(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦方向中心軸(L)と該縦方向中心軸(L)に直交する横方向とを有し、横方向の下側タイプレート(16)であって、前記下側タイプレート(16)を通ってクーラントを流すための下側タイプレート(16)と、前記下側タイプレート(16)の周囲から縦軸方向に延びる管状のスカート(18)であって、前記下側タイプレート(16)によって一方側の端部が閉じられてその反対側の端部が開いている縦軸上の筐体(24)を画定するスカート(18)と、前記筐体(24)に縦軸方向に挿入するように構成されるデブリフィルタ(20)と、挿入後に前記デブリフィルタ(20)を前記筐体(24)の中に保持するためのスナップ嵌合用のばね(38)とを含むタイプの、核燃料アセンブリ(2)で使用される下側ノズル(12)において、前記スナップ嵌合用のばね(38)は、前記スナップ嵌合用のばね(38)が前記デブリフィルタ(20)を横方向に移動させつつ、挿入後に前記デブリフィルタ(20)を前記下側タイプレート(16)の方へ縦軸方向に締め付けるとともに前記デブリフィルタ(20)を縦軸方向および横方向に押圧するように構成される、下側ノズル。
【請求項２】
前記スナップ嵌合用のばね(38)は、前記デブリフィルタ(20)を前記筐体(24)の横方向の中心に置くように構成される、請求項1に記載の下側ノズル。
【請求項３】
前記スナップ嵌合用のばね(38)は、前記デブリフィルタ(20)の側面(34)と前記筐体(24)の内面(28)との間の隙間(35)を密封するように構成される、請求項1または2に記載の下側ノズル。
【請求項４】
各スナップ嵌合用のばね(38)は、対応する溝(40)にスナップ嵌合される、請求項1から3のいずれか一項に記載の下側ノズル。
【請求項５】
前記デブリフィルタ(20)の側面(34)および前記筐体(24)の内面(28)のうちの一方に各スナップ嵌合用のばね(38)が取り付けられ、もう一方に前記溝(40)が設けられる、請求項4に記載の下側ノズル。
【請求項６】
各スナップ嵌合用のばね(38)は、前記デブリフィルタ(20)の側面(34)に取り付けられる、請求項1から5のいずれか一項に記載の下側ノズル。
【請求項７】
各スナップ嵌合用のばね(38)は、前記縦方向中心軸(L)に対して直交する方向に細長く、前記デブリフィルタ(20)の側面(34)および前記筐体(24)の内面(28)のうちの一方の面に支えられている2つの側方部分(44、46)と、前記一方の面から突出し、もう一方の面に形成された溝(40)にスナップ嵌合される中央部分(42)とを含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の下側ノズル。
【請求項８】
各スナップ嵌合用のばね(38)は、前記デブリフィルタ(20)を前記下側タイプレート(16)の方へ縦軸方向に移動させる縦軸方向成分を有する縦軸方向反力を生じさせるために、壁を横方向に圧迫しながらスナップ嵌合するように構成される、請求項1から7のいずれか一項に記載の下側ノズル。
【請求項９】
各スナップ嵌合用のばね(38)は、前記デブリフィルタ(20)を前記筐体(24)の中で縦軸方向に保持するために、前記デブリフィルタ(20)の側縁を把持するフランジ(52)を含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の下側ノズル。
【請求項１０】
前記デブリフィルタ(20)は、前記下側タイプレート(16)から間隔をあけて保持される、請求項1から9のいずれか一項に記載の下側ノズル。
【請求項１１】
前記スカート(18)は肩部(58)を有し、前記スナップ嵌合用のばね(38)は、前記肩部(58)に対して前記デブリフィルタ(20)を移動させる、請求項1から10のいずれか一項に記載の下側ノズル。
【請求項１２】
請求項1から11のいずれか一項に記載の下側ノズル(12)を含む核燃料アセンブリ(2)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核燃料アセンブリで使用するための下側ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
軽水炉(LWR)、すなわち沸騰水型原子炉(BWR)または加圧水型原子炉(PWR)のための核燃料アセンブリは従来、互いに平行でかつ格子状に配置された縦方向に延びる燃料棒の束と、燃料アセンブリの縦方向端部での下側ノズルおよび上側ノズルと、下側ノズルおよび上側ノズルを接続するための構造物とを含む。
【０００３】
動作時には、核燃料アセンブリは、燃料棒が鉛直方向に延びるように原子炉炉心の中に置かれる。クーラント流体は、燃料棒間を上方へ縦方向に高速度で流れさせられる。クーラントは、下側ノズルを通って核燃料アセンブリに入り、上側ノズルを通って核燃料アセンブリから出る。水が、LWRでは使用され、熱交換のためのクーラントとしておよび核反応のための減速材としての役割を果たす。
【０００４】
クーラントに存在する小さなデブリは、燃料棒に損傷を与えることもあり、燃料アセンブリ中の損傷を受けた燃料棒を交換するまたは燃料アセンブリ全体を交換することを考慮すると原子炉を停止することにつながることもある。しかしながら、燃料アセンブリは、高価であり、原子炉を停止することは、操作者にとって費用がかかる。このリスクを緩和するために、周知の方法では、デブリフィルタが、燃料棒の束の上流に置かれてデブリを捕捉する。従来は、LWR燃料アセンブリの下側ノズルが、そのようなデブリフィルタを含む。
【０００５】
下記特許文献１は、下側タイプレート、その下側タイプレートから軸方向に延びかつ筐体を画定するスカートおよびその筐体にスナップ嵌合されたデブリフィルタを有する、LWR燃料アセンブリで使用するための下側ノズルを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第4684495号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、効率良くフィルタにかけ、低コストで容易に製造できる、改善された下側ノズルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明は、軸A-Aを有し、横方向下側タイプレートであって下側体プレートを通ってクーラントを流すための下側タイプレートと、下側タイプレートの周囲から軸方向に延びる管状のスカートであって、下側タイプレートによって一方側の端部が閉じられてその反対側の端部が開いている軸上の筐体を画定するスカートと、筐体に軸方向に挿入するように構成されたデブリフィルタと、挿入後にデブリフィルタを筐体の中に保持するためのスナップ嵌合用のばねとを含むタイプの、核燃料アセンブリで使用される下側ノズルにおいて、ばねは、デブリフィルタを下側タイプレートの方へ軸方向に移動させるように構成される、下側ノズルを提案する。
【０００９】
他の実施形態では、下側ノズルは、分離してまたは任意の技術的に実現可能な組合せで取り入れられる、次の特徴のいずれか1つを含んでもよい。
-ばねは、デブリフィルタを筐体の横方向の中心に置くように構成される。
-ばねは、デブリフィルタの側面と筐体の内面との間の隙間を密封するように構成される。
-各ばねは、対応する溝にスナップ嵌合される。
-デブリフィルタの側面および筐体の内面のうちの一方に各ばねが取り付けられ、もう一方に溝が設けられる。
-各ばねは、デブリフィルタの側面に取り付けられる。
-各ばねは、軸A-Aに対して垂直な方向に細長く、デブリフィルタの側面および筐体の内面のうちの一方の面に支えられている2つの側方部分と、前記一方の面から突出し、もう一方の面に形成された溝にスナップ嵌合される中央部分とを含む。
-各ばねは、デブリフィルタを下側タイプレートの方へ軸方向に移動させる軸方向成分を有する軸方向反力を生じさせるために壁を横方向に圧迫しながらスナップ嵌合されるように構成される。
-各ばねは、デブリフィルタを筐体の中で軸方向に保持するためにデブリフィルタの側縁を把持するフランジを含む。
-デブリフィルタは、下側タイプレートから間隔をあけて保持される。
-スカートは、肩部を有し、ばねは、肩部に対してデブリフィルタを移動させる。
【００１０】
本発明はまた、上で定義されたような下側ノズルを含む核燃料アセンブリにも関する。
【００１１】
本発明およびその利点は、単に例としておよび添付の図面に関連して与えられる次の説明を読むことでより良く理解されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による軽水炉核燃料アセンブリの概略切欠き側面図である。
【図２】図1の核燃料アセンブリの下側ノズルの側断面図である。
【図３】図2の下側ノズルの底面図である。
【図４】締め付けかつ密封するばねを例示する図2でのゾーンIVの拡大図である。
【図５】図4の締め付けかつ密封するばねの部分的斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図1で例示するように、核燃料アセンブリ2は、縦方向中心軸Lに沿って細長い。
【００１４】
使用時には、燃料アセンブリ2は、実質的に鉛直方向に延びる軸Lを持つ原子炉の炉心の中に置かれる。以下では、用語「下側の」、「上側の」、「横方向の」、「軸方向の」および「縦方向の」は、原子炉での燃料アセンブリ2の位置について言及する。
【００１５】
燃料アセンブリ2は、軽水炉(LWR)のためである。それは、核燃料棒4の束を含む。燃料棒4は、軸Lに平行で縦方向に延びる。
【００１６】
各燃料棒4は、積み重ねた核燃料ペレットを充填されかつその端部を末端プラグによって閉じられた管状被覆材を含む。燃料棒4は、格子状に配置される。
【００１７】
燃料アセンブリ2は、燃料棒4に沿って分配された燃料棒支持用スペーサグリッド10を含み、2つのスペーサグリッド10だけが、図1で見える。スペーサグリッド10の機能は、燃料棒4間の横方向間隔を維持して燃料棒4を軸方向および横方向に保持することである。
【００１８】
燃料アセンブリ2は、燃料アセンブリ2の下側端部および上側端部にそれぞれ下側ノズル12および上側ノズル14を含む。燃料棒4は、下側ノズル12から上側ノズル14まで延びる。
【００１９】
動作時には、クーラントは、下側ノズル12を通って燃料アセンブリ2に入り、燃料棒4間を縦方向上方へ高速度で循環し、上側ノズル14を通って燃料アセンブリ2から出る。
【００２０】
図2および図3で例示するように、下側ノズル12が、燃料アセンブリ2に取り付けられるとき、下側ノズル12は、燃料アセンブリ2の軸Lと同軸の軸A-Aに沿って延びる。それは、下側タイプレート16、スカート18およびデブリフィルタ20を含む。
【００２１】
下側タイプレート16は、軸A-Aに対して横方向に延びる。それは、クーラントが下側タイプレート16を通って流れることを可能にするために貫通開口22を有する。
【００２２】
スカート18は、管状であり、下側タイプレート16の周囲から下方へ軸方向に延びる。スカート18は、内側の筐体24を区切る。スカート18は、4つの相互接続された側壁26で形成される。各側壁26は、連続的であり、筐体24は、閉じた横断面を有する。各側壁26は、筐体24を区切る内面28を有する。
【００２３】
筐体24は、その上側軸方向端部で下側タイプレート16によって閉じられ、対向する下側軸方向端部で開いている。スカート18の下側端部は、開口部32を区切る。
【００２４】
デブリフィルタ20は、筐体24に受け入れられる。デブリフィルタ20は、開口部32を通って筐体24に上方へ軸方向に挿入されるように構成される。
【００２５】
デブリフィルタ20は、クーラントに存在するデブリを保持しながらクーラントがデブリフィルタ20を通って流れることを可能にするように構成される。
【００２６】
デブリフィルタ20は、プレート形状である。デブリフィルタ20は、2つの対向する正面33および側面34を有する。デブリフィルタ20は、筐体24の横断面に適合する横断面を有する。デブリフィルタ20はここでは、4つの側面34を有する。
【００２７】
デブリフィルタ20は、ここでは概略的に例示される。実際には、デブリフィルタ20は、周囲のフレームおよびそのフレームに広がるフィルタ用スクリーン21(図1および図3では部分的に例示される)を含み、スクリーン21は、デブリを保持しながらクーラントがスクリーンを通って流れることを可能にする形状、寸法および/または向きを有する流路を画定する。
【００２８】
デブリフィルタ20の各側面34は、筐体24を区切る対応する内面28とともに隙間35を区切る。隙間35の幅は、できる限り小さくされるがしかし筐体24へのデブリフィルタ20の挿入を可能にするために存在する。
【００２９】
下側ノズル12は、デブリフィルタ20を筐体24の中に固定するための固定手段36を含む。
【００３０】
固定手段36は、スナップ嵌合用ばね38および対応するスナップ嵌合用溝40を含む。各ばね38は、デブリフィルタ20を筐体24に挿入するときに対応する溝40にスナップ嵌合されるように構成される。対応する溝40にスナップ嵌合された各ばね38は、デブリフィルタ20を軸方向に保持し、デブリフィルタ20が筐体24から意図せずに除去されることを防止する。
【００３１】
ばね38はさらに、スカート18の内面28とデブリフィルタ20の側面34との間の隙間35を密封するように構成される。各ばね38は、細長く、側面34と内面28との間の隙間35の全長にわたって軸A-Aに実質的に垂直に延びて隙間35を密封する。
【００３２】
ばね38は、デブリフィルタ20に取り付けられ、溝40は、スカート18に形成される。各ばね38は、デブリフィルタ20のそれぞれの側面34に取り付けられ、各溝40は、スカート18の側壁26のそれぞれの内面28に形成される。例示するように、デブリフィルタ20は、各側面34に取り付けられた1つの単一ばね38を有する。
【００３３】
ばね38は、同一であり、溝40は、同一である。ばね38および対応する溝40は、図4および図5を参照してさらに述べられることになる。
【００３４】
ばね38および溝40は、デブリフィルタ20の側面34と筐体24の対応する内面28との間の隙間35を密封し、デブリフィルタ20を上方へ軸方向に移動させ、デブリフィルタ20を内面28から離れて横方向に移動させてデブリフィルタ20を筐体24の中心に置くように構成される。
【００３５】
ばね38は、高い機械的特性を持つ金属、例えばNi基合金、マルテンサイトまたは析出硬化ステンレス鋼等でできたストリップで形成される。ばね38は、デブリフィルタ20の対応する側面34の下側エッジおよび上側エッジに平行に向けられるべき伸張方向Sに成形され、引き延ばされる(図4の平面に垂直)。
【００３６】
ばね38は、側方下側部分44と側方上側部分46との間に中央部分42を含む。下側部分44および上側部分46は、側面34に支えられるように構成される。中央部分42は、圧縮性をばね38に与えるように膨らまされる。ばね38は、中央部分42を側面34の方へ押すことによって圧縮できる。
【００３７】
中央部分42は、下部48および上部50を互いに関してならびに下側部分44および上側部分46に関してある角度で含む。下部48は、下側部分44から上方へ斜めにかつ側面34から離れて外向きに延びる。上部50は、上側部分46から下方へ斜めにかつ側面34から離れて外向きに延びる。下部48および上部50は、中央部分42の頂点で相互に接続する。
【００３８】
ばね38は、デブリフィルタ20を軸方向に保持するために、デブリフィルタ20の側面34の下側エッジを把持するための把持用構造部を含む。把持用構造部はここでは、下部48に関してわずかに鋭角で下側部分44から延びるフランジ52によって形成される。
【００３９】
ばね38は、任意の適切な方法でデブリフィルタ20に取り付けられる。下側部分44は好ましくは、デブリフィルタ20に関して固定され、一方上側部分46は、中央部分42の弾性変形を可能にするために側面34に沿って自由にスライドできる。例示される実施形態では、ばね38が、デブリフィルタ20の正面33と側面34の両方に取り付けられるとき、フランジ52は、下方へ曲げられ、対応するたわみ力は、ばね38を側面34に接触させ、それを軸方向に保持することにつながる。
【００４０】
代替実施形態では、下側部分44は、例えば溶接またはねじ留めまたはリベット留めによってデブリフィルタ20に固定されてもよい。
【００４１】
図4で例示するように、溝40は、ばね38の中央部分42を受け入れるように構成される。溝40は、下側壁54および上側壁56によって側壁26の内面28に区切られる。
【００４２】
ばね38および溝40は、デブリフィルタ20の側面34と筐体24の内面28との間の隙間35の方向Sでの実質的に全長にわたって延びる。ばね38は、中央部分42が溝40にスナップ嵌合されるように構成される。ばね38はより具体的には、膨れた中央部分42の下部48が下側壁54に横方向に接触して支えられるように構成される。ばね38および溝40の下側壁54は、好ましくは実質的に溝40の全長にわたって延びる接触線に沿って互いに接触する。
【００４３】
ばね38は、側面34と内面28との間の隙間35を密封し、それ故にクーラントおよびデブリがデブリフィルタ20を迂回するのを防止する。
【００４４】
ばね38はさらに、デブリフィルタ20を内面28から離して横方向に移動させるように構成される。この目的を達成するために、ばね38は、デブリフィルタ20が筐体24に挿入されるとき圧縮されるように構成される。
【００４５】
ばね38は、デブリフィルタ20を下側タイプレート16の方へ軸方向に移動させるように構成される。
【００４６】
例示される実施形態では、下部48は、外向きにかつ上方へ傾けられ、下側壁54に押し付けられる。結果として、反力が、デブリフィルタ20に内向きにかつ上方へ与えられる。反力は、内向きに向いた横方向成分および上方へ向いた軸方向成分を有する。
【００４７】
横方向成分に起因して、デブリフィルタ20の周りに分配されたばね38は、デブリフィルタ20を筐体24の中心に置く。軸方向成分に起因して、ばね38は、デブリフィルタ20を下側タイプレート16の方に軸方向上方へ押す。ばね38はそれ故に、デブリフィルタ20を効率の良い方法で筐体24の内部で軸方向に保持し、デブリフィルタ20の意図しない除去を防止する。
【００４８】
しかしながら、ばね38の締め付け力に打ち勝つようにデブリフィルタ20を下方へ引き下ろすことによってデブリフィルタ20を自発的に除去することは、可能である。損傷を受けたデブリフィルタはそれ故に、損傷を受けたデブリフィルタを簡単に抜き取り、筐体24内部への簡単な軸方向上方挿入によってそれを新しいデブリフィルタと交換することによって容易に交換可能である。
【００４９】
提示される実施形態では、ばね38は、デブリフィルタ20の側面34に接触して置かれ、筐体24の内面28に形成された溝40にスナップ嵌合される。別法として、ばねは、筐体24の内面28に接触して置かれ、デブリフィルタ20の側面34に形成された溝にスナップ嵌合されてもよい。
【００５０】
図4で見えるように、スカート18は、溝40と下側タイプレート16との間で軸方向に位置する内部正方形周囲肩部58を含む。肩部58は、下側タイプレート16からある距離に位置する。肩部58は、下方へ向いている。肩部58は、デブリフィルタ20の外周より小さい内周を有する。デブリフィルタ20の上側正面33の外周は、ばね38の影響下で肩部58に軸方向に接する。
【００５１】
ばね38のために、デブリフィルタ20はそれ故に、溝40の下側壁54と肩部58との間で軸方向に締め付けられて軸方向の動きを回避する。デブリフィルタ20は、下側タイプレート16を通ってクーラントを適切に流すために下側タイプレート16から軸方向にある距離を置いて保持される。
【００５２】
さらに、上側正面33の外周が肩部58に押し付けられることで、デブリが隙間35を通ってデブリフィルタ20を迂回するのを防止する補助的密封接触がもたらされる。
【００５３】
本発明は、沸騰水型原子炉(BWR)および加圧水型原子炉(PWR)で使用するための核燃料アセンブリのための下側ノズルに適用される。
【００５４】
それはまた、ロシア型加圧水型原子炉(Water-Water Energetic Reactor)(VVER)などの他のタイプの軽水炉(LWR)で使用するための核燃料アセンブリのための下側ノズルに適用されてもよい。
【００５５】
従って、一般的な方法で、本発明は、水冷式原子炉で使用するための核燃料アセンブリのための下側ノズルに、より一般的には下側および上側ノズルに適用される。
【符号の説明】
【００５６】
2  核燃料アセンブリ
4  燃料棒
10  スペーサグリッド
12  下側ノズル
14  上側ノズル
16  下側タイプレート
18  スカート
20  デブリフィルタ
21  フィルタ用スクリーン
22  貫通開口
24  筐体
26  側壁
28  内面
32  開口部
33  正面
34  側面
35  隙間
36  固定手段
38  ばね
40  溝
42  中央部分
44  側方下側部分
46  側方上側部分
48  下部
50  上部
52  フランジ
54  下側壁
56  上側壁
58  肩部
A-A  軸
L  縦方向中心軸
S  伸張方向
【図１】
0005823605.tif 000002
【図２】
0005823605.tif 000003
【図３】
0005823605.tif 000004
【図４】
0005823605.tif 000005
【図５】
0005823605.tif 000006