JPH032802Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は原子炉用燃料集合体の支持格子の弾
性支持部と剛性支持部との間の間隔を測定する支
持格子セルサイズ測定子に関する。

現在使用されている加圧水型軽水炉に装荷され
ている燃料集合体は第１図乃至第４図に示すよう
に構成されている。即ち、上下に離間して配置さ
れた上部ノズル１及び下部ノズル２と、これらの
間に所定の間隔をおいて配置され、ストラツプ３
により形成された格子空間（セル）４を有する複
数の支持格子５と、これら支持格子５の格子空間
４内に所定の間隔をおいて挿通され、かつ支持格
子５の固定部に固定され、さらにそれぞれの上下
端部を上部ノズル１、下部ノズル２に連結された
制御棒案内管６と、被覆管７内に密封された多数
の燃料ペレツト８および押えばね９を有し、支持
格子５の格子空間４の所定箇所に挿通され、支持
格子５の剛性支持部（デインプル）１０及び弾性
支持部（スプリング）１１により支持された多数
の燃料棒１２とから構成されている。

この燃料棒１２を支持する支持格子５の各セル
４内における保持力は、各セル４内に突出してい
るデインプル１０とこのデインプル１０に対向す
るスプリング１１との間の燃料棒１２を保持する
間隔により左右される。

この保持力が過大であると、燃料集合体の組立
時に支持格子５への挿入燃料棒１２に擦り傷がつ
き易く、また燃焼時に燃料棒１２の曲がりを大き
くするおそれがある。

これとは反対に保持力が過小であると、照射に
よるスプリング１１のばね力の低下により、燃料
棒１２に対する保持力が不足し、冷却水流による
振動により、燃料棒１２と支持格子５との接触部
及び燃料棒相互間に相対運動が生じていわゆるフ
レツテイング摩耗を起し、被覆管７の寿命を急速
に短くする。

このように支持格子５の保持力は燃料集合体の
性能を左右する重大な要素であるが、この保持力
の大小を決める１つの因子であるセル４内のデイ
ンプル１０とスプリング１１との間の間隔即ちセ
ルサイズは従来直接測定することができなかつ
た。このため、セルサイズの良否判断の一環とし
てセル内にセルチエツクピンを挿入し、このセル
チエツクピンが自重で落下するかしないかを確認
してミニマムセルサイズを保証したり、あるいは
セル内に所定径のピンを挿入し、このピンの上に
変化する荷重を加え、ピンが動き出す時の荷重を
確認して、この荷重からピンの拘束力を間接的に
推定する測定手段が抜取り方式で行なわれたりす
る程度であつた。

この考案は前記事情に鑑みてなされたもので、
対向する平等強さはり形状部を有する接触子が、
前記各平等強さはり形状部を先広がり状にし、か
つ各平等強さはり形状部の先端に湾曲部を形成し
て、ロツドの先端に設けられ、前記各平等強さは
り形状部の内面にストレンゲージが取り付けられ
ることにより、支持格子のセル内に挿入してセル
サイズを直接測定することができ、これにより燃
料棒の寿命を全うさせることができる支持格子セ
ルサイズ測定子を提供することを目的とする。

以下、この考案の一実施例を第５図及び第６図
に基づいて説明する。第５図中２１は保持部であ
り、この保持部２１には剛性を有する真直なロツ
ド２２が設けられている。このロツド２２は、円
柱２３と、この円柱２３に嵌め込まれて固定され
た軸２４とからなつている。軸２４は円柱部２５
とこの円柱部２５に一体的に設けられた正四角柱
部２６とこの正四角柱部２６に一体的に設けられ
た正四角柱部２７とからなつている。円柱２３、
円柱部２５、正四角柱部２６，２７は同１軸線上
に位置している。

正四角柱部２７の４つの外面にはそれぞれ２つ
の突起２８が設けられている。また、正四角柱部
２７の４つの外面にはそれぞれ板厚が0.1mm〜
0.30mmの弾性板からなる接触子２９が基端側を突
起２８に嵌合されかつ接着剤によつて接着されて
取り付けられている。

各接触子２９の先端には三角形板部（平等強さ
はり形状部）３０が形成されている。これら三角
形板部３０はその頂角をロツド２２の先方にこの
ロツド２２の先端から最も遠くへ位置させられ、
かつその基部で折り曲げられて自由時において先
広がり状とされ、ロツド２２の軸線に対し所定の
角度を有している。また、各三角形板部３０の先
端には先端に行くほど内側になだらかに湾曲する
湾曲部（この考案においては折り曲げた状態のも
のも含む）３１が設けられている。即ち、接触子
２９は剛性を有する真直なロツド２２の先端に基
部が取り付けられ、自体の先端側に形成された三
角形板部３０が対向させられ、かつこれら対向す
る２組の三角形板部３０が直交状に配された弾性
板からなつている。

各三角形板部３０の基部内面にはそれぞれスト
レンゲージ３２が貼着されている。このストレン
ゲージ３２にはブリツジ回路を有する電気回路、
動歪み計、コンバータが接続され、これらにより
ストレンゲージ３２の歪み量が表示されるように
なされている。

なお、上述のように接触子２９の先端側が三角
形板状とされているのは、この三角形板部３０が
撓められた場合にこの三角形板部３０においては
そのどの部分においても曲げ応力が等しいという
平等強さはりの特徴を有し、従つて、三角形板部
３０へのストレンゲージ３２の取付位置がずれて
も、この取付位置の違いによる測定誤差の発生を
防止することができるからである。

しかして、支持格子のセルサイズを測定する場
合には、支持格子のセルの中心軸線とロツド２２
の軸線とを一致させてこのロツド２２をセル内へ
挿入する。すると、２組の接触子２９の先端部の
一方がまず上側のデインプル１０に当り接触子を
更に挿入すると対向する他方の接触子の先端部が
スプリング１１に当り、更に接触子を挿入すると
接触子の一方側の先端部が下側のデインプル１０
に当り内側へ撓められる。これにより各接触子２
９に貼着されたストレンゲージ３２の電気抵抗が
変化し、このストレンゲージ３２の抵抗がデイン
プル１０、スプリング１１間の間隔量に変換され
て表示器に表示される。この場合、２組の相対向
する接触子２９に貼着されたストレンゲージ３２
の電気抵抗が別々に加算されて、セルの２組のデ
インプル１０、スプリング１１間隔に変換されて
表示される。このようにデインプル１０に接触す
る接触子２９の接触状態と、スプリング１１に接
触する接触子２９の接触状態とは、デインプル１
０とスプリング１１の高さが第４図に示すように
異なるので同ではない。従つて、ロツド２２は剛
性を必要とし、かつ接触子２９のばね定数はスプ
リング１１のばね定数より十分小さいことが必要
となる。

そこで、以上の要件を加味してのセルサイズ測
定子の設計条件を述べると下記のようになる。

(1) 測定範囲 セルサイズは燃料集合体の種類によつて８mm
から11mmまで各種のものがあるが、同一種類の
燃料集合体における支持格子５のセルサイズの
最大値と最小値の巾は最大でも0.5mmであるこ
とが知られている。この考案の装定プローブは
２枚の接触子２９でこの測定範囲をカバーする
ので、１枚当りでは0.5mm÷２＝0.25mmとなる。
これに位置決め、組立て及び取付寸法精度等を
見込んで接触子２９の測定範囲は０〜1.mm（１
枚当り）とした。

(2) 接触子のばね定数 第６図はこの考案の接触子２９のばね定数を
計算するための説明図である。第６図におい
て、接触子２９の頂点Ａの変位量をVaとする
と、 Va＝6W／bE（ｌ／ｈ）³ ……(1) ここにＷ：Ａ点の荷重、ｂ：接触子２９の最
大巾、Ｅ：縦弾性係数、ｌ：接触子２９の長
さ、ｈ：接触子２９の板厚、 従つて、ばね定数K_Aは K_A＝Ｗ／Va＝bE／６（〓）³ ……(2) ここで、１例としてｂ＝４mm、ｌ＝14mm、ｈ
＝0.3mm、Ｅ＝1.05×10⁴（リン青銅）とすると K_A＝４×1.05×10⁴／６×（14／0.3）＝0.0688≒70ｇ／
mm となる。

(3) 支持格子のスプリングのばね定数 加圧水型軽水炉に装荷される燃料集合体の支
持格子のスプリングのばね定数は０〜0.2mmの
変位領域において約10Kg／mmであることが知ら
れている。

(4) 測定精度 この考案の前記接触子２９の１枚当りの測定
範囲を前記(1)の如く最大１mmとした場合、最大
測定圧は前記ばね定数K_A＝70ｇ／mmから70ｇ
となる。この時、支持格子５におけるスプリン
グ１１の撓み量δは前述の通り10Kg／mmである
ので、 δ＝70／（10×10³）＝0.007mm となる。従つて、この考案の接触子２９と支持
格子５のスプリング１１とはスプリング対スプ
リングの接触ではあるが、この接触子２９の測
定誤差は0.01mm以下が期待できる。前記実施例
においては、接触子の先端部の板ばね部を三角
形状としたが、これに限られることなく、例え
ば板幅が先端まで同じで板厚が先に行く程薄く
なる形状等平等強さはりの形状であればよい。

以上説明したようにこの考案は、剛性を有する
真直なロツドの先端に、互いに対向させられた接
触子が取り付けられ、これら接触子の先端側に、
平等強さはり形状部が形成されると共に、これら
平等強さはり形状部は自由時に先広がり状となる
ように形成され、かつ前記各平等強さはり形状部
の先端に、先端に行くほど内側に湾曲する湾曲部
が設けられる一方、前記各平等強さはり形状部の
内面にストレンゲージが取り付けられ、また、こ
れらストレンゲージに電気回路が接続されてなる
ものであるから、接触子の先端側に形成された平
等強さはり形状部の内面にストレンゲージを取り
付けることによつて、平等強さはり形状部が有す
るどの部分においても曲げ応力が等しいという特
徴により、ストレンゲージの取付位置がずれて
も、取付位置の違いによる測定誤差の発生を未然
に防止できる上に、各平等強さはり形状部の先端
に設けられた、先端に行くほど内側に湾曲する湾
曲部によつて、この湾曲部を支持格子の端部から
内部に誘導することにより、支持格子内の格子空
間（セル）に各接触子を円滑に挿入することがで
き、接触子の支持格子に対する着脱操作を容易に
行うことができると共に、従来測定困難であつた
支持格子セルサイズの測定を、この支持格子セル
内に接触子を挿入して直接行なうことができ、か
つ複数の支持格子セルサイズの同時測定及びその
自動化も容易に行なうことが可能となり、ひいて
は燃料棒の寿命を全うすることができる等、工業
的利用価値が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子炉用燃料集合体の一例を示す一部
切欠断面図、第２図は第１図の−線に沿う断
面図、第３図は第２図の円部の拡大断面図、第
４図は第３図の−線に沿う断面図、第５図は
この考案の概略側面図、第６図はその接触子のば
ね定数を計算するための説明図である。 ２２……ロツド、２９……接触子、３０……三
角形板部（平等強さはり形状部）、３１……湾曲
部、３２……ストレンゲージ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 剛性を有する真直なロツドの先端に、互いに
   対向させられた接触子が取り付けられ、これら
   接触子の先端側に、平等強さはり形状部が形成
   されると共に、これら平等強さはり形状部は自
   由時に先広がり状となるように形成され、かつ
   前記各平等強さはり形状部の先端に、先端に行
   くほど内側に湾曲する湾曲部が設けられる一
   方、前記各平等強さはり形状部の内面にストレ
   ンゲージが取り付けられ、また、これらストレ
   ンゲージに電気回路が接続されてなることを特
   徴とする支持格子セルサイズ測定子。 (2) 前記接触子が板ばねからなり、この板ばねの
   ばね定数が原子炉用燃料集合体支持格子のスプ
   リングのばね定数に比し十分小さい値とされた
   ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１
   項記載の支持格子セルサイズ測定子。 (3) 前記平等強さはり形状部は三角形板とされた
   ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１
   項記載の支持格子セルサイズ測定子。 (4) 前記対向する平等強さはり形状部が直交状に
   配されたことを特徴とする実用新案登録請求の
   範囲第１項記載の支持格子セルサイズ測定子。