JPH0634780A

JPH0634780A - 加圧水型原子炉用燃料集合体の下部ノズル

Info

Publication number: JPH0634780A
Application number: JP4213789A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Murata; 保村田
Original assignee: Nuclear Fuel Industries Ltd
Current assignee: Nuclear Fuel Industries Ltd
Priority date: 1992-07-17
Filing date: 1992-07-17
Publication date: 1994-02-10

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】加圧水型原子炉用燃料集合体の下部ノズル
で、これを通過する冷却材中の異物進入を効率よくトラ
ップして、進入異物による燃料棒のフレッティング破損
を防止し、トラップ状態の異物は保持して、これを回収
除去可能とする。【構成】下部ノズル本体１の縦向流水孔１ｃを多穿し
た天井支持板１ｂの下位に、順次下位層に向け高さｌ
₁ 、ｌ₂ 、ｌ₃ が大であるトラップ空間層２ａ、２ｂ、
２ｃを隔てて複数の横隔板３ａ、３ｂ、３ｃが併設され
る。横隔板３ａ、３ｂ、３ｃに多穿のトラップ用縦向流
水孔４ａ、４ｂ、４ｃ、縦向流水孔１ｃの上下隣設配置
のものは、各穿孔位置が左右に齟齬されることで、トラ
ップ空間層２ａ、２ｂ、２ｃの全段域にトラップ機能を
持たせると共に、順次大から小までの異物をトラップで
き、かつ落動させることなく保持して異物の取り除きも
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加圧水型原子炉用燃料集
合体にあって、当該燃料集合体内へ冷却材と共に金属片
などの異物が流入してしまうことを阻止できる下部ノズ
ルに関する。

【０００２】

【従来の技術】既知のように加圧水型原子炉（ＰＷＲ）
に用いられる燃料集合体は、図２と図３とにより例示さ
れる通り、上部ノズルａと下部ノズルｂとの間に多数本
の燃料棒ｃ等を引揃え状態にて縦装すると共に、当該燃
料棒ｃ等を相互に離間状態に保持するための支持格子ｄ
が、上下配置で複数個だけ設けられたもので、図中ｅは
制御棒案内管、ｆは計装案内管を示している。

【０００３】上記燃料集合体では、これまた既知の如く
冷却材が図示されていないＰＷＲの下部炉心板に設けら
れた流水口より、前記の下部ノズルｂに至り、さらに、
当該下部ノズルｂに穿設された大小多数の流水孔ｇより
支持格子ｄ、燃料棒ｃの間隙を通って上部ノズルａに達
する。そして、当該冷却材は上部ノズルａの図示されて
いない流水孔を通過した後、これまた図示されていない
蒸気発生器を経て前掲下部炉心板へと循環することとな
る。

【０００４】従って、上記の如き循環系統において、冷
却材内に金属片等の異物が混入してしまったとすれば、
当該異物は前記下部ノズルｂの流水孔ｇを通過した後、
燃料集合体内に進入して支持格子ｄにてトラップ状態と
なることが多く、この捕捉された異物は冷却材の流れに
よって激しく振動し、この結果、周辺に存する燃料棒ｃ
を傷付けることがあり、これが所謂フレッティング破損
と呼ばれるものである。

【０００５】そこで、上記のフレッティング破損を防止
するには、異物が燃料集合体内へ進入しないようにすれ
ばよいが、そのために採択されている既知の手段とし
て、上記下部ノズルｂに穿設されている流水孔ｇの径を
小さくすることが提案されている。しかし、この場合に
は、流水孔ｇの小径化により冷却材の圧力損失が大きく
なったり、加工が難しくなるなどの欠陥を伴うこととな
る。

【０００６】また流水孔を小径化してもしなくとも、こ
の種の下部ノズルｂでは、異物のトラップに参画できる
のは、その支持板部ｂ′の一面に穿設された流水孔だけ
となるので、トラップ効率は低いものとなっているだけ
でなく、図示されていない原子炉冷却材ポンプの稼動を
停止した際には、上記支持板部ｂ′の下面にトラップ状
態となっていた異物が、原子炉容器の下底部に落下して
しまい、再度上記の原子炉冷却材ポンプを起動すると、
当該異物は再び冷却材と共に下部ノズルｂの流水孔から
燃料集合体内へ進入しようとすることになり、異物を取
り除いてしまうといった抜本的な手段を講ずることがで
きないこととなる。

【０００７】そこで、これを改善するため図４、図５に
示す通り、下部ノズルｂにあって、その支持板部ｂ′に
中間箇所ｈを設け、これに多数の波板ｉを多数縦設する
ことで、当該波板ｉの間に形成された流水路ｊの形態
が、異物Ｄのトラップ用に好適となるよう曲成したもの
が提案されている。

【０００８】しかし、上記従来例によるときは、構造が
複雑化して製作上の困難を伴うばかりか、波板ｉ間に挟
持された異物Ｄは、前記の如く原子炉冷却材ポンプを停
止した際にも、当該トラップ状態に保持されることもあ
るが、下位に異物Ｄを受承するものがないため落下して
しまうこともあり、この結果、燃料集合体を当該原子炉
から外して異物Ｄを除去しても、原子炉容器に異物が残
存してしまうことになり、満足すべき結果が得られず、
また、前記のようにトラップに参画できるのは支持板部
ｂ′による一面のみであって、この点では、前記従来例
と全く同じであることから、トラップ効率の向上につい
ては期待できない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来例の
有する難点に鑑み、請求項１にあっては、側部と天井支
持板とによる下部ノズル本体にあって、天井支持板だけ
に縦向流水孔を穿設するのではなしに、その下位に複数
の横隔板を形成し、これにもトラップ用縦向流水孔を形
成することで、異物のトラップに参画できる面を倍増さ
せることで、異物のトラップ効率を向上させようとする
のが第１の目的である。

【００１０】さらに、請求項１では、上記の縦向流水孔
やトラップ用縦向流水孔を同一縦軸線上に開設するので
はなく、適切に穿孔位置を齟齬させることで、異物が素
通りすることなく横隔板によりトラップされ易くすると
共に、トラップ状態となった異物が下位の横隔板に受承
されることで、冷却材の流れが停止されたときも、当該
下部ノズル内に保持されて落流してしまうことのないよ
うにし、これにより、異物の除去が満足すべき確率でな
されるようにするのが第２の目的である。

【００１１】しかも請求項１にあっては、上記横隔板に
形成されているトラップ空間層につき、その高さを下位
層から上位層に向けて順次小さくなるよう形成すること
で、下位層にあってトラップされる大きな異物から、上
位層でトラップされる小きな異物までも捕捉可能とな
し、トラップ効率をより一層向上させようとするのが、
第３の目的である。

【００１２】次に、請求項２にあっては、請求項１にあ
って横隔板に穿設のトラップ用縦向流水孔につき、これ
を上向きに先細りのテーパ孔により形成することで、異
物を当該テーパ孔と、その下位における横隔板間に跨装
状態に保持させ、これによりトラップ効率と異物の保持
能力を、一層向上させようとしている。

【００１３】また、請求項３では、請求項１における横
隔板について、その厚さにつき上位板ほど薄く形成する
ことで、大きな異物から小さな異物まで広範囲にわたる
トラップ性能が発揮され得るようにしている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、請求項１にあっては、側部と天井支持板
とからなる下部ノズル本体と、上記の側部に、天井支持
板から順次トラップ空間層だけ離間して段落状に固設し
た複数の横隔板とからなり、前記天井支持板に多数の縦
向流水孔を、上記複数の横隔板に多数のトラップ用縦向
流水孔を夫々穿設すると共に、上下に相隣の当該縦向流
水孔とトラップ用縦向流水孔そしてトラップ用縦向流水
孔相互の穿孔位置を齟齬させ、かつ、前記横隔板間に形
成された複数のトラップ空間層の高さが、下位層から上
位層へ向けて順次小さく形成されていることを特徴とす
る加圧水型原子炉用燃料集合体の下部ノズルを提供しよ
うとするものである。

【００１５】請求項２の下部ノズルにあっては、請求項
１における所望の横隔板にあって、これに穿設されたト
ラップ用縦向流水孔が、上方へ向けて先細りとしたテー
パ孔により形成されていること、そして請求項３では前
記複数の横隔板につき、その厚さが下位板から上位板へ
向けて順次薄く形成されていることを夫々その内容とし
ている。

【００１６】

【作用】本発明に係る上部ノズルが組み込まれた燃料集
合体に、冷却材が下方から上方に向け流入すれば、当該
冷却材に混入していた異物は、最下位の横隔板により進
入を阻止されるものもあり、また、当該横隔板に穿設さ
れたトラップ用縦向流水孔から進入した異物は、この
際、それが比較的大きな異物であれば、その上位におけ
る横隔板にあって、上記のトラップ用縦向流水孔と齟齬
した穿孔位置にあるトラップ用縦向流水孔に、その上端
部が進入した状態にて、当該異物は、その下端部を最下
位の横隔板に受承した状態でトラップ状態となり、しか
も、このトラップ状態で冷却材の流れが停止されても、
当該異物は落動せず、このトラップ状態が保持されるこ
とになる。

【００１７】上記のこのようなトラップ状態とならず、
さらに、前記の上位である横隔板におけるトラップ用縦
向流水孔を通過してしまった比較的小さな異物は、さら
に、その上位の横隔板の齟齬した穿孔位置にあるトラッ
プ用縦向流水孔に進入した状態で、その下位である横隔
板上に受承されてトラップ状態となる。この際、横隔板
の間に形成されたトラップ空間層の高さが、上位層に向
けて小さく形成されているから、大きい異物は上記の如
く下位側で、小さい異物は上位側でトラップ状態とな
る。

【００１８】このように、異物は複数設けられた横隔板
の間に形成されている複数のトラップ空間層で、トラッ
プ状態となる機会を与えられることとなるからトラップ
効率もよく、もちろん、最上位の横隔板と下部ノズル本
体の縦向流水孔が穿設された天井支持板との間における
最上位のトラップ空間層にあっても異物の捕捉がなされ
ることとなる。

【００１９】また、トラップ用縦向流水孔がテーパ孔と
して形成されている場合には、さらに異物が係止され易
くなってトラップ効率を助長することができ、また、横
隔板が上位板から上位板に向けて順次薄肉としてあれ
ば、より一層小さな異物をも係止状態にし易いこととな
る。

【００２０】

【実施例】本発明に係る下部ノズルにつき、図１の実施
例につき詳記すれば、側部１ａと天井支持板１ｂとから
なる下部ノズル本体１と、上記の側部１ａに、天井支持
板１ｂから順次トラップ空間層２ａ、２ｂ、２ｃだけ離
間して、段落状に固設された複数の横隔板３ａ、３ｂ、
３ｃとからなっている。

【００２１】上記の下部ノズル本体１における天井支持
板１ｂには、従来例と同じく多数の縦向流水孔１ｃが穿
設されていると共に、複数の横隔板３ａ、３ｂ、３ｃに
は、多数のトラップ用縦向流水孔４ａ、４ｂ、４ｃが穿
設されており、しかも横隔板３ａのトラップ用縦向流水
孔４ａと天井支持板１ｂの縦向流水孔１ｃの穿孔位置、
そして順次当該トラップ用縦向流水孔４ａと下位に隣接
の横隔板３ｂにおけるトラップ用縦向流水孔４ｂの穿孔
位置、トラップ用縦向流水孔４ａと最下位である横隔板
３ｃのトラップ用縦向流水孔４ａの穿孔位置が、夫々同
一軸線上ではなく互いに左右に齟齬するようにしてあ
る。

【００２２】そして、図１の実施例では上記の齟齬度合
が、縦向流水孔１ｃやトラップ用縦向流水孔４ａ、４
ｂ、４ｃの半径長さ程度だけ左右へ変位して穿孔してあ
り、この齟齬度合を大きくする際には、冷却材に対する
圧力損失が過大にならないことに留意すべきである。

【００２３】さらに、本発明では前記のトラップ空間層
２ａ、２ｂ、２ｃについて、その高さｌ₁ 、ｌ₂ 、ｌ₃
が下位層から上位層に向けて順次大きくなる（ｌ₁ ＜ｌ
₂ ＜ｌ₃ ）ようにしてあり、実際上はｌ₁ ＜ｌ₂ ＜３ｍ
ｍ程度となる。

【００２４】ここで、図示例では中位の横隔板３ｂに穿
設されたトラップ用縦向流水孔４ｂが単なる円形孔に形
成されておらず、上方、すなわち冷却材の下流側へ向け
て先細りとなるテーパ孔に形成されており、このことで
異物が、より一層係止され易くなるよう配慮されてい
る。

【００２５】また、図示例では前掲横隔板３ａ、３ｂ、
３ｃの厚さｔ₁ 、ｔ₂ 、ｔ₃ について、下位板から上位
板に向けて順次肉薄となる（ｔ₁ ＜ｔ₂ ＜ｔ₃ ）ように
してあり、このことで、上位板に向うに従って、より一
層小さな異物でも係止し易くなるようにしている。な
お、実際上天井支持板１ｂの厚さｔ₀ 、横隔板３ａ、３
ｂ、３ｃの厚さｔ₁、ｔ₂ 、ｔ₃ については、従来の下
部ノズルと同程度の機械強度を保有させるため、ｔ₀ ＋
ｔ₁ ＋ｔ₂ ＋ｔ₃ が、従来の下部ノズルにおける前記支
持板部ｂ′の板厚と同程度となるようにするのが望まし
い。

【００２６】上記の下部ノズルを用いた場合は、もちろ
ん、最下位の横隔板３ｃでも異物のトラップが可能であ
るが、冷却材に混入した比較的大きな異物Ｄ₁ 、Ｄ₂
が、最下位のトラップ用縦向流水孔４ｃから進入する
と、これは、中位の横隔板３ｂに流当した後、異物Ｄ₁
はテーパ孔であるトラップ用縦向流水孔４ｂの孔縁に係
止されると共に、下端部が最下位の横隔板３ｃに受承さ
れることで、それ以上の進入が阻止されたトラップ状態
になると共に、前記の如く冷却材の流れが停止されて
も、当該異物Ｄ₁ は当該トラップ状態に保持されること
となる。尚、異物Ｄ₂は、テーパ孔の内周壁と横隔板３
ｃとの間に跨装状態で係止された場合を示している。

【００２７】上記のテーパ孔を通過した比較的小さな異
物Ｄ₃ は、中位層であるトラップ空間層２ｂの高さｌ₂
が、最下位のトラップ空間層２ｃの高さｌ₃ よりも小さ
く形成されていることから、その上端部がトラップ用縦
向流水孔４ａに進入して横隔板３ａに係当すると共に、
下端部が中位の横隔板３ｂ上に受承されたトラップ状態
となっている。このような場合にも、冷却材の流れが停
止された際、当該異物Ｄ₃ は横隔板３ｂ上に載置されて
下部ノズルから落動することなく保持されるのであり、
もちろん、図示されていないが高さｌ₁ の最も小さな最
上位のトラップ空間層２ａにあっても、異物のトラップ
状態が得られることとなる。

【００２８】従って、図示例では最下位の横隔板３ｃに
あっても、異物の保持能力はないがトラップ効果は発揮
され、さらに、三段に形成された各トラップ空間層２
ａ、２ｂ、２ｃにあって、夫々トラップ状態が得られる
と共に、異物の保持能力が発揮されることとなり、ま
た、図示例のように横隔板３ａ、３ｂ、３ｃの厚さを、
ｔ₁ ＜ｔ₂ ＜ｔ₃ のように形成しておくことで、小さな
異物に対するトラップ効率を高めることができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明は以上のようにして構成されてい
るから、請求項１の下部ノズルによるときは、天井支持
板の縦向流水孔と複数の横隔板におけるトラップ用縦向
流水孔の互いに齟齬した穿設により、異物は極めて多い
トラップの機会に遭遇することとなり、従来のものに比
し数倍のトラップ効率をもたせ得ることとなる。

【００３０】さらに、上記横隔板間に形成されたトラッ
プ空間層の高さが、上位層に向けて小さくなるよう形成
されていることから、下位層で大きな異物がトラップ状
態となり、上位層で順次小さな異物がトラップ状態とな
って行くから、小さな異物までの捕捉、保持が可能とな
る。

【００３１】また、上記の如く異物を保持することがで
きることから、原子炉冷却材ポンプの停止後も、異物は
下部ノズルに残留されることとなり、従って、使用済の
燃料集合体を取り出したとき、当該異物を回収すること
が可能となり、その後の原子炉運転時に支障を来すこと
がない。

【００３２】それだけでなく、横隔板が複数併設される
ことで、下部ノズルの機械的強度を大きくすることもで
き、燃料集合体の落下時における衝撃に対しても耐え得
ることとなり、また、前記の図４、図５に示した従来例
に比し、容易にして安価に制作することができ、耐久性
の点でも優っている。

【００３３】また、請求項２のようにテーパ孔を採択す
るようにすれば、異物の捕捉能力を向上でき、請求項３
の通り横隔板の厚さに差異をもたせるようにすれば、一
層小さな異物まで捕捉し易くすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る下部ノズルの一実施例を示し、
（Ａ）はその縦断正面図で、（Ｂ）は部分平面図であ
る。

【図２】従来の下部ノズルを備えた加圧水型原子炉用燃
料集合体を一部切欠して示した全体正面図である。

【図３】図２の同上燃料集合体を示す略示下面図であ
る。

【図４】図２の従来例を改善した下部ノズル付きの加圧
水型原子炉用燃料集合体を示す一部切欠の部分正面図で
ある。

【図５】図４における円形の一点鎖線部分を示した拡大
正面図である。

【符号の説明】

１下部ノズル本体１ａ側部１ｂ天井支持板１ｃ縦向流水孔２ａトラップ空間層２ｂトラップ空間層２ｃトラップ空間層３ａ横隔板３ｂ横隔板３ｃ横隔板４ａトラップ用縦向流水孔４ｂトラップ用縦向流水孔４ｃトラップ用縦向流水孔ｌ₁ トラップ空間層の高さｌ₂ トラップ空間層の高さｌ₃ トラップ空間層の高さｔ₁ 横隔板の厚さｔ₂ 横隔板の厚さｔ₃ 横隔板の厚さ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】側部と天井支持板とからなる下部ノズル
本体と、上記の側部に、天井支持板から順次トラップ空
間層だけ離間して段落状に固設した複数の横隔板とから
なり、前記天井支持板に多数の縦向流水孔を、上記複数
の横隔板に多数のトラップ用縦向流水孔を夫々穿設する
と共に、上下に相隣の当該縦向流水孔とトラップ用縦向
流水孔そしてトラップ用縦向流水孔相互の穿孔位置を齟
齬させ、かつ、前記横隔板間に形成された複数のトラッ
プ空間層の高さが、下位層から上位層へ向けて順次小さ
く形成されていることを特徴とする加圧水型原子炉用燃
料集合体の下部ノズル。
【請求項２】所望の横隔板にあって、これに穿設され
たトラップ用縦向流水孔が、上方へ向けて先細りとした
テーパ孔により形成されている請求項１記載の加圧水型
原子炉用燃料集合体の下部ノズル。
【請求項３】複数の横隔板は、その厚さが下位板から
上位板へ向けて順次薄く形成されている請求項１記載の
加圧水型原子炉用燃料集合体の下部ノズル。