JPH0151152B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉の燃料集合体に関し、特に、燃
料集合体の一部である燃料棒及び制御棒案内筒を
隔置せしめるスペーサグリツド（以下、グリツド
という）の改良に関するものである。

核燃料のグリツドは、原子炉の炉心内における
燃料棒間の間隔を正確に維持したり、燃料棒の振
動を防止したり、燃料棒に対して横方向の支持を
与えたりするのに使用されている。原子炉燃料集
合体用グリツドは、通常の構造のものでは、セル
を形成するように設計された卵詰め枠形状を構成
する複数の、相互に差し込んだストラツプを有し
ており、該セルには燃料棒を受け容れるもの（標
準セル）と、制御棒案内筒を受け容れるもの（案
内筒セル）とがある。隣接ストラツプを相互に係
合するために切欠き溝が用いられている。各標準
セルは、金属材で形成された比較的に弾性のある
ばねと比較的に剛性のある突起部（デインプルと
呼ぶ）とを使用して、１本の燃料棒を所定の軸方
向位置に支持する。相互に差し込まれたストラツ
プと同じ高さの周辺ストラツプは、相互に差し込
まれたストラツプを取り囲んで、燃料集合体に強
度と剛性とを与える。燃料棒の横方向変位を可能
な限り小さくすると共に燃料集合体の燃料特性を
向上させるために、燃料集合体の長さに沿つて多
数のグリツドが隔置されている。これ等のグリツ
ドは制御棒案内筒への取着により所定位置に保持
される。

単一金属からなる既存のグリツドは、グリツド
ストラツプと一体であり低中性子吸収断面積の材
料から造られたばねを有する。これ等のばねは放
射線の照射下で応力緩和を受け、このために燃料
棒のフレツチング破損が生じる。

２種の金属からなる既存のグリツドは、構造的
支持のために、低中性子吸収断面積の材料で製作
されたグリツドストラツプを使用し、燃料棒に係
合するため、応力緩和の良好な材料で製作されて
ストラツプに装着されるばねを使用している。応
力緩和の良好な材料とは、放射線の照射中に低い
応力緩和を示すものであつて、長期にわたつて強
い照射を受けた時に弾性を実質的に喪失しない材
料を意味している。グリツドストラツプに取着す
べき通常の構造のばねは、標準セル内の燃料棒が
あるストラツプの一方の側の位置で、ストラツプ
の他方の側の直ぐ後方にある案内筒セル内の制御
棒案内筒と干渉することなく、取着できるように
はなつていない。

本発明の主な目的は、燃料棒に係合するため
に、しつかりストラツプに係合すると共に関連の
他のストラツプに関して横方向に堅固に位置決め
されるようにストラツプに装着されているばねク
リツプを備えた原子炉燃料集合体のスペーサグリ
ツドを提供することである。

この目的から、本発明は、原子炉燃料集合体に
おいて燃料棒及び制御棒案内筒を隔置するため、
複数のストラツプを相互に差し込んで卵詰め枠形
状に構成して、前記燃料棒の各々を別個に囲む標
準セルと、前記制御棒案内筒の各々を別個に囲む
案内筒セルとを画成しており、２つの端部を有す
る細長い１本のバンドからそれぞれなる複数のば
ねクリツプが前記ストラツプの上方で湾曲して、
該ストラツプを高さ方向に一周するよう該ストラ
ツプの両側面に沿つて延びると共に、前記２つの
端部が相互に取着されて前記ばねクリツプを保持
しており、該ばねクリツプの各々は、前記ストラ
ツプの一方の側面に隣接し燃料棒に係合するばね
部分と、前記ストラツプの他方の側面に隣接する
保持部分とを有する、原子炉燃料集合体のスペー
サグリツドであつて、前記ばねクリツプの各々
は、横方向に延びる結合部を有し、該結合部の間
を前記ばね部分が前記ストラツプの一方の側面側
で中央に延在しており、前記保持部分は、離間し
た平らな部分であつて、前記ストラツプの他方の
側面側で前記結合部の両端間に延在しており、前
記ストラツプは、その長手方向の両縁部に切欠き
を有し、該両縁部のうちの一方の縁部にある切欠
きが前記保持部分の折曲部を受け入れ、該両縁部
のうちの他方の縁部にある切欠きが前記結合部の
うちの関連する結合部を受け入れ、前記ばね部分
は同関連する結合部まで延びて該結合部に当接し
ている、ことを特徴とするものである。

好ましいのは、ばねクリツプが良好な応力緩和
特性を有する材料で製作され、グリツドストラツ
プが低中性子吸収断面積の材料で製作されること
である。

本発明は、以下の説明から一層容易に明らかと
なろう。

図中、同一符号は同一又は対応部分を示すもの
であつて、第１図及び第２図には本発明の理解を
容易にするためのグリツドの関連構造が示されて
おり、第３図〜第６図には本発明の好適な実施例
が示されている。

第１図及び第２図において、相互に差し込まれ
卵詰め枠形状を形成するストラツプ１６（周辺ス
トラツプ１７に囲まれている）を有する単一の原
子炉燃料集合体用スペーサグリツド１０の或る領
域が図示されている。相互に差し込まれたストラ
ツプ１６は複数の標準セル１８の列を画定し、複
数の燃料棒１２（簡略にするため、第１図には２
本のみ、第２図には１本のみを図示）が該セル１
８を通つて延びるようになつている。各標準セル
は１本の燃料棒を囲む。また、グリツド１０は制
御棒案内筒１４のスペースも造つている。即ち、
第２図において特定のものに添え字を付して示す
ように、卵詰め枠形状のストラツプ１６ａ，１６
ｂ，１６ｃ，１６ｄは制御棒案内筒１４ａを囲む
案内筒セル２０を画定している。各案内筒セルは
１本の制御棒案内筒を囲む。

各燃料棒１２は、一つの標準セル１８の一部を
形成する２枚の隣接ストラツプ１６にあるばね
と、一つの標準セル１８を完成する他の２枚の隣
接ストラツプ１６にあり、軸方向に隔置された１
対の剛なデインプルとによつて、グリツド１０内
の所定位置に保持されており、各燃料棒について
２つのばねと４つのデインプルとによる六点支持
が行われている。その他の標準セル燃料棒支持方
式も可能であり、該方式は、関連した標準セル内
に延入して燃料棒に圧接するばねを、最小限度少
なくとも１つ、有するべきである。標準セルが案
内筒セルの近くにあり、そして該標準セルが同案
内筒セルと共通のグリツドストラツプの標準セル
側にばねを必要としている場合には、第１タイプ
のばねクリツプ２２を使用する。本発明は第１タ
イプのばねクリツプ２２に関するものであり、そ
の詳細構造については第３図〜第６図に関連して
後から説明する。隣接する２つの標準セルが共通
のグリツドストラツプの各側にばねを必要とする
場合には、第２タイプのばねクリツプ２４を使用
し、隣接する２つの標準セルが共通のグリツドス
トラツプの一方の側に１つのばねを、他方の側に
１対のデインプルを必要とする場合には、第３タ
イプのばねクリツプ２６を使用する。尚、第２、
第３タイプのばねクリツプは本発明の要旨ではな
いため、その詳細な説明は省略する。１つの標準
セルが１つの案内筒セルに隣接しており、そして
共通のグリツドストラツプの標準セル側に１対の
デインプルを必要とする場合、又は２つの隣合う
標準セルが共通のグリツドストラツプの各側に１
対のデインプルを必要とする場合には、該グリツ
ドストラツプの形状を変えて（変形工程は当該技
術分野で既知である）、グリツドストラツプ自体
と１体のデインプルを形成する。同一工程を使用
して周辺ストラツプ１７にデインプルを形成す
る。

一体デインプルを含むグリツドストラツプ１６
は前述した３タイプのばねクリツプ２２，２４及
び２６の材料よりも中性子吸収断面積の小さい材
料で製作することが好ましい。また、３タイプの
ばねクリツプ２２，２４及び２６はグリツドスト
ラツプ１６よりも応力緩和特性の良い材料で製作
する。グリツドストラツプ１６用に好ましい材料
はジルカロイであり、ばねクリツプ２２，２４及
び２６用に好適な材料は、ニツケル、クロム、鉄
の合金である。

各制御棒案内筒１４は点溶接によつてグリツド
１０に取着される。制御棒案内筒１４がグリツド
１０に溶接するのに適していない場合には、当該
技術で既知のように、グリツド１０に点溶接され
る図示しない短尺スリーブに、制御棒案内筒１４
を膨出嵌合する。

第３図〜第６図に詳細に示した本発明の好適な
実施例による第１タイプのばねクリツプ２２が有
する細長いバンド５２は、好ましくはその両端部
５４ａ，５４ｂから等距離にある中央で湾曲して
グリツドストラツプ１６ａを高さ方向に囲むと共
に、前記両端部５４ａ，５４ｂを互いに結合せし
めている。好適なのは、バンド５２の中央がグリ
ツドストラツプ１６ａの２本の長手方向縁部のう
ちの一方の縁部６４ａの近くにあり、バンド５２
の両端部５４ａ，５４ｂが互いに溶接されており
且つグリツドストラツプ１６ａの２本の長手方向
縁部のうちの他方の縁部６４ｂの近くにあること
である。かかる装着方式はグリツドストラツプ上
の損傷ばねクリツプの交換を容易にする。ばねク
リツプ（バンド）両端の溶接は、非溶接式装着方
式を用いる通常の他種ばねクリツプよりも確実な
装着を達成する。グリツドストラツプへのばねク
リツプの装着は、グリツドストラツプを卵詰め枠
形状のグリツドに組み立てる前に行うのが好まし
い。

バンド５２は１つのばね部分６０と、隔置され
た１対のほぼ平らな部分（保持部分）６２ａ，６
２ｂとを有する。ばね部分６０はグリツドストラ
ツプ１６ａの一方の側面５６近傍に位置してい
て、一本の燃料棒１２ａに当接もしくは圧接す
る。平らな部分６２ａ，６２ｂはグリツドストラ
ツプ１６ａの他方の側面５８近傍に位置してい
て、１本の制御棒案内筒１４ａをまたいでいる
（案内筒が前した短尺スリーブを有するなら、平
らな部分は該スリーブをまたぐ）。このような方
法により、ばねクリツプ２２は、１枚のグリツド
ストラツプの一方の側面にある燃料棒に対して、
該グリツドストラツプの他方の側面にある制御棒
案内筒と干渉することのないばねを提供してい
る。

ばねクリツプ２２の好適な実施例においては、
バンド５２は同方向の第１、第２セグメントを有
する。第１セグメント７０はバンド両端部の一方
５４ａからその中央まで延在し、第２セグメント
７２は前記中央からバンド両端部の他方５４ｂま
で延びている。第１セグメント７０は制御棒案内
筒１４ａを有する案内筒セル内に大体入つてお
り、第２セグメント７２は燃料棒１２ａを有する
標準セル内に大体入つている。

第１セグメント７０は、グリツドストラツプ１
６ａの近くに配設される前述した平らな部分６２
ａ，６２ｂを有する。該部分６２ａ，６２ｂは、
制御棒案内筒１４ａの両側且つグリツドストラツ
プ１６ａとの案内筒の基本接触線の両側に隔置さ
れており、しかも該接触線と大体平行であり且つ
該接触線と少なくとも同等の長さを有する。第２
セグメント７２は、燃料棒１２ａの長軸と大体平
行であり且つグリツドストラツプ１６ａから該燃
料棒の長軸に向かつて垂直方向に離れるように延
びて該燃料棒に圧接する前記ばね部分６０を有す
る。

また、バンド５２は第１セグメント７０にある
第１結合部６６と、第２セグメント７２にある第
２結合部６８とを有する。第２結合部６８は、第
１セグメントの２つの平らな部分６２ａ，６２ｂ
を、グリツドストラツプ１６ａの一方の縁部６４
ａの近傍で、第２セグメントのばね部分６０と結
合する。第２結合部６８は大雑把に言つて“Ｙ”
又は“Ｔ”形であり、その１本の脚部がばね部分
６０に取着され、２本の腕部（折曲部）が湾曲し
てグリツドストラツプ１６ａの一方の縁部６４ａ
を取り巻き、平らな部分６２ａ，６２ｂに結合し
ている。このように配置することにより、ばね部
分を適切に配置せしめると共に、制御棒案内筒１
４ａとの干渉を避けながら該制御棒案内筒１４ａ
を隣接する案内筒セル内に収容するスペーサを確
保することができる。

第１結合部６６は、グリツドストラツプ１６ａ
の他方の縁部６４ｂの近傍で、第１セグメントの
２つの平らな部分６２ａ及び６２ｂに同じ状態で
結合すると共に、ばねクリツプ２２を形成するバ
ンド５２の一端部５４ａにまで延びている。ばね
部分６０はバンド５２の他端部５２ｂまで延びて
いることに注意されたい。第１結合部６６は、他
方の縁部６４ｂをほぼ越える長さで、制御棒案内
筒１４ａの軸心に沿つて軸方向に配置されると共
に、同制御棒案内筒１４ａの外径よりも大きい距
離のところに、前記軸心から横方向に即ち半径方
向に位置決めされている。該第１結合部６６は大
雑把に言つて“Ｙ”又は“Ｔ”形であり、その１
本の脚部はバンド５２の一端部５４ａまで延び、
その腕部は、先端で湾曲して、グリツドストラツ
プ１６ａの他方の縁部６４ｂの近傍で２つの平ら
な部分６２ａ及び６２ｂに結合しており、制御棒
案内筒１４ａとの干渉を回避している。

ばねクリツプ２２の好適な実施例では、グリツ
ドストラツプの所定位置にばねクリツプ（バンド
５２）を保持するのを容易にするため、縁部６４
ａ及び６４ｂに第３図に示すように切欠きを有す
るグリツドストラツプ１６ａにばねクリツプを取
着する。切欠きが存在する場合、グリツドストラ
ツプの長手方向縁部を取り囲んで湾曲する又は長
手方向縁部を越えて延びるというばねクリツプ結
合部についての記載は、長手方向縁部の切欠き領
域を取り囲んで湾曲すること又は該切欠き領域を
越えて延びることを意味する。

完成後の原子炉燃料集合体のスペーサグリツド
は、標準セル内の各燃料棒をばね部分及びデイン
プルで指示する必要性と、案内筒セル内の各制御
棒案内筒をばねクリツプから干渉を受けないよう
にする必要性とを満たすため、どの特定のグリツ
ドストラツプにも複数のばねクリツプ（１種以上
の使用を含む）があるように、多数の第１、第
２、第３ばねクリツプを有するのが一般的であ
る。

上述した教示内容から多くの変更及び変形が可
能である。従つて、本発明は特許請求の範囲で、
上述した特定の実施例以外に実施しうるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の理解を容易にするためのグ
リツドの関連構造の或る領域を一部断面で示す斜
視図、第２図は、第１図の一部の拡大斜視図、第
３図は、本発明の好適な実施例におけるばねクリ
ツプとグリツドストラツプ部分との斜視図、第４
図は、本発明の好適な実施例におけるばねクリツ
プ及びその囲繞領域並びに関連燃料棒の一部を示
す頂面図、第５図は、本発明の好適な実施例にお
けるばねクリツプとその囲繞領域とを一部断面で
示す正面図、第６図は、本発明の好適な実施例に
おけるばねクリツプとその囲繞領域とを一部断面
で示す側面図である。 １０……スペーサグリツド、１２，１２ａ……
燃料棒、１４，１４ａ……制御棒案内筒、１６，
１６ａ……ストラツプ、１８……標準セル、２０
……案内筒セル、２２……ばねクリツプ、５２…
…バンド、５４ａ，５４ｂ……ばねクリツプ２２
の端部、５６，５８……ストラツプの側面、６０
……ばね部分、６２ａ，６２ｂ……保持部分（平
らな部分）、６４ａ，６４ｂ……長手方向の縁部、
６６，６８……結合部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 原子炉燃料集合体において燃料棒及び制御棒
   案内筒を隔置するため、複数のストラツプを相互
   に差し込んで卵詰め枠形状に構成して、前記燃料
   棒の各々を別個に囲む標準セルと、前記制御棒案
   内筒の各々を別個に囲む案内筒セルとを画成して
   おり、２つの端部を有する細長い１本のバンドか
   らそれぞれなる複数のばねクリツプが前記ストラ
   ツプの上方で湾曲して、該ストラツプを高さ方向
   に一周するよう該ストラツプの両側面に沿つて延
   びると共に、前記２つの端部が相互に取着されて
   前記ばねクリツプを保持しており、該ばねクリツ
   プの各々は前記ストラツプの一方の側面に隣接し
   燃料棒に係合するばね部分と、前記ストラツプの
   他方の側面に隣接する保持部分とを有する、原子
   炉燃料集合体のスペーサグリツドであつて、前記
   ばねクリツプの各々は、横方向に延びる結合部を
   有し、該結合部の間を前記ばね部分が前記ストラ
   ツプの一方の側面側で中央に延在しており、前記
   保持部分は、離間した平らな部分であつて、前記
   ストラツプの他方の側面側で前記結合部の両端間
   に延在しており、前記ストラツプは、その長手方
   向の両縁部に切欠きを有し、該両縁部のうちの一
   方の縁部にある切欠きが前記保持部分の折曲部を
   受け入れ、該両縁部のうちの他方の縁部にある切
   欠きが前記結合部のうちの関連する結合部を受け
   入れ、前記ばね部分は同関連する結合部まで延び
   て該結合部に当接している、ことを特徴とする原
   子炉燃料集合体のスペーサグリツド。