JPH0469591A - 原子燃料棒用クリップスプリング - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は原子炉用燃料棒に関し、詳ｔ７＜は、該燃料棒
の被覆管内に積重ね装填された燃料ベレン１の軸線力向
の動きを、取扱い中や輸送中の常温状態では拘束し、原
子炉運転中の高温状態では許容する、原子燃料棒用クリ
ップスプリングに関するものである。

（従来の技術） 原子炉に用いられる！！！、、料棒ば第６図に示すよ・
）に、通常、細長い薄肉円筒状の被覆管（Ｉ））の中６
５円柱形状の燃料ペレット（Ｐ）を複数個積み市ね装填
することによって作られている。

被覆管（１１）は、上下端部が夫々、上部端栓（７）及
び下部端栓（８）とにより気密に封止されており、内部
の燃籾ベレッ）　（Ｐ）積層体、１端と１・部端栓（７
）との間には所定長さの空間部、即ぢ２１一部ブレ・ノ
゛ム（９）が設むｊられ°ζいて、原子炉運転中に燃料
ペレット（Ｐ）から放出される核***生成物等のガスが
その空間内に蓄積される。イし２で、燃料棒の輸送中等
に燃ギｌベレソ＋（Ｐ）が被覆管（ＩＩ）内で移動し傷
イ・］くことを防止するために、プレナム（９）にはコ
イルスプリングθ０）が配設されてｌ−記燃料ベレンＩ
ＩＰ）を下方ヘイ」勢し″でいる。

ところで、原子炉運転中、前述の如く燃１り１べＬ・ソ
トがガスを発生して燃料棒内に蓄積されるが、ガスが蓄
積し続けると被覆管の内圧が十Ｗするため、燃料棒の外
形寸法に制限があることや燃料棒の長期にわたる高燃焼
度の使用を考慮すると、燃ネｚ４棒の空所、即ち前記−
Ｆ部ブレナ１、のボイド体積は大きいことが望ましい。

しかし、Ｌ述のよ・うに燃料棒の夕＋形寸法には制限が
あるため、１−記上部プレナム内のコイルスプリング等
の体積を減し７ることによっ−（、プレナムのボイド体
積を増大させることが望ましい。

かかる状況を背景に、ブリナム内のコイルスプリングに
代え°こ、第５図に示すような拡張型の０型ばねクリッ
プを用いることが米国特許第４４６０５４０号明細書に
よ、って提案されＣいる。このばねクリップは１．燃料
棒の被覆管の内径に対し−と拡張し摩擦力によ−、て内
側から被１７管を把持”４ること乙こより、輸送中等に
ペレット積層体を固定イ装置に維持″４る。べＬ・ソト
積層体に対し”（は、−コイルスプリングのよ・：）に
は軸線力向の力は及はされないが、ばねクリップがベレ
ン［積層体ト端に当接づるよ・うに配されることから、
ペレット積層体は適切な位置に幾何学的６５月じ込めら
れる。

し７かし、このばねクリップの１つの大きな欠点は、原
子炉運転中において膨張する燃料べし・ット積層体の長
さの変化に対応し得ないことである。

即ち、１−記ばねクリップは常に燃料棒被覆管内面に緊
結しているために、燃料バレン１−積層体が膨張して押
し２＋、ぼられた際には、１−記被覆管に！ｒ′！傷を
Ｉｊ、え、また燃料ペレット積層体が収縮し７た際には
、燃籾ベレソＩ・とばねクリップとの間に隙間を形成し
７てしまう。

そこで、このような欠点の解消を試みたものに特開昭６
２−６３８８８号公報に記載のばねクリップがある。こ
のばねクリ・ツブは、前記したＣ型のばねクリップをバ
イメタルあるいは形状記憶合金で構成Ｕ７、燃料棒輸送
時等の低温時におい−Ｃは拡張するようにして、被覆管
を内側から把持し、一方、原子炉運転中の高温時におい
てはＩ記バイメタルあるいは形状記憶合金が作用して拡
張を閉し、燃料ペレット積層体の軸線方向の膨張を計容
しうるようになっている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、」１記温度応答性ばねクリップにおいて
は、その形状がＣ型を示すことがら、燃料棒製造時の被
覆管への挿入が行いにくいという問題がある。即ち、こ
のばねクリップは、第５１図に示すようにＣ型ばねθυ
の両端を夫々内側に折曲Ｌ７だ挿入時用のフランジ０の
、０２を設けており、挿入時はこのフランジ０■、０２
）をビンセット状の治具で挾むことによりばねクリップ
の輪を縮めて挿入する。ところが、このフランジが小さ
いことやクリップが拡張力向に拡がろうとすることから
治具がフランジからりＩれる場合が多く、被覆管への挿
入ｔｉＩに難を有していた。

本発明は叙トの如き実情に対処し、ばねクリップの構成
に別途、改羨を施すことにより、コイルスプリングをｉ
ｌｌ除して燃料棒ブレナＪ、のボイ）・体積用人を図る
と丸に、燃料ベレ７）の移動を状況に応して制御シ２、
かつ被覆管への挿入をも容易ならしめることを■的とす
るものである。

（課題を解決するだめの手段） しかｔ７で、Ｊｚ記Ｕ的に適合する本発明クリップスプ
リングの特徴は、まず１つは、燃料棒被覆管のブレナＪ
・内に挿入され、燃料ペレットの移動を制御する原Ｙ燃
料棒用クリップスプリングを、底壁と、該底壁両側から
折曲により立設された１ノーいに対向する側壁からなる
ＬＪ状の板ばねと、該板ばねの各側壁ト端部に基端部が
取着され、板ばね外側を通り、折曲部よりｔ方に拡開し
て先端部が延設された１対の把持部材と、前記板ばねの
両側壁外側を廻って嵌着され、該扱ばね側壁を拡開°４
る方向にイＮｊ勢せしめる熱膨張率大なる金属環とで構
成したことにある。

また、４・発明請求項２に記載のものは、クリップスプ
リングを、底壁と、該底壁両側から折曲により立設され
た互いに対向する側壁からなるＵ状の板ばねと、該板ば
ねの各側壁−■端部に基端部が取着され、板ばね夕（側
を通り、折曲部よりＦカに拡開して先端部が延設された
１対の把持部材と、Ｆ配板ばねの側壁間に挟持された熱
膨張率大なる金属片とで構成し７たことを特徴とＪ゛る
。

（作用） ト記本発明第１のクリップスプリングにあっ°こば、板
ばねの折曲部を支点として拡開するよ・）なされた把持
部材先端部にて被覆管を内側から把持させる。被覆管の
管径に対する把持力の調整は、把持部材の開拡角度や長
さを予め調節し７−ζおくごとによってなされる。被覆
管に対するクリップスプリングの挿入は、析ばね側壁の
−１一端部を内側からビンセット状の治具で押し拡げる
ようにしζ把持し、これにより板ばね折曲部を支点とし
°ζ拡開していた把持部材先端部を閉じしめて、被覆管
内の燃料ベレント積層体士端まで挿入移る。

このようにして被覆管内にセソ［・されたクリップスプ
リングは、燃料棒輸送時等の低温く常温）時においては
、■・述のよ・うに被覆管を把持部材が内側から把持す
ることにより、燃料ペレットの移動を抑制する。・ツノ
、原子炉運転中の高温時（１コおいては、前記熱膨張率
大なる金属環が熱膨張１７°Ｃ仮ばね側壁を解放して拡
開さモ′、これしこ、ｌ、り把持部材先端部を閉じしめ
”こ把持部材と被覆管内面との摩擦を解き、１−７記燃
籾べＬ・ットの移動４訂容ローしめる。

次に、本発明第２のクリップスプリングにおいても、上
記第１の発明と同じ様に、板ばね折曲部を支点として拡
開づるようになされた把持部＋、１先端部に″Ｃ被覆管
を内側から把持させる。被覆管の管径に対する把持力の
調整も第１の発明のものと同様である。そして、被覆管
に対するクリップスプリングの挿入も同様に、仮ばね側
壁の１゛端部を治！１にこ内側から把持り２、これによ
り拡開していた把持部材先端部を閉じしめて、被覆管内
の燃料ペレット積層体■、端まで挿入Ｊる。

この上−）にし°Ｃ被覆管内にセットされたクリップス
プリングは、燃料棒輸送時等の低温時においては、上述
のように被覆管を内側から把持することにより、燃料ペ
レットの移動を抑制する。−ノｊ、高温時においては、
板ばねの側壁間に挟持された熱膨張率大なる金属片が膨
張して板ばね側壁を押し拡げ、把持部材先端部を閉じし
めて把持部材と被覆管内面との摩擦を解き、上記燃料ペ
レットの移動を許容ゼしめる。

（実施例） 以下、更に添イ・４図面を塾照して、本発明クリップス
プリングの実施例を説明“４る。

第１図は請求項１記載の第１の実施例を示す斜視図であ
り、図において、（１）は板ばね、（２１，（２＋は把
持部材、（３）は金属環を夫々示している。

板ばね（１）は、底壁（１ａ）と、該底壁（１ａ）両側
から折曲により立設された互いに対向する側壁（１ｂ）
（１ｂ）とからなるＵ状を呈し、上記側壁（ｌｂ）　、
　（１ｂ）には前記金属環（３）が嵌着されるための凹
部（１ｃ）、（ｌｃ）が設けられている。

把持部材ｆ２）、　（２）は、■配板ばね（１）の各側
壁（ｉｂ）（ｌｂ）　、、ｈ端部にその基端部（２ａ）
　、　（２ａ）が回動自在に取着されると共に、その先
端部（２ｂ）　、　（２ｂ）が、板ばね（］）の折曲部
（ｌｄ）、（ｌｄ）外側を通り該折曲部（ｌｄ）　、　
（ｌｄ）より下刃に拡開して延設されζいる。

把持部材（２）は、この実施例では金属線材を略し１字
状に折り曲げたもので作られ、その先端部（２ｂ）はり
）側に折曲されると共に、燃料棒被覆管の内側のＲに沿
うよ−）円弧状に形成されζいる。

また把持部材（２）の基端部（２ａ）と板ばね側壁（Ｈ
＋）１一端部とは、この゛実施例では蝶つがい状に接続
されている。

金属環（３）は、板ばね側壁凹部（ｌｃ）　、　（ｌｃ
）に外嵌されて該側壁（ｌｂ）　、　（ｌｂ）を拡開方
向に付勢Ａると共に、上記１対の把持部材（２＋、　（
２１が、同図図示の如く、板ばね（１１の人々の折曲部
（ｌｄ）　、　（ｌｄ）を支点として、その先端部（２
ｂ）　、　（２ｂ）が−１６記折曲部（ｌｄ）。

（１ｄ）の間隔より拡開するよう、板ばね側壁（１ｂ）
（Ｉｂ）を閉じしめている。金属環（３）は、通常イン
コネル等で構成される板ばね（１）より大なる熱膨張率
を有している。

以上の構成を有するこの実施例クリップスプリングにあ
っては、第３図に示すように、金属環（３）により板ば
ね折曲部（ｌｄ）　、　（ｌｄ）を支点として拡開する
ようなされた把持部材＋２１．　［２）先端部（２ｂ）
　、　（２ｂ）にて燃料棒被覆管（Ｈ）を内側から把持
させる。

この際、被覆管（Ｈ）の管径に対する把持力の調整は、
把持部材＋２）、　（２）の拡開角度や長さを予め調節
しておくことによってなされる。

そして、被覆管に対するクリップスプリングの挿入は、
図示しないが、板ばね側壁（ｌｂ）　、　（ｌｂ）の上
端部を内側からビンセット状の治具で押し拡げるよう把
持し、これにより板ばね折曲部（ｌｄ）　、　（１ｄ）
を支点に拡開していた把持部材＋２）、　［２）先端部
（２ｂ）　、　（２ｂ）を閉じしめて、第３図に示す被
覆管内の燃料ペレット積層体（Ｐ）上端まで挿入する。

このようにして被覆管内にセントされた実施例クリ・ノ
ブスプリングは、燃料棒輸送時等の低温時においては、
上述のように被覆管を把持部材（２）（２）が内側から
把持することにより、燃料ペレットの移動を抑制する。

一方、原子炉運転中の高温時においては、前述の熱膨張
率大なる金属環（３）が熱膨張して板ばね側壁（ｌｂ）
　、　（ｌｂ）を拡開するよう解放し、これにより把持
部材先端部（２ｂ）　、　（２ｂ）を閉じしめて把持部
材＋２１．　！２＋と被覆管内面との摩擦を解き、燃料
ペレ・ノドの移動を許容せしめる。

次に、本発明請求項２記載の第２の実施例を第２図を参
照して説明する。

図において、（４）は板ばね、（５）、　（５１は把持
部材、（６）は金属片を夫々示し、板ばね（４）は、底
壁（４ａ）と、該底壁（４ａ）両側から折曲により立設
された互いに対向する側壁（４ｂ）　、　（４ｂ）とか
らなり、この実施例では側壁（４ｂ）　、　（４ｂ）は
閉塞する方向に傾斜するよう設けられている。

把持部材（５）、　＋５＞は、先の実施例と同様の構成
を有し、その基端部（５ａ）　、　（５ａ）が板ばね側
壁（４ｂ）（４ｂ）上端部に夫々回動自在に枢着される
と共に、その先端部（５ｂ）、　（５ｂ）は、板ばね（
４）の折曲部（４ｄ）。

（４ｄ）外側を夫々通り、該折曲部（４ｄ）　、　（４
ｄ）より下方に拡開して延設されている。そして、この
把持部材（５）の先端部（５ｂ）も、外側に折曲される
と共に、燃料棒被覆管の内側のＲに沿うよう円弧状に形
成されている。

金属片（６）は、板ばね（４）より熱膨張率が大なる素
材よりなり、板ばね側壁（４ｂ）　、　（４ｂ）間にそ
の片側が一方の側壁（４ｂ）に固着された状態で挟持さ
れている。

以上の構成を有するこの第２の実施例のクリップスプリ
ングにあっては、閉塞するように傾斜した板ばね側壁（
４ｂ）　、　（４ｂ）に沿うことにより、拡開するよう
になされた把持部材（５１，（５）先端部（５ｂ）。

（５ｂ）にて、第４図に示すように、被覆管（１１）を
内側から把持させる。

そして、被覆管への挿入は、先の実施例と同様に板ばね
側壁（４ｂ）　、　（４ｂ）の上端部を治具にて内側か
ら把持し、これにより拡開していた把持部材先端部（５
ｂ）　、　（５ｂ）を閉じしめて、第４図に示す被覆管
内の燃料ペレット積層体（Ｐ）上端まで挿入する。

このようにして被覆管内に挿入されたクリップスプリン
グは、燃料輸送時等の低温時においては、上述のように
被覆管を内側から把持することにより、燃料ペレットの
移動を抑制し、一方、高温時においては、板ばね側壁（
４ｂ）　、　（４ｂ）間に挟持された金属片（６）が膨
張して上記側壁（４ｂ）　、　（４ｂ）を押し拡げ、把
持部材先端部（５ｂ）　、　（５ｂ）を閉じしめて把持
部材（５）と被覆管内面との摩擦を解き、上記燃料゛ペ
レットの移動を許容せしめる。

以上、本発明の詳細な説明したが、本発明はこれに限ら
れることなく目的を逸脱しない限りにおいて適宜変更可
能であることは云うまでもなく、例えば把持部材は線材
でなく板状のものであってもよい。

また、これらのクリップスプリングの被覆管への挿入は
、前記した治具以外、例えば把持部の下半部（先端部側
）を挟むような治具を使用しても可能である。

（発明の効果） 以ト説明し７だように、本発明請求項１に記載のクリッ
プスプリングは、Ｕ挟板ばねの側壁１端部に１対の把持
部材の基端部な取着し７、該把拮部＋４が仮ばねの折曲
部を支点とシアー（その先端部が拡開するよ・）なし１
、史に板ばね側壁を拡開方向に４＝Ｊ勢する熱膨張十人
なる金属環を上記扱ばね側壁に嵌着したものであり、ま
た、本発明請求項２に記載のクリップスプリングは、Ｕ
挟板ばねの側壁１ｒ、、　ｉＱ部に１対の把持部材の基
端部を取着゛４ると共Ｑ？、該把持部材が板ばねの折曲
部を支点としてイの先端部が拡開するようになし、１−
記載かばね側壁間に熱膨張十人なる金属片を挟持させた
ものであって、これら本発明クリップスプリングは、常
’／Ａｎ　１１％は燃料棒被覆管を内側から把持して燃
料ペレソｉの移動を抑制し７、一方、原子炉稼動時の高
温Ｃコおい°Ｃは各々の熱膨張十人なる金属環あるいは
金属片が作用して把持部材と被覆管内面との摩擦４解き
、。

燃料ペレットの移動を許容ゼしめることが可能で、また
その被覆管への挿入に際しては、板ばねドア端部を内側
から広い拌触面積４も、・、（１泊見にで把持し７・）
るごとから挿入中にり１れたりすることがなくなり、該
イ１業を著し５く容易ならし２め、ｊ、７かも構ｉｇｉ
が筒中なことからばね力の滅、衰が小゛ごあると共に、
（ｉ用における信頼性も高く、か・′、）部材の体積が
小さいご古から被覆管シト・・ノ・ノ、のボイド体積の
増大を図り得る等、多くの有用な効果イ奏するもので・
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はオ発明第１の実施例をＡ１す斜視１図、第２図
は木発明第２の実施例を示す斜視図、第３図は第１の実
施例の取着状態を示す説明図、第４図は第２の実施例の
取着状態を示す斜視図、第５図は従来のＣ型ばねクリッ
プを示す斜視図、第６図は燃料棒の概要図である。 （１，）、　（４１・・・板ばね、　（２＋、　（５）
・・・把持部材、（３）・・・金属環、　（６）・・・
金属片。 第１図 ｂ ２？／イＱ 第３図 第２図 第４図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃料棒被覆管のプレナム内に挿入され、燃料ペレッ
   トの移動を制御する原子燃料棒用クリップスプリングで
   あって、底壁と、該底壁両側から折曲により立設された
   互いに対向する側壁からなるＵ状の板ばねと、該板ばね
   の各側壁上端部に基端部が取着され、板ばね外側を通り
   、折曲部より下方に拡開して先端部が延設された１対の
   把持部材と、前記板ばねの両側壁外側を廻って嵌着され
   、該板ばね側壁を拡開する方向に付勢せしめる熱膨張率
   大なる金属環とからなることを特徴とする原子燃料棒用
   クリップスプリング。 ２、燃料棒被覆管のプレナム内に挿入され、燃料ペレッ
   トの移動を制御する原子燃料棒用クリップスプリングで
   あって、底壁と、該底壁両側から折曲により立設された
   互いに対向する側壁からなるＵ状の板ばねと、該板ばね
   の各側壁上端部に基端部が取着され、板ばね外側を通り
   、折曲部より下方に拡開して先端部が延設された１対の
   把持部材と、上記板ばねの側壁間に挟持された熱膨張率
   大なる金属片からなることを特徴とする原子燃料棒用ク
   リップスプリング。