JPH06500858A - 標準化部品から作られた脚部を備える沸騰水型原子炉用燃料集合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 標準化部品から作られた脚部を備える沸騰水型原子炉用燃料集合体この発明は沸 騰水型原子炉用燃料集合体、特にこの種の燃料集合体の脚部に関する。

公知のように沸騰水型原子炉用燃料集合体は相互に平行な燃料棒の束を備え、こ の束は上下を開放された燃料集合体チャネルボックスにより側方を囲まれている 。燃料集合体チャネルボックスの開放された下端部は脚部により覆われ、その上 端部は冷却材出口を備えるカバー板により覆われている。

脚部の多くは移行片及び底板により形成され、これらは一体に単一の鋳物部品か ら作られている。移行片は中心軸線に沿って上に向かって漏斗状に広がる流路を 囲み、またその下端部には少な（とも一つの入口孔を有し上端部には縁を有し、 この縁には底板が接続し、また縁は燃料集合体チャネルボックスの開放された下 端部中へ挿入されている。

従来技術では燃料棒は底板の孔の中を導かれた下側端部キャップを有する。その 際燃料棒のうちの数本が底板にねじ止めされかつ上側端部片をカバー板と結合さ れ、それによりこれらの部品は強固な骨格を形成する０個々の燃料棒の交換のた めに又は別の保守作業のために燃料集合体内部への立入りが必要であれば、燃料 集合体チャネルボックスの取り外し後に骨格を分解しなければならない。

燃料棒を組み込むためのねじ止め部及び孔のために、原子炉の冷却材（水）を燃 料集合体中へ導く貫通孔に対しては限られた場所しか存在しない６他方では冷却 材は貫通孔を通り抜ける際にできるだけ圧力損を受けないようにすべきであるの で、この場所を熱水力的条件にかなった方法で燃料集合体の設計全体に適合させ なければならない。

従って燃料集合体の設計変更の都度底板の孔及び貫流孔の形状寸法を適合させな ければならず、その結果書に新しい鋳型が必要となる。

更に脚部は比較的複雑な立体的物品であり、その製造は費用のかかる鋳造法を必 要としかつ高い不良率を招く、特に底板の貫通孔及び桟の複雑な機構のためはと んどの場合不揃いが生じ、この不揃いは後に修正加工しなければならない。

この発明の課題は、脚部の構造を改良して製作費を低減し、かつそれぞれの燃料 集合体の設計への適合を容易にすることにある。

この課題は、中心軸線に沿って上に向かって漏斗状に広がる流路を囲み、その下 端部に燃料集合体を貫流する冷却材流のための少なくとも一つの入口孔を有し、 かつその上端部に縁を有する移行片を備え、多数の冷却材入口を有し流路を上方 で覆う一体の底板がこの縁に溶接されるようにした脚部により解決される。

従って脚部は主として前加工された二つの部品、すなわち移行片及び一体の底板 （棒保持板）から成る。移行片は上に向かって覆われていない鋳物部品として容 易に製造することができ、他方では底板は平らな板片として製造することができ る。これらの両部品のための製作費は一体の脚部を鋳造する費用の約半分である 。移行片及び底板がその溶接の前又は後に特別な寸法精度に追加加工されるとき でさλ、このために必要な加工費は一体に！Ｊ造された脚部の追加加工に対する 加工費より少ない。更に不良率が低下する。

更に橋々の原子炉形式及び原子炉用燃料集合体の種々の世代に対して主として燃 料集合体の同一の寸法が要求されるので、種々の燃料集合体形式に対して場合に よっては異なる高さの脚部が必要であるが、しかし多くの場合断面の変更はほと んど必要でない。従って標準化された鋳造金型により間に合わせることも可能で あり、特にこわらの鋳造金型を数少ないパラメータ（例えば脚部の高さ）に関し て適応可能に構成することができる。従って多くの場合に溶接後も完成した脚部 の追加加工は全く不必要である。

従ってこの発明は、 ａ）相互に平行な燃料棒の束を側方から囲み上下を開放された燃料集合体チャネ ルボックスと、 ｂ）冷却材出口を備え燃料集合体チャネルボックスの上端部を覆うカバー板と、 Ｃ）複数の個別部品から作られた脚部とを備える沸騰水型原子炉用燃料集合体を 提供する。この脚部の個別部品は主として、 ｉ）下端部に入口孔を有し、また燃料集合体チャネルボックスの開放された下端 部中へ挿入された上縁を有し、かつ入口孔から上に向かって漏斗状に広がる流路 を囲む鋳造の移行片と、 １１）移行片の上縁に置かれてそこに溶接され、冷却材入口により貫通されかつ 燃料集合体チャネルボックスの開放された下端部を覆う底板とから成る。

そのほかに脚部には更に別の個別部品を取り付けることができる。例えば底板及 び移行片の上縁には燃料集合体チャネルボックスに対し支λられな複数のばねが 接触でき、特にこれらのばねは脚部の上縁の側方の成形部に係合する縁を有する ことができるので有利である。底板は少なくとも数本の燃料棒の固定装置が係合 する孔を備えることもでき、その際特に固定装置は差し込み結合部として構成す ることができるので有利である。このことは燃料棒群の一部が燃料棒群の他の部 分より短いときに特に有利であり、その際短い燃料棒だけに対してこの種の固定 装置が設けられる。

固定装置は特に底板が中央に、燃料棒に対し平行であり底板なカバー板と力結合 する本管の下側端部片が貫通係合する貫通孔を備えるような場合に対して用いら れる。上下を開放されたこの種の木管は、水の大部分が蒸気として存在する燃料 集合体の上側部分に十分の量の液体減速材を供給するために、しばしば設けられ ている。

従ってこの構造の場合には底板、水管及びカバー板が燃料集合体の骨格を形成す る。その際木管の下側端部片を回り止めして底板の貫通孔中に保持するのが合目 的的である。

この発明の有利な実施態様は従属請求の範囲に記載され、複数の実施例及び３９ 葉の図面により詳細に説明される。

ここで、 第１図は沸騰水型原子炉のための燃料集合体の最も重要な部品の原理図を示し、 第２図は燃料集合体の下端部を、一部は断面図で、一部は脚部の壁を破断した側 面図で示し、 第３図は脚部における移行片と底板との間の突き合わせ部を示し、第４図は脚部 の平面図を示し、 第５図はクリップ状に掛は止めされる封止ばねの原理を示し、第６図はチャネル ボックスと脚部との間の封止ばねの取り付けを示し、第７図及び第８図は封止ば ねの断面図及び側蘭図を示し、第９図は脚部の側縁の範囲内で燃料集合体の下端 部の拡大断面図を示し、第１０図及び第１１図は部分ばねな掛は止めした脚部の 隅の平面図及び断面図を示し、 第１２図ないし第１４図ははめ込み固定される封止ばねの斜視図、平面図及び断 面図を示し、 第１５図及び第１６図は差し込みスリーブを付加成形された封止ばねの平面図及 び断面図を示し、 第１７図及び第１８図は封止ばねの固定のためのばねスリーブの断面図を示し、 第１９図はねじ込みスリーブによる封止ばねの取り付けを示し、第２０図ないし 第２２０は板状の結合部品を備える部分ばねから成る封止ばねを示し、 第２３図及び第２４図は帯状にはめ込まれた封止ばねを示し、第２５図及び第２ ６図は冷却材管の端部片と底板（「棒保持体」）との間の抜は止めされた差し込 み結合部の長手方向断面図及び横断面図を示し、第２７図は別の差し込み結合部 の横断面図を示し、第２８図及び第２９図は端部片と底板との間の回り止めされ たねじ結合部の長平方向断面図を示し、 第３０図及び第３１図は冷却材管と脚部との間の回り止めされた特に有利なねじ 結合部の長平方向断面図及び回り止めビンを支持する部品の横断面図を示し、第 ３２図は燃料棒の端部キャップと底板との間のバヨネット継手の原理を示し、第 ３３図は特に有利なバヨネット継手の長平方向断面図を示し、第３４図及び第３ ５図は燃料集合体の長手方向断面図及び平面図を示し、第３６図及び第３７図は 上側のスペーサ及び下側のスペーサの横断面図を示し、第３８図は燃料集合体チ ャネルボックスの横断面図を示し。

第３９図は燃料集合体中の短い燃料棒及びその保持部の側面図を示す。

第１図はまず完成組み立てされた燃料集合体に対する実際の寸法とは異なる図面 を示し、集合体の長手軸線は符号ＡＸが付けられている。

燃料集合体は上下を開放された燃料集合体チャネルボックスＷＣにより側面を囲 まれている。上下には燃料集合体頭部ＨＤ及び燃料集合体脚部ＦＴが設けられて いる。

脚部ＦＴは弓形片ＦＴａにより原子炉の炉心内の基礎格子に位置決めされている 。移行片２は流入開口３ａから底板ｌ中の冷却材人口３へ通じる流路を形成し、 底板は燃料集合体の脚部又は下端部を覆う。燃料集合体チャネルボックスＷＣの 下縁ＷＣａは脚部ＦＴ及び底板１に対して封止ばね４により支えられかつ十分に 封止されている。

冷却材管（「水管ＪＷＲ）はチャネルボックスＷＣの内部特に中央を貫いて軸線 方向へ延びる。冷却材管はそれぞれ下端及び上端に端部片ＷＲａ、ＷＲｂ及び冷 却材（水）の貫流のための孔５ａ、５ｂを備λる。

振れ止め体９０．９１の間には所定の軸線方向位置で、管ＷＲに対し直交し支持 桟を備えるスペーサＳＰが冷却材管に取り付けられている。これらの支持桟は例 えば相互に溶接されたスリーブ又は相互に直交する縦桟及び横桟から構成できる 網目付き格子を形成する。これらの桟には多数の燃料棒ＦＲが支持され、これら の燃料棒はそれぞれチャネルボックスに平行であって複数のスペーサの網目を貫 通しまた下側及び上側の閉鎖キャップＦＲａ、ＦＲｂを支持する。

燃料集合体頭部ＨＤはカバー板６を有し、このカバー板は燃料集合体チャネルボ ックスＷＣを上部で覆い冷却打出ロアを有する。カバー板の上側には取っ手９が 配置され、その際カバー板６、取っ手９及び冷却材管の上側端部片ＷＲｂが当接 体として構成された結合部品８を介して相互に保持されている。

その際燃料棒ＦＲは主としてスペーサの網目の中に固定され、底板ｌ及びカバー 板６は棒の比較的大きい軸線方間移動を防止するストッパとして働（にすぎない 、従って燃料棒の閉鎖キャップは燃料棒をこれらの板にねじ込むためのねじを備 えていない。

むしろ燃料棒はその下側の閉鎖キャップにより底板上に立っており、かつ上側の 閉鎖キャップによりカバー板の相応の収容位置に滑動自在に案内されているにす ぎない。

従って燃料集合体は主として、相互に平行な燃料棒の束を横から囲み上下を開放 された燃料集合体チャネルボックス、冷却材出口を備え燃料集合体チャネルボッ クスの上縁を覆うカバー板及び脚部を備える。次に脚部を詳細に考察する。

この脚部はその上縁を燃料集合体チャネルボックスの開放された下端部中にはめ 込まれた移行片を備え、その際移行片のこの上縁には底板が継ぎ足され、底板は 燃料集合体チャネルボックスの開放された下端部の断面（従って移行片の上端） を覆いかつ冷却材入口を備える。

第２図は、弓形片ＦＴａの近くの流入開口３ａから底板１の冷却材人口３へ及び 木管ＷＲの下側の孔５ａへ通じる流路な示す。この流路は移行片２００により横 を囲まれ、移行片の上縁２０２は燃料集合体チャネルボックスＷＣの開放された 下端部中へ下方からはめ込まれている。冷却材人口３を備える底板１が移行片の 上Ｒ２０２に継ぎ足され、燃料集合体チャネルボックスの下側開口を覆う。その 際燃料集合体チャネルボックスの開放された下端部の内面に沿って延びる角２０ ７が生じる。

細長い封止ばね４が角にほぼ平行に延び、角２０７の周りを囲んで曲げられ燃料 集合体チャネルボックスの方へ張り出されそしてチャネルボックスに支えられた 湾曲部を有する。この種の封止ばねは燃料集合体を通る流れの安定化のために役 立ち、かつ燃料集合体中で生じる超過圧力が脚部とチャネルボックスとの間のバ イパスを介して相殺されるおそれを十分に防止する。横から移行片を貫通して外 へ通じる複数の孔２１１も流れの安定化に役立つ。

従来技術による一体の鋳造片の代わりにここでは二つの個別部品が設けられてい る。すなわち鋳造された移行片及び例えば同様に鋳造されるか又は板から打ち抜 かれた底板であり、底板は移行片の上縁２０２に継ぎ足されそこで溶接継目２１ ０を介して溶接されている。

底板及び／又は移行片の上縁は成形部を有するのが有利であり、それにより底板 がこの成形部を介して移行片の上縁に係合する。このことは第３図に示され、第 ３図では底板の移行片に向かう下面が環状のはめ合い溝２０６を有し、この溝中 に移行片の上縁２０２が係合する。

第３図に示すように、この満２０６は係合する縁２０２と共に流路へ向かって開 放された間隙ｄを形成する。その際移行片の上縁は間隙中へ突出する複数の突起 ２０４を有し、これらの突起がはめ合い面２０５により底板に接触する。その際 はめ合い面２０５及びはめ合い溝２０６は前加工された部品１．２００の追加加 工により作り出すことができる。従って燃料集合体の設計変更の場合に移行片の ための鋳型をそのまま使用し底板だけを交換することが可能であり、その際寸法 精度は後の修正加工により達成可能である。

第４図に示すように、特に正方形のチャネルボックス、正方形の底板及び正方形 の外側断面へ移行する移行片を備える燃料集合体の場合に、移行片の四つの側面 のそれぞれに間隙ｄ中へ突出するただ一つの突起を設けるようにするのが有利で ある。

しかしこれらの突起は全く省略することもできる。そのとき底板はまず間隙幅ｄ により与えられる大きい横方向遊びを伴って移行片の上縁に座る。それにもかか わらず両部品が溶接の際に相応の保持工具により所望の相対位置に相互に固定さ れるときに、寸法正確な座りが得られる。

第４図は突起２０４を備える上縁２０２、底板１及び両部品を相互に結合する溶 接継目２１０を示す、その際四角形の底板及び四角形の移行片の側面がそれぞれ それらの中央部だけに溶接継目２１０を備え、この溶接継目が脚部の燃料集合体 チャネルボックスに向かう外面に設けられている。従って丸められた角に沿って 溶接継目が延びる必要はない。

第４図に更に示すように、底板１はふるい状に冷却材入口により貫かれている。

これらの入口は、冷却材中に連行された異物（例えば破損したばね部品、ボルト 、金属（ず）が設定された寸法を超λる場合には、これらの異物が入口に引き止 められるように形成されている。これらの所定の寸法はスペーサＳＰの形状から 生じ、燃料棒とスペーサの桟との間でスペーサ網目中に引っかかるおそれのある 異物が既に底板で引き止められるように選ばれている。

破線により第４図には燃料集合体の燃料棒ＰＲの輪郭が暗示されている。底板１ の冷却材入口は、できる限り多数のこれらの入口が燃料棒の間の中間空間中に開 口するように選ばれるのが有利である。その際入口孔３は実際上均一に底板上に 分散した同じ大きさの孔として構成できるが、しかしその際特別の個所に例えば 底板の縁に及び／又は冷却材管ＷＲのそばに比較的多数の小さい補助孔を設ける ことができるので有利である。

従来技術では燃料棒ＦＲが底板の相応の孔に係合し孔に部分的にねじ込まれた下 側端部キャップＦＲａを有する。その際封止ばね４は、ばねを底板に強固に保持 するために、角２０７の周りに折り曲げられた側部に燃料棒のこれらの下側端部 キャップが貫通する相応の孔を備える。燃料棒の取り外し後にはこれらのばねは その支えを失い落下するおそれがある。（例えば組み立て完了した状態で燃料棒 が既に底板の上方で終わっているゆえに）燃料棒の端部キャップＦＲａが底板の 相応の孔の中に保持されないならば、この種のばね構造を用いることができない 。

従って原理が第５図に示され脚部にクリップ状に掛は止めされる封止ばねが用い られる。

この封止ばねは、移行片の上縁と燃料集合体チャネルボックスとの間に延び角２ ０７に平行な湾曲線の周りに湾曲させられた中央部を有する。この中央部４４は 燃料集合体チャネルボックスＷＣの内面に支えられている。この封止ばねを脚部 に掛は止めするために、第５図ないし第９図に示すように中央部の下方に成形溝 （第９図の個所４０９及び第６図の個所４３）に掛は止めされた第１の側面帯状 部４１が設けられている。第１０図ないし第１４図に示すように、成形角に掛は 止めされたこの第１の側面帯状部は中央部から横に突出する桟の形を有すること ができる。中央部の上方に第２の側面帯状部４０が設けられ、この側面帯状部が 角２０７を包み込み底板ｌの燃料棒束に向かう外面に接触する。特にこの第２の 側面帯状部４０はかぎつめ形に曲げられた縁を有し、この縁は底板の外面の保持 成形部（第６図では成形角４２）に係合する。

その際第６図は加えるに、第２図及び第３図とは異なって、底板のはめ込みのた めのはめ合い溝２０６′を移行片の上縁に切り込むことができることを示す。

ここでも底板は正確なはめ合いに加工されている必要はなく、むしろ底板は横方 向の遊びを持たせて（すなわち燃料棒に対しほぼ直角に可動に）移行片の上縁に 置かれている。そして底板の寸法正確な位置は溶接継目２１０’による溶接の際 に初めて決定される。

第７図は、湾曲した中央部４０５、Ｓ字形の第１の側面帯状部４０７及び蹄鉄形 に曲げられた第２の側面帯状部４０６を備え掛は止めされる封止ばね４４の有利 な構造を示す。

第８図は細長いばねの平面図を示し、その中央部４０５及び第１の側面帯状部４ ０７は燃料棒に対し平行に並ぶ横スリット４１１を有する。それにより第２の側 面帯状部４０６に継ぎ足されたばね弾性の指が生じる。

第９図にはこの種のばねの脚部への取り付けが示されている。第２の側面帯状部 ４０６は、保持成形部として働き角にほぼ平行なスリット４０８に係合するが、 移行片は角の下方に外面で脚部を囲んで延びる成形溝４０９を備え、この成形溝 に第１の側面帯状部４０７が掛は止めされる。

更に中央部はストッパ耳４１０を備え、このストッパ耳は底板及び第２の側面帯 状部に向かう方向へ曲げられ脚部の側面成形部に支えられている。第９図ではこ の側面成形部が底板と移行片との間の溶接継目により形成され、その際この場合 には底板４００′が移行片４００の上線上に突き合わせに載せられ、従って同様 に横方向の遊びを有し溶接継目により初めて寸法正確に位置決めされる。

一般に燃料集合体チャネルボックスは脚部に適合する実際上正方形の又は少なく とも多角形の断面を有する。従って脚部は平らな側面と丸められた隅を有する。

第１０図及び第１１図は、そのとき封止ばねが各側面のための各一つの部分ばね から成り、これらの部分ばねが各一つの湾曲した中央部及びこれに接続する側面 帯状部を備えていることを示す。

第１０図では、スリット４０８を識別できるようにするために部分ばねが部分的 に破断され、スリットはかぎつめ形の第２の側面帯状部４０６のために底板中の 保持成形部として働く、このスリット４０８は脚部の角２０７に平行に延びるが 、しかし丸められた隅４２０の周りに延びる必要はない、スリットは場所的理由 から、スリットが冷却材入口を結合し特に接線方向にこの種の通路へ合流するほ ど、冷却材人口３のそばに近寄せることができる。

第１１図は丸められた隅４２０、角２０７及び成形溝４０９を備える脚部の断面 を示し、成形溝は外側で実際上脚部の周りを角の下方で囲み、すなわち少なくと も丸められた隅４２０の外で脚部の側面を覆って延び、そして第１の側面帯状部 ４０７のストッパ耳４１０が成形溝に係合する。第１２図ないし第１４図に示す ように湾曲した中央部は前記ストッパ耳４１０を備え、これらのストッパ耳が同 様に底板１及び第２の側面帯状部４０７に向かう方向へ曲げられて脚部の側面成 形部に支えられている。

第１３図による封止ばねも中央部４０５及びこれに接続する第１及び第２の側面 帯状部４２１，４２２を示し、その際中央部の上方に配！された第２の側面帯状 部が角２０７を包み込む。しかしこの第２の側面帯状部は冷却材通路３のうちの 少なくとも一つを囲み、その位置で冷却材通路中にはめ込まれたスリーブにより 固定されている。第１３図及び第１４図ではスリーブ４２４が長平方向スリット ４２５だけを除いて冷却材入口を囲み、その際スリーブ４２４は弾性を有し圧縮 により初めて冷却材人口３の中へはめ込むことができる。この弾性のあるスリー ブ４２４は第２の側面帯状部に付加成形されている。

第１５図及び第１６図ではこのスリーブは同様に円筒形に構成されている。この スリーブは冷却材入口全体の周りを囲む、しかし同様に上に向がって円錐形に開 き相応に拡大された冷却材入口の円錐形部分にスリーブをはめ込むことも可能で ある。

第１７図に示す構造は第１２図ないし第１６図に似たクランプ結合を示し、この 構造の場合には第１の側面帯状部４３１が同様に相応の冷却材入口４３０を部分 的又は完全に囲む、クランプ結合が代案として又は補助的にばねの改善のために 設けられ、クランプ結合は脚部に沿って掛は止めによる封止ばねの保持を可能に する。

クランプ結合として例λばＵ字形のスリット４３５により弾性的に構成できるス リーブ４３４が用いられる。しかしながらばねを脚部にすなわち冷却材通路４３ ０に固定するために、このスリーブはこの場合に固有の部品として構成されてい る。

第１８図は冷却材入口中へはめ込まれたスリーブによるこのクランプ結合の別の 構成を示す、特に冷却材人口３中へねじ込まれたおねじ４４３及び底板ｌの燃料 棒束に向かう外面上に突出する端部４４５を有し、この端部が冷却材通路３を囲 む側面帯状部４４１にかぶさるようにしたスリーブ４４４（第１９図参照）を用 いることもできる。

部分ばねから成る封止ばねのこれらの構成の場合に、向かい合う側面に従属する 部分ばねの第２の側面帯状部を相互に結合できると有利である。第２０図がこの ことを示し、図面では相互に結合された側面帯状部が板４５２を形成する。その 際相互に結合された側面帯状部が冷却材通路をできるだけ完全に開放する空所４ ５０を有する。ここでも中央部４５３及び相応の９！４１の側面部がスリット４ ５８を有し、これらのスリットが中央部に直角に従って燃料棒にほぼ平行に延び る。

その際第２の側面部は同様に、第１３図ないし第１９図に示すように、底板に固 定でき及び／又は脚部に掛は止めできる。第２１図の左側部分では掛は止めのた めに第１の側面帯状部がＳ字形に構成されている。この帯状部は脚部の側面の成 形溝４５９に係合し脚部に支えられるのも有利である。第２１図の右側部分では 第１の側面帯状部が脚部の相応の側面成形部４５６に係合するストッパ耳４５７ により形成される。

第２１図では板４５２が第２の側面部により形成され、従って封止ばね全体が一 体に作られているが、第２２図は第２の側面帯状部４５５がリベット打ち又は他 の方法で取り付けられた板４５４を介して相互に結合された構造を示す。

第２３図及び第２４図は封止ばねの別の構造を示し、この封止ばねの場合には底 板１及び／又は移行片２（従って脚部）が角２０７の下方に外側に環状に延びる 成形溝４６９を有する。封止ばねは湾曲して燃料集合体チャネルボックスに支え られた中央部４６３の下方及び上方に、脚部に支えられた第１又は第２の側面帯 状部４６１又は４６２を有しかつ帯状に構成されている。このばね帯は成形溝４ ６９中に挿入さね、その際ばね帯の端部４６４が重なるか又は実際上当接する。

その際成形溝４６９はそれ自体で閉じている、すなわち脚部全体のまわりを囲む のが有利である。−１’ＦＦの端部４６４は特に相互に固定できるのでそれ自体 で閉じたばね帯が生じ、このばね帯は脱落のおそれなく成形溝中に座る。この場 合にも中央部及び第１の側面帯状部が相応のスリット４６８を支持し、このスリ ットにより第２の側面帯状部４６２に接続するばね指が形成されると有利である 。

１！１の側面帯状部自体は第２３図に示すようにＳ字形に構成されるのが有利で ある。燃料集合体チャネルボックスがその開放された下端部に角ばった内側断面 を有し、第２４図に示すように脚部がこの内側断面に適合する平らな側面を備え るならば、中央部４６３及び第１の側面帯状部４６１は、相変わる側面により形 成された隅の周りを囲む必要はなく、それぞれ脚部のこれらの側面端部を越えて 延びるだけでよいので有利である。

自明のようにこれらのばね形状は２部品から成る脚部の場合ばかりでなく一体形 に加工された脚部の場合にも用いることができる。

既に冒頭に述べたように、沸騰水型原子炉のための燃料集合体はしばしば、棒束 の燃料棒の間に配置されこれらの燃料棒に平行であり冷却材のための開口を有す る下側端部片を備えた冷却材管を有する。この冷却材管は燃料集合体骨格の重要 な支持要素として利用することができ、その際一方ではカバー板と冷却材管の上 側端部片との間の分解可能な力結合部及び下側端部片と底板との確実な力結合部 が設けられる。

第２５図、第２６図及び第２７図は底板１と冷却材管ＷＲの下側端部片ＷＲａと の相応の部品間のこの種の結合部を示し、この場合には端部片と底板がそれぞれ 、端部片と底板の分解可能な結合部を形成し相互に適合する成形部を備λたそれ ぞれ少なくとも一つの結合部品を有する。この分解可能な結合部は両結合部品に 係合する抜は止めビンにより鎖錠されている。このために両結合部品中の相応の 空所１０２，１０３が用いられ、この空所中に抜は止めビンがはめ込まれている 。その際両結合部品を相互にはめ合わせるか（第２５図参照）及び／又は相互に ねじ止めする（第２８図参照）ことができる。

その際冷却材管ＷＲ中への冷却材の自由な流入のための大きな孔５ａを実現可能 にするために、結合部が底板の孔の中へはめ込まれ及び／又はねじ込まれ、冷却 材管の孔が端部片及び孔を貫通して底板の燃料棒束と反対側の下面上に通じると 有利である。

原理的には端部片をその結合部品と共に一体に構成する必要はない。例えば第２ ９図に示すように端部片１０６が側方の孔１０７を備え、下に向かって突出した ほぞ１０９を支持し、このほぞが底板ｌの部分片１１１の孔１１５の中へ導かれ 、はぞの下端部はナツト１１０のためのねじ部であり、それにより同様に冷却材 管ＷＲと一方では端部片との間のまた他方では底板１との間の力結合部が得られ る。ナツト１１０及び部分片１１１は空所１１２，１１３を備え、これらの空所 は組み立て完了状態でボルト１１４を挿入できる収容溝を形成する。この場合に はボルト１１４がその下端部のねじを介してナツト１１０の空所１１３中に保持 される。

底板を冷却材管から取り外さなければならない比較的稀な場合には、ボルト結合 部の固着も著しく妨げとなることはない。なぜならば力結合部はナツトの孔あけ により分解できるからである。冷却材管を改めて使用するにはナツト１１０及び ボルト１１４を交換するだけでよい。

しかしながら必要な結合部品が底板１又は端部片１０６に付加成形されるのが有 利である。

第３０図では棒束の燃料棒の間に配置され棒にほぼ平行な冷却材管ＷＲが下側端 部片１２１と溶接され、この端部片は付加成形され底板の孔を貫いて冷却材管を 延長する管片１２２の形の結合部品を備える。また底板には結合片すなわち付加 成形され孔１２５を傭人る部分片１２３が付設される０両結合片１２２．１２３ は、端部片と底板どの分解可能な結合部を形成しこの場合にはねじとして構成さ れた成形部を有する。この分解可能な結合部は回り止めビン１２４により鎖錠さ れる。

この回り止めビン１２４がまず着脱自在に画調錠片１２２．１２３の相応の空所 １２６，１２７中へはめ込まれる。はめ込み後に溶接点１２８が示すようにビン が結合片のうちの少なくとも一つに固定される。

それにより回り止めされた特に有利な取り付は部が得られ、この取り付は部は容 易に組立及び分解可能である。つまり組立のために底板１は、冷却材管の上側端 部片からの所定の距離がほぼ得られるまで下側端部片１２１にねじ込まれる。

続いてこれらの両片は、空所１２６．１２７（又は第２８図の空所１０２及び空 所１０３．１０３′のうちの一方）が回り止めビンのための収容溝を形成しこの 溝中にビンを挿入できるようになるまで回される。その際ビンが既に分解可能な 結合部の鎖錠の前に両空所のうちの一方だけの中に保持され、従って例えば全体 を空所１２７中に置くこともできるので有利である。モして鎖錠のためにビンが 部分的に他方の空所中へ押し込まれるが、このために第３０図では冷却材管にほ ぼ平行で空所１２７へ合流する突き刺し溝１２９が設けられ、この溝を通って回 り止めビンを持ち上げるための工具を導入することができる。

そして分解のためには回り止めビンの空所１２７から突出する部分を溶接点１２ ８と共に切り取るだけでよい。

同じ原理に基づき燃料集合体の棒束の別の棒の端部片、従って例えば燃料棒の下 側の閉鎖キャップを底板に取り付けることもできる。棒束が相互に平行な燃料棒 のほかに下側端部片を備える案内管をも含む加圧木型原子炉も、束を上に向かっ て覆い冷却材出口を備えるカバー板及び束を下に向かって覆い冷却材入口を備え る底板を有する。ここでもこの種の棒の端部片従って案内管の端部及び／又は燃 料棒の下側の閉鎖キャップを同様な方法で底板に固定することができる。

従ってこの種の取り付けのために底板及び少なくとも一つの棒の端部片がそれぞ れ一つの結合部品を有し、その際これらの結合部品が分解可能な結合部を形成し 相互に適合する成形部を有する。端部片が上から結合部中へはめ込まれ及び／又 はねじ込まれ、ビンは端部片を備える棒が底板から持ち上がるおそれを防止する 。その際結合部品がバヨネット継手を形成するように、ビンが結合部品のうちの 一方に付加成形されると有利である。

第３２図はこの種のバヨネット継手の斜視図を示し、その際端部片従って例えば 燃料棒の下側の端部キャップＦＲａが下に向かって突出する十字形の結合部品を 備え、この結合部品がＺ軸の方向へ整列している。この位置ではこの結合部品を 底板に付加成形された相応の結合部品中へはめ込むことができ、後者の結合部品 はＸ方向の軸線方向スリット及びスリットの内面上に延びる横溝を有する。Ｚ軸 がＸ方向からＸ方向へ回されると、この位置では燃料棒をもはや底板から外すこ とができない。

第３３図は例えばビン３０６により相応の孔３０８中にはめ込まれ例えばそこに ねじ込まれたソケットを備えるこの種のバヨネット継手の有利な構造を示す。

溶接点３０７により示すようにソケット３１０を底板に特に分解不能に取り付け ることができる。ソケットは両結合部品のうちの一方を形成する。

それにより底板に付加成形された結合部品に比べて、底板を特殊鋼特にオーステ ナイト鋼から作り、燃料棒ＦＲの端部片ＦＲａをジルコニウム又はジルコニウム 合金から作り、そしてソケットを原子炉中での端部片に比べて長い使用期間の後 でも底板の材料から形成された結合部品よりバヨネット継手の固着又は焼き付き の傾向が少ない第３の材料から作るという可能性が生じる。

両結合部品のうちの一方は第３３図の実施例の場合に端部キャップに下向きに突 出する突出部３０５であり、この突出部にはビンが側面の付加部３０４として付 加成形されている。他方の結合片すなわちソケット３１０は少な（とも一つのあ ご３０２を有し、結合部品３０５を有する端部片が他方の結合部品（ソケット３ １０）の相応の開口の中へ挿入され棒の長手軸線を中心として回転させられると 、直ちにあごがビンによって下からつかまれる。

端部片の位置を示す標識として役立つ横ビン３０９が端部片ＦＲａの中へはめ込 まれると有利である。

沸騰水型原子炉のここで説明した燃料集合体の場合に底板及びカバー板が中央の 冷却材管に保持され、従って両板の相互間隔が決定される。冷却材管には所定の 軸線方向位置に桟付きスペーサが取り付けられ、桟は棒に対し直角に配置されて 格子網目を形成し、これらの格子網目を貫いて燃料棒が案内される。燃料棒は側 面を格子網目に支えられ、燃料棒がカバー板又は底板に当接するまで燃料棒は軸 線方向へ移動できるにすぎない、加圧木型原子炉の場合には底板、カバー板及び スペーサが案内管及び計装管に取り付けられる。しかし両方の場合に、燃料棒の 燃料充填が共通な平面上で始まるようにするために、燃料を内蔵する被覆管から 成る燃料棒を閉鎖キャップを備えるその下端部で正確に底板に位置決めすること が望ましい。

この位置決めは前記バヨネット継手を介して達成することができ、その際もちろ ん側面のビンを支持する突出部を底板に従属する結合部品により形成し、かつ相 応のあご又は相応のスリーブ形対向片をそれぞれの燃料棒の下側閉鎖キャップに より形成することもできる。その際ビンは突出部にではなく横向きにスリーブ状 対向片の内面に付加成形することもできる。

第３４図は一群の燃料棒ＦＲを備える燃料集合体の上端部を示し、燃料棒の上端 は閉鎖キャップＦＲｂにより閉じられ、これらの閉鎖キャップはすべてねじ無し に構成され従ってカバー板６のスリーブ６１中に滑動自在に案内されている。

カバー板６には取っ手９が付加成形されるか又ははめられ、その際中央の部品が 例えば付加成形されたカラー６７の形で設けられ、冷却材管ＷＲの上側端部に脱 落しないように保持された中央ナツト９４のおねじ９３がカラーの中へねじ込ま れている。従って例えば燃料集合体を燃料集合体チャネルボックス中へ押し込み かつ原子炉炉心中に挿入するために、同時に第１図に示す結合部品８であるこの 中央ナツト９４を介して燃料集合体骨格（特にカバー板、冷却材管、スペーサ及 び底板）を取っ手に保持して持ち上げることができる。このために冷却材管ＷＲ の上側端部片が差し込みビン９２として構成され、冷却材管の運転に基づ（長さ 変化のための十分な遊び空間を実現するために、差し込みビンが圧縮応力を加え たばね９５を支持する。

第３５図は燃料集合体頭部の平面図で、スリーブ６１が結合柱６２を介して相互 に結合されてカバー板を形成し、このカバー板が側面の接触突起６５を介して燃 料集合体チャネルボックスの内面に接触することを示す。取っ手９はそれぞれの 燃料集合体を同定するための標識９００を備え、他方では燃料棒の異なる充填に より非対称に構成された燃料集合体の場合に、第２の標識９０１が挿入された燃 料棒の方位を明らかにする。

このカバー板の桟とスリーブとの間の中間空間は冷却材のための出口開口として 動き、しかしその際多（の燃料棒位置で相応のスリーブが欠けておりそれにより 拡大された出口開口６３が生じる。

従ってこれらの拡大された出口開口によりこの燃料棒位置に置かれている燃料棒 に対して燃料棒の軸線方向移動に対するストッパが欠けている。この位置に置か れた燃料棒の群は第３２図ないし第３４図に示した方法で底板に分解可能に取り 付けられている。これらの燃料棒は別の燃料棒より短く、既に例えば第３６図に 示した一番上のスペーサの下方で終わっている。

第３６図とその下に置かれ第３７図に示した相応のスペーサとを比較すれば、正 方形の燃料集合体の場合にこれらの短い燃料棒の位置が少なくとも対角線上に及 び／又はそれぞれ長い燃料棒により燃料集合体の縁から隔離されているような格 子網目の行列上に置かれるのが有利である。

それに応じて並べて溶接されたスリーブの形で燃料棒を囲むような桟を有するス ペーサが、燃料集合体チャネルボックスＷＣの縁に一列の線用スリーブ５０２、 隅用スリーブ５０１及び内側スリーブ５０３の別の列を有し、その際これらのス リーブ中に燃料棒が支持突起５０４及び支持ばね５０５により支えられている。

これらの桟状スリーブ又は内側柱は外側柱５０７により囲まれ、その際スペーサ と燃料集合体チャネルボックスＷＣとの間の流れ抵抗低減のために、これらの外 側柱５０７がスペーサの隅で内側柱軸って例えば線用スリーブ５０１だけを介し て相互に結合され、それにより「開放された隅」を備えるスペーサが生じるよう にされるのが有利である。スペーサでの流れ抵抗低減のための別の手段は、同じ 出願人の同時出願の特許明細書「流れに有利なスペーサを備える沸騰水型原子炉 用燃料集合体」に記載されている。

スペーサは細い接触突起５０８を介して第３８図に断面で示された燃料集合体チ ャネルボックスＷＣの内面に支えられている。

この燃料集合体チャネルボックスは隅及び下側縁にだけ通常の厚さを有し、側壁 の中央部は（及びしばしば燃料集合体チャネルボックスの上部全体も）材料消費 量の低減のためにまた燃料、構造材料及び減速材間の断面比の改善のために厚さ を低減することができる。このために相応に圧延された板の端部は溶接継目３０ を介して結合することができ、別のボックス側面の別の溶接継目３１を対称性の 維持のために継目３０に等しくすることができる。

第３９図は前記スペーサＳＰの側面図を示し、スペーサの上縁は流れ案内面すな わち外側柱の内向きの突起５０９を備えることができる。ここで符号ＦＲ２は短 い燃料棒の群から成る燃料棒のうちの一つを示し、短い燃料棒の成形された延長 部３０５は底板２の孔３０８にはめ込まれた相応のソケット又はアダプタに係合 する。これに反して長い燃料棒ＦＲＩはその下側端部キャップＦＲａにより突き 合わせに底板２上に立つのが有利である。

第２の群の燃料棒の短縮は軸線方向において燃料集合体中での最適な燃料分配を 達成し、同時に燃料対減速材（冷却材）の比率を中性子経済の要求に特に適合さ せる可能性を提供する。

この適合の別の可能性は、実際上燃料集合体の全長さにわたって燃料を充填され た通常の燃料棒の群のそばに、それぞれ燃料を充填して閉じられ底板に保持され た相応の下側端部キャップを備えた下側部分を有する燃料棒の第２の群が用いら れ、しかしその際この下側部分には端部に冷却材開口を備える管状の上側部分が 接続されるときに与えられる。従って上側部分は補助的な冷却材管であり、また 液体の減速材のために利用される体積を高め、しかし他方では同様にスペーサ網 目中に保持して流れ配分の所望の形に適合させることができる。それにより燃料 集合体内の状態を安定化することができる。

従ってこの発明は、安価に製造でき修理及び点検のために容易に組立又は分解で きかつ流れ技術及び中性子経済の所望の状態に適合した燃料集合体を提供する。

Ｒ ＩＧ　ｋ ＦＩＧ　２１ ＦＩＧ　２５ ＦＩＧ　３３ ＦＩＧ　３５ 国際調査報告

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. １．ａ）相互に平行な燃料棒（ＦＲ）の束を側方から囲み上下を開放きれた燃料 集合体チャネルボックス（ＷＣ）と、ｂ）冷却材出口（７）を備え燃料集合体チ ャネルボックスの上側開放端を覆うカバー板（６）と、 ｃ）複数の個別部品から構築された脚部（ＦＴ）とを備え、脚部が、 ｉ）下端部に入口孔（３ａ）を有し、また燃料集合体チャネルボックス（ＷＣ） の開放された下端部中へ挿入された上縁（２０２）を有し、かつ入口孔から上に 向かって漏斗状に広がる流路を囲む鋳造の移行片（２）と、ｉｉ）移行片（２） の上縁に置かれてそこに溶接され、冷却材入口（３）により貫通されかつ燃料集 合体チャネルボックスの開放された下端部を覆う底板（１）とを備えることを特 徴とする沸騰水型原子炉用燃料集合体。
2. ２．底板（１）が上縁上に載せられていることを特徴とする請求の範囲１記載の 燃料集合体（第３図）。
3. ３．底板（１）が流路に向かう下面上に環状の溝（２０６）を有し、移行片の上 縁（２０２）がこの溝に係合することを特徴とする請求の範囲１記載の燃料集合 体（第３図）。
4. ４．溝が流路へ向かって開放された間隙（ｄ）を形成することを特徴とする請求 の範囲３記載の燃料集合体。
5. ５．移行片の上縁が、間隙中へ突出して底板に接触するはめ合い面（２０５）を 備える突出部（２０４）を有することを特徴とする請求の範囲４記載の燃料集合 体（第３図及び第４図）。
6. ６．燃料集合体チャネルボックスが四角形の内側断面を有し、移行片及び底板が それぞれ燃料集合体チャネルボックスに向かう四つの側面を備える四角形の外側 断面を有し、それぞれ側面の中央部が燃料集合体チャネルボックスに向かう側面 から加工された溶接継目（２１０）を支持することを特徴とする請求の範囲１な いし５の一つに記載の燃料集合体（箪４図）。
7. ７．底板がふるい状こ冷却材入口により貫通され、これらの入口は冷却材中に連 行され所定の寺法を超える異物を入口に引き止めるように形成されていることを 特徴とする請求の範囲１ないし７の一つに記載の燃料集合体（第４図）。
8. ８．移行片が流路から側方へ通じる少なくとも二つの孔（２１１）を有すること を特徴とする請求の範囲１ないし７の一つに記載の燃料集合体（第２図）。
9. ９．底板（１）は中央に、燃料棒に対し平行であり底板をカバー板と力結合し上 下を開放された水管（ＷＲ）の下側端部片（ＷＲａ）が貫通係合する貫通孔を備 えることを特徴とする請求の範囲１ないし８の一つに記載の燃料集合体（第２図 及び第２５図ないし第２８図）。
10. １０．水管の下側端部片が回り止めして貫通孔中に保持されていることを特徴と する請求の範囲９記載の燃料集合体。
11. １１．移行片の上縁には燃料集合体チャネルボックスに対し支えられた少なくと も一つのばねが接触することを特徴とする請求の範囲１ないし１０の一つに記載 の燃料集合体。
12. １２．ばねが移行片の上縁の成形部に係合する縁を有することを特徴とする請求 の範囲１１記載の燃料集合体。
13. １３．底板（１）は少なくとも数本の燃料棒（ＦＲ）の固定装置が係合する孔（ ３０８）を備えることを特徴とする請求の範囲１ないし１２の一つに記載の燃料 集合体（第３３図）。
14. １４．燃料棒群の一部（ＰＬＲ）が燃料棒群（ＦＲ）の他の部分より短く、短い 燃料棒に対してだけ底板への固定装置が設けられることを特徴とする請求の範囲 １３記載の燃料集合体（第３９図）。
15. １５．固定装置が差し込み形結合部として構成されることを特徴とする請求の範 囲１３又は１４記載の燃料集合体。
16. １６．中心軸線に沿って上に向かって漏斗状に広がる流路を囲み、下端部に少な くとも一つの入口孔を有し、かつ上端部に縁を有する移行片を備え、燃料集合体 を貫流する冷却材流のための冷却材入口を有し流路を上方で覆う一体の底板がこ の縁に溶接されていることを特徴とする沸騰水型原子炉用燃料集合体の脚部。
17. １７．底板及び／又は移行片の上縁の成形部を介して、底板が移行片の上縁に係 合することを特徴とする請求の範囲１６記載の脚部。
18. １８．底板が燃料棒に対し垂直な遊びを持たせて移行片の上縁に置かれ、寸法正 確な位置に溶接継目により固定されることを特徴とする請求の範囲１６又は１７ 記載の脚部。