(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正方角形筒状チャンネルボックス内に複数の燃料棒とウォータロッドが正方格子状に整列配置してスペーサにより結束されて前記複数の燃料棒とウォータロッドの上下両端部がそれぞれ上部タイプレートおよび下部タイプレートで固定されてなる沸騰水型原子炉用燃料集合体において、
前記チャンネルボックスの下端部より下方の前記下部タイプレートの４つの側面にそれぞれ斜め下方に傾斜した円形状リークホールを設けるとともに、この円形状リークホールを覆うようにして下向きのひさし状フローガイドを設けてなることを特徴とする燃料集合体。
【請求項２】
正方角形筒状チャンネルボックス内に複数の燃料棒とウォータロッドが正方格子状に整列配置してスペーサにより結束されて前記複数の燃料棒とウォータロッドの上下両端部がそれぞれ上部タイプレートおよび下部タイプレートで固定されてなる沸騰水型原子炉用燃料集合体において、
前記チャンネルボックスの下端部より下方の前記下部タイプレート本体の４つの側面にそれぞれ水平方向に細長い矩形状リークホールを設けるとともに、前記矩形状リークホールの前面に下向きのひさし状フローガイドを設けてなることを特徴とする燃料集合体。
【請求項３】
正方角形筒状チャンネルボックス内に複数の燃料棒とウォータロッドが正方格子状に整列配置してスペーサにより結束されて前記複数の燃料棒とウォータロッドの上下両端部がそれぞれ上部タイプレートおよび下部タイプレートで固定されてなる沸騰水型原子炉用燃料集合体において、
前記チャンネルボックスの下端部より下方の前記下部タイプレートの４つの側面段部下向き面に複数の小径円形状リークホールを設けてなることを特徴とする燃料集合体。
【請求項４】
正方角形筒状チャンネルボックス内に複数の燃料棒とウォータロッドが正方格子状に整列配置してスペーサにより結束されて前記複数の燃料棒とウォータロッドの上下両端部がそれぞれ上部タイプレートおよび下部タイプレートで固定されてなる沸騰水型原子炉用燃料集合体において、
前記チャンネルボックスの下端部より下方の前記下部タイプレートの４つの側面内部に斜め下方に傾斜した上部フローガイドを設け、この上部フローガイドの下方に位置する前記タイプレートの側面に細長い垂直リークホールを設けてなることを特徴とする燃料集合体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沸騰水型原子炉の燃料集合体に係り、特に、下部タイプレートから流出するリークフローによる流体振動を防止した燃料集合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、沸騰水型原子炉では、図４に示すように燃料集合体１は、正方角形筒状のチャンネルボックス２内に正方格子状に整列配置された複数本の燃料棒３およびそれらの燃料棒３群の中央部に並列に配置される少なくとも１本のウォータロッド４をスペーサ５によって束ねて収容している。
【０００３】
各燃料棒３およびウォータロッド４の上下両端部は、それぞれ上部タイプレート６および下部タイプレート７に支持拘束されている。下部タイプレート７は図５（ａ），（ｂ）に拡大して示すように下部側面にリークホール８，下端部にコーンノズル９および冷却材導入口10が設けられている。冷却材導入口10は冷却材を導入するために下部タイプレート７の底部で開口している。
【０００４】
リークホール８は、図５（ｂ）に示したように隣り合った２つの側面に１個ずつ計２個設けられている。下部タイプレート７内へ冷却材導入口10から導入された冷却材は下部タイプレート７の上面に形成した多数の流路孔を通してチャンネルボックス２内へ供給されるが、冷却材の一部はリークホール８から流出する。これをリークフローと称する。
【０００５】
リークホール８から流出した冷却材の流れ、つまり、リークフローが図６に示したように燃料集合体１を囲む制御棒11および中性子計装管12に直接に当たることのないように、リークホール８は制御棒11と中性子計装管12の方向を避けた２個所に設けてられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の沸騰水型原子炉では、図６に示すように、燃料棒３を10行10列配列した燃料集合体１の４体に対して制御棒11の１体が配置されるＣ格子と呼ばれる制御棒配置を採用している。このとき、中性子計装管12は制御棒11が４体配置された場合、その交点に位置している。このため、リークホール８は制御棒11と中性子計装管12の両方に流体振動の原因となるリークフローが直接当たることのない方向に設けることができる。
【０００７】
しかしながら、近年、燃料棒を稠密化した燃料集合体の採用にあたり、図７に示すように燃料集合体１の２体に制御棒11の１体が配置されるＫ格子を採用した炉心がある。この場合、リークホール８から流出するリークフローが制御棒11と中性子計装管12の流体振動の振動源となることを避けるために、制御棒11と中性子計装管12のどちらにも直接当たらない方向にリークホール８を設けることができない課題がある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、リークホールから流出した冷却材のリークフローが、制御棒および中性子計装管に直接当たることなく、流体振動を防止して、励振力となることを防止できる燃料集合体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、正方角形筒状チャンネルボックス内に複数の燃料棒とウォータロッドが正方格子状に整列配置してスペーサにより結束されて前記複数の燃料棒とウォータロッドの上下両端部がそれぞれ上部タイプレートおよび下部タイプレートで固定されてなる沸騰水型原子炉用燃料集合体において、前記チャンネルボックスの下端部より下方の前記下部タイプレートの４つの側面にそれぞれ斜め下方に傾斜した円形状リークホールを設けるとともに、この円形状リークホールを覆うようにして下向きのひさし状フローガイドを設けてなることを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明によれば、下部タイプレートのリークホールからのリークフローはフローガイドの内側に沿って流下するので、制御棒や中性子計装管に直接当たることはない。よって、下部タイプレートからのリークフローにより発生する流体振動を防止して、励振力となることを防止できる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、正方角形筒状チャンネルボックス内に複数の燃料棒とウォータロッドが正方格子状に整列配置してスペーサにより結束されて前記複数の燃料棒とウォータロッドの上下両端部がそれぞれ上部タイプレートおよび下部タイプレートで固定されてなる沸騰水型原子炉用燃料集合体において、前記チャンネルボックスの下端部より下方の前記下部タイプレート本体の４つの側面にそれぞれ水平方向に細長い矩形状リークホールを設けるとともに、前記矩形状リークホールの前面に下向きのひさし状フローガイドを設けてなることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明によれば、細長い矩形状リークホールを設けることによりリークホールの流路面積が大きくなり、リークフローの流速を下げ、リークフローが制御棒および中性子計装管に及ぼす流体力を軽減できる。よって、下部タイプレートからのリークフローにより発生する流体振動を防止して、励振力となることを防止できる。
【００１４】
請求項３に係る発明は、正方角形筒状チャンネルボックス内に複数の燃料棒とウォータロッドが正方格子状に整列配置してスペーサにより結束されて前記複数の燃料棒とウォータロッドの上下両端部がそれぞれ上部タイプレートおよび下部タイプレートで固定されてなる沸騰水型原子炉用燃料集合体において、前記チャンネルボックスの下端部より下方の前記下部タイプレートの４つの側面段部下向き面に複数の小径円形状リークホールを設けてなることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明によれば、複数のリークホールを設けることにより、リークホールの流路面積を広げてリークフローの流速を下げ、リークフローが制御棒および中性子計装管に及ぼす流体力を軽減できる。
【００１７】
請求項４に係る発明は、正方角形筒状チャンネルボックス内に複数の燃料棒とウォータロッドが正方格子状に整列配置してスペーサにより結束されて前記複数の燃料棒とウォータロッドの上下両端部がそれぞれ上部タイプレートおよび下部タイプレートで固定されてなる沸騰水型原子炉用燃料集合体において、前記チャンネルボックスの下端部より下方の前記下部タイプレートの４つの側面内部に斜め下方に傾斜した上部フローガイドを設け、この上部フローガイドの下方に位置する前記タイプレートの側面に細長い垂直リークホールを設けてなることを特徴とする。
請求項４の発明によれば、冷却材導入口から流入した冷却材の流れを上向き方向へ導き、上部フローガイドから垂直リークホールに流すことにより、リークフローが制御棒および中性子計装管に当たって励振力となることを防止できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１（ａ），（ｂ）により本発明に係る燃料集合体の第１の実施の形態を説明する。なお、図１中、図５と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。
【００１９】
本実施の形態に係る燃料集合体１ａが従来例と異なる点は、図１に示したように、下部タイプレート７の４つの側面に、それぞれ円形状リークホール８を設けるとともに、このリークホール８を覆うようにして下向きに開口するひさし状フローガイド13を取り付けたことにある。
【００２０】
本実施の形態によれば、リークホール８を従来の２個に対して４個設けているため、リークホール８に対する１個あたりのリークフローの流速が減少する。また、それぞれのリークホール８から流出するリークフローをフローガイド13の内側に沿って下向きに誘導し流下させる。その結果、４個のリークホール８から流出するリークフローが制御棒および中性子計装管に当たることがないので、励振力となることを防止できる。
【００２１】
つぎに図２（ａ），（ｂ）により本発明に係る燃料集合体の第２の実施の形態を説明する。
本実施の形態に係る燃料集合体１ｂは図２（ａ），（ｂ）に示したように、下部タイプレート７の４つの側面に水平方向に細長い矩形状リークホール14を設けたことにある。矩形状リークホール14を設けることにより、リークホールの流路面積が大きくなり、１個のリークホールあたりのリークフローの流速を遅くすることができる。その結果、第１の実施の形態と同様の作用効果がある。なお、本実施の形態において、矩形状リークホール14の前面に図１に示したひさし状フローガイド13を取り付けることもできる。
【００２２】
つぎに図３（ａ），（ｂ）により本発明に係る燃料集合体の第３の実施の形態を説明する。
本実施の形態に係る燃料集合体１ｃは図３（ａ），（ｂ）に示したように、下部タイプレート７の４つの側面段部下向き面に複数の小口径で垂直リークホール15を一列に６個ずつ設けるとともに、下部タイプレート７内に下方向に傾斜した上部フローガイド16を設けたことにある。
【００２３】
本実施の形態によれば、複数の小口径リークホール15を設けることにより、リークホールの流路面積が広がり、総合計した全体としてリークホール１個あたりのリークフローの流速が減少する。また、ひさし状フローガイド13により、リークフローを下向きに誘導する。さらに、下部タイプレート７内に設けた上部フローガイド16により、冷却材導入口10から流入した冷却材の流れ17を一部Ｕターンさせてリークホール15へ導く。
【００２４】
従って、全体としてリークホールの流路面積を大きくでき、リークフローの流速を下げ、リークフローが制御棒および中性子計装管に及ぼす流体力を軽減できる。
【００２５】
なお、本発明は上記各実施の形態の他に、下部タイプレートの４つの側面内側で支持され、かつ４つのチャンネル支持面の上側中央部に支持面とチャンネルとからなる上向きの矩形状リークホールを設けることができる。また、下部タイプレートの４つの側面内側で支持され、かつ４つのチャンネル支持面の上面に、下部タイプレート内側流路に貫通するリークホールを設けることができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、(1)リークホールから流出するリークフローが制御棒および中性子計装管に当たって励振力となることを防止できる。(2)矩形のリークホールにより、リークホールの流路面積を広げ、リークフローの流速を下げ、リークフローが制御棒および中性子計装管に及ぼす流体力を軽減できる。(3)リークフローの流速を下げて、リークフローの持つ流体力を低減するとともに、リークフローが制御棒と中性子計装管に当たることを防止できる。(4)リークホールの流路面積を広げ、リークフローの流速を下げ、リークフローが制御棒および中性子計装管に及ぼす流体力を軽減できる。(5)リークフローを剛性の高い制御棒の付け根部分に集めて、リークフローによる流体振動を防止するという効果を有する。(6)リークフローを上向き方向へ導くことにより、リークフローが制御棒および中性子計装管に当たって励振力となることを防止するという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係る燃料集合体の第１の実施の形態の要部を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）における下方から見た下面図。
【図２】（ａ）は本発明に係る燃料集合体の第２の実施の形態の要部を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）における下方から見た下面図。
【図３】（ａ）は本発明に係る燃料集合体の第３の実施の形態の要部を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）における下方から見た下面図。
【図４】ＢＷＲ燃料集合体を概略的に示す縦断面図。
【図５】（ａ）は図４における燃料集合体の下部タイプレートを示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）における下方から見た下面図。
【図６】ＢＷＲ燃料集合体のＣ格子配列炉心の概略的横断面図。
【図７】ＢＷＲ燃料集合体のＫ格子配列炉心の概略的横断面図。
【符号の説明】
１，１ａ〜１ｃ…燃料集合体、２…チャンネルボックス、３…燃料棒、４…ウォータロッド、５…スペーサ、６…上部タイプレート、７…下部タイプレート、８…円形状リークホール、９…コーンノズル、10…冷却材導入口、11…制御棒、12…中性子計装管、13…ひさし状フローガイド、14…矩形状リークホール、15…垂直リークホール、16…上部フローガイド、17…冷却材の流れ。
【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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【図７】
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