JP3098888B2 - 原子炉炉心下部構造及び制御棒案内機構並びに沸騰水型原子炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、沸騰水型原子炉に係わ
り、特に、冷却材案内管を有する原子炉において制御棒
の円滑・正常な動作を保障することができる原子炉炉心
下部構造及び制御棒案内機構並びに沸騰水型原子炉を提
供することである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術における沸騰水型原子炉の全体
構造の一例を図４に示す。図４において、沸騰水型原子
炉は、原子炉圧力容器１０１と、原子炉圧力容器１０１
内に多数配置された燃料集合体１０３と、燃料集合体１
０３を囲うように配置されるシュラウド１０２と、上部
格子板１０４と下部格子１０５との間の領域からなる炉
心１０６とを有する。

【０００３】原子炉圧力容器１０１の内壁面とシュラウ
ド１０２との間の環状流路１１０を流下してきた冷却材
は、インターナルポンプ１１１によって下部格子１０５
より下の領域である下部プレナム１０７に圧送される。
この下部プレナム１０７には、燃料集合体１０３に挿入
される制御棒を駆動する制御棒駆動機構（図示せず）を
収納する制御棒駆動機構ハウジング１０８が原子炉圧力
容器１０１の底板を貫通して設けられ、また制御棒駆動
機構ハウジング１０８の上部には制御棒の挿入・引抜き
時においてガイドとなる制御棒案内管１０９が取り付け
られている。

【０００４】制御棒及び制御棒案内管の構造を図５に示
す。図５はこれらの十字型の制御棒ブレードと４５゜方
向（後述の図６におけるＶ−Ｖ断面）の縦断面図であ
る。図５において、制御棒案内管１０９は、原子炉圧力
容器１０１の底板に溶接された制御棒駆動機構ハウジン
グ１０８の上に制御棒案内管１０９が直立して嵌め込ま
れ、さらに制御棒案内管１０９の頂部には燃料集合体１
０３が４個載置される燃料支持金具１１２が嵌め込まれ
ている。すなわち燃料集合体１０３の重量は、燃料支持
金具１１２、制御棒案内管１０９、制御棒駆動ハウジン
グ１０８を介して最終的には原子炉圧力容器１の底板に
支持される構造となっている。また下部格子１０５は制
御棒案内管１０９の頂部の横振れを防止する。

【０００５】制御棒１１３は制御棒案内管１０９に内蔵
され、制御棒駆動機構ハウジング１０８内に収納されて
いるロッド１１７の先端に設けられたカップリング部１
１５と連結されている。カップリング部１１５は滑節支
持となっており、制御棒１１３とロッド１１７との回転
方向のずれを必要量許容可能である。また制御棒１１３
の中心軸とロッド１１７の中心軸との微小なずれは、ロ
ッド１１７のフレキシビリティにより吸収可能な構造と
なっている。また制御棒１１３は、下部には制御棒案内
管１０９との摺動抵抗を低減させるための制御棒ガイド
ローラ１１４を有し、これが制御棒案内管１０９の内面
に接触することにより円滑に挿入・引抜きができるよう
図られている。すなわち、制御棒ロッド１１７が上方へ
移動すると、制御棒１１３は制御棒案内管１０９にガイ
ドされつつ上昇し、燃料支持金具１１２の切欠き部１１
２Ａを貫通して炉心１０６内に配置された燃料集合体１
０３の間に挿入される。この制御棒１１３の中性子吸収
能力は使用時間によって低下するので、決められた値ま
で吸収能力が低下すると交換される。このときは、交換
する制御棒１１３の制御棒案内管１０９に乗っている４
体の燃料集合体１０３及び燃料支持金具１１２を吊りあ
げて取り除いた後、カップリング部１１５を切離した制
御棒１１３を吊りあげて取り除き交換を行う。

【０００６】また、冷却水は、制御棒案内管１０９の外
側を上昇し、制御棒案内管１０９の上端近くの側壁に設
けたオリフィス１１８から燃料支持金具１１２に入り、
燃料支持金具１１２内の流路１１６から燃料集合体１０
３に導かれて加熱される。

【０００７】制御棒１１３及び制御棒案内管１０９並び
に燃料集合体１０３の横断面を図６に示す。図６は図５
に示した制御棒１１３及び燃料集合体１０３のVI−VI断
面図である。すなわち、図６の左半面は燃料支持金具１
１２における断面を示し、右半面は燃料集合体１０３下
部における断面を示している。図６の左半面において、
十字型の制御棒１１３は円形の制御棒案内管１０９にひ
とつづつ収納されており、燃料集合体１０３に冷却材を
導く燃料支持金具１１２の４つの流路１１６に囲われて
形成される略十字型のスリット１１２Ｂを貫通して炉心
へ挿入され、図６の右半面において４つの燃料集合体１
０３の間隙に挿入される構造である。

【０００８】図５において、制御棒１１３のうち制御棒
案内管１０９の中にある部分は発熱量が少ないので、制
御棒案内管１０９の中には冷却材をほとんど流さない。
すなわち、冷却材の流れは制御棒案内管１０９の外側を
上昇し、９０度流れ方向を変えてオリフィス１１８から
燃料支持金具１１２内に入り、燃料支持金具１１２内で
さらに９０度流れ方向を変えて上昇流となる。このとき
のオリフィス１１８は燃料集合体１０３ごとの冷却材分
配量を安定化する役割を果たすが、その一方で絞りによ
る圧力損失をもたらす。また燃料支持金具１１２内の上
昇流は、片側に偏って拡大した形状の流路１１６を流れ
るのでこれによる圧力損失も大きい。これによって燃料
支持金具１１２から燃料集合体１０３の入口までの圧力
損失は、燃料集合体１０３内の圧力損失よりはるかに大
きくなっている。このことは、燃料集合体１０３内の二
相流安定性が維持されるという効果がある一方で、イン
タ−ナルポンプ１１１には大きな吐出圧が要求されるこ
ととなる。

【０００９】またインタ−ナルポンプ１１１が万一トリ
ップした場合、炉心の流量低下に比べて熱流束の低下が
遅いので、核沸騰から膜沸騰に遷移する出力（限界出
力）を運転出力で割った値である限界出力比（以下、Ｃ
ＰＲと表示する。ＣＰＲは大きい方が安全である。）の
余裕が一時的に小さくなるおそれがある。

【００１０】ところで、沸騰水型原子炉の炉心において
燃料集合体と制御棒とを大型化し、炉心のウラン量に対
する水量の比率を適正化して燃料の高燃焼化し、経済性
の向上を図る構成が特開昭63-73192号公報や特開昭63-2
61192号公報において提唱されている。この公知技術に
よる炉心の平面図を図７に示す。図７において、炉心
は、燃料集合体２０３の４辺に制御棒２１３が接する配
置となっている。このような大型化・高燃焼化が図られ
た炉心に対して、１つの制御棒案内管１０９が４つの燃
料集合体１０３を支持する上記従来技術（図８）と同じ
構造を適用しようとしても、隣り合う制御棒案内管１０
９同士が干渉することになって適用できない（図９）。

【００１１】そこで、この問題を解決すべく、例えば十
字型或いはそれに近い形状の制御棒案内管３０９を有す
る炉心構成が提唱されている（図１０）。この構成によ
れば制御棒案内管３０９同士の干渉を避けることができ
る。しかし、このように十字型にかつ長い軸方向に精度
良く制御棒案内管３０９を製作することは容易ではなく
コストの増大を招くという難点があった。

【００１２】そこでさらにこの問題点を解決するべく、
原子力工業第３８巻１１号（１９９２）記載の構造が提
唱されている。これを図１１に示す。すなわち、１つの
燃料集合体４０３に対して、制御棒駆動機構ハウジング
４０８の上部で支える隔離板４２６と隔離板４２６との
上に直立し外周がシュラウドに接する１つの冷却材案内
管４２８を設け、燃料集合体４０３の自重を支持すると
ともに、冷却材を燃料集合体４０３に導く流路を確保す
るものである。

【００１３】上記構造によれば、燃料集合体１体に１本
の冷却材案内管４２８が対応する構成であるので、図７
に示した炉心配置にも使用できる。また、冷却材案内管
４２８は流路面積に対してその長さが長く冷却材の流速
が大きくなるので、冷却材の慣性が大きくなって流量変
化が起こりにくく、二相流安定性も確保される。すなわ
ち、制御棒案内管を設けた場合よりも圧力損失を小さく
しつつ二相流安定性が維持され、またポンプトリップ時
の限界出力比（ＣＰＲ）の一時的低下を防止することが
できる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記公知
技術には、以下の課題が存在する。図１１の構造におい
ては、制御棒駆動機構ハウジング４０８は原子炉圧力容
器４０１の下部に約２００本林立しており、燃料集合体
４０３の荷重が冷却材案内管４２８及び隔離板４２６を
介してこれらの制御棒駆動機構ハウジング４０８に負荷
される。このとき、燃料集合体４０３の荷重が隔離板４
２６に加わることによって隔離板４２６が変形し、これ
により制御棒駆動機構ハウジング４０８と一様に接触
し、燃料集合体４０３の荷重は制御棒駆動機構ハウジン
グ４０８に平均的に分散して負荷される構造である。

【００１５】しかしながら、隔離板４２６には水平方向
に熱応力が加わるので必ずしも期待するような変形が得
られるとは限らないので、燃料集合体４０３の荷重が分
散して負荷されずに、例えば、多数本の燃料集合体４０
３及びその下部の隔離板４２６の荷重がある１本の制御
棒駆動機構ハウジング４０８に集中して負荷されると、
制御棒駆動機構ハウジング４０８は座屈し変形するおそ
れがある。したがってかかる場合には制御棒４１３の円
滑・正常な動作が阻害されるおそれがある。

【００１６】また、制御棒案内管を有する図５に示した
従来の構造においては、制御棒ガイドローラが制御棒案
内管１０９の内面に接触することにより制御棒１１３の
円滑な挿入・引抜きを確保していたが、図１１の構造に
おいては制御棒案内管が削除されるので、なんらの手当
をしなければ円滑な挿入・引抜きが確保されず、制御棒
４１３の正常な動作が阻害されるおそれがある。すなわ
ち、原子炉スクラム等急激に制御棒４１３を炉心に挿入
しようとした場合に制御棒４１３が円滑に挿入されない
と、制御棒ロッド４１７と制御棒４１３とを接続するピ
ン結合のカップリング部４１５に過大な力がかかりカッ
プリング部は４１５変形して折れ曲がってしまう。

【００１７】本発明の目的は、コストを増大させること
なく燃料集合体及び制御棒の大型化・高燃焼化を図るこ
とができ、かつ制御棒の円滑・正常な動作を保障するこ
とができる原子炉炉心下部構造及び制御棒案内機構並び
に沸騰水型原子炉を提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、原子炉圧力容器内の炉心に配置さ
れる燃料集合体と、前記燃料集合体の燃焼制御を行う制
御棒と、前記制御棒を駆動して炉心に挿入する制御棒駆
動機構と、前記制御棒駆動機構の上に嵌め込んで設けら
れる隔離板と、前記隔離板の上に直立して設けられ前記
燃料集合体を支持するとともに冷却材を供給する冷却材
案内管とを有する沸騰水型原子炉の原子炉炉心下部構造
において、前記隔離板は、少なくとも１個の前記冷却材
案内管を載置する複数個の隔離板部材に分割された構造
であることを特徴とする原子炉炉心下部構造が提供され
る。

【００１９】好ましくは、前記原子炉炉心下部構造にお
いて、前記隔離板は前記制御棒駆動機構と同数の前記隔
離板部材に分割され、かつ該隔離板部材はその中心部に
おいて１つの前記制御棒駆動機構に嵌め込まれ支持され
ることを特徴とする原子炉炉心下部構造が提供される。

【００２０】また好ましくは、前記原子炉炉心下部構造
において、前記隔離板部材は、前記制御棒駆動機構に嵌
め込まれた中心部を挟んで対向する位置にそれぞれＬ字
型断面の端面を有することを特徴とする原子炉炉心下部
構造が提供される。

【００２１】さらに好ましくは、前記原子炉炉心下部構
造において、前記隔離板部材は、前記制御棒駆動機構に
嵌め込まれた中心部を挟んで対向する位置にそれぞれ逆
Ｌ字型断面の端面を有することを特徴とする原子炉炉心
下部構造が提供される。

【００２２】また好ましくは、前記原子炉炉心下部構造
において、前記隔離板部材は、前記制御棒駆動機構に嵌
め込まれた中心部の両側にそれぞれ１つずつの冷却材案
内管を載置することを特徴とする原子炉炉心下部構造が
提供される。

【００２３】さらに好ましくは、前記原子炉炉心下部構
造において、前記複数個の隔離板部材はすべて同一の形
状を有することを特徴とする原子炉炉心下部構造が提供
される。

【００２４】また好ましくは、前記原子炉炉心下部構造
において、前記複数個の隔離板部材のすべての端面の形
状はＬ字型及び逆Ｌ字型のうちのひとつであり、かつ隣
り合う隔離板部材は、一方の隔離板部材のＬ字型断面の
端面の上に他方の隔離板部材の逆Ｌ字型断面の端面が載
置されて衝合される構造であることを特徴とする原子炉
炉心下部構造が提供される。

【００２５】さらに上記目的を達成するために、本発明
によれば、原子炉圧力容器内の炉心に配置される燃料集
合体と、前記燃料集合体の燃焼制御を行う制御棒と、前
記制御棒を駆動して炉心に挿入する制御棒駆動機構と、
前記制御棒駆動機構の上に嵌め込んで設けられる隔離板
と、前記隔離板の上に直立して設けられ前記燃料集合体
を支持するとともに冷却材を供給する冷却材案内管とを
有する沸騰水型原子炉の制御棒案内機構において、前記
冷却材案内管に接して前記制御棒の回転方向の動きを拘
束しつつ該制御棒の軸方向の動きをガイドするガイド手
段を有することを特徴とする制御棒案内機構が提供され
る。

【００２６】好ましくは、前記制御棒案内機構におい
て、前記ガイド手段は、前記制御棒と前記制御棒駆動機
構のロッドとの中間に備えられた連結部材から伸びる突
起と、その突起の先端に取り付けられ前記冷却材案内管
に接する回転自在の回転体とを有することを特徴とする
制御棒案内機構が提供される。

【００２７】また好ましくは、前記制御棒案内機構にお
いて、前記冷却材案内管は、軸方向全長にわたって前記
ガイド手段により接触される凹みを設けたことを特徴と
する制御棒案内機構が提供される。

【００２８】さらに上記目的を達成するために、上記原
子炉炉心下部構造を有する沸騰水型原子炉が提供され
る。

【００２９】

【作用】以上のように構成した本発明においては、制御
棒駆動機構の上に嵌め込んで設けられる隔離板が複数個
の隔離板部材に分割される構造であることにより、全燃
料集合体の荷重が冷却材案内管及び隔離板を通じてある
特定の制御棒駆動機構のハウジングに集中して負荷され
ることがない。よって過大な荷重の集中により制御棒駆
動機構ハウジングが座屈・変形することを防止できる。

【００３０】また、前記制御棒駆動機構と同数個の前記
隔離板部材がその中心部において１つの前記制御棒駆動
機構に支持されることにより、１つの制御棒駆動機構に
は１つの隔離板及びその上部の冷却材案内管及びさらに
上部の燃料集合体の荷重が負荷されるので、全燃料集合
体及び冷却材案内管の荷重はすべての制御棒駆動機構の
ハウジングにほぼ均等に分散されて分担される。よって
過大な荷重の集中によって特定の制御棒駆動機構ハウジ
ングが座屈・変形することを防止できる。さらに、前記
隔離板部材は中心部を挟んでＬ字型断面の端面を有する
ことにより、隣り合う隔離板部材からＬ字型断面の端面
に加わる力によって生じる中心部まわりのモーメントは
減殺され、隔離板部材における力のバランスが保たれ
る。よって隔離板全体における構造上の安定性が良好で
ある。また、前記隔離板部材は中心部を挟んで逆Ｌ字型
断面の端面を有することにより、隣り合う隔離板部材か
ら逆Ｌ字型断面の端面に加わる力によって生じる中心部
まわりのモーメントが減殺され、隔離板部材における力
のバランスが保たれる。よって隔離板全体における構造
上の安定性が良好である。さらに、前記隔離板部材は中
心部の両側にそれぞれ１つずつの冷却材案内管を載置す
ることにより、燃料集合体と制御棒の数の比は２：１で
あるので制御棒駆動機構ハウジング１本毎に独立して燃
料集合体２体分の荷重を均等に分担し支持できる。また
これら冷却材案内管の荷重による隔離板部材中心部まわ
りのモーメントが減殺され、１つの隔離板部材における
力のバランスが保たれる。よって隔離板全体における構
造上の安定性が良好である。また、前記複数個の隔離板
部材をすべて同一形状とすることにより、隔離板の構造
の簡易化を図って設計が容易となり、かつ大量生産が可
能となりコストの低減を図れる。さらに、隣り合う隔離
板部材はＬ字型断面の端面と逆Ｌ字型断面の端面とが衝
合される構造であることにより、隔離板部材どうしの間
には若干の隙間が設けられ、一部の冷却材がこの隙間か
ら燃料集合体外側のバイパス領域に漏洩してバイパス領
域におけるγ線発熱を冷却できる。

【００３１】また、本発明においては、ガイド手段が冷
却材案内管に接して制御棒の回転方向の動きを拘束しつ
つ冷却材案内管との摩擦を防止し制御棒の軸方向の動き
をガイドすることにより、制御棒の挿入・引き抜きにお
ける制御棒の円滑・正常な動作を保障する。

【００３２】さらに、前記ガイド手段が連結部材から伸
びる突起を有しその突起の先端に前記冷却材案内管に接
する回転自在の回転体を有することにより、突起の先端
の回転体が冷却材案内管に接触して制御棒の回転方向の
動きを拘束して横振れを防止しかつ回転体が回転して制
御棒の軸方向の動きをガイドし、円滑に制御棒の挿入・
引抜きを行うことができる。また、前記冷却材案内管の
軸方向全長にわたって凹みが設けられることにより、ガ
イド手段による制御棒の軸方向のさらなる円滑なガイド
を保障する。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図３により
説明する。本実施例は、本発明の炉心下部構造及び制御
棒案内機構を沸騰水型原子炉に適用した場合の実施例で
ある。本実施例の炉心下部構造及び制御棒案内機構の縦
断面を図１に示す。図１は、冷却材案内管方向（後述の
図２におけるＩ−Ｉ方向）の縦断面図である。図１に示
す炉心下部構造において、原子炉圧力容器１の底板に
は、頭部に段付部８ａを有する制御棒駆動機構ハウジン
グ８が溶接されている。制御棒駆動機構ハウジング８の
段付部８ａには外周がシュラウド（図４参照）に接する
隔離板２６が嵌め込めれ容器底部流路２７を形成してい
る。また隔離板２６の上には冷却材案内管２８が差し込
み・溶接等により直立して設けられ、その下端は容器底
部流路２７に開口している。さらに冷却材案内管２８の
上には格子板２３と一体の燃料支持金具２４が嵌めこま
れ、その上には１体の燃料集合体３が載置されいる。す
なわち、冷却材案内管２８は燃料集合体３の真下に配置
され燃料集合体３の自重を支持する構造である。冷却材
は、容器底部流路２７から冷却材案内管２８に入り、上
昇流のまま燃料支持金具２４を通過して燃料集合体３に
入る。

【００３４】図１のII−II横断面を図２に示す。図２に
おいて、隔離板２６は、２本の冷却材案内管２８と１本
の制御棒駆動機構ハウジング８とを含むような単位領域
からなる複数個の同一形状の隔離板ピース２６Ａに分割
された構造であり、すなわちこれら複数個の隔離板ピー
ス２６Ａの集合によって隔離板２６全体が構成される。
１個の隔離板ピース２６Ａについてみると、左右両側に
それぞれ１本ずつの冷却材案内管２８が載置された隔離
板ピース２６Ａの中心部を、隔離板ピース２６Ａの中心
下方に配置された１本の制御棒駆動機構ハウジング８の
段付部８ａで支持する構造である。

【００３５】また１個の隔離板ピース２６Ａは、その端
面が中心部を挟んで対向する形でＬ字型端面２６ａ，２
６ａ及び逆Ｌ字型端面２６ｂ，２６ｂとなっており、隣
り合う隔離板ピース２６Ａは、一方の隔離板ピース２６
ＡのＬ字型端面２６ａの上に他方の隔離板ピース２６Ａ
の逆Ｌ字型端面２６ｂが載置されて衝合される構成であ
る。このようにそれぞれの隔離板ピース２６Ａは隣り合
う隔離板ピース２６Ａの上に重なる部分（逆Ｌ字型端面
２６ｂの部分）と下に差し込まれる部分（Ｌ字型端面２
６ａの部分）を有するので、隔離板ピース２６Ａを設置
するときには、一旦仮設置した後に周辺の隔離板ピース
２６Ａを仮設置し相互に調整しつつ衝合をおこない、最
終的な固定を順次行っていく。

【００３６】また一方、図１において、制御棒１３は制
御棒駆動機構ハウジング８内に収納されているロッド１
７の先端に設けられたカップリング部１５と連結されて
いる。カップリング部１５は滑節支持となっており、制
御棒１３とロッド１７との回転方向のずれを必要量許容
可能である。また制御棒１３の中心軸とロッド１７の中
心軸との微小なずれは、ロッド１７のフレキシビリティ
により吸収可能な構造となっている。

【００３７】制御棒１３の下端付近の横断面を図３に示
す。図１及び図３において、制御棒案内機構は、カップ
リング部１５に設けられ冷却材案内管２８に接する回転
自在の制御棒ガイドローラ１４と、制御棒ガイドローラ
１４に接触される冷却材案内管２８外面に軸方向全長に
わたって設けられた凹み２８ａとを有する。

【００３８】図３において、制御棒ガイドローラ１４
は、制御棒１３下方のカップリング部１５から制御棒１
３の十字形のブレード方向と４５゜をなす方向に向かっ
て伸びる溶接等により固定された４本の突起３４の先端
に取り付けられている。この制御棒ガイドローラ１４は
それぞれ対向する冷却材案内管２８の凹み２８ａに接触
している。

【００３９】上記構成において、ロッド１７が上方へ移
動すると、制御棒１３は凹み２８ａに接して走行する制
御棒ガイドローラ１４によって回転方向の動きを拘束さ
れて横振れが防止され円滑にガイドされつつ上昇し、格
子板２３を貫通して炉心６内に配置された燃料集合体３
の間に挿入される。

【００４０】以上の本実施例の炉心下部構造において
は、隔離板２６は２本の冷却材案内管２８，２８が載置
される領域である隔離板ピース２６Ａを一単位として分
割され、この隔離板ピース２６Ａが１本の制御棒駆動機
構ハウジング８に支持されることにより、２本の冷却材
案内管２８，２８及びその上部の２つの燃料集合体３，
３の荷重が各制御棒駆動機構ハウジング８に均等に分散
されて分担される。すなわち全燃料集合体３の荷重が冷
却材案内管２８及び隔離板２６を通じてある特定の制御
棒駆動機構ハウジング８に集中して負荷されることがな
い。よって過大な荷重の集中により制御棒駆動機構ハウ
ジング８が座屈・変形することを防止できる。また、１
つの隔離板ピース２６Ａにおいて、Ｌ字型端面２６ａ，
２６ａがそれぞれ隣接する隔離板の逆Ｌ字型端面２６
ｂ，２６ｂの下に差し込まれその端面２６ｂ，２６ｂに
押さえられて衝合し、また逆Ｌ字型端面２６ｂ，２６ｂ
がそれぞれ隣接する隔離板のＬ字型端面２６ａ，２６ａ
の上にはめ込まれて衝合することにより、制御棒駆動機
構ハウジング８で支持される点を中心として力のモーメ
ントの和がゼロとなって１つの隔離板ピース２６Ａにお
ける力のバランスが保たれ、隔離板２６全体における構
造上の安定性が良好である。さらに、１つの隔離板ピー
ス２６Ａにおいては、制御棒駆動機構ハウジング８で支
持される点を中心として左右に冷却材案内管２８，２８
が載置されることにより、その支持点において力のモー
メントの和がゼロとなって１つの隔離板ピースにおける
力のバランスが保たれ、隔離板２６全体における構造上
の安定性が良好である。また、複数個の隔離板ピース２
６Ａをすべて同一形状とすることにより、構造の簡易化
を図って設計が容易となり、かつ大量生産が可能となり
コストの低減を図れる。また、隔離板２６を複数個の隔
離板ピース２６Ａに分割し、隣り合う隔離板ピース２６
ＡはＬ字型断面の端面と逆Ｌ字型断面の端面とが衝合さ
れる構造であることにより、隔離板部材どうしの間には
若干の隙間が設けられ、容器底部流路２７からの一部の
冷却材は冷却材案内管２８に流入せず、隔離板ピース２
６Ａと隔離板ピース２６Ａとが接触する部分の隙間から
燃料集合体３の外側のバイパス領域に漏洩する。これに
より、バイパス領域のγ線発熱分を冷却する冷却材の量
（全冷却材の約１０％程度）を確保することができる。
さらに、本実施例の制御棒駆動機構においては、カップ
リング部１５に取り付けた制御棒ガイドローラ１４が常
に冷却材案内管２８外面に設けられた凹み２８ａに接触
した状態で挿入・引抜きされることにより、制御棒１３
は回転方向の動きが拘束されて冷却材案内管２８との摩
擦や横振れを防止しつつガイドされ、円滑な動作が保障
される。

【００４１】以上説明した本実施例の原子炉炉心下部構
造よれば、隔離板２６は２本の冷却材案内管２８，２８
が載置される領域である隔離板ピース２６Ａを一単位と
して分割されるので、全燃料集合体３の荷重が冷却材案
内管２８及び隔離板２６を通じてある特定の制御棒駆動
機構ハウジング８に集中して負荷されることがない。よ
って過大な荷重の集中により制御棒駆動機構ハウジング
８が座屈・変形することを防止でき、沸騰水型原子炉の
安全性・信頼性が向上する。このとき冷却材案内管２８
が設けられているので、例えば十字形等の制御棒案内管
を製造することによるコスト増大を招くことなく燃料集
合体３及び制御棒１３の大型化・高燃焼化を図ることが
できる。よって制御棒案内管を設置することが困難な原
子炉においても制御棒１３の円滑・正常な動作を保障す
ることができる。また、１つの隔離板ピース２６Ａにお
いて、Ｌ字型端面２６ａ，２６ａが逆Ｌ字型端面２６
ｂ，２６ｂの下に差し込まれて衝合しまた逆Ｌ字型端面
２６ｂ，２６ｂがＬ字型端面２６ａ，２６ａの上にはめ
込まれて衝合するので、制御棒駆動機構ハウジング８で
支持される点を中心として力のモーメントの和がゼロと
なり、隔離板２６全体における構造上の安定性が良好で
ある。さらに、制御棒駆動機構ハウジング８で支持され
る点を中心として左右に冷却材案内管２８，２８が載置
されるので、力のモーメントの和がゼロとなって１つの
隔離板ピースにおける力のバランスが保たれ、隔離板２
６全体における構造上の安定性が良好である。また、複
数個の隔離板ピース２６Ａをすべて同一形状とするの
で、構造の簡易化を図って設計が容易となり、かつ大量
生産が可能となりコストの低減を図れる。また、Ｌ字型
断面の端面と逆Ｌ字型断面の端面とが衝合される構造で
あるので、隔離板部材２６Ａどうしの間の隙間から燃料
集合体３の外側のバイパス領域に漏洩する。よってバイ
パス領域のγ線発熱分を冷却する冷却材の量（全冷却材
の約１０％程度）を確保することができる。

【００４２】さらに、本実施例の制御棒駆動機構によれ
ば、制御棒ガイドローラ１４が常に冷却材案内管２８外
面に設けられた凹み２８ａに接触した状態で挿入・引抜
きされるので、制御棒１３は回転方向の動きが拘束され
て冷却材案内管２８との摩擦や横振れを防止しつつガイ
ドされ、円滑な動作が保障される。よって、制御棒１３
を急挿入したとしても制御棒１３とロッド１７とを接続
するカップリング部１５に過大な力がかかって変形する
ことがなく、沸騰水型原子炉の安全性・信頼性が向上す
る。このとき冷却材案内管２８が設けられているので、
例えば十字形等の制御棒案内管を製造することによるコ
スト増大を招くことなく燃料集合体３及び制御棒１３の
大型化・高燃焼化を図ることができる。すなわち制御棒
案内管を必要としない構造を提供することができるの
で、制御棒案内管の設置が困難な原子炉においても制御
棒１３の挿入・引抜きを円滑にすることができる。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、制御棒駆動機構の上に
嵌め込んで設けられる隔離板が複数個の隔離板部材に分
割される構造であるので、全燃料集合体の荷重がある特
定の制御棒駆動機構のハウジングに集中して負荷される
ことがなく、制御棒駆動機構ハウジングが座屈・変形す
ることを防止できる。よって制御棒の円滑・正常な動作
を保障することができ、沸騰水型原子炉の安全性・信頼
性が向上する。このとき冷却材案内管が設けられている
ので、例えば十字形等の制御棒案内管を製造することに
よるコスト増大を招くことなく燃料集合体及び制御棒の
大型化・高燃焼化を図ることができる。よって制御棒案
内管を設置することが困難な原子炉においても制御棒の
円滑・正常な動作を保障することができる。

【００４４】また、制御棒駆動機構と同数個の隔離板部
材がその中心部において１つの制御棒駆動機構に支持さ
れるので、全燃料集合体及び冷却材案内管の荷重はすべ
ての制御棒駆動機構のハウジングにほぼ均等に分散され
て分担され、特定の制御棒駆動機構ハウジングが座屈・
変形することを防止できる。よって制御棒の円滑・正常
な動作を保障することができる。さらに、隔離板部材は
中心部を挟んでＬ字型断面の端面を有するので、隔離板
部材の中心部まわりのモーメントは減殺され、隔離板部
材における力のバランスが保たれる。よって隔離板全体
における構造上の安定性が良好である。また、隔離板部
材は中心部を挟んで逆Ｌ字型断面の端面を有するので、
隔離板部材の中心部まわりのモーメントが減殺され隔離
板部材における力のバランスが保たれる。よって隔離板
全体における構造上の安定性が良好である。さらに、隔
離板部材は中心部の両側にそれぞれ１つずつの冷却材案
内管を載置するので、制御棒駆動機構ハウジング１本毎
に独立して燃料集合体２体分の荷重を均等に分担し支持
できる。また隔離板部材中心部まわりのモーメントが減
殺され、１つの隔離板部材における力のバランスが保た
れる。よって隔離板全体における構造上の安定性が良好
である。また、複数個の隔離板部材をすべて同一形状と
するので、隔離板の構造の簡易化を図って設計が容易と
なり、かつ大量生産が可能となりコストの低減を図れ
る。さらに、Ｌ字型断面の端面と逆Ｌ字型断面の端面と
が衝合される構造であるので、一部の冷却材が隙間から
燃料集合体外側のバイパス領域に漏洩してバイパス領域
におけるγ線発熱を冷却できる。

【００４５】また本発明によれば、ガイド手段が制御棒
の回転方向の動きを拘束しつつ該制御棒の軸方向の動き
をガイドするので、制御棒の挿入・引き抜きにおける制
御棒の円滑・正常な動作を保障することができる。よっ
て制御棒を急挿入したとしても制御棒とロッドとを接続
する連結部材に過大な力がかかって変形することがな
く、沸騰水型原子炉の安全性・信頼性が向上する。この
とき冷却材案内管が設けられているので、例えば十字形
等の制御棒案内管を製造することによるコスト増大を招
くことなく燃料集合体及び制御棒の大型化・高燃焼化を
図ることができる。よって制御棒案内管を設置すること
が困難な原子炉においても制御棒の円滑・正常な動作を
保障することができる。

【００４６】さらに、ガイド手段が連結部材から伸びる
突起と回転自在の回転体を有するので、制御棒の回転方
向の動きを拘束して横振れを防止しつつ冷却材案内管と
の摩擦を防止し、円滑に制御棒の挿入・引抜きを行うこ
とができる。また、冷却材案内管の軸方向全長にわたっ
て凹みが設けられるので、ガイド手段による制御棒の軸
方向のさらなる円滑なガイドを保障する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の炉心下部構造及び制御棒案
内機構の縦断面図である。

【図２】炉心下部構造の横断面図である。

【図３】制御棒ガイドローラ付近の横断面図である。

【図４】沸騰水型原子炉の全体構造図である。

【図５】制御棒及び制御棒案内管の構造図である。

【図６】制御棒及び制御棒案内管並びに燃料集合体の横
断面図である。

【図７】高燃焼化を図る公知技術における炉心の平面図
である。

【図８】従来技術における炉心の平面図である。

【図９】高燃焼化を図る公知技術に従来の炉心構造を適
用した場合の平面図である。

【図１０】十字型形状の制御棒案内管の一例である。

【図１１】冷却材案内管を有する公知技術における制御
棒及び冷却材案内管の構造図である。

【符号の説明】

１ 原子炉圧力容器 ３ 燃料集合体 ８ 制御棒駆動機構ハウジング １３ 制御棒 １４ 制御棒ガイドローラ １５ カップリング １７ ロッド ２６ 隔離板 ２６Ａ 隔離板ピース ２６ａ Ｌ字型端面 ２６ｂ 逆Ｌ字型端面 ２８ 冷却材案内管 ２８ａ 凹み ３４ 突起

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−273556（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−249275（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−249276（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G21C 7/14 - 7/16 GDB G21C 5/00 - 5/10 GDB G21C 13/00 GDB G21C 15/02 GDB ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉圧力容器内の炉心に配置される燃
   料集合体と、前記燃料集合体の燃焼制御を行う制御棒
   と、前記制御棒を駆動して炉心に挿入する制御棒駆動機
   構と、前記制御棒駆動機構の上に嵌め込んで設けられる
   隔離板と、前記隔離板の上に直立して設けられ前記燃料
   集合体を支持するとともに冷却材を供給する冷却材案内
   管とを有する沸騰水型原子炉の原子炉炉心下部構造にお
   いて、 前記隔離板は、少なくとも１個の前記冷却材案内管を載
   置する複数個の隔離板部材に分割された構造であること
   を特徴とする原子炉炉心下部構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載の原子炉炉心下部構造にお
   いて、前記隔離板は前記制御棒駆動機構と同数の前記隔
   離板部材に分割され、かつ該隔離板部材はその中心部に
   おいて１つの前記制御棒駆動機構に嵌め込まれ支持され
   ることを特徴とする原子炉炉心下部構造。
3. 【請求項３】 請求項２記載の原子炉炉心下部構造にお
   いて、前記隔離板部材は、前記制御棒駆動機構に嵌め込
   まれた中心部を挟んで対向する位置にそれぞれＬ字型断
   面の端面を有することを特徴とする原子炉炉心下部構
   造。
4. 【請求項４】 請求項２記載の原子炉炉心下部構造にお
   いて、前記隔離板部材は、前記制御棒駆動機構に嵌め込
   まれた中心部を挟んで対向する位置にそれぞれ逆Ｌ字型
   断面の端面を有することを特徴とする原子炉炉心下部構
   造。
5. 【請求項５】 請求項２記載の原子炉炉心下部構造にお
   いて、前記隔離板部材は、前記制御棒駆動機構に嵌め込
   まれた中心部の両側にそれぞれ１つずつの冷却材案内管
   を載置することを特徴とする原子炉炉心下部構造。
6. 【請求項６】 請求項１記載の原子炉炉心下部構造にお
   いて、前記複数個の隔離板部材はすべて同一の形状を有
   することを特徴とする原子炉炉心下部構造。
7. 【請求項７】 請求項１記載の原子炉炉心下部構造にお
   いて、前記複数個の隔離板部材のすべての端面の形状は
   Ｌ字型及び逆Ｌ字型のうちのひとつであり、かつ隣り合
   う隔離板部材は、一方の隔離板部材のＬ字型断面の端面
   の上に他方の隔離板部材の逆Ｌ字型断面の端面が載置さ
   れて衝合される構造であることを特徴とする原子炉炉心
   下部構造。
8. 【請求項８】 原子炉圧力容器内の炉心に配置される燃
   料集合体と、前記燃料集合体の燃焼制御を行う制御棒
   と、前記制御棒を駆動して炉心に挿入する制御棒駆動機
   構と、前記制御棒駆動機構の上に嵌め込んで設けられる
   隔離板と、前記隔離板の上に直立して設けられ前記燃料
   集合体を支持するとともに冷却材を供給する冷却材案内
   管とを有する沸騰水型原子炉の制御棒案内機構におい
   て、 前記冷却材案内管に接して前記制御棒の回転方向の動き
   を拘束しつつ該制御棒の軸方向の動きをガイドするガイ
   ド手段を有することを特徴とする制御棒案内機構。
9. 【請求項９】 請求項８記載の制御棒案内機構におい
   て、前記ガイド手段は、前記制御棒と前記制御棒駆動機
   構のロッドとの中間に備えられた連結部材から伸びる突
   起と、その突起の先端に取り付けられ前記冷却材案内管
   に接する回転自在の回転体とを有することを特徴とする
   制御棒案内機構。
10. 【請求項１０】 請求項８記載の制御棒案内機構におい
    て、前記冷却材案内管は、軸方向全長にわたって前記ガ
    イド手段により接触される凹みを設けたことを特徴とす
    る制御棒案内機構。
11. 【請求項１１】 請求項１，４，５，７のうちいずれか
    １項記載の原子炉炉心下部構造を有する沸騰水型原子
    炉。
12. 【請求項１２】 請求項８〜１０のうちいずれか１項記
    載の制御棒案内機構を有する沸騰水型原子炉。