JPH07122677B2 - 燃料棒スペーサ - Google Patents
燃料棒スペーサInfo
- Publication number
- JPH07122677B2 JPH07122677B2 JP62231244A JP23124487A JPH07122677B2 JP H07122677 B2 JPH07122677 B2 JP H07122677B2 JP 62231244 A JP62231244 A JP 62231244A JP 23124487 A JP23124487 A JP 23124487A JP H07122677 B2 JPH07122677 B2 JP H07122677B2
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- JP
- Japan
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- fuel
- fuel rods
- cell openings
- coolant
- peripheral
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- 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
- 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
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は一般に原子炉の燃料集合体に関し、特に、内部
の燃料棒に沿うドライアウトを防止して燃料棒束の全体
的な限界熱流束（CHF）を改善するために、液体冷却材
流れをスペーサの外側セル位置から内側セル位置に、該
スペーサの直ぐ上流の位置で再分布させるよう形成され
た冷却材分流スコップ（以下、「スコップ」とも称す
る）を周囲に備えた燃料棒スペーサを少なくとも数個有
している沸騰水型原子炉（BWR）の燃料集合体に関する
ものである。
の燃料棒に沿うドライアウトを防止して燃料棒束の全体
的な限界熱流束（CHF）を改善するために、液体冷却材
流れをスペーサの外側セル位置から内側セル位置に、該
スペーサの直ぐ上流の位置で再分布させるよう形成され
た冷却材分流スコップ（以下、「スコップ」とも称す
る）を周囲に備えた燃料棒スペーサを少なくとも数個有
している沸騰水型原子炉（BWR）の燃料集合体に関する
ものである。
従来技術の説明 原子炉内の核分裂を通して大量のエネルギが放出され、
このエネルギは、原子炉の細長い燃料要素、即ち燃料棒
内で熱の形で放散されるのが典型的である。有用な仕事
を行うため、この熱を冷却材から取り出すように、燃料
棒に対して熱交換関係で冷却材を流すことによってこの
熱を除去するのが一般的である。
このエネルギは、原子炉の細長い燃料要素、即ち燃料棒
内で熱の形で放散されるのが典型的である。有用な仕事
を行うため、この熱を冷却材から取り出すように、燃料
棒に対して熱交換関係で冷却材を流すことによってこの
熱を除去するのが一般的である。
典型的な沸騰水型（BWR）燃料集合体においては、燃料
棒の束は中央のウォータ・クロスによって４つの独立し
た小束に細分され、各小束は、燃料棒に沿って軸方向に
離間して配置された複数の、例えば６つの格子、即ちス
ペーサにより横方向に離間された関係で支持されてい
る。スペーサは燃料小束を所望の形状に保持するために
必要とされる。そして、燃料集合体における４つの小束
は全て、実質的に矩形の断面を有する外側管状流れチャ
ンネル（以下、「外側チャンネル」と称する）によって
取り囲まれている。外側チャンネルは、燃料集合体のほ
ぼ全長に亘り延びており、上部ノズルを下部ノズルに相
互に結合している。下部ノズルは、炉心支持板に嵌合
し、燃料集合体の外側チャンネル内への冷却材の入口と
して働く。冷却材は、下部ノズルを介して流入し、その
後、燃料棒の加熱面からエネルギを取り出しながら、燃
料棒に沿って流れる。このようなBWR燃料集合体は、米
国特許第4,560,532号明細書に開示されている。
棒の束は中央のウォータ・クロスによって４つの独立し
た小束に細分され、各小束は、燃料棒に沿って軸方向に
離間して配置された複数の、例えば６つの格子、即ちス
ペーサにより横方向に離間された関係で支持されてい
る。スペーサは燃料小束を所望の形状に保持するために
必要とされる。そして、燃料集合体における４つの小束
は全て、実質的に矩形の断面を有する外側管状流れチャ
ンネル（以下、「外側チャンネル」と称する）によって
取り囲まれている。外側チャンネルは、燃料集合体のほ
ぼ全長に亘り延びており、上部ノズルを下部ノズルに相
互に結合している。下部ノズルは、炉心支持板に嵌合
し、燃料集合体の外側チャンネル内への冷却材の入口と
して働く。冷却材は、下部ノズルを介して流入し、その
後、燃料棒の加熱面からエネルギを取り出しながら、燃
料棒に沿って流れる。このようなBWR燃料集合体は、米
国特許第4,560,532号明細書に開示されている。
BWR燃料集合体の限界熱流束（CHF）性能はBWRの安全な
運転において最も重要である。CHF状態が生じると、表
面熱伝達係数は大きく低下し、これによって燃料棒被覆
管温度の指数関数的上昇を引き起こす。これは被覆管破
裂をもたらし、核分裂生成物を冷却材中に放出すること
になる。この状態を避けるために、規制当局のガイドラ
インはBWRの運転をCHF状態を避けるに十分なほど低いレ
ベルに規制している。
運転において最も重要である。CHF状態が生じると、表
面熱伝達係数は大きく低下し、これによって燃料棒被覆
管温度の指数関数的上昇を引き起こす。これは被覆管破
裂をもたらし、核分裂生成物を冷却材中に放出すること
になる。この状態を避けるために、規制当局のガイドラ
インはBWRの運転をCHF状態を避けるに十分なほど低いレ
ベルに規制している。
前記米国特許第4,560,532号における燃料集合体のよう
なBWR燃料集合体に関して、CHF性能は、コーナーおよび
縁部のスペーサ、即ち周辺スペーサの位置にある燃料棒
において最高であり、内側に位置する燃料棒において最
低であることが判明している。これは、二相流冷却材の
内の冷たい液体は周辺の燃料棒位置に沿うチャンネルに
集まるが、二相冷却材の内の温かい蒸気は内側の燃料棒
位置に向かって押し流される傾向があることに主に起因
している。この結果として、早過ぎるドライアウトおよ
びCHF性能の低下が内側の燃料棒位置で発生する。
なBWR燃料集合体に関して、CHF性能は、コーナーおよび
縁部のスペーサ、即ち周辺スペーサの位置にある燃料棒
において最高であり、内側に位置する燃料棒において最
低であることが判明している。これは、二相流冷却材の
内の冷たい液体は周辺の燃料棒位置に沿うチャンネルに
集まるが、二相冷却材の内の温かい蒸気は内側の燃料棒
位置に向かって押し流される傾向があることに主に起因
している。この結果として、早過ぎるドライアウトおよ
びCHF性能の低下が内側の燃料棒位置で発生する。
従って、燃料集合体の全体的なCHF性能を高めるため
に、内側の燃料棒位置におけるCHF性能を改善する必要
がある。従来、例えば、米国特許第3,379,619号および
第3,379,619号明細書等に開示されているように、冷却
材の混合および均一化を達成するために、乱流発生混合
羽根がPWR燃料集合体のスペーサに用いられてきたが、
従来開示されたいかなる構成も、ここで求められている
改良を可能にするよう特に適応されているようには思わ
れない。
に、内側の燃料棒位置におけるCHF性能を改善する必要
がある。従来、例えば、米国特許第3,379,619号および
第3,379,619号明細書等に開示されているように、冷却
材の混合および均一化を達成するために、乱流発生混合
羽根がPWR燃料集合体のスペーサに用いられてきたが、
従来開示されたいかなる構成も、ここで求められている
改良を可能にするよう特に適応されているようには思わ
れない。
発明の概要 本発明は上記の必要性を満たすために設計された特徴を
提供することにある。小束内で、特に上３つのCHF制限
スペーサにおける内側の燃料棒位置において、液体冷却
材を更に一様な分布にすれば、内側の燃料棒もコーナー
および縁部のスペーサ位置、即ち周辺スペーサ位置にお
ける燃料棒と同様な高CHF性能を示すであろうという知
見が、本発明の基礎となっている。詳細に述べるなら
ば、複数のスコップが約7.62cm（3in.）乃至15.2cm（6i
n.）だけスペーサの上流に配置されている。スコップ
は、スペーサの周辺セルの位置において燃料棒間で内方
に傾斜関係で延びている。このような構成においては、
スコップは、外側チャンネルの低温の壁部から、冷却材
が最も必要とされる内側の加熱された燃料棒に液体冷却
材流れを“掬い取り”、即ち分流するように働く。各小
束における液体冷却材流れの分布が改善されることによ
って、内側の燃料棒はより良い冷却特性が得られること
が期待できる。また、スコップの一部を形成しているス
ペーサの外側ストラップにおける延長部は外側ストラッ
プの高さを増し、スペーサの構造上の剛性をより一層高
めるようになっている。これによって、燃料集合体の地
震特性が改善されるのに役立つ。
提供することにある。小束内で、特に上３つのCHF制限
スペーサにおける内側の燃料棒位置において、液体冷却
材を更に一様な分布にすれば、内側の燃料棒もコーナー
および縁部のスペーサ位置、即ち周辺スペーサ位置にお
ける燃料棒と同様な高CHF性能を示すであろうという知
見が、本発明の基礎となっている。詳細に述べるなら
ば、複数のスコップが約7.62cm（3in.）乃至15.2cm（6i
n.）だけスペーサの上流に配置されている。スコップ
は、スペーサの周辺セルの位置において燃料棒間で内方
に傾斜関係で延びている。このような構成においては、
スコップは、外側チャンネルの低温の壁部から、冷却材
が最も必要とされる内側の加熱された燃料棒に液体冷却
材流れを“掬い取り”、即ち分流するように働く。各小
束における液体冷却材流れの分布が改善されることによ
って、内側の燃料棒はより良い冷却特性が得られること
が期待できる。また、スコップの一部を形成しているス
ペーサの外側ストラップにおける延長部は外側ストラッ
プの高さを増し、スペーサの構造上の剛性をより一層高
めるようになっている。これによって、燃料集合体の地
震特性が改善されるのに役立つ。
従って、本発明は、複数の細長い燃料棒を有する原子炉
の燃料集合体に使用するための改良された燃料棒スペー
サに向けられている。この燃料棒スペーサは、（ａ）互
いに離隔され且つ実質的に平行な関係で燃料棒をそれぞ
れ収容するための複数の内側セル開口を画成すると共
に、一定の間隔が置かれた外側終端部分を有する内側部
材と、（ｂ）互いに離隔され且つ実質的に平行な関係で
他の燃料棒をそれぞれ収容する複数の周辺セル開口であ
って、内側セル開口を一群として取り囲むよう配列され
る前記周辺セル開口を画成するために、内側部材の各外
側終端部分に取り付けられた外側周辺部材と、（ｃ）前
記各外側終端部分における共通の側縁部に沿ってそこか
ら離隔関係で内方に延びると共に、周辺セル開口に前記
他の燃料棒が収容された場合にこれらの燃料棒間の各間
隙内で延びるように、外側周辺部材にその共通の側縁部
に沿って互いに離隔関係に取り付けられた複数の冷却材
分流スコップであって、内側部材により画成され内側セ
ル開口を一群として囲むと共に周辺セル開口から該内側
セル開口を隔離する境界の近傍に配置された内端で終端
している前記冷却材分流スコップと、を具備している。
の燃料集合体に使用するための改良された燃料棒スペー
サに向けられている。この燃料棒スペーサは、（ａ）互
いに離隔され且つ実質的に平行な関係で燃料棒をそれぞ
れ収容するための複数の内側セル開口を画成すると共
に、一定の間隔が置かれた外側終端部分を有する内側部
材と、（ｂ）互いに離隔され且つ実質的に平行な関係で
他の燃料棒をそれぞれ収容する複数の周辺セル開口であ
って、内側セル開口を一群として取り囲むよう配列され
る前記周辺セル開口を画成するために、内側部材の各外
側終端部分に取り付けられた外側周辺部材と、（ｃ）前
記各外側終端部分における共通の側縁部に沿ってそこか
ら離隔関係で内方に延びると共に、周辺セル開口に前記
他の燃料棒が収容された場合にこれらの燃料棒間の各間
隙内で延びるように、外側周辺部材にその共通の側縁部
に沿って互いに離隔関係に取り付けられた複数の冷却材
分流スコップであって、内側部材により画成され内側セ
ル開口を一群として囲むと共に周辺セル開口から該内側
セル開口を隔離する境界の近傍に配置された内端で終端
している前記冷却材分流スコップと、を具備している。
より詳細には、内側部材は、複数の内側セル開口を画成
するために卵入れ形状に配列され且つ終端部分を有する
複数の相互に差し込まれた内側ストラップである。外側
周辺部材は、周辺セル開口を画成するために内側ストラ
ップの各終端部分に取り付けられた外側周辺ストラップ
である。内側ストラップは、内側セル開口を一群として
囲むと共に周辺セル開口から内側セル開口を隔離する境
界を画成する。複数の冷却材分流スコップは、外側周辺
スコップに設けられている。各スコップは取付部分と流
れ偏向部分とを有している。各スコップの取付部分は、
周辺セル開口に収容された燃料棒にほぼ平行に外側周辺
ストラップの上流側縁部から延びる外側周辺ストラップ
の延長部の形態をとる。各スコップの流れ偏向部分は、
スコップの内端を画成し、その外端で取付部分と連結さ
れている。流れ偏向部分の外端は内端よりも、内側スコ
ップの対応の終端部分から離れて配置されており、流れ
偏向部分が、終端部分に対して傾斜し、且つ、周辺セル
開口を通る冷却材の流路の一部を横切って延びるように
なっている。また、流れ偏向部分は、上下方向に延びる
傾斜した円弧状の形状を有している。
するために卵入れ形状に配列され且つ終端部分を有する
複数の相互に差し込まれた内側ストラップである。外側
周辺部材は、周辺セル開口を画成するために内側ストラ
ップの各終端部分に取り付けられた外側周辺ストラップ
である。内側ストラップは、内側セル開口を一群として
囲むと共に周辺セル開口から内側セル開口を隔離する境
界を画成する。複数の冷却材分流スコップは、外側周辺
スコップに設けられている。各スコップは取付部分と流
れ偏向部分とを有している。各スコップの取付部分は、
周辺セル開口に収容された燃料棒にほぼ平行に外側周辺
ストラップの上流側縁部から延びる外側周辺ストラップ
の延長部の形態をとる。各スコップの流れ偏向部分は、
スコップの内端を画成し、その外端で取付部分と連結さ
れている。流れ偏向部分の外端は内端よりも、内側スコ
ップの対応の終端部分から離れて配置されており、流れ
偏向部分が、終端部分に対して傾斜し、且つ、周辺セル
開口を通る冷却材の流路の一部を横切って延びるように
なっている。また、流れ偏向部分は、上下方向に延びる
傾斜した円弧状の形状を有している。
この発明の上記利点や効果およびその他の利点や効果
は、この発明の一実施例を示している図面に沿っての以
下の詳細な説明を読むことによって、当業者にとって明
らかとなるであろう。
は、この発明の一実施例を示している図面に沿っての以
下の詳細な説明を読むことによって、当業者にとって明
らかとなるであろう。
発明の詳細な説明 以下の説明においては、同一の参照符号は、全図面を通
して同一または相当部分を示している。また、以下の説
明において、「前方」や、「後方」、「左方」、「右
方」、「上方」、「下方」等の言葉は便宜的なものであ
り、限定的に解釈されるべきものではない。
して同一または相当部分を示している。また、以下の説
明において、「前方」や、「後方」、「左方」、「右
方」、「上方」、「下方」等の言葉は便宜的なものであ
り、限定的に解釈されるべきものではない。
全体的な説明 図面、特に第１〜７図を参照すると、本発明の改良され
た特徴が有利な形で適用され得るBWR用の核燃料集合体
が、総括的に符号10で示されている。燃料集合体10は細
長い外側チャンネル（外側管状流れチャンネル）12を具
備し、この外側チャンネル12は、燃料集合体10の全長に
亘って延びると共に、上部支持取付構造、即ち上部ノズ
ル14を下部基体、即ち下部ノズル16に相互に結合してい
る。燃料集合体10の外側チャンネル12に冷却材が流れ込
む入口として働く下部ノズル16は、この下部ノズル16自
体および燃料集合体10を、炉心支持板（図示しない）内
に、または、例えば使用済燃料プール中の燃料貯蔵ラッ
ク内に案内するための複数の脚部18を具備している。
た特徴が有利な形で適用され得るBWR用の核燃料集合体
が、総括的に符号10で示されている。燃料集合体10は細
長い外側チャンネル（外側管状流れチャンネル）12を具
備し、この外側チャンネル12は、燃料集合体10の全長に
亘って延びると共に、上部支持取付構造、即ち上部ノズ
ル14を下部基体、即ち下部ノズル16に相互に結合してい
る。燃料集合体10の外側チャンネル12に冷却材が流れ込
む入口として働く下部ノズル16は、この下部ノズル16自
体および燃料集合体10を、炉心支持板（図示しない）内
に、または、例えば使用済燃料プール中の燃料貯蔵ラッ
ク内に案内するための複数の脚部18を具備している。
断面がほぼ矩形の外側チャンネル12は、互いに連結され
た４つの垂直の壁部20から作られており、各壁部20は隣
接の壁部20から約90度の角度で配置されている。複数の
構造リブ22が、外側チャンネル12の各壁部20の内面に、
互いに隔てられた関係に形成され、その内面に沿った中
央位置で垂直な列をなして延びている。外側チャンネル
12およびその中に形成された構造リブ22は、通常ジルカ
ロイと呼ばれるジルコニウム合金のような金属材料から
作られるのが好ましい。構造リブ22の上端部の上方にお
いて、外側チャンネル12の壁部20に固定された上方に延
びる複数の取付スタッド24が、上部ノズル14を外側チャ
ンネル12に相互に連結するために使用されている。
た４つの垂直の壁部20から作られており、各壁部20は隣
接の壁部20から約90度の角度で配置されている。複数の
構造リブ22が、外側チャンネル12の各壁部20の内面に、
互いに隔てられた関係に形成され、その内面に沿った中
央位置で垂直な列をなして延びている。外側チャンネル
12およびその中に形成された構造リブ22は、通常ジルカ
ロイと呼ばれるジルコニウム合金のような金属材料から
作られるのが好ましい。構造リブ22の上端部の上方にお
いて、外側チャンネル12の壁部20に固定された上方に延
びる複数の取付スタッド24が、上部ノズル14を外側チャ
ンネル12に相互に連結するために使用されている。
中性子の減速と中性子経済を改善するために、総括的に
符号26で示されている中空のウォータ・クロスが、外側
チャンネル12を通って軸方向に延びており、このウォー
タ・クロス26は、燃料集合体10を通してサブクールされ
た減速材を流すための開放された内側チャンネル28を形
成すると共に、燃料集合体10を４つの独立した細長い隔
壁30に分割するようになっている。ウォータ・クロス26
は、４つの細長い一般的にはＬ字形の金属アングル若し
くは鋼板部材34から成る４つ１組の放射方向パネル32を
複数組有している。鋼板部材34は、外側チャンネル12の
全長に沿って延び、且つ、各パネル32の鋼板部材34に形
成されその間を延びるディンプル（くぼみ）36の形態を
取る一連の要素によって、相互連結されると共に互いに
離間されている。ディンプル36は互いに対向する対とし
て設けられており、各対は、鋼板部材34の対面部分を適
当な離間関係に維持するように鋼板部材34の長さ方向に
沿って互いに接触している。接触しているディンプル36
の対は、中央のウォータ・クロス26のパネル32を形成す
る鋼板部材34同士の間隔が正確に維持されるように、例
えば溶接により互いに結合されている。
符号26で示されている中空のウォータ・クロスが、外側
チャンネル12を通って軸方向に延びており、このウォー
タ・クロス26は、燃料集合体10を通してサブクールされ
た減速材を流すための開放された内側チャンネル28を形
成すると共に、燃料集合体10を４つの独立した細長い隔
壁30に分割するようになっている。ウォータ・クロス26
は、４つの細長い一般的にはＬ字形の金属アングル若し
くは鋼板部材34から成る４つ１組の放射方向パネル32を
複数組有している。鋼板部材34は、外側チャンネル12の
全長に沿って延び、且つ、各パネル32の鋼板部材34に形
成されその間を延びるディンプル（くぼみ）36の形態を
取る一連の要素によって、相互連結されると共に互いに
離間されている。ディンプル36は互いに対向する対とし
て設けられており、各対は、鋼板部材34の対面部分を適
当な離間関係に維持するように鋼板部材34の長さ方向に
沿って互いに接触している。接触しているディンプル36
の対は、中央のウォータ・クロス26のパネル32を形成す
る鋼板部材34同士の間隔が正確に維持されるように、例
えば溶接により互いに結合されている。
中空のウォータ・クロス26は、外側チャンネル12の角度
的に隔てられた壁部20に取り付けられている。好適に
は、ウォータ・クロス26のパネル32の細長い縦方向の外
縁部38は、燃料集合体10内の所望の中央位置にウォータ
・クロス26を確実に保持するために、構造リブ22にその
長さ方向に沿って溶接等で結合されている。更に、パネ
ル32の内側の端部はその外側の端部と共働して、中空の
ウォータ・クロス26の軸方向長さに亘って延びる中央十
字形の内側チャンネル28を画成している。また、ウォー
タ・クロス26は、下部流入端部39と、その反対側の上部
流出端部40とを有し、これらは、それぞれ、サブクール
された流れが内側チャンネル28を貫流できるように、該
内側チャンネル28と連通している。
的に隔てられた壁部20に取り付けられている。好適に
は、ウォータ・クロス26のパネル32の細長い縦方向の外
縁部38は、燃料集合体10内の所望の中央位置にウォータ
・クロス26を確実に保持するために、構造リブ22にその
長さ方向に沿って溶接等で結合されている。更に、パネ
ル32の内側の端部はその外側の端部と共働して、中空の
ウォータ・クロス26の軸方向長さに亘って延びる中央十
字形の内側チャンネル28を画成している。また、ウォー
タ・クロス26は、下部流入端部39と、その反対側の上部
流出端部40とを有し、これらは、それぞれ、サブクール
された流れが内側チャンネル28を貫流できるように、該
内側チャンネル28と連通している。
外側チャンネル12内には燃料棒42の束が配置されてお
り、図示実施例においては、燃料棒42は64本あり、８×
８配列を形成している。燃料棒42の束は、ウォータ・ク
ロス26によって更に４つの小束に分割されている。各小
束の燃料棒42は４×４配列の16本であり、上部タイプレ
ート44と下部タイプレート46との間を横方向に離間され
た関係で延びている。また、これらのタイプレート44、
46に互いに連結された各小束の燃料棒42は、タイプレー
ト44、46と共に、外側チャンネル12の各隔室30内に別個
独立の燃料棒サブアセンブリ48を構成している。各燃料
サブアセンブリ48の燃料棒42に沿って軸方向に離間され
た複数の支持格子、即ち燃料棒スペーサ（以下、「スペ
ーサ」と称する）50は、燃料棒42を横方向に隔てられた
関係で保持している。各構造リブ22の間にその長さ方向
に沿って形成された複数の開口52は、燃料集合体10の別
個独立の各隔室30内における燃料棒サブアセンブリ48間
に冷却材の流路を形成し、十字流連通路を構成してい
る。開口52を通る冷却材の流れは、４つの独立した隔室
30間の水圧を均等化し、また、それによって、個々の燃
料棒サブアセンブリ48間に熱的・水力的不安定が生ずる
可能性を最小とするように機能する。
り、図示実施例においては、燃料棒42は64本あり、８×
８配列を形成している。燃料棒42の束は、ウォータ・ク
ロス26によって更に４つの小束に分割されている。各小
束の燃料棒42は４×４配列の16本であり、上部タイプレ
ート44と下部タイプレート46との間を横方向に離間され
た関係で延びている。また、これらのタイプレート44、
46に互いに連結された各小束の燃料棒42は、タイプレー
ト44、46と共に、外側チャンネル12の各隔室30内に別個
独立の燃料棒サブアセンブリ48を構成している。各燃料
サブアセンブリ48の燃料棒42に沿って軸方向に離間され
た複数の支持格子、即ち燃料棒スペーサ（以下、「スペ
ーサ」と称する）50は、燃料棒42を横方向に隔てられた
関係で保持している。各構造リブ22の間にその長さ方向
に沿って形成された複数の開口52は、燃料集合体10の別
個独立の各隔室30内における燃料棒サブアセンブリ48間
に冷却材の流路を形成し、十字流連通路を構成してい
る。開口52を通る冷却材の流れは、４つの独立した隔室
30間の水圧を均等化し、また、それによって、個々の燃
料棒サブアセンブリ48間に熱的・水力的不安定が生ずる
可能性を最小とするように機能する。
全体的には第４図に、より詳細には第６〜８図に示され
るように、各スペーサ50は相互に差し込まれた複数の内
側ストラップ54を備えており、これらの内側ストラップ
54は終端部分56を両側に有し、また、複数の内側セル開
口58を画成するように卵入れ形状に配置されている。デ
ィンプル60とばね62は、内側セル開口58内に突出すると
共に、そこに挿入された各燃料棒42を互いに一定の間隔
でほぼ平行に延びる関係で保持するように、内側ストラ
ップ54に形成されている。スペーサ50はまた、多数の周
辺セル開口66を画成するために、内側ストラップ54の各
終端部分56に取り付けられた外側周辺ストラップ64を具
備しており、この外側周辺ストラップ64に形成された別
のディンプル60とばね62が、残りの燃料棒42を互いに一
定間隔で平行の関係で保持するよう、周辺セル開口66内
に延びている。周辺セル開口66は、一群として内側セル
開口58を包囲するリングの形に配列されている。内側ス
トラップ54の一部分は符号68で総括的に示される境界を
画成し、この境界68は一群の内側セル開口58を取り囲
み、周辺セル開口66からそれらを隔離している。
るように、各スペーサ50は相互に差し込まれた複数の内
側ストラップ54を備えており、これらの内側ストラップ
54は終端部分56を両側に有し、また、複数の内側セル開
口58を画成するように卵入れ形状に配置されている。デ
ィンプル60とばね62は、内側セル開口58内に突出すると
共に、そこに挿入された各燃料棒42を互いに一定の間隔
でほぼ平行に延びる関係で保持するように、内側ストラ
ップ54に形成されている。スペーサ50はまた、多数の周
辺セル開口66を画成するために、内側ストラップ54の各
終端部分56に取り付けられた外側周辺ストラップ64を具
備しており、この外側周辺ストラップ64に形成された別
のディンプル60とばね62が、残りの燃料棒42を互いに一
定間隔で平行の関係で保持するよう、周辺セル開口66内
に延びている。周辺セル開口66は、一群として内側セル
開口58を包囲するリングの形に配列されている。内側ス
トラップ54の一部分は符号68で総括的に示される境界を
画成し、この境界68は一群の内側セル開口58を取り囲
み、周辺セル開口66からそれらを隔離している。
上述のBWR燃料集合体10の基本的な構成要素は、前記米
国特許第4,560,532号明細書に記載されている燃料集合
体のような従来技術においても知られており、以下に述
べる本発明の特徴を当業者に理解せしめるに十分な程度
に詳しく説明されている。BWR燃料集合体の構造につい
て更に詳しく知るには、米国特許第4,560,532号明細書
を参照されたい。
国特許第4,560,532号明細書に記載されている燃料集合
体のような従来技術においても知られており、以下に述
べる本発明の特徴を当業者に理解せしめるに十分な程度
に詳しく説明されている。BWR燃料集合体の構造につい
て更に詳しく知るには、米国特許第4,560,532号明細書
を参照されたい。
CHF性能の低下を防止するための改良されたスペーサ 本発明は、燃料集合体10におけるスペーサ50のうち少な
くとも境界CHFスペーサ（即ち、最上部の３つのスペー
サ）に改良された特徴を提供する。第４図および第６〜
９図を参照すると、これらの特徴は、外側周辺部材であ
る外側周辺ストラップ64に設けられた複数の冷却材分流
スコップ70を具備している。基本的に、各スコップ70
は、取付部分72と、冷却材流れ偏向部分74とから成り、
この流れ偏向部分74はその外端76で取付部分72の下端と
連結している。
くとも境界CHFスペーサ（即ち、最上部の３つのスペー
サ）に改良された特徴を提供する。第４図および第６〜
９図を参照すると、これらの特徴は、外側周辺部材であ
る外側周辺ストラップ64に設けられた複数の冷却材分流
スコップ70を具備している。基本的に、各スコップ70
は、取付部分72と、冷却材流れ偏向部分74とから成り、
この流れ偏向部分74はその外端76で取付部分72の下端と
連結している。
スコップ70の取付部分72は、対応の外側周辺ストラップ
64における平板状の延長部の形態をとり、該延長部は、
外側周辺ストラップ64から、例えば7.62cm（3in.）乃至
15.2cm（6in.）だけ下方に、燃料棒42に対してほぼ平行
に延びると共に、スペーサ50の上流側縁部に沿って互い
に横方向に離間して配置されている。流れ偏向部分74
は、上下方向に傾斜した円弧状の形状を有しており、ス
ペーサ50の周辺セル開口66に挿入された燃料棒42間の各
間隙内で、各取付部材72の下端から内方に延びている。
また、スコップ70の流れ偏向部分74は、スペーサ50の上
流側縁部に沿ってそこから、特に内側部材である内側ス
トラップ54の各終端部分56から、下方に隔てられた関係
で延びている。流れ偏向部分74の内端78は、内側ストラ
ップ54の一部分によって画成された境界68（第６図）の
ほぼ下側に配置されるよう終端している。第７図と第９
図に示されるように、各スコップ70の円弧状の流れ偏向
部分74の外端76は、内端78よりも、内側ストラップ54の
各終端部分56から離隔されており、流れ偏向部分74が、
周辺セル開口66に向かって上方に流れる冷却材の流路を
横切って、終端部分56に対して傾斜した関係で延びるよ
うになっている。スコップ70の流れ偏向部分74のこのよ
うな傾斜関係によって、外側チャンネル12とウォータ・
クロスのパネル32に沿う所から液体冷却材を掬い取るこ
とができ、また、スペーサ50の直ぐ上流で、スペーサ50
の内側セル開口58を通って延びる燃料棒42に冷却材が再
分布される。スペーサ50の内、少なくとも上３つのスペ
ーサは、スコップ50を前述したように上流側縁部に設け
るのが好適である。
64における平板状の延長部の形態をとり、該延長部は、
外側周辺ストラップ64から、例えば7.62cm（3in.）乃至
15.2cm（6in.）だけ下方に、燃料棒42に対してほぼ平行
に延びると共に、スペーサ50の上流側縁部に沿って互い
に横方向に離間して配置されている。流れ偏向部分74
は、上下方向に傾斜した円弧状の形状を有しており、ス
ペーサ50の周辺セル開口66に挿入された燃料棒42間の各
間隙内で、各取付部材72の下端から内方に延びている。
また、スコップ70の流れ偏向部分74は、スペーサ50の上
流側縁部に沿ってそこから、特に内側部材である内側ス
トラップ54の各終端部分56から、下方に隔てられた関係
で延びている。流れ偏向部分74の内端78は、内側ストラ
ップ54の一部分によって画成された境界68（第６図）の
ほぼ下側に配置されるよう終端している。第７図と第９
図に示されるように、各スコップ70の円弧状の流れ偏向
部分74の外端76は、内端78よりも、内側ストラップ54の
各終端部分56から離隔されており、流れ偏向部分74が、
周辺セル開口66に向かって上方に流れる冷却材の流路を
横切って、終端部分56に対して傾斜した関係で延びるよ
うになっている。スコップ70の流れ偏向部分74のこのよ
うな傾斜関係によって、外側チャンネル12とウォータ・
クロスのパネル32に沿う所から液体冷却材を掬い取るこ
とができ、また、スペーサ50の直ぐ上流で、スペーサ50
の内側セル開口58を通って延びる燃料棒42に冷却材が再
分布される。スペーサ50の内、少なくとも上３つのスペ
ーサは、スコップ50を前述したように上流側縁部に設け
るのが好適である。
本発明およびこれに付随する多くの利点は、上の説明か
ら理解されるであろう。また、本発明の精神および範囲
を逸脱することなく、或はその実質的な利点を犠牲にす
ることなく、形態、構成および配列に関し種々の偏向が
可能であることは明らかであり、よって、以上に述べら
れた形態は単に本発明の好適な実施例に過ぎない。
ら理解されるであろう。また、本発明の精神および範囲
を逸脱することなく、或はその実質的な利点を犠牲にす
ることなく、形態、構成および配列に関し種々の偏向が
可能であることは明らかであり、よって、以上に述べら
れた形態は単に本発明の好適な実施例に過ぎない。
第１図はBWR燃料集合体を明瞭化のために、一部断面、
一部切欠きで表した正面図、第２図は第１図の２−２線
に沿って見たBWR燃料集合体の拡大平面図、第３図は第
１図の３−３線に沿って見たBWR燃料集合体の拡大底面
図、第４図は第１図の４−４線に沿ってのBWR燃料集合
体の断面図であって、ウォータ・クロスにより小束に分
割された燃料集合体における燃料棒の束を示すと共に、
燃料棒スペーサの周辺に配置された本発明による冷却材
分流スコップを示す図、第５図は第１図の５−５線に沿
ってのBWR燃料集合体の断面図、第６図は第４図の右上
の燃料棒スペーサとこれを通って延びる燃料棒の小束と
を示す拡大平面図であって、冷却材分流スコップをより
詳細に示す図、第７図は第６図の７−７線に沿っての冷
却材分流スコップを具備するスコップおよび燃料棒小束
の側面図、第８図は第７図の８−８線に沿っての断面
図、第９図は第４図の左下隅における燃料棒スペーサの
拡大部分断面図である。図中、 10:燃料集合体、42:燃料棒 50:燃料棒スペーサ 54:内側ストラップ（内側部材） 58:内側セル開口 64:外側周辺ストラップ（外側周辺部材） 66:周辺セル開口、68:境界 70:冷却材分流スコップ 72:取付部分、74:流れ偏向部分
一部切欠きで表した正面図、第２図は第１図の２−２線
に沿って見たBWR燃料集合体の拡大平面図、第３図は第
１図の３−３線に沿って見たBWR燃料集合体の拡大底面
図、第４図は第１図の４−４線に沿ってのBWR燃料集合
体の断面図であって、ウォータ・クロスにより小束に分
割された燃料集合体における燃料棒の束を示すと共に、
燃料棒スペーサの周辺に配置された本発明による冷却材
分流スコップを示す図、第５図は第１図の５−５線に沿
ってのBWR燃料集合体の断面図、第６図は第４図の右上
の燃料棒スペーサとこれを通って延びる燃料棒の小束と
を示す拡大平面図であって、冷却材分流スコップをより
詳細に示す図、第７図は第６図の７−７線に沿っての冷
却材分流スコップを具備するスコップおよび燃料棒小束
の側面図、第８図は第７図の８−８線に沿っての断面
図、第９図は第４図の左下隅における燃料棒スペーサの
拡大部分断面図である。図中、 10:燃料集合体、42:燃料棒 50:燃料棒スペーサ 54:内側ストラップ（内側部材） 58:内側セル開口 64:外側周辺ストラップ（外側周辺部材） 66:周辺セル開口、68:境界 70:冷却材分流スコップ 72:取付部分、74:流れ偏向部分
Claims (1)
- 【請求項１】複数の細長い燃料棒を有する原子炉の燃料
集合体に使用される燃料棒スペーサであって、 （ａ）互いに離隔され且つ実質的に平行な関係で前記燃
料棒をそれぞれ収容するための複数の内側セル開口を画
成すると共に、一定の間隔が置かれた外側終端部分を有
する内側部材と、 （ｂ）互いに離隔され且つ実質的に平行な関係で他の前
記燃料棒をそれぞれ収容する複数の周辺セル開口であっ
て、前記内側セル開口を一群として取り囲むよう配列さ
れる前記周辺セル開口を画成するために、前記各外側終
端部分に取り付けられた外側周辺部材と、 （ｃ）前記各外側終端部分における共通の側縁部に沿っ
てそこから離隔関係で内方に延びると共に、前記周辺セ
ル開口に他の前記燃料棒が収容された場合に該燃料棒間
の各間隙内で延びるように、前記外側周辺部材に該外側
周辺部材の共通の側縁部に沿って互いに離隔関係に取り
付けられた複数の冷却材分流スコップであって、前記内
側部材により画成され前記内側セル開口を一群として囲
むと共に前記周辺セル開口から該内側セル開口を隔離す
る境界の近傍に配置された内端で終端している前記冷却
材分流スコップと、 を具備している燃料棒スペーサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/908,140 US4728490A (en) | 1986-09-17 | 1986-09-17 | Fuel rod spacer with perimeter scoops for diverting liquid coolant flow |
| US908140 | 2005-04-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6378095A JPS6378095A (ja) | 1988-04-08 |
| JPH07122677B2 true JPH07122677B2 (ja) | 1995-12-25 |
Family
ID=25425265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62231244A Expired - Lifetime JPH07122677B2 (ja) | 1986-09-17 | 1987-09-17 | 燃料棒スペーサ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4728490A (ja) |
| EP (1) | EP0260601B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07122677B2 (ja) |
| DE (1) | DE3771620D1 (ja) |
| ES (1) | ES2024466B3 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI890697A7 (fi) * | 1988-06-13 | 1989-12-14 | Gen Electric | Anordning foer att vaexla stroemningsriktning i kombination med en mellan deflektor. |
| FR2633768B1 (fr) * | 1988-06-29 | 1991-04-05 | Framatome Sa | Grille melangeuse a ailettes pour assemblage combustible nucleaire |
| JPH0713664B2 (ja) * | 1989-04-26 | 1995-02-15 | 株式会社日立製作所 | 燃料集合体および燃料スペーサ |
| US4999153A (en) * | 1990-03-21 | 1991-03-12 | General Electric Company | Flow tripper in combination with spacer deflector |
| FR2666678B1 (fr) * | 1990-07-24 | 1993-07-30 | Framatome Sa | Grille a ailettes de melange pour assemblage combustible nucleaire. |
| WO1992005565A1 (de) * | 1990-09-18 | 1992-04-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Brennelement mit gesicherten stabenden am fuss |
| SE509202C2 (sv) * | 1993-09-20 | 1998-12-14 | Asea Atom Ab | Spridare och bränslepatron för en kokarreaktor |
| US5488644A (en) | 1994-07-13 | 1996-01-30 | General Electric Company | Spring assemblies for adjoining nuclear fuel rod containing ferrules and a spacer formed of the spring assemblies and ferrules |
| US5519747A (en) | 1994-10-04 | 1996-05-21 | General Electric Company | Apparatus and methods for fabricating spacers for a nuclear fuel rod bundle |
| US5546437A (en) | 1995-01-11 | 1996-08-13 | General Electric Company | Spacer for nuclear fuel rods |
| US5566217A (en) | 1995-01-30 | 1996-10-15 | General Electric Company | Reduced height spacer for nuclear fuel rods |
| US5675621A (en) | 1995-08-17 | 1997-10-07 | General Electric Company | Reduced height flat spring spacer for nuclear fuel rods |
| DE10208502C1 (de) * | 2002-02-27 | 2003-09-25 | Framatome Anp Gmbh | Abstandhalter für ein Brennelement eines Siedewasserreaktors |
| US7421056B2 (en) * | 2002-03-14 | 2008-09-02 | Areva Np Gmbh | Fuel assembly for a boiling water reactor |
| US7848476B2 (en) * | 2007-08-29 | 2010-12-07 | Global Nuclear Fuel - Americas, Llc | Channel seating tool for nuclear fuel assembly and method for seating channel on the assembly |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1105289A (en) * | 1965-08-23 | 1968-03-06 | Atomic Energy Authority Uk | Nuclear reactor fuel element assemblies |
| SE456705B (sv) * | 1983-03-09 | 1988-10-24 | Westinghouse Electric Corp | Galler foer att haalla braenslestavar isaer i en braenslepatron i en kaernreaktor |
| US4585616A (en) * | 1983-03-09 | 1986-04-29 | Westinghouse Electric Corp. | Nuclear fuel spacer grid with improved outer straps |
| US4576786A (en) * | 1983-12-21 | 1986-03-18 | Westinghouse Electric Corp. | Partial grid for a nuclear reactor fuel assembly |
| US4649021A (en) * | 1985-06-19 | 1987-03-10 | Westinghouse Electric Corp. | BWR fuel assembly with water flow mixing chamber at fuel bundle/water cross entrance |
-
1986
- 1986-09-17 US US06/908,140 patent/US4728490A/en not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-09-10 ES ES87113247T patent/ES2024466B3/es not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-10 EP EP87113247A patent/EP0260601B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-10 DE DE8787113247T patent/DE3771620D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-17 JP JP62231244A patent/JPH07122677B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6378095A (ja) | 1988-04-08 |
| EP0260601A2 (en) | 1988-03-23 |
| EP0260601A3 (en) | 1988-09-21 |
| ES2024466B3 (es) | 1992-03-01 |
| EP0260601B1 (en) | 1991-07-24 |
| US4728490A (en) | 1988-03-01 |
| DE3771620D1 (de) | 1991-08-29 |
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