JPH0659067A - 原子炉の燃料集合体 - Google Patents

原子炉の燃料集合体

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JPH0659067A
JPH0659067A JP5164035A JP16403593A JPH0659067A JP H0659067 A JPH0659067 A JP H0659067A JP 5164035 A JP5164035 A JP 5164035A JP 16403593 A JP16403593 A JP 16403593A JP H0659067 A JPH0659067 A JP H0659067A
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fuel
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JP5164035A
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Johann Meseth
メゼート ヨハン
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    • 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
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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 原子炉の燃料集合体において構造的に簡単な
方式で、燃料棒に沿って流れる液体・蒸気混合物を大き
く妨げることなしに、蒸気泡と液体水滴を有効に分離す
る強い旋回流を発生させる。 【構成】 燃料集合体の燃料棒１、２、３、４の間を延
びる帯板８、９、１０の上縁が舌片１９、２０に移行
し、この舌片は帯板に対してその先端までねじれ角が過
比例で増大してねじられている。特に舌片部分２５、２
６は、それが帯板に対して直角に位置し、正方形の格子
の横帯板を形成するために隣りの帯板の対応した舌片部
分に溶接されるように、強くねじられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料棒の間をそれに対
してほぼ直角の平面内を互いに平行に帯板が延びてお
り、これらの帯板がその上縁に舌片を有している燃料棒
束を備えた原子炉の燃料集合体に関する。更に本発明
は、燃料棒の間を互いにほぼ平行に延びる縦帯板および
これらの縦帯板を互いに結合する横帯板がそれぞれ延び
ている燃料棒束を備えた原子炉燃料集合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】加圧水形原子炉用の燃料集合体において
は、燃料棒の間の中間室（流路）の中において燃料棒に
沿って導かれる冷却材および液状減速材の流れを隣りの
流路に転向する舌片付き帯板が一般に知られている。こ
れによって各流路内において冷却材流が混和されて、燃
料棒の温度分布および冷却作用が均一化される。
【０００３】沸騰水形原子炉においては、各流路内にお
いてそれぞれ冷却材流を旋回させるように湾曲されてい
る舌片が提案されている。旋回流によって、特に冷却材
の大部分が蒸気として存在する燃料集合体の上部におい
て液体・蒸気混合物が分離され、液体は外側に即ち高温
の燃料棒に向けて遠心移動され、蒸気は流路の中央を高
い速度で排出される。
【０００４】このような旋回発生用の舌片は、燃料棒束
の燃料棒を突起および／又はばねを介して接触支持する
スペーサの帯板に、あるいは旋回発生器のホルダとして
しか使用されない格子の帯板に設けられている。格子の
帯板は、燃料棒を帯板に固定接触させることなしに舌片
と燃料棒との接触を阻止する突起しか備えていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、構造
的に簡単な方式で、燃料棒に沿って流れる液体・蒸気混
合物を著しく妨げることなしに、蒸気泡と液体水滴とを
極めて有効に分離する強い旋回流を発生させることにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、舌片がその先端まで帯板に対して連続的に増大して
ねじられていることによって解決される。縦帯板と横帯
板を持った燃料集合体においては本発明の課題は、縦帯
板が燃料棒に対してほぼ直角に延びる第１の平面内に、
横帯板が第１の平面に対してほぼ平行な第２の平面内に
配置され、複数の燃料棒によって境界づけられた流路の
中に燃料棒に対してほぼ平行な軸線の周りにねじられた
舌片が設けられ、この舌片が縦帯板を横帯板に結合し、
帯板に対して９０°ねじられた状態において縦帯板ない
し横帯板に連続的に移行していることによって解決され
る。
【０００７】本発明は、圧力損失を最小限にするため
に、液体の流れの中にできるだけ小さな旋回流を発生さ
せねばならないという考えから出発している。しかし液
体と蒸気との分離を促進するために、液体・蒸気混合物
の流れ内に大きな旋回流を与えねばならない。
【０００８】従って水が集まっている燃料棒近隣範囲あ
るいは冷却材流内において液体が蒸気からあまり良く分
離されない帯板の近くでは、ほんの僅かな旋回流しか発
生しないが、この旋回流は舌片の経過に沿ってそこで液
体と蒸気との混合物を分離するためにますます強められ
る。
【０００９】従って本発明は、舌片がまず緩やかにねじ
られ、その先端まで連続的に帯板に対して次第に強くね
じられていることを提案する。
【００１０】ねじられた舌片の乱流範囲内における「死
区域」の形成を避けるために、帯板の舌片への移行部に
おける流れ方向の変化は、折り目の形では行われずに特
に連続して緩やかに行われる。
【００１１】舌片はそれが帯板に対して直角の舌片部分
を有するように強くねじられていることが有利である。
即ち舌片先端は例えば帯板に対して９０°、２７０°、
３５０°（一般式：ｎ×１８０°−９０°）ねじられて
いる。その舌片部分は、別個の部品として溶接されるウ
ェブ部分に移行しているか、特に舌片に一体成形され即
ち舌片および帯板と一緒に板金から打ち抜き加工され
る。隣りの帯板の舌片部分は、互いに平行な隣接する帯
板を接続するための横帯板を形成するために互いに溶接
される。これによって、１つの帯板平面内に配置されて
いる打ち抜き加工済みの縦帯板だけで形成される格子構
造物が生ずる。しかしその縦帯板はこの平面の上に位置
する第２の平面内で、互いに溶接された上述の舌片部分
で形成されている横帯板によって結合される。
【００１２】即ち縦帯板はその流れ方向の下流側がねじ
られた舌片および横帯板に移行している。これによって
打ち抜き加工すべき板金部品の数が減少され、溶接個所
の数は従来における互いにかみ合わされ且つ互いに溶接
された縦帯板と横帯板とから作られた格子と実質的に同
じである。
【００１３】舌片がその先端まで連続的に先細になって
いる場合、ねじりは容易に行われる。この先細形状は、
燃料棒の近くまで達する舌片の幅広い部分が適度のねじ
りだけでそこに集まる液体の中に突出し、従って液体が
僅かしか邪魔されない（圧力損失が小さい）ので、特に
有利である。しかし舌片の強くねじられた先端は、流路
の中央を流れる蒸気に液体を更に分離する強い旋回流を
与える。
【００１４】このような格子構造物がスペーサとして利
用されるときには、燃料棒を接触支持するための接触支
持要素が必要である。そのために、２本の燃料棒の間を
延びる帯板の一部が、この帯板から一体成形され一方の
燃料棒を接触支持する２個の突起を有し、更に他方の燃
料棒を接触支持するばねを有していることを提案する。
【００１５】たいていの燃料集合体特に沸騰水形原子炉
用燃料集合体の燃料棒は、仮想格子の正方形の格子目内
に置かれるか、又は横帯板と縦帯板とから形成されたス
ペーサの場合、スペーサ格子の格子目内に置かれる。そ
の場合、旋回流発生器は互いに隣接する４本の燃料棒で
形成された流路内に、即ち格子の交差個所に設けられ
る。舌片付きの隣接する交差点において両舌片が互いに
鏡面対称にねじられていることが有利である。これによ
って正方形の格子の中に、右回りおよび左回りの碁盤目
模様の流れが生ずる。隣接する２本の燃料棒の狭隘個所
即ち２つの流路の移行個所において、両旋回流の接線方
向が同じ方向に向けられるので、両旋回流は互に制動を
こうむることはない。
【００１６】本発明の他の有利な実施態様は特許請求の
範囲の従属請求項に記載されている。
【００１７】
【実施例】以下図面に示した実施例を参照して本発明を
詳細に説明する。
【００１８】図１における４本の燃料棒１、２、３、４
は流路６を境界づけており、それらの間を縦帯板８が延
びている。この縦帯板８は他の縦帯板９、１０に対して
平行に延びている。
【００１９】帯板の板金には横側突起が短冊片１２の形
で切り起こされて一体成形されており、これに燃料棒
１、２が接触支持される。燃料棒３、４を接触支持する
ために縦帯板はそれぞればね１４を有している。
【００２０】図中において１６は流路の縦軸線であり、
これはねじられた舌片の中心軸線も兼ねている。１９、
２０はその中心軸線の両側に位置する舌片部分である。
【００２１】図２に示されているように、縦帯板８は板
金から打ち抜き加工され、その上縁に先端に向かって細
くなっている舌片２４を有している。その先細端にウェ
ブ部分２５、２６が一体成形されている。
【００２２】舌片２４は帯板の平面に対して、その先端
が帯板に対して直角に位置する（図３参照）ようにねじ
られている。その場合帯板の上縁２８に折り目を設ける
ことは避け、ここでは帯板は連続的に緩やかに舌片２４
に移行している。帯板に対する舌片のねじれ角は帯板の
上縁２８からの距離に過比例で増大している。
【００２３】この連続して増大するねじれは、９０°、
１８０°、２７０°ねじられた平面をそれぞれ示してい
る図４および図５から明らかに理解できる。
【００２４】図１に記入されている矢印３２、３４はね
じれの回転方向を示している。図１中において３８、３
９は、縦帯板に対して直角に延びる舌片のウェブ部分を
隣りの縦帯板の舌片におけるウェブ部分に結合する溶接
継目である。
【００２５】図１に示されている形状の場合、図３に示
されている最大９０°のねじれ角しかとられていない。
その舌片の側縁４０、４２の輪郭は、ねじり加工後にお
いて燃料棒に対して実質的に一定の間隔が生ずるように
選択されている。
【００２６】図６はねじり加工される前の帯板の一部を
示している。舌片部分５０は、帯板５６に対して９０°
ねじられた平面内に位置するウェブ部分５２に移行して
いる。ウェブ部分５２は隣りの帯板の舌片のウェブ部分
５４と一緒に横帯板の形に溶接される（図７参照）。
【００２７】帯板５６の舌片は、１８０°ねじられた平
面内に達する自由端５８を有している。その舌片の輪郭
は、ねじり加工後に舌片と燃料棒との間に一定幅の環状
室が生ずるように選択されている。
【００２８】図８は３６０°ねじられた舌片を示してい
る。この場合流路の各４分円にねじられた舌片の２つの
スパイラル状ターンが上下に位置しており、そのピッチ
はねじれが舌片先端に向かって増大しているために連続
的に低下している。舌片の輪郭は、下側ターンおよび上
側ターンがそれぞれ燃料棒に対して幅狭い環状室および
幅広い環状室を開けるように選択されている。
【００２９】即ち本発明は、各流路における冷却材流に
強い旋回を与える。しかしその場合液体は燃料棒の冷却
にとって必要な燃料棒近隣範囲にもたらされ、ほんの僅
かしか旋回を生じない。またそこでは小さな接線方向速
度および小さな流れ抵抗しか生じない。しかし蒸気は、
液体流からほぼ切り離されて、流路の中央を通って許容
範囲の圧力損失で流れる。蒸気は大きな速度となり急速
に排出されるので、液体の容積分量が増大し、従って中
性子の減速作用が増大される。これによって高い冷却作
用において燃料物質の良好な利用が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づくスペーサの４本の燃料棒の周囲
の横断面図。
【図２】板金から打ち抜き加工された舌片付き縦帯板の
ねじり加工前の一部側面図。
【図３】舌片が９０°ねじられた縦帯板の側面図。
【図４】舌片が２７０°ねじられた縦帯板の側面図。
【図５】舌片が４５０°ねじられた縦帯板の側面図。
【図６】ねじり加工前の縦帯板の側面図。
【図７】１８０°ねじり加工された舌片の平面図。
【図８】３６０°ねじられた舌片の平面図。
【符号の説明】
１、２、３、４ 燃料棒 ６ 流路 ８、９、１０ 縦帯板 １２ 突起（打ち抜き加工された短冊
片） １６ 縦軸線（ねじり済み舌片の中心
軸線） １９、２０ 舌片部分 ２２ 帯板の上縁 ２５、２６ 舌片２４の先端におけるウェブ
部分 ３２、３４ ねじれの回転方向 ３８、３９ 溶接継目 ４０、４２ 舌片の側縁 ５０ 舌片部分 ５２、５４ ウェブ部分 ５６ 帯板 ５８ 帯板の自由端

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料棒（１、２、３、４）の間をそれに
    対してほぼ直角の平面内を互いに平行に帯板（８、９、
    １０）が延びており、これらの帯板がその上縁に舌片
    （１９、２０）を有している燃料棒束を備えている燃料
    集合体において、舌片がその先端まで帯板に対して連続
    的に増大してねじられていることを特徴とする原子炉の
    燃料集合体。
  2. 【請求項２】 帯板の上縁部が緩やかにねじられて舌片
    に移行していることを特徴とする請求項１記載の燃料集
    合体。
  3. 【請求項３】 舌片が帯板に対して４５°のねじり角ま
    で連続的に先細にされていることを特徴とする請求項１
    又は２記載の燃料集合体。
  4. 【請求項４】 舌片が帯板に対して９０°ねじられた部
    分を有し、この舌片部分が、隣接する帯板の舌片の端部
    を互いに結合して成る横帯板（２５、２６）に移行して
    いることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つ
    に記載の燃料集合体。
  5. 【請求項５】 隣接する帯板の舌片部分が一体成形され
    たウェブ部分を有し、ウェブ部分の溶接（３８、３９）
    によって横帯板が形成されることを特徴とする請求項４
    記載の燃料集合体。
  6. 【請求項６】 ２本の燃料棒の間を延びる帯板が、この
    帯板から一体成形され一方の燃料棒を接触支持する２個
    の突起（１２）を有し、更に他方の燃料棒を接触支持す
    るばね（１４）を有していることを特徴とする請求項１
    ないし５のいずれか１つに記載の燃料集合体。
  7. 【請求項７】 燃料棒が仮想格子の正方形の格子目内
    に、舌片が格子の交差点にそれぞれ配置され、舌片付き
    の隣接する交差点においてこれらの両交差点の舌片が互
    いに鏡面対称にねじられている（３２、３４）ことを特
    徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の燃料
    集合体。
  8. 【請求項８】 燃料棒の間を互いにほぼ平行に延びる縦
    帯板およびこれらの縦帯板を互いに結合する横帯板がそ
    れぞれ延びている燃料棒束を備えた燃料集合体におい
    て、縦帯板が燃料棒に対してほぼ直角に延びる第１の平
    面内に、横帯板が第１の平面に対してほぼ平行な第２の
    平面内に配置され、複数の燃料棒によって境界づけられ
    た流路の中に燃料棒に対してほぼ平行な軸線の周りにね
    じられた舌片が存在し、この舌片が縦帯板を横帯板に結
    合し、帯板に対して９０°ねじられた状態において縦帯
    板ないし横帯板に連続的に移行していることを特徴とす
    る原子炉の燃料集合体。
  9. 【請求項９】 互いに隣接する２つの流路の中に互いに
    鏡面対称的にねじられた舌片が設けられていることを特
    徴とする請求項７記載の燃料集合体。
  10. 【請求項１０】 舌片の幅および／又はそのねじれが帯
    板からの距離に関係していることを特徴とする請求項８
    又は９記載の燃料集合体。
JP5164035A 1992-06-10 1993-06-07 原子炉の燃料集合体 Withdrawn JPH0659067A (ja)

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DE4219008 1992-06-10
DE4219008.8 1992-06-10

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US (1) US5365557A (ja)
EP (1) EP0573899B1 (ja)
JP (1) JPH0659067A (ja)
DE (1) DE59302325D1 (ja)
ES (1) ES2086826T3 (ja)
TW (1) TW234764B (ja)

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