JPH0634052B2 - 燃料棒スペ−サ - Google Patents
燃料棒スペ−サInfo
- Publication number
- JPH0634052B2 JPH0634052B2 JP60082571A JP8257185A JPH0634052B2 JP H0634052 B2 JPH0634052 B2 JP H0634052B2 JP 60082571 A JP60082571 A JP 60082571A JP 8257185 A JP8257185 A JP 8257185A JP H0634052 B2 JPH0634052 B2 JP H0634052B2
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- Japan
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- fuel rod
- shell
- fuel
- spacer
- shells
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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
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は燃料集合体を構成する多数の燃料棒を離間支持
する燃料棒スペーサに関する。
する燃料棒スペーサに関する。
一般に、原子炉用の燃料集合体においては、その長手方
向複数箇所に燃料棒スペーサを設け、燃料棒の湾曲等を
矯正するとともに、冷却材の流動による燃料棒の振動を
低く抑えるようにしてある。
向複数箇所に燃料棒スペーサを設け、燃料棒の湾曲等を
矯正するとともに、冷却材の流動による燃料棒の振動を
低く抑えるようにしてある。
すなわち、第12図はこの燃料集合体の断面を示し、燃料
チャンネル１内には、上下両端部をそれぞれ上部タイプ
レート２および下部タイプレート３に支持された複数本
の燃料棒４およびウォータロッド５が配列装着されてお
り、更に各燃料棒４を整列支持し燃料棒４の横方向の振
動を拘束するとともに冷却材の流路を確保するための燃
料棒スペーサ６が、燃料棒４の軸方向に複数個設けられ
ている。
チャンネル１内には、上下両端部をそれぞれ上部タイプ
レート２および下部タイプレート３に支持された複数本
の燃料棒４およびウォータロッド５が配列装着されてお
り、更に各燃料棒４を整列支持し燃料棒４の横方向の振
動を拘束するとともに冷却材の流路を確保するための燃
料棒スペーサ６が、燃料棒４の軸方向に複数個設けられ
ている。
第13図および第14図は八角筒状のシェル８を多数連接し
て形成した従来の燃料棒スペーサ６を示している。この
燃料棒スペーサ６は、９×９＝81本の燃料棒を正方格子
状に配置するように形成されている。すなわち、全く同
一形状に形成した81個の八角筒状のシェル８、８を９×
９の正方格子状に配置し、各シェル８をその１個おきの
側壁部をもって連接し、隣接４個のシェル８の他の１個
おきの側壁部をもって四角筒状の冷却材流通路11をそれ
ぞれ形成している。また、各シェル８には、内部に挿通
される燃料棒４を、第13図破線に示すように、各側壁部
から若干離間させて弾力的に支持するスプリング９と固
定ストッパ10とがそれぞれ設けられている。そして、最
外周のシェル８の外側には外枠板７が固着されている。
この外枠板７の外面には燃料棒スペーサ６自身を燃料チ
ャンネル１内に支持する略台形状のロブ12が固着されて
いる。そして、熱中性子の吸収をできる限り少なくする
ため、燃料棒スペーサ６の材料として、スプリング９に
発条性のあるインコネル材を用い、その他の構成部分に
中性子吸収の少ないジルカロイ材を用いていた。
て形成した従来の燃料棒スペーサ６を示している。この
燃料棒スペーサ６は、９×９＝81本の燃料棒を正方格子
状に配置するように形成されている。すなわち、全く同
一形状に形成した81個の八角筒状のシェル８、８を９×
９の正方格子状に配置し、各シェル８をその１個おきの
側壁部をもって連接し、隣接４個のシェル８の他の１個
おきの側壁部をもって四角筒状の冷却材流通路11をそれ
ぞれ形成している。また、各シェル８には、内部に挿通
される燃料棒４を、第13図破線に示すように、各側壁部
から若干離間させて弾力的に支持するスプリング９と固
定ストッパ10とがそれぞれ設けられている。そして、最
外周のシェル８の外側には外枠板７が固着されている。
この外枠板７の外面には燃料棒スペーサ６自身を燃料チ
ャンネル１内に支持する略台形状のロブ12が固着されて
いる。そして、熱中性子の吸収をできる限り少なくする
ため、燃料棒スペーサ６の材料として、スプリング９に
発条性のあるインコネル材を用い、その他の構成部分に
中性子吸収の少ないジルカロイ材を用いていた。
一方、今日、原子力プラントの自動制御化や、日間負荷
追従運転の導入等の沸騰水型原子炉の運転融通性を拡大
することが望まれている。
追従運転の導入等の沸騰水型原子炉の運転融通性を拡大
することが望まれている。
そのため、沸騰水型原子炉の炉心の熱水力特性をより改
善するため、炉心の安定性の改善、熱的余裕の拡大、炉
心圧力損失の低減等の開発が進められている。
善するため、炉心の安定性の改善、熱的余裕の拡大、炉
心圧力損失の低減等の開発が進められている。
ここで、炉心圧力損失に着目すると、その内訳は炉心下
方から上方に向けて、オリフィス圧損、下部タイプレー
ト圧損、スペーサ圧損、位置圧損、上部タイプレート圧
損となり、更に、摩擦圧損および加速圧損が加わる。こ
れらの圧損のうち、燃料棒スペーサ部分で生じる圧損す
なわちスペーサ圧損は全体の約２割に相当する。
方から上方に向けて、オリフィス圧損、下部タイプレー
ト圧損、スペーサ圧損、位置圧損、上部タイプレート圧
損となり、更に、摩擦圧損および加速圧損が加わる。こ
れらの圧損のうち、燃料棒スペーサ部分で生じる圧損す
なわちスペーサ圧損は全体の約２割に相当する。
従って、スペーサ圧損を低減することは炉心圧力損失を
大幅に低減することとなる。
大幅に低減することとなる。
ところが第13図及び第14図に示す従来の燃料棒スペーサ
６の略八角形状シェル８においては、隣接するシェル８
との連接用側壁部に、燃料棒４をシェル８に設けた固定
用ストッパ14に向けて弾接支持させるスプリング15の接
着用溝が設けられているだけであり隣接するシェル８同
志および４個のシェルの連接にて形成されている冷却材
流通路11とシェル８の間では、冷却材の流れで生じない
構造となっている。シェル８内には燃料棒４が挿通され
るため冷却材はシェル８の内壁と燃料棒４の表面とで形
成されている狭空間13を第14図に示した矢印16方向（燃
料棒４の軸方向）の１方向だけに流れる構造となってい
る。
６の略八角形状シェル８においては、隣接するシェル８
との連接用側壁部に、燃料棒４をシェル８に設けた固定
用ストッパ14に向けて弾接支持させるスプリング15の接
着用溝が設けられているだけであり隣接するシェル８同
志および４個のシェルの連接にて形成されている冷却材
流通路11とシェル８の間では、冷却材の流れで生じない
構造となっている。シェル８内には燃料棒４が挿通され
るため冷却材はシェル８の内壁と燃料棒４の表面とで形
成されている狭空間13を第14図に示した矢印16方向（燃
料棒４の軸方向）の１方向だけに流れる構造となってい
る。
一方原子炉の通常運転時は、燃料棒４の表面より蒸気気
泡が発生し、燃料チャンネル１の内部では冷却材と蒸気
の気液二相流の状態となっている。
泡が発生し、燃料チャンネル１の内部では冷却材と蒸気
の気液二相流の状態となっている。
従って、狭空間13に於いては燃料棒４の表面で発生した
蒸気気泡のために冷却材流の流動抵抗が大きくなり、気
液二相流動条件下での圧力損失特性が悪くなっている。
蒸気気泡のために冷却材流の流動抵抗が大きくなり、気
液二相流動条件下での圧力損失特性が悪くなっている。
本発明は、これらの点に鑑みてなされたものであり、冷
却材流の圧力損失の小さい燃料棒スペーサを提供する。
却材流の圧力損失の小さい燃料棒スペーサを提供する。
本発明の燃料棒スペーサは、内部に燃料棒を挿通して支
持する多数の略八角形状のシェルを、その１個おきの側
壁部をもって相互に連接し、他の１個おきの側壁部をも
って筒状の冷却材流通路を形成してなる燃料棒スペーサ
において、シェルの冷却材流通路を形成している側壁部
に、シェル内部に挿通している燃料棒表面で発生した蒸
気気泡が、他の３個のシェルとで形成している冷却材流
通路へ流出できる冷却材流通孔を設けたことを特徴とす
る。
持する多数の略八角形状のシェルを、その１個おきの側
壁部をもって相互に連接し、他の１個おきの側壁部をも
って筒状の冷却材流通路を形成してなる燃料棒スペーサ
において、シェルの冷却材流通路を形成している側壁部
に、シェル内部に挿通している燃料棒表面で発生した蒸
気気泡が、他の３個のシェルとで形成している冷却材流
通路へ流出できる冷却材流通孔を設けたことを特徴とす
る。
以下、本発明の実施例を第１図から第11図について説明
する。
する。
第１図は本発明の燃料棒スペーサの一実施例の平面を示
し、第２図はその側面を示している。
し、第２図はその側面を示している。
本実施例の燃料棒スペーサ20は、従来と同様に内部に燃
料棒を挿通して支持する略八角筒状の81個のシェル21を
９×９の正方格子状に配置し、各シェル21をその１個お
きの側壁部をもって連接し、隣接４個のシェル21の他の
１個おきの側壁部をもって四角筒状の冷却材流通路22を
それぞれ形成している。
料棒を挿通して支持する略八角筒状の81個のシェル21を
９×９の正方格子状に配置し、各シェル21をその１個お
きの側壁部をもって連接し、隣接４個のシェル21の他の
１個おきの側壁部をもって四角筒状の冷却材流通路22を
それぞれ形成している。
更に説明すると、シェル21は、４角隅部に配置される第
３図(a)〜(d)に示すような４個の隅部シェル21a と、４
辺部に配置される第４図(a)〜(d)に示すような28個の辺
部シェル21b と、内部に配置される第５図(a)〜(d)に示
すような49個の内部シェル21c とにより形成されてい
る。第３図(b)〜(d)、第４図(b)〜(d)、第５図(b)〜(d)
は、それぞれ第３図(a)、第４図(a)、第５図(a)の矢印3
b，3c，3d，4b，4c，4d，5b，5c，5dからの矢視図であ
る。そして、これらのシェル21a ，21b ，21c は、４辺
部にそれぞれ配置した第６図に示すような４枚の側部材
23の内側に設けられており、第７図に示すように、各シ
ェル21a ，21b ，21c の内壁面に固着したスプリング24
によって燃料棒４を各シェル21 ａ,21b ，21c の内側に
突設した固定ストッパ25に弾力的に圧接させて支持す
る。各シェル21a ，21b ，21c は、第３図(a)、第４図
(a)、第５図(a)にそれぞれ示すように、１個おきの狭幅
の連接用側壁部26a ，26b ，26c と他の１個おきの広幅
の流路用側壁部27a ，27b ，27c とを連結した同一の八
角形断面をしており、等長に形成されている。
３図(a)〜(d)に示すような４個の隅部シェル21a と、４
辺部に配置される第４図(a)〜(d)に示すような28個の辺
部シェル21b と、内部に配置される第５図(a)〜(d)に示
すような49個の内部シェル21c とにより形成されてい
る。第３図(b)〜(d)、第４図(b)〜(d)、第５図(b)〜(d)
は、それぞれ第３図(a)、第４図(a)、第５図(a)の矢印3
b，3c，3d，4b，4c，4d，5b，5c，5dからの矢視図であ
る。そして、これらのシェル21a ，21b ，21c は、４辺
部にそれぞれ配置した第６図に示すような４枚の側部材
23の内側に設けられており、第７図に示すように、各シ
ェル21a ，21b ，21c の内壁面に固着したスプリング24
によって燃料棒４を各シェル21 ａ,21b ，21c の内側に
突設した固定ストッパ25に弾力的に圧接させて支持す
る。各シェル21a ，21b ，21c は、第３図(a)、第４図
(a)、第５図(a)にそれぞれ示すように、１個おきの狭幅
の連接用側壁部26a ，26b ，26c と他の１個おきの広幅
の流路用側壁部27a ，27b ，27c とを連結した同一の八
角形断面をしており、等長に形成されている。
そして第３図(b)〜(d)、第４図(b)〜(d)、第５図(b)〜
(d)に示すように各シェルの流路用側壁部27a ，27b ，2
7c には冷却材流通孔29a ，29b ，29c を穿設してい
る。
(d)に示すように各シェルの流路用側壁部27a ，27b ，2
7c には冷却材流通孔29a ，29b ，29c を穿設してい
る。
第３図(b)〜(d)、第４図(b)〜(d)、第５図(b)〜(d)に
は、楕円形状の孔を流路用側壁部に３個穿説した一例を
示したが孔29a ，29b ，29c の形状個数は、シェル21の
内部で発生した蒸気気泡が冷却材流通路22へ流出できる
ものであれば円形上、矩形状他のものでよく、孔の個数
についても特に規定するものではない。第８図、第９図
に内部シェルの場合を例にとり冷却材流通溝29が円形状
及び短形状の実施例をそれぞれ示す。
は、楕円形状の孔を流路用側壁部に３個穿説した一例を
示したが孔29a ，29b ，29c の形状個数は、シェル21の
内部で発生した蒸気気泡が冷却材流通路22へ流出できる
ものであれば円形上、矩形状他のものでよく、孔の個数
についても特に規定するものではない。第８図、第９図
に内部シェルの場合を例にとり冷却材流通溝29が円形状
及び短形状の実施例をそれぞれ示す。
このように本実施例においては、八角筒状シェル21の流
路用側壁部27に冷却材流通孔29を設けることにより第10
図に示したようにシェル21に挿通している燃料棒４の表
面で発生した蒸気気泡が、４個のシェルで形成されてい
る隣位の冷却材流通路22へ、矢印30で示した方向へ流出
することができ、燃料棒４表面とシェル21の内壁とで形
成されている狭空間31での蒸気気泡による流動抵抗を低
減できる。つまり気液二相流動条件下での圧損特性が向
上することになる。
路用側壁部27に冷却材流通孔29を設けることにより第10
図に示したようにシェル21に挿通している燃料棒４の表
面で発生した蒸気気泡が、４個のシェルで形成されてい
る隣位の冷却材流通路22へ、矢印30で示した方向へ流出
することができ、燃料棒４表面とシェル21の内壁とで形
成されている狭空間31での蒸気気泡による流動抵抗を低
減できる。つまり気液二相流動条件下での圧損特性が向
上することになる。
二相流動条件下での圧損特性を表わす量として二相流動
条件下での圧損勾配と液相だけの単相流動条件下での圧
損勾配の比（二相流増倍係数という）が使うが第11図に
クオリティ（気相質量流量の全質量流量に対する割合）
に対する二相流増倍係数を示す。同図によれば破線Ｂに
示した従来の二相流増倍係数に比べて実線Ａに示したよ
うに本発明による二相流増倍係数は低減している。
条件下での圧損勾配と液相だけの単相流動条件下での圧
損勾配の比（二相流増倍係数という）が使うが第11図に
クオリティ（気相質量流量の全質量流量に対する割合）
に対する二相流増倍係数を示す。同図によれば破線Ｂに
示した従来の二相流増倍係数に比べて実線Ａに示したよ
うに本発明による二相流増倍係数は低減している。
換言すれば、二相流動条件下での圧損特性は向上してい
る。つまり二相流動条件下において圧力損失の小さいも
のとなっている。
る。つまり二相流動条件下において圧力損失の小さいも
のとなっている。
そのために、冷却材駆動ポンプの容量も小さくすること
ができるし、シェル側壁部に孔を設けたことにより燃料
スペーサ自身の物量が少なく抑えられるので中性子の吸
収も小さなものとなる。
ができるし、シェル側壁部に孔を設けたことにより燃料
スペーサ自身の物量が少なく抑えられるので中性子の吸
収も小さなものとなる。
本発明の燃料棒スペーサは、二相流動条件下において圧
力損失の小さいスペーサであり、しかも中性子吸収量を
低く抑えることができる等の効果を奏する。
力損失の小さいスペーサであり、しかも中性子吸収量を
低く抑えることができる等の効果を奏する。
第１図から第11図は本発明の燃料棒スペーサの一実施例
を示し、第１図は平面図、第２図は正面図、第３図(a)
〜(d)は隅部シェルを示し、同図(a)は平面図、同図(b)
〜(d)は同図(a)の矢印3b，3c，3d矢視図、第４図(a)〜
(d)は辺部シェルを示す第３図(a)〜(d)と同様の図、第
５図(a)〜(d)は内部シェルを示す第３図(a)〜(d)と同様
の図、第６図は側部材の正面図、第７図は第１図の拡大
部分平面図、第８図(a)，(b)は内部シェルを示し、同図
(a)は平面部、同図(b)は同図(a)の矢印5b矢視図、第９
図は第８図(a)，(b)と同様の図、第10図は、本発明の効
果を表わす内部シェルと冷却材流れを示した模式図、第
11図はクオリティと二相流増倍率の関係を示した特性
図、第12図は従来の燃料集合体の縦断側面図、第13図は
従来の燃料棒スペーサの平面図、第14図は同正面図であ
る。 ４……燃料棒、20……燃料棒スペーサ、21……シェル、
21a ……隅部シェル、21b ……辺部シェル、 21c ……内部シェル、22……冷却材流通路、 24……スプリング、25……固定ストッパ、 26a ，26b ，26c ……連接用側壁部、 27a ，27b ，27c ……流路用側壁部、 28a ，28b ，28c ……スプリング装着用溝、 29a ，29b ，29c ……冷却材流通孔。
を示し、第１図は平面図、第２図は正面図、第３図(a)
〜(d)は隅部シェルを示し、同図(a)は平面図、同図(b)
〜(d)は同図(a)の矢印3b，3c，3d矢視図、第４図(a)〜
(d)は辺部シェルを示す第３図(a)〜(d)と同様の図、第
５図(a)〜(d)は内部シェルを示す第３図(a)〜(d)と同様
の図、第６図は側部材の正面図、第７図は第１図の拡大
部分平面図、第８図(a)，(b)は内部シェルを示し、同図
(a)は平面部、同図(b)は同図(a)の矢印5b矢視図、第９
図は第８図(a)，(b)と同様の図、第10図は、本発明の効
果を表わす内部シェルと冷却材流れを示した模式図、第
11図はクオリティと二相流増倍率の関係を示した特性
図、第12図は従来の燃料集合体の縦断側面図、第13図は
従来の燃料棒スペーサの平面図、第14図は同正面図であ
る。 ４……燃料棒、20……燃料棒スペーサ、21……シェル、
21a ……隅部シェル、21b ……辺部シェル、 21c ……内部シェル、22……冷却材流通路、 24……スプリング、25……固定ストッパ、 26a ，26b ，26c ……連接用側壁部、 27a ，27b ，27c ……流路用側壁部、 28a ，28b ，28c ……スプリング装着用溝、 29a ，29b ，29c ……冷却材流通孔。
Claims (1)
- 【請求項１】内部に燃料棒を挿通して支持する多数の略
八角形状のシェルを、その１個おきの側壁部をもって相
互に連接し、他の１個おきの側壁部をもって筒状の冷却
材流通路を形成してなる燃料棒のスペーサにおいて、シ
ェルの冷却材流通路を形成している側壁部に、冷却材流
通孔を設けたことを特徴とする燃料棒スペーサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60082571A JPH0634052B2 (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | 燃料棒スペ−サ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60082571A JPH0634052B2 (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | 燃料棒スペ−サ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61241691A JPS61241691A (ja) | 1986-10-27 |
| JPH0634052B2 true JPH0634052B2 (ja) | 1994-05-02 |
Family
ID=13778169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60082571A Expired - Lifetime JPH0634052B2 (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | 燃料棒スペ−サ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0634052B2 (ja) |
-
1985
- 1985-04-19 JP JP60082571A patent/JPH0634052B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61241691A (ja) | 1986-10-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |