JPH02181692A - 原子炉炉心および燃料集合体 - 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〕 本発明は原子炉炉心に係り、特に、燃料集合体の側面を
包み込むダクトが存在しない開放型燃料集合体を備えた
液体金属冷却高速増殖炉炉心に関する。

〔従来の技術〕

従来、燃料集合体の側面を包み込むダクトの存在しない
開放型燃料集合体を備えた液体金属冷却高速増殖炉の炉
心については、特公昭６２−４４６５３１号公報に記載
のように、六角形の燃料棒パターンを形成するように三
角格子状に配列された核燃料物質を含む複数の燃料棒と
、六角形パターンに配列された複数の支持棒（ストロン
グバック）とを備えた複数の燃料集合体を互いに近接配
置し、集合体間の過度のスペースが炉心の除熱上好まし
くないことから隣接する集合体の境界に面する燃料棒を
三角格子状に互いに入り組み状の配列（ネスト配列）と
するために、燃料棒パターンが支持棒パターンに対して
所定の角度αだけ回転した構成が考えられている。すな
わち、この公知例では、隣接する集合体の、各々の燃料
棒を横方向に装置するための支持格子間の間隔が、隣接
する集合体の支持棒間の間隔より大きく、境界面に垂直
な方向の変位に対して支持格子間の接触を回避すること
により、燃料交換時の燃料集合体相互の過度の接触およ
び拘束等を防止するための対策としている。一方、境界
面に平行な方向の変位に対しては、考慮すべき拘束の程
度に応じて、支持格子の仕様や入り組みの程度を制限す
る対策が考えられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、微細角度αだけ異なる二つのパターン
が組み合わされた構造のため集合体の製作が複雑である
こと、および、隣接する集合体間で境界面に対し平行な
方向に相対的な変位が生じる場合に支持格子間で接触が
生じる可能性があるが、この方向の変位を許容できる範
囲に制限する構造に関して考慮がなされていないため、
支持格子間の接触を確実には回避しえず、望ましい燃料
棒間隔を得るための入り組みの程度が制限されるという
問題があった。

本発明の主な目的は、本質的に隣接する集合体の境界に
面する燃料棒は三角格子状に入り組みの配列であるが、
比較的簡単な炉心内の全体的配列および横方向支持構造
をもち、かつ、支持格子ｒｍの接触を確実に回避する比
較的簡単な構造を持つ、三角格子状の燃料棒配列の開放
型燃料集合体を備えた原子炉炉心を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本発明では、内部に核燃料を
含む複数の燃料棒を三角格子状に配列し六角形状に形成
して互いに近接配置された複数の燃料集合体をもつ原子
炉炉心において、燃料集合体は、向かいあう六角形対辺
の燃料棒数が一方は奇数個、他方は偶数個である対辺の
長さの異なる六角形状であり、集合体の境界部において
隣接する集合体の長辺には短辺が、短辺には長辺が対向
し、長辺の燃料棒間の間隙部に短辺の燃料棒が相対する
ように配置されている。

〔作用〕

この構成によれば、隣接する集合体の境界に面する燃料
棒は、燃料棒配列ピッチの半分だけ相互に変位され、集
合体自身の形状は正六角形からやや変形されたものであ
るが、集合体の配列は通常の正六角形パターンとなる。

六角形状の集合体各辺の燃料棒が、奇数個と偶数個交互
に配列しているため、集合体対辺の燃料棒列は互いに奇
数列分だけ離れている。従って、集合体内の一つの長辺
の燃料棒列の対辺にある短辺の燃料棒列は燃料棒配列ピ
ッチの半分だけ燃料棒の配列方向に変位した位置になり
、短辺に対向する隣接集合体の長辺の燃料棒列ははじめ
の長辺の燃料棒列と同じ位置関係（燃料棒列に垂直な方
向へ平行移動した位置）にすることが可能である。

この事情は各辺について同様であり、従って、本発明の
原子炉炉心の構成では、本質的に燃料棒配列パターンと
炉心内の集合体配列パターンの間に、回転によるずれは
存在せず、集合体の製作が比較的容易となる。

また、集合体の境界部で、短辺の燃料棒は隣接する集合
体の長辺の燃料棒の間隙部に入れ千秋に相対するため、
各燃料棒列両端の燃料棒位置に支持棒を配した構成とす
ることにより、隣接する集合体の長辺側の支持棒が短辺
側の支持棒を挾み込むように支持でき、境界面に平行な
横方向の集合体相互の変位を制限しうる位置関係が得ら
れ、支持格子間の接触を確実に回避することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に従って説明する。第１図に本発
明による液体金属冷却高速増殖炉の開放型燃料集合体１
０の水平断面を示す。集合体１０は、内部に核燃料物質
を含む複数の燃料棒１２を三角格子状に配列し、大体、
六角形状に束ねて形成され、前述のように六角形対辺の
燃料棒数は一方が奇数個、他方が偶数個配置されている
。第１図には、集合体１０の外周の燃料棒のみ明示した
が、集合体１０の内部に破線で示した三角格子の交点に
も燃料棒１２が配置されている。隣接する集合体の燃料
棒１２ａは境界面を横切って相互に直接向かいあう位置
から燃料棒配列ピッチの半分だけ境界面に平行に変位さ
れ、入り組み状に並列されている。このため従来例と同
様、集合体間の過大なスペースを回避でき、炉心の除熱
性能が向上する。さらに、隣接する集合体の相対する燃
料棒列は一方が奇数個、他方が偶数個の燃料棒が配置さ
れるため、上記のような入り組み状の配列となる場合に
、隣接する二つの集合体中心を結ぶ線分４３に対して鏡
面対称の燃料棒配置が得られる。

これに対し、第２図に集合体の水平断面を示した従来例
では、燃料棒パターンと集合体配列パターンが相互に回
転された位置にある。この関係は第３図に別の形態で示
してあり、この図には隣接する集合体の中心間を結ぶ線
分４３′を垂直に二等分する破線４０′により、六角形
状の境界で炉心内の集合体配列パターンが示されており
、実線４１′により燃料棒配列パターンが示されている
。

実線４１′で囲まれた集合体間の隙間にある三角形は、
入り組み状の配列としたために生じた燃料棒の存在しな
い無駄領域４２′である。炉心核特性上、この無駄領域
４２′の全炉心領域に対する割合を減少させることが好
ましい、第４図に、第３図に対応する本発明の炉心内の
集合体配置パターンを示す。本発明では、実線４１で示
した燃料棒配列パターンと破線４ｏで示した集合体配列
パターンの間に回転によるずれは存在せず、従って。

集合体の製作が容易となる。また、三角形状の無駄領域
４２の全炉心領域に対する割合は、六角形対辺に燃料棒
数を、長辺と短辺で一つだけ相違させることにより、ま
た、各辺の燃料棒配列数を大きくすることにより低減で
きる。

燃料棒を入り組み状の配列としているため、支持格子３
１は外枠が波形に湾曲されている。支持棒２１は、集合
体の各六角角部の燃料棒が占めるべき場所に位置してい
る。角部の一箇所の燃料棒位置が支持棒に占められてい
る場合を示したが、角部の近接する複数箇所の燃料棒位
置を占めても良い。簡単のため、支持棒２１は正六角柱
状の形態としたが、第４図で示した三角形状の無駄領域
４２が存在するために最良の支持棒間の接触を得るため
、支持棒２１はやや短辺側に偏って配置されているが、
実際の支持棒の形態は、集合体間の接触及び支持棒と燃
料棒との間隙を適切に保つように定めるべきである。

第１図に示すように、燃料棒１２の側面支持は、予め集
合体１ｏの長さに沿って選定された位置に取付けられた
複数の支持格子３１で与えられている。支持格子３１は
各燃料棒１２を隔置するため、各燃料棒の間隙部に適当
な形状、例えば、蜂の巣状の六角格子形状に連結した仕
切をもつものであるが１本発明に本質的に係る集合体の
外周部に位置する外枠のみ第１図に示しである。集合体
の境界部で、集合体１０の短辺は、短辺側の外側支持面
３０と、隣接する集合体１０ａの長辺側の外側支持面３
０ａを介し、両側から挾み込まれるように支持されるた
め、境界面に垂直な方向の集合体相互の変位だけでなく
、平衡な方向の変位も制限でき、隣接する支持格子間の
接触を確実に回避することができる。

第５図に、本発明の第二の実施例を示す。この実施例は
、支持棒２１の形状を工夫することにより、集合体間の
支持棒の接触を良好にし、かつ、境界面に平行な方向の
変位をより確実に制限したものである。すなわち、各支
持棒３１は、六角形状集合体の各辺の燃料棒列と平行な
外側支持面をもち、隣り合う外側支持面の交差する六角
形角部において、集合体長辺側の外側支持面に全長にわ
たり突起した側縁３２をもち、長辺の両端の支持棒の側
縁３２ａにより隣接する集合体の短辺側側面を挾持する
ことにより、集合体境界面に平行な方向の変位を確実に
制限することができる。

本発明の範囲内で、前述の構成に多くの変形が可能であ
り、以上に図示した構成は本発明の基本構成を示す少数
の例示であり、本発明を限定するものではない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、隣接する集合体間の燃料棒が入り組み
状の配置となり、燃料棒の配列パターンと集合体の配列
パターンの間に回転によるずれが生じず、隣接する集合
体の支持格子間の接触が回避できるため、良好な除熱性
能が得られ、集合体製作の簡素化、脱装荷時の集合体の
健全体の向上、および、拘束の可能性の低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例の開放型燃料集合体の水
平断面図、第２図および第３図は従来の開放型燃料集合
体の水平断面図およびその炉心内の配列図である。第４
図は本発明の開放型燃料集合体の炉心内の配列図、第５
図は本発明の第二の実施例の開放型燃料集合体の水平断
面図である。 １０・・・燃料集合体、１２・・・燃料棒、２１・・・
支持棒。 ３１・・・支持格子。 ノ′ ′ＪＰｌ　の 唱 Ｚ 【 第 図 め３ 第 ■

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部に核燃料を含む複数の燃料棒を三角格子状に配
   列し六角形状に形成して互いに近接配置された複数の燃
   料集合体をもつ原子炉炉心において、 前記燃料集合体は、向かいあう六角形対辺の燃料棒数が
   一方は奇数個、他方は偶数個である対辺の長さの異なる
   六角形状であり、隣接する前記燃料集合体の長辺には短
   辺が、前記短辺には前記長辺が対向し、前記長辺の前記
   燃料棒間の間隙部に前記短辺の前記燃料棒が相対するよ
   うに配置されていることを特徴とする原子炉炉心。 ２、前記六角形状燃料集合体の前記長辺の前記燃料棒数
   が前記短辺より一つだけ多く、前記長辺の前記燃料棒間
   の間隙部に前記短辺の前記燃料棒が一対一に対応する特
   許請求項第１項記載の原子炉炉心。 ３、各々の前記燃料集合体の六角コーナ位置に前記燃料
   棒と概略同じ長さ範囲に延長して配置した支持棒と、前
   記燃料棒を横方向に隔置しかつ支持する複数の支持格子
   とを備え、前記支持格子は前記燃料集合体の長さに沿つ
   て予め選定された位置に前記支持棒を介して固定され、
   隣接する前記燃料集合体間の接触が前記支持棒間でなさ
   れ、隣接する前記燃料集合体の支持棒間の間隔よりも隣
   接する前記燃料集合体の前記支持格子間の間隔の方が大
   きい特許請求項第１項または第２項に記載の原子炉炉心
   。 ４、前記支持棒が前記燃料集合体各六角コーナの一箇所
   あるいは近接する複数箇所の燃料棒の位置に配置された
   特許請求項第１項、第２項または第３項に記載の原子炉
   炉心の燃料集合体。 ５、前記各支持棒が、互いに１２０°の角度をなす平坦
   な外側支持面をもつ特許請求項第４項記載の燃料集合体
   。 ６、前記各支持棒が、六角形状集合体各辺の前記燃料棒
   の列と平行な外側支持面をもち、隣り合う外側支持面の
   交差する六角形角部において、前記燃料集合体の長辺側
   の外側支持面に全長にわたり突起した側縁をもち、前記
   長辺の両端の前記支持棒の側縁により隣接する前記燃料
   集合体の前記支持棒を介して、前記短辺側側面を挾持す
   ることにより、前記燃料集合体の境界面に平行な方向の
   変位を制限することを特徴とする特許請求項第４項記載
   の燃料集合体。