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JP2005172741A - Lower tie-plate and fuel assembly equipped with the same - Google Patents

Lower tie-plate and fuel assembly equipped with the same Download PDF

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JP2005172741A
JP2005172741A JP2003416423A JP2003416423A JP2005172741A JP 2005172741 A JP2005172741 A JP 2005172741A JP 2003416423 A JP2003416423 A JP 2003416423A JP 2003416423 A JP2003416423 A JP 2003416423A JP 2005172741 A JP2005172741 A JP 2005172741A
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JP
Japan
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flow
lower tie
coolant
tie plate
capturing means
Prior art date
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Pending
Application number
JP2003416423A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Aizawa
泰博 相澤
Akira Tanabe
朗 田辺
Yuji Iwamoto
優二 岩本
Mitsuko Kida
美津子 木田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Global Nuclear Fuel Japan Co Ltd
Original Assignee
Global Nuclear Fuel Japan Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Filtration Of Liquid (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lower tie-plate capable of reducing the effect of flow channel blockage due to deposition of water scale and efficiently capturing linear shape foreign articles, and fuel assembly equipped with this. <P>SOLUTION: The lower tie-plate 6 of a reactor fuel assembly 1 comprises a first filter layer 16 provided with a multitude of flow channels 21 formed long and with bend in the direction nearly perpendicular to the coolant flow direction, and a second filter layer 17 downstream side of the first filter layer 16 which is provided with a multitude of flow channels 23 formed long and with bend in the direction nearly perpendicular to the coolant flow direction opposite to the bend direction of the flow channels 21 of the first filter layer 16. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、原子炉の炉心において使用される燃料集合体及びこの燃料集合体を支持するための下部タイプレートに係わり、特に燃料集合体の内部に異物が混入するのを防止する手段を備えた下部タイプレート及びこれを備えた燃料集合体に関する。   The present invention relates to a fuel assembly used in a nuclear reactor core and a lower tie plate for supporting the fuel assembly, and in particular, includes means for preventing foreign matter from entering the fuel assembly. The present invention relates to a lower tie plate and a fuel assembly including the same.

一般に、沸騰水型原子炉等の炉心に用いられる燃料集合体は、内部に多数の核燃料ペレットが装填され密封された複数の燃料棒と、内部を中性子減速材であり且つ冷却材でもある軽水(以下、冷却材)が流れる構造の1本又は複数の水ロッドと、これら燃料棒及び水ロッドが正方格子状配列となるように所定の間隔を保って束ねる複数のスペーサと、燃料棒及び水ロッドの上・下端をそれぞれ支持する上・下部タイプレートと、これらの外側を覆う角筒状のチャンネルボックスとを備えている。このように構成される燃料集合体に対し、冷却材は、下部タイプレートの下端に設けられた開口部から流入し、下部タイプレートの燃料棒支持部を経由して燃料集合体内部に導入され、燃料棒の周囲及び水ロッドの内部を流れる。このとき、蒸気が発生し、水・蒸気の混合物が上部タイプレートを経由して燃料集合体の上方に流出するようになっている。   In general, a fuel assembly used in a core of a boiling water reactor or the like includes a plurality of fuel rods that are filled with a large number of nuclear fuel pellets and sealed therein, and light water (in which a neutron moderator and a coolant are also contained) Hereinafter, one or a plurality of water rods having a structure in which a coolant flows, a plurality of spacers that are bundled at a predetermined interval so that the fuel rods and the water rods are arranged in a square lattice pattern, and the fuel rods and the water rods The upper and lower tie plates that respectively support the upper and lower ends and a rectangular tube-shaped channel box that covers the outer sides of the upper and lower tie plates are provided. With respect to the fuel assembly configured as described above, the coolant flows from an opening provided at the lower end of the lower tie plate and is introduced into the fuel assembly via the fuel rod support portion of the lower tie plate. , Flows around the fuel rod and inside the water rod. At this time, steam is generated, and the mixture of water and steam flows out above the fuel assembly via the upper tie plate.

ここで、原子力プラントの建設時や補修時等に、万一、工事用資材の金属片やワイヤ等の異物が誤って冷却材循環系に混入していた場合には、循環する冷却材の流れに乗って移動することが考えられる。このとき、その異物が燃料集合体の下部タイプレートを通過できない程度の大きさであれば下部タイプレートで堰き止められて燃料集合体に流入することはないが、その異物が下部タイプレートを通過可能な大きさの場合には燃料集合体内に流入する可能性がある。その場合に、異物が十分に小さい場合には燃料集合体内に留まることなく冷却材の流れに乗って上部タイプレートから流出するが、適度の大きさである場合には例えば燃料棒とスペーサとの隙間に入り込んで固定される可能性がある。このような場合、その異物が燃料棒に接触した状態で冷却材の流れに起因して振動し、燃料棒に異常な摩耗(いわゆるフレッティング摩耗)を生じさせ損傷を与える恐れがある。   Here, if a foreign object such as a metal piece or wire of construction material is accidentally mixed into the coolant circulation system during construction or repair of the nuclear power plant, the flow of circulating coolant It is conceivable to move by riding. At this time, if the foreign matter is large enough to not pass through the lower tie plate of the fuel assembly, it is blocked by the lower tie plate and does not flow into the fuel assembly, but the foreign matter passes through the lower tie plate. If possible, it may flow into the fuel assembly. In that case, if the foreign matter is sufficiently small, it will flow out of the upper tie plate with the flow of the coolant without staying in the fuel assembly, but if it is of an appropriate size, for example, the fuel rod and the spacer There is a possibility of entering and fixing the gap. In such a case, the foreign matter may vibrate due to the flow of the coolant in contact with the fuel rods, causing abnormal wear (so-called fretting wear) to the fuel rods and possibly causing damage.

このような異物流入による燃料集合体の損傷等を防止するために、従来より、下部タイプレートの入口開口部と燃料棒等を支持する上端部との間の空間又は上端部の冷却材流路(燃料棒や水ロッドを支持するボスとこのボス同士をつなぐウェブとにより形成される格子状流路)に異物を捕捉する捕捉手段を備えたものがある。このような捕捉手段を備えた下部タイプレートの従来技術としては、入口開口部と上端部との間に多数の開口を有するドーム状の捕捉手段(破片捕獲格子構造体)を備えたもの(例えば、特許文献1参照)、上端部の冷却材流路内に多数の開口を有する角錐状の捕捉手段を備えたもの(例えば、特許文献2参照)、入口開口部と上端部との間に冷却水流れ方向上流側から矩形のスリット状の流路が複数形成された第1の捕捉手段及び多数の開口を有する第2の捕捉手段を備えたもの(例えば、特許文献3参照)、入口開口部と上端部との間に矩形のスリット状の流路が複数形成された第1の捕捉手段及びスリット状流路の長さ方向が第1の捕捉手段の流路と直交するように設けられた第2の捕捉手段を備えたもの(例えば、特許文献4参照)がある。   In order to prevent such damage to the fuel assembly due to the inflow of such foreign matter, conventionally, a space between the inlet opening portion of the lower tie plate and the upper end portion supporting the fuel rod or the like or the coolant flow path in the upper end portion Some have a capturing means for capturing foreign matter in a grid-like flow path formed by a boss that supports a fuel rod or a water rod and a web that connects the bosses. As a conventional technique of the lower tie plate having such a capturing means, a dome-shaped capturing means (debris capturing lattice structure) having a large number of openings between an inlet opening and an upper end (for example, a debris capturing lattice structure) , Patent Document 1), a device provided with a pyramidal trapping means having a large number of openings in the coolant channel at the upper end (see, for example, Patent Document 2), cooling between the inlet opening and the upper end A first capture means in which a plurality of rectangular slit-shaped flow paths are formed from the upstream side in the water flow direction and a second capture means having a large number of openings (see, for example, Patent Document 3), inlet opening The first capturing means in which a plurality of rectangular slit-shaped flow paths are formed between the upper end portion and the upper end portion are provided so that the length direction of the slit-shaped flow paths is orthogonal to the flow path of the first capturing means. Provided with second capturing means (for example, see Patent Document 4) A.

特開平7−306280号公報JP-A-7-306280

特開平8−240678号公報JP-A-8-240678 特開2002−62392号公報JP 2002-62392 A 特開2001−337187号公報JP 2001-337187 A

しかしながら、上記従来技術では以下のような課題が存在する。
すなわち、上記特許文献1及び特許文献2に記載の従来技術によれば、捕捉手段をドーム状又は角錐状といったように三次元構造とすることにより捕捉手段の表面積を拡大して開口の数を増加させ、その結果、圧力損失の増加を回避しつつ開口面積を小さくして異物分離性能を向上することができるが、開口を小さくすることによるクラッド(水垢)の付着や異物の捕捉による目詰まりが懸念される。また、上述したような燃料棒とスペーサとの隙間に入り込んで燃料棒のフレッティング磨耗の原因となるのは細いワイヤ等の線状異物と考えられるが、このような線状異物の場合には、上記特許文献1及び特許文献2のような構造の捕捉手段では、一旦は捕捉できても、捕捉手段がドーム状又は角錐状であることからその捕捉面が冷却材の流れ方向に対して傾斜しているため、その面上を動いているうちに線状異物の姿勢がその長さ方向が冷却材の流れ方向と略平行となるように変動して開口内に吸い込まれ、捕捉手段を通過してしまう恐れがある。
However, there are the following problems in the above-described prior art.
That is, according to the prior art described in Patent Document 1 and Patent Document 2, the surface area of the capturing means is increased and the number of openings is increased by making the capturing means have a three-dimensional structure such as a dome shape or a pyramid shape. As a result, it is possible to improve the foreign matter separation performance by reducing the opening area while avoiding the increase in pressure loss, but clogging due to the adhesion of the clad (scale) and the trapping of foreign matter due to the small opening. Concerned. In addition, it is considered that the foreign matter that enters the gap between the fuel rod and the spacer as described above and causes the fretting wear of the fuel rod is a linear foreign matter such as a thin wire. In the case of such a linear foreign matter, In the capturing means having the structure as in Patent Document 1 and Patent Document 2, the capturing surface is inclined with respect to the flow direction of the coolant because the capturing means has a dome shape or a pyramid shape even if it can be captured once. Therefore, while moving on the surface, the posture of the linear foreign substance fluctuates so that its length direction becomes substantially parallel to the flow direction of the coolant, and is sucked into the opening and passes through the capturing means. There is a risk of doing.

このような線状異物の通過を防止するには、捕捉手段の捕捉面を冷却材の流れ方向に対して略直角にすると共に、捕捉した面上での動きを少なくすることが有効である。したがって、上記特許文献3に記載の従来技術によれば、矩形のスリット状の流路が複数形成された第1の捕捉手段と多数の開口を有する第2の捕捉手段とを冷却材の流れ方向に対して略直角となるように積層するので、第2の捕捉手段で捕捉した線状異物の動きを第1の捕捉手段のスリット状の流路内のスペースに限定することができ、線状異物が第2の捕捉手段を通過する可能性を小さくすることができる。しかしながら、クラッド(水垢)の付着や異物の捕捉による目詰まりに関しては、第1の捕捉手段については流路が矩形のスリット状であるため単一流路が目詰まりすることがなく流路閉塞の影響が少ない構造となっているが、その後段の第2の捕捉手段は多数の開口を有する構造であるため目詰まりの恐れがある。   In order to prevent such passage of the linear foreign matter, it is effective to make the capturing surface of the capturing means substantially perpendicular to the flow direction of the coolant and to reduce the movement on the captured surface. Therefore, according to the prior art described in Patent Document 3, the first capturing means in which a plurality of rectangular slit-shaped flow paths are formed and the second capturing means having a large number of openings are used in the flow direction of the coolant. Are stacked so as to be substantially perpendicular to the first trapping means, so that the movement of the linear foreign matter captured by the second capturing means can be limited to the space in the slit-like flow path of the first capturing means. The possibility that a foreign substance passes through the second capturing means can be reduced. However, with regard to clogging due to the adhesion of the clad (scale) and the trapping of foreign matter, the flow path is obstructed without clogging the single flow path because the flow path of the first capturing means is a rectangular slit. However, there is a risk of clogging because the second capturing means in the subsequent stage has a large number of openings.

このようなクラッド(水垢)の付着や異物の捕捉による目詰まりを防止するには、捕捉手段をスリット状の流路のみで構成することが効果的である。したがって、上記特許文献4に記載の従来技術によれば、第1及び第2の捕捉手段を共に矩形のスリット状の流路が複数形成された構造とするので、単一流路が目詰まりすることなく流路閉塞の影響を少なくすることができる。しかしながら、線状異物の場合にはその長さが流路の長手方向長さ以下であれば、第1の捕捉手段で一旦捕捉されてもその捕捉面上を動いているうちに線状異物の長さ方向と流路の長手方向が略一致して第1の捕捉手段を通過する可能性が高い。すなわち、線状異物の場合には多くの場合に第2の捕捉手段によって捕捉されることになるため、第1の捕捉手段と第2の捕捉手段でバランスよく異物を捕捉する場合に比べて流路閉塞の影響の低減の観点で十分でなく、更なる改良の余地がある。   In order to prevent such clogging due to the adhesion of the clad (scale) and the trapping of foreign substances, it is effective to configure the trapping means only with a slit-like channel. Therefore, according to the prior art described in the above-mentioned Patent Document 4, the first and second capturing means both have a structure in which a plurality of rectangular slit-shaped channels are formed, so that the single channel is clogged. Therefore, the influence of the channel blockage can be reduced. However, in the case of a linear foreign object, if the length is equal to or less than the length in the longitudinal direction of the flow path, even if it is once captured by the first capturing means, There is a high possibility that the length direction and the longitudinal direction of the flow path substantially coincide and pass through the first capturing means. That is, in the case of a linear foreign object, in many cases, it is captured by the second capturing means, so that the flow is greater than when the first capturing means and the second capturing means capture foreign matter in a balanced manner. It is not sufficient in terms of reducing the influence of road blockage, and there is room for further improvement.

本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、水垢の付着や異物の捕捉による流路閉塞の影響を低減しつつ線状異物を効率良く捕捉することができる下部タイプレート及びこれを備えた燃料集合体を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to efficiently capture linear foreign matters while reducing the influence of channel blockage due to adhesion of foreign matter or foreign matter. An object of the present invention is to provide a lower tie plate and a fuel assembly including the same.

(1)上記目的を達成するために、本発明は、原子炉用燃料集合体の下部タイプレートにおいて、冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長く且つ屈曲して形成された多数の流路を備え、冷却材中の異物を捕捉する捕捉手段を有するものとする。   (1) In order to achieve the above object, the present invention provides a large number of elongated and bent in a direction substantially perpendicular to the coolant flow direction in the lower tie plate of a nuclear fuel assembly. It shall have a flow path and have a capturing means for capturing foreign matter in the coolant.

一般に沸騰水型原子炉においては、冷却材が下部タイプレートの下端に設けられた開口部から流入し、下部タイプレートが有する捕捉手段を通過することにより異物を除去された後、燃料集合体内に流入して燃料棒の周囲及び水ロッドの内部を流れる。このとき、蒸気が発生し、水・蒸気の混合物が上部タイプレートを経由して燃料集合体の上方に流出する。   In general, in a boiling water reactor, a coolant flows from an opening provided at the lower end of a lower tie plate, passes through a trapping means of the lower tie plate, removes foreign matter, and then enters the fuel assembly. It flows in around the fuel rod and inside the water rod. At this time, steam is generated, and a mixture of water and steam flows out above the fuel assembly via the upper tie plate.

ここで、捕捉手段が前述した従来技術(特許文献1及び特許文献2)のように多数の開口を有するドーム状又は角錐状構造である場合、そのような三次元形状とすることにより捕捉手段の表面積を拡大して開口の数を増加させ、その結果、圧力損失の増加を回避しつつ開口面積を小さくして異物分離性能を向上することはできるが、開口を小さくすることによるクラッド(水垢)の付着や異物の捕捉による目詰まりが懸念される。また、燃料棒のフレッティング磨耗の原因と考えられる細いワイヤ等の線状異物が冷却材中に混在する場合には、捕捉手段により一旦は捕捉できても、捕捉手段がドーム状又は角錐状であることからその捕捉面が冷却材の流れ方向に対して傾斜しているため、その面上を動いているうちに線状異物の姿勢がその長さ方向が冷却材の流れ方向と略平行となるように変動して開口内に吸い込まれ、捕捉手段を通過してしまう恐れがある。   Here, when the capturing means is a dome-shaped or pyramid-shaped structure having a large number of openings as in the above-described prior art (Patent Document 1 and Patent Document 2), the capturing means can be obtained by adopting such a three-dimensional shape. The surface area can be increased to increase the number of openings, and as a result, the opening area can be reduced and the foreign matter separation performance can be improved while avoiding an increase in pressure loss. There is a concern about clogging due to adhesion of foreign substances and trapping of foreign substances. In addition, when linear foreign substances such as thin wires that are considered to be the cause of fretting wear of the fuel rods are mixed in the coolant, the trapping means is dome-shaped or pyramid-shaped even if it can be trapped once by the trapping means. Since the trapping surface is inclined with respect to the flow direction of the coolant, the length of the linear foreign object is approximately parallel to the flow direction of the coolant while moving on the surface. There is a risk that the air will be sucked into the opening and passed through the capturing means.

このような線状異物の通過を防止するには、捕捉手段の捕捉面を冷却材の流れ方向に対して略直角にすると共に、捕捉した面上での動きを少なくすることが有効である。したがって、前述した従来技術(特許文献3)によれば、捕捉手段を矩形のスリット状の流路が複数形成された第1の捕捉手段と多数の開口を有する第2の捕捉手段とが冷却材の流れ方向に対して略直角となるように備えた構造とするので、第2の捕捉手段で捕捉した線状異物の動きを第1の捕捉手段のスリット状の流路内のスペースに限定することができ、線状異物が第2の捕捉手段を通過する可能性を小さくすることができる。しかしながら、クラッド(水垢)の付着や異物の捕捉による目詰まりに関しては、第1の捕捉手段については流路が矩形のスリット状であるため単一流路が目詰まりすることなく流路閉塞の影響の少ない構造となっているが、その後段の第2の捕捉手段は多数の開口を有する構造であるため目詰まりの恐れがある。   In order to prevent such passage of the linear foreign matter, it is effective to make the capturing surface of the capturing means substantially perpendicular to the flow direction of the coolant and to reduce the movement on the captured surface. Therefore, according to the above-described prior art (Patent Document 3), the first capturing means in which a plurality of rectangular slit-shaped flow paths are formed and the second capturing means having a large number of openings are used as the coolant. Therefore, the movement of the linear foreign matter captured by the second capturing means is limited to the space in the slit-like flow path of the first capturing means. It is possible to reduce the possibility that the linear foreign matter passes through the second capturing means. However, with regard to clogging due to the adhesion of the clad (scale) and the trapping of foreign matter, the flow path is obstructed without clogging the single flow path because the flow path of the first capturing means is a rectangular slit. Although the structure is small, there is a risk of clogging because the second capturing means at the subsequent stage is a structure having a large number of openings.

このようなクラッド(水垢)の付着や異物の捕捉による目詰まりを防止するには、捕捉手段をスリット状の流路のみで構成することが効果的である。したがって、前述した従来技術(特許文献4)によれば、第1及び第2の捕捉手段を共に矩形のスリット状の流路が複数形成された構造とするので、単一流路が目詰まりすることなく流路閉塞の影響を少なくすることができる。しかしながら、線状異物の場合にはその長さが流路の長手方向長さ以下であれば、第1の捕捉手段で一旦捕捉されてもその面上を動いているうちに線状異物の長さ方向と流路の長手方向が略一致して第1の捕捉手段を通過する可能性が高い。すなわち、線状異物の場合には多くの場合に第2の捕捉手段によって捕捉されることになるため、第1の捕捉手段と第2の捕捉手段でバランスよく異物を捕捉する場合に比べて流路閉塞の影響の低減の観点で十分でなく、更なる改良の余地がある。   In order to prevent such clogging due to the adhesion of the clad (scale) and the trapping of foreign substances, it is effective to configure the trapping means only with a slit-like channel. Therefore, according to the above-described prior art (Patent Document 4), since the first and second capturing means have a structure in which a plurality of rectangular slit-shaped channels are formed, the single channel is clogged. Therefore, the influence of the channel blockage can be reduced. However, in the case of a linear foreign object, if the length is equal to or less than the length in the longitudinal direction of the flow path, the length of the linear foreign object is still moving while moving on the surface once captured by the first capturing means. There is a high possibility that the longitudinal direction of the flow path and the longitudinal direction of the flow path substantially coincide and pass through the first capturing means. That is, in the case of a linear foreign object, in many cases, it is captured by the second capturing means, so that the flow is greater than when the first capturing means and the second capturing means capture foreign matter in a balanced manner. It is not sufficient in terms of reducing the influence of road blockage, and there is room for further improvement.

これらに対し、本発明においては、捕捉手段を例えば、冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長く且つ屈曲して形成された多数の流路からなり、冷却材中の異物を捕捉する第1の捕捉手段と、冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長く且つ屈曲して形成された多数の流路からなり、その屈曲方向が前記第1の捕捉手段の流路の屈曲方向と反対となるように前記第1の捕捉手段の下流側に設けられた第2の捕捉手段とにより構成する。このように、第1の捕捉手段及び第2の捕捉手段の流路を共に冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長いスリット状とすることにより、クラッド(水垢)の付着や異物の捕捉によって単一流路が目詰まりするということがなく、目詰まりを抑制することができる。さらに、線状異物の場合には、流路が屈曲していることから所定の長さ以上の線状異物は第1の捕捉手段を通過することができないため、比較的長い線状異物に関しては第1の捕捉手段で捕捉することができる。一方、第1の捕捉手段を通過した所定の長さ以下の線状異物については、第1の捕捉手段と流路の屈曲方向が反対となるように設けられた第2の捕捉手段により捕捉される。これにより、比較的長さの長い線状異物については第1の捕捉手段で捕捉し、比較的長さの短い線状異物については第2の捕捉手段で捕捉するというように、線状異物をその長さに応じて段階的に効率良く捕捉することができ、その結果、前述した特許文献4記載の従来技術のように線状異物の捕捉位置が一部分に偏らずに分散するため、流路閉塞の影響を少なくできる。さらに本発明によれば、流路を屈曲させることにより矩形状の流路に比べて単一流路の流路面積(開口面積)を拡大できるため、これによっても流路閉塞の影響を低減することができる。   On the other hand, in the present invention, the trapping means is composed of a large number of channels that are elongated and bent in a direction substantially perpendicular to the flow direction of the coolant, for example, and traps foreign matter in the coolant. The first capturing means and a large number of flow paths that are elongated and bent in a direction substantially perpendicular to the flow direction of the coolant, and the bending direction is the bending of the flow path of the first capturing means. The second capturing means is provided downstream of the first capturing means so as to be opposite to the direction. In this way, by making the flow paths of the first capturing means and the second capturing means both elongated slits in a direction substantially perpendicular to the flow direction of the coolant, adhesion of clad (scale) and foreign matter The single flow path is not clogged by the capture, and clogging can be suppressed. Further, in the case of a linear foreign object, since the flow path is bent, a linear foreign object having a predetermined length or more cannot pass through the first capturing means. It can be captured by the first capturing means. On the other hand, linear foreign matters having a predetermined length or less that have passed through the first capturing means are captured by the second capturing means provided so that the bending direction of the flow path is opposite to that of the first capturing means. The As a result, the linear foreign matter is caught by the first catching means for the linear foreign matter having a relatively long length, and the second catching means for the linear foreign matter having a relatively short length. As a result, it is possible to efficiently capture in a stepwise manner according to the length, and as a result, the trapping positions of the linear foreign matter are dispersed without being partially biased as in the prior art described in Patent Document 4 described above. The influence of occlusion can be reduced. Furthermore, according to the present invention, the flow channel area (opening area) of a single flow channel can be increased by bending the flow channel as compared with a rectangular flow channel, thereby reducing the influence of the flow channel blockage. Can do.

以上説明したように、本発明によれば、水垢の付着や異物の捕捉による流路閉塞の影響を低減しつつ線状異物を効率良く捕捉することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to efficiently capture linear foreign matters while reducing the influence of flow path blockage due to adhesion of scales or trapping of foreign matters.

(2)上記目的を達成するために、また本発明は、原子炉用燃料集合体の下部タイプレートにおいて、冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長く且つ屈曲して形成された多数の第1の流路を備えた第1の捕捉手段と、前記冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長く且つ前記第1の流路の屈曲方向と反対方向に屈曲して形成された多数の第2の流路を備え、前記第1の捕捉手段の下流側に設けた第2の捕捉手段とを有するものとする。   (2) In order to achieve the above object, the present invention is a large number of slender and bent in a direction substantially perpendicular to the coolant flow direction in the lower tie plate of the nuclear fuel assembly. And a first capturing means having the first flow path, and elongated in a direction substantially perpendicular to the flow direction of the coolant and bent in a direction opposite to the bending direction of the first flow path. And a plurality of second flow paths, and second capture means provided on the downstream side of the first capture means.

(3)上記(1)又は(2)において、好ましくは、前記流路又は前記第1及び第2の流路の屈曲部は角張った形状であるものとする。   (3) In the above (1) or (2), preferably, the flow path or the bent portion of the first and second flow paths has an angular shape.

(4)上記(1)又は(2)において、また好ましくは、前記流路又は前記第1及び第2の流路の屈曲部は丸い形状であるものとする。   (4) In the above (1) or (2), preferably, the flow path or the bent portion of the first and second flow paths has a round shape.

(5)上記(1)乃至(4)のいずれかにおいて、また好ましくは、前記捕捉手段又は前記第1及び第2の捕捉手段は、複数の屈曲した薄板と、これら薄板にそれぞれ設けられ、前記薄板を一定の間隔で積層するための複数のスペーサとを有するものとする。   (5) In any one of the above (1) to (4), and preferably, the capturing means or the first and second capturing means are provided on a plurality of bent thin plates and the thin plates, respectively. It has a plurality of spacers for laminating thin plates at regular intervals.

(6)上記(1)乃至(5)のいずれかにおいて、また好ましくは、前記冷却材の流れ方向をこの流れ方向に対し略直角な方向へと導く導流手段を前記捕捉手段又は前記第1の捕捉手段の上流側に密着して設けるものとする。   (6) In any one of the above (1) to (5), and preferably, a flow guiding means for guiding the flow direction of the coolant in a direction substantially perpendicular to the flow direction is the capturing means or the first. It is provided in close contact with the upstream side of the capturing means.

本発明においては、導流手段で冷却材の流れ方向をこの流れ方向に対し略直角な方向へと導いた上で、その下流側に密着して設けた捕捉手段(または第1の捕捉手段)に導入する。これにより、冷却材中に混在する線状異物の姿勢を、その長さ方向が元々の冷却材の流れ方向に対して略直角となるように変更した上で、捕捉手段(又は第1の捕捉手段)に導入することができる。したがって、例えば線状異物がその長さ方向が冷却材の流れ方向とほぼ平行であるような姿勢で流入した場合でも確実に捕捉することができ、異物分離性能を向上することができる。   In the present invention, the flow direction of the coolant is guided in a direction substantially perpendicular to the flow direction by the flow guide means, and the capture means (or the first capture means) provided in close contact with the downstream side thereof. To introduce. As a result, the posture of the linear foreign matter mixed in the coolant is changed so that the length direction is substantially perpendicular to the flow direction of the original coolant, and then the capture means (or the first capture) Means). Therefore, for example, even when the linear foreign matter flows in such a posture that the length direction thereof is substantially parallel to the flow direction of the coolant, the foreign matter separation performance can be improved.

(7)上記(6)において、さらに好ましくは、前記導流手段は、前記捕捉手段又は前記第1の捕捉手段の上流側に向かって突出するように設けた複数の突出部と、これら複数の突出部の側面にそれぞれ設けた冷却材入口孔とを有するものとする。   (7) In the above (6), more preferably, the flow guiding means includes a plurality of projecting portions provided so as to project toward the upstream side of the capturing means or the first capturing means, and the plurality of projecting portions. It shall have the coolant inlet hole each provided in the side surface of the protrusion part.

(8)上記目的を達成するために、本発明の燃料集合体は、上記(1)乃至(7)のいずれかに記載の下部タイプレートを備えるものとする。   (8) In order to achieve the above object, a fuel assembly of the present invention includes the lower tie plate according to any one of (1) to (7).

本発明によれば、第1の捕捉手段及び第2の捕捉手段の流路を共に冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長いスリット状とすることにより、クラッドの付着や異物の捕捉によって単一流路が目詰まりするということがなく、目詰まりを抑制することができる。さらに、それらの流路を冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に屈曲させた形状とすることにより、比較的長さの長い線状異物については第1の捕捉手段で捕捉し、比較的長さの短い線状異物については第2の捕捉手段で捕捉するというように、線状異物をその長さに応じて段階的に効率良く捕捉することができ、その結果、線状異物の捕捉位置が一部分に偏らずに分散するため、流路閉塞の影響を少なくできる。またさらに、流路を屈曲させることにより矩形状の流路に比べて単一流路の流路面積(開口面積)を拡大できるため、これによっても流路閉塞の影響を低減することができる。したがって、水垢の付着や異物の捕捉による流路閉塞の影響を低減しつつ線状異物を効率良く捕捉することができる。   According to the present invention, the flow path of the first capturing means and the second capturing means is formed into an elongated slit shape in a direction substantially perpendicular to the flow direction of the coolant, so that the adhesion of the clad and the capturing of the foreign matter are performed. Therefore, the single flow path is not clogged, and clogging can be suppressed. Furthermore, by making these flow paths bent in a direction substantially perpendicular to the flow direction of the coolant, linear foreign matters having a relatively long length are captured by the first capturing means, and compared. The linear foreign matter can be efficiently captured step by step according to the length of the linear foreign matter having a short target length as captured by the second capturing means. Since the capturing positions are dispersed without being partially biased, the influence of the channel blockage can be reduced. Furthermore, since the channel area (opening area) of the single channel can be increased by bending the channel, the influence of the channel blockage can also be reduced. Therefore, it is possible to efficiently capture linear foreign matters while reducing the influence of flow path blockage due to adhesion of scales or foreign matter capture.

以下、本発明の下部タイプレート及びこれを備えた燃料集合体の一実施の形態を図1乃至図10を参照しつつ説明する。   Hereinafter, an embodiment of a lower tie plate of the present invention and a fuel assembly including the same will be described with reference to FIGS. 1 to 10.

図1は、本発明の下部タイプレートの一実施の形態を備えた燃料集合体の全体構造を表す側断面図である。
この図1において、燃料集合体1は、内部に多数の核燃料ペレット(図示せず)が装填され密封された複数の燃料棒2と、内部を冷却材が流れる1本又は複数の中空構造の水ロッド3と、これら燃料棒2及び水ロッド3が正方格子状配列となるように所定の水平方向間隔を保って束ねる複数のスペーサ4と、燃料棒2及び水ロッド3の上・下端をそれぞれ支持する上・下部タイプレート5,6と、これらの外側を覆う角筒状のチャンネルボックス7とを備えている。
FIG. 1 is a side sectional view showing the overall structure of a fuel assembly including an embodiment of a lower tie plate of the present invention.
In FIG. 1, a fuel assembly 1 includes a plurality of fuel rods 2 in which a large number of nuclear fuel pellets (not shown) are loaded and sealed, and one or a plurality of hollow structure waters through which coolant flows. The rod 3, the fuel rods 2 and the water rods 3 support a plurality of spacers 4 that are bundled at a predetermined horizontal interval so as to form a square lattice arrangement, and the upper and lower ends of the fuel rods 2 and the water rods 3 are supported respectively. The upper and lower tie plates 5 and 6 and the rectangular tube-shaped channel box 7 covering the outer sides thereof are provided.

図2は下部タイプレート6の内部構造を概略的に表す側断面図である。
この図2において、下部タイプレート6は、ハウジング10と、このハウジング10の下端に設けられた開口部11と、ハウジング10の上端に設けられ、燃料棒2及び水ロッド3の下端部を支持する複数のボス12とこれらボス12を相互に連結するウェブ13とにより複数の流れ開口(図示せず)を形成して冷却材を所定の流れ方向に通すようになっている格子14と、ハウジング10内の開口部11と格子14との間に形成された中空領域15に設けられ、冷却材中の異物を捕捉する第1フィルタ層(捕捉手段;第1の捕捉手段)16及び第2フィルタ層(捕捉手段;第2の捕捉手段)17とを備えている。上記第1及び第2フィルタ層16,17は冷却材の流れ方向上流側(図2中下側)から第1フィルタ層16、第2フィルタ層17の順番で積層されており、どちらも冷却材の流れに対して略直角となるように配設されている。このような構成により、燃料集合体1の下方から開口部11を介して下部タイプレート6内に流入した冷却材は第1及び第2フィルタ層16,17を通過して異物を除去され、格子14を介して上方の燃料棒2及び水ロッド3が収容された空間に導かれるようになっている。
FIG. 2 is a side sectional view schematically showing the internal structure of the lower tie plate 6.
In FIG. 2, the lower tie plate 6 is provided with a housing 10, an opening 11 provided at the lower end of the housing 10, and an upper end of the housing 10, and supports the lower ends of the fuel rod 2 and the water rod 3. A plurality of bosses 12 and a web 13 interconnecting the bosses 12 form a plurality of flow openings (not shown) to allow coolant to pass in a predetermined flow direction, and the housing 10. A first filter layer (capturing means; first capturing means) 16 and a second filter layer that are provided in a hollow region 15 formed between the opening 11 in the inner wall and the lattice 14 and capture foreign matter in the coolant. (Capturing means; second capturing means) 17. The first and second filter layers 16 and 17 are laminated in the order of the first filter layer 16 and the second filter layer 17 from the upstream side in the coolant flow direction (the lower side in FIG. 2). It is arrange | positioned so that it may become substantially right angle with respect to the flow of this. With such a configuration, the coolant flowing into the lower tie plate 6 from the lower side of the fuel assembly 1 through the opening 11 passes through the first and second filter layers 16 and 17 to remove foreign matter, and the lattice is removed. The upper fuel rod 2 and the water rod 3 are guided through the space 14.

図3は第1フィルタ層16の全体構造を表す平面図、図4は第2フィルタ層17の全体構造を表す平面図である。
これら図3及び図4に示すように、第1フィルタ層16は、略正方形状の板20に略くの字状(又は略への字状。すなわち屈曲部が角張った形状)に屈曲した細長いスリット状の流路(第1の流路)21が板20の厚み方向(図3中紙面に垂直な方向)に多数穿設された構造となっている。流路21は板20の図3中左右方向に沿って同一方向に屈曲して並んでおり、それらが1つの流路群21Aを形成している。第1フィルタ層16にはこの流路群21Aが板20の図3中上下方向に複数列(本実施の形態では21A1〜21A8の8列)設けられており、これら流路群21A1〜21A8の隣接する流路群は互いにスリット21の屈曲方向が反対方向になっている。
FIG. 3 is a plan view showing the entire structure of the first filter layer 16, and FIG. 4 is a plan view showing the entire structure of the second filter layer 17.
As shown in FIGS. 3 and 4, the first filter layer 16 is an elongated shape that is bent into a substantially square shape (or a substantially square shape, that is, a shape in which a bent portion is angular) on a substantially square plate 20. A large number of slit-shaped flow paths (first flow paths) 21 are formed in the thickness direction of the plate 20 (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 3). The flow path 21 is bent and arranged in the same direction along the left-right direction in FIG. 3 of the board 20, and they form one flow path group 21A. The first filter layer 16 is provided with a plurality of rows (21 rows 8A, 21A1 to 21A8 in this embodiment) of the flow passage groups 21A in the vertical direction in FIG. 3 of the plate 20, and the flow passage groups 21A1 to 21A8. In adjacent channel groups, the bending directions of the slits 21 are opposite to each other.

一方、第2フィルタ層17は上記第1フィルタ層16と同様の構造であり、略正方形状の板22に略くの字状(又は略への字状。すなわち屈曲部が角張った形状)に屈曲した細長いスリット状の流路(第2の流路)23が板22の厚み方向(図4中紙面に垂直な方向)に多数穿設され、図4中左右方向に沿って同一方向に屈曲して並ぶことでそれらが1つの流路群23Aを形成しているが、第2フィルタ層17のスリット23の屈曲方向は第1フィルタ層16の対応するスリット21の屈曲方向とは反対方向になっている。すなわち、第2フィルタ層17の流路群23A1は図4中右側に凸となるように屈曲しているが、この流路群23A1に対応する(すなわちこの流路群23A1の上流側に配置される)第1フィルタ層16の流路群21A1は図3中左側に凸となるように屈曲している。その他の流路群23A2〜23A8と流路群21A2〜21A8とについても同様の関係である。   On the other hand, the second filter layer 17 has a structure similar to that of the first filter layer 16 and has a substantially square shape (or a substantially square shape, that is, a shape in which the bent portion is angular) on the substantially square plate 22. A number of bent slit-like flow paths (second flow paths) 23 are formed in the thickness direction of the plate 22 (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 4) and bent in the same direction along the left-right direction in FIG. As a result, they form one flow path group 23A, but the bending direction of the slit 23 of the second filter layer 17 is opposite to the bending direction of the corresponding slit 21 of the first filter layer 16. It has become. That is, the flow path group 23A1 of the second filter layer 17 is bent so as to protrude rightward in FIG. 4, but corresponds to the flow path group 23A1 (that is, disposed upstream of the flow path group 23A1). The flow path group 21A1 of the first filter layer 16 is bent so as to protrude leftward in FIG. The other channel groups 23A2 to 23A8 and the channel groups 21A2 to 21A8 have the same relationship.

このように、第1フィルタ層16と第2フィルタ層17とを対応する流路群21A,23A(スリット21,23)の屈曲方向が互いに反対方向となるように積層して配設することによって、図5に示すようにフィルタ層16,17を貫通する流路領域24(図5中斜線領域)が格子状に配列された構造となる。これにより、異物分離性能を格段に向上できるようになっている。   In this way, by arranging the first filter layer 16 and the second filter layer 17 so that the bending directions of the corresponding flow path groups 21A and 23A (slits 21 and 23) are opposite to each other. As shown in FIG. 5, the flow channel regions 24 (shaded regions in FIG. 5) penetrating the filter layers 16 and 17 are arranged in a lattice pattern. Thereby, the foreign substance separation performance can be remarkably improved.

次に、上記構成の本発明の下部タイプレート及びこれを備えた燃料集合体の一実施の形態の作用を以下に説明する。
燃料集合体1の下方から開口部11を介して下部タイプレート6内に流入した冷却材は、第1及び第2フィルタ層16,17を通過して異物を除去され、格子14を介して上方の燃料棒2及び水ロッド3が収容された燃料集合体1の内部に導入される。そして、蒸気が発生し、水・蒸気の混合物が上部タイプレート5を経由して燃料集合体1の上方に流出する。
Next, the operation of the embodiment of the lower tie plate of the present invention and the fuel assembly including the same will be described below.
The coolant that has flowed into the lower tie plate 6 from below the fuel assembly 1 through the opening 11 passes through the first and second filter layers 16 and 17 to remove foreign matters, and passes upward through the lattice 14. The fuel rod 2 and the water rod 3 are introduced into the fuel assembly 1 in which they are housed. Then, steam is generated, and a mixture of water and steam flows out above the fuel assembly 1 via the upper tie plate 5.

ここで、冷却材から異物を除去するための捕捉手段(本実施の形態では第1及び第2フィルタ層16,17)が前述した従来技術(特許文献1及び特許文献2)のように多数の開口を有するドーム状又は角錐状構造である場合、そのような三次元形状とすることにより捕捉手段の表面積を拡大して開口の数を増加させ、その結果、圧力損失の増加を回避しつつ開口面積を小さくして異物分離性能を向上することはできるが、開口を小さくすることでクラッド(水垢)の付着や異物の捕捉による開口の目詰まりが懸念される。また、燃料棒のフレッティング磨耗の原因と考えられる細いワイヤ等の線状異物が冷却材中に混在する場合には、捕捉手段により一旦は捕捉できても、捕捉手段がドーム状又は角錐状であることからその捕捉面が冷却材の流れ方向に対して傾斜(冷却材の流れ方向に対して直角より小さくなるように傾斜)しているため、その面上を動いているうちに線状異物の姿勢がその長さ方向が冷却材の流れ方向と略平行となるように変動して開口内に吸い込まれ、捕捉手段を通過してしまう恐れがある。   Here, there are many capturing means (in this embodiment, the first and second filter layers 16 and 17) for removing foreign substances from the coolant as in the above-described prior art (Patent Document 1 and Patent Document 2). In the case of a dome-shaped or pyramidal structure having openings, such a three-dimensional shape increases the surface area of the capturing means to increase the number of openings, and as a result, avoids an increase in pressure loss. Although it is possible to improve the foreign matter separation performance by reducing the area, there is a concern about clogging of the opening due to adhesion of clad (scale) or trapping of foreign matter by making the opening small. In addition, when linear foreign substances such as thin wires that are considered to be the cause of fretting wear of the fuel rods are mixed in the coolant, the trapping means is dome-shaped or pyramid-shaped even if it can be trapped once by the trapping means. Therefore, the trapping surface is inclined with respect to the coolant flow direction (inclined so as to be smaller than the right angle with respect to the coolant flow direction). May change so that its length direction is substantially parallel to the flow direction of the coolant and be sucked into the opening and pass through the capturing means.

このような線状異物の通過を防止するには、捕捉手段の捕捉面を冷却材の流れ方向に対して略直角にすると共に、捕捉した面上での動きを少なくすることが有効である。したがって、前述した従来技術(特許文献3)のように、捕捉手段を矩形のスリット状の流路が複数形成された第1の捕捉手段と多数の開口を有する第2の捕捉手段とが冷却材の流れ方向に対して略直角となるように積層した構造とすれば、第2の捕捉手段で捕捉した線状異物の動きを第1の捕捉手段のスリット状の流路内のスペースに限定でき、線状異物が第2の捕捉手段を通過する可能性を小さくすることができる。しかしながら、クラッド(水垢)の付着や異物の捕捉による開口の目詰まりに関しては、第1の捕捉手段の流路については矩形のスリット状であるため単一流路が目詰まりすることがなく流路閉塞の影響が少ない構造となっているが、その下流側の第2の捕捉手段は多数の開口を有する構造であるため目詰まりの恐れがある。   In order to prevent such passage of the linear foreign matter, it is effective to make the capturing surface of the capturing means substantially perpendicular to the flow direction of the coolant and to reduce the movement on the captured surface. Therefore, as in the prior art (Patent Document 3) described above, the first capturing means in which a plurality of rectangular slit-shaped flow paths are formed and the second capturing means having a large number of openings are used as the coolant. If the structure is laminated so as to be substantially perpendicular to the flow direction, the movement of the linear foreign matter captured by the second capturing means can be limited to the space in the slit-like flow path of the first capturing means. The possibility that the linear foreign matter passes through the second capturing means can be reduced. However, with regard to clogging of the opening due to adhesion of the clad (scale) and trapping of foreign substances, the flow path of the first capturing means is a rectangular slit, so the single flow path is not clogged and the flow path is blocked. However, since the second capturing means on the downstream side has a structure having a large number of openings, there is a risk of clogging.

このようなクラッド(水垢)の付着や異物の捕捉による目詰まりを防止するには、捕捉手段を細長いスリット状の流路のみで構成することが効果的である。したがって、前述した従来技術(特許文献4)のように、第1及び第2の捕捉手段を共に矩形のスリット状の流路が複数形成された構造とするので、単一流路が目詰まりすることなく流路閉塞の影響を少なくすることができる。しかしながら、線状異物の場合にはその長さが流路の長手方向長さ以下であれば、第1の捕捉手段で一旦捕捉されてもその面上を動いているうちに線状異物の長さ方向と流路の長手方向が略一致して第1の捕捉手段を通過する可能性が高い。すなわち、線状異物の場合には多くの場合に第2の捕捉手段によって捕捉されることになるため、第1の捕捉手段と第2の捕捉手段でバランスよく線状異物を捕捉する場合に比べて流路閉塞の影響の低減の観点で十分でなく、更なる改良の余地がある。   In order to prevent such clogging due to the adhesion of the clad (scale) and the trapping of foreign substances, it is effective to configure the trapping means only with a long and narrow slit-like flow path. Therefore, as in the above-described prior art (Patent Document 4), since the first and second capturing means have a structure in which a plurality of rectangular slit-shaped channels are formed, the single channel is clogged. Therefore, the influence of the channel blockage can be reduced. However, in the case of a linear foreign object, if the length is equal to or less than the length in the longitudinal direction of the flow path, the length of the linear foreign object is still moving while moving on the surface once captured by the first capturing means. There is a high possibility that the longitudinal direction of the flow path and the longitudinal direction of the flow path substantially coincide and pass through the first capturing means. That is, in the case of a linear foreign matter, in many cases it will be caught by the second catching means, so compared with the case where the linear foreign matter is caught in a balanced manner by the first catching means and the second catching means. This is not sufficient from the viewpoint of reducing the influence of the channel blockage, and there is room for further improvement.

これらに対し、本実施の形態においては、捕捉手段を、冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長く且つ屈曲して形成された多数の流路を備えた第1フィルタ層16と、この第1フィルタ層16の下流側に設けられ、冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長く且つ第1フィルタ層16の流路21の屈曲方向と反対方向に屈曲して形成された多数の流路23を備えた第2フィルタ層17とにより構成する。このように、第1フィルタ層16の流路21及び第2フィルタ層17の流路23を共に冷却材の流れに略直角な方向に細長いスリット状とすることにより、格子状に多数の開口を有する捕捉手段のようにクラッド(水垢)の付着や異物の捕捉によって生じうる単一流路の目詰まりを抑制することができる。さらに本実施の形態によれば、線状異物を効率良く捕捉することができる。このことを、図6を用いて以下に説明する。図6は本実施の形態の第1及び第2フィルタ層16,17(流路21)及び前述の従来技術(特許文献4)のような捕捉手段(矩形のスリット状流路)による線状異物の捕捉状態を比較した概念図である。   On the other hand, in the present embodiment, the first filter layer 16 having a large number of flow paths formed by elongating and bending the capturing means in a direction substantially perpendicular to the flow direction of the coolant, Provided on the downstream side of the first filter layer 16 and formed to be elongated in a direction substantially perpendicular to the flow direction of the coolant and bent in a direction opposite to the bending direction of the flow path 21 of the first filter layer 16. The second filter layer 17 includes a large number of flow paths 23. In this way, by forming both the flow path 21 of the first filter layer 16 and the flow path 23 of the second filter layer 17 into an elongated slit shape in a direction substantially perpendicular to the flow of the coolant, a large number of openings are formed in a lattice shape. It is possible to suppress clogging of a single flow path that may occur due to adhesion of clad (scale) or trapping of foreign matter like the trapping means having. Furthermore, according to the present embodiment, it is possible to efficiently capture linear foreign matters. This will be described below with reference to FIG. FIG. 6 shows a linear foreign matter by the first and second filter layers 16 and 17 (channel 21) of the present embodiment and a trapping means (rectangular slit-shaped channel) as in the above-described prior art (Patent Document 4). It is the conceptual diagram which compared the capture state of.

この図6に示すように、従来構造の矩形のスリット状の流路によれば、比較的長い線状異物DL及び比較的短い線状異物DSの両方がスリット内に侵入して捕捉される可能性が高く、これら捕捉された線状異物がスリット内という一部領域に偏って存在するため流路閉塞の影響が大きくなる。 The 6, according to a rectangular slit-shaped flow path of the conventional structure, both a relatively long linear foreign matters D L and a relatively short linear foreign matters D S is captured by entering the slits Since the trapped linear foreign matter is biased to a partial area in the slit, the influence of the blockage of the flow path is increased.

これに対し、本実施の形態の第1及び第2フィルタ層16,17によれば、比較的長い(図6中長さLより長い)線状異物DLの場合には、流路21が屈曲していることから第1フィルタ層16を通過することができないため、第1フィルタ層16で捕捉することができる。一方、比較的短い(図6中長さL以下)線状異物DSの場合には、第1フィルタ層16の流路21内に侵入可能であり、その場合には第2フィルタ層17により捕捉されることになる(図5も参照)。なお、上記の第1フィルタ層16で捕捉できる線状異物の長さLは、流路21の寸法(幅W、長さL2)により調整することが可能である。このように、本実施の形態によれば、比較的長さの長い線状異物DLについては第1フィルタ層16で捕捉し、比較的長さの短い線状異物DSについては第2フィルタ層17で捕捉するというように、線状異物をその長さに応じて段階的に効率良く捕捉することができる。その結果、上記従来構造のように線状異物の捕捉位置が一部領域に偏らずに分散するため、流路閉塞の影響を少なくすることができる。 In contrast, according to the first and second filter layers 16 and 17 of the present embodiment, in the case of relatively long (in FIG. 6 longer than the length L) linear foreign matters D L has a passage 21 Since it cannot be passed through the first filter layer 16 because it is bent, it can be captured by the first filter layer 16. On the other hand, in the case of relatively short (figure 6 below the length L) linear foreign matters D S is capable entering into the flow path 21 of the first filter layer 16, in which case the second filter layer 17 Will be captured (see also FIG. 5). Note that the length L of the linear foreign matter that can be captured by the first filter layer 16 can be adjusted by the dimensions (width W, length L 2 ) of the flow path 21. Thus, according to this embodiment, relatively to the length of a long linear foreign matters D L is caught by the first filter layer 16, for a relatively short length linear foreign matters D S is the second filter As in the case of capturing by the layer 17, the linear foreign matter can be efficiently captured stepwise according to the length. As a result, the trapping position of the linear foreign matter is dispersed without being biased to a part of the area as in the conventional structure, so that the influence of the channel blockage can be reduced.

さらに本実施の形態によれば、流路21(流路23)を屈曲した形状とするので、従来構造の矩形状の流路に比べて単一の流路面積(開口面積)を拡大することができる(すなわち、図6に示すように、双方の流路の幅をWとした場合、本実施の形態の流路21の流路面積は約2WL2であるのに対し、従来構造の流路面積はWL1であり、2WL2>WL1となる)。これによっても流路閉塞の影響を低減する効果を得ることができる。 Furthermore, according to the present embodiment, since the flow path 21 (flow path 23) is bent, a single flow path area (opening area) can be increased as compared with a rectangular flow path having a conventional structure. (That is, as shown in FIG. 6, when the width of both channels is W, the channel area of the channel 21 of this embodiment is about 2 WL 2 , whereas the flow rate of the conventional structure is The road area is WL 1 and 2WL 2 > WL 1 ). Also by this, the effect of reducing the influence of the channel blockage can be obtained.

以上のことから、本実施の形態によれば、水垢の付着や異物の捕捉による流路閉塞の影響を低減しつつ線状異物を効率良く捕捉することができる。その結果、燃料集合体の信頼性向上が図れると共に、ひいては原子力プラントの稼働率向上に寄与することができる。   From the above, according to the present embodiment, it is possible to efficiently capture linear foreign matters while reducing the influence of channel blockage due to the adhesion of scales and the capturing of foreign matters. As a result, it is possible to improve the reliability of the fuel assembly and to contribute to the improvement of the operating rate of the nuclear power plant.

なお、本発明の下部タイプレートの捕捉手段としては、上記第1及び第2フィルタ層16,17以外に種々の変形例が考えられる。図7はフィルタ層の流路形状を変形した変形例を部分的に拡大して表す平面図である。   As the lower tie plate capturing means of the present invention, various modifications other than the first and second filter layers 16 and 17 are conceivable. FIG. 7 is a plan view illustrating a modification in which the flow path shape of the filter layer is partially enlarged.

この図7に示すように、上記一実施の形態では第1及び第2フィルタ層16,17の流路21,23の形状を略くの字状(又は略への字状。すなわち屈曲部が角張った形状)としたのに対し、流路形状を略Cの字状(又は略Uの字状。すなわち屈曲部が丸い形状)としてもよい。このような流路21’,23’を有する第1及び第2フィルタ層16’,17’を用いても、上記一実施の形態と同様の効果を得ることができる。   As shown in FIG. 7, in the above-described embodiment, the shapes of the flow paths 21 and 23 of the first and second filter layers 16 and 17 are substantially U-shaped (or substantially U-shaped. The channel shape may be a substantially C-shape (or a substantially U-shape, that is, a shape having a rounded bent portion). Even if the first and second filter layers 16 ′ and 17 ′ having such flow paths 21 ′ and 23 ′ are used, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

また、上記一実施の形態では第1及び第2フィルタ層16,17を板20,22に流路21,23を穿設した構造としたが、これに限らず、例えばフィルタ層を波形状の薄板で構成するようにしてもよい。図8は本変形例のフィルタ層の構造を部分的に拡大して表す斜視図であり、図9は本変形例のフィルタ層の構造を部分的に拡大して冷却材流れ方向から見た平面図である。   In the above embodiment, the first and second filter layers 16 and 17 have a structure in which the flow paths 21 and 23 are formed in the plates 20 and 22. However, the present invention is not limited to this. You may make it comprise with a thin plate. FIG. 8 is a partially enlarged perspective view showing the structure of the filter layer of the present modification. FIG. 9 is a plan view of the structure of the filter layer of the present modification partially seen from the coolant flow direction. FIG.

これら図8及び図9に示すように、本変形例の第1及び第2フィルタ層16”,17”は波形状に加工された多数の薄板(屈曲した薄板)27で構成されており、これら多数の薄板27が複数のスペーサ28によって一定の間隔で積層されることで、隣り合う薄板27,27間に流路29が形成されるようになっている。そして、前述した一実施の形態と同様に、薄板27で構成された第1フィルタ層16”と第2フィルタ層17”とを対応する流路29の屈曲方向が反対方向となるように、且つそれぞれの流路29が冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長く且つ屈曲した状態となるように配設されるようになっている。以上のような構成の本変形例によっても、上記一実施の形態と同様の効果を得ることができる。   As shown in FIGS. 8 and 9, the first and second filter layers 16 ″ and 17 ″ of this modification are composed of a large number of thin plates (bent thin plates) 27 processed into wave shapes. A large number of thin plates 27 are stacked at a predetermined interval by a plurality of spacers 28, whereby a flow path 29 is formed between adjacent thin plates 27 and 27. As in the above-described embodiment, the first filter layer 16 ″ and the second filter layer 17 ″ formed of the thin plate 27 are arranged so that the corresponding flow direction of the flow path 29 is opposite to the first filter layer 16 ″ and the second filter layer 17 ″. Each flow path 29 is disposed so as to be elongated and bent in a direction substantially perpendicular to the flow direction of the coolant. Also by this modified example having the above-described configuration, the same effect as that of the above-described one embodiment can be obtained.

なお、上記一実施の形態の第1及び第2フィルタ層16,17の上流側に導流手段を設け、冷却材中の線状異物の姿勢を第1及び第2フィルタ層16,17で捕捉しやすいように変更するようにしてもよい。図10はこの導流手段としての第3フィルタ層30の構造を概略的に表す側断面図である。   In addition, a flow guiding means is provided on the upstream side of the first and second filter layers 16 and 17 in the above embodiment, and the posture of the linear foreign matter in the coolant is captured by the first and second filter layers 16 and 17. You may make it change so that it may be easy to do. FIG. 10 is a side sectional view schematically showing the structure of the third filter layer 30 as the flow guiding means.

この図10に示すように、第3フィルタ層30は、冷却材流れ方向上流側(図10中下側)に向かって突出するように設けた複数の突出部31と、これら複数の突出部31の側面にそれぞれ穿設された冷却材入口孔32とを有しており、第1フィルタ層16の冷却材流れ方向上流側に密着して設けられている。この際、第1フィルタ層16の流路21の長手方向が図10中紙面に垂直な方向となるように配置する(なお、図10では第1フィルタ層16は図示省略)。なお、この第3フィルタ層30自体も流入する冷却材から冷却材入口孔32よりも大きい異物を除去することが可能であり、冷却材から異物を分離する一定の効果を有している。   As shown in FIG. 10, the third filter layer 30 includes a plurality of protrusions 31 provided so as to protrude toward the upstream side in the coolant flow direction (the lower side in FIG. 10), and the plurality of protrusions 31. The coolant inlet holes 32 are formed on the side surfaces of the first filter layer 16 and are provided in close contact with the upstream side of the first filter layer 16 in the coolant flow direction. At this time, the first filter layer 16 is arranged so that the longitudinal direction of the flow path 21 is perpendicular to the paper surface in FIG. 10 (note that the first filter layer 16 is not shown in FIG. 10). The third filter layer 30 itself can also remove foreign matters larger than the coolant inlet hole 32 from the inflowing coolant, and has a certain effect of separating the foreign materials from the coolant.

第3フィルタ層30をこのような構造とすることにより、この第3フィルタ層30を通過する冷却水は、その流れの向きを図10中矢印アのように略垂直方向から略水平方向に変更され、その後下流側の第1フィルタ層16に流入する。これにより、冷却材中に混在する線状異物の姿勢を、図10中Dに示すようにその長さ方向が元々の冷却材の流れ方向に対して略直角となるように変更した上で、下流側の第1フィルタ層16に導入することができる。したがって、線状異物がその長さ方向が冷却材の流れ方向とほぼ平行であるような姿勢で流入した場合でも、確実に捕捉することができるようになり、異物分離性能を向上することができる。なお、この第3フィルタ層30を装着する場合には、第2フィルタ層17を取り外して第1フィルタ層16のみ用いるようにしてもよい。   With the third filter layer 30 having such a structure, the direction of flow of the cooling water passing through the third filter layer 30 is changed from a substantially vertical direction to a substantially horizontal direction as indicated by an arrow A in FIG. Then, it flows into the first filter layer 16 on the downstream side. Thereby, after changing the posture of the linear foreign matter mixed in the coolant so that its length direction is substantially perpendicular to the flow direction of the original coolant, as shown in D in FIG. It can be introduced into the first filter layer 16 on the downstream side. Therefore, even when the linear foreign matter flows in such a posture that its length direction is substantially parallel to the flow direction of the coolant, it can be reliably captured and the foreign matter separation performance can be improved. . When the third filter layer 30 is attached, the second filter layer 17 may be removed and only the first filter layer 16 may be used.

また、以上説明してきた本発明の一実施の形態及びその変形例においては、捕捉対象を線状異物に絞って説明してきたが、線状異物以外の異物(例えば、切削屑や板状の屑)に関しても、それらは線状異物と比べて一般的にサイズが大きいものであるため、容易に捕捉して冷却材から除去できることは言うまでもない。   Further, in the above-described embodiment of the present invention and the modifications thereof, the description has been given focusing on the trapping object as a linear foreign object. However, a foreign object other than the linear foreign object (for example, cutting waste or plate-like waste). ), Since they are generally larger in size than linear foreign objects, it goes without saying that they can be easily captured and removed from the coolant.

本発明の下部タイプレートの一実施の形態を備えた燃料集合体の全体構造を表す側断面図である。It is a sectional side view showing the whole fuel assembly structure provided with one embodiment of the lower tie plate of the present invention. 本発明の下部タイプレートの一実施の形態の内部構造を概略的に表す側断面図である。It is a sectional side view which represents roughly the internal structure of one Embodiment of the lower tie plate of this invention. 本発明の下部タイプレートの一実施の形態を構成する第1フィルタ層の全体構造を表す平面図である。It is a top view showing the whole structure of the 1st filter layer which constitutes one embodiment of the lower tie plate of the present invention. 本発明の下部タイプレートの一実施の形態を構成する第2フィルタ層の全体構造を表す平面図である。It is a top view showing the whole structure of the 2nd filter layer which constitutes one embodiment of the lower tie plate of the present invention. 本発明の下部タイプレートの一実施の形態の第1及び第2フィルタ層により形成される格子状の流路領域を表す平面図である。It is a top view showing the grid | lattice-like flow-path area | region formed of the 1st and 2nd filter layer of one Embodiment of the lower tie plate of this invention. 本発明の下部タイプレートの一実施の形態の第1及び第2フィルタ層及び従来構造の捕捉手段による線状異物の捕捉状態を比較した概念図である。It is the conceptual diagram which compared the capture | acquisition state of the linear foreign material by the 1st and 2nd filter layer of one Embodiment of the lower tie plate of this invention, and the capture | acquisition means of the conventional structure. 本発明の下部タイプレートの一実施の形態を構成する第1及び第2フィルタ層の流路形状を変形した変形例を部分的に拡大して表す平面図である。It is a top view which partially expands and represents the modification which deform | transformed the flow-path shape of the 1st and 2nd filter layer which comprises one Embodiment of the lower tie plate of this invention. 本発明の下部タイプレートの一実施の形態を構成する第1及び第2フィルタ層の変形例の構造を部分的に拡大して表す斜視図である。It is a perspective view which expands and expresses partially the structure of the modification of the 1st and 2nd filter layer which comprises one Embodiment of the lower tie plate of this invention. 本発明の下部タイプレートの一実施の形態を構成する第1及び第2フィルタ層の変形例の構造を部分的に拡大して冷却材流れ方向から見た平面図である。It is the top view which expanded partially the structure of the modification of the 1st and 2nd filter layer which comprises one Embodiment of the lower tie plate of this invention, and was seen from the coolant flow direction. 本発明の下部タイプレートの一実施の形態の変形例を構成する第3フィルタ層の構造を概略的に表す側断面図である。It is a sectional side view which represents roughly the structure of the 3rd filter layer which comprises the modification of one Embodiment of the lower tie plate of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料集合体
6 下部タイプレート
16 第1フィルタ層(捕捉手段;第1の捕捉手段)
17 第2フィルタ層(捕捉手段;第2の捕捉手段)
21 流路(第1の流路)
23 流路(第2の流路)
27 薄板
28 スペーサ
30 第3フィルタ層(導流手段)
31 突出部
32 冷却材入口孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel assembly 6 Lower tie plate 16 1st filter layer (capturing means; 1st capturing means)
17 Second filter layer (capturing means; second capturing means)
21 channel (first channel)
23 channel (second channel)
27 Thin plate 28 Spacer 30 Third filter layer (conducting means)
31 Projection 32 Coolant inlet hole

Claims (8)

原子炉用燃料集合体の下部タイプレートにおいて、
冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長く且つ屈曲して形成された多数の流路を備え、冷却材中の異物を捕捉する捕捉手段を有することを特徴とする下部タイプレート。
In the lower tie plate of the nuclear fuel assembly,
A lower tie plate comprising a plurality of channels formed by being elongated and bent in a direction substantially perpendicular to the flow direction of the coolant, and having capturing means for capturing foreign matter in the coolant.
原子炉用燃料集合体の下部タイプレートにおいて、
冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長く且つ屈曲して形成された多数の第1の流路を備えた第1の捕捉手段と、
前記冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長く且つ前記第1の流路の屈曲方向と反対方向に屈曲して形成された多数の第2の流路を備え、前記第1の捕捉手段の下流側に設けた第2の捕捉手段とを有することを特徴とする下部タイプレート。
In the lower tie plate of the nuclear fuel assembly,
A first capturing means comprising a plurality of first flow paths that are elongated and bent in a direction substantially perpendicular to the flow direction of the coolant;
A plurality of second flow paths elongated in a direction substantially perpendicular to the flow direction of the coolant and bent in a direction opposite to the bending direction of the first flow path; A lower tie plate, comprising: a second capturing means provided downstream of the means.
請求項1又は2記載の下部タイプレートにおいて、前記流路又は前記第1及び第2の流路の屈曲部は角張った形状であることを特徴とする下部タイプレート。   The lower tie plate according to claim 1 or 2, wherein a bent portion of the flow path or the first and second flow paths has an angular shape. 請求項1又は2記載の下部タイプレートにおいて、前記流路又は前記第1及び第2の流路の屈曲部は丸い形状であることを特徴とする下部タイプレート。   The lower tie plate according to claim 1 or 2, wherein a bent portion of the flow path or the first and second flow paths has a round shape. 請求項1乃至4のいずれか1項記載の下部タイプレートにおいて、前記捕捉手段又は前記第1及び第2の捕捉手段は、複数の屈曲した薄板と、これら薄板にそれぞれ設けられ、前記薄板を一定の間隔で積層するための複数のスペーサとを有することを特徴とする下部タイプレート。   The lower tie plate according to any one of claims 1 to 4, wherein the capturing means or the first and second capturing means are provided on a plurality of bent thin plates and the thin plates, respectively, and the thin plates are fixed. And a plurality of spacers for laminating at intervals of the lower tie plate. 請求項1乃至5のいずれか1項記載の下部タイプレートにおいて、前記冷却材の流れ方向をこの流れ方向に対し略直角な方向へと導く導流手段を前記捕捉手段又は前記第1の捕捉手段の上流側に密着して設けたことを特徴とする下部タイプレート。   The lower tie plate according to any one of claims 1 to 5, wherein a flow guide means for guiding the flow direction of the coolant in a direction substantially perpendicular to the flow direction is the capture means or the first capture means. A lower tie plate characterized by being provided in close contact with the upstream side. 請求項6記載の下部タイプレートにおいて、前記導流手段は、前記捕捉手段又は前記第1の捕捉手段の上流側に向かって突出するように設けた複数の突出部と、これら複数の突出部の側面にそれぞれ設けた冷却材入口孔とを有することを特徴とする下部タイプレート。   The lower tie plate according to claim 6, wherein the flow guide means includes a plurality of protrusions provided so as to protrude toward the upstream side of the capture means or the first capture means, and the plurality of protrusions. A lower tie plate having a coolant inlet hole provided on each side surface. 請求項1乃至7のいずれか1項記載の下部タイプレートを備えることを特徴とする燃料集合体。
A fuel assembly comprising the lower tie plate according to any one of claims 1 to 7.
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