| 【発明の名称】 |
燃料スペーサおよびその製造方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】中司 雅文
【氏名】野中 善夫
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| 【要約】 |
【課題】強度及び信頼性が向上した軽水炉用燃料スペーサを提供する。
【解決手段】ほぼ正方形状の支持バンド３内に複数の筒状セル２が整列配置されてなる燃料スペーサにおいて、前記支持バンド３は一対のほぼコ字状支持バンド板材が溶接されたものからなる。前記支持バンド３の板材の両端部に相互に噛合する複数の矩形波状両端接合部６を形成するとともに、前記接合部６に複数のスポット溶接部５を施し一体化して正方形状支持バンド３を構成する。この支持バンド３内に複数の筒状セル２を整列配置する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 一対のほぼコ字状支持バンド板材を突き合わせ溶接してほぼ正方形状に一体化した支持バンド内に複数の筒状セルを整列配置してなる燃料スペーサにおいて、前記支持バンド板材の両端部に相互に噛合する複数の凹凸接合部を有し、前記複数の凹凸接合部を複数のスポット溶接により一体化してなることを特徴とする燃料スペーサ。
【請求項２】 一対のほぼコ字状支持バンド板材の両端部に、前記一対の支持バンド板材をほぼ正方形状に合体させた際に複数個所で相互に噛合する複数の凹凸接合部を形成し、この複数の凹凸接合部を噛合してほぼ正方形状に枠組みした後、前記噛合した接合部に複数個所スポット溶接を施してほぼ正方形状支持バンドを形成し、この支持バンド内に複数の筒状セルを整列配置して固定することを特徴とする燃料スペーサの製造方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は軽水冷却型原子炉の燃料集合体用に好適した燃料スペーサおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に燃料集合体は、長尺被覆管内に複数個の燃料ペレットを装填し、被覆管の両端開口部を上部端栓及び下部端栓で密封溶接した構造からなる多数本の燃料棒と一本以上のウォータロッドを上部タイプレートと下部タイプレートとで支持するとともに、長手方向の複数の燃料棒の中間部を複数の燃料スペーサによって支持し、燃料棒全体を覆う長尺筒状のチャンネルボックスに内装することによって構成されている。
【０００３】燃料スペーサはいくつかの目的で使用され、その主要な目的の第一は、多数の筒状セル内にそれぞれ燃料棒を挿入保持して各燃料棒の周囲での冷却材の流路を確保することによって、燃料棒で生じた熱をタービンに効率よく伝達することである。第二の目的は、燃料棒が横方向に振動しないように拘束して被覆管を保護することにある。
【０００４】図５は燃料棒を支持拘束する従来の燃料スペーサを示す鳥瞰図、図６は図５における燃料スペーサの支持バンド板材同士の接合部を拡大して示す正面図である。図５から明らかなように、燃料スペーサ１は多数の筒状セル２が互いに等間隔になるようにほぼ正方形状の支持バンド３内に格子状に密に配置され、支持バンド３一対の板材の両端接合部４をスポット溶接部５によって接合されて構成されている。
【０００５】すなわち、薄肉の支持バンド板材をほぼコ字状に折り曲げて形成された一対のコ字状板材を突き合わせてほぼ正方形状に形成した支持バンド３内に多数の筒状セル２が格子状に配列結合し、各々の筒状セル２は支持バンド３の内面接触点で溶接結合されている。支持バンド３は支持バンド板材端部の突き合わせ線の直線状両端接合部４の数ヶ所でスポット溶接部５によって結合される。
【０００６】しかして、従来技術で製造された燃料スペーサ１においては、図６に支持バンド３の支持バンド板材両端部の直線状両端接合部４を拡大して示したように、左右の支持バンド板材を突き合わせてスポット溶接部５を有しているので、円形状に溶融している直線状両端接合部４の全外周のうち、半周の領域と支持バンド３とが接合している。したがって、図６から明らかなように、支持バンド３の直線状両端接合部４を引き離そうとする引張荷重が作用すると、スポット半周に直接的に引張力が生じる構造になっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ＢＷＲ型燃料集合体が原子炉内で使用される場合には、燃料スペーサ１は前述したように四角形の筒状チャンネルボックス内に挿入されており、外力が支持バンド３部に作用することはないものの、原子炉から取り出した場合には外套体であるチャンネルボックスを取り外し、支持バンド３が燃料集合体の最外周に位置する状態になる場合がある。
【０００８】この状態で、地震力または何らかの過渡的な荷重が発生した場合には、支持バンドの健全性が直接的に燃料集合体の健全性を支配する。支持バンドのうち、支持バンドの接合部では図６から明らかなように支持バンドの全断面積に対して直線状両端接合部４の面積は数分の１である。
【０００９】したがって、支持バンド３の引張荷重に対して支持バンド３の平均的応力の数倍が生じ、かつ高い応力が生じる接合部では溶接時の入熱の影響を受けて材料が脆化している懸念が考えられている。このように支持バンド３の全体の信頼性を向上させるためには支持バンド３の両端接合部４の健全性を向上させることが必要とされる工業上の背景があった。本発明の目的は、上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、強度及び信頼性が向上した軽水炉用燃料スペーサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、一対のほぼコ字状支持バンド板材を突き合わせ溶接してほぼ正方形状に一体化した支持バンド内に複数の筒状セルを整列配置してなる燃料スペーサにおいて、前記支持バンド板材の両端部に相互に噛合する複数の凹凸接合部を有し、前記複数の凹凸接合部を複数のスポット溶接により一体化してなることを特徴とする。
【００１１】請求項１の発明によれば、支持バンド板材両端接合部において支持バンドの周方向に平行方向の引張力によって、支持バンド板材両端接合部に直接的な引張応力が生じることはない。また、支持バンド板材両端接合部にき裂が生じても支持バンドとその両端接合部とが相互に幾何学的に分離を阻止するように組み合わされているので、燃料スペーサに過酷な荷重が作用することがあっても、支持バンド板材の両端接続部が分離する懸念がなく、支持バンドの健全性が向上する。
【００１２】請求項２の発明は、一対のほぼコ字状支持バンド板材の両端部に、前記一対の支持バンド板材をほぼ正方形状に合体させた際に複数個所で相互に噛合する複数の凹凸接合部を形成し、この複数の凹凸接合部を噛合してほぼ正方形状に枠組みした後、前記噛合した接合部に複数個所スポット溶接を施してほぼ正方形状支持バンドを形成し、この支持バンド内に複数の筒状セルを整列配置して固定することを特徴とする。
【００１３】請求項２の発明によれば、支持バンド板材の両端接続部接合面の接触面積を大きくできるため、支持バンドの強度を増加することができる。また、支持バンド板材に薄板を使用した場合でも、その両端接続部の損傷を低減できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１により本発明に係る燃料スペーサおよびその製造方法の実施の形態を説明する。本実施の形態における燃料スペーサの構造は本質的には図５に示した燃料スペーサとほぼ同様であるので、その説明は省略し、本実施の形態が従来例と異なる点は図１に示したように燃料スペーサ１ａの最外周部の支持バンドの構成にあるため、従来例と異なった点について説明する。なお、図１は図６と対応しており、図１中、図６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。
【００１５】すなわち、本実施の形態に係る燃料スペーサ１ａは図１に示したように支持バンド３を構成する左右一対のほぼコ字状支持バンド板材の両端部に相互に噛合するように矩形波状両端接合部６が形成されている。この両端接合部６は支持バンド３の周方向に平行な領域に形成され、一方の支持バンド板材と対面する他方のコ字状支持バンド板材との両端部に形成する矩形波状両端接合部６の凹凸面は対をなして噛合する。
【００１６】そして、噛合した接触部にはスポット溶接部５により円形状のスポット溶融部が形成され、左右一対のコ字状支持バンド板材の凹凸面が結合し一体化してほぼ正方形状の支持バンド３が形成される。最後に、この支持バンド３内に複数の筒状セル２を整列配置して固定し、燃料スペーサ１ａが構成される。
【００１７】本発明に係る燃料スペーサによれば、支持バンドの両端接合部は円形状に溶融したスポット溶接部５に接する領域にき裂が生じた場合、支持バンド板材の両端接合部６はその接合部６と幾何学的に相互作用を生じ、支持バンド３の平面内で分離することはない。また、燃料スペーサの最外周部での支持バンド板材同士の接合部の強度が向上し、薄板材を使用した場合でも矩形波状両端接合部６の損傷を防止することができる。
【００１８】本発明に係る燃料スペーサの製造方法によれば、両端接合部の接触面積が増加するとともに、スポット溶接部５と相俟って強度が増加する。また支持バンド板材に薄板を使用した場合、接触面積の増加とともに強度が増加して両端接合部の損傷を防止できる。
【００１９】つぎに図２から図４により本発明に係る燃料スペーサの第２から第４の実施の形態を説明する。なお、図２から図４中、図１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。すなわち、図２に示す第２の実施の形態は第１の実施の形態における矩形波状両端接合部６の代りに波形状両端接合部７に形成した例である。図３に示す第３の実施の形態は同じく鋸歯形状両端接合部８に形成した例である。図４に示す第４の実施の形態は同じくかぎ形入子状両端接合部９に形成した例である。
【００２０】第２及び第３の実施形態によれば、何れも第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を有するので、それらの説明は省略する。第４の実施の形態によれば、左右の支持バンド板材の端面が形状的に干渉し、面内では分離不可能となるほかは、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果がある。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、一対の支持バンドの板材両端接合部に相互に噛合する凹凸部が形成され、その接合部に円形状に溶融したスポット溶接部が施されているため、両端接合部領域にき裂が生じた場合、前記両端接合部は幾何学的に相互作用を生じ、支持バンドの平面内でき裂を生じて分離することはない。また、支持バンドの板材に薄肉板材を使用して前記両端接合部の断面積が減少した場合でも、板材の破損を低減化できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２３０７３３
【氏名又は名称】日本核燃料開発株式会社
【識別番号】０００００３０７８
【氏名又は名称】株式会社東芝
【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
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| 【出願日】 |
平成１２年１２月１１日（２０００．１２．１１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８７３３２
【弁理士】
【氏名又は名称】猪股 祥晃 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−１８１９７４（Ｐ２００２−１８１９７４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年６月２６日（２００２．６．２６） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−３７５９５８（Ｐ２０００−３７５９５８） |
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