JPH01494A - 原子炉燃料集合体 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子炉燃料集合体の改良に関するものである
。

〔従来の技術〕

通常、沸騰水型原子炉において使用される燃料集合体は
相互に所定の間隔を設けて多数配置さｈており１個々の
燃料集合体は、多数の燃料棒、ウォータロッド、上部及
び下部タイプレート、スペーサ及びチャンネルボックス
により構成されている。

第４図ないし第７図により従来から使用されている現在
の沸騰水型原子炉の燃料集合体を説明する。第４図、第
５図はそれぞれ燃料集合体の縦断面図、水平断面図、第
６図（イ）、（ロ）、（ハ）はそれぞれ現行８×８型燃
料集合体の上部タイプレートの平面図、正面図、底面図
、第７図（イ）は同じく下部タイプレートの平面図、（
ロ）は正面図である。図において、１は上部タイブレー
１へ、２は下部タイプレート、３ａ〜３ｄはコーナポス
ト、１２ａ、１２ｂはウオータロツ１−１１３は現行８
×８型燃料集合体で、上下部タイブレート１゜２、チャ
ネルボックス１４．燃料棒１１、結合燃料棒１５．スペ
ーサ１８等から植成されている。

２０はチャネルファスナ、９は上部タイプレートハンド
ル、２４はオリエンテーションボス、２５は冷却水穴、
２６はウォータロッド下部端栓用角穴、２７は結合燃料
棒下部端栓用ねじ穴、２８は下部端栓用ボス穴、２９は
上部端栓用ボス穴である。

第５図に示すように、６２本の燃料棒１１と２本のウォ
ータロッド１２ａ、１２ｂとが、８×８の配列に組み立
ててあり、燃料集合体１３の周囲はジルカロイ製のチャ
ネルボックス１４によって囲まれている。６２本の燃料
棒のうち８本は結合燃料棒１５であり、上部タイプレー
ト１と下部タイプレート２とを結び付ける役目をしてい
る。また、２本のウォータロッド１２ａ、１２ｂのうち
の１本（１２ａ）は、上下方向に７段に配設されたスペ
ーサ１８の軸方向位置を決める機能も有し固定保持して
いる。第６図に示すように、上部タイプレート１の４個
のコーナ部にはチャンネルボックス１４の装着時に案内
の役目をする４本のコーナポスト３ａ、３ｂ、３ｃ、３
ｄがある。チャンネルボックス１４は、チャンネルファ
スナ２０によりコーナポスト３ａにねじ固定されている
。

第８図は燃料棒１１の正面図、第９図（イ）はウォータ
ロッド１２ａの正面図、（ロ）は底面図である。燃料棒
１１．ウォータロッド１２ａの上下端部には上部端栓２
１ａ、２１ｂ及び２２ａ。

２２ｂが、溶接固定されており、上下部端栓２１ａ。

ｂ、２２ａ、ｂが上下部タイブレー１−１．２に設けら
れたボス穴、特にウォータロッド１２ａの下部端栓２２
ｂがウォータロッド下部端栓用角穴２６に嵌入され組み
込まれることにより燃料棒１１及びウォータロッド１２
ａ、１２ｂの燃料集合体１３における位置が決定される
ようになっている。尚、ウォータロッドは下部タイプレ
ートに下部端栓を支持されるのみで装着されているもの
も知られている。

燃料集合体１３内に配置される燃料棒群の燃料棒１１の
それぞれの燃料材（ウラン）濃縮度は、燃料を効率よく
使用する目的から必ずしも均一に形成されてなく、３％
、４％などと異なって形成されており、燃料集合体１３
はその高さ方向（本発明においては高さ方向に関しては
関係がない）。

及び横断面方向に所定の濃縮度分布を有している。

従って、個々の燃料集合体１３の炉心装架時には、燃料
集合体１３の炉心内位置だけでなく、各位置におけるお
ける燃料集合体１３の向きにも注意が沸われる。この向
きにも留意する理由は上記のように各燃料棒ＩＬの燃料
濃度が異なることに応じ向きも予め決定されているから
である。それぞれの燃料集合体１３が所定の装架位はに
配置されているか否かは、第６図（イ）に示す上部タイ
プレート１６の上部タイプレートハンドル９の上面に刻
印されている識別番号１６により確認できる。

また、燃料集合体１３の向きは、上部タイプレートハン
ドル９の側面に設けられているオリエンテーションボス
２４の向きにより確認できる。

以上のように、燃料集合体１３の向きは上部タイプレー
ト１のオリエンテーションボス２４の向きにより判断す
るようになっており、仮りに、上部タイプレート１が正
しい向きで燃料集合体１３に組み込まれていない場合は
、燃料集合体１３の向きを間違えて炉心に装架する危険
性があり、この場合は、予め予期した性能が発揮できな
い。−方、第７図（ロ）に示すように下部タイプレート
２のコニカルシート部には冷却水孔２５があり、燃料集
合体１３に組み込む場合は上部タイプレート１に対して
所定の向きになるようにする必要がある。現行の下部タ
イプレート２には第７図（イ）に示すように、スペーサ
保持用ウォータチューブ下部端栓２２ｂ（第９図参照）
を組み込むためのウォータロッド下部端栓用角穴２６が
設けられている。結合燃料棒下部端栓用ねじ穴２７は第
７図（イ）に示すように８個所に設けられており、他の
燃料棒ボス穴２８はすべて同径である。このように現行
の下部タイブレー１〜２のボス穴配置は中心位置よりず
れた位置のウォータロッド下部端栓穴用角穴２６により
非回転対称性となついている。

また、燃料棒群のそれぞれの燃料棒１１の上部端栓２１
　ａの径は濃縮度毎に異なった径とされており、従って
、第６図に示す一ヒ部タイプレート１の上部端栓用ボス
穴２９は端栓径に見合った穴となっており、その結果と
して上部タイプレート１のボス穴配置は一般的に非回転
対称となっている。

このように、現行燃料では上下部タイプレート１゜２が
燃料集合体１３に誤装着される可能性はなかった。

しかるところ、現在、経済性の観点より燃料集合体構造
の改良が検討され、第１０図に示す構造の将来型燃料集
合体１７の実用化が計画されており、将来型燃料集合体
１７は中央に太径ウォータロッド３０を組み込んだ構造
となっている。第１図（イ）は将来型燃料集合体１７の
上部タイブレート１、（ロ）は下部タイプレート２の平
面図である。上部タイプレート１は、圧損（冷却材流９
１時の圧力損失）低減の目的から、ボス径３３及びウェ
ブ厚３４を最適化している。即ち、燃料集合体１３取扱
時（上部タイブレー１〜ハンドル９による吊上時）等に
、上部タイプレート１に発生する応力を評価し、応力的
に厳しい位置に相当する結合燃料棒上部端栓用ボス３１
、及び上部タイブレートハンドル０の根元部近傍のボス
及びウェブ厚３４を大きく、逆に応力的に余裕のある位
置に相当するものは小さくしている。下部タイプレート
２において、１９は太径ウォータロッド下部端栓用ボス
穴、２３は結合燃料棒下部端栓用ねし穴である。

また、ボス穴は、上部端栓部品数低減及びボス外径を小
さくする（ボスを大きくするとボス強度確保のためボス
外径を大きくしてボス肉厚を大きくする必要があり、圧
損上好ましくない）目的から、その穴径を統一し、かつ
、端栓強度上支障のない範囲で穴径を小さくしている。

但し、結合燃料棒用上部端栓は、他の燃料棒に比べ強度
が要求されるので、端栓径は大きく、従って、結合燃料
棒」二部端栓用ボス３１の穴径も大きく形成されている
。尚、８本の結合燃料棒上部端栓用ボス３５の穴径は同
径に統一されている。このように上部タイプレート１は
、強度的には最適設計されているが、ボス穴配置に関し
ては方向性がなく回転対称のため、燃料棒群の上部タイ
プレート、即ち。

チャネルボックス１４に対しても誤装着の可能性（危険
性）がある、下部タイプレート２は、中央に太径ウォー
タロッド下部端栓用ボス穴（角穴）１９を設けた構造と
なっているため、ボス穴配置に方向性がなく、上部タイ
プレート１と同様に燃料棒群を誤装着する可能性がある
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記将来型燃料集合体１７においては、燃料棒群中心部
に太径ウォータロット３０が配設されており、非回転対
称とすることについての配慮がなされておらず、燃料棒
群を上下部タイプレート１゜２に対し誤装着を行なう可
能性を有する問題点を有している。

本発明は上記の状況に鑑みなされたものであり、燃料棒
群を上下部タイプレートに対し誤装着を防止できる原子
炉燃料集合体を提供することを目的としたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、上下端部位置に配置された上部タイプレー
ト及び下部タイプレートと、該上下部タイプレートにそ
れぞれ上部端栓及び下部部端栓を結合保持され、かつ、
内部に燃料ベレットが充填されている複数の燃料棒から
なる燃料棒群と、該燃料棒の相互間に配設され少なくと
も上記下部タイプレートに保持されるウォータロッドと
、上記燃料棒相互間の間隔を保持するように配設された
複数のスペーサと、上記燃料棒群を内蔵するチャンネル
ボックスとを設けたものにおいて、上記燃料棒群の中心
位置に太径の上記ウォータロッドが配設され、上記上下
部タイプレートの所定位置のコーナポスト、もしくは上
記上部タイプレートの上部タイプレートハンドル根元部
のボス部に配置される上記燃料棒のみの上記上下部端栓
径が、他の上記燃料棒の上記上下部端栓より大径に形成
されて上記中心位置に非回転対称に上記燃料棒群が上記
上下部タイプレートに結合するように、または、上記太
径のウォータロッドの上部端栓並びに下部端栓のそれぞ
れの断面形状がそれぞれの中心部に対し非回転対称に形
成されていることにより、上記燃料棒群が上記中心位置
に対し非回転対称に上記上下部タイプレートに結合する
ように形成されている原子炉燃料集合体により達成でき
る。

〔作用〕

後述の実施例の説明中にも記載されているように、第１
実施例においては、所定のコーナポスト３ａのみのコー
ナポストボス穴５を大径に形成し、コーナボス３ａの位
置に配設される燃料棒１１のみの上下部端栓２１ａ、２
２ａを他の燃料棒１１のそれより太径に形成し、これに
対応する」二下部タイブレート１，２に設けられるコー
ナプレートボス穴５．ボス六６も大径に形成されている
。従って、燃料棒群の上下部タイプレート１，２に対し
結合される位置は、上記の大径の上下部端栓２１ａ、２
２ａがコーナプレートボス穴５．ボス六６に嵌合する位
置に限定される。即ち、非回転対称となっており、誤装
着を阻止できる。他の実施例も同様に非回転対称にて誤
装着を防止できる。

〔実施例〕

以下本発明の原子炉燃料集合体の実施例（第１実施例）
を第４図ないし第１１図と同部品は同符号で示し同部分
の構造の説明は省略し第１図（イ）。

（ロ）により説明する。第１図（イ）、（ロ）はそれぞ
れ上部タイプレート、下部プレートの＼Ｖ面図である。

図において、４はボス、５はチャンネルボックス固定用
コーナポストボス穴、６はコーナポストボス穴５に対応
する下部タイプレートボス穴である。上部タイプレート
１のチャンネル固定用コーナポスト３ａの位置に配置さ
れる燃料棒１１（第１図に図示せず）の上部及び下部端
栓の直径を、結合燃料棒１５を除く他の燃料棒１１の端
栓径より太く形成し、上下部タイプレート１゜２のボス
穴配置に非回転対称性をもたせている。

コーナポスト３ａは、その機能上から、他のコーナポス
ト３ｂ、３ｃ、３ｄあるいは他のボス４よりも太径とし
強度の確保を図っているので、コーナポスト３ｂ〜３ｄ
のボスにはあけられないような大きなボス穴をあけるこ
とができる。また、下部タイプレート２のコーナポスト
３ａに対応するボスは強度上余裕があるので、ある程度
大きな下部タイプレートボス穴６をあけることが可能で
ある。

このように本実施例の原子炉燃料集合体は、チャンネル
固定用のコーナポスト３ａ位随に配置される燃料棒保持
用の上部タイプレート１のコーナポストボス穴５と下部
タイプレート２の下部タイプレートボス穴６とを結合燃
料棒１５を除く他の燃料棒保持用ボス４のボス穴より若
干大きく形成し、かつ、これに対応する燃料棒の上下端
栓も他の燃料棒端栓より太くしたので、上下部タイブー
トの圧損低減効果を全く損なうことなく誤装着を防止で
きる。即ち、コーナ部の１本の燃料棒端栓を上記のよう
に他の燃料棒より直径を若干太くすると云うきわめて簡
単な構造で非回転対称を達成でき、中心の太径ウォータ
ロッドに対し、誤装着を生じることなく確実に所定位置
に燃料棒群を上下部タイプレートに対し装着できる。

第２図は他の実施例（第２実施例）を示し、（イ）、（
ロ）はそれぞれ上下部タイプレートの平面図である。上
記実施例と異なるところは、上記実施例は、非回転対称
のために上下部タイプレート１，２のコーナポスト３ａ
のコーナポストボス穴５及び下部タイプレートボス穴６
を大きくすると共に、これらボス穴に嵌合される燃料棒
１１の端栓径を太くした構成となっている。これに対し
本実施例は、上部タイプレートハンドル９の根元部に対
応するボス７ａ、７ｂの一方のボス穴８の内径を大きく
し他の位置の燃料棒１１より太くされた燃料棒１１の端
栓を嵌入する構造の非回転対称となっている点である。

上部タイプレートハンドル９は、燃料集合体１３の取扱
上必要とする強度を有するように形成されており、上部
タイプレートハンドル９根元のボス穴８のボス外径を上
部タイプレートハンドル９根元近傍の厚さにまで増大さ
せても上部タイプレート１の圧損低減効果をなんら劣化
させることはない。尚、ボス六８位置に配設される燃料
棒１１の上下部端栓２１ａ。

２２ａの直径は、結合燃料棒１５を除く他の燃料棒端栓
径より太く形成されていることは勿論であり、対応する
下部タイプレートボス穴１０も内径が太きく形成されて
いる。本実施例も上記実施例と同様の作用効果を有する
。

上記両実施例は、１本の燃料棒１１の上下部端栓２１ａ
、２２ａの直径及びそれらが挿入される上下部タイプレ
ート１，２のコーナポストボス穴５、下部タイプレート
ボス穴６及びボス六８．下部タイプレートボス穴１０穴
径を大きく構成したものである。しかし、複数本の燃料
１％ＬＬを対象としその端栓径、ボス穴径を大きくしそ
れらの配置を非回転対象とすることによっても上下部タ
イプレート１，２に対する誤装架を防止できることは明
白である。尚、この場合に、上下部タイプレート１，２
の最適切の条件を劣化させないボスを対象とするのが重
要であることは勿論である、第３図は本発明のさらに他
の実施例（第３実施例）を示し、第３図（イ）、（ハ）
はそれぞれウォータロッド用上下部端栓断面図、（ロ）
、（ニ）はそれぞれ（イ）、（ハ）の端栓を嵌入する上
下部タイプレートの嵌合穴部の底面図、平面図である。

本実施例は、燃料集合体１３の中央に配置される太径ウ
ォータロッド３０の上下部端栓２１ｂ。

２２ｂの断面形状が（イ）、（ハ）に示すように非回転
対象となっている。そして、上下部端栓２１ｂ。

２２ｂが嵌入される上部タイプレート１に開口されたボ
ス穴（図示せず）及び下部タイプレート２の太径ウォー
タロッド下部端栓用ボス穴１９の穴形状も、（ロ）、（
ニ）に示すように上下部端栓２１ｂ。

２２ｂの断面に対応した形状とされている。そして、そ
れぞれに設けられた直線部３２を合致させることにより
、同様に非回転対象に規制され、圧損低減効果に関係な
いほか上記実施例と同様の作用効果を有する。

〔発明の効果〕

以上記述した如く本発明の原子炉燃料集合体は。

燃料棒を上下部タイプレートに対し誤装着を防止できる
効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）、（ロ）はそれぞれ本発明の原子炉燃料集
合体の実施例の上部タイプレート、下部タイプレートの
平面図、第２図（イ）、（ロ）は同じくそれぞれ他の実
施例の上部タイプレート、下部タイプレートの平面図、
第３図（イ）、　（１））は同じくそれぞれ他の実施例
のウォータロッド用上部端栓、下部端栓の断面図、（ロ
）、（ニ）はそれぞれ（イ）、（ハ）の端栓を嵌入する
上部タイプレート、下部タイプレートの穴部分の底面図
、平面図。 第４図は従来の燃料集合体の縦断面図、第５図は第４図
の水平断面図、第６図（イ）、（ロ）、（ハ）はそれぞ
れ曳行８×８型燃料集合体のと部タイブレートの平面図
、正面図、底面図、第７図（イ）。 （ロ）は同じく下部タイプレートの平面図、正面図、第
８図は第５図の燃料棒の正面図、第９図（イ）、（ロ）
は同じくウォータロッドの正面図。 底面図、第１０図は将来型燃料集合体の縦断面図、第１
１図（イ）、（ロ）は第１０図の上下部タイプレートの
底面図、平面図である。 １・・上部タイブレー１〜．２・・・下部タイプレート
、３ａ・・・コーナポスト５９・・・上部タイプレート
ハンドル、１１・・・燃料棒、１２ａ、１２ｂ・・・ウ
オータロツ＋＜、ｔａ・・燃料集合体、１４・・・チャ
ンネルボックス、１８・・スペーサ、２１ａ、２２ａ・
・・上部端栓、２１ｂ、２２ｂ・・・下部端栓、３ｏ・
・・太径ウォータロッド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、上下端部位置に配設された上部タイプレート及び下
   部タイプレートと、該上下部タイプレートにそれぞれ上
   部端栓及び下部端栓を結合保持され、かつ、内部に燃料
   ペレットが充填されている複数の燃料棒からなる燃料棒
   群と、該燃料棒の相互間に配設され少なくとも上記下部
   タイプレートに保持されるウォータロッドと、上記燃料
   棒相互間の間隔を保持するように形成された複数のスペ
   ーサと、上記燃料棒群を内蔵するチャンネルボックスと
   を設けたものにおいて、上記燃料棒群の中心位置に太径
   の上記ウォータロッドが配設され、上記上下部タイプレ
   ートの所定位置のコーナポスト、もしくは上記上部タイ
   プレートの上部タイプレートハンドル根元部のボス部に
   配設される上記燃料棒のみの上記上下部端栓径が、他の
   上記燃料棒の上記上下部端栓より大径に形成されて上記
   中心位置に非回転対称に上記燃料棒群が上記上下部タイ
   プレートに結合するように、または、上記太径のウォー
   タロッドの上部端栓並びに下部端栓のそれぞれの断面形
   状がそれぞれの中心部に対し非回転対称に形成されてい
   ることにより、上記燃料棒群が上記中心位置に対し非回
   転対称に上記上下部タイプレートに結合するように形成
   されていることを特徴とする原子炉燃料集合体。