JPH063474A - 燃料棒スペーサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】セルの加工および組立工程を削減するとともに
製造工程に精度を要するスプリングを必要としない。ま
た機械的健全性が維持され、燃料棒を適切に保持する。 【構成】燃料棒を挿通させる燃料棒挿入通路をそれぞれ
独立に形成するセルを外枠１内に格子状に配列する燃料
棒スペーサにおいて、スリットや切欠部のない円筒状セ
ル10を４個２行２列配置して一単位とする。この一単位
のセル10に軸方向に沿って４箇所に前記４個のセル10と
交差する位置にスリット13を有する連結用セル11を嵌め
込んで連結固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃料棒スペーサに係り、
特に沸騰水型原子炉用燃料集合体における複数本の燃料
棒の間隙保持を行うための燃料棒スペーサに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に原子炉の炉心には酸化ウランまた
は酸化プルトニウムを収めたジルコニウム合金のような
材料の密封被覆管で形成された多数の燃料棒を断面正方
形のチャンネルボックスに収納し形成されている。多数
の燃料棒は、整列支持し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に燃料棒の軸方向に複数
個設けた燃料棒スペーサにより拘束されている。

【０００３】このような燃料棒スペーサの設計に際して
考慮すべきことは、燃料棒間隔の保持、燃料棒熱膨脹余
裕、燃料集合体組立時の組立の容易さ、燃料棒との接触
面を最小限に抑えること、冷却材流動変化を最小にし熱
的な限界を最大化及び派生する中性子吸収の最小化と運
転時の原子炉条件に耐えるに充分な機械的強度の保持等
を含むものである。

【０００４】このような設計要求を満足するためにいろ
いろな燃料棒スペーサが提案され使用されてきた。その
燃料棒スペーサの代表的な例の一つとして例えば実公昭
48-27360号公報に開示されている原子炉燃料要素離間装
置が知られている。

【０００５】この燃料棒スペーサＳ１は商業的に長い間
使用されてきたものであり、図４および図５に示すよう
に矩形状に形成された外枠１内に互いに格子状に配設さ
れたバー２およびデバイダ３によって複数個の燃料棒挿
入通路４を形成し、バー２の各交差部に角形スプリング
５を配置して形成されている。

【０００６】そして、上記外枠１、バー２およびデバイ
ダ３をジルコニウムのように中性子吸収断面積が小さい
材料で形成し、角形スプリング５にのみ強度は高いが中
性子吸収断面積の大きいバネ材料を用い、その分量を最
小限に抑えて中性子経済上好ましくしている。

【０００７】しかしながら、最近さらに燃料棒スペーサ
Ｓ１部での圧力損失の低減および燃料集合体の限界出力
の増加を目的にいろいろな燃料棒スペーサＳ２が提案さ
れている。その代表的なものが、例えば特開昭59-65287
号公報に開示されている。

【０００８】この燃料棒スペーサＳ２は図６および図７
に示すように矩形状形成された外枠１内に燃料棒挿入通
路４を形成する互いに結合された円形（詳細は図８およ
び図９参照）の横断面あるいは八角形の横断面の形を持
つセル６を配列し、隣接したセル６の２つの側面部に燃
料棒押圧用スプリング９を配して形成されており、前記
実公昭48-27360号公報に記載されている燃料棒スペーサ
Ｓ１と同様に外枠１およびセル６は中性子吸収断面積の
小さい材料で形成している。

【０００９】この円形セル６の側面には図８に示したよ
うにコ字状切欠部７を有し、かつこのコ字状切欠部７の
間にある爪部８が挿入通路の外方向へ折り曲げられた一
対のセル６を、図９に示したように前記爪部８の先端面
同士を当接させかつ当接された一対の爪部８を挟んで燃
料棒押圧用スプリング９を組み込み連結し、この連結さ
れた一対のセル６を複数個外枠１に配設して構成されて
いる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】現在使用されている燃
料棒スペーサＳ２は図10に示す工程図のようにセル６の
側面にあけるコ字状切欠部７の加工、また２つのセル６
を当接させ燃料棒押圧用スプリング９を組み込み連結
後、その１組のセルを外枠１に配設して組み立るため、
その組立の工程が多く、また狭小なコ字状切欠部７に複
雑な形状の燃料棒押圧用スプリング９を組み込むため、
精度の要求された燃料棒押圧用スプリング９の製造が必
要となる課題がある。

【００１１】図10は燃料棒スペーサＳ２を製造するため
の工程図であり、図中上段は円筒形素材ａからセル６を
加工するまでを、中段は外枠１を加工するまでを、下段
は円形リング素材ｂから燃料棒押圧用スプリング９を加
工するまでをそれぞれ示し、最終的には矢印に沿って燃
料棒スペーサＳ２が組み立られる。

【００１２】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、セルの加工および組立工程を削減するととも
に製造工程に精度を要するスプリングを必要としない燃
料棒スペーサを提供することを目的とする。また、燃料
集合体の燃焼度が上がり、炉内滞在時間が延びた際にも
機械的健全性が維持され、かつ燃料棒を適切に押圧保持
することができる燃料棒スペーサを提供することを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は燃料棒を挿通させる燃料棒挿入通路をそれ
ぞれ独立に形成するセルを外枠内に格子状に配列する燃
料棒スペーサにおいて、スリット部のないセルを４個２
行２列配列して一単位とし、この一単位のセルに軸方向
に沿って４箇所に前記４個のセルと交差する位置に複数
条のスリットを有する連結用セルを嵌め込んで連結固定
してなることを特徴とする。

【００１４】

【作用】外枠内に配置される多数個のセルは燃料棒を挿
通する燃料棒挿入通路をそれぞれ独立に有し、かつ側面
にはスリットや切欠部が形成されていない。これらのセ
ルは外枠内に格子状に配列され、固定される。したがっ
て、本発明ではセルの側面部にスリットを形成する工程
を削減することができる。

【００１５】すなわち、スリットが形成されていない４
個のセルを隣接させ、スリットが形成されたセルを嵌め
込み、溶接する。これにより４個のセルで構成された燃
料棒スペーサの一部分を作ることができ、燃料棒スペー
サ組立工程の削減を図ることができる。

【００１６】また、燃料棒を挿通させる燃料棒挿入通路
内を横切る４個のセルを連結するために嵌め込まれたセ
ルの円弧の一部分が従来のスプリングと同様に燃料棒を
適切に保持する作用がある。

【００１７】

【実施例】図１から図３を参照しながら本発明に係る燃
料棒スペーサの一実施例を説明する。なお、本発明に係
る燃料用スペーサは図６および図７に示した構造のもの
を対象にし、従来例と異なる点はセルの形状、構造およ
び組合せを改良したことにある。したがって、説明の重
複を避けるため、スペーサの概略的な説明は省略し、そ
の改良された要部のみ図１から図３について説明する。

【００１８】図１（ａ）はスペーサの外枠内に配列され
る多数のセル10を４個２列２行配列し、その中心位置に
連結用セル11を配列した状態を上面図で示したものであ
る。セル10は側面に切欠部やスリットが形成されていな
い単尺の円筒体で、内部に燃料棒12を挿通する大きさの
直径を有する燃料棒挿通孔を有している。

【００１９】図１（ｂ）は図１（ａ）の立面図であり、
図１（ｂ）から明らかなように連結用セル11により４個
のセル10の交差点を軸方向に嵌め込んで連結固定してお
り、各セル10内を燃料棒12が挿通している状態を示して
いる。

【００２０】図２は連結用セル11を示したもので、
（ａ）は上面図で、（Ｂ）は縦断面図で、（ｃ）は斜視
図である。図２（ａ）から（ｃ）により明らかなように
連結用セル11は側面に４条のスリット13が等間隔に形成
された前記セル10より小径で短尺の円筒体である。これ
らのスリット13を連結用セル11に上方から差し込んで４
個一単位のセル群を構成する。

【００２１】図１および図２から明らかなように本実施
例の燃料棒スペーサは図６および図７に示されたような
燃料棒スペーサにおいて、各セル10は２行２列配置され
た４個のセル10を一単位として、この４個のセル10と交
差する位置に軸方向に沿って４条のスリット13を有する
連結用セル11を嵌め込んで連結固定したものである。

【００２２】次に図３により本実施例の燃料棒スペーサ
の組立工程を説明する。図中上段は円筒形素材ａからセ
ル10を加工するまでを、中段は連結用セル11を加工する
までを、下段は外枠１を加工するまでを示し、最終的に
は矢印に沿って燃料棒スペーサＳ３が組み立てられる。

【００２３】図３から明らかなように側面にスリットや
切欠部のないセル10を一単位として、側面に軸方向に４
個のセル10の円弧の一部分と交わる位置にスリット13を
形成した連結用セル11を使用し、このセル11を４個一単
位のセル10に上から嵌め込む。この４個のセル10を一単
位としたセル10を外枠１に格子状に配列し、上下部を溶
接して燃料棒スペーサＳ３として組み立てる。

【００２４】従来例の燃料棒スペーサＳ２は図６に示し
たようにセル６の側面に設けるコ字状切欠部７の加工、
また２個のセル６を当接させ、燃料棒押圧用スプリング
９の組み込み連結後、その１組のセル６を外枠１に配設
し溶接して組み立てる。

【００２５】したがって、従来例ではその組立工程が多
くなり、しかも狭小なコ字状切欠部７に複雑な形状の押
圧用スプリング９を組み込むため精度の要求された押圧
用スプリング９の製造が必要となっていた。これに対
し、本実施例では図３で説明したようにセル10，11の形
状および構造が単純化し、かつ組み立てが容易なので、
従来例の欠点、課題を解決している。

【００２６】

【発明の効果】本発明によればセルの加工および組立工
程を削減するとともに製造工程が繁雑なスプリングを必
要としない燃料棒スペーサであり、従来の燃料棒スペー
サの組み立に必要な溶接箇所の削減および加工・組立工
程の削減が可能となる。また、燃料集合体の燃焼度が向
上し、炉内滞在時間が延びた際にも機械的健全性が維持
され、かつ燃料棒を適切に押圧保持できる燃料棒スペー
サを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係る燃料棒スペーサの一実施
例における要部を示す上面図、（ｂ）は（ａ）の一部断
面で示す側面図。

【図２】（ａ）は図１におけるセルを示す上面図、
（ｂ）は（ａ）の縦断面図、（ｃ）は（ｄ）の斜視図。

【図３】本発明に係る燃料棒スペーサの製造工程を示す
流れ線図。

【図４】従来の燃料棒スペーサの第１の例を示す平面
図。

【図５】図４における燃料棒スペーサを一部断面で示す
側面図。

【図６】従来の燃料棒スペーサの第２の例を示す平面
図。

【図７】図６における燃料棒スペーサを一部断面で示す
側面図。

【図８】図６におけるセルを拡大して示す斜視図。

【図９】従来の燃料棒スペーサにおける４個一単位のセ
ルを示す平面図。

【図１０】従来の燃料棒スペーサの製造工程を示す流れ
線図。

【符号の説明】

１…外枠、２…バー、３…デバイダ、４…燃料棒挿入通
路、５…角形スプリング、６…セル（従来）、７…コ字
状切欠部、８…爪部、９…燃料棒押圧用スプリング、10
…セル（本発明）、11…連結用セル、12…燃料棒、13…
スリット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外枠内に燃料棒の挿入通路を有する複数
   個の円筒状セルが格子状に配列され、前記各セル内に前
   記燃料棒を挿通して整列支持する燃料棒スペーサにおい
   て、前記各セルは２行２列配置された４個のセルを一単
   位として、この４個のセルと交差する位置に軸方向に沿
   って複数条のスリットを有する連結用セルを嵌め込んで
   連結固定してなることを特徴とする燃料棒スペーサ。