JPH07198884A - スペーサ - Google Patents
スペーサInfo
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- JPH07198884A JPH07198884A JP6269979A JP26997994A JPH07198884A JP H07198884 A JPH07198884 A JP H07198884A JP 6269979 A JP6269979 A JP 6269979A JP 26997994 A JP26997994 A JP 26997994A JP H07198884 A JPH07198884 A JP H07198884A
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-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/34—Spacer grids
- G21C3/344—Spacer grids formed of assembled tubular elements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Supports For Pipes And Cables (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 製作容易な沸騰水型軽水炉のための燃料棒の
スペーサを提供する。 【構成】 本発明は原子炉のための燃料集合体とスペー
サ7を提供し、前記スペーサは複数個のセル9を有し、
これらは燃料集合体の中で束を形成するためにセル内を
貫通する平行な細長い要素を保持し、相互に固定してい
る。前記セルは管状になっており、その内部には、スリ
ーブ材料の中に形成された、4個の細長い、独立的に非
弾性的なサポート10、あるいはスリーブ材料の中に形
成された2個の細長い、独立的に非弾性的なサポート1
0と、2個の独立的な弾性的なサポートとが設けられて
おり、前記サポートが細長い要素を全ての側部から位置
付けるようになっている。
スペーサを提供する。 【構成】 本発明は原子炉のための燃料集合体とスペー
サ7を提供し、前記スペーサは複数個のセル9を有し、
これらは燃料集合体の中で束を形成するためにセル内を
貫通する平行な細長い要素を保持し、相互に固定してい
る。前記セルは管状になっており、その内部には、スリ
ーブ材料の中に形成された、4個の細長い、独立的に非
弾性的なサポート10、あるいはスリーブ材料の中に形
成された2個の細長い、独立的に非弾性的なサポート1
0と、2個の独立的な弾性的なサポートとが設けられて
おり、前記サポートが細長い要素を全ての側部から位置
付けるようになっている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は軽水炉、特に沸騰水型軽
水炉用の燃料集合体とスペーサとに関する。前記燃料集
合体は細長い燃料棒の束を有し、前記燃料棒は前記束に
沿って相互に離隔した関係になって配置された複数個の
スペーサによって保持、固定されている。前記スペーサ
は燃料棒を相互に固定するための複数個のセルからな
る。冷却材、例えば、水は、普通は垂直に配置された燃
料集合体の下から上方へ流れるようになっており、核反
応をしている間に集合体の中に配置された燃料棒を冷却
する。
水炉用の燃料集合体とスペーサとに関する。前記燃料集
合体は細長い燃料棒の束を有し、前記燃料棒は前記束に
沿って相互に離隔した関係になって配置された複数個の
スペーサによって保持、固定されている。前記スペーサ
は燃料棒を相互に固定するための複数個のセルからな
る。冷却材、例えば、水は、普通は垂直に配置された燃
料集合体の下から上方へ流れるようになっており、核反
応をしている間に集合体の中に配置された燃料棒を冷却
する。
【0002】
【従来の技術】沸騰水型軽水炉における燃料集合体は、
しばしば長方形あるいは正方形の断面をした細長い管状
容器を有し、これは両端が解放されていて、原子炉冷却
材が流れることのできる連続的な流路を形成している。
前記燃料集合体はある種の一定の、通常は対称的なパタ
ーンになって平行に配置された、これもまた細長い管状
の燃料棒を多数有している。前記燃料棒は頂部において
は上部タイプレートによって、また底部においては下部
タイプレートによって保持されている。冷却材が燃料棒
の周りを望み通りに通過できるようにするためには、こ
れらの燃料棒を相互にある距離を置いて保持することが
重要であり、原子炉が運転中に曲がったりあるいは振動
したりするのを防いでいる。この目的のために、燃料集
合体の縦方向に沿って分配された複数個のスペーサが用
いられる。
しばしば長方形あるいは正方形の断面をした細長い管状
容器を有し、これは両端が解放されていて、原子炉冷却
材が流れることのできる連続的な流路を形成している。
前記燃料集合体はある種の一定の、通常は対称的なパタ
ーンになって平行に配置された、これもまた細長い管状
の燃料棒を多数有している。前記燃料棒は頂部において
は上部タイプレートによって、また底部においては下部
タイプレートによって保持されている。冷却材が燃料棒
の周りを望み通りに通過できるようにするためには、こ
れらの燃料棒を相互にある距離を置いて保持することが
重要であり、原子炉が運転中に曲がったりあるいは振動
したりするのを防いでいる。この目的のために、燃料集
合体の縦方向に沿って分配された複数個のスペーサが用
いられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】冷却材が炉心の中を上
方へ流れると、この流れは、燃料棒に対して水平方向に
影響を与え、燃料棒が振動を開始するような力成分を誘
起する。これらの振動は燃料棒に対して摩耗損傷を与え
ることがある。前記摩耗損傷は燃料棒がスペーサセルの
内部の固定的な、あるいは弾性的なサポートと接触する
点において主として発生する。困ったケースにおいて
は、摩耗損傷によって燃料棒の管が貫通してしまい、核
***生成物が炉心の中へ放出されてしまう。
方へ流れると、この流れは、燃料棒に対して水平方向に
影響を与え、燃料棒が振動を開始するような力成分を誘
起する。これらの振動は燃料棒に対して摩耗損傷を与え
ることがある。前記摩耗損傷は燃料棒がスペーサセルの
内部の固定的な、あるいは弾性的なサポートと接触する
点において主として発生する。困ったケースにおいて
は、摩耗損傷によって燃料棒の管が貫通してしまい、核
***生成物が炉心の中へ放出されてしまう。
【0004】スペーサ間の距離を減少させることによ
り、摩耗に対するマージンを増加させることが知られて
いる。しかしながら、このことは他の問題、即ち、スペ
ーサが個々に大きな流れ抵抗を有していて、冷却材が燃
料集合体の中を流れる間の全圧力損失が所定の値を越え
てはならないという問題の原因となる。
り、摩耗に対するマージンを増加させることが知られて
いる。しかしながら、このことは他の問題、即ち、スペ
ーサが個々に大きな流れ抵抗を有していて、冷却材が燃
料集合体の中を流れる間の全圧力損失が所定の値を越え
てはならないという問題の原因となる。
【0005】スペーサの設計ということは、矛盾する要
求を考慮しなければならないことを意味している。一方
においては、燃料棒の歪みと振動とを減少させ、大きな
熱応力及び水圧力に耐えるためにスペーサは充分強くな
ければならない。燃料棒上の接触点における局部摩耗を
最少にするために、燃料棒との間に充分な接触面積が設
けられていなければならない。燃料棒のスウェリングに
も耐えることができなければならない。他方で、スペー
サは中性子吸収を最少にするために、最少量の材料を用
いるように設計しなければならない。流れ抵抗を最少に
するように設計しなければならず、また製作材料は中性
子吸収の少ない材料、例えばジルコニウムでなければな
らない。
求を考慮しなければならないことを意味している。一方
においては、燃料棒の歪みと振動とを減少させ、大きな
熱応力及び水圧力に耐えるためにスペーサは充分強くな
ければならない。燃料棒上の接触点における局部摩耗を
最少にするために、燃料棒との間に充分な接触面積が設
けられていなければならない。燃料棒のスウェリングに
も耐えることができなければならない。他方で、スペー
サは中性子吸収を最少にするために、最少量の材料を用
いるように設計しなければならない。流れ抵抗を最少に
するように設計しなければならず、また製作材料は中性
子吸収の少ない材料、例えばジルコニウムでなければな
らない。
【0006】沸騰水型軽水炉のスペーサを設計する際の
他の重要な要素は、スペーサが、冷却材を適切に混合す
ることによって、確実に燃料棒を良好に冷却することが
できるということである。冷却が不十分である場合に
は、いわゆるドライアウトが生じることがある。厳しい
場合には、ドライアウトによって燃料棒の管は貫通して
しまう。
他の重要な要素は、スペーサが、冷却材を適切に混合す
ることによって、確実に燃料棒を良好に冷却することが
できるということである。冷却が不十分である場合に
は、いわゆるドライアウトが生じることがある。厳しい
場合には、ドライアウトによって燃料棒の管は貫通して
しまう。
【0007】定常的な原子炉運転中における最少許容的
なドライアウトマージンは、通常運転中においても、ま
た予測される過度変化中においても、ドライアウトによ
って生じる燃料棒の損傷のリスクを許容可能な限り少な
くする値を有していなければならない。
なドライアウトマージンは、通常運転中においても、ま
た予測される過度変化中においても、ドライアウトによ
って生じる燃料棒の損傷のリスクを許容可能な限り少な
くする値を有していなければならない。
【0008】このようにスペーサは例の流れに影響を与
え、従って燃料棒の冷却にも影響を与える。冷却材がス
ペーサをまだ通過していないスペーサの直下の領域にお
いては、燃料棒を覆っている冷却材の薄膜の劣化が生
じ、一方、冷却材がスペーサを通過した直後におけるス
ペーサの直上の領域においては、代わって水の膜の強化
が生じる。冷却材の膜の強化は、冷却材がスペーサを通
過する時に、冷却材に生じる乱流によって得られる。ド
ライアウトの発生するリスクが最大になる場所は、スペ
ーサの直下における燃料棒の上部部分である。
え、従って燃料棒の冷却にも影響を与える。冷却材がス
ペーサをまだ通過していないスペーサの直下の領域にお
いては、燃料棒を覆っている冷却材の薄膜の劣化が生
じ、一方、冷却材がスペーサを通過した直後におけるス
ペーサの直上の領域においては、代わって水の膜の強化
が生じる。冷却材の膜の強化は、冷却材がスペーサを通
過する時に、冷却材に生じる乱流によって得られる。ド
ライアウトの発生するリスクが最大になる場所は、スペ
ーサの直下における燃料棒の上部部分である。
【0009】既知のスペーサは、しばしば、交差的に配
置され、端部において自立した帯板の格子でできてお
り、これらの帯板はほぼ正方形のセルを形成している。
セルの内側には、普通、セルを貫通する燃料棒あるいは
制御棒案内管を全ての側部から位置づけるための、固定
的な、及び(あるいは)弾性的なサポートが配置されて
いる。沸騰水型軽水炉のためのスペーサにはスリーブか
らなる格子で設計することが知られており、この場合の
スリーブは、例えば、異なったばね定数を有した1ある
いはそれ以上の材料でできている。スウェーデン特許第
469047には、2つの材料でできたスペーサが示さ
れている。スリーブでできた格子は帯板でできた格子よ
りも良好な冷却状態を提供するが、それはスリーブが少
なくともほぼ円形の形になっており、通常は円形になっ
た燃料棒に対してより良く一致しているからである。よ
り良好な冷却特性は、水が帯板が相互に交差している部
分、即ち、燃料棒の間で、燃料棒からある程度離れたと
ころで蓄積されがちであり、一方、スリーブセルの場合
には、水が燃料棒に最も近いところに配置されたスリー
ブの壁部において蓄積するという事実によって得られ
る。
置され、端部において自立した帯板の格子でできてお
り、これらの帯板はほぼ正方形のセルを形成している。
セルの内側には、普通、セルを貫通する燃料棒あるいは
制御棒案内管を全ての側部から位置づけるための、固定
的な、及び(あるいは)弾性的なサポートが配置されて
いる。沸騰水型軽水炉のためのスペーサにはスリーブか
らなる格子で設計することが知られており、この場合の
スリーブは、例えば、異なったばね定数を有した1ある
いはそれ以上の材料でできている。スウェーデン特許第
469047には、2つの材料でできたスペーサが示さ
れている。スリーブでできた格子は帯板でできた格子よ
りも良好な冷却状態を提供するが、それはスリーブが少
なくともほぼ円形の形になっており、通常は円形になっ
た燃料棒に対してより良く一致しているからである。よ
り良好な冷却特性は、水が帯板が相互に交差している部
分、即ち、燃料棒の間で、燃料棒からある程度離れたと
ころで蓄積されがちであり、一方、スリーブセルの場合
には、水が燃料棒に最も近いところに配置されたスリー
ブの壁部において蓄積するという事実によって得られ
る。
【0010】帯板の格子によるスペーサの他の欠点は、
それらが高価であり、製造が複雑である事にある。
それらが高価であり、製造が複雑である事にある。
【0011】CH 460965の図8には、スリーブ
のコーナー部に配置された細長い***部を有したスリー
ブスペーサが示されている。6個の壁部を有したスリー
ブの形状は、スリーブが六角格子に配置された時に、隆
起部の設けられた壁部を除いて壁部が相互に密接するで
あろうということを意味する。このことは更に、スリー
ブの弾性特性が***部をそのものにおける弾性部分に限
定されていることを意味する。この実施例の欠点は***
部をそのものにおける弾性部分のみが燃料棒とスペーサ
に生じる力を蓄積するという点にある。
のコーナー部に配置された細長い***部を有したスリー
ブスペーサが示されている。6個の壁部を有したスリー
ブの形状は、スリーブが六角格子に配置された時に、隆
起部の設けられた壁部を除いて壁部が相互に密接するで
あろうということを意味する。このことは更に、スリー
ブの弾性特性が***部をそのものにおける弾性部分に限
定されていることを意味する。この実施例の欠点は***
部をそのものにおける弾性部分のみが燃料棒とスペーサ
に生じる力を蓄積するという点にある。
【0012】既知のスペーサは、しばしば、完全に、あ
るいは部分的にインコネルでできており、これは良好な
強度と、スペーサ製作時の機械加工に関する良好な特性
とを備えた材料である。しかしながら、中性子吸収の可
能性の低い材料、即ち、ジルコニウム合金のような低吸
収材料で製作することが望ましい。ジルコニウム合金の
スペーサは反応度経済の観点からいって有利である。さ
らに、低吸収材料でできたスペーサは照射後も放射能が
少なく、このことは原子炉運転後にスペーサを扱う場合
に有利である。
るいは部分的にインコネルでできており、これは良好な
強度と、スペーサ製作時の機械加工に関する良好な特性
とを備えた材料である。しかしながら、中性子吸収の可
能性の低い材料、即ち、ジルコニウム合金のような低吸
収材料で製作することが望ましい。ジルコニウム合金の
スペーサは反応度経済の観点からいって有利である。さ
らに、低吸収材料でできたスペーサは照射後も放射能が
少なく、このことは原子炉運転後にスペーサを扱う場合
に有利である。
【0013】ジルコニウム合金における1つの難点は、
この材料が照射によって弛緩し、短時間の間にばね定数
が相当減少するという点にある。従来技術による固定的
なサポートは、普通は、燃料棒と点接触をするか、ある
いはスペーサの高さの小さな部分の上に延在した線接触
をするように設計される。点接触は摩耗の観点からいう
と望ましくない。
この材料が照射によって弛緩し、短時間の間にばね定数
が相当減少するという点にある。従来技術による固定的
なサポートは、普通は、燃料棒と点接触をするか、ある
いはスペーサの高さの小さな部分の上に延在した線接触
をするように設計される。点接触は摩耗の観点からいう
と望ましくない。
【0014】固定的なサポートは、普通は、セルを貫通
する燃料棒を全ての側部から位置付けるための、1ある
いはそれ以上の弾性的なサポートによって補足されてい
る。
する燃料棒を全ての側部から位置付けるための、1ある
いはそれ以上の弾性的なサポートによって補足されてい
る。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、摩耗に
対するマージンが良好で、良好な冷却を達成し、製作す
ることのできるスペーサを提供することにある。
対するマージンが良好で、良好な冷却を達成し、製作す
ることのできるスペーサを提供することにある。
【0016】本発明は原子炉のための、完全に、あるい
は部分的にジルコニウム合金でできた燃料集合体とスペ
ーサとに関し、前記スペーサはスリーブでできた直交的
な格子を有し、各々のスリーブがスリーブを貫通する細
長い要素、例えば燃料棒あるいは制御棒案内管を位置付
け、このスリーブの間に燃料チャンネルが形成される。
前記スリーブは管状になっており、その内側に4個の多
かれ少なかれ細長いサポートが設けられている。全ての
サポートは、スリーブの壁部材料の中で、スリーブの中
心に向かったカップ型断面を有した細長い***部と同様
に、細長い要素の縦方向と平行な方向に配置されてい
る。前記サポートはスリーブの外周に沿って均等に、好
ましくは90度の角度ピッチで配置されている。サポー
ト自身は弾性的ではないが、スリーブと一緒になると、
***部がスリーブの壁部で流路の方へ外側へ向かった部
分と一緒になって、流路内へ外側へ弾性的になることに
よって弾性体を形成する。前記サポートは、好ましく
は、スリーブの全長に沿って延在する。
は部分的にジルコニウム合金でできた燃料集合体とスペ
ーサとに関し、前記スペーサはスリーブでできた直交的
な格子を有し、各々のスリーブがスリーブを貫通する細
長い要素、例えば燃料棒あるいは制御棒案内管を位置付
け、このスリーブの間に燃料チャンネルが形成される。
前記スリーブは管状になっており、その内側に4個の多
かれ少なかれ細長いサポートが設けられている。全ての
サポートは、スリーブの壁部材料の中で、スリーブの中
心に向かったカップ型断面を有した細長い***部と同様
に、細長い要素の縦方向と平行な方向に配置されてい
る。前記サポートはスリーブの外周に沿って均等に、好
ましくは90度の角度ピッチで配置されている。サポー
ト自身は弾性的ではないが、スリーブと一緒になると、
***部がスリーブの壁部で流路の方へ外側へ向かった部
分と一緒になって、流路内へ外側へ弾性的になることに
よって弾性体を形成する。前記サポートは、好ましく
は、スリーブの全長に沿って延在する。
【0017】あるいは、前記内部サポートは4個のサポ
ートからなっていてもよく、少なくともその内の2個は
独立的に弾性的なサポートとして設計されており、少な
くとも1個は細長い***部の形をしたサポートになって
おり、4個のサポートが細長い要素を全ての側部から位
置付けするようになっている。前記独立的に弾性的なサ
ポートがスリーブの材料よりも弾性的な材料でできてい
ることが最も有利である。前記スリーブの材料は、例え
ば、ジルコニウム合金でできていてもよい。
ートからなっていてもよく、少なくともその内の2個は
独立的に弾性的なサポートとして設計されており、少な
くとも1個は細長い***部の形をしたサポートになって
おり、4個のサポートが細長い要素を全ての側部から位
置付けするようになっている。前記独立的に弾性的なサ
ポートがスリーブの材料よりも弾性的な材料でできてい
ることが最も有利である。前記スリーブの材料は、例え
ば、ジルコニウム合金でできていてもよい。
【0018】前記***部は、スリーブの中へ挿入された
細長い要素と接触するようになっている。この細長い接
触面は、細長い要素が、点接触あるいは短い長さの接触
と比べて、振動防止されているので、スペーサにおける
摩耗のリスクを減少させている。
細長い要素と接触するようになっている。この細長い接
触面は、細長い要素が、点接触あるいは短い長さの接触
と比べて、振動防止されているので、スペーサにおける
摩耗のリスクを減少させている。
【0019】前記スリーブの形状は単純な製作プロセス
を可能にする。スリーブの製作中は、スリーブは細長い
チューブから適当な長さに分割され、内部のマンドレル
と外部の工具とによって***部が形成される。***され
たチューブ片と、スリーブとが、例えばスポット溶接に
よって、格子状に結合される。
を可能にする。スリーブの製作中は、スリーブは細長い
チューブから適当な長さに分割され、内部のマンドレル
と外部の工具とによって***部が形成される。***され
たチューブ片と、スリーブとが、例えばスポット溶接に
よって、格子状に結合される。
【0020】前記スペーサは長さの異なったスリーブを
用いて設計してもよい。スペーサの下部、即ち、スペー
サの流体入口に異なったスリーブ長さを設け、冷却材
が、冷却材の流れる燃料集合体の断面に応じて、異なっ
た平面においてスペーサに到達するようにすることが特
に有利である。前記スリーブは少なくとも2つのグルー
プ、好ましくは3つのグループに分轄され、1つのグル
ープ内のスリーブは同一の長さを有しているが、別のグ
ループは異なった長さのスリーブを有している。前記グ
ループはスペーサの外周におけるスリーブと、スペーサ
の中心部におけるスリーブと、外周部と中心部との間に
配置されたスリーブとからなっている。前記グループの
長さは、上方へ流れる冷却材が最初にスペーサの外周部
に最も近くに配置されたグループに到達し、スペーサの
中心部に配置されたグループには最後に到達し、また多
分、スペーサの中心部と外周部との間に形成されたグル
ープには中間的に到達するように差がついているのが最
も有利である。
用いて設計してもよい。スペーサの下部、即ち、スペー
サの流体入口に異なったスリーブ長さを設け、冷却材
が、冷却材の流れる燃料集合体の断面に応じて、異なっ
た平面においてスペーサに到達するようにすることが特
に有利である。前記スリーブは少なくとも2つのグルー
プ、好ましくは3つのグループに分轄され、1つのグル
ープ内のスリーブは同一の長さを有しているが、別のグ
ループは異なった長さのスリーブを有している。前記グ
ループはスペーサの外周におけるスリーブと、スペーサ
の中心部におけるスリーブと、外周部と中心部との間に
配置されたスリーブとからなっている。前記グループの
長さは、上方へ流れる冷却材が最初にスペーサの外周部
に最も近くに配置されたグループに到達し、スペーサの
中心部に配置されたグループには最後に到達し、また多
分、スペーサの中心部と外周部との間に形成されたグル
ープには中間的に到達するように差がついているのが最
も有利である。
【0021】冷却材の入口におけるスペーサのスリーブ
長さに差がついていることは有利であり、その理由は、
冷却材が前記入口において大きな水圧力で反作用して、
細長い要素の周りにおける冷却材の膜を破壊するからで
ある。1つの束における、相対的に見える大きな振動の
リスクを有する燃料棒に長い方のスリーブを設けること
により、摩耗マージンに対して積極的な効果が得られ
る。
長さに差がついていることは有利であり、その理由は、
冷却材が前記入口において大きな水圧力で反作用して、
細長い要素の周りにおける冷却材の膜を破壊するからで
ある。1つの束における、相対的に見える大きな振動の
リスクを有する燃料棒に長い方のスリーブを設けること
により、摩耗マージンに対して積極的な効果が得られ
る。
【0022】スペーサセルの出口は、冷却材に良好な乱
流を与えるために、同一の平面内に有利的に配置されて
いる。
流を与えるために、同一の平面内に有利的に配置されて
いる。
【0023】個々のスペーサセルには、乱流を生じさせ
て、燃料棒の冷却を改善するための1あるいはそれ以上
の混合用のフィンが設けられてもよい。前記混合用のフ
ィンは燃料集合体の中に配置されたセルの上部エッジに
おいて配置されており、前記上部エッジから突出して、
セルの中心に向かったりあるいは中心から離れたりする
方向へ曲がったラグの形をしていたり、あるいは、セル
の壁部材料から打ち抜き加工された、あるいはセルの中
心へ向かった、あるいは中心から離れる方向へ曲がった
タブの形をしている。
て、燃料棒の冷却を改善するための1あるいはそれ以上
の混合用のフィンが設けられてもよい。前記混合用のフ
ィンは燃料集合体の中に配置されたセルの上部エッジに
おいて配置されており、前記上部エッジから突出して、
セルの中心に向かったりあるいは中心から離れたりする
方向へ曲がったラグの形をしていたり、あるいは、セル
の壁部材料から打ち抜き加工された、あるいはセルの中
心へ向かった、あるいは中心から離れる方向へ曲がった
タブの形をしている。
【0024】各々のスペーサには、束全体を取り囲んで
いる4側面フレームあるいはスカートのような、従来型
の構造部品が設けられていてもよい。
いる4側面フレームあるいはスカートのような、従来型
の構造部品が設けられていてもよい。
【0025】本発明の利点は、格子のセルの中で細長い
要素を固定するためのサポートがスリーブの壁部材料の
中へ一体構造的に組み入れられているので、個々のスリ
ーブの製作が簡単であるという点にある。
要素を固定するためのサポートがスリーブの壁部材料の
中へ一体構造的に組み入れられているので、個々のスリ
ーブの製作が簡単であるという点にある。
【0026】細長い***部の形をしたスリーブのサポー
トの形状は、燃料棒に対して大きな接触表面を与え、振
動とそれに関係する摩耗損傷とのリスクを減少させる。
スリーブ材料が貫通されていない場合においては、振動
の原因となるスペーサ内の冷却材のクロス流が防がれ
る。
トの形状は、燃料棒に対して大きな接触表面を与え、振
動とそれに関係する摩耗損傷とのリスクを減少させる。
スリーブ材料が貫通されていない場合においては、振動
の原因となるスペーサ内の冷却材のクロス流が防がれ
る。
【0027】前記スリーブは流れの方向において小さな
断面積を有しており、極めて小さな流れ抵抗を有し、従
って小さな圧力損失しか与えない。圧力損失が小さい
と、スペーサは燃料集合体の中では従来型のスペーサと
比べてもっと密に配置することができ、振動と摩耗損傷
とのリスクをさらに減少させ、同時に、冷却特性を改善
する。さらに、1個のスペーサあたりの燃料棒束の重量
が小さくなり、燃料棒の束を原子力プラントから出し入
れして移送する時に特に有利である。
断面積を有しており、極めて小さな流れ抵抗を有し、従
って小さな圧力損失しか与えない。圧力損失が小さい
と、スペーサは燃料集合体の中では従来型のスペーサと
比べてもっと密に配置することができ、振動と摩耗損傷
とのリスクをさらに減少させ、同時に、冷却特性を改善
する。さらに、1個のスペーサあたりの燃料棒束の重量
が小さくなり、燃料棒の束を原子力プラントから出し入
れして移送する時に特に有利である。
【0028】本発明の他の利点は、前記***部がスリー
ブ壁部の一部と一緒になって、流路の中へ外側へ弾性的
になっており、従って比較的長い弾性的な行路を達成し
ている点にある。この長い弾性的な行路は、小さな壁厚
と組み合わせることができ、この小さな壁厚は、ジルコ
ニウム合金を用いることによって可能となる。壁厚が小
さいと圧力損失も小さくなり、このことは特に沸騰水型
軽水炉の場合には極めて重要である。
ブ壁部の一部と一緒になって、流路の中へ外側へ弾性的
になっており、従って比較的長い弾性的な行路を達成し
ている点にある。この長い弾性的な行路は、小さな壁厚
と組み合わせることができ、この小さな壁厚は、ジルコ
ニウム合金を用いることによって可能となる。壁厚が小
さいと圧力損失も小さくなり、このことは特に沸騰水型
軽水炉の場合には極めて重要である。
【0029】主として以下の要因によって摩耗のリスク
が減少される。即ち、−スリーブの内部サポートと燃料
棒との間の接触表面が長いので、振動のリスクが減少す
る。−スリーブ材料が貫通されていない場合には、スペ
ーサ内のクロス流が防がれ、振動のリスクが減少され
る。−流れ方向におけるスリーブ材料の断面積が小さい
ことによって、スペーサによる圧力損失が小さくなり、
それによってスペーサは束に沿ってもっと密に配置する
ことができ、従って、燃料棒をより良好に支持し、燃料
棒が振動し始めるリスクが減少される。
が減少される。即ち、−スリーブの内部サポートと燃料
棒との間の接触表面が長いので、振動のリスクが減少す
る。−スリーブ材料が貫通されていない場合には、スペ
ーサ内のクロス流が防がれ、振動のリスクが減少され
る。−流れ方向におけるスリーブ材料の断面積が小さい
ことによって、スペーサによる圧力損失が小さくなり、
それによってスペーサは束に沿ってもっと密に配置する
ことができ、従って、燃料棒をより良好に支持し、燃料
棒が振動し始めるリスクが減少される。
【0030】本発明によるスペーサは製作が簡単であ
り、これに含まれる全てのスリーブは同一形状にするこ
とができ、多分異なった長さを有している。
り、これに含まれる全てのスリーブは同一形状にするこ
とができ、多分異なった長さを有している。
【0031】本発明は添付した図面を参照することによ
って、最も容易に理解されるであろう。
って、最も容易に理解されるであろう。
【0032】
【実施例】図1は沸騰水型軽水炉の燃料集合体1を示
し、これは燃料チャンネル2と呼ぶ細長い長方形断面の
管状容器を有している。前記燃料チャンネル2は両端に
おいて開放しており、原子炉冷却材の流れる連続的な流
路を形成している。燃料集合体1は束状になって平行に
配置された、これまた細長い管状の燃料棒3を多数有し
ており、それらの中には原子燃料ペレット4が収納され
ている。燃料棒3は頂部においては上部タイプレート5
によって、また底部においては下部タイプレート6によ
って保持されている。燃料棒3はスペーサ7によって相
互に離れて保持され、原子炉が運転中に燃料棒が曲がっ
たり、振動したりするのを防いでいる。
し、これは燃料チャンネル2と呼ぶ細長い長方形断面の
管状容器を有している。前記燃料チャンネル2は両端に
おいて開放しており、原子炉冷却材の流れる連続的な流
路を形成している。燃料集合体1は束状になって平行に
配置された、これまた細長い管状の燃料棒3を多数有し
ており、それらの中には原子燃料ペレット4が収納され
ている。燃料棒3は頂部においては上部タイプレート5
によって、また底部においては下部タイプレート6によ
って保持されている。燃料棒3はスペーサ7によって相
互に離れて保持され、原子炉が運転中に燃料棒が曲がっ
たり、振動したりするのを防いでいる。
【0033】図2はスリーブ9からなる直交格子を有し
たスペーサ7を示し、各々のスリーブ9はスリーブを貫
通する細長い要素、例えば燃料棒3あるいは制御棒案内
管8を位置付けるためのものである。スリーブ9の間に
は流路9aが形成されている。
たスペーサ7を示し、各々のスリーブ9はスリーブを貫
通する細長い要素、例えば燃料棒3あるいは制御棒案内
管8を位置付けるためのものである。スリーブ9の間に
は流路9aが形成されている。
【0034】図3は他の同様なスリーブ9に結合して、
図2における格子を形成するスリーブ9を示している。
前記スリーブ9は管状になっており、内部には4個のサ
ポートが設けられている。前記サポートはスリーブ9の
中心へ向かった細長い***部10からなっており、これ
は、細長い要素3,8を全ての側部から位置付ける手段
を提供している。前記サポートはスリーブ9の周囲に沿
って90度ピッチで均等に配置されている。サポートは
スリーブ9全体の長さに沿って延在している。
図2における格子を形成するスリーブ9を示している。
前記スリーブ9は管状になっており、内部には4個のサ
ポートが設けられている。前記サポートはスリーブ9の
中心へ向かった細長い***部10からなっており、これ
は、細長い要素3,8を全ての側部から位置付ける手段
を提供している。前記サポートはスリーブ9の周囲に沿
って90度ピッチで均等に配置されている。サポートは
スリーブ9全体の長さに沿って延在している。
【0035】図4は、スリーブ9の上部エッジから、ス
リーブ9の中心から外側へ角度をつけて延在したラグと
して形成された2つの混合用フィン11を備えたスリー
ブ9を示し、これは流れる冷却材に乱流を作り出し、冷
却特性を改善する。
リーブ9の中心から外側へ角度をつけて延在したラグと
して形成された2つの混合用フィン11を備えたスリー
ブ9を示し、これは流れる冷却材に乱流を作り出し、冷
却特性を改善する。
【0036】図5の(a),(b)は、スリーブ9の壁
部材料から打抜き加工されたタブの形をした混合用フィ
ン11を備えたスリーブ9を示し、これらのタブはスリ
ーブ9の縦方向軸線に対して直角な方向の軸線に沿っ
て、スリーブの中心に向かって内側へ曲げられている。
前記混合用フィン11は、スペーサ格子の中で隣接のス
リーブ9に対面したスリーブ9の表面の中央部に配置さ
れている。
部材料から打抜き加工されたタブの形をした混合用フィ
ン11を備えたスリーブ9を示し、これらのタブはスリ
ーブ9の縦方向軸線に対して直角な方向の軸線に沿っ
て、スリーブの中心に向かって内側へ曲げられている。
前記混合用フィン11は、スペーサ格子の中で隣接のス
リーブ9に対面したスリーブ9の表面の中央部に配置さ
れている。
【0037】図6の(a),(b)は、図5の(a),
(b)におけるのと同じタイプの混合用フィン11を備
えたスリーブ9を示しているが、これはスリーブ9の縦
方向軸線を横切る方向により大きい範囲に延在してい
る。
(b)におけるのと同じタイプの混合用フィン11を備
えたスリーブ9を示しているが、これはスリーブ9の縦
方向軸線を横切る方向により大きい範囲に延在してい
る。
【0038】図7の(a),(b)は、図6の(a),
(b)におけるのと同じタイプの混合用フィン11を備
えたスリーブを示しているが、これは横方向に移動され
ている。
(b)におけるのと同じタイプの混合用フィン11を備
えたスリーブを示しているが、これは横方向に移動され
ている。
【0039】図8の(a),(b)及び、図9の
(a),(b)は、スリーブ9の***面10の一部に配
置された混合用フィン11を備えたスリーブ9を示して
いる。前記混合用フィン11は、1つの軸線の周りで、
スリーブ9の縦方向軸線に対して、スリーブ9の中心か
ら外側へある角度だけ曲げられている。
(a),(b)は、スリーブ9の***面10の一部に配
置された混合用フィン11を備えたスリーブ9を示して
いる。前記混合用フィン11は、1つの軸線の周りで、
スリーブ9の縦方向軸線に対して、スリーブ9の中心か
ら外側へある角度だけ曲げられている。
【0040】図4から図9におけるスリーブ9には、今
まで示してきた混合用フィン11が1あるいはそれ以上
設けられていてもよく、それらは直線形状あるいは曲が
った形状になっていてもよい。スリーブ9には、また、
異なったタイプの混合用フィン11の組み合わせたもの
が設けられていてもよい。
まで示してきた混合用フィン11が1あるいはそれ以上
設けられていてもよく、それらは直線形状あるいは曲が
った形状になっていてもよい。スリーブ9には、また、
異なったタイプの混合用フィン11の組み合わせたもの
が設けられていてもよい。
【0041】図5から図9における実施例は、特に、製
造上の観点から有用である。それらは、また、このタイ
プの混合用フィン11が損傷に対してあまり敏感ではな
いので、組立ての観点からも有用である。
造上の観点から有用である。それらは、また、このタイ
プの混合用フィン11が損傷に対してあまり敏感ではな
いので、組立ての観点からも有用である。
【0042】図4から図9における全ての混合用フィン
11は、スリーブ9の上部エッジに配置されているとこ
ろが示されているが、これらのフィンはスリーブの任意
位置に配置してもよく、例えば、その中央部あるいはそ
の下部エッジに配置してもよい。
11は、スリーブ9の上部エッジに配置されているとこ
ろが示されているが、これらのフィンはスリーブの任意
位置に配置してもよく、例えば、その中央部あるいはそ
の下部エッジに配置してもよい。
【0043】図10はスリーブ9の下に吊された部分と
して設計されたスカート13を示し、前記スカート13
の上部部分はスリーブ9の下部エッジに固定されてい
て、スカート13を結合している。スカート13の上部
には、スリーブ9に固定しようとする複数個のラグ14
が設けられている。前記ラグ14は流れ方向に延在し、
スカート13の中心部に向かって少し曲げられている。
またスカート13の上部には、また、多数のフィン15
が設けられており、これらは燃料集合体1の中を流れる
冷却材を燃料棒の束の中心部へ向けて案内しようとす
る。スカート13の下部エッジには、また、スカート1
3の中心部へ向けて曲げられたラグ15aが設けられ、
燃料棒の束を燃料チャンネル2から出し入れする時に、
束の中で機械的に案内するようになっている。スペーサ
のスカート13はジルカロイ合金でできているのが適当
である。
して設計されたスカート13を示し、前記スカート13
の上部部分はスリーブ9の下部エッジに固定されてい
て、スカート13を結合している。スカート13の上部
には、スリーブ9に固定しようとする複数個のラグ14
が設けられている。前記ラグ14は流れ方向に延在し、
スカート13の中心部に向かって少し曲げられている。
またスカート13の上部には、また、多数のフィン15
が設けられており、これらは燃料集合体1の中を流れる
冷却材を燃料棒の束の中心部へ向けて案内しようとす
る。スカート13の下部エッジには、また、スカート1
3の中心部へ向けて曲げられたラグ15aが設けられ、
燃料棒の束を燃料チャンネル2から出し入れする時に、
束の中で機械的に案内するようになっている。スペーサ
のスカート13はジルカロイ合金でできているのが適当
である。
【0044】図11は、スリーブ9内の内部サポート
が、2つの独立的に弾性的なサポート16と細長い***
部10の形をした2つのサポートとを交互に有してい
て、細長い要素3,8を全ての側部から位置付けている
様子を示している。前記弾性的なサポート16は、最も
有利的には、スリーブの材料より弾性的な材料でできて
いる。弾性的なサポート16は相互に隣接して配置され
ている。
が、2つの独立的に弾性的なサポート16と細長い***
部10の形をした2つのサポートとを交互に有してい
て、細長い要素3,8を全ての側部から位置付けている
様子を示している。前記弾性的なサポート16は、最も
有利的には、スリーブの材料より弾性的な材料でできて
いる。弾性的なサポート16は相互に隣接して配置され
ている。
【0045】図12の(a),(b)からは、弾性的な
サポート16が、スリーブの壁部における開口9aの中
あるいはその上に配置されるようになった細長いプレー
ト帯16aとして形成されていることが明らかである。
前記細長いプレート帯16aの中心部には膨らみ部16
bが配置されており、そこには前記膨らみ部16bと同
一の方向に向かった凹所16cが配置され、前記凹所1
6cはスリーブ9を貫通する細長い要素3,8と弾性的
に接触しようとするものである。
サポート16が、スリーブの壁部における開口9aの中
あるいはその上に配置されるようになった細長いプレー
ト帯16aとして形成されていることが明らかである。
前記細長いプレート帯16aの中心部には膨らみ部16
bが配置されており、そこには前記膨らみ部16bと同
一の方向に向かった凹所16cが配置され、前記凹所1
6cはスリーブ9を貫通する細長い要素3,8と弾性的
に接触しようとするものである。
【0046】図13はスペーサ7を示し、このスペーサ
の下部は、長さの異なったスリーブ9が設けられている
ことが特徴である。前記スリーブ9は3つのグループに
分割されており、1つのグループにおけるスリーブ9は
同一の長さを有しているが、別のグループは異なった長
さのスリーブ9を有している。これらのグループは、ス
ペーサ7の周辺部におけるスリーブ9と、スペーサ7の
中心部におけるスリーブ9と、周辺部と中心部との間に
配置されたスリーブ9とからなっている。これらのグル
ープの長さは、上方へ流れる冷却材がスペーサ7の周辺
の最も近くに配置されたグループに最初に到達し、スペ
ーサの中心部に配置されたグループには最後に到達する
ように差がつけられている。スペーサの出口は1つの同
一平面の中に配置されている。
の下部は、長さの異なったスリーブ9が設けられている
ことが特徴である。前記スリーブ9は3つのグループに
分割されており、1つのグループにおけるスリーブ9は
同一の長さを有しているが、別のグループは異なった長
さのスリーブ9を有している。これらのグループは、ス
ペーサ7の周辺部におけるスリーブ9と、スペーサ7の
中心部におけるスリーブ9と、周辺部と中心部との間に
配置されたスリーブ9とからなっている。これらのグル
ープの長さは、上方へ流れる冷却材がスペーサ7の周辺
の最も近くに配置されたグループに最初に到達し、スペ
ーサの中心部に配置されたグループには最後に到達する
ように差がつけられている。スペーサの出口は1つの同
一平面の中に配置されている。
【図1】本発明によるスペーサを備えた沸騰水型軽水炉
の燃料集合体の部分断面的な側面図。
の燃料集合体の部分断面的な側面図。
【図2】本発明によるスペーサの図。
【図3】本発明のスペーサのための、3つの内部サポー
トを備えたスリーブの実施例の図。
トを備えたスリーブの実施例の図。
【図4】スリーブの別の実施例の斜視図。
【図5】スリーブの別の実施例の上面図および縦断側面
図。
図。
【図6】スリーブの別の実施例の上面図および縦断側面
図。
図。
【図7】スリーブの別の実施例の上面図および縦断側面
図。
図。
【図8】スリーブの別の実施例の上面図および縦断側面
図。
図。
【図9】スリーブの別の実施例の上面図およびスリーブ
の縦断側面図。
の縦断側面図。
【図10】本発明によるスペーサを取囲むようになった
スカートの例の図。
スカートの例の図。
【図11】本発明によるスペーサのための、2つの独立
的に弾性的なサポートを備えたスリーブの別の実施例の
図。
的に弾性的なサポートを備えたスリーブの別の実施例の
図。
【図12】弾性支持体の正面図及び長手方向断面図。
【図13】本発明のスペーサの別の実施例の斜視図。
1 燃料集合体 3,8 燃料棒 7 スペーサ 9 セル 10 ***部 11 混合用フィン 16 サポート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラス − ゴーラン ウィクトー スイス国ディエトリコン,ビュールストラ ーセ 6 (72)発明者 ディエトマル ヴォルフラム スウェーデン国エスキルスツナ,バリンゲ ベーゲン 6
Claims (12)
- 【請求項1】 沸騰水型軽水炉の細長い燃料棒(3,
8)を、複数の高さ位置のところで保持するためのスペ
ーサ(7)において、前記スペーサ(7)が管状になっ
ているセル(9)と前記セル間に形成されている流路と
を有する直交的な格子を具備し、前記セルの内部には前
記細長い要素を全ての側部から位置付ける4個の固定的
なサポートが設けられており、前記サポートがセルの中
心に向かった細長い***部(10)によってセル壁面に
形成されており、前記サポートが前記流路の中へ弾性的
に突出することができ、前記セル(9)がジルコニウム
合金でできていることを特徴とするスペーサ。 - 【請求項2】 請求項1記載のスペーサ(7)におい
て、前記***部(10)がセル(9)の全長に沿って延
在しているスペーサ。 - 【請求項3】 請求項1記載のスペーサ(7)におい
て、前記***部(10)がセル(9)の外周に沿って9
0度の角度ピッチで配分されているスペーサ。 - 【請求項4】 請求項1記載のスペーサ(7)におい
て、前記セル(9)の壁面が連続的になっているスペー
サ。 - 【請求項5】 請求項1記載のスペーサ(7)におい
て、前記セルがグループに分割されており、前記1つの
グループにおけるセルが同一の長さを有し、他のグルー
プにおけるセルが異なった長さを有しているスペーサ。 - 【請求項6】 沸騰水型軽水炉の細長い燃料棒(3,
8)を、複数の高さ位置のところで保持するためのスペ
ーサ(7)において、前記スペーサ(7)が管状になっ
ているセル(9)と前記セル間に形成されている流路と
を有する直交的な格子を具備し、前記セルの内部には4
個のサポートが設けられており、少なくとも2個の前記
サポートが独立的に弾性的なサポート(16)であり、
少なくとも1個のサポートがセルの壁面に形成された細
長いサポート(10)であり、前記4個のサポートが1
つの細長い要素(3,8)を全ての側部から位置付け、
前記セル(9)がジルコニウム合金でできていることを
特徴とするスペーサ。 - 【請求項7】 請求項6記載のスペーサ(7)におい
て、前記独立的に弾性的なサポート(16)が、セルの
材料よりも弾性的な材料でできているスペーサ。 - 【請求項8】 請求項6記載のスペーサ(7)におい
て、前記サポート(10,16)がセル(9)の外周に
沿って90度の角度ピッチで配分されているスペーサ。 - 【請求項9】 請求項6記載のスペーサ(7)におい
て、セル(9)の壁面において***した少なくともこれ
らのサポートがセル(9)の全長に沿って延在している
スペーサ。 - 【請求項10】 請求項1あるいは6記載のスペーサ
(7)において、前記セル(9)が、セルのエッジから
延在し、かつセル(9)の縦方向を横切る軸線の周り
で、セル(9)の中心へ向かって内側へ、あるいは前記
中心から外側へ曲げられたラグの形をした混合用フィン
(11)を有しているスペーサ。 - 【請求項11】 請求項1、6、あるいは10記載のス
ペーサ(7)において、前記セルが、セルの壁部材料か
ら打抜き加工された直線状あるいは曲線上の形になっ
て、セルの縦方向軸線を横切る軸線の周りで曲がった
り、あるいはセルの縦方向軸線に対してある角度をなし
て、セル(9)の中心へ向かって内側へ、あるいは前記
中心から外側へ曲げられたタブの形をした混合用フィン
(11)を有しているスペーサ。 - 【請求項12】 沸騰水型軽水炉のための燃料集合体
(1)において、細長い要素(3,8)の束に沿って、
異なった高さ位置のところで配置された各々のスペーサ
(7)が複数個のセル(9)からなる複数個のスペーサ
(7)によって保持された束を具備し、前記スペーサが
請求項1あるいは6あるいは10あるいは11記載のス
ペーサ(7)であることを特徴とするスペーサ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9303583-0 | 1993-11-02 | ||
SE9303583A SE510816C2 (sv) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | Spridare och bränslepatron för en kärnreaktor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07198884A true JPH07198884A (ja) | 1995-08-01 |
JP2657152B2 JP2657152B2 (ja) | 1997-09-24 |
Family
ID=20391587
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6269979A Expired - Lifetime JP2657152B2 (ja) | 1993-11-02 | 1994-11-02 | スペーサ |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5666389A (ja) |
JP (1) | JP2657152B2 (ja) |
DE (1) | DE4438493A1 (ja) |
SE (1) | SE510816C2 (ja) |
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