(57)【要約】【課題】  幾何学的制限の厳しい細径炉心構成要素の場合には、この従来方法を使用することが寸法的に困難である。又、炉心構成要素の構成品が煩雑になる課題もある。  又、従来技術の炉心構成要素の浮上がり防止機構では、幾何学的制限の厳しい細径の炉心構成要素に対しては、エントランスノズル内にラッチスプリングを内装備して一体形成する都合上、冷却材の流路面積が狭隘になり、当該炉心構成要素の入口流速が許容値を過大に上回るという課題があった。【解決手段】  本発明の浮上がり防止機構は、幾何学的な制限の厳しい細径の炉心構成要素にも適合し、当該浮上がり防止機構用ラッチスプリングを撤廃するもので、エントランスノズル自身にスリットを設けて機構構造の一体化を図り、ラッチスプリング機能を保有させることを特徴とする。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉心構成要素のエントランスノズルに複数の長手方向のスリットを設け、スリット間のエントランスノズル部材をラッチスプリング構造に形成し、ラッチスプリングの先端部に径方向外側に爪部を設け、エントランスノズルを炉心構造物の連結管内に挿入したときにラッチスプリングが径方向に弾性域変位して爪部が連結管の内側に設けた受座の下面に嵌合し、受座の下面で爪部の上面を拘束嵌合して、炉心構成要素の浮上がりを防止することを特徴とする炉心構成要素の浮上がり防止機構。
【請求項２】
炉心構成要素のエントランスノズルに複数の長手方向のスリットを設け、スリット間のエントランスノズル部材をラッチスプリング構造に形成し、ラッチスプリングの先端部に径方向外側に爪部を設け、エントランスノズルを炉心構造物の連結管内に挿入したときにラッチスプリングが周方向に弾性域変位して爪部が連結管の内側に設けた受座の側面と下面に嵌合し、受座の下面で爪部の上面を拘束嵌合して、炉心構成要素の浮上がりを防止することを特徴とする炉心構成要素の浮上がり防止機構。
【請求項３】
スリットの根元に円弧穴部が形成され、ラッチスプリングが周方向に弾性域変形によって爪部が開変位することを特徴とする請求項２記載の防止機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉等における制御棒集合体、燃料棒集合体、中性子遮蔽体、中性子源等から構成される炉心構成要素の機械式浮上がり防止機構に関するものである。特に、本発明は、冷却材がエントランスノズルから炉心に流入して流動する際の浮上がり力、又は冷却材と炉心構成要素の比重差によって発生する浮力等により、炉心構成要素が浮上がるのを防止するための機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の炉心構成要素の浮上がり防止機構は、集合体を形成するエントランスノズル内部に厚板を用いた機械式ラッチスプリングを配備（例えば、周方向の６方位の位置に一段配置する）する方策が通例である。これらの機構は炉心構成要素の口径が太径化（約>１５０ｍｍ）する場合には概ね適合性がある。
【０００３】
又、核燃料集合体の浮上がり防止機構、炉心構成要素の浮上防止装置、制御棒下部案内管の浮上がりを炉内構造物に設置したピンに制御棒下部案内管の溝と嵌合して行う防止機構等に関する公知文献も存在するが（例えば、特許文献１、２及び３）、これらは本発明とはその浮上がり防止機構の原理、構造等において相違している。
【特許文献１】特開昭５４−３６４７０号公報
【特許文献２】実開昭５４−１７２１９６号公報
【特許文献３】実開平３−１２１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、エントランス径が小さく、その内部にラッチスプリングを配備することが困難な制約寸法条件、燃料集合体の配列ピッチの小寸法条件、又は原子炉の経済性要求による小型化条件等に関する種々の幾何学的制限の厳しい細径炉心構成要素の場合には、この従来方法を使用することが寸法的に困難である。又、炉心構成要素の構成品が煩雑になる課題もある。
【０００５】
又、従来技術の炉心構成要素の浮上がり防止機構では、幾何学的制限の厳しい細径の炉心構成要素に対しては、エントランズノズル内にラッチスプリングを内装備して一体形成する都合上、冷却材の流路面積が狭隘になり、当該炉心構成要素の入口流速が許容値を過大に上回るという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の浮上がり防止機構は、幾何学的な制限の厳しい細径の炉心構成要素にも適合し、炉心構成要素の構成部品を撤廃するもので、エントランスノズル自身にスリットを設けて機構構造の一体化を図り、ラッチスプリング機能を保有させることを特徴とする。本発明の浮上がり防止機構は、炉心構成要素の幾何学的制約寸法（太径・細径）にも支配されず、広範囲な外口径領域に適合可能な炉心構成要素の浮上がり防止機構を提供するものである。
【０００７】
本発明の径方向ラッチスプリング方式の機構は、図３〜図５に示されるように、炉心構成要素のエントランスノズル１に複数の長手方向のスリット３を設け、スリット間のエントランスノズル部材をラッチスプリング２の構造に形成し、ラッチスプリングの先端部に径方向外側に爪部４を設け、エントランスノズルを炉心構造物の連結管５内に挿入したときにラッチスプリングが径方向に弾性域変位して爪部が連結管の内側に設けた受座６の下面に嵌合し、受座の下面で爪部の上面を拘束嵌合して、炉心構成要素の浮上がりを防止する炉心構成要素の浮上がり防止機構である。
【０００８】
又、本発明の周方向ラッチスプリング方式の機構は、図６〜図８に示されるように、炉心構成要素のエントランスノズル１に複数の長手方向のスリット３を設け、スリット間のエントランスノズル部材をラッチスプリング２の構造に形成し、ラッチスプリングの先端部に径方向外側に爪部４を設け、エントランスノズルを炉心構造物の連結管５内に挿入したときにラッチスプリングが周方向に弾性域変位して爪部が連結管の内側に設けた受座６の側面と下面に嵌合し、受座の下面で爪部の上面を拘束嵌合して、炉心構成要素の浮上がりを防止する炉心構成要素の浮上がり防止機構であり、そのスリットの根元に円弧穴部７が形成され、ラッチスプリングが周方向に弾性域変形によって爪部が開変位する構造のものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る２方策の浮上がり防止機構では、径方向ラッチスプリング方式と周方向ラッチスプリング方式の何れの構成においても、エントランスノズルとラッチスプリングは一体成形品とする機構構造体になるため、炉心構成要素の構成部品は従来技術に比べて低減できる。即ち、浮上がり防止機構用ラッチスプリングを撤廃することができる効果があり、この効果から、炉心構成要素の製作性及び経済性の向上に大きく寄与する特徴、効果がある。
【００１０】
又、細径仕様が要求される炉心構成要素においても、流路の狭隘化を回避し入口流速条件等を満たす浮上がり防止機構を提供することが可能となる。これらは従来技術の課題を改善し克服するものであり、炉心構成要素の幾何学的制約寸法（太径、細径）に支配されず、広範囲な炉心構成要素の外口径領域に適合する浮上がり防止機構を達成し、提供することができる。
【００１１】
本発明に係わる２方策の主要機能であるラッチスプリングの変位量設定を以下に示す。
（１）径方向ラッチスプリング方式
スリット溝幅等の寸法を変えてラッチスプリングの弾性域変位を容易に可変でき、任意の爪開閉変位量を設定確保することができる。
【００１２】
（２）周方向ラッチスプリング方式
スリット根元の円弧穴等の寸法を変えてラッチスプリングの弾性域変位を容易に可変でき、任意の爪開閉変位量を設定確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を従来の防止機構とともに図面で説明する。
図１に示す従来の炉心構成要素の浮上がり防止機構においては、連結管５に炉心構成要素のエントランスノズル１が挿入され、このエントランスノズル１の内側にラッチスプリング２が周方向に６方位配設され、エントランスノズル１の先端部分に長手方向に開設された窓３からラッチスプリング２の爪部４がエントランスノズルの外側に突出できる。
【００１４】
冷却材がエントランスノズルから流入して炉心構成要素の内を流動するときに発生する浮上がり力、冷却材と炉心構成要素の比重差によって発生することがある浮力等の上向き力は、ラッチスプリング２の爪部４が炉内構造物を形成する連結管５内の受座６で拘束嵌合され、エントランスノズルと一体形成された炉心構成要素の浮上がりが防止され、エントランスノズル１は連結管５内の所定位置に保持される。
【００１５】
図２に示す従来の細径化した炉心構成要素においては、図１の浮上がり防止機構を細径化した構造にしたものであり、それに付与された符号は図１と同様である。
図３，４及び５に示す本発明に係る浮上がり防止機構の径方向ラッチスプリングスリット方式においては、エントランスノズル１の先端部分に長手方向にスリット３が切り込まれていて、ラッチスプリング２がエントランスノズルと一体の構造になっている。スリットは寸法を変えてラッチスプリングの弾性域変位量を任意に変えることができる。
【００１６】
ラッチスプリング２の爪部４は、ラッチスプリングの弾性域変位で径方向に出入り動作ができるようになっている。ラッチスプリング２の爪部４は連結管５内の受座６内側下面で嵌合され、上方向を機械的に嵌合拘束されてエントランスノズルと一体形成された炉心構成要素の浮上がりが防止される。この状態で、炉心構成要素のエントランスノズル１は炉内構造物を形成する連結管５の内側の所定位置に保持される。
【００１７】
なお、炉心構成要素を炉心装荷する際には、炉上部に配備された燃料交換機等により炉心所定装荷位置に移動後、炉心構成要素を上方より挿入・押し込み動作を行い、エントランスノズル１が連結管５内の受座６と嵌合拘束する。
【００１８】
その際のラッチスプリング２の一連の動作は、受座６の内径が爪部４の外径より小さいために、ラッチスプリング２の弾性域変位によって爪部４が径方向内側に押し込まれる変位動作をする。この変位動作維持状態で爪部４は受座６の下方位置まで挿入され、受座６の内径が爪部４の外径と同等以上に大きくなる部位に到達するとラッチスプリング２の径方向変位は開放されて初期状態に復元する。この状態でエントランスノズルと一体形成された炉心構成要素の嵌合拘束を達成し保持できるようになる。
【００１９】
一方、炉心構成要素を取り出す際には、嵌合拘束を達成する過程の逆動作になり、燃料交換機により炉心構成要素を上方向に引上げると、ラッチスプリング２の弾性域変位により爪部４が径方向内側に押し込まれて受座６との機械的な嵌合拘束が解放されて外れ、エントランスノズル１は連結管５の内側から引き抜けるようになる。
【００２０】
図６，７及び８は、本発明の他の浮上がり防止機構の周方向ラッチスプリングスリット方式である。エントランスノズル１の先端部分の長手方向にスリット３が切り込まれていて、ラッチスプリング２が一体の構造となっている。スリット３の根元には円弧穴部７が設けられ、ラッチスプリング２は周方向に弾性域変形によって爪部４が開変位できるようになっている。
【００２１】
この円形穴部７は穴の大きさを変えてラッチスプリングの弾性域変位量を任意に変えることができる。ラッチスプリング２の爪部４の開閉着脱動作は、本発明の径方向ラッチスプリングスリット方式と同様に燃料交換機により炉心構成要素を上方より挿入・引抜き動作を行い、連結管５内の受座突起部６の外縁上下傾斜部に依存した爪部４の開閉変位動作を図り、連結管内に設けられた受座突起部６との機械的な嵌合拘束及び離脱する浮上がり防止機構を提供するものである。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、原子炉、加速器駆動核変換システム等の原子力プラントで使用する燃料集合体、制御棒集合体、中性子遮蔽体等の炉心構成要素の集合体に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来技術の浮上がり防止機構の概念図であり、１はエントランスノズル、２はラッチスプリング、３は窓、４は爪部、５は連結管、６は受座である。
【図２】従来技術の浮上がり機構を、幾何学的制限の厳しい細径の炉心構成要素に使用するために細径化した炉心構成要素の概念図である。
【図３】本発明に係る浮上がり防止機構の径方向ラッチスプリングスリット方式の概念図であり、１はエントランスノズル、２はラッチスプリング、３はスリット、４は爪部、５は連結管、６は受座である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面及びＢ−Ｂ断面を示す図である。
【図５】本発明の径方向ラッチスプリング方式の嵌合拘束状態を示す鳥瞰図である。
【図６】本発明に係る他の浮上がり防止機構の周方向ラッチスプリングスリット方式の概念図であり、１はエントランスノズル、２はラッチスプリング、３はスリット、４は爪部、５は連結管、６は受座、７は円弧穴部である。
【図７】図６のＡ−Ａ断面及びＢ−Ｂ断面の矢視を示す図である。
【図８】本発明の周方向ラッチスプリング方式の嵌合拘束状態を示す鳥瞰図である。
【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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【図８】
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