JPS6243592A - 燃料スペーサ - 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】 〔発明の利用分野〕 本゛発明は、燃料集合体のスＲ−サに用いる燃料棒およ
びウォータロッド（以下燃料棒等という）の弾性支持体
に関し、特に燃料集合体を組立てる際に燃料棒等の被覆
管表面の傷防止に好適な燃料棒等の弾性支持体に関する
。

〔発明の背景〕

従来の装置は、特開昭５８−８９１８１号に、記載のよ
うに、例えば、沸騰水型原子炉燃料集合体の燃料棒等を
支持するのくランタンスプリングと称されている第４図
に示す如き弾性支持体（以下本文中ではランタンスゲリ
ングという）がスペーサ格子が交差する場所に取付けら
れており、格子内に収納された燃料棒等を対向する格子
板上のｒイングルおよびＳバンドに押しつけて、運転中
に燃料棒等の間隔を一定に保つ様に配慮されている。

上記ランタンスゲリングは運転中の水力振動及び熱変形
等から燃料棒等の相互の間隔が狂うのを防止するｔめ、
実証試験及び商用炉での定期検査等の実績ヲモとにして
ランタンスプリングのスプリング部による押付は力は、
同間隔を一定に保つ他、燃料棒等の被覆管を過剰に押付
けて不必要な応力を発生させないように最適な押付は力
が前記スプリング部によって与えられる構造に設計され
ている。

近年、原子力発電のコスト低減を目的として、燃料集合
体の合理化設計が進められており、この−環として、燃
料棒等の被覆管の表面オートクレーブ廃止が計画されて
いる。

オートクレーブによって表面黒皮面層を形成し友被覆管
と比較して、オートクレーブ無しの表面は相対的に柔ら
かく、現在の表面オートクレーブ被覆管では特に問題の
無い、燃料組立時に生じる被覆管表面傷が発生し、その
深さも大きくなることが予想される。燃料集合体の組立
ては、４個の格子枠ごとに１個のランタンスプリングを
取付けた複数個のス（−サ金治真上に一列に固定した状
態で配置し、一方から燃料棒等を挿入して、全スに一す
を貫通せしめろことによって組立てていくｍめ、燃料棒
等の被覆管が、ランタンスゲリングのスゲリング部又は
該スプリング部に対向するスペーサ格子板上のディンゲ
ル及びＳバンドと摺動し、被覆管表面傷を発生させる可
能性があシ、特に表面硬度の小さい場合には、深い傷の
発生頻度が高くなることを免かれない。このため、将来
オートクレーブ無しの燃料棒等の仕様に対し現行のラン
タンスプリングの形状のままでは、燃料組立時の傷発生
全防止するのに十分ではないと予想される。

燃料集合体の組立時、被覆管表面に発生する傷は、前記
したように被覆管がス被−サに取付は九うンタンス！リ
ングのスプリング部又は該スプリング部と対向するスペ
ーサ格子板と摺動することによりて発生する。

上記傷の発生のし易さは、被覆管をスペーサ内で対向す
る格子板に向けて押付は固定するランタンスプリングに
よる押付力と相関しているが、運転中に水力振動もしく
は熱変形等があっても燃料棒等の相互の間隔を一定に保
つというランタンスゲリング本来の目的と被覆管に不必
要な応力をかけて被覆管の健全性を損わないようにする
という制約とから、ランタンスプリングによる押付力は
、数々の実証試験、商用炉での実績及び応力解析をもと
くして最適な値になるように設計されている。

現在使用されているランタンスプリングは、第４図に示
すような構造をなしており、材料の板厚及びオフセット
（ス（−サ格子内に被覆管が入った場合にスプリング部
の被覆管接触部の変位量）によって押付力を決定する構
造となっている。

従って、押付力を低減して傷の発生を防止することは不
可能である几め、ランタンスプリングのスプリング部と
被覆管との接触部に摩擦力の低いシートを介入させて摺
動による傷発生を防止する方法も考えられているが、被
覆管端栓溶接部の直径（以下ビード径と称す）は、被覆
管直径よシも大きくなるのが通常であるから、この部分
がスペーサを通過する際にランタンスゲリングを余分に
屈伏嘔せ、スゲリングの塑性域Ｋまで変形させないよう
にするｔめ、フィルムシートを覆せて、このビード径に
対する製造要求を厳しくしなければならないが１このこ
とは、前記した燃料集合体の合理化に相反する処置とな
り必ずしも良策とはいえない。

そこで、ランタンスプリング自体の構造に着目し、組立
時に、何らかの方法によってランタンスゲリングの被覆
管と接触するスゲリング部分を一時的に凹ませ、少なく
ともランタンスプリングが被覆管を対向するスペーサ格
子上のディンプル及びＳバンドに押付けないようにしな
ければならない。

一方、燃料集合体の合理化という観点からは、従来のス
硬−サ構造変更全極力少なくする必要があり、バックフ
ィツトのきく構造改善でなくてはならない。

現行のスペーサは、＠５図（ａ）　、　（ｂ）に示すよ
うにランタンスプリング長さが、同図中８で示すスペー
サバンドの高さに比べて若干長く、ランタンスゲリング
の上下端部分がスペーサの上下部に突き出しており、し
かもスペーサ格子に対し、ランタンスゲリングは上下方
向にかなり遊びのある構造となっているため、燃料集合
体の組立時にランタンスゲリングを操作する箇所として
は、該ランタンスゲリングの上下端部分のみということ
Ｋなシ、現状の構造では、スペーサ格子に対して上下方
向の動き（変形）が唯一可能である。

しかし、第４図に示す現在使用されているランタンスプ
リングにおいては、スペーサに対する固定用の上下端部
分１に対し、スゲリング部２が中心軸に対し漸次離れる
方向に直線的に山形（凸）となっている九め、ランタン
スプリングの上下端部分１を上下に引張ることによって
はじめて被覆管との接触部３を低くすることができるの
であり、この上下の引張りは燃料集合体組立ての初期は
良いが８×８格子のスペーサに・燃料棒等が半分（３０
本）以上挿入し定状態で上下の引張りを行うことは技術
的に殆んど不可能に近く、可能としても操作性のきわめ
て悪いものとならざるを得ない。

し友がって残てれた誰−のランタンスゲリングの操作方
法はランタンスプリングの上下両端部分を上下から互い
に押付ける方法であるが、現在使用でれているランタン
スプリングの構造では、逆にスプリング部の山を高くし
てしまう方向に変形することＫなろので所期の目的を達
成することはできない。

〔発明の目的〕

本発明は、以上に説明し几実状に鑑みてな嘔れたもので
、前記したランタンスプリングの上下端部分を上下から
互いに押付けるという唯−残されたランタンスプリング
の操作方法をとシながら、ランタンスゲリングのスプリ
ング部を凹ませるようＫし、もって燃料集合体の組立時
に、被覆管表面の傷発生を低減することを目的とする。

すなわち本発明の目的は、特に表面オートクレーブ等を
行なっていない燃料棒等の被覆管に対し、燃料集合体の
組立時に表面傷の発生の可能性を低減する燃料支持体（
スペーサ）の弾性支持体（ランタンスゲリング）′ｔ−
提供することに６る。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成する几めに、燃料集合体のス
ペーサに用いる燃料棒等保持用弾性支持体（ランタンス
プリング）であって、従来のランタンスプリングのよう
Ｋそのスプリング部をその上下端部分よシ単ｖ４ＶＣ外
方へ傾斜させて山形を形成するのではなく、スプリング
部を一旦上下端部分よりも内方へ凹ませてから順次外方
に張出し九山形状に構成し、ランタンスゲリングの上下
端部分を上下から押しつけることによりスゲリング部の
被覆管接触部を凹ませるようくし友ことｔ−特徴とする
ものである。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して、本発明の実施例につき詳細に説
明する。

第一実施例 本発明の第一の実施例を第１図に示す。この実施例にお
いて、ランタンスプリングのスプリング部２け、スペー
サ格子に対する取付は部金なすランタンスゲリングの上
下端部分１に対しランタンスプリング内方に向けて一旦
凹む傾斜で出て行き、その後ランタンスゲリングの外方
に張シ出して山形状に構成される。スプリング部２０山
形状張シ出し部３は燃料棒等の被覆管に対する接触部を
なし、スゲリング部２は上下対称に構成される。かかる
構成のランタンスプリングの上下端部分１を上下方向か
ら互いに押しつけることでランタンスゲリングのスプリ
ング部２には、被覆管接触部となるべき前記山形状張り
出し部３を内方へ凹ませるようなモーメントが働く。こ
の時のスプリング部２の挙動を第１図中の破線で示す。

ｔｔ、上記実施例のランタンスプリングのオフセット（
スペーサ格子内に被覆管が入った場合にスプリング部の
被覆管接触部の変位量）と被覆管に対する押付は力を解
析し九結果を第６図の実線に示す。同図における破線は
、従来型のランタンスプリングのオフセットと押付力を
表わしている。

従来型のランタンスゲリングと同じオフセット量の場合
、本発明のランタンスプリングでは押付は力が小さくな
っている。すなわち、歌いスゲリングとなるが、さきに
説明した様に、この押付は力は最適化されておシ、遭大
な力は被覆管の健全性の観点から不必要なものであるた
め、この最適化され次押付は力を発生するオフセット量
が確保できればよいのであるから、第６図よシ従来のオ
フセット量よりも約６％オフセット量を増加することＫ
よシ従来と同じ押付は力が得られることが還暦される。

また、スプリング自体の板厚を増加して剛性を高め、同
じオフセット量に対する押付は力を上げる方法も考えら
れる。この場合、板厚剛性よシ板厚を約８％増加すれば
良い。

以上の方法は、いずれも現在の加工技術で充分対応可能
であシ、現行のスペーサに対し適用できる。

本発明によるランタンスプリング全両端から圧縮する組
立治Ｊｕｌ第３図（ａ）、伽）に示す。

この組立治具け、同図中４および５はそれぞれ上下の圧
縮棒で合計８本（上・・・４本、下・・・４本）あり、
各々一対になってスペーサの４個の格子枠ごとに各１個
取付けられているランタンスプリングの上下端部分を上
下から挾むようにできておシ、各々回転軸６ｔ−中心に
回動できるようになっている・テコの原理によってラン
タンスプリングを両端から挾んだ後、燃料棒又はウォー
タロッドをスペーサ格子に挿入していくが、この際、フ
ック７を対になっている圧縮棒４．５にひっかけておき
、すべてのランタンスプリングは同じ量だけランタンス
プリングの内方に凹ませられているため挿入の過程にお
いて燃料棒等の被覆管表面の傷つきは完全に防止される
。

第二実施例 本発明の第二の実施例を第２図に示す。同実施例による
ランタンスプリングでは、図示のように被覆管との接触
部が２箇所ある山形状のスゲリング部となっている点に
おいて前記第一実施例と異なっている。ランタンスプリ
ングの上下端部分１からランタンスプリング部２がスプ
リング内方に向けて一旦凹む傾斜で出て行き、その後ス
プリングの外方へ張シ出し、被覆管に対する接触部とな
る山形状張シ出し部３へと登りつめる形状は本発明の第
一実施例のものと同じである。しかしこの第二実施例で
は二つの山形状張）出し部３，３がらり両張シ出し部間
に凹みがあるため、押付は方向く対する変位が起き几場
合にスゲリングに発生する応力が、第一実施例の場合の
様に一山の形状のものに比較してスプリング部の広い範
囲で受は持つなめ、５ＣＣ（応力腐食割れンの観点から
設計を維持し九まま、ランタンスプリングにおけるスプ
リング部の傾斜状態を若干変更することＫより、本発明
実施例中で説明した組立治具を用いて、ランタンスプリ
ングの両端を圧縮することによシランタンスプリングの
スプリングの被覆管に対する接触部となる山形状張シ出
し部を内方Ｋ［！１ｔせるような変形を生じさせ、燃料
集合体の組立時に燃料棒又はウォータロッドを、スペー
サ格子内に貫通させる場合、被覆管はランタンスゲリン
グでスペーサ格子板上のディンプルもしくけＳバンドに
押付けられることなく不必要な摺動をおこさず容易に挿
入できることＫなる。これは、従来、組立時にも、原子
炉運転中と同程度の押付は刀でランタンスプリングが被
覆管と接っして摺動している場合に比較し、被覆管表面
傷の発生の可能性を大巾に低減する。近時、原子炉発電
コストの低減が計画されており、この−環として、燃料
被覆管表面のオートクレーブを廃止することが予定され
ているが、この場合、燃料集合体組立の際に被覆管表面
に傷が発生し易くなるから、この合理化設計されｔ燃料
棒等に対し、本発明による燃料棒保持用弾性体は顕著な
効果を奏するものといえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例による燃料集合体のスペー
サに用いる燃料棒等保持用弾性支持体（ランタンスプリ
ング）の立面図、第２図は同じく第二実施例によるラン
タンスプリングの立面図、第３図（ａ）　、　（ｂ＞は
本発明を実施する燃料集合体スペーサに燃料棒等を挿入
するのに使用する組立治具を示し、同図（ａ）　ｈ側面
図、同図（ｂ）は平面図である。 第４図は従来のランタンスプリングの立面図、第５図（
ａ）　、　（ｂ）は第４図に示すランタンスプリングを
取付は几スペーサを示し、同図（ａ）は側面図、同図伽
）は平面図である。第６図は本発明の実施例によるラン
タンスゲリングと従来のランタンスプリングにおけるオ
フセットと押しつけ力の関係を示す解析図である。 １・・・ランタンスプリングの上下端部分２°“ランタ
ンスプリングのスプリング部３・・・ランタンスプリン
グの山形状張シ出し部４・・・組立治具の上圧綿棒　５
・・・組立治具の下圧綿棒６・・・組立治具の回動軸　
７・・・組立治具のフック８・・・スに一すパンド 第１０ 第　２　図 第３図 第４図 第６図 ！！日月のランタンスプリング オフ乞訃量５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料集合体のスペーサ格子が交叉する場所に取付けられ
   て格子内に収納された燃料棒等を対向する格子板上のデ
   ィンプルおよびＳバンドに押しつけて、該燃料棒等の間
   隔を一定に保持する弾性支持体において、該弾性支持体
   のスプリング部を一旦上下端部分よりも内方に凹ませて
   から順次外方に張出した山形状に構成し、該上下端部分
   を上下から押しつけることにより、燃料棒等に対するス
   プリング部の山形接触部を凹ませるようにしたことを特
   徴とする燃料棒等保持用弾性支持体。