JPH0210292A - ９×９燃料束用ダブルｄ形ウォータロッド - Google Patents

９×９燃料束用ダブルｄ形ウォータロッド

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JPH0210292A
JPH0210292A JP1061095A JP6109589A JPH0210292A JP H0210292 A JPH0210292 A JP H0210292A JP 1061095 A JP1061095 A JP 1061095A JP 6109589 A JP6109589 A JP 6109589A JP H0210292 A JPH0210292 A JP H0210292A
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water rod
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    • G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は燃料束に関し、特に、燃料棒９×９本分の好適
縦横列を有する燃料集合体内に配置する改良ウォータロ
ッドに関する。
先行技術の要約 数種の燃料集合体が公知であり、これらの燃料集合体は
下側結合板と、上側結合板と、画板間の包囲チャネルを
含んでいる。チャネルは通常正方形断面を存する。この
正方形断面内に燃料棒を配置する。これらの燃料棒は縦
横列状に配置することが好ましい。
沸騰水型原子炉において、水は減速材として役立つ。す
なわち、水は核反応によって生じた高速中性子を低速中
性子に変える。これらの低速中性子は所望の核反応を起
こす。通例、核反応の発生と、高速中性子の発生と、中
性子の減速と、それに続く核反応の発生の過程は無限に
繰返され、その結果、所望の熱反応が起こる。
燃料束内では減速材の存在量を増すことが望ましい。特
に、最新の燃料束集合体では燃料束内部に沿ってより多
くの水を設けると良いことがわかっている。このような
多量の水は通例燃料棒と入れ替えられる。すなわち、除
去した燃料棒が占めていた空間を水が占めることになる
。この水量の増加は燃料棒内の反応の最適な減速をもた
らす。
単相の水を供給しかつこの水を２相汽水混合物から分離
するため、通常、このような水をいわゆる「ウォータロ
ッド」に導入する。本発明はウォータロッドに関するも
のである。
関連開示（非先行技術）の要約 ある核燃料束設計では、９×９本燃料棒配列の使用が最
適である。しかし、ウォータロッド内に減速用の水を入
れることは従来容易ではなかった。
燃料棒の除去によって利用し得る断面積は形が不規則で
ある。原子力と熱および水圧に関する設計効率のために
は、ウォータロッドはこの断面積のなるべく多くを占有
すべきである。費用を最少にするためには簡単な断面形
状が望ましく、円形または円形に近い形が好ましい。
このような９×９棒配列が望ましいことは、「２相圧力
降下減少ＢＷＲアセンブリ設計（Ｔｖｏ−Ｐｈａｓｃ　
Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｄｒｏｐ　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　Ｂ
ＷＲＡｓｓｅｍｂｌｙ　Ｄｃｓｉｇｎ　）　Ｊと題する
米国特許出願に明示されている。
発明の要約 下側結合板と、上側結合板と、画板間の包囲チャネルと
を有する核燃料束において、再結合板間に保持された燃
料棒を９×９配列状に配置した時の使用に適する改良ウ
ォータロッドを開示する。
代表的な場合、７本の燃料棒を９Ｘ９棒列の中央部から
除去する。すなわち、中央横列である第５横列で３本の
棒そして第４および第６横列のそれぞれで１対の棒を除
去する。除去するこれら２対の棒は対向コーナに向かっ
て互いにずれているものである。除去した棒によって生
じた空所に２本のＤ形断面ウォータロッドを配置する。
これらのＤ形ロッドはそれぞれ、その直径を越えた偏心
位置にある切端弦が各ｒＤＪの真っ直ぐな背部を形成す
ることを除き円筒形である。好適実施例では、Ｄ形つォ
ータロッドの一方に、燃料棒を離隔するスペーサをそれ
ぞれの適正な高さに保持するためのスペーサタブを設け
る。このウォータロッドはタブをスペーサに挿通し得る
位置に整合された状態で挿入される。十分に挿入された
ロッドは、タブがスペーサを係止するように固定整合位
置に回される。この固定整合において、ｒＤＪの真っ直
ぐな背部は、第２ウォータロッドの向かい合うｒＤＪの
真っ直ぐな背部と対面するように整合される。第２Ｄ形
ロツドをを合せ状に挿入すると、両り形断面ウォータロ
ッドが固定される。ウォータロッドの上部と下部は狭く
しである。
ウォータロッドの上部と下部は比較的小径の円筒で遷移
片によりＤ形中央部に接合されている。
上下端栓がそれぞれ完全なウォータロッドを」二下結合
板内に位置付けるために用いられる。その結果、利用可
能空間を有効に利用し、製造費が低く、そして燃料束の
組立てと分解を容易にし得るスペーサ係止が可能な１対
のウォータロッドが設けられる。
他の目的と特徴と利点 本発明の目的は、正方形断面チャネル内に収納した９×
９本燃料棒縦横列内のウォータロッドの配置を開示する
ことである。本発明のこの特徴によれば、燃料棒の中央
横列から３本の燃料棒を除去し、これらの除去した中央
燃料棒の周辺で、対向コーナに向かって、対をなす燃料
棒を除去し、合計７本の燃料棒を除去する。
この区域内に２本のＤ形断面ウォータロッドを配置する
。各ロッドは切端弦壁を有する以外は円形である。この
切端弦は、開示したウォータロッドをＤ形にする真っ直
ぐな背部を形成する。２本のＤ形ロッドはそれぞれの背
部が互いに向かい合うように配置される。
本発明のこの特徴の利点は、Ｄ形ロッドが製造しやすく
、また９×９本縦横列から除去した７本の燃料棒が占め
ていた空間の大部分を好便に占有することである。
本発明の他の特徴は燃料要素スペーサを支持する手段を
設けることである。本発明のこの特徴によれば、Ｄ形ロ
ッドの一方にスペーサ支持用突起タブを設ける。これら
のタブの寸法と１本のＤ形ウォータロッドに対する位置
は、タブがロッドのスペーサに対する一方位においてス
ペーサを貫通しまたロッドの他の方位においてスペーサ
を係止するように定められる。タブの付いたこのウォー
タロッドはタブをスペーサに挿通し得る位置に整合され
た状態で挿入される。十分に挿入されたロッドは、タブ
がスペーサを係止するようにタブ固定方位に回される。
この固定整合において、「Ｄ」の真っ直ぐな背部は、第
２ウォータロッドのｒＤＪの真っ直ぐな背部と向かい合
うように整合される。
第２ウォータロッドの挿入を、この挿入されるＤ形断面
ロッドの真っ直ぐな背部が第１Ｄ形断面ロッドの背部と
向かい合うように行うと、両り形ウォータロッドが回り
止めかつ支持整合位置に固定される。
本発明のこの特徴の利点は、本発明のウォータロッドを
利用する燃料束の組立てと分解が容易であることである
。同時に、両ウォータロッドは互いに固定し合って燃料
束内のスペーサ分布を維持する。
本発明の他の目的と特徴と利点は、以下の詳述と添付図
面を参照すればさらに明らかとなろう。
第１図は燃料束集合体Ｂを示す。集合体Ｂは包囲チャネ
ルＣを含み、チャネルＣは上端における上側結合板１４
から下端における下側結合板１６まで延在する。先行技
術において普通であるように、下側結合板はテーパが付
いており、いわゆる象の足形鋳物（図示せず）に支持さ
れ、また水を受入れその水を燃料束を通流するように上
方に向ける手段を備えている。
開示した燃料束には、燃料棒の９×９本配列が示されて
いる。第１図では、ダブルＤ形ウォータロッド３０，３
２が見えるように燃料棒の多くを省略しである。
燃料棒は全長棒１８を含み、全長棒１８は下側結合板１
６と上側結合板１４の間に延在する。
また部分長棒２０が示され、下側結合板１６からスペー
サ２４まで延在する。部分長棒２０はスペーサ２４の上
方で終わっている。
スペーサ２６には各部分長棒の上方にある拡大開口が設
けられている。同様に、上側結合板は各部分長棒の上方
にある拡大開口を有する。
部分長棒の機能と目的は、「２相圧力降下減少ＢＷＲア
センブリ設計」と題する前記米国特許出願に記載されて
いる。
一般に、部分長棒２０は、それぞれの終端の上方に蒸気
ボイドを形成するように働く。これらのボイドは、燃料
束の作用中、蒸気の逃げ道を形成する。
本発明はウォータロッド３０．３２に関するものである
。本発明を説明するため、燃料棒の燃焼に要する減速材
の存在を第２図によって説明する。
その後、ダブルＤ形ウォータロッドのを合せ配置を第３
図によって説明する。次に、第４図を参照して、スペー
サを支持するためのＤ形ウォータロッドの合体固定を説
明する。最後に、第５図と第６図により、ダブルＤ形ウ
ォータロッドから上側および下側の比較的小径の筒形棒
への遷移を示す。
第２図に示すチャネルＣは９×９本縦横棒列を有する。
これらの棒の縦列には番号０１〜０９をそして横列には
番号１１〜１９を付け、部分長棒（ＰＬＲ）２０と全長
棒１８を示しである。
図示のように、燃料束の中央の燃料棒が除去されている
。この除去は燃料棒内の燃料の燃焼を最適にするために
燃料束の中央部に減速材としての水を十分に供給するた
めである。
燃料棒の無い区域の形状は理解しやすい。縦列０５は９
本の棒を収容するだけの間隔を有するので、中央の３本
の棒を除去しである。コーナ４０゜４２の方向には、比
較的多くのボイド空間を設ける必要がある。従って、縦
列０４の棒を横列１５゜１６から除去し、同様に、縦列
０６の棒を横列１４．１５から除去しである。すなわち
、ウォータロッド域は２つの重なり合う正方形区域から
なる。
これらの重なり合う正方形区域は、縦列０５かつ横列１
５の位置の１本の燃料棒が占めていた空隙を共有する。
この形状は燃料束のほとんど全長にわたって減速水の適
切な増加をもたらすことがわかっている。
必要とされてきたことは、この空所に配置するウォータ
ロッドの最適形状を発見することである。
本発明の利点は、前述の９×９本燃料棒縦横列に配置す
るウォータロッドの代替的断面形状を再検討すれば明ら
かになる。
多角形断面の利用を仮定した場合、除去棒の境界に沿っ
て空間を効率よく利用し得るが、このような構造は高価
であり、また挿入中の部材を回せないので、本開示の固
定特性は得られない。
同様に、２本の並置した円筒形部材も利用可能空間を効
率よく利用しない。このような円筒形部材はそれぞれの
接点で互いに接触する。接点でこのように接触した円筒
は、望ましい水収容空間を含まない無駄な空間を画成す
る。
つまり、以下に述べるダブルＤ形状が所望減速水の収容
に最適な空間利用形状であると確信する。
次に第３図を参照して、ダブルＤ形ウォータロッドの断
面形状を説明する。
第３図には燃料棒用の２５箇所の中央空間部分を示す。
これらの棒は全て全長棒１８である。ダブルＤ形ウォー
タロッドの挿入を３０．３２で示す。
各ダブルＤ形ウォータロッドは概して円筒形の垂直延在
壁５０を含み、壁５０は円筒の約２７０°の円弧に沿っ
て延在する。
ダブルＤ形ウォータロッド３０の場合、壁５０は時計の
約３時の位置から１２時の位置にかけて存在する。
ロッド３２Ω場合、壁５０は９時の位置から６時の位置
にかけて存在する。
８壁５０には、平らな垂直延在弦壁５２が切端弦壁とし
て接続している。弦壁５２は２つの目的に役立つ。
第１に、弦壁５２は平らな表面を有するので、この平面
を利用して、両ウォータロッドを燃料束内にを合せ関係
に配置し得る。を合せ状態の両ウッドは除去した７本の
燃料棒の占有空間のほとんどを利用し、水を効率のよい
減速用空間に収容する。
第２に、背部５２はそれぞれのウォータロッドの回り止
めに役立つ。後に第４図かられかるように、支持用タブ
を１本のウォータロッドに配設しこのウォータロッドを
残りのウォータロッドによって固定し得るようにした方
策により、スペーサをそれぞれの所望高さに確実に支持
し得る。
第４図に示すフェルール形スペーサは好適である。各ス
ペーサに対し、２個のタブがウォータロッドに溶接され
、１個はスペーサの上方にそして他の１個はスペーサの
下方にある（スペーサは上下両方向において拘束されな
ければならない）。
第４図では、ロッド３０にスペーサ支持タブ６１〜６４
が配設されている。図示の支持タブは正方形格子スペー
サＳを支持している。この支持された正方形格子スペー
サＳは２６（第１図参照）で示したものである。
Ｄ形つォータロッド３０をウォータロッド３２の前に挿
入すれば、タブ６１〜６４をスペーサＳとの干渉なしに
挿入し得ることは理解されよう。
簡単に述べると、Ｄ形つォータロッド３０を４５°回す
。この整合でタブ６１〜６４はそれぞれ干渉なしにスペ
ーサのコーナに移行する。この移行状態で、ウォータロ
ッド３０の完全挿入が行われる。
ロッド３０を充分に挿入したら、それを回す。
この回転により、タブ６１〜６４はそれぞれスペーサＳ
の構造体の下の位置に回り込む。タブがスペーサの直下
にある状態を想定すれば、スペーサが燃料束Ｂ内の適切
な高さに支持されることがわかる。
ロッド３０を挿入しさらにその最終位置まで回したら、
ロッド３２を配置する。ロッド３２の配置はその背部５
２がロッド３０の背部５２と向かい合うように行われる
。すなわち、ロッド３０の位置が固定される。従って、
タブ６１〜６４も同様に固定され、スペーサは燃料束内
のそれぞれの所望高さに支持される。
第５図には、第３図の線５−５に沿うロッド組立体底部
の断面を示す。
詳述すると、Ｄ形断面ウォータロッド３０．３２はそれ
ぞれ端７０で終わっており、両ロッドの端７０はそれぞ
れの円錐形取付体７２に取付けられている。
円錐形取付体７２は事実上３つの切端面を有する。
第１切端面は７３で示す面である。この面により、円錐
形取付体７２にウォータロッド３０．３２の各々と同じ
外径が存在する。円錐形取付体はそれぞれ共通性があり
、それぞれのＤ形ロッド下端７０の内径を受ける環状域
７４を設けである。
第２切端面は面７５に沿うものである。これによりウォ
ータロッド支持体に切端下部が存在する。
この切端は、下側結合板に支持される管７６と同じ直径
で生ずる。管７６は小径部７７にはめられ、遷移片７２
に溶接される。
最終切端面は７８で示す面である。切端面７８は、さも
なくば円錐体である物の側縁を切断する垂直面である。
これにより両取付体７２は平面部を有し、それぞれの平
面部でを合せ状に組合せ得る。
【図面の簡単な説明】
第１図はを合せ状態に配置したダブルＤ形ウォータロッ
ドを有する燃料束の斜視図で、この燃料束はその頂部と
底部だけを示すように中央部を切取ったものである。第
２図はチャネルに直角の断面図で、ウォータロッドを配
置してない第１図の燃料束の９Ｘ９本縦横列におけるウ
ォータロッド域を示す。第３図はダブルＤ形ウォータロ
ッドの断面図で、さらに、すぐ周囲の燃料棒とフェルー
ル形スペーサの一部分を示す。第４図は正方形燃料棒ス
ペーサの近辺において本発明のダブルＤ形ウォータロッ
ドを示す。第５図はウォータロッドの底部の構造を示す
。第６図はウォータロッドの頂部の構造を示す。 Ｂ：燃料束集合体、Ｃ：チャネル、１４：上側結合板、
１６：下側結合板、１８：全長燃料棒、２０：部分長燃
料棒、２４．２６：スペーサ、３０．３２：ウォータロ
ッド、０１〜０９：縦列、１１〜１９：横列、４０，４
２：コーナ、５０：概して円筒形のウォータロッド壁部
、５２：弦壁、Ｓ：正方形格子スペーサ、６１〜６４；
スペーサ支持タブ、７２：円錐形取付体（遷移片）、７
６：管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、下側結合板と、上側結合板と、前記下側結合板に入
    った流体が前記上側結合板から放出されるように前記下
    側および上側結合板を流体密に連結する正方形断面のチ
    ャネルと、それぞれが核分裂性物質を内蔵する燃料棒で
    あって、９×９縦横配列状に前記上側および下側結合板
    で保持され、全てが同じ直径を有する燃料棒と、前記上
    側および下側結合板間において前記燃料棒を離隔関係に
    維持するために前記燃料棒間に配置された複数のスペー
    サとを含み、前記９×９配列の前記燃料棒のうちの３本
    が中央横列から除去されそして２本が前記中央横列の両
    側の横列それぞれから除去され、これらの除去燃料棒の
    欠如によって空所が画成され、前記両側横列における前
    記燃料棒の除去は前記９×９配列の隣接コーナに向かっ
    て互いにずらされているような燃料集合体であって、前
    記空所に配置する１対のウォータロッドを備え、各ウォ
    ータロッドはその概して円筒形状の周囲の約２７０°の
    円弧の両端間にわたる垂直延在筒形壁部と、このウォー
    タロッド筒形壁部の両端間に垂直平面状に配設した垂直
    延在切端弦壁とを有し、これにより前記ウォータロッド
    の前記弦壁は前記ウォータロッドに概してＤ形の断面を
    与え、両ウォータロッドは前記のような燃料束において
    前記空所に互いに背中合せ関係に置かれ、前記ウォータ
    ロッドはそれぞれの平らな弦壁で向かい合い、こうして
    前記空所に前記ウォータロッドを充填し前記燃料束に置
    ける核反応の水による減速を増進するようになっている
    燃料集合体。 ２、前記ウォータロッドの底部を遷移片に溶接し、前記
    遷移片を比較的小径の丸棒に溶接し、前記丸棒は前記下
    側結合板の穴にはまる端栓を有する、請求項１記載の燃
    料集合体。３、前記ウォータロッドの頂部を遷移片に溶
    接し、前記遷移片を比較的小径の丸棒に溶接し、前記丸
    棒は前記上側結合板の穴にはまる端栓を有する、請求項
    ２記載の燃料集合体。４、前記ウォータロッドの１本が
    複数のスペーサタブを備え、これらのスペーサタブは前
    記ウォータロッドの外面に沿って前記スペーサを支持す
    るように配置されている、請求項２又は３記載の燃料集
    合体。 ５、下側結合板と、上側結合板と、前記下側および上側
    結合板を連結する正方形断面のチャネルと、それぞれが
    核分裂性物質を内蔵し、９×９縦横配列状に配置され、
    全てが同じ直径を有する燃料棒と、前記上側および下側
    結合板間において前記燃料棒を離隔関係に維持するため
    に前記燃料棒間に配置された複数のスペーサとを含む燃
    料集合体において、このような燃料束の改良として、前
    記９×９配列の前記燃料棒のうちの３本を中央横列から
    除去しそして２本を前記中央横列の両側の横列それぞれ
    から除去し、前記両側横列における前記燃料棒除去は前
    記９×９配列の隣接コーナーに向かって互いにずらして
    あり、前記除去燃料棒の跡に空所を残存させ、前記燃料
    棒の除去によって生じた前記空所に配置する１対のウォ
    ータロッドを設け、各ウォータロッドは概して円筒形の
    外周の約２７０°の円弧に及ぶ垂直延在ウォータロッド
    壁部と、このウォータロッド筒形壁部を閉ざす平面状の
    垂直延在切端弦壁とを有し、これにより前記ウォータロ
    ッドの前記弦壁は前記ウォータロッドに概してＤ形の断
    面を与え、両ウォータロッドは前記燃料束において前記
    空所に背中合せ関係に置かれ、両平坦弦壁は互いに向か
    い合い、こうして前記空所にウォータロッドを充填し前
    記燃料束に置ける核反応の水による減速をもたらすよう
    にした燃料集合体。 ６、下側結合板と、上側結合板と、前記下側および上側
    結合板を連結する正方形断面のチャネルと、それぞれが
    核分裂性物質を内蔵し、９×９縦横配列状に配置され、
    全てが同じ直径を有する燃料棒と、前記上側および下側
    結合板間において前記燃料棒を離隔関係に維持するため
    に前記燃料棒に配置された複数のスペーサとを含み、前
    記９×９配列の前記燃料棒のうちの３本を中央横列から
    除去しそして２本を前記中央横列の両側の横列それぞれ
    から除去し、前記両側横列における前記燃料棒除去は前
    記９×９配列の隣接コーナに向かって互いにずらしてあ
    る燃料束においてスペーサを固定する方法において、前
    記燃料棒除去によって生じた空所に配置する１対のウォ
    ータロッドを設け、各ウォータロッドはその概して円筒
    形状の周囲の約２７０°の円弧範囲にわたる垂直延在筒
    形壁部と、この筒形壁部の両側端間に平面状に配設した
    垂直延在切端弦壁とを有するようにして、前記ウォータ
    ロッドの前記弦壁が前記ウォータロッドに概してＤ形の
    断面を与えるようにすることと、両ウォータロッドの一
    方に前記スペーサの下支え用タブを設けることと、前記
    スペーサを前記燃料集合体内で上下に相隔たるように前
    記タブの上方に配置することと、前記タブ付きの前記ウ
    ォータロッドを、前記ウォータロッドと前記タブを前記
    スペーサに挿通し得る位置に合せることと、挿通された
    前記ウォータロッドを前記タブと前記スペーサとの干渉
    位置まで回すことと、残っている方のウォータロッドを
    前記第１ウォータロッドと前記平面で向かい合うように
    挿入して前記第１ウォータロッドをスペーサ支持位置に
    固定して前記燃料束内で前記スペーサを支持することか
    らなる、前記スペーサを前記燃料束内のそれぞれの高さ
    に固定する方法。
JP1061095A 1988-03-17 1989-03-15 ９×９燃料束用ダブルｄ形ウォータロッド Expired - Fee Related JPH0631747B2 (ja)

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US169,546 1988-03-17
US07/169,546 US4876063A (en) 1988-03-17 1988-03-17 Double-d water rod for 9 by 9 fuel bundle

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JPH0210292A true JPH0210292A (ja) 1990-01-16
JPH0631747B2 JPH0631747B2 (ja) 1994-04-27

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