JPH06148369A - 沸騰水型原子炉用炉心 - Google Patents

沸騰水型原子炉用炉心

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JPH06148369A
JPH06148369A JP5121571A JP12157193A JPH06148369A JP H06148369 A JPH06148369 A JP H06148369A JP 5121571 A JP5121571 A JP 5121571A JP 12157193 A JP12157193 A JP 12157193A JP H06148369 A JPH06148369 A JP H06148369A
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JP
Japan
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fuel
water
connecting plate
fuel assembly
space
Prior art date
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Pending
Application number
JP5121571A
Other languages
English (en)
Inventor
Patricia Quaglia
クアグリア パトリシア
Bertil Schoelin
スコーリン バーティル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Westinghouse Electric Sweden AB
Original Assignee
ASEA Atom AB
ABB Atom AB
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Filing date
Publication date
Application filed by ASEA Atom AB, ABB Atom AB filed Critical ASEA Atom AB
Publication of JPH06148369A publication Critical patent/JPH06148369A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/322—Means to influence the coolant flow through or around the bundles
    • 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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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ドライアウトの発生により起因する好ましく
ない問題を排除する沸騰水型原子炉用炉心を提供する。 【構成】 沸騰水型原子炉用炉心は複数の垂直燃料組立
体(40a,42,44)からなり、前記組立体の各々
は複数の燃料棒(10)を含み、該燃料棒は垂直のケー
シング(6)において底部接続板(11)と上部接続板
(12)との間に配置され、垂直方向に離隔関係で配置
されて前記接続板と共に燃料棒を横方向に離隔関係で保
持する多数のスペーサ(13,13a−13f)を通し
て延びている。各燃料組立体には底部接続板、垂直ケー
シングにおける燃料棒間の空間、そして上部接続板を通
して水を導出する入口(3)を備えている。燃料組立体
のあるものは、燃料棒の有効長さの中心より上方で、少
なくとも最上方の2個のスペーサ(13a,13b)の
下方において、燃料棒の間の空間から燃料組立体の外側
に配置され水が横行する垂直方向の空間まで、あるいは
燃料組立体の内部に配設され、水が横行する垂直方向の
チャンネル(45)まで水を解放する出口孔(41,4
3,44)が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は複数の垂直な燃料組立体
を備え、各燃料組立体が複数の燃料棒を含み、前記燃料
棒が垂直の囲みケーシング内で底部接続板と上部接続板
との間に配設され多数のスペーサを貫通し、前記スペー
サが垂直方向に離隔関係で配置され、かつ底部接続板と
上部接続板と共に燃料棒を横方向に離隔関係で保持する
ような沸騰水型原子炉用炉心に関する。各燃料組立体に
は、底部接続板を通して、垂直なケーシングにおける燃
料棒の間の空間を通して、そして上部接続板を通して外
へ水を導くための入口が形成されている。さらに、各燃
料組立体は隣接する燃料組立体に対して空間を設けて配
置され、かつ下方から上方へ炉心を通して垂直方向に前
記空間および(設けた場合の)内部チャンネルを通して
水を導くためのチャンネルを燃料組立体の内部に配置さ
せることが可能である。
【0002】
【従来の技術】前述の種類の燃料組立体を数個含む炉心
を備えた沸騰水型原子炉を作動させた場合、所謂ドライ
アウト(乾燥)の発生する危険性があり、即ち、各燃料
棒の表面に介在する水の膜が限定された領域において消
失あるいは破壊され、それが燃料棒と燃料組立体を通し
て導かれる水との間の熱交換が著しく悪くなり、燃料棒
の壁の温度が大きく増加する可能性がある。壁温度が増
加することにより燃料棒を損傷させ深刻な結果をもたら
す可能性がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ドライアウ
トの発生により生じる前述の好ましくない事象の発生の
可能性は、燃料組立体の中のあるもののあるレベルにお
いて水のための出口孔を設けることにより排除しうる
か、あるいは著しく軽減することが出来るという認識に
基いている。出口孔の無い燃料組立体と比較して、圧力
低下が均一な炉心へ挿入した、出口孔を備えた燃料組立
体は孔のレベルまでの流量が大きく、孔のレベルの上方
での流量は低くなるようにする。燃料組立体の下部分に
おける流量が大きいことによって孔のレベルまでの蒸気
量を低くし、孔のレベルの上方の低い流量と相埃ってド
ライアウト条件を改良する。孔のレベルの上方での流量
が少ないことによって各燃料組立体上の水の膜の厚さ
が、水の膜と燃料棒の外側を流れる蒸気と水の混合物と
の間の摩擦が低減する結果、増大する。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、燃料棒
の間の空間から、燃料組立体の間の空間および(また
は)燃料組立体におけるいずれかの内部チャンネルまで
水を解放させる出口孔が燃料棒の有効長さの中心より上
方で、かつ少なくとも2個の最上方スペーサより下方の
レベルにおいてケーシングに配設されていることであ
る。燃料棒の有効長さとは、本願においては核燃料を包
含している燃料棒の軸線長さ部分を意味する。
【0005】孔の全体面積は燃料組立体の流れ面積の5
−80%、好ましくは20−40%を占めることが好ま
しい。燃料組立体の流れ面積とは本願においては燃料棒
が占めない燃料組立体の水平断面積を意味する。
【0006】水用の出口孔を備えている燃料組立体のパ
ーセントは炉心における燃料組立体の全体数の10−7
5%を占めることが適当で、25−55%を占めること
が好ましい。
【0007】前述の種類の原子炉において最小の許容し
うる炉心反応度マージンに至るまで燃焼が進行すると、
部分的な再チャージが実行される。交換すべき燃料の量
と交換燃料の濃縮度とを適当に均衡させることにより、
次の燃料供給まである程度のエネルギ出力を許容する過
剰反応度が得られる。部分的な再チャージの間、例えば
燃料の5分の1を、稼動二年目の終りから毎稼動年度
(あるいはその他のいずれかの作動サイクル毎)に交換
すればよい。このことは、例示した場合においては燃料
は安定状態の間5年間炉心に留まるが、初期段階の間に
交換された燃料の部分は短時間使用されることを意味す
る。本発明による水用出口孔を備えたケーシングは最初
の1回の稼動サイクルあるいは2サイクルの間新鮮な燃
料を入れた燃料組立体において使用する意図のものであ
る。次に各々の燃料組立体におけるケーシングは出口孔
を備えていないケーシングと交換される。その理由は、
燃料が新しく、反応度が高く、従って高パワーを有する
場合にドライアウトの危険性が最も大きいからである。
【0008】本発明を添付図面を参照して詳細に説明す
る。
【0009】図1から図3までにおいて、1は断面が概
ね四角形の燃料チャンネルを示す。燃料チャンネルは、
冷却水および減速水用の円形で下方に向いた入口開口3
を備えた底部分2の上方の四角部分を顕著な遊びなく囲
んでいる。底部分2は燃料チャンネル1に加えて支持板
4を支持している。燃料チャンネル1はその最下部分に
おいて比較的厚肉の部分を有し、その部分は鎖線5で示
す複数の水平方向のボルトにより底部分2と支持板4と
に固定されている。燃料チャンネル1は、以下ケーシン
グと称し、少なくとも四角の断面を有する4個のチュー
ブ部分に、十字形断面の中空支持部材7によって分割さ
れている。支持部材7は燃料チャンネル1の4個の壁1
a,1b,1cおよび1dに溶接され、4個の中空のウ
ィング8を有している。支持部材から形成される十字形
の空間は32で指示され、最下方部分において減速水用
入口チューブ9に接続されている。各ケーシング6は2
5個の燃料棒10を包含する束25を含む。燃料棒は各
列が5個の燃料棒を含む5列の対称形格子状に配列され
ている。各燃料棒は相互に対して垂直の二列に含まれて
いる。各束は底部接続板11と、上部接続板12と、複
数のスペーサ13と共に配置されている。底部接続板1
1と、上部接続板12と、スペーサ13とケーシング6
とを備えた燃料棒の束25が、本願において燃料組立体
と称され、40aで指示されるユニットを形成する。一
方そのような燃料組立体4個からなる図1から図3まで
に示す装置が複合燃料組立体と称され、40で指示され
る。複合燃料組立体40において、各燃料組立体40a
は、十字形空間32が垂直方向に複合燃料組立体を延び
ており隣接する燃料組立体に対して相互空間8を設けて
配置されている。4個の底部接続板11は支持板4によ
り複合燃料組立体において支持され、かつ支持板のそれ
ぞれの四角孔14にそれぞれ部分的に挿入されている。
各燃料組立体において、少なくとも1個の燃料棒は中実
のクラッド材の比較的長くねじを切った端プラグ33,
34を備えており、下方の端プラグ33は底部接続板1
1を通され、ナット15を備えており、上方の端プラグ
34の方は上部接続板12を通され、ナット16を備え
ている。図示実施例においては、中央の燃料棒がこのよ
うに構成されている。この棒はスペーサ保持棒としても
作用する。燃料チャンネル1の上端部分は、共通の中心
部から延びている4個の水平方向のアーム18,19,
20および21を備えた十字形の持上げ板17を囲んで
いる。各アームは外端部において矢頭状部分22を有
し、該矢頭状部分は燃料チャンネル1の各隅部において
燃料チャンネル1の内壁面と接触する。持上げハンドル
23はアーム20および21に固定されている。持上げ
板17とハンドル23とは一緒になって一体の鋳鋼製持
上げ部材を形成する。持上げ板17は、4個ある垂直の
棒28の各々を支持部材7の各ウィング8に挿入し、溶
接することにより支持板7に固定される。各棒28は頂
部において垂直のボルト状部分29を有し、該ボルト状
部分は持上げ板17の中間部分にある対応の孔を遊びを
つけて通され、ナット30を備えている。図から明らか
なように、燃料チャンネル1には、長手方向に間欠的に
配置され、それに支持部材7が溶接されるくぼみ31が
設けられている。
【0010】図4は原子炉の炉心の細部を示す。この部
分は図1から図3までに示した種類の9個の複合燃料組
立体40を含む。前記燃料組立体の中1個のみを詳細に
示し、残りは単に空の四角として示している。各燃料組
立体40a内の燃料棒10間の空間に、複合燃料組立体
40における十字形の空間32と同様に水が横行する。
燃料組立体40の間の空隙37a,37bの形態の空間
にも水が横行する。制御棒38を挿入しうるこれらの空
隙37aは、制御棒を挿入することのできない空隙37
bよりも幅が広い。制御棒38は直角の十字形を形成す
るブレード38a,38b,38cおよび38dを有す
る。
【0011】図5に概略図示する燃料組立体40aは例
示の場合は6個のスペーサ13a−13fを有してい
る。1個のみ図示している各燃料棒10は2個の端プラ
グ33,34(図1)の間に、U235で濃縮した二酸
化ウラニウム製の多数のペレットが上下に積み重ねられ
ている。頂部にはヘリウムを充てんしたプレナム10a
がある。核燃料の無いこのプレナムは燃料棒の有効長さ
には含まれていない。燃料組立体は二方の側に水を解放
するための出口孔41を備えている。出口孔は燃料棒の
有効長さの中心より上方で、2個の最上方スペーサ13
a,13bの下方のレベルに位置している。図5はケー
シング6の前側は示していないが、出口孔の位置のみ示
している。図6に示す本発明の実施例によれば、図5に
示す種類の4個の燃料組立体40aが図1から図3まで
を参照して説明した種類の複合燃料組立体40を形成す
るよう配置されている。4個の燃料組立体40aから複
合燃料組立体40における空間32まで水を解放するた
めの出口孔41は空間32に面するケーシング6の側に
配設されている。出口孔はまた、水空隙37a,37b
(図4)に面するケーシング6の側に配設してもよい。
図4に示す水空隙37aと37bとは点線で記すように
図6並びに図7および図8に示すものと同様である。例
示の場合、炉心における燃料組立体の全数に前述した種
類の水用出口孔を設けている。
【0012】図7に示す燃料組立体42は図3および図
6に示す複合燃料組立体40に対応し、図4に示す炉心
における複合燃料組立体40の各々は燃料組立体42に
代替することができる。燃料組立体42は8×8本の燃
料棒からなり、水が横行する十字形の内部空間は有して
いない。本発明によれば、水用の出口孔43は、水空隙
37a,37bに面するケーシング6の全ての側に配設
されている。図5および図6に示す場合と同様出口孔は
燃料棒の有効長さの中心より上方で、最上方の2個のス
ペーサの下方のレベルに配設される。
【0013】図8に示す燃料組立体44は図7に示す燃
料組立体と同様に、図3および図6に示す複合燃料組立
体40に対応し、図4に示す炉心における複合燃料組立
体40の各々に代替しうる。燃料組立体44には内側に
垂直チャンネル45を配設しており、該チャンネルを通
して水が燃料組立体を通して下方から上方へ垂直方向に
導かれる。前記チャンネルの壁を46で示す。燃料組立
体44は9×9本の燃料棒からなるが、3×3本はチャ
ンネル45を設けるため除去してあるので燃料棒は合計
72本ある。本発明によれば、水用の出口孔47が燃料
棒間の空間からチャンネルまで水を解放するために垂直
チャンネルの壁に配設されている。出口孔47は図6と
図7とに示す例における出口孔41,43と同じレベル
に位置している。また、出口孔を水空隙37aおよび3
7bに面しているケーシングの側に配設することも可能
である。
【0014】図5、図6、図7および図8に示す例にお
いては、燃料組立体の各々における出口孔の全体面積は
各燃料組立体40a,42,44における流れ面積の3
0%を占める。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による4個の燃料組立体からなり、本発
明を適用するに適した燃料組立体の図2の線I−Iに沿
って視た垂直断面図。
【図2】図1の線II−IIに沿って視た複合燃料組立
体の図。
【図3】図1の線III−IIIに沿って視た水平断面
図。
【図4】炉心の一部の水平断面図。
【図5】燃料組立体における全てのスペーサは示すが図
面を判り易くするため燃料棒は1本のみ示す、本発明に
よる燃料組立体の垂直ケーシングのみの概略図。
【図6】燃料組立体からの水のための出口孔が配設され
ているレベルにおける、図1に示す複合燃料組立体の水
平断面図。
【図7】水用の出口孔が配設されているレベルにおける
異なる種類の燃料組立体の水平断面図。
【図8】水用の出口孔が配設されているレベルにおける
異なる種類の燃料組立体の水平断面図。
【符号の説明】
3 水用入口 6 ケーシング 10 燃料棒 11 底部接続板 12 上部接続板 13 スペーサ 8,32,37a,37b 空間 40,42,44 燃料組立体 41,43,47 出口孔 46 壁

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の垂直な燃料組立体(40a,4
    2,44)を備え、燃料組立体の各々が垂直の囲みケー
    シング(6)内において底部接続板(11)と上部接続
    板(12)との間に配設され、かつ垂直方向に離隔関係
    で配置され底部接続板と上部接続板と共に燃料棒を横方
    向に離隔関係で保持する多数のスペーサ(13,13a
    −13f)を通して延びる複数の燃料棒(10)を含む
    沸騰水型原子炉用炉心において、各燃料組立体には、底
    部接続板、垂直なケーシングにおける燃料棒の間の空
    間、および上部接続板を通して水を導出する入口(3)
    が形成され、各燃料組立体が隣接の燃料組立体に対して
    空間(8,32,37a,37b)を設けて、かつ可能
    なら前記空間と内部チャンネル(設けた場合)とを通し
    て炉心を通して下方から上方へ水を導くためのチャンネ
    ル(45)を設けて配置され、燃料棒の間の空間から前
    記空間および(または)内部チャンネル(もし設けた場
    合)へ水を解放する水用出口孔(41,43,47)が
    ケーシングおよび(または)チャンネルを囲む壁(4
    6)に、燃料組立体のあるものにおいては燃料棒の有効
    長さの中心より上方で、かつ少なくとも2個の最上方ス
    ペーサ(13a,13b)の下方のレベルに配置されて
    いることを特徴とする沸騰水型原子炉用炉心。
  2. 【請求項2】 前記出口孔(41,43,47)の全面
    積が燃料組立体の流れ面積の5−80%を占めることを
    特徴とする請求項1に記載の炉心。
  3. 【請求項3】 前記出口孔(41,43,47)の全面
    積が燃料組立体の流れ面積の20−40%を占めること
    を特徴とする請求項1に記載の炉心。
  4. 【請求項4】 水用の出口孔を配設している燃料組立体
    のパーセントが炉心における燃料組立体の全体数の10
    −75%を占めることを特徴とする請求項1または2に
    記載の炉心。
JP5121571A 1992-05-25 1993-05-24 沸騰水型原子炉用炉心 Pending JPH06148369A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9201638A SE470293B (sv) 1992-05-25 1992-05-25 Reaktorhärd för en kärnreaktor av kokarvattentyp
SE9201638-5 1992-05-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06148369A true JPH06148369A (ja) 1994-05-27

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ID=20386336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5121571A Pending JPH06148369A (ja) 1992-05-25 1993-05-24 沸騰水型原子炉用炉心

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US (1) US5329571A (ja)
JP (1) JPH06148369A (ja)
DE (1) DE4316979A1 (ja)
SE (1) SE470293B (ja)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4678631A (en) * 1985-05-02 1987-07-07 Westinghouse Electric Corp. Boiling water nuclear reactor fuel assembly
US4803044A (en) * 1986-04-10 1989-02-07 Advanced Nuclear Fuels Corporation Bwr assembly
US5230858A (en) * 1992-02-18 1993-07-27 General Electric Company Two compartment water rod for boiling water reactors

Also Published As

Publication number Publication date
SE9201638L (sv) 1993-11-26
SE9201638D0 (sv) 1992-05-25
SE470293B (sv) 1994-01-10
US5329571A (en) 1994-07-12
DE4316979A1 (de) 1993-12-02

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