JP2004523762A - 軽水炉のためのフィルタおよび燃料アセンブリ - Google Patents
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Abstract
本発明は、軽水炉型の原子力プラント内において冷却水から粒子を分離するためのフィルタに関するものである。このフィルタは、導入端（２）と、導出端（３）と、を備えているとともに、導入端から導出端へと向かう主要流通方向（ｚ）に冷却水を流通させ得るように構成されている。フィルタは、導入端から導出端までにわたって流通方向（ｚ）に延在する複数のチャネル（５）を備えている。各チャネルは、導入端寄りに位置した第１部分（６）と、導出端寄りに位置した第２部分（８）と、第１部分および第２部分の間に位置した中間部分（７）と、を備えている。中間部分（７）は、流通方向に対する横方向（ｘ）において、その横方向（ｘ）における第１および第２部分（６，８）の寸法（ｄ１ ，ｄ３ ）よりも実質的に大きな寸法（ｄ２ ）を有している。
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽水炉型の原子力プラント内において冷却水から粒子を分離するためのフィルタであって、導入端と導出端とを備えているとともに、導入端から導出端へと向かう主要流通方向に冷却水を流通させ得るように構成され、導入端から導出端までにわたって流通方向に延在する複数のチャネルを備え、各チャネルが、導入端寄りに位置した第１部分と、導出端寄りに位置した第２部分と、第１部分および第２部分の間に位置した中間部分と、を備えているようなフィルタに関するものである。本発明は、さらに、請求項１７の前段に記載されているような燃料アセンブリに関するものである。
【０００２】
本発明は、原子力プラントに対する応用において、軽水炉タイプの原子力プラント内を流通する冷却水を、廃棄材料や他の粒子を除去することによって、精製するためのものとして、説明される。しかしながら、本発明は、フィルタを原子力プラント内に配置することのみに限定されるものではない。
【背景技術】
【０００３】
原子力プラント内において冷却水を精製する（清浄化する）ことは、重要である。冷却水の目的は、冷却媒体として機能することであるとともに、原子力プラントの原子炉内において減速材として機能することである。廃棄材料や他の粒子が、原子炉コア内に冷却水と一緒に混入した場合には、それら廃棄材料や他の粒子は、燃料棒のクラッドに対して損傷を引き起こしかねない。そのような損傷によって、燃料すなわちウランが冷却水内に漏洩する事態となりかねない。損傷が大きい場合には、原子炉の稼働を停止せざるを得ず、損傷を受けた燃料棒を交換しなければならない。そのような交換は、時間のかかる操作であるとともに、費用も発生する。廃棄材料や他の粒子は、当然のことながら、例えばポンプといったような、原子力プラント内の他の部材にも損傷を与えかねない。
【０００４】
そのような廃棄材料は、プラント内の様々な部材の修理に関連して形成された削り屑や、あるいは、金属ワイヤや、あるいは、外部からプラント内へと侵入した他の外来粒子、等である。特に厄介な粒子は、長尺形状を有した粒子である。すなわち、約１０ｍｍという長さの短い微細ワイヤや微細削り屑である。そのような粒子は、例えばスペーサ内に捕捉されるといったようにして、燃料アセンブリ内に捕捉される傾向がある。粒子は、冷却水の水流内において振動し、燃料棒のクラッド内の穴を擦り得る。同時に、有害なものとしてそのような粒子をフィルタリングできないことが重大である。それは、フィルタ内に静置したすべてのものは、フィルタにわたっての圧力を増大させるからである。そのような粒子は、例えば、１〜２ｍｍというサイズのブラストサンドであったり、冷却水内に偶発的に混入したミネラルウール粒子であったり、する。
【０００５】
このような問題点を解決するために、多数の燃料棒を備えて原子炉コアを形成している燃料アセンブリの下部のところに、ある種のフィルタを設けることが公知である。原子炉内を循環する冷却水は、燃料アセンブリのこの下部を通過する。例えば、燃料アセンブリのベースプレートには、多数の小孔を設けることができ、このような小孔を通して、冷却水を通過させることができる。よって、そのようなフィルタは、可能な廃棄材料や他の粒子を捕捉することができる。そのようなフィルタに関しては、２つの重要な要求が課されている。すなわち、一方においては、フィルタは、原子炉を損傷しかねないようなすべての粒子を効果的に捕捉し得るものでなければならない。他方においては、フィルタは、流通抵抗が小さいものである必要があり、圧力降下が小さくなければならない。
【０００６】
米国特許第５，０３０，４１２号明細書には、原子炉内を流通する冷却水内において廃棄物を捕捉するためのそのようなフィルタが、開示されている。このフィルタは、互いに平行にかつ互いに近接配置された複数のシートから構成されている。これらシートは、冷却水に対しての通路を形成している。これら通路は、長尺でありかつ狭いものであり、導入部分と、導出部分と、大部分の粒子の通過を阻止するための中間曲がり部分と、を備えている。そのようなフィルタは、粒子が燃料アセンブリ内を通過することをある程度は防止するものの、あるサイズ以上のすべての粒子を、さらに継続して防止することができない。
【特許文献１】
米国特許第５，０３０，４１２号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、あるサイズ以上の粒子を効果的にフィルタリングし得るような、フィルタを提供することである。また、丈夫な構成を有したフィルタを提供することが要望されている。このようなフィルタは、溶接を行う必要なく、単一部材から製造することができる。
【０００８】
上記目的は、上記タイプのフィルタにおいて、中間部分が、流通方向に対する横方向において、その横方向における第１および第２部分の寸法よりも実質的に大きな寸法を有し、分離部材が、中間部分内に配置され、中間部分と分離部材とが、冷却水のための少なくとも１つの曲がり通路が分離部材と中間部分の壁との間に形成されるようにして、配置されることにより、達成される。
【０００９】
曲がり通路のために、そのようなフィルタは、流通方向に沿って実質的に冷却水内に延在する寸法を有した粒子を効果的に捕捉することができる。フィルタは、プレートをカットしてプレート内に複数のチャネルを直接的に穿孔することにより、そしてその後、チャネル内に分離部材を挿入することにより、容易に製造することができる。よって、フィルタは、溶接シームを形成する必要が一切なく一体部材から製造することができる。よって、頑丈なものである。
【００１０】
本発明のある実施形態においては、複数のチャネルは、横方向と流通方向との双方に対して交差している交差方向にも延在しており、複数のチャネルは、互いに実質的に平行に延在している。このような構成は、流通抵抗の低減化に寄与する。
【００１１】
本発明の他の実施形態においては、分離部材は、円柱形状とされているとともに、流通方向に対して交差している交差方向において実質的に延在している。有利には、分離部材は、チャネルの延在長さ全体にわたって実質的に延在しており、冷却水のための曲がり通路は、分離部材の両サイドに形成されている。
【００１２】
本発明の他の実施形態においては、流通方向に対する横方向において、分離部材は、第１および第２部分の直径よりも大きな直径を有している。このような構成においては、中心軸を実質的に流通方向として冷却水中を流通するとともに流通方向において中間部分の寸法よりも長いような、すべての粒子が係止される。よって、フィルタによって捕捉し得る粒子のサイズに関する下限を決定することができる。
【００１３】
本発明の他の実施形態においては、分離部材は、複数の突出部材を備え、これら突出部材は、分離部材の長手方向軸に沿って互いに離間して配置されている。有利には、突出部材は、分離部材を囲むフランジの形態とされる。このような構成により、流通方向に対して横向きに流れてくる粒子を捕捉することができる。突出部材どうしの間の間隔は、フィルタによって捕捉し得る粒子のサイズに関する上限を決定することができる。
【００１４】
本発明の他の実施形態においては、突出部材どうしの間の間隔は、流通方向における中間部分の高さに実質的に等しいものとされる。突出部材どうしの間の間隔と、流通方向における中間部分の寸法とは、どのようなサイズの廃棄物であればフィルタの通過を許容させるかを決定する。したがって、粒子の長手方向軸の方向に無関係に、あるサイズ以上の粒子を捕捉し得るように、フィルタを構成することができる。また、フィルタの構成は、フィルタリングされるべき廃棄物のサイズを明確に決定する。
【００１５】
本発明の他の実施形態においては、中間部分の壁は、凹状とされている。凹状の壁は、尖鋭なエッジをもたらすことがなくソフトに湾曲した流通経路をもたらす。これにより、静かな（安定化した）流れが得られ、圧力損失が小さいものとなる。好ましくは、分離部材は、中間部分内における壁の湾曲度合いに実質的に対応して湾曲している。これにより、案内された流通が得られ、圧力損失をもたらしてしまうような無用の乱流が、引き起こされることがない。
【００１６】
本発明の他の実施形態においては、中間部分の中心軸は、分離部材の中心軸と実質的に同軸とされている。よって、分離部材の両サイドにおいて、対称的な流れが得られる。
【００１７】
本発明の他の実施形態においては、中間部分は、流通方向に対して平行な断面内において実質的に円形とされている。有利には、分離部材は、また、実質的に円形横断面形状を有している。このことは、製造という観点から有利である。他の実施形態においては、分離部材は、楕円形横断面形状を有することができ、このことは、流通という観点から有利である。
【００１８】
本発明の他の実施形態においては、チャネルは、中間部分の流通断面積と実質的に等しい流通断面積を第１部分において有している。これにより、流通抵抗と捕捉能力との間における良好なバランスが得られる。
【００１９】
本発明の他の実施形態においては、互いに隣接している２つのチャネルにおいては、それぞれの中間部分は、それぞれ対応する導入端から互いに異なる距離のところに配置されている。このことは、チャネルどうしを、より近接させて配置することができることにおいて有利であり、これにより、同一表面上であっても、より多数のチャネルを配置することができる。このことは、流通抵抗が制限されることを意味している。
【００２０】
本発明の他の実施形態においては、フィルタは、導入端が位置している表面上に設けられた複数のグルーブを備えている。これらグルーブは、チャネルの長手方向に対して実質的に横向きとされている。そのようなグルーブは、例えばワイヤといったような細長い廃棄物がグルーブ内に貯留することのために、そのような細長い廃棄物を捕捉する。したがって、廃棄物の一部は、フィルタ内に流入することができず、流通経路の障害となることがない。廃棄物が流通経路内に流入すれば圧力損失の増加をもたらしてしまうけれども、本発明においてはそれがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しつつ、様々な実施形態に関して、本発明について説明する。
【００２２】
図１および図２は、原子力プラント内において、冷却水から粒子を分離するためのフィルタ（１）を示している。このフィルタ（１）は、導入端（２）と、導出端（３）と、を備えている。よって、冷却水は、導入端（２）から導出端（３）へと主要流通方向（ｚ）の向きにおいて、フィルタ（１）を通して流通することができる。
【００２３】
フィルタ（１）は、実質的に矩形の固体プレート（４）を備えている。プレート（４）内には、多数の長尺スペース（５）が形成されている。プレート（４）は、例えばステンレススチールといったような金属材料から形成されている。複数のスペース（５）は、互いに平行に揃えられており、主要流通方向（ｚ）に対して交差する交差方向（ｙ）において、プレート（４）の主要部分の長手方向に沿って延在している。複数のスペース（５）は、流通方向（ｚ）においては、プレート（４）の厚さ全体を貫通しているとともに、開口として、導入端（２）と導出端（３）とを有している。これにより、冷却水は、フィルタ（１）を貫通して流通することができる。複数のスペース（５）は、それぞれチャネルを形成している。冷却水は、各チャネルを通過した後に、燃料棒へと到達するようになっている。
【００２４】
図２に示すように、複数のスペース（５）は、第１部分（６）と、中間部分（７）と、第２部分（８）と、を備えている。第１部分（６）は、導入端（２）の近傍に位置しており、主要流通方向（ｚ）に対する横方向（ｘ）においては、寸法（ｄ１ ）を有している。第２部分（８）は、導出端（３）の近傍に位置しており、主要流通方向（ｚ）に対する横方向（ｘ）においては、寸法（ｄ３ ）を有している。中間部分（７）は、第１部分と第２部分との間に位置しており、凹状の壁を有している。第１部分の壁と第２部分の壁とは、実質的に直線状とされている。流通方向（ｚ）に対する横方向においては、スペース（５）は、第１部分と第２部分と中間部分とにおいて、実質的に矩形の横断面を有している。流通方向（ｚ）と横方向（ｘ）とを含む平面内においては、中間部分（７）は、直径（ｄ２ ）を有した実質的に円形の横断面形状を有している。この平面内においては、中間部分（７）は、第１部分（６）の寸法（ｄ１ ）に等しい導入コードを有している。その後、スペース（５）は、拡径し、最も拡径したところにおいては、中間部分（７）は、寸法（ｄ２ ）を有している。その後、スペース（５）は、縮径し、中間部分（７）は、第２部分（８）の寸法（ｄ３ ）に等しい導出コードを有している。中間部分（７）は、さらに、横方向（ｘ）において、第１部分（６）および第２部分（８）よりも大きな幅を有している。
【００２５】
横方向（ｘ）において、第１および第２部分（６，８）の幅（ｄ１，ｄ３）は、３〜５ｍｍという程度とすることができ、例えば４ｍｍとすることができる。横方向（ｘ）において、中間部分（７）の幅（ｄ２ ）は、最も幅の広いところで、７〜９ｍｍという程度とすることができ、例えば８ｍｍとすることができる。交差方向（ｙ）におけるスペース（５）の長さは、５０〜１５０ｍｍという程度とすることができる。プレート（４）の高さ、すなわち、流通方向（ｚ）におけるスペース（５）の高さは、１５〜３０ｍｍという程度とすることができ、例えば２０ｍｍとすることができる。
【００２６】
フィルタ（１）は、さらに、長尺の円柱の形態とされた複数の分離部材（９）を備えている。分離部材（９）は、中間部分（７）の中央に配置されている。分離部材（９）は、交差方向（ｙ）において、中間部分の長手方向に沿って延在している。分離部材（９）は、その中心軸が中間部分（７）の中心軸と一致するようにして、配置されている。すなわち、分離部材（９）は、中間部分（７）と同軸的に配置されている。分離部材（９）は、両端部において、プレート（４）に対して連結されている。細長い粒子が流通方向（ｚ）に対してその細長い粒子の長手方向軸を平行としつつ、フィルタを通って冷却水と一緒に流通することを防止するために、分離部材（９）は、第１および第２部分（６，８）の幅（ｄ１，ｄ３）よりもわずかに大きな直径（ｄ４ ）を有している。分離部材（９）のこの直径（ｄ４ ）は、３〜５ｍｍという程度とすることができ、例えば４．１ｍｍとすることができる。
【００２７】
分離部材（９）は、中間部分（７）内においてスペースを分割している。これにより、第１部分（６）と第２部分（８）との間においては、冷却水に対しての２つの曲がり通路（１０，１１）が形成されている。曲がり通路（１０，１１）は、流通方向（ｚ）と横方向（ｘ）とによって規定される平面内において、曲がりを有している。曲がり通路（１０，１１）は、分離部材と中間部分（７）の壁との間に形成されており、このことは、分離部材（９）の両サイドに通路が形成されていることを意味する。双方の通路（１０，１１）は、断面が同じであって、一定の流通面積を有している。圧力降下（あるいは、圧力損失）を制限するために、双方の通路（１０，１１）の流通面積の合計は、第１部分の流通面積にほぼ等しいものとされている。冷却水に乗って流れてくる粒子は、曲がり通路内において捕捉される。流通方向（ｚ）内における中間部分の高さ（ｈ）は、フィルタを挿通し得る粒子のサイズを決定する。よって、高さ（ｈ）よりも大きなサイズを有しているすべての細長い粒子は、流通方向（ｚ）に対して平行に搬送される場合には、係止されて捕捉される。高さ（ｈ）は、５〜１５ｍｍの程度とすることができ、例えば７ｍｍとすることができる。
【００２８】
細長い粒子が流通方向（ｚ）に対してその細長い粒子の長手方向軸を横向きとしつつ、フィルタを通って冷却水と一緒に流通することを防止するために、分離部材（９）には、複数のフランジが設けられている。これらフランジは、分離部材（９）の延在長さ全体に沿って、等間隔で配置されている。フランジ（１２）は、中間部分の壁に向かう向きに、分離部材から突出している。フランジどうしの間の間隔（ｌ）は、捕捉可能な粒子のサイズを規定ものであり、５〜１５ｍｍという程度とすることができ、例えば７ｍｍとすることができる。中間部分内に適合し得るよう、フランジの直径は、中間部分の直径（ｄ２ ）よりもわずかに小さいかあるいは同じであるべきである。すなわち、フランジの直径は、７〜９ｍｍという程度とすることができ、例えば７．９ｍｍとすることができる。
【００２９】
図２からわかるように、互いに隣接しているスペース（５）の中間部分（７）どうしは、流通方向（ｚ）において互いに位置をずらせて配置されている。すなわち、隣接する中間部分（７）どうしは、導入端（２）からの位置が互いに異なるものとされている。これにより、スペース（あるいは、チャネル）どうしの間の間隔を低減することができ、プレートがなす空間内に、より多数のスペース（あるいは、チャネル）を設けることができる。スペースの数を増やすほど、フィルタの圧力損失が小さくなる。
【００３０】
導入端（２）から導出端（３）の向けてスペース（５）内を流通する冷却水は、まず最初に第１部分（６）を流通し、その後、中間部分を流通する際に、２つの部分流へと分割される。この場合、第１部分流が、第１曲がり通路（１０）を流通し、第２部分流が、第２曲がり通路（１１）を流通する。その後、これら部分流が収束し、第２部分（８）を流通する。長手方向軸を流通方向に対して実質的に平行としつつ流通する所定サイズ以上の粒子は、曲がり通路（１０，１１）内に捕捉され、長手方向軸を流通方向に対して実質的に横向きとしつつ流通する所定サイズ以上の粒子は、フランジ（１２）によって捕捉される。
【００３１】
フィルタへと流入する前に廃棄物の一部を捕捉しそれにより廃棄物の詰まりに基づくフィルタの圧力損失を防止するために、フィルタ（１）の導入端の表面には、多数の長手方向グルーブ（１７）が設けられている。これらグルーブ（１７）は、スペース（５）の長手方向軸に対して横向きに延在している。
【００３２】
図３は、固体プレート（４）内に、複数のスペース（５）が設けられている様子を示している。複数のチャネルは、例えば、プレートの一端から複数の円形穴（１３）を穿孔することによって形成される。複数の穴は、２つの異なる高さ位置において形成される。すなわち、プレートの上面からの距離が互いに異なる２つの位置に形成される。複数の第２穴が第１高さ位置に穿孔され、他の複数の穴が第２高さ位置に穿孔される。その後、複数の長手方向スリットが、プレート（４）の下面側からカット形成される。これらスリットは、穿孔穴（１３）を貫通するとともに、プレート（４）の上面において開口する。穿孔穴（１３）は、中間部分（７）を形成し、スリットの残部は、第１通路（６）および第２通路（８）を形成する。当然のことながら、まず最初にストリップをカット形成し、その後に、穴を穿孔することもできる。
【００３３】
図４は、図３の穿孔穴（１３）内に配置することが意図された分離部材（９）を示している。分離部材（９）の両端には、固定部材（１４）が設けられている。これら固定部材（１４）は、分離部材（９）が穴（１３）を通してプレート（４）内へと導入された後に、分離部材（９）をプレート（４）に対して固定し得るように、例えば嵌合によって固定し得るように、構成されている。
【００３４】
フィルタ（１）は、限定するものではないけれども、原子力プラントにおける燃料アセンブリ内に設置するに際して特に好適である。図５および図６は、フィルタ（１）を設置することが適切であるような、互いに異なるタイプの２つの燃料アセンブリ（１５，１６）を示している。図５は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）における使用を意図された燃料アセンブリ（１５）を示している。この燃料アセンブリ（１５）は、上部（２０）と、下部（２１）と、を備えている。多数の燃料棒（２２）が、上部（２０）と下部（２１）との間に配置されている。これら燃料棒（２２）は、下部（２１）においてそれぞれの下端どうしが連結されているとともに、上部（２０）においてそれぞれの上端どうしが連結されている。燃料アセンブリ（１５）は、さらに、複数のスペーサ（２３）を備えている。これらスペーサは、燃料棒（２２）の長手方向に沿って分配されているものであって、その目的は、複数の燃料棒（２２）を所望位置に維持することである。さらに、燃料アセンブリ（１５）は、上部（２０）と下部（２１）との間に延在するハウジング（２４）を備えている。ハウジング（２４）は、すべての燃料棒（２２）を収容している。上述したフィルタ（１）が、下部（２１）内に配置されている。フィルタ（１）は、図５においては、概略的に図示されている。燃料アセンブリ（１５）は、冷却水を、燃料アセンブリ（１５）の内部にわたって、下部（２１）を通して燃料棒（２２）どうしの間へと流通させ得るように構成されている。
【００３５】
下部（２１）は、図７，８において、拡大して示されている。図７，８により、燃料アセンブリが、４個のフィルタ（１）を備えていることが明らかである。各フィルタ（１）は、下部（２１）における実質的に矩形の開口（２７）内に配置されている。フィルタ（１）は、互いに平行に配置されており、導入開口（２８）を通して下部（２１）内へと導入された冷却水は、いずれかのフィルタ（１）を通して流通することとなる。また、図８により、中間部分（７）が、２つの高さ位置に配置されていること、および、互いに隣接している２つのスペース（あるいは、チャネル）の中間部分（７）どうしが互いに異なる高さ位置に配置されていること、が明らかである。下部（２１）が、１つの大きなフィルタ（１）を設置するための１つの大きな開口（２７）だけを有することもできることに、注意されたい。このフィルタは、例えば、固体プレートから機械加工した後に、複数の分離部材を配置することができる。
【００３６】
図６は、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）における使用のための燃料アセンブリ（１６）を示している。この燃料アセンブリ（１６）も、上部（３０）と、下部（３１）と、多数の燃料棒（３２）と、を備えている。さらに、燃料アセンブリ（１６）は、複数のガイドパイプ（３３）を備えている。これらガイドパイプ（３３）は、下部（３１）と上部（３０）との間にわたって延在しているとともに、下部（３１）と上部（３０）とを連結している。複数の燃料棒（３２）は、複数のガイドパイプ（３３）に対して連結された複数のスペーサ（３４）を使用することによって、保持されている。この場合にも、フィルタ（１）は、図６に概略的に図示しているようにして、下部（３１）内に配置されている。よって、燃料棒（３２）どうしの間を通って燃料アセンブリ（１６）を流通する冷却水は、フィルタ（１）を通って流通することとなる。この実施形態においては、図６に示すように、燃料アセンブリ（１６）は、下部（３１）の全体領域をカバーする単一のフィルタを備えている。しかしながら、当然のごとく、燃料アセンブリは、例えば４個といったような複数のフィルタ（１）を備えることもできる。
【００３７】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において修正し変形することができる。例えば、フィルタを、平行形状の複数のバーとして形成し、これらバーを、選択された距離でもって側部どうしにおいて連結することもできる。このようなフィルタにおいても、分離部材が固定される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明によるフィルタを示す平面図である。
【図２】図１のフィルタにおけるＡ−Ａ線による矢視断面図である。
【図３】本発明によるフィルタの一部を示す斜視図である。
【図４】分離部材を示す図である。
【図５】沸騰水型原子炉のための燃料アセンブリを概略的に示す側面図である。
【図６】加圧水型原子炉のための燃料アセンブリを概略的に示す側面図である。
【図７】図５の燃料アセンブリの底部を示す図である。
【図８】図７におけるＢ−Ｂ線に沿って図７の底部を側方から示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ フィルタ
２ 導入端
３ 導出端
５ スペース、チャネル
６ 第１部分
７ 中間部分
８ 第２部分
９ 分離部材
１０ 曲がり通路
１１ 曲がり通路
１２ フランジ（突出部材）
１５ 燃料アセンブリ
１６ 燃料アセンブリ
１７ グルーブ
２０ 上部
２１ 下部
２２ 燃料棒
３０ 上部
３１ 下部
３２ 燃料棒
ｘ 横方向
ｙ 交差方向
ｚ 流通方向
【０００１】
本発明は、軽水炉型の原子力プラント内において冷却水から粒子を分離するためのフィルタであって、導入端と導出端とを備えているとともに、導入端から導出端へと向かう主要流通方向に冷却水を流通させ得るように構成され、導入端から導出端までにわたって流通方向に延在する複数のチャネルを備え、各チャネルが、導入端寄りに位置した第１部分と、導出端寄りに位置した第２部分と、第１部分および第２部分の間に位置した中間部分と、を備えているようなフィルタに関するものである。本発明は、さらに、請求項１７の前段に記載されているような燃料アセンブリに関するものである。
【０００２】
本発明は、原子力プラントに対する応用において、軽水炉タイプの原子力プラント内を流通する冷却水を、廃棄材料や他の粒子を除去することによって、精製するためのものとして、説明される。しかしながら、本発明は、フィルタを原子力プラント内に配置することのみに限定されるものではない。
【背景技術】
【０００３】
原子力プラント内において冷却水を精製する（清浄化する）ことは、重要である。冷却水の目的は、冷却媒体として機能することであるとともに、原子力プラントの原子炉内において減速材として機能することである。廃棄材料や他の粒子が、原子炉コア内に冷却水と一緒に混入した場合には、それら廃棄材料や他の粒子は、燃料棒のクラッドに対して損傷を引き起こしかねない。そのような損傷によって、燃料すなわちウランが冷却水内に漏洩する事態となりかねない。損傷が大きい場合には、原子炉の稼働を停止せざるを得ず、損傷を受けた燃料棒を交換しなければならない。そのような交換は、時間のかかる操作であるとともに、費用も発生する。廃棄材料や他の粒子は、当然のことながら、例えばポンプといったような、原子力プラント内の他の部材にも損傷を与えかねない。
【０００４】
そのような廃棄材料は、プラント内の様々な部材の修理に関連して形成された削り屑や、あるいは、金属ワイヤや、あるいは、外部からプラント内へと侵入した他の外来粒子、等である。特に厄介な粒子は、長尺形状を有した粒子である。すなわち、約１０ｍｍという長さの短い微細ワイヤや微細削り屑である。そのような粒子は、例えばスペーサ内に捕捉されるといったようにして、燃料アセンブリ内に捕捉される傾向がある。粒子は、冷却水の水流内において振動し、燃料棒のクラッド内の穴を擦り得る。同時に、有害なものとしてそのような粒子をフィルタリングできないことが重大である。それは、フィルタ内に静置したすべてのものは、フィルタにわたっての圧力を増大させるからである。そのような粒子は、例えば、１〜２ｍｍというサイズのブラストサンドであったり、冷却水内に偶発的に混入したミネラルウール粒子であったり、する。
【０００５】
このような問題点を解決するために、多数の燃料棒を備えて原子炉コアを形成している燃料アセンブリの下部のところに、ある種のフィルタを設けることが公知である。原子炉内を循環する冷却水は、燃料アセンブリのこの下部を通過する。例えば、燃料アセンブリのベースプレートには、多数の小孔を設けることができ、このような小孔を通して、冷却水を通過させることができる。よって、そのようなフィルタは、可能な廃棄材料や他の粒子を捕捉することができる。そのようなフィルタに関しては、２つの重要な要求が課されている。すなわち、一方においては、フィルタは、原子炉を損傷しかねないようなすべての粒子を効果的に捕捉し得るものでなければならない。他方においては、フィルタは、流通抵抗が小さいものである必要があり、圧力降下が小さくなければならない。
【０００６】
米国特許第５，０３０，４１２号明細書には、原子炉内を流通する冷却水内において廃棄物を捕捉するためのそのようなフィルタが、開示されている。このフィルタは、互いに平行にかつ互いに近接配置された複数のシートから構成されている。これらシートは、冷却水に対しての通路を形成している。これら通路は、長尺でありかつ狭いものであり、導入部分と、導出部分と、大部分の粒子の通過を阻止するための中間曲がり部分と、を備えている。そのようなフィルタは、粒子が燃料アセンブリ内を通過することをある程度は防止するものの、あるサイズ以上のすべての粒子を、さらに継続して防止することができない。
【特許文献１】
米国特許第５，０３０，４１２号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、あるサイズ以上の粒子を効果的にフィルタリングし得るような、フィルタを提供することである。また、丈夫な構成を有したフィルタを提供することが要望されている。このようなフィルタは、溶接を行う必要なく、単一部材から製造することができる。
【０００８】
上記目的は、上記タイプのフィルタにおいて、中間部分が、流通方向に対する横方向において、その横方向における第１および第２部分の寸法よりも実質的に大きな寸法を有し、分離部材が、中間部分内に配置され、中間部分と分離部材とが、冷却水のための少なくとも１つの曲がり通路が分離部材と中間部分の壁との間に形成されるようにして、配置されることにより、達成される。
【０００９】
曲がり通路のために、そのようなフィルタは、流通方向に沿って実質的に冷却水内に延在する寸法を有した粒子を効果的に捕捉することができる。フィルタは、プレートをカットしてプレート内に複数のチャネルを直接的に穿孔することにより、そしてその後、チャネル内に分離部材を挿入することにより、容易に製造することができる。よって、フィルタは、溶接シームを形成する必要が一切なく一体部材から製造することができる。よって、頑丈なものである。
【００１０】
本発明のある実施形態においては、複数のチャネルは、横方向と流通方向との双方に対して交差している交差方向にも延在しており、複数のチャネルは、互いに実質的に平行に延在している。このような構成は、流通抵抗の低減化に寄与する。
【００１１】
本発明の他の実施形態においては、分離部材は、円柱形状とされているとともに、流通方向に対して交差している交差方向において実質的に延在している。有利には、分離部材は、チャネルの延在長さ全体にわたって実質的に延在しており、冷却水のための曲がり通路は、分離部材の両サイドに形成されている。
【００１２】
本発明の他の実施形態においては、流通方向に対する横方向において、分離部材は、第１および第２部分の直径よりも大きな直径を有している。このような構成においては、中心軸を実質的に流通方向として冷却水中を流通するとともに流通方向において中間部分の寸法よりも長いような、すべての粒子が係止される。よって、フィルタによって捕捉し得る粒子のサイズに関する下限を決定することができる。
【００１３】
本発明の他の実施形態においては、分離部材は、複数の突出部材を備え、これら突出部材は、分離部材の長手方向軸に沿って互いに離間して配置されている。有利には、突出部材は、分離部材を囲むフランジの形態とされる。このような構成により、流通方向に対して横向きに流れてくる粒子を捕捉することができる。突出部材どうしの間の間隔は、フィルタによって捕捉し得る粒子のサイズに関する上限を決定することができる。
【００１４】
本発明の他の実施形態においては、突出部材どうしの間の間隔は、流通方向における中間部分の高さに実質的に等しいものとされる。突出部材どうしの間の間隔と、流通方向における中間部分の寸法とは、どのようなサイズの廃棄物であればフィルタの通過を許容させるかを決定する。したがって、粒子の長手方向軸の方向に無関係に、あるサイズ以上の粒子を捕捉し得るように、フィルタを構成することができる。また、フィルタの構成は、フィルタリングされるべき廃棄物のサイズを明確に決定する。
【００１５】
本発明の他の実施形態においては、中間部分の壁は、凹状とされている。凹状の壁は、尖鋭なエッジをもたらすことがなくソフトに湾曲した流通経路をもたらす。これにより、静かな（安定化した）流れが得られ、圧力損失が小さいものとなる。好ましくは、分離部材は、中間部分内における壁の湾曲度合いに実質的に対応して湾曲している。これにより、案内された流通が得られ、圧力損失をもたらしてしまうような無用の乱流が、引き起こされることがない。
【００１６】
本発明の他の実施形態においては、中間部分の中心軸は、分離部材の中心軸と実質的に同軸とされている。よって、分離部材の両サイドにおいて、対称的な流れが得られる。
【００１７】
本発明の他の実施形態においては、中間部分は、流通方向に対して平行な断面内において実質的に円形とされている。有利には、分離部材は、また、実質的に円形横断面形状を有している。このことは、製造という観点から有利である。他の実施形態においては、分離部材は、楕円形横断面形状を有することができ、このことは、流通という観点から有利である。
【００１８】
本発明の他の実施形態においては、チャネルは、中間部分の流通断面積と実質的に等しい流通断面積を第１部分において有している。これにより、流通抵抗と捕捉能力との間における良好なバランスが得られる。
【００１９】
本発明の他の実施形態においては、互いに隣接している２つのチャネルにおいては、それぞれの中間部分は、それぞれ対応する導入端から互いに異なる距離のところに配置されている。このことは、チャネルどうしを、より近接させて配置することができることにおいて有利であり、これにより、同一表面上であっても、より多数のチャネルを配置することができる。このことは、流通抵抗が制限されることを意味している。
【００２０】
本発明の他の実施形態においては、フィルタは、導入端が位置している表面上に設けられた複数のグルーブを備えている。これらグルーブは、チャネルの長手方向に対して実質的に横向きとされている。そのようなグルーブは、例えばワイヤといったような細長い廃棄物がグルーブ内に貯留することのために、そのような細長い廃棄物を捕捉する。したがって、廃棄物の一部は、フィルタ内に流入することができず、流通経路の障害となることがない。廃棄物が流通経路内に流入すれば圧力損失の増加をもたらしてしまうけれども、本発明においてはそれがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しつつ、様々な実施形態に関して、本発明について説明する。
【００２２】
図１および図２は、原子力プラント内において、冷却水から粒子を分離するためのフィルタ（１）を示している。このフィルタ（１）は、導入端（２）と、導出端（３）と、を備えている。よって、冷却水は、導入端（２）から導出端（３）へと主要流通方向（ｚ）の向きにおいて、フィルタ（１）を通して流通することができる。
【００２３】
フィルタ（１）は、実質的に矩形の固体プレート（４）を備えている。プレート（４）内には、多数の長尺スペース（５）が形成されている。プレート（４）は、例えばステンレススチールといったような金属材料から形成されている。複数のスペース（５）は、互いに平行に揃えられており、主要流通方向（ｚ）に対して交差する交差方向（ｙ）において、プレート（４）の主要部分の長手方向に沿って延在している。複数のスペース（５）は、流通方向（ｚ）においては、プレート（４）の厚さ全体を貫通しているとともに、開口として、導入端（２）と導出端（３）とを有している。これにより、冷却水は、フィルタ（１）を貫通して流通することができる。複数のスペース（５）は、それぞれチャネルを形成している。冷却水は、各チャネルを通過した後に、燃料棒へと到達するようになっている。
【００２４】
図２に示すように、複数のスペース（５）は、第１部分（６）と、中間部分（７）と、第２部分（８）と、を備えている。第１部分（６）は、導入端（２）の近傍に位置しており、主要流通方向（ｚ）に対する横方向（ｘ）においては、寸法（ｄ１ ）を有している。第２部分（８）は、導出端（３）の近傍に位置しており、主要流通方向（ｚ）に対する横方向（ｘ）においては、寸法（ｄ３ ）を有している。中間部分（７）は、第１部分と第２部分との間に位置しており、凹状の壁を有している。第１部分の壁と第２部分の壁とは、実質的に直線状とされている。流通方向（ｚ）に対する横方向においては、スペース（５）は、第１部分と第２部分と中間部分とにおいて、実質的に矩形の横断面を有している。流通方向（ｚ）と横方向（ｘ）とを含む平面内においては、中間部分（７）は、直径（ｄ２ ）を有した実質的に円形の横断面形状を有している。この平面内においては、中間部分（７）は、第１部分（６）の寸法（ｄ１ ）に等しい導入コードを有している。その後、スペース（５）は、拡径し、最も拡径したところにおいては、中間部分（７）は、寸法（ｄ２ ）を有している。その後、スペース（５）は、縮径し、中間部分（７）は、第２部分（８）の寸法（ｄ３ ）に等しい導出コードを有している。中間部分（７）は、さらに、横方向（ｘ）において、第１部分（６）および第２部分（８）よりも大きな幅を有している。
【００２５】
横方向（ｘ）において、第１および第２部分（６，８）の幅（ｄ１，ｄ３）は、３〜５ｍｍという程度とすることができ、例えば４ｍｍとすることができる。横方向（ｘ）において、中間部分（７）の幅（ｄ２ ）は、最も幅の広いところで、７〜９ｍｍという程度とすることができ、例えば８ｍｍとすることができる。交差方向（ｙ）におけるスペース（５）の長さは、５０〜１５０ｍｍという程度とすることができる。プレート（４）の高さ、すなわち、流通方向（ｚ）におけるスペース（５）の高さは、１５〜３０ｍｍという程度とすることができ、例えば２０ｍｍとすることができる。
【００２６】
フィルタ（１）は、さらに、長尺の円柱の形態とされた複数の分離部材（９）を備えている。分離部材（９）は、中間部分（７）の中央に配置されている。分離部材（９）は、交差方向（ｙ）において、中間部分の長手方向に沿って延在している。分離部材（９）は、その中心軸が中間部分（７）の中心軸と一致するようにして、配置されている。すなわち、分離部材（９）は、中間部分（７）と同軸的に配置されている。分離部材（９）は、両端部において、プレート（４）に対して連結されている。細長い粒子が流通方向（ｚ）に対してその細長い粒子の長手方向軸を平行としつつ、フィルタを通って冷却水と一緒に流通することを防止するために、分離部材（９）は、第１および第２部分（６，８）の幅（ｄ１，ｄ３）よりもわずかに大きな直径（ｄ４ ）を有している。分離部材（９）のこの直径（ｄ４ ）は、３〜５ｍｍという程度とすることができ、例えば４．１ｍｍとすることができる。
【００２７】
分離部材（９）は、中間部分（７）内においてスペースを分割している。これにより、第１部分（６）と第２部分（８）との間においては、冷却水に対しての２つの曲がり通路（１０，１１）が形成されている。曲がり通路（１０，１１）は、流通方向（ｚ）と横方向（ｘ）とによって規定される平面内において、曲がりを有している。曲がり通路（１０，１１）は、分離部材と中間部分（７）の壁との間に形成されており、このことは、分離部材（９）の両サイドに通路が形成されていることを意味する。双方の通路（１０，１１）は、断面が同じであって、一定の流通面積を有している。圧力降下（あるいは、圧力損失）を制限するために、双方の通路（１０，１１）の流通面積の合計は、第１部分の流通面積にほぼ等しいものとされている。冷却水に乗って流れてくる粒子は、曲がり通路内において捕捉される。流通方向（ｚ）内における中間部分の高さ（ｈ）は、フィルタを挿通し得る粒子のサイズを決定する。よって、高さ（ｈ）よりも大きなサイズを有しているすべての細長い粒子は、流通方向（ｚ）に対して平行に搬送される場合には、係止されて捕捉される。高さ（ｈ）は、５〜１５ｍｍの程度とすることができ、例えば７ｍｍとすることができる。
【００２８】
細長い粒子が流通方向（ｚ）に対してその細長い粒子の長手方向軸を横向きとしつつ、フィルタを通って冷却水と一緒に流通することを防止するために、分離部材（９）には、複数のフランジが設けられている。これらフランジは、分離部材（９）の延在長さ全体に沿って、等間隔で配置されている。フランジ（１２）は、中間部分の壁に向かう向きに、分離部材から突出している。フランジどうしの間の間隔（ｌ）は、捕捉可能な粒子のサイズを規定ものであり、５〜１５ｍｍという程度とすることができ、例えば７ｍｍとすることができる。中間部分内に適合し得るよう、フランジの直径は、中間部分の直径（ｄ２ ）よりもわずかに小さいかあるいは同じであるべきである。すなわち、フランジの直径は、７〜９ｍｍという程度とすることができ、例えば７．９ｍｍとすることができる。
【００２９】
図２からわかるように、互いに隣接しているスペース（５）の中間部分（７）どうしは、流通方向（ｚ）において互いに位置をずらせて配置されている。すなわち、隣接する中間部分（７）どうしは、導入端（２）からの位置が互いに異なるものとされている。これにより、スペース（あるいは、チャネル）どうしの間の間隔を低減することができ、プレートがなす空間内に、より多数のスペース（あるいは、チャネル）を設けることができる。スペースの数を増やすほど、フィルタの圧力損失が小さくなる。
【００３０】
導入端（２）から導出端（３）の向けてスペース（５）内を流通する冷却水は、まず最初に第１部分（６）を流通し、その後、中間部分を流通する際に、２つの部分流へと分割される。この場合、第１部分流が、第１曲がり通路（１０）を流通し、第２部分流が、第２曲がり通路（１１）を流通する。その後、これら部分流が収束し、第２部分（８）を流通する。長手方向軸を流通方向に対して実質的に平行としつつ流通する所定サイズ以上の粒子は、曲がり通路（１０，１１）内に捕捉され、長手方向軸を流通方向に対して実質的に横向きとしつつ流通する所定サイズ以上の粒子は、フランジ（１２）によって捕捉される。
【００３１】
フィルタへと流入する前に廃棄物の一部を捕捉しそれにより廃棄物の詰まりに基づくフィルタの圧力損失を防止するために、フィルタ（１）の導入端の表面には、多数の長手方向グルーブ（１７）が設けられている。これらグルーブ（１７）は、スペース（５）の長手方向軸に対して横向きに延在している。
【００３２】
図３は、固体プレート（４）内に、複数のスペース（５）が設けられている様子を示している。複数のチャネルは、例えば、プレートの一端から複数の円形穴（１３）を穿孔することによって形成される。複数の穴は、２つの異なる高さ位置において形成される。すなわち、プレートの上面からの距離が互いに異なる２つの位置に形成される。複数の第２穴が第１高さ位置に穿孔され、他の複数の穴が第２高さ位置に穿孔される。その後、複数の長手方向スリットが、プレート（４）の下面側からカット形成される。これらスリットは、穿孔穴（１３）を貫通するとともに、プレート（４）の上面において開口する。穿孔穴（１３）は、中間部分（７）を形成し、スリットの残部は、第１通路（６）および第２通路（８）を形成する。当然のことながら、まず最初にストリップをカット形成し、その後に、穴を穿孔することもできる。
【００３３】
図４は、図３の穿孔穴（１３）内に配置することが意図された分離部材（９）を示している。分離部材（９）の両端には、固定部材（１４）が設けられている。これら固定部材（１４）は、分離部材（９）が穴（１３）を通してプレート（４）内へと導入された後に、分離部材（９）をプレート（４）に対して固定し得るように、例えば嵌合によって固定し得るように、構成されている。
【００３４】
フィルタ（１）は、限定するものではないけれども、原子力プラントにおける燃料アセンブリ内に設置するに際して特に好適である。図５および図６は、フィルタ（１）を設置することが適切であるような、互いに異なるタイプの２つの燃料アセンブリ（１５，１６）を示している。図５は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）における使用を意図された燃料アセンブリ（１５）を示している。この燃料アセンブリ（１５）は、上部（２０）と、下部（２１）と、を備えている。多数の燃料棒（２２）が、上部（２０）と下部（２１）との間に配置されている。これら燃料棒（２２）は、下部（２１）においてそれぞれの下端どうしが連結されているとともに、上部（２０）においてそれぞれの上端どうしが連結されている。燃料アセンブリ（１５）は、さらに、複数のスペーサ（２３）を備えている。これらスペーサは、燃料棒（２２）の長手方向に沿って分配されているものであって、その目的は、複数の燃料棒（２２）を所望位置に維持することである。さらに、燃料アセンブリ（１５）は、上部（２０）と下部（２１）との間に延在するハウジング（２４）を備えている。ハウジング（２４）は、すべての燃料棒（２２）を収容している。上述したフィルタ（１）が、下部（２１）内に配置されている。フィルタ（１）は、図５においては、概略的に図示されている。燃料アセンブリ（１５）は、冷却水を、燃料アセンブリ（１５）の内部にわたって、下部（２１）を通して燃料棒（２２）どうしの間へと流通させ得るように構成されている。
【００３５】
下部（２１）は、図７，８において、拡大して示されている。図７，８により、燃料アセンブリが、４個のフィルタ（１）を備えていることが明らかである。各フィルタ（１）は、下部（２１）における実質的に矩形の開口（２７）内に配置されている。フィルタ（１）は、互いに平行に配置されており、導入開口（２８）を通して下部（２１）内へと導入された冷却水は、いずれかのフィルタ（１）を通して流通することとなる。また、図８により、中間部分（７）が、２つの高さ位置に配置されていること、および、互いに隣接している２つのスペース（あるいは、チャネル）の中間部分（７）どうしが互いに異なる高さ位置に配置されていること、が明らかである。下部（２１）が、１つの大きなフィルタ（１）を設置するための１つの大きな開口（２７）だけを有することもできることに、注意されたい。このフィルタは、例えば、固体プレートから機械加工した後に、複数の分離部材を配置することができる。
【００３６】
図６は、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）における使用のための燃料アセンブリ（１６）を示している。この燃料アセンブリ（１６）も、上部（３０）と、下部（３１）と、多数の燃料棒（３２）と、を備えている。さらに、燃料アセンブリ（１６）は、複数のガイドパイプ（３３）を備えている。これらガイドパイプ（３３）は、下部（３１）と上部（３０）との間にわたって延在しているとともに、下部（３１）と上部（３０）とを連結している。複数の燃料棒（３２）は、複数のガイドパイプ（３３）に対して連結された複数のスペーサ（３４）を使用することによって、保持されている。この場合にも、フィルタ（１）は、図６に概略的に図示しているようにして、下部（３１）内に配置されている。よって、燃料棒（３２）どうしの間を通って燃料アセンブリ（１６）を流通する冷却水は、フィルタ（１）を通って流通することとなる。この実施形態においては、図６に示すように、燃料アセンブリ（１６）は、下部（３１）の全体領域をカバーする単一のフィルタを備えている。しかしながら、当然のごとく、燃料アセンブリは、例えば４個といったような複数のフィルタ（１）を備えることもできる。
【００３７】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において修正し変形することができる。例えば、フィルタを、平行形状の複数のバーとして形成し、これらバーを、選択された距離でもって側部どうしにおいて連結することもできる。このようなフィルタにおいても、分離部材が固定される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明によるフィルタを示す平面図である。
【図２】図１のフィルタにおけるＡ−Ａ線による矢視断面図である。
【図３】本発明によるフィルタの一部を示す斜視図である。
【図４】分離部材を示す図である。
【図５】沸騰水型原子炉のための燃料アセンブリを概略的に示す側面図である。
【図６】加圧水型原子炉のための燃料アセンブリを概略的に示す側面図である。
【図７】図５の燃料アセンブリの底部を示す図である。
【図８】図７におけるＢ−Ｂ線に沿って図７の底部を側方から示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ フィルタ
２ 導入端
３ 導出端
５ スペース、チャネル
６ 第１部分
７ 中間部分
８ 第２部分
９ 分離部材
１０ 曲がり通路
１１ 曲がり通路
１２ フランジ（突出部材）
１５ 燃料アセンブリ
１６ 燃料アセンブリ
１７ グルーブ
２０ 上部
２１ 下部
２２ 燃料棒
３０ 上部
３１ 下部
３２ 燃料棒
ｘ 横方向
ｙ 交差方向
ｚ 流通方向
Claims (18)
- 軽水炉型の原子力プラント内において冷却水から粒子を分離するためのフィルタ（１）であって、
導入端（２）と、導出端（３）と、を備え、
前記導入端から前記導出端へと向かう主要流通方向（ｚ）に冷却水を流通させ得るように構成され、
前記導入端から前記導出端までにわたって前記流通方向（ｚ）に延在する複数のチャネル（５）を備え、
各チャネルが、前記導入端寄りに位置した第１部分（６）と、前記導出端寄りに位置した第２部分（８）と、前記第１部分および前記第２部分の間に位置した中間部分（７）と、を備え、
このようなフィルタにおいて、
前記中間部分（７）が、前記流通方向に対する横方向（ｘ）において、その横方向（ｘ）における前記第１および第２部分（６，８）の寸法（ｄ１，ｄ３）よりも実質的に大きな寸法（ｄ２ ）を有し、
分離部材（９）が、前記中間部分内に配置されており、
前記中間部分と前記分離部材とが、冷却水のための少なくとも１つの曲がり通路（１０，１１）が前記分離部材と前記中間部分の壁との間に形成されるようにして、配置されていることを特徴とするフィルタ。 - 請求項１記載のフィルタにおいて、
前記複数のチャネル（５）が、前記横方向（ｘ）と前記流通方向（ｚ）との双方に対して交差している交差方向（ｙ）にも延在しており、
前記複数のチャネルが、互いに実質的に平行に延在していることを特徴とするフィルタ。 - 請求項２記載のフィルタにおいて、
前記分離部材（９）が、円柱形状とされているとともに、前記流通方向（ｚ）に対して交差している前記交差方向（ｙ）において実質的に延在していることを特徴とするフィルタ。 - 請求項３記載のフィルタにおいて、
前記分離部材（９）が、前記チャネル（５）の延在長さ全体にわたって実質的に延在しており、
冷却水のための前記曲がり通路（１０，１１）が、前記分離部材の両サイドに形成されていることを特徴とするフィルタ。 - 請求項３または４記載のフィルタにおいて、
前記流通方向に対する前記横方向（ｘ）において、前記分離部材が、前記第１および第２部分（６，８）の前記寸法（ｄ１，ｄ３）よりも大きな寸法（ｄ４ ）を有していることを特徴とするフィルタ。 - 請求項３〜５のいずれか１項に記載のフィルタにおいて、
前記分離部材（９）が、複数の突出部材（１２）を備え、
これら突出部材が、前記分離部材の長手方向軸に沿って互いに離間して配置されていることを特徴とするフィルタ。 - 請求項６記載のフィルタにおいて、
前記突出部材（１２）が、フランジの形態とされていることを特徴とするフィルタ。 - 請求項６または７記載のフィルタにおいて、
前記突出部材どうしの間の間隔（ｌ）が、前記流通方向（ｚ）における前記中間部分（７）の高さ（ｈ）に実質的に等しいものとされていることを特徴とするフィルタ。 - 請求項１〜８のいずれか１項に記載のフィルタにおいて、
前記中間部分（７）の壁が、凹状とされていることを特徴とするフィルタ。 - 請求項９記載のフィルタにおいて、
前記分離部材（９）が、前記中間部分（７）内における前記壁の湾曲度合いに実質的に対応して湾曲していることを特徴とするフィルタ。 - 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のフィルタにおいて、
前記中間部分（７）の中心軸が、前記分離部材（９）の中心軸と実質的に同軸とされていることを特徴とするフィルタ。 - 請求項１〜１１のいずれか１項に記載のフィルタにおいて、
前記中間部分（７）が、前記流通方向に対して平行な断面内において実質的に円形とされていることを特徴とするフィルタ。 - 請求項３記載のフィルタにおいて、
前記分離部材（９）が、実質的に円形横断面形状を有していることを特徴とするフィルタ。 - 請求項１〜１３のいずれか１項に記載のフィルタにおいて、
前記チャネル（５）が、前記中間部分（７）の流通断面積と実質的に等しい流通断面積を前記第１部分（６）において有していることを特徴とするフィルタ。 - 請求項１〜１４のいずれか１項に記載のフィルタにおいて、
互いに隣接している２つの前記チャネル（５）においては、それぞれの中間部分（７）は、それぞれ対応する導入端（２）から互いに異なる距離のところに配置されていることを特徴とするフィルタ。 - 請求項１〜１５のいずれか１項に記載のフィルタにおいて、
複数のグルーブ（１７）が、前記導入端が位置している表面上に設けられ、
これらグルーブが、前記チャネル（５）の長手方向に対して実質的に横向きとされていることを特徴とするフィルタ。 - 軽水炉型の原子力プラントのための燃料アセンブリ（１５，１６）であって、
下部（２１，３１）と、上部（２０，３０）と、互いに離間して配置された複数の燃料棒（２２，３２）と、を具備し、
前記複数の燃料棒が、前記下部と前記上部との間に配置され、
前記下部が、前記燃料アセンブリを通って循環する冷却水から粒子を分離するためのフィルタ（１）を備え、
このフィルタ（１）が、導入端（２）と導出端（３）とを備えているとともに、前記導入端から前記導出端へと向かう主要流通方向（ｚ）に冷却水を流通させ得るように構成され、
前記フィルタが、前記導入端から前記導出端までにわたって前記流通方向（ｚ）に延在する複数のチャネル（５）を備え、
各チャネルが、前記導入端寄りに位置した第１部分（６）と、前記導出端寄りに位置した第２部分（８）と、前記第１部分および前記第２部分の間に位置した中間部分（７）と、を備え、
このような燃料アセンブリにおいて、
前記中間部分（７）が、前記流通方向に対する横方向（ｘ）において、その横方向（ｘ）における前記第１および第２部分（６，８）の寸法（ｄ１，ｄ３）よりも実質的に大きな寸法（ｄ２ ）を有し、
前記フィルタが、前記中間部分内に配置された分離部材（９）を備え、
前記中間部分と前記分離部材とが、冷却水のための少なくとも１つの曲がり通路（１０，１１）が前記分離部材と前記中間部分の壁との間に形成されるようにして、配置されていることを特徴とする燃料アセンブリ。 - 請求項１７記載の燃料アセンブリにおいて、
前記フィルタと前記下部とが、冷却水を前記チャネル内へと導入し得るように構成されていることを特徴とする燃料アセンブリ。
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|---|---|---|---|---|
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| US4634525A (en) * | 1984-10-04 | 1987-01-06 | Westinghouse Electric Corp. | Loose parts filter |
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