(57)【要約】【課題】案内管と燃料集合体下方ノズルとの間に最下段グリッドを取外し可能に固定するためのグリッド・インサートが内部に固定された最下段グリッド集合体を提供する。【解決手段】  原子燃料セルの最下段グリッドの内部にはグリッド・インサートが固定されている。グリッド・インサートは下端部に内方へ張出した保持突縁を有する管体である。最下段グリッドは、下方ノズルの孔及びグリッド・インサートの下端部を貫通して案内管と係合することによって保持突縁を案内管の端部固定手段と下方ノズルとの間に挟持する機械的ファスナを介して下方ノズルに固定される。本発明は最下段グリッドを下方ノズルに固定する方法をも提供する。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
最下段グリッド集合体を含む複数のグリッド集合体と、機械的ファスナが挿通されるように整形された下端部を有する複数の案内管とによって複数の燃料棒が固定される燃料集合体の最下段グリッドであって、
互いにほぼ平行に配列された第１の複数のグリッド・ストラップ；
互いにほぼ平行に且つ第１の複数のグリッド・ストラップとほぼ直交するように配列され、第１の複数のグリッド・ストラップと交差することによってほぼ正方形のセルから成るマトリックスを形成する第２の複数のグリッド・ストラップ；
周縁グリッド・ストラップ；及び
案内管と燃料セルの下方ノズルとの間に挟持されるように構成され、グリッド集合体を下方ノズルに機械的に固定する手段から成る、燃料集合体の最下段グリッド。
【請求項２】
グリッド集合体を燃料集合体の下方ノズルに固定する手段がセルの少なくとも１つの内部に固定されるグリッド・インサートを含み、グリッド・インサートが管状であって上端部及び下端部を有し、下端部が内方へ張出した保持突縁を有し、グリッド・インサートに挿通された案内管が、下端部を貫通して案内管に固定された機械的ファスナによって固定され、保持突縁を、機械的ファスナは貫通させるが、案内管は貫通させないことによって、保持突縁を案内管と下方ノズルの間に挟持するように構成した、請求項１に記載の最下段グリッド。
【請求項３】
グリッド・インサートを溶接によってセル内に固定した、請求項２に記載の最下段グリッド。
【請求項４】
グリッド・インサートを、セルを形成する４条のグリッド・ストラップのそれぞれとの交点溶接によってセル内に固定した、請求項３に記載の最下段グリッド。
【請求項５】
案内管の整形下端部に螺条を設け；
機械的ファスナをボルト及びねじから成る群から選択した、請求項１に記載の最下段グリッド。
【請求項６】
燃料集合体の組立て方法であって、
互いにほぼ平行に配列された第１の複数のグリッド・ストラップを設け;
互いにほぼ平行に且つ第１の複数のグリッド・ストラップとほぼ直交するように配置され、前記第１の複数のグリッド・ストラップと互いに交差することによってほぼ正方形のセルから成るマトリックスを形成する第２の複数のグリッド・ストラップを設け；
周縁グリッド・ストラップを設け；
セルの少なくとも１つの内部に固定され、管状を呈し、上端部及び内方へ張出すように形成された保持突縁が形成されている下端部を有し、下端部へ貫入して案内管に固定された機械的ファスナによって固定された案内管を収容するように構成されたグリッド・インサートを設けるステップを含む燃料集合体の組立て方法。
【請求項７】
グリッド・インサートを溶接によってセル内に固定する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
セルを形成する４条のグリッド・ストラップのそれぞれとの交点溶接によってグリッド・インサートをセル内に溶接する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
それぞれが互いにほぼ平行に配列された第１の複数のグリッド・ストラップと、互いにほぼ平行に且つ第１の複数のグリッド・ストラップとほぼ直交するように配置され、第１の複数のグリッド・ストラップと互いに交差することによってほぼ正方形のセルから成るマトリックスを形成する第２の複数のグリッド・ストラップを有する複数の中間グリッド・ストラップを設け；
下端部に貫入して案内管に固定される機械的ファスナによってそれぞれのグリッド・インサート内に前記案内管を固定し；
燃料集合体の底部から燃料棒を引上げることによって最下段グリッド及び中間グリッドのセル内に複数の燃料棒を据付ける
ステップをも含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
案内管下端部内に内側螺条を形成し；
機械的ファスナとしてボルトまたはねじを使用するステップをも含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
整形された下端部を有する複数の案内管と；
最下段グリッド・集合体と；
複数の中間グリッド集合体と；
最下段グリッド集合体及び中間グリッド集合体によって定位置に固定された複数の燃料棒とから成る燃料集合体であって、
最下段グリッド・集合体は、
互いにほぼ平行に配列された第１の複数のグリッド・ストラップ；
互いにほぼ平行に且つ第１の複数のグリッド・ストラップとほぼ直交するように配置され、第１の複数のグリッド・ストラップと互いに交差することによってほぼ正方形のセルから成るマトリックスを形成する第２の複数のグリッド・ストラップ；
周縁グリッド・ストラップ；及び
案内管の１つと下方ノズルの間に挟持されるように構成され、燃料セルの下方ノズルにグリッド集合体を固定する手段を有し、
複数の中間グリッド集合体はそれぞれ、
互いにほぼ平行に配列された第１の複数のグリッド・ストラップ；及び
互いにほぼ平行に且つ第１の複数のグリッド・ストラップとほぼ直交するように配置され、第１の複数のグリッド・ストラップと互いに交差することによってほぼ正方形のセルから成るマトリックスを形成する第２の複数のグリッド・ストラップを有する、燃料集合体。
【請求項１２】
グリッド集合体を燃料集合体の下方ノズルに固定する手段がセルの少なくとも１つの内部に固定されるグリッド・インサートを含み、グリッド・インサートが管状を呈し、上端部及び下端部を有し、下端部が内方へ張出した保持突縁を有し、グリッド・インサートに挿通された案内管が、下端部を貫通して案内管に固定された機械的ファスナによって固定され、保持突縁を、機械的ファスナは貫通させるが、案内管は貫通させないことによって、保持突縁を案内管と下方ノズルの間に挟持するように構成した、請求項１１に記載の燃料集合体。
【請求項１３】
グリッド・インサートを溶接によってセル内に固定した、請求項１１に記載の燃料集合体。
【請求項１４】
グリッド・インサートを、セルを形成する４条のグリッド・ストラップのそれぞれとの交点溶接によってセル内に固定した、
【請求項１５】
案内管の整形下端部に螺条を設け；
機械的ファスナとしてボルトまたはねじを使用した、請求項１１に記載の燃料集合体。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
【技術分野】
【０００２】
本発明は、原子力発電所内の燃料集合体のためのグリッド集合体に係わる。本発明は特に、案内管と燃料集合体下方ノズルとの間に最下段グリッドを取外し可能に固定するためのグリッド・インサートが内部に固定されている最下段グリッド集合体を提供する。
【関連技術の説明】
【０００３】
原子炉用の典型的な燃料集合体は、複数の燃料棒が複数のグリッドにより定位置に固定されたものである。グリッドは燃料集合体の縦方向に分布し、燃料集合体内を縦方向に延びる案内管によって定位置に固定される。案内管は制御棒や計器のような装置を収容するように構成されている。燃料集合体の頂部及び底部はそれぞれノズルを含む。
【０００４】
典型的なグリッドは、互いにほぼ平行な第１の複数のグリッド・ストラップと、互いにほぼ平行で第１のグリッド・ストラップとほぼ直交する第２の複数のグリッド・ストラップとを含む。周縁ストラップがグリッドを囲む。このようにしてそれぞれのグリッド内に複数のほぼ正方形のセルが画定される。各セルは、燃料棒と係合することによって燃料棒をセル内の定位置に固定する１つまたは２つ以上のばねと、１つまたは２つ以上の凹部とを含む。グリッド集合体は、燃料集合体の底部から頂部へ流動する冷却材のための攪拌羽根をも含むことがある。最下段グリッド集合体はデブリ捕捉機構をも含む。
【０００５】
燃料集合体内の最下段グリッド集合体は、典型的には、グリッドの周縁ストラップを下方ノズルに連続周縁溶接することによって下方ノズルに固定される。このような下方ノズル取付け方法は多くの時間を要するだけでなく、一旦下方ノズルが定位置に配置されると燃料集合体の底部から燃料棒にアクセスすることができなくなるから、燃料棒は溶接完了後に据付ける必要がある。従って、燃料棒は、燃料集合体の底部から引上げるという好ましい方法ではなく、燃料集合体の頂部から押込むことによって燃料集合体へ挿入しなければならない。
【０００６】
従って、もっと簡単に、多くの時間をかけずに、しかも少ないコストで、最下段グリッド集合体を燃料セルの下方ノズルに固定できる装置及び方法の実現が望まれる。さらにまた、頂部から押込むのではなく、底部から引上げることによって燃料集合体への燃料棒の据付けを可能にする、燃料集合体の最下段グリッドへの下方ノズルの取付け方法の実現も望まれる。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、内部にグリッド・インサートが固定された燃料集合体の最下段グリッドを提供する。グリッド・インサートは、下方ノズルを下方グリッド集合体及び案内管に固定して案内管を機械的にその内部に固定できるように構成されている。
【０００８】
グリッド集合体は、互いにほぼ平行に配列された第１の複数のメタル・ストラップと、互いにほぼ平行に、且つ第１の複数のメタル・ストラップとほぼ直交するように配列された第２の複数のメタル・ストラップとを含み、第１及び第２の複数のメタル・ストラップはグリッド集合体内に卵梱包容器パターンのほぼ正方形のセルから成るマトリックスを形成する。第１及び第２の複数のメタル・ストラップはそれぞれ、これらのセルのそれぞれの内部に燃料棒を固定できるように、マトリックス内の燃料棒を収容するためのセルに向かって突出するばね及び/または凹部を有する。案内管及び計測管を収容する複数の比較的大きいセルがマトリックス内に設けられる。
【０００９】
グリッド・インサートはこれらの大きいセル内に固定される。グリッド・インサートはその下端部から内方へ張出した保持突縁を有する管体である。グリッド・インサートは案内管を収容するように寸法設定・形成されており、案内管の端部がグリッド・インサートの保持突縁と当接する。案内管それ自体は機械的ファスナを収容するように整形された下端部を有する。ここに使用する語「整形された」とは機械的ファスナと固定的に係合するように寸法設定・形成されていることを意味する。整形下端部の１例としては、ボルトまたはねじと螺合するねじ孔を有する下端部、またはそのように螺条を設けた端部結合手段を有する下端部を挙げることができる。
【００１０】
下方ノズルはグリッド・インサートのそれぞれに対応する開口を含み、好ましい実施例としては、それぞれの隅部に対応する開口と、中央に位置する第５開口を含む場合が考えられる。ボルトまたはねじのような機械的ファスナは開口に通して案内管の端部に螺着し、場合によってはねじ孔にロック・ディスクを配置してもよい。
【００１１】
このような態様で燃料集合体を組立てることで、周縁ストラップをノズルに連続周縁溶接するという公知の工程が回避される。しかも、燃料棒を燃料集合体の底部から引上げるのではなく、燃料集合体の頂部から燃料棒を押込むために必要であった公知の連続周縁溶接も回避される。下方ノズルを一旦溶接してしまえば、燃料集合体の底部から燃料棒にアクセスする術は無くなる。
【００１２】
そこで、本発明は最下段グリッドを下方ノズルと正確に且つ安定的に整列させる装置、方法を提供する。本発明はまた、案内管をボルト締めまたは螺着する際にグリッド・インサートの保持突縁を案内管の端部結合手段と下方ノズルとの間に挟持することによって、グリッド集合体と下方ノズルとを容易に結合できるように構成されたグリッド・インサートをも提供する。本発明は、従来の方法よりも低コスト、短い時間、簡単な工程で、最下段グリッド集合体を下方ノズルに固定する方法を提供する。本発明はまた、燃料棒を底部から引上げることを可能にする燃料集合体組立て方法をも提供する。
【００１３】
従って、案内管を収容するグリッド・インサートを有する最下段グリッド集合体を提供することが本発明の目的である。
【００１４】
グリッド内に固定されるグリッド・インサートを有し、案内管の端部結合手段と下方ノズルとの間に挟持されて最下段グリッド集合体と下方ノズルとを一体に固定する保持突縁を有する最下段グリッドを提供することも本発明の目的である。
【００１５】
最下段グリッドを下方ノズルに固定する改良された方法を提供することも本発明の目的である。
【００１６】
燃料棒を頂部から押込むのではなく、底部から引上げることによって据付けることを可能にする燃料集合体組立て方法を提供することも本発明の目的である。
【００１７】
燃料集合体を製造するための、従来よりも効率的且つ経済的な手段を提供することも本発明の目的である。
【００１８】
本発明の上記目的及びその他の目的を添付図面に沿って以下に詳述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、燃料集合体の下方ノズルに対する固定を容易にするグリッド・インサートを有する燃料セルの最下段グリッドを提供する。
【００２０】
図１を参照して、燃料集合体内に燃料棒を支持するための支持手段１０を以下に説明する。支持手段１０は複数のグリッド集合体、例えば、図１においてはグリッド集合体１２−３２を含む。中間のグリッド集合体１２−３２は、案内管３４、３６、３８によって定位置に互いに固定されている。図１では３本の案内管しか見えないが、当業者ならば推測できるように、案内管３４の真後ろには第４の案内管が、案内管３８の真後ろには第５の案内管が位置する。同様に、当業者ならば推測できるように、案内管の本数は原子炉の設計によっては必ずしも５本とは限らない。案内管３８は制御棒、計器類またはその他の装置をチューブ内に挿入できるように構成されている。燃料集合体の底部は、最下段グリッド４０、及びその真下に固定された下方ノズル４２を含む。
【００２１】
図２−３を参照して、最下段グリッド４０を以下に説明する。最下段グリッド集合体４０は、それぞれが互いにほぼ平行な複数の第１メタル・ストラップ４４と、同じくそれぞれが互いに平行な複数の第２メタル・ストラップ４６とを含む。互いに交差するメタル・ストラップ４４、４６を卵梱包容器のようなパターンに交互配置することによって、ほぼ正方形のセル４８から成るマトリックスが形成される。最下段グリッド４０は周縁ストラップ５０をも含むことができる。ストラップ４４、４６、５０はそれぞれ、これらストラップ４４、４６、５０に隣接し且つこれらストラップ４４、４６、５０によって画定されるばね素子５２及びディンプル５３を含む。セル４８へ燃料棒５４を挿入すると、ばね素子５２及びディンプル５３が燃料棒５４を隣接する燃料棒５４に対する横方向の所要位置に固定する。最下段グリッド４０内には複数の比較的大きいセル５６、５７が画定されるが、図示例の場合、四隅に１つずつのセル５６と、中央に１つのセル５７とが画定されている。比較的大きいセル５６は案内管３４、３６、３８が挿通されるように寸法設定され、形成されている。燃料集合体４０の四隅に１つずつのセル５６はそれぞれグリッド・インサート５８を含む。
【００２２】
図８を参照して、以下にグリッド・インサート５８を説明する。グリッド・インサート５８は管状であり、上端部６０及び下端部６２を有する。下端部６２はその周縁から内方へ張出す保持突縁６４を含む。グリッド・インサート５８はパンチ・プレスと金型とを併用してチューブを形成し、チューブの底縁を圧延することによって保持突縁６４を形成することで得られる。グリッド・インサート５８はセル５６内に、例えば溶接によって、より好ましくはグリッド・ストラップと一致するグリッド・インサートの底部及び/または頂部における４つの交点溶接によって固定するが、それぞれの交点溶接はグリッド・インサートとセル５６を形成する４条のグリッド・ストラップ４４、４６のそれぞれとの間に形成される。
【００２３】
図４−７を参照して、以下に下方ノズル４２を説明する。下方ノズル４２は頂面６６及び底面６８を含む。ノズル４２は、セル５６に対応する複数の案内管固定孔７０と、セル５７に対応する中央孔７１とを画定する。孔７０はそれぞれ、下方へ垂下する中空円筒７２によって囲まれている。中央孔７１は座ぐりフライス加工され、小径上部７４と大径下部７６とから成る。下方ノズル４２は、冷却材の流動を可能にするように構成された複数の孔７８をも含む。下方ノズル４２はまた、底面６８から垂下する周壁８０を画定する。
【００２４】
図９−１０を参照して、下方ノズル４２に最下段グリッド集合体４０を固定する方法を以下に説明する。グリッド・インサート５８は、最下段グリッド４０のセル５６内に固定される。端部結合手段８４を有する案内管８２を、端部結合手段が保持突縁６４と当接するまでグリッド・インサート５８へ挿入する。機械的ファスナ、例えば、ねじ８６を下方ノズルの孔７０及びねじ孔８８へ挿入することにより、保持突縁６４を端部結合手段８４と下方ノズル４２との間に挟持する。次いで、ねじ８６の下にロック・ディスク９０を据付け、溶接固定する。案内管８２と下方ノズル４２との間に保持突縁６４を機械的に固定する手段として、図示実施例ではボルトまたはねじを想定しているが、この手段としてその他の機械的ファスナを使用することも可能である。
【００２５】
本発明の特定の実施態様を詳述したが、以上に述べた開示内容に照らして、当業者ならば発明の細部に種々の変更や代案を展開することができるであろう。従って、以上に開示した特定の実施態様はあくまでも説明のためのものであって本発明の範囲を制限するものではない。本発明の範囲は後記する特許請求の全項及びその等価物によって与えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による燃料集合体のためのグリッド集合体及び案内管の側面図である。
【図２】本発明による最下段グリッド集合体の俯瞰図である。
【図３】本発明による最下段グリッド集合体の側面図である。
【図４】本発明による燃料集合体下方ノズルの俯瞰図である。
【図５】本発明による燃料集合体下方ノズルの側面図である。
【図６】本発明による燃料集合体下方ノズルの、図４の６−６線に沿う断面図である。
【図７】本発明による燃料集合体下方ノズルの底面図である。
【図８】本発明による最下段グリッド集合体のためのグリッド・インサートの垂直断面図である。
【図９】本発明のグリッド・インサートを有する最下段グリッド集合体を案内管及び下方ノズルと共に、一部分解し、一部断面で示す斜視図である。
【図１０】本発明のグリッド・インサートを有する最下段グリッド集合体を案内管及び下方ノズルと共に、一部断面で示す斜視図である。
【図１】
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【図２】
2005308750.tif 000004
【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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【図１０】
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【外国語明細書】
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