JPS6244237B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般的に原子炉に関し、一層詳細に
は原子炉燃料サブアセンブリ用の支えグリツドに
関する。

原子炉は、複数の燃料サブアセンブリから成る
燃料アセンブリを有し、燃料サブアセンブリはそ
れぞれ、管状ラツパーで囲まれた間隔を隔てられ
た燃料ピンの束から成る。燃料ピンが、液体金属
冷却高速中性子増殖炉用のサブアセンブリにおけ
るように、密接に隔置され且つ細長い場合、燃料
ピンで境界付けられた冷却材補助流路を連続した
状態に維持するために燃料ピンは、サブアセンブ
リに沿つて所定の間隔に配置された長さ方向の一
連の支えグリツドによつて間隔が保たれる。代表
的な支えグリツドは、単一のストリツプを六角形
状に曲げることによつて形成された六角形状のユ
ニツトセルをハチの巣状に配置した複合体から成
つている。各サブアセンブリは、250乃至350個の
燃料ピンを収容し、支えグリツドは、組み立て
中、ピンを長さ方向の一連のグリツドの中に確実
に挿入することができるように大変厳密な公差に
作られる必要がある。ハチの巣状支えグリツドを
備えたこの種の代表的な原子炉は、日本国公開公
報第87199／1976号に開示されている。グリツド
構造の不利な公差は、組み立てに際して挿入する
とき、および使用済み燃料ピンがもろい場合、解
体に際して抜取るときピンに重大な損傷を与える
ことになる。本発明の目的は、ある程度の順応性
を備えた、すなわちピンに適合するために撓むこ
とのできるある程度の可撓性を有する燃料ピン支
えグリツドを備えた原子炉用燃料サブアセンブリ
を提供することであり、それによつて燃料ピン
を、挿入したグリツドから一まとめにして重大な
損傷を生じさせることなく抜取ることができる。

本発明によれば、単一のストリツプを六角形状
に曲げることによつて形成された六角形状のユニ
ツトセルをハチの巣状に配置した複合体から成
る、核燃料サブアセンブリ用の燃料ピン支えグリ
ツドにおいて、各ユニツトセルは別々のストリツ
プ材料から形成され、ユニツトセルの１つおきの
３つの側部にはそれぞれ窓すなわち開口が形成さ
れ、残りの側部の各々が燃料ピンのための案内パ
ツドをなすエンボスを有している。窓は、ユニツ
トセルの両端の中間の領域の剛性を弱め、それの
ため第１の特徴によれば小さな差し込み負荷でし
かもピンを傷つけることによる重大な損傷を生ぜ
しめることなくピンを入れるとき、連続したグリ
ツドのユニツトセルを弾力的にそらすのに十分な
順応性をグリツドに与え、第２の特徴によればピ
ンを小さい抜き取り負荷で抜き取ることができる
ようにし、それによつてもろい使用済みピンに対
する損傷を最小にするのに十分な順応性をグリツ
ドに与える。ユニツトセル構造は、順応性を持つ
強いグリツドを提供し、このことはユニツトセル
の幾何学的関係を正確に維持するジグによる製造
を容易にし、さらにグリツドの各面から一まとめ
に行われる縁溶接によつてユニツトセルを互いに
連結することができるため、製造を簡略化する。

本発明による支えグリツドの好ましい構造にお
いて、各ユニツトセルのエンボスを有する側部
は、１対の第２のエンボスを更に有し、各対の第
２のエンボスは、ユニツトセルの長さ方向軸線と
平行に延びる線状グループを形成するように、第
１のエンボスの各側に一つずつ配置され、さらに
これらの第２のエンボスは、第１のエンボスより
小さな半径方向高さのものである。好ましい構造
の支えグリツドは、２つのレベルの順応性すなわ
ち、挿入されるピンに適合するように撓むことの
できるある程度の可撓性を２つの水準で有し、即
ち第１に窓によつて提供されるセルの中間領域の
順応性、第２にユニツトセルの堅固な端領域によ
つて提供される小さい順応性を有し、そのため端
領域のすべての側部は一体となつている。第２の
エンボスは、照射中燃料ピンが曲がらないように
し、それによつてラツパーおよびグリツドから燃
料ピンを束にして抜取ることを容易にする付加的
な支持部を提供することができる。

本発明は、両端が位置ぎめ部分および中性子遮
蔽部分によつて延長された中央燃料部分から成る
核燃料サブアセンブリであつて、中央燃料部分が
一連の支えグリツドによつて管状ラツパー内に隔
置された多数の細長い燃料ピンを有し、各グリツ
ドがハチの巣状に配置された六角形状のユニツト
セルの複合体から成り、各ユニツトセルが単一の
ストリツプを六角形状に曲げることによつて形成
されている核燃料サブアセンブリにおいて、ユニ
ツトセルの一つおきの３つの側部にそれぞれ窓す
なわち開口を形成し、残りの側部は燃料ピンのた
めの案内パツドをなすエンボスを有することを特
徴とする核燃料サブアセンブリである。本発明を
具体化した燃料サブアセンブリは、燃料部分から
端部分を分離するためにラツパーを切断し、ラツ
パーとグリツドの組合せ体から燃料ピンを一まと
めにして抜取ることによつて容易に解体すること
ができ、それによつて再処理を非常に容易にする
という利点を有している。

本発明は又核燃料アセンブリを冷却材のプール
に沈める種類の液体金属冷却高速増殖原子炉にあ
り、燃料アセンブリは、並んで直立した複数の燃
料サブアセンブリからなり、各サブアセンブリ
は、一連の支えグリツドによつて管状ラツパー内
に隔置される多数の細長い燃料ピンから構成さ
れ、各グリツドがハチの巣状に配置された六角形
状のユニツトセルの複合体から成り、各ユニツト
セルは単一のストリツプ材料を六角形に曲げるこ
とによつて形成され、ユニツトセルの一つおきの
３つの側部にはそれぞれ窓すなわち開口が形成さ
れ、残りの側部は燃料ピンのための案内パツドを
なす第１のエンボスと、ユニツトセルの長さ方向
軸線と平行に延びる線状グループを形成するよう
に、第１のエンボスの各側に一つずつ配置され、
第１のエンボスより小さな半径方向高さを有する
１対の第２のエンボスとを有する。プールを備え
た液体金属冷却高速増殖原子炉は、照射によつて
非常に曲がりやすい多数の細長い燃料ピンから成
る燃料アセンブリを有している。支えグリツドの
第２のエンボスは、第１のエンボスが与える支持
がグリツドの順応性のため不十分である場合には
いつでも、ピンが曲がるのを抑制する付加的な側
面支持を与える。

本発明を具体化する、順応性のある支えグリツ
ドの構造、燃料サブアセンブリおよび液体金属冷
却高速中性子増殖原子炉をすべて、例として添付
の図面を参照して説明する。

第１図に示す支えグリツドは正六角形の境界を
有し、ハチの巣状に配列された325個のユニツト
セル１から成つている。ユニツトセルは大体六角
形状のものであつて、外側の列のユニツトセルを
除いてすべて正六角形である。複合体の各角のユ
ニツトセルは、以下に説明されているようにサブ
アセンブリのコーナーポスト６を収容するように
なつている。各ユニツトセル１は、ストリツプ材
料から形成されて、縁と縁とを向かい合わせたス
トリツプ材料の端は間隔を隔てられている。第１
図に１ｂで示す外側の列のユニツトセルでは、ス
トリツプの縁と縁を向かい合わせた端は、第２図
に示すように一つの側部の中央にあり、一方第１
図に１ａで示す内側のユニツトセルは、第３図に
示すように六角形のユニツトセルのコーナーに縁
と縁を向かい合わせた端を有する。各ユニツトセ
ルの一つおきの３つの側部は長方形の窓３を有
し、一方残りの側部はそれぞれ、燃料ピンのため
の案内パツドを形成する細長いエンボスを有して
いる。別の構造では、最も外側のユニツトセルの
最も外側の側部の窓は省略される。一対の小さい
エンボス５が、ユニツトセルの長さ方向軸線と平
行に延びる線状グループを形成するように、細長
いエンボスの各々の各端を越えたところに一つず
つ配置されている。小さいエンボス５は、燃料サ
ブアセンブリの照射中に万一燃料ピンの曲がりが
起きた場合に、燃料ピンに対して付加的な支えパ
ツドすなわちバツクストツプを提供する。ユニツ
トセルの各対の衝合側部は第５図に示すようにそ
れぞれ、側部の両端域に位置した１対の点溶接部
Ｃ及びＤによつて互いに固着されている。グリツ
ドは、平面を横切つた寸法が134.6mmであり、ユ
ニツトセル１は、幅25.5mm厚さ0.20mmのステンレ
ススチールストリツプから形成され、窓は長さ
12.5mmで且つ側部の全幅に亘つて横方向へ延びて
いる。エンボス４は、公称5.8mmのユニツトセル
の直径を構成し、一方エンボスすなわちパツド５
によつて境界付けられたユニツトセルの直径は
6.1mmである。

第４図に示す燃料サブアセンブリは、中央燃料
部分１１、下端位置決め部分１２および上端中性
子遮蔽部分１３を有している。燃料部分１１は、
管状ラツパー１５で囲まれた間隔のへだたつた細
長い燃料ピンの束１４から成る。ピンは下端がグ
リツド１６で支持され、ピンの長さの中間はハチ
の巣形のユニツトセル状グリツド１で支えられて
いる。グリツド１はラツパーに沿つて所定の間隔
で配置されていて、ラツパーのすみに取付けられ
た切欠き付ポスト６（第１図）とコーナーセルと
の係合によつてラツパに固定される。下端位置決
め部分１２は、燃料アセンブリ支持構造部３７の
ソケツトに係合するスパイク１８を有し且つ開口
１９を有し、冷却材はダイアグリツドの内部から
開口１９を通つて流れることができる。円錐形メ
ツシユフイルタ２０およびギヤグ手段２１が、ス
パイク１８と燃料ピン１４の束との間で冷却材の
ために設けられている。ギヤグ手段２１は、織つ
たワイヤメツシユ円板２３によつて隔置された複
数の穴あき板２２を有している。上端部分１３は
厚いスチールのものであつて、持ち上げ装置と係
合するための内部リツプ２５を備えた厚いスチー
ル製管状部材２４を有している。

組立ての際、燃料ピンの束は、連続したグリツ
ド１に通され、これらのグリツドはユニツトセル
の側部のエンボスが隣接したユニツトセルの側部
の開口と隣接して側方に自由に移動するからユニ
ツトセル構造物をかたよらせることができる十分
な順応性を有し、従つてピンを傷つけることなく
連続するユニツトセルに通すことができる。照射
した後燃料サブアセンブリは、燃料ピンの束を支
えグリツドとラツパー１５との組合せ体から取り
出すことによつて、再処理のために容易に解体す
ることができ、それによつて処理すべき汚染廃棄
物を減らすことができる。ピンの取り出し工程は
グリツドの順応性と燃料ピンの曲がりの減少のた
めに容易となる。ユニツトセルからグリツドを構
成することによつて製作が容易になる。というの
は、ストリツプをジグで予め成形して多数の等し
いユニツトセルを作り、次にユニツトセルを正確
な幾何学的関係に維持するように第２のジグでユ
ニツトセルをハチの巣状に組み立て、最後に、グ
リツドの各面から容易に行われる縁溶接によつて
ユニツトセルを互いに連結することができるから
である。

複数のサブアセンブリを使用して、第５図の原
子炉構造に示された燃料アセンブリ３１を形成す
る。炉心を形成する燃料アセンブリ３１は、一次
容器３３の中の液体ナトリウム冷却材のプール３
２に沈められている。一次容器は、原子炉格納室
３４の屋根から吊り下げられており、複数の冷却
材ポンプ３５および熱交換器３６（それぞれ一つ
のみ図示）が設けられている。構造物３７の上に
設けられた燃料アセンブリ３１は、炉心タンク３
８の中に熱交換器とともに収容され、一方冷却材
をダイアグリツドへ放出するポンプ３５は、炉心
タンクの外側に配置されている。炉心あるいは燃
料アセンブリ３１は、密に並んでダイヤグリツド
３７から直立する複数の燃料サブアセンブリから
成る。制御棒３９および計装４０は、炉心タンク
の格納室の屋根を貫通している。

原子炉の運転中冷却材はポンプからダイヤグリ
ツド３７を経て燃料アセンブリへ流れ、ダイヤグ
リツドは冷却材の流れを燃料アセンブリに亘つて
分配する。冷却部材は、燃料サブアセンブリを通
り管状ラツパー１５を経て上向きに流れ、燃料ピ
ンと熱交換を行なう。それから冷却材の流れは、
炉心タンク３８の上方領域から熱交換器３６を経
てプールの外方領域へ戻る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、支えグリツドの平面図である。第２
図は、第１図に示すグリツドのユニツトセルの等
角投影図であり、第３図は、第１図に示す支えグ
リツドのための第２のユニツトセルの等角投影図
であり、第４図は、横断面が六角形の代表的な燃
料サブアセンブリの、一部分が断面で示された部
分側面図であり、左手側の部分は、平面を横切つ
た図であり、右手側の部分は、角を横切つた図で
あり、第５図はユニツトセルの各対が点溶接によ
つて互いに固着されていることを示す等角投影図
であり、第６図は、典型的な液体金属冷却高速中
性子増殖炉の断面図である。 １……ユニツトセル、３……開口、４，５……
エンボス、１１……中央燃料部分、１２……位置
ぎめ部分、１３……中性子遮蔽部分、１４……燃
料ピン、１５……管状ラツパー、１６……グリツ
ド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ グリツドが、ハチの巣状に配置された六角形
   状のユニツトセルの複合体から成り、ユニツトセ
   ルの各々が、単一のストリツプを六角形状に曲げ
   ることによつて形成されている核燃料サブアセン
   ブリ用燃料ピン支えグリツドにおいて、ユニツト
   セル１の一つおきの三つの側部には夫々開口３が
   形成され、残りの側部の各々が燃料ピンのための
   案内パツドをなすエンボス４を有することを特徴
   とする、核燃料サブアセンブリ用燃料ピン支えグ
   リツド。 ２ 各ユニツトセルのエンボスを備えた側部が、
   一対の第２のエンボス５を夫々有し、各対の第２
   のエンボス５は、第１のエンボス４の各側に一つ
   ずつ配置されてセルの長さ方向軸線と平行に延び
   る線状グループを形成し、第２のエンボス５の半
   径方向高さは、第１のエンボス４よりも小さいこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の燃
   料ピン支えグリツド。 ３ 両端が位置決め部分及び中性子遮蔽部分によ
   つて延長された中央燃料部分からなる核燃料サブ
   アセンブリであつて、前記中央燃料部分が、一連
   の支えグリツドによつて管状ラツパー内に隔置さ
   れた多数の細長い燃料ピンを有し、各グリツド
   が、ハチの巣状に配置された六角形状のユニツト
   セルの複合体から成り、ユニツトセルの各々が、
   単一のストリツプを六角形状に曲げることによつ
   て形成されている核燃料サブアセンブリにおい
   て、ユニツトセル１の一つおきの三つの側部には
   夫々開口３が形成され、残りの側部が燃料ピンの
   ための案内パツドをなすエンボス４を夫々有する
   ことを特徴とする、核燃料サブアセンブリ。 ４ 核燃料アセンブリが冷却材のプールに沈めら
   れ、前記燃料アセンブリが、並んで直立した複数
   の燃料サブアセンブリを有し、各サブアセンブリ
   が、一連の支えグリツドによつて管状ラツパー内
   に隔置される多数の細長い燃料ピンを有し、各グ
   リツドが、ハチの巣状に配置された六角形状のユ
   ニツトセルの複合体から成り、ユニツトセルの
   各々が、単一のストリツプを六角形状に曲げるこ
   とによつて形成されている、液体金属冷却高速増
   殖炉において、ユニツトセル１の一つおきの三つ
   の側部には夫々開口３が形成され、残りの側部が
   燃料ピンのための案内パツドをなすエンボス４
   と、セルの長さ方向軸線と平行に延びる線状グル
   ープを形成するように前記第１のエンボス４の各
   側に一つずつ配置され、前記第１のエンボス４よ
   り小さな半径方向高さの一対の第２のエンボス５
   とを有することを特徴とする液体金属冷却高速増
   殖原子炉。