JPH0418279B2 - - Google Patents
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- JPH0418279B2 JPH0418279B2 JP60063103A JP6310385A JPH0418279B2 JP H0418279 B2 JPH0418279 B2 JP H0418279B2 JP 60063103 A JP60063103 A JP 60063103A JP 6310385 A JP6310385 A JP 6310385A JP H0418279 B2 JPH0418279 B2 JP H0418279B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- support grid
- welding
- fuel assembly
- weld nugget
- plate
- Prior art date
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Arc Welding In General (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は原子炉燃料集合体用の支持格子の改良
に関するものである。
に関するものである。
(従来の技術)
原子炉燃料集合体には第6図に示す如く燃料棒
1同志を所定の間隔を隔てて上下ノズル3,4間
で確実に保持し、原子炉運転中、何等支障なく十
分に性能を発揮できるように支持格子2が燃料棒
長手方向に複数個設けられている。
1同志を所定の間隔を隔てて上下ノズル3,4間
で確実に保持し、原子炉運転中、何等支障なく十
分に性能を発揮できるように支持格子2が燃料棒
長手方向に複数個設けられている。
この支持格子は通常、多数の燃料棒を軸方向平
行に整列させ、発熱する燃料棒表面から除熱する
ために燃料棒間に必要なギヤツプを保持して冷却
材の流れを保証する働きをするものであり、従来
一般に鉄−クロム−ニツケル系超合金(商品名イ
ンコネル)やジルコニウム系合金(ジルカロイ−
2又はジルカロイ−4など)の通常、0.25mm〜
0.6mm程度の薄板をプレス加工で所定形状に成型
し、第7図に示すように弾性突起7や固定突起
7′を備え、スリツト6,6′を付した2群の帯板
を中板5,5′として、これをその組立用スリツ
ト6,6′同志を嵌合させて格子状に組立てた後、
中板の交わる部分上下をTIG溶接、レーザー溶
接、電子ビーム溶接など溶接やロー付などの冶金
的接合法で結着一体化することによつて製作され
ている。
行に整列させ、発熱する燃料棒表面から除熱する
ために燃料棒間に必要なギヤツプを保持して冷却
材の流れを保証する働きをするものであり、従来
一般に鉄−クロム−ニツケル系超合金(商品名イ
ンコネル)やジルコニウム系合金(ジルカロイ−
2又はジルカロイ−4など)の通常、0.25mm〜
0.6mm程度の薄板をプレス加工で所定形状に成型
し、第7図に示すように弾性突起7や固定突起
7′を備え、スリツト6,6′を付した2群の帯板
を中板5,5′として、これをその組立用スリツ
ト6,6′同志を嵌合させて格子状に組立てた後、
中板の交わる部分上下をTIG溶接、レーザー溶
接、電子ビーム溶接など溶接やロー付などの冶金
的接合法で結着一体化することによつて製作され
ている。
ところで、かかる支持格子には前述の働きから
その性能として必要な強度を有し、しかも冷却材
の流動に対してはできるだけ抵抗が少ないことが
求められるが、この両特性は通常、相反する特性
となる。
その性能として必要な強度を有し、しかも冷却材
の流動に対してはできるだけ抵抗が少ないことが
求められるが、この両特性は通常、相反する特性
となる。
即ち、強度を増すために材料の板厚を増加すれ
ば冷却材の流路断面積が減少し、流水抵抗、即ち
冷却材圧力損失の値が大きくなる。
ば冷却材の流路断面積が減少し、流水抵抗、即ち
冷却材圧力損失の値が大きくなる。
そこで、支持格子には通常、この両者のバラン
スを考えた設計が考えられなければならないが、
相反する2つの特性の最適な組合わせは板厚ある
いは燃料棒を支承する突起物等の形状を考慮して
極めて狭い範囲の設計条件の中で模索せざるを得
ない状況であつた。
スを考えた設計が考えられなければならないが、
相反する2つの特性の最適な組合わせは板厚ある
いは燃料棒を支承する突起物等の形状を考慮して
極めて狭い範囲の設計条件の中で模索せざるを得
ない状況であつた。
そして、この場合、中板については、金属薄板
を組合わせた状態で、板の交わる部分を溶接し、
第1図ロに示すような溶接ナゲツト9を形成して
直交する板同志を接合固着するが、この溶接ナゲ
ツトの寸法については従来より支持格子特性に影
響を与える要因と推定されてはいたが、単に欠陥
のない良好な溶接を得るということはあつても、
積極的にこれをコントロールしようとする考えは
示されたことはなく、また、実際における従来の
溶接ナゲツトの寸法は、上記のように単に欠陥の
ない良好な溶接を得るという目的の結果として、
前記中板板厚の2.5倍前後になつていた。
を組合わせた状態で、板の交わる部分を溶接し、
第1図ロに示すような溶接ナゲツト9を形成して
直交する板同志を接合固着するが、この溶接ナゲ
ツトの寸法については従来より支持格子特性に影
響を与える要因と推定されてはいたが、単に欠陥
のない良好な溶接を得るということはあつても、
積極的にこれをコントロールしようとする考えは
示されたことはなく、また、実際における従来の
溶接ナゲツトの寸法は、上記のように単に欠陥の
ない良好な溶接を得るという目的の結果として、
前記中板板厚の2.5倍前後になつていた。
(発明が解決しようとする問題点)
本発明は上述の如き現状に対処し、従来考慮さ
れることのなかつた前記溶接ナゲツトの寸法関係
に着目し、該寸法をコントロールすることによつ
て支持格子の前記相反する2つの特性のバランス
をはかり冷却材の流動抵抗が小さく、かつ強度の
大きな支持格子を得ることを目的とするものであ
る。
れることのなかつた前記溶接ナゲツトの寸法関係
に着目し、該寸法をコントロールすることによつ
て支持格子の前記相反する2つの特性のバランス
をはかり冷却材の流動抵抗が小さく、かつ強度の
大きな支持格子を得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)
即ち、上記目的に適合する本発明の特徴とする
ところは、第7図に示された金属薄板よりなる互
いに直交する2群の帯板を中板5,5′として
各々の組立用スリツト6,6′を介して格子状に
組合せることによつて形成され、各正方形状格子
セル内には挿通される燃料棒等を横方向に保持す
る突起7,7′を備えた原子炉燃料集合体用支持
格子において第1図に示す前記組立用スリツトが
互いに嵌合された中板5,5′の交点部分8を溶
接によつて固定し、該溶接部の溶接ナゲツト9の
寸法を中板5,5′の板厚tの3〜8倍の大きさ
に管理せしめる点にある。
ところは、第7図に示された金属薄板よりなる互
いに直交する2群の帯板を中板5,5′として
各々の組立用スリツト6,6′を介して格子状に
組合せることによつて形成され、各正方形状格子
セル内には挿通される燃料棒等を横方向に保持す
る突起7,7′を備えた原子炉燃料集合体用支持
格子において第1図に示す前記組立用スリツトが
互いに嵌合された中板5,5′の交点部分8を溶
接によつて固定し、該溶接部の溶接ナゲツト9の
寸法を中板5,5′の板厚tの3〜8倍の大きさ
に管理せしめる点にある。
ここで、上記溶接ナゲツト9の寸法を中板5,
5′の3〜8倍としたのは後述の実施例で示す支
持格子試験体の強度試験、冷却材圧力損失試験の
結果で明らかなように、支持格子の強度と冷却材
圧力損失特性を組合わせて考慮したためである。
5′の3〜8倍としたのは後述の実施例で示す支
持格子試験体の強度試験、冷却材圧力損失試験の
結果で明らかなように、支持格子の強度と冷却材
圧力損失特性を組合わせて考慮したためである。
支持格子による冷却材圧力損失に関しては流路
断面積が大きい方が好ましい。そのため、溶接ナ
ゲツトはその性格上、冷却材の流路を狭める効果
を及ぼすので小さい方が良いことになる。
断面積が大きい方が好ましい。そのため、溶接ナ
ゲツトはその性格上、冷却材の流路を狭める効果
を及ぼすので小さい方が良いことになる。
しかし、逆に支持格子強度の面からは溶接ナゲ
ツトが大きい方が接合強度が強くなり、ひいては
支持格子全体の強度も増大する。
ツトが大きい方が接合強度が強くなり、ひいては
支持格子全体の強度も増大する。
そこで両者は適切なバランスが求められるが前
記溶接ナゲツト寸法を中板板厚の3〜8倍とした
のは好適な支持格子特性を与えるためのものであ
る。
記溶接ナゲツト寸法を中板板厚の3〜8倍とした
のは好適な支持格子特性を与えるためのものであ
る。
更に詳細な検討によれば強度面では4t〜8tで殆
ど変化は見られず、一方、圧力損失は6tより上で
は増加の程度が徐々に大きくなつてくるので溶接
ナゲツト寸法を4t〜6tの間に管理することはより
有効である。
ど変化は見られず、一方、圧力損失は6tより上で
は増加の程度が徐々に大きくなつてくるので溶接
ナゲツト寸法を4t〜6tの間に管理することはより
有効である。
特に溶接ナゲツト寸法を3tより小さくするこ
とは中板などの溶接の如き小さな溶接はバラツキ
が大きくなる傾向にあり、品質の揃つた溶接を多
量に実施することが困難となるので好ましくな
い。
とは中板などの溶接の如き小さな溶接はバラツキ
が大きくなる傾向にあり、品質の揃つた溶接を多
量に実施することが困難となるので好ましくな
い。
勿論、実際の設計に際しては、中板の突起寸法
形状に加えて上記範囲で指定した溶接ナゲツト寸
法をも考慮し、最適の支持格子特性が得られるよ
う設計すべきである。
形状に加えて上記範囲で指定した溶接ナゲツト寸
法をも考慮し、最適の支持格子特性が得られるよ
う設計すべきである。
なお、溶接ナゲツト寸法のコントロールは通常
の溶接条件、即ち、溶接電流や溶接時間をパラメ
ータとして溶接入熱の大きさを適当に選らぶこと
によつて達成可能であるが、更に第2図、第3図
に示すように溶接ナゲツトを形成するための溶融
金属材料を供給する溶接タブ10,10′を予め
中板のプレス加工で設けておく場合には、該溶接
タブ10,10′の寸法、形状を得るべき溶接ナ
ゲツトの大きさに合わせて調整しておけば一層容
易にコントロールすることが可能となる。
の溶接条件、即ち、溶接電流や溶接時間をパラメ
ータとして溶接入熱の大きさを適当に選らぶこと
によつて達成可能であるが、更に第2図、第3図
に示すように溶接ナゲツトを形成するための溶融
金属材料を供給する溶接タブ10,10′を予め
中板のプレス加工で設けておく場合には、該溶接
タブ10,10′の寸法、形状を得るべき溶接ナ
ゲツトの大きさに合わせて調整しておけば一層容
易にコントロールすることが可能となる。
前記支持格子を構成する中板用金属薄板材料と
しては、従来と同様であり、例えば、鉄−クロム
−ニツケル系超合金あるいはジルコニウム基合金
などが選択使用される。
しては、従来と同様であり、例えば、鉄−クロム
−ニツケル系超合金あるいはジルコニウム基合金
などが選択使用される。
(実施例)
以下、本発明支持格子の具体的な実施例を添付
図面にもとづいて説明する。
図面にもとづいて説明する。
本発明支持格子は第6図に図示する如き燃料集
合体に用いられる支持格子2に関するものであ
り、詳細には第7図に示されるように金属薄板よ
りなる帯板を互いに直交する中板5,5′として、
各々に設けられている組立用スリツト6,6′を
もつて格子状に組合わせることによつて形成され
るものである。
合体に用いられる支持格子2に関するものであ
り、詳細には第7図に示されるように金属薄板よ
りなる帯板を互いに直交する中板5,5′として、
各々に設けられている組立用スリツト6,6′を
もつて格子状に組合わせることによつて形成され
るものである。
第1図イ,ロはかかる構成からなる支持格子に
おいて、本発明の要部をなす溶接部を示してい
る。
おいて、本発明の要部をなす溶接部を示してい
る。
即ち、上記中板5,5′はその組立用スリツト
6,6′によつて互いに嵌合され、その中板の嵌
合される交点部分8が溶接部となり、TIG溶接、
レーザー溶接、場合によつては電子ビーム溶接な
どの溶接手段によつて溶接固定され、該溶接部に
第1図ロに示す如き溶接ナゲツト9が形成され
る。
6,6′によつて互いに嵌合され、その中板の嵌
合される交点部分8が溶接部となり、TIG溶接、
レーザー溶接、場合によつては電子ビーム溶接な
どの溶接手段によつて溶接固定され、該溶接部に
第1図ロに示す如き溶接ナゲツト9が形成され
る。
本発明は、このようにして形成される溶接ナゲ
ツト9の寸法に大きな特徴を有しており、図にお
ける溶接ナゲツト9の寸法aが中板5,5′の板
厚tの3〜8倍、即ち、3t〜8tであることが肝要
である。
ツト9の寸法に大きな特徴を有しており、図にお
ける溶接ナゲツト9の寸法aが中板5,5′の板
厚tの3〜8倍、即ち、3t〜8tであることが肝要
である。
そして、この溶接ナゲツト9の形成については
通常の溶接条件の選定、溶接タブの大きさ調整に
よつて容易であることは前述の通りである。
通常の溶接条件の選定、溶接タブの大きさ調整に
よつて容易であることは前述の通りである。
次に、0.4mmの板厚のインコネル−718を使用し
て前記支持格子を作り、その強度、冷却材圧力損
失値の試験を行つた。
て前記支持格子を作り、その強度、冷却材圧力損
失値の試験を行つた。
その結果は第4図、第5図の如くであつた。な
お、この場合、溶接法はTIG溶接を用いた。
お、この場合、溶接法はTIG溶接を用いた。
先ず、第4図より溶接ナゲツト寸法を順次、変
化させたとき、ナゲツト寸法が3t(tは中板板厚)
あたりに達するまでは急激に強度が上昇し、3t〜
8tの間では比較的緩やかな増加であつて、10tあ
たりから、又、強度増加の程度が大きくなること
が知見される。
化させたとき、ナゲツト寸法が3t(tは中板板厚)
あたりに達するまでは急激に強度が上昇し、3t〜
8tの間では比較的緩やかな増加であつて、10tあ
たりから、又、強度増加の程度が大きくなること
が知見される。
従つて、この事実より溶接ナゲツト寸法aは3t
以上が望ましく、それ以上では10tあたりになる
までそれ程大きな強度増加効果は期待できないこ
とが分かる。
以上が望ましく、それ以上では10tあたりになる
までそれ程大きな強度増加効果は期待できないこ
とが分かる。
一方、第5図に示す冷却材圧力損失試験結果か
らは、同図における曲線がほぼ放物線に近い形で
ナゲツト寸法8tあたりから急激な上昇が認められ
る。
らは、同図における曲線がほぼ放物線に近い形で
ナゲツト寸法8tあたりから急激な上昇が認められ
る。
従つて、この結果から溶接ナゲツト寸法は8t以
下が望ましいことが分かる。
下が望ましいことが分かる。
かくして、以上の両試験の結果を組合わせ考慮
すれば溶接ナゲツト寸法としては3t〜8tが好まし
く更に4t〜6tの間はより大きな効果が得られるこ
とが分かる。
すれば溶接ナゲツト寸法としては3t〜8tが好まし
く更に4t〜6tの間はより大きな効果が得られるこ
とが分かる。
なお、以上はインコネル−718を使用した場合
であるが、別途実施した0.45mm板厚のジルカロイ
−4中板をレーザー溶接法で接合した支持格子に
おける試験でも全く同様の結果を得た。
であるが、別途実施した0.45mm板厚のジルカロイ
−4中板をレーザー溶接法で接合した支持格子に
おける試験でも全く同様の結果を得た。
(発明の効果)
本発明は以上のように支持格子中板交点部分を
溶接によつて固定する場合において、その溶接部
の溶接ナゲツト寸法を中板板厚と対比し、その3
〜8倍の範囲に管理するものであり、上記の如く
コントロールすることにより支持格子に要求され
る相反する特性、即ち、機械的強度が大きく、冷
却材圧力損失の小さいという両特性を二つながら
良好に満たす顕著な効果を奏し、かつ、これは支
持格子の機械設計の裕度を増加させ、該設計を頗
る容易ならしめることとなり、燃料集合体支持格
子の安全性ならびに機能の効率化の面で今後にお
ける実効が大いに期待される。
溶接によつて固定する場合において、その溶接部
の溶接ナゲツト寸法を中板板厚と対比し、その3
〜8倍の範囲に管理するものであり、上記の如く
コントロールすることにより支持格子に要求され
る相反する特性、即ち、機械的強度が大きく、冷
却材圧力損失の小さいという両特性を二つながら
良好に満たす顕著な効果を奏し、かつ、これは支
持格子の機械設計の裕度を増加させ、該設計を頗
る容易ならしめることとなり、燃料集合体支持格
子の安全性ならびに機能の効率化の面で今後にお
ける実効が大いに期待される。
第1図イ,ロは本発明において要部をなす支持
格子中板交点溶接部平面図で、イは溶接前、ロは
溶接後を示す。第2図及び第3図は溶接タブ形状
の各例を示す部分図、第4図は溶接ナゲツト寸法
と支持格子強度との関係を示す図表、第5図は溶
接ナゲツト寸法と支持格子による冷却材圧力損失
値との関係を示す図表、第6図は既知の燃料集合
体を示す全体図、第7図はその支持格子の中板組
立用スリツト嵌合状態説明図である。 1……燃料棒、2……支持格子、3……上部ノ
ズル、4……下部ノズル、5,5′……中板、6,
6′……組立用スリツト、7……弾性突起、7′…
…固定突起、8……交点部分、9……溶接ナゲツ
ト、10,10′……溶接タブ。
格子中板交点溶接部平面図で、イは溶接前、ロは
溶接後を示す。第2図及び第3図は溶接タブ形状
の各例を示す部分図、第4図は溶接ナゲツト寸法
と支持格子強度との関係を示す図表、第5図は溶
接ナゲツト寸法と支持格子による冷却材圧力損失
値との関係を示す図表、第6図は既知の燃料集合
体を示す全体図、第7図はその支持格子の中板組
立用スリツト嵌合状態説明図である。 1……燃料棒、2……支持格子、3……上部ノ
ズル、4……下部ノズル、5,5′……中板、6,
6′……組立用スリツト、7……弾性突起、7′…
…固定突起、8……交点部分、9……溶接ナゲツ
ト、10,10′……溶接タブ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 金属薄板からなる互いに直交する2群の帯板
を中板として各々の組立用スリツトを介して格子
状に組合わせることによつて形成され、各正方形
状格子セル内に燃料棒などを横方向に保持する突
起を備えた原子炉燃料集合体用支持格子において
前記の組立用スリツトが互いに嵌合された中板の
交点部分を溶接手段によつて溶接し、該溶接部の
溶接ナゲツト寸法を中板板厚の3〜8倍の大きさ
範囲に管理してなることを特徴とする原子炉燃料
集合体用支持格子。 2 溶接ナゲツト寸法が中板板厚の4〜6倍に管
理される特許請求の範囲第1項記載の原子炉燃料
集合体用支持格子。 3 金属薄板が鉄−クロム−ニツケル系超合金薄
板である特許請求の範囲第1項又は第2項記載の
原子炉燃料集合体用支持格子。 4 金属薄板がジルコニウム基合金薄板である特
許請求の範囲第1項又は第2項記載の原子炉燃料
集合体用支持格子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60063103A JPS61219892A (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | 原子炉燃料集合体用支持格子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60063103A JPS61219892A (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | 原子炉燃料集合体用支持格子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61219892A JPS61219892A (ja) | 1986-09-30 |
| JPH0418279B2 true JPH0418279B2 (ja) | 1992-03-27 |
Family
ID=13219616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60063103A Granted JPS61219892A (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | 原子炉燃料集合体用支持格子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61219892A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4039379A (en) * | 1975-02-28 | 1977-08-02 | Exxon Nuclear Company, Inc. | Mixing vane grid spacer |
| JPS5489181A (en) * | 1977-12-26 | 1979-07-14 | Toshiba Corp | Nuclear fuel rod separating device |
-
1985
- 1985-03-26 JP JP60063103A patent/JPS61219892A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61219892A (ja) | 1986-09-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |