JPH07253490A - コイルばねフィルタを含んだ沸騰水型原子炉用の下部タイプレートフィルタ装置 - Google Patents

コイルばねフィルタを含んだ沸騰水型原子炉用の下部タイプレートフィルタ装置

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JPH07253490A
JPH07253490A JP6291879A JP29187994A JPH07253490A JP H07253490 A JPH07253490 A JP H07253490A JP 6291879 A JP6291879 A JP 6291879A JP 29187994 A JP29187994 A JP 29187994A JP H07253490 A JPH07253490 A JP H07253490A
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coil spring
spring layer
fuel
forming
tie plate
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Withdrawn
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JP6291879A
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English (en)
Inventor
Jr Jaime A Zuloaga
ジェイム・アントニオ・ズロアガ，ジュニア
Eric B Johansson
エリック・バーティル・ジョハンソン
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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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
    • G21C3/3206—Means associated with the fuel bundle for filtering the coolant, e.g. nozzles, grids
    • 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
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  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 沸騰水型原子炉用の燃料バンドルに於いて、
異物による燃料棒の損傷の発生率を低下せしめる。 【構成】 沸騰水型原子炉用の燃料バンドル(B) にて、
下部タイプレートアセンブリ(T) の入口ノズル(N) と燃
料棒支持格子との間の流路空間内に、互いに平行に並ん
だ状態で配置された複数のコイルばね(100) から成る第
１のコイルばね層(100) と、前記第１のコイルばね層(1
00) に対して一定角を成し乍ら互いに平行な状態で配置
された複数のコイルばね(102) から成りかつ前記第１の
コイルばね層(100)と共にフィルタ構造物を形成する第
２のコイルばね層(102) と、を少なくとも含む、異物捕
捉用格子構造物、を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は沸騰水型原子炉用の燃料
バンドルに関する。本発明によれば、沸騰水型原子炉用
の燃料バンドルにおいて、下部タイプレートアセンブリ
の入口ノズルと燃料棒支持格子との間の流路空間内に配
置するための異物捕捉装置が開示される。かかる異物捕
捉装置はマトリックス状に配置されたコイルばねを含ん
でいて、好ましくは下部タイプレートアセンブリの入口
ノズルと燃料棒支持格子の底面との間に規定された流路
空間内に装着される。
【０００２】
【従来の技術】沸騰水型原子炉は多年にわたって運転さ
れている。初期建設時から数えて長い運転期間を経た今
日、これらの原子炉は閉鎖減速材循環系内に蓄積した異
物を含んでいる可能性がある。このような異物が熱発生
用の燃料棒を含む燃料バンドルから構成された炉心領域
内に侵入すると、それは運転上の危険をもたらすことが
ある。かかる問題を理解するため、先ず最初に、炉心内
における異物の蓄積に関連して原子炉の構造を簡単に説
明する必要がある。次いで、燃料バンドルの構造を説明
することにする。その際には、燃料バンドル内における
圧力降下を実質的に変化しない状態に保つことの必要性
が強調される。その後、燃料バンドルの燃料棒領域内に
侵入した異物が及ぼす影響が要約して示される。
【０００３】先ず最初に、異物輸送の問題を理解するた
め、沸騰水型原子炉の構造を簡単に説明することにす
る。かかる原子炉は中心部に配置された大きい炉心を含
んでいる。冷却材兼減速材としての液体の水が底部から
炉心に流入し、そして炉心の頂部から水−蒸気混合物と
して流出する。炉心は、互いに並列状態にある多数の燃
料バンドルを含んでいる。水は、炉心の下方に位置する
高圧の下部プレナムから燃料支持金具を通して各々の燃
料バンドル内に導入される。かかる水は分配された流れ
を成しながら個々の燃料バンドルを通過し、加熱されて
蒸気を発生し、そして炉心の上部から水−蒸気二相混合
物として流出する。かかる二相混合物から蒸気が分離さ
れ、そしてエネルギー発生のために使用される。
【０００４】燃料支持金具および燃料バンドルは、炉心
を通って水が循環する際の圧力降下の原因となる。この
ような圧力降下は、炉心を構成する個々の燃料バンドル
間における流れの実質的に一様な分布を確保するために
役立つ。炉心内には７５０本もの燃料バンドルが存在す
ることを思い起こせば、流れの一様な分布の確保が重要
であることが理解されよう。燃料バンドル内における圧
力降下を妨げることは、炉心を構成する燃料バンドル内
における冷却材兼減速材の全体的な分布に影響を及ぼす
ことがあるのである。
【０００５】以上、沸騰水型原子炉の構造を必要な程度
まで説明したので、次に燃料バンドル自体の構造に注意
を向けることにしよう。沸騰水型原子炉用の燃料バンド
ルは燃料棒を支持する下部タイプレートアセンブリを含
んでいるが、この下部タイプレートアセンブリは鋳造構
造物である。下部タイプレートアセンブリは、入口ノズ
ルを覆いながら下方に突き出た取っ手を下端に有してい
る。かかる入口ノズルは下部タイプレート内の拡大され
た流路空間への入口を有している。この流路空間の上端
には燃料棒支持格子が配置されている。要するに、燃料
棒支持格子と入口ノズルとの間には流路空間が規定され
ているのである。
【０００６】燃料棒支持格子は２つの目的を有してい
る。第一に、燃料棒支持格子は個々の燃料棒の重量を下
部タイプレート全体ひいては燃料支持金具に伝達するた
めの機械的支持連結体を提供する。第二に、燃料棒支持
格子は液体の水を燃料バンドル内に導入して並列状態で
支持された燃料棒の間を通過させるための流路を提供す
る。
【０００７】下部タイプレートの上方においては、各々
の燃料バンドルはマトリックス状に配置された１群の直
立した燃料棒（すなわち、核反応を受けた場合に動力発
生用の蒸気を生み出す核分裂性物質をそれぞれに収容し
た密閉管）を含んでいる。かかる１群の直立した燃料棒
は、いわゆる上部タイプレートを上端に有している。こ
の上部タイプレートは、少なくとも一部の燃料棒を直立
した並列状態に保持するために役立つ。一部の燃料棒は
上部および下部タイプレートの両方に結合されている。
通例、上部および下部タイプレートの間には水管が配置
されているが、かかる水管は特に燃料バンドル上部の最
高ボイド率区域において水減速材／燃料比を改善するた
めに役立つ。
【０００８】燃料バンドルはまた、燃料バンドルの長手
方向に沿った様々な鉛直方向位置に配置された約７個の
燃料棒スペーサをも含んでいる。これらのスペーサが必
要とされる理由は、燃料棒が長く（約１６０インチ）か
つ細く（直径約０．４〜０．５インチ）、従って燃料バ
ンドル内における流体の流れおよび原子動力の発生がも
たらす動力学的条件の下で接触して摩擦し合うことにあ
る。スペーサはそれぞれの鉛直方向位置において各々の
燃料棒に適当な拘束力を及ぼし、それにより燃料棒同士
が接触して摩擦し合うのを防止すると共に燃料棒同士を
燃料バンドルの長手方向に沿って一様な離隔状態に維持
して最適の性能を達成するために役立つ。後述のごと
く、これらのスペーサは異物がひっかかることによって
燃料棒が損傷を受ける可能性のある部位である。
【０００９】各々の燃料バンドルはチャネルによって包
囲されている。かかるチャネルは、両タイプレートの間
を流れる水をただ１本の燃料バンドル内に制限し、それ
によって両タイプレート間に隔離された流路を形成する
ために役立つ。かかるチャネルはまた、燃料バンドルを
通過する蒸気発生用の流路を（制御棒を挿入するために
使用される）周囲の炉心バイパス区域から隔離するため
にも役立つ。なお、炉心バイパス区域内の水は中性子を
減速するためにも役立つ。
【００１０】沸騰水型原子炉の運転に際しては、当初に
設計された流れの分布を維持するのが重要であることを
理解すべきである。詳しく述べれば、（高圧の）下部プ
レナムから炉心に水が流入する位置と、燃料バンドルの
上部タイプレートを通して蒸気−水混合物が炉心から流
出する位置との間においては、典型的な１００％出力／
１００％流量の運転条件下で約２０ポンド／平方インチ
（ｐｓｉ）の圧力降下が認められる。かかる圧力降下の
うち、約７〜８ｐｓｉは燃料支持金具内において生じ
る。この圧力降下は、主として原子炉の炉心を構成する
多数の燃料バンドルを通る冷却材兼減速材の流れを一様
に分布させるために役立ち、従って原子炉の特定出力レ
ベルにおける原子炉運転時の不安定性の防止に関係す
る。各々の燃料バンドルの下部タイプレートの位置にお
いては（すなわち、水が入口ノズルから流路空間に入
り、次いで燃料棒支持格子を通過する際には）、約１〜
１-1/2ｐｓｉの圧力降下が生じる。この圧力降下は、各
々の燃料バンドルに含まれる個々の燃料棒間に流れを分
布させるために役立つ。最後に、燃料バンドル自体の内
部において（すなわち、下部タイプレートの燃料棒支持
格子から上部タイプレートの出口までの間において）、
約１１ｐｓｉの圧力降下が生じるのが通例である。
【００１１】新しい燃料バンドルを炉心内に導入する場
合、これらの圧力降下を維持することが必要である。さ
もないと、冷却材兼減速材の流れの分布が損われること
がある。以上、沸騰水型原子炉の構造および運転を要約
して説明したので、原子炉の閉鎖減速材循環系内に存在
する異物がもたらす問題を理解することができる。通
例、沸騰水型原子炉内の異物としては、原子炉の建設時
に残された外来の異物が挙げられる。また、原子炉の寿
命期間中における腐食も異物を生じる。最後に、多くの
運転休止期間および補修期間においても追加の異物が蓄
積する。このように、原子炉は本質的に時間の経過に伴
って異物を蓄積するような閉鎖循環系を構成することが
理解されよう。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】異物の蓄積が良く起こ
る特に厄介な場所は、燃料バンドル内の燃料棒の間、と
りわけ燃料棒スペーサ付近であることが判明している。
各々の燃料棒は特定の鉛直方向位置においてスペーサに
より包囲されていることを思い起こされたい。異物粒子
はスペーサ構造物と燃料棒との間にひっかかり易く、そ
して燃料棒の密閉被覆管に接触してそれを摩擦しながら
冷却材兼減速材の流れに伴って動的に振動することが多
い。このように原子炉内において流れにより誘起される
振動は、（たとえばフレッチングによって）燃料棒の被
覆管に損傷を与え、そして遂にはそれを破裂させること
がある。十分な数の被覆管破裂が起これば、原子力発電
所の運転停止が必要となることもある。
【００１３】最新の原子力発電所は、予想される運転上
の事故（たとえば、異物による燃料棒の破裂）に対処す
るように設計された冗長度および多くの安全装置を具備
していることを理解すべきである。かかる故障は突発的
なものではない。しかしながら、ほとんど全ての場合に
おいて、原子力発電所を最適の効率で運転することは不
可能となる。それ故、異物による燃料棒の損傷の発生率
を低下させることが極めて望ましいのである。
【００１４】更にまた、燃料バンドルの燃料棒支持格子
がある程度までストレーナとして働くことも理解されよ
う。燃料棒支持格子の寸法を越える異物は燃料バンドル
内に侵入し得ない。とは言え、金属の削り屑や線などの
異物（特に「翼形状」の異物）は燃料棒支持格子を通過
し、そして燃料棒とスペーサとの間にひっかかる場合の
あることが判明している。先行技術の要約： 燃料棒の領域内に異物が侵入するのを
防止するための装置の配置に関する従来の試みの１つと
して、下部タイプレートアセンブリの燃料棒支持格子の
改造が挙げられる。１９９２年３月３１日付けのNylund
の米国特許第５１００６１１号明細書中には、燃料棒支
持格子の改造例が開示されている。この改造例は、燃料
棒支持格子の所要の貫通穴の一部として、同一直線上に
ない中心線を有する流路を使用するというものである。
これらの流路は燃料棒支持格子の一部であるから、必然
的に貫通穴の寸法は燃料棒支持格子の強度を維持するよ
うな大きさに限定され、またかかる貫通穴を分布させる
面積は燃料棒支持格子の位置における下部タイプレート
アセンブリの横断面積に等しい。
【００１５】異物を濾別するための試みは加圧水型原子
炉においても行われてきた。１９８７年５月１２日付け
のBryan の米国特許第４６６４８８０号においては、加
圧水型原子炉用燃料バンドルの底部に金網製の異物トラ
ップが使用されている。また、１９８７年７月７日付け
のRylattの米国特許第４６７８６２７号においては、か
かる構造物が異物保持トラップを含むように変形されて
いる。加圧水型原子炉用の燃料バンドルは開放構造物を
成していて、沸騰水型原子炉において通例見られるごと
く上部および下部タイプレートの間でチャネルによって
隔離された流路は存在しない。すなわち、沸騰水型原子
炉の構造中に要求されるチャネルは、加圧水型原子炉の
構造中には全く存在しない。加圧水型原子炉の場合に
は、燃料バンドルの全長にわたって隣接した燃料バンド
ルの間で流れが起こり得るから、上記のごときトラップ
は隔離された流路内に配置されるわけではない。また、
かかる燃料バンドルは沸騰水型原子炉と共に使用される
ような（入口ノズルを含む）下部タイプレートアセンブ
リを有しておらず、従って燃料棒支持格子に通じる隔離
された流路空間を燃料バンドルの下部に有することもな
い。
【００１６】更にまた、従来の異物捕捉装置の一例にお
いては、下部タイプレートが（概して山形の）蛇行した
流路を有するように変形されている。このような構造物
の上方には、燃料棒の重量が蛇行した流路を押しつぶす
ことがないように燃料棒支持部材が配置されている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、沸騰水
型原子炉用の燃料バンドルにおいて、下部タイプレート
アセンブリの燃料棒支持格子の上流側または下方に位置
する流路空間内に配置するための異物捕捉装置が提供さ
れる。かかる装置は下部タイプレートアセンブリの入口
ノズルと燃料棒支持格子との間に規定された流路空間内
に配置されることが好ましいが、燃料支持金具を含め、
燃料棒の上流側に位置する任意の入口流路を配置場所と
して使用することができる。開示された異物捕捉装置
は、上記のごとき流路空間を横切って並列状態で配置さ
れた複数のコイルばねからそれぞれ成る複数のコイルば
ね層を含んでいる。それぞれのコイルばね層は、１つの
コイルばね層が次のコイルばね層に対して９０°の角を
成すようにしながら交互に向きを変えて配置されている
ことが好ましい。複数のかかるコイルばね層が使用され
るが、特に４つのコイルばね層が好適である。互いに隣
接したコイルばね層を構成するコイルばねはそれらの交
点において（たとえば溶接により）接合されている結
果、かかる装置は一体構造物を成している。
【００１８】本発明のその他の目的、特徴および利点
は、添付の図面を参照しながら以下の説明を読むことに
よって自ずから明らかとなろう。
【００１９】
【実施例】先ず図１を見ると、原子炉の関連部分が詳細
に示されている。制御棒駆動機構ハウジングＨ上には燃
料支持金具Ｃが支持されている。燃料支持金具Ｃは、炉
心支持板Ｐに設けられたピン１４に対して燃料支持金具
Ｃの向きを決定するアーム１６を含んでいる。
【００２０】炉心支持板Ｐは高圧の下部プレナムＬを炉
心Ｒから隔離し、それによって原子炉の多数の独立した
燃料バンドル内に制御された循環を引起こすために必要
な差圧障壁を維持するために役立つ。燃料支持金具Ｃ
は、４本の燃料バンドルＢの下部タイプレートアセンブ
リＴを装着するための４つの開口２０を有している。各
々の下部タイプレートアセンブリＴは、それの入口ノズ
ルＮが燃料支持金具Ｃの開口２０の１つに連通するよう
に配置されている。
【００２１】燃料支持金具Ｃはまた、それの上方に着座
している４本の燃料バンドル間の空隙に制御棒２２を挿
入するための開口をも有している。なお、制御棒の作用
は本発明にとって重要でないから、原子炉のこの部分に
関する詳しい説明は行わないことにする。最大７５０本
の燃料バンドルのうちの４本のみが図示されていること
を思い起こせば、炉心支持板Ｐの両側における圧力降下
は重要であることが理解されよう。従って、沸騰水型原
子炉内における圧力降下を再検討することは有益であろ
う。
【００２２】第一に、燃料支持金具Ｃのオリフィス（図
示せず）を通し、典型的な１００％出力／１００％流量
の運転条件下で約７〜８ｐｓｉの圧力降下が生じる。こ
の圧力降下を利用することにより、沸騰水型原子炉内の
多数（最大７５０本）の燃料バンドルを通る冷却材の流
れを一様に分布させることができる。第二に、各々の燃
料支持金具Ｃ上の燃料バンドルの下部タイプレート内に
おいて約１-1/2ｐｓｉの圧力降下が生じる。この圧力降
下は、主としてかかる複雑な幾何学的形状の構造物内に
おいて起こる流速の変化に由来するものである。
【００２３】最後に、冷却材が燃料バンドル内を上昇し
て蒸気を発生するのに伴い、約１０〜１２ｐｓｉの圧力
降下が生じる。この圧力降下は燃料バンドルの全長にわ
たって分布するものであって、原子炉の炉心を構成する
個々の燃料バンドルおよび燃料バンドル全体の動作安定
性にとって重要である。上記のごとき圧力降下の要約は
過度に単純化したものであることを理解すべきである。
これは原子炉の設計および運転の非常に複雑な部分であ
る。ここまで述べたところで、１つの点を強調しておか
なければならない。すなわち、沸騰水型原子炉の個々の
燃料バンドル内における圧力降下は実質的に変化しない
状態に保たれなければならないのである。従って、燃料
バンドル内への異物の侵入を防止するための装置を使用
しようとするならば、燃料バンドル内における総合圧力
降下の顕著な変化を回避することが必要である。
【００２４】以上、異物捕捉装置内における圧力降下の
増加を回避することの必要性を綿密に検討したが、ここ
で更に幾つかの留意点を述べておこう。第一に、かかる
異物捕捉装置は、いかなる状況の下でもばらばらに分解
したり、異物の通過を許したり、あるいはそれ自体が新
たな異物の発生源になったりしないだけの剛性を有する
必要がある。このような理由から、金網は使用されな
い。その代り、後記の実施の態様においては常に有孔金
属体が使用されている。
【００２５】第二に、圧力降下を最小限に抑制すること
が望ましいものと判明した。そのためには、開口そのも
のを通過する流れの速度をできるだけ小さくすればよ
い。このような制約を設けるもう１つの理由は、流れに
よって異物が輸送されることにある。流れによって異物
が輸送されるものと仮定した場合、異物が開口を通過し
得るような突入角が実現されることがあり、従って十分
な時間が与えられれば遂には異物が開口を通過すること
になる。それぞれの開口の位置において小さい流速を維
持すれば、異物の輸送は起こり難くなる。更にまた、異
物排除用の開口の位置における流れの向きを異物の通過
が起こりに難い角度に設定し得ることも判明した。それ
故、それぞれの開口の位置における流速はできるだけ小
さい値に制限される。
【００２６】第三に、（先行技術において使用されてい
た手段である）燃料棒支持格子の改造は満足すべきもの
ではないことが判明した。詳しく述べれば、濾過用開口
としては、できるだけ小さい開口（すなわち、最低０．
０５０インチという小さい直径の開口）を使用すること
が好ましいと考えられる。しかるに、燃料棒支持格子は
考えられる全ての条件下で燃料棒を支持するために必要
な静的および動的性質を有していなければならない部材
である。下部タイプレートアセンブリ内における圧力降
下を小さくするために必要なピッチで燃料棒支持格子中
にかかる開口のマトリックスを使用することは実行不可
能である。第一に、このような小さい開口は燃料棒支持
格子の平面内に局限して設けられることになるから、流
路面積の総合的な減少が生じるが、これは燃料棒支持格
子の個々の開口を通して許容し得ないほどに大きい圧力
降下および大きい流速をもたらす。更にまた、かかる小
さい開口のマトリックスを燃料棒支持格子中に設けれ
ば、該格子の強度は燃料棒の支持のために必要なレベル
以下に低下することにもなる。
【００２７】本発明者等は、（好ましくは上記のごとき
有孔金属体から成る）異物捕捉装置の配置場所の主たる
候補として、下部タイプレートアセンブリのいわゆる流
路空間を選定した。沸騰水型原子炉用燃料バンドルの下
部タイプレートアセンブリにおいては、下端の入口ノズ
ルと上端の燃料棒支持格子との間に比較的広い流路空間
が規定されている。かかる流路空間は、一方の側が入口
ノズルに通じかつ他方の側が燃料棒支持格子に通じるよ
うにして三次元構造物を収容するのに十分なだけの大き
さを有している。それと同時に、かかる三次元構造物の
外周を下部タイプレートの側壁に固定し、それによって
下部タイプレートアセンブリの流路空間を通過する全て
の流体が有孔金属体の開口を通過しなければならないよ
うにすることもできる。そのために必要な下部タイプレ
ートアセンブリの変更はほんの僅かに過ぎない。
【００２８】下部タイプレートアセンブリの流路空間は
別の利点をも有している。すなわち、もし流れを制限す
る有孔構造物が下部タイプレートアセンブリの流路空間
を横断する１つの平面内に局限されるならば、かかる有
孔構造物中の開口はそれを配置した平面の面積よりも小
さい全流路面積を規定することになる。しかるに、有孔
構造物が三次元構造物を成す場合には、開口の全面積は
有孔構造物が１つの平面内に局限されている場合に可能
な全面積を越えて増加することができる。実際、適当な
三次元構造物を使用した場合、それの開口全体にわたっ
て利用し得る全流路面積は異物捕捉装置の挿入前におけ
る下部タイプレートアセンブリの流路空間の全横断面積
とほぼ同等もしくはそれ以上にも達することができるの
である。更にまた、適切に設計された異物捕捉装置を使
用すれば、燃料バンドルの入口における流れの分布を改
善することもできる。
【００２９】これらの考慮事項を念頭に置きながら、本
発明の実施の態様を以下に説明しよう。図６を見ると、
本発明に従って下部タイプレートアセンブリＴの流路空
間内に配置するための役立つ典型的なフィルタ装置Ｉが
示されている。図２（Ａ）および２（Ｂ）のそれぞれ
は、マトリックス状に配置されたコイルばねから成るフ
ィルタ装置Ｉの平面図および側面図である。
【００３０】図２（Ａ）について説明すれば、互いに並
列状態で配置された複数のコイルばね１００が向かい合
った側壁１１４および１１６の間に固定されている。次
の図３を見れば、互いに並列状態で配置された複数のコ
イルばね１０２から成る第２のコイルばね層が追加され
ていることがわかろう。これらのコイルばね１０２は、
コイルばね１００に対して約９０°の角を成しながら側
壁１１５および１１７の間に延びている。
【００３１】次の図４を見ると、コイルばね１００およ
び１０２の拡大図が示されている。これらのコイルばね
は交点１０１において互いに交差していることがわか
る。これらのコイルばねはそれらの交点において（たと
えば溶接により）接合されていることが好ましい。かか
る接合の結果、マトリックス状に配置されたコイルばね
から一体構造物が形成され、従って個々のコイルばねが
破損した場合でもそれ自体が異物となることは防止され
る。
【００３２】次の図５について説明すれば、４つのコイ
ルばね層１００、１０２、１０４および１０６を使用す
ることが好ましい。図示のごとく、コイルばね層１００
および１０４はコイルばね層１０２および１０６に対し
て９０°の角を成しており、そしてこれらのコイルばね
層は上記の角関係を保ちながら交互に配置されている。
この場合にも、それらのコイルばね層が互いに交差する
場合、コイルばね同士が交点１０１、１０３および１０
５において接合されており、それによって結合されたコ
イルばねは最終的に一体構造物を形成している。かかる
接合のために使用し得る現時点において好適な方法は溶
接であるが、その他の接合方法も使用し得ることは自明
であろう。
【００３３】図５について更に説明すれば、コイルばね
がマトリックスを成しているのと全く同様にして、形成
されたフィルタ構造物は無限に連続した一連の通路を有
している。その結果、異物による局部的な閉塞が生じて
も、所要の流れは別の流路を通ってフィルタ構造物を通
過し得るので流れの遮断が起こることはほとんどない。
【００３４】上述した如く、本発明によれば、下部タイ
プレートアセンブリの燃料棒支持格子の上流側または下
方に位置する流路空間内に配置するための異物捕捉装置
が開示される。かかる装置は下部タイプレートアセンブ
リの入口ノズルと燃料棒支持格子との間に規定された流
路空間内に配置されることが好ましいが、燃料支持金具
を含め、燃料棒の上流側に位置する任意の入口流路を配
置場所として使用することができる。開示された異物捕
捉装置は、上記のごとき流路空間を横切って並列状態で
配置された複数のコイルばねからそれぞれ成る複数のコ
イルばね層を含んでいる。それぞれのコイルばね層は、
１つのコイルばね層が次のコイルばね層に対して９０°
の角を成すようにしながら交互に向きを変えて配置され
ていることが好ましい。複数のかかるコイルばね層が使
用されるが、特に４つのコイルばね層が好適である。互
いに隣接したコイルばね層を構成するコイルばねはそれ
らの交点において（たとえば溶接により）接合されてい
る結果、かかる装置は一体構造物を成している。
【図面の簡単な説明】
【図１】高圧の下部プレナムの一部、燃料支持金具、お
よびその上に支持された４本の燃料バンドルの斜視図で
あって、本発明のフィルタ装置を配置するために役立つ
燃料棒支持格子の上流側の流路空間を示している。
【図２】（Ａ）および（Ｂ）のそれぞれは、下部タイプ
レートアセンブリの流路空間内に配置するためのフィル
タ装置内において並列状態で配置されたコイルばねから
成る単一のコイルばね層の平面図および側面図である。
【図３】図２（Ａ）と同様な平面図であって、フィルタ
装置内に２つのコイルばね層を配置することによって形
成された濾過流路を示している。
【図４】図３のフィルタ装置の一部分の拡大図であっ
て、互いに直交する２つのコイルばね層によって形成さ
れた流路を示すと共に、フィルタ構造物全体を結合して
一体構造物とするためにコイルばね同士を接合した部位
をも示している。
【図５】図４と同様な拡大図であって、４つのコイルば
ね層を用いてフィルタ構造物を形成する好適な実施の態
様を示している。
【図６】下部タイプレートアセンブリの流路空間内に挿
入することのできるフィルタ装置を形成するため箱形の
構造物内に封入された複数のコイルばね層を示す斜視図
である。
【符号の説明】
Ｂ 燃料バンドル Ｃ 燃料支持金具 Ｉ フィルタ装置 Ｎ 入口ノズル Ｔ 下部タイプレートアセンブリ １００ 第１のコイルばね層またはコイルばね １０１ 交点 １０２ 第２のコイルばね層またはコイルばね １０３ 交点 １０４ 第３のコイルばね層 １０５ 交点 １０６ 第４のコイルばね層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリック・バーティル・ジョハンソン アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州、 ライツビル・ビーチ、ユニット・3204、ル ミナ・アベニュー、2400番

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 沸騰水型原子炉用の燃料バンドルにおい
    て、 互いに平行に並んだ状態で配置された複数のコイルばね
    から成る第１のコイルばね層と、 前記第１のコイルばね層に対して一定の角を成しながら
    互いに平行に並んだ状態で配置された複数のコイルばね
    から成りかつ前記第１のコイルばね層と共にフィルタ構
    造物を形成する第２のコイルばね層とを少なくとも含
    む、 下部タイプレートアセンブリの入口ノズルと燃料棒支持
    格子との間に規定された流路空間内に配置するための異
    物捕捉用格子構造物。
  2. 【請求項２】 前記コイルばね同士が交差する隣接部分
    において前記第１および第２のコイルばね層を互いに接
    合することによって一体構造物を形成するための手段が
    追加包含される請求項１記載の異物捕捉用格子構造物。
  3. 【請求項３】 前記第２のコイルばね層に対して一定の
    角を成しながら互いに平行に並んだ状態で配置された複
    数のコイルばねから成りかつ前記第１および第２のコイ
    ルばね層と共にフィルタ構造物を形成する第３のコイル
    ばね層と、 前記第３のコイルばね層に対して一定の角を成しながら
    互いに平行に並んだ状態で配置された複数のコイルばね
    から成りかつ前記第１、第２および第３のコイルばね層
    と共にフィルタ構造物を形成する第４のコイルばね層
    と、 が追加包含される請求項１記載の異物捕捉用格子構造
    物。
  4. 【請求項４】 前記コイルばね同士が交差する交点にお
    いて前記第１、第２、第３および第４のコイルばね層を
    互いに接合することによって一体構造物を形成するため
    の手段が追加包含される請求項１記載の異物捕捉用格子
    構造物。
  5. 【請求項５】 燃料棒支持格子、入口ノズル、および前
    記入口ノズルと前記燃料棒支持格子のへりとの間に延び
    て両者間に内部の流路空間を規定する側壁を有する下部
    タイプレートアセンブリ、 前記燃料棒支持格子上に支持されかつ互いに並列した状
    態で鉛直方向に沿って延びる複数の直立した燃料棒、及
    び前記燃料棒の少なくとも一部を支持しかつ前記燃料棒
    の少なくとも一部を介して前記下部タイプレートアセン
    ブリに連結された上部タイプレート、を含む沸騰水型原
    子炉用の燃料バンドルにおいて、 互いに平行に並んだ状態で配置された複数のコイルばね
    から成る第１のコイルばね層、 前記第１のコイルばね層に対して一定の角を成しながら
    互いに平行に並んだ状態で配置された複数のコイルばね
    から成りかつ前記第１のコイルばね層と共にフィルタ構
    造物を形成する第２のコイルばね層、及び、 前記下部タイプレートアセンブリの前記流路空間の内部
    に前記第１および第２のコイルばね層を取付けるための
    手段を少なくとも含む、異物捕捉用格子構造物。
  6. 【請求項６】 前記コイルばね同士が交差する隣接部分
    において前記第１および第２のコイルばね層を互いに接
    合することによって一体構造物を形成するための手段が
    追加包含される、請求項５記載の異物捕捉用格子構造
    物。
  7. 【請求項７】 前記第２のコイルばね層に対して一定の
    角を成しながら互いに平行に並んだ状態で配置された複
    数のコイルばねから成りかつ前記第１および第２のコイ
    ルばね層と共にフィルタ構造物を形成する第３のコイル
    ばね層と、 前記第３のコイルばね層に対して一定の角を成しながら
    互いに平行に並んだ状態で配置された複数のコイルばね
    から成りかつ前記第１、第２および第３のコイルばね層
    と共にフィルタ構造物を形成する第４のコイルばね層
    と、が追加包含される請求項５記載の異物捕捉用格子構
    造物。
  8. 【請求項８】 前記コイルばね同士が交差する交点にお
    いて前記第１、第２、第３および第４のコイルばね層を
    互いに接合することによって一体構造物を形成するため
    の手段が追加包含される請求項５記載の異物捕捉用格子
    構造物。
  9. 【請求項９】 沸騰水型原子炉用の燃料バンドルにおい
    て、 互いに平行に並んだ状態で配置された複数のコイルばね
    から成る第１のコイルばね層と、 前記第１のコイルばね層に対して一定の角を成しながら
    互いに平行に並んだ状態で配置された複数のコイルばね
    から成りかつ前記第１のコイルばね層と共にフィルタ構
    造物を形成する第２のコイルばね層と、 を少なくとも含む、下部タイプレートアセンブリの燃料
    棒支持格子に通じる流路空間内に配置するための異物捕
    捉用格子構造物。
  10. 【請求項１０】 前記第１および第２のコイルばね層が
    前記下部タイプレートアセンブリの入口ノズルと燃料棒
    支持格子との間に規定された流路空間内に配置される請
    求項９記載の異物捕捉用格子構造物。
JP6291879A 1993-11-29 1994-11-28 コイルばねフィルタを含んだ沸騰水型原子炉用の下部タイプレートフィルタ装置 Withdrawn JPH07253490A (ja)

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