JPH08240678A - 核燃料集合体用の下部タイプレート格子、燃料棒支持構造体、並びに核燃料バンドル及びその支持装置 - Google Patents

核燃料集合体用の下部タイプレート格子、燃料棒支持構造体、並びに核燃料バンドル及びその支持装置

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JPH08240678A
JPH08240678A JP7275295A JP27529595A JPH08240678A JP H08240678 A JPH08240678 A JP H08240678A JP 7275295 A JP7275295 A JP 7275295A JP 27529595 A JP27529595 A JP 27529595A JP H08240678 A JPH08240678 A JP H08240678A
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tie plate
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nuclear fuel
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JP7275295A
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Eric B Johansson
エリック・バーティル・ジョハンソン
Bruce Matzner
ブルース・マツナー
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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    • 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
    • G21C3/3206—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
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却材に混入している破片の通過を制限する
と共に圧損を最小にすることのできる核燃料集合体用の
下部タイプレート格子を提供する。 【解決手段】 下部タイプレート格子は、円筒形ボス３
２と、ボス３２を相互連結しているウェブ３８とを含ん
でおり、核燃料棒を支持していると共に、格子を貫通す
る複数の流路を画成している。これらの流路によって冷
却材は、燃料棒の周囲を上方に流れ得る。格子は複数の
成形体部材４２を含んでおり、部材４２は、流路内に配
設されており、流れ開口５２を有している。部材４２は
ボス及びウェブの側壁と共に、破片留置域５０を画成し
ている。横方向に離間した全体的に平行な複数の組のバ
ーが、流路内において相異なる高さに配設されている。
バーは互いに直交関係にあり、これにより、有効な破片
捕取域が、平面図内で直交するバーを貫通する開口によ
って画成されており、冷却材流域は実質的に各々の組の
バーの間の空間を含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原子炉燃料バンドル用
の下部タイプレート格子に関し、特に、下部タイプレー
ト格子を通る冷却水の流れから破片を分離するための破
片捕取装置を有している下部タイプレート・アセンブリ
の一部を形成している下部タイプレート格子に関する。
【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。これらの原子炉は、建造直後からの使用期間
にわたって減速材閉循環系内に破片を蓄積している可能
性がある。このような破片は、もし熱を発生する燃料棒
を内蔵している燃料バンドル炉心域内に入ると、運転上
の危険をもたらすおそれがある。この問題を理解するた
めには、炉心内の破片の蓄積と関係する原子炉構造の要
約を先ず述べる必要がある。次いで、燃料バンドル構造
について述べる。更に、燃料バンドル内の圧力降下（圧
損）域を実質上不変に保つ必要を強調する。その後、燃
料バンドルの燃料棒区域内に入った破片による影響を要
約する。
【０００３】沸騰水型原子炉構造では、原子炉に大きな
中央炉心が設けられている。液状水である冷却材及び減
速材の流れが炉心の底部から炉心に入り、そして頂部か
ら気水混合物として炉心を出る。炉心は多くの並置され
た燃料バンドルを含んでおり、これらの燃料バンドルの
各々は、複数の燃料棒を有している。水は炉心の下方に
位置している高圧プレナムから燃料バンドル支持キャス
ティング（鋳物）を経て各燃料バンドルに導入される。
水は個々の燃料バンドルに分布する流れとして燃料バン
ドルを通流して各燃料棒の周囲を流れ、加熱されて蒸気
を生成し、２相気水混合物として炉心の上部から流出す
る。この気水混合物からエネルギを発生するための蒸気
が抽出される。
【０００４】炉心支持キャスティング及び燃料バンドル
は、炉心を通る水の循環における圧力損失源である。こ
のような圧力損失を適切に制御することにより、炉心の
個々の燃料バンドルに実質的に均等に分布する流れが得
られる。炉心には７５０個もの多くの燃料バンドルが存
在していることを考えれば、流れ分布の均等性の確保が
重要であることがわかる。燃料バンドル内の圧力降下を
妨害することは、炉心の燃料バンドル内の冷却材及び減
速材の全体的な分布に影響するおそれがある。
【０００５】沸騰水型原子炉用の燃料バンドルは、燃料
棒を支持している下部タイプレート・アセンブリを含ん
でおり、通例、このアセンブリは、上側格子と、下側入
口ノズルと、入口から上側格子までの遷移域を形成して
いる構造体とを含んでいる一体鋳造構造体である。入口
ノズルは下部タイプレート・アセンブリの流れ遷移域内
の拡大流室に冷却材を導入する。流室の上端には、タイ
プレート格子が配置されており、ノズルと共に流室を画
成している。このタイプレート格子は、２つの目的を有
している。第１に、このタイプレート格子は、個々の燃
料棒の重量が下部タイプレート・アセンブリ全体を経て
燃料支持キャスティングに伝達されるための機械的支持
結合部を形成する。第２に、このタイプレート格子は、
減速材としての液状水が燃料バンドルに流入して、並置
された燃料棒の間を通るための通路を形成する。
【０００６】下部タイプレート格子の上方において、各
燃料バンドルはマトリクス（行列）を成す複数の起立し
た燃料棒を含んでおり、これらの燃料棒は、核分裂性物
質をそれぞれ内蔵している密封管であり、核分裂性物質
は核反応発生時にエネルギを水流に伝達して、動力を発
生する蒸気を生成する。起立した燃料棒のマトリクス
は、その上端に上部タイプレート・アセンブリを含んで
いる。この上部タイプレート・アセンブリは、垂直に並
置された整列状態の燃料棒の少なくともいくつかを保持
している。燃料棒のいくつかは、上部タイプレート・ア
センブリ及び下部タイプレート・アセンブリの両方に取
り付けられている。通常、ウォータロッドも上部タイプ
レート・アセンブリと下部タイプレート・アセンブリと
の間に設けられており、特に燃料バンドルの上側区域内
の減速水対燃料比を改善する。
【０００７】燃料バンドルは又、多数の燃料棒スペーサ
を含んでおり、これらのスペーサは、燃料バンドルの長
さに沿って様々な高さの位置に配設されている。これら
のスペーサが必要であるのは、燃料棒が長く（約１６０
インチ）そして細く（直径約０．４インチ〜０．５イン
チ）、燃料バンドル内の流体流及び原子力発生により力
を受けて摩擦接触を成すおそれがあるからである。スペ
ーサはそれぞれの高さにおいて、各燃料棒に適当な横方
向の拘束を与え、こうして燃料棒相互の間の摩擦接触を
防止すると共に燃料棒を燃料バンドルの長さに沿って均
等相互間隔に維持することにより、最適性能をもたら
す。これらのスペーサは、破片が捕捉されると共に燃料
棒を破損させるおそれのある位置であることを認識され
たい。
【０００８】各燃料バンドルは、チャンネルによって囲
まれている。このチャンネルによって、上部タイプレー
ト・アセンブリと下部タイプレート・アセンブリとの間
を流れる水は、ただ１つの燃料バンドルに限定され、上
部タイプレート・アセンブリと下部タイプレート・アセ
ンブリとの間の隔離流路内を流れる。チャンネルは又、
燃料バンドルを貫通している蒸気発生用流路を周囲のコ
アバイパス域から隔離するように作用する。このバイパ
ス域は、制御棒の貫通に利用されるものである。バイパ
ス域内の水も中性子減速をもたらす。
【０００９】沸騰水型原子炉の運転中に、元来の設計通
りの流れ分布を保つことは非常に重要である。特に、水
が下部（高圧）プレナム入口から炉心に入り、気水混合
物が燃料バンドルの上部タイプレート・アセンブリを経
て炉心から出るまでに、約２０ポンド毎平方インチ（ｐ
ｓｉ）の圧力降下が典型的な流量運転状態において発生
する。この圧力降下のうちの約７ｐｓｉ〜８ｐｓｉは、
燃料支持キャスティングを通流中に発生する。この圧力
降下は主として、原子炉の炉心を構成している多くの燃
料バンドルを通る冷却材及び減速材の流れの均等分布を
確保するためのものであり、ある出力率での原子炉内の
運転不安定性の防止と関係する。各燃料バンドルの下部
タイプレート・アセンブリでは、入口ノズルから流室へ
の流入及びタイプレート格子通流時に、約１ｐｓｉ〜
１．５ｐｓｉの圧力降下が生じ、各燃料バンドルの個々
の燃料棒の間の流れ分布の確保に寄与する。最後に、下
部タイプレート・アセンブリの出口から上部タイプレー
ト・アセンブリの出口までの燃料バンドル自体を通る流
れには通常、約１１ｐｓｉの圧力降下が発生する。新し
い燃料バンドルを炉心に導入するときには、これらの圧
力降下を維持する必要がある。さもないと、冷却材及び
減速材の流れ分布が悪化するおそれがある。
【００１０】下部タイプレート・アセンブリのタイプレ
ート格子に関しては、マトリクスを成す円筒形のボスと
ウェブとが通例、格子を形成している。ボスは燃料棒端
栓を支承するような寸法を有している。ボスとウェブと
は又、全体的に垂直方向に延在している複数の流路を形
成しており、これらの流路によって冷却材は、下部タイ
プレート・アセンブリの流れ遷移域から上方に流れて格
子を通り、そして燃料バンドルに入る。ボス及びウェブ
の間隔及び厚さは、水が格子を通流することに起因する
圧力降下を制御する主要因である。
【００１１】初期の格子構造では、燃料棒は比較的大き
な断面直径を有していたので、ボスは大きかった。比較
的最近の格子構造では、燃料棒はより小さな断面直径を
有しているので、ボスはそれだけ小さくなっている。
又、初期の構造では、最近の構造におけるよりも少ない
燃料棒が燃料バンドルを構成していた。しかしながら、
格子及び燃料バンドルの構造におけるこれらすべての変
化にもかかわらず、有意に変動する圧力降下を回避する
必要がある。例えば、１つの炉心を比較的古い（８×
８）燃料バンドルと比較的新しい（１１×１１）燃料バ
ンドルとで構成することが可能であり、各燃料バンドル
での圧力降下は均等であることが好ましい。新しい燃料
バンドル構造、特に下部タイプレート格子構造に関する
一方策は、より多くの燃料棒を設けて破片捕取機能を達
成し、しかも比較的古い燃料バンドル構造で生ずる圧力
降下と同等の圧力降下を保つようにすることである。
【００１２】通例、沸騰水型原子炉内の破片は、原子炉
建造時から残留する異物と、原子炉寿命中の腐食により
遊離する破片とを含んでいることがある。度重なる出力
停止及び保修中に、更に破片が蓄積する。原子炉は閉循
環系を構成しているので、破片は本質的に、経年と原子
炉の使用増加とに伴い堆積することを理解されたい。破
片の蓄積の特に厄介な通常の位置は、燃料バンドル内の
燃料棒の間、特に燃料棒スペーサの近辺である。各燃料
棒は、特定の高さにおいてスペーサによって囲まれてい
ることを想起されたい。破片はスペーサ構造体と燃料棒
との間に残留し易く、しばしば冷却材及び減速材の流れ
と共に激しく振動して、燃料棒の密封被覆と摩擦接触を
起こす。
【００１３】
【発明の概要】本発明は、燃料棒の下端を支持する下部
タイプレート・アセンブリを提供すると共に、破片捕取
装置（キャッチャ）を有している格子を包含している。
格子は、横方向に相隔たって全体的に直立している複数
の円筒形ボスを含んでおり、これらのボスは、貫通円筒
形開口を有している。これらの開口は、下部タイプレー
ト格子の上面と下面との間に延在していると共に、燃料
棒の下端を支承している。複数のウェブが又、格子の上
面と下面との間に延在していると共に、ボスを相互連結
している。ボスと、ウェブとは、格子を貫通している複
数の流路を画成している。更に詳述すると、ボスは、複
数の正方形マトリクスの隅（コーナ）に位置しているそ
れぞれの垂直中心線を有するように配置されており、ウ
ェブは、正方形マトリクスの辺に沿ってボスの間に線形
に延在している。即ち、円筒形ボスの凸部が、各マトリ
クスの直交関係にあるウェブ相互の間に延在している。
従って、ウェブと、ボスの凸部とは、格子を貫通してい
る冷却材流路を画成している。
【００１４】本発明によれば、破片捕取装置が各々の流
路内に配設されている。詳述すると、破片捕取装置は複
数の部材を含んでおり、各々の部材は、流路を画成して
いるボスの側壁とウェブの側壁との間に流路の横方向範
囲全域にわたって延在している。本発明のこの実施例で
は、各々の部材は、流路内に壁部を有している成形体、
例えばシリンダを含んでいてもよく、成形体の壁部は、
ボスの側壁及びウェブの側壁から隔たって流路内に破片
留置域を画成している。この成形部材は、円形若しくは
正方形シリンダ、角錐体であってもよく、又は円錐形部
材、即ち、格子を貫通する流れ方向に全体的に平行な軸
線を中心とする回転面を有しているものであってもよ
い。このような部材の上端は、格子の上面近辺でこの部
材をウェブとボスとに連結している横方向に突出したフ
ランジを有していてもよい。これらの部材は、下端が閉
ざされており、そして格子の下面に達していないか、格
子の下面と合致しているか、又は格子の下面を越えて突
出していてもよい。円錐形部材又は角錐形部材を用いる
場合には、下端を面取りしてもよい。複数の流れ開口が
各々の部材を貫通するように形成されており、冷却材流
を通す。特に、側壁と、底壁と、可能な場合にはフラン
ジとに流れ開口が設けられている。従って、成形部材
は、冷却材が各々の部材の流れ開口を通る際に、冷却材
からの破片の分離を可能にする。破片の少なくとも一部
が、成形部材とボス及びウェブの側壁との間の破片留置
域に入り、そこに滞留し得る。
【００１５】成形体部材の表面積は各流路の断面積と比
べて大きいので、かなりの数の流れ開口を成形体部材に
設けることができ、これにより、格子内の圧力降下（圧
損）を最小にすることができる。成形体部材は、下部タ
イプレート・キャスティング（鋳物）の一部として製造
してもよいし、又は別個に鋳造して、例えば溶接により
格子に固定してもよい。代替的に、成形部材は、下部タ
イプレート格子の下流側に重ねられて接合された水平板
の一部を形成し得る。前述のように、成形体部材は、流
路内に配設された下方に突出している円錐体又は角錐体
であってもよく、部材の外面と、流路を形成しているボ
ス及びウェブの側壁との間に破片留置域を画成するもの
である。
【００１６】本発明の他の実施例では、第１の組及び第
２の組のバーが流路内に配設されており、各々の組のバ
ーは、横方向に延在していると共に相隔たっている全体
的に平行な複数のバーである。詳述すると、横方向に離
間している全体的に平行な第１の組の流れバーは、格子
の下面の近辺に配設されており、冷却材がバーの間を上
方に流れることを可能にする。横方向に延在していると
共に離間している全体的に平行な第２の組のバーは、流
路内に、第１の高さから上方に離隔した第２の高さに配
設されており、やはり冷却材がバーの間を上方に流れる
ことを可能にする。第１の組及び第２の組のバーは、互
いに直交関係にある。即ち、第１の組及び第２の組のバ
ーは、互いに直角に延在している。従って、バーの各高
さにおける流れ面積は、直交関係にある両組のバーを垂
直方向に見た場合の流れ面積よりも大きい。好適な実施
例では、バーは上方に向けてテーパを付けられて、ディ
フューザを形成しており、これにより、流れが膨張して
流路に入る際の圧力損失を最小にする。又、バーの下縁
には、ある半径の丸みが付けられており、バーの間の区
域内への流れの遷移を滑らかにする。
【００１７】本発明による好適な実施例では、核燃料集
合体用の下部タイプレート格子が提供される。この下部
タイプレート格子は、燃料棒の下端を支承するような寸
法の開口を画成している横方向に相隔たった全体的に円
筒形の複数のボスと、下部タイプレート格子を貫通する
複数の流路をこれらのボスと共に画成するように、これ
らのボスを相互連結している複数のウェブとを含んでい
る。ボスと、ウェブとは、燃料棒を格子の上方に支持す
る支持構造体を少なくとも部分的に形成している。複数
の部材が格子によって担持されていると共に、それぞれ
の流路内に配設されている。各々の部材は、ボスの側壁
とウェブの側壁との間において流路の横方向範囲全域に
わたって延在していると共に、流路内に壁部を有してい
る。これらの壁部は、ボス及びウェブの側壁から離隔し
ており、壁部と側壁との間に破片留置域を画成してい
る。各々の部材は、冷却材流を通す複数の流れ開口を有
しており、格子を通流する冷却材から破片を分離すると
共に破片を破片留置域に蓄積することを可能にする。
【００１８】本発明による他の好適な実施例では、核燃
料集合体において、下部タイプレート格子が設けられて
いる。この下部タイプレート格子は、燃料棒の下端を支
承するような寸法の開口を画成している横方向に相隔た
った全体的に円筒形の複数のボスと、下部タイプレート
格子を貫通する複数の流路をこれらのボスと共に画成す
るように、これらのボスを相互連結している複数のウェ
ブとを含んでいる。ボスと、ウェブとは、燃料棒を格子
の上方に支持する支持構造体を少なくとも部分的に形成
している。横方向に相隔たっている全体的に平行な第１
の組のバーが、各流路内の第１の高さにおいて各流路を
横切って延在しており、横方向に相隔たっている全体的
に平行な第２の組のバーが、第１の高さから離間した第
２の高さにおいて各流路を横切って延在している。第１
の組及び第２の組のバーは、互いに実質的に直交して延
在している。
【００１９】
【発明の目的】従って、本発明の主目的は、核燃料バン
ドルを支持する新規で改良された下部タイプレート格子
を提供することにあり、この下部タイプレート格子は、
そのタイプレート格子を通る冷却材流に混入している破
片の通過を制限すると共に圧損を最小にする破片捕取装
置を有しているものである。
【００２０】
【実施例】図１に燃料集合体の代表例が総体的に参照番
号１０で示されており、核燃料バンドルを形成している
複数の核燃料棒１２が示されている。棒１２は、上端で
上部タイプレート１４に連結されていると共に下端で下
部タイプレート格子１６に支持されており、下部タイプ
レート格子１６は、総体的に参照番号２３で示すタイプ
レート・アセンブリの一部を形成している。スペーサ１
８が垂直方向に離間した複数の位置に配置されており、
燃料棒１２の横方向の相互間隔を維持する。燃料バンド
ルは燃料バンドル・チャンネル２０内に配設されてお
り、これにより、タイプレート・アセンブリ２３の底部
ノズル又は入口開口２２を通って流入する冷却水が、そ
こから上方に流れ、拡大流室２７を画成している遷移構
造体２５を通り、更に下部タイプレート格子１６を通っ
て燃料棒の周囲を流れ、その結果、蒸気が発生する。
【００２１】図２及び図３に、下部タイプレート・アセ
ンブリ２３をより詳細に示す。詳述すると、下部タイプ
レート格子１６は複数の円筒形ボス３２を含んでいる。
円筒形ボス３２は、タイプレート格子１６の上面３４と
下面３６との間に延在しており、核燃料棒の円筒形端栓
を受け入れて、燃料棒を支持している。図３に示すよう
に、円筒形ボス３２はそれぞれの垂直中心線を有してお
り、これらの中心線は、ボス３２の実質的に正方形のマ
トリクスの隅（コーナ）に配置されている。これらの正
方形マトリクスを相互連結していると共に正方形マトリ
クスの辺を形成しているウェブ３８が、隣り合う円筒形
ボス３２をボス３２の半径方向線に沿って接合してい
る。ウェブと、ボスとは、下部タイプレート格子１６の
上面と下面との間に延在している。その結果、ウェブ３
８は各正方形マトリクスの辺に沿って形成された部分を
有していると共に、円筒形ボス３２の外側凸部と共に、
冷却材流路４０を画成していることがわかる。流路４０
は、格子の上面と下面との間に延在しており、これらの
流路によって冷却材は、流室２７から格子１６を通流し
て、下部タイプレート・アセンブリ２３によって支持さ
れている燃料棒の周囲を上昇する。
【００２２】次に、図４及び図５（Ａ）を参照すると、
本発明の下部タイプレート格子の破片捕取機能は、流路
４０内に配設されている成形体部材４２によって実行さ
れる。本発明の第１の実施例では、成形体部材４２は、
不連続な側壁４４を有している正方形シリンダを含んで
おり、この正方形シリンダは、底部が壁４６によって閉
ざされている。正方形シリンダ４２の上端は、横方向に
突出しているフランジ４８を有しており、このフランジ
はウェブ及びボスの側壁部と係合している。図示のよう
に、部材４２はボスの側壁とウェブの側壁との間の流路
４０の横方向範囲全域にわたって広がっていると共に延
在している。不連続な側壁４４はボス及びウェブの側壁
と共に、破片留置域５０を画成している。
【００２３】成形体部材４２は、その側壁４４及び底壁
４６に形成されている複数の開口５２を有しており、冷
却材が上方に向かって流路４０を通ることを可能にす
る。即ち、側壁４４と、底壁４６とは、冷却材がその開
口５２を通流して部材４２の境界内に入り、そして上昇
して燃料棒の間の流域内に入るのを可能にする開口５２
を有している。部材４２を流路４０の限定空間内に大き
な表面積を有するように形成することにより、部材４２
の貫通流れ開口の総合面積を流路の面積に近似させ、こ
うして、格子内の圧力降下を最小にすると同時に、破片
捕取機能の達成を可能にする。従って、流れ開口５２よ
りも大きな寸法の破片は、冷却材が開口５２を通流する
につれて格子１６を通ることを成形部材４２によって阻
止される。破片は部材４２とボス及びウェブの側壁との
間の破片留置域５０内に捕集され得る。
【００２４】成形部材は格子の下面の下方に突出してお
り、格子の下方の流室内に達し得ることを理解された
い。即ち、図５（Ｂ）において、図５（Ａ）におけると
同様の正方形シリンダ４２ａが例示されており、この場
合、部材４２ａは格子の下面３６の下方に突出してお
り、貫通流れ開口５２ａを有している端壁４６ａで終端
している。
【００２５】図６及び図７は本発明の他の実施例の成形
部材４２ｂを示す。この実施例の部材４２ｂはピラミッ
ド（角錐）形であって、不連続な側壁５４を有し得る。
この場合にも、角錐形部材４２ｂの側壁５４は、複数の
開口５２ｂを有しており、これらの開口により冷却材
は、部材４２ｂを通って部材４２ｂの境界内に入り、そ
して核燃料棒周囲の区域に流入することができる。前述
の実施例におけるように、破片留置域５０ｂが、ボス３
２ｂ及びウェブ３８ｂの側壁と、角錐形部材４２ｂを画
成している壁部との間に設けられている。部材４２ｂは
格子の下面の下方に突出していることに注意されたい。
【００２６】図８及び図９は本発明の他の実施例の成形
部材４２ｃを示す。この実施例の部材４２ｃは円錐形で
あって、格子１６ｃを通る冷却材流の上昇方向と実質的
に平行な軸線Ａ−Ａを中心とする回転面を構成してい
る。円錐形部材４２ｃの壁は複数の開口５２ｃを有して
おり、これらの開口によって冷却材は、部材４２ｃを通
って部材４２ｃの境界内に入り、そして核燃料棒周囲の
区域に流入することができる。前述の実施例におけるよ
うに、破片留置域５０ｃが、ボス３２ｃ及びウェブ３８
ｃの側壁と、角錐形部材４２ｃを画成している壁部との
間に設けられている。又、前述の実施例におけるよう
に、円錐形部材４２ｃの頂点は格子１６ｃの下面の下方
に突出している。
【００２７】本発明の前述の諸実施例、即ち、図４〜図
９の実施例では、部材４２は、例えば、好ましくは流路
内の個々の部材をそれらの上縁に沿って溶接することに
より、流路内に適当に固定されている。本発明の代替実
施例では、成形部材は、格子１６の上面に重なっている
別個の板と一体に形成され得る。図１０を参照すると、
板７０は、ボスの貫通開口と対応していると共に合致し
ている適当な開口を有しており、これらの開口は、板が
格子に載置されたときに、燃料棒端栓を受け入れる。部
材４２ｄは板７０の一方の側から垂下又は突出してお
り、板７０を格子の上面に載置し且つ固定したときに、
流路４０ｄ内に延在している。板７０は、図１０に参照
番号７２で示すように、板及び格子の外周に沿う溶接に
より格子に固定され得る。
【００２８】更に詳述すると、図１０に示す本発明の実
施例において、部材４２ｄは格子１６ｄと一体に鋳造さ
れていてもよいし、又は重ね板７０と一体に鋳造されて
いてもよい。この実施例では、重ね板７０は、ボス３２
ｄの貫通開口と合致するような寸法の複数の開口を有し
ているので、燃料棒の端栓を板の開口とボス３２ｄの開
口とに挿通させることができる。加えて、成形部材４２
ｄを板７０から垂下するように配置し得るので、板７０
を格子１６ｄに重ねたときに、部材４２ｄは流路開口４
０ｄ内に突入する。前述の諸実施例におけるように、板
７０を格子１６ｄに重ねたときに、部材４２ｄは流れ開
口４０ｄ内に、格子１６ｄの下面に達しないか、その下
面と合致するか、又はその下面の下方に達するように突
出し得る。部材４２ｄの形状は前述の例示形状の任意の
もの、即ち、円形円筒形若しくは正方形円筒形、角錐形
若しくは円錐形、又は角錐台形若しくは円錐台形であっ
てもよいことを認識されたい。又、前述の諸実施例にお
けるように、部材４２ｄは複数の開口５２ｄを有してお
り、これらの開口によって冷却材は、部材４２ｄと板７
０の対応開口とを通流して燃料棒の周囲を流れる。
【００２９】次に図１１〜図１４に示す本発明の実施例
では、流路４０ｅが前述と同様に、ボス３２ｅの側壁
と、ウェブ３８ｅの側壁とによって形成されている。し
かしながら、流路４０ｅ内には、本発明のこの実施例に
よれば、２つの組の複数のバーが設けられており、各々
の組のバーは、格子の各流路内において相異なる高さに
存在している。詳述すると、横方向に離間している全体
的に平行な第１の組のバー８０が、格子１６ｅの下面近
辺の第１の高さにおいて、ボス３２ｅの全体的に対向し
た凸部の間、及び対向したウェブ３８ｅの間に延在して
いる。横方向に離間している全体的に平行な第２の組の
バー８２が、第１の組のバー８０の第１の高さから上方
に離隔した高さにおいて、対向したボスの凸部の間、及
び対向したウェブの間に延在している。加えて、第１の
組のバー８０及び第２の組のバー８２は、図１１及び図
１４に示すように互いに直交して配置されている。その
結果、図１４の平面図に示すような十字交差パターンの
バーが配設されている。バーは垂直方向に相隔たってい
るので、流路内の流れ面積は一組のバーの太さだけ効果
的に減少し、同時に、平面図で見て直交関係にあるバー
８０及び８２を貫通する流れ開口よりも大きな寸法の破
片がこの破片捕取装置によって捕捉される。この構成で
は、格子１６ｅに最小の圧力降下が発生する。好ましく
は、第１の組及び第２の組のバー８０及び８２は、格子
１６ｅの上面より下面に接近して配置されている。
【００３０】加えて、バーは流れが格子１６ｅを通るこ
とを容易にするように形成されている。図１２及び図１
３に明示のように、バーの側壁には、上方に内向きテー
パ８４が付けられており、隣接したバーの側壁と共にデ
ィフューザ８６を形成している。これは、バーとボス３
２ｅ及びウェブ３８ｅの側壁との間の流れの流路内への
移行を滑らかにする。更に、各々のバーの下縁には、あ
る半径の丸み８８が付けられており、これも格子１６ｅ
を通る流れの移行を滑らかにする。
【００３１】以上、本発明の最適な実施例と考えられる
ものについて説明したが、本発明は、開示した実施例に
限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で様々
な改変及び均等構成が可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の燃料集合体の縦断面図であって、下部タ
イプレート・アセンブリ上に支持されている燃料バンド
ルを示す図である。
【図２】図３の線２−２に全体的に沿った従来の下部タ
イプレート・アセンブリの拡大断面図である。
【図３】従来の下部タイプレート格子の平面図である。
【図４】下部タイプレート格子の拡大断片平面図であっ
て、本発明により流路内に配置した破片捕取装置を示す
図である。
【図５】図５（Ａ）は図４の線５−５に全体的に沿った
断面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）と類似の図であ
って、下部タイプレートの下面の下方に突出している破
片捕取部材を示す図である。
【図６】図４と類似の図であって、本発明による破片捕
取装置を有しているタイプレート格子の他の形態を示す
図である。
【図７】図６の線７−７に全体的に沿った断面図であ
る。
【図８】図４と類似の図であって、本発明による破片捕
取装置を有しているタイプレート格子の更に他の形態を
示す図である。
【図９】図８の線９−９に全体的に沿った断面図であ
る。
【図１０】本発明の他の実施例の断面図である。
【図１１】図４と類似の図であって、本発明の更に他の
態様を示す図である。
【図１２】図１１の線１２−１２に全体的に沿った断面
図である。
【図１３】図１１の線１３−１３に全体的に沿った断面
図である。
【図１４】バーを配置した場合の図１１の流路を示す平
面図である。
【符号の説明】
１０ 燃料集合体 １２ 燃料棒 １６、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ 下部タイプレート格子 ２３ 下部タイプレート・アセンブリ ２５ 遷移構造体 ３２、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ ボス ３８、３８ｂ、３８ｃ、３８ｅ ウェブ ４０、４０ｄ、４０ｅ 冷却材流路 ４２ 正方形シリンダ（成形部材） ４２ａ 正方形シリンダ ４２ｂ 角錐形部材 ４２ｃ 円錐形部材 ４２ｄ 成形部材 ４４、５４ 側壁 ４６、４６ａ 底壁（端壁） ４８ フランジ ５０、５０ｂ、５０ｃ 破片留置域 ５２、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ 流れ開口 ７０ 板 ８０、８２ バー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブルース・マツナー アメリカ合衆国、カリフォルニア州、サ ン・ホゼ、クレスモント・ドライブ、1920 番

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 核燃料集合体用の下部タイプレート格子
    であって、 燃料棒の下端を支承するような寸法の開口を画成してい
    る横方向に相隔たった全体的に円筒形の複数のボスと、 前記格子を貫通する複数の流路を前記ボスと共に画成す
    るように、該ボスを相互連結しているウェブであって、
    前記ボスと、前記ウェブとは、燃料棒を前記格子の上方
    に支持する支持構造体を少なくとも部分的に形成してい
    る、ウェブと、 前記格子により担持されていると共に前記流路内にそれ
    ぞれ設けられている複数の部材とを備えており、 該部材の各々は、前記ボス及び前記ウェブの側壁の間に
    おいて前記流路の横方向範囲全域にわたって広がって延
    在していると共に、前記流路内に壁部を有しており、該
    壁部は、前記側壁から離隔して該壁部と前記側壁との間
    に破片留置域を画成しており、前記部材の各々は、冷却
    材流を通す複数の流れ開口を有しており、前記格子を通
    流している冷却材から破片を分離すると共に破片を前記
    破片留置域に蓄積することを可能にしている核燃料集合
    体用の下部タイプレート格子。
  2. 【請求項２】 前記部材の各々の前記壁部は、角度を成
    して関連し合った不連続な壁部を含んでおり、該壁部
    は、全体的に前記格子を通る冷却材流の方向に延在して
    いる請求項１に記載の下部タイプレート格子。
  3. 【請求項３】 前記部材の各々の前記壁部は、前記格子
    を通る冷却材流の方向に全体的に平行な軸線を中心とす
    る回転面を形成している請求項１に記載の下部タイプレ
    ート格子。
  4. 【請求項４】 前記格子は、上面と、下面とを有してお
    り、前記部材の各々は、前記格子の前記上面の近辺で前
    記壁部と前記ボス及び前記ウェブとを連結している横方
    向フランジを有している請求項１に記載の下部タイプレ
    ート格子。
  5. 【請求項５】 前記フランジを貫通している流れ開口を
    含んでいる請求項４に記載の下部タイプレート格子。
  6. 【請求項６】 前記格子は、上面と、下面とを有してお
    り、前記部材の各々は、前記上面の近辺から前記下面の
    下方まで延在している請求項１に記載の下部タイプレー
    ト格子。
  7. 【請求項７】 前記格子に重なっている板であって、前
    記部材は、前記板から垂下して前記流路内に設けられて
    いる、板と、 該板と前記格子とを相互に固定する手段とを含んでいる
    請求項１に記載の下部タイプレート格子。
  8. 【請求項８】 請求項１に記載の下部タイプレート格子
    を有している核燃料集合体における燃料棒支持構造体で
    あって、入口ノズルと、前記下部タイプレート格子と、
    前記ノズルに入る冷却材を受け入れると共に前記下部タ
    イプレート格子に冷却材を流す流室を画成している遷移
    構造体とで構成されている下部タイプレート・アセンブ
    リを含んでいる燃料棒支持構造体。
  9. 【請求項９】 請求項１に記載の下部タイプレート格子
    を有している核燃料バンドル及びその支持装置であっ
    て、上部タイプレート・アセンブリ及び下部タイプレー
    ト・アセンブリと、該上部タイプレート・アセンブリと
    該下部タイプレート・アセンブリとの間に設けられてい
    ると共に複数の燃料棒を含んでいる核燃料バンドルとを
    含んでおり、前記下部タイプレート・アセンブリは、前
    記核燃料バンドルを支持する前記下部タイプレート格子
    を含んでいる核燃料バンドル及びその支持装置。
  10. 【請求項１０】 核燃料集合体における下部タイプレー
    ト格子であって、 燃料棒の下端を支承するような寸法の開口を画成してい
    る横方向に相隔たった全体的に円筒形の複数のボスと、 前記格子を貫通する複数の流路を前記ボスと共に画成す
    るように、該ボスを相互連結しているウェブであって、
    前記ボスと、前記ウェブとは、燃料棒を前記格子の上方
    に支持する支持構造体を少なくとも部分的に形成してい
    る、ウェブと、 前記流路内の第１の高さにおいて前記流路の各々を横切
    って延在している横方向に相隔たった全体的に平行な第
    １の組のバーと、 前記第１の高さから離間した第２の高さにおいて前記流
    路の各々を横切って延在している横方向に相隔たった全
    体的に平行な第２の組のバーであって、前記第１の組及
    び第２の組のバーは、互いに実質的に直交して延在して
    いる、第２の組のバーとを備えた核燃料集合体における
    下部タイプレート格子。
JP7275295A 1994-10-27 1995-10-24 核燃料集合体用の下部タイプレート格子、燃料棒支持構造体、並びに核燃料バンドル及びその支持装置 Withdrawn JPH08240678A (ja)

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