JPH02140690A - 燃料棒スペーサ - Google Patents
燃料棒スペーサInfo
- Publication number
- JPH02140690A JPH02140690A JP63293568A JP29356888A JPH02140690A JP H02140690 A JPH02140690 A JP H02140690A JP 63293568 A JP63293568 A JP 63293568A JP 29356888 A JP29356888 A JP 29356888A JP H02140690 A JPH02140690 A JP H02140690A
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- JP
- Japan
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- fuel rod
- fuel
- small unit
- spacer
- adjacent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
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】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、原子炉用の燃料棒スペーサに係り、特に圧力
損失の低減を図ることができる燃料棒スペーサに関する
・ （従来の技術） 一般に、原子炉用の燃料集合体において、その長手方向
複数箇所に燃料棒及びウォータロッドの間隔保持用とし
て燃料棒スペーサが設けられている。このような燃料棒
スペーサの設計に際して考慮すべきことは、燃料棒間隔
を保持すること、燃料棒の湾曲を抑制すること、燃料棒
の挿入性が容易であること、燃料棒との接触面を最小限
に抑えること、冷却材の流動変化及び制限を最小にする
こと、熱的限界を最大にすること、および、運転時等の
原子炉条件に耐えるに充分な機械的強度を保持している
こと、等である。
損失の低減を図ることができる燃料棒スペーサに関する
・ （従来の技術） 一般に、原子炉用の燃料集合体において、その長手方向
複数箇所に燃料棒及びウォータロッドの間隔保持用とし
て燃料棒スペーサが設けられている。このような燃料棒
スペーサの設計に際して考慮すべきことは、燃料棒間隔
を保持すること、燃料棒の湾曲を抑制すること、燃料棒
の挿入性が容易であること、燃料棒との接触面を最小限
に抑えること、冷却材の流動変化及び制限を最小にする
こと、熱的限界を最大にすること、および、運転時等の
原子炉条件に耐えるに充分な機械的強度を保持している
こと、等である。
従来からこれらの設計要求を満足するために種々の燃料
棒スペーサが提案され、使用されている。
棒スペーサが提案され、使用されている。
その代表的なものの一つとして実公昭４８−２７３６０
号公報に示されているものが知られている。この燃料棒
スペーサは長い間使用されてきたものであり、これは、
第２図及び第３図に示すように構成されている。第２図
において４つのサイドバンド１６、１？、 １８．１９
を順次接続してほぼ矩形状に形成された外枠２０を有す
る燃料棒スペーサ１５を構成している。
号公報に示されているものが知られている。この燃料棒
スペーサは長い間使用されてきたものであり、これは、
第２図及び第３図に示すように構成されている。第２図
において４つのサイドバンド１６、１？、 １８．１９
を順次接続してほぼ矩形状に形成された外枠２０を有す
る燃料棒スペーサ１５を構成している。
一方、今日、原子カプラントの自動制御化や、日間負荷
追従運転の導入等の沸騰水型原子炉の運転融通性を拡大
することが望まれている。そのため、沸騰水型原子炉の
炉心の熱水力特性をより改善するため、炉心の安定性の
改善、熱的余裕の拡大、炉心圧力損失の低減等の開発が
進められている。
追従運転の導入等の沸騰水型原子炉の運転融通性を拡大
することが望まれている。そのため、沸騰水型原子炉の
炉心の熱水力特性をより改善するため、炉心の安定性の
改善、熱的余裕の拡大、炉心圧力損失の低減等の開発が
進められている。
炉心圧力損失に着目すると、燃料棒スペーサ部分で生じ
る圧損、すなわち、スペーサ圧損は炉心圧損全体の約２
割に相当する。
る圧損、すなわち、スペーサ圧損は炉心圧損全体の約２
割に相当する。
従って、スペーサ圧損を低減することは炉心圧損を大幅
に低減することとなる。
に低減することとなる。
これまでの知見から冷却材の流速が大きい部分は、各燃
料棒３の外周面から遠く離れた部分であり、特に隣接す
る４本の燃料棒３に囲まれた中央部において流速が大き
いことが知られている。
料棒３の外周面から遠く離れた部分であり、特に隣接す
る４本の燃料棒３に囲まれた中央部において流速が大き
いことが知られている。
しかしながら、従来の燃料棒スペーサ１５は、第２図に
示すように、冷却材の流速が大きい部分である隣接する
４本の燃料棒３の中央部分に、バー２１、２２及びデイ
バインダ２３．２４の交差部及び角形スプリング２５が
配設されている。このため、これらのバー２１．２２、
デイバインダ２３．２４及び角形スプリング２５等の構
造物は、冷却材流に対して流動抵抗として作用するので
、圧力損失を大きくしていた。
示すように、冷却材の流速が大きい部分である隣接する
４本の燃料棒３の中央部分に、バー２１、２２及びデイ
バインダ２３．２４の交差部及び角形スプリング２５が
配設されている。このため、これらのバー２１．２２、
デイバインダ２３．２４及び角形スプリング２５等の構
造物は、冷却材流に対して流動抵抗として作用するので
、圧力損失を大きくしていた。
また、炉心を正常に維持して運転を行なうためには、燃
料棒３の過加熱を防止、保護しなければならない。この
ため、燃料棒３の外表面を冷却材の液膜が常に形成され
、その外側には、燃料棒の表面から発生した蒸気によっ
て、気液二相流状態とする必要がある。
料棒３の過加熱を防止、保護しなければならない。この
ため、燃料棒３の外表面を冷却材の液膜が常に形成され
、その外側には、燃料棒の表面から発生した蒸気によっ
て、気液二相流状態とする必要がある。
ところが、前述したように、従来の燃料棒スペーサ１５
では、冷却材の流速が最も大きい部分に角形スプリング
２５等を設けているから、冷却材の流速が過大であると
燃料棒スペーサ１５の下方で冷却材及び蒸気の二相流が
汚れて過流を生じる場合がある。この場合は、冷却材の
液膜が剥離してドライアウト部分を形成するおそれがあ
り、燃料棒の除熱能力を低下させ、限界出力を低下させ
る傾向にあった。
では、冷却材の流速が最も大きい部分に角形スプリング
２５等を設けているから、冷却材の流速が過大であると
燃料棒スペーサ１５の下方で冷却材及び蒸気の二相流が
汚れて過流を生じる場合がある。この場合は、冷却材の
液膜が剥離してドライアウト部分を形成するおそれがあ
り、燃料棒の除熱能力を低下させ、限界出力を低下させ
る傾向にあった。
このような問題点を解決するため、最近種々の燃料棒ス
ペーサが提案されている。その代表的なものを第４図及
び第５図に示す。
ペーサが提案されている。その代表的なものを第４図及
び第５図に示す。
第４図に示す燃料棒スペーサ４０は、略矩形状の外枠１
０内に略円形状のセル５０を多数連接して配置したもの
で、例えば８Ｘ８＝６４本の燃料棒２を正方格子状に配
置するように形成されている。
０内に略円形状のセル５０を多数連接して配置したもの
で、例えば８Ｘ８＝６４本の燃料棒２を正方格子状に配
置するように形成されている。
すなわち、全く同一形状に形成した６４個の略円形筒状
のセル５０を８×８正方格子状に配置し、各セル５０の
側壁部の一部を連結し、隣接する４個のセル５０の側壁
部によって略四角筒状の冷却材通路５１をそれぞれ形成
している。また、隣接したセル５０相互の２つの側面部
にスプリング５２を配し、各セル５０に設けた固定スト
ッパ５３と前記スプリング５２により、各セル５０内部
に挿通される燃料棒３及びウォータロッド５をセル５０
の側壁部から若干離間させ、所定の等間隔の燃料棒間隙
が得られるよう弾力的に支持するようにしている。
のセル５０を８×８正方格子状に配置し、各セル５０の
側壁部の一部を連結し、隣接する４個のセル５０の側壁
部によって略四角筒状の冷却材通路５１をそれぞれ形成
している。また、隣接したセル５０相互の２つの側面部
にスプリング５２を配し、各セル５０に設けた固定スト
ッパ５３と前記スプリング５２により、各セル５０内部
に挿通される燃料棒３及びウォータロッド５をセル５０
の側壁部から若干離間させ、所定の等間隔の燃料棒間隙
が得られるよう弾力的に支持するようにしている。
このように、単一の独立したセル構造から成る燃料棒ス
ペーサ４０は、冷却材の流速が最も大きい部分に燃料棒
スペーサの構造物を設置せず、冷却材流路の閉鎖を回避
したものである。
ペーサ４０は、冷却材の流速が最も大きい部分に燃料棒
スペーサの構造物を設置せず、冷却材流路の閉鎖を回避
したものである。
他方、近年、沸騰水型原子炉（加圧水型原子炉も含む）
では、その発電量の増加に伴い、発電経済性の向上が強
く要求されている。
では、その発電量の増加に伴い、発電経済性の向上が強
く要求されている。
この経済性の向上には、燃料の燃焼度を高めることが効
果的である。しかし、経済性の向上を目的として高燃焼
度化を図ると、燃料集合体間の出力ミスマツチが大きく
なり、炉心の熱的制限が厳しくなる。
果的である。しかし、経済性の向上を目的として高燃焼
度化を図ると、燃料集合体間の出力ミスマツチが大きく
なり、炉心の熱的制限が厳しくなる。
そこで、優れた経済性を有し、かつ高燃焼度化に対応可
能な燃料集合体が種々提案されている。
能な燃料集合体が種々提案されている。
その代表的な燃料集合体を第６図に示す。
第６図に示されるように燃料棒３によって３行３列の小
単位６１が構成されており、この小単位６１が、正方形
状のチャンネルボックス６０内に８組収容されている。
単位６１が構成されており、この小単位６１が、正方形
状のチャンネルボックス６０内に８組収容されている。
また、チャンネルボックス６０の中央部には、小単位６
０に相当する大きさの外径を有するウォータロッド５が
配置されている。
０に相当する大きさの外径を有するウォータロッド５が
配置されている。
なお、異なる小単位６１に属しかつ隣接する燃料捧３の
中心間距離Ｐ２は、同一小単位６１内で隣接する燃料棒
３の中心間距離Ｐ１よりも大きくなっている。
中心間距離Ｐ２は、同一小単位６１内で隣接する燃料棒
３の中心間距離Ｐ１よりも大きくなっている。
第６図に示すような燃料集合体によれば、主として冷却
水は異なる小単位６１の相互間、および中央部のウォー
タロッド５内を流れる。この場合、異なる小単位６１の
相互間を広くとっているので、とりわけこの部分での冷
却水の圧力損失の低減を図ることができ、燃料棒の高燃
焼化に対応することができる。
水は異なる小単位６１の相互間、および中央部のウォー
タロッド５内を流れる。この場合、異なる小単位６１の
相互間を広くとっているので、とりわけこの部分での冷
却水の圧力損失の低減を図ることができ、燃料棒の高燃
焼化に対応することができる。
（発明が解決しようとする課題）
第８図、第９図に、第６図に示す異なる燃料棒中心間距
離をもつ燃料集合体と、第７図に示す燃料棒３を均一に
配置した燃料集合体との比較を示す。第８図に示すよう
な全ての燃料棒３が一定の間隔Ｐ０で配置されている燃
料集合体に比べて、第９図に示すように燃料集合体同一
小単位での距離Ｐ□はＰｏより小さく、異なる小単位で
の距離Ｐ２はＰｏより大きくなっている。
離をもつ燃料集合体と、第７図に示す燃料棒３を均一に
配置した燃料集合体との比較を示す。第８図に示すよう
な全ての燃料棒３が一定の間隔Ｐ０で配置されている燃
料集合体に比べて、第９図に示すように燃料集合体同一
小単位での距離Ｐ□はＰｏより小さく、異なる小単位で
の距離Ｐ２はＰｏより大きくなっている。
しかしながら、従前説明した燃料棒スペーサは、燃料棒
を均一に配置するものであり、異なる小単位の隣接する
燃料捧中心間距Ｍｐｉが同一の小単位の隣接する燃料棒
中心間距離Ｐ□より大きな燃料集合体（第６図）に用い
ることはできない。
を均一に配置するものであり、異なる小単位の隣接する
燃料捧中心間距Ｍｐｉが同一の小単位の隣接する燃料棒
中心間距離Ｐ□より大きな燃料集合体（第６図）に用い
ることはできない。
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、
冷却水の圧力損失の低減を図ることができる燃料集合体
の燃料棒スペーサを提供することを目的とする。
冷却水の圧力損失の低減を図ることができる燃料集合体
の燃料棒スペーサを提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段）
本発明は、四角筒状の外枠の内部に、円筒状のセルを多
数連結することにより格子状に燃料棒挿入空間を形成し
た燃料棒スペーサにおいて、前記燃料棒挿入空間を所定
数の小単位ごとにまとめ、小単位と小単位の間に円形状
のリングを配置することにより、同一小単位に属する隣
合う燃料棒挿入空間の燃料棒中心間距離を、異なる小単
位に属する隣合う燃料棒挿入空間の燃料棒中心間距離よ
り小さくするよう構成したことを特徴とする。
数連結することにより格子状に燃料棒挿入空間を形成し
た燃料棒スペーサにおいて、前記燃料棒挿入空間を所定
数の小単位ごとにまとめ、小単位と小単位の間に円形状
のリングを配置することにより、同一小単位に属する隣
合う燃料棒挿入空間の燃料棒中心間距離を、異なる小単
位に属する隣合う燃料棒挿入空間の燃料棒中心間距離よ
り小さくするよう構成したことを特徴とする。
（作用）
本発明によれば、同一の小単位の隣接する燃料棒中心間
距離が、異なる小単位の隣接する燃料棒中心間距離より
小さな燃料集合体に対して適切な燃料棒間隔を維持でき
ると共に、異なる小単位の隣接する燃料棒中心間距離を
大きくとっているので、この部分での冷却水の圧力損失
を低減することができる。
距離が、異なる小単位の隣接する燃料棒中心間距離より
小さな燃料集合体に対して適切な燃料棒間隔を維持でき
ると共に、異なる小単位の隣接する燃料棒中心間距離を
大きくとっているので、この部分での冷却水の圧力損失
を低減することができる。
（実施例）
以下１本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は本発明の燃料棒スペーサの一実施例を示す図である
。第１図において、燃料棒スペーサは四角筒状の外枠１
の内部に円筒状のセル２を多数連結することによって、
燃料棒３が挿入される燃料棒挿入空間３ａが格子状に形
成される。また外枠１内の中央部には、４枚の支持板４
で囲まれたウォータロッド５の挿入空間５ａが形成され
る。
図は本発明の燃料棒スペーサの一実施例を示す図である
。第１図において、燃料棒スペーサは四角筒状の外枠１
の内部に円筒状のセル２を多数連結することによって、
燃料棒３が挿入される燃料棒挿入空間３ａが格子状に形
成される。また外枠１内の中央部には、４枚の支持板４
で囲まれたウォータロッド５の挿入空間５ａが形成され
る。
燃料棒挿入空間３ａにおいては、隣接したセル２相互の
２つの側面部に燃料棒支持用スプリング６を配し、各セ
ル２に設けた固定ストッパ７と前記燃料棒スプリング６
により、各セル２内部に挿通される燃料棒３をセル２の
側壁部から若干離間させ、所定の燃料棒間隙が得られる
ように燃料棒３が弾性支持される。
２つの側面部に燃料棒支持用スプリング６を配し、各セ
ル２に設けた固定ストッパ７と前記燃料棒スプリング６
により、各セル２内部に挿通される燃料棒３をセル２の
側壁部から若干離間させ、所定の燃料棒間隙が得られる
ように燃料棒３が弾性支持される。
一方、ウォータロッド５を挿入するウォータロッド挿入
空間５ａにおいては、支持板４のウォータロッド支持用
スプリング８により、ウォータロッド５が弾性支持され
る。
空間５ａにおいては、支持板４のウォータロッド支持用
スプリング８により、ウォータロッド５が弾性支持され
る。
燃料棒挿入空間３ａはウォータロッド挿入空間５ａを囲
む８つの小単位ごとにまとめられており、小単位と小単
位の間には円形状のリング９が設置されている。この８
つの小単位は３行３列の燃料棒挿入空間３ａからなり、
第６図に示す燃料集合体に対応するものである。
む８つの小単位ごとにまとめられており、小単位と小単
位の間には円形状のリング９が設置されている。この８
つの小単位は３行３列の燃料棒挿入空間３ａからなり、
第６図に示す燃料集合体に対応するものである。
そして、同一小単位に属する隣合う燃料棒挿入空間の燃
料棒中心間距離Ｐ１は、異なる小単位に属する隣合う燃
料棒挿入空間の燃料棒中心間距離Ｐ２より小さくなって
いる。
料棒中心間距離Ｐ１は、異なる小単位に属する隣合う燃
料棒挿入空間の燃料棒中心間距離Ｐ２より小さくなって
いる。
尚、これら所定の燃料棒中心間距離Ｐ１及びＰ２は。
適切な大きさのセル２及びリング９を配置することによ
り容易に得ることができる。
り容易に得ることができる。
以上説明した様に本発明の燃料棒スペーサによれば、小
単位と小単位の間にリングを配置しているので、異なる
小単位の隣接する燃料棒中心間距離が同一の小単位の隣
接する燃料棒中心間距離より大きな燃料集合体に対して
適切な燃料棒間隙を維持できる。
単位と小単位の間にリングを配置しているので、異なる
小単位の隣接する燃料棒中心間距離が同一の小単位の隣
接する燃料棒中心間距離より大きな燃料集合体に対して
適切な燃料棒間隙を維持できる。
又、異なる小単位の隣接する燃料棒中心間距離を大きく
とっているので、この部分での冷却水の圧力損失を低減
することができる。
とっているので、この部分での冷却水の圧力損失を低減
することができる。
第１図は本発明にかかる燃料棒スペーサの実施例を示す
平面図、第２図は従来の燃料棒スペーサを示す平面図、
第３図は第２図のｘ−Ｘ線断面図、第４図は従来の燃料
棒スペーサを示す平面図、第５図は従来の外枠を示す側
面図、第６図は従来の燃料棒を小単位ごとにまとめた燃
料集合体を示す平面図、第７図は従来の燃料棒を均一に
配置した燃料集合体を示す平面図、第８図は従来の燃料
棒を均一に配置した図、第９図は従来の燃料棒を小単位
ごとにまとめた図である。 １・・・外枠 ２・・・セル３・・・燃料
棒 ３ａ・・・燃料棒挿入空間４・・・支持
板 ５・・・ウォータロッド５ａ・・・ウォ
ータロッド挿入空間 ６・・・燃料棒支持用スプリング ７・・・固定ストッパ ８・・・ウォータロッド支持用スプリング９・・・リン
グ 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 第子丸 健 第２図 第１図 第３図 〆ρ 第 図 第 図 第 図
平面図、第２図は従来の燃料棒スペーサを示す平面図、
第３図は第２図のｘ−Ｘ線断面図、第４図は従来の燃料
棒スペーサを示す平面図、第５図は従来の外枠を示す側
面図、第６図は従来の燃料棒を小単位ごとにまとめた燃
料集合体を示す平面図、第７図は従来の燃料棒を均一に
配置した燃料集合体を示す平面図、第８図は従来の燃料
棒を均一に配置した図、第９図は従来の燃料棒を小単位
ごとにまとめた図である。 １・・・外枠 ２・・・セル３・・・燃料
棒 ３ａ・・・燃料棒挿入空間４・・・支持
板 ５・・・ウォータロッド５ａ・・・ウォ
ータロッド挿入空間 ６・・・燃料棒支持用スプリング ７・・・固定ストッパ ８・・・ウォータロッド支持用スプリング９・・・リン
グ 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 第子丸 健 第２図 第１図 第３図 〆ρ 第 図 第 図 第 図
Claims (1)
- 四角筒状の外枠の内部に、円筒状のセルを多数連結する
ことにより格子状に燃料棒挿入空間を形成した燃料棒ス
ペーサにおいて、前記燃料棒挿入空間を所定数の小単位
ごとにまとめ、小単位と小単位の間にリングを配置する
ことにより、同一小単位に属する燃料棒挿入空間の燃料
棒中心間距離を、隣合う小単位間の燃料棒中心間距離よ
り小さく構成したことを特徴とする燃料棒スペーサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63293568A JPH02140690A (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | 燃料棒スペーサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63293568A JPH02140690A (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | 燃料棒スペーサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02140690A true JPH02140690A (ja) | 1990-05-30 |
Family
ID=17796428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63293568A Pending JPH02140690A (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | 燃料棒スペーサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02140690A (ja) |
-
1988
- 1988-11-22 JP JP63293568A patent/JPH02140690A/ja active Pending
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