【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は核燃料バンドル集成体で１つ又は更に多くのスペーサ及びウォータ・ロッドを軸方向に並びに回転しないように相互に固定する装置と方法、特にウォータ・ロッド及びスペーサの組立て及び分解用のスペーサ／ウォータ・ロッド捕捉装置及び方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】沸騰水型原子炉では、典型的には燃料集成体又はバンドルと呼ばれる実質的に開放端を持つ筒形流路の中に燃料棒がグループとしてまとめられている。
複数個の燃料集成体が炉心にマトリクスとして配置されていて、冷却材／減速材が燃料棒の周りを上向きに流れて、蒸気を発生する。 各々の集成体の中で、燃料棒が上側及び下側タイ・プレートの間に支持される。 １本又は更に多くのウォータ・ロッドを各々の燃料棒バンドルの内部に設けるのが普通である。 各々の燃料バンドルに沿った予定の高さのところにスペーサを用いて、原子炉の運転中、燃料棒が湾曲したり振動したりするのを拘束する。 【０００３】典型的なスペーサは、横に並べて配置されて、例えば溶接によって互いに固定して、燃料棒に対する支持マトリクスを形成する複数個のフェルールを持っている場合が多い。 一般的に、燃料バンドル集成体にあるスペーサの役割は、棒を互いに一定の横方向の位置に保つことである。 こういうスペーサが、原子炉の運転中、バンドルの縦軸線に対するその移動を防止するような形で、固定され又は捕捉される。 燃料棒スペーサをバンドルの軸線に沿った所定位置に保つ従来の方法は、ウォータ・ロッドに溶接した１対の突片(tab) を使って、
スペーサの上下に係合させ、軸方向の何れの向きにも、
スペーサがウォータ・ロッドに対して軸方向に移動するのを防止する。 こういうスペーサは、突片がスペーサ構造内にある開口を通抜けるように、スペーサ及びウォータ・ロッドを相対的に回転させることによって、ウォータ・ロッドの上に組立てられる。 その後、スペーサ構造の部分が、下側の突片である方が好ましいが、２つの突片の内の１つと軸方向に接触するような向きに、スペーサが回転させられる。 バンドルに組立てたとき、ウォータ・ロッドは、四角の下側末端プラグが下側タイ・プレートにある四角の孔にはまることによって、ウォータ・
ロッドが回転出来なくなるようにするのが典型的である。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかし、燃料バンドルがアンチャンネルド状態になる場合がある。 アンチャンネルド状態とは、燃料バンドル集成体がそれを取巻くチャンネルを持たないことを意味する。 例えば、スペーサをウォータ・ロッドに固定する製造の初期の間、バンドルがアンチャンネルド状態になる。 アンチャンネルド状態のバンドルは、バンドルの軸線の周りの捩れに対して比較的撓み易い、即ち、バンドルの通常の取扱いから、
アンチャンネルド状態のバンドルでは捩れが起こり得る。 捩れが十分大きいと、あるスペーサ、例えば、上側のスペーサは、ウォータ・ロッドの突片が、組立ての際に使われるスペーサ構造内の開口の上又は下の位置にきて、最早軸方向の拘束をしなくなる程に回転することがある。 更に、スペーサばね及びロッドの間の摩擦力が大幅に低下した照射済みバンドルでは、スペーサが正しい位置から軸方向にずれることがある。 更に、現在の設計は、スペーサ構造に対するウォータ・ロッドの突片の角度方向の向きを保つ為に、ウォータ・ロッドの四角の下側末端プラグ及び四角の下側タイ・プレートの孔を用いている。 こういう末端プラグ及び孔は、丸い末端プラグ及び孔に比べてコスト高である。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明では、ウォータ・
ロッドにある１つの突片をスペーサ構造で捕捉して、特にアンチャンネルド状態で、燃料バンドルの捩れがあっても、スペーサ及びウォータ・ロッドの相対的な軸方向の変位を防止するスペーサ及びウォータ・ロッド保持又は捕捉集成体を提供する。 保持集成体は、ウォータ・ロッド及びそれによって支持された突片が、ウォータ・ロッドの突片をスペーサにある開口と整合させることが出来なくなって、その為にスペーサ及びウォータ・ロッドの相対的な軸方向の変位が起こってしまうような程、スペーサに対して回転することを防止する。 【０００６】本発明の第１の好ましい実施例では、スペーサが中心開口を持つスペーサ構造又はクリップを含み、この開口は周縁方向には軸方向に向かい合った端によって、そして横方向には向かい合った側面部分によって区切られている。 クリップの一方の側面部分が、全体的に向かい合った側面部分に向かって突出するばね片を持ち、このばね片が弾力的に装着されて、溝孔開口の境界を定める。 勿論、クリップは溶接又はその他の方法によってスペーサに固定され、溝孔は、ウォータ・ロッドに対してある角度関係を持つ平面内で、ウォータ・ロッドの位置に隣接している。 スペーサ内でウォータ・ロッドを位置ぎめしたとき、ウォータ・ロッド及びスペーサを相対的に回転させて、ウォータ・ロッドの突片がクリップのばね片と係合して、それを弾力的に変位させて、
ウォータ・ロッドの突片がクリップのばね片を通りこして溝孔の中に入ることが出来るようにする。 その後、クリップのばね片が元の形に弾力的に戻る。 この弾力的な
ばね片を用いた干渉並びにクリップのばね片に対するウォータ・ロッドの突片の接近角度が鈍角であることにより、ウォータ・ロッドの突片がスペーサから離脱することが防止される。 スペーサ及びウォータ・ロッドを分解する為には、工具を挿入して、最初の組立てのときにウォータ・ロッドの突片によって撓まされたのと同じ方向にクリップのばね片を撓ませることにより、ウォータ・
ロッドの突片を溝孔から抜け出るように回転させることが出来、ウォータ・ロッド及びクリップを相対的に軸方向に移動出来るように解放する。 【０００７】本発明の第２の好ましい実施例では、ウォータ・ロッドの突片をスペーサ構造内の溝孔の中に回転させることにより、溝孔の片側の縁が突片に対する限界ストッパとなる。 第１のウォータ・ロッドに隣接して第２のウォータ・ロッドを取付けることにより、ウォータ・ロッドの突片は溝孔から回転して外れることが防止される。 第１の実施例では、ウォータ・ロッドの突片は、
スペーサ・クリップの溝孔とのはめ合わせによって回転しないように拘束され、第２の実施例では、スペーサ・
クリップ及びそれに隣接するウォータ・ロッドによって拘束される。 何れの実施例でも、現在のあるスペーサ／
ウォータ・ロッド保持集成体で行われているように、ウォータ・ロッドの回転を防ぐ為に、四角の下側末端プラグとそれに対応する形のタイ・プレートの孔とに頼ることが完全に避けられる。 【０００８】本発明の好ましい実施例では、全体的に平行に軸方向に伸びる複数個の燃料棒、燃料棒を互いに隔たる状態に保つ複数個のスペーサ、及び全体的に燃料棒と平行に伸びていて、スペーサを通抜ける少なくとも１
本のウォータ・ロッドを含む核燃料バンドルのスペーサ及びウォータ・ロッド保持集成体が、少なくとも１つのスペーサによって支持されていて、軸方向に互いに隔たる向かい合った構造部分及び軸方向に隔たる構造部分の間にある向かい合って配置される１対の側面構造部分によって区切られた溝孔を持つウォータ・ロッド接続構造を有し、構造部分が周縁方向に溝孔を取巻き、前記構造は１つの構造部分から別の構造部分に向って突出して溝孔の境界を定めるばね片を含み、１本のウォータ・ロッドから横方向外向きに突出する突片が溝孔の中に配置され、ウォータ・ロッドの突片は軸方向に向かい合う構造部分と係合するような軸方向の範囲を持っていて、軸方向の反対向きに１つのスペーサ及びウォータ・ロッドが相対的に移動することを制限し、この突片とスペーサ構造の別の構造部分がウォータ・ロッドの突片を溝孔の中に局限して、１つのスペーサとウォータ・ロッドの間の実質的な相対的な回転運動を妨げる。 【０００９】本発明の別の好ましい実施例では、全体的な平行に軸方向に伸びる複数個の燃料棒、燃料棒を互いに横方向に隔てた状態に保つ為に互いに軸方向に隔たる複数個のスペーサ、及び燃料棒と全体的に平行に横に並べられていて、スペーサを通抜ける少なくとも１対のウォータ・ロッドを持つ核燃料バンドルのスペーサ及びウォータ・ロッド保持集成体が、１つのスペーサによって支持されていて、軸方向に互いに隔たる向かい合った構造部分及び軸方向に向かい合う部分の間にあって、周縁方向に溝孔を取巻く、向かい合って配置された１対の側面構造部分によって区切られた溝孔を持つウォータ・ロッド接続構造を有し、溝孔は実質的にウォータ・ロッドの間に互り、１本のウォータ・ロッドはその横方向外向きに溝孔の中に突出する突片を持ち、該突片は軸方向に向かい合った構造部分と係合するような軸方向の範囲を持っていて、１つのスペーサ及び１本のウォータ・ロッドの相対的な軸方向の移動を制限し、別のウォータ・ロッド及び１つの側面構造部分がウォータ・ロッドの突片を溝孔内に局限して、１つのスペーサ及び１本のウォータ・ロッドの間の実質的な相対的な回転運動を妨げる。 【００１０】本発明の更に別の好ましい実施例では、燃料棒を互いに隔たった状態に保つ複数個のスペーサ、及びスペーサに対して全体的に垂直に軸方向にそれを通抜ける少なくとも１本のウォータ・ロッドを持つ核燃料バンドルで、ウォータ・ロッドの上にスペーサを保持する方法が、１本のウォータ・ロッド及び１つのスペーサを相対的に回転させて、１本のウォータ・ロッドから横方向外向きに突出する突片を、前記１つのスペーサ上のクリップによって支持された撓み可能なばね片に係合させて、クリップ内の周縁方向に取囲まれた溝孔の境界を部分的に定め、１本のウォータ・ロッド及び１つのスペーサを更に相対的に回転させて、クリップのばね片を初期位置から弾力的に撓ませると共にウォータ・ロッドの突片を撓んだクリップのばね片を通越すように変位させて、クリップのばね片が初期位置に弾力的に復帰するときに、ウォータ・ロッドの突片を溝孔内に係合させる工程を含み、こうして軸方向の反対向きに１つのスペーサ及び１本のウォータ・ロッドが相対的に移動することを制限すると共に、１本のウォータ・ロッド及び１つのスペーサの間の実質的な相対的な回転運動を妨げる。 【００１１】本発明の別の好ましい実施例では、燃料棒を互いに隔たった状態に保つ複数個のスペーサ、及びスペーサに対して全体的に垂直に軸方向にそれを通抜ける１対のウォータ・ロッドを持つ核燃料バンドルで、スペーサを１本のウォータ・ロッドの上に保持する方法が、
１本のウォータ・ロッド及び１つのスペーサを相対的に回転させて、１本のウォータ・ロッドから横方向外向きに突出する突片を、前記１つのスペーサ上のクリップによって支持された溝孔の中に配置し、クリップの溝孔の片側に沿ってストッパを設けて、突片及びクリップが相対的に回転を続けることを妨げ、１本のウォータ・ロッドに隣接する別のウォータ・ロッドをクリップに隣接して取付けて、突片を溝孔から取出す向きの、１本のウォータ・ロッド及びスペーサの相対的な回転を妨げる工程を含み、こうして軸方向反対向きの１つのスペーサ及び１本のウォータ・ロッドの相対的な移動、並びに１本のウォータ・ロッドと１つのスペーサの間の実質的な相対的な回転運動を妨げる。 【００１２】 【発明の実施の形態】図面について説明すると、図１には、原子炉の燃料バンドル又は集成体に使うスペーサが示されている。 スペーサを全体の数字１０で示してある。 スペーサが、複数個の円筒形フェルール１２を含み、その内壁面からストッパ１３が突出しており、更にスペーサが、各々のフェルール１２内でスペーサを通抜ける燃料棒１８に接するばね１６を有する。 ばね１６が燃料棒に横方向の力を加えて、燃料棒をストッパ１３に対して支承係合する状態に保つ。 スペーサ１０が、フェルールを横方向に取巻く周囲のバンド２０をも有する。 【００１３】図示のように、１対のウォータ・ロッド２
２がスペーサ１０内の拡大開口を通る。 クリップ２４
が、例えば溶接によってフェルールに固定されていて、
垂直方向の範囲は、フェルールの垂直方向の範囲と対応する。 １本のウォータ・ロッド２２が上側及び下側の突片２６を持っており、これがクリップ２４の上側及び下側の縁に夫々係合して、スペーサ及び１本のウォータ・
ロッドの相対的な軸方向の変位を防止する。 前に述べたように、アンチャンネルド状態のバンドルでは、ウォータ・ロッド及びスペーサの捩れによって、突片２６がクリップと整合外れになり、スペーサ及びウォータ・ロッドが相対的に軸方向に変位することが起こり得る。 【００１４】図２Ａ−２Ｃには、図１に示す形式であるが、これから説明するように異なるクリップ及びウォータ・ロッド保持突片構成を持つスペーサに使う為の、全体を３０で示した、本発明の好ましい形式のスペーサ／
ウォータ・ロッド接続構造又は保持集成体が示されている。 図２Ｃに１番よく示されているが、クリップ３２は全体的にＵ字形であって、隣接するフェルール１２（図１）に溶接し易くする為の横方向外向きのフランジ３４
を持っている。 Ｕ字形クリップ３２の底が、溝孔又は開口３６を構成していて、これは軸方向に向かい合った構造部分３８及び４０と、横方向又は側面構造部分４２及び４４（図２Ｂ）によって区切られている。 この為、部分３８、４０、４２、４４が周縁方向に溝孔３６を取巻く。 【００１５】クリップ３２の側面部分４２に沿ってクリップのばね片４５が設けられており、これが溝孔３６の向かい合った側面部分４４に向かって突出する。 クリップ３２を作る金属材料により、クリップのばね片４５を弾力的に撓ませることが出来る。 ウォータ・ロッドの突片４６がウォータ・ロッドから全体的に半径方向外向きに突出し、溝孔３６に入る寸法になっている。 【００１６】スペーサ及びウォータ・ロッドを相互に固定する為、図２Ｂに示すように、突片４６を開口又は溝孔３６の外側に置いて、ウォータ・ロッドをスペーサ内の開口の中に配置する。 スペーサ及びウォータ・ロッドを相対的に回転することにより、例えば図２Ｂに示すようにウォータ・ロッドを反時計廻りに回転させることにより、ウォータ・ロッドの突片４６がクリップ３２のば
ね片４５と係合し、 ばね片４５を弾力的に撓ませて、ウォータ・ロッドの突片４６が溝孔３６内の、図３Ｂに示す位置に来るようにする。 クリップのばね片４５は、一旦ウォータ・ロッドの突片４６がばね片４５と係合しなくなるように通過して溝孔３６に入ると、全体的に溝孔３６内で、弾力的に最初の位置に変形して戻る。 その結果、クリップ３２の側面部分４４及びばね片４５がウォータ・ロッドの突片４６の両側に来るようになり、スペーサ及びウォータ・ロッドの間の相対的な回転を防止する。 アンチャンネルド状態の燃料バンドル集成体の捩れがあっても、ウォータ・ロッドの突片４６は側面部分４
４及びクリップのばね片４５の間で溝孔の間に捕捉されたま丶でいる。 ウォータ・ロッド及びスペーサを分解するには、図面に示していない工具を使って、最初に組立てるときと同じ向きにばねを撓ませれば、突片４６をば
ね片４５を通越して溝孔の外へ回転させることが出来る。 【００１７】図４Ａ−４Ｂ及び５Ａ−５Ｃでは、前の実施例と同様な部分には同じ参照数字に添え字ａを付して表してあるが、これらの図に示す本発明の実施例について説明すると、ウォータ・ロッド２２ａが突片４６ａを含む。 クリップ３２ａが溝孔３６ａを含み、これは周縁方向に軸方向に向かい合った末端部分３８ａ、３４ａによって区切られると共に、その両側が側面部分５０及び５２によって区切られる。 クリップ３２ａは、前の実施例と同様にスペーサに固定される。 しかし、この形では、クリップの一方の側面部分から突出するばね片４５
は省略してある。 【００１８】相互に軸方向に変位しないように、スペーサ及び１本のウォータ・ロッドを固定する為、突片４６
ａが、スペーサ及びウォータ・ロッドの相対的な回転によって、溝３６ａの中に回転して入る。 こうして、突片４６ａは、溝孔３６ａの一方の側面部分５０によって回転運動が防止される。 突片を溝孔から変位させる方向の突片の回転運動を防止する為、第２のウォータ・ロッド２３が第１のウォータ・ロッドに隣接して、スペーサ内の開口の中に配置される。 第２のウォータ・ロッドは、
突片が溝孔３６ａの外へ回転することを防止する。 ウォータ・ロッドは、現在の設計で行われているように、ウォータ・ロッドの回転を防止する為に四角の下側末端プラグ及びタイ・プレートの孔に頼らない。 この為、本発明のスペーサ／ウォータ・ロッド保持集成体は、特にアンチャンネルド状態の燃料バンドル集成体に取付けられたときの、ウォータ・ロッド及びスペーサの軸方向の変位を許す程のウォータ・ロッドとスペーサの相対的な回転を防止するだけでなく、丸いウォータ・ロッドの末端プラグ及び燃料集成体の下側タイ・プレートの丸い開口をより安いコストで製造することが出来るようにする。 【００１９】本発明を最も実際的で好ましい実施例と現在考えられるものについて説明したが、本発明がここに開示された実施例に制限されず、特許請求の範囲内に含まれる種々の変更及び均等物に及ぶことを承知されたい。

【図面の簡単な説明】 【図１】従来のスペーサ及びウォータ・ロッドを一緒に捕捉する為のウォータ・ロッド上にある軸方向に隔たった１対の突片を含む、スペーサ及びウォータ・ロッドの一部分の部分平面図。 【図２Ａ】ウォータ・ロッド及びスペーサ・クリップの向きを示す略図で、組立てる前のウォータ・ロッドの突片の位置を示す。 【図２Ｂ】組立てる前のクリップ及びウォータ・ロッドの突片を示す拡大部分断面図。 【図２Ｃ】組立てる前のウォータ・ロッドの突片及びクリップを示す斜視図。 【図３Ａ】図２Ａに略対応していて、スペーサ及びウォータ・ロッドを相対的に回転させて組立てた状態にしたときの保持集成体を示す図。 【図３Ｂ】図２Ｂに略対応していて、スペーサ及びウォータ・ロッドを相対的に回転させて組立てた状態にしたときの保持集成体を示す図。 【図３Ｃ】図２Ｃに略対応していて、スペーサ及びウォータ・ロッドを相対的に回転させて組立てた状態にしたときの保持集成体を示す図。 【図４Ａ】本発明の第２の好ましい実施例による組立て前のウォータ・ロッドの突片及びスペーサ・クリップの相対的な部分を示す略図。 【図４Ｂ】図４Ａに示したウォータ・ロッドの突片及びスペーサ・クリップの斜視図。 【図５Ａ】回転されて組立てた後の、ウォータ・ロッドの突片、隣接するウォータ・ロッド及びスペーサ・クリップの位置を示す拡大断面図。 【図５Ｂ】組立てた後の２本のウォータ・ロッドに対するクリップの位置を縮尺して示す図５Ａと同様な平面図。 【図５Ｃ】ウォータ・ロッドの突片をスペーサ・クリップに完全に組込み、第２のウォータ・ロッドに隣接した位置にある状態を示す斜視図。 【符号の説明】 スペーサ １０ 円筒形フェルール １２ ストッパ １３ ばね １６ 燃料棒 １８ バンド ２０ ウォータ・ロッド ２２、２３ クリップ ２４ 上側及び下側の突片 ２６ 接続構造又は保持集成体 ３０ クリップ ３２ フランジ ３４ 溝孔／開口 ３６ 軸方向に向かい合った構造部分 ３８、４０ 横方向又は側面構造部分 ４２、４４ クリップの突片 ４５ ウォータ・ロッドの突片 ４６ 突片 ４６ａ クリップ３２ａ 溝孔 ３６ａ 軸方向に向かい合った末端部分 ３８ａ、４０ａ

フロントページの続き (72)発明者 デビッド・グレイ・スミス アメリカ合衆国、ノース・カロライナ 州、ルランド、ベルヴィディアー・コー ト、125番 (56)参考文献 特開 平10−2979（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−311195（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl. ⁷ ，ＤＢ名) G21C 3/356 G21C 3/32