、も
しそれが起れば、本来設計された流れ配達を変更し易い
。

構造についてさらに多数の変形が可能である。

一般に、本発明は単位構造体に適用可能であるばかりで
なく数個のサブ構造体よりなる構造体にも適用可能であ
り、六角形のアセンブリーのみならず四角形のアセンブ
リーにも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施態様を構成し、２個の下
部構造体とそれと共動するコアプレートとよりなるアセ
ンブリーの構造体の主要要素を示す略図であり、第２図
および第３図は、垂直中央平面および、上記ように、第
１図に示されるものの変形を形成する上端ピースを通る
断面をそれぞれ略図として示しており、第２図と同様に
、第４図は、冷却水流をガイドスリーブの方へ導く通路
と共にそのアダプタープレートが形成される２個の下部
構造体を有するアセンブリーの上端ピースを示し、第５
図および第６図は、それぞれ、垂直平面と上記から、第
１図の略図の可能な構成とを通る断面を示し、第７図お
よび第８図は、アセンブリーの軸を通過する平面を通る
断面で、２個の変形による、上部コアプレートに対して
適用されるワン・ピース燃料アセンブリー構造体の上端
ピースの略図であり、第９図は、第２図および第３図と
同様に、本発明のさらに他の実施態様のよって、上部コ
アプレートに対して弾性バイアスされる、単位構造体を
有するアセンブリーの上端ピースを示す。 ＦＩＧ　、　５　。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の燃料アセンブリーよりなるコアを有し、かつ
   コアより上に位置する上部コアプレートおよび上部コア
   プレートより上に位置して各々該燃料アセンブリーのそ
   れぞれの一つと並んでいる複数のガイドスリーブを包含
   する上部インターナルを有する原子炉であって、該上部
   コアプレートが該コアからの上方向冷却水流れ用通路手
   段を備えて形成されている上記原子炉において、燃料棒
   の束、および該燃料棒を所定の位置に保持する構造体で
   あって、上端ピース、下端ピース、該上端ピースおよび
   下端ピースを接続する複数のガイドチューブ、および該
   ガイドチューブの少なくともいくつかによって支持され
   て該燃料棒をレギュラーアレイに維持するグリッドを有
   する上記構造体よりなり、該上端ピースが該ガイドチュ
   ーブの少なくともいくつかに取り付けられ該通路手段を
   通してそれぞれのガイドスリーブと連絡する内容積を定
   めるための上方向に延びるシュラウドに固定されたアダ
   プタープレートを有し、燃料アセンブリーの該ガイドチ
   ューブがすべて該内容積中に開口しており、冷却水流れ
   手段が、シュラウドおよびガイドスリーブの回りに該ア
   ダプタープレートを横切って形成されていることを特徴
   とする燃料アセンブリー。 ２、該アダプタープレートが該内容積中に開口する冷却
   水流れ手段を欠く請求項１記載の燃料アセンブリー。 ３、該上部コアプレートの該通路手段が該ガイドスリー
   ブのそれぞれの一つに開口する請求項１記載の燃料アセ
   ンブリー。 ４、複数の燃料アセンブリーよりなるコアを有しかつコ
   アより上に位置する上部コアプレートおよび上部コアプ
   レートより上に位置して各々該燃料アセンブリーのそれ
   ぞの一つと並んでいる複数のガイドスリーブを包含する
   上部インターナルを有する原子炉であって、該上部コア
   プレートが該コアから該上部インターナルへの上方向冷
   却水流れ用通路手段を備えて形成されている上記原子炉
   において、レギュラーアレイの節点に分配された平行燃
   料棒の束、および該燃料棒を所定の位置に保持する構造
   体であつて、上端ピース、下端ピース、該節点のいくつ
   かにおいて燃料棒を置き替える複数のガイドチューブお
   よび該ガイドチューブのいくつかによって支持されて該
   レギュラーアレイに該燃料棒を維持するグリッドを有す
   る上記構造体よりなり、該構造体が該上端ピース、いく
   つかの該ガイドチューブ、該燃料棒に平行な方向に下端
   ピース内で移動可能なプレート手段および該グリッドを
   包含する第１サブ構造体、および該ガイドチューブの残
   りおよび下端ピースを包含する第２サブ構造体よりなり
   、弾性手段が下端ピース内に収容され、上端ピースと下
   端ピースを離してバイアスする力を発生し、該上段ピー
   スを上部コアプレートに押しつけるために該プレート手
   段および下端ピースと共動し、該上端ピースが該ガイド
   チューブのいくつかに取り付けられて上部コアプレート
   の通路手段を通してそれぞれのガイドスリーブと連絡し
   該ガイドチューブを通して冷却水流れを受け入れる内容
   積を定める上方向に延びるシュラウドに固定されている
   アダプタープレートを包含し、冷却水流れ手段がシュラ
   ウドの回りに該アダプタープレートを横切って形成され
   ていることを特徴とする燃料アセンブリー。 ５、該第２サブ構造体のガイドチューブが該上端ピース
   内で該燃料棒の方向に沿って垂直移動するプレートに固
   定され、該プレートが制御棒クラスターのスパイダーが
   燃料アセンブリーへ降下する際にスパイダーを受け入れ
   るように配列されている請求項４記載の燃料アセンブリ
   ー。 ６、該プレートが上部コアプレートに形成されたくぼみ
   滑り共動をするように配列された心出しスタッドを備え
   ている請求項５記載の燃料アセンブリー。 ７、該上端ピースの該アダプタープレートが該内容積中
   に開口する追加の通路を形成され、該プレートにおいて
   、アダプタープレートの追加の通路と実質上並んでいる
   開口部を有して形成されている請求項５記載の燃料アセ
   ンブリー。 ８、該第１下部構造体の該ガイドチューブが、第２サブ
   構造体のガイドチューブの回りに位置している請求項４
   記載の燃料アセンブリー。 ９、該構造体が単一のものであり、該燃料アセンブリー
   が上端ピースのシュラウドを上部コアプレートと直接接
   触させる弾性手段を包含する請求項１記載の燃料アセン
   ブリー。 １０、該構造体が単一のものであり、該燃料アセンブリ
   ーが、さらにベアリングリングおよび下部コアプレート
   と接触する下端ピースおよび該上部コアプレートの下方
   表面と接触する該リングを維持するための弾性保持手段
   を包含する請求項１記載の燃料アセンブリー。