JPH02116790A - 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］ この発明は燃料集合体に係り、更に詳細には、炉心内に
装荷された状態における燃料集合体の耐振動性及び耐震
強度の改善、並びに該集合体の燃焼による変形防止に関
するものである。

［従来の技術］ 第４図には、従来から知られる燃料集合体として、加圧
木型原子炉（ＰＷＲ）用燃才４集合体が示されている。

図において、炉心内に装荷された復数の燃料集合体６ａ
、６ｂは、互いに所定の間隔Ｇ（従来の設計例では、例
えばＧ＝　１　ｍｍ）をもって配置されている。尚、こ
こでは皿体の集合体６ａ、６ｂを図示したが、実際には
多数の集合体が上記所定間隔Ｇをもって炉心平面方向に
幾何学的に配置される。

［発明が解決しようとする課題］ 上述のように、従来の燃料集合体が炉心内に配置された
状態では、隣接する集合体間に所定間隔Ｇの間隙が存在
している。従来は、この間隙の存在に起因して以下に列
挙されるような不都合があった。

（イ）冷却材の流れにより集合体の振動が生じる。

（ロ）地霊発生時に集合体が互いに衝突する。

（八）集合体は横方向に何列にも並んでいるため、上記
（（）　、　（０１等の原因で集合体列が一方向に振わ
た場合、各間隙が一つによせ集り、振幅が大きくなって
衝撃力も大きくなる。

（ニ）燃焼中の中性子照射によって集合体に曲りやねじ
れ等の変形か生じても、隣接集合体に接触するまでそれ
を防止する手段がない。それ故、隣接集合体との機械的
干渉を生じやすく、円滑な装荷が困難となる。

これらの不都合を解決するためには、隣接し合う集合体
の支持格子を接触させることが考えられる。すなわち、
支持格子に突起を設け、この突起て間隙を埋めることに
より、隣接し合う集合体に剛性をもたせることができる
。

ところで、支持格子に突起を設けること自体は従来公知
であって、例えば特開昭５２−８５６９２号公報、特開
昭５７−７５８６号公報に開示されている。但し、これ
らに開示された突起付き支持格子は５例えば集合体装荷
作業の際の機械的な干渉に伴う支持格子自体の損傷を防
ぐことを目的としており、上述の間隙に伴う不都合の解
消を企図したものではない。すなわち、集合体一体当り
の全ての支持格子に、干渉損傷防止手段としての多数の
突起を設けたものである。

この場合、全支持格子に設りられた多数の突起により、
隣接し合う集合体間の間隙をなくすことも一応可能では
ある。しかしながら、全支持格子に多数の突起を設ける
と、装荷の際に突起が邪魔になるばかりでなく、突起が
流水抵抗となって冷却水流が制限されるという欠点があ
る。

また、上記特開昭５７−７５８６号公報に開示されたも
のにあっては、第５図に示すように、突起５ｂの高さｈ
を隣接する集合体７ａ、７ｂ、７０間の所定間隔Ｇに対
してｈ＝Ｇ／２としている。しかしながら、このように
構成された集合体か炉心最外周に装荷された場合、炉心
外囲壁内面との間にＧ　／　２のギャップが生じてしま
うという不都合がある。

このように従来の突起付き支持格子には欠点が多いため
、上述の間隙に伴う不都合の解消には不適当である。

この発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、上述の間隙
に起因する不都合を、従来の突起付き支持格子による弊
害をｆ７うことなく解消した燃料集合体を提供すること
である。

［課題を解決するための手段］ この発明は、上記目的を達成するために、原子炉炉心内
に複数体が所定の間隔をもって隣接して装荷されるべき
燃料集合体において；各々の燃料集合体の軸方向中央部
の支持格子の外周四辺に、前記所定間隔と同一又はほぼ
同一の高さ外方へ突出する突起が各辺につき少なくとも
一個設けられ：しかも前記各辺の突起は、隣接する燃料
集合体の前記支持格子の対面する辺の同様な突起と直接
干渉しない位置に設けられているものである。

尚、前記突起の一つの好ましい配置構成例としては、例
えば第３図に示されるように、前記突起が前記支持格子
の各辺につき一個づつ設けらね、しかも前記各辺の突起
の位置は、前記燃料集合体の軸心に対して回転対象をな
す構成がある。

また、前記突起が弾性構造を有する構成としてもよい。

［作　用］ 本発明の燃料集合体によれば、集合体軸方向中央部の支
持格子の外周四辺に、各辺につき少なくとも一個の突起
を設けることにより、炉心内で隣接する集合体間の軸方
向中央部の間隙をなくシ゛〔いる。この場合、炉心内で
隣接する集合体は、軸方向中央部で互いに接触するので
、横方向の揺れに対しては互いに支承され、剛性をもつ
ことになる。それ故、地震時に集合体の振動の振幅が小
さくなり、衝撃力が軽減できる。同様の理由により、冷
却水流による集合体の振動を防止できる。

従って、耐振動性及び耐震強度が向上する。

ここで、突起を設ける支持格子を軸方向中央部のものに
限定し、しかも突起の数は各辺につき少なくとも一個と
限定したのは、以下の理由に基くものである。

突起が多い場合は、上述のように流水抵抗を生じる不都
合がある。従って、突起はなるべく少なく且つ小さくす
ることか望ましい。ところで、隣接する集合体を支持格
子を介して接触させる目的のためには、必ずしも集合体
の軸方向に沿って配置された全支持格子に多数の突起を
設ける必要はなく、一部の支持格子の各辺につき少なく
とも一個の突起を設けるのみで目的は達せられる。更に
、本発明は集合体の曲りを防止することも目的としてい
るが、上述のように隣接する集合体が軸方向中央部で互
いに接触する構成とすると、曲りの防止に効果的である
。すなわち、この曲りはクリープで生ずるので、曲りを
防ごうとする力が軸方向中央部で常に働けば、集合体が
直立状態に保持されるから、照射による曲りが軽減でき
る。従って、上述の限定により、耐振動性及び耐震強度
の向上に加えて、曲りの防止、突起の少因化を同時に達
成することが可能となる。

方、集合体の装荷作業を容易とするためには、この突起
が互いに干渉しないようにする必要がある。そこで本発
明の集合体では、例えは第１図（Ａ）、第２図（Ｂ）に
示すように、支持格子の各辺の突起を、隣接する集合体
の支持格子の対面する辺の同様な突起と直接干渉しない
位置に配置している。この場合、突起の配置形状が同一
の複数の集合体を炉心内に第２図（Ｂ）の如く等向きで
配列することにより、突起相互の干渉を防止てきる。

また、本発明の集合体における突起の高さ（突出幅）ｈ
は、所定間隔Ｇと同一又はほぼ同一としているが、これ
は集合体が炉心最外周に装荷された場合、炉心外囲壁内
面との間にギャップが生しないようにするためである。

尚、第３図（Ａ）に示すように、突起の数を支持格子の
各辺につき一個のみとして、各辺の突起の位置を集合体
軸心に対して回転対象をなすように配置すると、支持格
子の各辺は集合体軸心に対して等価となるから、集合体
の左右の向きを考慮する必要がなく、燃料装荷の際に集
合体の回転に対して自由度が生じる。また、集合体一体
当りの突起の数も僅か四個で済む。

或は、各突起が弾性構造をもつ構成とすると、突起と別
の物体が干渉を起した際に、突起自身及び相手に衝撃を
与えないようにすることができる。

［実施例］ 以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例につ
いて説明する。何れの例においても、突起が設けられる
支持格子は集合体軸方向中央部のものであり、突起高さ
は所定間隔Ｇと同一又はほぼ同一としている。

第１図及び第２図には本発明に係る燃料集合体の一実施
例か示されている。

第１図（Ａ）、（Ｂ）において、集合体１ａの支持格子
２ａの対向し合う一組の辺Ａ、Ｃには、一方の辺Ａに一
個、他方の辺Ｃに二個の突起５ａが設けられている。も
う−組の対向し合う辺ＢＤについても上記辺Ａ、Ｃと同
様に突起５ａが設けられている。

ここで、この集合体１ａと同様に構成された集合体複数
体を所定間隔Ｇをもって炉心に装荷する際は、集合体１
ａの辺ＡまたはＤに対して、隣接集合体の辺ＢまたはＣ
を対面させるものとする。

更に、集合体１ａの辺ＡまたはＤの突起５ａは、隣接集
合体の対面する辺ＢまたはＣの突起５ａと直接干渉しな
い位置に配置されているものとする。この場合、第２図
（Ａ）、ＣＢ）に示すように、集合体１ａと隣接集合体
１ｂとは、軸方向中央部において一方の集合体１ａの支
持格子２ａｈ）ら二個、他方の集合体１ｂの支持格子２
ｂから−個の３１三個の突起５ａで接触することになる
。

また、第３図には本発明に係る燃ｆ４集合体の他の実施
例か示されている。

図において、集合体３の支持格子４の各辺には、各−個
ツつの突起５ａが設けられている。この場合、各辺の突
起５ａの位置は、集合体３の軸心を中心として回転対象
をなすように配置されている。このように構成された集
合体３複数体を所定間隔Ｇをもって炉心に装荷する場合
（図示せす）、隣接し合う皿体の集合体３は、軸方向中
央部にｊ５いて各々−個づつ計二個の突起５ａで接触す
ることに１＜る。また、各集合体３は回転に対して自由
度を有するから、位置決めも容易となる。

尚、上記実施例における突起５ａは、突起５ａ自身の流
水抵抗を極力抑えるために、できるだけ小さくすること
が望まれる。

また、この突起５ａは、例えばバネ状に形成するなどし
て弾性を付与する構成としてもよい。このような構成を
採ると、炉心への装荷時等において、支持格子外周が他
の集合体と干渉を起した場合、突起５ａの弾性作用によ
り相手の集合体か側方へ逃がされ、欠損が生じにくくな
る。

［発明の効果］ 本発明に係る燃料集合体は、以上説明したように構成さ
れているので、下記に記載されるような効果を奏する。

炉心に装荷された状態で隣接する集合体が、支持格子の
突起を介して互いに接触するため、耐振動性及び耐震強
度が向上する他、照射による曲りが軽減されて集合体の
交換作業が容易になる。この場合、軸方向中央部の支持
格子のみに突起を設ける構成としているので、突起の数
が少なくて済み、流水抵抗や干渉等の突起に伴う弊害を
抑制できる。更に、突起の高さを所定間隔と同一又はほ
ぼ同一としているため、集合体を炉心最外周に装荷して
も、炉心外囲壁内面との間にギャップが生じる不都合も
ない。

また、前記突起の配置構成として、第３図に示した如く
、燃料集合体の軸心に対して回転対象をなずように各辺
に一個づつの突起を設けると、燃料装荷の際に集合体の
回転に対して自由度が生じて位置決めが容易となる他、
集合体一体当りの突起の数も最小限に抑えることができ
る。

或は、各突起が弾性構造をもつ構成とすると、突起と別
の物体が干渉を起した際の衝撃を抑制でとる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に係る燃料集合体の一実施例
を示す図てあり、第１図（’Ａ）は燃料集合体の軸方向
中央部の支持格子の横断面図、第１図（Ｂ）は前図のＸ
−Ｘ方向矢視側面図、第２図（Ａ）は炉心装荷状態の燃
料集合体相互関係の一例を示す側面図、第２図（Ｂ）は
前図のＸ−Ｘ方向矢視横断面図、第３図は本発明に係る
燃料集合体の別の実施例を示す図であり、第３図（Ａ）
は燃料集合体の軸方向中央部の支持格子の横断面図、第
３図（Ｂ）は前図のＸ−Ｘ方向矢視側面図、第４図は従
来の炉心装荷状態の燃料集合体相互関係の一例を示す側
面図、第５図は従来の炉心装荷状態の支持格子相互関係
の一例を示す横断面図である。 ｌａ、Ｉｂ、３・・・燃料集合体、 ２ａ、２ｂ、４・・・支持格子、 ５ａ・・・突起 尚、各図中、同一符号は同一又は相当部を示す。 代　　理　　人　　弁理士　　佐　　藤　　正　　年２
ｂ 第 図 −ｓ　＝　Ｇ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）原子炉炉心内に複数体が所定の間隔をもって隣接
   して装荷されるべき燃料集合体において、各々の燃料集
   合体の軸方向中央部の支持格子の外周四辺に、前記所定
   間隔と同一又はほぼ同一の高さで外方へ突出する突起が
   各辺につき少なくとも一個設けられ、 しかも前記各辺の突起は、隣接する燃料集合体の前記支
   持格子の対面する辺の同様な突起と直接干渉しない位置
   に設けられていることを特徴とする燃料集合体。
2. （２）前記突起が前記支持格子の各辺につき一個づつ設
   けられ、しかも前記各辺の突起の位置は、前記燃料集合
   体の軸心に対して回転対象をなすことを特徴とする請求
   項１に記載の燃料集合体。
3. （３）前記突起が弾性構造を有することを特徴とする請
   求項１又は２に記載の燃料集合体。