JPH0843570A - 核燃料集合体における一体の下部タイプレート格子 - Google Patents

核燃料集合体における一体の下部タイプレート格子

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JPH0843570A
JPH0843570A JP7087314A JP8731495A JPH0843570A JP H0843570 A JPH0843570 A JP H0843570A JP 7087314 A JP7087314 A JP 7087314A JP 8731495 A JP8731495 A JP 8731495A JP H0843570 A JPH0843570 A JP H0843570A
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JP7087314A
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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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    • 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)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 減速材流内の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における一体
の下部タイプレート格子を提供する。 【構成】 一体の下部タイプレート格子１６が、燃料棒
を支持する下部と、上部とを有している。格子１６は、
複数の円筒形ボス部３６を含んでおり、ボス部３６は、
格子１６の下部から上方に延在していると共に正方形マ
トリクス状に配設されており、燃料棒の下端栓を支承し
ている。格子１６の下部から上方に延在している複数の
ウェブ部３８が、正方形マトリクスの辺に沿ってボス部
３６を連結している。格子１６の下部は複数の開口４２
を含んでおり、開口４２は、格子１６の上部の各正方形
マトリクス内にボス部３６の凸部とウェブ部３８とによ
って画成された流れ空間４０と連通している。各開口４
２はその下端隣接部に、ある半径の丸みが付けられてお
り、流れ空間４０と連通しているテーパ付き末広壁を有
している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、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・アセンブリの一部を形成している一体の下部タイプ
レート格子に関する。この格子は、下部タイプレートを
通る冷却水の流れから破片を分離する複数の小さな開口
を有している下部と、この下部と共に燃料バンドルを支
持している上部とを有している。このタイプレート格子
は、そのタイプレート格子を通って下部タイプレート・
アセンブリの下流域に流入する冷却水の圧力損失を最小
にするように構成されている。
【０００２】
【従来の技術】沸騰水型原子炉は多年にわたって使用さ
れている。これらの原子炉は、製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損失（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、多数の並置さ
れた燃料バンドルを含んでおり、各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、各燃料バンドルに導入されている。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
の気水混合物から蒸気がエネルギの発生のために抽出さ
れる。
【０００４】炉心支持キャスティングと、燃料バンドル
とは、炉心を通る水の循環における圧損源である。この
ような圧損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損を妨害す
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、入口から格子までの遷移域をもたらしてい
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
の拡大した流室に冷却材を導入する。流室の上端には、
ノズルと共に流室を画成しているタイプレート格子が配
置されている。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、並置して支持さ
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
燃料バンドルは、マトリクス（行列）を成している複数
の起立した燃料棒を含んでおり、これらの燃料棒の各々
は、核分裂性物質を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、複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と原子力発生とによる
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
均等な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、破片が捕捉されそして燃料棒
を破損するおそれのある位置に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られて、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
ブリとの間の隔離された流路内を流れる。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
の炉心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ているものであ
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
りの流れ分布を維持することは非常に重要である。特
に、水が下部（高圧）プレナムから炉心に入り、そして
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ポンド毎インチ
（ｐｓｉ）の圧損が典型的な運転時流れ状態において発
生する。この圧損のうちの約７ｐｓｉ〜８ｐｓｉは、燃
料支持キャスティング通流中に発生する。この圧損は主
として、炉心を構成している多数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
と関連する。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の圧損が
生じ、各燃料バンドルの燃料棒相互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、
即ち燃料バンドル自体を通る流れには、通常約１１ｐｓ
ｉの圧損が発生する。新しい燃料バンドルを炉心に導入
するときは、これらの圧損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、マトリクスを成している複数の円
筒形ボスと、ウェブとが、一般にこの格子を形成してい
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隔と、厚さとは、水の格子通流
に起因する圧損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。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
構造におけるもの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
変動する圧損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損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
ると共に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損と同等の圧損を維持するよう
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み得る。又、度重なる出力停止及び
補修中に、更に破片が堆積する。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
増加とに伴って堆積することを理解されたい。破片堆積
の特に厄介な普通の位置は、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
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、燃料棒の密封被覆に対して摩擦接触を起こ
す。
【００１３】
【発明の概要】本発明は、格子の一部を形成している破
片捕取手段を含んでいる下部タイプレート・アセンブリ
を提供する。格子は、下部と、上部とを有しており、格
子の下部は、所定の寸法以上の破片を捕取するように作
用すると同時に、格子を通る冷却水の圧損を最小にす
る。格子は又、燃料バンドル内への流れの円滑で実質的
に均等な膨張を可能にするように燃料棒を支持してい
る。このような支持を達成するために、横方向に相隔た
っている全体的に円筒形の複数のボスが、貫通開口を画
成しているものとして、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。複数のウェブがやはり、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連結
している。ボスと、ウェブとは、格子の下部から上方に
且つ格子の上部と同等に延在しているそれぞれの部分を
含んでおり、格子の上部内に複数の流れ空間を画成して
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、ウェブと、下部タイプレート格子の
上部のボス凸部とは、前述の流れ空間を画成している。
【００１４】この格子の下部は、その格子の下部を貫通
している複数の開口を有しており、これらの開口は、前
述の流れ空間と連通している。これらの格子の下部の開
口は、それらの開口を通流して格子の上部におけるボス
部とウェブ部との間の流れ空間内に流入する水から、あ
る寸法以上の破片を分離する。本発明の好適な一実施例
では、複数の開口が格子の下部を貫通して、各流れ空間
と連通している。圧損を最小にし且つ破片捕取機能を最
大にするために、開口は特定の向き、形状及び寸法を有
している。各開口は、格子の下部内のボス下部とウェブ
下部とによって部分的に画成されている。更に詳述する
と、各開口は、格子の下部内の一対の凸形ボス下部と、
一対のボス下部の間に介在しているウェブ下部とによっ
て画成されている。加えて、各開口は格子の下部内の中
央域によって部分的に画成されており、この中央域は、
格子の上部の流れ空間と垂直方向に整合している。中央
域は、格子の下部の凸形ボス下部と連結している横方向
に突出した複数のリブを有している。中央域は又、その
中央域から横方向に突出して格子の下部内のウェブ部に
達せずに自由端で終わっている複数のリブを含んでい
る。従って、各開口は格子の下部において、ボスの一対
の凸形部と、介在ウェブ部と、中央域の一対の連結リブ
の側縁と、中央域からウェブ部に向かって突出している
１つの中間リブとによって画成されている。これらのリ
ブを含んでいる中央部の上面は、格子の下部の上面と、
ボス上部とウェブ上部との間の流れ空間の下面とを画成
している。
【００１５】開口は上述のように配設されているので、
各開口は平面図形が全体的にＵ形であり、Ｕ形開口の両
脚部はウェブ部から、ボスによって画成された正方形マ
トリクスの中央に向かって延在している。従って、この
形状の４つの開口が、ボスによって画成された正方形マ
トリクス内の格子下部の各域において、中央域の周囲に
配設されている。
【００１６】好適な実施例では、格子の下部を貫通して
いる各開口は更に、格子の下部の下側とこの下部の上面
との間にのど（スロート）域を有している。格子の下部
の下側とのど域との間において、各開口は更に、下部タ
イプレート格子の下面に沿っったある半径の丸みを有し
ている。好適な一実施例において、格子の下部内のボス
部、ウェブ部及び中央域のそれぞれの壁部は、末広にな
っており、従って、各開口を貫通している冷却材流路
は、上方に流れ空間に向かって断面積が増加している。
他の実施例では、格子の下部は、中央域の上面と下面と
の間に段を有している。下部タイプレート格子の下面
は、各開口の周縁に、ある半径の丸みを有しており、そ
して開口の壁部は、段から上方に延在しており、流れ空
間と連通している一定断面積の冷却材流路を画成してい
る。各実施例において、のど域は開口の最小断面積を画
成していると共に、この最小面積よりも大きな破片を捕
取して、このような破片の格子通過を防止するように作
用する。その結果、各開口の流れパターンは、その断面
にわたって実質的に均等な速度を有している。この構成
は、最小圧損を伴う破片捕取機能を容易にする。
【００１７】本発明による好適な一実施例では、核燃料
集合体において、一体の下部タイプレート格子が設けら
れており、この下部タイプレート格子は、格子下部及び
格子上部と、これらの格子下部及び格子上部を含んでい
る下部タイプレート格子の上方に燃料棒を支持する手段
とを含んでいる。この支持する手段は、横方向に相隔た
っている複数のボスを含んでおり、これらのボスは、格
子下部から上方に延在している部分を有している。これ
らのボスは、燃料棒の下端を支承するような寸法を有し
ている。支持する手段は更に、複数のウェブ部を含んで
おり、これらのウェブ部は、格子下部から上方に延在し
ていると共に、前述のボスの部分を連結して、このボス
の部分と共に格子上部内に複数の流れ空間を画成してい
る。これらの流れ空間は、格子下部から延在していると
共に下部タイプレート格子の上面に開いており、下部タ
イプレート格子の格子下部は、複数の開口を有してい
る。これらの開口は、格子下部を貫通していると共に前
述の流れ空間と連通しており、格子下部を通流してボス
の部分とウェブ部との間の流れ空間内に流入する冷却材
から破片を分離する。前述の開口は、格子下部における
複数の中央域によって部分的に画成されており、これら
の中央域は、格子下部内の横方向に突出した複数のリブ
を有していると共に、格子下部に連結されている。
【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、燃料棒支持構造体が設けられてお
り、この構造体は、入口ノズルと、一体の下部タイプレ
ート格子と、入口ノズルに入る冷却材を受け入れると共
に冷却材を下部タイプレート格子に流す流室を画成して
いる遷移構造体とを含んでいる下部タイプレート・アセ
ンブリを備えている。一体の下部タイプレート格子は、
格子下部と、格子上部とを有している。下部タイプレー
ト格子は、横方向に相隔たっている複数のボスを含んで
おり、これらのボスは、格子下部から上方に延在してい
る部分を有しており、燃料棒の下端を支承するような寸
法を有している。下部タイプレート格子は更に、複数の
ウェブ部を含んでおり、これらのウェブ部は、格子下部
から上方に延在していると共に、前述のボスの部分を連
結して、このボスの部分と共に格子上部内に複数の流れ
空間を画成している。これらの流れ空間は、格子下部か
ら延在していると共に、下部タイプレート格子の上面に
開いている。下部タイプレート格子の格子下部は、複数
の開口を有している。これらの開口は、格子下部を貫通
していると共に、前述の流れ空間と連通しており、流室
からの冷却材を受け入れると共に、冷却材を格子下部を
通してボスの部分とウェブ部との間の流れ空間内に流
す。前述の開口は、格子下部における複数の中央域によ
って部分的に画成されており、これらの中央域は、格子
下部内の横方向に突出した複数のリブを有している。こ
れらのリブは、格子下部の隣接部分に連結されている。
前述の開口は又、中央域から横方向に突出していると共
に格子下部の隣接部分に達せずに自由端で終わっている
複数のリブによって更に部分的に画成されている。
【００１９】本発明による他の好適な実施例では、核燃
料バンドルと、その支持装置とが設けられており、この
支持装置は、上部及び下部タイプレート・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備えている。下部タ
イプレート・アセンブリは、核燃料バンドルを支持する
手段を含んでいる。下部タイプレート・アセンブリは更
に、下部タイプレート格子を含んでおり、この格子は、
格子下部と、格子上部とを有している。下部タイプレー
ト格子は、横方向に相隔たっている複数のボスを含んで
いる。これらのボスは、格子下部から上方に延在してい
る部分を有しており、燃料棒の下端を支承するような寸
法を有している。支持する手段は更に、複数のウェブ部
を含んでいる。これらのウェブ部は、格子下部から上方
に延在していると共に、前述のボスの部分を連結して、
このボスの部分と共に格子上部内に複数の流れ空間を画
成している。これらの流れ空間は、格子下部から延在し
ていると共に、下部タイプレート格子の上面に開いてい
る。前述の開口は、格子下部における複数の中央域によ
って部分的に画成されており、これらの中央域は、格子
下部内の横方向に突出した複数のリブを有していると共
に、格子下部に連結されている。
【００２０】
【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一体形下部タイプレー
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、その下部タイプレート格子を通る減速材流に混入
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
格子下部を有しているものである。
【００２１】
【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を有している。棒１２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に支持されており、この格子
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１８が垂直方向に
離間した複数の位置に配設されており、燃料棒１２の横
方向相互間隔を維持している。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２２を通って流入する冷却水がそこから上方に流れ
て、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。前述のように、
冷却水の流れ内の破片が燃料棒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。従って、本発明に
よる破片捕取及び燃料バンドル支持の２重の目的に適し
た一体の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２３の例を他図により説明す
る。
【００２２】図２及び図３には、本発明による一体の下
部タイプレート格子１６が、下部タイプレート・アセン
ブリ２３の一部を形成しているものとして示されてい
る。下部タイプレート格子１６は下部タイプレート・ア
センブリ２３と一体に鋳造され得るが、好ましくは、別
個に形成されており、そしてその垂下側壁２９をアセン
ブリ２３に溶接等によって接合することにより、アセン
ブリ２３に固定されている。下部タイプレート格子１６
は、下部タイプレートを通る水の流れから破片を分離す
ると共に圧損（圧力降下）を最小にする格子下部２６
と、この下部と共に燃料棒を下部タイプレート格子１６
上に支持する格子上部２８とを有している。上部２８に
は複数の流れ空間が形成されており、これらの流れ空間
は、下部タイプレートにおける圧損を最小にする助けと
なると共に、流体が流れ空間内で均等に且つ円滑に膨張
した後に燃料棒の周囲を流れ得るようにする。先ず図２
について述べると、同図には全体的に円筒形の複数のボ
ス３６が示されており、これらのボス３６は、タイプレ
ート格子１６の上面３０と下面３２（図３）との間にそ
れぞれ延在しており、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。ボス３６は格子下部２６の上
面３５から上方に突出している部分を有している。図２
に明示のように、円筒形ボス３６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３６の複数の
実質的に正方形のマトリクスの隅（コーナ）に配設され
ている。ボス３６を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ものとして、ウェブ３８が、隣り
合う円筒形ボス３６にボス３６の半径方向線に沿って隣
接していると共に、下部タイプレート格子１６の上面３
０と下面３２との間に延在している。その結果、格子下
部２６の上方において、ウェブ３８は各正方形マトリク
スの辺に沿って形成されている部分を有しており、これ
らのウェブの部分は、円筒形ボス３６の外側凸部と共
に、上部流れ空間４０の側壁を画成している。後述のよ
うに、下部２６は複数の開口を有しており、これらの開
口によって冷却材が格子下部を通流して各流れ空間に入
り、そこで流れは滑らかに膨張して減速した後に、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。
【００２３】下部タイプレートの破片捕取機能は、格子
下部２６によって達成される。この破片捕取機能を達成
するために、下部２６は複数の開口４２を含んでおり、
これらの開口は、格子１６の下面３２と下部２６の上面
３５とを貫通して、流れ空間４０と連通している。図２
及び図３からわかるように、円筒形ボス３６を貫通して
いる開口は、格子１６の上面３０と下面３２との間に延
在しているが、開口４２は下部２６の下面３２から上面
３５まで下部２６だけを貫通していると共に、下部の上
面３５で流れ空間４０と連通している。開口４２の形状
及び寸法は、破片捕取機能を最大にすると同時に、冷却
水から破片を分ける（フィルタする）必要に起因する格
子下部での圧損を最小にするように定められている。
【００２４】図２に示すように、タイプレートの中央部
はウォータ・ロッド（図示していない）用の開口４５を
有しており、これらの開口によって、隣接するボス３６
とウェブ３８とによって画成されている隣接流れ空間に
おける開口４２の配置が変わる。図２からわかるよう
に、ボス３６と、それらのボスによって部分的に画成さ
れている流れ空間とは、下部タイプレート格子に全体的
に正方形配列状に配設されている。しかしながら、格子
の周縁に沿った流れ空間４０は、格子の縁に向かって拡
大されていると共に、格子下部を貫通している追加的な
開口４２を有しており、開口４２は、後述のように冷却
材を格子周縁に沿う拡大流れ空間４０内に流す。
【００２５】次に図４及び図５を参照すると、格子下部
２６は、各流れ空間４０と垂直方向に整合している中央
域５０を含んでいる。各中央域５０と、その中央域によ
って画成されている開口４２と関連するボス下部と、ウ
ェブ下部とが、格子下部を構成している。図示のよう
に、中央域５０は、格子下部２６内のボス下部の凸形側
部と連結している複数の斜めに突出したリブ５２を有し
ている。これらのリブ５２は、各正方形マトリクス内の
ボスの斜め向き中心線の間に延在している斜線上に存在
している。中央域５０は又、横方向に突出したリブ５４
を含んでいる。リブ５４はリブ５２の間に平面図上の対
称位置に延在していると共に、対向したウェブ下部３８
に達せずに終わっている。この配置の結果、図示のよう
に、開口４２は、隣り合うボスの凸形部分と、隣り合う
ボスの間に介在しているウェブ部と、一対のリブ５２の
縁と、リブ５４の縁とによって部分的に画成されてい
る。又、図５からわかるように、中央域はリブ５２及び
５４の上面を含んでいる上面を有しており、リブ５２及
び５４の上面は、格子下部の最上面３５と、中央域の上
方にあると共に中央域と垂直方向に整合している流れ空
間４０の最下面とを画成している。
【００２６】従って、図４に示すように、開口４２の各
々は、平面図形が全体的にＵ形である。全体的にＵ形の
開口の両脚部は、ボス３６によって画成されている正方
形マトリクスの中央に向かって、即ち、中央域５０の中
心に向かって延在している。図５〜図７に示すように、
格子下部の開口４２は、格子下部２６の上面３５と下面
３２との間ののど（スロート）５６において、冷却材の
最小流れ断面積を有するように形成されている。即ち、
のど５６は、全体的にＵ形の開口４２の最小断面積を画
成している。のど５６の下方に且つ開口４２の各々の入
口において、各Ｕ形開口の周縁に沿ってある半径の丸み
５８が形成されている。各開口ののど５６の上方におい
て、各開口４２を画成しているボス部、ウェブ部及び中
央域のそれぞれの壁部５９は、共に末広になって、拡大
断面積で中央域上方の流れ空間４０と連通している。即
ち、壁部５９はのど５６から上方に格子下部の最上面３
５までテーパが付いており、開口の流れ断面積を上方に
向かって漸増するようになっている。
【００２７】図８〜図１１に示す下部タイプレート格子
は、本発明の第２の実施例を構成しているもので、前述
の実施例におけるのと同じ構成部分は、同じ参照番号に
接尾辞「ａ」を付けたもので表してある。本実施例にお
けるボスと、ウェブと、中央域との構成は、前述の実施
例におけるものと同じである。両実施例の本質的な相違
は、格子下部を貫通している開口４２ａの形状である。
本実施例の形状の開口４２ａは、格子下部２６ａの上面
３５ａと下面３２ａとの間に段６０を備えている。段６
０は好ましくは、上面３５ａと下面３２ａとの中間に存
在していると共に、冷却材流の方向において段の上方に
幾分拡大された流れ面積を画成している。従って、段６
０の外縁は、全体的にＵ形の開口４２ａの最小面積、即
ちのど面積５６ａを画成している。段６０の下方に且つ
各開口４２ａの入口において、各Ｕ形開口４２ａの周縁
に沿ってある半径の丸み５８ａが形成されている。
【００２８】特に断らない限り、次の特性は、ここに説
明し且つ図示した本発明の両実施例に当てはまる。本発
明の特定の好適な実施例では、１辺が５．４１インチの
全体的に正方形の下部タイプレートが設けられており、
その全断面積は２９．２７平方インチである。格子下部
の開口４２を通る全流れ面積は４．８平方インチであ
り、従って、開口４２の流れ面積対タイプレート格子の
格子下部２６の面積の比は約０．１６であり、好ましく
は０．１５〜０．１７である。又、下部２６の厚さは好
ましくは、下部タイプレートの全厚さの約２５％よりも
小さい。ここに示した好適な実施例において、上面３０
と下面３２との間のタイプレート格子１６の厚さは約
０．５９０インチであり、そして格子下部２６の厚さは
０．１２０インチである。従って、好適な実施例では、
タイプレート格子の全厚さ対格子下部の厚さの比は４〜
６対１の範囲内にあり、好ましくは約４．９対１であ
る。
【００２９】ボスの中心線は好ましくは、０．５６６イ
ンチだけ相隔たっている中心上に存在しており、ボスの
中心からの内側半径は０．１４５インチ、そして外側半
径は０．２１０インチである。ボスの中心線から最も近
い段の外縁までの半径は０．２２インチである。第１の
実施例において、開口４２を画成している下面３２での
半径は０．０４０インチ、そして第２の実施例では０．
０３０インチであり、これにより、冷却材流に面してい
る完全に丸い縁が形成されている。第１の実施例では、
のど域５６におけるリブの最大厚さは０．０６０インチ
であり、そして各壁部のテーパは約７度である。第２の
実施例では、リブ５２ａ及び５４ａは段６０の上方と下
方とのそれぞれにおいて、０．０４０インチと０．０６
０インチとの厚さを有している。リブ５４及び５４ａの
先端から先端までの直径方向距離は、０．３６６インチ
である。リブ５２及び５２ａと、リブ５４及び５４ａと
は、垂直軸線の周りに対称的に、即ち、４５度相隔たっ
て配設されている。
【００３０】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】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従来の燃料集合体の縦断面図で
ある。
【図２】本発明により構成されている下部タイプレート
格子の拡大平面図である。
【図３】図２の線３−３に全体的に沿った下部タイプレ
ート格子の断面図である。
【図４】下部タイプレート格子の拡大断片平面図であっ
て、燃料棒を支持する４つのボスと、ボスの間の流れ空
間と、格子下部を貫通している破片捕取機能を果たす開
口とを示す図である。
【図５】図４の線５−５に全体的に沿った下部タイプレ
ート格子の断面図である。
【図６】図４の線６−６に全体的に沿った拡大断面図で
ある。
【図７】図４の線７−７に全体的に沿った拡大断面図で
ある。
【図８】図４と類似の下部タイプレート格子の拡大断片
平面図であって、格子下部貫通している破片捕取機能を
果たす開口の他の形態を示す図である。
【図９】図８の線９−９に全体的に沿った下部タイプレ
ート格子の断面図である。
【図１０】図８の線１０−１０に全体的に沿った拡大断
面図である。
【図１１】図８の線１１−１１に全体的に沿った拡大断
面図である。
【符号の説明】
１０ 燃料集合体 １２ 燃料棒 １６ 下部タイプレート格子 ２３ 下部タイプレート・アセンブリ ２６、２６ａ 格子下部 ２８ 格子上部 ３６、３６ａ ボス ３８、３８ａ ウェブ ４０ 流れ空間 ４２、４２ａ Ｕ形開口 ５０、５０ａ 中央域 ５２、５２ａ、５４、５４ａ リブ ５６、５６ａ のど ５８、５８ａ 丸み ５９ 壁部 ６０ 段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ２１Ｃ 3/30 ＧＤＢ Ｑ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 核燃料集合体における一体の下部タイプ
    レート格子であって、 格子下部及び格子上部と、 該格子下部及び格子上部を含んでいる前記下部タイプレ
    ート格子の上方に燃料棒を支持する手段とを備えてお
    り、 該支持する手段は、横方向に相隔たっている複数のボス
    を含んでおり、該ボスは、前記格子下部から上方に延在
    している部分を有しており、前記ボスは、前記燃料棒の
    下端を支承するような寸法を有しており、前記支持する
    手段は更に、ウェブ部を含んでおり、該ウェブ部は、前
    記格子下部から上方に延在していると共に、前記ボスの
    部分を連結して該ボスの部分と共に前記格子上部内に複
    数の流れ空間を画成しており、該流れ空間は、前記格子
    下部から延在していると共に前記下部タイプレート格子
    の上面に開いており、 前記下部タイプレート格子の前記格子下部は、複数の開
    口を含んでおり、該開口は、前記格子下部を貫通してい
    ると共に、前記格子下部を通流して前記ボスの部分と前
    記ウェブ部との間の前記流れ空間内に流入する冷却材か
    ら破片を分離するように前記流れ空間と連通しており、 前記開口は、前記格子下部における中央域により部分的
    に画成されており、該中央域は、前記格子下部内の横方
    向に突出した複数のリブを有していると共に、前記格子
    下部に連結されている核燃料集合体における一体の下部
    タイプレート格子。
  2. 【請求項２】 前記開口は、前記中央域から横方向に突
    出していると共に前記格子下部内の下側の前記ウェブ部
    に達せずに自由端で終わっているリブにより部分的に画
    成されている請求項１に記載の一体の下部タイプレート
    格子。
  3. 【請求項３】 前記開口は、平面図形が全体的にＵ形状
    であり、該Ｕ形状の両脚部は、前記中央域に向かって延
    在している請求項２に記載の一体の下部タイプレート格
    子。
  4. 【請求項４】 前記中央域の各々は、前記格子下部の最
    上面と、該中央域と垂直方向に整合している流れ空間の
    最下面とを画成している上面を有している請求項１に記
    載の一体の下部タイプレート格子。
  5. 【請求項５】 前記ボスと、前記ウェブとは、前記格子
    下部内にボス下部と、ウェブ下部とを有しており、前記
    格子下部内の前記ボス下部と、前記ウェブ下部と、前記
    中央域とは、前記開口を画成している壁部を有してお
    り、該壁部は、前記流れ空間に連通している末広流路を
    画成するよう、上方に向かって相離れるようにテーパが
    付いており、前記開口の各々は、前記下部タイプレート
    格子の下面に沿ったある半径の丸みを有している請求項
    １に記載の一体の下部タイプレート格子。
  6. 【請求項６】 前記ボスと、前記ウェブとは、前記格子
    下部内にボス下部と、ウェブ下部とを有しており、前記
    格子下部内の前記ボス下部と、前記ウェブ下部と、前記
    中央域とは、段部を有しており、該段部は、前記開口を
    部分的に画成していると共に前記格子下部の上面と下面
    との間に配置されており、前記開口は、冷却材流の方向
    において前記段部の直上で該段部の直下よりも大きな断
    面積を有しており、前記開口の各々は、前記下部タイプ
    レート格子の下面に沿ったある半径の丸みを有している
    請求項１に記載の一体の下部タイプレート格子。
  7. 【請求項７】 前記ボスは、円筒形であると共に、正方
    形マトリクスの隅に設けられているそれぞれの垂直中心
    線を有しており、前記ウェブは、前記正方形マトリクス
    の辺に沿って前記ボスの間に線形に延在しており、前記
    円筒形のボスの凸部は、各マトリクスの直交方向に向い
    たウェブ相互の間に延在しており、前記ボスと、前記ウ
    ェブとは、前記格子下部内にボス下部と、ウェブ下部と
    を有しており、各正方形マトリクス内の前記開口は、該
    マトリクスの境界内の中央に位置している区域により部
    分的に画成されていると共に、前記格子下部内の前記ボ
    ス下部と前記ウェブ下部とにより部分的に画成されてお
    り、前記開口の各々は、前記正方形マトリクスの隅を通
    過している一対の交差斜線により画成されている前記正
    方形マトリクス内の区域に存在している請求項１に記載
    の一体の下部タイプレート格子。
  8. 【請求項８】 前記下部タイプレート格子の全厚さ対前
    記格子下部の厚さの比は、４〜６対１の範囲内にあり、
    前記開口の流れ面積対前記格子下部の面積の比は、約
    ０．１５〜０．１７の範囲内にある請求項１に記載の一
    体の下部タイプレート格子。
  9. 【請求項９】 前記ボスと、前記流れ空間とは、前記下
    部タイプレート格子内に全体的に正方形配列状に設けら
    れており、前記下部タイプレート格子の周縁に沿った流
    れ空間は、該格子の周縁に沿った該流れ空間の内側の該
    格子の流れ空間に比べて断面積が大きくなっており、前
    記格子下部を貫通している少なくとも１つの追加的な開
    口が、前記下部タイプレート格子の周縁に沿った各流れ
    空間と連通している請求項１に記載の一体の下部タイプ
    レート格子。
JP7087314A 1994-04-15 1995-04-13 核燃料集合体における一体の下部タイプレート格子 Withdrawn JPH0843570A (ja)

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