JPH03269293A - Channel box - Google Patents
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- JPH03269293A JPH03269293A JP2068659A JP6865990A JPH03269293A JP H03269293 A JPH03269293 A JP H03269293A JP 2068659 A JP2068659 A JP 2068659A JP 6865990 A JP6865990 A JP 6865990A JP H03269293 A JPH03269293 A JP H03269293A
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、原子力発電所において使用される沸騰水型原
子炉用燃料集合体のチャンネルボックスに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a channel box for a fuel assembly for a boiling water reactor used in a nuclear power plant.
（従来の技術）
従来、使用されている沸騰水型原子炉（以下ＢＷＲとい
う）用燃料集合体は、一般に第５図に示すように、上部
タイプレート（５）、下部タイプレート（６）、複数本
の燃料棒（７〕、水ロンド（８）、スペーサ（９）及び
これらが収納されるチャンネルボックスＱＯＩより構成
されている。上、下部タイブレート（５）、 ｆ６１は
、複数本の燃料棒（７）の両端を固定し、またスペーサ
（９）は、チャンネルボックスα０）内で該ボックスの
軸方向に間隔をおいて複数個設けられ、複数本の燃料棒
（７）を整列支持し燃料バンドル（３）を形成している
。(Prior Art) A fuel assembly for a boiling water reactor (hereinafter referred to as BWR) that has been used in the past generally has an upper tie plate (5), a lower tie plate (6), It consists of a plurality of fuel rods (7), a water rond (8), a spacer (9), and a channel box QOI in which these are housed.The upper and lower tie plates (5) and f61 are the plurality of fuel rods. (7), and a plurality of spacers (9) are provided at intervals in the axial direction of the channel box α0) to support the plurality of fuel rods (7) in alignment and provide fuel. A bundle (3) is formed.
このうち上記燃料ハンドル（３）を囲むチャンネルボッ
クスαＯ）は、耐蝕性に優れたジルカロイ−４を素材と
して形成された水平断面が四角形の筒状であり、各燃料
集合体ごとに隔離された冷却材流路を形成することによ
り、集合体間の出力ミスマソチに起因する冷却材のクロ
スフローを防止し、燃料集合体内を流れる冷却材流量を
確保し、冷却材を均一に流す機能を持っている。Among these, the channel box αO) surrounding the fuel handle (3) has a cylindrical shape with a rectangular horizontal cross section and is made of Zircaloy-4, which has excellent corrosion resistance. By forming a fuel flow path, it prevents cross-flow of coolant caused by output mismatch between fuel assemblies, secures the flow rate of coolant flowing within the fuel assemblies, and has the function of uniformly flowing coolant. .
（発明が解決しようとする課題）
ところが、燃料集合体の炉内装荷期間中には、燃料集合
体内を流れる冷却材の圧力のため、チャンネルボックス
α０）に内外圧差が生じ、第４図に示す様に側面部が外
側へ脹らみ（実線で示す）変形が著しい場合は、原子炉
の反応度を調節するために、チャンネルボックス間に挿
入される制御棒（Ｓ）の挿入の阻げとなる危険性がある
。しかも現在、ＢＷＲでは、燃料コスト削減のため、燃
料の高燃焼度化が進められているが、このように高燃焼
度まで中性子を照射された場合、上述したチャンネルボ
ックス側面部の外側への膨れ変形は従来よりも大きくな
ると予想される。(Problem to be Solved by the Invention) However, during the loading period of the fuel assembly into the reactor, due to the pressure of the coolant flowing inside the fuel assembly, an internal and external pressure difference occurs in the channel box α0), as shown in Fig. 4. If the side part bulges outward (as shown by the solid line) and is significantly deformed, it may prevent the insertion of the control rod (S) inserted between the channel boxes to adjust the reactivity of the reactor. There is a risk that Moreover, in order to reduce fuel costs, BWRs are currently increasing the burnup of fuel, but when neutrons are irradiated to such a high burnup, the side walls of the channel box bulge outward as described above. The deformation is expected to be larger than before.
一方、チャンネルボックスの材料であるジルカロイ−４
は、原子炉内で２３５Ｕの核***反応を起こすために必
要な中性子の吸収体であるため、−層の燃料コストの削
減のためには、チャンネルボックスの肉厚を薄くするこ
とにより、チャンネルボックスでの中性子吸収を減少さ
せ、中性子経済を向上させることが非常に有効である。On the other hand, Zircaloy-4, which is the material for channel boxes,
is a neutron absorber necessary to cause the 235U nuclear fission reaction in a nuclear reactor. Therefore, in order to reduce the fuel cost of the - layer, it is necessary to reduce the wall thickness of the channel box. It is very effective to reduce the neutron absorption of and improve the neutron economy.
ところが、チャンネルホックスの薄肉化は、前述したよ
うに冷却材の内外圧差による膨れ変形の問題があるため
に容易に行うことはできなかった。However, it has not been possible to easily reduce the thickness of the channel hox because of the problem of swelling and deformation caused by the pressure difference between the inside and outside of the coolant, as described above.
本発明は上述の如き実状に対処し、チャンネルボックス
の形状に新規な構成を見出すことにより、中性子経済を
向上させると共に、チャンネルホックス内外圧差による
径方向の膨れを防止して燃焼末期においても制御棒の挿
入性に問題をなくすことを目的とするものである。The present invention deals with the above-mentioned actual situation, and by finding a new configuration for the shape of the channel box, it improves the neutron economy, prevents radial swelling due to the pressure difference between the inside and outside of the channel box, and prevents the control rod from bulging in the final stage of combustion. The purpose of this is to eliminate problems with insertability.
（課題を解決するための手段）
即ち、上記目的に適合する本発明チャンネルボックスの
特徴は、角筒状のチャンネルボックスの筒状部を構成す
る側壁の夫々を一部水平断面において角部から左回りに
隣合う角部にかけて漸次肉薄となるよう外側を削除して
テーパ薄肉部となし、一方同じく側壁の夫々を一部水平
断面において角部から右回りに隣合う角部にかけて前記
肉薄となるよう外側を削除して逆テーパ薄肉部となし、
これらテーパ薄肉部と逆テーパ薄肉部とを縦方向に交互
に隣接配置し、かつ上記各外側壁の内面を夫々連続した
面一状に形成して前記筒状部を構成せしめたことにある
。(Means for Solving the Problems) That is, the feature of the channel box of the present invention that meets the above object is that each of the side walls constituting the cylindrical part of the rectangular cylindrical channel box is partially cut to the left from the corner in a horizontal cross section. The outer side is removed to form a tapered thin wall part so that the wall thickness gradually becomes thinner from the corner to the adjacent corner, and the thinner part is formed from the corner to the adjacent corner clockwise in a horizontal cross section of each of the side walls. Remove the outside and create a reverse tapered thin section,
The cylindrical portion is constructed by arranging the tapered thin portions and the inversely tapered thin portions adjacent to each other alternately in the vertical direction, and forming the inner surfaces of the respective outer walls into continuous flush shapes.
（作用）
以上の本発明チャンネルボックスは、各水平断面におい
て従来のチャンネルボックスよりも、中性子吸収体であ
るジルカロイの面積を減少させて全体として重量を減少
させることにより、中性子経済を向上せしめると共に、
テーパ薄肉部と逆テーパ薄肉部とを縦方向に交互に隣接
させたことにより、変形しやすい薄肉部が変形しにくい
厚肉部と隣合うようにして内外圧差がかかった場合の薄
肉部の変形を小さく抑えることができる。また、薄肉部
はチャンネルボックスの外面を削除して設けられている
ことから従来のチャンネルボックス周壁の外周面より窪
んでおり、このことから該薄肉部は膨出変形した場合で
も上記窪んでいた分だけ外側に出っ張る量が少なくなっ
て、全体としても従来のチャンネルボックスよりも膨出
量が小さくなり、制御棒の挿入性を向上させることがで
きる。更に、内面を平坦に形成しているため、燃料ハン
ドルへの着脱をスムースに行うことができる。(Function) The channel box of the present invention described above improves neutron economy by reducing the area of Zircaloy, which is a neutron absorber, and reducing the weight as a whole, compared to conventional channel boxes in each horizontal cross section.
By alternately adjoining the tapered thin wall portion and the reverse taper thin wall portion in the vertical direction, the thin wall portion, which is easily deformed, is adjacent to the thick wall portion, which is difficult to deform, so that the thin wall portion deforms when a pressure difference between the inside and outside is applied. can be kept small. In addition, since the thin-walled portion is provided by removing the outer surface of the channel box, it is recessed from the outer peripheral surface of the conventional channel box peripheral wall, and therefore, even when the thin-walled portion is bulged and deformed, it will be recessed as described above. The amount of outward protrusion is reduced, and the amount of bulge as a whole is smaller than that of the conventional channel box, making it possible to improve the ease of inserting the control rod. Furthermore, since the inner surface is formed flat, it can be smoothly attached to and detached from the fuel handle.
（実施例）
以下更に添付図面を参照して本発明チャンネルボックス
の実施例を説明する。(Embodiments) Hereinafter, embodiments of the channel box of the present invention will be described with further reference to the accompanying drawings.
第１図は本発明の１実施例に係るチャンネルボックスを
示す一部断面斜視図、第２図は同チャンネルボックスの
テーパ薄肉部を示す平面図である。FIG. 1 is a partially sectional perspective view showing a channel box according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing a tapered thin section of the channel box.
この実施例のチャンネルボックスは、第１図。The channel box of this embodiment is shown in FIG.
第２図に示すように、水平断面が四角形の筒状をなし、
該チャンネルボックスの筒状部（１）には、該筒状部（
１）を構成する４枚の側壁（２）・・・（２）の夫々を
一部水平断面において角部から左回りに隣合う角部にか
けて漸次肉薄となるよう外側を削除したテーパ薄肉部（
八）と、同じく４枚の側壁（２）・・・（２）の夫々を
一部水平断面において角部から右回りに隣合う角部にか
けて漸次肉薄となるよう外側を削除した逆テーパ薄肉部
（Ｂ）とが、縦方向に交互に隣合うよう全体にわたって
多段に形成されている。このチャンネルボックスの素材
としては、耐蝕性に優れたジルカロイ−４等の既知の合
金が用いられているが、その使用重量は当然従来のチャ
ンネルボックスに比し小さく抑えられている。As shown in Figure 2, it has a cylindrical shape with a rectangular horizontal cross section,
The cylindrical part (1) of the channel box has a cylindrical part (
Tapered thin-walled parts (
8) and a reverse tapered thin wall part where the outer side of each of the four side walls (2)...(2) is gradually thinned clockwise from the corner to the adjacent corner in a horizontal cross section. (B) are formed in multiple stages over the whole so that they are alternately adjacent to each other in the vertical direction. As the material for this channel box, a known alloy such as Zircaloy-4, which has excellent corrosion resistance, is used, but its weight is naturally kept smaller than that of conventional channel boxes.
以上のような構成を有する実施例チャンネルポ・７クス
は、中性子吸収体であるジルカロイを各断面積において
、従来のチャンネルボックスより面積を減少させ全体と
して重量を減少させることにより、中性子経済を向上せ
しめると共に、テーパ薄肉部（八）と逆テーパ薄肉部（
Ｂ） とを交互に隣接させることにより、変形しやす
い薄肉部を変形しにくい厚肉部に隣接させて、燃料棒の
燃焼に伴いチャンネルボックスの内外圧差が生じても、
薄肉部の変形を小さく抑制することができる。また、本
発明チャンネルボックスは、内面を平坦に形成している
ため、燃料ハンドルへの着脱もスムースに行うことがで
きる。The Channel Box 7 with the above configuration improves neutron economy by reducing the area of Zircaloy, which is a neutron absorber, in each cross-sectional area compared to the conventional channel box and reducing the weight as a whole. At the same time, taper thin part (8) and reverse taper thin part (
B) By making the thin-walled parts that are easily deformed adjacent to the thick-walled parts that are difficult to deform, even if a pressure difference between the inside and outside of the channel box occurs as the fuel rods burn,
Deformation of the thin portion can be suppressed to a small level. Furthermore, since the channel box of the present invention has a flat inner surface, it can be smoothly attached to and detached from the fuel handle.
一方、第３図に示すような、従来の四角筒状のチャンネ
ルボックスα０）について、下記に示す解析条件で２次
元の有限要素法の計算コードを用いて、変形量を弾性的
に解析したところ、最大変形量は約０．７ｍｍであった
。なお、このチャンネルボックスθ０）の肉厚は２．５
４鰭、周壁の幅（４）は１３９．１４鶴、角部のＲは１
２．１９１であった。On the other hand, as shown in Fig. 3, the amount of deformation of a conventional rectangular cylindrical channel box α0) was elastically analyzed using a two-dimensional finite element method calculation code under the analysis conditions shown below. , the maximum amount of deformation was about 0.7 mm. Note that the wall thickness of this channel box θ0) is 2.5
4 fins, the width of the peripheral wall (4) is 139.14 cranes, the radius of the corner is 1
It was 2.191.
く解析条件〉
チャンネルボックス材料：ジルカロイ−４冷却材温度
：２８０℃
冷却材圧力（内） ：１ｂａｒ同 （外
） ：０ｂａｒそして、同様な解析条件で
、本発明実施例のチャンネルボックスについて変形量を
解析したところ、該チャンネルボックスを構成するジル
カロイの重量は上記従来のチャンネルボックスと比較し
て約２０％減少しているにもかかわらず、実施例チャン
ネルボックスの変形量は上記従来のチャンネルボックス
と同程度であった。実施例チャンネルボックスの薄肉部
は外面を削除して設けられていることから従来のチャン
ネルボックス周壁の外周面より窪んでおり、このことが
ら膨出変形した場合でも薄肉部は上記窪んでいた分だけ
外側に出っ張る量が少なくなり、更に変形しにくい厚肉
部を薄肉部に交互に隣合わせた効果を考慮すると、全体
としての実質的な外面への変形膨出量は従来のチャンネ
ルボックス（１０）よりも小さくなるといえる。Analysis conditions> Channel box material: Zircaloy-4 coolant temperature
: 280℃ Coolant pressure (inside) : 1 bar (outside) : 0 bar Then, when the amount of deformation of the channel box of the embodiment of the present invention was analyzed under the same analysis conditions, the weight of the Zircaloy constituting the channel box was Despite being reduced by about 20% compared to the conventional channel box, the amount of deformation of the example channel box was comparable to that of the conventional channel box. Since the thin wall part of the example channel box is provided by removing the outer surface, it is recessed from the outer peripheral surface of the peripheral wall of the conventional channel box, and even if it bulges and deforms, the thin wall part will be the same as the above-mentioned recess. The amount of outward protrusion is reduced, and considering the effect of alternately adjoining thick-walled parts that are difficult to deform with thin-walled parts, the overall substantial amount of deformation and bulge to the outside surface is greater than that of the conventional channel box (10). can also be said to become smaller.
尚、本発明実施例のチャンネルボックスは、本解析では
、第２図に示す最小肉厚（Ｌ）を最大肉厚（＋１）の６
０％とした。In addition, in the channel box of the embodiment of the present invention, in this analysis, the minimum wall thickness (L) shown in FIG.
It was set to 0%.
以上、本発明の１実施例について説明したが、テーパ薄
肉部（八）と逆テーパ薄肉部（Ｂ）との交接箇所は多数
あった方が機械強度上からも好ましいが、必ずしもチャ
ンネルボックスの上端部から下端部まで全部にわたって
設ける必要はなく、また、チャンネルボックスの筒状部
も四角筒に限定されるものではない。Although one embodiment of the present invention has been described above, it is preferable from the viewpoint of mechanical strength that there be a large number of intersection points between the tapered thin wall portion (8) and the reverse tapered thin wall portion (B). It is not necessary to provide the channel box all the way from the bottom end to the bottom end, and the cylindrical portion of the channel box is not limited to a square tube.
（発明の効果）
以上のように本発明のチャンネルボックスは、角筒状の
チャンネルボックスの筒状部を構成する側壁の夫々を一
部水平断面において角部から左回りに隣合う角部かけて
漸次肉薄となるよう外側を削除してテーパ薄肉部となし
、一方、同じく側壁の夫々を一部水平断面において角部
から右回りに隣合う角部にかけて漸次肉薄となるよう外
側を削除して逆テーパ薄肉部となし、これらテーパ薄肉
部と逆テーパ薄肉部とを縦方向に交互に隣接配置し、か
つ上記各外壁の内面を夫々連続した面一状に形成して筒
状部を構成したものであり、各水平断面においてその素
材であるジルカロイの面積を減少させ、全体として重量
を従来のものに比して減少させたことにより、ジルカロ
イに吸収される中性子の数を抑制し中性子経済を向上せ
しめると共に、テーパ薄肉部と逆テーパ薄肉部とを交互
に隣接するよう設けたことにより、変形しやすい薄肉部
を変形しにくい厚肉部と隣合うようにして、内外圧差に
よる薄肉部の変形も僅少とすることができ、また、薄肉
部をチャンネルボックスの外面を削除して従来のチャン
ネルボックス外周面より窪ませて設けたことにより、該
薄肉部は膨出変形した際でもこの窪んでいた分だけ外側
に出っ張る量が少なくなり、前記厚肉部と交互に配する
効果も相乗して全体としても従来のチャンネルボックス
より膨出変形を小さく抑えることができ制御棒の挿入性
を向上せしめ、更に燃料ハンドルへの着０
脱も容易ならしめるなど多くの効果を有するものであり
、その実用」二の価値は著大である。(Effects of the Invention) As described above, in the channel box of the present invention, each of the side walls constituting the cylindrical part of the rectangular cylindrical channel box is partially extended counterclockwise from a corner to an adjacent corner in a horizontal cross section. The outside part is removed so that the wall becomes gradually thinner to create a tapered thin wall part, and on the other hand, the outside part is removed so that the wall thickness gradually becomes thinner from the corner to the adjacent corner clockwise in a horizontal cross section of each of the side walls. A cylindrical part is formed by forming a tapered thin wall part, and these tapered thin wall parts and reverse tapered thin wall parts are arranged adjacent to each other alternately in the vertical direction, and the inner surface of each of the above outer walls is formed into a continuous flush shape. By reducing the area of the material Zircaloy in each horizontal cross section and reducing the overall weight compared to conventional products, the number of neutrons absorbed by Zircaloy is suppressed and the neutron economy is improved. In addition, by providing the tapered thin-walled portions and the inverted tapered thin-walled portions adjacent to each other alternately, the thin-walled portions that are easily deformed are placed adjacent to the thick-walled portions that are difficult to deform, thereby preventing the deformation of the thin-walled portions due to pressure differences between the inside and outside. In addition, by removing the outer surface of the channel box and recessing the thin wall part from the outer peripheral surface of a conventional channel box, even when the thin wall part bulges and deforms, the thin wall part can be easily recessed. The amount of outward protrusion is reduced, and combined with the effect of alternately arranging the thick-walled parts, the bulging deformation as a whole can be suppressed to a smaller level than that of the conventional channel box, and the ease of inserting the control rod is improved. It has many effects such as making it easy to attach and detach from the fuel handle, and its practical value is enormous.
第１図は本発明の１実施例に係るチャンネルボックスを
示す一部断面斜視回、第２図は同チャンネルボックスの
テーパ薄肉部を示す平面図、第３図は従来のチャンネル
ボックスを示す部分平面図、第４図はチャンネルボック
スの変形を示す平面図、第５図は燃料集合体の概要図で
ある。
（１）・・・チャンネルボックス筒状部、（２）・・・
側壁、
（３）・・・燃料ハンドル、
（Ａ）・・・テーパ薄肉部、
（Ｂ）・・・逆テーパ薄肉部。
第４
図
特開平
２６９２９３ （５）Fig. 1 is a partially cross-sectional perspective view showing a channel box according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a plan view showing a tapered thin section of the same channel box, and Fig. 3 is a partial plan view showing a conventional channel box. FIG. 4 is a plan view showing the deformation of the channel box, and FIG. 5 is a schematic diagram of the fuel assembly. (1)...Channel box cylindrical part, (2)...
Side wall, (3)...Fuel handle, (A)...Tapered thin wall portion, (B)...Reverse taper thin wall portion. Figure 4 JP-A-269293 (5)
Claims (1)
壁の夫々を一部水平断面において角部から左回りに隣合
う角部にかけて漸次肉薄となるよう外側を削除してテー
パ薄肉部となし、一方同じく側壁の夫々を一部水平断面
において角部から右回りに隣合う角部にかけて前記肉薄
となるよう外側を削除して逆テーパ薄肉部となし、これ
らテーパ薄肉部と逆テーパ薄肉部とを縦方向に交互に隣
接配置し、かつ上記各外壁の内面を夫々連続した面一状
に形成して前記筒状部を構成せしめたことを特徴とする
チャンネルボックス。1. The outside of each of the side walls constituting the cylindrical part of the rectangular cylindrical channel box is partially removed in a horizontal cross section so that the wall thickness gradually becomes thinner from the corner to the adjacent corner counterclockwise to form a tapered thin wall part. On the other hand, similarly, in a horizontal cross section of each of the side walls, the outer side is removed clockwise from the corner to the adjacent corner to form a reverse taper thin part, and these tapered thin parts and reverse taper thin parts are formed. The channel box is characterized in that the cylindrical portion is configured by arranging the cylindrical portions alternately adjacent to each other in the vertical direction, and forming the inner surfaces of the respective outer walls into continuous flush shapes.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2068659A JPH03269293A (en) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | Channel box |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03269293A true JPH03269293A (en) | 1991-11-29 |
Family
ID=13380055
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| JP2068659A Pending JPH03269293A (en) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | Channel box |
Country Status (1)
| Country | Link |
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-
1990
- 1990-03-19 JP JP2068659A patent/JPH03269293A/en active Pending
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