JPH11174176A - 燃料集合体 - Google Patents

燃料集合体

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JPH11174176A
JPH11174176A JP9344666A JP34466697A JPH11174176A JP H11174176 A JPH11174176 A JP H11174176A JP 9344666 A JP9344666 A JP 9344666A JP 34466697 A JP34466697 A JP 34466697A JP H11174176 A JPH11174176 A JP H11174176A
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JP
Japan
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fuel rod
tie plate
partial length
length fuel
lower tie
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Pending
Application number
JP9344666A
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English (en)
Inventor
Tadashi Mizuno
正 水野
Hideki Kurosaki
英樹 黒崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、部分長燃料棒と下部タイプレ
ートとの連結構造にロック機能を付加して信頼性の高
い、部分長燃料棒と下部タイプレートとの連結構造を提
供するものである。 【解決手段】下部タイプレートの燃料棒挿入孔を段付構
造として、さらに部分長燃料棒の下部端栓の円筒表面
に、軸方向に複数の溝を設け、その溝内にばね材を取り
付けたラチェットストッパ機能を付加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子力発電プラン
トに係り、特に、燃料集合体に含まれる部分長燃料棒と
下部タイプレートの連結方法に好適な燃料集合体の構造
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】原子力発電プラントにおいては、使用済
燃料体の削減と燃料の経済性向上の観点から、高燃焼度
燃料集合体の開発が行われている。高燃焼度燃料集合体
には、装荷ウラン量の増加とこれに伴う集合体の圧力損
失低減のために、部分長燃料棒が用いられている。部分
長燃料棒は標準長燃料棒より短いために、集合体の強度
を保持する支持部材として使用されていない。したがっ
て、図2に示すように、部分長燃料棒は、下部端栓に設
けた雄ねじ部分と下部タイプレートの燃料棒挿入孔に設
けた雌ねじ部分の連結で固定する構造になっている。こ
のようなねじ連結構造でも十分に部分長燃料棒は下部タ
イプレートに固定されているが、さらに部分長燃料棒と
下部タイプレートとの連結を確実にするためにロック機
能を付加することが必要である。
【0003】また、特願平8−267633 号出願によれば、
下部端栓を軸方向に分割してスナップ締めで脱着可能な
連結構造を提案しているが、部分長燃料棒の流動振動に
より嵌合部は緩む可能性があると思われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、部分長燃料
棒の周辺は冷却材が流れており、常に冷却材から流体力
を受けている。すなわち、部分長燃料棒には冷却材の流
体力に起因する流動振動が励起されている。この流動振
動は微小な振動現象で、これにより部分長燃料棒が破損
することはない。しかしながら、この微小振動は機器の
固定状態や締め付け状態を変化させる力があると考えら
れる。
【0005】上記従来技術では、部分長燃料棒は下部タ
イプレートにねじ構造で連結されているが、前述したよ
うに部分長燃料棒には、流動振動が励起しており、部分
長燃料棒と下部タイプレートとのねじ連結部に緩みが起
こる可能性があると思われる。
【0006】本発明の目的は、部分長燃料棒と下部タイ
プレートとの連結構造にロック機能を付加して信頼性の
高い、部分長燃料棒と下部タイプレートとの連結構造を
提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、部分長燃料棒の下部端栓にラチェットストッパ機能
を付加する。ラチェットストッパ機能は一方向には動作
するが、逆方向には動作しないように制御するものであ
る。すなわち、部分長燃料棒の下部端栓を一度下部タイ
プレートの燃料棒挿入孔に挿入したら、ロック機能が動
作して部分長燃料棒を下部タイプレートから離脱できな
くすることである。
【0008】図1(a),(b)は本発明の部分長燃料
棒の下部端栓を示したものである。図1に示したよう
に、下部端栓の外周壁面には、軸方向に複数個の溝が設
けてあり、その溝内にはばね材が取り付けられている。
そのばね材の下方端は、溝内に固定し、もう一方の上方
端は常に下部タイプレートの燃料棒挿入孔の孔径より外
側になるように取り付けられている。図3は下部端栓を
下部タイプレートの燃料棒挿入孔に挿入した時の状態を
示したものである。
【0009】本発明では、下部タイプレートの燃料棒挿
入孔は入口部分と出口部分で孔径が異なる段付構造であ
る。入口部分の孔径は下部端栓径が挿入される大きさ
(小径部)で、出口部分の孔径は入口部分の孔径にばね
材の厚みを加えた大きさ(大径部)である。
【0010】次に、下部端栓が下部タイプレートの燃料
棒挿入孔を通過する時の挙動について述べる。下部端栓
が燃料棒挿入孔の入口部分を通過する時には、ばね材の
下方端はそのままで通過するが、上方端は下部端栓が挿
入されるに伴って、径方向に収縮し、通過時には溝内に
収納された形になる。入口部分を通過した後ばね材は、
出口部分の大径部で上方端が元の形に広がり大径部の壁
面に接触する。すなわち、ばね材はストッパの機能を持
つことになる。
【0011】したがって、この状態で部分長燃料棒を下
部タイプレートから引き抜こうとしても、ばね材が燃料
棒挿入孔の小径部と大径部との段付部分に引っかかり、
部分長燃料棒を離脱させることはできない。すなわち、
部分長燃料棒の下部端栓に設けたラチェットストッパ機
能が働くのである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を説明す
る。図4は本発明の燃料集合体を示したものである。燃
料集合体1は標準長燃料棒2と標準長燃料棒2より短い
部分長燃料棒3及び水ロッド(図示せず)とこれらの上
端と下端を支持する上部タイプレート4と下部タイプレ
ート5及びこれらを整列支持するスペーサ6等の部材で
組み立てられた燃料バンドル7と、この燃料バンドル7
を収納し、かつ、冷却材流路を形成するチャンネルボッ
クス8とで構成されている。一般的には、部分長燃料棒
3は標準長燃料棒2の約1/2の長さで、集合体1の下
方位置に置かれる。部分長燃料棒3は集合体1一体の中
に4〜8本用いられる。前述したように標準長燃料棒2
は上端と下端を上部タイプレート4と下部タイプレート
5で固定されているが、部分長燃料棒3は標準長燃料棒
2より短いために、下部タイプレート5だけに固定する
ようになっている。
【0013】燃料集合体1に流入する冷却材9は、下部
タイプレート5から流入して燃料棒領域を流れて上部タ
イプレート4から流出する。この時に、冷却材9は燃料
棒領域で燃料棒に加熱されて徐々に熱水から蒸気に変化
して、蒸気と熱水の二相流になる。蒸気は蒸気タービン
へ流出し、熱水は再び炉内に戻る。
【0014】次に、図1と図3により本発明の部分長燃
料棒3と下部タイプレート5の連結構造について述べ
る。図1は本発明の部分長燃料棒3の下部端栓10の構
造を示したものである。下部端栓10の外周壁面には、
軸方向に複数個の溝11が設けてあり、その溝11内に
はばね材12が取り付けられている。そのばね材12の
下方端13は、溝11内に固定してあり、もう一方の上
方端14は常に下部タイプレート5の燃料棒挿入孔15
の孔径より外側になるように取り付けられている。図3
は下部端栓10を下部タイプレート5の燃料棒挿入孔1
5に挿入した時の状態を示したものである。
【0015】本発明では下部タイプレート5の燃料棒挿
入孔15は入口部分16と出口部分17で直径が異なる
段付構造になっている。この時の入口部分16の孔径は
下部端栓10が挿入される大きさ(小径部)で、出口部
分17の孔径は入口部分16の孔径にばね材12の厚み
を加えた大きさ(大径部)である。
【0016】このような構成において部分長燃料棒3と
下部タイプレート5の下部端栓10と燃料棒挿入孔15
との連結挙動について述べる。下部タイプレート5の燃
料棒挿入孔15に下部端栓10を挿入すると、ばね材1
2の下方端13は燃料棒挿入孔15の入口部分16を容
易に通過する。また、上方端14は燃料棒挿入孔15よ
り外にはみ出しているため、燃料棒挿入孔15の入口部
分16を通過する時には径方向に収縮して溝11内に収
納された形で通過する。そして、入口部分16を通過し
たばね材12は、出口部分17で溝11内に収納されて
いた上方端14が元の形に広がり出口部分17の壁面に
接触する。すなわち、ばね材12はストッパの機能を持
つことになる。
【0017】したがって、この状態で部分長燃料棒3を
下部タイプレート5から引き抜こうとすると、ばね材1
2が燃料棒挿入孔15の小径部と大径部との段付部分に
引っかかっているので、部分長燃料棒3を下部タイプレ
ート5から離脱させることはできない。すなわち、部分
長燃料棒3の下部端栓10に設けたラチェットストッパ
機能が働くのである。
【0018】図5(a),(b),(c)は部分長燃料棒3
の下部端栓10に設けたラチェットストッパ機能の変形
例である。本変形例は、ばね材18を下部端栓10を貫
通して設けたところに特徴がある。図に示すように、ば
ね材18は、高さが異なる2ケ所の水平貫通孔19をま
たいで、取り付けたものである。この構造にすること
で、ばね材18は下部端栓10から離脱できない利点が
ある。
【0019】図6は本変形例の部分長燃料棒3と下部タ
イプレート5との連結状態を示したものである。この場
合のU字型ばね材18の動作は、前述と同様に下部タイ
プレート5の燃料棒挿入孔15の入口部分ではU字型ば
ね材18が径方向に収縮して貫通孔19内に収納されて
通過し、出口部分ではU字型ばね材18が元の形に戻り
壁面に接触する。したがって、この状態で部分長燃料棒
3を下部タイプレート5から引き抜こうとすると、ばね
材18が燃料棒挿入孔15の小径部と大径部との段付部
分に引っかかっているので引き抜くことはできない。す
なわち、下部端栓15に設けたラチェットストッパ機能
が働くことになる。
【0020】
【発明の効果】本発明は、部分長燃料棒と下部タイプレ
ートとの連結部にロック機構を設けたことにより、燃料
集合体の健全性を確保すると同時に原子炉運転の安全性
も確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である部分長燃料棒の下部端
栓の断面構造を説明する説明図及び(a)のA−A線断
面図。
【図2】(a)及び(b)は従来の部分長燃料棒と下部
タイプレートの固定状況を示す断面図。
【図3】本発明の部分長燃料棒を下部タイプレートに挿
入した状態を説明する断面図。
【図4】本発明を実施した燃料集合体を説明する断面
図。
【図5】(a)と(b)及び(c)は本発明の変形例で
ある部分長燃料棒の下部端栓の断面構造を説明図と
(a)のA−A線断面図及び(a)のB−B線断面図。
【図6】本発明の変形例である部分長燃料棒を下部タイ
プレートに挿入した状態を説明する断面図。
【符号の説明】
1…燃料集合体、2…標準長燃料棒、3…部分長燃料
棒、4…上部タイプレート、5…下部タイプレート、6
…スペーサ、7…燃料バンドル、8…チャンネルボック
ス、9…冷却材、10…下部端栓、11…溝、12…ば
ね材、13…ばね材の下方端、14…ばね材の上方端、
15…下部タイプレートの燃料棒挿入孔、16…燃料棒
挿入孔の入口部分、17…燃料棒挿入孔の出口部分、1
8…U字型ばね材、19…貫通孔。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】標準長燃料棒と標準長燃料棒より短い部分
    長燃料棒及び水ロッドとこれらの上端と下端を支持する
    上部タイプレートと下部タイプレート及びこれらを整列
    支持するスペーサ等の部材で組み立てられた燃料バンド
    ルと、この燃料バンドルを収納し、かつ、冷却材流路を
    形成するチャンネルボックスとで構成された燃料集合体
    において、前記部分長燃料棒で下部タイプレートの燃料
    棒挿入孔と連結する下部端栓部分の外周壁面に、複数の
    溝を設け、その溝内にばね材を取り付けたことを特徴と
    する燃料集合体。
  2. 【請求項2】前記部分長燃料棒において、下部端栓に設
    けた溝内のばね材は、ばね材の下方端を溝内に固定し、
    もう一方の上方端を常に下部タイプレートの燃料棒挿入
    孔の孔径より外側になるように取り付けられていること
    を特徴とする請求項1の燃料集合体。
  3. 【請求項3】前記下部タイプレートにおいて、部分長燃
    料棒の下部端栓が挿入する燃料棒挿入孔は出口部分が入
    口部分より大径の段付構造になっていることを特徴とす
    る請求項1の燃料集合体。
JP9344666A 1997-12-15 1997-12-15 燃料集合体 Pending JPH11174176A (ja)

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JP9344666A JPH11174176A (ja) 1997-12-15 1997-12-15 燃料集合体

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JP9344666A JPH11174176A (ja) 1997-12-15 1997-12-15 燃料集合体

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100425039B1 (ko) * 2001-07-13 2004-03-30 한국전력기술 주식회사 원자력발전소의 재장전공정 단축을 위한 상부안내구조물
US20230386687A1 (en) * 2022-05-30 2023-11-30 Hitachi, Ltd. Fuel Assembly

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