(57)【要約】【課題】燃料取扱い中の他の機器との干渉による変形等が無く、結合燃料棒とナットの結合の緩みを確実に防止することができる燃料集合体を提供する。【解決手段】チャンネルボックス７内に装着される燃料棒２を複数本、スペーサ５格子状に束ね、その上下部をそれぞれ上部タイプレート４および下部タイプレート３に保持し、前記燃料棒２の上部タイプレート４上方に突出した上部端栓８にナット１０をねじ込み構成した燃料集合体において、上部端栓９のねじ部９ａにその軸線方向に設けた溝１２と、一方端に前記溝１２に係合する屈曲部１１ａを有し、前記上部端栓９のねじ部９ａの巻き方向とは逆巻きのコイル状のスプリング１１と、上部タイプレート４の上面側に設けられ、前記スプリング１１の他方端と係合する第１の係合部１３と、前記ナット１０の下面側に設けられ、前記スプリング１１の他方端と係合する第２の係合部１５を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンネルボックス内に装着される燃料棒を複数本、スペーサで格子状に束ね、その上下部をそれぞれ上部タイプレートおよび下部タイプレートに保持し、前記燃料棒の前記上部タイプレート上方に突出した上部端栓にナットをねじ込み構成した燃料集合体において、
前記上部端栓のねじ部にその軸線方向に設けた溝と、
一方端に前記溝に係合する屈曲部を有し、前記上部端栓のねじ部の巻き方向とは逆巻きのコイル状のスプリングと、
前記上部タイプレートの上面側に設けられ、前記スプリングの他方端と係合する第１の係合部と、
前記ナットの下面側に設けられ、前記スプリングの他方端と係合する第２の係合部とを備えた
ことを特徴とする燃料集合体。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料集合体において、
前記第１の係合部及び前記第２の係合部は、前記スプリングの端又は他方端と当接する段差と、この段差の上部と下部に繋がる螺旋状の傾斜面とで形成した
ことを特徴とする燃料集合体。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料集合体において、
前記第１の係合部又は前記第２の係合部は、前記スプリングの端又は他方端と当接する段差と、この段差の上部と下部に繋がる螺旋状の傾斜面とで構成し、
前記第２の係合部又は前記第１の係合部は、前記スプリングの外径よりも僅かに小さい内径を有し、前記スプリングの外径が嵌り込む環状溝で構成した
ことを特徴とする燃料集合体。
【請求項４】
請求項１に記載の燃料集合体において、
前記第１の係合部又は前記第２の係合部は、前記スプリングの端又は他方端と当接する段差と、この段差の上部と下部に繋がる螺旋状の傾斜面とで構成し、
前記第２の係合部又は前記第１の係合部は、前記スプリングの内径よりも僅かに大きい外径を有し、前記スプリングの内径内に嵌り込む突起で構成した
ことを特徴とする燃料集合体。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれかに記載の燃料集合体において、
前記上部タイプレートの上面側に、前記スプリングが圧縮された状態でほぼ収納される環状溝を設けた
ことを特徴とする燃料集合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば沸騰水型原子炉用の燃料集合体に係り、更に詳しくは、結合燃料棒の上部にねじ込まれるナットの緩みを防止することができる燃料集合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉用の一般的な燃料集合体は、金属製被覆管内部に核燃料物質を充填した多数の燃料棒と単数あるいは複数の水ロッドを例えば正方格子状に束ねた燃料バンドルを、上部タイプレート、スペーサ、下部タイプレートにより固定し、その外側をチャンネルボックスで取り囲んで構成されている。
【０００３】
上記燃料棒のうち一部（例えば数本）は所謂結合燃料棒であり、その上下に上部端栓のねじ部と下部端栓のねじ部が設けられている。そのうち、下部端栓のねじ部は下部タイプレートのねじ孔にねじ止めされる。また、上部端栓のねじ部は上部タイプレートに縦設された取付孔を貫通させ、当該プレートの上面に敷設する固定ワッシャを介在させ、固定用のナットを螺合させることによって締結される。
【０００４】
上述した上部端栓のねじ部のねじ込まれる固定用のナットの緩みを防止するために、ナットと上部タイプレートとの間に位置するように、上部端栓のねじ部に挿通される燃料棒回り止め用部品としての第１ワッシャと、この第１ワッシャと上部タイプレートとの間に位置するように、上部端栓のねじ部に挿通されるナット回り止め用部品としての第２ワッシャとの２つのワッシャを使用するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１５５６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した沸騰水型原子炉用における燃料集合体において、燃料使用中、例えば燃料検査のために燃料集合体を解体する場合、まず、第２のワッシャの爪を開いて、ナットを緩めて外し、上部タイプレートを取外すことになる。そのため、第２のワッシャは、水中の遠隔操作でも治具により容易に開ける形状、長さとしている。この様なワッシャを用いたナットの緩み防止構造では、燃料取扱い中に他の機器との干渉により、ワッシャが変形するポテンシャルを有し、これに伴い、ナットの緩みを生じてしまうという可能性がある。
【０００７】
本発明の目的は、燃料取扱い中の他の機器との干渉による変形等が無く、結合燃料棒とナットの結合の緩みを確実に防止することができる燃料集合体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、チャンネルボックス内に装着される燃料棒を複数本、スペーサで格子状に束ね、その上下部をそれぞれ上部タイプレートおよび下部タイプレートに保持し、前記燃料棒の前記上部タイプレート上方に突出した上部端栓にナットをねじ込み構成した燃料集合体において、前記上部端栓のねじ部にその軸線方向に設けた溝と、一方端に前記溝に係合する屈曲部を有し、前記上部端栓のねじ部の巻き方向とは逆巻きのコイル状のスプリングと、前記上部タイプレートの上面側に設けられ、前記スプリングの他方端と係合する第１の係合部と、前記ナットの下面側に設けられ、前記スプリングの他方端と係合する第２の係合部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記第１の係合部及び前記第２の係合部は、前記スプリングの端又は他方端と当接する段差と、この段差の上部と下部に繋がる螺旋状の傾斜面とで形成したことを特徴とする。
【００１０】
更に、第３の発明は、第１の発明において、前記第１の係合部又は前記第２の係合部は、前記スプリングの端又は他方端と当接する段差と、この段差の上部と下部に繋がる螺旋状の傾斜面とで構成し、前記第２の係合部又は前記第１の係合部は、前記スプリングの外径よりも僅かに小さい内径を有し、前記スプリングの外径が嵌り込む環状溝で構成したことを特徴とする。
【００１１】
また、第４の発明は、第１の発明において、前記第１の係合部又は前記第２の係合部は、前記スプリングの端又は他方端と当接する段差と、この段差の上部と下部に繋がる螺旋状の傾斜面とで構成し、前記第２の係合部又は前記第１の係合部は、前記スプリングの内径よりも僅かに大きい外径を有し、前記スプリングの内径内に嵌り込む突起で構成したことを特徴とする。
【００１２】
更に、第５の発明は、第２乃至第４の発明のいずれかにおいて、前記上部タイプレートの上面側に、前記スプリングが圧縮された状態でほぼ収納される環状溝を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ナット回り止め用のスプリングを、ナットと上部タイプレートとの間に設けたので、燃料取扱い中の他の機器との干渉部が殆ど無く、ナットの緩みに対するポテンシャルを低減することができる。その結果、燃料棒の上部端栓のねじ部とナットとのねじ結合の信頼性が更に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の燃料集合体の実施の形態を図面を用いて説明する。  
図１乃至図６は、本発明の燃料集合体の一実施の形態を示すもので、図１は本発明の燃料集合体の一実施の形態の縦断正面図である。
【００１５】
図１において、本発明の燃料集合体１の一実施の形態は、細長い被覆管内に多数の核燃料ペレットが装填されて形成された燃料棒２を８本×８本、９本×９本ないし１０本×１０本の列で有している。図１に示した例では、９本×９本の列で配列された燃料棒２が下部タイプレート３と上部タイプレート４との間に支持され、燃料集合体１の全長にわたって燃料棒２を中間で支持する燃料スペーサ５を貫通している。燃料棒２の配列に中央における７本の燃料棒に置き換えて太径のウォータロッド６が２本設けられている。これらの燃料バンドルに角筒状のチャンネルボックス７を被せて燃料集合体１が構成されている。
【００１６】
燃料棒２は、結合燃料棒２ａと標準燃料棒２ｂの２種類があり、結合燃料棒２ａは格子最外周に一辺当り各２本配置されている。結合燃料棒２ａの結合用の下部端栓８は下部タイプレート３にねじ込む構造になっている。
【００１７】
結合用の上部端栓９は上部タイプレート４を貫通し、上部端栓９の上部に設けたねじ部９ａ（後述する）が、上部タイプレート４の上方に突出している。上部端栓９のねじ部９ａには、ナット１０（後述する）がねじ込まれている。ナット１０と上部タイプレート４との間には、ナット１０の回りを防止するコイル状のスプリング１１（後述する）が装着されている。
【００１８】
上述した上部タイプレート４と上部端栓９とのねじ結合の詳細な構造を、図２乃至図６を用いて説明する。  
図２は図１に示す本発明の燃料集合体の一実施の形態を構成する燃料結合棒の上部端栓のねじ部と上部タイプレートとのねじ結合締め前の状態を示す正面図、図３は図１に示す本発明の燃料集合体の一実施の形態を構成する燃料結合棒の上部端栓のねじ部と上部タイプレートとのねじ結合締め後の状態を示す正面図、図４は図２及び図３に示す本発明の燃料集合体の一実施の形態に用いられる回り止め用のスプリングの一例を拡大して示す斜視図、図５は図２及び図３に示す本発明の燃料集合体の一実施の形態に用いられるナットの一例を拡大して示す斜視図、図６は図２及び図３に示す本発明の燃料集合体の一実施の形態に用いられる上部タイプレートの一例を拡大して示す斜視図である。これらの図において、図１と同符号のものは同一部分である。
【００１９】
上部端栓９のねじ部９ａには、図２及び図３に示すように、コイル状のスプリング１１の屈曲部（後述する）の端部が係合する軸方向の溝１２が設けられている。上部タイプレート４とナット１０との間に設けられるスプリング１１は、図４に示すように、その上端部に径方向中心に向かう屈曲部１１ａを備えている。スプリング１１の屈曲部１１ａの先端は、装着時、溝１２に嵌め込まれる。また、この例では、上部端栓９のねじ部９ａが右巻きのねじとしているため、スプリング１１が左巻きとなっている。また、この例では、屈曲部１１ａと後述する段差の立ち上がり面との接触性を良くするために、屈曲部１１ａの側面を平面状に形成してある。
【００２０】
上部端栓９のねじ部９ａにねじ込まれるナット１０の下面には、図５に示すように、スプリング１１の上部における屈曲部１１ａが当接する段差１３と、この段差１３の上部及び下部に繋がるように、ナット１０の締め込み方向（右回し方向）に沿う螺旋状の傾斜面１４とからなる第２の係合部が設けられている。
【００２１】
上部タイプレート４の上面には、図６に示すように、スプリング１１の下部における端部が当接する段差１５と螺旋状の傾斜面１６との上部に、スプリング１１が圧縮された状態でほぼ収納される環状溝１７を設けている。
【００２２】
次に、上述した本発明の燃料集合体の一実施の形態における燃料結合棒の上部端栓のねじ部と上部タイプレートとのねじ結合動作を図２及び図３を用いて説明する。  
図２に示すように、スプリング１１の屈曲部１１ａの先端を、ねじ部９ａの溝１２に挿入して、スプリング１１を燃料結合棒の上部端栓９のねじ部９ａを通して、上部タイプレート４に載置するとともに、スプリング１１の下方の端部を段差１５に当接し係合させる。
【００２３】
次に、上部端栓９のねじ部９ａにナット１０をねじ込み、ナット１０を時計方向に回し込む。これにより、スプリング１１は上部タイプレート４側に押圧される。この際、スプリング１１の下方の端部は、上部タイプレート４の段差１５に当接して係合しており、スプリング１１の上方部、及び屈曲部１１ａは、ナット１０の締め込みに伴い、ナット１０に設けた傾斜面１４の低い部分から高い部分に沿って接触する。
【００２４】
上述した上部端栓９のねじ部９ａへのナット１０の締め込みを更に行い、所望の締め込み位置において、ナット１０の段差１３をスプリング１１の屈曲部１１ａに当接し係合させる。この締め付け状態を図３に示す。
【００２５】
これにより、上部タイプレート４とナット１０との間に装着したスプリング１１は、ナット１０の締め込みによって生じた戻り力により、ナット１０の段差１３を介してナット１０に時計方向（右回り方向）の力を与える。即ち、ナット１０に締め付け力が与えられるので、ナット１０の緩みを抑えることができる。
【００２６】
この実施の形態によれば、ナット回り止め用のスプリング１１をナット１０と上部タイプレート４との間に設置したので、燃料取扱い中の他の機器との干渉によって生じるナット１０の緩みがなく、ねじ部への結合の信頼性が更に向上する。特に、上部タイプート４の上面に円環溝を設けた場合には、ナット回り止め用のスプリング１１は、円環溝１７を介して上部タイプレート４内にほぼ収納される状態となるため、変形ポテンシャルは無くなる。
【００２７】
また、燃料集合体１の組立時は、従来技術のように、結合上部端栓キー溝やナットの回転方向を調整する必要がなく、ナットを締め込むだけで締結できるため、調整するための工数を削減することできる。燃料集合体１を解体する際は、上部タイプート４上方から荷重を加えて押し下げ、ナット１０と上部タイプレート４間に間隙を設け、更にスプリング１１を圧縮させることで回転防止機能を解除し、ナット１０を取外すことができる。
【００２８】
また、ナット回り止め用のコイルスプリング１１の設計は、一般的なコイルスプリングと何ら変わりなく、また結合燃料棒、結合上部端栓、組立装置等は従来と同様であるため、製造コストや製造工程への影響も小さい。
【００２９】
更に、複数本の結合燃料棒間で、照射時の伸びに差が生じる可能性があり、伸びが大きい結合燃料棒は、ナット１０と上部タイプート４間に間隙ができるが、スプリング１１は伸縮するため、伸び差に追従し、燃料寿命中に亘って回転防止機能を維持することが可能である。
【００３０】
また、従来は、上部タイプレート４の上方に折り曲げられた固定ワッシャの爪のための空間部が必要であったが、これを無くすことが可能となり、上部タイプレート格子部の軸方向位置を上方に移動して、燃料棒長さを伸長することができる。燃料棒長さの伸長は、燃料有効長の伸長やプレナム体積の増加に活用することが出来、信頼性や性能向上に極めて有効である。
【００３１】
なお、上述の実施の形態においては、スプリング１１の端部が係合する上部タイプレート４側の第１の係合部を、図６に示すように、スプリング１１の下部における端部が当接する段差１５と螺旋状の傾斜面１６とで構成したが、この第１の係合部を、図７に示すように、スプリング１１の外径よりも僅かに小さい内径を底部側に有し、スプリング１１の外径が嵌り込む環状溝１８を、上部タイプレート４の上面に形成する構成することも可能である。環状溝１８の内面をテーパ状にすれば、スプリング１０を嵌め易くすることができる。
【００３２】
この実施の形態においては、ナット１０による締め込みによって、スプリング１１の端部が、環状溝１８の底部側の小径部に圧接されて、スプリング１１の端部の回転が防止される。
【００３３】
この実施の形態によれば、前述した実施の形態と同様な効果を得ることができるとともに、第１の係合部の構成が簡単であり、その製作も容易である。
【００３４】
上述した環状溝１８による第１の係合部の構成は、ナット１０側の第２の係合部にも適用することができる。
【００３５】
また、上記の実施の形態においては、第１の係合部又は第２の係合部を、環状溝１８で構成したが、図８に示すように、第１の係合部を、スプリング１１の内径よりも僅かに大きい外径を底部側に有し、スプリング１１の内径が嵌り込む環状の突起１９を、上部タイプレート４の上面に形成する構成することも可能である。突起１９の外周面をテーパ状にすれば、スプリング１０を嵌め易くすることができる。
【００３６】
この実施の形態においては、ナット１０による締め込みによって、スプリング１１の端部が、突起の底部側の大径部に圧接されて、スプリング１１の端部の回転が防止される。
【００３７】
この実施の形態によれば、前述した実施の形態と同様な効果を得ることができるとともに、第１の係合部の構成が簡単であり、その製作も容易である。
【００３８】
上述した突起１９による第１の係合部の構成は、ナット１０側の第２の係合部にも適用することができる。
【００３９】
上述した実施の形態においては、スプリング１１の一方側に屈曲部１１ａを設けたが、スプリング１１の両端に屈曲部１１ａを設けることも可能である。このように構成することにより、スプリング１１の回転防止機能を高めることができる。
【００４０】
また、上述の実施の形態においては、スプリング１１として、等ピッチのコイル状のスプリングを用いたが、図９に示す端部側のピッチを不等（密巻き）にしたコイル状のスプリング１１を用いることも可能である。これにより、スプリング１１の装着性が確実になる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の燃料集合体の一実施の形態の縦断正面図である。
【図２】図１に示す本発明の燃料集合体の一実施の形態を構成する燃料結合棒の上部端栓のねじ部と上部タイプレートとのねじ結合締め前の状態を示す正面図である。
【図３】図１に示す本発明の燃料集合体の一実施の形態を構成する燃料結合棒の上部端栓のねじ部と上部タイプレートとのねじ結合締め後の状態を示す正面図である。
【図４】図２及び図３に示す本発明の燃料集合体の一実施の形態に用いられる回り止め用のスプリングの一例を拡大して示す斜視図である。
【図５】図２及び図３に示す本発明の燃料集合体の一実施の形態に用いられるナットの一例を拡大して示す斜視図である。
【図６】図２及び図３に示す本発明の燃料集合体の一実施の形態に用いられる上部タイプレートの一例を拡大して示す斜視図である。
【図７】本発明の燃料集合体の一実施の形態を構成する第１の係合部の他の例を示す断面図である。
【図８】本発明の燃料集合体の一実施の形態を構成する第１の係合部の更に他の例を示す断面図である。
【図９】本発明の燃料集合体の一実施の形態を構成するスプリングの他の例を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１          燃料集合体
２          燃料棒
３          下部タイプレート
４          上部タイプレート
５          スペーサ
６          ウォータロッド
７          チャンネルボックス
８          下部端栓
９          上部端栓
１０        ナット
１１        スプリング
１１ａ      屈曲部
１２        軸方向の溝
１３        段差
１４        傾斜面
１５        段差
１６        傾斜面
【図１】
2010139301.tif 000003
【図２】
2010139301.tif 000004
【図３】
2010139301.tif 000005
【図４】
2010139301.tif 000006
【図５】
2010139301.tif 000007
【図６】
2010139301.tif 000008
【図７】
2010139301.tif 000009
【図８】
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【図９】
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