JPH01250784A - 原子炉用の燃料集合体、燃料棒及び燃料ペレット - Google Patents
原子炉用の燃料集合体、燃料棒及び燃料ペレットInfo
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- JPH01250784A JPH01250784A JP1038105A JP3810589A JPH01250784A JP H01250784 A JPH01250784 A JP H01250784A JP 1038105 A JP1038105 A JP 1038105A JP 3810589 A JP3810589 A JP 3810589A JP H01250784 A JPH01250784 A JP H01250784A
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- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/28—Fuel elements with fissile or breeder material in solid form within a non-active casing
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- 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
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- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S376/903—Shapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の分野〕
本発明は、原子炉用燃料ペレットに関し、特に、ペレッ
トのチッピング（欠け）やクランキング（割れ）を最少
限に抑えると共に燃料ペレットを収納する燃料棒の健全
性を保つような形状の燃料ペレットに関する。
トのチッピング（欠け）やクランキング（割れ）を最少
限に抑えると共に燃料ペレットを収納する燃料棒の健全
性を保つような形状の燃料ペレットに関する。
従来型核燃料ペレットは、適当な粉末を圧縮し全体とし
て円筒形の成型体にして製造される６次に、圧縮した材
料を焼結すると、その体積は相当程度減少する。その結
果得られたペレットは全体としては円筒形であるが、圧
縮の結果として各端に凹面を有することが多い。
て円筒形の成型体にして製造される６次に、圧縮した材
料を焼結すると、その体積は相当程度減少する。その結
果得られたペレットは全体としては円筒形であるが、圧
縮の結果として各端に凹面を有することが多い。
円筒形燃料ペレットは、これらを収納した燃料棒が、取
板い中に撓曲したり、冷却材の流れに起因して振動状態
で撓曲すると、特にペレットの端縁が欠けやすい、欠は
落ちた燃料ペレットのチップは燃料棒に局部的な高温ス
ポットを生ぜしめるが、これは、燃料棒の被覆管の局部
的な破損の原因となることが多い、燃料棒の被覆管が破
損すると、放射性ガス及び放射性物質が、放出される核
分裂気体に含有された状態で冷却材と大気の両方に放出
される。
板い中に撓曲したり、冷却材の流れに起因して振動状態
で撓曲すると、特にペレットの端縁が欠けやすい、欠は
落ちた燃料ペレットのチップは燃料棒に局部的な高温ス
ポットを生ぜしめるが、これは、燃料棒の被覆管の局部
的な破損の原因となることが多い、燃料棒の被覆管が破
損すると、放射性ガス及び放射性物質が、放出される核
分裂気体に含有された状態で冷却材と大気の両方に放出
される。
オフケン（０ｃｋｅｎ）氏に付与された米国特許第４．
１２０．７５２号は、混合酸化物燃料ペレットを開示し
ている。燃料ペレットの外面近傍にＰ、０□の大きな凝
集体が在ると被覆管に局部的な高温スポットが生じるこ
とが判明している。Ｐ、０□凝集体の存在に起因する被
覆管の局部的な溶融及び孔明きの発生を防止するため、
燃料ペレットは、全体として円筒形のＰ、０．製ペレッ
トを環状のｕＯ□製ケーシングで包囲して製造される。
１２０．７５２号は、混合酸化物燃料ペレットを開示し
ている。燃料ペレットの外面近傍にＰ、０□の大きな凝
集体が在ると被覆管に局部的な高温スポットが生じるこ
とが判明している。Ｐ、０□凝集体の存在に起因する被
覆管の局部的な溶融及び孔明きの発生を防止するため、
燃料ペレットは、全体として円筒形のＰ、０．製ペレッ
トを環状のｕＯ□製ケーシングで包囲して製造される。
外側のＵＯ□製ケに
−シングΔはｐ、ｏ、が含有されていないので、Ｐ、０
□凝集体の存在に起因する燃料棒用被覆管の局部的な溶
融及び孔明きが発生することはない、しかしながら、こ
の構造では、振動状態で撓曲している間にペレットに作
用する力に起因して燃料ペレットにチッピング及びクラ
ッキングが発生するという問題は解決できない、全体と
して円筒形のペレットの鋭い縁は、特にチッピング及び
クランキングを生ぜしめがらな種々の装入条件下に置か
れることが知られている。Ｌ１０２製環状ケーシングを
用いても、この問題は緩和されない。
□凝集体の存在に起因する燃料棒用被覆管の局部的な溶
融及び孔明きが発生することはない、しかしながら、こ
の構造では、振動状態で撓曲している間にペレットに作
用する力に起因して燃料ペレットにチッピング及びクラ
ッキングが発生するという問題は解決できない、全体と
して円筒形のペレットの鋭い縁は、特にチッピング及び
クランキングを生ぜしめがらな種々の装入条件下に置か
れることが知られている。Ｌ１０２製環状ケーシングを
用いても、この問題は緩和されない。
ルロイド（Ｌｌｏｙｄ）氏に付与された米国特許第３．
４１５，９１１号は、原子炉で使用するため管状の燃料
棒内に挿入される全体として円筒形のペレットを開示し
ている。燃料ペレットと燃料棒用被覆管を互いに密接さ
せるため、積み重ねた燃料棒に超音波振動又は熱衝撃を
与えて燃料棒内に収納されている燃料ペレットをクラン
キングさせる。
４１５，９１１号は、原子炉で使用するため管状の燃料
棒内に挿入される全体として円筒形のペレットを開示し
ている。燃料ペレットと燃料棒用被覆管を互いに密接さ
せるため、積み重ねた燃料棒に超音波振動又は熱衝撃を
与えて燃料棒内に収納されている燃料ペレットをクラン
キングさせる。
燃料ペレットのクラッキングにより燃料ペレット本体の
横断面寸法は燃料棒用被覆管に比べ大きくなり、それに
より、燃料ペレットと燃料棒は互いに一層密に接触する
。
横断面寸法は燃料棒用被覆管に比べ大きくなり、それに
より、燃料ペレットと燃料棒は互いに一層密に接触する
。
バウアー（Ｂａｕｅｒ）氏等に付与された米国特許第３
．１９２，６２１号は、弧状の［溝（ｒｅｂａｔｅｓ）
Ｊを有する円筒形燃料ペレットを開示しているが、こ
れらの溝はペレットを次々に上に積み重ねると管状のチ
ャンネルを形成する。かかる管状チャンネルは、燃料被
覆管の膨張許容領域を形成する。
．１９２，６２１号は、弧状の［溝（ｒｅｂａｔｅｓ）
Ｊを有する円筒形燃料ペレットを開示しているが、こ
れらの溝はペレットを次々に上に積み重ねると管状のチ
ャンネルを形成する。かかる管状チャンネルは、燃料被
覆管の膨張許容領域を形成する。
しかしながら、円筒形ペレットに形成された弧状溝によ
り、個々のペレットの鋭い縁の数が増大する。したがっ
て、燃料ペレ７）のチッピング及びクラッキング発生の
可能性が増大する。
り、個々のペレットの鋭い縁の数が増大する。したがっ
て、燃料ペレ７）のチッピング及びクラッキング発生の
可能性が増大する。
本発明の目的は、クラッキング及びクラッキングに強い
燃料ペレットを提供することにある。
燃料ペレットを提供することにある。
また、本発明の目的は、燃料棒内に詰め込みやすく、製
造中の破損率が低い燃料ペレｙ ）を提供することにあ
る。本発明のさらに別の目的は、局部的な高温スポット
による被覆管の局部的破損が生じない燃料棒を提供する
ことにある。
造中の破損率が低い燃料ペレｙ ）を提供することにあ
る。本発明のさらに別の目的は、局部的な高温スポット
による被覆管の局部的破損が生じない燃料棒を提供する
ことにある。
本発明のさらにもう一つの目的は、燃料棒及び該燃料棒
内に収納された燃料ペレットの健全性を高めることによ
り有効寿命が長くなる燃料集合体を提供することにある
。
内に収納された燃料ペレットの健全性を高めることによ
り有効寿命が長くなる燃料集合体を提供することにある
。
本発明のさらに別の目的、利点及び新規な特徴は、以下
の詳細な説明に幾分記載されているが、幾分は以下の説
明を読むと当業者には明らかであり、或いは本発明の実
施により理解されよう。
の詳細な説明に幾分記載されているが、幾分は以下の説
明を読むと当業者には明らかであり、或いは本発明の実
施により理解されよう。
上記目的及び他の目的の達成のため、本発明によれば、
実質的に円筒形の中央部分を有する燃料ペレットが提供
される。第１の凸状端部分が滑らかで連続した曲面によ
り中央部分に接合される。
実質的に円筒形の中央部分を有する燃料ペレットが提供
される。第１の凸状端部分が滑らかで連続した曲面によ
り中央部分に接合される。
また、第２の凹状端部分も、滑らかで連続した曲面によ
り中央部分に接合される。凹状端部分は、凸状端部分の
曲率にほぼ等しい曲率を有する。好ましい実施例では、
燃料ペレットはペレットの熱膨張を吸収するデイツシュ
を備えると共に放出される核分裂気体をガス抜きするた
めの核分裂気体用通気路を備えている。
り中央部分に接合される。凹状端部分は、凸状端部分の
曲率にほぼ等しい曲率を有する。好ましい実施例では、
燃料ペレットはペレットの熱膨張を吸収するデイツシュ
を備えると共に放出される核分裂気体をガス抜きするた
めの核分裂気体用通気路を備えている。
今、本発明の現時点における好ましい実施例を詳細に説
明するが、その幾つかの例が添付の図面に示されている
。
明するが、その幾つかの例が添付の図面に示されている
。
第１図に示すような燃料ペレットの製造に当たり、管状
燃料棒内に装入しやすい外形を選択すると共に機械的応
力の急激な増加を最少限に抑える外形を得ることが望ま
しい、急激な応力増加区域を最少限に抑えることにより
、燃料ペレットは、−船釣にはこれら応力増加区域に集
中する過度の力に起因するチッピング及びクラッキング
の発生を回避できる。また、管状燃料棒内に積み重ねる
とき空間を有効利用できる形状を選択することが望まし
い。
燃料棒内に装入しやすい外形を選択すると共に機械的応
力の急激な増加を最少限に抑える外形を得ることが望ま
しい、急激な応力増加区域を最少限に抑えることにより
、燃料ペレットは、−船釣にはこれら応力増加区域に集
中する過度の力に起因するチッピング及びクラッキング
の発生を回避できる。また、管状燃料棒内に積み重ねる
とき空間を有効利用できる形状を選択することが望まし
い。
第１図は、全体が参照番号１０で指示された原子炉用燃
料ペレットの好ましい実施例を示している。第１図に示
す燃料ペレットｌＯは、一対の支承部３．５を備えた全
体として円筒形の中央部分ｌを有する。支承部３．５は
それぞれ、燃料棒の内部に積み重ねると、隣合う燃料ペ
レットと密接状態に配置される支承面７．９を有する。
料ペレットの好ましい実施例を示している。第１図に示
す燃料ペレットｌＯは、一対の支承部３．５を備えた全
体として円筒形の中央部分ｌを有する。支承部３．５は
それぞれ、燃料棒の内部に積み重ねると、隣合う燃料ペ
レットと密接状態に配置される支承面７．９を有する。
燃料ペレットは、本明細書においてｒデイツシュＪと呼
ぶ窪み１１．１３を備えている。デイツシュは支承部３
．５に設けられているが、その目的は燃料ペレットの軸
方向の熱膨張を可能にするためである。これらのデイツ
シュは又、燃焼中の燃料の体積増大に対応できる。
ぶ窪み１１．１３を備えている。デイツシュは支承部３
．５に設けられているが、その目的は燃料ペレットの軸
方向の熱膨張を可能にするためである。これらのデイツ
シュは又、燃焼中の燃料の体積増大に対応できる。
第１図に示す燃料ペレッ）１０の外形又は輪郭は特に重
要である。中央部分１は、滑らかで連続した曲面により
支承部３．５のそれぞれに接合されている。換言すると
、中央部分１と支承部３゜５との間の接合部の曲率は、
ペレットの外形に鋭い角、屈曲部又は出張りが無いよう
に選択されている。同様に、支承面７，９は、鋭い角又
は出張りを生じないような状態で窪み１１．１３のそれ
ぞれに滑らかに接合されている。
要である。中央部分１は、滑らかで連続した曲面により
支承部３．５のそれぞれに接合されている。換言すると
、中央部分１と支承部３゜５との間の接合部の曲率は、
ペレットの外形に鋭い角、屈曲部又は出張りが無いよう
に選択されている。同様に、支承面７，９は、鋭い角又
は出張りを生じないような状態で窪み１１．１３のそれ
ぞれに滑らかに接合されている。
図示のように滑らかに湾曲した表面を形成することによ
り、応力集中の増大する領域として知られている鋭い角
（かど）が実質的に無くなる。これにより燃料ペレット
のチッピング及びクランキングが減少し、それにより燃
料ペレットの有孔寿命が著しく長くなる。
り、応力集中の増大する領域として知られている鋭い角
（かど）が実質的に無くなる。これにより燃料ペレット
のチッピング及びクランキングが減少し、それにより燃
料ペレットの有孔寿命が著しく長くなる。
第１図に示す支承面７．９は、燃料ペレットの下方支承
面９が隣接した燃料ペレットの上方支承面７に嵌合でき
るよう実質的に同一の曲率を有している。同様に、上方
支承面７は隣接した燃料ペレットの下方支承面９に容易
に嵌合できる。このように表面形状が合致しているので
、隣合った燃料ペレット間に最適な接触関係が得られ、
それによって、取扱い中及び冷却材の流れに起因して発
生する振動中に燃料棒が撓曲することにより引き起こさ
ｉるペレットのクランキングが減少する。
面９が隣接した燃料ペレットの上方支承面７に嵌合でき
るよう実質的に同一の曲率を有している。同様に、上方
支承面７は隣接した燃料ペレットの下方支承面９に容易
に嵌合できる。このように表面形状が合致しているので
、隣合った燃料ペレット間に最適な接触関係が得られ、
それによって、取扱い中及び冷却材の流れに起因して発
生する振動中に燃料棒が撓曲することにより引き起こさ
ｉるペレットのクランキングが減少する。
第２図は、第１図に示す燃料ペレットの平面図である。
支承面７には複数本の核分裂気体の連通路又は通気路２
１が設けられている。核分裂気体用連通路２１は、燃料
ペレットの支承面７に一体形成された浅い細帯状の溝で
ある。下方支承面９にも同−形状の溝が形成されている
。これらの連通路により、燃焼中に生じた核分裂性気体
又はガスはペレットのデイツシュで構成される室内に蓄
積しないようになる。というのは、窪みｌ′１゜１３か
らのガスを燃料ペレットと燃料棒用被覆管との間の空間
内に通気させることができるからである。２つのペレッ
トを結合させることによりペレットの変形が不均一どな
り鼓形の形状が得られる。
１が設けられている。核分裂気体用連通路２１は、燃料
ペレットの支承面７に一体形成された浅い細帯状の溝で
ある。下方支承面９にも同−形状の溝が形成されている
。これらの連通路により、燃焼中に生じた核分裂性気体
又はガスはペレットのデイツシュで構成される室内に蓄
積しないようになる。というのは、窪みｌ′１゜１３か
らのガスを燃料ペレットと燃料棒用被覆管との間の空間
内に通気させることができるからである。２つのペレッ
トを結合させることによりペレットの変形が不均一どな
り鼓形の形状が得られる。
第３図は、第１図の一対の燃料ペレットを積み重ねた状
態で示している。下側のペレットの下方支承面７は上側
の燃料ペレットの下側支承面９と形状が合致しているの
で積み重ねられたペレットは互いに密接した状態にある
。形状が合致した支承面７．９により、取扱い中の燃料
棒の撓曲及び流体の流れ状態の下で生じる燃料棒の振動
に起因するペレットのクラッキングの発生が最少限に抑
えられる。
態で示している。下側のペレットの下方支承面７は上側
の燃料ペレットの下側支承面９と形状が合致しているの
で積み重ねられたペレットは互いに密接した状態にある
。形状が合致した支承面７．９により、取扱い中の燃料
棒の撓曲及び流体の流れ状態の下で生じる燃料棒の振動
に起因するペレットのクラッキングの発生が最少限に抑
えられる。
第４図は、原子炉の燃料集合体に用いられる燃料棒を示
している。燃料棒は、金属ジルコニウムもしくはその合
金、又は他の任意適当な材料で製造された被覆管３１を
有する。燃料棒は一端に端栓３３を備えている。燃料棒
の内部に積み重ねられた燃料ペレットを正しく位置設定
するためバネ３７が燃料棒のもう一方の端に設けられて
いる。
している。燃料棒は、金属ジルコニウムもしくはその合
金、又は他の任意適当な材料で製造された被覆管３１を
有する。燃料棒は一端に端栓３３を備えている。燃料棒
の内部に積み重ねられた燃料ペレットを正しく位置設定
するためバネ３７が燃料棒のもう一方の端に設けられて
いる。
燃料ペレットと周囲に位置した被覆管３１を互いに密接
させることが望ましい、しかしながら、他方において、
被覆管３１だけでなく燃料ペレットの熱膨張を可能にす
ると共に燃料ペレットを燃料棒内に装入しやすくするた
め、燃料ペレットと被覆管３１との間に環状の隙間を形
成維持することが必要である。デイツシュ１１．１３が
燃料ペレットに設けられているので、かかるデイツシュ
が設けられていない場合よりも隙間を小さくすることが
できる。というのは、デイツシュ１１゜１３が燃料ペレ
ットのかなりの熱膨張量を十分吸収するからである。
させることが望ましい、しかしながら、他方において、
被覆管３１だけでなく燃料ペレットの熱膨張を可能にす
ると共に燃料ペレットを燃料棒内に装入しやすくするた
め、燃料ペレットと被覆管３１との間に環状の隙間を形
成維持することが必要である。デイツシュ１１．１３が
燃料ペレットに設けられているので、かかるデイツシュ
が設けられていない場合よりも隙間を小さくすることが
できる。というのは、デイツシュ１１゜１３が燃料ペレ
ットのかなりの熱膨張量を十分吸収するからである。
第４図から分かるように、燃料棒は、末端に位置する燃
料ペレット３９．４５だけでなく、実質的に第１図に示
すような複数個の内部燃料ペレット１０をも収納してい
る。末端燃料ペレット３９は、その下方支承面４３が第
１図の燃料ペレットの下方支承面９と形状同一であるよ
うに設計されている。しかしながら、上方支承面４１は
端栓３３の支承面３５と形状が合致している。もう一つ
の末端ペレット４５はバネ３７のすぐ隣に設けられてい
る。末端ペレット３５は、第１図に示す燃料ペレットの
上方支承面７と同一形状の支承面４９を有する。しかし
ながら、下方支承面４７は実質的に平らであり、バネ３
７の端部分がこれに当接するよう設計されている。第２
の端栓３４がバ２３７の反対側の端に位置している。
料ペレット３９．４５だけでなく、実質的に第１図に示
すような複数個の内部燃料ペレット１０をも収納してい
る。末端燃料ペレット３９は、その下方支承面４３が第
１図の燃料ペレットの下方支承面９と形状同一であるよ
うに設計されている。しかしながら、上方支承面４１は
端栓３３の支承面３５と形状が合致している。もう一つ
の末端ペレット４５はバネ３７のすぐ隣に設けられてい
る。末端ペレット３５は、第１図に示す燃料ペレットの
上方支承面７と同一形状の支承面４９を有する。しかし
ながら、下方支承面４７は実質的に平らであり、バネ３
７の端部分がこれに当接するよう設計されている。第２
の端栓３４がバ２３７の反対側の端に位置している。
図示していないが、末端燃料ペレットのそれぞれと端栓
３３及びバネ３７との間にスペーサを設けるのが良い、
このスペーサには、末端ペレットに関連して説明したよ
うな形状の支承面を設けるのが良い。
３３及びバネ３７との間にスペーサを設けるのが良い、
このスペーサには、末端ペレットに関連して説明したよ
うな形状の支承面を設けるのが良い。
第５図は、取扱い中又は冷却材の流れ状態に起因して生
じる振動中に燃料棒が撓曲している状態を示している。
じる振動中に燃料棒が撓曲している状態を示している。
燃料ペレットの支承面７，９の外形又は輪郭が最適な形
状になっているのでペレットは互いにｔｇ動できる。か
かる揺動作用により、燃料棒の製作が容易になると共に
製造した燃料棒の不良率が低くなる。第５図では、末端
燃料ペレット５３は標準型内部燃料ペレットｌＯの輪郭
と実質的に同一の輪郭を備えている。しかしながら、末
端燃料ペレット５３の支承面５５は、端栓５９の支承面
５７と形状が合致している。この場合、バネ３７のすぐ
隣に位置した燃料ペレットは内部燃料ペレットである。
状になっているのでペレットは互いにｔｇ動できる。か
かる揺動作用により、燃料棒の製作が容易になると共に
製造した燃料棒の不良率が低くなる。第５図では、末端
燃料ペレット５３は標準型内部燃料ペレットｌＯの輪郭
と実質的に同一の輪郭を備えている。しかしながら、末
端燃料ペレット５３の支承面５５は、端栓５９の支承面
５７と形状が合致している。この場合、バネ３７のすぐ
隣に位置した燃料ペレットは内部燃料ペレットである。
ペレットに下向きの力を及ぼすためバネ３７が燃料棒の
中央空所内に設けられている。この下向きの力により、
ペレットは、原子炉の運転中に生じる振動撓曲の間だけ
でなく、燃料バンドルの照射前の取扱い中も定位置に保
たれる。
中央空所内に設けられている。この下向きの力により、
ペレットは、原子炉の運転中に生じる振動撓曲の間だけ
でなく、燃料バンドルの照射前の取扱い中も定位置に保
たれる。
第６図は、本発明による燃料棒が組み込まれた燃料集合
体７５を示している。複数本の燃料棒７７及び制御棒７
９が束ねられて燃料バンドル８】が構成されている。燃
料棒は第１図〜第５図と関連して説明したもので構成す
るのが良い、制御ｎ棒７９は原子炉の総出力レベルを制
御し、また、従来通り原子炉を迅速且つ安全に停止させ
る上で主要な手段となる。ジルカロイ又は他の適当な材
料で作られた複数のスペーサ・グリッド８３が軸方向に
おいて互い違いの位置で制御棒７９に溶接されている。
体７５を示している。複数本の燃料棒７７及び制御棒７
９が束ねられて燃料バンドル８】が構成されている。燃
料棒は第１図〜第５図と関連して説明したもので構成す
るのが良い、制御ｎ棒７９は原子炉の総出力レベルを制
御し、また、従来通り原子炉を迅速且つ安全に停止させ
る上で主要な手段となる。ジルカロイ又は他の適当な材
料で作られた複数のスペーサ・グリッド８３が軸方向に
おいて互い違いの位置で制御棒７９に溶接されている。
本発明を多くの実施例で上述した。これらの実施例は本
発明の理解に供するよう詳細に説明したに過ぎない、し
かしながら、本発明はそれ自体、これら実施例に限定さ
れず、かかる実施例の多くの変形及び設計変更を本発明
の範囲から逸脱することなく行うことができる。したが
って本発明は上記の実施例に限定されず、特許請求の範
囲に記載された事項の均等物を包含するものである。
発明の理解に供するよう詳細に説明したに過ぎない、し
かしながら、本発明はそれ自体、これら実施例に限定さ
れず、かかる実施例の多くの変形及び設計変更を本発明
の範囲から逸脱することなく行うことができる。したが
って本発明は上記の実施例に限定されず、特許請求の範
囲に記載された事項の均等物を包含するものである。
第１図は、本発明による原子炉用燃料ペレットの横断面
図である。 第２図は、第１図に示す燃料ペレットの平面図である。 第３図は、本発明による２つの積み重ねられた燃料棒の
横断面図である。 第４図は、本発明による燃料棒の第１の実施例の横断面
図である。 第５図は、本発明による燃料棒の第２の実施例の横断面
図である。 第６図は、本発明による燃料集合体の略図である。 〔主要な参照番号の説明〕 １・・・円筒形中央部分、３，５．７．９・・・支承面
、ＩＯ・・・燃料ペレット、ＩＩ、１３・・・窪み、２
１・・・核分裂気体用達通路、３１・・・被覆管、３３
．３４゜５９・・・端栓、３７・・・バネ、３９，４５
．５３・・・末端燃料ペレット、７５・・−燃料集合体
、７７・・・燃料棒、７９・・・制御棒、８１・・・燃
料バンドル、８３・・・スペーサ・グリッド。 特許出願人：ウェスチングハウス・エレクトリック・コ
ーポレーシヲン 代 理 人：加藤 紘一部（外１名）
図である。 第２図は、第１図に示す燃料ペレットの平面図である。 第３図は、本発明による２つの積み重ねられた燃料棒の
横断面図である。 第４図は、本発明による燃料棒の第１の実施例の横断面
図である。 第５図は、本発明による燃料棒の第２の実施例の横断面
図である。 第６図は、本発明による燃料集合体の略図である。 〔主要な参照番号の説明〕 １・・・円筒形中央部分、３，５．７．９・・・支承面
、ＩＯ・・・燃料ペレット、ＩＩ、１３・・・窪み、２
１・・・核分裂気体用達通路、３１・・・被覆管、３３
．３４゜５９・・・端栓、３７・・・バネ、３９，４５
．５３・・・末端燃料ペレット、７５・・−燃料集合体
、７７・・・燃料棒、７９・・・制御棒、８１・・・燃
料バンドル、８３・・・スペーサ・グリッド。 特許出願人：ウェスチングハウス・エレクトリック・コ
ーポレーシヲン 代 理 人：加藤 紘一部（外１名）
Claims (26)
- （１）実質的に円筒形の中央部分と、滑らかで連続した
曲面形状とほぼ等しい形状の第１の接合部のところで中
央部分の一方の軸方向端に滑らかに接合された凸状の第
１の端部分と、滑らかで連続した曲面形状とほぼ等しい
形状の第２の接合部のところで中央部分に接合された凹
状の第２の端部分とを有し、凹状の第２の端部分の曲率
は凸状の第１の端部分の曲率に一致していることを特徴
とする原子炉燃料棒用燃料ペレット。 - （２）燃料ペレットの熱膨張を吸収するための第１及び
第２の窪み手段が、第１及び第２の端部分に設けられて
いることを特徴とする請求項第（１）項記載の原子炉燃
料棒用燃料ペレット。 - （３）複数本の核分裂気体用通気路が、第１及び第２の
端部分のそれぞれに沿って半径方向に配設されているこ
とを特徴とする請求項第（１）項記載の原子炉燃料棒用
燃料ペレット。 - （４）核分裂気体用通気路は、第１及び第２の端部分に
一体形成された浅い細帯状の溝であることを特徴とする
請求項第（３）項記載の原子炉燃料棒用燃料ペレット。 - （５）複数個の燃料ペレットを収納する管状のクラッデ
ィング・ジャケット手段と、クラッディング・ジャケッ
ト手段内に収納された複数個の内部燃料ペレットと、ク
ラッディング・ジャケット手段の第１の端に位置してい
て、内部燃料ペレットをクラッディング・ジャケット手
段内に保持する第１の端栓手段と、クラッディング・ジ
ャケット手段の第２の端に位置していて、内部燃料ペレ
ットを位置設定するバネ手段と、クラッディング・ジャ
ケット手段の第２の端に位置していて、内部燃料ペレッ
トをクラッディング・ジャケット手段内に保持する第２
の端栓手段とを有し、前記内部燃料ペレットはそれぞれ
、実質的に円筒形の中央部分と、滑らかで連続した曲面
形状とほぼ等しい形状の第１の接合部のところで中央部
分の一方の軸方向端に滑らかに接合された凸状の第１の
内部ペレット端部分と、滑らかで連続した曲面形状とほ
ぼ等しい形状の第２の接合部のところで中央部分に接合
された凹状の第２の内部ペレット端部分とを備え、凹状
の第２の内部ペレット端部分の曲率は凸状の第１の内部
ペレット端部分の曲率に一致していることを特徴とする
原子炉用燃料棒。 - （６）第１の端栓手段は支承面を有し、燃料棒は、第１
の端栓手段の前記支承面のすぐ近くに位置した第１の末
端燃料ペレットを有し、第１の末端燃料ペレットは、実
質的に円筒形の第１の末端ペレット中央部分と、滑らか
で連続した曲面形状にほぼ等しい形状の第１の接合部の
ところで第１の末端ペレット中央部分に接合された第１
の末端ペレット支承部分と、滑らかで連続した曲面形状
にほぼ等しい形状の第２の接合部のところで第１の末端
ペレット中央部分に接合された第１の末端ペレット凹状
端部分とを有し、第１の末端ペレット支承部分の曲率は
、第１の端栓手段の前記支承面の曲率に一致し、第１の
末端ペレット凹状端部分の曲率は、内部ペレット凸状端
部分の曲率に一致していることを特徴とする請求項第（
５）項記載の原子炉用燃料棒。 - （７）第１の端栓手段の前記支承面及び第１の末端ペレ
ットの前記支承面は、実質的に平らであることを特徴と
する請求項第（６）項記載の原子炉用燃料棒。 - （８）第１の端栓手段の前記支承面は凹状、第１の末端
ペレットの前記支承部分は凸状であり、第１の末端ペレ
ットの前記支承部分の曲率は、第１の末端ペレットの前
記支承部分が第１の端栓手段内にしっかりと嵌まるよう
第１の端栓手段の前記支承面の曲率に一致していること
を特徴とする請求項第（６）項記載の原子炉用燃料棒。 - （９）第２の末端燃料ペレットがバネ手段のすぐ近くに
位置し、第２の末端燃料ペレットは、実質的に円筒形の
第２の末端ペレット中央部分と、滑らかで連続した曲面
形状にほぼ等しい形状の第１の接合部のところで第２の
末端ペレット中央部分に接合された第２の末端ペレット
支承部分と、滑らかで連続した曲面形状にほぼ等しい形
状の第２の接合部のところで第２の末端ペレット中央部
分に接合された第２の末端ペレット凸状端部分とを有し
、第２の末端ペレット支承部分は、バネ手段の端部が当
接する実質的に平らな表面を有し、第２の末端ペレット
凸状端部分の曲率は、内部燃料ペレットの凹状端部分の
曲率に一致していることを特徴とする請求項第（６）項
記載の原子炉用燃料棒。 - （１０）第１の末端ペレット凹状端部分及び第２の末端
ペレット凸状端部分はそれぞれ、第１及び第２の末端ペ
レットの熱膨張を吸収する窪み手段を有することを特徴
とする請求項第（９）項記載の原子炉用燃料棒。 - （１１）末端燃料ペレットが、バネ手段のすぐ近くに位
置しており、該末端燃料ペレットは、実質的に円筒形の
末端ペレット中央部分と、滑らかで連続した曲面形状に
ほぼ等しい形状の第１の接合部のところで末端ペレット
中央部分に接合された末端ペレット支承部分と、滑らか
で連続した曲面形状にほぼ等しい形状の第２の接合部の
ところで末端ペレット中央部分に接合された末端ペレッ
ト凸状端部分とを有し、前記末端ペレット支承部分は、
バネ手段の端部が当接する実質的に平らな表面を有し、
前記末端ペレット凸状端部分の曲率は、前記内部ペレッ
ト凹状端部分の曲率に一致していることを特徴とする請
求項第（５）項記載の原子炉用燃料棒。 - （１２）内部燃料ペレットはそれぞれ、第１及び第２の
内部ペレット端部分に配設されていて、内部燃料ペレッ
トの熱膨張を吸収する第１及び第２の窪み手段を有する
ことを特徴とする請求項第（５）項記載の原子炉用燃料
棒。 - （１３）内部燃料ペレットはそれぞれ、第１及び第２の
内部燃料ペレット端部分のそれぞれに沿って半径方向に
配設された複数本の核分裂気体用通気路を有することを
特徴とする請求項第（５）項記載の原子炉用燃料棒。 - （１４）核分裂気体用通気路は、第１及び第２の内部燃
料ペレット端部分に一体形成された浅い細帯状の溝であ
ることを特徴とする請求項第（１３）項記載の原子炉用
燃料棒。 - （１５）それぞれ被覆管を有する複数本の全体として円
筒形の燃料棒及び複数本の制御棒で構成されるバンドル
と、バンドルの長さ方向に沿って互いに軸方向に間隔を
置いた状態でバンドルを保持する複数のスペーサ・グリ
ッド手段と、燃料棒のそれぞれの中に端と端を付き合わ
せた状態で積み重ねられた複数個の内部燃料ペレットと
から成り、内部燃料ペレットはそれぞれ、実質的に円筒
形の中央部分と、滑らかで連続した曲面形状とほぼ等し
い形状の第１の接合部のところで中央部分の一方の軸方
向端に滑らかに接合された凸状の第１の端部分と、滑ら
かで連続した曲面形状とほぼ等しい形状の第２の接合部
のところで中央部分に接合された凹状の第２の端部分と
を有し、凹状の第２の端部分は、隣接した燃料ペレット
の凸状の第１の端部分と嵌合するような曲率に形成され
ていることを特徴とする原子炉用燃料集合体。 - （１６）燃料棒はそれぞれ、支承面を有していて内部燃
料ペレットを燃料棒内に保持する端栓手段と、内部燃料
ペレットを燃料棒内に位置設定するバネ手段と、端栓手
段に隣接して配置された第１の末端燃料ペレットとを有
し、第１の末端燃料ペレットは、実質的に円筒形の第１
の末端ペレット中央部分と、滑らかで連続した曲面形状
にほぼ等しい形状の第１の接合部のところで第１の末端
ペレット中央部分に接合された第１の末端ペレット支承
部分とを有し、第１の末端ペレット支承部分の曲率は、
端栓手段の前記支承面の形状に合致していることを特徴
とする請求項第（１５）項記載の原子炉用燃料集合体。 - （１７）燃料棒はそれぞれ、バネ手段に隣接して配置さ
れた第２の末端ペレットを有し、第２の末端ペレットは
、実質的に円筒形の第２の末端ペレット中央部分と、第
１の接合部のところで第２の末端ペレット中央部分に接
合されいて、バネ手段の端部が当接する実質的に平らな
表面を有する第２の末端ペレット支承部分と、第２の接
合部のところで第２の末端ペレット中央部分に接合され
た第２の末端ペレット凸状端部分とを有し、第２の末端
ペレット凸状端部分は、内部燃料ペレットの凹状端部分
としっかり嵌合するような曲率に形成されていることを
特徴とする請求項第（１６）項記載の原子炉用燃料集合
体。 - （１８）第１及び第２の末端ペレット支承部分はそれぞ
れ、滑らかで連続した曲面形状にほぼ等しい形状の接合
部のところで第１及び第２の末端ペレット中央部分に接
合されていることを特徴とする請求項第（１７）項記載
の原子炉用燃料集合体。 - （１９）内部燃料ペレットはそれぞれ、内部燃料ペレッ
トの熱膨張を吸収する窪み手段を有することを特徴とす
る請求項第（１７）項記載の原子炉用燃料集合体。 - （２０）内部燃料ペレットはそれぞれ、内部燃料ペレッ
トの熱膨張を吸収する窪み手段を有することを特徴とす
る請求項第（１５）項記載の原子炉用燃料集合体。 - （２１）内部燃料ペレットはそれぞれ、第１及び第２の
内部燃料ペレット端部分のそれぞれに沿って半径方向に
配設された複数本の核分裂気体用通気路を有することを
特徴とする請求項第（１５）項記載の原子炉用燃料集合
体。 - （２２）核分裂気体用通気路は、第１及び第２の内部ペ
レット端部分に一体形成された浅い細帯状の溝であるこ
とを特徴とする請求項第（２１）項記載の原子炉用燃料
集合体。 - （２３）原子炉用燃料棒集合体の燃料ペレットであって
、該燃料ペレットは、一端が軸対称の凸状端面、他端が
軸対称の凹状端面で終わる実質的に円筒形の長さ方向外
面を有し、前記端面は長さ方向外面と滑らかに接合し、
凸状端面の少なくとも周囲部分は形状が凹状端面の周囲
部分に合致していることを特徴とする燃料ペレット。 - （２４）窪み手段が、凸状及び凹状端面のそれぞれに配
設されていることを特徴とする請求項第（２３）項記載
の燃料ペレット。 - （２５）複数本の核分裂気体用通気路が、凸状及び凹状
端面のそれぞれに沿って半径方向に配設されていること
を特徴とする請求項第（２３）項記載の燃料ペレット。 - （２６）核分裂気体用通気路は、凸状及び凹状端面に一
体形成されな浅い細帯状の溝であることを特徴とする請
求項第（２５）項記載の燃料ペレット。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/156,110 US4814137A (en) | 1988-02-16 | 1988-02-16 | High performance reliability fuel pellet |
| US156,110 | 1988-02-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01250784A true JPH01250784A (ja) | 1989-10-05 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP1038105A Pending JPH01250784A (ja) | 1988-02-16 | 1989-02-16 | 原子炉用の燃料集合体、燃料棒及び燃料ペレット |
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|---|---|
| US (1) | US4814137A (ja) |
| EP (1) | EP0329452A3 (ja) |
| JP (1) | JPH01250784A (ja) |
| GB (1) | GB2229031B (ja) |
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| EP0329452A2 (en) | 1989-08-23 |
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