JPS6239714B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃料棒を収納する外筒管の構造を改良
した核燃料集合体に関する。

周知のように、原子炉の炉心は複数本の核燃料
集合体を規則正しく配列して構成されている。

ところで上述の如き核燃料集合体、例えば一例
として高速増植炉に使用されて核燃料集合体は、
通常第１図に示すように燃料チヤンネル１内に複
数本の燃料棒２を三角格子状に配列収納したもの
になつている。上記燃料チヤンネル１は例えばス
テンレス鋼板等で六角形状に形成された外筒管
（以下ラツパ管と称する）３と、このラツパ管３
の下端部に連設されたエントランスノズル４と上
記ラツパ管３の上端部に接続したハンドリングヘ
ツド５とによつて構成されている。上記エントラ
ンスノズル４には、燃料チヤンネル１内に冷却材
を導くための孔６が複数個設けられており、また
ハンドリングヘツド５内には燃料棒２から放出さ
れた放射線がハンドリングヘツド５の開口部から
直進するのを防止するための放射線しやへい物７
が設けられている。

上述のように構成された核燃料集合体は炉心部
においてエントランスノズル４側を下方にして複
数個互いに隣接して蜂の巣格子状に正しく配列さ
れている。

しかして、冷却材はエントランスノズル４の孔
６から燃料チヤンネル内１に流入し、燃料チヤン
ネル内を上昇する間に各燃料棒２で発生した熱を
套い、その後放射線しやへい物７の周辺部を通過
して、ハンドリングヘツド５の開口部から流出し
ていく。

ところで、前述のように構成された核燃料集合
体は、上記ラツパ管３によつて燃料チヤンネル内
の冷却材の流れが隣接集合体内燃料チヤンネル内
冷却材流れと分離する機能を有する。そしてこれ
により発熱量の異なる燃料集合体内燃料棒束から
の除熱能力を炉心部全体で平均化する目的で各集
合体エントランスノズル孔６からの流入冷却材流
量を調整することが出来る。

しかし、原子炉、特に高速増殖炉ように炉心部
における燃料集合体の燃料棒からの発熱量は大き
く、また燃料チヤンネル内冷却流路断面積は非常
に狭い。そのため、仮りに冷却材に異物が混入し
たり、あるいは燃料棒棒の間隙を保持する役割を
有するスペサー等が破損した場合には燃料チヤン
ネル内が局所的に流路閉塞を生じる。したがつて
閉塞物周辺の冷却材流れは乱され、その場所での
燃料棒からの除熱能力が低下するため、燃料要素
は局所的に過熱化される恐れがある。特に燃料集
合体内冷却流路が長時間にわたる閉塞物の堆積に
より過大（集合体内流路断面にして60％以上）に
閉塞した場合を想定したときには、冷却材の沸騰
が生じ、さらには燃料要素の破損が生じ、燃料棒
内に収納している核分裂生成ガスが放出されるこ
とが懸念される。

また、一方燃料集合体の入口エントランスノズ
ル４は上記のような冷却材中混入異物による流路
閉塞を防止するため多流路構造とされている。仮
りに何らかの原因で燃料集合体１が浮き上がるこ
とで燃料集合体１を下部において支持する複数層
の炉心支持板の間にある連結管と上記入口エント
ランスノズル孔６を結ぶ流路が過大に閉塞された
場合には、その燃料集合体へ流入する冷却流量は
遮断される。そのため燃料チヤンネル内は急速に
温度上昇を生じ、冷却材沸騰、燃料要素破損さら
には燃料溶融をきたすことが予想される。

このような過大な流路閉塞を想定した場合、燃
料集合体内の燃料破損の可能性が生じるが、これ
は前述したように各燃料集合体内冷却流量が、ラ
ツパ管によつて分離されていることにも原因す
る。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもの
で、仮りにある燃料集合体内で過酷な流路閉塞が
生じた場合、あるいは燃料集合体入口部において
過酷な流路閉塞が生じた場合にも、燃料集合体内
部での過大な温度上昇をきたして冷却材沸騰、燃
料破損さらには燃料溶融が生じることのないよう
な十分な除熱能力を有すると共に事故が周辺燃料
集合体へ伝播しないような抑制効果を有する核燃
料集合体を提供することを目的とする。

以下、第１図と同一部分は同一符号で示す第２
図を参照して本発明に係る核燃料集合体の一実施
例について説明する。

本発明は第２図の核燃料集合体８のラツパ管９
において、集合体内に収納された燃料棒２の発熱
部領域長さに相当する範囲で規則正しく配列した
複数個の細い目を有したメツシユ構成を設けた冷
却材流通孔１０を有するラツパ管構造を提供する
にある。

このようにラツパ管に複数個のメツシユ構成の
流通孔１０を設けることにより、従来までの燃料
集合体１内を流れる冷却材が各燃料集合体毎に分
離されることなく、隣接する燃料集合体内の冷却
材と容易に混合させることが出来る。特に前述し
た流路閉塞事故がある燃料集合体内で生じた場
合、あるいは集合体入口部で閉塞された場合にお
いては、閉塞による圧力損失が増大する。そのた
め燃料集合体入口エントランスノズル６より供給
される冷却材流量は、正常時に比べて低下する
が、その流量低下に相応して燃料集合体内冷却材
圧力も低下するため、隣接する燃料集合体内冷却
材圧力との間に圧力勾配が生じる。しかして、ラ
ツパ管に設けた複数個のメツシユ形状の流通孔を
通して燃料棒発熱部のある熱流束の高い領域にお
いて周辺燃料集合体内冷却材流量が事故側燃料集
合体へ自然に供給されることなり、事故側集合体
内での発熱量と冷却流量の不整合性を抑制する機
能が働き、その集合体内での事故拡大（冷却材沸
騰、燃料破損、及び燃料溶融）を防止することが
出来る。

さらに、仮りに流路閉塞等が過酷となり仮りに
事故発生集合体内で局所的な燃料破損が生じ、燃
料被覆管の破損片及び燃料粒子が冷却材流路に放
出された場合においても、それら破損片等が隣接
集合体内冷却チヤンネルに流入すること、つまり
流路閉塞が事故側集合体から隣接集合体へ伝播す
ることを、鋼性メツシユ構成を有するラツパ管の
側面部の流通孔により防止することが出来る。

以上説明したように、本発明においては原子炉
の炉心部におけるある単一燃料集合体に係わる流
路閉塞の炉心局所事故において、事故発生集合体
内で生じる過熱化現象を周辺燃料集合体からの冷
却材横方向流れによる除熱効果により十分抑制す
ることが期待出来ると同時に、仮りに燃料集合体
内で燃料破損及び燃料放出が生じた場合に於いて
も流路閉塞が隣接集合体へ拡大しない機能を有し
た固有安全性効果をもつものといえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の核燃料集合体の一部を断面で示
す側面図、第２図は本発明の核燃料集合体の一実
施例における一部を断面で示す側面図である。 １……燃料チヤンネル、２……燃料棒、３……
ラツパ管、４……エントランスノズル、５……ハ
ンドリングヘツド、６……エントランスノズル
孔、７……放射線しやへい物、８……燃料チヤン
ネル、９……ラツパ管、１０……冷却材流通孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃料チヤンネルの外筒管内に複数本の燃料棒
   をマトリツクス状に配列し、その燃料チヤンネル
   内に冷却材を流通させるようにした核燃料集合体
   において、上記外筒管に冷却材の流れ方向に沿つ
   て燃料棒の発熱部に相当する軸方向領域に規則正
   しく配列した複数個のメツシユで形成された冷却
   材流通孔を設けてなることを特徴とする核燃料集
   合体。