JPH09304569A - Fuel spacer and lower tie plate and fuel assembly - Google Patents
Fuel spacer and lower tie plate and fuel assemblyInfo
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- JPH09304569A JPH09304569A JP8125462A JP12546296A JPH09304569A JP H09304569 A JPH09304569 A JP H09304569A JP 8125462 A JP8125462 A JP 8125462A JP 12546296 A JP12546296 A JP 12546296A JP H09304569 A JPH09304569 A JP H09304569A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】燃料スペーサ及び下部タイプレートの構造とそ
の配置等から、燃料集合体の内部に流れる冷却材の流動
抵抗の低減と、燃料の限界出力を向上した燃料スペーサ
と下部タイプレート及び燃料集合体を提供する。
【解決手段】上記目的を達成するため請求項1記載の発
明に係る燃料スペーサ27は、複数の燃料棒2及びウオー
タロッド16をほぼ等間隔に挿通させる燃料棒挿通部をそ
れぞれ独立して形成する複数のセルをほぼ格子状に配列
してなる燃料スペーサにおいて、中心が4本の燃料棒2
間の流路の中心と一致させた複数のセル28と複数の前記
セル28の外周に配置した支持バンド29との間に燃料棒挿
通部30を形成すると共に、前記セル28の下流端に冷却材
を導く旋回羽根39を前記支持バンド29の下流端にはフロ
ータブ42を一体に設けたことを特徴とする。
(57) [PROBLEMS] To reduce the flow resistance of the coolant flowing inside the fuel assembly and to improve the fuel limit output by the fuel spacer and the lower tie plate structure and their arrangement. Providing tie plates and fuel assemblies. In order to achieve the above object, a fuel spacer 27 according to the invention of claim 1 independently forms fuel rod insertion portions for inserting a plurality of fuel rods 2 and water rods 16 at substantially equal intervals. In a fuel spacer formed by arranging a plurality of cells in a substantially lattice pattern, a fuel rod 2 having a center of 4
A fuel rod insertion part 30 is formed between a plurality of cells 28 aligned with the center of the flow path between them and a support band 29 arranged on the outer periphery of the plurality of cells 28, and cooling is performed at the downstream end of the cells 28. A swirl vane 39 for guiding a material is integrally provided with a flow tab 42 at the downstream end of the support band 29.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は原子炉の燃料集合体
に係り、特に、燃料集合体内において複数の燃料棒やウ
オータロッドをそれぞれ間隔をあけて支持すると共に、
冷却材流路を形成する燃料スペーサ及び下部タイプレー
トと、この燃料スペーサ及び下部タイプレートを採用し
た燃料集合体に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel assembly of a nuclear reactor, and more particularly, to supporting a plurality of fuel rods and water rods in the fuel assembly at intervals.
The present invention relates to a fuel spacer and a lower tie plate that form a coolant passage, and a fuel assembly that uses the fuel spacer and the lower tie plate.
【0002】[0002]
【従来の技術】沸騰水型原子炉に使用している燃料集合
体については、図17の縦断面図に示すように、燃料集合
体1は複数本の燃料棒2等を正方格子状に配列して、軸
方向に配置した複数個の燃料スペーサ3により相互間隔
を適切に保持している。さらに、前記複数本の燃料棒2
の上部はハンドル4を設けた上部タイプレート5で、下
部においては下部タイプレート6により固定して燃料結
束体を形成し、この燃料結束体を方形筒体のチャンネル
ボックス7内に挿入して構成する。2. Description of the Related Art As for a fuel assembly used in a boiling water reactor, as shown in a vertical sectional view of FIG. 17, a fuel assembly 1 has a plurality of fuel rods 2 arranged in a square lattice. The plurality of fuel spacers 3 arranged in the axial direction properly maintain the mutual spacing. Further, the plurality of fuel rods 2
An upper tie plate 5 provided with a handle 4 is provided at the upper part of the above and a lower tie plate 6 is fixed at the lower part to form a fuel bundle, and the fuel bundle is inserted into a channel box 7 of a rectangular cylinder. To do.
【0003】この燃料集合体1の下部タイプレート6か
ら白矢印8で示す方向に冷却材である水を流して、内部
において燃料棒2の核熱反応により高温の蒸気として上
部タイプレート5から取り出している。なお、従来の燃
料スペーサ3としては、図18(a)の平面図及び図18
(b)の一部切り欠き側面図に示すように、帯状板9を
正方格子状に組み立てて、その外周を方形枠状の支持バ
ンド10で囲った格子型燃料スペーサ11がある。Water, which is a coolant, flows from the lower tie plate 6 of the fuel assembly 1 in the direction indicated by the white arrow 8, and is taken out from the upper tie plate 5 as high-temperature steam by the nuclear thermal reaction of the fuel rods 2 inside. ing. As the conventional fuel spacer 3, the plan view of FIG.
As shown in the partially cut-away side view of (b), there is a lattice type fuel spacer 11 in which the strip-shaped plate 9 is assembled in a square lattice shape and the outer periphery thereof is surrounded by a square frame-shaped support band 10.
【0004】また、図19の平面図に示すように、方形枠
状の支持バンド10内に直径が燃料棒2の配列ピッチに等
しい円筒状の金属製セル12を正方格子状に配列し、互い
を接合した丸セル型燃料スペーサ13が知られている。従
って以下、図18に示した燃料スペーサを格子型燃料スペ
ーサ11と称し、図19に示した燃料スペーサを丸セル型燃
料スペーサ13と呼ぶ。Further, as shown in the plan view of FIG. 19, cylindrical metal cells 12 having a diameter equal to the arrangement pitch of the fuel rods 2 are arranged in a square frame-shaped support band 10 in a square lattice shape, A round cell type fuel spacer 13 in which the above is joined is known. Therefore, hereinafter, the fuel spacer shown in FIG. 18 will be referred to as a lattice type fuel spacer 11, and the fuel spacer shown in FIG. 19 will be referred to as a round cell type fuel spacer 13.
【0005】前記格子型燃料スペーサ11は、正方格子状
とした帯状板9の一つおきの交点にランタン型スプリン
グ14を装着すると共に、このランタン型スプリング14を
装着しない帯状板9には支持部材15を設けて、前記ラン
タン型スプリング14と共に帯状板9により形成した格子
内に挿通した燃料棒2及びウォータロッド16を支持す
る。なお、前記支持バンド10の外周には、図示しないチ
ャンネルボックス7と当接する外側突起17が突出されて
いる。The grid type fuel spacer 11 has lantern type springs 14 attached to every other intersection of the square lattice-shaped strip-shaped plates 9 and a supporting member for the strip-shaped plates 9 without the lantern-type springs 14 attached. 15 is provided to support the fuel rod 2 and the water rod 16 which are inserted into the lattice formed by the strip plate 9 together with the lantern type spring 14. An outer protrusion 17 that abuts the channel box 7 (not shown) is projected on the outer periphery of the support band 10.
【0006】また、丸セル型燃料スペーサ13において
は、独立した円筒状の各金属製セル12の内部にそれぞれ
燃料棒2を挿通するが、この燃料棒2の支持は金属製セ
ル12の内側に突出させた小突起18と、隣接した金属製セ
ル12同志を結合するスプリング拘束体19とにより行う。
なお、中央部分には大型ウォータロッド20を挿通してい
る。Further, in the round cell type fuel spacer 13, the fuel rods 2 are inserted into the respective cylindrical metal cells 12 which are independent of each other. The fuel rods 2 are supported inside the metal cells 12. This is performed by the protruding small protrusion 18 and the spring restraining body 19 that joins the adjacent metal cells 12 together.
A large water rod 20 is inserted through the central portion.
【0007】前記格子型燃料スペーサ11や丸セル型燃料
スペーサ13は、上記したようにチャンネルボックス7内
に複数本配置された燃料棒2を互いに所定の間隔に保つ
と共に、冷却材の流れにより励起されて発生する燃料棒
2の流体振動を抑制する機能を備えている。The lattice type fuel spacer 11 and the round cell type fuel spacer 13 keep the fuel rods 2 arranged in the channel box 7 at a predetermined distance from each other as described above and are excited by the flow of the coolant. It is provided with a function of suppressing the fluid vibration of the fuel rods 2 that is generated.
【0008】一方、格子型燃料スペーサ11や丸セル型燃
料スペーサ13は、その形状から部材の一部が冷却材流路
となる燃料棒2間に位置することから、冷却材流路を狭
める障害物となるために冷却材の流動抵抗として作用す
る。なお、一般に流体中の流動抵抗は、水単相流に比べ
て水と蒸気が混合して高速で流れる二相流条件下では数
倍大きくなることから、冷却材の水と蒸気が混合して流
れる沸騰水型原子炉の燃料集合体1の内部においては、
前記燃料スペーサ3による燃料集合体1における流動抵
抗に占める割合は約20%と大きい。On the other hand, since the lattice type fuel spacer 11 and the round cell type fuel spacer 13 are located between the fuel rods 2 which are coolant passages due to their shapes, they obstruct the coolant passage. Since it becomes a substance, it acts as a flow resistance of the coolant. Generally, the flow resistance in a fluid is several times larger under the two-phase flow condition in which water and steam are mixed and flows at a higher speed than in water single-phase flow. Inside the fuel assembly 1 of the flowing boiling water reactor,
The ratio of the fuel spacer 3 to the flow resistance in the fuel assembly 1 is as large as about 20%.
【0009】この燃料集合体1における圧力損失は、冷
却材を複数の燃料集合体1及び図示しない制御棒で形成
される炉心に循環させるための冷却材循環ポンプの容量
設計に際して重要な要素であることから、燃料スペーサ
3における圧力損失の低減は冷却材循環ポンプの小容量
化に結び付いている。さらに、燃料スペーサ3における
流動抵抗の増加は、自然循環のような低流量時の冷却材
流動の安定性に悪影響を及ぼし、さらに、燃料集合体1
の限界出力にも影響するものである。The pressure loss in the fuel assembly 1 is an important factor in designing the capacity of the coolant circulation pump for circulating the coolant through the core formed by the plurality of fuel assemblies 1 and the control rods (not shown). Therefore, the reduction of the pressure loss in the fuel spacer 3 leads to the reduction of the capacity of the coolant circulation pump. Further, the increase in the flow resistance in the fuel spacer 3 adversely affects the stability of the coolant flow at a low flow rate such as natural circulation, and further, the fuel assembly 1
It also affects the limit output of.
【0010】従って、燃料集合体1における構成部品の
内で燃料スペーサ3は、燃料集合体1内の冷却材流動時
の圧力損失特性に大きく影響を与えると共に、燃料の安
定性と冷却特性の面でも重要な部品である。特に通常の
原子炉運転時には、燃料集合体1に冷却材を送る冷却材
循環ポンプの電力低減、すなわち、燃料スペーサ3の圧
力損失特性を改善させることが、直接的に原子力発電プ
ラントの発電効率改善に関与するために、従来から燃料
スペーサ3における圧力損失低減に係る提案が行われて
いた。Therefore, among the constituent parts of the fuel assembly 1, the fuel spacer 3 has a great influence on the pressure loss characteristics when the coolant flows in the fuel assembly 1, and the stability and cooling characteristics of the fuel are improved. But it is an important part. Particularly during normal reactor operation, reducing the power of the coolant circulation pump that sends the coolant to the fuel assembly 1, that is, improving the pressure loss characteristics of the fuel spacer 3, directly improves the power generation efficiency of the nuclear power plant. In order to be involved in the above, a proposal for reducing the pressure loss in the fuel spacer 3 has been conventionally made.
【0011】例えば、図19に示す丸セル型燃料スペーサ
13においては、燃料棒ピッチに相当する直径の円筒を複
数個縦横に配列すると共に、隣接した外側を接合した構
造としている。For example, a round cell type fuel spacer shown in FIG.
In No. 13, a plurality of cylinders having a diameter corresponding to the fuel rod pitch are arranged vertically and horizontally, and adjacent outer sides are joined together.
【0012】従って、図18に示す格子型燃料スペーサ11
のように、その部材で特に帯状板9の交差した部分が、
冷却材流路である各々の燃料棒2の間の中央に位置し、
かつ、ランタン型スプリング14も配置しているものに比
べて、燃料棒2を支持する部材の小突起18とスプリング
拘束体19が燃料棒2に近く、しかも、各燃料棒2の相互
に形成された空間中央には、冷却材の流れを阻害する部
材が存在していないので圧力損失は低く形成されてい
る。Therefore, the lattice type fuel spacer 11 shown in FIG.
As shown in FIG.
Located in the center between each fuel rod 2, which is a coolant channel,
In addition, the small projections 18 of the member supporting the fuel rods 2 and the spring restraining members 19 are closer to the fuel rods 2 than those in which the lantern type springs 14 are also arranged, and the respective fuel rods 2 are formed mutually. Since there is no member that obstructs the flow of the coolant in the center of the space, the pressure loss is low.
【0013】なお、格子型燃料スペーサ11の場合には、
図20の等蒸気流速線図に示すように燃料集合体1内の冷
却材の流れとして、燃料棒2の間を蒸気が高速で流れる
と共に、液相の水は燃料棒2の表面を平均厚さが 0.2mm
乃至 0.6mm程度の薄い液膜21となって流れる。これによ
り、燃料棒2相互の空間における蒸気流速は、燃料棒表
面の低流速部22で最も遅く、燃料棒2相互間の中央の高
流速部23で最も速くなるような分布になっている。In the case of the lattice type fuel spacer 11,
As shown in the iso-steam flow velocity diagram of FIG. 20, as the flow of the coolant in the fuel assembly 1, the steam flows at high speed between the fuel rods 2, and the water in the liquid phase has an average thickness on the surface of the fuel rods 2. 0.2 mm
It flows as a thin liquid film 21 of about 0.6 mm. As a result, the vapor flow velocity in the space between the fuel rods 2 has the lowest distribution in the low flow velocity portion 22 on the surface of the fuel rods 2 and the highest in the high flow velocity portion 23 in the center between the fuel rods 2.
【0014】冷却材流路に障害物の無い場合を例にする
と、燃料棒2の壁面では流速が遅くなり、流動抵抗Rは
通常次の式(1)で表されて、抵抗係数CD 、流れに垂
直な面に対する投影面積S、流体の密度ρとすると、流
体速度Vは流動抵抗Rに二乗で影響する。Taking the case where there is no obstacle in the coolant passage as an example, the flow velocity becomes slow on the wall surface of the fuel rod 2, and the flow resistance R is usually expressed by the following equation (1). The fluid velocity V squares the flow resistance R, where S is the projected area on a plane perpendicular to and the fluid density is ρ.
【0015】R=CD ×S×ρ×V2 /2…(1) また、従来から燃料集合体1における限界出力向上の手
段としては、次の第1から第3についての工夫が提案さ
れている。第1は燃料棒2の冷却に寄与しない非加熱の
チャンネルボックス7の内面の液膜21をはぎ取って、チ
ャンネルボックス7の近傍に配置されている燃料棒2の
冷却に活用するものである。[0015] R = CD × S × ρ × V 2/2 ... (1) As the means for limiting the output increase in the fuel assembly 1 conventionally been proposed devised for the third from the first of the following There is. First, the liquid film 21 on the inner surface of the unheated channel box 7 that does not contribute to the cooling of the fuel rods 2 is stripped off and utilized for cooling the fuel rods 2 arranged near the channel box 7.
【0016】これには、フロースクレーパあるいはフロ
ースカートと称する板を燃料スペーサ3に取付けて、こ
れをチャンネルボックス7の内壁に接触させておくこと
により、チャンネルボックス7の内壁を伝わる液膜21を
剥離させる。この剥離した水は、燃料スペーサ3の外枠
である支持バンド10の下流端や、下流端に設けたフロー
タブと称する爪状突起から主流中に飛散させて、周囲の
燃料棒2へ付着させることにより燃料棒2の冷却効果を
向上させている。To this, a plate called a flow scraper or a flow skirt is attached to the fuel spacer 3 and brought into contact with the inner wall of the channel box 7, so that the liquid film 21 that propagates along the inner wall of the channel box 7 is peeled off. Let The separated water should be scattered into the main stream from the downstream end of the support band 10 which is the outer frame of the fuel spacer 3 or a claw-shaped projection called a flow tab provided at the downstream end, and adhere to the surrounding fuel rods 2. This improves the cooling effect of the fuel rod 2.
【0017】第2は図21の模式図に示すように、燃料ス
ペーサ3の下流側で燃料棒2で囲まれた流路空間に、ね
じり板24あるいは旋回羽根を取付けることにより、蒸気
主流に含まれる液滴25を前記ねじり板24あるいは旋回羽
根によって生じる旋回流26、または、ねじり板24や旋回
羽根の表面に張り付いた液膜21に働く遠心力で、燃料棒
2に向けて液滴25を飛ばして燃料棒2の冷却向上に活用
するものである。As shown in the schematic view of FIG. 21, the second is included in the main steam flow by attaching a twist plate 24 or swirl vanes to the flow passage space surrounded by the fuel rods 2 on the downstream side of the fuel spacer 3. The droplet 25 directed toward the fuel rod 2 is generated by the swirling flow 26 generated by the twist plate 24 or the swirl vane, or the centrifugal force acting on the liquid film 21 attached to the surface of the twist plate 24 or the swirl vane. Is used to improve the cooling of the fuel rods 2.
【0018】第3は燃料結束体とチャンネルボックス7
の中心軸を極力同一に保持するようにすることである。
なお、この燃料結束体とチャンネルボックス7との間隔
は、燃料スペーサ3の支持バンド10に設けられた前記外
側突起17により、所定間隔以下にならないようにしてい
る。Third, the fuel bundle and the channel box 7
It is to keep the central axes of the same as much as possible.
The distance between the fuel bundle and the channel box 7 is set so as not to be less than a predetermined distance by the outer protrusion 17 provided on the support band 10 of the fuel spacer 3.
【0019】しかしながら、燃料スペーサ3の外法とチ
ャンネルボックス7の内法との間には、燃料集合体1の
組立上必要な遊びが設けられているために、チャンネル
ボックス7内における燃料結束体の偏り状態で、チャン
ネルボックス7に面する最外周に配置された燃料棒2
と、チャンネルボックス7との間隔が不揃いになる可能
性がある。However, since a play necessary for assembling the fuel assembly 1 is provided between the outer side of the fuel spacer 3 and the inner side of the channel box 7, the fuel bundle inside the channel box 7 is provided. Fuel rods 2 arranged on the outermost periphery facing the channel box 7 in a biased state
, There is a possibility that the spacing between the channel box 7 and the channel box 7 is not uniform.
【0020】このために、流路が狭いところでは冷却材
の流れが悪くなって冷却能力が低下する懸念があり、従
って、この間隔不揃いを極力低減するためには、燃料ス
ペーサ3とチャンネルボックス7の間に図示しないバネ
を設けたり、熱膨張によりチャンネルボックス7と燃料
スペーサ3との間の遊びを吸収する工夫が提案されてい
た。For this reason, there is a concern that the flow of the coolant will deteriorate in a narrow passage and the cooling capacity will decrease. Therefore, in order to reduce the unevenness of the spacing as much as possible, the fuel spacer 3 and the channel box 7 are required. It has been proposed to provide a spring (not shown) between them and to absorb the play between the channel box 7 and the fuel spacer 3 by thermal expansion.
【0021】[0021]
【発明が解決しようとする課題】従来の燃料スペーサ3
において、前記格子型燃料スペーサ11では流速の速い燃
料棒2相互の中央空間に交差した帯状板9や、ランタン
型スプリング14等の部材が存在するために流動抵抗が大
きい。Conventional fuel spacer 3
In the above-mentioned lattice type fuel spacer 11, the flow resistance is large because the strip-shaped plates 9 intersecting the central spaces of the fuel rods 2 having a high flow velocity and the members such as the lantern type spring 14 are present.
【0022】この対策としては各部材を冷却材の流動方
向に山形に突出させることにより、当該部材による流路
面積の急激な変化をなくして、流動抵抗の緩和と燃料ス
ペーサにおける圧力損失を低減させる工夫が考案されて
いる。しかしながら、燃料集合体1において燃料スペー
サ3の圧力損失を低減させると、限界出力も低下すると
いう課題があった。As a countermeasure against this, by projecting each member in a mountain shape in the flow direction of the coolant, abrupt changes in the flow passage area due to the members are eliminated, and the flow resistance is alleviated and the pressure loss in the fuel spacer is reduced. A device has been devised. However, when the pressure loss of the fuel spacer 3 in the fuel assembly 1 is reduced, there is a problem that the limit output also decreases.
【0023】その他に、燃料スペーサ3の流動抵抗を低
減する方法として、特に冷却材の流動方向に並行する部
材の厚さを薄くしたり部分的に削除することにより、冷
却材の流れに垂直な方向の部材の投影面積を減少させ
て、流動抵抗を低減するものもある。以上のように、従
来から燃料スペーサ3における圧力損失低減の工夫がな
されているが、丸セル型燃料スペーサ13では、燃料棒ピ
ッチに相当する直径一定の複数で円筒状の金属製セル12
を外接させて、内部に燃料棒2を挿通させている。In addition, as a method of reducing the flow resistance of the fuel spacers 3, the thickness of the member parallel to the flow direction of the coolant is reduced or partially removed so that the flow of the coolant is perpendicular to the flow direction. Some reduce the flow resistance by reducing the projected area of the directional member. As described above, the device for reducing the pressure loss in the fuel spacer 3 has been conventionally made, but in the round cell type fuel spacer 13, a plurality of cylindrical metal cells 12 having a constant diameter corresponding to the fuel rod pitch are used.
Is circumscribed and the fuel rod 2 is inserted inside.
【0024】このために、部材を蒸気流速の低い燃料棒
近傍に近付けることができないばかりでなく、最外周に
配置した燃料棒2とチャンネルボックス7との間の流路
では、金属製セル12を束ねる支持バンド10とセル部材が
二重に形成されるために、冷却材の流れと垂直方向の部
材の投影面積が大きくなり、圧力損失の十分な低減効果
が得られなかった。For this reason, the member cannot be brought close to the vicinity of the fuel rod having a low vapor flow velocity, and the metal cell 12 is provided in the flow path between the fuel rod 2 and the channel box 7 arranged at the outermost periphery. Since the supporting band 10 and the cell member to be bundled are formed in double, the projected area of the member in the direction perpendicular to the flow of the coolant becomes large, and the effect of sufficiently reducing the pressure loss cannot be obtained.
【0025】また、燃料集合体1の限界出力向上のため
の工夫としては、燃料スペーサ3の下流側にねじり板24
あるいは旋回羽根を設ける工夫がされているが、格子型
燃料スペーサ11に適用した場合には、ねじり板24あるい
は旋回羽根の中心軸は、燃料棒2の相互に形成された空
間中央に位置することから、ねじり板24の部材が帯状板
9等の部材が交差した軸の下流に設けられている。As a device for improving the limit output of the fuel assembly 1, a twist plate 24 is provided downstream of the fuel spacer 3.
Alternatively, although swirl vanes have been devised, when applied to the lattice type fuel spacer 11, the central axis of the twist plate 24 or swirl vanes should be located in the center of the space formed between the fuel rods 2. Therefore, the member of the twist plate 24 is provided downstream of the axis where members such as the strip plate 9 intersect.
【0026】このために、冷却材は燃料棒2相互の空間
中央で最も蒸気流速の速い領域の高流速部23において、
交差したねじり板24の部材により減速させられるので、
ねじり板24あるいは旋回羽根の効果は十分に発揮され
ず、従って、燃料集合体1における限界出力の向上効果
はある程度制約されることになる。For this reason, the coolant is at the high flow velocity portion 23 in the region of the highest vapor flow velocity in the center of the space between the fuel rods 2,
Since it is decelerated by the members of the twisted plates 24 that intersect,
The effect of the twist plate 24 or the swirl vanes is not sufficiently exerted, and therefore, the effect of improving the limit output in the fuel assembly 1 is limited to some extent.
【0027】また、丸セル型燃料スペーサ13の下流端に
旋回羽根(ねじり翼)を設ける工夫も、例えば特開平 6
-230163 号公報「燃料スペーサおよび燃料集合体」にて
提案されている。しかし、このねじり翼は燃料棒を挿通
した4つの管状フェルール(金属製セル)の間に装着す
るために、原子炉運転中にねじり翼の接合部が疲労破壊
すると、この破片が冷却材中に混入して燃料棒2の表面
である図示しない燃料被覆管や、他の機器に損傷を与え
る可能性が考えられる。Further, a device for providing a swirl vane (twisting vane) at the downstream end of the round cell type fuel spacer 13 is disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No.
-230163, "Fuel Spacer and Fuel Assembly". However, since this torsion blade is installed between four tubular ferrules (metal cells) through which fuel rods are inserted, if the joint of the torsion blade undergoes fatigue failure during reactor operation, these fragments will enter the coolant. It is conceivable that the mixed fuel may damage the fuel cladding tube (not shown) on the surface of the fuel rod 2 and other devices.
【0028】なお、ねじり翼を管状フェルールの部材か
ら切り出す工夫もあるが、この場合にはねじり翼の大き
さが管状フェルールの部材寸法から制限されて、設計の
自由度が低くなるという課題があった。It should be noted that the twisted blade may be cut out from the member of the tubular ferrule, but in this case, the size of the twisted blade is limited by the dimension of the member of the tubular ferrule, and the degree of freedom in design is reduced. It was
【0029】また、燃料スペーサ3にねじり板24あるい
は旋回羽根を装着した場合には、中央部に配置された燃
料棒2については、その周囲にねじり板24あるいは旋回
羽根が4組あるために、その限界出力の向上効果は大き
い。しかし、最外周に配置された燃料棒2では、ねじり
板24あるいは旋回羽根をチャンネルボックス7側に設け
ることが困難であることから、当該燃料棒2の周囲には
ねじり板24あるいは旋回羽根が2組しか設けられないの
で、燃料集合体1における限界出力の向上効果が小さい
という支障があった。When the twist plate 24 or the swirl vanes are attached to the fuel spacer 3, the fuel rod 2 arranged in the central portion has four sets of the twist plate 24 or swirl vanes around the fuel rod 2. The effect of improving the limit output is great. However, in the fuel rod 2 arranged at the outermost periphery, it is difficult to provide the twist plate 24 or the swirl vane on the channel box 7 side. Therefore, the twist plate 24 or the swirl vane 2 is provided around the fuel rod 2. Since only a set is provided, there is a problem that the effect of improving the limit output in the fuel assembly 1 is small.
【0030】なお、燃料の熱水力的な工夫としては、燃
料スペーサ3の単体に対する工夫は数多く行われている
が、特に沸騰水型原子炉の特徴である軸方向における二
相流流動様式の変化を考慮した、軸方向に配置した燃料
スペーサ3と、さらに、下部タイプレート6まで含める
総合的な効果を求めた熱水力的及び核的に改善する工夫
は行われていない。As for the thermo-hydraulic device for fuel, many devices for the fuel spacer 3 have been devised. In particular, the two-phase flow flow mode in the axial direction, which is a characteristic of boiling water reactors, is used. In consideration of the change, the fuel spacers 3 arranged in the axial direction, and further, a device for improving the thermo-hydraulic force and the nuclear force to obtain a comprehensive effect including the lower tie plate 6 has not been made.
【0031】本発明の目的とするところは、燃料スペー
サ及び下部タイプレートの構造と、その配置等から燃料
集合体の内部に流れる冷却材の流動抵抗の低減と、燃料
の限界出力を向上した燃料スペーサと下部タイプレート
及び燃料集合体を提供することにある。The object of the present invention is to reduce the flow resistance of the coolant flowing inside the fuel assembly due to the structure of the fuel spacer and the lower tie plate and the arrangement thereof, and to improve the fuel limit output. To provide a spacer and a lower tie plate and a fuel assembly.
【0032】[0032]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項1記載の発明に係る燃料スペーサは、複数の燃料
棒及びウオータロッドをほぼ等間隔に挿通させる燃料棒
挿通部をそれぞれ独立して形成する複数のセルをほぼ格
子状に配列してなる燃料スペーサにおいて、中心が4本
の燃料棒間の流路の中心と一致させた複数の前記セルと
複数の前記セルの外周に配置した支持バンドとの間に前
記燃料棒挿通部を形成すると共に、前記セルの下流端に
冷却材を導く旋回羽根を前記支持バンドの下流端にはフ
ロータブを一体に設けたことを特徴とする。In order to achieve the above object, a fuel spacer according to a first aspect of the invention has independent fuel rod insertion portions for inserting a plurality of fuel rods and water rods at substantially equal intervals. In a fuel spacer formed by arranging a plurality of cells to be formed in a substantially lattice shape, a plurality of the cells whose center coincides with the center of the flow path between the four fuel rods and a support arranged on the outer periphery of the plurality of the cells. The fuel rod insertion part is formed between the band and the swirl vane for guiding the coolant to the downstream end of the cell, and a flow tab is integrally provided at the downstream end of the support band.
【0033】燃料集合体内で4本の燃料棒で囲まれた流
路の中心軸をセルの中心として、この流路の中心付近の
冷却材の蒸気流速が速い領域に部材等を配置していない
ので流動抵抗が低い。また、部材と一体に形成した冷却
材を導く旋回羽根により蒸気に旋回流を発生させるの
で、蒸気中の液滴は遠心力により燃料棒へ付着して燃料
の限界出力が高くなる。With the central axis of the flow passage surrounded by four fuel rods in the fuel assembly as the center of the cell, no member or the like is arranged in the region near the center of the flow passage where the coolant vapor velocity is high. Therefore, the flow resistance is low. Further, since a swirling flow is generated in the steam by the swirl vanes that guide the coolant formed integrally with the member, the droplets in the steam adhere to the fuel rods due to the centrifugal force, and the fuel limit output increases.
【0034】さらに、支持バンドのフロータブにより燃
料集合体の最外周に位置する燃料棒に最外周を流れる冷
却材を振り向けるので、最外周の燃料棒における限界出
力が向上する。Further, since the coolant flowing in the outermost circumference is directed to the fuel rod located in the outermost circumference of the fuel assembly by the flow tab of the support band, the limit output in the outermost fuel rod is improved.
【0035】請求項2記載の発明に係る燃料スペーサ
は、セルと共に燃料スペーサを形成する支持バンドにお
いて、下流端に冷却材を導く旋回羽根を一体に設けたこ
とを特徴とする。支持バンドの冷却材を導く旋回羽根に
より燃料集合体の最外周に位置する燃料棒に最外周を流
れる冷却材を振り向けるので、最外周の燃料棒における
限界出力はさらに向上する。A fuel spacer according to a second aspect of the present invention is characterized in that a swirl vane for guiding a coolant is integrally provided at a downstream end of a support band forming a fuel spacer together with a cell. Since the coolant flowing in the outermost periphery is directed to the fuel rods located in the outermost periphery of the fuel assembly by the swirl vanes that guide the coolant of the support band, the limit output of the fuel rods in the outermost periphery is further improved.
【0036】請求項3記載の発明に係る燃料スペーサ
は、セル及び支持バンドとの間で形成する燃料棒挿通部
に燃料棒を支持する燃料当接部及びバネを前記セル及び
支持バンドと一体に設けたことを特徴とする。セル及び
支持バンドで形成された燃料棒挿通部内に挿通した燃料
棒は、流路抵抗の少ない構造の燃料当接部及びバネによ
り支持される。また、セル及び支持バンドの部材と燃料
当接部及びバネが一体のために堅固な構造となる。In a fuel spacer according to a third aspect of the present invention, a fuel contact portion and a spring for supporting a fuel rod are integrally formed with the cell and the support band at a fuel rod insertion portion formed between the cell and the support band. It is characterized by being provided. The fuel rod inserted into the fuel rod insertion portion formed of the cell and the support band is supported by the fuel contact portion and the spring having a structure with low flow path resistance. In addition, the members of the cells and the support band, the fuel contact portion, and the spring are integrated so that the structure is firm.
【0037】請求項4記載の発明に係る燃料スペーサ
は、セル及び支持バンドが、それぞれ部材から切り出し
て曲げ加工の後に端部を固定したことを特徴とする。セ
ル及び支持バンドとも構造が簡素なことから堅固で容易
に製造できる。A fuel spacer according to a fourth aspect of the invention is characterized in that the cell and the support band are cut out from the respective members and the ends are fixed after bending. Since the cell and the supporting band have simple structures, they are solid and easy to manufacture.
【0038】請求項5記載の発明に係る燃料スペーサ
は、セル及び支持バンドにおいて、隣接するセル及び支
持バンドと当接する突出部に互いに組み合う位置合わせ
凸部または位置合わせ凹部を設けたことを特徴とする。
複数のセル及び支持バンドを組み合わせて燃料スペーサ
を製造する際に、互いの突出部に設けた位置合わせ凸部
と位置合わせ凹部を嵌合することにより、作業が簡易で
相互間の溶接等により固定も容易となる。A fuel spacer according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that, in the cell and the support band, the projections that come into contact with the adjacent cells and the support band are provided with alignment protrusions or alignment recesses to be assembled with each other. To do.
When manufacturing a fuel spacer by combining multiple cells and support bands, by fitting the alignment protrusions and alignment recesses provided on each other's protrusions, the work is simple and they are fixed by welding, etc. Will also be easier.
【0039】請求項6記載の発明に係る燃料スペーサ
は、燃料棒挿通部において燃料棒を支持する燃料当接部
が、前記セル及び支持バンドの部材から切り出して曲げ
加工された後に自由端をセルに固定させたことを特徴と
する。セル及び支持バンドの部材と燃料当接部の部材と
が一体のために、堅固な構造で材料に無駄がなく製造も
容易である。In the fuel spacer according to a sixth aspect of the present invention, the fuel abutting portion for supporting the fuel rod in the fuel rod insertion portion is cut out from the cell and the member of the support band and bent, and then the free end is formed into the cell. It is characterized by being fixed to. Since the members of the cell and the support band and the member of the fuel contact portion are integrated, the structure is solid and there is no waste of material, and manufacturing is easy.
【0040】請求項7記載の発明に係る燃料スペーサ
は、燃料棒挿通部において燃料棒を支持するバネが、前
記セル及び支持バンドの部材から切り出して曲げ加工す
ると共に部材と一体側を冷却材流路の上流側としたこと
を特徴とする。セル及び支持バンドの部材とバネの部材
とが一体のために堅固な構造で材料に無駄がない。ま
た、バネの上流側がセルと一体であることから、上流よ
り蒸気と共に流れてくる液滴や液膜が、容易にバネに沿
って燃料棒の表面に導かれる。In the fuel spacer according to the seventh aspect of the invention, the spring supporting the fuel rod in the fuel rod insertion portion cuts out from the member of the cell and the supporting band and bends the member and the member integrated side with the coolant flow. It is characterized by being on the upstream side of the road. Since the member of the cell and the support band and the member of the spring are integrated, the structure is solid and there is no waste of material. Further, since the upstream side of the spring is integrated with the cell, the droplets or liquid film flowing with the vapor from the upstream side are easily guided to the surface of the fuel rod along the spring.
【0041】請求項8記載の発明に係る燃料スペーサ
は、複数本の燃料棒及びウォータロッドを独立して挿通
するフェルールセルをほぼ等間隔で格子状に配列すると
共に外周に支持バンドを配した燃料スペーサにおいて、
最外周に配置する前記フェルールセルの下流端で燃料集
合体内側に延長部を設けると共に、前記支持バンドの下
流端に複数のフロータブを設けたことを特徴とする。In a fuel spacer according to an eighth aspect of the present invention, a ferrule cell into which a plurality of fuel rods and water rods are independently inserted is arranged in a lattice pattern at substantially equal intervals, and a support band is arranged on the outer periphery. In the spacer
An extension portion is provided inside the fuel assembly at the downstream end of the ferrule cell arranged on the outermost periphery, and a plurality of flow tabs are provided at the downstream end of the support band.
【0042】燃料集合体内で最外周に流れる冷却材は、
支持バンドのフロータブにより燃料棒及び燃料棒を支持
するフェルールの延長部に導かれ、この冷却材は燃料集
合体の内部に飛散することなく最外周の燃料棒に振り向
けられる。The coolant flowing to the outermost periphery in the fuel assembly is
The flow tab of the support band guides the fuel rod and the extension of the ferrule supporting the fuel rod, and the coolant is directed to the outermost fuel rod without splashing inside the fuel assembly.
【0043】請求項9記載の発明に係る燃料スペーサ
は、フェルールセルの下流端で燃料集合体内側に設けた
延長部が、燃料集合体の中央部に位置するフェルールセ
ルより下流側に突出させたことを特徴とする。支持バン
ドのフロータブにより振り向けられた燃料集合体の最外
周を流れる冷却材は、フェルールセルの延長部にて回収
されることから、効率良く最外周の燃料棒に導かれる。In the fuel spacer according to the ninth aspect of the present invention, the extension portion provided inside the fuel assembly at the downstream end of the ferrule cell is made to project downstream from the ferrule cell located in the central portion of the fuel assembly. It is characterized by The coolant flowing in the outermost periphery of the fuel assembly, which is directed by the flow tab of the support band, is collected in the extension portion of the ferrule cell, and thus is efficiently guided to the fuel rods in the outermost periphery.
【0044】請求項10記載の発明に係る燃料スペーサ
は、支持バンドの下流端に設けたフロータブが、曲線状
あるいは屈曲状の断面で燃料集合体内側に傾斜している
ことを特徴とする。支持バンドのフロータブが曲線状あ
るいは屈曲状の断面で、その先端が上流側を向いている
ことから、このフロータブにより導かれた冷却材は、最
外周の燃料棒及びフェルールセルの延長部の上流寄りに
振り向けられるので、効率良く回収されて最外周の燃料
棒に導かれる。A fuel spacer according to a tenth aspect of the present invention is characterized in that the flow tab provided at the downstream end of the support band is inclined inside the fuel assembly in a curved or bent cross section. Since the flow tab of the support band has a curved or bent cross section and its tip faces the upstream side, the coolant guided by this flow tab is located at the upstream side of the extension of the outermost fuel rod and ferrule cell. Is efficiently collected and guided to the outermost fuel rods.
【0045】請求項11記載の発明に係る下部タイプレー
トは、ほぼ等間隔で格子状に配列した複数の燃料棒及び
ウオータロッドの下部を固定する燃料集合体の下部タイ
プレートにおいて、前記下部タイプレートの最外周で下
流端に冷却材の流れ方向に対して傾斜した複数の板状の
突起を設けると共に、前記突起の鉛直方向に投影する周
長が下流端に沿って単調に変化して隣接する突起間で前
記周長の変化が同じ向きであることを特徴とする。The lower tie plate according to the invention of claim 11 is a lower tie plate of a fuel assembly for fixing the lower portions of a plurality of fuel rods and water rods arranged in a grid at substantially equal intervals. A plurality of plate-shaped projections that are inclined with respect to the flow direction of the coolant are provided at the downstream end at the outermost circumference, and the circumferential lengths of the projections projected in the vertical direction monotonically change along the downstream end and are adjacent to each other. The change in the circumferential length is the same between the protrusions.
【0046】下部タイプレートを通過した冷却材は、下
部タイプレートの最外周に設けた流量を再配分する複数
の突起と、その傾斜及び周長の変化方向により、一方向
に生じる旋回流により撹拌される。これにより、下部タ
イプレートの下流側における冷却材の外周流量が増加
し、温度が均一化することから、チャンネルボックス内
で複数の燃料棒間等に形成された流路に流入して、低ボ
イド率領域のボイドの分布が平坦化する。The coolant that has passed through the lower tie plate is agitated by a swirling flow generated in one direction due to a plurality of protrusions provided on the outermost periphery of the lower tie plate for redistributing the flow rate and the inclination and the changing direction of the circumferential length. To be done. As a result, the peripheral flow rate of the coolant on the downstream side of the lower tie plate increases, and the temperature becomes uniform, so that it flows into the flow path formed between the fuel rods in the channel box, and low voids are generated. The distribution of voids in the rate region is flattened.
【0047】請求項12記載の発明に係る下部タイプレー
トは、下部タイプレートの最外周で下流端に設けた複数
の突起が、冷却材の流れに対する傾斜の基線を水平線か
ら傾けたことを特徴とする。下部タイプレートの下流端
に設けた突起における傾斜の基線を水平線から傾けるこ
とにより旋回流の大きさが容易に変えられる。従って、
この旋回流の大きさを変えることにより、下流側の冷却
材を撹拌する流量を再配分する機能を適切に設計するこ
とができる。A lower tie plate according to a twelfth aspect of the present invention is characterized in that a plurality of protrusions provided at the outermost periphery of the lower tie plate at the downstream end incline the base line of inclination with respect to the flow of the coolant from the horizontal line. To do. The size of the swirling flow can be easily changed by inclining the inclined base line of the protrusion provided at the downstream end of the lower tie plate from the horizontal line. Therefore,
By changing the magnitude of this swirl flow, the function of redistributing the flow rate of stirring the coolant on the downstream side can be appropriately designed.
【0048】請求項13記載の発明に係る燃料スペーサ
は、上下を上部タイプレートと下部タイプレートで固定
した複数の燃料棒及びウオータロッドをほぼ等間隔で格
子状に配列支持する燃料スペーサにおいて、前記燃料ス
ペーサの最外周で下流端に冷却材の流れ方向に対して傾
斜した複数の板状の突起を設けると共に、前記突起の鉛
直方向に投影する周長が下流端に沿って単調に変化して
隣接する突起間で前記周長の変化が同じ向きであること
を特徴とする。A fuel spacer according to a thirteenth aspect of the present invention is the fuel spacer in which a plurality of fuel rods and water rods whose upper and lower parts are fixed by an upper tie plate and a lower tie plate are arranged and supported in a lattice pattern at substantially equal intervals. A plurality of plate-shaped projections inclined to the flow direction of the coolant are provided at the downstream end at the outermost periphery of the fuel spacer, and the circumferential length of the projections projected in the vertical direction changes monotonically along the downstream end. The change in the circumferential length is the same between adjacent protrusions.
【0049】燃料集合体の内部を流れる冷却材は、流路
の途中に配置された燃料スペーサの下流側で、流量を再
配分する突起により発生する旋回流により撹拌されて、
外周流量を増加すると共に温度を均一化する。The coolant flowing inside the fuel assembly is agitated by the swirling flow generated by the projections that redistribute the flow rate, on the downstream side of the fuel spacer arranged in the middle of the flow path,
Increase the peripheral flow rate and make the temperature uniform.
【0050】請求項14記載の発明に係る燃料スペーサ
は、燃料スペーサの最外周で下流端に設けた複数の突起
が、冷却材の流れに対する傾斜の基線を水平線から傾け
たことを特徴とする。燃料スペーサの下流端に設けた突
起における傾斜の基線を水平線から傾けることにより旋
回流の大きさが容易に変えられる。従って、この旋回流
の大きさを変えることにより、下流側の冷却材を撹拌す
る流量の再配分機能を適切に設計することができる。A fuel spacer according to a fourteenth aspect of the present invention is characterized in that a plurality of protrusions provided at the outermost periphery of the fuel spacer at the downstream end incline a base line of inclination with respect to the flow of the coolant from the horizontal line. The size of the swirling flow can be easily changed by inclining the inclined base line of the projection provided at the downstream end of the fuel spacer from the horizontal line. Therefore, by changing the magnitude of the swirling flow, it is possible to appropriately design the function of redistributing the flow rate for stirring the coolant on the downstream side.
【0051】請求項15記載の発明に係る燃料集合体は、
最外周で下流端に冷却材の流れ方向に対して傾斜した複
数の突起を設けると共に前記突起が鉛直方向に投影する
周長が下流端に沿って単調に変化して隣接する突起間で
前記周長の変化が同じ向きの燃料スペーサを、燃料集合
体における有効発熱部の最下端近傍に配設したことを特
徴とする。The fuel assembly according to the invention of claim 15 is
A plurality of projections that are inclined with respect to the flow direction of the coolant are provided at the downstream end at the outermost circumference, and the circumferential length projected by the projections in the vertical direction monotonically changes along the downstream end, and the circumference between adjacent projections is increased. It is characterized in that the fuel spacers having the same length change direction are arranged near the lowermost end of the effective heat generating portion in the fuel assembly.
【0052】燃料集合体における有効発熱部の最下端近
傍は、冷却材のボイド率が低く温度も不均一となるが、
この位置に配置した燃料スペーサの流量を再配分する突
起の機能により、下流側における冷却材のボイドと温度
分布が平坦化される。In the vicinity of the lowermost end of the effective heat generating portion of the fuel assembly, the void ratio of the coolant is low and the temperature is non-uniform.
The function of the protrusions for redistributing the flow rate of the fuel spacer arranged at this position flattens the voids and the temperature distribution of the coolant on the downstream side.
【0053】請求項16記載の発明に係る燃料集合体は、
複数の燃料棒及びウオータロッドを上部タイプレートと
下部タイプレートの間に配列して軸方向に複数の燃料ス
ペーサを配置すると共に角筒状チャンネルボックス内に
挿入した燃料集合体において、前記中心を燃料棒間の流
路の中心と一致させた複数のセルとその外周に配置した
支持バンドとの間に燃料棒挿通部を形成すると共に前記
セルの下流端に旋回羽根と支持バンドの下流端にフロー
タブを一体に設けた燃料スペーサと、前記ほぼ等間隔で
格子状に配列して複数の燃料棒及びウォータロッドを独
立して挿通するフェルールセルで最外周に配置するもの
に下流端で燃料集合体内側に延長部を設けると共に外周
に配した支持バンドの下流端に複数のフロータブを設け
た燃料スペーサや、前記最外周の下流端に複数の板状の
突起を設けると共に突起の鉛直方向に投影する周長が下
流端に沿って単調に変化して隣接する突起間で前記周長
の変化が同じ向きとした下部タイプレート及び燃料スペ
ーサ等を単独あるいは複数種類を適宜組み合わせて設け
たことを特徴とする。The fuel assembly according to the invention of claim 16 is
In a fuel assembly in which a plurality of fuel rods and water rods are arranged between an upper tie plate and a lower tie plate, a plurality of fuel spacers are arranged in the axial direction, and the center of the fuel assembly is inserted into a rectangular tubular channel box. A fuel rod insertion part is formed between a plurality of cells aligned with the center of the flow path between the rods and a support band arranged on the outer periphery thereof, and a swirl vane is provided at the downstream end of the cells and a flow tab is provided at the downstream end of the support band. The fuel spacers integrally provided with the ferrule cells which are arranged at the above-mentioned approximately equal intervals in a lattice shape and through which a plurality of fuel rods and water rods are independently inserted and which are arranged at the outermost periphery. A fuel spacer having a plurality of flow tabs at the downstream end of the support band arranged on the outer periphery and a plurality of plate-shaped projections at the downstream end of the outermost periphery are provided together with the extension portion. Peripherals projected in the vertical direction of the protrusions change monotonously along the downstream end, and the change in peripheral length is the same between adjacent protrusions.The lower tie plate and the fuel spacer, etc. are individually or appropriately combined. It is characterized by being provided by.
【0054】冷却材の流路に部材等の障害物を配さずに
低流動抵抗に形成すると共に、旋回羽根により支持する
燃料棒へ十分に冷却材を導くことにより燃料の限界出力
を向上する燃料スペーサや、燃料集合体の最外周に配置
した燃料棒に外周部に流れる冷却材を導いて、燃料の限
界出力を向上させる燃料スペーサを配置する。By forming a low flow resistance without disposing an obstacle such as a member in the flow path of the coolant, and sufficiently guiding the coolant to the fuel rods supported by the swirl vanes, the limit output of fuel is improved. A fuel spacer or a fuel spacer for guiding the coolant flowing to the outer peripheral portion to the fuel rods arranged on the outermost periphery of the fuel assembly to improve the limit output of fuel is arranged.
【0055】さらに、冷却材の流量を再配分をする突起
により下流側の冷却材を撹拌して、外周流量の増加と温
度の均一化によりボイドと温度分布を平坦化する下部タ
イプレート及び燃料スペーサ等を、単独あるい複数種類
を適宜組み合わせることにより、それぞれの特長を備え
た燃料集合体が得られる。Further, the protrusions for redistributing the flow rate of the coolant agitate the coolant on the downstream side to increase the outer peripheral flow rate and equalize the temperature, thereby flattening the voids and the temperature distribution. By appropriately combining a single type or a plurality of types, etc., a fuel assembly having respective characteristics can be obtained.
【0056】[0056]
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態について図
面を参照して説明する。なお、上記した従来技術と同じ
構成部分については、同一符号を付して詳細な説明を省
略する。第1実施の形態は請求項1乃至請求項7と請求
項16に係り、図1は燃料集合体の要部横断面図で、図2
はセルの斜視図を、また図3は支持バンドの要部斜視図
を示す。なお、図2(a)は燃料支持突部側、図2
(b)と図3(a),(b)はバネ側の斜視図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the same components as those of the above-described related art are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The first embodiment relates to claims 1 to 7 and claim 16, and FIG. 1 is a transverse cross-sectional view of a main part of a fuel assembly.
Is a perspective view of the cell, and FIG. 3 is a perspective view of a main part of the support band. Note that FIG. 2A is a side view of the fuel supporting protrusion, FIG.
3B and FIG. 3A and FIG. 3B are perspective views of the spring side.
【0057】燃料スペーサ27は、内部に図2に示す複数
のセル28をほぼ格子状に配列して結合すると共に、外周
に図3に示す支持バンド29を配設して、前記セル28と結
合することにより、それぞれ隣接した4つのセル28の外
側、または1つ乃至2つのセル28の外側と支持バンド29
の内側において、それぞれ独立して複数の燃料棒2をほ
ぼ等間隔に挿通して支持する燃料棒挿通部30を形成して
構成されている(請求項1)。The fuel spacer 27 has a plurality of cells 28 shown in FIG. 2 arranged therein in an approximately lattice shape and joined together, and a support band 29 shown in FIG. To the outside of four adjacent cells 28, or to the outside of one or two cells 28 and the support band 29, respectively.
A fuel rod insertion portion 30 for independently supporting and inserting a plurality of fuel rods 2 at substantially equal intervals is formed on the inner side of (1) (claim 1).
【0058】また、この燃料スペーサ27の燃料挿通部30
には、燃料棒2及びウオータロッド16を挿通して、燃料
棒2等の上下を図示しない上部タイプレート5及び下部
タイプレート6で固定して燃料結束体とし、その燃料結
束体をチャンネルボックス7内に挿入することにより燃
料集合体31を構成する(請求項16)。前記燃料スペーサ
27を構成するセル28及び支持バンド29は、いずれも、例
えばインコネルのようなバネ性を備えた耐蝕性の強い板
状材料で曲げ加工により成型されている(請求項4)。Further, the fuel insertion portion 30 of the fuel spacer 27
The fuel rods 2 and the water rods 16 are inserted into the above, and the upper and lower parts of the fuel rods 2 etc. are fixed by an upper tie plate 5 and a lower tie plate 6 not shown to form a fuel bundle, and the fuel bundle is formed in the channel box 7. The fuel assembly 31 is constructed by being inserted into the inside (claim 16). The fuel spacer
Both the cell 28 and the support band 29 constituting 27 are formed by bending using a plate-like material having a spring property such as Inconel and having strong corrosion resistance (claim 4).
【0059】前記セル28は図2に示すような十字型筒状
で、各突出部32の先端には隣接したセル28同士を組合わ
せて結合する際の位置決め用として、位置合わせ凸部33
と位置合わせ凹部34が形成されている。また、各セル28
における各突出部32の中間部35は、その外側で燃料棒挿
通部30を形成する部分であり、挿通した燃料棒2を支持
するための燃料当接部36及びバネ37を突設している(請
求項5)。The cell 28 has a cross-shaped cylindrical shape as shown in FIG. 2, and at the tip of each protruding portion 32, a positioning convex portion 33 is provided for positioning when the adjacent cells 28 are combined and combined.
And an alignment recess 34 is formed. Also, each cell 28
The intermediate portion 35 of each of the protrusions 32 is a portion forming the fuel rod insertion portion 30 on the outer side thereof, and the fuel contact portion 36 and the spring 37 for supporting the inserted fuel rod 2 are provided in a protruding manner. (Claim 5).
【0060】なお、前記燃料当接部36は図2(a)に示
すように、セル28の部材と一体で片方がセル部材とつな
がった状態で両側を板状に切り出し、曲げ加工により突
出して成型した後に、切り出した先端部を再びセル部材
に熔接38して形成する(請求項6)。また、前記バネ37
については図2(b)に示すように、セル28の部材と一
体で白矢印8で示す冷却材の流れる方向の上流側をセル
部材とつなげた状態で、板状に切り出して曲げ加工によ
り成型している(請求項7)。As shown in FIG. 2 (a), the fuel contact portion 36 is cut out into a plate shape on both sides in a state where it is integrated with the member of the cell 28 and one of which is connected to the cell member, and is projected by bending. After molding, the cut-out tip portion is welded again 38 to the cell member to be formed (Claim 6). Also, the spring 37
2B, as shown in FIG. 2B, with the member of the cell 28 integrated with the cell member on the upstream side in the coolant flow direction indicated by the white arrow 8, the sheet is cut out into a plate shape and formed by bending. (Claim 7).
【0061】さらに、各セル28における4つの中間部35
で下流端には、セル部材と一体に形成した旋回羽根39が
内向きに形成されていて、上流側からの冷却材を外側に
導くように設けている(請求項1)。前記セル28は、セ
ル部材と燃料当接部36、及びバネ37と旋回羽根39とが一
体化されており、複数のセル28を互いの突出部32同志を
突き合わせて組み合わせ、ほぼ格子状に配列して溶接す
ることにより、図1に示す燃料スペーサ27の中央部分が
形成される(請求項3)。Furthermore, four intermediate portions 35 in each cell 28 are provided.
At the downstream end, a swirl vane 39 formed integrally with the cell member is formed inward, and is provided so as to guide the coolant from the upstream side to the outside (claim 1). The cell 28 has a cell member, a fuel contact portion 36, a spring 37, and a swirl vane 39 integrated with each other, and a plurality of cells 28 are combined by associating mutually protruding portions 32 with each other, and arranged in a substantially lattice shape. Then, by welding, the central portion of the fuel spacer 27 shown in FIG. 1 is formed (claim 3).
【0062】なお、図1に示すように燃料スペーサ27の
外周部分においては、前記セル28のみでは最外周に配置
する燃料棒2を支持する燃料棒挿通部30を形成すること
ができないので、図3に示す支持バンド29を組合わせて
燃料スペーサ27を構成する(請求項1)。As shown in FIG. 1, in the outer peripheral portion of the fuel spacer 27, the fuel rod insertion portion 30 for supporting the fuel rods 2 arranged at the outermost periphery cannot be formed only by the cells 28. The fuel spacer 27 is constructed by combining the support bands 29 shown in FIG.
【0063】前記支持バンド29は図3(a)に示すよう
に、帯状で内側に前記セル28の突出部32と当接させる突
出部40と、外側に前記チャンネルボックス7と当接する
バスタブ41、及びバスタブ41の下流端に内側に曲げたフ
ロータブ42を突設する(請求項1)。また、前記バスタ
ブ41と突出部40との中間部43には、内側に突出させて燃
料棒2を支持する燃料当接部36及びバネ37を部材と一体
化して設けた構成としている(請求項3)。As shown in FIG. 3 (a), the support band 29 is in the form of a strip and has a protrusion 40 for abutting the protrusion 32 of the cell 28 on the inside and a bathtub 41 for abutting the channel box 7 on the outside. A flow tab 42 bent inward is provided at the downstream end of the bathtub 41 (claim 1). Further, the intermediate portion 43 between the bathtub 41 and the protruding portion 40 is provided with a fuel contact portion 36 and a spring 37 which are protruded inward to support the fuel rod 2 and are integrated with the member (claim). 3).
【0064】この支持バンド29で燃料スペーサ27の直線
部分については、突出部40と突出部40の間に、バネ37を
設けた中間部43とバスタブ41及び燃料当接部36を設けた
中間部43を配列している。また、燃料スペーサ27のコー
ナ部分においては、突出部40と突出部40の間がバネ37を
設けた中間部43とバスタブ41、及び燃料当接部36を設け
た中間部43とバスタブ41、さらに燃料当接部36を設けた
中間部43を配列している。Regarding the straight portion of the fuel spacer 27 in the support band 29, the intermediate portion 43 provided with the spring 37 and the intermediate portion provided with the bathtub 41 and the fuel contact portion 36 are provided between the protrusions 40. 43 are arranged. Further, in the corner portion of the fuel spacer 27, an intermediate portion 43 provided with a spring 37 and a bathtub 41 are provided between the protruding portions 40 and 40, and an intermediate portion 43 provided with the fuel contact portion 36 and a bathtub 41, and The intermediate portion 43 provided with the fuel contact portion 36 is arranged.
【0065】なお、前記支持バンド29については、図3
(b)に示すように中間部43の下流端に旋回羽根39を一
体化して設た構成としたものもある(請求項2)。ま
た、以上の支持バンド29を連続的に構成するには、その
材料採寸に合わせて分割した複数片を適宜溶接等により
連結することにより、長尺化することが容易に可能であ
る。The support band 29 is shown in FIG.
As shown in (b), there is also a structure in which a swirl vane 39 is integrally provided at the downstream end of the intermediate portion 43 (claim 2). Further, in order to continuously form the support band 29, it is possible to easily increase the length by appropriately connecting a plurality of pieces divided according to the material measurement thereof by welding or the like.
【0066】次に、上記構成による作用について説明す
る。燃料スペーサ27においては、その大部分を占める中
央部分を複数のセル28をほぼ格子状に配列すると共に、
外周部分は支持バンド29で囲ってほぼ正方形に構成す
る。なお、中央部分については隣接した4つのセル28の
外側で燃料棒2を挿通する燃料棒挿通部30を形成し、外
周部分の直線部分は2つのセル28の外側と支持バンド29
の内側で、またコーナ部分は1つのセル28の外側と支持
バンド29との内側で燃料棒挿通部30を形成する。Next, the operation of the above configuration will be described. In the fuel spacer 27, a plurality of cells 28 are arranged in a substantially lattice pattern in the central portion occupying most of the fuel spacer 27,
The outer peripheral portion is surrounded by a support band 29 to form a substantially square shape. Regarding the central portion, a fuel rod insertion portion 30 for inserting the fuel rod 2 is formed outside the four adjacent cells 28, and the linear portion of the outer peripheral portion is the outside of the two cells 28 and the support band 29.
Inside, and the corner portion forms the fuel rod insertion portion 30 outside the one cell 28 and inside the support band 29.
【0067】この燃料棒挿通部30のそれぞれに挿入した
燃料棒2は、4方向から突出した燃料当接部36とバネ37
により確実に支持されると共に、各燃料棒2は相互間を
所定の間隔に保持してほぼ正方格子状に配列される。The fuel rod 2 inserted into each of the fuel rod insertion portions 30 has a fuel contact portion 36 and a spring 37 protruding from four directions.
The fuel rods 2 are surely supported by, and the fuel rods 2 are arranged in a substantially square lattice shape while maintaining a predetermined gap therebetween.
【0068】前記燃料棒2を配列した燃料スペーサ27に
おいては、前記セル28の中心と燃料棒挿通部30の燃料棒
2との間に冷却材流路が形成されると共に、セル28の中
心の冷却材流路は4本の燃料棒2間の冷却材流路の中心
と一致し、この冷却材流路には冷却材の流れを妨げる部
材が配置されていないので流動抵抗は低い。これによ
り、冷却材循環ポンプ等の小容量化が容易で、原子力プ
ラントにおける運転効率が向上する。In the fuel spacer 27 in which the fuel rods 2 are arranged, a coolant passage is formed between the center of the cell 28 and the fuel rod 2 of the fuel rod insertion portion 30, and at the center of the cell 28. The coolant flow channel coincides with the center of the coolant flow channel between the four fuel rods 2, and no member that blocks the flow of the coolant is arranged in this coolant flow channel, so that the flow resistance is low. As a result, it is easy to reduce the capacity of the coolant circulation pump and the like, and the operation efficiency in the nuclear power plant is improved.
【0069】さらに、前記セル28の下流端には旋回羽根
39が一体に形成され、また、支持バンド29におけるバス
タブ41の下流端には、フロータブ42が一体化して形成さ
れていて、この旋回羽根39とフロータブ42は、いずれも
燃料棒2へ向かって曲げられている。Further, a swirl vane is provided at the downstream end of the cell 28.
39 is integrally formed, and a flow tab 42 is integrally formed at the downstream end of the bathtub 41 in the support band 29. The swirl vane 39 and the flow tab 42 are both bent toward the fuel rod 2. Has been.
【0070】従って、燃料集合体内の冷却材流路を流れ
る冷却材は、燃料スペーサ27において前記旋回羽根39及
びフロータブ42により、最寄りの燃料棒2に向けて飛散
させられる。この飛散した図示しない液滴25は、燃料棒
2へ効率良く振り向けられることから燃料の限界出力向
上に有効に寄与する。Therefore, the coolant flowing through the coolant passage in the fuel assembly is scattered toward the nearest fuel rod 2 by the swirl vanes 39 and the flow tabs 42 in the fuel spacer 27. The scattered droplets 25 (not shown) are efficiently directed to the fuel rods 2 and thus effectively contribute to the improvement of the fuel limit output.
【0071】さらに、図3(b)で示す旋回羽根39を設
けた支持バンド29によれば、燃料スペーサ27の外周部分
における2本の燃料棒2と、図示しないチャンネルボッ
クス7との間に形成される冷却材流路を通過する冷却材
も、最寄りの燃料棒2へ振り向けられるので、中央部に
比べて冷却材流量が少ないことから熱的裕度が低い外周
部分に配置された燃料棒2についても、有効な燃料の限
界出力向上の効果が得られる。Further, according to the supporting band 29 provided with the swirl vanes 39 shown in FIG. 3B, it is formed between the two fuel rods 2 in the outer peripheral portion of the fuel spacer 27 and the channel box 7 not shown. Since the coolant passing through the coolant passage is also directed to the nearest fuel rod 2, the flow rate of the coolant is smaller than that in the central portion, so that the fuel rods 2 arranged in the outer peripheral portion having a low thermal margin. Also, regarding the above, the effect of improving the effective marginal output of fuel can be obtained.
【0072】また、図4の模式縦断面図に示すように、
燃料スペーサ27の燃料棒挿通部30において燃料棒2を支
持するバネ37は、その付根が冷却材流路の上流側におい
て部材と一体につながっており、先端部分は燃料棒2の
表面を圧接している。従って、冷却材流路の一部である
燃料棒挿通部30を白矢印8の方向に流れる冷却材である
蒸気中の液滴25は、バネ37に付着して液膜21となりバネ
37の表面に沿って燃料棒2に導かれることから、燃料棒
2の表面に形成される液膜21の流量が増加して燃料の限
界出力が向上する。As shown in the schematic longitudinal sectional view of FIG.
The spring 37 for supporting the fuel rod 2 in the fuel rod insertion portion 30 of the fuel spacer 27 has its root integrally connected to the member on the upstream side of the coolant flow path, and its tip portion presses the surface of the fuel rod 2 into pressure contact. ing. Therefore, the droplet 25 in the vapor as the coolant flowing in the direction of the white arrow 8 through the fuel rod insertion portion 30 which is a part of the coolant passage adheres to the spring 37 and becomes the liquid film 21.
Since the fuel is guided to the fuel rod 2 along the surface of the fuel rod 37, the flow rate of the liquid film 21 formed on the surface of the fuel rod 2 increases and the limit output of fuel improves.
【0073】本第1実施の形態における燃料スペーサ27
は、それぞれ一体の板状部材を曲げ加工した後に、自由
端を溶接加工して形成した複数のセル28及び支持バンド
29を図1のように組み合わせて、互いに位置合わせ凸部
33と位置合わせ凹部34を嵌合すると共に、当接した突出
部32,40同士を熔接して製作されることから、少ない部
品点数で製造が容易であり、堅牢で破損し難いので信頼
性が高い。Fuel spacer 27 in the first embodiment
Is a plurality of cells 28 and a supporting band formed by bending an integrated plate member and then welding the free ends.
Assemble 29 as shown in Fig. 1 and align them with each other.
Since the 33 and the alignment recess 34 are fitted together and the abutting protrusions 32, 40 are welded to each other, the manufacturing is easy with a small number of parts, and it is robust and is not easily damaged, resulting in high reliability. high.
【0074】第2実施の形態は請求項8乃至請求項9に
係り、図5(a)の斜視図に示すように円筒状のフェル
ールセル44の本体部分は、図5(b)の斜視図に示す従
来の丸セル型燃料スペーサ13における金属製セル12と同
様の形状であるが、下流側の一部に部材と一体で弧状の
延長部45を突設した構成としている。なお、内部に挿通
する燃料棒2は、従来の金属製セル12と同様に、小突起
18と連結窓46に設ける図示しないスプリング拘束体19に
より支持される。The second embodiment relates to claims 8 to 9, wherein the main body portion of the cylindrical ferrule cell 44 as shown in the perspective view of FIG. 5A is the perspective view of FIG. 5B. It has the same shape as the metal cell 12 in the conventional round cell type fuel spacer 13 shown in, but has a configuration in which an arc-shaped extension portion 45 is integrally provided with a member at a part of the downstream side so as to project. In addition, the fuel rod 2 that is inserted inside has a small protrusion, as in the case of the conventional metal cell 12.
It is supported by a spring restraining body 19 (not shown) provided in 18 and the connection window 46.
【0075】さらに前記フェルールセル44は、図6
(a)の要部斜視図に示すように、中央部に複数配列し
た延長部45のないフェルールセルの最外周で、下流端に
一体のフロータブ47を設けた支持バンド48の内側に配置
して燃料スペーサ49を構成する(請求項8)。なお、前
記フェルールセル44の延長部45は、前記中央部に複数配
列した延長部45のないフェルールセルの下流端より下流
側に突出させている(請求項9)。Further, the ferrule cell 44 is shown in FIG.
As shown in the perspective view of the main part of (a), it is arranged at the outermost periphery of the ferrule cell without the extension parts 45 arranged in the central part and inside the support band 48 provided with the integral flow tab 47 at the downstream end. A fuel spacer 49 is formed (claim 8). The extension portion 45 of the ferrule cell 44 is projected to the downstream side from the downstream end of the ferrule cell without the extension portions 45 arranged in plural in the central portion (claim 9).
【0076】次に上記構成による作用について説明す
る。燃料スペーサ49においては図6(b)の要部横断面
図に示すように、燃料棒2と支持バンド48で囲まれた流
路を流れる冷却材の液膜21は、矢印のように支持バンド
48の下流端において、フロータブ47により燃料棒2と共
にフェルールセル44の延長部45に導かれる。これによ
り、図6(c)の要部横断面図に示すように、燃料集合
体の最外周に配置された燃料棒2においても、表面液膜
21の流量が十分に確保されることから燃料の限界出力が
向上する。Next, the operation of the above configuration will be described. In the fuel spacer 49, the liquid film 21 of the coolant flowing in the flow path surrounded by the fuel rod 2 and the support band 48 is formed by the support band as shown by the arrow as shown in the horizontal cross-sectional view of the main part of FIG.
At the downstream end of 48, the flow tab 47 guides the fuel rod 2 to the extension 45 of the ferrule cell 44. As a result, as shown in the horizontal cross-sectional view of the main part of FIG. 6C, even in the fuel rods 2 arranged at the outermost periphery of the fuel assembly, the surface liquid film
Since the flow rate of 21 is sufficiently secured, the limit output of fuel is improved.
【0077】第3実施の形態は請求項10に係り第2実施
の形態の変形例で、図7の要部正面図は燃料スペーサ49
におけるフェルールセル44の延長部45と、支持バンド48
のフロータブ47との位置関係を示したものである。図7
(c)に示す支持バンド48の下流端に一体で設けたフロ
ータブ47cは、従来型で断面が直線状であることから、
液相の流れは矢印50cで示すように、燃料集合体の最外
周における燃料棒2とフェルールセル44の延長部45の下
流寄りに導かれて、最外周に配置された燃料棒2の熱的
裕度の向上に寄与する。The third embodiment is a modification of the second embodiment according to claim 10, and the front view of the main part of FIG. 7 is a fuel spacer 49.
Extension 45 of ferrule cell 44 and support band 48 in
3 shows the positional relationship with the flow tab 47 of FIG. Figure 7
Since the flow tab 47c integrally provided at the downstream end of the support band 48 shown in (c) is a conventional type and has a linear cross section,
The flow of the liquid phase is guided to the downstream side of the fuel rod 2 and the extension portion 45 of the ferrule cell 44 at the outermost periphery of the fuel assembly, as shown by the arrow 50c, and the thermal flow of the fuel rods 2 arranged at the outermost periphery is performed. It contributes to improving the margin.
【0078】しかし、図7(a)で示す支持バンド48の
フロータブ47aは、その断面が曲線状で支持バンド48の
下流端に一体として設けている。また、図7(b)で示
す支持バンド48のフロータブ47bは、その断面が屈曲状
に支持バンド48の下流端に一体に設けて構成している
(請求項10)。However, the flow tab 47a of the support band 48 shown in FIG. 7A has a curved cross section and is integrally provided at the downstream end of the support band 48. Further, the flow tab 47b of the support band 48 shown in FIG. 7 (b) is formed integrally with the downstream end of the support band 48 so that its cross section is bent (claim 10).
【0079】上記の構成による作用としては、燃料スペ
ーサ49における燃料棒2と支持バンド48で囲まれた流路
を流れる冷却材の液膜は、支持バンド48の下流端におい
てフロータブ47aにより矢印50aのように曲線状に、あ
るいは、フロータブ47bでは矢印50bのように屈曲状に
曲げられる。As a function of the above structure, the liquid film of the coolant flowing in the flow path surrounded by the fuel rod 2 and the supporting band 48 in the fuel spacer 49 is indicated by the arrow 50a by the flow tab 47a at the downstream end of the supporting band 48. The flow tab 47b is bent into a curved shape as shown by an arrow 50b.
【0080】これにより、前記冷却材の液膜は支持バン
ド48の下流端において、図7(c)で示すフロータブ47
cの場合に比べて、燃料棒2及びフェルールセル44の延
長部45の上流寄りに導かれることから、燃料棒2及びフ
ェルールセル44の延長部45に容易に捕獲されるので、液
相の捕獲量が増加すると共に燃料棒2の表面に厚い液膜
が形成されて、流量が十分確保されるので最外周に配置
された燃料の熱的裕度がさらに増して、燃料の限界出力
向上に寄与する。As a result, the liquid film of the coolant is formed on the flow tab 47 shown in FIG. 7C at the downstream end of the support band 48.
As compared with the case of c, since it is guided to the upstream side of the extension portion 45 of the fuel rod 2 and the ferrule cell 44, it is easily captured by the extension portion 45 of the fuel rod 2 and the ferrule cell 44, so that the liquid phase is captured. As the amount of fuel increases, a thick liquid film is formed on the surface of the fuel rods 2 to secure a sufficient flow rate, which further increases the thermal margin of the fuel arranged on the outermost periphery, contributing to the improvement of the fuel's limit output. To do.
【0081】また、図8の斜視図に示す延長部45を設け
たフェルールセル51は第2実施の形態の他の変形例で、
フェルールセル51の下流端に設けた延長部45において、
先端45aの外側を鋭角に内側に傾斜して構成している。The ferrule cell 51 provided with the extension 45 shown in the perspective view of FIG. 8 is another modification of the second embodiment.
In the extension 45 provided at the downstream end of the ferrule cell 51,
The outside of the tip 45a is formed by inclining the inside at an acute angle.
【0082】上記構成による作用としては、フェルール
セル51の外周に沿って流れる液膜が、延長部45の先端45
aにおいて矢印52の方向に導かれることから内側に流れ
る液膜も共に、フェルールセル51に挿通した図示しない
燃料棒2の表面に効率良く導かれて液相の捕獲率が高く
得られる。The operation of the above construction is that the liquid film flowing along the outer periphery of the ferrule cell 51 is the tip 45 of the extension portion 45.
Since the liquid film flowing inward in the direction of arrow a is also efficiently guided to the surface of the fuel rod 2 (not shown) inserted in the ferrule cell 51, the liquid film flowing inward is also efficiently obtained.
【0083】第4実施の形態は請求項11に係り、燃料集
合体の下部タイプレートに関する。図9の縦断面図に示
すように燃料集合体53は、チャンネルボックス7内に配
列した複数の燃料棒2等を、上部タイプレート5と下部
タイプレート54により固定すると共に、軸方向に複数配
置した燃料スペーサ3により燃料棒2等の相互間隔を保
持する。The fourth embodiment relates to claim 11, and relates to a lower tie plate of the fuel assembly. As shown in the vertical sectional view of FIG. 9, a fuel assembly 53 has a plurality of fuel rods 2 arranged in a channel box 7 fixed by an upper tie plate 5 and a lower tie plate 54 and arranged in the axial direction. The fuel spacers 3 maintain the mutual distance between the fuel rods 2 and the like.
【0084】前記下部タイプレート54については、図10
(a)の平面図及び図10(b)の縦断面図に示すよう
に、最外周の下流端に白矢印8で表す冷却材の流れの方
向に対して内側に傾斜55した、冷却材の流量再配分機構
である複数の板状の突起56を設けて構成している。Regarding the lower tie plate 54, FIG.
As shown in the plan view of (a) and the vertical cross-sectional view of FIG. 10 (b), at the downstream end of the outermost periphery, a coolant 55 inclined inward with respect to the flow direction of the coolant represented by the white arrow 8 is shown. A plurality of plate-like projections 56, which are a flow rate redistribution mechanism, are provided and configured.
【0085】なお前記突起56は、図11の要部拡大斜視図
に示すように、下部タイプレート54の最外周において下
流端から鉛直線57(ここでは白矢印8で表す冷却材の流
れの方向と同じとする)に対して任意の角度で傾斜55し
ており、かつ、流れ方向への周長58が下部タイプレート
54の下流端に沿って単調に変化して、隣接する突起56間
で前記周長58の変化が同じ向きとしている(請求項1
1)。As shown in the enlarged perspective view of the main part of FIG. 11, the projection 56 is located at the outermost periphery of the lower tie plate 54 from the downstream end to a vertical line 57 (here, the direction of the flow of the coolant indicated by the white arrow 8). The same as the above) and an inclination of 55 at an arbitrary angle, and a circumferential length 58 in the flow direction is the lower tie plate.
It changes monotonically along the downstream end of 54, and changes in the circumference 58 are the same between adjacent protrusions 56 (claim 1
1).
【0086】次に、上記構成による作用について説明す
る。下部タイプレート54から入って燃料集合体53内を流
れる冷却材は、下部タイプレート54の周辺の下流端に
て、冷却材の流量再配分機構である複数の板状の突起56
により方向が変えられる。すなわち、下部タイプレート
54の下流部全面においては、図12(a)の平面概略図に
示すように突起56により矢印の向きの旋回流59が誘起さ
れて、その遠心力によりチャンネルボックス7の内壁近
傍における外周流量が増加すると共に、冷却材の混合が
促進される。Next, the operation of the above configuration will be described. The coolant that enters from the lower tie plate 54 and flows in the fuel assembly 53 has a plurality of plate-shaped projections 56 that are a flow rate redistribution mechanism of the coolant at the downstream end around the lower tie plate 54.
Can change the direction. Ie lower tie plate
As shown in the schematic plan view of FIG. 12 (a), a swirl flow 59 in the direction of the arrow is induced by the projections 56 on the entire downstream surface of 54, and the centrifugal force causes the outer peripheral flow rate in the vicinity of the inner wall of the channel box 7. As it increases, mixing of the coolant is promoted.
【0087】なお複数の板状の突起56は、沸騰水型原子
炉の通常運転条件の冷却材流速である約2m/s に対し
て、突起56の上面における流れの剥離や、直下流部にお
ける乱れの発生を抑制することを考慮すると、その角度
が約20度以下であることが望ましい。また周長58の最大
値は、燃料棒2との干渉が生じないように、流れと垂直
な断面へ投影する長さ以下とする必要がある。The plurality of plate-like projections 56 are separated from the flow on the upper surface of the projections 56 or in the immediately downstream portion with respect to the coolant flow rate of about 2 m / s which is the normal operating condition of a boiling water reactor. In consideration of suppressing the occurrence of turbulence, it is desirable that the angle be about 20 degrees or less. Further, the maximum value of the circumferential length 58 needs to be equal to or less than the length projected on the cross section perpendicular to the flow so that the interference with the fuel rod 2 does not occur.
【0088】図12(b)に示す図10(a)のA0 −A1
断面における流量分布特性図、及び図12(c)に示す図
10(a)のB0 −B1 断面における流量分布特性図のよ
うに、いずれも点線60,61で示す従来の下部タイプレー
ト6の場合は外周付近で流量が減少している。しかしな
がら、これに比べて本第4実施の形態の下部タイプレー
ト54では、実線62,63で示すように外周部の流量が増加
して流路断面における冷却材の流量分布は平坦化する。A 0 -A 1 of FIG. 10 (a) shown in FIG. 12 (b).
Flow rate distribution characteristic diagram in cross section and diagram shown in Fig. 12 (c)
As shown in the flow rate distribution characteristic diagram in the B 0 -B 1 cross section of 10 (a), in the case of the conventional lower tie plate 6 shown by the dotted lines 60 and 61, the flow rate decreases near the outer circumference. However, in comparison with this, in the lower tie plate 54 of the fourth embodiment, as shown by the solid lines 62 and 63, the flow rate of the outer peripheral portion increases and the flow rate distribution of the coolant in the flow passage cross section becomes flat.
【0089】この流量分布の平坦化については、旋回流
59により流路断面内の冷却材の混合が促進されて冷却材
の温度が下がることから、図13(a)で示す図12(b)
における外周位置Cでは、冷却材の沸騰開始点が従来の
点線64に比べて、実線65で示すように下流側に移動す
る。また、図12(b)における中心寄りの位置Dでは、
図13(b)で示すように従来の点線66に比べて、実線67
で示すように上流側に移動することから容易に行われ
る。For the flattening of this flow rate distribution, the swirling flow is used.
Since the mixing of the coolant in the cross section of the flow channel is promoted by 59 and the temperature of the coolant is lowered, FIG. 12 (b) shown in FIG.
At the outer peripheral position C in, the boiling point of the coolant moves to the downstream side as shown by the solid line 65, as compared with the conventional dotted line 64. Further, at the position D near the center in FIG.
As shown in FIG. 13B, the solid line 67 is different from the conventional dotted line 66.
It is easily performed because it moves to the upstream side as shown by.
【0090】一般に図9に示す燃料集合体53の軸方向に
おける冷却材の挙動については、図14のボイド率と液温
の分布特性図に示すように、上流側より順次、液単相流
68からサブクール沸騰69(イ,ロ)、次いで飽和沸騰70
及び環状噴霧流71と変化している。In general, regarding the behavior of the coolant in the axial direction of the fuel assembly 53 shown in FIG. 9, as shown in the distribution characteristic diagram of the void fraction and the liquid temperature in FIG.
68 to subcooled boiling 69 (a, b), then saturated boiling 70
And the annular spray flow 71.
【0091】なお、サブクール沸騰69の領域では、飽和
沸騰70の領域よりも燃料棒2の表面温度が高いために、
温度による影響から燃料棒2の表面を形成する被覆管の
腐食性が高まり、比較的腐食性が大きい特徴がある。ま
た、燃料棒2の表面におけるボイドは、冷却材の外乱等
で消滅し易いことから出力変動につながるために好まし
くなかった。Since the surface temperature of the fuel rod 2 is higher in the sub-cooled boiling region 69 than in the saturated boiling region 70,
The cladding tube forming the surface of the fuel rod 2 has a high corrosiveness due to the influence of temperature, and has a characteristic that the corrosiveness is relatively large. Further, the voids on the surface of the fuel rod 2 are not preferable because they easily disappear due to the disturbance of the coolant or the like, which leads to output fluctuation.
【0092】しかしながら本第4実施の形態では、図9
に示す燃料集合体53における有効発熱部72の最下端位置
73では、旋回流59による流量の増加から冷却材温度が低
くなることから、燃料棒2の表面近傍にだけボイドが存
在する熱的非平衡なサブクール沸騰領域の長さが短くな
る効果があり、従って、燃料棒2の長寿命と出力変動の
低減化が行える。However, in the fourth embodiment, as shown in FIG.
Bottom position of the effective heat generating portion 72 in the fuel assembly 53 shown in FIG.
In 73, since the coolant temperature decreases due to the increase in the flow rate due to the swirling flow 59, there is an effect of shortening the length of the thermally non-equilibrium subcool boiling region in which voids exist only near the surface of the fuel rod 2. Therefore, the life of the fuel rod 2 can be reduced and the output fluctuation can be reduced.
【0093】第5実施の形態は請求項12に係り、上記第
4実施の形態の変形例で、下部タイプレート54の最外周
の下流端には、図15(a)の要部拡大斜視図と、図15
(b)の要部拡大平面図、及び図15(c)の要部拡大側
面図に示すように、白矢印8で示す冷却材の流れの方向
(鉛直線57)に対して、途中で内側に傾斜55した複数の
板状の突起74を冷却材の流量再配分機構として設けて構
成している。The fifth embodiment relates to claim 12 and is a modification of the fourth embodiment, wherein an enlarged perspective view of an essential part of FIG. 15A is provided at the downstream end of the outermost periphery of the lower tie plate 54. And Fig. 15
As shown in the enlarged plan view of the main part of (b) and the enlarged side view of the main part of FIG. 15 (c), the inside of the coolant flow direction (vertical line 57) shown by the white arrow 8 A plurality of plate-shaped projections 74 inclined 55 are provided as a coolant flow rate redistribution mechanism.
【0094】前記板状の突起74は、下部タイプレート54
の最外周で下流端の水平線75から例えば角度76の位置を
基線77として、鉛直線57に対して任意の角度の傾斜55で
内側に傾いて設けられていて、傾斜した部分の形状及び
周長58の変化等は上記第4実施の形態と同様に構成して
いる。The plate-shaped protrusion 74 is formed on the lower tie plate 54.
The base line 77 is located at an angle 76 from the horizontal line 75 at the downstream end on the outermost periphery of the base line 77, and is inclined inward at an inclination 55 of an arbitrary angle with respect to the vertical line 57. The changes in 58 and the like are similar to those in the fourth embodiment.
【0095】上記構成による作用としては、突起74の形
状が水平線75と角度76をもった基線77において傾けられ
ていることから、下部タイプレート54の下流部で燃料集
合体53の内部における冷却材の流れには、図15(b)の
矢印で示す方向の強制的流れ78の影響が生じる。The operation of the above configuration is that the shape of the protrusion 74 is inclined at the base line 77 having an angle 76 with the horizontal line 75, so that the coolant inside the fuel assembly 53 is provided downstream of the lower tie plate 54. The influence of the forced flow 78 in the direction shown by the arrow in FIG.
【0096】これにより、下部タイプレート54の下流部
全面に冷却材の流れと垂直な断面内で、チャンネルボッ
クス7の内壁近傍で旋回流59を起こすことができると共
に、前記傾斜55及び角度76の選定により任意な強制的流
れ78が得られる。従って、上記第4実施の形態より容易
に任意な旋回流59の発生が行える。なお、この他の作用
及び効果については上記第4実施の形態と同様である。As a result, a swirl flow 59 can be generated in the vicinity of the inner wall of the channel box 7 in the cross section perpendicular to the flow of the coolant on the entire downstream surface of the lower tie plate 54, and the inclination 55 and the angle 76 An optional compulsory flow 78 is obtained by selection. Therefore, an arbitrary swirl flow 59 can be generated more easily than in the fourth embodiment. The other actions and effects are similar to those of the fourth embodiment.
【0097】第6実施の形態は請求項13乃至請求項15に
係り、燃料スペーサと燃料集合体に関する。図16(a)
の正面概略図に示すように燃料集合体53においては、軸
方向に複数の燃料スペーサ3を設けるが、この内で図9
に示す有効発熱部72の最下端位置73の近傍には、冷却材
の流量再配分機構である板状の突起56を設けた燃料スペ
ーサ79を配置して構成する(請求項15,16)。The sixth embodiment relates to claims 13 to 15, and relates to a fuel spacer and a fuel assembly. Figure 16 (a)
As shown in the schematic front view of FIG. 9, in the fuel assembly 53, a plurality of fuel spacers 3 are provided in the axial direction.
In the vicinity of the lowermost end position 73 of the effective heat generating portion 72 shown in FIG. 7, a fuel spacer 79 provided with a plate-like projection 56 which is a coolant flow rate redistribution mechanism is arranged (claims 15 and 16).
【0098】なお、前記板状の突起56を備えた燃料スペ
ーサ79は、図16(b)の平面概略図及び図16(c)の側
面概略図に示すように、支持バンド80の下流端の外周に
部材と一体に上記第4実施の形態及び第5実施の形態に
おける図10と図11及び図15で示した下部タイプレート54
に設けているものと同様の突起56あるいは、突起74を設
けて構成している(請求項13,14)。The fuel spacer 79 provided with the plate-like protrusion 56 is provided at the downstream end of the support band 80 as shown in the schematic plan view of FIG. 16 (b) and the schematic side view of FIG. 16 (c). The lower tie plate 54 shown in FIGS. 10, 11 and 15 in the fourth and fifth embodiments integrally with the member on the outer periphery
The projection 56 or the projection 74, which is similar to that provided in the above, is provided (claims 13 and 14).
【0099】次に、上記構成による作用について説明す
る。沸騰水型原子炉における燃料集合体1の燃料スペー
サ3については、燃料集合体1内の軸方向に複数設置さ
れていて、複数の燃料棒2やウオータロッド16相互間の
間隙、及びチャンネルボックス7と燃料棒2間の間隙を
所定に保持すると共に、燃料集合体1内における冷却材
の流路を確保して燃料集合体1の機能を維持している。Next, the operation of the above configuration will be described. A plurality of fuel spacers 3 of the fuel assembly 1 in the boiling water reactor are installed in the axial direction within the fuel assembly 1, and the gaps between the fuel rods 2 and the water rods 16 and the channel box 7 are provided. The gap between the fuel rod 2 and the fuel rod 2 is maintained at a predetermined value, and the coolant passage in the fuel assembly 1 is secured to maintain the function of the fuel assembly 1.
【0100】従って、一般的に燃料スペーサ3の設計で
考慮されている点には、次の(1)燃料集合体1の耐震
性、(2)燃料棒2の間隔の保持、(3)燃料棒2にお
ける振動抑制、(4)燃料棒2の熱膨張のゆとり、
(5)燃料集合体1の組立て容易、(6)燃料棒2との
接触面積の最小化、(7)熱的限界出力の最大化、
(8)燃料集合体1の圧力損失の最小化、(9)寄生的
中性子吸収の最小化、(10)部品点数の最小化がある。Therefore, the points generally taken into consideration in the design of the fuel spacer 3 are as follows (1) seismic resistance of the fuel assembly 1, (2) maintaining the distance between the fuel rods 2, and (3) fuel. Vibration suppression in rod 2, (4) allowance for thermal expansion of fuel rod 2,
(5) Easy assembly of the fuel assembly 1, (6) Minimization of contact area with the fuel rod 2, (7) Maximization of thermal limit output,
(8) Minimize pressure loss of the fuel assembly 1, (9) Minimize parasitic neutron absorption, and (10) Minimize the number of parts.
【0101】このうち、燃料スペーサ3の軸方向配置に
関しては、(1)〜(3)により最大間隔が制限される
場合があるが、本第6実施の形態による燃料スペーサ79
と、この燃料スペーサ79の軸方向への組み合わせによ
り、(7)熱的限界出力や(8)圧力損失性能の改良、
及びボイド率低減による核的性能を向上させることがで
きる。Among these, regarding the axial arrangement of the fuel spacer 3, the maximum spacing may be limited by (1) to (3), but the fuel spacer 79 according to the sixth embodiment is not limited.
By combining this fuel spacer 79 in the axial direction, (7) thermal limit output and (8) improvement of pressure loss performance,
Also, the nuclear performance can be improved by reducing the void ratio.
【0102】沸騰水型原子炉の通常運転状態では、図9
に示す有効発熱部72の最下端位置73付近の流れは、図14
に示すように液単相流68またはボイド率の低い流れであ
り、冷却材温度が比較的不均一になっている。In the normal operating state of the boiling water reactor, FIG.
The flow in the vicinity of the lowermost position 73 of the effective heat generating portion 72 shown in FIG.
As shown in, the liquid single-phase flow 68 or the flow with a low void ratio is obtained, and the coolant temperature is relatively nonuniform.
【0103】従って、特にこの位置に冷却材の流量再配
分機能の突起56,74を備えた燃料スペーサ79を配置する
ことにより、有効発熱部72の最下端位置73近傍におい
て、上記した第4実施の形態及び第5実施の形態と同様
に、冷却材の旋回流59による流量の増加から、燃料棒2
の表面近傍にだけボイドが存在する熱的非平衡なサブク
ール沸騰領域の長さが短くなる効果があり、従って、燃
料棒2の長寿命と出力変動の低減化が行える。Therefore, particularly by disposing the fuel spacer 79 having the projections 56 and 74 for the function of redistributing the flow rate of the coolant at this position, the fourth embodiment described above is performed in the vicinity of the lowermost end position 73 of the effective heat generating portion 72. In the same manner as in the first embodiment and the fifth embodiment, since the flow rate is increased by the swirling flow 59 of the coolant, the fuel rod 2
This has the effect of shortening the length of the thermally non-equilibrium subcooled boiling region in which voids exist only near the surface of the fuel rod 2. Therefore, the longevity of the fuel rod 2 and the output fluctuation can be reduced.
【0104】第7実施の形態は請求項1乃至請求項16に
係り、上記各実施の形態の燃料スペーサ及び下部タイプ
レートを単独あるいは複数種類を組み合わせた燃料集合
体に関する。沸騰水型の燃料集合体としては、複数の燃
料棒及びウオータロッドを上部タイプレートと下部タイ
プレートの間に配列して、軸方向に複数の燃料スペーサ
を配置すると共に、角筒状チャンネルボックス内に挿入
して形成している。The seventh embodiment relates to claims 1 to 16, and relates to a fuel assembly in which the fuel spacer and the lower tie plate of each of the above-mentioned embodiments are used alone or in combination. As a boiling water type fuel assembly, a plurality of fuel rods and water rods are arranged between the upper tie plate and the lower tie plate, and a plurality of fuel spacers are arranged in the axial direction, and in the rectangular tubular channel box. It is formed by inserting into.
【0105】この際に、上記第1実施の形態乃至第3実
施の形態と第6実施の形態における燃料スペーサ31,4
9,79、及び第4実施の形態と第5実施の形態における
下部タイプレート54、さらに第6実施の形態における燃
料集合体53を、それぞれ単独あるいは複数種類を適宜組
み合わせて構成する。At this time, the fuel spacers 31 and 4 in the first to third embodiments and the sixth embodiment described above are used.
The lower tie plate 54 in each of the ninth and 79th embodiments, the fourth and fifth embodiments, and the fuel assembly 53 in the sixth embodiment are configured individually or in combination of a plurality of types.
【0106】上記構成による作用としては、燃料集合体
において、燃料スペーサ31,49,79及び下部タイプレー
ト54により得られる冷却材の流動抵抗の低減による冷却
材の循環ポンプにおける容量低減効果と、原子炉の運転
効率の向上が得られると共に燃料の限界出力が向上す
る。The operation of the above structure is as follows. In the fuel assembly, the effect of reducing the flow resistance of the coolant obtained by the fuel spacers 31, 49, 79 and the lower tie plate 54 is reduced, and the capacity of the coolant circulating pump is reduced. The operating efficiency of the furnace can be improved and the limit output of fuel can be improved.
【0107】特に最外周に配置された燃料棒2に対する
冷却材の振り向けにより、最外周の燃料棒2における熱
的裕度が増加できる。さらに、冷却材の流量再配分機能
により冷却材の流量の平坦化と温度の均一化により、燃
料の限界出力及び燃料棒2の健全性が向上する。Particularly, by directing the coolant to the fuel rods 2 arranged on the outermost periphery, the thermal margin of the fuel rods 2 on the outermost periphery can be increased. Further, the flow rate redistribution function of the coolant makes the flow rate of the coolant flat and makes the temperature uniform, so that the limit output of fuel and the soundness of the fuel rod 2 are improved.
【0108】[0108]
【発明の効果】以上本発明によれば、沸騰水型原子炉の
燃料集合体において、燃料スペーサにおける冷却材の流
動抵抗の低減により、冷却材循環系設備の容量低減と設
計自由度の向上と、これに伴い原子力プラントの運転効
率が向上する。また、燃料スペーサと下部タイプレート
により最外周に配置された燃料棒おける熱的出力の裕度
向上と、冷却材の流量再配分から燃料の限界出力及び燃
料棒の健全性が向上し、さらに、燃料スペーサ各部の構
造を簡素化したので堅牢で製造が容易となり高い信頼性
と安全性が得られる。As described above, according to the present invention, in the fuel assembly of the boiling water reactor, the flow resistance of the coolant in the fuel spacer is reduced to reduce the capacity of the coolant circulation system facility and improve the design flexibility. As a result, the operating efficiency of the nuclear power plant is improved. Further, the fuel spacer and the lower tie plate improve the margin of the thermal output in the fuel rods arranged at the outermost periphery, and the limit output of the fuel and the soundness of the fuel rods are improved from the redistribution of the flow rate of the coolant. Since the structure of each part of the fuel spacer is simplified, it is robust, easy to manufacture, and highly reliable and safe.
【図1】本発明に係る第1実施の形態の燃料集合体の要
部横断面図。FIG. 1 is a lateral cross-sectional view of a main part of a fuel assembly according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明に係る第1実施の形態の燃料スペーサを
構成するセルの斜視図で、(a)は燃料当接部側、
(b)はバネ側から見た図。FIG. 2 is a perspective view of a cell constituting the fuel spacer according to the first embodiment of the present invention, in which (a) is a fuel contact portion side,
(B) The figure seen from the spring side.
【図3】本発明に係る第1実施の形態の燃料スペーサを
構成する支持バンドの斜視図で、(a)は旋回羽根な
し、(b)は旋回羽根付きを示す。FIG. 3 is a perspective view of a support band that constitutes the fuel spacer according to the first embodiment of the present invention, (a) shows no swirl vanes, and (b) shows swirl vanes.
【図4】本発明に係る第1実施の形態の燃料スペーサの
バネ部の模式縦断面図。FIG. 4 is a schematic vertical sectional view of a spring portion of the fuel spacer according to the first embodiment of the invention.
【図5】本発明に係る第2実施の形態の燃料スペーサの
フェルールセルの斜視図で、(a)は本発明、(b)は
従来例を示す。FIG. 5 is a perspective view of a ferrule cell of a fuel spacer according to a second embodiment of the present invention, in which (a) shows the present invention and (b) shows a conventional example.
【図6】本発明に係る第2実施の形態の燃料スペーサ
で、(a)は要部斜視図、(b),(c)は液膜の挙動
を示す要部横断面図。FIG. 6 is a fuel spacer according to a second embodiment of the present invention, (a) is a perspective view of a main part, and (b) and (c) are transverse cross-sectional views of the main part showing the behavior of a liquid film.
【図7】本発明に係る第3実施の形態の燃料スペーサの
要部正面図で、(a)は曲線状フロータブ、(b)は屈
曲状フロータブ、(c)は直線状フロータブを示す。FIG. 7 is a front view of a main part of a fuel spacer according to a third embodiment of the present invention, in which (a) shows a curved flow tab, (b) shows a bent flow tab, and (c) shows a linear flow tab.
【図8】本発明に係る第3実施の形態の燃料スペーサ
で、変形例のフェルールセルの斜視図。FIG. 8 is a perspective view of a modified ferrule cell of the fuel spacer according to the third embodiment of the present invention.
【図9】本発明に係る第4実施の形態等の燃料集合体の
一部切欠き正面図。FIG. 9 is a partially cutaway front view of a fuel assembly according to a fourth embodiment of the present invention.
【図10】本発明に係る第4実施の形態の下部タイプレ
ートで、(a)は平面図、(b)は縦断面図を示す。FIG. 10 is a lower tie plate of a fourth embodiment according to the present invention, (a) is a plan view and (b) is a longitudinal sectional view.
【図11】本発明に係る第4実施の形態の突起の要部拡
大斜視図。FIG. 11 is an enlarged perspective view of a main part of a protrusion according to a fourth embodiment of the present invention.
【図12】本発明に係る第4実施の形態の下部タイプレ
ートで、(a)は平面概略図、(b)は図10(a)にお
けるA0 −A1 断面の流量分布特性図、(c)は図10
(a)におけるB0 −B1 断面の流量分布特性図。FIG. 12 is a lower tie plate according to a fourth embodiment of the present invention, (a) is a schematic plan view, (b) is a flow distribution characteristic diagram of the A 0 -A 1 cross section in FIG. 10 (a), c) is shown in Figure 10.
Flow distribution characteristic diagram of B 0 -B 1 section in (a).
【図13】本発明に係る第4実施の形態における軸方向
ボイド率分布特性図で、(a)は図12(b)における外
周のC位置、(b)は図12(b)における中心寄りのD
位置を示す。FIG. 13 is an axial void fraction distribution characteristic diagram in the fourth embodiment according to the present invention, where (a) is the C position on the outer periphery in FIG. 12 (b), and (b) is the center position in FIG. 12 (b). Of D
Indicates the position.
【図14】燃料集合体における燃料棒の軸方向に沿った
冷却材の挙動特性図。FIG. 14 is a behavior characteristic diagram of the coolant along the axial direction of the fuel rods in the fuel assembly.
【図15】本発明に係る第5実施の形態の突起の要部拡
大図で、(a)は斜視図、(b)は平面図、(c)は側
面図。FIG. 15 is an enlarged view of a main part of a protrusion according to a fifth embodiment of the present invention, in which (a) is a perspective view, (b) is a plan view, and (c) is a side view.
【図16】本発明に係る第6実施の形態の燃料集合体
で、(a)は燃料集合体における燃料スペーサの配置を
示す正面概略図、(b)は燃料スペーサの平面概略図、
(c)は燃料スペーサの側面概略図。FIG. 16 is a fuel assembly of a sixth embodiment according to the present invention, (a) is a schematic front view showing the arrangement of fuel spacers in the fuel assembly, (b) is a schematic plan view of the fuel spacer,
(C) is a schematic side view of the fuel spacer.
【図17】従来の燃料集合体の一部切欠き正面図。FIG. 17 is a partially cutaway front view of a conventional fuel assembly.
【図18】従来の格子型燃料スペーサで、(a)平面
図、(b)は一部切断の側面図。FIG. 18 is a plan view of (a) and a partially cutaway side view of a conventional lattice type fuel spacer.
【図19】従来の丸セル型燃料スペーサの平面図。FIG. 19 is a plan view of a conventional round cell type fuel spacer.
【図20】従来の燃料集合体内の等蒸気流速線図。FIG. 20 is a diagram of an iso-steam flow velocity in a conventional fuel assembly.
【図21】従来の燃料棒相互間の冷却材挙動の模式図。FIG. 21 is a schematic diagram of a coolant behavior between conventional fuel rods.
1,31,53…燃料集合体、2…燃料棒、3,27,49,79
…燃料スペーサ、4…ハンドル、5…上部タイプレー
ト、6,54…下部タイプレート、7…チャンネルボック
ス、8…冷却材の流れ方向(白矢印)、9…帯状板、1
0,29,48,80…支持バンド、11…格子型燃料スペー
サ、12…金属製セル、13…丸セル型燃料スペーサ、14…
ランタン型スプリング、15…支持部材、16…ウォータロ
ッド、17…外側突起、18…小突起、19…スプリング拘束
体、20…大型ウォータロッド、21…液膜、22…低流速
部、23…高流速部、24…ねじり板、25…液滴、26…旋回
流、28…セル、30…燃料棒挿通部、32,40…突出部、33
…位置合わせ凸部、34…位置合わせ凹部、35,43…中間
部、36…燃料当接部、37…バネ、38…溶接、39…旋回羽
根、41…バスタブ、42…フロータブ、44,51…フェルー
ルセル、45…延長部、45a…延長部の先端、46…連結
窓、47,47a〜47c…フロータブ、50a〜50c…矢印、
52…液膜の流れ方向(矢印)55…傾斜、56,74…突起、
57…鉛直線、58…周長、59…旋回流、60,61,64,66…
点線、62,63,65,67…実線、68…液単相流、69…サブ
クール沸騰、70…飽和沸騰、71…環状噴霧流、72…有効
発熱部、73…有効発熱部の最下端位置、75…水平線、76
…角度、77…基線、78…強制的流れ。1, 31, 53 ... Fuel assembly, 2 ... Fuel rod, 3, 27, 49, 79
... Fuel spacer, 4 ... Handle, 5 ... Upper tie plate, 6, 54 ... Lower tie plate, 7 ... Channel box, 8 ... Coolant flow direction (white arrow), 9 ... Strip plate, 1
0, 29, 48, 80 ... Support band, 11 ... Lattice type fuel spacer, 12 ... Metal cell, 13 ... Round cell type fuel spacer, 14 ...
Lantern type spring, 15 ... Supporting member, 16 ... Water rod, 17 ... Outer projection, 18 ... Small projection, 19 ... Spring restraining body, 20 ... Large water rod, 21 ... Liquid film, 22 ... Low flow rate part, 23 ... High Flow velocity part, 24 ... Torsion plate, 25 ... Droplet, 26 ... Swirl flow, 28 ... Cell, 30 ... Fuel rod insertion part, 32, 40 ... Projection part, 33
... Aligning convex portion, 34 ... Aligning concave portion, 35, 43 ... Intermediate portion, 36 ... Fuel contact portion, 37 ... Spring, 38 ... Welding, 39 ... Swivel blade, 41 ... Bathtub, 42 ... Flow tab, 44, 51 ... ferrule cell, 45 ... extension, 45a ... tip of extension, 46 ... connecting window, 47, 47a-47c ... flow tab, 50a-50c ... arrow,
52 ... Liquid film flow direction (arrow) 55 ... Inclination, 56, 74 ... Protrusion,
57 ... Vertical line, 58 ... Perimeter, 59 ... Swirl flow, 60, 61, 64, 66 ...
Dotted line, 62, 63, 65, 67 ... Solid line, 68 ... Liquid single-phase flow, 69 ... Subcool boiling, 70 ... Saturated boiling, 71 ... Annular spray flow, 72 ... Effective heat generating part, 73 ... Effective heat generating part bottom end position , 75 ... horizon, 76
… Angle, 77… Baseline, 78… Forced flow.
Claims (16)
等間隔に挿通させる燃料棒挿通部をそれぞれ独立して形
成する複数のセルをほぼ格子状に配列してなる燃料スペ
ーサにおいて、中心が4本の燃料棒間の流路の中心と一
致させた複数の前記セルと複数の前記セルの外周に配置
した支持バンドとの間に前記燃料棒挿通部を形成すると
共に、前記セルの下流端に冷却材を導く旋回羽根を前記
支持バンドの下流端にはフロータブを一体に設けたこと
を特徴とする燃料スペーサ。1. A fuel spacer in which a plurality of cells, each of which independently forms a fuel rod insertion portion for inserting a plurality of fuel rods and a water rod at substantially equal intervals, are arranged in a substantially lattice pattern, and which has four centers. The fuel rod insertion portion is formed between the plurality of cells aligned with the center of the flow path between the fuel rods and the support band arranged on the outer periphery of the plurality of cells, and cooling is provided at the downstream end of the cell. A fuel spacer characterized in that a swirl vane for guiding a material is integrally provided with a flow tab at a downstream end of the support band.
支持バンドにおいて、下流端に冷却材を導く旋回羽根を
一体に設けたことを特徴とする請求項1記載の燃料スペ
ーサ。2. The fuel spacer according to claim 1, wherein a swirl vane that guides a coolant is integrally provided at a downstream end of a support band that forms a fuel spacer together with the cells.
る燃料棒挿通部に燃料棒を支持する燃料当接部及びバネ
を前記セル及び支持バンドと一体に設けたことを特徴と
する請求項1または請求項2記載の燃料スペーサ。3. A fuel contact portion for supporting a fuel rod and a spring are integrally provided with the cell and the support band in a fuel rod insertion portion formed between the cell and the support band. The fuel spacer according to claim 1 or claim 3.
材から切り出して曲げ加工の後に端部を固定したことを
特徴とする請求項1乃至請求項3記載の燃料スペーサ。4. The fuel spacer according to claim 1, wherein the cell and the support band are each cut out from a member, and the ends are fixed after bending.
するセル及び支持バンドと当接する突出部に互いに組み
合う位置合わせ凸部または位置合わせ凹部を設けたこと
を特徴とする請求項1乃至請求項4記載の燃料スペー
サ。5. The positioning protrusions or the positioning recesses to be assembled with each other are provided on the protrusions that abut the adjacent cells and support bands in the cells and the support bands. Fuel spacer.
する燃料当接部が、前記セル及び支持バンドの部材から
切り出して曲げ加工された後に自由端をセルに固定させ
たことを特徴とする請求項1乃至請求項5記載の燃料ス
ペーサ。6. The fuel contact portion for supporting the fuel rod in the fuel rod insertion portion has a free end fixed to the cell after being cut and bent from the member of the cell and the support band. The fuel spacer according to claim 1.
するバネが、前記セル及び支持バンドの部材から切り出
して曲げ加工すると共に部材と一体側を冷却材流路の上
流側としたことを特徴とする請求項1乃至請求項5記載
の燃料スペーサ。7. A spring for supporting a fuel rod in the fuel rod insertion portion is cut out from the member of the cell and the support band and bent, and the side integrated with the member is made the upstream side of the coolant passage. The fuel spacer according to any one of claims 1 to 5.
立して挿通するフェルールセルをほぼ等間隔で格子状に
配列すると共に外周に支持バンドを配した燃料スペーサ
において、最外周に配置する前記フェルールセルの下流
端で燃料集合体内側に延長部を設けると共に、前記支持
バンドの下流端に複数のフロータブを設けたことを特徴
とする燃料スペーサ。8. A ferrule that is arranged at the outermost periphery in a fuel spacer in which ferrule cells that individually insert a plurality of fuel rods and water rods are arranged in a grid pattern at substantially equal intervals and a supporting band is arranged at the outer periphery. A fuel spacer, wherein an extension portion is provided inside the fuel assembly at a downstream end of the cell, and a plurality of flow tabs are provided at a downstream end of the support band.
体内側に設けた延長部が、燃料集合体の中央部に位置す
るフェルールセルより下流側に突出させたことを特徴と
する請求項8記載の燃料スペーサ。9. The extension part provided inside the fuel assembly at the downstream end of the ferrule cell is made to project downstream from the ferrule cell located at the center of the fuel assembly. Fuel spacer.
ータブが、曲線状あるいは屈曲状の断面で燃料集合体内
側に傾斜していることを特徴とする請求項8記載の燃料
スペーサ。10. The fuel spacer according to claim 8, wherein the flow tab provided at the downstream end of the support band is inclined inside the fuel assembly in a curved or bent cross section.
燃料棒及びウオータロッドの下部を固定する燃料集合体
の下部タイプレートにおいて、前記下部タイプレートの
最外周で下流端に冷却材の流れ方向に対して傾斜した複
数の板状の突起を設けると共に、前記突起の鉛直方向に
投影する周長が下流端に沿って単調に変化して隣接する
突起間で前記周長の変化が同じ向きであることを特徴と
する下部タイプレート。11. In a lower tie plate of a fuel assembly, which fixes a lower portion of a plurality of fuel rods and water rods arranged in a grid pattern at substantially equal intervals, a flow of a coolant at a downstream end at an outermost periphery of the lower tie plate. A plurality of plate-shaped projections inclined with respect to the direction are provided, and the circumferential length of the projections projected in the vertical direction monotonously changes along the downstream end, and the change in the circumferential length is the same between adjacent projections in the same direction. Lower tie plate characterized by being.
端に設けた複数の突起が、冷却材の流れに対する傾斜の
基線を水平線から傾けたことを特徴とする請求項11記
載の下部タイプレート。12. The lower tie plate according to claim 11, wherein a plurality of protrusions provided at the outermost periphery of the lower tie plate at the downstream end incline a base line of inclination with respect to the flow of the coolant from a horizontal line.
ートで固定した複数の燃料棒及びウオータロッドをほぼ
等間隔で格子状に配列支持する燃料スペーサにおいて、
前記燃料スペーサの最外周で下流端に冷却材の流れ方向
に対して傾斜した複数の板状の突起を設けると共に、前
記突起の鉛直方向に投影する周長が下流端に沿って単調
に変化して隣接する突起間で前記周長の変化が同じ向き
であることを特徴とする燃料スペーサ。13. A fuel spacer for supporting a plurality of fuel rods and water rods, the upper and lower parts of which are fixed by an upper tie plate and a lower tie plate, in a grid pattern at substantially equal intervals,
A plurality of plate-shaped projections that are inclined with respect to the flow direction of the coolant are provided at the downstream end at the outermost periphery of the fuel spacer, and the circumferential length of the projections projected in the vertical direction changes monotonically along the downstream end. The fuel spacer is characterized in that the change in the circumferential length is the same between adjacent protrusions.
設けた複数の突起が、冷却材の流れに対する傾斜の基線
を水平線から傾けたことを特徴とする請求項13記載の
燃料スペーサ。14. The fuel spacer according to claim 13, wherein a plurality of projections provided at the outermost periphery of the fuel spacer at the downstream end incline a base line of inclination with respect to the flow of the coolant from a horizontal line.
向に対して傾斜した複数の突起を設けると共に前記突起
が鉛直方向に投影する周長が下流端に沿って単調に変化
して隣接する突起間で前記周長の変化が同じ向きの燃料
スペーサを、燃料集合体における有効発熱部の最下端近
傍に配設したことを特徴とする請求項13または請求項
14記載の燃料集合体。15. A plurality of protrusions, which are inclined with respect to the flow direction of the coolant, are provided at the downstream end at the outermost periphery, and the perimeters of the protrusions projected in the vertical direction monotonously change along the downstream end and are adjacent to each other. 15. The fuel assembly according to claim 13 or 14, wherein the fuel spacers having the same circumferential length change between the protrusions are arranged near the lowermost end of the effective heat generating portion of the fuel assembly.
部タイプレートと下部タイプレートの間に配列して軸方
向に複数の燃料スペーサを配置すると共に角筒状チャン
ネルボックス内に挿入した燃料集合体において、前記中
心を燃料棒間の流路の中心と一致させた複数のセルとそ
の外周に配置した支持バンドとの間に燃料棒挿通部を形
成すると共に前記セルの下流端に旋回羽根と支持バンド
の下流端にフロータブを一体に設けた燃料スペーサと、
前記ほぼ等間隔で格子状に配列して複数の燃料棒及びウ
ォータロッドを独立して挿通するフェルールセルで最外
周に配置するものに下流端で燃料集合体内側に延長部を
設けると共に外周に配した支持バンドの下流端に複数の
フロータブを設けた燃料スペーサや、前記最外周の下流
端に複数の板状の突起を設けると共に突起の鉛直方向に
投影する周長が下流端に沿って単調に変化して隣接する
突起間で前記周長の変化が同じ向きとした下部タイプレ
ート及び燃料スペーサ等を単独あるいは複数種類を適宜
組み合わせて設けたことを特徴とする請求項1乃至請求
項15記載の燃料集合体。16. A fuel assembly in which a plurality of fuel rods and water rods are arranged between an upper tie plate and a lower tie plate to arrange a plurality of fuel spacers in an axial direction and are inserted into a rectangular tubular channel box. Forming a fuel rod insertion portion between a plurality of cells whose center coincides with the center of the flow path between the fuel rods and a supporting band arranged on the outer periphery thereof, and at the downstream end of the cell, a swirl vane and a supporting band. A fuel spacer integrally provided with a flow tab at the downstream end of
A ferrule cell that is arranged in a lattice at approximately equal intervals and that allows a plurality of fuel rods and water rods to be inserted independently and is arranged at the outermost periphery is provided with an extension portion inside the fuel assembly at the downstream end and at the outer periphery. A fuel spacer provided with a plurality of flow tabs at the downstream end of the supporting band, and a plurality of plate-shaped projections provided at the downstream end of the outermost circumference, and the circumferential length of the projection projected in the vertical direction monotonically along the downstream end. 16. The lower tie plate, the fuel spacer, and the like, which are changed and have the same circumferential length change between adjacent protrusions, are provided singly or in a proper combination of a plurality of types. Fuel assembly.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8125462A JPH09304569A (en) | 1996-05-21 | 1996-05-21 | Fuel spacer and lower tie plate and fuel assembly |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8125462A JPH09304569A (en) | 1996-05-21 | 1996-05-21 | Fuel spacer and lower tie plate and fuel assembly |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304569A true JPH09304569A (en) | 1997-11-28 |
Family
ID=14910694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8125462A Pending JPH09304569A (en) | 1996-05-21 | 1996-05-21 | Fuel spacer and lower tie plate and fuel assembly |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09304569A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100423737B1 (en) * | 2001-08-07 | 2004-03-22 | 한국수력원자력 주식회사 | spacer grid with double deflected vanes in nuclear fuel assembly |
| WO2016086810A1 (en) * | 2014-12-05 | 2016-06-09 | 中广核研究院有限公司 | Fairing-type guiding vane structure and stirring-mixing lattice |
-
1996
- 1996-05-21 JP JP8125462A patent/JPH09304569A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100423737B1 (en) * | 2001-08-07 | 2004-03-22 | 한국수력원자력 주식회사 | spacer grid with double deflected vanes in nuclear fuel assembly |
| WO2016086810A1 (en) * | 2014-12-05 | 2016-06-09 | 中广核研究院有限公司 | Fairing-type guiding vane structure and stirring-mixing lattice |
| GB2549641A (en) * | 2014-12-05 | 2017-10-25 | China Nuclear Power Technology Res Inst Co Ltd | Deflecting vane structure and mixing grid |
| GB2549641B (en) * | 2014-12-05 | 2020-09-02 | China Nuclear Power Technology Res Inst Co Ltd | Deflecting vane structure and mixing grid |
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