JP2001116874A - 沸騰水型原子炉用の燃料棒を備えた燃料要素 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】熱流体流及び中性子経済を改善した軽水炉用燃
料要素を提供する。 【解決手段】特に中心からずれた水管配列（Ｒ）を備え
た沸騰水型原子炉の燃料要素（１）において、冷却媒体
の流れを第一の領域（３Ｃ）から第二の領域（５Ｃ）に
再配分するため、内部断面（７）の対角線（Ｗ）に対し
面対称に配置した燃料棒の束（１５）を設け、隣接する
燃料棒（Ｂ，Ｂ１，Ｂ２）の間の距離を、この対角線に
沿って単調に増大させ及び／又は燃料棒の束が全体とし
て対角線に沿って中心をずれて配置する。原子炉の炉心
における非対称性を均衡させるため、加圧水型原子炉の
燃料要素においても冷却媒体の再配分が有効である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、燃料要素軸に対
してほぼ平行に、かつこの燃料要素軸に垂直な多角形の
内部断面に対してほぼ垂直に配置された燃料棒を備え、
第一の領域において内部断面の自由面と燃料棒が配置さ
れている面との面積比が第二の領域におけるそれより小
さい燃料要素に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料要素の熱流体流及び中性子経済を改
善するため、燃料棒間の距離を、特に燃料被覆管の半径
に比して可変に、しかし燃料要素に対しては一定に設定
することは公知である（ヨーロッパ特許第０３７３４１
８号明細書参照）。これは特に圧力損失の減少、減速比
の改善及び構造材料による中性子吸収の減少に役立つ。
その場合、熱流体流及び中性子経済に関してできるだけ
均一な状況を、原子炉炉心の断面にわたり、特に燃料要
素の断面にわたり達成するのが有利である。

【０００３】しかし、通常このようなことはなく、原子
炉炉心の熱流体流及び中性子経済の特性は、多くの不均
一性及び非対称性を持っている。

【０００４】このような不均一性或いは非対称性は、例
えば加圧水型原子炉の燃料要素において、制御棒、計装
管或いはその他の管を配置することにより発生する。沸
騰水型原子炉の燃料要素においては、例えば制御棒を隣
接する燃料要素の間に配置することが異方性の中性子流
の原因となり得る。不均一性及び非対称性は、軽水炉に
おいて及び／又は軽水炉の燃料要素において、例えば異
なる濃度に濃縮された及び／又は中性子毒を持つ燃料棒
を燃料要素の断面にわたって配分することによっても起
こる。

【０００５】このような或いは同様な不均一性を除くた
めに、不均一性の原因を考慮した種々の手段が公知であ
る。例えば米国特許第５０９４８０５号明細書によれ
ば、加圧水型原子炉の燃料要素において、制御棒とこの
制御棒に隣接する燃料棒との間の距離を、２つの隣接す
る燃料棒間の距離より小さくすることが公知である。

【０００６】このような手段は、通常、燃料棒を主とし
て中心対称に配置するものであり、制御棒の中心対称配
置により生ずる不均一性を除くように働いている。

【０００７】同様な手段は、ヨーロッパ特許出願公開第
０１９６６５５号明細書に、加圧水型原子炉の燃料要素
について記載されている。これにおいては、制御棒に隣
接する燃料棒の断面積を減少し、これにより制御棒近辺
の燃料の量を減らす。これに伴い、この燃料棒と、これ
に隣接する制御棒との距離が増大する。この場合も、主
として中心対称の不均一性を除くため、燃料棒のサイズ
及び／又は距離を主として中心対称に配置している（例
えば、ヨーロッパ特許出願公開第０１９６６５５号明細
書の図６参照）。

【０００８】沸騰水型原子炉の燃料要素に対しても、燃
料及び／又は燃料被覆管のサイズの分布を、主として中
心対称的に行っている（ヨーロッパ特許出願公開第０１
９６６５５号明細書の図５参照）。その場合、このよう
な沸騰水型原子炉用燃料要素の縁部の隅においてのみ僅
かな差異を設け、これにより、このような沸騰水型原子
炉の燃料要素における４種類のグループの中心部におい
て、隣接する制御棒によって起こる不均一性を打ち消し
ている。

【０００９】熱流体流及び／又は中性子経済における不
均一性を除くための従来公知の手段は、燃料棒間の距離
及び／又はサイズをほぼ中心対称に配置するもので、せ
いぜい局部的に限定してこの中心対称性を外し、著しく
局部的に限定された影響、例えば沸騰水型原子炉の燃料
要素の縁部において燃料棒により生ずる影響を取り除く
ようにしたもののみである。

【００１０】軽水炉の燃料要素の熱流体流及び中性子経
済の不均一性は、しかしながら、必ずしも燃料棒の断面
或いは隣接する燃料棒間距離を、主として中心対称に或
いは局部的に著しく限定して変えることで満足の行くよ
うに除かれるものではない。何となれば、このような手
段の効果がおよぶ空間的距離は、たいていの場合局部に
限定されず、その上熱流体流及び中性子経済の不均一性
に対してもまちまちだからである。

【００１１】即ち、例えば中性子流を減速材と核燃料と
の体積比に関して特定の方向に影響させようとするが故
に、このような手段を取ると、同時にまた冷却媒体のた
めに供される流路断面に関しても、流れ抵抗及び流れ分
布が、場合によって最適でなくなってしまう程度に影響
を受ける。燃料要素の範囲での減速度の上昇は、その範
囲により大きいエネルギーとより強い蒸気の発生を招く
ことになり、その速やかな分散のためには、燃料棒間の
距離を大きくすることにより得られるよりも大きい流れ
速度が望まれる。

【００１２】この発明は、最初に挙げた種類の燃料要素
を改良することのできる、驚異的な考えに基づくもので
ある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、熱
流体流ばかりか中性子経済もまた改善する軽水炉の燃料
要素を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この課題は、この発明に
よれば、最初に挙げた燃料要素において、第一の領域が
内部断面の１つの第一の隅を形成し、内部断面の他の隅
が第二の領域によって形成され、さらに、それぞれ隣接
する２つの燃料棒の外表面間の距離が、燃料要素の第一
の隅を起点とする１つの方向に、特に内部断面の対角線
及び／又は１つの側面に沿って、単調に増大しているこ
とによって解決される。

【００１５】燃料棒は、この場合、多角形内部断面に対
してほぼ垂直に配置され、この内部断面に燃料棒の断面
を配置する。これにより、内部断面には冷却水が出入り
できる自由面と燃料棒が配置された面とができる。

【００１６】この発明は、その場合、最初に挙げたよう
な軽水炉の燃料要素において、冷却媒体及び減速材の流
れを第一の領域から第二の領域に向けて配分することが
この発明の課題解決に都合好く、そしてこれは、最初に
挙げた燃料要素において、第一の領域における自由面を
減少し、この第一の領域を内部断面の第一の隅に配置す
ることにより達成できるという認識に基づいている。こ
のことは、実際上２相流である、即ち高い蒸気成分（例
えば、約４０％から５０％まで）を持った冷却媒体流に
おいて好都合である。特に沸騰水型原子炉の燃料要素に
おいて生ずるこのような２相流において、特に蒸気は質
量の慣性が冷却媒体流の液体成分のそれよりも小さいの
で第二の領域に漏出する。この発明は、この効果を上記
のようなこの発明による燃料要素によって支援し、強化
しようとするものである。

【００１７】例えば、加圧水型原子炉の燃料要素におい
て発生するようなほぼ単相流を形成する、比較的蒸気成
分の少ない（例えば５％まで）冷却媒体流においても、
上述のこの発明による燃料要素は、液体状冷却媒体も第
一の領域から第二の領域に押しやるので、有効である。
従って、特に燃料要素及び／又は原子炉炉心における非
対称の不均一性も、この発明による上記の燃料要素にお
いて、第一及び第二の領域を上記のような非対称配置と
することにより均衡することができる。

【００１８】第一の領域においてそれぞれ隣接する２つ
の燃料棒の外表面間距離を、平均で第二の領域における
それより小さく構成することが特に有利である。平均で
は、それ故、特に第一の領域における燃料棒間距離が、
第二の領域におけるよりも小さくなる。このようにし
て、冷却媒体、即ち主に冷却媒体における蒸気成分が、
第一の領域から第二の領域に押しやられる。

【００１９】それぞれ隣接する２つの燃料棒の外表面間
距離が単調に増大することに関しては、燃料要素の燃料
棒が同一の直径を持ち、それぞれ隣接する２つの燃料棒
の外表面間距離が上述のように可変であることが好まし
い。同様に、燃料棒が同一の中心点間距離を持ち、燃料
棒の直径が可変であることも有利である。例えばその場
合、燃料棒は、第一の領域において第二の領域における
よりも、大きい直径を持つことができる。

【００２０】この発明の改良された実施例によれば、例
えば対角線上で第一の隅に最も近い位置にある第一の燃
料棒が、その外表面とこの対角線上で第二の隣接する燃
料棒の外表面との間に比較的小さい距離を持つことがで
きる。対角線上の第二の隣接する燃料棒の外表面から対
角線上の第三の隣接する燃料棒の外表面迄の距離は、そ
の場合、第一と第二の燃料棒の外表面間距離と全く同一
かそれより大きくすることができる。それぞれ隣接する
２つの燃料棒間距離が、燃料要素の第一の隅を起点とし
て１つの方向に沿ってこの方向に進んだ距離に伴ない直
線、凸面或いは凹面関数に従って増大すると特に有利で
ある。このようにして対角線上の最後から１つ前の燃料
棒と最後の燃料棒の外表面間距離は、第一の隅に対向し
ている隅の近くでは、対角線上の第一及び第二の燃料棒
の外表面間距離より大きい。

【００２１】なお、その場合、燃料棒は内部断面にわた
って、第一の隅を起点とする内部断面の対角線に対して
ほぼ面対称に配置するのがよい。また、特に内部断面は
ほぼ正方形であるのが有利である。しかし、例えばま
た、内部断面は六角形状であることも可能である。

【００２２】この発明のさらに異なる実施例において
は、第一の隅を起点とする第一の側面に隣接している燃
料棒と、内部断面のこの側面との間の距離が、第二の側
面に隣接している燃料棒と、内部断面のこの側面との間
の距離よりも小さい。この燃料棒は、それ故このような
構成において、燃料棒から構成された燃料棒の束の中心
軸が内部断面の中心点に対して側方にずれて配置され、
その縁取りは第一の隅を起点とする第一の側面から、第
一の隅を起点としない第二の側面からより大きな距離を
持つことができる。燃料棒の束を、それ故上記の方法
で、燃料要素の内部断面に中心をずれるように配置する
ことができる。

【００２３】しかし、さらに異なる実施例において、第
一の領域において各々隣接する２つの燃料棒の外表面間
距離を、特にこの発明の異なる実施例において、そして
その場合燃料棒の束を全体的に燃料要素の内部断面の真
ん中に配置している場合に、第二の領域におけるそれよ
り平均で小さくすることもまた有利である。

【００２４】この上述の両実施例を組み合わせ、第一の
領域における内部断面の自由面と燃料棒が配置されてい
る面との面積比を、第二の領域におけるそれより小さく
し、この第一の領域が内部断面の第一の隅を形成し、他
方の隅を第二の領域が形成するようにすることも有利で
ある。

【００２５】特にその場合、この発明のさらに異なる実
施例による燃料要素は、燃料棒に対してほぼ平行な水管
配列を備えることができる。このような構成は、例えば
フランス特許第１２７６２３３号或いはドイツ特許出願
公開第２１２９８０９号明細書記載のそれらに相当す
る。特に、燃料要素の最後の２つの実施例は、米国特許
第５２８９５１４号或いはヨーロッパ特許第０２２４７
２８号明細書に相当する燃料要素であることもできる。
特に最後に挙げた２つの実施例の燃料要素は、内部断面
の中心に配置された水管を備えた燃料要素である。この
水管配列は、必ずしも唯一の円形或いは長方形の水管か
らなる必要はなく、寧ろ、他の例えば、十字状の断面或
いは複数の管を備えた構成も可能である（ヨーロッパ特
許第０４５８０８６号明細書参照）。さらに、例えばヨ
ーロッパ特許第０７１３６００号或いは国際出願公開Ｗ
Ｏ９５／０４９９２明細書に記載されているように、燃
料棒に対してほぼ平行で、燃料要素軸に対して側方にず
れて配置された水管配列を備える、上述のような燃料要
素もまた特に好ましいことが実証されている。

【００２６】その場合、特に第一の領域は多角形であ
り、第一の隅に対向する隅で水管配列に接する。第一の
領域は正方形であるのがよい。さらにまた、第二の領域
も多角形であり、第一の隅に対向する隅を形成する部分
領域を備えるのがよい。上記の部分領域においては、内
部断面の自由面と燃料棒が配置された面との比が、内部
断面の同様な面を持つ他の部分領域におけるそれより大
きいのがよい。

【００２７】この発明の上述の改良例においては、特に
燃料要素軸に対しずれて配置された水管配列を備える燃
料要素においては、それ故、第一の領域が主として対角
線上で、水管配列の中心軸と内部断面の縁部との間に、
小さい距離を持つ水管配列の側に配置されている。第二
の領域はほぼ燃料要素の残りの内部断面を含み、内部断
面の自由面と燃料棒が配置された面との比が最大である
上記の部分領域が、主として対角線上で、かつ水管配列
の中心軸と内部断面の縁部との間に大きい距離を持つ水
管配列の側に配置されている。

【００２８】この発明のさらに異なる構成例において
は、燃料棒を互いにほぼ平行な列とこの列にほぼ垂直な
行に配置する。その場合、燃料棒をスペーサグリッドの
ほぼ長方形の網目に保持する。燃料棒は、その場合、網
目の中心に保持するのがよい。

【００２９】さらに、この網目の開口面積は、平均して
第一の領域において、第二の領域におけるそれより小さ
いのが好ましいことが判った。網目の平均の開口面積
は、その場合、主として各領域における網目の数に基づ
く網目開口の総面積として生ずる。特に最小の網目は第
一の領域に、最大の網目は第二の領域に配置される。

【００３０】好ましくはまた、網目のサイズ（即ち、網
目の開口面積）を各々第一の領域における、そしてまた
第二の領域における燃料棒の配置に合わすことができ
る。特にこのような適合は、適当なスペーサ要素、例え
ばネップ又はばねにより補完するのがよい。

【００３１】

【発明の実施の形態】図面を参照してこの発明の実施例
を詳細に説明する。各図において同一部分には同一記号
を付してある。

【００３２】図１の燃料要素１の実施例においては、燃
料要素軸に対して直角方向の断面を燃料棒およびスペー
サと共に示している。燃料棒Ｂは、この図において、燃
料要素軸に対してほぼ平行に配置されている。この軸
は、この実施例ではほぼ燃料要素箱９の縁部によって縁
取られている多角形の内部断面７に対して垂直である。
従って、燃料棒Ｂは、この実施例でもまた正方形の内部
断面７に対しほぼ垂直に配置され、それぞれ燃料棒Ｂの
断面Ｑによって与えられる面で内部断面７を占めてい
る。第一の領域３における全ての断面積Ｑ１の和は、第
一の領域３において燃料棒Ｂ１によって占められる面積
である。残りの面は第一の領域３の自由面を形成してい
る。全ての断面積Ｑ２の和は、第二の領域５において燃
料棒Ｂ２が占めている面積である。

【００３３】第一の領域３と第二の領域５とで実質的に
内部断面７を形成している。この第一の領域３は、その
場合、内部断面７の第一の隅１１を形成している。内部
断面７の他の隅１２と１３、特に第一の隅１１に対向し
て配置されている隅１２は第二の領域５によって形成さ
れている。図示の実施例において、それぞれ隣接する２
つの燃料棒Ｂの外表面Ａ間の距離Ｄは、特に燃料要素１
の内部断面７の対角線Ｗに沿って燃料要素１の第一の隅
１１を起点として対向する隅１２に向かって増大してい
るので、第一の領域３においては、内部断面７の自由面
と燃料棒Ｂ１の配置された面との面積比が第二の領域５
におけるそれより小さい。

【００３４】特に第一の領域３においては、それぞれ隣
接する２つの燃料棒Ｂ１の外表面Ａ１間の距離Ｄ１は、
平均して第二の領域５においてそれぞれ隣接する２つの
燃料棒Ｂ２の外表面Ａ２間の距離Ｄ２より小さい。な
お、燃料棒Ｂの断面積Ｑは燃料要素１の全内部断面７に
わたって一定である。図１において、燃料要素の下側の
グラフで示すように、しかし、各々最も隣接する２つの
燃料棒Ｂ間の距離Ｄ、即ち「最隣接」距離は、内部断面
７の対角線Ｗに沿って増大している。この経路の関数と
しての距離Ｄは、この実施例では直線的に増大してい
る。

【００３５】図２に示す燃料要素１Ａの実施例において
は、図２のグラフによれば、それぞれ隣接する２つの燃
料棒Ｂの外表面Ａ間距離Ｄは、燃料要素１の第一の隅１
１を起点としてそれに対向する隅１２に向かう方向にお
いて厳密に単純ではなく、ただ単調に増大している。第
一の領域３Ａにおいて距離Ｄは一定値Ｄ１を持ち、それ
から第二の領域５Ａとの境において急激に増大し、この
範囲において距離Ｄは同様に一定の、しかしより大きい
値Ｄ２を持っている。このことは、図２のグラフにおい
て、対角線Ｗを横軸に、距離Ｄを縦軸に取ることによっ
て明示されている。この実施例において距離Ｄ１は、第
一の領域３Ａにおいてそれぞれ隣接する２つの燃料棒Ｂ
１の外表面Ａ１間の平均距離に一致している。同様に、
距離Ｄ２も、第二の領域５Ａにおいてそれぞれ隣接する
２つの燃料棒Ｂ２の外表面Ａ２間の平均距離に一致して
いる。図１の実施例においても、また図２の実施例にお
いても、燃料要素１の全燃料棒Ｂは同一断面、従って同
一直径を持っている。

【００３６】図２は、１０×１０の燃料棒Ｂからなる燃
料棒の束を備えた燃料要素１Ａの実施例を、燃料要素軸
に対し横方向の断面として示している。図２の配置は、
しかし、加圧水型原子炉の燃料要素に対しても正確に当
てはまる。加圧水型原子炉の燃料要素においては、これ
と同様な燃料棒の束が１７×１７或いは１８×１８の燃
料棒Ｂを備え、これらの燃料棒Ｂの間に制御棒が配置さ
れる。その場合、例えば米国特許第４８４９１６１号明
細書による燃料要素を用い、燃料棒の配置を、この発明
に従って、例えば図２に示すように変形することができ
る。

【００３７】図３に示す燃料要素１Ｂの実施例では、そ
れぞれ隣接する２つの燃料棒Ｂの外表面Ａ間の距離Ｄ
を、燃料要素１の第一の隅１１を起点とし、それに対向
する隅１２に向かう対角線Ｗに沿って、この対角線Ｗに
沿った距離に関係して二次関数的に増大している（図３
のグラフ参照）。この実施例では、確かに、第一の領域
３Ｂにおいて２つの隣接する燃料棒Ｂ１の中心点間の距
離Ｍが、第二の領域５Ｂにおいて隣接する２つの燃料棒
Ｂ２の中心点間距離Ｍと同一であるが、第一の領域３Ｂ
における燃料棒Ｂ１の断面積Ｑ１は、第二の領域５Ｂに
おける燃料棒Ｂ２の断面積Ｑ２より大きな値を持ってい
る。これにより、この実施例の燃料要素１Ｂにおいて
は、図３のグラフに示すように、内部断面７の対角線Ｗ
に沿って距離Ｄが二次関数的に増大している。

【００３８】図１から３に示す実施例の燃料要素１、１
Ａ及び１Ｂにおいては、それぞれ内部断面７にわたる燃
料棒Ｂの配置は、第一の隅１１からこれに対向する隅１
２に向かう、それぞれの実施例の燃料要素１、１Ａ及び
１Ｂの内部断面７（それぞれほぼ正方形である）の対角
線Ｗに対してほぼ面対称である。

【００３９】図３に示す実施例の燃料要素１Ｂは、さら
にこの実施例の燃料棒Ｂに対しほぼ平行な水管配列Ｒを
備えている。燃料棒Ｂ１を第一の領域３Ｂに、燃料棒Ｂ
２を第二の領域５Ｂに上述のように配置することによ
り、第一の領域３Ｂにおいて内部断面７の自由面と燃料
棒Ｂ１が配置された面との面積比は、これに対応する、
第二の領域５Ｂにおいて内部断面７の自由面と燃料棒Ｂ
２が配置された面との面積比よりも小さい。第一の領域
３Ｂは内部断面７の第一の隅１１を形成し、特にこの第
一の隅１１に対向する第二の隅１７で水管配列Ｒに接し
ているので、第一の領域３Ｂにおける開放された通流断
面積は、第二の領域５Ｂ、特に第二の領域５Ｂの部分領
域１９におけるよりも小さい。この部分領域１９は、確
かに、第一の領域３Ｂと同一の底面を持っているが、内
部断面７の自由面と部分領域１９において燃料棒Ｂ２が
配置されている面積との比は、第一の領域３Ｂにおける
より大きいので、部分領域１９における通流断面積は第
一の領域３Ｂにおけるより大きい。

【００４０】この差により、第一の領域３Ｂから第二の
領域５Ｂ、特に部分領域１９に向かって圧力勾配が生ず
る。これにより、第一の領域３Ｂから部分領域１９、即
ち第二の領域５Ｂに向かって冷却媒体の再配分流Ｕが生
ずる。特に２相流の中にある蒸気成分は、その質量の慣
性が冷却媒体の液体成分より著しく小さいので、非常に
速く第二の領域５Ｂに漏出する。１つの方向、特に対角
線Ｗに沿う距離Ｄの増大の選択に応じて、この再配分流
Ｕを正確に分配できる。距離Ｄの異なる増大の例はそれ
ぞれ図１、２、３及び４のグラフに示されている。

【００４１】図４は燃料要素１Ｃの異なる実施例を示
す。この実施例では、燃料要素１Ｃは燃料要素軸の中心
からずれた位置に水管配列Ｒを備えている。さらに、燃
料棒の束１５は、全体として内部断面７の対角線Ｗに沿
って第一の領域３Ｃもしくは第一の隅１１の方向にずれ
ている、それ故、第二の隅１２から遠く離れて配置され
ている。この手段により、この実施例では、第一の領域
３Ｃにおいて内部断面７の自由面と燃料棒Ｂ１が配置さ
れた面との面積比が第二の領域５Ｃにおけるより小さく
なっている。即ち、この実施例では、燃料棒の束１５の
外縁と第一の隅１１を起点とする側面Ｓ１との間の距離
Ｋ１は、燃料棒束１５の外縁の、第一の隅１１に対向す
る他の隅１２を起点とした側面Ｓ２に対する距離Ｇ１よ
り小さい。その場合、特に、第一の側面Ｓ１に隣接する
燃料棒Ｂは、第二の側面から距離Ｇを隔てて第二の側面
Ｓ２に隣接する燃料棒Ｂより、この第一の側面Ｓ１から
の小さい距離Ｋを持っている。

【００４２】この実施例の燃料要素１Ｃにおいては、燃
料棒の束１５を全体として対角線Ｗに沿って第一の領域
３Ｃに向かってずらすことにより、部分的に冷却媒体の
流れを第一の領域３から第二の領域５Ｃに再配分してい
るので、２つの隣接する燃料棒Ｂの外表面Ａ相互間の距
離Ｄの変化は、例えば図１の実施例において、おおよそ
同等の再配分を得るために必要である場合よりも少な
い。このことは、この実施例に対して、距離Ｄが、対角
線Ｗに沿う距離の関数として直線的に上昇している図４
のグラフに示されている。勿論、この場合、対角線Ｗに
沿った距離の関数としての距離Ｄの上昇率は、図１の燃
料要素１の実施例の場合より小さい。

【図面の簡単な説明】

【図１】それぞれ２つ隣接する燃料棒の外表面間の距離
が単純に増大し、燃料棒が同一の直径を持っている燃料
要素の１つの実施例を示す。

【図２】それぞれ２つ隣接する燃料棒の外表面間の距離
がほぼ単純に増大している、図１の実施例と同様な燃料
要素の１つの実施例を示す。

【図３】真ん中に水管を備え、燃料棒の直径がそれぞれ
異なり、距離が増大している燃料要素の異なる実施例を
示す。

【図４】中心位置を外れて配置された水管と燃料要素の
軸に対して中心位置を外れて配置された燃料棒の束を備
えた燃料要素の実施例を示す。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 燃料要素 ３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ 第一の領域 ５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ 第二の領域 ７ 内部断面 ９ 燃料要素箱 １１，１２，１３，１７ 内部断面の隅 １７ 燃料要素軸 １５ 燃料棒の束 １９ 部分領域 Ａ，Ａ１，Ａ２ 外表面 Ｂ，Ｂ１，Ｂ２ 燃料棒 Ｄ，Ｄ１，Ｄ２ 隣接燃料棒距離 Ｇ１，Ｋ１ 間隙 Ｍ 中心点間距離 Ｑ，Ｑ１，Ｑ２ 断面 Ｒ 水管配列 Ｓ１，Ｓ２ 側面 Ｕ 再配分流 Ｗ 距離，対角線

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料要素軸に対してほぼ平行にかつこの燃
   料要素軸に垂直な多角形の内部断面（７）に対してほぼ
   垂直に配置された燃料棒（Ｂ、Ｂ１、Ｂ２）を備え、第
   一の領域（３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ）において内部断面
   （７）の自由面と、この第一の領域における燃料棒が配
   置された面との面積比が第二の領域（５、５Ａ、５Ｂ、
   ５Ｃ）におけるそれより小さい燃料要素（１、１Ａ、１
   Ｂ、１Ｃ）において、第一の領域が内部断面（７）の１
   つの第一の隅（１１）を形成し、他の隅（１３）が第二
   の領域によって形成され、それぞれ隣接する２つの燃料
   棒の外表面（Ａ、Ａ１、Ａ２）間の距離（Ｄ、Ｄ１、Ｄ
   ２）が１つの方向において、特に内部断面（７）の対角
   線（Ｗ）及び／又は１つの側面（Ｓ１）に沿って、燃料
   要素の第一の隅を起点として単調に増大していることを
   特徴とする燃料要素。
2. 【請求項２】それぞれ隣接する２つの燃料棒（Ｂ）の外
   表面（Ａ）間の距離（Ｄ）が、第一の領域（３、３Ａ、
   ３Ｂ、３Ｃ）において、第二の領域（５、５Ａ、５Ｂ、
   ５Ｃ）におけるそれより平均して小さいことを特徴とす
   る請求項１記載の燃料要素。
3. 【請求項３】燃料要素（１、１Ａ、１Ｃ）の燃料棒
   （Ｂ、Ｂ１、Ｂ２）が、同一の直径（Ｑ）を持つことを
   特徴とする請求項１又は２記載の燃料要素。
4. 【請求項４】それぞれ隣接する２つの燃料棒（Ｂ、Ｂ
   １、Ｂ２）の外表面（Ａ、Ａ１、Ａ２）間の距離が、燃
   料要素（１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）の第一の隅（１１）を
   起点として、１つの方向（Ｗ、Ｓ１）に沿って、直線、
   凸面或いは凹面状に増大していることを特徴とする請求
   項１又は３記載の燃料要素。
5. 【請求項５】内部断面（７）における燃料棒（Ｂ、Ｂ
   １、Ｂ２）の配置が、この内部断面の第一の隅（１１）
   を起点とする対角線（Ｗ）に対しほぼ面対称であること
   を特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の燃料要
   素。
6. 【請求項６】内部断面（７）がほぼ正方形であることを
   特徴とする請求項１ないし５の１つに記載の燃料要素。
7. 【請求項７】第一の隅（１１）を起点とする第一の側面
   （Ｓ１）に隣接した第一の燃料棒（Ｂ）と第一の側面と
   の間の距離が、第二の側面（Ｓ２）に隣接した第二の燃
   料棒（Ｂ）と第二の側面（Ｓ２）との間の距離より小さ
   いことを特徴とする請求項１ないし６の１つに記載の燃
   料要素。
8. 【請求項８】燃料棒（Ｂ、Ｂ１、Ｂ２）に対してほぼ平
   行に、特に燃料要素軸に対し側方にずれて配置された水
   管配列（Ｒ）を備えていることを特徴とする請求項１な
   いし７の１つに記載の燃料要素。
9. 【請求項９】第一の領域（３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ）が多
   角形、特に正方形であり、第一の隅（１１）に対向して
   いる隅（１７）で水管配列（Ｒ）に接していることを特
   徴とする請求項１ないし８の１つに記載の燃料要素。
10. 【請求項１０】第二の領域（５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）が
    多角形であり、第一の隅（１１）に対向する、第二の領
    域（５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）の隅（１２）を形成してい
    る部分領域（１９）において、この部分領域（１９）に
    おける内部断面（７）の自由面と、この部分領域（１
    ９）において燃料棒（Ｂ、Ｂ１、Ｂ２）が配置されてい
    る面との面積比が最大であることを特徴とする請求項１
    ないし９の１つに記載の燃料要素。
11. 【請求項１１】燃料棒（Ｂ、Ｂ１、Ｂ２）が互いにほぼ
    平行な列と、この列にほぼ垂直な行に配置され、１つの
    燃料棒（Ｂ、Ｂ１、Ｂ２）がスペーサグリッドのほぼ長
    方形状の網目に、特に網目の真ん中に保持されているこ
    とを特徴とする請求項１ないし１０の１つに記載の燃料
    要素。
12. 【請求項１２】網目の開口面が第一の領域（３、３Ａ、
    ３Ｂ、３Ｃ）において平均して、第二の領域（５、５
    Ａ、５Ｂ、５Ｃ）におけるより小さいことを特徴とする
    請求項１１記載の燃料要素。