JPS6033436Y2 - 燃料集合体 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は燃料集合体に係り、特に漏洩流量調整用フィン
ガースプリングおよび下部タイプレートを改良した燃料
集合体に関する。

従来燃料集合体は原子炉内で使用された場合、四角形の
筒状の燃料チャンネルの内側と外側では冷却材により圧
力差を生じ、その数気圧の差圧でチャンネルが押し拡げ
られる。

また原子炉内では高中性子束に曝されるため、燃料チャ
ンネルはクリープ歪を生じ、クリープ現象により燃料チ
ャンネルの各辺の中心部がふくらむことが考えられる。

そのため、数年間使用した燃料集合体では燃料チャンネ
ルと下部タイプレートとの隙間が増加し、漏洩流量の増
大をもたらす。

そこで、従来その流量漏洩を防ぐため下部タイプレート
と燃料チャンネルとの間にフィンガースプリングを介在
させている。

しかしながら多年使用した燃料集合体では、燃料チャン
ネルのクリープ変形量が大きくなることが考えられ、そ
のためフィンガースプリングがその変形量に追随できず
フィンガースプリングと燃料チャンネルの間に大きな間
隙が出来る。

この間隙を通って燃料チャンネル内部から外部への冷却
材漏洩流量が増すことにより、燃料チャンネル内部の冷
却材流量が低下し、燃料バンドル内が過熱状態に陥り、
燃料破損に至らしめる危険性がある。

また、燃料集合体の組立時における燃料チャンネルの挿
入ならびに原子炉運転時の燃料集合体の振動より、コー
ナ一部のフィンガースプリングに不用意な歪みが生じて
、下部タイプレートとの間に間隙ができる場合がある。

このことは上述の燃料チャンネルのクリープ変形とあわ
せて燃料チャンネル内部から外部への冷却材漏洩流量の
増加から燃料破損に結びつく要因となり、さらには原子
炉内の熱水力特性の悪化する原因にもつながる。

本考案は上記の欠点を除去するためになされたものであ
り、燃料チャンネルのクリープ変形にも追随可能な形状
を有するフィンガースプリングを用いて燃料チャンネル
嵌合部からの不必要な冷却材漏洩を防止するとともに、
燃料チャンネルの組立時におけるフィンガースプリング
の不用意な歪みを防止することにより、燃料集合体内の
熱的条件を原子炉運転期間中確保して燃料破損を防止し
、もって熱水力特性の優れた燃料集合体を提供すること
にある。

すなわち本考案はウォータロッド４と、燃料棒３．３′
と、この燃料棒とウォータロッドとを軸方向において離
間して整列支持する格子状のスペーサ５と、上記燃料棒
とウォータロッドとを囲んでなる筒状の燃料チャンネル
６と、上記ウォータロッドと燃料棒の上部に嵌着される
上部タイプレート１と、上記ウォータロッドと燃料棒の
下部に嵌差されフィンガーポケット１８を側部に有スる
下部タイプレート２と、この下部タイプレートの燃料棒
下部端栓用の孔１２と燃料棒下部端栓１１とにより押圧
されて下部タイプレート上面の側部に固定され下部タイ
プレートの側部のたれ下った部分に切れ目が入ってなる
フィンガ一部１６ａ。

１６ｂを有しこのフィンガ一部を上記フィンガーポケッ
トに納めてなるフィンガースプリング１６とを具備した
燃料集合体において、上記下部タイプレートは、四隅の
燃料棒下部端栓１１の挿入用の孔１２の上端面と下部タ
イプレートの角部１７の上面１７ａとが同一の高さに一
体的に形成されしかも上記フィンガーポケットの稜部１
８ａは上記下部タイプレートの稜部２０より常に内側に
位置してなることを特徴とする燃料集合体である。

さらに上記フィンガースプリングは、そのフィンガ一部
のうち中央部のフィンガ一部１６ｂがその先端の頂点部
１９にてそれ自身に一度だけ接触する様に曲ってなる燃
料集合体である。

以下本考案の燃料集合体の一実施例を図面を参照して詳
細に説明する。

本考案の燃料集合体は第１図（一部断面図で示す概要図
である。

）に示すように、主に上部タイプレート１、下部タイプ
レート２、複数本の燃料棒３．１本あるいは複数本のウ
ォータロッド４、スペーサ５と、これらを収納する燃料
チャンネル６とからなる。

前記上・下タイプレート１，２は燃料棒３及びウォータ
ロッド４の両端を支持し、前記スペーサ５は燃料チャン
ネル内で軸方向に複数個設けられ、燃料棒３及びウォー
タロッド４を整列支持している。

上部タイプレート１は外部スプリング７を圧縮しながら
燃料棒上部端栓８に通し、結合用の燃料棒３′（通常８
本ある）上部のナツト９によって燃料棒３′に固定され
ている。

上記結合用燃料棒３′は下部タイプレート２にねじ止め
されている。

結合用燃料棒３′以外の燃料棒３及びウォータロッド４
の上端は燃料棒上部端栓８を外部スプリングを通して上
部タイプレート１に挿入し、下端は下部タイプレート２
に燃料棒下部端栓１１を介し挿入されている。

燃料チャンネル６は上部タイプレート１の上方より挿入
される。

燃料チャンネル６の上端は上部タイプレート１に設けら
れた燃料チャンネル６を固定するためのポスト１ａヘナ
ツト１ｂにより固定される。

また燃料チャンネル６の下端は下部タイプレート２の側
面にフィンガースプリング（図示せず）を介し挿入され
ているだけで自由端となっている。

第２図は本考案の下部タイプレート２の上部のコーナ一
部を示す斜視図である。

同図中フィンガースプリングは図示されておらず又、燃
料棒下部端栓１１の一つだけを図示している。

下部タイプレート２の上面には、燃料棒下部端栓１１が
挿入される孔１２と冷却材の流路である孔１３が設けら
れである。

下部タイプレート２の四隅にある孔１２の上面は、下部
タイプレート２の側面の角上部にある角部１７の上面１
７ａと同レベルの高さに形成される。

角部１７は上部タイプレート２の側面の稜部２０と連ら
なり一体形成されている。

角部１７と稜部２０の接点である稜部１７ｂつまり、稜
部２０の上端面から水平方向に折れ曲る角部１７の上面
１７ａの高さは、後述する第４図に明確に示すようにフ
ィンガースプリング１６が曲げられるフィンガーポケッ
ト１８の角部１８ａより上方に位置している。

第３図は上部タイプレート２に燃料棒３の燃料棒下部端
栓１１が挿入されかつフィンガースプリング１６が装着
されて、燃料チャンネル６（断面で示す）で包囲した状
態を部分的に示したものである。

フィンガースプリング１６の上面は下部タイプレート２
の孔１２の上面１２ａと燃料棒下部端栓１１とにより押
圧されて下部タイプレート２に固定される。

（第４図も参照）フィンガースプリング１６の側面はへ
葉になるように切り込みが入られられて下部タイプレー
ト２のフィンガーポケット１Ｂに収容されている。

第４図ａは下部タイプレート２に燃料チャンネル６を挿
入していない状態を示す縦断面図で、燃料棒下部端栓１
１は立体表示しである。

第４図すは下部タイプレート２に燃料チャンネル６を挿
入し、フィンガースプリング１６が燃料チャンネル６に
より押し曲げられている状態を示している。

フィンガースプリング１６の形状について詳細に説明す
る。

フィンガースプリング１６は２種類のフィンガ一部１６
ａ、１６ｂ構造を有するものである。

一つの形状はフィンガースプリング１６の左右端部分に
あって下部タイプレート２の上部固定位置（燃料棒下部
端栓１１と孔１２の上面１２ａによってフィンガースプ
リング１６がはさまれている。

）から下部タイプレート２の側面にスカート状に垂れ下
り、逆Ｓ字型にフィンガーポケット１８に挿着されるフ
ィンガ一部１６ａを有する。

他のフィンガ一部の形状はフィンガースプリング１６の
水平方向の中央部分に位置するものであって、フィンガ
ーポケット１８の下端部で内側に折れ曲がり、先端部分
で波打つ形状のフィンガ一部１６ｂを有する。

第４図すにおいて示されているように、前記波打ち形状
のフィンガースプリング１６の中央部分のフィンガ一部
１６ｂは、燃料チャンネル６を嵌合したのちは波打ち頂
点部１９が互いに接触し合い、弾性力を複数箇所で保持
するものである。

次に燃料チャンネル６を上方から下部タイプレート２に
挿入する過程を説明する。

挿入する場合、角部１７が下部タイプレート２のコーナ
ー上端部に位置するため、燃料チャンネル６下端の四隅
が角部１７に案内されることによりフィンガーポケット
１８の稜部１８ａより上方のフィンガースプリング１６
のスカート上部１６ｃと接触することなく挿入される。

次に本考案の作用を説明する。

下部タイプレート２の四隅に設けられた角部１７は、燃
料チャンネル６挿入の際、燃料チャンネル６の下端がフ
ィンガースプリング１６のスカート上部１６ｃに接触し
ないように保護するため、不要窓にスカート上部１６ｃ
を変形させない。

すなわちフィンガースプリング１６のスカート上部１６
ｃが燃料チャンネル６の下端と接触してフィンガースプ
リング１６に塑性変形を発生させることがない。

一方、中央部分のフィンガ一部１６ｂは第４図ａにおい
て示されているごとく、端部フィンガ一部１６ａよりも
初期形状において曲げを大きくもたせである。

このことは燃料チャンネル６が挿入後（第４図ｂ）にお
いてフィンガースプリング１６ｂが強′制押圧されたと
きに復元力が大きくなる作用をもつ。

このことにより、燃料チャンネル６のクリープ現象が生
じた際は中央部の歪み量が大きくなることから、前記フ
ィンガ一部１６ｂで充分に追随できる。

また、前記フィンガ一部１６ｂにおいては波打ち頂点部
１９が接触し、それぞれの箇所で弾性エネルギーをたく
わえるめで、フィンガースプリング１６において塑性変
形は生じない。

したがって、燃料チャンネル６挿入時に前記下部タイプ
レート２の四隅の角部１７の案内によりフィンニガース
プリング１６を不用意に変形させたりすることはなく、
また燃料チャンネル６のクリープ変形に際しても本考案
のフィンガースプリング１６の弾性変形により充分に追
随できる。

以上述べたように本考案によると、燃料チャンネル６が
クリープ変形を生じても確実にフィンガースプリング１
６が追随して、不必要な冷却材漏洩を防止することがで
きる。

さらに燃料組立時の燃料チャンネル６挿入時に対しても
、下部タイプレートの上面四隅の角部によりフィンガー
スプリングの保護ができ、不用意な冷却材漏洩を防ぐこ
とが可能である。

したがって、燃料集合体内への充分な冷却材の供給によ
り燃料破損が防止でき、原子炉の安全運転が確保できる
。

さらには個々の燃料集合体の特性の向上により、炉心全
体の安定した操業が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る燃料集合体の一実施例を示す縦断
面、第２図は第１図における下部タイプレートの一部を
示した斜視図、第３図は第２図における下部タイプレー
トの角部とフィンガースプリングの要部を示す側面図、
第４図は第３図におけるフィンガースプリングの取材状
態を示し、ａは燃料チャンネル取り付は前のフィンガー
スプリングを示す側面図、ｂは燃料チャンネル挿入後の
フィンガースプリングを示す側面図である。 １・・・・・・上部タイプレート、２・・・・・・下部
タイプレート、３・・・・・・燃料棒、５・・・・・・
スペーサ、６・・・・・・燃料チャンネル、１１・・・
・・・燃料棒下部端栓、１２・・・・・・孔、１３・・
・・・・孔、１６・・・・・・フィンガースプリング、
１６ａ・・・・・・端部のフィンガ一部、１６ｂ・・・
・・・中央部分のフィンガ一部、１６ｃ・・・・・・ス
カート上部、１７・・・・・・角部、１７ａ・・・・・
・角部の上面、１８・・・・・・フィンガーポケット、
１８ａ・・・・・・フィンガーポケットの稜部。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１） ウォータロッド４と、燃料棒３，３′と、こ
   の燃料棒とウォータロッドとを軸方向において離間して
   整列支持する格子状のスペーサ５と、上記燃料棒とウォ
   ータロッドとを囲んでなる筒状の燃料チャンネル６と、
   上記ウォータロッドと燃料棒の上部に嵌着される上部タ
   イプレート１と、上記ウォータロッドと燃料棒の下部に
   嵌差されフィンガーポケット１８を側部に有する下部タ
   イプレート２と、この下部タイプレートの燃料棒下部端
   栓用の孔１２と燃料棒下部端栓１１とにより押圧されて
   下部タイプレート上面の側部に固定され下部タイプレー
   トの側部のたれ下った部分に切れ目が入ってなるフィン
   ガ一部１６ａ、１６ｂを有しこのフィンガ一部を上記フ
   ィンガーポケットに納めてなるフィンガースプリング１
   ６とを具備した燃料集合体において、上記下部タイプレ
   ートは、四隅の燃料棒下部端栓１１の挿入用の孔１２の
   上端面と下部タイプレートの角部１７の上面１７ａとが
   同一の高さに一体的に形成されしかも上記フィンガーポ
   ケットの稜部１８ａは上記下部タイプレートの稜部２０
   より常に内側に位置してなることを特徴とする燃料集合
   体。
2. （２）上記フィンガースプリングは、そのフィンガ一部
   のうち中央部のフィンガ一部１６ｂがその先端の頂点部
   １９にてそれ自身に一度だけ接触する様に曲ってなるこ
   とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の燃
   料集合体。