JPH03238395A - 核燃料集合体用の収容筒 - 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、核燃料集合体用の収容筒に関し、より詳しく
は沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）に装架される核燃料集合体
用の収容筒に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］一般に、
ＢＷＲに装架される核燃料集合体は、多数の核燃料棒と
１〜２木の木管を正方行列に配置し、その間を下部から
上部に向けて冷却材を流すことにより沸騰を伴う熱現象
を生じさせて除熱な行っている。

上述した冷却材の各核燃料棒間の冷却材流路における気
液分離の空間的態様は第３図に示す如くである。

即ち、核燃料集合体２０の下部側で気泡流、中部でスラ
グ流、上部側で環状流に大別することかできる。

このうち、気泡流は核燃料集合体の伝熱面に盛んに生じ
る小さな蒸気泡（ボイド）が液相の冷却材中に混合した
ものであり、核燃料集合体２０の下部側に見られる。

また、スラグ流は、小さな蒸気泡か集結して大きな蒸気
流のかたまりとなり、液相の冷却材とともに流れる現象
であり、核燃料集合体２０の中部に見られる。

さらに、環状流は、上述した蒸気泡のかたまりが集結し
てより大きな蒸気流を形成する様になる現象てあり、核
燃料集合体の上部に見られる。このとき、核燃料棒表面
には液相の冷却材か膜状に存在することになる。

一方、核燃料集合体の最大熱出力は、冷却材の除熱能力
に規制される。このような除熱能力を超えた熱出力か発
生する場合には、核燃料棒表面に膜状に存在している冷
却材か剥れ、核燃料棒表面か蒸気膜で覆われて（これを
「沸騰遷移」という）、温度の急上昇を招く、この結果
、核燃料棒か焼損（バーンアウト）して高度の放射能を
持つ核分裂生成物か流出する事態となる。

このため、核燃料集合体の熱出力を一定出力（限界出力
）以下に抑えることか安定性の観点から是非とも要請さ
れる。

ところで、核燃料集合体における冷却材の分布状態は既
述した如くであるか、この核燃料集合体を収容している
非発熱体である収容筒（チャンネルボンクス）内面や木
管の外面には核燃料棒表面よりさらに厚い冷却材の液膜
か存在している。

前記収容筒は、一般に四角筒状のジルコニウム基合金（
例えばジルカロイ−４）製て水との濡れ性か良いため、
冷却材の液膜の付着を助長する。

このため、核燃料棒と接触して冷却作用を発揮すべき冷
却材の量か減少して冷却能力の低下、限界出力の低下を
招くという問題かあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものてあり、冷却材
か付着しにくく核燃料集合体の冷却能力の向上、限界出
力の向上に寄与し得る核燃料集合体用の収容筒を提供す
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］ 本発明は、核燃料集合体を内部に収容する収容筒におい
て、この収容筒の内面に濡れ性の悪い金属製の被覆層を
設けたちのである。

ここて、濡れ性は、固体表面におかれた水滴の接触角で
評価することがてきる。そして、本発明で濡れ性の悪い
場合として接触角θが２０°Ｃ以上であるときを示すこ
とかできる。

［作　用コ 上記構成の収容筒によれば、その内面に設置ｊた被覆層
の濡れ性の悪い特性により、収容筒内面に冷却材か付き
に〈〈なり、その分冷却材か核燃料集合体側に流れて冷
却能力の向上か図れる。

［実施例］ 以下に本発明の詳細な説明する。第１図は、核燃料集合
体２及びこの核燃料集合体２を収容する収容筒ｌを示す
ものである。

収容筒ｌは、例えばジルコニウム基合金製で四角筒状に
形成され、その内部に多数の核燃料棒３と１〜２木の水
管６を方形配列した核燃料集合体２を収容している。

前記収容筒ｌの内面、即ち、核燃料集合体２側の面には
、水に対して濡れ性の悪い金属、例えば、チタン（Ｔｉ
）又はジルコニウム（Ｚｒ）で形成された被覆層４か、
この収容筒１の内面の長さ方向全域に亘って所定の厚さ
て設けられている。

被覆層４の被覆方法としては、メツキ法又は合わせ圧延
による付着方法を挙げることができる。

前該核燃料集合体２の各核燃料棒３は、スペーサ５によ
り所定の間隔をもった平行配置の状態に支持されている
。また、水管６には、冷却材の流水孔６′か設けられて
いる。

前記各核燃料棒３の上端及び下端は、上部端栓７、下部
端栓８により各々施栓されており、さらに、上部端栓７
の上側には上部タイプレート９か、下部端栓８の下側に
は下部タイプレートｌＯが各々配置されている。

次に、上記構成の収容筒ｌの作用を説明する。

この収容筒１によれば、その内面に水に対する濡れ性の
悪い被覆層４を具備するので、この被覆層４に冷却材の
液膜か付着しにくくなり、従来例の場合と比較し液相の
冷却材がより多く核燃料棒３の冷却作用に関与するよう
になって、これにより、全体として核燃料棒３に対する
冷却能力が高まり、核燃料集合体２の限界能力を向上さ
せることがてきる。

第２図は本発明の他の実施例を示すものである。尚、第
２図は第１図に示すものと同一の機能を有するものに同
一の符合を付して示すものである。

第２図に示す収容筒ＩＡは、前記収容筒ｌの場合と相違
し、燃料棒の上部近傍の内面にのみ水に対する濡れ性の
悪い被覆層４Ａを設けたことか特徴である。

このような収容筒４Ａを用いる場合、従来例て述べた環
状流分布を呈する冷却材の液相か前記被覆層４Ａに付着
しに〈〈なり、この結果、特に核燃料棒３の上部側にお
ける冷却能力が高まり、さらには核燃料集合体２の限界
出力を向上させることかできる。

本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、
その要旨の範囲内で種々の変形か可能である。

［発明の効果］ 以上詳述した本発明によれば、内面に水に対する濡れ性
の悪い金属製の被覆層を設けたことによって、核燃料集
合体の冷却に関与する冷却材の量を増加させ冷却能力の
向上、さらには限界出力の向上に寄与し得る核燃料集合
体用の収容筒を提供することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例である収容筒及び核燃料集合体
を示す切欠断面図、第２図は本発明の他の実施例を示す
切欠断面図、第３図は核燃料集合体に対する冷却材の気
液分離の状態を示す説明図である。 １、］Ａ・・・収容筒、２・・・核燃料集合体、３・・
・核燃料棒、４，４＾・・・被覆層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 核燃料集合体を内部に収容する収容筒において、この収
   容筒の内面に濡れ性の低い金属製の被覆層を設けたこと
   を特徴とする核燃料集合体用の収容筒。