JPH11287882A - 沸騰水型高燃焼度用燃料集合体のスペーサにおける単位セルのフェルールスプリング弛緩治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 沸騰水型高燃料度用燃料集合体のスペーサに
おけるスペーサ素子内に挿入弾持しようとする燃料要素
が、弾持用のフェルールスプリングにより擦傷されない
よう使われる弛緩治具で、挿入と離脱の簡易な操作で擦
傷発生の絶滅を可能とする。 【解決手段】 摘持部１０を持ってスプリング収納部１
１を単位セル３Ａの第１、第２スペーサ素子３ａ、３ｂ
内に装填すると、フェルールスプリング７の第１、第２
対向分岐断片７Ａ、７Ｂは、第１、第２押圧用溝条１３
ｆ、１３ｇにより形成の通道Ｌ内に進入して押圧変形さ
れる。この際通道Ｌを形成している第１、第２挿入用曲
成押圧板１３Ａ、１３Ｂは第１、第２スペーサ素子３
ａ、３ｂに沿って挿入されて行くから、挿入される燃料
要素２は最早フェルールスプリング７の発条力を受け
ず、その上方へ突出した重積合部３ｍは、衝当基部１２
の収納口１２ｂに嵌装されることで弛緩治具の装填が終
わり、燃料要素２の挿入後に抜き去られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は沸騰水型高燃焼度用
燃料集合体のスペーサにあって、近時採用されている通
り外接状態に固定された一対のフェルール（円筒管）で
あるスペーサ素子に、フェルールスプリングを跨設する
ようにしてなる単位セルに対し、燃料要素を挿通して弾
持させようとする際、当該燃料要素がフェルールスプリ
ングに擦られて損傷されることを防止するため、当該フ
ェルールスプリングの弾持力を一時的に消失状態とし、
上記の擦傷を回避するために用いることができるフェル
ールスプリングの弛緩治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】既知の通り沸騰水型核燃料集合体に用い
られているスペーサとしては、帯状板を縦横に交差させ
て四角形に組み上げた格子型のものが採用され、スペー
サスプリングとしても上記帯状板の交差箇所に取着され
たランタン型スプリングが用いられている。この種のも
のは比較的弾性力が弱く、しかも燃料要素が挿通される
ギャップも広目の空間を保有しているため、特別な弛緩
治具は用いられておらず、挿通すべき燃料要素に予めチ
ューブを被嵌させた状態で、当該燃料要素を挿入するよ
うにし、これが完了後にあって被嵌したチューブを除去
するようにしている。

【０００３】しかし、近年上記の沸騰水型核燃料集合体
から沸騰水型高燃焼度用燃料集合体へと移行し、その構
成は図５に例示する如きものとなっている。すなわち、
中央に縦装された水管１と、その外周側に多数本縦装の
燃料要素２とが、長さ方向に離間して配装された複数個
のスペーサ３によって、所定間隔だけ離間された状態
で、整列状態に束ねられ、その上下が夫々上部タイプレ
ート４と下部タイプレート５に連装固定されると共に、
さらに外周側にはチャンネルボックス６が被着されてい
る。

【０００４】上記のスペーサ３は、図６に示す通り前記
の燃料要素２を内挿弾持するため、第１、第２スペーサ
素子３ａ、３ｂの円筒状周壁３ｃを外接状態として、Ｔ
ＩＧまたはレーザ溶接等の手段で固定すると共に、当該
外接箇所３ｄを挟んで、フェルールスプリング７を跨設
することにより図７、図８に示す単位セル３Ａが構成さ
れている。そしてこの単位セル３Ａを所要複数個だけ、
互いに外接状態となるように、これまた相互溶接点３ｅ
等により連接し、さらに中央部には、前記した水管１を
挿通弾持するための内周枠３ｆを、そして最外周には側
帯板３ｇを配置して、これまた夫々溶接などによって、
全体を四角筒様に構成したものである。

【０００５】さらに、上記外接箇所３ｄにおける外接下
部３ｈに跨設されたフェルールスプリング７の第１、第
２対向分岐弾片７Ａ、７Ｂが、その第１、第２下端部７
ａ、７ｂより、外接箇所３ｄから離反して夫々弓状に突
曲されている。そして当該第１、第２対向分岐弾片７
Ａ、７Ｂの第１、第２上端部７ｃ、７ｄは、同上外接箇
所３ｄの外接上部３ｉとしての欠設箇所に係止すると共
に、第１、第２スペーサ素子３ａ、３ｂの円筒周壁３ｃ
における周壁上端縁部３ｊから突出していると共に、第
１、第２上端部７ｃ、７ｄは、スプリング溶接点３ｋな
どにより固着されることで重積接合部３ｍが形成され、
これは、前記外接箇所３ｄの直上に配設されている。

【０００６】また、既知の如く第１、第２スペーサ素子
３ａ、３ｂの円筒状周壁３ｃには、夫々一対とか複数対
の第１、第２フェルール固定ディンプル３ｎ、３ｐが内
向きに切り起こすことで突設され、かくして前掲単位セ
ル３Ａが構成されている。従って、この第１、第２スペ
ーサ素子３ａ、３ｂ挿通された燃料要素２は、最終的に
上記一対の第１、第２フェルール固定ディンプル３ｎ、
３ｐと、フェルールスプリング７における第１、第２対
向分岐弾片７Ａ、７Ｂとにより弾持されることにより、
燃料要素２は、所定間隔に保持されて平行に縦装され
る。ここで図８にあって３ｑ、３ｒは前記外接箇所３ｄ
における下位溶接点と上位溶接部、７ｅ、７ｆは第１、
第２対向分岐弾片７Ａ、７Ｂの長手方向中央に形成した
第１、第２凹曲部を示している。

【０００７】さて、上記の如き沸騰水型高燃焼度用燃料
集合体を組み立てる際には、既知の通り図示されていな
い組立用水平架台上にあって、中央に前記の水管１を配
し、これに複数個のスペーサ３を前記の如く被嵌配装し
た後、当該水管１に下部タイプレート４を螺着により接
続することでスケルトン（骨組）を形成したならば、ス
ペーサ３における単位セル３Ａに対し、次々と燃料要素
２を挿入して行き、これが終われば水管１および多数の
燃料要素２に対して上部タイプレート５を取着し、そし
てチャンネルボックス６が被嵌されることとなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記の如く
燃料要素２の挿入に際し、その外周表面に、フェルール
スプリング７と第１、第２フェルール固定ディンプル３
ｎ、３ｐが圧擦されることとなるから、燃料要素２の外
周表面に不本意な傷が付けられてしまうのである。この
際、沸騰水型高燃焼度用燃料集合体にあっては、その性
能上フェルールスプリング７の発条特性が前記従来のも
のに比し強化されているだけでなく、燃料要素２を挿通
するための通りギャップなるものも狭く設計され、さら
に第１、第２対向分岐弾片７Ａ、７Ｂの形状も変化して
いる結果、前記の如くチューブを被嵌しての無傷組立は
困難となるに至った。

【０００９】本発明は、上記従来技術の問題点を解消す
ることができるフェルールスプリング弛緩治具を提供し
ようとするもので、摘持部をもって、これより突出のス
プリング収納部を、単位セルにおける第１、第２スペー
サ素子内に、上方からスプリング収納部の衝当基部まで
挿入するのである。このことで当該スプリング収納部の
フェルールスプリング変形用押圧部における第１、第２
挿入用曲成押圧板を第１、第２スペーサ素子内へ装入し
て行く際、この第１、第２挿入用曲成押圧板の第１、第
２押圧用溝条間に、フェルールスプリングの第１、第２
対向分岐弾片を押入可能として、これを突曲状態から直
線的状態となるよう変形してしまうのである。

【００１０】かくして、上記の第１、第２対向分岐弾片
は、第１、第２挿入用曲成押圧板により隠蔽されてしま
い、この第１、第２挿入用曲成押圧板と、前記の第１、
第２フェルール固定デンプルとの間には燃料要素挿通口
が開成されるようになり、しかも、この際第１、第２対
向分岐弾片によって形成された突出部分である重積接合
部が収納可能となるように、前記の衝当基部には収納口
を設けることで、挿入される燃料要素にフェルールスプ
リングによる擦傷を完全に阻止できるように構成するの
である。かくして当該挿入操作が完了したならば、この
弛緩治具を、上向きに抜き去ることで、第１、第２対向
分岐弾片の発条力を原状に回復させ得るようにし、簡易
迅速な操作だけで、燃料要素に対する表面の擦傷を皆無
にしようとするのが、その目的である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため燃料要素を内挿弾持するため、第１、第２
スペーサ素子の円筒状周壁を外接状態で固定し、当該外
接箇所の外接下部に跨設したフェルールスプリングの第
１、第２対向分岐弾片を、その第１、第２下端部より上
記外接箇所から離反して夫々弓状に突曲し、第１、第２
対向分岐弾片の第１、第２上端部を、同上外接箇所の外
接上部に係止すると共に、第１、第２スペーサ素子の周
壁上端縁部から突出して形成した重積接合部を、上記外
接箇所の直上に配設し、かつ第１、第２スペーサ素子の
円筒状周壁には、夫々第１、第２固定ディンプルが内向
突設されてなる単位セルに対し、挿入操作で使用される
前記フェルールスプリングの弛緩治具であって、摘持部
と、これより突設されたスプリング収納部とからなり、
当該スプリング収納部は摘持部側の衝当基部と、これに
連設のフェルールスプリング変形用押圧部とを具備し、
当該フェルールスプリング変形用押圧部は、前記単位セ
ルの第１、第２スペーサ素子における円筒状周壁に沿い
挿入自在なるよう相対向して突設された第１、第２挿入
用曲成押圧板を備え、当該第１、第２挿入用曲成押圧板
の対向内壁には、上記挿入に際して前記フェルールスプ
リングの前記重積接合部から挿入されて、第１、第２対
向分岐弾片を第１、第２スペーサ素子の外接箇所側へ向
けて押圧変形し、これより第１、第２挿入用曲成押圧板
の外側壁面と、第１、第２スペーサ素子の円筒状周壁内
面との間にあって、燃料要素挿通口が開成されるように
した第１、第２変形押圧用溝条を対向凹設し、前記した
衝当基部には、これがフェルールスプリング変形用押圧
部の挿入により、第１、第２スペーサ素子の周壁上端縁
部に載接された際、第１、第２対向分岐弾片の重積接合
部を嵌装する収納口が開設されていることを特徴とする
沸騰水型高燃焼度用燃料集合体のスペーサにおける単位
セルのフェルールスプリング弛緩治具を提供しようとし
ている。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係る沸騰水型高燃焼度用
燃料集合体における単位セルのフェルールスプリング弛
緩治具につき、図１〜図４によって以下詳記する。図１
（Ａ）に明示の如く、摘むことのできる摘持部１０と、
これより突設されたスプリング収納部１１とからなって
おり、図示例では摘持部１０が矩形状板体により形成さ
れ、その先端部１０ａから直交状に曲折されたスプリン
グ収納部１１とにより、全体がＬ字状に形成されてお
り、摘持部１０の手許部１０ｂには管理用孔１０ｃが貫
設されている。

【００１３】上記のスプリング収納部１１は、摘持部１
０側の衝当基部１２と、これに連設のフェルールスプリ
ング変形用押圧部１３との連設により構成されており、
衝当基部１２はフェルールスプリング変形用押圧部１３
よりも、摘持部１０における手許部１０ｂ側寄りまで突
設しており、そのフェルールスプリング変形用押圧部１
３側には、後述の如く使用時に単位セル３Ａの周壁上端
縁部３ｊに衝当するように、スプリング収納部１１の長
手方向と直交状に形成された衝当面１２ａが形成されて
いる。

【００１４】次に上記衝当面１２ａから突設されたフェ
ルールスプリング変形用押圧部１３につき説示すると、
これは単位セル３Ａの第１、第２スペーサ素子３ａ、３
ｂにおける円筒状周壁３ｃに沿って挿入自在なるよう離
間して、相対向の状態にて突設された第１、第２挿入用
曲成押圧板１３Ａ、１３Ｂにより構成されている。図示
の第１、第２挿入用曲成押圧板１３Ａ、１３Ｂは、手許
部１０ｂ側にあって図１（Ａ）の左右外側へ向け曲成し
た第１、第２湾曲部１３ａ、１３ｂと、これら連設され
た第１、第２直状部１３ｃ、１３ｄとからなり、従って
第１、第２挿入用曲成押圧板１３Ａ、１３Ｂにおける対
向内壁１３ｅ間には、手許部１０ｂ側へ向けて拡成され
た離間空隙Ｓが形成されている。

【００１５】さらに、上記の第１、第２直状部１３ｃ、
１３ｄにおける対向内壁１３ｅには、第１、第２変形押
圧用溝条１３ｆ、１３ｇが、対向して全長にわたり凹設
されており、前記の衝当基部１２の衝当面１２ａ側に
は、上記した第１、第２変形押圧用溝条１３ｆ、１３ｇ
と直線状に連続して、後に詳記する収納口１２ｂが開口
され、図示例では奥底部１２ｃを有した孔により形成さ
れているが、もちろん空所であれば、溝とか凹所、また
は貫通孔であってもよい。ここで、上記の第１、第２変
形押圧用溝条１３ｆ、１３ｇは角形溝としてあり、その
相対向する第１、第２底面１３ｈ、１３ｉは単なる平面
に形成したり、溝の深さを次第に衝当基部１２側へ向け
て小さくし、第１、第２変形押圧用溝条１３ｆ、１３ｇ
により画成される四角形状の通道Ｌが、狭隘となるよう
にするなど変化させてもよい。

【００１６】さて、上記構成の弛緩治具を用いるには、
図１（Ｂ）、図２そして図３により理解される通り、摘
持部１０を摘むことで前記スペーサ３における単位セル
３Ａの第１、第２スペーサ素子３ａ、３ｂ内に、スプリ
ング収納部１１を周壁上端縁部３ｊ側から挿入するので
あり、これにより第１、第２挿入用曲成押圧板１３Ａ、
１３Ｂは、円筒状周壁３ｃに沿って進入して行くことに
なる。この際、本発明では前記したフェルールスプリン
グ７の重積接合部３ｍが、先ず通道Ｌの入口から挿入さ
れ、当該挿入の進行に伴って第１、第２対向分岐弾片７
Ａ、７Ｂは、第１、第２スペーサ素子３ａ、３ｂの外接
箇所３ｄへ向けて、第１、第２変形押圧用溝条１３ｆ、
１３ｇの第１、第２底面１３ｈ、１３ｉにより押圧挟持
され、図１（Ｂ）に示す如く変形するように構成されて
いる。

【００１７】そして、当該挿入は衝当基部１２の衝当面
１２ａが、単位セル３Ａの周壁上端縁部３ｊに載接する
ことで終わるが、それ以前に前記の第１、第２対向分岐
弾片７Ａ、７Ｂにおける重積接合部３ｍが、衝当基部１
２の前記した収納口１２ｂに進入し、望ましくは嵌合状
態にて収納されるよう構成されている。上記の如き挿入
完了状態となれば、第１、第２対向分岐弾片７Ａ、７Ｂ
の湾曲された各外側壁面１３ｊと第１、第２スペーサ素
子３ａ、３ｂにおける円筒状周壁３ｃの内面との間にあ
って、燃料要素挿通口Ｍが開成され、もちろん円筒状周
壁３ｃには、前記の如く第１、第２フェルール固定ディ
ンプル３ｎ、３ｐが隆出しているが、これらと第１、第
２対向分岐弾片７Ａ、７Ｂはもちろんのこと、第１、第
２挿入用曲成押圧板１３Ａ、１３Ｂに対しても、挿入さ
れた燃料要素２が圧接して擦傷を受ける如きことはなく
なる。

【００１８】従って、燃料要素２の上記挿入が完了すれ
ば、当該弛緩治具は摘持部１０を摘んで引き抜けばよ
く、これにより当該燃料要素２は、発条力の回復したフ
ェルールスプリング７と、第１、第２フェルール固定デ
ィンプル３ｎ、３ｐにより、内挿弾持の状態となる。そ
して実際には、図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に例示の如く摘
持部１０の長さにつき、大中小の寸法差をもった弛緩治
具を用意しておき、上記（Ａ）は図６に示したスペーサ
３にあって、外側すなわち外層に配設された単位セル３
Ａに対して用い、次いで（Ｂ）は、その内側である中間
層の単位セル用として採用し、さらに（Ｃ）の一番長い
摘持部１０を有する弛緩治具は、さらにその内側すなわ
ち内層の単位セル用として使用することで、その作業性
を向上することが可能となる。尚、図示例のように第
１、第２挿入用曲成押圧板１３Ａ、１３Ｂを円弧状とし
た羽根により形成し、その基端側を衝当基部１２に連設
することにより、フェルールスプリング７を弛緩状態に
収容した際におけるスプリング反力により、フェルール
スプリング変形用押圧部１３が、反りなどによる変形を
起こさないよう補強し得ることとなる。

【００１９】

【発明の効果】本発明は上記のようにして構成されてい
ることから、当該弛緩治具を摘持部の操作で、そのスプ
リング収納部をスペーサの上方から挿脱するだけの操作
により、挿入時には第１、第２挿入用曲成押圧板によ
り、フェルールスプリングを押圧変形させることができ
る。これによりフェルールスプリングの発条力を受ける
ことなしに、燃料要素を燃料要素挿通口に挿通でき、当
該燃料要素に、フェルールスプリングによる擦傷を発生
するといったことを完全に解消できる。この際フェルー
ルスプリングの重積接合部が、衝当基部の収納口に嵌装
されるので、燃料要素の挿入作業が円滑に実施できるこ
とになる。

【００２０】しかも、本発明では上記の衝当基部がある
ことから、当該弛緩治具の挿入限度が確認され、また第
１、第２挿入用曲成押圧板を設けたことにより、スプリ
ング反力に対して充分な強度が保証され、当該弛緩治具
の抜き取り操作も迅速かつ簡易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明に係る弛緩治具の斜視図で、
（Ｂ）は当該弛緩治具を単位セルに使用した状態を示す
一部切欠の正面図である。

【図２】（Ａ）は同上弛緩治具をスペーサに使用した状
態を示す斜視図で、（Ｂ）は当該スペーサにおける単位
セルの下面図である。

【図３】（Ａ）は同上弛緩治具の正面図で、（Ｂ）はそ
の一部を切欠した右側面図である。

【図４】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、スペーサに対して夫々
外層用単位セル、中間層用単位セル、そして内層用単位
セルとして好適な同上弛緩治具の各正面図を示してい
る。

【図５】前同弛緩治具を用いることのできる沸騰水型高
燃焼度用燃料集合体を示す縦断正面図である。

【図６】図５におけるスペーサを示した一部省略の平面
図である。

【図７】図６におけるスペーサの単位セルを示し、
（Ａ）はその平面図で（Ｂ）は下面図を示している。

【図８】（Ａ）は同上単位セルの一部を切欠して示した
正面図で、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ線矢視側面図
である。

【符号の説明】

２ 燃料要素 ３Ａ 単位セル ３ａ 第１スペーサ素子 ３ｂ 第２スペーサ素子 ３ｃ 円筒状周壁 ３ｄ 外接箇所 ３ｈ 外接下部 ３ｉ 外接上部 ３ｊ 周壁上端縁部 ３ｍ 重積接合部 ３ｎ 第１フェルール固定ディンプル ３ｐ 第２フェルール固定ディンプル ７ フェルールスプリング ７Ａ 第１対向分岐弾片 ７Ｂ 第２対向分岐弾片 ７ａ 第１下端部 ７ｂ 第２下端部 ７ｃ 第１上端部 ７ｄ 第２上端部 １０ 摘持部 １１ スプリング収納部 １２ 衝当基部 １２ｂ 収納口 １３ フェルールスプリング変形用押圧部 １３Ａ 第１挿入用曲成押圧板 １３Ｂ 第２挿入用曲成押圧板 １３ａ 第１湾曲部 １３ｂ 第２湾曲部 １３ｃ 第１直状部 １３ｄ 第２直状部 １３ｅ 対向内壁 １３ｆ 第１変形押圧用溝条 １３ｇ 第２変形押圧用溝条 １３ｊ 外側壁面 Ｍ 燃料要素挿通口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料要素を内挿弾持するため、第１、第
   ２スペーサ素子の円筒状周壁を外接状態で固定し、当該
   外接箇所の外接下部に跨設したフェルールスプリングの
   第１、第２対向分岐弾片を、その第１、第２下端部より
   上記外接箇所から離反して夫々弓状に突曲し、第１、第
   ２対向分岐弾片の第１、第２上端部を、同上外接箇所の
   外接上部に係止すると共に、第１、第２スペーサ素子の
   周壁上端縁部から突出して形成した重積接合部を、上記
   外接箇所の直上に配設し、かつ第１、第２スペーサ素子
   の円筒状周壁には、夫々第１、第２固定ディンプルが内
   向突設されてなる単位セルに対し、挿入操作で使用され
   る前記フェルールスプリングの弛緩治具であって、摘持
   部と、これより突設されたスプリング収納部とからな
   り、当該スプリング収納部は摘持部側の衝当基部と、こ
   れに連設のフェルールスプリング変形用押圧部とを具備
   し、当該フェルールスプリング変形用押圧部は、前記単
   位セルの第１、第２スペーサ素子における円筒状周壁に
   沿い挿入自在なるよう相対向して突設された第１、第２
   挿入用曲成押圧板を備え、当該第１、第２挿入用曲成押
   圧板の対向内壁には、上記挿入に際して前記フェルール
   スプリングの前記重積接合部から挿入されて、第１、第
   ２対向分岐弾片を第１、第２スペーサ素子の外接箇所側
   へ向けて押圧変形し、これより第１、第２挿入用曲成押
   圧板の外側壁面と、第１、第２スペーサ素子の円筒状周
   壁内面との間にあって、燃料要素挿通口が開成されるよ
   うにした第１、第２変形押圧用溝条を対向凹設し、前記
   した衝当基部には、これがフェルールスプリング変形用
   押圧部の挿入により、第１、第２スペーサ素子の周壁上
   端縁部に載接された際、第１、第２対向分岐弾片の重積
   接合部を嵌装する収納口が開設されていることを特徴と
   する沸騰水型高燃焼度用燃料集合体のスペーサにおける
   単位セルのフェルールスプリング弛緩治具。