JPS6295490A - 核燃料棒 - 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】 「産業上の利用分野」 この発明は、被覆管内に複数個挿入された核燃料ペレッ
トのペレット間にリングを介装させた核燃料棒に関する
ものである。

「従来の技術」 従来、この種の核燃料棒としては、第５図に符号ｌで示
すようなものが知られている。この核燃料棒１は、ジル
カロイからなる円筒状の被覆管ｌｌ内に、多数の核燃料
ペレット１２を装填するとともに、被覆管１１の両端部
に端栓１３．＋　４を設け、これら端栓の内の一方の端
栓１３と前記核燃料ペレット１２との間にスプリング１
５を介装してなるものであって、スプリング１５は、前
記核燃料ペレット【２．・・・・・・を他方の端栓Ｉ４
に押圧固定するとともに、高温時に熱膨張差によって生
ずる被覆管１１と核燃料ペレット１２との軸方向の膨張
量の差を吸収しうるようになっている。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、上記のような核燃料棒ｌにあっては、被覆管
１１が、核燃料ペレット１２との間に詰まった核燃料の
微少な破片によって核燃料ペレット１２に固着してしま
い、このため、熱膨張率の異なる被覆管ＩＩと核燃料ペ
レット１２との間に無理な力が加わり、これによって被
覆管１１に変形、亀裂等が生じるという問題点があった
。すなわち、核燃料ペレット１２は、高精度に成形され
ているとはいうものの、その軸方向の両端面１２ａ、１
２ａは必ずしも平行ではなく、第６図に示すように、隣
接する核燃料ペレット１２の端面１２ａと片当たりで接
する場合が多い。このため、この片当たりをしている部
分（核燃料ペレット１２の内第６図中斜線を付した部分
）が接触圧によって崩壊し、これによって生成した破片
が、核燃料ペレット１２と被覆管１１との間に詰まり、
両者が機械的に固定される。その結果、核燃料ペレット
１２と被覆管１１との軸方向の熱膨張差を吸収できなく
なり、被覆管１１に変形や亀裂を生じることになるので
ある。

また、核燃料ペレット１２の端面１２ａと外周面との交
差部は、強度的に弱いため、第７図に示すように、面取
り状の欠損部分Ａが形成され易い。

また、ペレットは熱膨張によりっづみ状に変形するため
、設計によってはこれを吸収するために、あえて面取り
状のペレットを作る場合もある。また、被覆管１１には
、原子炉内の圧力が被覆管１１の外側から内側へ向って
加わる。このため、被覆管１１が、前記核燃料ペレット
の面取り状の欠損部分Ａに縮径してめり込んでしまうと
いう問題点があった。

「発明の目的」 この発明は、被覆管が核燃料ペレットと機械的に固着す
ることにより、被覆管に変形、亀裂等が生じるのを防止
できるとともに、核燃料ペレットの外周面と端面との交
差部に形成される面取り状の欠損部分に被覆管が縮径し
てしまうことを抑制することができる核燃料棒を提供ず
ろことを目的とする。

「発明の構成」 この発明は、隣合う２つの核燃料ペレットの対向する端
面の中央部にペレットの外径より小径の突出部を設け、
前記隣合ったペレットの突出部に、外径が前記ペレット
の外径と略同径のリングを、前記隣合ったペレットの各
突出部にまたがって嵌合させた構成としたものである。

「実施例」 以下、この発明の一実施例について第１図ないし第４図
を参照して説明する。なお、これらの図において、従来
例と同一構成の部分には同一符号を付して、その説明を
省略する。

第１図は、この発明に係る核燃料棒２を示す図である。

この核燃料棒２は、その被覆管ｌｌ内に多数の略円柱状
の核燃料ペレット２１を有している。この核燃料ペレッ
ト２１の隣り合う端面の中央部には、ペレットの外径よ
り小径の突出部２１ａ　、２１ａが設けられている。こ
れら隣り合う突出部２１ａ　、２１ａの突出部外周面２
　ｌｂ　、２　ｌｂには、１フング２２が嵌合されて設
けられている。

このリング２２は、前記被覆管１１と同様にジルカロイ
からなるものであって、その外径が前記核燃料ペレット
２１の外径とほぼ同径で、その軸方向の幅が前記突出部
２１ａの突出高さの２倍以下に形成されている。

次に、このような核燃料棒２の作用について、第２図な
いし第４図を参照して説明する。これらの図は、隣り合
う核燃料ベレッ）２１．２１の突出部２１ａ　、２１ａ
にリング２２が嵌合された状態を示す図である。

第２図に示すように、相対する突出部２１ａ。

２１ａの突出高さの和がリング２２の軸方向の幅より大
きいため、突出部２１ａ　、２１ａの対向する突出部端
面２１ｃ　、２１ｃは片当たりの状態となる。このため
、突出部２１ａの内、第２図中斜線を施した部分は接触
圧により崩壊し、第３図に示すように、破片Ｂとなって
突出部端面２１ｃ。

２１ａ間に溜まる。しかしながら、この破片Ｂは、リン
グ２２が突出部外周面２　ｌｂ　、２　ｌｂに嵌合して
いるため、リング内に閉じ込められ、被覆管１１と核燃
料ペレット２１との間に侵入することはない。したがっ
て、被覆管１１は、核燃料ペレット２１に拘束されるこ
とがなく、核燃料ペレット２１との熱膨張差によって被
覆管１１に変形、亀裂等が生ずるのを防止することがで
きる。

また、第４図に示すように、この核燃料棒２にあっても
、ペレット２１の外周面とペレット端面２１ｄとの交差
部に面取り状の欠損部分Ｃが形成される。しかしながら
、この核燃料棒２にあっては、面取り状の欠損部分Ｃに
近接してリング２２が配設されているから、被覆管１１
に軸方向の圧縮力および半径方向内方への圧力が加わっ
ても、この部分に縮径部が生じにくい。

以上のように、上記の核燃料棒２にあっては、隣り合う
ペレット２１の間にリング２２を介装しているから、ペ
レット２１の突出部端面２１ｃが崩壊して破片Ｂを生じ
ても、破片Ｂが被覆管２と核燃料ベレット２１との間に
侵入することがなく、したがって被覆管１１が核燃料ペ
レット２１と固着することによって生ずる被覆管１１の
変形、亀裂等を防止することができる。また、核燃料ベ
レット２１の外周面とペレット端面２１ｄとの交差部に
面取り状の欠損部分Ｃが形成されても、被覆管１１に縮
径部が生じるのを抑制することができる。

なお、上記実施例においては、リングの材質としてジル
カロイを採用しているが、これに限る必要はなく、ステ
ンレス、セラミック等でもよく、耐熱性を有し充分な強
度を備えている材質であればよい。

「発明の効果」 以上に説明したように、この発明によれば、隣合う２つ
の核燃料ベレットの対向する端面の中央部にペレットの
外径より小径の突出部を設け、前記隣あったペレットの
突出部に、外径が前記ペレットの外径と略同径のリング
を、前記隣あったペレットの各突出部にまたがって嵌合
させているから、被覆管が核燃料ベレットと機械的に固
着することにより、被覆管に変形、亀裂等が生じるのを
防止できるとともに、核燃料ペレットの外周面と端面と
の交差部に形成される面取り状の欠損部分に被覆管が縮
径してしまうことを抑制することができるという効果か
えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明の一実施例を示す図であ
って、第１図はその断面図、第２図および第３図は第１
図中矢印■部分の拡大断面図、第４図はペレットの外周
面とベレット端面との交差部に欠損部分が生じている状
態を示す第１図中矢印■部分の拡大断面図、第５図ない
し第７図は従来の核燃料棒の一例を示す断面図であって
、第５図はその断面図、第６図は隣り合うペレットの端
面が１片当たりしている状態をしめす断面図、第７図は
ペレットの外周面と端面との交差部に欠損部分が生じて
いる状態を示す断面図である。 ２・・・・核燃料棒、１１・・・・・・被覆管、２１・
・・・・・核燃料ペレット、２１ａ・・・・・・突出部
、２２・・・・・・リング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 円筒状の被覆管内に、この被覆管に嵌合する複数の円柱
   状の核燃料ペレットが挿入された核燃料棒において、隣
   合う２つのペレットの対向する端面の中央部にペレット
   の外径より小径の突出部を設け、前記隣あったペレット
   の突出部に、外径が前記ペレットの外径と略同径のリン
   グを、前記隣あったペレットの各突出部にまたがって嵌
   合させたことを特徴とする核燃料棒。