JP2001159694A - 原子炉用燃料集合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スペーサ４を係止しているウォータロッド３ａ
の突起８と、スペーサ４の状態を光ファイバスコープに
より確認し易いよう改良した原子炉用燃料集合体１の提
供。 【解決手段】スペーサ４を長手方向の所定の位置に係止
するためウォータロッド３ａ等に設ける一連のスペーサ
係止用の突起８を、上部タイプレート５に取り付けた取
手１１の掴み部の下方投影形成領域外に設けたことを特
徴とする原子炉用燃料集合体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は原子炉用燃料集合体
に係わり、特に、スペーサの支持方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の燃料集合体１においては、特開昭
６１−１１４１８５号公報に記載されているような上部
タイプレート５が使用されている。例えば、図２に示す
ように上部タイプレート５に、逆Ｕ字状の取手１１が取
り付けられており、該取手１１は、一般的には図３に示
すように燃料集合体の対角隅部の２箇所を結ぶ位置で保
持できるよう構成されている。

【０００３】また、従来の燃料集合体１は、図２に示す
ように円筒管であるウォータロッド３ａの係止手段とし
て、長手方向の所定位置にスペーサ４を配置し、上記ウ
ォータロッドの長手方向の所定の位置に一対の突起８を
設けて、スペーサ４の上下挟むように形成したスペーサ
４の係止方法が採られている（特開昭５６−１１７１８
２号公報）。

【０００４】また、燃料棒２の配列は、一般的には８行
×８列で燃料集合体１を構成し、その中央部の燃料棒４
本分を、１本の太径のウォータロッド３ａに置換えた構
造となっている（特開昭６１−２０７９９１号公報）。
この燃料集合体１におけるウォータロッド３ａによるス
ペーサの係止方法は、スペーサ４の構造が前記特開昭５
６−１１７１８２号公報の記載例とは異なるものの、ス
ペーサ４の係止方法は、上記公報記載の方法と基本的に
同じである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来技術において、燃
料集合体１の長手方向の所定位置にスペーサ４の係止手
段として、例えば、ウォータロッド３ａの突起８の取付
け方向や、上部タイプレート５に設けた取手１１の取付
け方向等については、これまで特別な提案や、その取り
付け位置等について配慮されたものはなかった。

【０００６】しかし、近年、燃料集合体１内の健全性を
確認するために、光ファイバスコープによる観察手段が
有効なことが判ってきた。この光ファイバスコープを用
いた検査では、光ファイバを燃料集合体１の上部タイプ
レート５の隙間から内部に挿入し、燃料集合体１内の所
定の個所を観察することが可能である。このため、燃料
集合体１を解体することなく内部の健全性等を確認でき
る利点があり、燃料集合体検査の有効な手段として利用
されるようになってきた。

【０００７】該光ファイバは、観察可能な任意の位置、
特に、検査目的にかなった鮮明かつ十分な大きさの画像
を得るためには、光ファイバの先端部が観察対象物から
数ｍｍ〜２ｃｍ程度の位置に設定できることが望まし
い。従って、光ファイバを上方から挿入できない上部タ
イプレート５に取り付けた取手１１の直下の領域は、他
の領域と比較して鮮明かつ十分な大きさの画像を得にく
いと云う問題があった。

【０００８】燃料集合体１は、その熱機械的特性、並び
に、核熱水力特性と云う観点からは、前記スペーサ４が
長手方向の所定の位置に係止された状態が維持されるこ
とは重要であり、スペーサ４を係止している、例えば、
ウォータロッド３ａの突起８とスペーサ４の相互の状態
を観察し易い構造とすることは、予防保全の観点からも
重要なことである。

【０００９】しかし、従来の燃料集合体１では、スペー
サ４を係止するためのウォータロッド３ａの突起８と、
上部タイプレート５に取り付けられた取手１１の相対的
な位置関係については配慮されていない。

【００１０】燃料集合体１に使用されているウォータロ
ッド３ａは、内部を非沸騰の冷却材が流れるように構成
し、中性子の減速効果を高めてより効率的に燃料材を燃
焼させる目的から、燃料集合体１の中央部に配置される
場合が多い。このため、必然的に上部タイプレート５に
取り付けられた取手１１の直下に配置されることにな
る。例えば、図４に例示するように、取手１１の直下に
スペーサ係止用の突起８が配置されている場合が多く、
光ファイバによる当該部の観察をより容易なものとする
上からその改善が必要なことに本発明者は気付いた。

【００１１】本発明の目的は、上記に鑑み、スペーサ４
と、該スペーサ４を係止するウォータロッド３ａ等の突
起８、並びに、取手１１との相互の配置を、光ファイバ
による確認がし易い構成の燃料集合体を提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、各スペーサ４を長手方向の所定位置に係
止するためにウォータロッド３ａ等に設ける一連の突起
８を、上部タイプレート５に取り付けた取手１１を下方
に投影し形成される領域外に設けることにある。

【００１３】この結果、光ファイバを燃料集合体１の上
部から挿入し、突起８近傍に容易にアクセス可能となる
ため、当該部の観察が容易になる。このように燃料集合
体１の健全性の確認を容易にすることは、予防保全の点
で好ましく信頼性の向上に寄与することになる。

【００１４】

【発明の実施の形態】原子炉用燃料集合体１は、例え
ば、図２に示すように、格子状に配列した複数本の燃料
棒２、内部を減速材（冷却材）が流れる１本以上の円筒
状のウォータロッド３ａが、長手方向に複数個配置した
スペーサ４、および、上下端部に配置した上部タイプレ
ート５と下部タイプレート６によって支持され燃料束が
形成された構造となっている。

【００１５】該燃料束は角筒状のチャンネルボックス７
で覆われ、上部タイプレート５には取扱い時に掴み部と
なる取手１１が取り付けられている。

【００１６】さらに、スペーサ４を燃料棒２を所定間隔
で保持し、係止しておくために、ウォータロッド３ａの
少なくとも１本の長手方向にスペーサ４を係止するため
の突起８が複数個設けられている。

【００１７】また、ウォータロッド３ａは、内部を非沸
騰の冷却材が流れるように構成し、中性子の減速効果を
高めてより効率的に燃料材を燃焼させる目的で使用され
るもので、その使用目的上、燃料集合体１の中央部に配
置される場合が多い。このため、必然的に上部タイプレ
ート５の取手１１の直下に配置されることになる。

【００１８】そこで、本発明の燃料集合体は、前記のよ
うに上部タイプレート５上に設けた取手１１とウォータ
ロッド３ａのスペーサ４係止用突起８の相対位置関係を
考慮し、スペーサ係止用の突起８を、前記取手１１を下
方に投影し形成される領域外に設置したものである。

【００１９】〔実施例 １〕上記の燃料集合体１の具体
的な実施例を図１により説明する。図１は、本実施例に
おけるスペーサ４部の横断面を示すものである。なお、
図中、上部タイプレート５に取り付けた取手１１の取付
位置を破線で示す。

【００２０】本実施例の燃料集合体１は、燃料棒２が８
行×８列に正方格子状に配列されており、断面中央部の
燃料棒４本分の相当する部分に１本のウォータロッド３
ａを配置した構造である。なお、該ウォータロッド３ａ
は、内部を非沸騰の冷却材が流れるよう構成され、か
つ、中性子の減速効果を高めてより効率的に燃料材を燃
焼させるために、燃料集合体１の中央部に配置されてい
る。このため、ウォータロッド３ａは、必然的に上部タ
イプレート５の取手１１の直下に位置することになる。

【００２１】スペーサ４は、円筒状の独立した丸セル９
によって構成され、外周部をバンド１２と称する外枠で
囲まれている。

【００２２】スペーサ４部において、個々の燃料棒２は
丸セル９と板ばね１３で弾性的に支持され、ウォータロ
ッド３ａは架橋板１０と板ばね付架橋板１４によって支
持されている。ウォータロッド３ａには、燃料集合体１
の長手方向の所定位置にスペーサ４を係止するための突
起８が、スペーサ４を挟持できる上下位置に設けてあ
る。

【００２３】ウォータロッド３ａを燃料集合体１に組み
込んだ状態で、上部タイプレート５に取り付けた取手１
１を下方に投影し形成される領域外に、突起８が配置さ
れるようにするため、該突起８は取手１１の取り付け方
向と直交するように配置して、スペーサ４の架橋板１０
と係合するようにしてある。

【００２４】なお、取手１１の取り付け方向に対して、
４５°〜１３５°または−４５°〜−１３５°となる方
向に上記突起８が向くように、ウォータロッド３ａを燃
料集合体１に組込むことによっても本発明の目的は達成
されるので、必要に応じて架橋板１０を追加設置して、
スペーサ４を係止するような構成にしてもよい。

【００２５】取手１１の直下にある領域を避けてスペー
サ４を係止する突起８を配置することにより、光ファイ
バを燃料集合体１の上部から挿入して、該突起８近傍に
容易にアクセスすることが可能となる。従って、チャン
ネルボックス７を取外したり、上部タイプレート５を外
して燃料棒２の一部を引抜いたりすると云った作業を必
要としないので、燃料集合体１の健全性維持管理の上で
確認が容易にできると云う優れた効果が得られる。

【００２６】燃料集合体１の健全性確認を容易にするこ
とは、予防保全性の観点で好ましく、かつ、信頼性の向
上にも寄与するものとなる。

【００２７】本発明の他の実施例を図５〜図９に基づき
説明する。

【００２８】〔実施例 ２〕図５に示す実施例は、図１
に示す実施例と同様に上部タイプレート５の取手１１
が、燃料集合体１の隅部２箇所を結んだ対角線上に逆Ｕ
字状に設置してある。

【００２９】燃料棒２は９行×９列の配列で、かつ、燃
料集合体１の断面中央部対角方向に配置された７本分の
燃料棒２に相当する部分に、円筒管である２本のウォー
タロッド３ａが配置されている。該ウォータロッド３ａ
の少なくとも１本には、燃料集合体１の長手方向の所定
位置にスペーサ４を係止するための一連の突起８が設け
られている。図５に示すように、該突起８は、前記上部
タイプレート５の取手１１の直下領域内を避けて、ウォ
ータロッド３ａの斜線部のいずれかの部分に設ける。

【００３０】〔実施例 ３〕図６に示す実施例は、燃料
棒２が図５と同様に９行×９列の配列であるが、燃料集
合体１の断面中央部の燃料棒９本分に相当する部分が、
１本の角筒管型のウォータチャンネル３ｂに置換えられ
ている点が図５とは異なっている。

【００３１】本実施例におけるウォータチャンネル３ｂ
においても、燃料集合体１の長手方向の所定位置に、ス
ペーサ４の係止用の一連の突起８を有しており、該突起
８は、図６に示すように取手１１の直下領域を避けて、
ウォータチャンネル３ｂの斜線部のいずれかの部分に設
ける。

【００３２】〔実施例 ４〕図７に示す実施例は、燃料
棒２は９行×９列の配列であるが、燃料棒の９本分が１
本のウォータチャンネル３ｂに置換えられた燃料集合体
である。ウォータチャンネル３ｂが、取手１１と直交す
る他の対角方向に燃料棒１〜２列分偏心して設置してあ
る点が図６とは異なっている。

【００３３】本実施例においても、ウォータチャンネル
３ｂにスペーサ４の係止用の一連の突起８が設けられて
いるが、前記と同様に取手１１の直下領域を避け、例え
ば、図７のウォータチャンネル３ｂ部の斜線部のいずれ
かの部分に設ける。

【００３４】〔実施例 ５〕図８に示す実施例は、燃料
棒２が１０行×１０列の配列で、かつ、燃料集合体１の
断面中央部の対角線上に配置された８本分の燃料棒に相
当する部分が、２本のウォータロッド３ａに置換えられ
た燃料集合体である。ウォータロッド３ａの少なくとも
１本には、所定位置にスペーサ４の係止用の一連の突起
８を、取手１１の直下領域を避けてウォータロッド３ａ
の斜線部のいずれかに設ける。

【００３５】〔実施例 ６〕図９に示す実施例は、燃料
棒２が１０行×１０列の配列で、９本分の燃料棒２が１
本のウォータチャンネル３ｂに置換えられている。該ウ
ォータチャンネル３ｂは、軸心が取手１１と直交する対
角方向に向かって、燃料棒の１〜２列分偏心して設けた
ものである。

【００３６】図６や図７と同様に、本実施例のウォータ
チャンネル３ｂにも、燃料集合体１の長手方向の所定位
置に、スペーサ４の係止用の一連の突起８を有し、該突
起８は、取手１１の直下領域外、即ち、ウォータチャン
ネル３ｂの斜線部のいずれかに設ける。

【００３７】図５〜図９で示す実施例２〜６における共
通点は、各スペーサ４の係止のために、少なくとも１本
のウォータロッド３ａ、または、ウォータチャンネル３
ｂに設ける一連の突起８が、取手１１の直下の領域外に
設置されていることである。これにより図１に示した実
施例と同様に、光ファイバを燃料集合体１の上部から挿
入し、該突起８の近傍を容易にアクセス可能となり、当
該部観察が容易となる。

【００３８】この結果、燃料集合体１の健全性を容易に
確認できるので、予防保全の観点で好ましく、信頼性の
向上に寄与する。

【００３９】なお、スペーサ４の係止方法が本発明で説
明した方式と異なる場合でも、スペーサ４を健全に維持
することは、燃料集合体１の熱機械特性や核熱水力特性
の観点で重要である。従って、スペーサ４を係止するた
めの部材の健全性も重要であり、これらを容易に確認で
きる構造とするために、本発明を適用することは極めて
有効である。

【００４０】また、前記実施例では言及しなかった１１
行×１１列や１２行×１２列と云った燃料棒配列の燃料
集合体でも、本発明の適用により同様の効果が得られる
ことは説明するまでもない。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、光ファイバスコープの
光ファイバを、燃料集合体の上部から挿入して、ウォー
タロッドのスペーサ係止用の突起に容易にアクセスでき
るため、当該部の健全性確認が容易となる。従って、燃
料集合体を分解することなく健全性維持の上で重要な箇
所容易に確認できるので、予防保全性の観点で好まし
く、かつ、信頼性の向上に有効となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を表す燃料集合体の横断面図
である。

【図２】原子炉用燃料集合体の全体構造の一例を示す外
観図である。

【図３】原子炉用燃料集合体の上部構造の一例を示す平
面図である。

【図４】従来の燃料集合体の横断面図である。

【図５】実施例２の燃料集合体の横断面図である。

【図６】実施例３の燃料集合体の横断面図である。

【図７】実施例４の燃料集合体の横断面図である。

【図８】実施例５の燃料集合体の横断面図である。

【図９】実施例６の燃料集合体の横断面図である。

【符号の説明】

１…燃料集合体、２…燃料棒、３ａ…ウォータロッド、
３ｂ…ウォータチャンネル、４…スペーサ、５…上部タ
イプレート、６…下部タイプレート、７…チャンネルボ
ックス、８…突起、９…丸セル、１０…架橋板、１１…
取手、１２…バンド、１３…板ばね、１４…板ばね付架
橋板。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 格子状に配列した複数本の燃料棒と、内
   部を冷却材が流れる１本以上の円筒管または角筒管と、
   該筒管の長手方向に配置した複数段のスペーサ、前記燃
   料棒の上下端部に配置した上部タイプレートと下部タイ
   プレートによって支持された燃料束、該燃料束は角筒状
   のチャンネルボックスで覆われ、上部タイプレートは取
   扱時の掴み部である取手を有し、前記円筒管または角筒
   管には前記スペーサを所定の間隔に保持するスペーサ係
   止用突起を設けた原子炉用燃料集合体において、 前記円筒管または角筒管に設けたスペーサ係止用突起
   が、前記取手を下方に投影形成される領域外に設けられ
   ていることを特徴とする原子炉用燃料集合体。
2. 【請求項２】 前記取手は逆Ｕ字形状を有し、かつ、燃
   料集合体の対角隅部を結ぶ対角線上に設置されており、
   前記燃料棒を配列した燃料集合体は、その横断面が正方
   格子状となるように構成されており、その正方格子状に
   配列された中央部の複数本の燃料棒が円筒管であるウォ
   ータロッドで置換されており、該ウォータロッドはその
   長手方向の所定位置にスペーサ係止用突起を有する請求
   項１に記載の原子炉用燃料集合体。
3. 【請求項３】 前記燃料棒を正方形格子状に配列した燃
   料集合体の一辺の燃料棒の配列本数が８本以上で、その
   燃料集合体の中央部に一本以上の円筒管からなるウォー
   タロッドが燃料棒の一部を置換えるように挿入配置され
   ており、該ウォータロッドの少なくとも１本はその長手
   方向の所定位置にスペーサ係止用突起を複数個有する請
   求項１に記載の原子炉用燃料集合体。
4. 【請求項４】 前記ウォータロッドを角筒管のウォータ
   チャンネルに置換えた請求項２または３に記載の原子炉
   用燃料集合体。