JPH03209192A - 原子燃料集合体 - 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） 本発明は原子燃料集合体、特に上部ノズルバッド部に改
良を加えた加圧水型原子炉燃料集合体に関するものであ
る。

（従来の技術） 従来の加圧水型原子炉用燃料集合体（Ａ）は第４図に示
す如く多数の燃料棒００を並列し、かつ制御棒案内シン
プル０２１などを混入して複数の支持格子（３）で支持
せしめた燃料支持部と、それを固定する上下部ノズル（
４）（５）から構威されており、その上部ノズル（４）
には上部炉心板（図示せず）に抗して燃料集合体に下向
きのばね力を付加し、原子炉運転中の上向き流体力によ
る同集合体の浮き上がりを防止するためホールドダウン
スプリング又はリーフスプリングと呼ばれる押さえばね
（６）が四辺に取り付けられている。

そして、上記燃料集合体における上部ノズルでは第５図
に示すようにリーフスプリングが高く位置し、パッド部
（７）とクランプ部（８）は略同じ高さに形威されてい
る。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上記の如き燃料集合体は一般に剛構造であり
、集合体伸びを機械的に吸収する構造にはなっていない
。

そして、通常、運転時はリーフスプリングが上部炉心板
と接触していて上部ノズルのバンド部及び、クランプ部
は共に炉心板と干渉しないが、集合体伸びが過度に大き
くなるとリーフスプリングの変形量が大きくなり、リー
フスプリング高さがノ・ッド部と等しくなる時点で集合
体に係る荷重はリーフスプリングとバンド部で分担する
ようになく一般に現行の燃料設計では運転中は炉心構造
物（ステンレス鋼）の方が燃料集合体の構造部材（生に
ジルカロイ）まり熱膨張が大きいため、二〇ようなバン
ド部と上部炉心板との干渉が起こることはないが、燃料
集合体の伸びが大きい場合、燻焼末期の運転停止時に、
冷態となった時には上剖ノズルと上部炉心板が干渉し、
バンド部とリーフスプリングで荷重を支える事態となり
、集合体に軸方向圧縮力が働く。そして、その圧縮力は
スケルトンを構或するシンプル管に伝わり、荷重が過大
なときは該シンプル管の座屈や集合体の横方向変位、即
ち曲がりを起こし、これが隣接する集合体にも悪影響を
及ぼすという可能性を有していたしかも、近時、燃料の
高燃焼度化に伴い、燃料棒伸びや、燃料集合体伸びなど
燃料構或材の照射による寸法変化が問題となる傾向の昂
まりと共に集合体伸びを機械的に吸収する埋料設計には
強い関心が寄せられている。

本発明は上述の如き実状に鑑み、これに対処して特に燃
料集合体の上部ノズルの構成に集合体伸びを吸収する機
能を付与することにより燃料集合体の伸びにより燃料集
合体へ過度の荷重が加わることをなくし、燃料の健全性
を保持させることを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 即ち、上記目的に適合する本発明の特徴とするところは
、上記燃料集合体の上部ノズルにおいて、パッド部の高
さを、クランプ部のそれに比し相対的に高くなし、しか
も縮小を可能ならしめている点にある。

ここで、上部ノズルのパッド部とクランプ部の相対的な
高さの差は、バンド部を稍高くすることも可能であるが
、、クランプ部を従来に比し稍短くすることも包含され
、通常はかかる設計が用いられる。

（作用〉 −Ｅ記の如き構威を採り入れることにより、その燃料集
合体は先ず、通常、運転時には従来と同じくリーフスプ
リングが上部炉心板と接触し、上部ノズルのパッド部及
び、クランプ部は共に炉心板と干渉しない。

そして、集合体伸びが過度に大きくなり、リーフスグリ
ングの変形量が次第に大きくなってリーフスプリングの
高さがパッド部と等しくなった時点で集合体にかかる荷
重はリーフスプリングとパッド部で分担される。

このとき、更にパッド部が軸方向に縮小し、再び荷重は
実質上、リーフスプリングのみで支えられ、パッド部に
は殆ど荷重がかがらなくなり、集合体本体への影響を阻
止する。

（実施例） 以下、更に添付図面にもとづいて本発明の実施例を説明
する。

第１図は前述の如き本発明の特徴をなす上部ノズルの概
要図であり、上部ノズル（４）のバンド部（７）と、ク
ランプ部（８）の高さに差が設けられ、図においては、
クランプ部（８）が従来の上部ノズル（第５図参照）に
比し稍短く、通常、干渉が避けられる２〜５閣程度短く
なっていて、相対的にバッド部（７）の高さが、クラン
プ部（８）より高くなっている。

そして、一方、パッド部（７）は、これに過大な圧縮荷
重が加わったときに縮む構造となっており、その一例を
第２図に示しているが、例えばパッド部（７）を上下２
つの部分（９）ａωに分け、その間に縮み代（ｆ）をお
いて照射前に下側部分の凹部０団と上側部分（９）の上
下両凹部（１０（Ｅのうち下部凹部ＯＤに金属球Ｑ４）
を嵌め込んでおき、過大な荷重が加わると上部凹部０２
１に金属球圓が移動し、縮み代＜ｉ＞に応して縮むよう
になっている。なお、０９はガイドピン嵌合穴である。

しかして、上記例において、金属球圓の数はパッド部（
７）の一辺に３〜７個配置することにより充分、その機
能を果たすことができる。

また、バンド部（７）の縮み代（ｌとしては予想される
干渉量はそれ程大きいものではなく、１〜４■で充分で
ある。

勿論、上記縮み構造は前記の外、他の手段をもって代替
し得ることは云うまでもない。

一方、、クランプ部（８）はリーフスプリングを固定す
るボルトが嵌人しているため、上記の如き構造を適用す
るにはなじまないので、前述のように干渉を避けるため
２〜５閣程度短くしている。

第３図＜４＞　（ＩＩ）は上記の如き上部ノズルを用い
た場合の運転中、燃焼末期の冷態停止の時間，冷態の夫
々の時期における状態であり、運転中にあっては（イ）
図のように上下炉心板０ω０７）間において上部ノズル
（４）のリーフスプリング（６）が上部炉心板０ωと接
触しているが、燃焼末期停止時で冷態停止瞬間において
は（ＩＩ）図のように上部ノズル（４）のリーフスプリ
ング（６）とバンド部（７）が上部炉心板０ωと接触し
、干渉する。そして、この状態より燃料集合体に軸方向
圧縮力が作用すると、（ハ）図のように燃料集合体が縮
み、より短くなる。

即ち、図においてＬＨｏｚ　＞　ＬＳＬＯＰ　＞　ＬＣ
ＯＩ　ａである。

コレにより、燃料集合体にかかる圧縮力は、リーフスプ
リングのみで支えるか、またはリーフスブリングとバッ
ド部でささえるかになるが、Ｌｓｔｏｐ〉し。Ｌ６であ
るため、その分だけ圧縮力は小さくなるメリットがある
。

なお、上記手段を用いれば上部ノズル高さを低くしても
燃焼開始時に燃料集合体を固定するための上部炉心板ガ
イドビン（通常、パッド部がガイドビンと嵌合するよう
になっている。）との嵌合性に関しては別段、問題はな
い。従って、第１図と第５図との対比から分かるように
（ｌ′）分だけ予め上部ノズルを短くし、燃料集合体の
全長を短くすることも可能である。

（発明の効果） 以上のように本発明は燃料集合体において上部ノズルパ
ッド部が、クランプ部より高く、しかも異常な外力によ
り軸方向に縮む構造を有するものであり、燃焼末期の運
転停止時にそのバンド部が異常な荷重を受けて軸方向に
縮むことにより、燃料集合体に対し圧縮荷重が加わるこ
とを回避することができ、シンプル管の座屈や集合体の
曲がりなど隣接燃料集合体に悪影響を及ぼす原因を解消
して隣接燃料への影響波及をなくし、集合体伸びが太き
《なっても燃料健全性を保つことができる顕著な効果が
期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の特徴をなす上部ノズルの１例を示す正
面概要図、第２図は同上部ノズルの要部詳細図、第３図
（＜）　（Ｉｌｌ）　Ｄｉ）は本発明における上部ノズ
ルの作用説明図、第４図は従来の燃料集合体の一般構成
を示す正面概要図、第５図は同燃料集合体における従来
の上部ノズルの１例を示す正面概要図である。 （Ａ）　　・・・燃料集合体５ （１）　　・・・燃料棒， （３）・・・支持格子， （４）・・・上部ノズル， （５）・・・下部ノズル， （６）・・・リーフスプリング， （７）・　・　・バッド部， （８）・・・クランプ部， （イ） １日 第３！！！！ｌ （ロ） （ハ） 第４ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、並列された多数の燃料棒の複数の支持格子で支持し
   、その上下を上部ノズルおよび下部ノズルで夫々固定す
   ると共に、上部ノズルにリーフスプリングを取り付けて
   なる燃料集合体において、前記上部ノズルのパッド部の
   高さが、クランプ部のそれより稍高く、かつ軸方向に縮
   小可能であることを特徴とする原子燃料集合体。