JPS60113183A - 核燃料集合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は核燃料集合体に係り、異なる種類の燃料棒を
装荷する核燃料集合体に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

第１図は従来のワイヤ付き核燃料果合体の横断面図であ
る。

このワイヤ付核燃料集合体ｌでは、装荷される全ての燃
料棒３に、ワイヤ５が螺旋状に巻き付けられている。こ
のワイヤ５により、燃料棒３の相互の間隙が保持される
。炉心に取り付けられるワイヤ付き核燃料集合体１では
、その内部に冷却材が流動する。この冷却拐の温Ｊ現は
、第２図に示される如く、燃料棒３束を収容するラッパ
管７の近傍が低温となり、燃料棒３束間を流動する冷却
材は高温となる。この温度差に起因して、ラッパ管７と
燃料棒３束との半径方向長さに熱膨張差が生ずる。

また、燃料棒３の燃焼とともに、燃料棒３の被覆管８お
よびラッパ管７に、中性子照射によるスエリングが生ず
る。このスエリングは、高速中性子照射量および温度に
依存するため、そのスエリング量はラッパ管７より高温
の燃料棒３束の方が犬となる。その結果、燃料棒束とラ
ッパ管７との半径方向膨張差がさらに増大する。この状
態を第３図に示す。第３図によれは、冶、速中性子照射
量が２．ＯＸ　１０２３ｎ／ｃｍ２のときに、燃料棒束
の膨張量ΔＬｐとラッパ′＃７の膨張量ｌＬｗ＆の間に
約３ｍｍの膨張差が生ずる。

上記熱膨張差および中性子照射に基つく膨張差によって
、燃料棒束の幅Ｌ　がラッパ管７の対面間距離Ｌｗより
も犬となる。したがって、燃料棒３とラツノξ管７とが
接触し、相互に力を作用し合う現象（燃料棒３とラッパ
管７との機械的相互作用）が生ずる。故に、燃料＃３の
三角形状の配列が崩れ、燃料棒３相互の間隙が小となっ
て燃料棒３の被覆管８が接触し、この被覆管８が損傷す
る恐れが生ずる。

この被覆管８の損傷を防止するために、製作時において
燃料棒３相互間のクリアランスを犬とし、上記被覆管８
の接触を防止するものがある。しかしながら、この場合
には、炉心の燃焼初期において冷却材の流動により燃料
棒３が振動し、この振動により被抜管８が摩耗損傷する
恐れがβる。また、燃料棒３間のクリアランスが犬とな
るため、燃料棒束３が偏心し冷却材の温度分布にも偏り
が生ずることかめる。

そこで、従来、第４図に示すような部分ワイヤレス核燃
料集合体が提案されている。この部分ワイヤレス核燃料
果合体では、ワイヤレス燃料棒１１とワイヤ付き燃料４
１３とが交互に配列してノックパー１５に固定される。

ワイヤレス燃料棒１１は燃料棒の被覆管１６にワイヤ５
が巻き伺けられない燃料棒であり、これに対し、ワイヤ
付き燃料棒１３はワイヤ５が巻き付けられた燃料棒であ
る。

しかしながら、この従来の部分ワイヤレス核燃料集合体
では、ワイヤレス燃料棒１１とワイヤ付き燃料棒１３と
の配列が複雑であるため、ワイヤレス燃料棒１１と隣接
して装荷してしまうという誤装荷が生じ易い。したがっ
て、この誤装荷により、ワイヤレス燃料棒１１の間隙を
正確に保持することができず、ワイヤレス燃料棒１１の
支持が不完全となる。その結果、ワイヤレス燃料棒１１
が接触してその被抜管１６が過熱損傷したり、冷却材の
流動によりワイヤレス燃料棒が振動して、被覆’＃１６
が摩擦損傷し、ともに核燃料集合体の健全性を低下させ
るという問題点が生ずる恐れがある。

〔発明の目的〕

この発明は、上記従来の問題点を考慮してな烙れたもの
であり、核燃料集合体の健全性を維持することができる
核燃料集合体を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、この発明に係る核燃料集合
体は、異なる種類の燃料棒を装荷する核・燃料集合体に
おいて、任意の種類の燃料棒の端栓にこの燃料棒の側方
へ突出する突起部全役け、他の種類の燃料棒の端栓に上
記突起部を収納可能とする陥部を形成し、これらの突起
部および陥部を嵌合させて燃料棒を装荷するものであり
、上記突起部の設けられた燃料棒が隣接して装荷される
こと全防止するものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第６図は、この発明に係る核燃料果合体の一実施例を適
用した部分ワイヤレス核燃料集合体を示す縦断面図、第
７図は第６図のＣ−Ｃ線に沿う横断面図である。

部分ワイヤレス核燃料集合体２１は、六角形のラツノξ
管器の内部に、ワイヤ付き燃料棒５およびワイヤレス燃
料棒ｎが交互に配設して装荷されたものである。

ラッパ管器の上端部にはノ・ンドリングヘッド四が設け
られ、またそのラツ・ξ管器の下端部にはエントランス
ノズル３１が固定される。エントランスノズル３１は、
炉心の燃料集合体支持部３３に挿入可能とされる。また
、ラッパ管乙の内部下方には、複数のノックパーあが並
行して固定される。このノックパーあの上部には、略球
形状の膨出部３７が形成される。

一方、燃料棒は被覆管３９内にペレットが充填されたも
のであり、その被覆管３９の上部、下部は、それぞれ上
部端栓４１、下部端栓４３により封印される。この下部
端栓４３の下端には溝孔４５が設けられる。この溝孔４
５は、下部端栓４３の半径方向に切り欠かれて、その軸
方向に延在する。さらに、この溝孔４５の上部には、ノ
ック・々−３５の膨出部３７に嵌合する拡大部４７が形
成される。

上記ワイヤ付き燃料棒δは、被覆管３９にワイヤ４９が
螺旋状に巻き付けられたものであり、一方ワイヤレス燃
料樟２７は、このワイヤ４９が巻き付けられないもので
ある。これらのワイヤ付きおよびワイヤレス燃料棒乙、
２７は、下部端栓４３の溝孔４５をノックバー関に嵌合
させることにより、ラツ、ｅ管部内に正三角形の格子状
に配列される。さらに、これらのワイヤ付き燃料棒西お
よびワイヤレス燃料棒ｎは、第８図（、）に示すように
、一定間隙ｌでノツクノマーア上に交互に配設される。

そして、ワイヤレス燃料棒２７は、ワイヤ付き燃料棒５
のワイヤ４９により支持される。

このワイヤレス燃料棒ｎの装荷により、ワイヤ付きおよ
びワイヤレス燃料棒謳、２７とラッパ管器との間に炉心
の燃焼に伴う機械的相互作用が生じても、これらの燃料
棒５，２７相互の間隙が適正に維持され、被覆管３９の
接触が防止可能とされる。

この関係を第９図に示す。従来のワイヤ付き核燃料集合
体１と比戟すると、部分ワイヤレス核燃料集合体２１に
おける燃料棒謳、２７の間隙は、上記機械的相互作用が
同程度である場合に常に犬に維持される。なお、同図中
ｄｗはワイヤ径を示す。また、ワイヤレス燃料棒ｎが、
ワイヤ付き燃料棒５のワイヤ４９により支持されている
ので、冷却材の流動に基づくワイヤレス燃料棒２７の振
動が防止可能とされる。

第８図に示さ扛るように、ワイヤレス燃料棒２７の下部
端栓４３には、その両側に突起部としてのキー５１が設
けられる。このキー５１はワイヤレス燃料棒都の軸に直
交する方向に突出し、その突出量りは、燃料棒δ、２７
の配設間隙ｌよりも大に設定される。また、ワイヤ付き
燃料棒δの下部端栓４３には、陥部としてのキー溝５３
がキー５１を収納可能とし、貫通して形成される。

次に、作用を説明する。

燃料棒の誤装荷により、ワイヤレス燃料棒γが隣接して
配設された場合には、ワイヤレス燃料棒２７のキー５１
どうしが相互に当接するため、ワイヤ付き燃料棒δおよ
びワイヤレス燃料棒２７から成る燃料棒束の径が拡大す
る。この結果、この′燃料棒束をラッパ管器内に収納す
ることが不可能となり、ワイヤレス燃料棒２７の誤装荷
を防止することができる。

燃料棒が正しく装荷される場合には、ワイヤレス燃料棒
乙のキー５１がワイヤ付き燃料棒２７のキー溝５３に嵌
合して、燃料棒る。２７はワイヤ４９によりその間隙が
適正に保持される。その結果、ラツ、ｅ管器と上記燃料
棒束との機械的相互作用によっても、これらの燃料棒δ
、２７が接触することがなく、ワイヤレス燃料棒２７の
被覆管の過熱損傷を防止することができる。また、ワイ
ヤ４９により、ワイヤ付きおよびワイヤレス燃料棒２７
が適正に保持されることから、部分ワイヤレス核燃料集
合体２１内を流動する冷却材によっても、燃料棒２５　
、２７カ１振動することがなく、被覆管の摩擦損傷を防
止することができる。上記の被覆管の過熱および摩擦防
止により、部分ワイヤレス核燃料集合体２１の健全性を
確保することができる。

また、ワイヤ付燃料棒２５およびワイヤレス燃料棒２７
が、キー５１およびキー溝間により連結されているため
、一本の燃料棒に引抜力が作用しても、この力がキー５
１およびキー溝５３を介して他の燃料棒へ分散するため
、引抜力に対する強度を向上させることができる。

なお、燃料棒の誤装荷により、ワイヤ付き燃料棒２５が
隣接する場合もあるが、上記実施例で髪マこの場合の検
出はできない。しかしなう−ら、この場合には、ワイヤ
付き燃料棒２５に巻き付けられたワイヤ４９により、隣
り合ったワイヤ付き燃料棒の支持が確保されるため、被
覆管３９が損傷する恐れがない。

上記実施例では、突起部としてキー５１を、陥部として
キー溝５３を設けるものにつき説明したが、突出部とし
てビンを、陥部としてこのビンに嵌合するビン孔を設け
るものであってもよい。

さらに、上記実施例では、ワイヤ付き燃料棒２５および
ワイヤレス燃料棒２７を装荷する部分ワイヤレス核燃料
集合体２１に、この発明に係る核燃料集合体を適用する
場合につき説明したが、この場合に限らず、異なる種類
の燃料棒を装荷する核燃料集合体に適用することができ
る。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係る核燃料集合体は、任意の
種類の燃料棒の端栓にこの燃料棒の側方へ突出する突起
部を設け、他の種類の燃料棒の端栓に上記突起部を収納
可能とする陥部を形成し、これらの突起部および陥部を
嵌合させて燃料棒を装荷することから、突起部の設けら
れた燃料棒が隣接して装荷されるという誤装荷を防止す
ることができ、この誤装荷から生起される燃料棒の損傷
を防止し、核燃料集合体の健全性を維持することができ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のワイヤ付核燃料集合体を示す横断面図、
第２図は第１図の核燃料集合体内を流動する冷却材の、
同図Ａ−Ｂ線に沿う温度分布図、第３図（ａ）は同核燃
料集合体の燃料棒束とラッパ管対面距離とを示す模式図
、第３図（ｂｌは同燃料棒束とラッパ管との半径方向膨
張量を示すグ２７、第４図は従来の部分ワイヤレス核燃
料集合体の横断面図、第５図は第４図の燃料棒をノック
バーに固定した状態を示す要部正面図、第６図はこの発
明に係る核燃料集合体の一実施例を適用した部分ワイヤ
レス核燃料集合体を示す縦断面図、第７図は第６図のａ
−ａ線に沿う横断面図、第８図（ｄは第７図の燃料棒を
ノックパーに固定した状態について一部を切り欠いて示
す要部正面図、第８図（ｂ）は第８図区）の側面図、第
８図（ｃ）は第８図（ａｌのＤ−Ｄ線に沿う断面図、第
９図は同実施例における燃料棒束とラッパ管との機械的
相互作用に伴なう燃料棒相互の間隙の変化を示すグラフ
である。 ２１・・・部分ワイヤレス核燃料集合体、２３・・・ラ
ッパ管、δ・・・ワイヤ付き燃料棒、２７・・・ワイヤ
レス燃料棒、４１・・・土部端栓、４３・・・下部端栓
、４９・・・ワイヤ、５１・・−キー、５３・・・キー
溝。 代理人弁理士　則　近　憲　佑（ほか１名）第１図 第２図 第３図 （０Ｌ） （ム） 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、異なる種類の燃料棒を装荷する核燃料集合体におい
   て、任意の種類の燃料棒の端栓にこの燃料棒の側方へ突
   出する突起部を設け、他の種類の燃料棒の端栓に上記突
   起部を収納可能とする陥部を形成し、これらの突起部お
   よび陥部を嵌合させて燃料棒を装荷することを特徴とす
   る核燃料集合体。 ２、突起部がキーであり、陥部がキー溝である特許請求
   の範囲第１項記載の核燃料集合体。 ３、ワイヤを巻き付けたワイヤ付き燃料棒の下部端栓に
   キー溝を設け、ワイヤを巻さ付けないワイヤレス燃料棒
   の下部端栓にキーを設けて、こレラノキーおよびキー溝
   を嵌合させることにより、ワイヤ付き燃料棒およびワイ
   ヤレス燃料棒を交互に配列して装荷する特許請求の範囲
   第１項記載の核燃料集合体。