JPH0416958Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は燃料集合体、特に沸騰水型原子炉用燃
料集合体の輸送時における燃料棒移動を防止する
ための治具に関するものである。

（従来の技術） 原子力発電所で使用される燃料集合体は、例え
ば第３図に示す如き沸騰水型原子炉用燃料集合体
では軸方向に並列した多数の燃料棒４を支持格子
２で保持し、上部をロツドスプリング６を介して
上部タイプレート３に連接し、一方、下部タイプ
レート１に連結固定せしめた構成からなつている
が、かかる燃料集合体は燃料加工工場より発電所
まで陸送又は／及び海上ルートを通じて輸送され
ている。

そして、この場合、輸送時における燃料棒の軸
方向の移動を防止することが必要となつている。

そこで、従来、燃料集合体の輸送におけるかか
る燃料棒の軸方向の移動に対し、ロツドスプリン
グ６の設計を考慮し、燃料棒４が輸送時の振動、
その他の力で軸方向に移動することを抑えるのに
十分な保持力を前記ロツドスプリング６に与える
ことで対処して来た。

しかし、近年、燃料集合体を従来よりも長期
間、例えば1.5倍の期間使用し、経済性を追求す
る状勢にあり、いわゆる高燃焼度燃料体が開発さ
れ使用される傾向に至つている。

ところで、燃料棒４を構成する被覆管は通常、
ジルコニウム合金からなつており、原子炉内での
使用期間中に大量の中性子束の照射を受け、これ
により主に軸方向に伸びる（照射成長する）こと
が知られているが、高燃焼度燃料体となると燃料
棒４の照射成長は従来よりも当然のことながら大
きくなることが予測される。

又、一方、燃料集合体内での燃料棒４毎の出力
（燃焼度）のばらつきにより燃料棒４の照射成長
量は燃料棒毎に差が出ることが知られている。

従つて、高燃焼度燃料体においてはこの燃料棒
毎の照射成長量の差が当然の如く従来よりも大き
くなることが予想される。

しかして、この照射成長量の差は燃料体の構造
上、ロツドスプリング６の取付長さ（第２図Ｃ）
の範囲で吸収する必要があり、そのためにはロツ
ドスプリングの許容たわみ量を従来以上に大きく
確保しなければならない。

ここで、燃料集合体の設計上、ロツドスプリン
グ６に要求される条件としては一般的に以下のこ
とが挙げられる。即ち、 (イ) 原子炉内での使用期間を通して冷却材流動に
よる燃料棒４の浮上を防止すること。

(ロ) 原子炉内での使用期間を通して上部タイプレ
ート３，チヤンネルボツクス５（このチヤンネ
ルボツクスは通常、発電所において装着され
る。）の重量を支え得ること。

(ハ) 燃料集合体の取扱時、（燃料加工工場、発電
所）及び加工工場から発電所への輸送時での燃
料棒の軸方向への移動を防止すること。

(ニ) 燃料棒の照射成長量の差、熱膨張量の差、製
作公差などを考慮しても十分に吸収し得る許容
たわみ量を有すること。

である。

このうち、ロツドスプリング６の保持力は一般
的に上記ハの条件により決定され、（条件イ，ロ
はハに比べ十分小さい）具体的には輸送時に燃料
棒にどの程度の軸方向加速度が作用するかを算定
し、これに設計余裕を見積もることで決定され
る。

上述の条件ニによる許容たわみ量は従来の照射
成長量、これは被覆管の材質、製造条件及び炉内
での使用条件により変化するが、その照射成長量
の実測データをもとに燃料棒間の照射成長量の最
大の差を算定し、これに熱膨張差、製作交差等を
考慮した設計余裕を見積もることで決定される。

しかして、上述の条件を満足するようなたわみ
しろの大きいロツドスプリングを設計するために
は以下の各手法が考えられる。

(1) 保持力は従来通りとし、線径を大として巻き
数を減少し、密度を減少させ、たわみ代を増加
させる。

(2) 保持力は従来通りとし、取付長を長くしてこ
の分だけたわみ代を増加させる。

(3) 保持力を従来より減少させ、線径を小として
たわみ代を増加させる。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、上記(1)の手法では線径を大とす
ることから、ばね定数が大きくなり、燃料棒が軸
方向に伸張する際にロツドスプリングから大きな
反力が作用することになり、燃料棒の曲がりの原
因となる可能性がある。

又、(2)の手法では取付長を長くすることから、
燃料棒が短くなり、燃料棒内のプレナム体積を減
少されることになるため高燃焼度燃料の設計上不
利となる。

そこで、前記(3)の手法により、勿論、ロツドス
プリングの取付長を可能な限り長くすることも含
め、設計することが有利となるが、この場合、ロ
ツドスプリングの保持力を減少される必要がある
ため、この面で何にかの対策が求められる。

かくて、本発明は上述の如き事実をふまえ、上
記ロツドスプリングを具備した燃料集合体を燃料
加工工場から発電所へ輸送する場合に燃料棒の軸
方向移動に対し有利な防止手段を提供しようとす
るもので、前記(3)の手法で設計するロツドスプリ
ングの保持力の低減をはかり、前述したロツドス
プリングに要求される設計上の機能のうち、前記
イ，ロの機能のみを満足し得るだけとし、これに
伴つてばね定数も小さくすることによりロツドス
プリングの許容たわみ代が十分に大きくなり、更
に、ばね定数の低下により燃料棒の軸方向伸びに
対するロツドスプリングからの反力を小さくする
ことができ、高燃焼度燃料体の照射成長による軸
方向伸びに対する健全性を保証することを目的と
するものである。（問題点を解決するための手段） しかして、上記目的に適合する本考案の特徴と
するところは、前記ロツドスプリングを備えた燃
料集合体の、当該ロツドスプリング間に差し込む
櫛形状の治具からなり、その櫛部が下記条件を満
足する構成にある。即ち、櫛部のピツチが燃料集
合体における燃料棒のピツチと同一であること、
櫛間の隙間がロツドスプリングが外径と略同様で
あること、櫛部の巾がロツドスプリングの取付長
と略同じであること、櫛部長さが燃料集合体の横
断面長さと略同様であることの各条件である。

ここで、前記櫛形状治具の材質としては、ステ
ンレス、鋼などの金属、セラミツクス、木材及び
それらを原料としてたもの並びに硬質合成樹脂な
どが使用可能であるが、硬質ポリエチレンは最も
有利である。

（作用） 次に上記の如き櫛形治具の使用であるが、燃料
加工工場から燃料集合体を原子力発電所へ輸送す
るにあたり、その櫛部をロツドスプリングの間に
差し込めばロツドスプリングの間隙は填められ、
しかも、巾がロツドスプリングの取付長と同じで
あるところから、燃料棒の軸方向移動は防止され
て燃料集合体を効率よく良好に輸送することがで
きる。

そして、この治具は、発電所においてチヤンネ
ルボツクスが装着されるに先立つて取り外される
が、同燃料棒の炉内での使用中におけるロツドス
プリングの保持力を合理的な従来のスプリングよ
り小さな値として燃料棒の軸方向移動を容易と
し、燃料棒の軸方向伸びに対するロツドスプリン
グからの反力を小さくし、軸方向伸びに対する健
全性を確保する。

（実施例） 以下、更に添付図面により本考案の実施例を説
明する。

第１図イ，ロは本考案治具の平面図及び側面
図、第２図は同治具を装着した状態図であり、図
において７は同櫛形治具自体を示し、前述の如き
金属、セラミツクス、木材、硬質ポリエチレン等
により構成されていて、前記ロツドスプリング間
に差し込み可能に燃料棒のピツチと同一ピツチＡ
をもつて櫛部７ａが形成されている。

この場合、櫛間の間隔Ｂはロツドスプリング６
の外径と略同様である。

又、櫛部７ａの巾Ｃはロツドスプリング６の取
付長Ｃと略同様であり、更に櫛部長さＤは燃料集
合体の横断面の長さ、換言すれば奥行長さと略同
様となつている。

これを例えば沸騰水型燃料集合体に適用した場
合を考えると、上述のＡ，Ｂ，Ｃ，ＤはＡ＝約
16.2mm、Ｂ＝約11.0mm、Ｃ＝約40.0mm、Ｄ＝約130
mmとなる。

しかし、勿論、これは１例であり、厳密には更
に種々の設計が考えられる。

そして、上記櫛形治具は第２図の如く、ロツド
スプリング間に櫛部７ａを装入して装着される
が、その櫛部７ａはロツドスプリング６の外径と
略同様な間隔Ｂを有しており、従つてロツドスプ
リング６間隙は同治具７によつて填められる。と
同時に、燃料棒４と上部タイプレート３との間に
ロツドスプリング６間の治具７が介在することに
なる。

かくして、ロツドスプリングを有する燃料集合
体の加工工場から発電所などへの輸送に際しロツ
ドスプリング部に櫛形治具を差し込むことにより
燃料棒の移動を防止することが容易となる。

（考案の効果） 本考案は以上の如くロツドスプリングを備えた
燃料集合体の燃料棒間に差し込む櫛部を設けた櫛
形治具からなり、燃料加工工場から原子力発電所
への燃料集合体輸送に際し、ロツドスプリング部
に差し込むことにより、従来におけるロツドスプ
リングに輸送中での燃料棒の移動を防止するため
の保持力を具備させた場合には高燃焼度燃料とし
てのロツドスプリングの機能が損なわれることに
なるが、かかる機能低下を起こすことなく高燃焼
度燃料集合体用として良好な機能を保持させたロ
ツドスプリングを有する燃料集合体の輸送中にお
ける燃料棒の軸方向移動を生じることなく、安定
して同燃料集合体を輸送することができ、従つて
燃料集合体の炉内での使用中におけるロツドスプ
リングの保持力を従来より小さな値として燃料棒
の軸方向の伸びを容易ならしめ、高燃焼度を目的
とした燃料集合体の輸送を可能ならしめる顕著な
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る櫛形治具の１例を示し、
イは平面図、ロは側面図である。又、第２図は前
記櫛形治具を装着した状態の一部切欠要図説明
図、第３図は本考案櫛形治具が使用されるロツド
スプリングを含む燃料集合体の１例を示す内部構
造説明図である。 １……下部タイプレート、２……支持格子、３
……上部タイプレート、４……燃料棒、６……ロ
ツドスプリング、７……櫛形治具、７ａ……櫛
部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 長さ方向に並列した多数の燃料棒を複数の支
   持格子で支持し、上部をロツドスプリングを介
   して上部タイプレートに連接し、一方、下部を
   下部タイプレートに連結固定してなる燃料集合
   体の前記ロツドスプリングの間に差し込み、燃
   料棒の移動を防止するための治具であつて、ロ
   ツドスプリングの間に挿入される櫛部を備えた
   櫛形状からなり、その櫛部のピツチは燃料棒の
   それと同一であり、櫛間の間隔はロツドスプリ
   ングの外径と略同様であり、また櫛部の巾はロ
   ツドスプリングの取付長と略等しく、かつ櫛部
   長さが燃料集合体の横断面の長さと略同じ長さ
   であることを特徴とする燃料棒移動防止用櫛形
   治具。 ２ 櫛形治具の材質が、金属、セラミツクス、木
   材、又は硬質の合成樹脂から選ばれた少なくと
   も１種である実用新案登録請求の範囲第１項記
   載の燃料棒移動防止用櫛形治具。 ３ 櫛形治具の材質が硬質ポリエチレンである実
   用新案登録請求の範囲第２項記載の燃料棒移動
   防止用櫛形治具。