JP2000214287A - 燃料集合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】短尺燃料棒を格子状配列の最外周及び水ロッド
の隣接位置に配置するともにその短尺燃料棒の格子位置
にあるスペーサの筒状部材を削除して圧力損失低減を図
った燃料集合体において、スペーサの構造的健全性を十
分に確保する。 【解決手段】最外周領域の短尺燃料棒２ｂ1を含む燃料
棒２と、水ロッド３と、軸方向複数箇所に設けられた燃
料スペーサ４とを有し、燃料スペーサ４は、互いに結合
されたセル９と、バンド１１とを備えた燃料集合体１に
おいて、最外周短尺燃料棒２ｂ1の上端より上方にある
スペーサ４Ｂは、第１格子位置の１８ａ〜ｄのセル９が
省略され、バンド１１は、分割ピース１１Ａが溶接接合
されるとき、第１格子位置１８ａ〜ｄ及びその両側に隣
接する第２格子位置１８ｇ〜ｎ以外の第３格子位置１８
ｏ〜ｒにあるセル９の外周面に接合されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、沸騰水型原子炉に
おいて使用される燃料集合体に係わり、特に、燃料バン
ドルの間隔を保持するための燃料スペーサを備えた燃料
集合体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の沸騰水型原子炉用の燃料集合体
は、例えば特開平２−１６３６９５号公報に開示されて
いる。この燃料集合体は、内部に多数個の燃料ペレット
を充填した複数本の燃料棒を９×９正方格子状に配列す
るとともに、その正方格子状配列の略中央部領域に内部
に中性子減速材である水が流れる２本の水ロッドを配置
し、またこれら燃料バンドルの上端及び下端をそれぞれ
上部タイプレート及び下部タイプレートで支持し、さら
にその全体を角筒形状のチャンネルボックスで覆った構
造となっている。またこのとき、燃料バンドルを構成す
る燃料棒及び水ロッドは、軸方向に並んだ複数個の燃料
スペーサにより一定間隔に保持される。この燃料スペー
サは、燃料棒が配置される各格子位置に設けられ対応す
る燃料棒が１つずつ挿入される多数の筒状部材を束ねて
接合し、それらの外周部を正方形状の帯状部材で取り囲
んだ構造となっている。また、隣接する一対の筒状部材
の接合位置に、燃料棒を押し付け保持するためのループ
状ばねを設けている。なおこのループ状ばねは、隣接す
る筒状部材の両方に燃料棒がそれぞれ挿入されてはじめ
て機能し押圧力が生じるようになっている。さらに、水
ロッドに隣接する筒状部材のうちの２つには、水ロッド
を保持するための断面略Ω形状の水ロッド保持部材を接
合している。

【０００３】ここで、上記帯状部材は、例えば特開平３
−２６９２４号公報に記載のように、一般に、略Ｌ字型
の帯板を４側面から組み合わせて接合されることにより
構成されている。またそのとき、各接合部は、多数の筒
状部材のうち９×９正方格子状配列の最外周領域にある
最も近い筒状部材に接するように、その筒状部材の外周
面にも溶接接合されているが、これは、以下の理由によ
る。すなわち、当該接合位置を筒状部材と接していない
位置とすると、単に帯板端部間を接合するのみとなるた
め、その部分を溶接する際に、溶け落ちやその逆の溶け
込み不足が発生しやすくなり、安定的な溶接が困難とな
って製造性の観点から好ましくないからである。

【０００４】ところで、一般に、沸騰水型原子炉用の燃
料集合体では、運転時、わずかに未飽和状態の冷却水が
下部タイプレートから流入し、燃料棒間を下部から上部
に流れるにつれ燃料棒により加熱されて沸騰し、二相流
となって上部タイプレートから流出していく。その結
果、冷却材のボイド率は燃料集合体下部では０％だが、
上部では７０％程度にも達し、燃料集合体の核的な特性
を決める要因である水素対ウラン比（Ｈ／Ｕ比）が軸方
向位置で大きく異なることになる。ここで、沸騰水型原
子炉では減速材として水を用いるため、核分裂反応を促
進する上でこの水が重要な役割を果たし、水が相対的に
多い領域では核分裂反応が促進され、水が相対的に少な
い領域では核分裂反応が抑制されることとなる。そのた
め、上述したＨ／Ｕ比が燃料集合体の核的な特性を決め
る大きな要素となる。したがって、このＨ／Ｕ比の径方
向・軸方向均一化を図ることは燃料集合体特性の向上の
観点から非常に重要であり、従来、種々の方法でこのＨ
／Ｕ比の改善が行われている。前述した水ロッドの配置
もその一方策であるが、その他の方策として、複数の燃
料棒のうち一部の燃料棒の長さを他の燃料棒よりも短く
（以下適宜、短尺燃料棒という）する構成があり、この
短尺燃料棒の上部に形成される飽和水領域を利用してＨ
／Ｕ比の均一化が図られている。

【０００５】この短尺燃料棒を備えた燃料集合体の設計
においては、例えば、特開平５−２３２２７３号公報に
開示されるように、ボイド係数の低減による反応度制御
性の向上等の観点から、短尺燃料棒を格子状配列の最外
周及び水ロッドの隣接位置に配置する場合がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うに、燃料スペーサは軸方向に複数箇所設けられるもの
であるため、上記のような短尺燃料棒を備えた燃料集合
体に適用される燃料スペーサのうち短尺燃料棒の上端よ
り上方に位置するものは、その短尺燃料棒の格子位置で
は燃料棒が存在しないことになる。これに応じて、短尺
燃料棒上端より上方に位置する燃料スペーサにおいて、
その格子位置の筒状部材を削除し圧力損失の低減を図る
構造が既に提唱されている。ここで、上記のように短尺
燃料棒を格子状配列の最外周及び水ロッドの隣接位置に
配置した燃料集合体において、短尺燃料棒より上方に位
置する燃料スペーサの当該格子位置の筒状部材を単に削
除しようとする場合、以下のような課題が存在する。

【０００７】すなわち、通常の燃料スペーサでは、前述
したように、スペーサ外周を取り囲む帯状部材に接する
筒状部材が連続的に接しており、これによってスペーサ
全体としての構造強度を維持している。例えば、地震時
や燃料集合体取り扱い時等において外力がチャンネルボ
ックスを介し燃料スペーサに作用する場合には、この荷
重はまず、筒状部材に設けられた突起部材に伝わる。そ
の後、帯状部材を介し、その内側に配置接合された格子
状配列最外周領域の筒状部材に伝達され、さらに、順次
格子状配列内周側の筒状部材へと伝達されていく。この
ように筒状部材を削除しない通常の燃料スペーサでは、
荷重の伝達路において帯状部材及び筒状部材が連続的に
配置されておりこれら接合体が一体となって強度確保効
果を発揮するため、燃料スペーサ全体としての構造的強
度は十分に確保される。

【０００８】これに対し、最外周の短尺燃料棒に対応す
る筒状部材を削除した場合は、格子状配列最外周領域の
筒状部材の並びがその削除位置で不連続となるため、多
数の筒状部材の接合体としての強度確保への効果があま
り発揮されず、燃料スペーサ全体としての構造強度が低
下することになる。特に、その削除位置近傍において
は、帯状部材のうち削除された筒状部材と本来接する部
分が受け持つべき荷重は、その削除位置に隣接する最外
周領域の２つの筒状部材と帯状部材との接触部（以下適
宜、隣接接触部という）で負担することになる。そのた
め、これら２つの隣接接触部では、他の位置の筒状部材
と帯状部材との接触部に比べて特に荷重負担が増加して
いる。したがって、もし、前述した略Ｌ字型の帯板を組
み合わせ溶接接合するときにその隣接接触部に溶接固定
すると、その位置の機械的健全性を十分に確保するのが
困難となり、ひいては燃料スペーサの構造的健全性を十
分に確保するのが困難となって燃料集合体の形状維持機
能が低下する可能性がある。

【０００９】一方、上記最外周領域の筒状部材の一部を
削除した燃料スペーサは、前述したように、短尺燃料棒
の上端より上方に配置されるものである。したがって、
短尺燃料棒の上端より下方には、すべての筒状部材が連
続的に存在する従来通りの燃料スペーサが配置されるこ
ととなる。またこの短尺燃料棒を用いる（すなわち燃料
棒の構造・配置が軸方向に変化する場合）例以外にも、
例えば水ロッドの構造（例えば径方向寸法）・配置が軸
方向に変化する場合等、燃料バンドルの軸方向構造が異
なる場合には、１つの燃料集合体に、複数種類の構造の
燃料スペーサが混在することになる。また燃料バンドル
の軸方向構造が同一でも、種々の事情で軸方向複数箇所
の燃料スペーサ相互で互いに前述したループ状ばねや水
ロッド保持部材等の構造・配置が異なり、スペーサの構
造として異なる種類となる場合がある。

【００１０】このとき、それら複数の燃料スペーサは、
それぞれ単体としては、筒状部材の配列を確認すること
で、燃料スペーサの種類の違いを識別することが可能で
あるが、一旦燃料集合体に組み込まれた後は、特に帯状
部材の形状が類似である場合等、外観からはその種類の
違いを容易に識別することは困難である。

【００１１】ところで、このような種類の異なる複数の
燃料スペーサの識別方法として、例えば前記特開平３−
２６９２９４号公報に記載のように、略Ｌ字型の帯板を
４側面から組み合わせ接合するときのその接合位置を燃
料スペーサの種類ごとに変え、これによってその燃料ス
ペーサの種類を識別することが提唱されている。

【００１２】しかしながら、この従来技術では、燃料集
合体相互の識別に主眼がおかれており、燃料集合体ごと
に異なる種類の燃料スペーサが配置されているものの、
各燃料集合体においては軸方向複数箇所にすべて同一の
燃料スペーサが配置されている。すなわち、同一燃料集
合体内において、軸方向構造変化に応じ構造の異なる複
数種類の燃料スペーサが組み込まれている場合における
スペーサ相互の識別には配慮されていない。

【００１３】本発明の第１の目的は、短尺燃料棒を格子
状配列の最外周及び水ロッドの隣接位置に配置するとも
にその短尺燃料棒の格子位置にあるスペーサの筒状部材
を削除して圧力損失低減を図った燃料集合体において、
燃料スペーサの構造的健全性を十分に確保することがで
きる構造を提供することにある。

【００１４】本発明の第２の目的は、同一燃料集合体内
において軸方向の構造変化に応じて構造の異なる複数種
類の燃料スペーサが組み込まれている場合に、それらス
ペーサ相互を容易に識別することができる燃料集合体を
提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】（１）上記第１の目的を
達成するために、本発明は、正方格子状に配列され、他
の燃料棒より燃料有効長が短い複数本の短尺燃料棒を含
む複数本の燃料棒と、この燃料棒が１本以上配列可能な
領域に配置された少なくとも１本の水ロッドと、前記複
数の燃料棒及び水ロッドの相互の径方向間隔を保持しか
つ軸方向複数箇所に設けられた複数の燃料スペーサとを
有し、これら複数の燃料スペーサのそれぞれは、互いに
結合され前記燃料棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部
材と、複数の分割ピース（帯板）が溶接接合されて構成
され前記複数の筒状部材の最外周を取り囲む帯状部材と
を備え、かつこの帯状部材は、前記複数の分割ピースが
溶接接合されるとき、前記正方格子状配列の最外周領域
にある複数の格子位置のうち最も近い格子位置にある前
記筒状部材の外周面にも接合されている燃料集合体にお
いて、前記複数本の短尺燃料棒は、前記最外周領域に配
置された少なくとも１本の最外周短尺燃料棒を含み、前
記複数の燃料スペーサのうち前記最外周短尺燃料棒の上
端より上方にあるものの少なくとも１つは、該最外周短
尺燃料棒に対応する第１格子位置の前記筒状部材が省略
されており、かつ前記帯状部材は、前記複数の分割ピー
スが溶接接合されるとき、前記最外周領域にある複数の
格子位置のうち前記第１格子位置及びこの第１格子位置
の両側に隣接する第２格子位置以外の第３格子位置にあ
る前記筒状部材の外周面に接合されている。圧力損失の
低減を目的に最外周短尺燃料棒に対応する第１格子位置
の筒状部材を削除すると、帯状部材のうち、その第１格
子位置の両側に隣接する第２格子位置にある２つの筒状
部材と接触する隣接接触部での荷重負担が、他の位置の
接触部に比べて特に増加する。したがって、帯状部材の
分割ピースどうしを溶接接合するときに、その荷重負担
が増えた第２格子位置の筒状部材の外周面に接合する
と、その第２格子位置近傍の機械的健全性を十分に確保
するのが困難となる可能性がある。そこで本発明におい
ては、帯状部材の分割ピースどうしを溶接接合すると
き、その荷重負担が増えた第２格子位置でなく、それ以
外の第３格子位置にある筒状部材の外周面に接合固定す
る。これにより、上記のような第２格子位置近傍の機械
的健全性の低下を未然に防止し、燃料スペーサの構造的
健全性を十分に確保することができる。

【００１６】（２）上記第２の目的を達成するために、
本発明は、正方格子状に配列された複数本の燃料棒と、
この燃料棒が１本以上配列可能な領域に配置された少な
くとも１本の水ロッドと、前記複数の燃料棒及び水ロッ
ドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇所に設
けられた複数の燃料スペーサとを有し、これら複数の燃
料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃料棒が
それぞれ挿入される複数の筒状部材と、複数の分割ピー
ス（帯板）が溶接接合されて構成され前記複数の筒状部
材の最外周を取り囲む帯状部材とを備えている燃料集合
体において、前記複数の燃料スペーサは、互いに構造の
異なる複数種類が含まれており、これら複数種類の燃料
スペーサは、各種類ごとに、前記帯状部材の分割ピース
の溶接接合位置が異なっている。例えば燃料集合体の構
造が軸方向に変化する場合（短尺燃料棒を用いる等で燃
料棒の構造・配置・支持構造が軸方向に変化する場合
や、水ロッドの構造・配置・支持構造が軸方向に変化す
る場合）等には、１つの燃料集合体に、複数種類の構造
の燃料スペーサが混在することになる。このとき、それ
ら複数の燃料スペーサは、帯状部材が同一形状である場
合には、一旦燃料集合体に組み込まれた後は、外観から
はその種類の違いを容易に目視識別することは困難であ
る。そこで本発明においては、各種類の燃料スペーサご
とに、帯状部材の分割ピースの溶接接合位置を異ならせ
る。すなわち、構造が異なることの識別子として、燃料
スペーサの帯状部材の分割ピース溶接接合位置を利用す
る。これにより、燃料集合体に組み込まれた後でも、外
観から容易に燃料スペーサの種類の違いを識別すること
ができる。

【００１７】（３）上記（２）において、好ましくは、
前記複数種類の燃料スペーサは、前記燃料集合体の軸方
向の構造の変化に応じ、その構造に応じた種類のものが
配置されれている。

【００１８】（４）上記（３）において、さらに好まし
くは、前記燃料集合体の軸方向の構造の変化は、前記複
数の燃料棒の構造・配置・支持構造が軸方向に変化する
場合及び前記水ロッドの構造・配置・支持構造が軸方向
に変化する場合のうち少なくともいずれか一方を含む。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。本発明の第１の実施形態を図１〜
図４により説明する。

【００２０】本実施形態による燃料集合体の構造を表す
縦断面図を図２に、図２中Ａ−Ａ断面による横断面図を
図３に示す。これら図２及び図３において、燃料集合体
１は、９行９列（以下適宜、９×９のように示す）の正
方格子状に配列され内部に燃料ペレット（図示せず）を
充填した７４本の燃料棒２と、この燃料棒２が７本配列
可能な領域に配置された２本の水ロッド３と、燃料棒２
及び水ロッド３の相互の径方向間隔を保持する燃料スペ
ーサ４と、燃料棒２および水ロッド３からなる燃料バン
ドルの上端部および下端部をそれぞれ保持する上部タイ
プレート５および下部タイプレート６と、以上の構造の
外周部を覆うチャンネルボックス８とを備えている。

【００２１】燃料棒２は、有効長が通常の長さである燃
料棒２ａと、有効長が燃料棒２ａよりも短い短尺燃料棒
２ｂとから構成されている。また短尺燃料棒２ｂは、正
方格子状配列の最外周領域内の格子位置に配置された４
本の短尺燃料棒２ｂ1と、格子状配列中央部の３×３格
子領域中における水ロッド３に隣接する格子位置に配置
された２本の短尺燃料棒２ｂ2とから構成されている。

【００２２】燃料スペーサ４は、図２に示すように軸方
向複数箇所に設けられている。このとき、図３に示した
ように７４本の燃料棒２中には有効長が短い短尺燃料棒
２ｂが含まれており、燃料集合体１上部に位置し短尺燃
料棒２ｂの上端位置よりも上方に位置する燃料スペーサ
においてはこれら短尺燃料棒２ｂの格子位置には燃料棒
が存在しなくなる。そこでこれに応じて、これら短尺燃
料棒２ｂの上端位置より下方の燃料スペーサ４Ａと上方
の燃料スペーサ４Ｂとは構造が若干異なるようになって
いる。これら燃料スペーサ４Ａ及び４Ｂの構造を表す上
面図及び側面図を図４（ａ）（ｂ）及び図１（ａ）
（ｂ）にそれぞれ示す。

【００２３】これら図４及び図１において、燃料スペー
サ４Ａ及び４Ｂは、燃料棒２の配列に対応して９行９列
の正方格子状に配列されて互いに溶接接合され、対応す
る燃料棒２がそれぞれ挿入される多数（スペーサ４Ａで
は７４個、スペーサ４Ｂでは６８個）のセル（筒状部
材）９と、隣接する一対のセル９，９の接合位置に設け
られそれらセル９内の燃料棒２を押圧するループ状ばね
１０と、これらセル９の結合体の最外周を取り囲む正方
形状の帯状部材（バンド）１１と、セル９のうち正方格
子状配列の最内周領域にあるものに溶接接合され水ロッ
ド３を径方向及び軸方向に保持する横断面略Ω形状の水
ロッド保持部材１２及び略１／４円筒状の水ロッド保持
部材１３と、この水ロッド保持部材１３に設けられ水ロ
ッド３を保持するための押圧力を与える水ロッド保持用
ばね１４とを備えている。

【００２４】セル９は、略円筒形状を備えており、それ
ぞれ、各燃料棒２の相互の間隔を保持するための２つの
突起９ａ，９ａと、適正な押圧力を発生可能なようにル
ープ状ばね１０を支持するばね支持部（図示せず）を備
えている（後述するセル９Ａ，９Ｂを含む）。なおこの
ループ状ばね１０及びばね支持部の構造は、特に詳細を
図示しないが公知のものであり、例えば、上記特開平２
−１６３６９５号公報や特開平６−２７３５６０号公報
に開示のものと同様の構造となっている。バンド１１
は、例えば特開平３−２６９２９４号公報に記載のもの
と同様、正方形状の各辺が互いに溶接により接合されて
おり、４枚の略Ｌ字型の分割ピース（帯板）１１Ａを側
面から組み合わせて接合されることにより構成されてい
る。またそのとき、各溶接部２０は、多数のセル９のう
ち９×９正方格子状配列の最外周領域にある最も近いセ
ル９に接するように、そのセル９の外周面にも溶接接合
されている（詳細は後述）。さらにバンド１１は、正方
格子状配列の最外周領域において互いに隣接する２つの
セル９，９間に突出するように折り曲げられて冷却材流
れを誘導する多数のフローセル１５と、正方形状の各辺
に２つずつ設けられチャンネルボックス８側に突出して
その内面と接触する８個のバスタブ１６とが形成されて
いる。

【００２５】ここで、本実施形態の特徴は、燃料スペー
サ４Ａと燃料スペーサ４Ｂとの差異である。

【００２６】すなわち、図４の燃料スペーサ４Ａは、特
開平２−１６３６９５号公報に開示された燃料スペーサ
と基本的には類似の構造であるが、図１の燃料スペーサ
４Ｂは、これと異なり、図３に示した４本の短尺燃料棒
２ｂ1に対応する格子位置（第１格子位置）１８ａ，１
８ｂ，１８ｃ，１８ｄ及び２本の短尺燃料棒２ｂ2に対
応する格子位置１８ｅ，１８ｆに対応するセル９が削除
されており、これに伴って、スペーサ全体におけるルー
プ状ばね１０の配置が図４の配置から全面的に変更され
ている。そのため、水ロッド３に隣接する格子位置１８
ｅ，１８ｆの同行隣接列及び同列隣接行に２つずつある
セル９Ａ，９Ｂは、格子位置１８ｅ，１８ｆ側部分に上
記公知のばね支持部を備えており、ここにセル９Ａ，９
Ｂ内の燃料棒２を押圧するためのループ状ばね１０Ａ，
１０Ｂが設けられている。そして、これら２つのループ
状ばね１０Ａ，１０Ｂは、格子位置１８ｅ，１８ｆに設
けられた略円筒形状のばね押さえ部材１９によって、セ
ル９Ａ，９Ｂ内の燃料棒２への押圧力を発生可能に支持
されている（詳細は後述）。

【００２７】また、図４の燃料スペーサ４Ａは、前述し
たバンド１１の分割ピース１１Ａどうしの溶接部２０
は、９×９配列の最外周領域のなす四角形の各辺中点に
ある格子位置（図１の格子位置１８ａ〜ｄと同じ位置）
のセル９に接するようにそのセル９の外周面に溶接接合
されている。これに対し、図１の燃料スペーサ４Ｂは、
溶接部２０が、第１格子位置１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，
１８ｄ及びこれらの両側にそれぞれ隣接する第２格子位
置１８ｇ，１８ｈ，１８ｉ，１８ｊ，１８ｋ，１８ｌ，
１８ｍ，１８ｎ以外の第３格子位置（この実施形態で
は、第２格子位置に隣接する格子位置）１８ｏ，１８
ｐ，１８ｑ，１８ｒのセル９に接するようにそのセル９
の外周面に溶接接合されている。但し、図４の燃料スペ
ーサ４Ａと図１の燃料スペーサ４Ｂとはこのようにバン
ド１１の溶接接合位置は異なるものの、それ以外の寸法
・構造等については全く同一であるため、バンド１１全
体の外観形状としてはほぼ同一となっている。

【００２８】次に、以上のように構成した本実施形態の
作用を説明する。 （１）バンド溶接位置による構造的健全性確保 燃料スペーサ４Ｂのように圧力損失の低減を目的として
最外周短尺燃料棒２ｂ1に対応する第１格子位置１８
ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄのセル９を削除した構造で
は、バンド１１のうちその第１格子位置１８ａ〜ｄの両
側に隣接する第２格子位置１８ｇ〜ｎにある２つのセル
９，９と接触する隣接接触部２１（図１参照）での荷重
負担が、他の位置の接触部に比べて特に増加する。した
がって、バンド１１の分割ピース１１Ａ，１１Ａどうし
を溶接接合するときに、その荷重負担が増えた第２格子
位置１８ｇ〜ｎのセル９の外周面に接合すると、その第
２格子位置１８ｇ〜ｎ近傍の機械的健全性を十分に確保
するのが困難となる可能性がある。本実施形態において
は、バンド１１の分割ピース１１Ａどうしを溶接接合す
るとき、その荷重負担が増えた第２格子位置１８ｇ〜ｎ
でなく、それ以外の第３格子位置１８ｏ，１８ｐ，１８
ｑ，１８ｒ等にあるセル９の外周面に接合固定する。こ
れにより、上記のような第２格子位置１８ｇ〜ｎ近傍の
機械的健全性の低下を未然に防止し、燃料スペーサ４Ｂ
自体の構造的健全性を十分に確保することができる。

【００２９】（２）バンド溶接位置の違いによる異種ス
ペーサの識別 燃料集合体１のように短尺燃料棒２ｂの存在に由来して
２種類の構造の燃料スペーサ４Ａ，４Ｂが混在する場
合、これら２種類の燃料スペーサ４Ａ，４Ｂは、上記の
ように帯状部材１０が同一形状であると、一旦燃料集合
体１に組み込まれた後は、外観からはその種類の違いを
容易に目視識別することは困難である。本実施形態にお
いては、各種類の燃料スペーサ４ごとに、バンド１１の
分割ピース１１Ａの溶接接合位置を異ならせる。すなわ
ち、燃料スペーサ４Ａでは分割ピース１１Ａどうしの溶
接部２０の位置を９×９配列の最外周領域のなす四角形
の各辺中点にある格子位置とする一方、燃料スペーサ４
Ｂでは、第３格子位置１８ｏ，１８ｐ，１８ｑ，１８ｒ
とする。このように、構造が異なることの識別子として
バンド分割ピース１１Ａの溶接部２０の位置を利用する
ことにより、燃料集合体１に組み込まれた後でも、外観
から容易に燃料スペーサ４の種類の違いを識別すること
ができる。

【００３０】なお、燃料スペーサ４の単体における種類
の識別にも役立つことは言うまでもない。すなわち例え
ば、燃料スペーサ４を保管容器等に積み重ねて収納した
状態では、スペーサ側面つまりバンド１１部分のみしか
確認できないことから、上記溶接部２０の違いによって
目視で容易にその違いを確認することが可能となる。

【００３１】本発明の第２の実施形態を図５〜図１１に
より説明する。本実施形態は、正方格子状配列の最外周
領域から２層目に短尺燃料棒が配置された場合の実施形
態である。各図中、第１の実施形態の燃料集合体１に備
えられた部材と同等の部材には単に２００番を加えた符
号を付して、適宜説明を省略する。

【００３２】本実施形態による燃料集合体２０１の構造
を表す縦断面図を図５に、図５中Ｂ−Ｂ断面による横断
面図を図６に示す。これら図５及び図６において、燃料
集合体２０１が第１の実施形態の燃料集合体１と異なる
点は、８本の短尺燃料棒２０２ｂが、９×９の正方格子
状配列の最外周領域から２層目に配置されていることで
ある。

【００３３】燃料スペーサ２０４のうち短尺燃料棒２０
２ｂの上端位置よりも上方に位置する燃料スペーサ２０
４Ａ及び短尺燃料棒２０２ｂの上端位置よりも下方に位
置する燃料スペーサ２０４Ｂの構造を表す上面図及び側
面図を図７（ａ）（ｂ）及び図８（ａ）（ｂ）にそれぞ
れ示す。これら図７及び図８において、燃料スペーサ２
０４Ａは、第１の実施形態で図４に示した燃料スペーサ
４Ａと全く同一構造である。

【００３４】一方、図８の燃料スペーサ２０４Ｂは、図
６に示した８本の短尺燃料棒２０２ｂに対応する格子位
置２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄ，２２２
ｅ，２２２ｆ，２２２ｇ，２２２ｈに対応するセル２０
９が削除されており、これに伴って、スペーサ全体にお
けるループ状ばね２１０の配置が図７の配置から全面的
に変更され、結果として第１の実施形態の図１に示す燃
料スペーサ４Ｂの配置とも大きく異なった配置となって
いる。また、バンド２１１の分割ピース２１１Ａどうし
の溶接部２２０は、図１に示した第３格子位置１８ｏ，
１８ｐ，１８ｑ，１８ｒに対応する格子位置２２２ｉ，
２２２ｊ，２２２ｋ，２２２ｌにおいて、そのセル２０
９に接するように外周面に溶接接合されている。

【００３５】本実施形態によれば、上記第１の実施形態
における（２）同様、バンド溶接位置の違いによって異
種スペーサを容易に識別できるという効果を得る。

【００３６】すなわち、燃料スペーサ２０４Ａでは分割
ピース１１Ａどうしの溶接部２０の位置を９×９配列の
最外周領域のなす四角形の各辺中点にある格子位置とす
る一方、燃料スペーサ２０４Ｂでは、格子位置２２２
ｉ，２２２ｊ，２２２ｋ，２２２ｌとすることにより、
燃料集合体２０１に組み込まれた後でも、外観から容易
に燃料スペーサ４の種類の違いを識別することができ
る。また燃料スペーサ２０４の単体における種類の識別
にも役立つことは言うまでもない。

【００３７】なお、上記第１及び第２の実施形態におい
ては、短尺燃料棒の存在に基づきその上端位置より上方
のスペーサと下方のスペーサとでセルの数が異なり、ま
たこれによってばねの配置も異なる異種スペーサを例に
とって説明したが、これに限られない。すなわち例え
ば、水ロッドの径が軸方向上部と軸方向下部とで異な
るため燃料集合体軸方向上部と下部とで燃料スペーサに
よる水ロッドの支持構造（水ロッド保持部材や水ロッド
保持ばねの構造及びその配置を含む）が異なる場合を含
み、何らかの理由で水ロッドの構造・配置・支持構造が
燃料集合体の軸方向に変化する場合、上記短尺燃料棒
の有無を含み、何らかの理由で燃料棒の構造・配置・支
持構造（ばねの構造及びその配置を含む）が燃料集合体
の軸方向に変化する場合で、これら燃料集合体の軸方向
構造変化に応じて、異なる種類の燃料スペーサが１つの
燃料集合体内に混在する場合であれば、本発明のうち、
上記バンドの溶接位置の違いによりそれら燃料スペーサ
の種類を識別する思想は適用でき、これらの場合も同様
の効果を得る。

【００３８】上記の場合で、短尺燃料棒を備えない場
合の例を図９を用いて説明する。各図中、第１及び第２
の実施形態の燃料集合体１，２０に備えられた部材と同
等の部材にはその符号を３００番台とし適宜説明を省略
する。図９は、この変形例による燃料集合体３０１の横
断面構造を表す横断面図であり、第１の実施形態の図
３、第２の実施形態の図６に相当する図である。この図
９において、燃料集合体３０１が第１及び第２の実施形
態の燃料集合体１，２０１と異なる点は、水ロッド３０
３が燃料棒３０２が９本配列可能な３×３格子領域に配
置された公知の角型水ロッド（ウォーターチャンネルと
もいう）であることと、短尺燃料棒がなく燃料棒３０２
がすべて通常の有効長であることである。またこの燃料
集合体３０１も、第１及び第２の実施形態の燃料集合体
１，２０１と同様、燃料棒３０２及び水ロッド３０３の
相互の径方向間隔を保持する燃料スペーサ３０４と、燃
料棒３０２および水ロッド３０３からなる燃料バンドル
の上端部および下端部をそれぞれ保持する上部タイプレ
ート（図示せず）および下部タイプレート（同）と、以
上の構造の外周部を覆うチャンネルボックス３０８とを
備えている。、燃料スペーサ３０４は、特に図示しない
が、第１の実施形態の図２や第２の実施形態の図５と同
様、軸方向複数箇所に設けられている。そして、特に詳
細な説明や図示を省略するが、燃料集合体３０１は、軸
方向に何らかの構造的変化が備えられており、これら複
数の燃料スペーサ３０４は、その軸方向構造変化に応じ
て、異なる複数種類（例えば３種類）の燃料スペーサ３
０４Ａ，３０４Ｂ，３０４Ｃが対応する位置に配置され
ている。これら燃料スペーサ３０４Ａ〜Ｃの構造を図１
０（ａ）（ｂ）及び図１１（ａ）（ｂ）に示す。図１０
（ａ）は燃料スペーサ３０４Ａの上面図であり、図１０
（ｂ）はその側面図である。図１１（ａ）は燃料スペー
サ３０４Ｂの側面図であり、図１１（ｂ）は燃料スペー
サ３０４ｃの側面図である。

【００３９】図１０（ａ）（ｂ）において、燃料スペー
サ３０４Ａは、図４及び図７と同様にセル９の削除はな
い構造であり、セル３０９、ループ状ばね３１０、バン
ド３１１、及び水ロッド３０３の形状に対応し略四角筒
形状を備えた水ロッド保持部材３１２等を備えている。
そしてこのとき、水ロッド保持部材３１２に対応し、ス
ペーサ全体におけるループ状ばね３１０の配置が図４や
図７の配置から全面的に変更されている。また、バンド
３１１の分割ピース３１１Ａどうしの溶接部３２０は、
図１０（ｂ）に示すように、９×９正方格子状配列のコ
ーナー位置の隣りのまた隣りの位置となっている。

【００４０】一方、燃料スペーサ３０４Ｂ，３０４ｃ
は、上記バンド分割ピース３１１Ａの溶接部３２０の位
置以外は燃料スペーサ３０４Ａと同様の構造となってい
る。すなわち、図１１（ａ）に示すように、燃料スペー
サ３０４Ｂでは、燃料スペーサ３０４Ａよりも、溶接部
３２０の格子位置が、９×９配列の最外周領域のなす四
角形の各辺中央側に１つだけずれている。図１１（ｂ）
に示す燃料スペーサ３０４Ｃでは、溶接部３２０の格子
位置がさらにずれて各辺中央の格子位置となっている。

【００４１】これら燃料スペーサ３０４Ａ，３０４Ｂ，
３０４Ｃは、前述した燃料集合体３０１における何らか
の軸方向構造的変化に応じて、例えば上方より下方に向
かって、燃料スペーサ３０４Ａ、燃料スペーサ３０４
Ｂ、燃料スペーサ３０４Ｃの順で配置されている。

【００４２】本実施形態によても、上記第２の実施形態
同様、バンド溶接位置の違いによって異種スペーサを容
易に識別できるという効果を得る。

【００４３】なお、以上の第１〜第３の実施形態では、
燃料棒２が９行９列（以下適宜、９×９のように示す）
の正方格子状に配列されている場合を例にとって説明し
たが、これに限られず、例えば８行８列、１０行１０列
配列されている場合にも適用でき、これらの場合も同様
の効果を得る。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、短尺燃料棒を格子状配
列の最外周及び水ロッドの隣接位置に配置するともにそ
の短尺燃料棒の格子位置にあるスペーサの筒状部材を削
除して圧力損失低減を図るときにも、燃料スペーサの構
造的健全性を十分に確保することができる。

【００４５】また本発明によれば、同一燃料集合体内に
おいて軸方向の構造変化に応じて構造の異なる複数種類
の燃料スペーサが組み込まれている場合にも、それらス
ペーサ相互を容易に識別することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による燃料集合体の短
尺燃料棒上端より上方に位置する燃料スペーサの構造を
表す上面図及び側面図である。

【図２】図１のスペーサを備えた燃料集合体の構造を表
す縦断面図である。

【図３】図２中Ａ−Ａ断面による横断面図である。

【図４】図２の燃料集合体の短尺燃料棒上端より下方に
位置する燃料スペーサの構造を表す上面図及び側面図で
ある。

【図５】本発明の第２の実施形態による燃料集合体の構
造を表す縦断面図である。

【図６】図５中Ｂ−Ｂ断面による横断面図である。

【図７】図５の燃料集合体の短尺燃料棒上端より下方に
位置する燃料スペーサの構造を表す上面図及び側面図で
ある。

【図８】図５の燃料集合体の短尺燃料棒上端より上方に
位置する燃料スペーサの構造を表す上面図及び側面図で
ある。

【図９】短尺燃料棒を備えない変形例による燃料集合体
の横断面構造を表す横断面図である。

【図１０】図９の燃料集合体に備えられる燃料スペーサ
の一の例の上面図及び側面図である。

【図１１】図９の燃料集合体に備えられる燃料スペーサ
の他の例の側面図である。

【符号の説明】

１ 燃料集合体 ２ 燃料棒 ２ｂ1 短尺燃料棒（最外周短尺燃料棒） ２ｂ2 短尺燃料棒 ３ 水ロッド ４ 燃料スペーサ ４Ｂ 燃料スペーサ（最外周短尺燃料棒の上
端より上方にあるスペーサ） ９ セル（筒状部材） １１ バンド（帯状部材） １１Ａ 分割ピース １８ａ〜ｄ 第１格子位置 １８ｇ〜ｎ 第２格子位置 １８ｏ〜ｒ 第３格子位置 ２０ 溶接部 ２０１ 燃料集合体 ２０２ 燃料棒 ２０３ 水ロッド ２０４ 燃料スペーサ ２０９ セル（筒状部材） ２１１ バンド（帯状部材） ２１１Ａ 分割ピース ２２０ 溶接部 ３０１ 燃料集合体 ３０２ 燃料棒 ３０３ 水ロッド ３０４Ａ〜Ｃ 燃料スペーサ ３０９ セル（筒状部材） ３１１ バンド（帯状部材） ３１１Ａ 分割ピース ３２０ 溶接部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 入部 真 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 今井 正文 茨城県日立市大みか町三丁目18番１号 茨 城日立情報サービス株式会社内 (72)発明者 福本 隆 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 中島 潤二郎 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 相澤 泰博 茨城県日立市幸町三丁目２番１号 日立エ ンジニアリング株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】正方格子状に配列され、他の燃料棒より燃
   料有効長が短い複数本の短尺燃料棒を含む複数本の燃料
   棒と、この燃料棒が１本以上配列可能な領域に配置され
   た少なくとも１本の水ロッドと、前記複数の燃料棒及び
   水ロッドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇
   所に設けられた複数の燃料スペーサとを有し、これら複
   数の燃料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃
   料棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部材と、複数の分
   割ピース（帯板）が溶接接合されて構成され前記複数の
   筒状部材の最外周を取り囲む帯状部材とを備え、かつこ
   の帯状部材は、前記複数の分割ピースが溶接接合される
   とき、前記正方格子状配列の最外周領域にある複数の格
   子位置のうち最も近い格子位置にある前記筒状部材の外
   周面にも接合されている燃料集合体において、 前記複数本の短尺燃料棒は、前記最外周領域に配置され
   た少なくとも１本の最外周短尺燃料棒を含み、 前記複数の燃料スペーサのうち前記最外周短尺燃料棒の
   上端より上方にあるものの少なくとも１つは、該最外周
   短尺燃料棒に対応する第１格子位置の前記筒状部材が省
   略されており、かつ前記帯状部材は、前記複数の分割ピ
   ースが溶接接合されるとき、前記最外周領域にある複数
   の格子位置のうち前記第１格子位置及びこの第１格子位
   置の両側に隣接する第２格子位置以外の第３格子位置に
   ある前記筒状部材の外周面に接合されていることを特徴
   とする燃料集合体。
2. 【請求項２】正方格子状に配列された複数本の燃料棒
   と、この燃料棒が１本以上配列可能な領域に配置された
   少なくとも１本の水ロッドと、前記複数の燃料棒及び水
   ロッドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇所
   に設けられた複数の燃料スペーサとを有し、これら複数
   の燃料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃料
   棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部材と、複数の分割
   ピース（帯板）が溶接接合されて構成され前記複数の筒
   状部材の最外周を取り囲む帯状部材とを備えている燃料
   集合体において、 前記複数の燃料スペーサは、互いに構造の異なる複数種
   類が含まれており、 これら複数種類の燃料スペーサは、各種類ごとに、前記
   帯状部材の分割ピースの溶接接合位置が異なっているこ
   とを特徴とする燃料集合体。
3. 【請求項３】請求項２記載の燃料集合体において、前記
   複数種類の燃料スペーサは、前記燃料集合体の軸方向の
   構造の変化に応じ、その構造に応じた種類のものが配置
   されれていることを特徴とする燃料集合体。
4. 【請求項４】請求項３記載の燃料集合体において、前記
   燃料集合体の軸方向の構造の変化は、前記複数の燃料棒
   の構造・配置・支持構造が軸方向に変化する場合及び前
   記水ロッドの構造・配置・支持構造が軸方向に変化する
   場合のうち少なくともいずれか一方を含むことを特徴と
   する燃料集合体。