JPH08240680A - 原子炉用の下部タイプレート・アセンブリ、並びに原子炉用の燃料バンドル及び下部タイプレート・アセンブリ - Google Patents

原子炉用の下部タイプレート・アセンブリ、並びに原子炉用の燃料バンドル及び下部タイプレート・アセンブリ

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JPH08240680A
JPH08240680A JP7285529A JP28552995A JPH08240680A JP H08240680 A JPH08240680 A JP H08240680A JP 7285529 A JP7285529 A JP 7285529A JP 28552995 A JP28552995 A JP 28552995A JP H08240680 A JPH08240680 A JP H08240680A
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JP7285529A
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English (en)
Inventor
Eric B Johansson
エリック・バーティル・ジョハンソン
Jr Jaime A Zuloaga
ジェイム・アントニオ・ツロアガ，ジュニア
David W Danielson
デイビッド・ウォーリン・ダニエルソン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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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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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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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】 燃料バンドル内への破片の流入を阻止すると
共に冷却材の圧力損失を最小にすることのできる原子炉
用の下部タイプレート・アセンブリを提供する。 【解決手段】 下部タイプレート・アセンブリは、上部
タイプレートと下部タイプレートとの間に支持されてい
る複数の燃料棒を含んでいる。このアセンブリは、上側
格子部と、下側本体部とを含んでいる。上側格子部は、
複数の燃料棒支持ボスを有している。ボスは、複数のウ
ェブによって相互連結されてボスの間に流れ開口を形成
している。本体部は、底部入口ノズルと、周壁とを含ん
でおり、周壁は、内側に流室を画成するように底部ノズ
ルと上側格子部との間に延在している。破片捕取装置が
流室内に配置されており、一対の重ね合わせた板４０、
４２を含んでいる。各板は実質的に同じ寸法、形状及び
ピッチの複数の孔４４、６８を有しており、一方の板４
０の孔４４は、他方の板４２の孔６８から孔ピッチの半
分だけずれている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には原子炉に関
し、特に、沸騰水型原子炉の燃料バンドル用の下部タイ
プレート・アセンブリに関する。更に詳細には、本発明
は、下部タイプレート・アセンブリに組み込まれた破片
捕取装置に関する。この破片捕取装置は、垂直方向に相
隔たった一対の比較的厚い板で構成されており、各々の
板には、同様な寸法及びピッチの比較的大きな孔が形成
されているが、上板の孔の配列は下板の孔の配列からず
れている。この破片捕取装置は、下部タイプレート・ア
センブリを通流してその下流の燃料バンドル域に流入す
る冷却材の圧力損失を最小にするように構成されてい
る。
【０００２】
【従来の技術】沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）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（冷却材）閉循環系内に破
片を蓄積するものとして知られている。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。事実上、破片はＢＷＲ内の燃料棒破損の主な原因
となる。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が有用である。先ずこ
の要約を述べた後に、燃料バンドル構造について述べ、
更に、燃料バンドル内の圧力降下域を実質上不変に保つ
必要を強調する。次いで、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】ＢＷＲの構造では、原子炉には大きな中央
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、各々の燃料バンドルは複数
の燃料棒を含んでいる。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、各々の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、各々の燃料棒の周囲を流れ、そこで加熱されて
蒸気を生成し、次いで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、エネルギの発生の
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。燃料バンドル内の現存の圧力
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悪影響を与えるおそれがあ
る。
【０００５】ＢＷＲ用の燃料バンドルは通例、下部タイ
プレート・アセンブリと上部タイプレート・アセンブリ
との間に支持されている。下部タイプレート・アセンブ
リは、（１）上側格子と、（２）下側入口ノズル、及び
この入口ノズルから格子までの遷移域を形成している関
連構造体とを含んでいる一体の又は２つの部分から成る
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、こ
のタイプレート格子は、２つの目的を有する。第１に、
この格子は、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
域に流入して、並んで支持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
々の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いる。これらの燃料棒の各々は、
核分裂性物質を内蔵しており、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発生用蒸気を生
成する。起立した燃料棒のマトリクスは、その上端が上
部タイプレート・アセンブリと係合している。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（燃料棒マトリクス内
に）延在しており、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、各々の燃料バンド
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）、流体流及び原子力発生によって力を受けて
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、各々の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
等相互間隔に維持して最適な性能をもたらす。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する
おそれのある位置であることを認識されたい。
【０００８】各々の燃料バンドルは、細長いチャンネル
によって包囲されている。このチャンネルによって、下
部タイプレート・アセンブリと上部タイプレート・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
限定されて、隔離流路内を流れる。チャンネルは又、燃
料バンドルを貫通す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】ＢＷＲ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、炉心入口か
ら炉心出口までに、約２０ポンド毎平方インチ（ｐｓ
ｉ）の圧力降下（圧損）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〜８ｐｓ
ｉは、入口オリフィス及び燃料支持キャスティングの通
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の防止と関係す
る。各々の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時及びタイプレー
ト格子通流時に、約１ｐｓｉ〜１．５ｐｓｉの圧力降下
が生じ、各々の燃料バンドルの個々の燃料棒の間の流れ
分布の均等化に寄与する。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
出口まで燃料バンドル自体を通る流れには通常、約１１
ｐｓｉ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、これらの流れ抵抗を維持する必
要がある。さもないと、冷却材及び減速材の流れ分布が
炉心内の様々な種類の燃料の間で悪化されるおそれがあ
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複数の
ボス及びウェブが一般には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
ウェブとの間の流れ面積は、水の格子通流に起因する圧
力降下を制御する主要因である。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。しかしながら、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
スも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
を形成していた。
【００１１】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、かなり
の圧力降下変動を防止する必要がある。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（１０×１０）燃料バンドルとで構成することがで
き、各々の燃料バンドルを通る流れ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
ドル構造で生ずる流れと実質的に同等の流量を保つこと
である。
【００１２】通例、ＢＷＲ内の破片は、原子炉建造並び
に出力停止時の保守及び修理作業により残留する異物を
含んでいることがある。度重なる出力停止及び修理中
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、破片は本質的には、経年及び原子炉の使用増
加に伴い蓄積することを理解されたい。破片蓄積の特に
厄介な、しかしながら通常の位置は、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。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】破片は様々な形状及び寸法で存在し得る。
例えば、０．０２５インチほどの小さな直径の棒、小さ
なボルト、機械加工から生ずる螺旋巻きのもの、及び金
属スラブ等が存在し得る。本発明による破片捕取装置
（キャッチャ）の主目的は、このような破片ができるだ
け燃料バンドルに入らないようにすることにある。この
目的から先ず考えられるのは、細かい金網スクリーンの
使用であろう。しかしながら、破片捕取装置は、それが
破損して更なる破片を発生する危険のないように頑丈で
なければならない。
【００１４】破片捕取装置の設計に関する他の拘束とし
て、冷却材からの蓄積物の層が増大して流路を閉塞して
しまうことを防止する必要がある。この拘束は多孔板の
孔の寸法の下限を設定する。更に他の拘束は、破片捕取
装置を有していない新しい燃料バンドルをも内蔵してい
る炉心内に、破片捕取装置を有している新しい燃料バン
ドルを挿入したときの圧力降下特性が同様となるよう
に、破片捕取装置における圧力降下を制限しなければな
らないことである。
【００１５】
【発明の概要】本発明は、独特な破片捕取装置を組み込
んだ下部タイプレート・アセンブリに関し、この破片捕
取装置は、破片を非常に小さな寸法のものまで阻止して
冷却材からの蓄積物の蓄積の影響を最小にし、しかも圧
力損失を最小にする。下部タイプレート・アセンブリ
は、下部タイプレートの燃料棒支持格子を形成している
通常の上部と、下部タイプレート流室とそれより下方の
入口オリフィス又はノズルとを形成している下部とを含
んでいる。本発明による破片捕取装置は、カートリッジ
の形態を成しており、下部タイプレートの下部に挿入さ
れて適所に溶接されている。しかしながら、破片捕取装
置を詳述する前に、燃料棒支持格子構造の更なる簡単な
説明をして理解に役立てたい。
【００１６】前述のように、下部タイプレート格子は、
燃料棒を、チャンネル付き燃料バンドル内への冷却材流
の円滑な且つ実質的に均等な膨張を可能にするように支
持している。このような支持を達成するために、貫通開
口を画成している横方向に相隔たった複数の全体的に円
筒形のボスが、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、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ボスを相互連結している。
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。円筒形ボスの凸部が各々の
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。即ち、下部タイプレート格子の上部のボス凸部
と、ウェブとは、ボスの間に複数の冷却材流れ開口又は
流れ区域を画成している。
【００１７】本発明によれば、破片捕取装置が下部タイ
プレート・アセンブリの流室内において下部タイプレー
ト格子の上流に設けられている。好適な構成の破片捕取
装置は、一対の比較的厚い板で形成されており、各々の
板には、比較的大きな孔が形成されている。２つの板の
孔の寸法及びピッチは同じであるが、上板の孔の配列
は、２つの直交した方向の各々における孔の間隔の半分
に等しい距離だけずれている。
【００１８】第１の実施例では、上板は正方形の孔の配
列を含んでおり、これらの孔は、丸みを付けた隅部（コ
ーナ）を有している。これらの孔は、一連の実質的に垂
直なリガメント又はウェブによって囲まれており、リガ
メント又はウェブの上縁及び下縁には、流れ抵抗を最小
限にするように丸みが付けられている。又、上板には一
対の細長いレールが形成されており、これらのレール
は、２つの対向した側縁に沿って延在していると共に下
面から下方に突出している。下板にも正方形の孔の配列
が形成されており、これらの孔は、上板の孔と同様の丸
みを付けた隅部を有している。下板の孔は、寸法及びピ
ッチが上板の孔と同じであるが、孔の配列は、２つの互
いに直交した方向の各々における孔の間隔の半分に等し
い距離だけずれている。その結果、上板の各孔は、下板
の４つのリガメント又はウェブの結合部上の中央に位置
している。
【００１９】下板には、その下板の２つの対向した側縁
に、上向きに延在している一体の側板が形成されてお
り、これらの側板は、下部タイプレート・アセンブリの
対向した側部に設けられている窓（ウィンドウ）内にぴ
ったり嵌まるように構成されている。上板は、これらの
側板内に嵌め込まれていると共に下板上に載置されてい
る。下板は又、２つの対向した側縁に沿って細長いレー
ルを有しており、これらのレールは、上板のレールと係
合している。２つの板は、これらのレールの合着部に沿
って溶接されて、一体のユニットを形成している。次い
で、このユニットは下部タイプレートの窓の１つに挿通
され得、更に側板が下部タイプレート・アセンブリの対
向した窓内に溶接される。
【００２０】２つの破片捕取板を上述のように結合した
ときに、両板の間に垂直方向の間隙が存在していること
に注意されたい。この間隙の大きさは、圧力降下低減の
達成と、阻止される破片の寸法の制限との間の妥協によ
るものである。もし間隙がゼロであれば、圧力降下は非
常に大きいが、間隙が増加するにつれて、垂直方向に対
してある角度で通過し得る棒状破片の直径も増加する。
間隙が非常に大きく、破片棒長を超えた場合には、２つ
の板は事実上、互いに無関係になり、そして棒は各々の
板をあたかも他の板が存在しないかのように通り抜ける
ことができる。
【００２１】本発明による改変された破片捕取装置の設
計では、上板及び下板の両方において孔を相互連結して
いるリガメント又はウェブは、頂部から底部までテーパ
が付けられており、孔を通る流れに対してディフューザ
として作用する。この構成は、上板からの出口圧力損失
を減少させると共に、下板から上板への流れ遷移をより
円滑にする。
【００２２】本発明による破片捕取装置の他の改変で
は、上板及び下板の各々の板においてテーパ付き円形孔
が利用されている。テーパ角は、流れが最小直径から膨
張する際に、圧力降下を最小にするように選定されてい
る。各々に開示した実施例において、上板と下板とは、
フィルタ表面に蓄積物が溜まる結果生ずる流れ減少が非
常に少なくなるように、小流路の形成を回避するよう形
成されていると共に配置されている。フィルタ作用自体
は、破片をこし取ると共に非常にわずかな圧力降下しか
もたらさない複数の流路によって得られる。
【００２３】従って、本発明の広範な態様によれば、原
子炉用の下部タイプレート・アセンブリが設けられてい
る。このアセンブリは、上側格子部及び下側本体部と、
破片捕取装置とを含んでいる。上側格子部は、複数の燃
料棒支持ボスを有しており、これらのボスは、複数のウ
ェブによって相互連結されてボスの間に複数の流れ開口
を画成している。下側本体部は、入口ノズルと、周壁と
を含んでおり、この周壁は、内側に流室を画成するよう
に、底部ノズル（入口ノズル）と上側格子部との間に延
在している。破片捕取装置は、流室内に配置されている
と共に、一対の重ね合わせた板を含んでいる。各々の板
は、実質的に同じ寸法、形状及びピッチの複数の孔を有
しており、一対の板のうちの一方の板の孔は、一対の板
のうちの他方の板の孔からずれている。
【００２４】本発明の他の目的及び利点は、以下の詳述
から明らかとなろう。
【００２５】
【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で示されている。燃料集合体１０は、燃料バンド
ルを形成している複数の燃料棒１２を含んでいる。棒１
２は、上端が上部タイプレート１４に連結されていると
共に下端が下部タイプレート格子１６によって支持され
ており、この格子は、総体的に参照番号１８で示す下部
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２０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２２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１８の
底部ノズル又は入口開口２４を通って流入する冷却水は
上方に流れ、下部タイプレート・アセンブリ１８の周壁
２８によって画成されている流室２６を通り、更に下部
タイプレート格子１６を通り、次いで燃料棒１２の周囲
を燃料棒１２に沿って流れる。前述のように、冷却材内
の破片が下部タイプレート・アセンブリを通ってチャン
ネル内の燃料棒１２相互の間の区域に流入することを防
止することが重要である。
【００２６】図２及び図３には、下部タイプレート格子
１６を含んでいる下部タイプレート・アセンブリ１８が
示されている。下部タイプレート格子１６は好ましくは
（必ずしもそうでなくてもよいが）、下部タイプレート
・アセンブリの（周壁２８と底部ノズル２４とを含んで
いる）下部とは別個に形成されており、例えば溶接によ
り下部タイプレート・アセンブリの下部に固定されてい
る。下部タイプレート格子１６は、燃料棒１２を格子上
に支持しており、この支持のために、垂直方向に延在し
ている全体的に円筒形の複数のボス３０を含んでいる。
ボス３０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３０の複数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）のは、隣り合った円筒形ボス３
０にボス３０の半径方向線に沿って隣接していると共に
格子１６の上面と下面との間に延在しているウェブ３２
である。その結果、ウェブ３２は、各々の正方形マトリ
クスの辺に沿って形成されている部分を有しており、円
筒形ボス３０の外側凸部と共に、複数の開口又は流れ区
域３４の側壁を形成している。これらの開口又は流れ区
域３４によって、冷却材は格子１６を通流して、チャン
ネル付き燃料バンドル・アセンブリに入り得る。
【００２７】図４を参照すると、本発明による破片捕取
機能は、破片捕取カートリッジ３６によって達成され
る。このカートリッジは、下部タイプレート・アセンブ
リ１８’の周壁２８’の対向した側部に形成されている
一対の窓３８（１つを図示）内に滑り込ませて溶接され
ている。更に詳述すると、窓３８は周壁２８’の真っ直
ぐな側部に沿ってそのほぼ中央に形成されている。
【００２８】本発明の第１の実施例によれば、破片捕取
カートリッジ３６は、図５〜図１１に明示のように、比
較的厚い実質的に平らな一対の上板４０と下板４２とで
形成されている。特に図５及び図６に示すように、上板
４０には複数の比較的大きな孔４４が形成されており、
これらの孔は、実質的に正方形の板４０の４つの側縁４
８、５０、５２及び５４によって画成された実質的に正
方形の境界域４６内に正方形配列状に配置されている。
各々の孔４４は実質的に正方形であって、丸みを付けた
隅部（コーナ）５６を有している。孔４４は、２つの直
交した方向の各々において複数の平行な列を成して配設
されており、均等な形状及び厚さの複数のウェブ又はリ
ガメント５８によって相互連結されている。図６に明示
のように、ウェブ又はリガメント５８は、流れ抵抗を最
小限にするように、丸みを付けた上縁６０と下縁６２を
有している。
【００２９】板４０には側縁５０及び５４に沿って、下
方に突出している細長いレール６４及び６６が形成され
ている。その目的については後述する。図７及び図８に
示すように、破片捕取装置の下板４２にも複数の比較的
大きな孔６８が形成されており、これらの孔は、側縁７
２、７４、７６及び７８によって画成された正方形境界
域７０内に配置されている。各々の孔６８は、寸法及び
形状が孔４４と同じであり、孔ピッチも同じである。孔
６８は同様に、均等な形状及び厚さの複数のウェブ又は
リガメント８０によって相互連結されている。ウェブ又
はリガメント８０は、丸みを付けた上縁８２と下縁８４
とを有している。
【００３０】下板４２には又、一体の端板８６及び８８
が側縁７２及び７６に沿って形成されており、これらの
端板は、図９に明示のように上向きに延在している。対
向した側縁７４及び７８には、上方に突出しているレー
ル９０及び９２が形成されている。下板４２には、上板
４０と比べ、図７で見た場合の水平方向及び垂直方向の
両方向において一列の孔６８が追加して形成されている
ことに注意されたい。この構成は、下板の２つの対向し
た側縁７４及び７８に沿った寸法をわずかに大きくして
あることと共に、孔４４及び６８を２つの直交した方向
の各々において横方向にずらすことを可能にする。この
ずれについては、図１２及び図１３により後に詳述す
る。
【００３１】図１０は、上板４０のレール６４及び６６
を下板４２のレール９０及び９２に整合させて組み立て
るように配向した上板４０及び下板４２を示す。図１１
は組み立て関係にある上板４０及び下板４２を示す。好
ましくは、これらの板は、当接している両側のレール６
４及び９０、並びにレール６６及び９２に沿って溶接さ
れている。又、上板４０は側板８６及び８８の内側に嵌
まり込んでいることに注意されたい。
【００３２】図１２及び図１３を参照すればわかるよう
に、孔６８に対する孔４４の横方向のずれは、２つの直
交した方向の各々における孔の間隔の半分に等しい。そ
の結果、上板４０の各々の孔４４は、下板４２の４つの
リガメント８０の結合部上の中央に位置している。図１
３は孔４４及び６８のずれのみでなく、上板４０の下面
９４と下板４２の上面９６との間の垂直方向の間隙Ｇも
示す。この間隙は、上板４０及び下板４２それぞれのレ
ール６４及び６６とレール９０及び９２との垂直方向寸
法により決定されている。この間隙Ｇは必然的に、圧力
降下低減と破片寸法低減という二重目的の間の妥協によ
るものである。換言すると、もし間隙Ｇがゼロであれ
ば、圧力降下は非常に大きい。なぜなら、すべての流れ
が図１２に示す小域９８を通る必要があるからである。
間隙Ｇがゼロから増加するにつれて、流れも下側の孔６
８から水平方向に移動して上側の孔４４に達する。間隙
Ｇが更に増加すると、垂直方向に対してある角度で破片
捕取装置を通過し得る棒状破片の直径も増加する。間隙
Ｇが非常に大きい場合には、ひとたび間隙Ｇが破片棒長
を超えると、棒は各々の板をあたかも他の板が存在しな
いかのように通り抜けることができる。
【００３３】上述の実施例では、以下の寸法が適当と考
えられる。 上板及び下板の孔の側長 ０．２４０インチ 上側及び下側のリガメントの列内の幅 ０．１００イン
チ 上板及び下板の厚さ ０．４５０インチ 間隙Ｇ ０．１０インチ 図１４及び図１５は第２の実施例を示す。この実施例に
おける全体的な二重板構造は、上述のものと同様であ
り、便宜上、対応要素を表すために同様の参照番号に接
頭辞「１」を付したものを用いている。この代替の破片
捕取装置の設計では、上板１４０のリガメント１５８
と、下板１４２のリガメント１８０とは、底部から頂部
までテーパを付けてあり、下板及び上板それぞれの孔１
６８及び１４４を通る流れに対してディフューザとして
作用する。この構成は又、上板１４０からの出口圧力損
失を減少させると共に、下板１４２から上板１４０への
流れ遷移をより滑らかにする。
【００３４】図１６及び図１７は第３の実施例を示す。
この実施例の全体的な二重板構造も同様であり、この場
合、対応した類似要素を表すために、同様の参照番号に
接頭辞「２」を加えたものを用いている。この第３の実
施例では、両方の板２４０及び２４２における孔２４４
及び２６８は円形であり、頂部から底部まで内向きのテ
ーパを付けてある。加えて、各々の板における（直交し
た両方の方向において）隣り合った列の孔はずれてい
る。その結果、上板２４０の各々の孔２４４は、図１６
に明示のように、下板２４２の３つの孔２６８上の中央
に位置している。「Ａ」で表したテーパ角の好適な値
は、約７度〜９度であり、流れがそれぞれの板の孔内の
最小直径面積から膨張する際に、圧力降下が極めて少な
くなる。
【００３５】以上、本発明の最も実用的で最適な実施例
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】沸騰水型原子炉用の代表的な燃料バンドルの部
分断面部分側面図である。
【図２】図１の燃料バンドルにおいて用いられている形
式の下部タイプレート・アセンブリの断面側面図であ
る。
【図３】図２に示す下部タイプレート・アセンブリの平
面図である。
【図４】本発明の破片捕取装置を組み込んだ下部タイプ
レート・アセンブリの側面図である。
【図５】本発明の破片捕取装置の上板の平面図である。
【図６】図５に示す上板の部分断面正面図である。
【図７】本発明の破片捕取装置の下板の平面図である。
【図８】図７に示す下板の部分断面正面図である。
【図９】図７に示す破片捕取装置の下板の側面図であ
る。
【図１０】図５〜図９に示す上板及び下板の分解斜視図
である。
【図１１】図１０に示すような上板及び下板の組み立て
状態の斜視図である。
【図１２】組み立て状態の上板及び下板の部分平面図で
ある。
【図１３】図１２の線１３−１３に沿った断面図であ
る。
【図１４】本発明の第２の実施例における組み立て状態
の上板及び下板の部分平面図である。
【図１５】図１４の線１５−１５に沿った断面図であ
る。
【図１６】本発明の第３の実施例における組み立て状態
の上板及び下板の部分平面図である。
【図１７】図１６の線１７−１７に沿った断面図であ
る。
【符号の説明】
１２ 燃料棒 １６ 下側タイプレート格子 １８’ 下部タイプレート・アセンブリ ２４ 底部ノズル（入口ノズル） ２８’ 周壁 ３０ ボス ３２ ウェブ ３４ 流れ開口 ３６ 破片捕取カートリッジ ３８ 窓 ４０、１４０、２４０ 上板 ４２、１４２、２４２ 下板 ４４、６８、１４４、１６８、２４４、２６８ 孔 ５８、８０、１５８、１８０、２５８、２８０ リガメ
ント（ウェブ） ６４、６６、９０、９２ レール ８６、８８ 側板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェイム・アントニオ・ツロアガ，ジュニ ア アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州、 ウィルミントン、アプトン・コート、3300 番 (72)発明者 デイビッド・ウォーリン・ダニエルソン アメリカ合衆国、カリフォルニア州、アプ トス、ロック・ドライブ、427番

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 上側格子部及び下側本体部であって、前
    記上側格子部は、複数の燃料棒支持ボスを有しており、
    該ボスは、複数のウェブにより相互連結されて該ボスの
    間に流れ開口を形成しており、前記本体部は、入口ノズ
    ルと、内側に流室を画成するように底部の前記ノズルと
    前記上側格子部との間に延在している周壁とを含んでい
    る、上側格子部及び下側本体部と、 前記流室内に配置されている破片捕取装置であって、該
    破片捕取装置は、一対の重ね合わせた板を含んでおり、
    該板の各々は、実質的に同じ寸法、形状及びピッチの複
    数の孔を有しており、前記一対の板のうちの一方の板の
    前記孔は、該一対の板のうちの他方の板の前記孔からず
    れている、破片捕取装置とを備えた原子炉用の下部タイ
    プレート・アセンブリ。
  2. 【請求項２】 上側の前記板及び下側の前記板は共に、
    カートリッジ・ユニットを形成するように結合されてい
    る請求項１に記載の下部タイプレート・アセンブリ。
  3. 【請求項３】 前記周壁には、前記カートリッジ・ユニ
    ットを支承するような寸法及び形状を成した少なくとも
    １つの窓が形成されている請求項１に記載の下部タイプ
    レート・アセンブリ。
  4. 【請求項４】 前記一対の板の各々における前記複数の
    孔は、一連の実質的に垂直なリガメントにより囲まれて
    おり、該リガメントは、丸みを付けた上縁と下縁とを有
    している請求項１に記載の下部タイプレート・アセンブ
    リ。
  5. 【請求項５】 前記一対の板の各々における前記複数の
    孔は、実質的に正方形の形状である請求項４に記載の下
    部タイプレート・アセンブリ。
  6. 【請求項６】 前記一対の板の各々における前記複数の
    孔は、頂部から底部まで内向きのテーパを付けてある請
    求項１に記載の下部タイプレート・アセンブリ。
  7. 【請求項７】 前記各々の板における複数の孔は、円形
    である請求項１に記載の下部タイプレート・アセンブ
    リ。
  8. 【請求項８】 前記各々の板における複数の孔は、頂部
    から底部まで内向きのテーパを付けてある請求項７に記
    載の下部タイプレート・アセンブリ。
  9. 【請求項９】 それぞれの前記板の前記孔は、該孔のピ
    ッチの半分だけずれている請求項１に記載の下部タイプ
    レート・アセンブリ。
  10. 【請求項１０】 上部タイプレートと下部タイプレート
    ・アセンブリとの間に支持されている複数の燃料棒を含
    んでいる原子炉用の燃料バンドル及び下部タイプレート
    ・アセンブリであって、該下部タイプレート・アセンブ
    リは、 上側格子部及び下側本体部であって、前記上側格子部
    は、複数の燃料棒支持ボスを有しており、該ボスは、複
    数のウェブにより相互連結されて該ボスの間に流れ開口
    を形成しており、前記本体部は、入口ノズルと、内側に
    流室を画成するように底部の前記ノズルと前記上側格子
    部との間に延在している周壁とを含んでいる、上側格子
    部及び下側本体部と、 前記流室内に配置されている破片捕取装置であって、該
    破片捕取装置は、一対の重ね合わせた板を含んでおり、
    該板の各々は、実質的に同じ寸法、形状及びピッチの複
    数の孔を有しており、前記一対の板のうちの一方の板の
    前記孔は、該一対の板のうちの他方の板の前記孔からず
    れている、破片捕取装置とを備えた原子炉用の燃料バン
    ドル及び下部タイプレート・アセンブリ。
  11. 【請求項１１】 それぞれの前記板の前記孔は、該孔の
    ピッチの半分だけずれている請求項１０に記載の燃料バ
    ンドル及び下部タイプレート・アセンブリ。
JP7285529A 1994-11-07 1995-11-02 原子炉用の下部タイプレート・アセンブリ、並びに原子炉用の燃料バンドル及び下部タイプレート・アセンブリ Withdrawn JPH08240680A (ja)

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