JPS599876B2 - 原子炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 一般に炉心Ｃこ密に詰められた燃料要素は互にがたつか
ないようにしっかりと位置決めされなければならない。

間隔をへだてだ個所、例えば両端で支持するに当って厳
密な位置決めは長い燃料要素には十分でない。

燃料要素が交換できることを考えると、厳密な位置決め
にはきびしい交差が必要であり、このような交差は、困
難さと相当な費用をもって初めて達成される。

燃料要素の所定の個所にパッドを設けてすべての燃料要
素がこれらのパッドを介して互に係合するようにしても
良いが、これらのパッドが弾力性のないものであれば温
度変化によって起る応力は炉心Ｃこ亘ってしだいに増加
し、燃料要素で受けなければならず、又パツドが弾力性
を有しているものであれば、或る位置決めの自由さがあ
り、従って燃料要素をどのよう｛こして正確に長く置く
かについて保証が少ない。

本発明は、ぎっしり詰った平行な燃料要素からなる炉心
を有し、燃料要素をがたがたさせないように互にしっか
りと位置因めさせるため燃料要素（こその所定位置（こ
おいて支持パッドを設けて成る種類の原子炉に関する。

かかる原子炉の炉心は英国特許第１１０６２５６号に記
載されており、その炉心の燃料要素は群に配列され、各
群の各燃料要素は該要素を夫々の群の中心に向って傾む
かせるような仕方で支持され、これによって、各群の要
素は互Ｃこ、又群を配列させることのできる構造部材と
しつかり係合させるべく横方向に押される。

かくして、各群の要素は互に押し合い、所望ならば中心
のポストの周りに寄りかかつてこれを取り巻く要素がこ
のポストにもたれ掛かる。

このように上記の英国特許第１１０６２５６号Ｃこよれ
ば、いつでも、燃料要素が押し合ってしつかり係合して
いるけれども、交換作業を行なわなければならないとき
、依然としてがたつきの問題が起る。

即ち、各燃料要素群中の１つの燃料要素が交換のために
取り出されるとき、燃料要素群はゆるむようになりがた
つきが起るという欠点がある。

本発明はこの欠点を解消するにある。本発明｛こよれば
、燃料要素を笹含するぎっしりと詰った構成要素からな
り、該構成要素がそれらの長さ方向軸線を垂直Ｃこして
群に配列されている、原子炉の炉心において、各群の少
くともいくつかの構成要素は、各群の構成要素を互に衝
合させるべく横方向に押すため、構成要素を夫々の群の
中心に向って傾むかせるような仕方で支持゛され、燃料
要素は、隣接した２本の燃料要素の相対的な横方向の移
動をくい止めるためをこ両端間Ｑこかみ合い用支持パッ
ドを有することを特徴とする。

燃料装入作業中個々の燃料要素が炉心から取出されると
き、他の残っている燃料要素は、取出しＣこよって出来
た空所に向って側方へ滑り動こうとする。

本発明では燃料要素に設けた支持パッドに、スプライン
等のかみ合い手段を設けることによって、上記の横滑り
を防止または減少させ、而して炉心の動的安定性を改善
する。

本発明は又、原子炉の炉心用の原子炉燃料要素に関する
。

この燃料要素は断面六角形の外被で寓囲された平行な燃
料ピンのクラスターからなり、支持パッドは、燃料要素
の長さ方向軸線と平行Ｃこ延びるスプライン状リブから
なり、該リブは、群の中の隣接した燃料要素のパッドの
補足し合うリブとかみ合うことができる。

本発明は、燃料要素と制御棒とからなる構成要素が群に
配列され、各群が少くとも３本が燃料要素である４本の
構成要素のクラスター集合体からなり、１本の燃料要素
がしっかりと支持され、残りの構成要素が、しっかりと
支持された要素にもたれ掛かるようにクラスターの中心
に向って弾性的｛こ支持されている原子炉の炉心に適用
しうる。

本発明は又、燃料要素が群に配列され、各群が、夫々円
形アーチを形成すべく中心空間に向って弾性的に傾むけ
られた６本の燃料要素のクラスターからなる、原子炉の
炉心に適用しうる。

群は、クラスターの外側に配置され且つ中心空間に向っ
て弾性的に傾むけられた燃料要素を更に鎮含することが
できる。

中心空間は制御棒を入れるのｌこ使用できる。

１本の要素がクラスターの残りの要素および制御棒を支
持するのＣこ役立つ燃料要素の群配列、即ち、要素が円
形アーチをなして互にもたれ掛かるような燃料要素の群
配列を使用することによって、英国特許第１１０６２５
６号に記載してある方法でもたれ用ポストを形成する構
造部材の必要が回避される。

かかる構造部材は、炉心の中で破壊ｌこ導ひくような放
射線照射を受ける。

今本発明の構造上の態様を添附図面を参照して言己載す
る。

第１図において高速中性子原子炉はプルトニウム濃縮燃
料要素を有する中心帯域１と、一層高濃縮燃料要素を有
する中間帯域２と、増殖燃料要素を有する帯域３とから
なる。

中心帯域および中間帯域は、燃料要素のほか｛こ、いく
つかの制御棒案内管（２本だけが指示してあり且つゝＣ
′で表わしてある）を況含し、又内側帯域はいくつかの
運転停止棒案内管（１本だけが指示してあり且つ′Ｓ′
で表わしてある）を泣含する。

増殖帯域３の外周における構成要素を除いて、これらの
構成要素は一般Ｅこ群に配列され、その夫々は、少くと
も３本が燃料要素である４本の構成要素のクラスターか
らなる。

各群の燃料要素の１本は直立状態にしっかりと支持され
ており、一方残りの燃料要素は、しっかりと支持された
燃料要素に向って傾むけられている。

群の構成要素の１つが制御棒案内管である場合には、こ
れは自由に立っていても良いし或は燃料要素にもたれ掛
かつていても良いが、かみ合い用支持パッドをもってい
ない。

第２図は、タイプＸ，Ｙ，Ｚからなる４本の構成要素の
群を示す。

タイプＺの構成要素はしっかりと支持されており、タイ
プＸ，Ｙの構成要素は、矢印４で指示したようにクラス
ターの中心（こ向って傾むけられている。

しっかりと支持された構成要素は、第１図Ｃこハツチン
グを付けて指示してある。

各群の４本の構成要素は破線で指示してある。

第１図において、矢印４ａは構成要素の傾むけられる方
向を指示している。

タイプＸの構成要素はいずれも制御棒又は運転停止棒案
内管であってもいいが、タイプＹ１クイプＺはいずれも
そのようｔこは使用されない。

このようにタイプＹ及びタイプＺが制御用構成要素とし
ての使用から除外されるのは次の理由による。

燃料要素は支持パッドを有し、このパッドは燃料要素が
衝合する帯域に配置され、更に相対的な横滑りを防ぐた
め互いＣこかみ合うためのスプラインが設けられている
。

一方制御棒は炉心の重要な場所に配置しなければならず
、制御棒を受入れる空所を作るためには、幾つかの燃料
要素群の各々から１つの燃料要素を取り出さねばならな
い。

制御棒は炉心の上方から吊り下げられ管Ｃこよって案内
される。

この管はこれを配置するためＣこ除かれた燃料要素の形
状と大体似た形状をもってはいるが、制御棒および案内
用管の除去および取換えに特別の装備が要求されるため
、前記管の支持パツ白こは互いにかみ合うスプラインが
設けられていない。

第２図に示す剛性の燃料要素Ｚは、他の燃料要素をより
かからせて動的安定性を得るための主要な構成要素であ
るから、これを「燃料要素群とかみ合い関係をもたない
制御用構成要素即ち制御棒および前記管」に置き換える
ことは不合理であり、従ってタイプＺは制御用構成要素
としての使用から除外される。

また構成要素Ｚを取換えるため取除く必要があるとき、
この構成要素Ｚ以外の３つの構成要素は取換え作業中互
いＣこ支え合い、構成要素Ｙはかみ合い用の構成要素と
なる。

それで構成要素Ｙを制御用構成要素と置き換えることも
望ましいことではなく、従って構成要素Ｙも制御用構成
要素としての使用から除外される。

若し制御用構成要素が２つの構成要素Ｘのうちの何れか
１つを置換されるならば、残りの燃料アセンブリは構成
要素ＺまたはＹと互いに係合することＣこよって位置を
定められ、このとき構成要素ＺまたはＹはそれぞれ移動
される。

燃料要素、制御棒案内管および運転停止棒案内管は、案
内管がかみ合い用支持パッドを有していない以外は外径
が略同じである。

燃料要素は第３，４，５図ｌこ示してある。

各燃料要素は、断面六角形の外被５で囲まれた燃料ピン
のクラスターからなる。

燃料要素は下部スパイク６を有し、これは、例えば英国
特許第１１０６２５６号Ｃこ記載してある方法で格子と
関連させたソケットと係合することができ、これにより
、燃料要素は一般に直立に配置される。

群構成要素は冷却剤充満室を構成する上方水平壁および
下方水平壁によって片持梁状に支持され、群構成要素の
各々が有するスパイク６は、前記上下の壁Ｇこ上下に重
なるような位置関係に設けられた１対の孔と係合する。

１つの構成要素が他の構成要素によりかかる「構成要素
の傾き状態」を達成するため、前記上下の壁の孔は互い
Ｃこ僅かずれている。

しっかりと支持されたタイプＺの要素は勿論実質的Ｃこ
剛性のスパイク６を有する。

要素はその上端領域に、円筒形又は円形部分７を有し、
円形部分から六角形部分への移行は六角テニパ８Ｃこよ
って行なわれる。

要素下端領域における六角形部分から円形部分への移行
は円形テーパ９によって行なわれる。

円形テーパのすぐ上には、第４図Ｃこ示すように外方Ｃ
こ突出した一群のリブ状延長コーナ部即ちスプライン１
０がある。

要素の両端間には外被５の各側にスプライン伏リブ１１
ａの形をした支持パツド１１がある。

各パツド１１は或る全巾のリブ１１ａとその半分の巾の
リブ１１ａとを有し、これらリブは、第２図に示すよう
に隣接した燃料要素の全中のリブおよび半分の巾のリブ
１１ａとかみ合うことができる。

支持パツド１１の１つが第６図に示してあり、リブ１１
ａは、各端にテーパ面１ｌｂおよび１１ｃを有している
。

燃料要素が、設置された燃料要素のある炉心の中に装入
されているときには、燃料要素は、設置された隣接の要
素の上部円筒形部分７の横側にスパイク６を入れるべく
吊下げられ且つ下げられる。

更に下げられると、円形テーパ９が隣接の要素の六角テ
ーパ８の側と接触するから、燃料要素は構成要素のクラ
スターの中心に対して正しい方位位置へ側方へよせられ
る。

燃料要素を更Ｃこ下げることによって、延長′コーナ部
１０が隣接の要素の六角テーパ８に衝合し、延長コーナ
部と隣接の要素との反動で要素が回転し、かくして支持
パツド１１は隣接の燃料要素外被５の間を通り、吊下げ
られた燃料要素の外被５は隣接の要素６こあるパツド１
１の間を通ることになる。

燃料要素が、リブ１１ａの下端と隣接の要素のリブ１，
１ａの上端とを係合させるに十分下げられるとき、リブ
のテーパ面１ｌｂが燃料要素の半径方向の調節と微小な
回転調節を助ける。

リブのテーパ面１１ｃはリブを正確ｌこ係合させるべく
半径方向の整列を助け、その結果、燃料要素を完全に下
げて格子の中へつきさすことができる。

支持パツド１１のかみ合い用リブ１１ａはクラスターの
構成要素をすべて正確Ｃこ位置決めし、又構成要素の横
すべりは大変小さい限度まで減ぜられる。

第７図および第８図に示す原子炉の第２の構造は、燃料
要素だけが一般に、夫々円形アーチを形成すべく中心の
空間ｌこ向って弾性的に傾むけられた６本のクラスター
に配列されている以外は第１の構造と略同じである。

中心の空間には、自由に立っている制御棒又は運転停止
棒案内管を入れることができる。

第Ｔ図では、制御棒案内管および運転停止棒案内管が示
してありゝＣ′およびゝＳ′で夫々表わしてある。

しかし増殖帯域では、空所はから′のままであり、これ
はゝＯｌで表わしてある。

６本の燃料要素の基本的な群１２は或る領域では拡大さ
れ、例えば、群１３はこれに添えられた燃料要素を更に
１本有し、群１４はこれに添えられた燃料要素を更に２
本有している。

添えられた燃料要素は基本のクラスターの中心に向って
傾むくように配列される。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子炉の炉心の概略平面図、第２図は第１図の
拡大詳細図、第３図は原子炉燃料要素の側面図、第４図
は第３図ｌこ示す燃料要素の一部の平面図であって、第
３図のＩＶ−ＩＶ線における断面図、第５図は第３図に
示す要素の一部の平面図であって、第３図の■一■線に
おける断面図、第６図は第３図の概略拡大詳細図、第７
図は原子炉の炉心の第２の構造の概略平面図、第８図は
第７図の拡大詳細図である。 １１・・・・・・支持パッド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｊ ぎっしり詰って群に配列された燃料要素Ｘ，Ｙから
   なり、該燃料要素Ｘ，Ｙの各々は、強固Ｃこ ．支持さ
   れた燃料要素Ｚの方へ傾くような仕方で支持され、各群
   の燃料要素Ｘ，Ｙは横方向に押されて互いにしつかり係
   合するとともに、前記強固に支持された燃料要素Ｚとも
   係合する原子炉の炉心において、燃料要素群Ｘ，Ｙ，Ｚ
   は隣接した燃料．要素の間ｆこ所定接触個所を作る支持
   パツド１１を有し、該支持パツド１１はかみ合い用のリ
   ブ１１ａを有し、該リブは燃料要素の軸線と平行であっ
   て燃料要素のがたつきのない横方向支持をなし、前記リ
   ブ（こは案内用のテーパ面１ｌｂ，１１ｃがあることを
   特徴とする原子炉の炉心。 フ 構５２要未は・暦料要来，Ｌ−制１ａ棒ｋからなっ
   ていて、群に配列され、各群は、少くとも３本が燃料要
   素である４本の構成要素のクラスターからなり、１本の
   燃料要素はしっかりと支持され、残りの構成要素は、し
   っかりと支持された要素にもたれ掛かるようにクラスタ
   ーの中心Ｃこ向って弾性的に傾むけられている特許請求
   の範囲１による原子炉の炉心。 ３ 燃料要素は群に配列され、各群は、円形アーチを形
   成するように夫々中心の空間｛こ向って弾性的に傾むけ
   られた６本の燃料要素のクラスターからなる、特許請求
   の範囲１による原子炉の炉心。