JPH065314B2 - 核燃料集合体のノズル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、加圧水型軽水炉等の原子炉において使用され
る核燃料集合体のノズルに係わり、特に、冷却水中の異
物を除去することができるものに関する。

「従来の技術」 第３図は、一般的な核燃料集合体を示す正面図である。

図中符号１および２は、上下に対向配置された上部ノズ
ルおよび下部ノズルであり、これら上部ノズル１と下部
ノズル２の間には、複数の制御棒案内管３…が掛け渡さ
れて固定されている。そして、これら案内管３…の中途
部には、複数の支持格子４…が取り付けられており、核
支持格子４…の格子内に、ペレットが封入された多数の
燃料棒５…が貫通支持されている。

このような核燃料集合体は、原子炉容器の炉心に垂直状
態で多数装入され、上部炉心板および下部炉心板の間に
はさまれて支持される。そして、原子炉の稼動時には、
炉心内に下方から上方へ向けて勢いよく冷却水が循環さ
れるようになっていて、この冷却水が、下部ノズル２に
形成されたノズル孔から流入し、燃料棒５…の間を通り
抜け、上部ノズル１に形成されているノズル孔から流出
する間に加熱されるようになっている。

ところで、このような燃料集合体においては、従来より
燃料棒５…の下端部が損傷するおそれがあることが指摘
されている。すなわち、なんらかの原因で冷却水中にゴ
ミ、金属屑等の異物が混入すると、これら異物が冷却水
とともに下部ノズル２のノズル孔を通過し、冷却水の流
れが激しく乱れている燃料棒５…の下端部近傍において
被覆管に衝突して、被覆管の下端部を傷つける可能性が
全くないとはいえないのである。

そこで、本出願人らは、特願昭６１−２２０６７８号に
おいて、このような被覆管損傷を防ぐことのできる、第
４図および第５図に示すような下部ノズル１０を提案し
た。

このノズル１０は、ノズル孔１１，１２の上端開口部
に、これら開口部を塞ぐように十字あるいは一文字状の
格子１１Ａ，１２Ａを一体形成したものであり、これら
格子１１Ａ，１２Ａによって、下方から流される冷却水
中の異物を捕捉する構成となっている。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、上述のノズル１０において比較的小さな異物
まで捕捉するには、格子の目を細かくし、格子によって
区切られた面積を小さくする必要がある。しかし、この
場合には必然的に流路断面積が小さくなり、流液抵抗が
増大して冷却水の循環が妨げられるという問題があっ
た。

また、このような形状の格子をノズルと一体成形するに
は、煩雑な加工作業が必要であり、コストが高いという
欠点があった。

「問題点を解決するための手段」 本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
ノズル平板部の厚さ方向中央部に空洞を形成し、前記平
板部の上面から前記空洞に連通する複数のノズル上面孔
を形成するとともに、平板部の下面から前記空洞に連通
する複数のノズル下面孔を前記ノズル上面孔と上下方向
に合致せぬ位置に形成したことを特徴とする。

「作用」 本発明のノズルでは、ノズル下面孔から流入した冷却水
が空洞内において四方に広がって流れることができるた
め、この空洞内における流路断面積が大きく、したがっ
て、空洞内での流液抵抗が小さい。一方、冷却水中の異
物は、肉薄の空洞部内で上下壁面に引っ掛かって捕捉さ
れる。

「実施例」 以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は一実施例の下部ノズルの断面図、第２図は平面
図である。

この下部ノズル２０は、正方形状の板部２１Ａの下面四
隅にそれぞれ脚２１Ｂを配設したノズル本体２１と、こ
のノズル本体２１の上面に溶接固定された正方形状の上
板２２とからなるものであり、この上板２２と、前記板
部２１Ａとによってノズル平板部２３が構成されてい
る。

ノズル本体２１の板部２１Ａの上面には、その周縁部を
除く部分全面に亙って一定深さＴの凹部２４が形成さ
れ、これにより上板２２との間に空洞２５が画成されて
いる。この空洞２５の厚さＴは、ノズル２０により捕捉
すべき異物の大きさと対応するものであり、流液抵抗を
考慮したうえで決定されることが望ましい。また、前記
板部２１Ａの凹部２４の底面には、その全面に亙って多
数の小さな突起２６…が形成されるとともに、円形のノ
ズル下面孔２７…（直径Ｄ１）が一定間隔毎に多数形成
されている。

一方、上板２２の下面には、空洞２５の上壁面を構成す
る部分全面に、前記と同様の突起２８…が多数形成され
るとともに、多数の円形のノズル上面孔２９…（直径Ｄ
２）が前記ノズル下面孔２７…と上下方向に合致せぬ位
置に形成されている。

ここで、前記ノズル下面孔２７の直径Ｄ１は、異物が容
易に通過できるように前記空洞２５の厚さＴよりも大き
い値に設定されている。また、ノズル上面孔２９の直結
Ｄ２は、流液抵抗は小さくするため前記直径Ｄ１よりも
大きく設定されている。そして、これらノズル孔２７，
２９は、板部２１Ａおよび上板２２に十分な強度が得ら
れる範囲内でできるだけ高い密度かつ大きな直径に形成
されることが望ましい。

このような構成からなる下部ノズル２０によれば、万が
一炉心内の冷却水に異物が混入した場合にも、冷却水が
ノズル下面孔２７…、空洞２５、ノズル上面孔２９…へ
と流れる際に、この異物が突起２６…，２９…を有する
空洞２５の上下壁面に引っ掛かって捕捉されるので、異
物の衝突による燃料棒の破損を未然に防ぐことができ
る。

また、個々のノズル下面孔２７から流入した冷却水は、
空洞２５内において四方に広がって流れるため、この空
洞２５内における流路断面積は、ノズル孔２７…，２９
…の開口面積に比べて格段に大きくなっている。したが
って、空洞２５の厚さを小さくし、小さな異物まで捕捉
するようにした場合にも、流液抵抗に与える影響が少な
い。

また、この下部ノズル２０を製造する場合には、ノズル
孔の開口部に格子を形成するなどといった煩雑な工程が
なく、機械加工が容易で、製造コストが安く済む。さら
に、前記格子のように異物の衝突により破損のおそれの
ある部分がなく、強度における信頼性が高い。

なお、以上の実施例では、空洞２５の上下壁面に多数の
突起２６…，２８…を形成した構成であったが、これら
は補助的なもので、必ずしも必要ではない。

さらに、本発明は核燃料集合体の下部ノズルのみに限ら
ず、上部ノズルにも適用することが可能である。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明の核燃料集合体のノズルに
よれば、以下のような優れた効果が得られる。

万が一炉心内の冷却水に異物が混入した場合にも、冷
却水がノズル下面孔、空洞、ノズル上面孔へと流れる際
に、この異物が空洞の上下壁面に引っ掛かって捕捉され
るので、異物の衝突による燃料棒の破損を未然に防ぐこ
とができる。

個々のノズル下面孔から流入した冷却水は、空洞内に
おいて四方に広がって流れることができるため、この空
洞内における流路断面積は、ノズルの開口面積に比べて
格段に大きくなっている。したがって、空洞の厚さを小
さくし、小さな異物まで捕捉するようにした場合にも、
流液抵抗に与える影響が少ない。

ノズル平板部に単なる孔および空洞を形成するだけで
よいので、ノズル孔の開口部に格子を形成するのに比べ
て機械加工が容易であり、コストが安くて済む。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の核燃料集合体の下部ノズルの
断面図、第２図は同ノズルの平面図である。 また、第３図は従来の核燃料集合体の正面図、第４図は
本出願人が先に出願した下部ノズルの部分平面図、第５
図は同ノズルのＶ−Ｖ線視断面図である。 ２０…下部ノズル、２３…ノズル平板部、２５…空洞、
２６，２８…突起、２７…ノズル下面孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ノズル平板部の厚さ方向中央部に空洞を形
   成し、前記平板部の上面から前記空洞に連通する複数の
   ノズル上面孔を形成するとともに、平板部の下面から前
   記空洞に連通する複数のノズル下面孔を前記ノズル上面
   孔と上下方向に合致せぬ位置に形成したことを特徴とす
   る核燃料集合体のノズル。