JPH04303795A - 燃料集合体用の支持ばね装置 - 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】

【０００１】

【発明の背景】

【発明の分野】本発明は、一般的には原子炉の燃料集合
体に関し、特に、中性子束シンブル管を支持し、周囲の
冷却材流により誘起される励振力から該中性子束シンブ
ル管を保護するためのばね装置に関するものである。

【０００２】

【先行技術の説明】典型的な加圧水型原子炉（ＰＷＲ）
においては、炉心は多数の燃料集合体を含んでおり、各
燃料集合体は、上部ノズル及び下部ノズルと、これらの
両ノズル間で延び互いに横方向に間隔をおいて配置され
た複数の細長い案内シンブルと、該案内シンブルに沿っ
て軸線方向に互いに間隔をおいて設けられた複数の横向
きの格子とから構成されている。各燃料集合体は、その
下部ノズルにより、炉心の下部炉心板上で支持されてい
る。また、各燃料集合体は複数の細長い燃料要素若しく
は燃料棒から構成されており、これらの燃料棒は、互い
に横方向に離隔されると共に案内シンブルからも離隔さ
れて、上部ノズルと下部ノズルとの間で格子により支持
されている。

【０００３】各燃料棒は、核分裂性物質を包含しており
、高率の核分裂を維持し、従って熱の形態での大量のエ
ネルギーの放出を維持するのに十分な中性子束を炉心内
で発生するように組織化された配列で、群別化されてい
る。有用な仕事を行うため、炉心内で発生した熱の幾分
かを取り出すために、液体冷却材が炉心を上方に通るよ
うに圧送される。

【０００４】更に、各燃料集合体においては、原子炉運
転状態下で実際の中性子束測定を可能にするための手段
が講じられている。そのために、中空の計装管が各燃料
集合体のほぼ中心部に配設され、下部ノズルと上部ノズ
ルとの間で延びている。計装管は、その下端部が開放さ
れており、下部ノズルのアダプタ板を貫通して延びる通
路に整列されてそこに取り付けられている。細長い中性
子束シンブル管は、下部炉心板から各燃料集合体の下部
ノズルへと上方に延び、そこで、計装管内にその開放下
端部から挿入される。中性子束シンブル管は、燃料集合
体内で中性子束測定を行うようになっている。

【０００５】一次原子炉冷却材は、下部炉心板の開口を
通り、更に下部ノズルのアダプタ板の開口を通って上方
に流れる。また、この冷却材は、各中性子束シンブル管
の外径面と各燃料集合体の計装管の内径面との間に形成
される環状流路を経て上方に流れる。その際、冷却材は
、下部ノズルのアダプタ板の下側からこの環状流路に流
入する。更に、中性子束シンブル管は支持されておらず
、下部炉心板と下部ノズルのアダプタ板との間の領域の
冷却材流により発生される励振力を受ける。

【０００６】このように中性子束シンブル管は非支持状
態となっているので、中性子束シンブル管は冷却材流と
の衝突により振動が誘起され、その結果として、この領
域での中性子束シンブル管の被覆管の摩耗が加速される
。摩耗が相当に大きくなると、中性子束シンブル管の被
覆管圧力バウンダリに割れ目が形成される恐れがあり、
中性子管シンブル管は使用不能となる。被覆管圧力バウ
ンダリの割れは、中性子束シンブル管の交換を要し費用
がかかるが、更に、一次冷却材の漏洩を生じて何等かの
措置が必要となる。多数の評価に基づくと、中性子束シ
ンブル管の摩耗の主要な原因はこの露出領域での冷却材
流と中性子束シンブル管との間の相互作用であると推定
されている。

【０００７】かかる問題点を解決するために、種々の機
械的装置が提案され、実施されている。しかしながら、
これらの実施の結果は有望なものではなかった。その代
わりとして、幾つかの場合において、被覆管を厚くした
ものが見られる。

【０００８】従って、冷却材流により招来される振動を
減少させると共に、その結果として中性子束シンブル管
に対して生ずる摩耗を低減するための別の解決策が必要
とされている。

【０００９】

【発明の概要】本発明は、上記必要性を満足するように
設計された支持ばね装置を提供するものである。この支
持ばね装置は、上記問題点に対する機械的解決手段であ
り、高摩耗領域で或はその近傍で中性子束シンブル管に
更に別の支持を与えるというものである。また、この支
持ばね装置は、中性子束シンブル管を取り囲み、周囲の
冷却流体による励振力から中性子束シンブル管を隔離な
いしは遮蔽する。

【００１０】従って、本発明は、下部炉心板と、少なく
とも１基の燃料集合体と、少なくとも１本の中性子束シ
ンブル管とを有する原子炉で用いられる支持ばね装置を
企画している。燃料集合体は、下部炉心板上で支持され
た下部ノズルと、この下部ノズルの上方に配置された中
空の計装管とを含んでいる。下部ノズルは、下部炉心板
の上方に離間して配置されるアダプタ板を有している。 中性子束シンブル管は、下部炉心板から下部ノズルのア
ダプタ板へと延び、アダプタ板に画成された通路を通っ
て計装管内に延びる。

【００１１】本発明の支持ばね装置は、アダプタ板の通
路を通して挿入可能な細長い中空の管状体を備え、この
管状体は、中性子束シンブル管を受け入れるようになっ
ている。管状体は、上部側壁部分と、下部側壁部分と、
これら上部及び下部の側壁部分の間で延びてこれらを相
互結合する中間側壁部分とを有している。中間側壁部分
はアダプタ板の通路内に配置可能である。上部側壁部分
は、計装管の下端部を着座関係で受け入れるための内側
凹部を画成している。中間側壁部分がアダプタ板の通路
内に配置された場合、下部側壁部分は下部炉心板及びア
ダプタ板の間においてアダプタ板の下方に突出し、下部
炉心板及びアダプタ板の間の空間内を流れる冷却材によ
る衝突から中性子束シンブル管を実質的に防護する。ま
た、中性子束シンブル管がこの支持ばね装置の管状体に
挿入された場合にその中性子束シンブル管と係合しこれ
を支持するために、上部側壁部分及び下部側壁部分の一
方にばね手段が画成されている。

【００１２】より詳細に述べるならば、ばね手段は、管
状体の上部側壁部分及び下部側壁部分の一方に複数のス
ロットにより画成された複数の側壁セグメントである。 スロットは管状体においてその長手方向軸線にほぼ平行
に延びている。また、スロットは、その間の側壁部分に
ばねセグメントを画成するために、管状体の回りで互い
に周方向に離間して配置されている。ばねセグメントは
、中性子束シンブル管が管状体に挿入された場合にその
中性子束シンブル管に対して締まりばめとなる領域を画
成するよう径方向内方に突出する中間セクションを含ん
でいる。

【００１３】本発明の上記利点や効果及びその他の利点
や効果は、本発明の一実施例を示している図面に沿って
の以下の詳細な説明を読むことによって、当業者にとっ
て明らかとなるであろう。

【００１４】

【本発明のより詳細な説明】

以下の説明において、同一の参照符号は、全図面を通し
て同一又は相当部分を示している。また、以下の説明に
おいて、「前方」、「後方」、「左方」、「右方」、「
上方」、「下方」等の語は便宜上の言葉であり、限定的
な語として理解されるべきものではない。

【００１５】

【全体的な説明】図面、特に図１を参照すると、従来の
燃料集合体が、正面図で、垂直方向に短縮した形で符号
１０により総括的に示されている。燃料集合体１０は、
基本的に、原子炉（図示しない）の炉心領域における下
部炉心板１３上に当該燃料集合体１０を支持するための
下端構造、即ち下部ノズル１２と、この下部ノズル１２
から上方に向かって突き出して縦方向に延びる複数の案
内管、即ち案内シンブル１４とを備えている。更に、こ
の燃料集合体１０は、案内シンブル１４に沿って軸線方
向に互いに隔てられた複数の横向きの格子１６と、これ
らの格子１６によって組織化配列で互いに横方向に隔て
られ且つ支持された複数の細長い燃料棒１８とを備えて
いる。また、燃料集合体１０は、その中心部に配置され
ている計装管２０と、案内シンブル１４の上端に取り付
けられた上端構造、即ち上部ノズル２２とを備えている
。このような諸部材の配列においては、燃料集合体は、
その構成部材を損傷させることなく取り扱うことのでき
る一体的ユニットを形成する。

【００１６】上述したように、燃料集合体１０における
前記配列の燃料棒１８は、燃料集合体１０の長手方向に
沿って互いに離間された格子１６によって、相互に隔て
られた関係で保持されている。各燃料棒１８は核燃料ペ
レット２４を具備しており、燃料棒１８の両端は上部端
栓２６と下部端栓２８により閉じられ、燃料棒１８を気
密に封止している。一般に、燃料棒１８内に燃料ペレッ
ト２４を隙間なく積み重ねた関係に保持するために、プ
レナムばね３０が上部端栓２６と燃料ペレット２４との
間に配置されている。核分裂性物質から作られた燃料ペ
レット２４は加圧水型原子炉の反応出力の発生を担って
いる。炉心に発生される熱を取り出して有用な仕事を行
わせるために、水又はホウ素含有水のような液体減速・
冷却材が炉心の燃料集合体を通って上方に圧送される。

【００１７】核分裂過程を制御するために、多数の制御
棒３２が、燃料集合体１０の所定の位置に配置された案
内シンブル１４内で、往復運動できるようになっている
。詳細に述べると、上部ノズル２２は棒クラスタ制御機
構３４を備えており、この制御機構３４は、複数本の放
射状に延びるフルーク、即ちアーム３８を具備するめね
じ付き円筒状部材３６を有している。各アーム３８は制
御棒３２に連結されており、制御機構３４は案内シンブ
ル１４内で垂直に制御棒３２を動すよう作動し、それに
よって全て周知の態様で燃料集合体１０における核分裂
過程を制御するようになっている。

【００１８】図１及び図２を参照すると、計装管２０は
、原子炉運転状態下で実際の中性子束測定を行うことを
可能とするよう設けられている。中空の計装管２０は、
燃料集合体１０の中心に配置され、下部ノズル１２と上
部ノズル２２との間で延び、その下端部２０Ａが、下部
ノズル１２のアダプタ板４４を貫通する通路４２に設け
られた凹部４０内に着座されている。下部ノズル１２の
アダプタ板４４の通路４２を貫通する計装管２０の下端
部２０Ａは開放している。

【００１９】中性子束測定は細長い中性子束シンブル管
４６によって行われる。中性子束シンブル管４６は、下
部炉心板１３に取り付けられた取付具４８を貫通し、そ
こから下部ノズル１２のアダプタ板４４に上方に延びて
、開放下端部２０Ａから計装管２０内に挿入される。シ
ンブル管４６は計装管２０のほぼ全長にわたって上方に
送られる。

【００２０】一次原子炉冷却材は、下部炉心板１３の開
口１３Ａから、この下部炉心板１３と下部ノズル１２の
アダプタ板４４との間の空間５０を横切り、更にアダプ
タ板４４の開口（図示しない）を通って上方に流れる。 中性子束シンブル管４６は、支持されておらず、下部炉
心板１３と下部ノズル１２のアダプタ板４４との間の空
間５０内の冷却材流により発生される励振力を受けてい
る。このように中性子束シンブル管４６は非支持状態と
なっているので、当該中性子束シンブル管には冷却材流
との衝突により振動が誘起され、その結果、中性子束シ
ンブル管の被覆管の摩耗が加速される。

【００２１】

【本発明による中性子束シンブル管用支持ばね装置】次
に、図３〜図７を参照すると、中性子束シンブル管４６
の被覆管の摩耗を大幅に低減するために、中性子束シン
ブル管４６を支持すると共に、空間５０内の冷却材流に
より発生される励振力から中性子束シンブル管４６を防
護する本発明による支持ばね装置５２の一実施例が示さ
れている。 この支持ばね装置５２は、アダプタ板４４の通路４２を
通して挿入された細長い中空管状の円筒形シースもしく
は管状体５４を備えている。また、支持ばね装置５２は
、下部炉心板１３からアダプタ板４４を経て計装管２０
の下端部２０Ａ内に延びる中性子束シンブル管４６を囲
み受け入れるようになっている。

【００２２】支持ばね装置５２の管状体５４は、円筒形
の上部側壁部分５６、下部側壁部分５８及び中間側壁部
分６０から構成されている。円筒形の中間側壁部分６０
は、上部側壁部分５６及び下部側壁部分５８の間で延び
、両者を相互結合している。上部側壁部分５６及び中間
側壁部分６０は共に、連続的な壁構造となっており、そ
の全体がアダプタ板４４の通路４２内に配置される。上
部側壁部分５６は内部円筒形凹部６２を画成しているが
、この凹部６２は、管状体５４の上縁部５４Ａで開放し
、計装管２０の下端部２０Ａの外径面よりも僅かに大き
な内径面を有しており、計装管２０の下端部２０Ａを受
け入れ着座関係で支持するように管状体５４を調整して
いる。

【００２３】中間側壁部分６０がアダプタ板４４の通路
４２に配置されている状態において、下部側壁部分５８
は、下部炉心板１３の下側で、下部炉心板１３とアダプ
タ板４２との間の空間５０に突出する。下部側壁部分５
８は、中性子束シンブル管４６の空間５０内を延びる部
分を囲み、その空間５０内を流れる冷却材による衝突か
ら中性子束シンブル管４６を実質的に防護する。

【００２４】図３〜図８の実施例において、支持ばね装
置５２はまた、下部側壁部分５８に画成されたばね手段
６４を備えている。ばね手段６４は、支持ばね装置５２
の管状体５４を通して配置された中性子束シンブル管４
６と係合して支持する。ばね手段６４は、管状体５４の
下部側壁部分５８に形成された複数のスロット６８間に
画成された複数の弾性的な可撓性側壁セグメント６６で
ある。スロット６８の両端部は、下部側壁部分５８の穴
無し環状壁部によって閉じられている。スロット６８は
管状体５４に、その長手方向軸線Ａにほぼ平行に延びて
いる。また、スロット６８は、間にばね状の側壁セグメ
ント６６を画成するために、管状体５４の回りで周方向
に互いに離間されており、セグメント６６は下部側壁部
分５８の穴無し環状壁部によりその両端部が支持されて
いる。側壁セグメント６６はミッドスパン部分若しくは
中間セクション６６Ａを有しており、この中間セクショ
ン６６Ａはその上下の他のスパンセクションよりも厚く
、径方向内方に突出する隆起部を形成すると共に、中性
子束シンブル管４６の回りの互いに周方向に離間された
位置で中性子束シンブル管４６と締まりばめとなる領域
を形成するようになっている。

【００２５】図３〜図８に示す支持ばね装置５２の実施
例において、ばね手段６４の側壁セグメント６６は下部
側壁部分５８に画成され、また、上部側壁部分５６は中
間側壁部分６０と共に通路４２内に配置されている。図
９〜図１４は支持ばね装置５２の他の実施例であり、先
の実施例とほぼ同じ基本的部分を有している。しかしな
がら、この他の実施例においては、ばね手段６４は、ア
ダプタ板４４の上方に突出する上部側壁部分５６に画成
されている。また、管状体５４の下部側壁部分５８から
の冷却材の排出を可能とするために、穴７０が下部側壁
部分５８を貫通して形成されている。

【００２６】支持ばね装置５２の両実施例において、好
ましくは環状フランジ７２の形態の支持台手段が、下部
側壁部分５８及び中間側壁部分６０の中間位置にて、管
状体５４の外面に画成されている。この環状フランジ７
２は、下部炉心板１３から下部ノズル１２のアダプタ板
４４に上昇する冷却材の流体力による管状体５４の上方
へのずれを防止するよう、アダプタ板４４の下面に係合
している。

【００２７】本発明及びこれに付随する多くの利点は、
上の説明から理解されるであろう。また、本発明の精神
及び範囲を逸脱することなく、或はその実質的な利点を
犠牲にすることなく、形態、構成及び配列に関し種々の
変更が可能であることは明らかであり、よって、以上に
述べられた形態は単に本発明の好適な実施例に過ぎない
ことを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図示を明瞭にするために一部分を切り欠いて長
手方向に短縮した形態で従来の燃料集合体を示す一部断
面正面図である。

【図２】図１の従来の燃料集合体における下部ノズルと
、従来の下部炉心板とを部分的に切り欠いて一部断面で
示す拡大部分図である。

【図３】本発明に従って中性子束シンブル管を取り囲む
よう下部ノズルに取り付けられた本発明の支持ばね装置
の一実施例を示す図２と同様な図である。

【図４】図３における支持ばね装置のみを示す拡大側面
図である。

【図５】図４の５−５線に沿っての支持ばね装置の断面
図である。

【図６】図４の６−６線に沿っての支持ばね装置の断面
図である。

【図７】図４の７−７線に沿っての支持ばね装置の断面
図である。

【図８】図４の８−８線に沿っての支持ばね装置の断面
図である。

【図９】本発明による支持ばね装置の他の実施例を示す
図３と同様な図である。

【図１０】図９における支持ばね装置のみを示す拡大側
面図である。

【図１１】図１０の１１−１１線に沿っての支持ばね装
置の断面図である。

【図１２】図１０の１２−１２線に沿っての支持ばね装
置の断面図である。

【図１３】図１０の１３−１３線に沿っての支持ばね装
置の断面図である。

【図１４】図１０の１４−１４線に沿っての支持ばね装
置の断面図である。

【符号の説明】

１０　　　　燃料集合体 １２　　　　下部ノズル ２０　　　　計装管 ４２　　　　通路 ４４　　　　アダプタ板 ４６　　　　中性子束シンブル管 ５０　　　　空間 ５２　　　　支持ばね装置 ５４　　　　管状体 ５６　　　　上部側壁部分 ５８　　　　下部側壁部分 ６０　　　　中間側壁部分 ６２　　　　内部円筒形凹部 ６４　　　　ばね手段 ６６　　　　側壁セグメント ６８　　　　スロット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　原子炉の下部炉心板上で支持された下
   部ノズルと、前記下部炉心板から該下部炉心板の上方に
   離間して配置された前記下部ノズルのアダプタ板の通路
   を通って上方に延びる中性子束シンブル管を受け入れる
   ようになっており、前記下部ノズルの上方に配置された
   計装管とを有する燃料集合体で用いられる支持ばね装置
   であって、（ａ）前記アダプタ板の通路に挿入可能で、
   中性子束シンブル管を受け入れるようになっている細長
   い中空の管状体を備え、（ｂ）前記管状体が、上部側壁
   部分と、下部側壁部分と、該上部側壁部分及び該下部側
   壁部分の間で延びてこれらを相互結合する中間側壁部分
   とを有し、前記中間側壁部分が前記アダプタ板の通路内
   に配置可能であり、前記上部側壁部分が前記計装管の下
   端部を受け入れるための手段を有し、前記下部側壁部分
   が、前記下部炉心板及び前記アダプタ板の間の空間内を
   流れる冷却材による衝突から中性子束シンブル管を実質
   的に防護するために、該下部炉心板及び該アダプタ板の
   間において該アダプタ板の下方に突出することができる
   ようになっており、且つ、（ｃ）中性子束シンブル管と
   係合してこれを支持するために、前記管状体の前記上部
   側壁部分及び前記下部側壁部分の一方に画成された可撓
   性のある弾性的なばね手段を備えている、燃料集合体用
   の支持ばね装置。