特開 2022-175757 沸騰水型原子炉の炉心

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022175757

(43)【公開日】2022-11-25

(54)【発明の名称】沸騰水型原子炉の炉心

(51)【国際特許分類】

   G21C 5/00 20060101AFI20221117BHJP

   G21C 19/19 20060101ALI20221117BHJP

【ＦＩ】

G21C5/00 A

G21C19/19 060

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021082432

(22)【出願日】2021-05-14

(71)【出願人】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】藤本 清志

(72)【発明者】

【氏名】三輪 順一

(72)【発明者】

【氏名】日野 哲士

(57)【要約】

【課題】
燃料集合体の構造改変を要することなく、浮き上がり防止部材の設置の実現を可能とし、且つ、燃料交換時の作業の効率向上を実現可能な沸騰水型原子炉の炉心を提供する。
【解決手段】
沸騰水型原子炉の炉心１０３は、燃料集合体１２０が正方格子状に配置され、燃料集合体１２０の上部が上部格子板１２９で支持され、燃料集合体１２０の下部が燃料支持金具１０９で支持されると共に４体の燃料集合体１２０の中心に十字型制御棒１３２が挿入される沸騰水型原子炉の炉心１０３であって、上部格子板１２９の上面に固定される浮き上がり防止部材１は、水平面内において回転可能な十字形状の防止板２を有し、防止板２が燃料集合体１２０の上部に位置付けられ、燃料集合体１２０の上方への浮き上がりを抑制する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料集合体が正方格子状に配置され、燃料集合体の上部が上部格子板で支持され、前記燃料集合体の下部が燃料支持金具で支持されると共に４体の燃料集合体の中心に十字型制御棒が挿入される沸騰水型原子炉の炉心であって、
前記上部格子板の上面に固定される浮き上がり防止部材は、水平面内において回転可能な十字形状の防止板を有し、前記防止板が前記燃料集合体の上部に位置付けられ、前記燃料集合体の上方への浮き上がりを抑制することを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。

【請求項2】

請求項１に記載の沸騰水型原子炉の炉心において、
前記防止板は、原子炉運転前に前記燃料集合体の上部に位置付けられ、原子炉運転時に前記燃料集合体の上方への浮き上がりを抑制することを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。

【請求項3】

請求項１に記載の沸騰水型原子炉の炉心において、
前記防止板は、燃料集合体の上部平面におけるチャンネルボックスの枠の上部に位置付けられることを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の沸騰水型原子炉の炉心において、
燃料交換時において、前記防止板は前記上部格子板の上部に位置付けられることを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。

【請求項5】

請求項４に記載の沸騰水型原子炉の炉心において、
水平面内において回転可能な十字形状の防止板は、４体の燃料集合体の上部に位置付けられることを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。

【請求項6】

請求項４に記載の沸騰水型原子炉の炉心において、
前記浮き上がり防止部材は、
前記水平面内において回転可能な十字形状の防止板の中心に設けられた防止板用回転軸と、
前記防止板の回転を可能とする防止板通過用開口部を有する防止部材本体と、
を有することを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。

【請求項7】

請求項６に記載の沸騰水型原子炉の炉心において、
前記防止部材本体の長手方向に沿った両側面を画定する辺の間隔で定義される防止部材本体の幅は、前記上部格子板の幅以下であり、且つ、前記防止板の長手方向に沿った両側面を画定する辺の間隔で定義される防止板の幅は前記防止部材本体の幅以下であることを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。

【請求項8】

請求項６に記載の沸騰水型原子炉の炉心において、
前記防止部材本体の下面に形成された突起部と前記上部格子板の上面に形成された突起部用切欠部とが嵌合することで、前記浮き上がり防止部材が前記上部格子板の上面に固定されることを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。

【請求項9】

請求項６に記載の沸騰水型原子炉の炉心において、
前記浮き上がり防止部材は、前記防止板用回転軸に設けられたストッパーを有し、
前記ストッパーに設けた第１の嵌合部と、前記防止部材本体に設けた燃料集合体側嵌合部とが嵌合することで、前記防止板が前記燃料集合体の上部に位置付けられた状態で固定されることを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。

【請求項10】

請求項６に記載の沸騰水型原子炉の炉心において、
前記浮き上がり防止部材は、前記防止板用回転軸に設けられたストッパーを有し、
前記ストッパーに設けた第１の嵌合部と、前記防止部材本体に設けた上部格子板側嵌合部とが嵌合することで、前記防止板は前記上部格子板の上部に位置付けられた状態で固定されることを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。

【請求項11】

請求項６に記載の沸騰水型原子炉の炉心において、
前記上部格子板の上面に設けた第２の嵌合部と、前記防止板の下面に設けた上部格子板側嵌合部とが嵌合することで、前記防止板が前記燃料集合体の上部に位置付けられた状態で固定されることを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。

【請求項12】

請求項６に記載の沸騰水型原子炉の炉心において、
前記上部格子板の上面に設けた第２の嵌合部と、前記防止板の下面に設けた燃料集合体側嵌合部とが嵌合することで、前記防止板は前記上部格子板の上部に位置付けられた状態で固定されることを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、沸騰水型原子炉の炉心に係り、特に、原子炉運転時に、炉心に装荷される燃料集合体の浮き上がりを防止し得る沸騰水型原子炉の炉心に関する。

【背景技術】

【0002】

原子炉運転時における燃料集合体の浮き上がりを防止する技術として、例えば、特許文献１に開示される技術が知られている。特許文献１では、水平断面（横断面）が六角形状の燃料集合体が三角格子配列で稠密に配置されたものが示されており、燃料集合体の上方への浮き上がりを抑制するために、燃料浮き上がり防止部材を、燃料集合体を構成する上部タイプレートのハンドルの上部に設ける構成が開示されている。
また、特許文献２には、作動板、支持部、及びストッパ部を有する飛び上がり防止機構を備えた燃料集合体が開示されている。特許文献２では、原子炉運転中において、流体によって作動板が押圧され上方に移動した際に、ストッパ部は、開口部からチャンネルボックスの外側に突出し、上部格子板の下面部と対向することで燃料集合体の浮き上がりを防止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－０１７６０９号公報

【特許文献2】特開２０２０―１７６９１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

発明者らの検討によれば、通常運転時、燃料集合体が浮き上がらないようにできれば、炉心流量の制御幅を広げることでＭＣＰＲ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ：最小限界出力比）に関する余裕を確保し、局所出力ピーキングの上限を緩和することが可能となる。これに対して、燃料集合体が浮き上がると、燃料集合体の下部が燃料支持金具の上部開口部から外れ、浮き上がった燃料集合体が隣接する燃料集合体と接触しチャンネルボックスが破損することが懸念される。また、燃料集合体への冷却材の流路が維持できなくなり、燃料集合体内の燃料棒の除熱性能が低下することも懸念される。従って、通常運転時においても、燃料集合体の下部の支持状態を保持するために燃料集合体の浮き上がりを防止する必要がある。燃料集合体の浮き上がり防止構造は、現行炉にも適用できるように最小限の構造変更で実現することが望ましい。また、現行炉の燃料交換に使用している燃料交換機（把持部を含む）を使用して燃料交換作業ができ、さらに、浮き上がり防止構造は燃料交換作業の妨げにならないことが重要である。

【0005】

しかしながら、特許文献１に開示される燃料浮き上がり防止部材は、燃料集合体上部に設置されるため、燃料交換時は必ず燃料浮き上がり防止部材を原子炉圧力容器外に取り外す必要がある。また、取り外した燃料浮き上がり防止部材の保管スペースも確保する必要がある。
また、特許文献２に開示される飛び上がり防止機構を備えた燃料集合体は、原子炉運転中でないと流体力が生ぜず飛び上がり防止機構が機能しないため、飛び上がり防止機構のロックが正確に行われているかの確認が容易ではなく、燃料集合体の上部に飛び上がり防止機構を設ける必要があり、燃料集合体の構造改変を要する。

【0006】

そこで、本発明は、燃料集合体の構造改変を要することなく、浮き上がり防止部材の設置の実現を可能とし、且つ、燃料交換時の作業の効率向上を実現可能な沸騰水型原子炉の炉心を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、本発明に係る沸騰水型原子炉の炉心は、燃料集合体が正方格子状に配置され、燃料集合体の上部が上部格子板で支持され、前記燃料集合体の下部が燃料支持金具で支持されると共に４体の燃料集合体の中心に十字型制御棒が挿入される沸騰水型原子炉の炉心であって、前記上部格子板の上面に固定される浮き上がり防止部材は、水平面内において回転可能な十字形状の防止板を有し、前記防止板が前記燃料集合体の上部に位置付けられ、前記燃料集合体の上方への浮き上がりを抑制することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、燃料集合体の構造改変を要することなく、浮き上がり防止部材の設置の実現を可能とし、且つ、燃料交換時の作業の効率向上を実現可能な沸騰水型原子炉の炉心を提供することが可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施例に係る実施例１の浮き上がり防止部材を構成する防止板が燃料集合体上部に位置する状態における炉心の部分上面図である。

【図2】図１のＡ－Ａ断面矢視図である。

【図3】図１のＢ－Ｂ断面矢視図である。

【図4】図１のＣ－Ｃ断面矢視図である。

【図5】実施例１に係る浮き上がり防止部材を構成する防止板が燃料集合体上部に位置する状態における炉心に装荷された燃料集合体上部の鳥瞰図である。

【図6】実施例１に係る浮き上がり防止部材を構成する防止板及びサポート部並びに防止板用回転軸の鳥瞰図である。

【図7】図１のＤ－Ｄ断面矢視図であって、実施例１に係る浮き上がり防止部材を構成する防止部材本体と防止板とを組み合わせた状態における部分縦断面図である。

【図8】図７のＥ－Ｅ断面矢視図であって、実施例１に係る浮き上がり防止部材を構成する防止部材本体と防止板とを組み合わせた状態における水平断面図（横断面図）である。

【図9】図８のＦ－Ｆ断面矢視図であって、実施例１に係る浮き上がり防止部材を構成する防止板の配置の固定部を示した図である。

【図10】実施例１に係る浮き上がり防止部材を構成する防止板が上部格子板上部に位置する状態における炉心の部分上面図である。

【図11】実施例１に係る浮き上がり防止部材を構成する防止板が上部格子板上部に位置する状態における炉心に装荷された燃料集合体上部の鳥瞰図である。

【図12】図１０のＧ－Ｇ断面矢視図であって、実施例１に係る浮き上がり防止部材を構成する防止部材本体と防止板とを組み合わせた状態における部分縦断面図である。

【図13】図１２のＨ－Ｈ断面矢視図であって、実施例１に係る浮き上がり防止部材を構成する防止部材本体と防止板とを組み合わせた状態における水平断面図（横断面図）である。

【図14】図１３のＪ－Ｊ断面矢視図であって、実施例１に係る浮き上がり防止部材を構成する防止板の配置の固定部を示した図である。

【図15】実施例１に係る浮き上がり防止部材を構成する防止板の位置を変更するための切替治具である。

【図16】本発明の他の実施例に係る実施例２の浮き上がり防止部材を構成する防止板の配置の固定部を示した図（図１のＫ－Ｋ断面矢視図に相当）であって、浮き上がり防止部材を構成する防止板が燃料集合体上部に位置する状態における図である。

【図17】実施例２に係る浮き上がり防止部材を構成する防止板の配置の固定部を示した図（図１０のＬ－Ｌ断面矢視図に相当）であって、浮き上がり防止部材を構成する防止板が上部格子板上部に位置する状態における図である。

【図18】沸騰水型原子炉の縦断面図である。

【図19】沸騰水型原子炉の炉心に装荷される燃料集合体の縦断面図である。

【図20】沸騰水型原子炉の炉心に装荷される燃料集合体の上部支持構造図である。

【図21】沸騰水型原子炉の炉心に装荷される燃料集合体の下部支持構造図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

まず本発明に係る浮き上がり防止部材が適用される沸騰水型原子炉について説明する。図１８は沸騰水型原子炉の縦断面図である。図１８では、沸騰水型原子炉として改良型沸騰水型原子炉（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｂｏｉｌｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｒｅａｃｔｏｒ：ＡＢＷＲ）を一例として示すが、これに限られるものではない。例えば、再循環ポンプを備え減速材としての冷却水を原子炉圧力容器外へ通流し再び原子炉圧力容器内のダウンカマへ流入させることで冷却水を循環させる通常の沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）、或は、チムニによる冷却水の自然循環方式を用いることで、ＢＷＲにおける再循環ポンプ、ＡＢＷＲにおけるインターナルポンプを不要とする高経済性単純化沸騰水型原子炉（Ｅｃｏｎｏｍｉｃ Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｂｏｉｌｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｒｅａｃｔｏｒ：ＥＳＢＷＲ）等、その他の原子炉へも同様に適用可能である。

【0011】

図１８に示すように、燃料集合体が装荷される炉心を備える改良型沸騰水型原子炉１００は、原子炉圧力容器１０１内に円筒状の炉心シュラウド１０２が設けられ、炉心シュラウド１０２内に、複数体の燃料集合体（図示せず）が装荷された炉心１０３が設置されている。また、原子炉圧力容器１０１内には、炉心１０３を覆うシュラウドヘッド１０４、シュラウドヘッド１０４に取り付けられ上方へと延伸する気水分離器１０５、及び気水分離器１０５の上方に配される蒸気乾燥器１０６が設けられている。
上部格子板１２９が、シュラウドヘッド１０４の下方で炉心シュラウド１０２内に配され、炉心シュラウド１０２に取り付けられて炉心１０３の上端部に位置している。炉心支持板１０８が、炉心１０３の下端部に位置して炉心シュラウド１０２内に配され、炉心シュラウド１０２に設置されている。また、複数の燃料支持金具１０９が炉心支持板１０８に設置されている。
また、原子炉圧力容器１０１内には、燃料集合体の核反応を制御するため炉心１０３へ複数の横断面十字状の制御棒（十字型制御棒、図示せず）を挿入可能とする制御棒案内管１１０が設けられている。原子炉圧力容器１０１の底部より下方に設置された制御棒駆動機構ハウジング（図示せず）内に制御棒駆動機構１１１を備え、制御棒は制御棒駆動機構１１１に連結されている。

【0012】

原子炉圧力容器１０１の底部に、その下方より原子炉圧力容器１０１の内部へ貫通するよう複数のインターナルポンプ１１３が設置されている。複数のインターナルポンプ１１３は、複数の制御棒案内管１１０の最外周部より外側であって、環状に相互に所定の間隔にて離間し、複数台配されている。これにより、インターナルポンプ１１３は、制御棒案内管１１０等と干渉することはない。そして、各インターナルポンプ１１３のインペラ１１７が、円筒状の炉心シュラウド１０２と原子炉圧力容器１０１の内面との間に形成される環状のダウンカマ１１４内に位置付けられている。原子炉圧力容器１０１内の冷却水１１８は、各インターナルポンプ１１３のインペラ１１７により、ダウンカマ１１４を介して、炉心１０３へ供給される。炉心１０３内に流入する冷却水１１８は、燃料集合体（図示せず）の核反応により加熱され気液二相流となり、気水分離器１０５へ流入する。気水分離器１０５を通流する気液二相流は、湿分を含む蒸気（気相）と水（液相）に分離され、液相は再び冷却水１１８としてダウンカマ１１４へ降下する。一方、蒸気（気相）は、蒸気乾燥器１０６へと導入され湿分が除去された後、主蒸気配管１１５を介してタービン（図示せず）へ供給される。復水器等を介して給水配管１１６より原子炉圧力容器１０１内に流入する冷却水１１８は、ダウンカマ１１４内を下方へと通流する（降下する）。このように、インターナルポンプ１１３は、炉心１０３で発生する熱を効率良く冷却するため、冷却水１１８を炉心１０３へ強制循環させる。

【0013】

図１９は、図１８に示す改良型沸騰水型原子炉の炉心に装荷される燃料集合体の縦断面図である。図１９に示すように燃料集合体１２０は、複数の燃料棒１２１、上部タイプレート１２４、下部タイプレート１２３、複数のスペーサ１２２、チャンネルボックス１２５、及びハンドル１３０等を備えている。ハンドル１３０は、燃料集合体１２０の炉心１０３への装荷又は燃料集合体１２０の交換時にクレーン（燃料交換機）等により把持するために設けられている。また、燃料棒１２１は、複数の燃料ペレット（図示せず）を、密封された被覆管（図示せず）内に充填している。下部タイプレート１２３は各燃料棒１２１の下端部を支持し、上部タイプレート１２４は各燃料棒１２１の上端部を保持する。燃料集合体１２０の下部は、炉心支持板１０８を貫通するよう配される燃料支持金具１０９に設けられた４つの上部開口部１２７に、燃料集合体１２０を構成する下部タイプレート１２３の下部が嵌合し支持される。燃料支持金具１０９の中央には、水平断面（横断面）が十字型の十字型制御棒１３２を上下に移動できるように制御棒移動用開口部１２８が設けられている。また、燃料集合体１２０上方には上部格子板１２９が設置され、上部格子板１２９の１つの格子内には４体の燃料集合体１２０が装荷されている。

【0014】

図２０は図１８に示す改良型沸騰水型原子炉の炉心に装荷される燃料集合体の上部支持構造図であり、図２１は図１８に示す改良型沸騰水型原子炉の炉心に装荷される燃料集合体の下部支持構造図である。図２０に示すように、４体の燃料集合体１２０の中央には十字型制御棒１３２が移動できるように、チャンネルボックス１２５に設置されたチャンネルスペーサ１３３で空間を確保している。上部格子板１２９は、燃料集合体１２０を原子炉の炉心１０３内に装荷する際の案内と位置決めの役割を有すると共に、改良型沸騰水型原子炉１００（図１８参照）の通常運転時には燃料集合体１２０の上部を横方向から支持している。図２１に示すように、燃料集合体１２０の下部は燃料支持金具１０９に設けた上部開口部１２７に燃料集合体１２０の一部である下部タイプレート１２３の下部を嵌め込み支持している（嵌め込む長さはＨ）。燃料支持金具１０９は４つの上部開口部１２７を備えており、４つの上部開口部１２７の中央には十字型制御棒１３２（図２０参照）を上下に移動できるように制御棒移動用開口部１２８を設けている。
以下、図面を用いて本発明の実施例について、本発明に係る浮き上がり防止部材を中心に詳細説明する。

【実施例0015】

図１は本発明の一実施例に係る実施例１の浮き上がり防止部材を構成する防止板が燃料集合体上部に位置する状態における炉心の部分上面図、図２は図１のＡ－Ａ断面矢視図、図３は図１のＢ－Ｂ断面矢視図、図４は図１のＣ－Ｃ断面矢視図、図５は浮き上がり防止部材を構成する防止板が燃料集合体上部に位置する状態における炉心に装荷された燃料集合体上部の鳥瞰図（上部タイプレート１２４のハンドル１３０は図示せず）である。

【0016】

本実施例の特徴となる構成要素は、図１～図５に示すように、上部格子板１２９の上部（上面）に設置している浮き上がり防止部材１である。浮き上がり防止部材１は、４枚の防止板２、防止部材本体７（防止部材本体７ａ，７ｂの詳細は後述する）、４枚の防止板２のうち１枚の防止板２の端部付近上面（防止板２の長手方向の端部付近上面）に設けられたサポート部３、後述する防止板用回転軸６、後述する防止板通過用開口部８、及び、突起部１７等を備える。図１に示すように、浮き上がり防止部材１を構成する４枚の防止板２は、それぞれ４体の燃料集合体１２０の上面に重なり且つハンドル１３０と干渉することなく、十字型制御棒１３２と接しない面に防止板２を位置付ける。ここで、浮き上がり防止部材１を構成する４枚の防止板２は、同一平面内において、隣接する防止板２が相互に９０°の角度をなす。換言すれば、４枚の防止板２は、平面視十字形状を有する。

【0017】

図１及び図５に示すように、浮き上がり防止部材１を構成する防止板２は燃料集合体１２０を構成するチャンネルボックス１２５の枠（数ｍｍの厚み）の上部に配置する（位置付ける）。図１～図３に示すように、浮き上がり防止部材１を構成する防止部材本体の幅（長手方向に沿った両側面を画定する辺の間隔）は上部格子板１２９の幅（長手方向に沿った両側面を画定する辺の間隔）以下である。また、図５に示すように、浮き上がり防止部材１を構成する防止板２の幅（長手方向に沿った両側面を画定する辺の間隔）は浮き上がり防止部材1を構成する防止部材本体の幅以下であり、４枚の防止板２のうち２枚の防止板２は防止板通過用開口部８の中に納めることができる。すなわち、同一平面内で直線状に繋がる２枚の防止板２は防止板通過用開口部８の中に納めることができる。本実施例では一例として、図４及び図５に示すように浮き上がり防止部材1を構成する防止部材本体の下面に形成された突起部１７と上部格子板１２９の上面に形成された突起部用切欠部１８を嵌合することで、浮き上がり防止部材1を上部格子板１２９上に固定している。ここで、上述の突起部１７と突起部用切欠部１８との嵌合は、上部格子板１２９の上面に形成された突起部用切欠部１８に、浮き上がり防止部材1を構成する防止部材本体の下面に形成された突起部１７を横方向よりスライドさせて嵌合させる。但しこれに限らず、溶接等により、浮き上がり防止部材1を構成する防止部材本体の下面を上部格子板１２９の上面に固定する構成としても良い。

【0018】

図１及び図５に示すように、原子炉運転前に浮き上がり防止部材１を構成する防止板２を燃料集合体１２０の上部に配置する（位置付ける）ことで、原子炉運転中に浮き上がり防止部材１を構成する防止板２により燃料集合体１２０の上方向の動きを抑制できる。すなわち、燃料集合体１２０の浮き上がりを防止できる。なお、１つの浮き上がり防止部材１は４枚の防止板２を備える構成であるため、同時に４体の燃料集合体１２０の浮き上がりを防止できる。これは、上述の通り４枚の防止板２は、平面視十字形状を有するためである。

【0019】

次に、浮き上がり防止部材１を構成する防止板２の配置（位置）を変更するための構造について説明する。
図６は、浮き上がり防止部材１を構成する防止板２及びサポート部３並びに防止板用回転軸６の鳥瞰図である。図６に示すように、浮き上がり防止部材１を構成する４枚の防止板２は十字形状となっており、中心部には防止板２を挟むように防止板用回転軸６が設けられている。４枚の防止板２のうち、１枚の防止板２には配置（位置）を変更するためのサポート部３が設けられている。サポート部３は、１枚の防止板２の長手方向であって、且つ、防止板用回転軸６とは反対側の端部付近の上面に上方へ立設する切替治具受部５を有している。

【0020】

図7は、図１のＤ－Ｄ断面矢視図であって、浮き上がり防止部材１を構成する防止部材本体７ａ，７ｂと防止板２とを組み合わせた状態における部分縦断面図である。図７に示すように、防止板用回転軸６は防止部材本体７ａ，７ｂと組み合わせて設置しており、防止板用回転軸６が回転することにより、防止板２の配置（位置）を変更できる。なお、防止板用回転軸６の回転については後述する。

【0021】

図８は、図７のＥ－Ｅ断面矢視図であって、浮き上がり防止部材１を構成する防止部材本体７ｂと防止板２とを組み合わせた状態における水平断面図（横断面図）である。図８及び図７に示すように、浮き上がり防止部材１を構成する防止板用回転軸６ｂにはストッパー９が設けられており、図８に示すように回転防止用壁（燃料集合体側）１２と回転防止用壁（上部格子板側）１３により、回転の動きを抑制している。従って、ストッパー９を回転防止用壁（燃料集合体側）１２に寄せる（当接させる）ことで、燃料集合体１２０上部に、浮き上がり防止部材１を構成する防止板２を配置することができる。すなわち、図１に示したように、浮き上がり防止部材１を構成する４枚の防止板２は、それぞれ４体の燃料集合体１２０の上面に重なり且つハンドル１３０と干渉することなく、十字型制御棒１３２と接しない面に防止板２を位置付けることができる。

【0022】

また、図９は、図８のＦ－Ｆ断面矢視図であって、浮き上がり防止部材１を構成する防止板２の配置の固定部を示した図である。浮き上がり防止部材１を構成する防止板２が配置された位置から動かないようにするために、図９に示すように、浮き上がり防止部材１を構成する防止板用回転軸６ｂに設置されたストッパー９に設けた嵌合部Ａ１４と、防止部材本体７ｂに設けた燃料集合体側嵌合部１５を組み合わせることで防止板２の配置を固定することができる。すなわち、嵌合部Ａ１４と燃料集合体側嵌合部１５とが嵌合することにより防止板２の位置が固定される。

【0023】

図１０は浮き上がり防止部材１を構成する防止板２が上部格子板１２９の上部に位置する状態における炉心の部分上面図であり、図１１は浮き上がり防止部材１を構成する防止板２が上部格子板１２９の上部に位置する状態における炉心に装荷された燃料集合体上部の鳥瞰図である。図１１においては、見やすさの関係から、上部タイプレート１２４のハンドル１３０を省略している。
図１０及び図１１に示すように、浮き上がり防止部材１を構成する防止板２は防止板通過用開口部８の中と上部格子板１２９の上部に配置される。これにより、燃料交換時に浮き上がり防止部材1を構成する防止板２が邪魔になることはない。すなわち、燃料交換時に燃料集合体１２０が浮き上がり防止部材1を構成する防止板２と接触或いは衝突することはない。

【0024】

図１２は、図１０のＧ－Ｇ断面矢視図であって、浮き上がり防止部材１を構成する防止部材本体７ａ，７ｂと防止板２とを組み合わせた状態における部分縦断面図である。図１２に示すように、防止板用回転軸６は防止部材本体７ａ，７ｂと組み合わせて設置しており、防止板用回転軸６が回転することにより、防止板２の配置（位置）を変更できる。なお、防止板用回転軸６の回転については後述する。

【0025】

図１３は、図１２のＨ－Ｈ断面矢視図であって、浮き上がり防止部材１を構成する防止部材本体７ｂと防止板２とを組み合わせた状態における水平断面図（横断面図）である。図１３及び図１２に示すように、浮き上がり防止部材１を構成する防止板用回転軸６ｂに設けられたストッパー９が、回転防止用壁（燃料集合体側）１２と回転防止用壁（上部格子板側）１３により、回転の動きを抑制している。従って、ストッパー９を回転防止用壁（上部格子板側）１３に寄せる（当接させる）ことで、図１０及び図１１に示したように、上部格子板１２９の上部に浮き上がり防止部材１を構成する防止板２を配置することができる。

【0026】

また、図１４は、図１３のＪ－Ｊ断面矢視図であって、浮き上がり防止部材１を構成する防止板２の配置の固定部を示した図である。浮き上がり防止部材１を構成する防止板２が配置された位置から動かないようにするために、図１４に示すように、浮き上がり防止部材１を構成する防止板用回転軸６ｂに設置されたストッパー９に設けた嵌合部Ａ１４と、防止部材本体７ｂに設けた上部格子板側嵌合部１６を組み合わせることで防止板２の配置を固定することができる。すなわち、嵌合部Ａ１４と上部格子板側嵌合部１６とが嵌合することにより防止板２の位置が固定される。

【0027】

図１５は、浮き上がり防止部材１を構成する防止板２の位置を変更するための切替治具１９である。この切替治具１９は、４つの浮き上がり防止部材１に設置されている防止板２の配置を変更する機能を有する。図１５に示すように、切替治具１９は吊り部２０及び４か所に切替治具差込部２１を備えている。切替治具１９を構成する吊り部２０は、既設の燃料交換用クレーン（燃料交換機）の把持部により把持され、切替治具差込部２１がサポート部３と防止板２を接続するよう立設する切替治具受部５に嵌合するよう位置決めされる。換言すれば、図１５に示す切替用治具差込部２１を図６に示すサポート部３の切替治具受部５に差込むことで、浮き上がり防止部材１を構成する防止板２の配置を変更するための準備ができる。その後、既設の燃料交換用クレーン（燃料交換機）の把持部により把持された切替治具１９を移動することができる。これにより、図１５に示す切替治具１９を用いることで、同時に１６体の燃料集合体１２０の浮き上がり対策ができる。すなわち、既設の燃料交換用クレーン（燃料交換機）の把持部により把持された切替治具１９を移動し、図１に示したように、４つの浮き上がり防止部材１を構成する４枚の防止板２は、それぞれ１６体の燃料集合体１２０の上面に重なり且つハンドル１３０と干渉することなく、十字型制御棒１３２と接しない面に防止板２を位置付けることができる。なお、切替治具１９は、例えば、ステンレス鋼製である。

【0028】

以上の通り本実施例によれば、燃料集合体の構造改変を要することなく、浮き上がり防止部材の設置の実現を可能とし、且つ、燃料交換時の作業の効率向上を実現可能な沸騰水型原子炉の炉心を提供することが可能となる。
なお、より具体的には、上部格子板上部に浮き上がり防止部材を設置し、浮き上がり防止部材を構成する防止板を原子炉運転前に燃料集合体の上部に配置する（位置付ける）ことで、浮き上がり防止部材を構成する防止板が燃料集合体の上方向の動きを上部格子板で抑制でき、燃料集合体の浮き上がりを防止することができる。これより、炉心流量を制御できる範囲を広げることができ、ＭＣＰＲに関する余裕を確保し、局所出力ピーキングの上限を緩和することが可能となる。また、原子炉運転前に燃料集合体浮き上がり防止対策が実施されていることは燃料集合体上方から確認できる。
また、燃料交換時には浮き上がり防止部材を構成する防止板の配置を上部格子板の上部に移動することで、既存の燃料交換方法が適用できる。そのため、現行炉に適用できると共に、現行炉の燃料交換機も使用した燃料交換作業も可能となる。

【実施例0029】

図１６は、本発明の他の実施例に係る実施例２の浮き上がり防止部材を構成する防止板の配置の固定部を示した図（図１のＫ－Ｋ断面矢視図に相当）であって、浮き上がり防止部材を構成する防止板が燃料集合体上部に位置する状態における図である。また、図１７は、浮き上がり防止部材を構成する防止板の配置の固定部を示した図（図１０のＬ－Ｌ断面矢視図に相当）であって、浮き上がり防止部材を構成する防止板が上部格子板上部に位置する状態における図である。実施例１では防止板用回転軸に設置したストッパーに設けた嵌合部と、防止部材本体に設けた燃料集合体側嵌合部及び上部格子板側嵌合部により防止板の固定を行う構成とした。これに対し、本実施例では上部格子板の上面に設けた防止板の下面に設けた嵌合部と、防止板の下面に設けた燃料集合体側嵌合部及び上部格子板側嵌合部により防止板の固定を行う構成とした点が実施例１と異なる。以下では、実施例１と同一の構成要素に同一符号を付し重複する説明を省略する。

【0030】

図１６に示すように、浮き上がり防止部材１を構成する防止板２が配置された位置（浮き上がり防止部材１を構成する防止板２が燃料集合体１２０の上部に位置する状態）から動かないようにするために、上部格子板１２９の上面に設けた嵌合部Ｂ２２と防止板２の下面に設けた上部格子板側嵌合部２４を組み合わせることで防止板２の配置を燃料集合体１２０の上部で固定することができる。すなわち、嵌合部Ｂ２２と上部格子板側嵌合部２４とが嵌合することにより防止板２の位置が固定される。

【0031】

また、図１７に示すよう、浮き上がり防止部材１を構成する防止板２が配置された位置（浮き上がり防止部材１を構成する防止板２が上部格子板上部１２９の上部に位置する状態）から動かないようにするために、上部格子板１２９の上面に設けた嵌合部Ｂ２２と防止板２の下面に設けた燃料集合体側嵌合部２３を組み合わせることで防止板２の配置を上部格子板上部１２９の上部で固定することができる。すなわち、嵌合部Ｂ２２と燃料集合体側嵌合部２３とが嵌合することにより防止板２の位置が固定される。
なお、図１６及び図１７に示す嵌合部Ｂ２２、燃料集合体側嵌合部２３、及び上部格子板側嵌合部２４に加えて、図９及び図１４に示す嵌合部Ａ１４、燃料集合体側嵌合部１５、上部格子板側嵌合部１６を組み合わせても良い。

【0032】

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。