(57)【要約】【課題】  被覆管の内壁面の局部的な摩耗に起因する損傷を防止する。【解決手段】  プレナムスプリング８は、軸線１５が長手方向に向かって螺旋状に形成されている。すなわち、軸線１５の長手方向に荷重をかけていない状態で、二点鎖線で示す平均コイル径Ｒよりも外側に突出した複数の突出部８ｂが設けられている。また、被覆管の内径＞Ｒで、かつ被覆管の内径≦突出部８ｂの外径となるように形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料集合体を構成する被覆管内において燃料の移動を規制するために設けた原子燃料棒用円筒形圧縮コイルばねであって、軸線の長手方向に荷重をかけていない状態で、平均コイル径よりも外側に突出する突出部を複数設けたことを特徴とする原子燃料棒用円筒形圧縮コイルばね。
【請求項２】
請求項１記載の原子燃料棒用円筒形圧縮コイルばねにおいて、軸線が長手方向に向かって螺旋状に形成されていることを特徴とする原子燃料棒用円筒形圧縮コイルばね。
【請求項３】
請求項１記載の原子燃料棒用円筒形圧縮コイルにおいて、軸線が長手方向に向かって不連続な曲線に形成されていることを特徴とする原子燃料棒用円筒形圧縮コイルばね。
【請求項４】
請求項１記載の原子燃料棒用円筒形圧縮コイルにおいて、軸線が長手方向に向かって直線と曲線とによって形成されていることを特徴とする原子燃料棒用円筒形圧縮コイルばね。
【請求項５】
請求項１記載の原子燃料棒用円筒形圧縮コイルにおいて、軸線が長手方向に向かって傾斜の異なる複数の直線によって形成されていることを特徴とする原子燃料棒用円筒形圧縮コイルばね。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子炉の燃料集合体を構成する被覆管内に設けられ、燃料の移動を規制する原子燃料棒用円筒形圧縮コイルばねに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５（ａ）は、一般的な燃料集合体の構造を示す断面図、同図（ｂ）は同じく被覆管を使用した燃料棒の一部を破断して示す側面図、図６（ａ）は従来の原子燃料棒用圧縮コイルばねの側面図、同図（ｂ）は同じく原子燃料棒用圧縮コイルばねの一部が被覆管の内壁面に接触している状態を示した断面図である。
【０００３】
図５（ａ）に全体を符号１で示すものは、いわゆる９×９型の燃料集合体であって、この燃料集合体１においては、９行９列の正方格子状に配列された多数本の燃料棒２と、これら燃料棒２の中心に配置された太径のウォータロッド３とが燃料支持格子４によって保持されることによって正方格子状に束ねられている。これら燃料棒２とウォータロッド３とは、上部タイプレート５および下部タイプレート６によって固定されて燃料棒束とされ、この燃料棒束がチャネルボックス７によって包囲されることによって、燃料集合体１が構成されている。
【０００４】
同図（ｂ）において、燃料棒２は、上下端が開口しジルコニウム合金によって形成された被覆管９と、この被覆管９の上下の開口を閉塞する上部端栓１０、下部端栓１１と、被覆管９の内部に装填される多数の燃料ペレット１２と、被覆管９内に弾装された原子燃料棒用円筒形圧縮コイルばねとしてのプレナムスプリング８とによって構成されている。プレナムスプリング８は、上部端栓１０と燃料ペレット１２との間に圧縮した状態で介装され、燃料集合体１を組立ておよび燃焼中に、燃料ペレット１２が被覆管９内の移動を規制している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来のプレナムスプリング８は、図６（ａ）に示すように、通常の圧縮コイルばねを製造する場合と同様に１本の直線の軸線１５に対し、金属線を同じ半径になるようにして螺旋状に塑性変形することによって形成されている。このように、加工基準としての軸線１５がスプリング加工の中心を通る直線である場合、軸線方向に圧縮させる力が作用したときにプレナムスプリング８の全長が圧縮されると同時に折れ曲がり、折れ曲がった部位８ａが被覆管９の内壁面に接触する。このような折れ曲がりの発生は、プレナムスプリング８が、線径や線材の硬度といった外的な要因によって厳密に同じ半径に形成することがきわめて難しく、局部的な変形や不均一な変形が発生し易いことに起因する。圧縮時に折れ曲がった部位８ａが発生すると、同図（ｂ）に示すように、被覆管９の内壁面に接触する。このプレナムスプリング８は、上述したように、燃料集合体１を移送するときや組立ておよび燃焼中に、燃料ペレット１２が燃料棒２内で移動するのを規制してはいるが、その際に、軸線方向に僅かな収縮・伸長を繰り返している。この収縮・伸長を繰り返すときに、プレナムスプリング８の折れ曲がった部位８ａが接触している被覆管９の内壁面に負荷をかける。この場合、折れ曲がった部位８ａが１箇所ないしは僅かな箇所で発生すると、この折れ曲がった部位８ａにおいて被覆管９の内壁面に局部的かつ集中的に負荷がかかるとともに摩擦による摩耗が発生することになる。特に、今後、燃料集合体において燃料の高燃焼度化により、燃料集合体が上述した９×９型から１０×１０型または１１×１１型へ移行すると被覆管の径が小さくなり、これにともなって被覆管の厚みが薄くなると摩耗による損傷が生じるおそれがある。
【０００６】
本発明は上記した従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、被覆管の損傷を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、燃料集合体を構成する被覆管内において燃料の移動を規制するために設けた原子燃料棒用円筒形圧縮コイルばねであって、軸線の長手方向に荷重をかけていない状態で、平均コイル径よりも外側に突出する突出部を複数設けたものである。
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、軸線が長手方向に向かって螺旋状に形成されているものである。
請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明において、軸線が長手方向に向かって不連続な曲線に形成されているものである。
請求項４に係る発明は、請求項１に係る発明において、軸線が長手方向に向かって直線と曲線とによって形成されているものである。
請求項５に係る発明は、請求項１に係る発明において、軸線が長手方向に向かって傾斜の異なる複数の直線によって形成されているものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、原子燃料棒用圧縮コイルばねによる被覆管の内壁面への負荷が分散されるから、被覆管の内壁面の局部的な摩耗に起因する損傷を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明の請求項２に対応する第１の実施の形態を示す側面図である。
【００１０】
この第１の実施の形態におけるプレナムスプリング８は、軸線１５が長手方向に向かって螺旋状に形成されていることを特徴とするものである。すなわち、軸線１５の長手方向に荷重がかかっていない状態で、二点鎖線で示す平均コイル径Ｒよりも外側に突出した複数の突出部８ｂが設けられている。そして、被覆管の内径とプレナムスプリング８の平均コイル径Ｒとは、被覆管の内径＞Ｒとなるように形成され、かつ被覆管の内径と突出部８ｂの外径とは、被覆管の内径≦突出部８ｂの外径となるように形成されている。
【００１１】
このように形成されたプレナムスプリング８を絞りながら被覆管内に挿入すると、予め複数の突出部８ｂが被覆管の内壁面に接触する。この状態で、燃料集合体を移送するときや燃焼中に、プレナムスプリング８が軸線方向に微少な収縮・伸長を繰り返すが、この収縮・伸長を繰り返すときに、プレナムスプリング８の突出部８ｂが被覆管の内壁面に負荷をかける。この場合、突出部８ｂが複数設けられているため、被覆管の内壁面の一部に集中的に負荷がかかることになく分散されるから、被覆管の内壁面に局部的な摩擦を生じさせないために損傷させるようなことがない。
【００１２】
図２は本発明の請求項３に対応する第２の実施の形態を示す側面図である。
【００１３】
この第２の実施の形態においては、軸線１５が長手方向に向かって不連続な曲線に形成されていることを特徴とするものである。この場合にも、軸線１５の長手方向に荷重がかかっていない状態で、二点鎖線で示す平均コイル径Ｒよりも外側に突出した複数の突出部８ｂが設けられている。したがって、この第２の実施の形態においても、上述した第１の実施の形態と同様に、プレナムスプリング８を被覆管内に挿入すると、多数の突出部８ｂが被覆管の内壁面に接触する。このため、上述した第１の実施の形態と同様に、被覆管の内壁面の一部に集中的に負荷がかかることになく分散されるから被覆管の内壁面に局部的な摩擦を生じさせないために損傷させるようなことがない。
【００１４】
図３は本発明の請求項４に対応する第３の実施の形態を示す側面図である。
【００１５】
この第３の実施の形態においては、軸線１５が長手方向に向かって直線部分１５ａと曲線部分１５ｂとによって形成されていることを特徴とするものである。この場合にも、曲線部分１５ｂに対応した部位において、二点鎖線で示す平均コイル径Ｒよりも外側に突出した突出部８ｂが形成され、この突出部８ｂが複数設けられている。したがって、この第３の実施の形態においても、上述した第１および第２の実施の形態と同様に、プレナムスプリング８を被覆管内に挿入すると、多数の突出部８ｂが被覆管の内壁面に接触する。このため、被覆管の内壁面の一部に集中的に負荷がかかることになく分散されるから被覆管の内壁面に局部的な摩擦を生じさせないために損傷させるようなことがない。
【００１６】
図４は本発明の請求項５に対応する第４の実施の形態を示す側面図である。
【００１７】
この第４の実施の形態においては、軸線１５が長手方向に向かって傾斜の異なる複数の直線１５ｃによって形成されていることを特徴とするものである。この場合にも、二点鎖線で示す平均コイル径Ｒよりも外側に突出した複数の突出部８ｂが設けられている。したがって、この第３の実施の形態においても、上述した第１ないし第３の実施の形態と同様に、プレナムスプリング８を被覆管内に挿入すると、多数の突出部８ｂが被覆管の内壁面に接触する。このため、被覆管の内壁面の一部に集中的に負荷がかかることになく分散されるから被覆管の内壁面に局部的な摩擦を生じさせないために損傷させるようなことがない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の請求項２に対応する第１の実施の形態を示す側面図である。
【図２】本発明の請求項３に対応する第２の実施の形態を示す側面図である。
【図３】本発明の請求項４に対応する第３の実施の形態を示す側面図である。
【図４】本発明の請求項５に対応する第４の実施の形態を示す側面図である。
【図５】同図（ａ）は一般的な燃料集合体の構造を示す断面図、同図（ｂ）は同じく被覆管を使用した燃料棒の一部を破断して示す側面図である。
【図６】同図（ａ）は従来の原子燃料棒用圧縮コイルばねの側面図、同図（ｂ）は同じく原子燃料棒用圧縮コイルばねの一部が被覆管の内壁面に接触している状態を示した断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１…燃料集合体、２…燃料棒、８…プレナムスプリング（原子燃料棒用円筒形圧縮コイルばね）、８ｂ…突出部、９…被覆管、１０…上部端栓、１１…下部端栓、１２…燃料ペレット（原子燃料）、１５…軸線、１５ａ…直線部分、１５ｂ…曲線部分、１５ｃ…傾斜の異なる直線。
【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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