JP3786491B2

JP3786491B2 - Fuel spacer and fuel assembly

Info

Publication number: JP3786491B2
Application number: JP05451097A
Authority: JP
Inventors: 誠司岡田; 朗田辺
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-03-10
Filing date: 1997-03-10
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2017-03-10
Also published as: JPH10253792A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば沸騰水型原子炉用燃料スペーサおよびこの燃料スペーサを組み込んだ燃料集合体に係り、特に短尺燃料棒の位置に自由度を持たせた設計を可能にする燃料スペーサ及び燃料集合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉に装荷される燃料集合体は図14の縦断面図に示すように、角筒状の燃料チャンネル18を有しており、この燃料チャンネル18内に複数の燃料棒６と中央部に少なくとも１本のウォータロッド19が収納されている。この燃料集合体の上下部にはそれぞれ上部タイプレート20および下部タイプレート21が装着され、この上部タイプレート20および下部タイプレート21により前記燃料棒６およびウォータロッド19の両端が固定されている。
【０００３】
このウォータロッド19には、その軸方向に所定の間隔を有して複数の燃料スペーサ22が取り付けられ、このスペーサ22によって燃料棒６を整列支持するとともに燃料棒６の湾曲が抑止されている。また、近年開発された９行９列に燃料棒を配列した９×９燃料集合体は、二相流部での圧損低減（安定性改善）および燃料上部の水対ウラン比の増加を図る目的で、通常の燃料棒（長尺燃料棒）より長さの短い短尺燃料棒24を有する。
【０００４】
燃料集合体の軸方向に所定の間隔をおいて複数個配列される燃料スペーサ22は、図15の平面図に示すように、複数個のセル５を格子状に配列し、周りを外枠となるバンド12で囲んだ構成となっている。燃料棒の間隔を保持するスプリング７は、図１６の斜視図に示すように両側を板ばねとする形状で、セル５を２個につき１個のスプリング７が配置される（１個のスプリングを２本の燃料棒で共有する）構成となっている。
【０００５】
各セル５は、図17の斜視図に示すように、スプリング７により燃料棒が押し付けられる接触端８、および側面に切り欠き部２を有しており、この切り欠き部２の側辺上部および下部に爪部３が形成されている。スペーサの組立時には、図18（ａ）の横断面図および図18（ｂ）の縦断面図に示すように、通常セル５を２個１組として前記爪部３にスプリング７を挿入し、爪部３を向かい合わせ方向で重ね合わて、溶接部９で溶接して一対のセルとする。
【０００６】
この一対のセルには、両方に燃料棒６が挿通されてはじめてスプリング７が適切な押付力で燃料棒６を保持する構成になっている。２個のセルを一対として、２本の燃料棒で１個のスプリングを共有することを以下ではセルペアリングと呼ぶ。
【０００７】
前記短尺燃料棒24を有する燃料集合体の場合、短尺燃料棒24の上端から上部にあるスペーサでは、短尺燃料棒が挿通されない。このため、短尺燃料棒位置のセル以外の通常燃料棒位置のセルだけでセルペアリングを行う必要がある。図19は前述の９×９燃料集合体における短尺燃料棒の位置を示す断面図である。図中で記号Ｐが短尺燃料棒を表す。この場合、短尺燃料棒以外の通常燃料棒位置のセルだけでセルペアリングが可能であり、短尺燃料棒上端より上部にあるスペーサでは図20の平面図に示すような構成となっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、短尺燃料棒24の位置を変更した場合、短尺燃料棒24の上端から上部に設けられるスペーサにおいて通常燃料棒６の位置のセルだけでセルペアリングができない場合がある。この場合、通常燃料棒位置のセルだけでセルペアリングができるように短尺燃料棒の位置を変更する必要があり、燃料集合体設計を行う上での制約となる。
【０００９】
従来の燃料スペーサを用いた燃料集合体においては、短尺燃料棒の挿通されない上部のスペーサにおいて、通常燃料棒位置のセルだけでセルペアリングができるように短尺燃料棒位置を設定する必要があり、上部のスペーサにおけるセルペアリングが燃料集合体設計上の制約となる課題がある。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、短尺燃料棒の上端から上部に設けられたスペーサによるセルペアリングに制約を受けず、短尺燃料棒の位置に自由度を持たせた設計を可能にする燃料スペーサ及び燃料集合体を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、短尺燃料棒を有する燃料集合体の短尺燃料棒上端から上部に、設けるスペーサにおいて、短尺燃料棒位置のセルを、長尺燃料棒を保持する機能を有することなくスプリングを押し付ける押付部を有する構成とし、隣接するセルと組み合わせることによりスプリングを保持することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、短尺燃料棒の上端から上部に設けるスペーサにおいて、短尺燃料棒位置のセル以外の通常燃料棒位置のセルだけでセルペアリングできない場合でも、全ての燃料棒を適切なスプリング押付力により保持することが可能となる。
【００１３】
請求項２の発明は、短尺燃料棒を有する燃料集合体の短尺燃料棒上端から上部に設けるスペーサにおいて、短尺燃料棒位置のセルを削除し、代わりに前記スプリングを押し付ける押付部を有するプレートを配列し、隣接するセルと組み合わせることによりスプリングを保持することを特徴とする。
【００１４】
この構成により、短尺燃料棒の上端から上部にあるスペーサにおいて、短尺燃料棒位置のセル以外の通常燃料棒位置のセルだけでセルペアリングできない場合でも、全ての燃料棒を適切なスプリング押付力により保持することが可能となる。また、短尺燃料棒は二相流部での圧損低減を目的としているため、短尺燃料棒の挿通されない上部のスペーサにおいても可能な限り圧損低減を図ることが望ましく、セルの代わりにプレートを用いることにより、スペーサ部での圧損低減をはかることができる。
【００１５】
請求項３の発明は、短尺燃料棒が燃料棒配列の最外周に位置する場合、短尺燃料棒を有する燃料集合体の短尺燃料棒の上端から上部にあるスペーサにおいて、短尺燃料棒位置のセルを削除し、代わりにバンドの側面の短尺燃料棒位置にスプリングを押し付けるための突出部を設け、隣接するセルと組み合わせることでスプリングを保持することを特徴とする。この構成によれば、上述のプレートを用いた場合と同等の効果に加えて、部品数を削減できる。
【００１６】
請求項４の発明は、短尺燃料棒を有する燃料集合体の短尺燃料棒の上端から上部に設けるスペーサにおいて、短尺燃料棒位置のセルを削除し、隣接するセルに単独でスプリングを押し付けて保持するための突出部を設けたことを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、短尺燃料棒の上端から上部に設けるスペーサにおいて、短尺燃料棒の位置に拘らず短尺燃料棒位置のセルを削除することがが可能となり、また短尺燃料棒の上端から上部に設けるスペーサ部での圧損低減量を、従来の通常燃料棒位置のセルだけでセルペアリングが可能である場合とほぼ同等に保持できる。
【００１８】
請求項５の発明は、上述の単独でスプリングを保持するための突出部を設けたセルを、燃料スペーサ組立時にセル中心軸を回転軸として前記突出部が隣接するセルの側面に接するまで回転させたことを特徴とする。また請求項６の発明は、短尺燃料棒が長尺燃料棒配列の最外周に位置する場合、上述の単独でスプリングを保持するための突出部を設けたセルを、燃料スペーサ組立時にセル中心軸を回転軸として前記突出部がバンドの側面に接するまで回転させたことを特徴とする。これらの構成によれば、スプリングを保持するための突出部を設けたセルからのスプリングの離脱を確実に防止できる。
【００１９】
請求項７の発明は、請求項１から６の燃料スペーサのいずれかを組み込んでなることを特徴とする。この構成によれば、短尺燃料棒の位置に自由度を持たせた燃料集合体設計が可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る燃料スペーサの第１の実施の形態について、図１および図２を参照して説明する。
図１（ａ）は本第１の実施の形態において、燃料棒を保持する機能を有することなくスプリングを保持する機能のみを有するセル（以下、本発明セルと記す）を示す上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の側面図、図１（ｃ）は図１（ａ）の斜視図である。また、図２（ａ）は図１における本発明セル１と従来のセル（以下、通常セルと記す）５およびスプリング７を組み合わせたセルペアリングを示す横断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の縦断面図である。
【００２１】
本第１の実施の形態は図２（ａ），（ｂ）に示したセルペアリングを図15に示す燃料スペーサのセル５、５の代りに置き換えたことにあり、他の部分は図15とほぼ同様なので重複する部分の説明は省略する。
【００２２】
図１から明らかなように本発明セル１は通常セル５と同様に円筒体の側面に切り欠き部２を有しており、この切り欠き部２の側辺上部および下部に爪部３が形成されている。また、本発明セル１には燃料棒６が挿通されないため、円筒体内にスプリング７の押付部４が設けられている。なお、本発明セル１では燃料棒６を保持する必要がないため、図18に示した通常セル５におけるスプリング７により燃料棒が押し付けられる接触端８を削除している。
【００２３】
本実施の形態によれば、燃料棒６を挿通することなく隣接する通常セル５との間でスプリング７を保持し、隣接する通常セル５を挿通する燃料棒６を適切なスプリング７の押付力で保持することが可能となる。
【００２４】
つぎに本発明に係る燃料スペーサの第２の実施の形態について、図３および図４を参照して説明する。
本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は図１（ａ）に示す本発明セル１の代りにスプリング押付部４を有するスプリング保持プレート10に置き換えたことにある。
【００２５】
図３（ａ）は本第２の実施の形態におけるスプリング保持プレート10の上面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の側面図、図３（ｃ）は図３（ａ）の斜視図である。図４（ａ）はこのスプリング保持プレート10，通常セル５およびスプリング７を組み合わせた状態を示す横断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の縦断面図である。スプリング保持プレート10は図１に示した本発明セル１と同様に、切り欠き部２、爪部３およびスプリング７の押付部４が設けられており、溶接部９で隣接する通常のセル５に溶接固定されている。
【００２６】
つぎに本発明に係る燃料スペーサの第３の実施の形態を図５および図６により説明する。
本第３の実施の形態は、第２の実施の形態の変形例である。図５（ａ）は本第２の実施の形態に係るスプリング保持プレート11の上面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の側面図、図５（ｃ）は図５（ｂ）の斜視図である。図６（ａ）はこのスプリング保持プレート11，通常セル５およびスプリング７を組み合わせた状態を示す横断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の縦断面図である。
【００２７】
スプリング保持プレート11は図１に示した本発明セル１およびプレート10と同様に、切り欠き部２、爪部３およびスプリング７の押付部４が設けられており、溶接部９で隣接する通常のセル５に溶接固定されている。
【００２８】
異なった点は図３（ａ）と図５（ａ）とを対比すれば明らかなように本実施の形態ではスプリング押付部４をスプリング保持プレート11の後側から突出させたことにある。第２の実施の形態ではスプリング押付部４はスプリング保持プレート11の前側から突出させている。
【００２９】
本実施の形態によれば、燃料棒６を挿通することなく隣接する通常セル５との間でスプリング７を保持し、隣接する通常セル５を挿通する燃料棒６を適切なスプリング７の押付力で保持することが可能となる。また、図１に示す本発明セル１を用いる場合に比べて冷却材流路に対する投影面積が小さくなるため、短尺燃料棒の挿通されない上部スペーサにおける圧損低減をはかることができる。
【００３０】
つぎに本発明に係る燃料スペーサの第４の実施の形態を図７および図８により説明する。
本実施の形態は図７に示したようにバンド12の側面を加工してスプリング保持突出部13を形成し、このスプリング保持突出部に爪部３およびスプリング押付部４を形成したことにある。
【００３１】
図７（ａ）は本第４の実施の形態において、スプリング押付部４，バンド12およびスプリング保持突出部13の関係を示す上面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の側面図、図７（ｃ）は図７（ａ）の斜視図、図８（ａ）はこのスプリング保持突出部13と通常セル５およびスプリング７を組み合わせた状態を示す横断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）の縦断面図である。
【００３２】
本実施の形態におけるスプリング保持突出部13は図３に示したスプリング保持プレート10または図５に示したスプリング保持プレート11とほぼ同様の形状をしており、爪部３およびスプリング７を押付けるスプリング押付部４が設けられている。本実施の形態によれば、燃料棒６を挿通することなく隣接する通常セル５との間でスプリング７を保持し、隣接する通常セル５を挿通する燃料棒６を適切なスプリング７の押付力で保持することが可能となる。また、バンド12の側面を加工したものであるため、図３および図５に示したスプリング保持プレート10または11を組み込んだ場合に比較して部品数を削減できる効果がある。
【００３３】
つぎに本発明に係る燃料スペーサの第５の実施の形態を図９（ａ）〜（ｃ）により説明する。
図９（ａ）は本第５の実施の形態において、スプリング保持突出部付セル14にスプリング保持突出部15を形成した状態を示す上面図、図９（ｂ）は図９（ａ）の側面図、図９（ｃ）は図９（ａ）の斜視図である。
【００３４】
本実施の形態においてはスプリング保持突出部付セル14は単独でスプリング７を保持するためのスプリング保持突出部15以外は通常セル５と同様に側面に切り欠き部２を有しており、この切り欠き部２の側辺上部および下部に爪部３が形成されている。スプリング保持突出部15はスプリング７の押付部を兼ねており、この突出部15の先端にスプリング７の離脱を防ぐため、ほぼ直角に折り曲げたかぎ形状を形成する。
【００３５】
つぎに本発明に係る燃料スペーサの第６の実施の形態を図10（ａ）〜（ｃ）により説明する。
本第６の実施の形態は、第５の実施の形態の変形例で、図10（ａ）は本第６の実施の形態において、スプリング保持突出部付セル16とスプリング保持突出部17との関係を示す上面図、図10（ｂ）は図10（ａ）の側面図、図10（ｃ）は図10（ａ）の斜視図である。
【００３６】
本実施の形態においては、単独でスプリング７を保持するためのスプリング保持突出部17を有するスプリング保持突出部付セル16では、切り欠き部２の爪部３が形成されている側面と反対側の側面にスプリング７を保持する突出部17が形成される。スプリング保持突出部17はスプリング７の押付部を兼ねるとともに、スプリング７の離脱を防ぐために中央部でクランク状に曲げられた形状を有している。
【００３７】
本実施の形態によれば、図９に示すスプリング保持突出部付セル14または図10に示すスプリング保持突出部付セル16単独でスプリング７を保持し、燃料棒を適切なスプリング７の押付力で保持することが可能となる。また、スペーサ部での圧損低減量を、従来の通常燃料棒位置のセルだけでセルペアリングが可能である場合とほぼ同等に保つことができる。
【００３８】
次に本発明に係る燃料スペーサの第７の実施の形態および第８の実施の形態をそれぞれ図11および図12により説明する。
図11は第７の実施の形態に係り、単独でスプリングを保持するためのスプリング保持突出部15を有するスプリング保持突出部付セル14と通常セル５およびスプリング７を組み合わせた状態を示す上面図で、図12は第８の実施の形態に係り、単独でスプリング７を保持するためのスプリング保持突出部15を有するスプリング保持突出部付セル14とバンド12およびスプリング７を組み合わせた状態を示す上面図である。
【００３９】
単独でスプリング７を保持するための突出部15または17を有する図９または図10に示すスプリング保持突出部付セル14または16を、このセル14または16の中心軸を回転軸としてのスプリング保持突出部15または17の先端が隣接する通常セル５またはバンド12の側面に接するまで回転させ、溶接部９で隣接する通常のセル５に溶接固定する構成となっている。これにより、セル14からのスプリング７の離脱を確実に防止することができる。
【００４０】
次に本発明に係る燃料集合体の第１の実施の形態を図13により説明する。
本実施の形態に係る燃料集合体は角筒状の燃料チャンネル18内に複数の燃料棒６と中央部に少なくとも１本のウォータロッド19が収納されている。この燃料集合体の上下部にはそれぞれ上部タイプレート20および下部タイプレート21が装着され、この上部タイプレート20および下部タイプレート21により前記燃料棒６およびウォータロッド19の両端が固定されている。
【００４１】
このウォータロッドにはその軸方向に所定の間隔をおいて短尺燃料棒24が挿通される下部スペーサ22と短尺燃料棒が挿通されない上部スペーサ23が取り付けられ、これらのスペーサ22と23によって燃料棒６と短尺燃料棒24を整列支持するとともに燃料棒６と短尺燃料棒24の湾曲を抑止する。
【００４２】
ここで、短尺燃料棒24が挿通される下部のスペーサには従来と同様の形状を有する短尺燃料棒が挿通される下部スペーサ22を用いるが、短尺燃料棒24の挿通されない上部のスペーサには、前述した第１から第８の実施の形態に係る燃料スペーサのいずれかによる燃料スペーサ23を用いる。これにより、短尺燃料棒24の挿通されない上部のスペーサでのセルペアリングに制約を受けず、短尺燃料棒の位置に自由度を持たせた燃料集合体を提供することができる。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、短尺燃料棒を有する燃料集合体の短尺燃料棒上端から上部に設けるスペーサにおいて、短尺燃料棒の位置に拘わらず、全ての燃料棒を適切なスプリング押付力により保持することができる。
【００４４】
請求項２記載の発明によれば、短尺燃料棒の位置に拘わらず全ての燃料棒を適切なスプリング押付力により保持できることに加え、短尺燃料棒上端より上部にあるスペーサ部での圧損低減をはかれる。
【００４５】
請求項３記載の発明によれば、請求項２の発明の効果に加えてさらに部品数を削減できる。
請求項４記載の発明によれば、短尺燃料棒の位置に拘わらず短尺燃料棒上端から上部に設けるスペーサ部での圧損低減量を従来と同等に保つことができる。
【００４６】
請求項５および６記載の発明によれば、請求項４記載の発明の効果に加えて燃料スペーサで、スプリングの離脱を確実に防止できる。
請求項７記載の発明によれば、短尺燃料棒の位置に自由度を持たせた燃料集合体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係る燃料スペーサの第１の実施の形態においてバンド内に配列するセルと組み合わせる本発明セルを示す上面図、（ｂ）は（ａ）の側面図、（ｃ）は（ａ）の斜視図。
【図２】（ａ）は図１における本発明セルと、通常セルおよびスプリングを組み合わせたセルペアリングを示す横断面図、（ｂ）は（ａ）における縦断面図。
【図３】（ａ）は本発明に係る燃料スペーサの第２の実施の形態においてバンド内に配列するセルと組み合わせるスプリング保持プレートを示す上面図、（ｂ）は（ａ）の側面図、（ｃ）は（ａ）の斜視図。
【図４】（ａ）は図３におけるスプリング保持プレートと、通常セルおよびスプリングを組み合わせた状態を示す横断面図、（ｂ）は（ａ）の縦断面図。
【図５】（ａ）は本発明に係る燃料スペーサの第３の実施の形態においてバンド内に配列するセルと組み合わせるスプリング保持プレートを示す上面図、（ｂ）は（ａ）の側面図、（ｃ）は（ａ）の斜視図。
【図６】（ａ）は図５におけるスプリング保持プレートと、通常セルおよびスプリングを組み合わせた状態を示す横断面図、（ｂ）は（ａ）の縦断面図。
【図７】（ａ）は本発明に係る燃料スペーサの第４の実施の形態において、バンドにスプリング保持突出部を形成した状態を示す上面図、（ｂ）は（ａ）の平面図、（ｃ）は（ａ）の斜視図。
【図８】（ａ）は図７におけるスプリング保持突出部と、通常セルおよびスプリングを組み合わせた状態を示す横断面図、図６（ｂ）は（ａ）の縦断面図。
【図９】（ａ）は本発明に係る燃料スペーサの第５の実施の形態におけるスプリング保持突出部付セルを示す上面図、（ｂ）は（ａ）の側面図、（ｃ）は（ａ）の斜視図。
【図１０】（ａ）は本発明に係る燃料スペーサの第６の実施の形態におけるスプリング保持突出部付セルを示す上面図、（ｂ）は（ａ）の平面図、（ｃ）は（ａ）の斜視図。
【図１１】本発明に係る燃料スペーサの第７の実施の形態において、図９におけるスプリング保持突出部付セルと通常セルおよびスプリングを組み合わせた状態を示す上面図。
【図１２】本発明に係る燃料スペーサの第８の実施の形態において、図９におけるスプリング保持突出部付セルとバンドおよびスプリングを組み合わせた状態を示す上面図。
【図１３】本発明に係る燃料集合体の第１の実施の形態を一部側面で示す縦断面図。
【図１４】従来の燃料集合体を一部側面で示す縦断面図。
【図１５】従来の燃料スペーサを示す平面図。
【図１６】図15におけるスプリングを示す斜視図。
【図１７】図15におけるセルを示す斜視図。
【図１８】（ａ）は従来の通常セル２個とスプリングを組み合わせた一対のセルを示す横断面図、（ｂ）は（ａ）の縦断面図。
【図１９】従来の９×９燃料集合体における短尺燃料棒の位置を示す横断面図。
【図２０】従来の９×９燃料集合体における短尺燃料棒の上端から上部に設けるスペーサを示す平面図。
【符号の説明】
１…本発明セル、２…切り欠き部、３…爪部、４…スプリング押付部、５…通常セル、６…燃料棒、７…スプリング、８…燃料棒接触端、９…溶接部、10，11…スプリング保持プレート、12…バンド、13…スプリング保持突出部、14，16…スプリング保持突出部付セル、15，17…スプリング保持突出部、18…燃料チャンネル、19…ウォータロッド、20…上部タイプレート、21…下部タイプレート、22…スペーサ（短尺燃料棒の挿通される下部スペーサ）、23…短尺燃料棒が挿通されない上部スペーサ、24…短尺燃料棒。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to, for example, a boiling water reactor fuel spacer and a fuel assembly incorporating the fuel spacer, and more particularly to a fuel spacer and a fuel assembly that enable a design with a degree of freedom in the position of a short fuel rod. .
[0002]
[Prior art]
As shown in the longitudinal sectional view of FIG. 14, the fuel assembly loaded in the nuclear reactor has a rectangular fuel channel 18, and a plurality of fuel rods 6 and at least a central portion in the fuel channel 18 are provided in the fuel channel 18. One water rod 19 is stored. An upper tie plate 20 and a lower tie plate 21 are mounted on the upper and lower portions of the fuel assembly, and both ends of the fuel rod 6 and the water rod 19 are fixed by the upper tie plate 20 and the lower tie plate 21.
[0003]
A plurality of fuel spacers 22 are attached to the water rod 19 at predetermined intervals in the axial direction thereof, and the fuel rods 6 are aligned and supported by the spacers 22 and the bending of the fuel rods 6 is suppressed. The recently developed 9x9 fuel assembly with 9 x 9 fuel rods arranged in 9 rows and 9 columns is intended to reduce pressure loss in the two-phase flow section (improve stability) and increase the water-to-uranium ratio above the fuel. Thus, a short fuel rod 24 having a shorter length than a normal fuel rod (long fuel rod) is provided.
[0004]
As shown in the plan view of FIG. 15, the plurality of fuel spacers 22 arranged in the axial direction of the fuel assembly have a plurality of cells 5 arranged in a lattice pattern and are surrounded by an outer frame. It becomes the composition enclosed with the band 12 which becomes. As shown in the perspective view of FIG. 16, the spring 7 that holds the distance between the fuel rods has a shape having leaf springs on both sides, and one spring 7 is arranged for every two cells 5 (one spring (Shared by two fuel rods).
[0005]
As shown in the perspective view of FIG. 17, each cell 5 has a contact end 8 to which the fuel rod is pressed by a spring 7, and a cutout portion 2 on the side surface, and an upper side portion of the cutout portion 2 and A claw portion 3 is formed at the lower portion. When assembling the spacer, as shown in the cross-sectional view of FIG. 18A and the vertical cross-sectional view of FIG. The parts 3 are overlapped in the facing direction and welded at the welded part 9 to form a pair of cells.
[0006]
The spring 7 holds the fuel rod 6 with an appropriate pressing force only after the fuel rod 6 is inserted into both of the pair of cells. Hereinafter, sharing two springs with two fuel rods as one pair will be referred to as cell pairing.
[0007]
In the case of the fuel assembly having the short fuel rods 24, the short fuel rods are not inserted through the spacers located above the upper ends of the short fuel rods 24. For this reason, it is necessary to perform cell pairing only with the cells at the normal fuel rod positions other than the cells at the short fuel rod positions. FIG. 19 is a cross-sectional view showing the position of the short fuel rod in the 9 × 9 fuel assembly described above. In the figure, the symbol P represents a short fuel rod. In this case, cell pairing is possible only with cells at positions of normal fuel rods other than the short fuel rods, and the spacer above the upper end of the short fuel rods has a configuration as shown in the plan view of FIG.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the position of the short fuel rod 24 is changed, cell pairing may not be possible with only the cell at the position of the normal fuel rod 6 in the spacer provided from the upper end to the upper portion of the short fuel rod 24. In this case, it is necessary to change the position of the short fuel rod so that cell pairing can be performed only with the cell at the normal fuel rod position, which is a restriction in designing the fuel assembly.
[0009]
In a fuel assembly using a conventional fuel spacer, it is necessary to set a short fuel rod position so that cell pairing can be performed only with cells at the normal fuel rod position in the upper spacer where the short fuel rod is not inserted, There is a problem that cell pairing in the upper spacer becomes a restriction on the fuel assembly design.
[0010]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is designed not to be restricted by cell pairing by a spacer provided on the upper part from the upper end of the short fuel rod, but to have a degree of freedom in the position of the short fuel rod. It is an object of the present invention to provide a fuel spacer and a fuel assembly that enable the above.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, in the spacer provided on the upper side from the upper end of the short fuel rod of the fuel assembly having the short fuel rod, the spring at the position of the short fuel rod is provided without the function of holding the long fuel rod. It has a structure having a pressing part to be pressed, and is characterized by holding a spring by combining with an adjacent cell.
[0012]
According to this configuration, in the spacer provided from the upper end to the upper part of the short fuel rod, even when cell pairing cannot be performed with only the cells at the normal fuel rod position other than the cells at the short fuel rod position, all the fuel rods are appropriately pressed. It can be held by force.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the spacer provided on the upper part from the upper end of the short fuel rod of the fuel assembly having the short fuel rod, a plate having a pressing portion for pressing the spring is arranged instead of deleting the cell at the short fuel rod position. And it is characterized by holding | maintaining a spring by combining with an adjacent cell.
[0014]
With this configuration, even when the cell pairing is not possible with only the cells at the normal fuel rod position other than the cells at the short fuel rod position, the spacers located from the upper end to the upper part of the short fuel rods can be operated with the appropriate spring pressing force. It becomes possible to hold. In addition, since the short fuel rod is intended to reduce the pressure loss at the two-phase flow section, it is desirable to reduce the pressure loss as much as possible even in the upper spacer where the short fuel rod is not inserted, and a plate is used instead of the cell. Thus, the pressure loss at the spacer portion can be reduced.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, when the short fuel rods are positioned on the outermost periphery of the fuel rod arrangement, the cells at the positions of the short fuel rods are arranged in the spacer located above the upper ends of the short fuel rods of the fuel assembly having the short fuel rods. Instead, a protrusion for pressing the spring is provided at the position of the short fuel rod on the side surface of the band, and the spring is held by combining with the adjacent cell. According to this configuration, the number of components can be reduced in addition to the same effects as those obtained when the above-described plate is used.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, in the spacer provided at the upper end from the upper end of the short fuel rod of the fuel assembly having the short fuel rod, the cell at the position of the short fuel rod is deleted, and the spring is pressed and held by the adjacent cell alone. Protruding portions for providing are provided.
[0017]
According to this configuration, in the spacer provided from the upper end to the upper part of the short fuel rod, it is possible to delete the cell at the position of the short fuel rod regardless of the position of the short fuel rod, and from the upper end to the upper part of the short fuel rod. The pressure loss reduction amount at the spacer portion to be provided can be maintained substantially equal to the case where cell pairing is possible only with the conventional cells at the normal fuel rod position.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, the cell provided with the protruding portion for holding the spring alone is rotated while the fuel spacer is assembled until the protruding portion contacts the side surface of the adjacent cell with the cell central axis as the rotation axis. It is characterized by that. According to a sixth aspect of the present invention, when the short fuel rod is located on the outermost periphery of the long fuel rod arrangement, the cell provided with the protruding portion for holding the spring alone is arranged at the cell center axis when assembling the fuel spacer. The projection is rotated until the projection comes into contact with the side surface of the band. According to these structures, the detachment of the spring from the cell provided with the protruding portion for holding the spring can be reliably prevented.
[0019]
The invention of claim 7 is characterized in that any one of the fuel spacers of claims 1 to 6 is incorporated. According to this configuration, it is possible to design a fuel assembly with a degree of freedom in the position of the short fuel rod.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A fuel spacer according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1A is a top view showing a cell having only a function of holding a spring without having a function of holding a fuel rod (hereinafter referred to as a cell of the present invention) in the first embodiment. FIG. 1B is a side view of FIG. 1A, and FIG. 1C is a perspective view of FIG. 2A is a cross-sectional view showing cell pairing in which the cell 1 of the present invention in FIG. 1, a conventional cell (hereinafter referred to as a normal cell) 5 and a spring 7 are combined, and FIG. 2B is a diagram. It is a longitudinal cross-sectional view of 2 (a).
[0021]
In the first embodiment, the cell pairing shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b) is replaced with the fuel spacer cells 5 and 5 shown in FIG. 15, and other parts are shown in FIG. The description of the overlapping parts is omitted.
[0022]
As is apparent from FIG. 1, the cell 1 of the present invention has a notch 2 on the side surface of the cylindrical body like the normal cell 5, and claw portions 3 are formed on the upper and lower sides of the notch 2. Has been. Further, since the fuel rod 6 is not inserted into the cell 1 of the present invention, the pressing portion 4 of the spring 7 is provided in the cylindrical body. Since the cell 1 of the present invention does not need to hold the fuel rod 6, the contact end 8 on which the fuel rod is pressed by the spring 7 in the normal cell 5 shown in FIG. 18 is omitted.
[0023]
According to the present embodiment, the spring 7 is held between the adjacent normal cells 5 without inserting the fuel rod 6, and the fuel rod 6 inserted through the adjacent normal cell 5 is pressed by an appropriate spring 7. It becomes possible to hold in.
[0024]
Next, a second embodiment of the fuel spacer according to the present invention will be described with reference to FIGS.
This embodiment is different from the first embodiment in that it is replaced with a spring holding plate 10 having a spring pressing portion 4 instead of the cell 1 of the present invention shown in FIG.
[0025]
3A is a top view of the spring holding plate 10 according to the second embodiment, FIG. 3B is a side view of FIG. 3A, and FIG. 3C is a perspective view of FIG. FIG. FIG. 4A is a transverse sectional view showing a state in which the spring holding plate 10, the normal cell 5 and the spring 7 are combined, and FIG. 4B is a longitudinal sectional view of FIG. 4A. As in the cell 1 of the present invention shown in FIG. 1, the spring holding plate 10 is provided with a notch portion 2, a claw portion 3, and a pressing portion 4 of the spring 7. It is fixed by welding.
[0026]
Next, a third embodiment of the fuel spacer according to the present invention will be described with reference to FIGS.
The third embodiment is a modification of the second embodiment. 5A is a top view of the spring holding plate 11 according to the second embodiment, FIG. 5B is a side view of FIG. 5A, and FIG. 5C is FIG. 5B. It is a perspective view. FIG. 6A is a transverse sectional view showing a state in which the spring holding plate 11, the normal cell 5 and the spring 7 are combined, and FIG. 6B is a longitudinal sectional view of FIG. 6A.
[0027]
Similar to the cell 1 and the plate 10 of the present invention shown in FIG. 1, the spring holding plate 11 is provided with a notch portion 2, a claw portion 3, and a pressing portion 4 of the spring 7. The cell 5 is fixed by welding.
[0028]
The difference lies in that the spring pressing portion 4 protrudes from the rear side of the spring holding plate 11 in the present embodiment, as is apparent from the comparison between FIG. 3 (a) and FIG. 5 (a). In the second embodiment, the spring pressing portion 4 is protruded from the front side of the spring holding plate 11.
[0029]
According to the present embodiment, the spring 7 is held between the adjacent normal cells 5 without inserting the fuel rod 6, and the fuel rod 6 inserted through the adjacent normal cell 5 is pressed by an appropriate spring 7. It becomes possible to hold in. In addition, since the projected area with respect to the coolant channel is smaller than in the case where the cell 1 of the present invention shown in FIG. 1 is used, it is possible to reduce the pressure loss in the upper spacer where the short fuel rod is not inserted.
[0030]
Next, a fourth embodiment of the fuel spacer according to the present invention will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the side surface of the band 12 is processed to form the spring holding projection 13 and the claw portion 3 and the spring pressing portion 4 are formed on the spring holding projection.
[0031]
FIG. 7A is a top view showing the relationship between the spring pressing portion 4, the band 12 and the spring holding projection 13 in the fourth embodiment, and FIG. 7B is a side view of FIG. 7A. 7 (c) is a perspective view of FIG. 7 (a), FIG. 8 (a) is a cross-sectional view showing a state in which the spring holding projection 13 is combined with the normal cell 5 and the spring 7, and FIG. It is a longitudinal cross-sectional view of Fig.8 (a).
[0032]
The spring holding projection 13 in the present embodiment has substantially the same shape as the spring holding plate 10 shown in FIG. 3 or the spring holding plate 11 shown in FIG. A pressing portion 4 is provided. According to the present embodiment, the spring 7 is held between the adjacent normal cells 5 without inserting the fuel rod 6, and the fuel rod 6 inserted through the adjacent normal cell 5 is pressed by an appropriate spring 7. It becomes possible to hold in. Further, since the side surface of the band 12 is processed, there is an effect that the number of parts can be reduced as compared with the case where the spring holding plate 10 or 11 shown in FIGS. 3 and 5 is incorporated.
[0033]
Next, a fifth embodiment of the fuel spacer according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 9A is a top view showing a state in which the spring holding projection 15 is formed in the cell 14 with the spring holding projection in the fifth embodiment, and FIG. 9B is a side view of FIG. 9A. FIG. 9 and FIG. 9C are perspective views of FIG.
[0034]
In this embodiment, the cell 14 with a spring holding projection has a notch 2 on the side surface in the same manner as the cell 5 except for the spring holding projection 15 for holding the spring 7 alone. Claw portions 3 are formed on the upper and lower sides of the notch portion 2. The spring holding projection 15 also serves as a pressing portion for the spring 7, and a hook shape is formed at a substantially right angle to prevent the spring 7 from being detached at the tip of the projection 15.
[0035]
Next, a sixth embodiment of the fuel spacer according to the present invention will be described with reference to FIGS.
The sixth embodiment is a modification of the fifth embodiment, and FIG. 10 (a) shows the relationship between the cell 16 with the spring holding projection and the spring holding projection 17 in the sixth embodiment. FIG. 10 (b) is a side view of FIG. 10 (a), and FIG. 10 (c) is a perspective view of FIG. 10 (a).
[0036]
In the present embodiment, in the cell 16 with the spring holding projection part 17 having the spring holding projection part 17 for holding the spring 7 alone, the side opposite to the side surface where the claw part 3 of the notch part 2 is formed. A protrusion 17 that holds the spring 7 is formed on the side surface. The spring holding projecting portion 17 also serves as a pressing portion of the spring 7 and has a shape bent in a crank shape at the center portion in order to prevent the spring 7 from being detached.
[0037]
According to the present embodiment, the spring 7 is held by the cell 14 with a spring holding projection shown in FIG. 9 or the cell 16 with a spring holding projection shown in FIG. 10 alone, and the fuel rod is pushed by an appropriate pressing force of the spring 7. It becomes possible to hold. In addition, the pressure loss reduction amount in the spacer portion can be kept substantially equal to the case where cell pairing is possible only with the conventional cells at the normal fuel rod position.
[0038]
Next, a seventh embodiment and an eighth embodiment of the fuel spacer according to the present invention will be described with reference to FIGS. 11 and 12, respectively.
FIG. 11 relates to the seventh embodiment, and is a top view showing a state in which the cell 14 with a spring holding protrusion 15 having a spring holding protrusion 15 for holding the spring alone, the normal cell 5 and the spring 7 are combined. FIG. 12 relates to the eighth embodiment, and is a top view showing a state in which the cell 14 with the spring holding projection part 15 having the spring holding projection part 15 for holding the spring 7 alone, the band 12 and the spring 7 are combined. It is.
[0039]
A cell 14 or 16 with a spring holding projection shown in FIG. 9 or 10 having a projection 15 or 17 for holding the spring 7 alone is used as a spring holding projection with the central axis of the cell 14 or 16 as the rotation axis. It is configured to rotate until the tip of the portion 15 or 17 contacts the side surface of the adjacent normal cell 5 or band 12 and is welded and fixed to the adjacent normal cell 5 by the welded portion 9. Thereby, the detachment of the spring 7 from the cell 14 can be reliably prevented.
[0040]
Next, a first embodiment of a fuel assembly according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the fuel assembly according to the present embodiment, a plurality of fuel rods 6 and at least one water rod 19 are accommodated in a central portion in a rectangular tubular fuel channel 18. An upper tie plate 20 and a lower tie plate 21 are mounted on the upper and lower portions of the fuel assembly, and both ends of the fuel rod 6 and the water rod 19 are fixed by the upper tie plate 20 and the lower tie plate 21.
[0041]
The water rod is provided with a lower spacer 22 through which the short fuel rods 24 are inserted at predetermined intervals in the axial direction and an upper spacer 23 through which the short fuel rods are not inserted. And the short fuel rods 24 are aligned and supported, and the bending of the fuel rods 6 and the short fuel rods 24 is suppressed.
[0042]
Here, a lower spacer 22 through which a short fuel rod having the same shape as the conventional one is used as a lower spacer through which the short fuel rod 24 is inserted, but an upper spacer through which the short fuel rod 24 is not inserted is used. The fuel spacer 23 by any of the fuel spacers according to the first to eighth embodiments described above is used. Accordingly, it is possible to provide a fuel assembly in which the position of the short fuel rods has a degree of freedom without being restricted by cell pairing at the upper spacer where the short fuel rods 24 are not inserted.
[0043]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, in the spacer provided on the upper part from the upper end of the short fuel rod of the fuel assembly having the short fuel rods, all the fuel rods are subjected to an appropriate spring pressing force regardless of the position of the short fuel rods. Can be held.
[0044]
According to the second aspect of the invention, in addition to being able to hold all the fuel rods with an appropriate spring pressing force regardless of the position of the short fuel rods, pressure loss can be reduced at the spacer portion above the upper end of the short fuel rods. .
[0045]
According to the invention of claim 3, in addition to the effect of the invention of claim 2, the number of parts can be further reduced.
According to the fourth aspect of the present invention, the pressure loss reduction amount in the spacer portion provided on the upper part from the upper end of the short fuel rod can be kept equal to the conventional one regardless of the position of the short fuel rod.
[0046]
According to the fifth and sixth aspects of the invention, in addition to the effect of the fourth aspect of the invention, the fuel spacer can reliably prevent the spring from being detached.
According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to provide a fuel assembly in which the position of the short fuel rod has a degree of freedom.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a top view showing a cell of the present invention combined with cells arranged in a band in the first embodiment of a fuel spacer according to the present invention, FIG. 1B is a side view of FIG. c) is a perspective view of (a).
2A is a transverse sectional view showing cell pairing in which the cell of the present invention in FIG. 1 is combined with a normal cell and a spring, and FIG. 2B is a longitudinal sectional view in FIG.
3A is a top view showing a spring holding plate combined with cells arranged in a band in the second embodiment of the fuel spacer according to the present invention, FIG. 3B is a side view of FIG. c) is a perspective view of (a).
4A is a transverse sectional view showing a state in which the spring holding plate in FIG. 3 is combined with a normal cell and a spring, and FIG. 4B is a longitudinal sectional view of FIG.
5A is a top view showing a spring holding plate combined with cells arranged in a band in a third embodiment of a fuel spacer according to the present invention, FIG. 5B is a side view of FIG. c) is a perspective view of (a).
6A is a transverse sectional view showing a state in which the spring holding plate in FIG. 5 is combined with a normal cell and a spring, and FIG. 6B is a longitudinal sectional view of FIG.
7A is a top view showing a state in which a spring holding projection is formed on a band in a fourth embodiment of a fuel spacer according to the present invention, FIG. 7B is a plan view of FIG. c) is a perspective view of (a).
8A is a transverse cross-sectional view showing a state in which the spring holding protrusion in FIG. 7 is combined with a normal cell and a spring, and FIG. 6B is a vertical cross-sectional view of FIG.
9A is a top view showing a cell with a spring holding projection in a fuel spacer according to a fifth embodiment of the present invention, FIG. 9B is a side view of FIG. 9A, and FIG. FIG.
10A is a top view showing a cell with a spring holding protrusion in a sixth embodiment of a fuel spacer according to the present invention, FIG. 10B is a plan view of FIG. 10A, and FIG. FIG.
11 is a top view showing a state in which a cell with a spring holding projection in FIG. 9, a normal cell, and a spring are combined in a seventh embodiment of a fuel spacer according to the present invention. FIG.
12 is a top view showing a state in which a cell with a spring holding projection in FIG. 9, a band, and a spring are combined in an eighth embodiment of a fuel spacer according to the present invention. FIG.
FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a fuel assembly according to the present invention in partial side view.
FIG. 14 is a longitudinal sectional view showing a conventional fuel assembly partially in side view.
FIG. 15 is a plan view showing a conventional fuel spacer.
16 is a perspective view showing a spring in FIG. 15. FIG.
17 is a perspective view showing the cell in FIG. 15. FIG.
18A is a transverse sectional view showing a pair of cells in which two conventional cells are combined with a spring, and FIG. 18B is a longitudinal sectional view of FIG.
FIG. 19 is a cross-sectional view showing the position of a short fuel rod in a conventional 9 × 9 fuel assembly.
FIG. 20 is a plan view showing a spacer provided from the upper end to the upper part of a short fuel rod in a conventional 9 × 9 fuel assembly.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Invention cell, 2 ... Notch part, 3 ... Claw part, 4 ... Spring pressing part, 5 ... Normal cell, 6 ... Fuel rod, 7 ... Spring, 8 ... Fuel rod contact end, 9 ... Welded part, 10 , 11 ... Spring holding plate, 12 ... Band, 13 ... Spring holding projection, 14, 16 ... Cell with spring holding projection, 15, 17 ... Spring holding projection, 18 ... Fuel channel, 19 ... Water rod, 20 ... Upper tie plate, 21 ... lower tie plate, 22 ... spacer (lower spacer through which short fuel rod is inserted), 23 ... upper spacer through which short fuel rod is not inserted, 24 ... short fuel rod.

Claims

A band formed in a substantially rectangular shape, in which a plurality of two or more types of long fuel rods and short fuel rods having different lengths are arranged in the axial direction of a fuel assembly formed by arranging them in a grid pattern; A round cell type fuel spacer having a plurality of cylindrical cells arranged in the band and a spring for holding an interval between the long fuel rods or the short fuel rods inserted into the cells. cell length fuel rod positions of the upper part of the spacer rod is not inserted, the said spring in combination with adjacent cells having a pressing portion for pressing the spring without have a function of holding the elongated fuel rods A fuel spacer characterized by being held.

A band formed in a substantially rectangular shape, in which a plurality of two or more types of long fuel rods and short fuel rods having different lengths are arranged in the axial direction of a fuel assembly formed by arranging them in a grid pattern; A round cell type fuel spacer having a plurality of cylindrical cells arranged in the band, and a long fuel rod inserted into the cell and a spring for maintaining a distance between the short fuel rods, the short fuel A cell at the position of the short fuel rod of the upper spacer where the rod is not inserted is deleted, and instead a spring holding plate provided with a pressing portion for pressing the spring is arranged, and the spring is held in combination with an adjacent cell. A fuel spacer.

A band formed in a substantially rectangular shape, in which a plurality of two or more types of long fuel rods and short fuel rods having different lengths are arranged in the axial direction of a fuel assembly formed by arranging them in a grid pattern; A round cell type fuel spacer having a plurality of cylindrical cells arranged in the band, and a long fuel rod inserted into the cell and a spring for maintaining a distance between the short fuel rods, the short fuel If the rod is located on the outermost periphery of the long fuel rod array, delete the cell at the short fuel rod position of the upper spacer where the short fuel rod is not inserted, and instead press the spring against the short fuel rod position on the side of the band A fuel spacer comprising a protrusion for holding the spring in combination with an adjacent cell.

A band formed in a substantially rectangular shape, in which a plurality of two or more types of long fuel rods and short fuel rods having different lengths are arranged in the axial direction of a fuel assembly formed by arranging them in a grid pattern; A round cell type fuel spacer having a plurality of cylindrical cells arranged in the band, a long fuel rod inserted into the cell, and a spring for maintaining a space between the short fuel rods. A fuel spacer, wherein a cell at the position of a short fuel rod of an upper spacer through which a fuel rod is not inserted is deleted, and a spring holding projection is provided to press and hold a spring by itself to an adjacent cell.

5. The fuel according to claim 4, wherein a cell with a spring holding projection for holding the spring is provided on a side surface of the band, and a cutout portion, a claw portion, and a spring holding projection are provided on the cell. Spacer.

6. The fuel spacer according to claim 5, wherein the spring holding projection has a hook shape bent at the tip, or a crank shape bent at the center.

A plurality of long fuel rods and short fuel rods are arranged in a grid in the fuel channel, and a plurality of fuel spacers are provided at predetermined intervals in the axial direction of each of the fuel rods. 7. A fuel assembly in which the upper and lower ends of the long fuel rod are supported and fixed by an upper tie plate and a lower tie plate, and the fuel spacer is at least selected from the fuel spacers according to claims 1 to 6. A fuel assembly comprising one fuel assembly.