(57)【要約】 【課題】炉心への燃料集合体の装荷作業の際に制御棒頂部への乗り上げを防止し、従来より作業性向上を図ることのできる燃料集合体用下部タイプレートの提供。【解決手段】分割面の無い一体形状の燃料集合体用下部タイプレートにおいて、角筒状本体部下端から縮径状に延在するノーズコーン部の外周面がノーズコーン部下端の円筒部との境界部から角筒状本体部の下端外周縁に亘る少なくとも角筒四隅の領域で縦軸心方向と交差する向きの段差面の無い滑らかな曲面及び傾斜面によって角筒状本体部下端外周縁に連続するものとした。【選択図】      図１
2008180666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料棒と水管の下部を支持するための挿入孔及び冷却水流通孔を上面に有する角筒状本体部と、角筒状本体部の下端から縦軸心方向の下部へ向かって縮径状に延在する中空のノーズコーン部と、ノーズコーン部の下端に設けられた円筒部とを分割面の無い一体形状に備え、円筒部の開口に流入する冷却材をノーズコーン部の内部から角筒状本体部の冷却水流通孔及び水管へ導く燃料集合体用下部タイプレートにおいて、
前記ノーズコーン部の外周面が、前記円筒部との境界部から前記角筒状本体部の下端外周縁に亘る少なくとも角筒四隅の領域で前記縦軸心方向と交差する向きの段差面の無い滑らかな曲面及び傾斜面によって角筒状本体部の下端外周縁に連続していることを特徴とする燃料集合体用下部タイプレート。
【請求項２】
前記ノーズコーン部の外周面が、前記円筒部との境界部から前記角筒状本体部の下端外周縁に亘る全ての領域で前記縦軸心方向と交差する向きの段差面の無い滑らかな曲面及び傾斜面によって角筒状本体部の下端外周縁に連続していることを特徴とする請求項１に記載の燃料集合体用下部タイプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子炉用燃料集合体の下部タイプレートに関するものであり、詳しくは、下部タイプレートの下方形状に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３に示すように、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の燃料集合体１０は、多数本の燃料棒１１と１〜数本の水管１２とが、上下間に亘って複数箇所に配置されたスペーサグリッド１３によって互いに間隔をあけて正方格子状配列の束として支持されると共に、上部タイプレート２０および下部タイプレート２１によって上下両端が支持された後、角筒状のチャンネルボックス３０内に収容されて構成されるものである。
【０００３】
下部タイプレート２１は、主に角筒状本体部２２と、下部タイプレート下端の円筒部２５と、角筒状本体部２２の下端から円筒部２５の上端に亘って縦軸心方向の下部へ向かって縮径状に延在する中空のノーズコーン部２６とから構成されており、角筒状本体部２２の上面２３には燃料棒１１及び水管１２の下部端栓が挿入される挿入孔２４が形成され、通常、各挿入孔同士の間に冷却材を燃料集合体内に導入するための冷却材流通孔が形成されている。また、円筒部２５の下端にはその開口を跨ぐように等角度間隔で配置された複数本のバンドからなる略円錐状のノーズピース部２８が設けられている。従って、このノーズピース部２８から円筒部２５の開口に流入する冷却材はノーズコーン部２６の内部から角筒状本体部２２の冷却水流通孔及び水管へ導かれるものである。
【０００４】
また、従来の下部タイプレートにおいて、角筒状本体部２２からノーズコーン部２６、円筒部２５、更にはノーズピース部２８までが分割面の無い一体形状に成形されたものでは、図４に示すようなノーズコーン部２６の上方の角筒四隅の領域に傾斜曲面が不連続となる段差部（２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ）が形成されている（例えば、特許文献１参照。）。この段差部は、角筒状本体部の上面と平行な段差面を有し、挿入孔を形成する際やまた挿入孔の検査の際に基準として利用されるものである。即ち、この段差面で下部タイプレートを治具上に載置し、固定することによって被加工面の水平度を確保し、挿入口の形成や検査を行っている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１４１８６５号公報（図１ｂ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図５に示すように、燃料集合体１０は原子炉炉心の上部格子板１００および制御棒１０１で区切られたセル内に燃料交換機によって装荷される。この装荷作業は、燃料集合体１０を対象セル上方に吊り下げ、徐々に下降させていくものである。従って、まず下部タイプレートの下端からセル内へ挿入されていくことになる。
【０００７】
しかしながら、この原子炉炉心への燃料棒集合体の装荷作業は水深１０ｍ程度の位置で遠隔操作によって行われるため、燃料集合体とセルとの高精度な位置合わせは非常に困難であり、セル内を下降する下部タイプレートの中心軸がセル中心から大きくずれて制御棒の頂部が下部タイプレートの傾斜部に接してしまうこともある。
【０００８】
通常、ノーズピース部及びノーズコーン部はその略テーパー形状により、下部タイプレートからセル内への挿入をスムーズに案内するものであり、制御棒の頂部をノーズコーン部の傾斜面に沿わせて下部タイプレートは下降を続けられるが、接している部分が下部タイプレートの四隅段差部であると、前記段差部が制御棒の頂部に達し、この段差部が制御棒頂部に乗り上げた状態で下部タイプレートが止まり、それより先に下降できなくなってしまう。
【０００９】
しかも、段差部は最も制御棒頂部に接触し易い角筒四隅領域に形成されており、制御棒頂部への乗り上げを生じ易くしている。さらに燃料束を覆うチャンネルボックスは照射によって湾曲化するが、これは燃料が進むにつれて増大する。このようなチャンネルボックスが湾曲した燃料集合体の装荷においては、セルの中心からの偏心が大きくなり、下降の際に下部タイプレートの段差部が制御部頂部に乗り上げる確率が高くなる。
【００１０】
このように下部タイプレートの段差部が制御部頂部に乗り上げてしまった場合は、一旦降下作業を停止して燃料集合体を上昇させ、水平方向位置を調整してから下降作業を再開するという操作をやり直すこととなる。このようなやり直しが行われると、その分、装荷作業に余計な時間がかかり、作業効率が低下するが、燃料集合体の装荷は予め燃料交換作業工程として日程が組まれており、工程に遅れが生じると原子炉定期検査全体の工程に大きく影響を及ぼすこともあり得る。
【００１１】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、原子炉炉心への燃料集合体の装荷作業の際に下部タイプレートの制御棒頂部への乗り上げを防止し、従来より作業性向上を図ることのできる燃料集合体用下部タイプレートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係る燃料集合体用下部タイプレートは、燃料棒と水管の下部を支持するための挿入孔及び冷却水流通孔を上面に有する角筒状本体部と、角筒状本体部の下端から縦軸心方向の下部へ向かって縮径状に延在する中空のノーズコーン部と、ノーズコーン部の下端に設けられた円筒部とを分割面なく一体形状に備え、円筒部の開口に流入する冷却材をノーズコーン部の内部から角筒状本体部の冷却水流通孔及び水管へ導く燃料集合体用下部タイプレートにおいて、前記ノーズコーン部の外周面が、前記円筒部との境界部から前記角筒状本体部の下端外周縁に亘る少なくとも角筒四隅の領域で前記縦軸心方向と交差する向きの段差面の無い滑らかな曲面及び傾斜面によって角筒状本体部の下端外周縁に連続しているものである。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明に係る燃料集合体用下部タイプレートは、請求項１に記載の燃料集合体用下部タイプレートにおいて、前記ノーズコーン部の外周面が、前記円筒部との境界部から前記角筒状本体部の下端外周縁に亘る全ての領域で前記縦軸心方向と交差する向きの段差面の無い滑らかな曲面及び傾斜面によって角筒状本体部の下端外周縁に連続しているものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、燃料集合体用下部タイプレートのノーズコーン部の角筒状本体部下端外周縁から円筒部との境界部に亘る外周面のうち、少なくとも角筒四隅の領域を下部タイプレートの縦軸心方向と交差する向きの段差面が無い滑らかな曲面及び傾斜面として角筒状本体部下端外周縁にノーズコーン部外周面を連続させたことによって、原子炉炉心セル内への装荷作業の際に制御棒頂部に最も接触しやすい角筒四隅における段差部の制御棒頂部への乗り上げがないため、装荷作業の停止及びやり直し等の作業も必要なくなり、作業性も大幅に向上し、燃料交換作業工程の遅れもなくなるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、主に角筒状本体部とその下端から縮径状に延在する中空のノーズコーン部とその下端に設けられた円筒部とから分割面の無い一体形状で構成される燃料集合体用下部タイプレートにおいて、ノーズコーン部の外周面が、前記円筒部との境界部から前記角筒状本体部の下端外周縁に亘る少なくとも角筒四隅の領域で前記縦軸心方向と交差する向きの段差面の無い滑らかな曲面及び傾斜面によって角筒状本体部の下端外周縁に連続しているものである。即ち、ノーズコーン部の角筒状本体部下端外周縁から円筒部との境界部に亘る外周面のうち、少なくとも原子炉炉心セル内への装荷作業の際に制御棒頂部に最も接触しやすい角筒四隅の領域を下部タイプレートの縦軸心方向と交差する向きの段差面が無い滑らかな曲面及び傾斜面で構成することにより、炉心への装荷作業の際にセル内下降挿入時に角筒四隅における段差面の制御棒頂部への乗り上げを無くしたものである。
【００１６】
これにより、本発明の下部タイプレートにおいては、燃料集合体の装荷作業の停止及びやり直し等の作業も必要なくなり、作業性も大幅に向上して、予め定められた原子炉定期検査全体の日程に影響を及ぼすような燃料交換作業工程の遅れもなくなる。上記下部タイプレートの縦軸心方向とは、燃焼集合体の縦軸心方向と合致するものである。
【００１７】
なお、従来はノーズコーン部の角筒四隅に設けた段差部によって上面加工の際に水平度を出して治具上に下部タイプレートを固定していたが、本発明においては、角筒四隅の領域に段差部を設けないものであるため、水平固定のための基準となる段差面をノーズコーン部の他の外周面に設けてもよい。この場合、ノーズコーン部の角筒四隅以外の外周面は、角筒四隅に比べればセル内への下降挿入時に制御棒頂部に接触することは極めて少ないため、作業性に対する悪影響は殆どない。
【００１８】
しかしながら、このような制御棒頂部への乗り上げの可能性のある段差面は、ノーズコーン部外周面に全く設けない方がより望ましい。即ち、円筒部との境界部から角筒状本体部の下端外周縁に亘る全ての領域で段差面の無い滑らかな曲面及び傾斜面によってノーズコーン部外周面が構成されるものとする。これによって、セル内への下降挿入の際にノーズコーン部外周面のいずれに制御棒頂部が接しても、その滑らかな曲面および傾斜面によって当初はその軸心がセルの中心から離れて下降していた下部タイプレートはセルの中心寄りに案内されながらスムーズにセル内に挿入されていく。また、チャンネルボックスの湾曲により燃料集合体自体が偏心してしまっていてノーズコーン部外周面に制御棒頂部が接触しやすい状態であっても同様にセル内にスムーズに挿入される。
【実施例】
【００１９】
本発明の一実施例による燃料集合体用下部タイプレートとして、ノーズコーン部の外周面の全領域に亘って下部タイプレート縦軸心方向と交差する向きの段差面が形成されていないものを図１に示す。図１（ａ）は本実施例による下部タイプレートを下方から見た概略平面図であり、図１（ｂ）は、本実施例による下部タイプレートの治具固定状態を示す概略側面図である。
【００２０】
本実施例における下部タイプレート１は、角筒状本体部２とその下端から縮径状に延在する中空のノーズコーン部６とその下端に設けられた円筒部５およびノーズピース部Ｐとから主に構成されるものであり、上面３には燃料棒及び水管の下部端栓が挿入される挿入孔４が形成され、各挿入孔４同士の間に冷却材を燃料集合体内に導入するための冷却材流通孔が形成されている。
【００２１】
本下部タイプレート１においては、円筒部５との境界部から角筒状本体部２の下端外周縁に亘って角筒四隅（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）を含むノーズコーン部外周面の全ての領域を縦軸心方向と交差する向きの段差面の無い滑らかな曲面及び傾斜面のみによって構成したものである。従って、この下部タイプレート１により、燃料集合体の原子炉炉心への装荷作業において、下部タイプレート１からセル内に下降挿入する際に、制御棒頂部がノーズコーン部６の外周面のどこに接しても、制御棒頂部に乗り上げるような段差面はなく、滑らかな曲面及び傾斜面に沿わせることができるため、そのままスムーズにセル内へ下部タイプレート１から燃料集合体全体の下降挿入を進めることができ、作業停止も位置調整後のやり直しもする必要もなくなり、燃料交換工程の作業性は非常に優れたものとなる。
【００２２】
なお、上記の如き構成を備えた本実施例による下部タイプレート１は、特別にコストのかかる複雑な製造工程を必要とせず、例えば図２の工程に示すようなロストワックス精密鋳造法により簡便に製造することができる。具体的には、まず金型で下部タイプレートのワックスモデル成形し、そのワックスモデルを耐火性材料でコーティングする。このコーティング層の内側のワックスを加熱消失（脱ワックス）させて分割面の無い一体形状の鋳型を製作する。得られた鋳型に溶解したステンレス鋼鋳鋼を流し込む（鋳造）。型ばらしした後、熱処理を行って下部タイプレート鋳鋼品を得る。この下部タイプレート鋳鋼品が、機械加工により所定の寸法に仕上げられ、脱脂、洗浄を行って、目的の下部タイプレートとなる。
【００２３】
なお、上記機械加工の際に、下部タイプレート上面に挿入口が形成される。この加工工程は、下部タイプレートを治具上に固定した状態で行うが、この際、被加工面である上面の水平度を確保する必要がある。このように上面の水平度を確保して下部タイプレートを固定する治具としては、従来はノーズコーン部に形成された段差面を利用したものがあったが、本実施例による下部タイプレートは、ノーズコーン部の外周面全面に亘ってこのような段差面が形成されていないものであるため、従来の治具を用いる必要はなく、本実施例の下部タイプレートを固定できると共に上面の水平度を確保できる治具であれば、種々の構成の治具を採用することができる。
【００２４】
しかしながら、できるだけ構成が簡単でありながらも水平度の確保が容易であるものが望まれる。例えば、通常下部タイプレートの円筒部は、その開口面が上面と平行であり、上面と直交する縦軸心方向と円筒軸とは合致して形成されているため、この円筒部を水平度の確保に利用したものが挙げられる。具体的には、図１（ｂ）に示すように、ノーズコーン部６の四側面の傾斜面のうちの少なくとも対向する一対の傾斜面に同じ傾斜角度の支持面９ａで下方から当接して下部タイプレート１を支持するノーズコーン部支持部９と、円筒部５をその開口面が水平状態となるように外周方向から挟持する円筒部保持装置８を備えた治具７を用いれば、容易に下部タイプレート１を上面３が水平状態で固定することができる。
【００２５】
即ち、この治具７においては、一対以上の支持面９ａ上にノーズコーン部６を載置するだけで、その自重で下部タイプレート１はノーズコーン部支持部９で支持されるが、この時、上面３はほぼ水平に近い状態が得られる。このノーズコーン部支持部９上に載置した状態にて、円筒部保持装置８により円筒部５がその開口面が水平状態となるよう挟持されることによって、円筒部５の位置決めに伴って下部タイプレート１が全体的に位置調整され、円筒部５の開口面と平行な上面３においても水平度が確保される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例による下部タイプレートの概略構成図であり、（ａ）は下方（円筒部開口）から見た平面図、（ｂ）は治具固定状態にある本下部タイプレートの側面図である。
【図２】本実施例による下部タイプレートの製造方法の一例を示す工程図である。
【図３】従来の燃料集合体の一例を示す概略縦断面図である。
【図４】従来の下部タイプレートの構成を示す下方から見た平面図である。
【図５】一般的な燃料集合体の原子炉炉心のセル内装荷状態を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
１，２１：下部タイプレート
２，２２：角筒状本体部
３，２３：上面
４，２４：挿入孔
５，２５：円筒部
６，２６：ノーズコーン部
Ｐ，２８：ノーズピース部
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ：（ノーズコーン部の）角筒四隅
７：固定治具
８：円筒部保持装置
９：ノーズコーン部支持部
９ａ：支持面
１０：燃料集合体
１１：燃料棒
１２：水管
１３：スペーサグリッド
２０：上部タイプレート
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ：段差部
３０：チャンネルボックス
１００：上部格子板
１０１：制御棒
【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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