JP2590241B2 - 燃料集合体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、原子炉の炉心部に装荷される燃料集合体に
係り、特に燃料棒の上部が欠除した短尺燃料棒あるいは
燃料棒の上部が固定されていない燃料棒の輸送中の移
動、運転中での浮き上り、および回転を防止すべく改良
された燃料集合体に関する。

（従来の技術） 沸騰水形原子炉の燃料集合体は、角筒状のチャンネル
内に多数の燃料棒を例えば８行、８列のマトリックス状
に配列し、これらの燃料棒の上下端を上部タイプレート
および下部タイプレートによって支持し、上部、下部両
タイプレート間に適切な間隔で配設された複数のスペー
サにて支持することにより燃料棒相互の間隔を一定に保
つように構成されている。

また、各燃料棒は、酸化ウランの粉末を焼結して円柱
状に形成した多数のペレットを円筒状の被覆管内部に積
重ねて収納すると共に、燃料被覆管上部なプレナムスプ
リングを介して上部端栓にて、被覆管下部は下部端栓に
てそれぞれ密封している。

ところで、近年、上記複数の燃料棒の一部に、ほぼ上
半部を欠除して短小に形成させた短尺燃料棒を配列する
ことが提案されている（例えば特願昭57−12821）。こ
の目的は、この公報にて詳細に説明されているように、
沸騰水形原子炉では、通常炉心上部にプルトニウム（P
u）が多く蓄積されており、原子炉運転停止時には炉心
上部の反応度が炉心下部に比し高い傾向になるから、こ
れを考慮して燃料集合体上部においてウラン量を減少さ
せ、これにより水／ウラン比を高め、運転停止時の無限
増倍率Ｋ∞を僅かなウランの減量によって効果的に低下
させ、原子炉の安全性を向上させるためである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の燃料集合体に上述の短尺燃料棒
をその一部に採用した場合、構造上から以下の問題が生
じていた。すなわち、上下部タイプレート間を結合して
いる結合燃料棒以外の通常の長尺な燃料棒と下部タイプ
レートとの結合構成は、下部端栓に設けてある丸軸を下
部タイプレートの燃料棒支持用丸孔に嵌合させただけの
構造である。そのため、上部タイプレートにその上端が
支持されないことになった短尺燃料棒は、輸送中におい
て移動し、また、原子炉運転中において浮き上ることが
あり、その健全性に問題が生じてる可能性がある。

そこで、本発明は上述の事情を考慮してなされたもの
で、上部を欠除した燃料棒、すなわち短尺燃料棒あるい
は、燃料棒の上部が固定されていない燃料棒を一部に備
えた燃料集合体において、この短尺燃料棒の輸送中の移
動あるいは運転中の浮き上りを防止する構成を有してい
る燃料集合体を提供することを目的とする。

〔発明の効果〕

（課題を解決するための手段） 上部、下部両端栓により上下両端を封止せしめた複数
本の燃料棒と、この燃料棒の上下端を支持する上下部タ
イプレートと、上下部タイプレート間に適当な間隔で配
設され、燃料棒相互を適宜間隔で保持する複数のスペー
サとを燃料チャンネル内に収容せしめる燃料集合体にお
いて、燃料棒の上部が欠除した短尺燃料棒あるいは燃料
棒の上部が固定されていない燃料棒の下部端栓が挿入さ
れるべく位置の下部タイプレートの挿入孔に、当該燃料
を固定するための円筒型バネを設け、またこの円筒型バ
ネと嵌合するように下部端栓の丸軸にくびれ部を設け
る。

（作用） 燃料棒の輸送中の移動および原子炉運転中の浮き上が
りを防止できる。

（実施例） 本発明に係わる燃料集合体の一例の全体構成を第１図
に示す。角筒状のチャンネル１内に、上下端が上部下部
端栓11,14によって密封されている多数の燃料棒10を１
列８本で８列にしたマトリックス状に収納配列し、燃料
棒10の上端を上部タイプレート２にて、下端を下部タイ
プレート４にて夫々支持すると共に、上部、下部両タイ
プレート2,4間に適切な間隔で配設された複数のスペー
サ６にて、燃料棒10相互を適宜間隔で保持して成る。燃
料棒10の一部は、上部のみを欠除した短尺燃料棒10Aで
構成されている。この短尺燃料棒10Aの配置は燃料集合
体の核設計により変化するが、一例を第２図に示す。集
合体の四隅に近い位置に短尺燃料棒10Aが組込まれてい
る。

短尺燃料棒10Aの構造を第３図に示す。短尺燃料棒10A
の下部端栓７の丸軸部7Bの根元部分の径をわずかに細く
したくびれ部7Aを設けているのが特徴である。

第４図は短尺燃料棒10Aの下部端栓７に挿入されるべ
く位置の下部タイプレート４の挿入孔に、当該燃料を固
定するために設けられる円筒型バネ20の概略を示したも
のである。この円筒型バネ20には、上下に複数のスリッ
ト21が入っており、上端部分22で外側に広がり、下端に
近い部分で外側に突起23を有し、さらに中間部分では内
側に突起24を有している。

自由状態における円筒型バネ20の外側へ広がっている
上端部分22の外径および外側への突起23部分の外径は、
下部タイプレート４挿入孔の内径より大きく、また円筒
型バネ20の内側への突起24部分の内径は、下部端栓７の
丸軸部7Bのくびれ部7Aの外径より若干小さくしている。

短尺燃料棒10Aが挿入されるべき位置の下部タイプレ
ート４の挿入孔に円筒型バネ20を取付けた状態の断面図
を第５図に示す。円筒型バネ20を下部タイプレート４の
上部から挿入し取付ける。取付けた後では同図に示され
ているように円筒型バネ20は、上端部分22での外側への
広がりおよび下端に近い部分での外側への突起23によ
り、下部タイプレート４挿入孔内での上下方向の移動が
防止される構造となっている。これに短尺燃料棒10Aの
下部端栓７を挿入した状態の断面図を第６図に示す。円
筒型バネ20の中間部分の内側への突起24と短尺燃料棒10
Aの下部端栓７の丸軸部7Bの根元部分のくびれ部7Aとが
嵌合している。これにより、短尺燃料棒10Aが集合体の
上下方向に移動することが防止されている。

円筒型バネ20は、上下にスリットが入り板バネとなっ
ており、下部タイプレート４挿入孔と短尺燃料棒10A下
部端栓７とを上下方向に固定しつなぐ役目をしている。

本発明の燃料集合体の組立て手順を具体的に説明す
る。

（１） 短尺燃料棒10Aが挿入されるべき位置の下部タ
イプレートの挿入孔に円筒型バネ20を上部から押込み取
付ける。

（２） 円筒型バネ20を取付けた位置に短尺燃料棒10A
を上部から挿入する。すなわち、円筒型バネ20内に短尺
燃料棒10Aの下部端栓７を挿入する。円筒型バネ20の中
間部分の内側への突起24と短尺燃料棒10Aの下部端栓７
のくびれ部7Aとが嵌合するまで挿入する。

（３） その他の燃料棒を組立てる。

円筒型バネ20はどの位置の下部タイプレート４挿入孔
にも装着可能な形状である。このことは核設計の変更に
ともない短尺燃料棒10Aの集合体内の位置が変更になっ
たとしても、円筒型バネ20の下部タイプレート４挿入孔
への装着位置を変更し、集合体を組立てることにより対
応可能であり、下部タイプレートなどの燃料集合体の部
品の設計変更をしなくてよい。また、短尺燃料棒10Aが
何本になっても対応可能である。

〔発明の効果〕

燃料集合体の輸送中においての短尺燃料棒の移動を防
止し、輸送中の燃料棒の健全性を維持できると共に、原
子炉運転中での短尺燃料棒の浮き上りを完全に防止して
下部タイプレートからの離脱を未然に、かつ確実に防止
できる等の優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃料集合体の全体構成を示す図、第２
図は本発明にかかる短尺燃料棒の集合体内の配置例を示
す図、第３図は本発明にかかる短尺燃料棒の構造を示す
図、第４図は本発明にかかる円筒型バネの概略図、第５
図は本発明の燃料集合体の短尺燃料棒下部組立て状態を
示す図、第６図は本発明の燃料集合体の組立て状態を示
す図である。 １……チャンネル、２……上部タイプレート ４……下部タイプレート、６……スペーサ ７……下部端栓、7A……下部端栓のくびれ部 7B……端栓丸軸部分、10……燃料棒 10A……短尺燃料棒、10B……結合燃料棒 11……上部端栓、16……ペレット 17……燃料被覆管、18……プレナムスプリ 20……円筒型バネ、21……スリット 23……突起、24……突起

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上部、下部両端栓により上下両端を封止せ
   しめた複数本の燃料棒と、この燃料棒の上下端を支持す
   る上部、下部両タイプレートと、これら両タイプレート
   間に適切な間隔で配設され、燃料棒相互を適宜間隔で保
   持する複数のスペーサとを燃料チャンネル内に収容せし
   める燃料集合体において、燃料棒の上端部が固定されて
   いない燃料棒の下部端栓が挿入されるべく位置の下部タ
   イプレートの挿入孔に、内側に突起を有する円筒型バネ
   を設け、この円筒型バネの突起と嵌合する位置に下部端
   栓の軸にくびれ部を設けたことを特徴とする燃料集合
   体。
2. 【請求項２】下部タイプレートに挿入固定される円筒型
   バネは、上下に複数のスリットが入っており、下部タイ
   プレートの上面に位置する部分で外側に広がり、下部タ
   イプレートの下面に位置する部分で外側に突起を有して
   いることを特徴とする請求項１記載の燃料重合体。