(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯板状薄金属板からなる複数の第１ストラップと、帯板状薄金属板からなる複数の第２ストラップとを有し、前記第１第２のストラップは、幅方向に延びて形成され相手方の前記ストラップを受け入れるスリットをそれぞれ備えると共に該スリットに相手方の前記ストラップを受け入れて互いに交差するように組立てられて格子状構造物を形成しており、前記スリットに整列した交差部に隣接して前記第１第２のストラップの一側縁にそれぞれミキシングベーンが形成されており、前記格子状構造物の格子空間に挿通される原子炉燃料棒に接近するように前記ミキシングベーンが傾斜されている原子炉燃料集合体の支持格子において、前記ミキシングベーンは前記スリット側の基部にナゲット穴を有し、前記ストラップの長手軸と平行に延びる前記ミキシングベーンの折り曲げ線は前記ナゲット穴よりも先端側にあると共に湾曲外形縁が前記折り曲げ線の先端側に位置していることを特徴とする原子炉燃料集合体の支持格子。
【請求項２】
帯板状薄金属板からなる複数の第１ストラップと、帯板状薄金属板からなる複数の第２ストラップとを有し、前記第１第２のストラップは、幅方向に延びて形成され相手方の前記ストラップを受け入れるスリットをそれぞれ備えると共に該スリットに相手方の前記ストラップを受け入れて互いに交差するように組立てられて格子状構造物を形成しており、前記スリットに整列した交差部に隣接して前記第１第２のストラップの一側縁にそれぞれミキシングベーンが形成されており、前記格子状構造物の格子空間に挿通される原子炉燃料棒に接近するように前記ミキシングベーンが傾斜されている原子炉燃料集合体の支持格子において、前記ミキシングベーンの傾斜面の基点となる折り曲げ線は前記ナゲット穴を避けて前記ストラップの長手軸に対して傾斜しており、前記第１のストラップの前記ミキシングベーンの延出長さが、前記第２のストラップの前記ミキシングベーンの延出長さより大きく設定されていることを特徴とする原子炉燃料集合体の支持格子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原子炉燃料集合体に関し、特にその燃料棒を支持する支持格子の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加圧水型原子炉用燃料集合体の代表的構造が図５に示されている。これを概説すると、図において複数の冷却材流れ穴が穿設された上部ノズル１及び下部ノズル３が複数の互いに平行な中空案内管５によって連結されている。その中空案内管５を個別に通す碁盤目状格子空間を持ち中空案内管５に固定された支持格子７は、残りの格子空間に燃料棒９を１本づつ通して支持している。燃料集合体１０はこのようにして構成されているが、その構造をより明確に示すため、１個の支持格子７の周辺部を切り取った燃料集合体１の一部が部分斜視図として図６に示されている。図６から容易に分かるように、燃料棒９の配置は同数の行数及び列数を持って正方形配置であり、又、特定位置の燃料棒９が中空案内管４に置き換わった形となっている。
【０００３】
前述のように正方形配置の燃料棒９及び中空案内管５を個別に通す格子空間を画成する支持格子７は、基本的には図７に示す２種類の薄い帯板状金属板即ちストラップ２０、３０を互いに直角に組み合わせて構成されている。支持格子７は１４×１４の配置の格子空間を形成するもので、ストラップ２０、３０は基本的には同一形状であるが、互いに相手方を受け入れるためのスリット２１、３１の形成位置が異なっている。即ち、ストラップ２０のスリット２１は上側（冷却材流の下流側）にあり、ストラップ３０のスリット３１は下側（冷却材流の上流側）にある。そのスリット２１、３１に整列してストラップ２０、３０の下流側側縁にミキシングベーン２３、２５、３３、３５が一体的に形成されている。更に互いにスリット２１、３１を利用して組み合わされたストラップ２０、３０を溶接固定するためのナゲット２７、２９、３７、３９が設けられている。以上に説明したスリット２１、３１、ミキシングベーン２３、２５、３３、３５及びナゲット２７、２９、３７、３９の位置関係が図８に拡大して概念的に示されている。
【０００４】
前述のミキシングベーン２３、２５及びミキシングベーン３３、３５は、組み立て時において図９に示すように互いに反対方向に折り曲げられて傾斜されている。図９に対応する支持格子７の部分上面図が図１０に示されている。図１０から判るように、ミキシングベーン２３、２５、３３、３５の外端部は、２点鎖線で示す燃料棒９に干渉しない程度に接近している。このような構造において、支持格子７を出ようとする冷却材流がミキシングベーン２３、２５、３３、３５に衝突して流れの旋回成分が与えられるから、冷却材流に攪拌作用が与えられ、冷却材を攪拌、混合して温度分布を一様化する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、従来の構造の支持格子７においては、特に図８及び図１０に明確に示されるように、ミキシングベーン２３、２５、３３、３５の内側にそれぞれナゲット穴２６、３６が形成されている。このナゲット穴２６、３６の部分では冷却材流がそのまま通過するので、冷却材の攪拌作用が期待できず、ミキシングベーン全体の攪拌混合効果は未だしの感があった。
従って、本発明は圧損への影響が問題なく、更に優れた攪拌混合作用を呈するミキシングベーン付き燃料集合体用支持格子を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
如上の課題を解決するため、本発明によれば、帯板状薄金属板からなる複数の第１ストラップと、帯板状薄金属板からなる複数の第２ストラップとを有し、第１第２のストラップは幅方向に延びて形成され相手方の前記ストラップを受け入れるスリットをそれぞれ備えると共に該スリットに相手方の前記ストラップを受け入れて互いに交差するように組立てられて格子状構造物を形成しており、そのスリットに整列した交差部に隣接して第１第２のストラップの一側縁にそれぞれミキシングベーンが形成されており、その格子状構造物の格子空間に挿通される原子炉燃料棒に接近するように個々のミキシングベーンが傾斜されている原子炉燃料集合体の支持格子において、ミキシングベーンの傾斜部が冷却材流れ方向に直角な面に形成する投影面を最大化するようにミキシングベーンの傾斜部の形状が設定される。好適には、前記ミキシングベーンはスリット側の基部にナゲット穴を有し、ストラップの長手軸と平行に延びるミキシングベーンの折り曲げ線は前記ナゲット穴よりも先端側にあると共に湾曲外形縁が前記折り曲げ線の先端側に位置するように形成される。更に、ミキシングベーンの形状は前述のものに代えて、ミキシングベーンの傾斜面の基点となる折り曲げ線を前記ナゲット穴を避けて前記ストラップの長手軸に対して傾斜して形成し、第１のストラップの前記ミキシングベーンの延出長さが、前記第２のストラップの前記ミキシングベーンの延出長さより大きくなるように形成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は本発明による燃料集合体用支持格子４０の部分上面図であり、複数のストラップ５０、６０が後述するように交差して組立てられ、複数の格子空間４１が碁盤目状に並んで形成されている。格子空間４１の配置は、１４×１４，１５×１５、１７×１７のように正方形配置である。そして、この格子空間４１の中には２点鎖線で示すように燃料棒９が１本づつ挿通されて、従来のものと同様に弾性的に支持される。図２にストラップ５０、６０のブランク形状が部分的に示されている。図２（ａ）を参照してストラップ５０の構造を説明すると、格子空間４１の対辺距離に対応した間隔でスリット５１が上側側縁に沿って形成されている。スリット５１は相手方のストラップ６０を受け入れるもので、ストラップ５０の幅方向に延びている。スリット５１の開口端側に溶接用ナゲット５７が突出形成され、その反対側側縁に別の溶接用ナゲット５９が形成さている。ミキシングベーン５３、５５が一つ置きのスリット５１の開口を挟んで形成されている。そして、スリット５１側の基端にナゲット穴５３ａ、５５ａが形成され、外形端５３ｂ、５５ｂが湾曲して形成されている。そして、２点鎖線で示す折り曲げ線５４において、ミキシングベーン５３、５５はそれぞれ反対側に折り曲げられて、図１に示すように外形端５３ｂ、５５ｂが狭い間隙を置いて燃料棒９に近接するようになっている。
【０００８】
ストラップ５０に組み合わされるストラップ６０の構造が図２（ｂ）に図示されている。スリット５１と同様なスリット６１がその下側側縁に沿って間隔を置いて設けられている。そして、その開口端側に溶接用ナゲット６７が突出して形成されている。図１から容易に推測されるように、スリット５１、６１はストラップ５０、６０の交差部に位置するのであるが、ミキシングベーン５３、５５の無いスリット５１に対応するスリット６１に並んで、ミキシングベーン６３、６５がストラップ６０の上側側縁に突出形成されている。ミキシングベーン６３、６５は、ミキシングベーン５３、５５と同一の形状をしており、ナゲット穴６３ａ、６５ａ及び湾曲した外形端６３ｂ、６５ｂを有し、組立時において折り曲げ線６４から互いに反対方向に曲げられるようになっている。この状態は図１に示されている。
【０００９】
図１に示すような構造の支持格子４０は燃料集合体に組み込まれて、その燃料集合体が原子炉炉心内に装荷される。原子炉の運転時に、冷却材は燃料棒９とストラップ５０、６０の間を上昇（図２において図の下方から上方に向かって）するが、その一部は傾斜したミキシングベーン５３、５５、６３、６５に当たり旋回させられて混合が促進される。前述の構成では、ストラップ５０、６０の長手軸に平行な折り曲げ線５４、６４がナゲット穴５３ａ、５５ａ、６３ａ、６５ａよりも外側に位置しているので、図１において明確なようにこれらは水平投影面に出現しない。換言すれば、ミキシングベーン５３、５５、６３、６５の冷却材衝突面積が従来のものより増大して、攪拌混合作用が促進増大されている。
【００１０】
次に本発明の別の実施形態を図３及び図４を参照して説明する。図３は燃料集合体用支持格子１４０の部分上面図であり、複数のストラップ１５０、１６０が同様に交差して組立てられ、複数の格子空間１４１が碁盤目状に並んで形成されている。そして、この格子空間１４１の中には２点鎖線で示すように燃料棒９が１本づつ挿通されて弾性的に支持される。図４にストラップ１５０、１６０のブランク形状が部分的に示されている。図４（ａ）を参照してストラップ１５０の構造を説明すると、スリット１５１が上側側縁に沿って形成され、ストラップ１５０の幅方向に延びている。溶接用ナゲット１５７、１５９が同様に形成さている。ミキシングベーン１５３、１５５が一つ置きのスリット１５１の開口を挟んで形成され、スリット１５１側の基端にナゲット穴１５３ａ、１５５ａが形成されている。このミキシングベーン１５３、１５５の間隙１５２は図２のものより若干広くなっている。そして、２点鎖線で示す折り曲げ線１５４において、ミキシングベーン１５３、１５５はそれぞれ反対側に折り曲げられて、図３に示すように燃料棒９に近接するようになっている。
【００１１】
ストラップ１５０に組み合わされるストラップ１６０の構造が図４（ｂ）に図示されている。スリット１５１と同様なスリット１６１がその下側側縁に沿って間隔を置いて設けられている。そして、溶接用ナゲット１６７、１６９もストラップ６０と同様に突出して形成されている。ミキシングベーン１５３、１５５の無いスリット１５１に対応するスリット１６１に並んで、ミキシングベーン１６３、１６５がストラップ１６０の上側側縁に突出形成されている。そして、図４の（ａ）と（ｂ）とを対比すれば明らかなように、ミキシングベーン１６３、１６５は、ミキシングベーン１５３、１５５より延出長さが大きくなっている。そして、組立時においてナゲット穴１６３ａ、１６５ａを避けて傾斜した折り曲げ線１６４から互いに反対方向に曲げられるようになっている。この状態は図３に示されている。
前述したような構造のストラップ１５０、１６０は、ブランク状態からミキシングベーン１５３、１５５、１６３、１６５が折り曲げられた後組立てられて、支持格子１４０となる。この際、ミキシングベーン１６３、１６５は、図３に示すように隣接格子空間１４４にオーバーラップするが、ミキシングベーン１５３、１５５は、間隙１５２が大きくなっているのでオーバーラップせず、両者の組立を阻害するものではない。
【００１２】
支持格子１４０は支持格子４０と同様に燃料集合体に組み込まれて、その燃料集合体が原子炉炉心内に装荷される。原子炉の運転時に、冷却材は燃料棒９とストラップ１５０、１６０の間を上昇するが、その一部は傾斜したミキシングベーン１５３、１５５、１６３、１６５に当たり旋回させられて混合が促進される。前述の構成では、ミキシングベーン１６３、１６５の延出長さが大きくなっているので、ミキシングベーン１５３、１５５、１６３、１６５全体の総投影面積が大きくなって冷却材衝突面積が従来のものより増大し、攪拌混合効果が増大している。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、支持格子を構成するストラップの側縁に突出形成されるミキシングベーンの傾斜部の水平投影面積が、傾斜部の基点である折り曲げ線の移動乃至全体の延出長さの増大により増大されているので、冷却材の攪拌混合効果を増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す部分上面図である。
【図２】前記実施形態において使用される部材のブランク（素材）形状を示す部分側面図である。
【図３】本発明の別の実施形態を示す部分上面図である。
【図４】前記別の実施形態において使用される部材のブランク（素材）形状を示す部分側面図である。
【図５】本発明の支持格子が使用される燃料集合体の短縮立面図である。
【図６】図５の燃料集合体の一部を切り取って示す部分斜視図である。
【図７】従来の支持格子のストラップのブランク形状を示す側面図である。
【図８】図７のストラップの一部を拡大して示す概念図である。
【図９】従来の支持格子の部分斜視図である。
【図１０】従来の支持格子の部分上面図である。
【符号の説明】
９    燃料棒
１０  燃料集合体
４０  支持格子
４１  格子空間
５０  ストラップ
５１  スリット
５３  ミキシングベーン
５４  折り曲げ線
５５  ミキシングベーン
５７、５９  ナゲット
６０  ストラップ
６１  スリット
６３  ミキシングベーン
６４  折り曲げ線
６５  ミキシングベーン
６７、６９  ナゲット
１５０  ストラップ
１５１  スリット
１５２  間隙
１５３  ミキシングベーン
１５４  折り曲げ線
１５５  ミキシングベーン
１５７、１５９  ナゲット
１６０  ストラップ
１６１  スリット
１６３  ミキシングベーン
１６４  折り曲げ線
１６５  ミキシングベーン
１６７、１６９  ナゲット
【図１】
0003872598.tif 000002
【図２】
0003872598.tif 000003
【図３】
0003872598.tif 000004
【図４】
0003872598.tif 000005
【図５】
0003872598.tif 000006
【図６】
0003872598.tif 000007
【図７】
0003872598.tif 000008
【図８】
0003872598.tif 000009
【図９】
0003872598.tif 000010
【図１０】
0003872598.tif 000011