(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉心を構成する燃料集合体群を押さえる上部炉心板と、
前記炉心に挿脱される制御棒クラスタを案内する制御棒クラスタ案内管と、
前記上部炉心板の上方で前記制御棒クラスタ案内管を通して支持する上部炉心支持板と、を原子炉容器内の上部に有する加圧水型原子炉において、
前記制御棒クラスタ案内管の中部フランジと前記上部炉心支持板の上面との間にシムプレート構造物を追加的に介装して前記制御棒クラスタ案内管下端と前記上部炉心板上面との間に相対的に大きな間隙を付加することを特徴とする加圧水型原子炉内の冷却材流路変更方法。
【請求項２】
炉心を構成する燃料集合体群を押さえる上部炉心板と、
前記炉心に挿脱される制御棒クラスタを案内する制御棒クラスタ案内管と、
前記上部炉心板の上方で前記制御棒クラスタ案内管を通して支持する上部炉心支持板と、を有する加圧水型原子炉容器の上部炉心構造物において、
前記制御棒クラスタ案内管の中部フランジと前記上部炉心支持板の上面との間にシムプレート構造物が介装され、
前記制御棒クラスタ案内管下端と前記上部炉心板上面との間に前記シムプレート構造物の厚さに対応する間隙が形成され、
同隙間を通して原子炉冷却材のかなりの部分が流れるようになっていることを特徴とする加圧水型原子炉容器内の上部炉心構造物。
【請求項３】
前記シムプレート構造物を介して前記中部フランジが前記上部炉心支持板の上面に支持される前記制御棒クラスタ案内管が複数あることを特徴とする請求項２記載の加圧水型原子炉容器内の上部炉心構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原子炉の内部構造に関し、特に加圧水型原子炉の上部炉心構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の加圧水型原子炉の代表的な内部構造の一例が図７に示されている。この構造及びその機能を概説すると、原子炉容器１と一体的に形成された入口ノズル３から冷却材５が原子炉容器１内に流入し、ダウンカマー７を流れ下り、底部プレナム９に至る。底部プレナム９で反転した冷却材５は、多数の燃料集合体からなる炉心１１を上向きに貫流し、その際加熱されて高温となり、上部炉心構造物１３の上部炉心板１５を通って上部プレナム１７に至る。その上部プレナム１７は、上部炉心板１５と、これを上部炉心支持柱１９を介して吊り下げ支持する上部炉心支持板２１とにより画成され、原子炉容器１に一体的に形成された出口ノズル２３を通って冷却材５が流出する。原子炉容器１の上部開口は着脱自在の上蓋２５により閉じられているが、上蓋２５の上方に設けられた制御棒駆動装置２７に対応して、制御棒クラスタ案内管２９が上部炉心支持板２１に挿通されて設けられている。
燃料集合体の中空案内管に１本づつ挿入される複数の制御棒は、スパイダ部材によりクラスタ状に組み立てられ、制御棒組立体又は制御棒クラスタと呼ばれているが、これは制御棒駆動装置２７により上下方向に駆動されるときに制御棒クラスタ案内管２９により案内される。この制御棒クラスタ案内管２９の構造が図８及び図９に示されている。
【０００３】
図８及び図９に示すように、制御棒クラスタ案内管２９は略矩形断面の上筒２９ａと下筒２９ｂからなり、中部フランジ２９ｃにより上部炉心支持板２１に固定されている。下筒２９ｂの下部フランジ２９ｄは上部炉心板１５に隣接して狭い隙間３１を形成すると共に下筒２９ｂの側面下部には流れ窓２９ｅが穿設されている。従って、冷却材５は矢印に示すように流れて、隙間３１と流れ窓２９ｅとを分かれて通って上部プレナム１７に流出することになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
而して、前述の上部炉心構造物では、隙間３１は流れ窓２９ｅに比して相対的に小さいから、冷却材のかなりの部分が主流となって流れ窓２９ｅを流れる。この主流は下筒２９ｂ内で流れ方向を変えるので、制御棒クラスタの細い制御棒を横切って流れるから、これに流体励起振動を与える。このため制御棒が、制御棒クラスタ案内管の水平案内支持板に接触して摩耗が大きくなるという問題があった。
従って、本発明の課題は、制御棒の流体励起振動を抑制しうる加圧水型原子炉の上部炉心構造物を提供することにあり、或いは既に設置されている加圧水型原子炉の上部炉心構造物において制御棒の流体励起振動を抑制するように原子炉冷却材の流路を変更する改造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
如上の課題を解決するため、本発明によれば、炉心を構成する燃料集合体群を押さえる上部炉心板と、その炉心に挿脱される制御棒クラスタを案内する制御棒クラスタ案内管と、前記上部炉心板の上方で前記制御棒クラスタ案内管を通して支持する上部炉心支持板と、を原子炉容器内の上部に有する加圧水型原子炉において、冷却材の流路変更を行うための改造方法は、前記制御棒クラスタ案内管の中部フランジと前記上部炉心支持板の上面との間にシムプレート構造物を追加的に介装して制御棒クラスタ案内管下端と上部炉心板上面との間に改造前の隙間より相対的に大きな間隙を付加することから構成される。
又、本発明によれば、炉心を構成する燃料集合体群を押さえる上部炉心板と、炉心に挿脱される制御棒クラスタを案内する制御棒クラスタ案内管と、上部炉心板の上方で前記制御棒クラスタ案内管を通して支持する上部炉心支持板とを有する加圧水型原子炉容器内の上部炉心構造物は、制御棒クラスタ案内管の中部フランジと上部炉心支持板の上面との間にシムプレート構造物が介装され、制御棒クラスタ案内管下端と上部炉心板上面との間にシムプレート構造物の厚さに対応する間隙が形成され、その隙間を通して原子炉冷却材のかなりの部分が流れるようになっていることを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。尚、前述の図面を含む全図に亙って同一部分には同一の符号を付している。
図１において、制御棒クラスタ案内管２９の中部フランジ２９ｃと上部炉心支持板２１との間にシムプレート３３が挟装されている。このシムプレート３３の取付け状態が図２の（ｂ）図に拡大して示されている。シムプレート３３の詳細は図３（ａ），（ｂ）に示されているが、取付け厚さはＴであり、シムプレート３３の無い従来状態（ａ）に比して厚さＴだけ制御棒クラスタ案内管２９の高さが嵩上げされた形となっている。制御棒クラスタ案内管２９は、主として上部炉心支持板２１に支持されるから、上部炉心板１５の支持ピン等で位置決めされる制御棒クラスタ案内管２９の下部フランジ２９ｄが図４（ｂ）に示すようにその分だけ上部炉心板１５から離れ、嵩上げされた形になる。図４（ａ）は、シムプレート３３が取り付けられないときの下部フランジ２９ｄと上部炉心板１５との関係を示している。図４（ａ）の隙間３１は、図４（ｂ）の隙間３５より明らかに厚さＴだけ小さい。
更に、図２（ｂ）の一部を拡大して示す図５に示すように、中部フランジ２９ｃはインロウ式の嵌合構造を形成する環状突起２９ｆを有し、これに対応して上部炉心支持板２１は環状凹み２１ａを有する。更にシムプレート３３は、環状突起２９ｆを受け入れ且つ環状凹み２１ａ内に入り込む内周端部３３ａを有し、図示のように互いに組合わさって所定の位置決め精度が得られる。そして図２に示すように、制御棒クラスタ案内管２９の中部フランジ２９ｃは、固定ボルト３７により上部炉心支持板２１に確りと固定される。
【０００７】
上述のようにシムプレート３３を介して上部炉心支持板２１に固定される制御棒クラスタ案内管２９は、図６に示すように並んで配置され、適宜な位置に配置された上部炉心支持柱１９により上部炉心支持板２１と上部炉心板１５とが連結されて上部炉心構造物１１３が構成される。既に設置されている原子炉の上部炉心構造物１３を上述の上部炉心構造物１１３に改造するには、各制御棒クラスタ案内管２９について固定ボルト３７を緩めて取外しし、各制御棒クラスタ案内管２９を引き抜き、シムプレート３３をこれに嵌装し、再び各制御棒クラスタ案内管２９を図１に示すように上部炉心支持板２１に挿入し、図２（ｂ）に示すように固定ボルト３７で締付固定する。このようにして、下部フランジ２９ｄと上部炉心板１５との間に大きな隙間３５が形成されると、流体抵抗との関連から多くの冷却材がここを貫流することになる。即ち冷却材の流路が変更され、流れ窓２９ｅを通る冷却材の量が減り、制御棒の流体起振力が減少して制御棒の流体励起振動及びこれによる摩耗が低減される。
【０００８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、既設の加圧水型原子炉の上部炉心構造物に含まれる制御棒クラスタ案内管をシムプレート構造物を介装するだけで、制御棒クラスタ案内管と上部炉心板との間の隙間を拡大して冷却材流路を変更し、制御棒の流体励起振動及びこれによる摩耗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施形態の要部を示す部分側面図である。
【図２】図１の要部を拡大して示す説明図である。
【図３】図１の要部を拡大して示す説明図である。
【図４】図１の要部を拡大して示す説明図である。
【図５】図２（ｂ）の一部を拡大して示す部分断面図である。
【図６】前記実施形態による改造後の上部炉心構造物を示す立断面図である。
【図７】従来の加圧水型原子炉の内部構造の一例を示す概念的立断面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ部をしめす拡大部分立面図である。
【図９】図８の一部を示す拡大部分立面図である。
【符号の説明】
１    原子炉容器
５    冷却材
１１  炉心
１５  上部炉心板
１９  上部炉心支持柱
２１  上部炉心支持板
２９  制御棒クラスタ案内管
２９ａ  上筒
２９ｂ  下筒
２９ｃ  中部フランジ
２９ｄ  下部フランジ
２９ｅ  流れ窓
３１  隙間
３３  シムプレート
３５  隙間
３７  固定ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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