JPH0560558B2 - - Google Patents

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に関する。

〔従来の技術〕

互いに平行に並んで配置されている棒、特に該
燃料物質を含んでいる燃料棒と、これらの棒を１
本づつ収容する格子目を持つたスペーサとを有
し、前記格子目がチエス盤の目のように行とこの
行に対して直角な欄の形に密に配置された位置に
あり、互いに平行な２つの単位格子によつて形成
され、この単位格子が前記スペーサの前記棒に平
らに面している外側帯板に共通して設けられ、そ
れぞれ互いに対を成して上下に並べられ格子目を
形成する主ブツシユを有し、これらの主ブツシユ
がそれぞれの単位格子に対応し、前記主ブツシユ
が両方の間に接続ウエブを有し、この接続ウエブ
が主ブツシユの辺よりも小さな幅を有し、前記棒
に対する接触支持ばねとなつている原子炉燃料集
合体は米国特許第3457140号明細書で知られてい
る。この公知の原子炉燃料集合体では、格子目の
すべての位置は、互いに対を成して上下に一直線
に並べられそれぞれ１つの格子目となる主ブツシ
ユ（筒形部材）で占められている。この主ブツシ
ユの横断面は互いに一致しており、外側輪郭は正
八角形をしている。主ブツシユは各単位格子にお
いてそれぞれ互いに90°の角度を成している前記
正八角形の４辺において、隣接する格子目位置に
おける主ブツシユの対応した個所に、あるいはス
ペーサの外側帯板の内側面にぴつたりと接してい
る。他の４辺のそれぞれに接続ウエブが成形され
ており、その接続ウエブは、互いに対を成して上
下に並べられた主ブヅシユの内部室の中、および
それに伴つてそれによつて形成された格子目の中
に突き出しており、そこでこの空間の中にある燃
料棒に対する接触支持ばねとなつている。

公知の原子炉燃料集合体のスペーサは、原子炉
においてその燃料集合体を長手方向に貫流する冷
却材に対して大きな流れ抵抗を生ずるだけでな
く、原子炉において中性子を多く吸収してしまう
高価な材料の多数の内張りも必要としている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、スペーサの流れ抵抗を減少
し、内張りの数を減少することにある。

〔問題点の解決手段〕

本発明によればこの目的は、特許請求の範囲第
１項の特徴部分に記載した手段によつて達成され
る。

〔発明の効果〕

本発明により、互いに対を成して上下に並べら
れた主ブツシユで占められていない格子目に対す
る中間位置におけるスペーサの格子目は、隣の主
ブツシユ組および間隔ブツシユによつて形成さ
れ、これはスペーサの流れ抵抗を減少する働きを
する。

特許請求の範囲第２項から第１２項に記載した
本発明に基づく有利な原子炉燃料集合体の実施態
様によれば、スペーサが製造上有利な構造にな
り、中性子の吸収が特に減少し、スペーサの流れ
抵抗が著しく減少する。

〔実施例〕

以下図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細
に説明する。

第１図における原子炉燃料集合体は沸騰水形原
子炉に対して設計されており、正方形の格子板の
上側にハンドル２付の燃料集合体頭部（詳細に図
示せず）を有している。その正方形の格子板の上
側には更に２本の控えボルト（図示せず）があ
り、その原子炉燃料集合体の板金製のラツパー管
３はこれらの控えボルトの上に、ラツパー管３の
上端内側における２つの角に設けられた覆われて
見えない板金製の２本の横棒で載つている。この
一方の横棒は対応した控えボルトにねじ止めされ
ている。ラツパー管３は横断正方形をしており、
両端が開いている。格子板自体は原子炉燃料集合
体の長手方向に多数の貫流開口を備えており、こ
れらの開口を通して冷却水が沸騰水形原子炉の炉
心内において貫流する。この格子板は原子炉燃料
集合体の長手方向に対して直角に配置されてい
る。

第１図における原子炉燃料集合体は更に燃料集
合体脚部４を備えており、これは同様に覆われて
見えない正方形の格子板を有している。この格子
板にも沸騰水形原子炉の炉心における冷却水に対
する多数の貫流開口がある。燃料集合体脚部４の
格子板は下側にその格子板に向いて開いているは
め合い機構５を備えており、この機構５は沸騰水
形原子炉の炉心内にあるいはいわゆる下側炉心格
子の格子目にはめ込まれる。

更に第１図における原子炉燃料集合体は、原子
炉燃料集合体の頭部および脚部４に対する保持棒
９として形成され核燃料物質が詰められている一
連の燃料棒を有している。これらの保持棒９は燃
料集合体脚部４の格子板にねじ込まれ、燃料集合
体頭部の格込板を貫通し、そこで格込板の上側に
あるナツトで格込板にねじ止めされている。

核燃料物質が詰められている別の燃料棒１０の
両端は、原子炉燃料集合体の頭部および脚部４の
格子板にある貫流開口をゆるく貫通している。そ
の燃料棒１０の上端にコイルばねとして形成され
た抑えばねがある。これは圧縮ばねであり、その
一端は燃料棒１０に接し、他端は燃料集合体頭部
の格子板の下側面に接している。

また第１図における原子炉燃料集合体は、燃料
集合体頭部と燃料集合体脚部４との間に多数の矩
形、この実施例の場合正方形のスペーサを有して
いる。これらのスペーサは頭部および脚部４の正
方形の格子と一致しており、そのうちの１つのス
ペーサ２２が第１図に示されている。別のスペー
サもこのスペーサ２２と全く同様に形成されてい
るが、燃料集合体のラツパー管３によつて頭部の
格子板および脚部４の格子板と同様に覆われてお
り図には示されていない。

第２図および第３図に詳細に示されたスペーサ
２２は正方形をしており、ニツケル・クロム・鉄
合金で作られている。２枚の平らな外側帯板２
３，２４は立てて互いに直角に組み合わされ、ス
ペーサ２２の角の丸みを形成している。更にスペ
ーサ２２は多数の格子目２６を有し、これらの格
子目２６はチエス盤の目のように行およびこの行
に対して直角の欄の形で密に配置された位置にあ
る。第２図および第３図には示していない核燃料
物質が詰められた燃料棒は、それぞれ１本づつ格
子目２６を貫通し、外側帯板２３，２４はその燃
料棒に対して直角を成し、燃料棒に平らに面して
いる。かかる燃料棒はジルコニウム合金製の気密
に封鎖された被覆管の中に核燃料物質を有してい
る。

スペーサ２２の外側帯板２３，２４の内部に、
互いに対を成して上下に並べた主ブツユ２７，２
８が配置されている。これらの主ブツシユ２７，
２８は第４図および第５図に詳細に示されてお
り、スペーサ２２内において相互におよび燃料棒
に対して平行な長手軸心を有し、行およびこの行
に対して直角な欄の形の格子目の位置において、
チエス盤の同色の目のように、２つの位置の間に
おける中間位置をあけた状態で配置されている。

特に第４図および第５図に示されているよう
に、スペーサ２２におけるすべての主ブツシユ組
の主ブツシユ２７，２８は、外側輪郭が同じ大き
さの断面正八角形をしている。この八角形の外側
帯板２３または２４に平行な主ブツシユ２７，２
８の２つの辺に、主ブツシユ２７，２８の長手軸
心に対して平行な接続ウエブ２９，３０が設けら
れている。これらの接続ウエブ２９，３０はそれ
ぞれ外側輪郭を形成する正八角形の辺の中央に形
成され、この正八角形の一辺の約３分の１の幅を
占めている。この正八角形の互いに平行な辺に置
かれた２つの接続ウエブ２９，３０は、それぞれ
中央部分が同じ方向に湾曲され、即ち一方の接続
ウエブ２９は主ブツシユ２７，２８に関して外側
に湾曲され、他方の接続ウエブ３０は主ブツシユ
２７，２８に関して内側に湾曲されている。更に
主ブツシユ２７，２８はそのブツシユ壁が正八角
形を形成する外側輪郭の辺の中央に固い突起３
１，３２を有している。一方の突起３１は、その
外側輪郭の辺にある接続ウエブ２９が主ブツシユ
２７，２８に関して外側に向けられている場合内
側に向けられ、他方の突起３２は、その外側輪郭
の辺にある接続ウエブ３０が主ブツシユ２７，２
８に関して内側に向けられている場合外側に向け
られている。

スペーサ２２内において対角線上で主ブツシユ
２７，２８間に、互いに対を成して上下に並んだ
間隔ブツシユ３３，３４が配置され、これらの間
隔ブツシユ３３，３４の横断面積は主ブツシユ２
７，２８の横断面積よりも小さい。その外側輪郭
は長方形の形をしているが、これは正方形にもで
き、その辺の長さは主ブツシユ２７，２８の横断
面の正八角形を形成している外側輪郭の辺と同じ
である。これらの間隔ブツシユ３３，３４は主ブ
ツシユ２７，２８の間にその断面外側輪郭の一辺
にぴつたり接して設けられ、接続ウエブ２９，３
０および突起３１，３２を持つた２つの辺の間に
存在している。主ブツシユ２７はそれに溶接され
た間隔ブツシユ３３と一緒にスペーサ２２の第１
の単位格子を形成し、他方の主ブツシユ２８はそ
れに溶接された間隔ブツシユ３４と一緒に第１の
単位格子に対して平行なスペーサ２２の第２の単
位格子を形成している。

外側帯板２３，２４における行ないし欄の形に
おける格子目２６の位置に、それぞれ２つの位置
の間の中間位置をあけた状態で、互いに対を成し
て上下に並べられたＵリンク３５，３６が配置さ
れている。これらのＵリンク３５，３６は第６図
および第７図に示されており、格子目２６内にお
ける図示してない燃料棒の側が平らにされたＵ字
状の帯板で構成されている。Ｕリンク３５，３６
はその両側脚部が対応した外側帯板２３，２４の
内側面に直角に立つており、舌片でそれらに係合
し、その舌片で外側帯板２３，２４に溶接されて
いる。Ｕリンク３５，３６はその両側脚部の間
が、主ブツシユ２７，２８の横断面外側輪郭を形
成する正八角形の半分と同じ形の横断面外側輪郭
をしている。スペーサ２２の各単位格子には、２
つの主ブツシユ２７，２８と１つのＵリンク３
５，３６との間における両対角線方向において、
そのＵリンクにぴつたりと接して長方形の外側輪
郭をした間隔ブツシユ３３，３４がそれぞれ設け
られている。その外側輪郭は、主ブツシユ２７，
２８の横断面外側輪郭を形成する正八角形の辺と
同じ長さの辺の正方形にもできる。互いに上下に
並んだ間隔ブツシユ３３，３４はＵリンク３５，
３６に溶接されている。間隔ブツシユ３３，３４
の接触支持面の間において、Ｕリンク３５，３６
はそれが溶接される対応した外側帯板２３，２４
に対して平行に形成されている。Ｕリンク３５，
３６はその部分の中央に突起３７を有し、これは
Ｕリンク３５，３６に関して内側に向けられてい
る。更にそれには接続ウエブ３８が両方のＵリン
ク３５，３６の間に形成され、この幅は主ブツシ
ユ２７，２８の横断面外側輪郭を形成する正八角
形の辺の約３分の１と同じであり、Ｕリンク３
５，３６に関して外側に湾曲され、格子目２６内
における図示してない燃料棒に対する接触支持ば
ねを形成している。更にＵリンク３５，３６の一
方の脚部に、そのＵリンクに関して外側に向けら
れた突起３９がある。その場所には接続ウエブ３
８と同じ幅の接続ウエブ４０も形成され、これは
両方のＵリンク３５，３６に関して内側に湾曲さ
れ、格子目２６内の図示してない燃料棒に対する
接触支持ばねを形成している。Ｕリンク３５，３
６の他方の脚部に、このＵリンク３５，３６に関
して内側に向けられた固い突起４１が設けられて
いる。同じ場所にＵリンク３５，３６の間の接続
ウエブ３８と同じ幅の接続ウエブ４２が形成され
ている。この接続ウエブ４２は両方のＵリンク３
５，３６に関して外側に湾曲され、同様に格子目
２６内の図示してない燃料棒に対する接触支持ば
ねを形成している。

スペーサ２２の角において互いに直交して突き
当たつている２枚の外側帯板２３，２４の間にお
いて、格子目２６に対する角の位置に、互いに対
を成して上下に並べて角形部材４３，４４が配置
されている。この角形部材４３，４４は第８図お
よび第９図に示され、燃料棒の側が平らな断面Ｌ
字状の帯板で構成されている。角形部材４３，４
４のその両側脚部はそれぞれ外側帯板２３，２４
の両方の内側面に直角に立つおり、それらは舌片
で対応した外側帯板２３，２４に係合して溶接さ
れている。

角形部材４３，４４はその両側脚部の間が、主
ブツシユ２７，２８の横断面外側輪郭である正八
角形の４分の１と同じ形の横断面外側輪郭をして
いる。スペーサ２２の互いに平行な２つの単位格
子のそれぞれに、主ブツシユ２７，２８と角形部
材４３，４４との間に、外側輪郭が長方形をした
間隔ブツシユ３３，３４が設けられている。その
外側輪郭は、主ブツシユ２７，２８の横断面外側
輪郭を形成する正八角形の辺と同じ長さの辺の正
方形にもできる。互いに上下に並べられた間隔ブ
ツシユ３３，３４は角形部材４３，４４および対
応した主ブツシユ２７，２８にぴつたり接してい
る。角形部材４３，４４の帯板は、スペーサ２２
内の図示してない燃料棒に平らに面している。

間隔ブツシユ３３，３４との接触個所の両側に
おいて、角形部材４３，４４の脚部に接続ウエブ
４５，４６が形成されている。両方の接続ウエブ
４５，４６の幅は、主ブツシユ２７，２８の横断
面外側輪郭を形成する正八角形の辺の長さの約３
分の１である。両方の接続ウエブ４５，４６は角
形部材４３，４４に関して外側に湾曲され、格子
目２６内の図示してない燃料棒に対する接触支持
ばねを形成している。接続ウエブ４５，４６が形
成されている個所において、角形部材４３，４４
の脚部はそれぞれ角形部材４３，４４に関して内
側に向けられた固い突起４７，４８を有してい
る。これら両方の固い突起４７，４８に対向し
て、外側帯板２３，２４の内側にウエブ４９，５
０が設けられており、これらのウエブ４９，５０
は外側帯板２３，２４に関して内側に湾曲され、
格子目２６の対応した角にある図示してない燃料
棒に対する接触支持ばねを形成している。同様に
接触支持ばねを形成し外側帯板２３，２４に関し
て内側に湾曲されたウエブ６０が、主ブツシユ２
７，２８ないしＵリンク３５，３６にある固い突
起３２，３７に対向して外側帯板２３，２４に設
けられ、これらは主ブツシユ２７，２８の長手軸
心に対して平行に延びている。

主ブツシユ２７，２８ないしＵ字帯板から成る
Ｕリンク３５，３６ないしＬ字状帯板から成る角
形部材４３，４４の内部空間によつて、あるいは
間隔ブツシユ３３，３４と主ブツシユ２７，２８
ないしＵ字状のＵリンク３５，３６ないしＬ字状
の角形部材４３，４４との間の中間室によつて形
成されたスペーサ２２の格子目２６の中におい
て、それぞれ１本の図示していない燃料棒は２つ
の３点弾性支持部で支持され、これらの支持部は
原子炉燃料集合体の長手方向に貫流する冷却材の
中において僅かな流れ抵抗しか生じない。

上下に対を成している間隔ブツシユ３３，３４
は例えばその外側輪郭の辺に、これらの間隔ブツ
シユの辺よりも小さな幅の接続ウエブ（図示せ
ず）を設けることもできる。これらの間隔ブツシ
ユ３３，３４に材料を減少するために長手スリツ
トを設けることもできる。同じ目的で主ブツシユ
２７，２８に長手スリツトを備えることができ
る。

特に第２図から第９図におけるスペーサを持つ
た本発明に基づく原子炉燃料集合体は、加圧水形
原子炉の燃料集合体にも利用できる。かかる原子
炉燃料集合体の場合、スペーサ２２の格子目２６
を通して、核燃料物質を含んだ燃料棒が貫通する
だけでなく制御棒案内管も貫通する。この制御棒
案内管は一端が燃料集合体頭部の頭部板に、他端
がその脚部の脚部板に着脱可能に例えばねじ結合
で固定される。制御棒案内管は頭部板および脚部
板を直角に貫通する。これらの頭部板および脚部
板は同様に正方形をしている。スペーサ２２の格
子目２６をそれぞれ貫通する燃料棒は、原子炉燃
料集合体の頭部板および脚部板のいずれにも固定
されず、頭部板および脚部板の両方の間に長手方
向に隙間を有し、従つてその長手軸心の方向に、
即ち原子炉燃料集合体の長手方向に自由に伸縮で
きる

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく原子炉燃料集合体の概
略側面図、第２図は第１図における原子炉燃料集
合体のスペーサの部分平面図、第３図は第２図に
おける−線に沿う断面図、第４図および第５
図は主ブツシユ組の平面図および側面図、第６図
および第７図はＵリンク組の平面図および側面
図、第８図および第９図は角形部材組の平面図お
よび側面図である。 ２２：スペーサ、２３，２４：外側帯板、２
６：格子目、２７，２８：主ブツシユ、２９，３
０：接続ウエブ、３３，３４：間隔ブツシユ、３
５，３６：Ｕリンク、３８，３９，４０，４２：
接続ウエブ、４３，４４：角形部材、４５，４
６：接続ウエブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互いに平行に並んで配置されている棒と、こ
   れらの棒を１本づつ収容する格子目を持つたスペ
   ーサとを有し、前記格子目がチエス盤の目のよう
   に行とこの行に対して直角な欄の形に密に配置さ
   れた位置にあり、互いに平行な２つの単位格子に
   よつて形成され、この単位格子が前記スペーサの
   前記棒に平らに面している外側帯板に共通して設
   けられ、それぞれ互いに対を成して上下に並べら
   れ格子目を形成する主ブツシユを有し、これらの
   主ブツシユがそれぞれの単位格子に対応し、前記
   主ブツシユが両方の間に接続ウエブを有し、この
   接続ウエブが主ブツシユの辺よりも小さな幅を有
   し、前記棒に対する接触支持ばねとなつている原
   子炉燃料集合体において、互いに対を成して上下
   に並べられ格子目を形成する主ブツシユ２７，２
   ８が、チエス盤の同色の目のように行と欄の形の
   格子目において２つの位置の間に中間位置をあけ
   た状態で配置され、各単位格子において２つの主
   ブツシユ（２７または２８）の間にこれに接して
   間隔ブツシユ（３３または３４）が設けられてい
   ることを特徴とする原子炉燃料集合体。 ２ 行と欄の形の格子目２６の位置において、２
   つの位置の間に中間位置をあけた状態で外側帯板
   （２３または２４）に、前記棒に平らに面してい
   る帯板から成る断面Ｕ字状のＵリンク３５，３６
   が互いに対を成して上下に並べて配置され、これ
   らのＵリンク３５，３６の両側脚部が外側帯板２
   ３，２４の内側面に直角に立つており、前記棒に
   対する接触支持ばねとなるＵリンクの辺よりも狭
   い幅をした接続ウエブ３８，４０，４２を有し、
   各単位格子において２つの主ブツシユ（２７また
   は２８）とＵリンク３５；３６との間にこれと接
   する間隔ブツシユ３３；３４が存在していること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の原子炉
   燃料集合体。 ３ スペーサ２２の角において互いに突き当たつ
   ている２つの外側帯板２３，２４の間に格子目２
   ６の角において、前記棒に平らに面している帯板
   から成る断面Ｌ字状の角形部材４３，４４が互い
   に対を成して上下に並べて配置され、これらの角
   形部材４３，４４の両側脚部が外側帯板２３，２
   ４の内側面に直角に立つており、前記棒に対する
   接触支持ばねとなる角形部材の辺よりも狭い幅を
   した接続ウエブ４５，４６を有し、各単位格子に
   おいて２つの主ブツシユ（２７または２８）と角
   形部材４３；４４との間にこれと接する間隔ブツ
   シユ３３；３４が設けられていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の原子炉燃料集合
   体。 ４ 間隔ブツシユ３３，３４の横断面積が主ブツ
   シユ２７，２８の横断面積より小さいことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の原子炉燃料集
   合体。 ５ 間隔ブツシユ３３，３４の横断面外側輪郭が
   長方形をしていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の原子炉燃料集合体。 ６ スペーサ２２が真つ直ぐに延びている外側帯
   板２３，２４を持つた正方形の形をしていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の原子炉
   燃料集合体。 ７ 主ブツシユ２７，２８の横断面外側輪郭が少
   なくともほぼ正八角形をしていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の原子炉燃料集合
   体。 ８ 間隔ブツシユ３３，３４の横断面外側輪郭
   が、主ブヅシユ２７，２８の横断面外側輪郭の辺
   とほぼ同じ長さの辺の正方形の形をしていること
   を特徴とする特許請求の範囲第５項または第７項
   記載の原子炉燃料集合体。 ９ 両方の単位格子における間隔ブツシユ３３，
   ３４が互いに対を成して上下に並んでいることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の原子炉燃
   料集合体。 １０ 互いに対を成して上下に並んでいる間隔ブ
   ツシユが、この間隔ブヅシユの辺よりも狭い幅の
   接続ウエブを有していることを特徴とする特許請
   求の範囲第９項記載の原子炉燃料集合体。 １１ 間隔ブツシユが長手スリツトを有している
   ことを特等とする特許請求の範囲第１項記載の原
   子炉燃料集合体。 １２ 主ブツシユが長手スリツトを有しているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の原子
   炉燃料集合体。