JPS63285490A - 燃料集合体における破片フィルタ下部ノズル - Google Patents
燃料集合体における破片フィルタ下部ノズルInfo
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- JPS63285490A JPS63285490A JP63102821A JP10282188A JPS63285490A JP S63285490 A JPS63285490 A JP S63285490A JP 63102821 A JP63102821 A JP 63102821A JP 10282188 A JP10282188 A JP 10282188A JP S63285490 A JPS63285490 A JP S63285490A
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
- G21C19/28—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
- G21C19/30—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps
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- 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
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- G—PHYSICS
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- G21C3/3206—Means associated with the fuel bundle for filtering the coolant, e.g. nozzles, grids
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- G21C19/307—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps specially adapted for liquids
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- 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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- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は一般に原子炉に関し、特に、燃料集合体におけ
る破片フィルタ機能を有する下部ノズル(破片フィルタ
下部ノズル)に関する。
る破片フィルタ機能を有する下部ノズル(破片フィルタ
下部ノズル)に関する。
先jJIbケ脱J−
原子炉の冷却材循環系統を構成する諸要素の製造、並び
に、その後における設置及び修理中、種々の運転条件下
で冷却材が還流する原子炉容器及びその関連の系統から
全ての破片の完全な除去を図るべく、苦心の努力が払わ
れている。破片の除去を確実にするために手の込んだ処
置が実施されているが、経験上、このような除去を行う
のに採用されている防護策にも拘わらず、幾つかのチッ
プ及び金属粒子が依然として系統内に隠れた状態で留ど
まっていることが分かっている。破片の大部分は金属屑
から成り、これらは、恐らく蒸気発生器の修理又は交換
の後に一次系内に残ったものであろう。
に、その後における設置及び修理中、種々の運転条件下
で冷却材が還流する原子炉容器及びその関連の系統から
全ての破片の完全な除去を図るべく、苦心の努力が払わ
れている。破片の除去を確実にするために手の込んだ処
置が実施されているが、経験上、このような除去を行う
のに採用されている防護策にも拘わらず、幾つかのチッ
プ及び金属粒子が依然として系統内に隠れた状態で留ど
まっていることが分かっている。破片の大部分は金属屑
から成り、これらは、恐らく蒸気発生器の修理又は交換
の後に一次系内に残ったものであろう。
特に、下部格子で捕捉される破片に起因する燃料集合体
の損傷は、近年、幾つかの原子炉で観察されている。破
片は、プラントが始動されると、下部炉心板の冷却材流
路六から燃料集合体の下部ノズルの流路穴を通って入っ
てくる。破片は、燃料集合体の下部格子の領域において
、その卵詰枠状のセル壁と燃料棒被覆管の下端部との間
の空間内に留とまる傾向がある。損傷は、燃料棒被覆管
の外壁と接触する破片のフレッチングにより生ぜしめら
れる燃料棒被覆管の穿孔から成る。また、この破片は下
部ノズルのプレート (所謂、アダプタ板)の流路穴内
でも引っ掛かり、流れている冷却材により該破片は旋回
され、これによって、燃料棒の被覆管が切断される恐れ
がある。
の損傷は、近年、幾つかの原子炉で観察されている。破
片は、プラントが始動されると、下部炉心板の冷却材流
路六から燃料集合体の下部ノズルの流路穴を通って入っ
てくる。破片は、燃料集合体の下部格子の領域において
、その卵詰枠状のセル壁と燃料棒被覆管の下端部との間
の空間内に留とまる傾向がある。損傷は、燃料棒被覆管
の外壁と接触する破片のフレッチングにより生ぜしめら
れる燃料棒被覆管の穿孔から成る。また、この破片は下
部ノズルのプレート (所謂、アダプタ板)の流路穴内
でも引っ掛かり、流れている冷却材により該破片は旋回
され、これによって、燃料棒の被覆管が切断される恐れ
がある。
原子炉から破片を除去するために、幾つかの異なった解
決策が提案され且つ試みられている。これらの試みのう
ちの多くは、米国特許第4,096,032号明細書に
論述されている。その他は、特願昭60−253905
号、特願昭60−255185号、特願昭60−273
586号、特願昭61−76821号及び特願昭61−
185383号明細書に開示されている。前記明細書の
各々に記載されている全ての手段は合理的に満足に動作
し、一般的に述べて、それらが企画されている範囲の運
転条件下では、それぞれの目的を達成しているが、原子
炉における破片の除去という問題に対する新たな解決策
の必要性が未だ存在している。この新たな解決策は、原
子炉の諸要素の現存の構造並びに動作と両立し、原子炉
の運転サイクル全体に亘って有効であり、そして、少な
くとも原子炉に設けるのに要する費用を上廻る総合的利
益をもたらすものでなければならない。
決策が提案され且つ試みられている。これらの試みのう
ちの多くは、米国特許第4,096,032号明細書に
論述されている。その他は、特願昭60−253905
号、特願昭60−255185号、特願昭60−273
586号、特願昭61−76821号及び特願昭61−
185383号明細書に開示されている。前記明細書の
各々に記載されている全ての手段は合理的に満足に動作
し、一般的に述べて、それらが企画されている範囲の運
転条件下では、それぞれの目的を達成しているが、原子
炉における破片の除去という問題に対する新たな解決策
の必要性が未だ存在している。この新たな解決策は、原
子炉の諸要素の現存の構造並びに動作と両立し、原子炉
の運転サイクル全体に亘って有効であり、そして、少な
くとも原子炉に設けるのに要する費用を上廻る総合的利
益をもたらすものでなければならない。
11A乱i
本発明は、上記必要性を満足するように設計された燃料
集合体における破片フィルタ下部ノズルを提供すること
にある。本発明による下部ノズルは、従来用いられてい
るものよりも小さな径の流路穴であって、下部格子を貫
通する開放空間よりも小さくされると同時にその数を増
やした前記流路穴を設ける、という概念を適用したプレ
ートを備えている。流路穴の直径は約4.83+++m
(0,190in、)が好適であり、この寸法は、損傷
を引き起こす寸法(以下、「損傷誘発寸法」と称する)
を有する破片をろ過できるように決められたものである
。このような寸法にしない場合、当該破片は、主に下部
ノズルと下部格子との間の領域内で、そして、下部格子
の開放空間内で集積し、燃料棒フレッチング損傷を引き
起こすであろう0本発明の発案段階では予期しなかった
ことだが、この概念は、本発明による破片フィルタ下部
ノズルにおける全流路面積が従来の下部ノズルの全流路
面積よりも小さくなっているにも拘わらず、従来の下部
ノズルに比較して破片フィルタ下部ノズルの圧力降下を
減じている。これは、原子炉の下部炉心板に設けられて
いる冷却材入口流路穴の真上に位置する下部ノズルの各
局部領域においては、従来の下部ノズルにおける大きな
流路穴の配列によって与えられる流路面積よりも、破片
フィルタ下部ノズルにおける小さな流路穴の配列によっ
て与えられる流路面積の方が相当に大きいからである。
集合体における破片フィルタ下部ノズルを提供すること
にある。本発明による下部ノズルは、従来用いられてい
るものよりも小さな径の流路穴であって、下部格子を貫
通する開放空間よりも小さくされると同時にその数を増
やした前記流路穴を設ける、という概念を適用したプレ
ートを備えている。流路穴の直径は約4.83+++m
(0,190in、)が好適であり、この寸法は、損傷
を引き起こす寸法(以下、「損傷誘発寸法」と称する)
を有する破片をろ過できるように決められたものである
。このような寸法にしない場合、当該破片は、主に下部
ノズルと下部格子との間の領域内で、そして、下部格子
の開放空間内で集積し、燃料棒フレッチング損傷を引き
起こすであろう0本発明の発案段階では予期しなかった
ことだが、この概念は、本発明による破片フィルタ下部
ノズルにおける全流路面積が従来の下部ノズルの全流路
面積よりも小さくなっているにも拘わらず、従来の下部
ノズルに比較して破片フィルタ下部ノズルの圧力降下を
減じている。これは、原子炉の下部炉心板に設けられて
いる冷却材入口流路穴の真上に位置する下部ノズルの各
局部領域においては、従来の下部ノズルにおける大きな
流路穴の配列によって与えられる流路面積よりも、破片
フィルタ下部ノズルにおける小さな流路穴の配列によっ
て与えられる流路面積の方が相当に大きいからである。
従って、本発明は原子炉用の燃料集合体において有効な
破片フィルタ下部ノズルに関するものであり、該燃料集
合体は、複数の核燃料棒と、該核燃料棒を組織イヒされ
た配列で支持し且つ液体冷却材の流通を許容する開放空
間が画成されている少なくとも1つの下部格子とを具備
している。破片フィルタ下部ノズルは、下部格子の下方
に隣接して配置され且つ前記燃料棒の下端の下方に配置
されている。該破片フィルタ下部ノズルは、(a)原子
炉の下部炉心板上に載置されるようになっている支持手
段と、(b)前記下部格子に面するよう前記支持手段に
固定されていると共に、前記冷却材の流通を許容する複
数の流路穴が穿設されているプレートであって、前記冷
却材により運ばれる破片が前記流路穴を通過できるほど
小さな場合には、鎖車さな破片は全て前記開放空間を通
過する一方、前記冷却材により運ばれる破片が前記開放
空間を通過できず前記下部格子内で集積するほど大きな
場合には、該大きな破片は全て前記流路穴を通過しない
ように、前記各流路穴の寸法が前記開放空間の最大寸法
よりも小さくなっている前記プレートと、を備えている
。
破片フィルタ下部ノズルに関するものであり、該燃料集
合体は、複数の核燃料棒と、該核燃料棒を組織イヒされ
た配列で支持し且つ液体冷却材の流通を許容する開放空
間が画成されている少なくとも1つの下部格子とを具備
している。破片フィルタ下部ノズルは、下部格子の下方
に隣接して配置され且つ前記燃料棒の下端の下方に配置
されている。該破片フィルタ下部ノズルは、(a)原子
炉の下部炉心板上に載置されるようになっている支持手
段と、(b)前記下部格子に面するよう前記支持手段に
固定されていると共に、前記冷却材の流通を許容する複
数の流路穴が穿設されているプレートであって、前記冷
却材により運ばれる破片が前記流路穴を通過できるほど
小さな場合には、鎖車さな破片は全て前記開放空間を通
過する一方、前記冷却材により運ばれる破片が前記開放
空間を通過できず前記下部格子内で集積するほど大きな
場合には、該大きな破片は全て前記流路穴を通過しない
ように、前記各流路穴の寸法が前記開放空間の最大寸法
よりも小さくなっている前記プレートと、を備えている
。
より詳細には、流路穴は円形の穴の形態をとり、断面寸
法は均一となっている。好適には、流路穴は、約4.8
3mm(0,190in、)又はそれ以下の径であり、
2.54cm四方(1in、四方)に約16個の密度で
密に設けられている。好適には、流路穴は4,83±0
.20111+1(0,190±0.008in、)の
径である。プレートの流路穴間に延びている部分、即ち
連結帯は、最大寸法が約2.54mm(1/1oin、
)である。更に、各流路穴は、該流路穴の中心軸線に対
して約12〜15度の角度で形成された長さが約3.5
8mm(0,140in、)の長いテーバ付き人口面取
り部分を有しているや更に、流路穴の大部分は、下部炉
心板の入口流路穴の真上に位置する部分でプレートを貫
通して画成されるのが好ましい。
法は均一となっている。好適には、流路穴は、約4.8
3mm(0,190in、)又はそれ以下の径であり、
2.54cm四方(1in、四方)に約16個の密度で
密に設けられている。好適には、流路穴は4,83±0
.20111+1(0,190±0.008in、)の
径である。プレートの流路穴間に延びている部分、即ち
連結帯は、最大寸法が約2.54mm(1/1oin、
)である。更に、各流路穴は、該流路穴の中心軸線に対
して約12〜15度の角度で形成された長さが約3.5
8mm(0,140in、)の長いテーバ付き人口面取
り部分を有しているや更に、流路穴の大部分は、下部炉
心板の入口流路穴の真上に位置する部分でプレートを貫
通して画成されるのが好ましい。
この発明の上記利点や効果及びその他の利点や効果は、
この発明の一実施例を示している図面に沿っての以下の
詳細な説明を読むことによって、当業者にとって明らか
となるであろう。
この発明の一実施例を示している図面に沿っての以下の
詳細な説明を読むことによって、当業者にとって明らか
となるであろう。
ル朋LJlLr脱泗−
以下の説明において、同一の参照符号は、全図面を通し
て同−又は相当部分を示している。また、以下の説明に
おいて、「前方」、「後方」、「左方」、「右方」、「
上方」、「下方j等の語は便宜上の言葉であり、限定的
な語として理解されるべきものではない。
て同−又は相当部分を示している。また、以下の説明に
おいて、「前方」、「後方」、「左方」、「右方」、「
上方」、「下方j等の語は便宜上の言葉であり、限定的
な語として理解されるべきものではない。
二痕漕j]11
図面、特に第1図を参照すると、この図には、燃料集合
体が、参照符号10で総括的に表され垂直方向に短縮し
た形態の立面図で示されている。この燃料集合体10は
、加圧水型原子炉に用いられている型式であり、下端に
本発明の破片フィルタ下部ノズル(以下で詳説する)が
設けられた構造スクルトンを有している。破片フィルタ
下部ノズル12は、原子炉(図示しない)の炉心領域に
おける下部炉心板14上に燃料集合体10を支持する。
体が、参照符号10で総括的に表され垂直方向に短縮し
た形態の立面図で示されている。この燃料集合体10は
、加圧水型原子炉に用いられている型式であり、下端に
本発明の破片フィルタ下部ノズル(以下で詳説する)が
設けられた構造スクルトンを有している。破片フィルタ
下部ノズル12は、原子炉(図示しない)の炉心領域に
おける下部炉心板14上に燃料集合体10を支持する。
また、燃料集合体10の構造スケルトンは、下部ノズル
12の他に、上部ノズル16と、下部ノズル12及び上
部ノズル16の間で縦軸方向に延び且つ両端がそれぞれ
の側の前記ノズルに固定されている複数の案内管、即ち
案内シンプル18とを有している。
12の他に、上部ノズル16と、下部ノズル12及び上
部ノズル16の間で縦軸方向に延び且つ両端がそれぞれ
の側の前記ノズルに固定されている複数の案内管、即ち
案内シンプル18とを有している。
更に、この燃料集合体10は、案内シンプル18に沿っ
て軸線方向に互いに隔てられ且つ該案内シンプル18に
取り付けられた複数の横向きの格子20と、該格子20
によって互いに横方向に隔てられ且つ支持された細長い
核燃料棒Z2の組織化された配列とを備えている。また
、燃料集合体10は、その中心に配置され上部と下部の
ノズル12.16間で延びこれらに取り付けられている
計装管24を有していている。燃料集合体10は、各部
材のこのような配列によって、構成部材を損傷させるこ
となく普通に取り汲うことのできる一体的なユニットを
形成している。
て軸線方向に互いに隔てられ且つ該案内シンプル18に
取り付けられた複数の横向きの格子20と、該格子20
によって互いに横方向に隔てられ且つ支持された細長い
核燃料棒Z2の組織化された配列とを備えている。また
、燃料集合体10は、その中心に配置され上部と下部の
ノズル12.16間で延びこれらに取り付けられている
計装管24を有していている。燃料集合体10は、各部
材のこのような配列によって、構成部材を損傷させるこ
となく普通に取り汲うことのできる一体的なユニットを
形成している。
上述したように、燃料集合体10において前記配列の燃
料棒22は、燃料集合体10の長手方向に沿って互いに
離間された格子20によって相互に隔てられた関係に保
持されている。各燃料棒22は核燃料ペレット26を具
備しており、燃料棒22の両端は上部端栓28と下部端
栓30により閉じられている。燃料ペレット26は、上
部端栓28とペレット積重体の上部との間に配置された
プレナムばね32により、積重状態に維持されている。
料棒22は、燃料集合体10の長手方向に沿って互いに
離間された格子20によって相互に隔てられた関係に保
持されている。各燃料棒22は核燃料ペレット26を具
備しており、燃料棒22の両端は上部端栓28と下部端
栓30により閉じられている。燃料ペレット26は、上
部端栓28とペレット積重体の上部との間に配置された
プレナムばね32により、積重状態に維持されている。
核***性物質から構成された燃料ペレット26は、原子
炉の反応出力の発生を担っている。水又はホウ素含有水
のような液体の減速・冷却材は、下部炉心板14の複数
の流路穴を通して燃料集合体10へと上方に圧送される
。
炉の反応出力の発生を担っている。水又はホウ素含有水
のような液体の減速・冷却材は、下部炉心板14の複数
の流路穴を通して燃料集合体10へと上方に圧送される
。
燃料集合体10の下部ノズル12は冷却材を、案内シン
プル18を通り且つ燃料集合体10の燃料棒22に沿っ
て上向きに流し、炉心に発生される熱を抜き出して有用
な仕事を行わせる。
プル18を通り且つ燃料集合体10の燃料棒22に沿っ
て上向きに流し、炉心に発生される熱を抜き出して有用
な仕事を行わせる。
核***過程を制御するために、多数の制御棒34が、燃
料集合体10内に予め定められた位置で配設されている
案内シンプル18内に往復可能に設けられている、特に
、上部ノズル16の上方に配置されている制御棒クラス
タ制御機構36が制御棒34を支持している。制御機構
36は、複数の放射方向に延びるフルーク若しくはアー
ム38を備えためねじ付きの円筒部材37を有している
。各アーム38は制御棒34と相互に連結され、これに
よって、制御機構36が、案内シンプル1日内で制御棒
34を垂直に動かし、もって、周知の態様で燃料集合体
10の核***過程を制御するよう駆動可能となっている
。
料集合体10内に予め定められた位置で配設されている
案内シンプル18内に往復可能に設けられている、特に
、上部ノズル16の上方に配置されている制御棒クラス
タ制御機構36が制御棒34を支持している。制御機構
36は、複数の放射方向に延びるフルーク若しくはアー
ム38を備えためねじ付きの円筒部材37を有している
。各アーム38は制御棒34と相互に連結され、これに
よって、制御機構36が、案内シンプル1日内で制御棒
34を垂直に動かし、もって、周知の態様で燃料集合体
10の核***過程を制御するよう駆動可能となっている
。
゛片フィルタ ノズル
前述したように、格子20のうち最下部の格子(下部格
子)で或はその下で捕捉された破片に起因する燃料集合
体の損傷が問題となることが分がっている。従って、こ
のような損傷の発生を防止するために、破片が下部ノズ
ルの流路穴を通るのを防ぐことが極めて望ましい。
子)で或はその下で捕捉された破片に起因する燃料集合
体の損傷が問題となることが分がっている。従って、こ
のような損傷の発生を防止するために、破片が下部ノズ
ルの流路穴を通るのを防ぐことが極めて望ましい。
本発明は下部ノズル12に関し、この下部ノズル12は
、下部炉心板14上に燃料集合体10を支持するばかり
でなく、そこを通って上方に流れる冷却材から、損傷を
与える可能性がある寸法の破片をろ遇するよう鋤く特徴
を有している。この破片フィルタ下部ノズル12は、下
部炉心板14に燃料集合体10を支持するための複数の
隅の脚部42の形態をとる支持手段を有し、また、溶接
等により該脚部42に適宜に取り付けられた実質的に矩
形の平らなプレート46を有している。第2図に示され
るように、従来の下部ノズル゛12^のプレート46^
は、2種の径寸法(例えば、6.35n+m(0,25
in、)及び12.7mm (0,50in、))を有
する比較的に大きな流路穴48八、4811が多数設け
られている。流路穴48^、48Bのそれぞれの径は、
冷却材の流れで通常運ばれる損傷誘発寸法の破片を通す
のに十分なほど大きい。
、下部炉心板14上に燃料集合体10を支持するばかり
でなく、そこを通って上方に流れる冷却材から、損傷を
与える可能性がある寸法の破片をろ遇するよう鋤く特徴
を有している。この破片フィルタ下部ノズル12は、下
部炉心板14に燃料集合体10を支持するための複数の
隅の脚部42の形態をとる支持手段を有し、また、溶接
等により該脚部42に適宜に取り付けられた実質的に矩
形の平らなプレート46を有している。第2図に示され
るように、従来の下部ノズル゛12^のプレート46^
は、2種の径寸法(例えば、6.35n+m(0,25
in、)及び12.7mm (0,50in、))を有
する比較的に大きな流路穴48八、4811が多数設け
られている。流路穴48^、48Bのそれぞれの径は、
冷却材の流れで通常運ばれる損傷誘発寸法の破片を通す
のに十分なほど大きい。
本発明による破片フィルタ下部ノズル12のプレート4
6においては、従来の大きな流路穴48^、48Bが、
より多数の且つより小さな流路穴48に置き換えられ、
該流路穴48は、冷却材がプレート46及び燃料集合体
10を通過する際に悪影響や圧力降下を生ずることなく
損傷寸法の破片をろ過するよう寸法状めされている。こ
の破片フィルタ下部ノズル12は、第6図に示されるよ
うに、プレート46における流路穴48の数と寸法、及
び、各流路穴48での入口面取り部分50の寸法とを除
き、従来の下部ノズル12^と同様である。流路穴48
は、断面寸法が一定で、且つ、プレート46の全面を実
質的に覆う配列で設けられるのが好ましい。
6においては、従来の大きな流路穴48^、48Bが、
より多数の且つより小さな流路穴48に置き換えられ、
該流路穴48は、冷却材がプレート46及び燃料集合体
10を通過する際に悪影響や圧力降下を生ずることなく
損傷寸法の破片をろ過するよう寸法状めされている。こ
の破片フィルタ下部ノズル12は、第6図に示されるよ
うに、プレート46における流路穴48の数と寸法、及
び、各流路穴48での入口面取り部分50の寸法とを除
き、従来の下部ノズル12^と同様である。流路穴48
は、断面寸法が一定で、且つ、プレート46の全面を実
質的に覆う配列で設けられるのが好ましい。
プレート46の部分拡大図である第4図に示されるよう
に、流路穴48の直径は、下部格子20で通常捕らえら
れる寸法の破片の通過を許容しないものである。破片が
これらの流路穴48を通るのに十分に小さいならば、そ
の破片は格子20をも通過するであろう、これは、小さ
い流路穴48の直径が格子20のセル54を貫通する障
害物の全くない空間、即ち開放空間52の最大寸法”d
”よりも小さいからである(第5図参照)、このような
空間52は、典型的には、格子20を構成する交差した
帯板58により形成されるコーナー56の隣接部に見ら
れ、コーナー56と、帯板58に形成されたディンプル
60及びスプリング62と、格子セル54を通って延び
る燃料棒22とにより囲まれている。十分に小さな破片
を確実に格子20の空間52を通過させることによって
、本発明による破片フィルタ下部ノズル12は、破片に
jる燃料棒の損傷の可能性を相当に減する。
に、流路穴48の直径は、下部格子20で通常捕らえら
れる寸法の破片の通過を許容しないものである。破片が
これらの流路穴48を通るのに十分に小さいならば、そ
の破片は格子20をも通過するであろう、これは、小さ
い流路穴48の直径が格子20のセル54を貫通する障
害物の全くない空間、即ち開放空間52の最大寸法”d
”よりも小さいからである(第5図参照)、このような
空間52は、典型的には、格子20を構成する交差した
帯板58により形成されるコーナー56の隣接部に見ら
れ、コーナー56と、帯板58に形成されたディンプル
60及びスプリング62と、格子セル54を通って延び
る燃料棒22とにより囲まれている。十分に小さな破片
を確実に格子20の空間52を通過させることによって
、本発明による破片フィルタ下部ノズル12は、破片に
jる燃料棒の損傷の可能性を相当に減する。
破片による燃料棒損傷を受けている原子炉からの燃料集
合体の燃料監視水中テレビ映像を幅広く分析した結果に
基づき、約4.83+am(0,190in、)という
流路穴の公称直径が選択された(4.83±0.20m
m(0,190±0.008in、)が好適である)、
また、流路穴48の直径は前記寸法よりもやや小さく作
られても良い、従来観察された主要な破片による燃料棒
の損傷の全ては、下部格子で或はその下方で認められ、
幅が約4.83mm(0,190in、)よりもやや大
きな破片により生ぜられているようであった。原子炉冷
却材循環系統に典型的に存するより小さな他の破片は、
性質において比較的に脆弱であると考えられ、燃料棒に
損傷を引き起こさないようであり、また事実、下部格子
20よりも上方で重大な損傷が観察されたことは全くな
い、このような事実は、従来、損傷誘発寸法の破片が下
部格子により効果的に阻止されたことを示唆している。
合体の燃料監視水中テレビ映像を幅広く分析した結果に
基づき、約4.83+am(0,190in、)という
流路穴の公称直径が選択された(4.83±0.20m
m(0,190±0.008in、)が好適である)、
また、流路穴48の直径は前記寸法よりもやや小さく作
られても良い、従来観察された主要な破片による燃料棒
の損傷の全ては、下部格子で或はその下方で認められ、
幅が約4.83mm(0,190in、)よりもやや大
きな破片により生ぜられているようであった。原子炉冷
却材循環系統に典型的に存するより小さな他の破片は、
性質において比較的に脆弱であると考えられ、燃料棒に
損傷を引き起こさないようであり、また事実、下部格子
20よりも上方で重大な損傷が観察されたことは全くな
い、このような事実は、従来、損傷誘発寸法の破片が下
部格子により効果的に阻止されたことを示唆している。
プレート46に約0.190in、径の流路穴48が形
成されている破片フィルタ下部ノズル12は、1次冷却
材の流れにより燃料集合体10内に運ばれる燃料棒22
を損傷させる恐れのある金属破片を90%減するであろ
うと期待されている。この評価は控え目であろう、何故
ならば、幅が0.190in、よりも相当に大きな破片
は、ひどく燃料棒22を損傷させるものと考えられるか
らである。
成されている破片フィルタ下部ノズル12は、1次冷却
材の流れにより燃料集合体10内に運ばれる燃料棒22
を損傷させる恐れのある金属破片を90%減するであろ
うと期待されている。この評価は控え目であろう、何故
ならば、幅が0.190in、よりも相当に大きな破片
は、ひどく燃料棒22を損傷させるものと考えられるか
らである。
第6〜10図を参照すると、プレート46は多数の流路
穴48の他に、1つの中心部の計装管用穴60と、多数
の案内シンプル用穴66とを有していることが示されて
いる。第7図に示されるように、冷却材の流れを最適化
、即ち、小さな流路穴48に固有の大きな窄擦効果によ
る損失率を最小にするために、長さが約3.56mm(
0,140in、)で、流路穴48の軸線に対して約1
2〜15度の角度で形成された長いテーバ付き人口面取
り部分50が、流路穴48の各々に設けられている。こ
の長いテーバ付き人口面取り部分50は、冷却材の流れ
がプレート46の流路穴48内で再着するのを防止する
と共に、燃料集合体10を横切る際の圧力降下の増大を
防止する。破片フィルタ下部ノズル12を有する燃料集
合体10を通る際の圧力降下が、従来の下部ノズル12
^を有している燃料集合体と比較して大きい場合は、い
かなる場合であっても望ましくなく、恐らく許容できな
いであろう。
穴48の他に、1つの中心部の計装管用穴60と、多数
の案内シンプル用穴66とを有していることが示されて
いる。第7図に示されるように、冷却材の流れを最適化
、即ち、小さな流路穴48に固有の大きな窄擦効果によ
る損失率を最小にするために、長さが約3.56mm(
0,140in、)で、流路穴48の軸線に対して約1
2〜15度の角度で形成された長いテーバ付き人口面取
り部分50が、流路穴48の各々に設けられている。こ
の長いテーバ付き人口面取り部分50は、冷却材の流れ
がプレート46の流路穴48内で再着するのを防止する
と共に、燃料集合体10を横切る際の圧力降下の増大を
防止する。破片フィルタ下部ノズル12を有する燃料集
合体10を通る際の圧力降下が、従来の下部ノズル12
^を有している燃料集合体と比較して大きい場合は、い
かなる場合であっても望ましくなく、恐らく許容できな
いであろう。
下部ノズル12のプレート46のもう1つの周知機能は
、燃料棒22を捕獲することである。即ち、プレート4
6は、燃料棒22が下部ノズル12を通って落下するの
を防止することができる。初始動において、燃料棒22
は、第1図に示されるように、下部ノズル12の上方で
格子20により支持されている。
、燃料棒22を捕獲することである。即ち、プレート4
6は、燃料棒22が下部ノズル12を通って落下するの
を防止することができる。初始動において、燃料棒22
は、第1図に示されるように、下部ノズル12の上方で
格子20により支持されている。
しかしながら、原子炉が一定時間運転された後、格子2
0の燃料棒22に対する把持力が緩んでしまうのが一般
的であり、燃料棒22の幾つかが下部ノズル12のプレ
ート46上に落下する。第6図に示されるように、燃料
棒22は、プレート46における流路穴68間の部分6
8、即ち連結帯と同列にされている。
0の燃料棒22に対する把持力が緩んでしまうのが一般
的であり、燃料棒22の幾つかが下部ノズル12のプレ
ート46上に落下する。第6図に示されるように、燃料
棒22は、プレート46における流路穴68間の部分6
8、即ち連結帯と同列にされている。
流路穴48は2.54cm四方(fin、四方)に約1
6個の密度で密に設けられている。流路穴48の間で延
びているプレート46の部分68は、最大の寸法が約2
.54mm(1/LOin、)である、約10.2+u
a(0,400in、)という最大直径を有する燃料棒
22が流路穴46の上方に配置されているとするならば
、燃料棒22は、プレート46の上に落下した場合に、
流路穴22を塞ぎ、圧力降下を増大させる原因となるで
あろう、プレート46の部分68上に載る燃料棒22の
下部端栓30は、その先端70の直径が約3.81鴫論
(0,150in、)であり、第10図に示されるよう
なテーバ付き軸方向断面形状となっており、これは流路
穴48を塞ぐことはない。
6個の密度で密に設けられている。流路穴48の間で延
びているプレート46の部分68は、最大の寸法が約2
.54mm(1/LOin、)である、約10.2+u
a(0,400in、)という最大直径を有する燃料棒
22が流路穴46の上方に配置されているとするならば
、燃料棒22は、プレート46の上に落下した場合に、
流路穴22を塞ぎ、圧力降下を増大させる原因となるで
あろう、プレート46の部分68上に載る燃料棒22の
下部端栓30は、その先端70の直径が約3.81鴫論
(0,150in、)であり、第10図に示されるよう
なテーバ付き軸方向断面形状となっており、これは流路
穴48を塞ぐことはない。
しかしながら、下部端栓30の先端70の直径が更に大
きいものであったならば、プレート46の流路穴48間
の部分68は、下部端栓30が隣接の流路穴48の一部
を覆わないように、その寸法がより大きくされなければ
ならない、これは流路穴48を更に小さくし、圧力降下
を増大させることは疑いない。
きいものであったならば、プレート46の流路穴48間
の部分68は、下部端栓30が隣接の流路穴48の一部
を覆わないように、その寸法がより大きくされなければ
ならない、これは流路穴48を更に小さくし、圧力降下
を増大させることは疑いない。
本発明による破片フィルタ下部ノズル12を具備した燃
料集合体lOの流れ試験により、該下部ノズル12の独
特な特性が偶然に確認された。当初、下部ノズル12は
、そのプレート46における約4.83m+s(0,1
90in、)径の流路穴48の配列による全流路面積を
、第2図に示される従来の下部ノズル12^における相
当に大きな流路穴48^、48B(それぞれ約0.25
in、径及び0.50in、径)の配列による全流路面
積に等しくするように設計された。少なくとも全流路面
積を同じにし且つ小さな流路穴48の入口面取り部分5
0を最適なものとすることが、圧力降下を従来の下部ノ
ズル12^の圧力降下に近い値に維持すると共に同等の
流れを可能とするために必要であると考えられていた。
料集合体lOの流れ試験により、該下部ノズル12の独
特な特性が偶然に確認された。当初、下部ノズル12は
、そのプレート46における約4.83m+s(0,1
90in、)径の流路穴48の配列による全流路面積を
、第2図に示される従来の下部ノズル12^における相
当に大きな流路穴48^、48B(それぞれ約0.25
in、径及び0.50in、径)の配列による全流路面
積に等しくするように設計された。少なくとも全流路面
積を同じにし且つ小さな流路穴48の入口面取り部分5
0を最適なものとすることが、圧力降下を従来の下部ノ
ズル12^の圧力降下に近い値に維持すると共に同等の
流れを可能とするために必要であると考えられていた。
最終的な設計においては、本発明の下部ノズル12の全
流路面積は、従来の下部ノズル12^の全流路面積より
も僅かに少なくした。しかしながら、流れ試験において
、破片フィルタ下部ノズル12の流路面積は従来の下部
ノズル12^のものよりも少ないにも拘わらず、破片フ
ィルタ下部ノズル12は、燃料集合体10を横切る際の
圧力降下が従来と同じ又は(予期した通り)僅かに高い
というのではなく、実際には、従来の下部ノズル12^
を有するものよりも5%低い圧力降下をもたらすことが
分かった。
流路面積は、従来の下部ノズル12^の全流路面積より
も僅かに少なくした。しかしながら、流れ試験において
、破片フィルタ下部ノズル12の流路面積は従来の下部
ノズル12^のものよりも少ないにも拘わらず、破片フ
ィルタ下部ノズル12は、燃料集合体10を横切る際の
圧力降下が従来と同じ又は(予期した通り)僅かに高い
というのではなく、実際には、従来の下部ノズル12^
を有するものよりも5%低い圧力降下をもたらすことが
分かった。
この予期していなかった低い圧力降下の原因を調べた結
果、4つの局部領域(各燃料集合体と整列された下部炉
心板14の4つの入口流路穴72の真上に位置している
領域)における破片フィルタ下部ノズル12の流路面積
が従来の下部ノズル12^よりも19%大きいことに起
因していることが分かつな(第2.3.6図参照)、こ
の発見は、下部炉心板14の流路穴72の真上のプレー
ト46の部分を通る流路面積を大きくする方が、プレー
ト46全体に均等に流路穴を設は全流路面積を等しくす
るよりも、圧力降下を減じる場合に有効であることを示
している。
果、4つの局部領域(各燃料集合体と整列された下部炉
心板14の4つの入口流路穴72の真上に位置している
領域)における破片フィルタ下部ノズル12の流路面積
が従来の下部ノズル12^よりも19%大きいことに起
因していることが分かつな(第2.3.6図参照)、こ
の発見は、下部炉心板14の流路穴72の真上のプレー
ト46の部分を通る流路面積を大きくする方が、プレー
ト46全体に均等に流路穴を設は全流路面積を等しくす
るよりも、圧力降下を減じる場合に有効であることを示
している。
燃料集合体の設計において、圧力降下を低くするこの下
部ノズル12を使用することにより得られる幾つかの潜
在的利益は理解されるであろう、即ち、下部ノズル12
における流路穴48の数は、下部炉心板14の入口流路
穴72の真上に高密度の穴配列を集中させることで減じ
られ、それにより、流れに対する設計を最適なものとす
ることができ、製造コストが低減され、下部ノズル12
上の応力レベルも低減する。tた゛、この下部ノズル1
2のm填から得られる低圧力降下によって、燃料集合体
10における他の要素、例えば、流れ混合中間格子やバ
ッフル・ジェツテイング(bar f le−1ett
iB)防振格子又はクリップ等の従来では圧力降下を
増大させるので広く使用されていなかったものの使用が
可能となる。また、全揚程を下げる高圧力降下に起因す
るLOC^(冷却材喪失事故)及びDNB(核沸臆限界
)による弊害は減じられ、同様に、燃料集合体10を横
切る際の高圧力降下による原子炉容器の蓋上べの負荷も
低減することができる。
部ノズル12を使用することにより得られる幾つかの潜
在的利益は理解されるであろう、即ち、下部ノズル12
における流路穴48の数は、下部炉心板14の入口流路
穴72の真上に高密度の穴配列を集中させることで減じ
られ、それにより、流れに対する設計を最適なものとす
ることができ、製造コストが低減され、下部ノズル12
上の応力レベルも低減する。tた゛、この下部ノズル1
2のm填から得られる低圧力降下によって、燃料集合体
10における他の要素、例えば、流れ混合中間格子やバ
ッフル・ジェツテイング(bar f le−1ett
iB)防振格子又はクリップ等の従来では圧力降下を
増大させるので広く使用されていなかったものの使用が
可能となる。また、全揚程を下げる高圧力降下に起因す
るLOC^(冷却材喪失事故)及びDNB(核沸臆限界
)による弊害は減じられ、同様に、燃料集合体10を横
切る際の高圧力降下による原子炉容器の蓋上べの負荷も
低減することができる。
本発明及びこれに付随する多くの利点は、上の説明から
理解されるであろう、また、本発明の精神及び範囲を逸
脱することなく、或はその実買的な利点を犠牲にするこ
となく形態、構成及び配列に関し、種々の変更が可能で
あることは明らかであり、よって、以上に述べられた形
態は単に本発明の好適な実施例に過ぎない。
理解されるであろう、また、本発明の精神及び範囲を逸
脱することなく、或はその実買的な利点を犠牲にするこ
となく形態、構成及び配列に関し、種々の変更が可能で
あることは明らかであり、よって、以上に述べられた形
態は単に本発明の好適な実施例に過ぎない。
第1図は、本発明による破片フィルタ下部ノズルが組み
込まれている燃料集合体を、図示を明瞭とするために、
一部を切除して垂直方向に短縮した形で一部断面で示す
立面図、第2図は従来の下部ノズルの平面図であり、そ
のプレート蚤こおける大きな径の流路穴の配列を示す図
、第3図は第1図の燃料集合体における破片フィルタ下
部ノズルの平面図であり、そのプレートにおける小さな
径の流路穴の配列を示す図、第4図は第3図に示されて
いる破片フィルタ下部ノズルのプレートの拡大部分図、
第5図は第1図の燃料集合体における下部格子の一部を
示す拡大底面図、第6図は第3図に示されている破片フ
ィルタ下部ノズルの左上隅部の拡大平面図、第7図は第
6図の7−7t!に沿っての拡大断面図であり、破片フ
ィルタ下部ノズルの流路穴の1つを示す図、第8図は第
6図の8−8線に沿っての拡大断面図であり、破片フィ
ルタ下部ノズルの計装管用穴を示す図、第9図は第6図
の9−911に沿っての拡大断面図であり、破片フィル
タ下部ノズルの案内シンプル用穴の1つを示す図、第1
0図は第1図の燃料集合体における燃料棒の下端部を示
す拡大縦断面部分図である。 図中、 10・・・燃料集合体 12・・・破片フィルタ下部ノズル 14・・・下部炉心板 20・・・格子(下部格子
)22・・・核燃料棒 42・・・脚部(支持手
段)46・・・プレート 48・・・流路穴50
・・・入口面取り部分 52・・・開放空間FIG、3 FIG、 4 す FIG、 5 FIG、6 FIG、9 FIG、7 FIG、8
FIG、 10
込まれている燃料集合体を、図示を明瞭とするために、
一部を切除して垂直方向に短縮した形で一部断面で示す
立面図、第2図は従来の下部ノズルの平面図であり、そ
のプレート蚤こおける大きな径の流路穴の配列を示す図
、第3図は第1図の燃料集合体における破片フィルタ下
部ノズルの平面図であり、そのプレートにおける小さな
径の流路穴の配列を示す図、第4図は第3図に示されて
いる破片フィルタ下部ノズルのプレートの拡大部分図、
第5図は第1図の燃料集合体における下部格子の一部を
示す拡大底面図、第6図は第3図に示されている破片フ
ィルタ下部ノズルの左上隅部の拡大平面図、第7図は第
6図の7−7t!に沿っての拡大断面図であり、破片フ
ィルタ下部ノズルの流路穴の1つを示す図、第8図は第
6図の8−8線に沿っての拡大断面図であり、破片フィ
ルタ下部ノズルの計装管用穴を示す図、第9図は第6図
の9−911に沿っての拡大断面図であり、破片フィル
タ下部ノズルの案内シンプル用穴の1つを示す図、第1
0図は第1図の燃料集合体における燃料棒の下端部を示
す拡大縦断面部分図である。 図中、 10・・・燃料集合体 12・・・破片フィルタ下部ノズル 14・・・下部炉心板 20・・・格子(下部格子
)22・・・核燃料棒 42・・・脚部(支持手
段)46・・・プレート 48・・・流路穴50
・・・入口面取り部分 52・・・開放空間FIG、3 FIG、 4 す FIG、 5 FIG、6 FIG、9 FIG、7 FIG、8
FIG、 10
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 複数の核燃料棒と、該核燃料棒を組織化された配列で支
持し且つ液体冷却材の流通を許容する開放空間が画成さ
れている少なくとも1つの下部格子とを有する原子炉の
燃料集合体において、前記下部格子の下方に隣接して配
置され且つ前記核燃料棒の下端の下方に配置されている
破片フィルタ下部ノズルであって、 (a)原子炉の下部炉心板上に載置されるようになって
いる支持手段と、 (b)前記下部格子に面するよう前記支持手段に固定さ
れていると共に、前記冷却材の流通を許容する複数の流
路穴が穿設されているプレートであって、前記冷却材に
より運ばれる破片が前記流路穴を通過できるほど小さな
場合には、該小さな破片は全て前記開放空間を通過する
一方、前記冷却材により運ばれる破片が前記開放空間を
通過できず前記下部格子内で集積するほど大きな場合に
は、該大きな破片は全て前記流路穴を通過しないように
、前記各流路穴の寸法が前記開放空間の最大寸法よりも
小さくなっている前記プレートと、 を備える燃料集合体における破片フィルタ下部ノズル。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US4621987A | 1987-05-05 | 1987-05-05 | |
US046,219 | 1987-05-05 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63285490A true JPS63285490A (ja) | 1988-11-22 |
Family
ID=21942239
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63102821A Pending JPS63285490A (ja) | 1987-05-05 | 1988-04-27 | 燃料集合体における破片フィルタ下部ノズル |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0289829B1 (ja) |
JP (1) | JPS63285490A (ja) |
KR (1) | KR880014578A (ja) |
DE (1) | DE3881951D1 (ja) |
ES (1) | ES2014528A6 (ja) |
Cited By (2)
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