JPH0238993A - 核燃料要素 - 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、ガスブレナムを燃料被覆管の下部に配置した
下部ガスプレナム型核燃料要素に関し、更に詳しくは、
燃料被覆管が中間部に接続個所を持たない一体型構造と
し、その燃料被覆管の内面に形成した段差部によって通
気性プラグと燃料ペレットを支持する核燃料要素に関す
るものである。

［従来の技術］ 核燃料要素は長尺の燃料被覆管内に燃料ペレットを充填
し両端部を端栓で密封した構造をなしており、その内部
には燃焼に伴い燃料ペレットから放出される核分裂生成
ガスを閉じ込めておくためのガスプレナムが設けられて
いる。このガスプレナムは、燃焼が進んで放出されたガ
スの量が多くなり核燃料要素の内圧が上昇しても燃料被
覆管が破を員しないように十分な容積をとっておく必要
がある。

しかしガスプレナム容積を大きくすると核燃＄４要素の
全長が長くなってしまう、そこでガスブレナムを核燃料
要素の温度の低い側に配置して内圧上昇を抑え、核燃料
要素をできるだけ短縮して経済性を向上させている。核
燃料要素から熱を除去する冷却材は、通常、核燃料要素
の下から上に向かって流れるので核燃料要素の下部の温
度が最も低くなり、前記ガスブレナムは下部に配置され
る。

このような下部ブレナム型核燃料要素では、ガスブレナ
ムの上方に燃料ベレフトを配置するために、この燃料ペ
レットを支える構造が必要となる。またそれには燃料ペ
レットから放出される核分裂生成ガスをガスブレナムに
導（通気性と、燃料ペレットが燃焼中に万−欠けた場合
にその破片がガスブレナムに落下しないような保持構造
も必要となる。

従来の下部ガスブレナム型核燃料要素の一例を第４図に
示す、このような構造は例えば実開昭６０−５１４９１
号公報に開示されている。

ここでは核燃料要素ｌＯは上部燃料被覆管１２ａと下部
燃料被覆管１２ｂとを上下の通気性を存する中間プラグ
１４を介して接続した構造をなし、上部燃料被覆管１２
ａ内に核燃料ペレット１６が充填され、下部燃料被覆管
１２ｂ内はガスブレナム１８になっている。そして上端
部と下端部はそれぞれ上部端栓２０及び下部端栓２２で
密封される。燃料被覆管の外Ｔ１１面に番よ隣接する核
燃料要素との間隔を保持するためのワイヤスペーサ２４
が巻き付けられる。

このように従来技術では燃料被覆管は上部と下部で二分
割された構造であり、それらの端部が中間プラグ１４で
溶接されている。

［発明が解決しようとする諜Ｍ］ しかし上記のように従来技術では上下の燃料被覆管１２
ａ、１２ｂを中間プラグ１４を介して溶接接続している
ために、核燃料要素１０の構造に不連続が生じる。溶接
部と管部では材料の組織が全く異なるため、強度差及び
中性子照射による耐スエリング性の差が大きく、使用中
に変形が生じることがある。また溶接時の残留応力によ
る使用中の曲がりの発生も問題となる。

製作性の面から見ても、核燃料要素の真直度の確保が困
難であり、核燃料集合体内で核燃料要素の配列の乱れが
生じ易い、また燃料被覆管１２ａ、１２ｂと中間プラグ
１４の接続部では核燃料要素１０の振動等による荷重に
よって応力集中が生じる問題がある。

更には溶接した部分の盛り上がりが核燃料要素１０の回
りに巻き付けられているワイヤスペーサ２４を浮き上が
らせるため、溶接盛り上がりを削除する必要があり、製
造工程が煩雑なものとなる。その上、中間プラグ１４が
燃料ペレット１６の支持と燃料ペレフト１６から放出さ
れる核分裂生成ガスの通気のための機能も兼ねているた
めに、材料や構造の選択に制約が大きい。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消し
、燃料被覆管の健全性が向上し信頼性の高い核燃料要素
を提供することである。

Ｃ課題を解決するための手段］ 本発明は、燃料被覆管内の下部をガスブレナムとし、そ
の上方に燃料ペレットを充填した下部ガスブレナム型核
燃料要素を前提としている。

そして上記のような目的を達成するため本発明では、燃
料被覆管は中間部に接続個所がない一体型構造をなし、
その内面に段差部を形成し、該段差部で通気性プラグを
支持し、その通気性プラグ上に燃料ペレフトを充填した
構成が採用されている。

段差部を形成するには、例えば燃料波ｒｇＩ管の製造時
に内面突起付きの管を一体成形する構造や燃料被覆管の
内面にストッパリングを溶接する構成がある。

［作用］ 燃料被覆管の内面に形成した段差部によって通気性プラ
グが支持される０通気性プラグは燃料ペレットの荷重を
支え、またペレット片が下部ブレナムに落下するのを防
止し、同時に燃料ペレットから放出されたガスをガスブ
レナムに導く作用をする。

燃料被覆管は上下で分離しておらず一体的な構造である
から、中間部に接続部はない、従って接続部が存在する
ために生ルでいた従来技術における様々な障害を回避で
きることになる。

［実施例］ 第１図は本発明に係る核燃料要素の要部を示す断面図で
ある。この核燃料要素３０では、燃＃４被覆管３２は中
間部に接続個所がない一体型構造をなし、その内周面に
突起３４を有する。

この突起３４によって形成される段差部３６で通気性プ
ラグ３８が支持される０通気性プラグ３６の上方の塩０
被覆管３２内には燃料ペレット４０が充填される。突起
３４の下方はガスプレナム４２となり、下端は下部端栓
４４で密封される。

第２図は本発明の他の実施例の要部を示している。基本
的な構造は前記第１図の場合と同様であるから、説明を
簡略化するため対応する部分には同一符号を付す、この
実施例では燃料被覆管３２は単純な円管形状をなし、内
周面にストッパリング４６を接合することによって段差
部３６を形成している。その段差部３６で通気性プラグ
３８を支持し、その通気性プラグ３日で燃料ペレット４
０を支持する。ストッパリング４６は燃料被覆管３２内
への挿入を容易にするため、例えば第３図Ａに示すよう
な二分割構造や同図Ｂに示すように割り４日を入れたリ
ング構造等が好ましい、ストッパリング４６と燃料被覆
管３２の内面との接合は、例えば抵抗溶接や拡散接合の
ように燃料被覆管との不連続部分の小さい接合方法が通
している。

上記いずれの実施例においても、通気性プラグ３８は燃
料ペレット４０を配置する側の燃料被覆管の開口端（す
なわち上端）から挿入し、前記段差部３６の上に設置す
る０通気性プラグ３８は、気孔を有する材料を用いて所
定の形状にしたもの、あるいは燃料ペレツ、ト側からガ
スプレナム側を見通せないような穴を設けた構造がよい
。

［発明の効果］ 本発明では上記のように燃料被覆管は中間部に接続個所
がない一体型構造とし、その内部に設けた段差部と該段
差部上に位置する通気性プラグによって燃料ペレットを
支持する構成としたから、燃料被覆管の構造に不連続が
なく、そのため使用中に変形が生しることがなく、応力
集中も生じない、それ故、燃料被覆管の健全性が向上し
信頬性が高まる。

また通気性プラグは燃料ペレットから放出されたガスを
ガスブレナムへ導く作用と燃料ペレットを支持し破片を
ガスブレナムに落下させない機能を果たせばよく、材料
や構造の選択の幅が広がり製造し易くなる。更には燃料
被覆管の中間部に溶接の盛り上がりがないから後加工が
不要で、スペーサワイヤを密着して巻き付けることがで
き製造し易くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る核燃料要素の一実施例の要部を示
す断面図、第２図は本発明の他の実施例の要部を示す断
面図、第３図Ａ、Ｂはそれに段差部を形成するのに好適
なストッパリングの例を示す斜視図である。 また第４図は従来技術の一例を示す断面図である。 ３０・・・核燃料要素、３２・・・燃料被覆管、３４・
・・突起、３６・・・段差部、３日・・・通気性プラグ
、４０・・・燃料ペレット、４２・・・ガスブレナム、
４４・・・下部端栓、４６・・・ストッパリング。 特許出願人　動力炉・核燃料開発事業団化　　理　　人
　　　　　茂　　見　　　　　穣第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃料被覆管内の下部をガスプレナムとし、その上方
   に燃料ペレットを充填した下部ガスプレナム型核燃料要
   素において、燃料被覆管は中間部に接続個所がない一体
   型構造をなし、その内面に段差部が形成され、該段差部
   で通気性プラグを支持し、該通気性プラグ上に燃料ペレ
   ットを充填したことを特徴とする核燃料要素。 ２、燃料被覆管は内面に突起が一体成形された構造をな
   し、その突起によって形成された段差部上で通気性プラ
   グ及び燃料ペレットを支持する請求項１記載の核燃料要
   素。 ３、燃料被覆管の内面に溶接したストッパリングで段差
   部を形成し、該段差部上で通気性プラグ及び燃料ペレッ
   トを支持する請求項１記載の核燃料要素。