JPH02115791A - 軽水により冷却される原子炉用の着脱可能な燃料集合体 - 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】 本発明は、軽水により冷却される原子炉、特に加圧水に
より冷却される原子炉の着脱可能な燃料集合体に関する
。

水冷式原子炉、特に加圧水型原子炉は、互いに並列に配
置され、かつガイドチューブ、ストラット及び２９のエ
ンドブロックから形成した枠組み内に保持されたかなり
の長さの燃料棒の東を有する。ガイドチューブは燃料集
合体の縦方向に配置され燃ｆ４集合体の長さに沿って規
則的に間隔を置いた横方向のストラットに連結されてい
る。

ガイドチューブもまた、両端の各々で、燃料集合体を堅
固にし閉鎖している部分を形成する２９のエンドブロッ
クの一方丈たは他方に連結されている。

燃料集合体の燃料棒は束を形成し、束において、燃料棒
は互いに平行であり、がっストラットにより決められた
規則的な格子で、燃料集合体の横断面に配置されている
。格子のいくつかの位置はストラットに堅く連結したガ
イドチューブにより占有されている。

ガイドチューブは、両端の各々で燃料棒の束に対して突
出する部分を構成するように、燃料棒の長さより大きな
長さを有し、かつ東向に配置されている。エンドブロッ
クは、両端の各々で燃料集合体の閉鎖を行うように、ガ
イドチューブのこられの突出部分に固定されている。

燃料棒は、燃料集合体を囲む流体からペレットを隔絶す
る金属シース内に積層した原子炉用燃料材料の１結した
ペレットから成る。燃料集合体の棒のシースが破損した
場合には、この燃料棒は、原子炉の冷却水への放射性生
成物の漏れを避けるために、極めて迅速に交換しなけれ
ばならない。

燃料棒に近づき、この交換を実行するためには、燃料集
合体のエンドブロックの１つが取り外されねばならなず
、従って、このエンドブロックはガイドチューブの対応
する端部とエンドブロックとの連結を解除する役目を果
たさなければならない。

エンドブロックはガイドチューブの格子を再生（複製）
する貫通孔（貫通開口）を有し、該貫通開口の各々にガ
イドチューブが１つずつ係合されて固定されている。

燃料集合体内の欠陥のある燃料棒を交換できるように、
新しい燃料集合体が設計され、開発されており、これら
の燃料集合体は、エンドブロックの少なくとも１つが着
脱可能であるような連結のガイドチューブを有する。

欠陥のある燃料棒の交換を実行するために、燃料集合体
は貯蔵容器のような容器内で、垂直位置で、水中に置か
れる。燃料集合体はエンドブロックの１つ、即ち底部エ
ンドブロックを介して容器の底部に載っている。他のエ
ンドブロック、即ち、頂部エンドブロックは容器の頂部
からある水の深さで接近できる。

公知の形式の着脱可能な燃料集合体では、燃料集合体の
頂部エンドブロック内に係合したガイドチューブの部分
は半径方向に拡張可能な部分を有し、その部分は、例え
ば、ガイドチューブの端に取付けられている。この拡張
可能な部分は半径方向外方に突出する部分を持つスリッ
ト状ブツシュから成ることができ、この半径方向外方に
突出する部分はガイドチューブの貫通孔（開口）内で、
エンドブロック内に収容されるようになっている。

ガイドチューブ内に導入されるロッキングスリーブがス
リット状ブツシュの半径方向の拡張及びガイドチューブ
の固定を行い、ガイドチューブの半径方向に突出する部
分は、エンドブロック内で、加工されたキャビティ内に
収容される。

ガイドチューブのある長さだけエンドブロックのアダプ
タプレートを貫通する孔（開口）内に係合し、カイトチ
ューブの上方で、孔の残りの部分はエンドブロックのア
ダプタプレートの上面に接続している。

前述の形式の燃料集合体のガイドチューブに対する着脱
可能な連結は、公知であり、ロッキングスリーブから成
り、ロッキングスリーブは、ガイドチューブの拡張を行
う部分が固定用フェルールにより軸線方向に伸ばされて
おり、固定用フェルールは、ロッキングスリーブをガイ
ドチューブ内の定位置に配置するとき、ガイドチューブ
の上方に配置され、かつアダプタプレートの上面に接続
する部分に収容される。半径方向のキャビティがアダプ
タプレートの孔のこの部分に設けられており、固定用フ
ェルールは、ロッキングスリーブをガイドチューブ内の
定位置に配置した後、変形され、このため、この固定用
フェルールの変形した部分はロッキングスリーブを軸線
方向及び回転方向に動かないようにするように、キャビ
ティ内に嵌合する。

ガイドチューブの有効な固定は、このようにして、燃料
集合体の頂部から、困難なく、実行される作業により得
られる。

しかしながら、ガイドチューブの取り外しは、固定用フ
ェルールによりエンドブロック内に保持されたロッキン
グスリーブを最初に取り出すことを要する。この作業は
、ロッキングスリーブ内に導入される工具によって行わ
うことができる。この工具は半径方向に可動で、ロッキ
ングスリーブの下端の下に配置される部分を有する。引
張力を工具に加えて固定用フェルールのロックを解除し
スリーブを取り出す。

燃料集合体のエンドブロックを取り外す前のロッキング
スリーブの取り出しのこの作業は、複雑な工具の使用を
必要と要し、さらに、スリーブがフェルールによって固
定されるのが有効になればなるほど、−層大きな引張力
を必要とする。

したがって、本発明の目的は、軽水により冷却される原
子炉用の燃料集合体において、燃料集合体はガイドチュ
ーブ、ストラット及びガイドチューブの両端に固定した
エンドブロックから形成した枠組みの内部に１に持した
燃料棒の束から成り、少なくとも１つのエンドブロック
はガイドチューブの端部により着脱可能にガイドチュー
ブの各々の両端の一方に固定されており、ガイドチュー
ブの端部は半径方向に変形できかつその半径方向外方に
突出する固定部分がエンドブロックを貫通する開口の長
さの一部にわたってその内側に係合し、エンドブロック
は、ガイドチューブを受け入れる部分内に、ガイドチュ
ーブの固定部分を受け入れるようになっている環状拡大
部を有し、ガイドチューブの端部の半径方向の拡張及び
エンドブロックの開口の環状拡大部内部での固定部分の
保持はロッキングスリーブにより行われ、ロッキングス
リーブはガイドチューブを拡張するブツシュと、ガイド
チューブを受け入れないエンドブロックの開口の部分の
内部でスリーブのロックした位置にあるガイドチューブ
の端から突出する、エンドブロック内固定用フェルール
と、を有し、エンドブロックは少なくとも１つの半径方
向キャビティを有し、キャビティ内で固定用フェルール
はロッキングスリーブの固定を行うように変形されるよ
うな燃料集合体、を提供するものであり、この燃料集合
体は極めて容易に取り外しでき、それにもかかわらず、
取り外し可能なエンドブロック内に極めて有効に強固に
固定されかつガイドチューブをロックするためのスリー
ブを有するものである。

この目的を達成するために、固定用フェルールは固定用
フェルールの母線の方向に配置された少なくとも２９の
スリットにより互いに分離された少なくとも２９の円筒
状セグメントから成り、エンドブロックを貫通する開口
はスリーブのロックした位置で円筒状セグメントの少な
くとも１つと一致する少なくとも１つの半径方向キャビ
ティを有するものである。

本発明を一層良く理解するために、添付図面を参照して
、例えば、本発明の方法の実施、この方法の実施を可能
にするロッキングスリーブを取り出す工具の実施の例を
以下に説明する。

第１図は、参照番号１で全体的に示した燃料集合体を示
し、この燃料集合体は平行な燃料棒２の束からなり、燃
料棒は燃料棒の長さに沿っである間隔で配置したストラ
ット（支材）３により保持されている。ストラット３は
グリッド（格子材）から成り、このグリッドのセルの各
々は燃料棒を収容している。グリッドの格子のいくつか
の位置をガイドチューブ４が占有しており、ガイドチュ
ーブの長さは燃料棒２の長さより大きい。

これらのガイドチューブ４は、一端が燃料集合体の頂部
エンドブロックを形成するエンドブロック５に連結され
ており、他端が底部エンドブロックを形成する第２のエ
ンドブロック６に連結されている。

燃料集合体が容器内の水中貯蔵位置にあるとき、頂部エ
ンドブロック５は容器の頂部がら接近できる。この頂部
エンドブロック５は板ばね７を支持しており、これらの
板ばねが炉心内に燃料集合体を確実に保持し、炉心の上
部炉心板は板ばねの上に載っている。エンドブロックは
、また、エンドブロックの上部面に対して突出するスタ
ッド８を有する。

第２図は、ガイドチューブ４、ストラット３及びエンド
ブロック５及び６がら成る燃料集合体の枠組み９を示す
。この枠組み９は束の燃料棒２用のハウジングとして役
立ち、燃料棒は、頂部エンドブロック５を取り外すと、
枠組みに導入でき、または枠組みから取り出すことがで
きる。燃料棒の交換または取り出しを行うために、ガイ
ドチューブ４の端と頂部エンドブロック５との間に着脱
可能な連結部が設けられている。

第３図及び第４図は、アダプタプレート１ｏを有する燃
料集合体の頂部エンドブロックを示し、ガイドチューブ
はこのアダプタプレート中に開口１１内で係合し、開口
１１はこのアダプタプレートを貫通しており、かつ燃料
集合体から接近できるものである。中央部分に配置した
燃料集合体の計装ガイドチューブが特殊な形状を持つ開
口１２内に収容されている。燃料集合体の頂部エンドブ
ロックは、アダプタプレート１０とフレーム１４から成
り、フレーム１４はアダプタプレート１０及びフレーム
１４に溶接したスカート１３によって互いに連結されて
いる。このフレーム１４は、中央開口を持つボス８と、
ばね７を保持するためのフランジ８′と、を有する。

第４図から解るように、ガイドチューブ４を固定できる
貫通孔（開口）１１は燃料集合体の２４個の位置に対応
する決められた位置に配置されている。流水孔１５がガ
イドチューブの貫通開口］１の間でエンドブロックのア
ダプタプレート１０を貫通している。

第５図及び第６図かられかるように、チューブ４の−Ｅ
部４ａは、切頭円錐形状を有し、チューブ４の端を収容
する貫通孔１１の下部の形状に対応して上方に拡がって
いる。

チューブ４の上部４ａは、さらに、円錐体の柱部の母線
の方向であってかつ直径方向の反対側の位置に配置した
スリット１８のような２９のスリットを有する。スリッ
ト１８のような２９のスリットはガイドチューブ４の上
部４ａに２９の切頭円錐状セグメントを形成し、ガイド
チューブは、このなめ、ある程度自由な半径方向の変形
ができる。ガイドチューブ４の上部４ａでは、ガイドチ
ューブ４を開口１１の環状拡大部１６内でアダプタプレ
ート１０の開口１１内の定位置に配置するとき、収容さ
れるリング部分の形態の、外方に突出する部分１７が半
径方向に変形可能なセグメントの各々に設けられている
。チューブ４の上部４ａの半径方向の拡張はロッキング
スリーブ２０により行われる。チューブ４は、このよう
に、アダプタプレート１０及び変形可能なエンドブロッ
ク５の内部で固定される。

ガイドチューブ４を受け入れかつ環状拡大部１６を有す
る貫通孔１１の部分は、拡大して、チューブ４の導入を
容易にする入口部分１つを有し、かつショルダ２１で終
わっている。

環状形状を持ち外方に突出するチューブ４の部分】７は
、開口１１内にチューブを導入する前に予め形成され、
切頭円錐状セグメントの弾性のために、チューブ４を環
状キャビティ１６内で軸線方向に対してロックできる。

なお、チューブ４の上部がアダプタプレート内の係合位
置ではショルダ２１に当接するようにはならないことに
留意すべきである。このような構成の結果、配置が容易
になされ、アダプタプレート１０内のガイドチューブ４
の位置決めが改良される。

ショルダ２１の上方に位置した開口１１の部分は、アダ
プタプレート１０の内部に、半径方向に加工したリング
部分の形態のキャビティ２２を有する。

キャビティ２２の上方で、開口１１は、上方に拡がりか
つアダプタプレート１０の上面に接続する切頭円錐状部
分２３を有する。

第７図は、第５図及び第６図に示すようなガイドチュー
ブのロッキングスリーブ２０を示し、ロッキングスリー
ブは、形状が切頭円錐状であるフェルールから成る下部
部分２４と、形状が円筒状であるフェルールから成る上
部部分２５と、を有する。

底部端に係合面２４ａを持つ切頭円錐状フェルール２４
は、第５図及び第６図に示すように、ガイドチューブ４
の端４ａ内でロック位置を占めるためのものである。フ
ェルール２４は、ガイドチューブ４の上部部分４ａを形
成する切頭円錐状セグメントの半径方向の拡張を保証し
かつ孔１１の環状拡大部１６内に突出部１７を保持する
ことを保証する。

上部フェルール２５は、ロッキングスリーブの固定用フ
ェルールを形成し、スリーブ２０が第５図及び第６図に
示すロック位置にあるとき、アダプタプレート１０の孔
１１の上部に収容される。

本発明によると、フェルール２５は、６つの円筒状セグ
メント２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ、２５
ｆから成り、これらのセグメントはフェルール２５の母
線の方向に加工されたスリット２６により等しく間隔を
置いて分離され、フェルールの対称軸を中心として互い
に６０゛毎に配置されている。

さらに、フェルール２５は、フェルール２４の上部部分
の大きな基部の付近で切頭円錐状フェルール２４の厚み
よりもかなり薄い厚みを有する。

ショルダ２８は、ロッキングスリーブの内部で、１い厚
みの円筒状フェルール２５と切頭円錐状フェルール２４
とを分けている。

切頭円錐状フェルール２４の内面はほぼ円筒状であり、
このなめ、このフェルールの厚みは、上部から下部に向
かって減少し、下部位置で、係合面２４ａはフェルール
の厚みを急に減少させる傾斜を形成している。

切頭円錐状フェルール２４は、比較的厚いので、チュー
ブ４をアダプタプレートの内部に有効に保持できる良好
な堅さを有する。チューブ４の上部部分４ａ内への切頭
円錐状フェルール２４の強制的な係合はフェルール２５
内に導入される工具を用いて内部環状ショルダ２８に押
圧力を加えることにより行われる。

ロッキングスリーブを定位置に配置した後、ロッキング
スリーブの固定はアダプタプレート１０のキャビティ２
２内での比較的薄い厚みの円筒状セグメント２５ａ、２
５ｂ、…２５ｆの各々を変形することにより達成できる
。

キャビティ２２内の円筒状セグメントの半径方向の変形
部２９により、スリーブ２０はアダプタプレート内で軸
線方向に動かないようにされる。

さらに、リング部分の形態の不連続キャビティ２２がア
ダプタプレートの孔１１内に加工される場合には、スリ
ーブ２０は回転しないようにもされる。

第７図に示すロッキングスリーブ２０の場合、孔１１の
軸線を中心として６０”毎に６つのキャビティ２２を加
工することができる。

かくして、ロッキングスリーブ２０の極めて有効な固定
がフェルール２５の数個の部分により得られる。

さらに、比較的薄い厚みの円筒状セグメント２５ａ乃至
２５ｆはスリーブ２０の円筒状部分と切頭円錐状部分と
の接合線３０で折り曲げることができる。このため、固
定用フェルール２５は第５図に示す形状から第６図で示
す折り曲げられた形状２５　になる。円筒状セグメント
の折り曲げられた位置では、半径方向外方に突出する部
分はキャビティ２２の外部に位置し、このため、スリー
ブ２０は、固定用フェルールによってはガイドチューブ
４内及び孔１１内でもはや保持されない。

かくして、このスリーブにかなりの引張力を加えること
なくロッキングスリーブ２０を取り出すことができる。

円筒状セグメントの折り曲げは、円筒状セグメントの頂
部の周囲で、切頭円錐状開口２３の内部に、適当に成形
した工具を導入することにより容易に行うことができる
。

したがって、本発明の燃料集合体のガイドチューブをロ
ックするスリーブにより、ガイドチューブは極めて有効
に保持され、かつ燃料集合体の頂部エンドブロックを取
り外すと、極めて容易に取り出すことができる。

本発明は説明してきた実施例に限定されるものではない
。

例えば、チューブ及び貫通孔１１の入口部分が円筒形状
を有する場合には、チューブの膨張ブツシュを形成する
ロッキングスリーブの下部部分は切頭円錐形状に代えて
円筒形状を有してもよい。

固定用フェルール２５を形成する円筒状セグメントは、
任意の数、例えば、４つまたは８つのセグメントから成
るものでもよい。セグメントを下方に折り曲げることが
できるような十分な広さのスリットを設けることにより
セグメントの数を２９に制限することもできる。これら
のセグメントは同一寸法または異なった寸法のいずれを
有してもよい。ロッキングスリーブの固定を保証する変
形部はある円筒状ブロック単独でまたはこれらのすべて
のセグメント単独で形成されてもよい。

アダプタプレートの開口に設けられる対応するキャビテ
ィは不連続でもよく、または単純な連続した環状溝から
成るものでもよい。

また、円筒状セグメントの折り曲げを行う工具の導入を
可能にするためにアダプタプレートを貫通する孔の部分
に対してどんな形状もとり得る。

ｉｆ＆に、本発明は、軽水原子炉用の任意の着脱可能な
燃料集合体にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、加圧水型原子炉の燃料集合体の正面図である
。 第２図は、第１図に示す燃料集合体の枠組みの正面図で
ある。 第３図は、燃料集合体の頂部エンドブロックの部分断面
図である。 第４図は、第３図に示す頂部エンドブロックの４の方向
に見た平面図である。 第５図は、ロッキングスリーブを燃料集合体のアダプタ
プレート内口ツク位置に配置した状態で示す、本発明の
着脱可能な燃料集合体のガイドチューブの端の軸線方向
断面図である。 第６図は、ロッキングスリーブがその取り出しを可能に
する非ロツク位置にあるのを示す、第５図に示すガイド
チューブの端の軸線方向断面図である。 第７図は、ロッキングスリーブがガイドチューブ内のロ
ック位置に導入される前の、本発明の着脱可能な燃料集
合体のロッキングスリーブの一部を切り欠いた斜視図で
ある。 １…燃料集合体、 ２…燃料棒、 ３…ストラット、 ４…ガイドチューブ、 ５…頂部エンドブロック、 ６…底部エンドブロック、 ７…板ばね、 １ｏ…アダプタプレート、 １１…開口、 １２…開口、 ２０…ロッキングスリーブ、 ２５…フェルール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）軽水により冷却される原子炉用の燃料集合体であ
   って、燃料集合体はガイドチューブ（４）、ストラット
   （３）及びガイドチューブ（４）の両端に固定したエン
   ドブロック（５、６）から形成した枠組み（９）の内部
   に保持した燃料棒の束から成り、少なくとも１つのエン
   ドブロック（５）はガイドチューブの端部（４ａ）によ
   り着脱可能にガイドチューブ（４）の各々の両端の一方
   に固定されており、ガイドチューブの端部（４ａ）は半
   径方向に変形できかつその半径方向外方に突出する固定
   部分（１７）がエンドブロック（５）を貫通する開口（
   １１）の長さの一部にわたってその内側に係合し、エン
   ドブロックは、ガイドチューブ（４）を受け入れた部分
   内に、ガイドチューブ（４）の固定部分（１７）を受け
   入れるようになっている環状拡大部（１６）を有し、ガ
   イドチューブ（４）の端部の半径方向の拡張及びエンド
   ブロックの開口（１１）の環状拡大部内部での固定部分 （１７）の保持はロッキングスリーブ（２０）により行
   われ、ロッキングスリーブはガイドチューブ（４）を拡
   張するブッシュ（２４）と、ガイドチューブを受け入れ
   ないエンドブロックの開口（１１）の部分の内部でスリ
   ーブのロックした位置にあるガイドチューブの端から突
   出する、エンドブロック内固定用フェルール （２５）と、を有し、エンドブロックは少なくとも１つ
   の半径方向キャビティ（２２）を有し、キャビティ内で
   固定用フェルール（２５）はロッキングスリーブ（２０
   ）の固定を行うように変形されるような燃料集合体にお
   いて、固定用フェルール（２５）は固定用フェルール（
   ２５）の母線の方向に配置された少なくとも２つのスリ
   ット（２６）により互いに分離された少なくとも２つの
   円筒状セグメント（２５ａ、２５ｂ、…２５ｆ）から成
   り、エンドブロック（５）を貫通する開口（１１）はス
   リーブ（２０）のロックした位置で円筒状セグメント（
   ２５ａ、２５ｂ、…２５ｆ）の少なくとも１つと一致す
   る少なくとも１つの半径方向キャビティ（２２）を有す
   る、ことを特徴とする燃料集合体。 （２）請求項１記載の燃料集合体において、ロッキング
   スリーブ（２０）の拡張ブッシュ（２４）が切頭円錐形
   状を有する、ことを特徴とする燃料集合体。 （３）請求項１または２のいずれか１つに記載の燃料集
   合体において、固定用フェルール（２５）はスリーブ（
   ２０）の膨張部分（２４）の厚みよりかなり薄い厚みを
   有し、フェルール（２５）を形成する円筒状セグメント
   （２５ａ、… ２５ｆ）はキャビティ（２２）内で変形可能であり、か
   つロッキングスリーブ（２０）をガイドチューブ（４）
   から取り出す前にキャビティ（２２）から変形した部分
   （２９）を外すように内部に向かって容易に折り曲げる
   ことができる、ことを特徴とする燃料集合体。 （４）請求項１乃至３のいずれか１つに記載の燃料集合
   体において、固定用フェルール（２５）は６つの同一の
   円筒状セグメント（２５ａ、…２５ｆ）から成る、こと
   を特徴とする燃料集合体。 （５）請求項１乃至４のいずれか１つに記載の燃料集合
   体において、ロッキングスリーブ（２０）は、固定用フ
   ェルール（２５）及び拡張ブッシュ（２４）が接合した
   領域の内部で、環状ショルダ（２８）を有し、環状ショ
   ルダは半径方向内方に突出して、ロッキングスリーブを
   ガイドチューブ（４）内に係合させるようにロッキング
   スリーブ（２０）に押圧力を加えることができるもので
   ある、ことを特徴とする燃料集合体。 （６）請求項１乃至５のいずれか１つに記載の燃料集合
   体において、エンドブロック（５）のアダプタプレート
   （１０）を貫通する開口（１１）はガイドチューブ（４
   ）が入る入口側とは反対側のアダプタプレートの出口側
   に接続する端部（２３）を有し、端部（２３）は切頭円
   錐形状であり、かつ固定用フェルールの円筒状セグメン
   トを折り曲げるための工具の挿入を可能にするようにア
   ダプタプレートの出口側に向かう方向に拡がっているこ
   とを特徴とする燃料集合体。