JP2000512760A - 原子炉の燃料集合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ほぼ正方形断面になった軽水炉用の燃料集合体であって、頂部タイプレート６と底部タイプレート５との間で延在した複数個の燃料棒４を具備し、該燃料集合体の中を冷却材が上方へ流れるようになっている、その燃料集合体において、少なくとも１つの該頂部タイプレート６あるいは底部タイプレート５が冷却材が通過するための流路開口２２、２２ａ，２２ｂと、燃料棒４を横方向に支持するための側部サポート１７とを有しており、該側部サポート１７が１つの、流路開口２２、２２ａ，２２ｂと同一の板金ピースにおいて形成され、該側部サポート１７が頂部タイプレート６あるいは底部タイプレート５の残余構造物に対してほぼ９０度折り曲げられていることを特徴とする原子炉の燃料集合体に関するものである。

Description

【発明の詳細な説明】 原子炉の燃料集合体 技術分野 本発明は軽水炉用のほぼ正方形断面を有した原子炉の燃料集合体に関するもの であり、これは頂部タイプレートと底部タイプレートとの間に延在した複数個の 燃料棒からなっている。 背景技術 軽水減速の原子炉においては、燃料は燃料棒の形で存在し、その各々は被覆管 の中に配置された原子炉燃料のペレットの山積み、押出し成型された燃料シリン ダーのコラム、あるいは振動衝撃充填された粉末燃料の連続コラムを収納してい る。前記被覆管は普通はジルコニウム合金で作られる。燃料バンドルは、ある種 の一定の、普通は対称的なパターン、いわゆる格子の中で互いに平行に配置され た複数個の燃料棒からなっている。該燃料棒は頂部においては頂部タイプレート によって、また底部においては底部タイプレートによって保持されている。原子 炉の運転中に燃料棒を互いにある距離をおいて保持し、それらの曲がりあるいは 振動を防ぐために、燃料バンドルの長さ方向に沿って複数個のスペーサが配分さ れている。１つの燃料集合体は１あるいはそれ以上の燃料バンドルからなってお り、その各々は燃料集合体の長さの主部分に沿って延在している。さらに、該燃 料集合体は燃料集合体の中央部分における減速効果を改善するために、燃料集合 体内に非沸騰水を流す１あるいはそれ以上の中央配置されたチャンネルを有して いる。 炉心は冷却材としても中性子減速材としても作用する水の中に浸けられている 。運転中は、水が燃料集合体の中を下から上へ流れ、それによって、沸騰水型軽 水炉においては、水の一部分が蒸気に転換される。蒸気の比率は燃料集合体の頂 部に向かって増加する。従って、燃料集合体の下部における冷却材は水からなり 、燃料集合体の上部における冷却材は蒸気と水の両方からなっている。このよう に上部と下部との間で差があることが、燃料集合体を設計する場合に考慮しなけ れ ばならない特別な問題を引き起こす。 従って、沸騰水型原子炉に関していうと、燃料集合体の上部と下部との形状を 単純な方法で変えて、可撓性のある燃料集合体を得ることが望ましい。 これらの特性を有した沸騰水型原子炉用の燃料集合体がＰＣＴ／ＳＥ９５／０ １４７８（Int.Publ.No．WO ９６／２０４８３）に示されている。この燃料集合 体は互いに上下に山積みされた複数個の燃料ユニットからなっており、その各々 は頂部タイプレートと底部タイプレートとの間を延在する複数個の燃料棒からな っている。該燃料ユニットはほぼ正方形断面の共通の燃料チャンネルによって取 り囲まれている。この型の燃料集合体には、その上部と下部において、単純な方 法によって異なった設計が与えられている。 また、加圧水型原子炉においても、各々の燃料集合体が互いに上下に山積みに された複数個の燃料ユニットからなるように燃料集合体を設計することが望まし い。上述したように、各々の燃料ユニットは頂部ノズルと底部ノズルとの間を延 在する複数個の燃料棒からなっている。加圧水型原子炉の燃料集合体は燃料チャ ンネルを有していない。 沸騰水型原子炉のための該燃料ユニットを設計する場合に考慮に入れなければ いけない１つの要素は、燃料棒がそれらを取り囲んでいる燃料チャンネルからあ る距離をおいていなければならないという点である。同様に、加圧水型原子炉の ための燃料集合体における燃料棒は、隣接配置された燃料集合体からある距離を おいて保持しなければならない。普通は、これらの距離は燃料棒を互いに他に対 して、そのための部材と共に保持し、位置決めするためのスペーサを設計するこ とによって確保される。沸騰水型原子炉のための燃料集合体においては、これら の部材は燃料チャンネルと接触しており、加圧水型原子炉のための燃料集合体に おいては、同様な部材は隣接配置された燃料集合体に設けられたスペーサと接触 している。上述したようなより短い燃料ユニットを用いている場合には、スペー サは必要でなく、何か他の方法で離隔関係を達成しなければならない。 スペーサに対して混合ベーンのような形を設けることも普通に行われている。 スペーサの必要性がなくなっているので、これらのことも何か他の方法で達成し なければならない。 ＣＡ１２５０９６６においては、スペーサの必要性をなくした燃料ユニットが 示されている。該燃料ユニットは圧力管式重水減速原子炉で用いられるものであ る。燃料ユニットと圧力管は円形断面を有している。燃料棒は１対の端部プレー トの間に配置されている。燃料棒を該圧力管からある距離を置いて保持するため に、該端部プレートにはそれぞれの端部プレートから半径方向外側へ、また流れ の方向に平行な方向に、また燃料棒の間を延在するビームが設けられている。該 ビームが圧力管の内面と接触し、従って燃料棒を圧力管からある距離をおいて保 持している。この実施例の１つの欠点は、該ビームを幾つかの方法、例えば溶接 あるいははんだづけによって、端部プレートに結合しなければならないので、製 造が複雑になるという点にある。さらに、該端部プレートは端部プレート間の冷 却材の圧力降下を最少にするために、互いにきつく結合させるように設計された り、あるいは溶接されたりする。この方法の1つの欠点は、この領域における燃 料棒が、原子炉の運転中の熱膨張によって生長に差が生じる可能性がないという 点にある。しかしながら、このタイプの原子炉においては、燃料集合体の燃焼度 が限られているので、前記生長差の問題はそんなに大きくならない。 本発明の目的は、頂部タイプレートと底部タイプレートを有する複数個の短い 燃料ユニットからなる燃料集合体を提供することにあり、該プレートにはそれぞ れ、燃料棒をほぼ長方形の周囲の燃料チャンネル、あるいは製造が簡単な隣接配 置された燃料集合体からある距離をおいて保持されるようになった部材が設けら れている。 本発明の他の目的は、燃料集合体の中で達成するのが簡単な混合ベーンを備え た燃料集合体を提供することにある。 本発明のさらに他の目的は、燃料棒の生長差を許容する部材を備えた燃料集合 体を提供することにある。 発明の要約 本発明は頂部タイプレートと底部タイプレートの間に配置された複数個の燃料 棒を具備する、ほぼ正方形断面になった軽水炉用の燃料集合体に関するものであ る。この燃料集合体の特徴は請求項第１項に述べられている。 前記燃料集合体は複数個の燃料ユニットからなり、各々の燃料ユニットは頂部 タイプレートと底部タイプレートの間を延在する複数個の燃料棒を有している。 該底部タイプレートと頂部タイプレートは同一設計になっていてもよい。本発明 の一観点からいうと、該底部タイプレートと頂部タイプレートは板金を打ち抜き 加工して製造される。この打ち抜かれたピースには側部サポートが設けられ、こ れは燃料棒に取りつけられる前に頂部タイプレートと底部タイプレートの平面に 平行な軸線の周りで約９０度折り曲げられる。該側部サポートの役割は沸騰水型 原子炉の燃料集合体においては、燃料棒を取り囲んでいる燃料チャンネルと接触 して、燃料棒を燃料チャンネルからある距離をおいて保持することにある。加圧 水型原子炉の燃料集合体においては、前記側部サポートの役割は、それぞれ隣接 の底部タイプレート及び頂部タイプレートと接触して、隣接配置された燃料集合 体を互いにある距離をおいて保持することにある。 前記頂部タイプレートと底部タイプレートはそれぞれ薄い板金から製造され、 燃料棒の生長差によって変形することが許容されている。該板金の厚さを０．７ ｍｍの大きさのオーダーに選択することが適切である。 本発明の１実施例においては、前記底部タイプレートには、好ましくは、打ち 抜き加工中にタブが設けられ、該タブは、取付け前に、混合ベーンを得るために 望ましい角度、形状に折り曲げられる。該混合ベーンの役割は、燃料集合体の中 を上方へ流れる冷却材を混合して、冷却材の冷却容量を増加させることにある。 冷却容量を増加させることは、冷却材が高温になっている燃料集合体の上部にお いて特に望ましい。 本発明の他の実施例においては、打ち抜き加工に関連して、あるいは打ち抜き 加工後に、底部タイプレートと頂部タイプレートのそれぞれには折り曲げ断面が 設けられる。該折り曲げ断面を設けた結果、２つの接触している頂部タイプレー トと底部タイプレートが、燃料棒の間に形成される部分においては互いに接触し 、また燃料棒が配置されている部分においては頂部タイプレートと底部タイプレ ート間にスペースが生じる。このスペースは、熱膨張による燃料棒の生長差の発 生を、該スペースの中へ局部的に変形されていくそれぞれの頂部タイプレートと 底部タイプレートによって許容している。このようにして、燃料棒の生長差によ る燃料棒の曲がりの危険性、従って、冷却材の全効果を妨害することが減少され る。 本発明による燃料集合体の利点は、平板あるいはプロファイルド板からの製造 が簡単な、側部サポートを備えた頂部タイプレートと底部タイプレートを有して いる点にある。該頂部タイプレートと底部タイプレートには、単純な方法によっ て、１回の、かつ同一の加工作業によって混合ベーンと望みの断面とを設けるこ とができる。 薄い板金から頂部タイプレートと底部タイプレートをそれぞれ形成することに よって、互いに上下に山積みにされた２つの燃料ユニットの間にはほんの小さな 間隙しか生じない。このことは、核分裂材料が存在しない軸線方向のギャップに おいて生じるような出力ピークが減少するという点で有利である。 図面の簡単な説明 図１ａは短い燃料ユニットを有した沸騰水型原子炉の燃料集合体の垂直断面図 である。 図２は図１における燃料集合体のＡ−Ａ断面図である。 図２ａ及び２ｂは、図１における燃料集合体のＡ−Ａ断面と同じ断面における 他の実施例を示す。 図３は短い燃料ユニットを有した加圧水型原子炉の燃料集合体の垂直断面図で ある。 図４は、図の左側において、図１の燃料集合体の下部を、図の右側において、 その上部を示しており、側部サポートを備えた頂部タイプレートと底部タイプレ ートが設けられている。 図５ａは平面板金を打ち抜き加工された側部サポートを有する頂部タイプレー トの上方から見た図である。 図５ｂは、燃料集合体の上部に配置しようとしている、平面板金を打ち抜き加 工された、底部タイプレートを上から見た図である。該底部タイプレートには１ つの開口の中に混合ベーンが設けられている。 図５ｃは頂部タイプレートの側部サポートが、頂部タイプレートの上に配置さ れた底部タイプレートの側部サポートの中へどのようにして挿入されるかを横か ら見た図である。 図５ｄは頂部タイプレートの上に配置された底部タイプレートを上から見た図 であり、頂部タイプレートの１つの側部サポートが底部タイプレートの側部サポ ートの中へ折り曲げられ、その中でロックされている。 図５ｅはチャンネル他の側部サポートの他の実施例を上から見た図である。 図５ｆは図５ｅにおける側部サポートを有した、平面板金から打ち抜き加工さ れた頂部タイプレートを上から見た図である。 図６ａは頂部タイプレートと底部タイプレートのそれぞれから打ち抜き加工さ れた混合ベーンを上から見た図である。 図６ｂは燃料ユニットの中に配置された頂部タイプレートを上から見た図であ り、該頂部タイプレートの平面に関して観察者の方へ向かって、望みの形状にま で折り曲げられた混合ベーンが設けられている。 図７ａは燃料ユニットの中で１本の燃料棒が存在していない領域に配置される ようになったスペースの周りでの頂部タイプレート内に配置された混合ベーンを 上から見た図である。 図７ｂは燃料ユニットの中で４本の燃料棒が存在していない領域に配置される ようになったスペースの周りでの頂部タイプレート内に配置された混合ベーンを 上から見た図である。 図８ａは折り曲げ断面を有した頂部タイプレートと底部タイプレートを示して いる。該頂部タイプレートと底部タイプレートは、燃料棒の間においては、それ らは互いに接触し、燃料棒位置においては、それらは互いにある距離だけ離れて 位置している。 好的実施例の説明 図１は沸騰水型原子炉の燃料集合体を示しており、これは上部ハンドル１と、 下端部２と、上下になって積まれた複数個の燃料ユニット３とからなっている。 各々の燃料ユニットは、与えられた格子の中で平行に、かつ相互に離隔された関 係になって配置された複数個の燃料棒４からなっている。さらに、各々の燃料ユ ニット３は該燃料棒４を格子内のそれぞれの位置において取り付けるための底部 タイプレート５と頂部タイプレート６とを有している。該燃料ユニット３は燃料 集合体の長さ方向において相互に上下に積まれており、１つの燃料ユニット３の 頂部タイプレート６が前記山積みにおける次の燃料ユニット３の底部タイプレー ト５と対面するようにして積まれており、全ての燃料ユニット３における燃料棒 ４が相互に平行になるようになっている。１本の燃料棒４は、被覆管７ａ内に配 置されたウランの燃料ペレット７ｂを山積みにした形の燃料を有している。冷却 材は燃料集合体の中を下から上へ流れるようになっている。 図２はほぼ正方形断面になった燃料チャンネル８の中に収納された燃料集合体 を示している。該燃料チャンネル８には十字形断面になった中空の支持部材９が 設けられており、該部材は燃料チャンネル８の４個の壁部に固定されている。該 支持部材９で形成された中央チャンネル１４の中を減速材の水が流れる。燃料チ ャンネル８は少なくともほぼ正方形断面を有した、４個の垂直なチャンネル形成 部分１０、いわゆるサブチャンネルを取り囲んでいる。該４個のサブチャンネル の各々は燃料ユニット３の山積みを有している。各々の燃料ユニット３は対称的 な５Ｘ５格子に配置された２４本の燃料棒４からなっている。 図２における燃料集合体は１０Ｘ１０の燃料棒位置を有している。この燃料棒 位置という用語は格子内の位置を意味している。格子内の全ての燃料棒位置が燃 料棒４によって占められる必要はない。ある種の燃料集合体においては、多くの 燃料棒４は１あるいは複数個の水チャンネルによって置き換えられている。水チ ャンネルを導入することによって燃料棒４の数は変化するが、燃料棒位置の数は 変化しない。 図２ａは本発明による燃料集合体の他の実施例を示している。図２ａは燃料集 合体の水平断面図であり、該燃料集合体には水が燃料集合体内を下から上へ垂直 方向に流れる垂直チャンネル１４ａが内部に形成されている。該チャンネル１４ ａはほぼ正方形断面のチューブ９ａに取り囲まれている。前記燃料ユニット３は 垂直チャンネル１４ａを取り囲んだ前記チューブの上に取り付けることによって 所定位置に支持される。 図２ｂは本発明による燃料集合体の付加的な実施例を示している。この図は燃 料集合体の水平断面図であり、これには水が燃料集合体内を下から上へ流れる、 ２つの中心部に配置された垂直な水ロッド１４ｂが設けられている。該水ロッド １４ｂの直径は燃料棒４の直径より幾分大きく、該ロッドはほぼ円形断面を有し ている。前記燃料ユニット３は水ロッド１４ｂの上に取り付けることによって所 定位置に支持される。 図３は加圧水型原子炉の燃料集合体を示している。図１に示した燃料集合体と 同様に、該燃料集合体は上下になって積まれた複数個の燃料ユニット３からなっ ている。各々の燃料ユニット３は与えられた格子の中で平行に、かつ相互に離隔 された関係になって配置された複数個の燃料棒４からなっている。さらに、各々 の燃料ユニット３は該燃料棒４を格子内のそれぞれの位置において取り付けるた めの底部タイプレート５と頂部タイプレート６とを有している。該燃料ユニット ３は燃料集合体の長さ方向において相互に上下に積まれており、１つの燃料ユニ ット３の頂部タイプレート６が前記山積みにおける次の燃料ユニット３の底部タ イプレート５と対面するようにして積まれており、全ての燃料ユニット３におけ る燃料棒４が相互に平行になるようになっている。１本の燃料棒４は、被覆管７ ａ内に配置された核分裂材料の燃料ペレット７ｂを山積みにした形の燃料を有し ている。冷却材は燃料集合体の中を下から上へ流れるようになっている。多数の いわゆる制御棒ガイドチューブ４ｂが燃料集合体全体を貫通して延在している。 該制御棒ガイドチューブ４ｂは原子炉の出力を制御する目的でガイドチューブ４ ｂからそれぞれ挿入、引き抜きされるフィンガー形状タイプの制御棒（図示せず ）を受留めようとするものである。該ガイドチューブは頂部１５と底部１６との 間を延在している。該頂部１５は燃料集合体における最上部の燃料ユニット３の 上に配置され、底部１６は燃料集合体における最下部の燃料ユニット３の下に配 置されている。該燃料ユニット３は制御棒ガイドチューブ４ｂの上に取り付ける ことによって所定位置に支持される。 図４は頂部タイプレート６と、底部タイプレート５と、側部サポート１７とを 有する沸騰水型原子炉の燃料集合体を示している。図の左側においては、燃料集 合体の下部に配置されている側部サポート１７が示されており、右側においては 、上部に配置されている側部サポート１７が示されている。燃料集合体の下部に おいては流れ抵抗をできるだけ少なくするために頂部タイプレート６と底部タイ プレート５とを配置することが望ましい。他方、上部においては、燃料チャンネ ルの壁部に沿って燃料集合体の中を上方へ流れる冷却材を剥離させ、冷却材を燃 料集合体の中央部へ向かわせる容量を有した側部サポート１７を配置することが 望 ましい。従って、好ましくは、底部タイプレート５には、燃料集合体の上部にお いては、下部におけるよりも大きな側部サポート１７が設けられている。 図４においては、燃料棒４が燃料ペレットの山積みされたものとして示されて いる。該燃料棒４には、その上端と下端にはそれぞれ頂部プラグ１８と底部プラ グ１９が設けられ、これらはそれぞれ頂部タイプレート６と底部タイプレート５ に固定されている。燃料棒４の上端には軸線方向のギャップ２０が配置されてい る。該軸線方向のギャップ２０の目的は運転中に生成される核分裂生成ガスを溜 めておき、燃料ペレット７ｂのコラムの熱膨張を吸収することにある。該燃料ペ レット７ｂはカップの形２１をしていることが示されている。該カップ形状２１ はペレット７ｂの間でも熱膨張の一部を吸収し、核分裂生成ガスを溜めることが できるようにするためのものであり、それによって軸線方向のギャップ２０は軸 線方向においてかなり短くすることができる。これらの集合体において化学的に 強力な環境が生まれてきているので、できるかぎり軸線方向のギャップ２０をな くすことが望ましい。 図５ａは頂部タイプレート６を上方から見た、ほぼ平面状に打ち抜き加工した 図であり、図４に示した燃料集合体の下部における側部サポートを備えている。 該頂部タイプレート６は側部サポート１７がその最終的な位置へ折られる前の状 態が示されている。該頂部タイプレート６の下方には燃料棒４が示されていて、 その頂部プラグ１８が頂部タイプレート６に配置されている。この頂部タイプレ ート６と連結するように配置しようとしている底部タイプレート５も、図示した 頂部タイプレート６と同様にして設計される。 図５ａにおける頂部タイプレート６は、燃料集合体内を上方に流れる冷却材が 横断できるように、直交パターンになつて配置された複数個の流路開口２２を有 するように設計されている。これらの流路開口２２はほぼ燃料棒４の位置の間に 配置されている。該流路開口２２の間には、燃料棒を頂部プラグ１８において固 定するためのより小さな開口２３が配置されている。前記側部サポート１７はほ ぼ長方形の部品として設計され、これらはビーム２４を介して頂部タイプレート ６の残余構造物に連結されている。次に、該側部サポート１７は該残余構造物の 平面に対してほぼ９０度の角度を形成するように折り曲げられる。該側部サポー ト１７は燃料集合体の軸線方向において上側あるいは下側へ折り曲げられる。さ らに、該側部サポート１７には該側部サポート１７の外側エッジに配置されたガ イドタブ２５が設けられている。該ガイドタブ２５の目的は、部分的には、燃料 集合体を燃料チャンネル８の中へ、あるいはスペーサを備えた加圧水型原子炉の 燃料集合体の間へ案内することにあり、また部分的には、燃料集合体の中を上方 へ流れる冷却材を案内し、それを燃料集合体の中央部へ向かわせることにある。 この目的のために、前記ガイドタブ２５は側部サポート１７のエッジのところで 、それに対して約３０度の望みの角度をなすように折り曲げられる。該ガイドタ ブ２５は、好ましくは、取付け位置において２本の燃料棒４の間のスペースの中 に配置されるようになっている（図５ｅの参考番号２６を参照）。 図５ｂは底部タイプレート５の他の実施例を示している。該底部タイプレート ５は燃料集合体の上部に配置しようとするものであり、図５ａに示したものより も側部サポート１７は数が多く、寸法も大きくなっており、また冷却材を燃料集 合体の中央部に向かってよりよく案内するという目的のためにガイドタブ２５の 数もより多くなっている。底部タイプレート５の安定性を増加させるために、側 部サポート１７は、折り曲げられた状態において、それらが、例えば、溶接ある いははんだづけ（参考番号２７を参照）によって互いに接合することができるよ うに設計されている。さらに、該底部タイプレート５には前記流路開口２２内に 混紡ベーン２８が設けられている。該混合ベーン２８は折り曲げられていない状 態が示されているが、残余構造物の平面に対して適当な角度を形成するように折 り曲げられる。該混合ベーン２８の目的は燃料集合体の中を上方へ流れる冷却材 を混合して、その冷却容量を増加させ、燃料棒４の周囲の温度が上昇して、冷却 材が燃料棒から離れる現象、いわゆるドライアウトが発生する危険性を減少させ ることにある。該ドライアウトの危険性は燃料集合体の上部において最大であり 、従って、この部分に配置しようとする底部タイプレート５には、好ましくは、 １あるいはそれ以上の流路開口２２の中で混合ベーン２８が適当に設けられる。 図１、３および４は互いに隣接して配置された２つの頂部タイプレート６と底 部タイプレート５には異なった方向へ折り曲げられた側部サポート１７が設けら れていて、底部タイプレートの側部サポートは上方へ、頂部タイプレート６の側 部サボートは下方へ折り曲げられていることを示している。図５ｃは、頂部タイ プレート６と底部タイプレート５の両方の側部サポート１７が燃料集合体の上方 へ折り曲げれた実施例を示している。さらに、頂部タイプレート６の側部サポー ト１７は、上下に積まれた２つの燃料ユニット３を連結あるいは案内するために 、底部タイプレート５の側部サポート１７の中へ挿入されたり、あるいはそれに 固定されたりしている。図５ｄは折り曲げられていない状態にある図５ｃにおけ る頂部タイプレート６と底部タイプレート５をそれぞれ示している。図５ｄに示 した外側の側部サポート１７は底部タイプレート５の下に配置された頂部タイプ レート６の一部である。燃料ユニット３を上下に山積みした場合、側部サポート １７は、それらが再び離れることができるように、互いの中へ入り込んだり、固 定されたりする。 図５ｅは図５ａ〜図５ｄに示されたものよりかなり小さな側部サポートを備え た頂部タイプレート６の他の実施例を示している。該側部サポート１７は外側へ かなり傾斜しており、それぞれの端部においてガイドタブ２５が設けられている 。上から見て折り曲げられていない頂部タイプレート６を示した図５ｆにおいて は、前記残余構造物が図４および図５ａ〜５ｄに示された構造物よりも大きい開 口形状を与えられていることが明らかである。このより大きな開口形状は、幾つ かの流路開口２２の間にビーム２９を形成しないことによって得られる。この設 計の頂部タイプレート６は非常に小さな流れ抵抗しか発生せず、従って、燃料集 合体間の圧力降下も小さい。もちろん、底部タイプレート５もここで述べた頂部 タイプレート６と同様にして形成してもよい。 図５ｆはさらに側部サポート１７の設計が異なった２つの実施例を示している 。参考番号３３ａで示した設計は、圧力降下の点からいって、構造が開いている という点で好ましい。参考番号３３ｂで示した設計は側部サポートをより頑丈な 構造にしている。有利な実施例においては、側部サポート１７は実際に、できる だけ小さな曲率半径になって折り曲げられており、これもまた頑丈さを増強して いる。 図６ａは頂部タイプレート６と底部タイプレート５の一部をそれぞれ示してお り、流路開口２２の中で打ち抜き加工した、また折り曲げられていない混紡ベー ン２８が設けられている。該混合ベーン２８は外側へ傾斜しており、構造物から 流路開口２２の中へ延在している。図６ｂは残余構造物の平面から観察者の方へ 折り上げられた同様の混合ベーン２７を示している。図６ｂにおける矢印は、流 路開口２２を通過する流れの中に、混合ベーン２８によって生じる回転、混合の 方向を示している。図６ｂにおいては、プレート５、６より下に配置された燃料 棒４が示されている。 図７ａは頂部タイプレート６と底部タイプレート５の一部をそれぞれ示してお り、拡大された流路開口２２ａの中で打ち抜き加工した、折り曲げられた混合ベ ーン２８が設けられている。該流路開口２２は燃料ユニット３の幾つかの燃料棒 位置において燃料棒４が存在しない場合に、拡大することができる。図７ａは空 の燃料棒位置の上方に配置された拡大流路開口２２ａを示している。該拡大流路 開口２２ａには図７ａによる混合ベーン２８が設けられている。図７ｂは４つの 空の燃料棒位置の上方に配置された同様な拡大流路開口２２ｂを示している。図 ７ａ、７ｂにおける矢印は、構造物から突出した混合ベーン２８によって生じる 流れの混合具合を示している。 図８は折り曲げ断面を有した頂部タイプレート６と底部タイプレート５を示し ている。該頂部タイプレート６と底部タイプレート５は燃料棒４の間において互 いに接触するように（参考番号３０を参照）配置され、燃料棒位置において互い に離れた関係（参考番号３１参照）になって配置されている。この折り曲げられ た頂部タイプレート６と底部タイプレート５は平坦化された角度をなして形成さ れており、燃料棒４が軸線方向に生長した時に、頂部タイプレート６と底部タイ プレート５が変形する結果として、燃料ユニット３の中で燃料棒４が横方向に移 動することを防いでいる。 図４は、燃料棒４にそれぞれ頂部プラグ１８と底部プラグ１９が設けられ、こ れらにはそれぞれ頂部タイプレート６と底部タイプレート５に挿入、固定された ラグが設けられていることを示している。図８は他の実施例を示しており、代わ りに頂部タイプレート６と底部タイプレート５はそれぞれレーザ溶接によって結 合されている。燃料棒４は頂部タイプレート６と底部タイプレート５のそれぞれ に対してきつく押しあてられ、その後でプラグ内の材料とプレート５、６とがレ ーザー技術によって（参考番号３２参照）、あるいは抵抗溶接によって溶接され る。 図４、５は沸騰水型原子炉の燃料集合体用の頂部タイプレート６と底部タイプ レート５を示しているが、加圧水型原子炉の燃料集合体にももちろん同じ原理が 適用される。しかしながら加圧水型原子炉の燃料集合体においては、頂部タイプ レート６と底部タイプレート５はそれぞれ隣接配置された燃料ユニット３におけ る対応的な頂部タイプレート６と底部タイプレート５と結合するようになってい る。開示した頂部タイプレートの全ての実施例は底部タイプレートにも適用する ことができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ほぼ正方形断面になった軽水炉用の燃料集合体であって、頂部タイプレー ト（６）と底部タイプレート（５）との間で延在した複数個の燃料棒（４）を具 備し、該燃料集合体の中を冷却材が上方へ流れるようになっている、その燃料集 合体において、該頂部タイプレート（６）あるいは底部タイプレート（５）が冷 却材が通過するための流路開口（２２、２２ａ，２２ｂ）と、燃料棒（４）を横 方向に支持するための側部サポート（１７）とを有しており、該側部サポート（ １７）が１つの、流路開口（２２、２２ａ，２２ｂ）と同一の板金ピースにおい て形成され、該側部サポート（１７）が頂部タイプレート（６）あるいは底部タ イプレート（５）の残余構造物に対してほぼ９０度折り曲げられていることを特 徴とする原子炉の燃料集合体。 ２．請求の範囲第１項に記載された燃料集合体において、前記側部サポート（ １７）がほぼ長方形断面を有して製作されている原子炉の燃料集合体。 ３．請求の範囲第１項あるいは第２項に記載された燃料集合体において、前記 側部サポート（１７）が、折り曲げられた状態において、それらが同一の頂部タ イプレート（６）および底部タイプレート（５）のそれぞれに配置された隣接の 側部サポート（１７）に対して結合（２７）されるようにして形成されている原 子炉の燃料集合体。 ４．請求の範囲第１、２項あるいは第３項に記載された燃料集合体において、 前記側部サポート（１７）が、頂部タイプレート（６）における側部サポート（ １７）が該頂部タイプレート（６）に隣接して配置された底部タイプレートの中 へ取り込まれたり、あるいはその逆になるようになっており、それらの側部サポ ート（１７）が取り外し可能的に互いに他に固定されている原子炉の燃料集合体 。 ５．請求の範囲第１項から第４項のいずれか１項に記載された燃料集合体にお いて、前記側部サポート（１７）がほぼ傾斜のついた形状になって製作されてい る原子炉の燃料集合体。 ６．請求の範囲第１項から第５項のいずれか１項に記載された燃料集合体にお いて、前記側部サポート（１７）の外側端部にガイドタブ（２５）が配置され、 該ガイドタブが側部サポート（１７）の平面に対して、また頂部タイプレート（ ６）あるいは底部タイプレート（５）の中央部分へ向かって折り曲げられている 原子炉の燃料集合体。 ７．ほぼ正方形断面になった軽水炉用の燃料集合体であって、頂部タイプレー ト（６）と底部タイプレート（５）との間で延在した複数個の燃料棒（４）を具 備し、該燃料集合体の中を冷却材が上方へ流れるようになっている、その燃料集 合体において、該頂部タイプレート（６）あるいは底部タイプレート（５）が複 数個の流路開口（２２、２２ａ，２２ｂ）を有した１つの板金ピースにおいて製 作され、同一の板金ピースにおいて混合ベーン（２８）が該流路開口（２２，２ ２ａ，２２ｂ）の中に配置、打ち抜き加工され、該流路開口（２２，２２ａ，２ ２ｂ）内を流れる冷却材を混合するために、前記頂部タイプレート（６）あるい は底部タイプレート（５）の残余平面に対して折り曲げられていることを特徴と する原子炉の燃料集合体。 ８．ほぼ正方形断面になった軽水炉用の燃料集合体であって、頂部タイプレー ト（６）と底部タイプレート（５）との間で延在した複数個の燃料棒（４）を具 備し、該燃料集合体の中を冷却材が上方へ流れるようになっている、その燃料集 合体において、該頂部タイプレート（６）あるいは底部タイプレート（５）が波 状断面を有して製作され、底部タイプレート（５）に隣接して配置された頂部タ イプレート（６）が前記流路開口（２２）を取り囲む部分（３０）において底部 タイプレートと連結し、これらの部分の間で該プレートが互いに離れて配置され ていることを特徴とする原子炉の燃料集合体。 ９．燃料集合体において、互いに上下になって山積みされた複数個の燃料ユニ ット（３）を具備し、少なくとも１つの燃料ユニット（３）が、請求の範囲第１ 項から第８項のいずれか１項による頂部タイプレート（６）あるいは底部タイプ レート（５）を有していることを特徴とする原子炉の燃料集合体。