JPS643101Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は加圧水型軽水炉等の原子炉において
使用される燃料集合体に関する。

〔従来技術〕

従来、この種の燃料集合体としては、第１図な
いし第３図に示すものがある。これらの図におい
て、符号１，２は上下に対向配置された上部ノズ
ル、下部ノズルである。これら上部ノズル１と下
部ノズル２との間には、上端部と下端部とがそれ
ぞれ上部ノズル１と下部ノズル２とに支持された
制御棒内管３が設けられている。この制御棒案内
管３には、支持格子４が固定されている。この支
持格子４は、第３図に示すように、剛性支持部５
および弾性支持部６を多数組有するものであり、
これら剛性支持部５および弾性支持部６によつて
燃料棒７がその軸線を上下に向けた状態で挟持固
定されている。この燃料棒７は、多数の燃料ペレ
ツト８を収納するジルカロイ製の被覆管９と、こ
の被覆管９の上下の開口部をそれぞれ密封する端
栓１０とからなるものである。

このように構成された燃料集合体Ａは、第４図
に示すように、原子炉容器１１内の炉心１２に垂
直状態で多数挿入され、上部炉心板１３および下
部炉心板１４に挟持固定される。そして、原子炉
容器１１の流入口１５から流入し、下部プレナム
部１６で反転して上向きに流れる冷却水を、それ
が下部ノズル２のノズル孔２ａを通つて燃料棒
７，７間を通過する際に加熱するものである。な
お、加熱された冷却水は流出口１７から熱交換機
（図示せず）へ送られ、発電に供される。

ところで、上記の燃料集合体Ａは、原子力発電
に用いられるものであるから、トラブルの発生を
極力防止し得るものであることが必要である。特
に、被覆管９についてはそれが燃料ペレツト８を
収納するものであることから、その点が強く要望
される。

ところが、上記従来の燃料集合体Ａにおいて
は、被覆管９の下端部が損傷するおそれがあるこ
とが判明した。すなわち、下部ノズル２のノズル
孔２ａから燃料集合体Ａ内に流入した冷却水は、
燃料棒７の下端部においては流れが激しく乱れて
いる。このため、冷却水中に何らかの原因によつ
てごみ、金属くず等の異物が混入すると、その異
物が被覆管９の下端部に激しく衝突し、この結果
被覆管９の下端部が損傷を受けるおそれがあるの
である。

〔考案の目的〕

この考案は、上記知見に基づいてなされたもの
で、冷却水中に異物が混入したとしても被覆管の
下端部が損傷を受けるのを防止することができる
燃料集合体を提供することを目的とする。

〔考案の構成〕

この考案は、上記の目的を達成するために、下
側の端栓を被覆管より異物の衝突に対して高い強
度を有し、かつ燃料棒の下端部における冷却水の
乱流域の長さに相当する長さをもつて被覆管から
下方に延在することにより前記被覆管の下端部を
前記乱流域の上方に位置させる筒状の保護部と、
この保護部の下端部に設けられた底部とを備えた
構成としたことを構成上の特徴とするものであ
る。

〔実施例〕

以下、この考案の一実施例について、第５図お
よび第６図を参照して説明する。なお、これらの
図において上記従来例と同様な部分には同一符号
を付してその説明を省略する。

第５図はこの考案に係る燃料集合体A′の上端
部を省略して示す一部切欠き正面図、第６図は第
５図の円部の拡大図である。これらの図に示す
燃料集合体A′においても被覆管９の下端部を端
栓１８によつて密封するようになつているのであ
るが、この端栓１８の構造は従来のものと全く異
なつている。すなわち、端栓１８は、被覆管９と
同一外径とされ、その被覆管９から所定の長さを
もつて下方に延在する筒状の保護部１８ａと、こ
の保護部１８ａの下端部に一体に設けられた底部
１８ｂとから構成されている。

保護部１８ａは、それ自体が冷却水の当初の激
しい乱流域に位置することによつて、被覆管９の
下端部をそのような激しい乱流域から離して位置
させるようにするためのものである。したがつ
て、保護部１８ａの長さは、当初の乱流域の長さ
を考慮して決定される。この点について具体的数
値をもつて述べると、通常乱流域の長さが30mm〜
100mmであるから、保護部１８ａの長さとしては
30mm〜100mmとすればよい。なお、この値を当初
の乱流域の長さによつて変更するのは勿論であ
る。

また、保護部１８ａは、上記のように、当初の
乱流域に位置せしめられるのであるから、異物の
衝突に対する強度を被覆管９より高くする必要が
ある。そのような方法としては各種あるが、この
燃料集合体A′においては、保護部１８ａを被覆
管９と同材によつて構成しているので、肉厚を被
覆管９の肉厚より厚くすることによつて保護部１
８ａの強度を高めている。なお、保護部１８ａを
被覆管９を構成する材料（通常ジルカロイが用い
られている。）より硬度の高い材料、例えばステ
ンレス等によつて構成してもよい。

また、この燃料集合体A′においては、最も下
端側の支持格子４を、従来の支持格子が被覆管を
支持していたのに対し、端栓１８を支持するよう
に配置している。

しかして、上記構成の燃料集合体A′において
は、端栓１８が保護部１８ａを有しているから、
被覆管９の下端部が冷却水の当初の激しい乱流域
に位置することがない。したがつて、たとえ冷却
水中にごみ、金属くず等の異物が混入したとして
も、被覆管９の下端部が損傷を受けることがな
い。また、端栓１８の保護部１８ａを有している
から、燃料棒７の長さを一定とする場合には、被
覆管９の長さを短かくしなければならず、その分
だけ被覆管９が収納し得る燃料ペレツト８の量が
減少してしまうはずである。ところが、保護部１
８ａは筒状になつているから、その内部に燃料ペ
レツトを収納することができる。したがつて、燃
料棒７全体が有する燃料ペレツトの量はほとんど
減少することがない。

また、この実施例においては、最も下端側に位
置する支持格子４が端栓１８を支持するようにな
つているから、被覆管９の損傷防止をより一層確
実に行うことができる。すなわち、燃料棒７の下
端部は、乱流状態の冷却水によつて振動せしめら
れる。このとき、支持格子４が被覆管９を支持し
ていると、被覆管９はそれ自体と剛性支持部５お
よび弾性支持部６との間に発生する摩擦によつて
摩耗するおそれがある。特に、冷却水中に異物が
混入した場合には、その異物が剛性支持部５およ
び弾性支持部６との間に噛み込まれて研摩材とし
て作用するため、被覆管９の摩耗がより一層顕著
になる。この点、この実施例においては、支持格
子４が端栓１８を支持するようになつているか
ら、たとえ被覆管９の下端部が振動したとしても
そこが支持格子４によつて損傷を受けるというい
わゆるフレツテイング現象が生じることはない。

なお、上記の実施例においては、保護部１８ａ
と底部１８ｂとを一体に形成しているが、別体に
形成してもよい。また、保護部１８ａを被覆管９
と同径の筒状となしているが、上端が被覆管９と
同径の流線形としてもよい。この流線形とする点
については、底部１８ｂのみをそのようにしても
よい。

〔考案の効果〕

以上説明したように、この考案の燃料集合体に
よれば、下側の端栓を、被覆管より異物の衝突に
対して高い強度を有し、かつ燃料棒の下端部にお
ける冷却水の乱流域の長さに相当する長さをもつ
て被覆管から下方に延在することにより前記被覆
管の下端部を前記乱流域の上方に位置させる筒状
の保護部と、この保護部の下端部に設けられた底
部とを備えた構成としたから、たとえ冷却水中に
異物が混入したとしても被覆管の下端部が損傷を
受けるのを防止することができ、しかも燃料棒全
体が保有する燃料ペレツトの量が少なくなること
がない等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は従来の燃料集合体の一例
を示し、第１図は一部切欠き正面図、第２図は下
端部の拡大正面図、第３図は第２図の円部の拡
大図、第４図はこの種燃料集合体が用いられる原
子炉容器の内部構造の一例を示す縦断面図、第５
図および第６図はこの考案の一実施例を示し、第
５図は下端部を示す拡大正面図、第６図は第５図
の円部の拡大図である。 A′……燃料集合体、１……上部ノズル、２…
…下部ノズル、７……燃料棒、８……燃料ペレツ
ト、９……被覆管、１８……端栓（下側の端栓）、
１８ａ……保護部、１８ｂ……底部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 上下に対向配置された上部ノズルと下部ノズル
   との間に、燃料ペレツトを収納する被覆管および
   この被覆管の両端をそれぞれ密封する端栓からな
   る複数の燃料棒を、その軸線を上下に向けて並設
   してなる燃料集合体において、前記端栓のうち下
   側の端栓を、前記被覆管より異物の衝突に対して
   高い強度を有し、かつ前記燃料棒の下端部におけ
   る冷却水の乱流域の長さに相当する長さをもつて
   前記被覆管から下方に延在することにより前記被
   覆管の下端部を前記乱流域より上方に位置させる
   筒状の保護部と、この保護部の下端部に設けられ
   た底部とを備えた構成としたことを特徴とする燃
   料集合体。