(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
核燃料集合体が炉心内に配置されており、該炉心は上部炉心支持板を有し、前記核燃料集合体は上部タイプレートを備えている、加圧水型原子炉の核燃料集合体の放射線誘導成長を検出する放射線誘導成長指示装置において、
非弾性的な圧縮性構造部材を有し、
該部材は、上部タイプレートと上部炉心支持板との間に設けられ、かつ、該上部タイプレートの上面に取り付け又は固定されており、
該核燃料集合体の放射線誘導成長の結果、上部炉心支持板に相対して該上部タイプレートが動くことにより、前記部材は圧縮されるように構成されている、
ことを特徴とする放射線誘導成長指示装置。
【請求項２】
前記非弾性的な圧縮性構造部材は中空管である、請求項１記載の放射線誘導成長指示装置。
【請求項３】
前記中空管は、４．５４ｋｇ（１０ポンド）以下の圧縮力の作用により圧縮される、請求項２記載の放射線誘導成長指示装置。
【請求項４】
前記中空管は壁を有し、かつ、前記中空管は、前記中空管の長さ方向および／又は前記中空管の周に沿った径方向に、前記壁を貫いて伸びる穴を有する、請求項３記載の放射線誘導成長指示装置。
【請求項５】
前記非弾性的な圧縮性構造部材はロッドであり、前記ロッドは前記燃料集合体の上部タイプレート上面の穴に圧入する一方の端部を有し、その結果、前記燃料集合体が放射線により照射され、放射線誘導成長が生じると、前記ロッドは前記穴にさらに押し込まれる、
請求項１記載の放射線誘導成長指示装置。
【請求項６】
前記ロッドは、４．５４ｋｇ（１０ポンド）以下の圧縮力の作用により該穴の中へ圧入される、請求項５記載の放射線誘導成長指示装置。
【請求項７】
核燃料集合体が炉心内に配置されており、該炉心は上部炉心支持板を有し、前記核燃料集合体は上部タイプレートを備えている、加圧水型原子炉の核燃料集合体の放射線誘導成長を検出する放射線誘導成長指示装置において、
ロッドを有し、
該ロッドは、上部タイプレートと上部炉心支持板との間に設けられており、
前記ロッドの一端部は上部タイプレート上面の穴に圧入するようになっており、
前記ロッドの第２の端部は上部炉心支持板と接触しており、その結果、放射線誘導成長の結果、上部炉心支持板に対して核燃料集合体が動くことにより、前記第２の端部は、前記一端部を前記穴に向かってさらに圧入する、
ことを特徴とする放射線誘導成長指示装置。
【請求項８】
前記上部タイプレート上面の穴は、上部タイプレート内部へ所定深さだけ延びており、
それにより、放射線誘導成長の結果である、上部炉心支持板へ向かう核燃料集合体の移動に相当する距離だけ、前記ロッドは前記穴へ圧入される、請求項７記載の放射線誘導成長指示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は核燃料集合体に関し、より詳細には原子炉内の核燃料集合体の放射線誘導成長を検出するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉は定期的にメンテナンスおよび検査しなくてはならないだけでなく、燃料を補給しなくてはならない。燃料補給作業は、炉心上の原子炉容器内に配置されている設備および装置の取り外しを伴う。炉心は核燃料集合体からなっており、各炉心は核燃料棒を有する。炉心はスペーサならびに上部および下部タイプレートにより相互に平行に固定または支持されている。核燃料集合体は炉心内で下部炉心支持板により支持され、上向きに上部炉心支持板へ延びている。上部炉心支持板は燃料集合体上部の位置を合わせる。燃料集合体はその下端において下部炉心支持板内の所定位置に位置しており、従って燃料集合体は相互に平行である。集合体の上部タイプレートは圧縮ばねを備えており、集合体を下部炉心支持板に常時しっかりと据え付けるようにしている。
【０００３】
核燃料集合体のスパンに沿った上部タイプレートの固体部分の上面と、原子炉の上部炉心支持板の下面との距離は、原子炉の運転による集合体の放射線誘導成長（radiation induced growth）に対する可用な空間を決める。
【０００４】
現在の手法を用いて核燃料集合体の長さおよび成長を検出し、集合体が成長するうえで可用な空間を評価するには、複雑かつ著しく不確かな結果を得る可能性のある測定および計算が必要である。ここで評価するのは、燃料集合体のタイプレート圧縮ばねが上部炉心支持板の下面に接触し、この面に対して任意量だけ圧縮された後の、集合体の成長に対する可用な空間である。上部タイプレートと上部炉心支持板との間のギャップを直接測定する手法は現在知られていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上部タイプレートと上部炉心支持板との間のギャップを検出し、ひいては放射線誘導成長に起因する核燃料集合体成長を検出するための装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題は本発明により、核燃料集合体が炉心内に配置されており、該炉心は上部炉心支持板を有し、前記核燃料集合体は上部タイプレートを備えている、加圧水型原子炉の核燃料集合体の放射線誘導成長を検出する放射線誘導成長指示装置を次のように構成することにより解決される。すなわち、当該指示装置は非弾性的な圧縮性構造部材を有し、該部材は、上部タイプレートと上部炉心支持板との間に設けられており、前記部材は前記上部タイプレートに固定されており、上部炉心支持板と接触している。このため、放射線誘導成長の結果、上部炉心支持板に対して核燃料集合体が動くことで、前記部材が圧縮される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例によると、加圧水型原子炉の核燃料集合体の放射線誘導成長を検出する放射線誘導成長指示装置であって、前記核燃料集合体は炉心内に配置されており、該炉心は上部炉心支持板を有し、前記核燃料集合体は上部タイプレートを備えている放射線誘導成長指示装置は、非弾性的な圧縮性構造部材を有する。この部材は、上部タイプレートと上部炉心支持板との間に設けられており、前記上部タイプレートに固定されており、上部炉心支持板と接触している。放射線誘導成長の結果、上部炉心支持板に対して核燃料集合体が動くことにより、前記部材は圧縮される。
【０００８】
本発明の別の実施例によると、加圧水型原子炉の核燃料集合体の放射線誘導成長を検出する放射線誘導成長指示装置であって、前記核燃料集合体は炉心内に配置されており、該炉心は上部炉心支持板を有し、前記核燃料集合体は上部タイプレートを備えている放射線誘導成長指示装置は、ロッドを有する。このロッドは、上部タイプレートと上部炉心支持板との間に設けられており、近位端部は上部タイプレート上面に形成された開口部に配置されており、前記ロッドの遠位端部は上部炉心支持板と接触している。放射線誘導成長の結果、上部炉心支持板に対して核燃料集合体が動くことにより、近位端部は前記開口部にさらに圧入される。
【０００９】
【実施例】
図１に加圧水型原子炉（ＰＷＲ）核燃料集合体１０を示す。この集合体は、下部タイプレート１２、ガイドチューブ１４、スペーサグリッド１６、燃料棒１８、計測管２８、上部タイプレート３７、およびタイプレート圧縮ばね３９を有し、スペーサグリッド１６は前記ガイドチューブに沿って間隔をおいて配置されており、燃料棒１８は半径方向に間隔をおいて配置されており、スペーサグリッド１６に支持されており、上部タイプレート３７は前記ガイドチューブの上端に取り付けられている。各燃料棒１８は概して核燃料ペレット２０、上端プラグ２２、および下端プラグ２４を備えている。核燃料ペレットは核分裂性材料からなり、上端および下端プラグは燃料棒を封じている。プレナムばね２６が燃料棒内におけるペレットの位置を維持する。冷却材／減速材である水は燃料集合体中を上向きにポンプで汲み上げられ、それにより燃料棒が発生した熱が除去される。制御棒３０を用いて核分裂反応を制御するが、この棒はガイドチューブ１４内に設けられている。複数の制御棒がグループに分けられており、各制御棒はラジアルアーム３２を備えるが、このアームは中心円筒形部材３４において相互に連係しており、それにより制御棒クラスタ制御機構３６を形成する。この機構により、クラスタ内の制御棒を縦方向に上下してガイドチューブに、従って燃料集合体に出し入れする。加圧水型原子炉燃料集合体の上部タイプレート３７は、上部炉心支持板９０の位置合わせピン９２を上部タイプレートの位置合わせ穴内に配置できるように設計されている。
【００１０】
図２は典型的なＰＷＲ核燃料集合体上部であり、上部タイプレート３７および上部炉心支持板９０が示されているが、位置合わせピン９２は上部タイプレート内の位置合わせ穴３８内に配置されている。タイプレート圧縮ばね３９は図を簡単にするために省略してある。
【００１１】
本発明によると、放射線誘導成長指示装置が設けられているが、この装置においてはデバイスが上部タイプレート上面に取り付けまたは固定されている。さらにこのデバイスは上部タイプレートと上部炉心支持板との間に設けられており、かつ圧縮されると既知の燃料集合体の上部タイプレートの高さ寸法に対して高さが減少する。前記デバイスは上部タイプレートと上部炉心支持板との間で圧縮される。この圧縮は、集合体の炉心内への配置後、および上部炉心支持板の所定場所への配置後に、核燃料集合体の放射線誘導成長の結果だけでなく、燃料集合体とこれを取り巻く炉心構造体との間の熱膨張の差により生じる。塑性的に変形する、または力により非弾性的に圧縮されるデバイスを設けることにより、燃料集合体上部タイプレートと上部炉心支持板との間の、集合体の膨張に対して可用なギャップを検出できる。この検出は燃料サイクルの最後に、デバイスの圧縮された高さを測定するための測定ツールによりおこなう。
【００１２】
本発明の実施例によると、肉薄の管または中空管を燃料集合体の上部タイプレートの所定場所、すなわち管が原子炉の上部炉心支持板と相互作用できる場所に固定する。また肉薄の管または中空管は、上部タイプレートと上部炉心支持板との間のギャップが、熱膨張および／または燃料集合体の放射線誘導成長により減少すると共に次第につぶれる。この管は相対的に中程度の力（例えば４．５４ｋｇ（１０ポンド）以下）で圧縮され、燃料の補給またはその他の炉心のメンテナンスを行うために上部炉心支持板を取り外しても、塑性的に変形された形状を維持する。この管は、はちの巣模様に並んだ穴を周方向および長さ方向に有してもよい。
【００１３】
第２の実施例では、ロッドまたはロール型ピンを燃料集合体の上部タイプレート上面の穴に圧入する。ロッドまたはピンの高さは、燃料集合体を原子炉内に設置したときに、ロッドまたはピンが上部炉心支持板の下面にも接触するように選択する。燃料集合体が放射線により照射され、放射線誘導成長が生じると、ピンは穴にさらに押し込まれる。この穴は、核燃料集合体の全成長能力（full growth potential）に見合うだけピンを圧入するのに十分な深さまで、前もってあけておく。
【００１４】
図３に放射線誘導成長指示装置５０を示す。この装置は管５２を備え、この管は燃料集合体の上部タイプレート３７と上部炉心支持板９０（図１にも示す）との間に配置されている。管５２は、管壁内に延びる開口部５４を有してもよく、この開口部は管の周に沿った任意の軸方向および／または半径方向の位置に配置されている。
【００１５】
本発明の第２の実施例では、図４（および図１）に示した放射線誘導成長指示装置５０は、ロッドまたはロール型ピン５６を有し、これは上部タイプレート３７の穴４０に圧入される。図４に示すように、ロッドまたはピン５６の高さは燃料集合体を原子炉内に設置したときに、ロッドまたはピンが上部炉心支持板９０の下面に接触するように選択される。燃料集合体が放射線により照射されると、ピンまたはロッド５６は穴４０にさらに押し込まれる。
【００１６】
典型的な原子炉の場合は、放射線誘導成長指示装置には約２．５４ｃｍ（１インチ）、より一般的には約２．０３ｃｍ（０．８インチ）の圧縮可能範囲が必要であるが、この範囲は上部タイプレートと上部炉心支持板との間のギャップを、燃料集合体の寿命にわたって示すための範囲である。デバイスの圧縮された高さは深さマイクロメータまたはその他任意の類似のツールにより測定して、それにより当分野で公知のように燃料検査をおこなう。前記任意の類似のツールは必要に応じて、または必要ならば改造する。
【００１７】
本発明は、可用な核燃料集合体と上部炉心支持板との間の距離を、燃料の燃焼度または照射線量の関数として正確に評価して、残りの核燃料集合体と上部炉心支持板との間の距離を検出し、それにより用いることのできる核燃料集合体の寿命または使用量を検出することを可能にする。
【００１８】
本発明について有利な実施例を参照しながら説明したが、当業者ならば本発明の範囲内で変形および変更が容易であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】加圧水型原子炉用の核燃料集合体を示す図である。
【図２】加圧水型原子炉燃料集合体上部、および上部タイプレート内に配置された上部炉心支持板の位置合わせピンを示す図である。
【図３】燃料集合体上部および図１の上部コア支持板であり、加圧水型原子炉核燃料集合体に対する放射線誘導成長指示装置の実施例を示す図である。
【図４】燃料集合体上部および図１の上部コア支持板であり、加圧水型原子炉核燃料集合体に対する放射線誘導成長指示装置の別の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１０    核燃料集合体
１８    燃料棒
３７    上部タイプレート
３８    位置合わせ穴
４０    穴
５０    放射線誘導成長指示装置
５２    管
５４    開口部
５６    ロッド
９０    上部炉心支持板
【図１】
0004690525.tif 000002
【図２】
0004690525.tif 000003
【図３】
0004690525.tif 000004
【図４】
0004690525.tif 000005