JP2017528712A - 沸騰水炉用の燃料集合体 - Google Patents

Abstract

沸騰水炉用の燃料集合体は、燃料棒２、タイプレート３、ハンドル装置４、およびタイプレートにおよびハンドル装置に取り付けられる少なくとも２つのウォーターロッド７を備える。複数のスペーサ８ａ、８ｂは、燃料棒のいくつかのための第１の通路８’、およびウォーターロッドのための第２の通路８’’を定める。各ウォーターロッドは、タイプレートに取り付けられる管部分７ａ、およびハンドル装置に取り付けられる中実部分７ｂを備える。管部分は、クーラントの流れを許容する。スペーサは、主要なスペーサ８ａおよび第２のスペーサ８ｂを備える。主要なスペーサは、管部分に取り付けられる。タイプレート、ウォーターロッド、主要なスペーサおよびハンドル装置は、燃料棒の重量を担持する支持構造物を形成する。第２のスペーサは、それぞれのウォーターロッドの中実部分に配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、一般に、沸騰水炉（ＢＷＲ）において使用されるように構成される核燃料集合体に関する。より正確には、本発明は、請求項１のプリアンブルによる燃料集合体に関する。

新規な燃料集合体を設計するときに、燃料集合体の機械的強度は、考慮される重要な要因である。完全長燃料棒である少なくともいくつかの燃料棒および部分長燃料棒を備えてよい燃料集合体は、すべての燃料棒に適当なサポートを提供しなければならず、そして、炉の運転中および燃料集合体のハンドリング中、地震力および疲労力を含む機械的力からそれらを保護しなければならない。

特許文献１は、沸騰水炉用の燃料集合体を示す。燃料集合体は、下部タイプレートにおよび上部ハンドルバーアセンブリに取り付けられる２つのウォーターロッドを備える。複数のスペーサは、ウォーターロッドに取り付けられる。燃料棒は、下部タイプレートに取り付けられて、スペーサの通路を通って延びる。

特許文献２は、沸騰水炉用の別の燃料集合体を示す。燃料集合体は、下部タイプレートにおよび上部タイプレートに取り付けられる２つのウォーターロッドを備える。複数のスペーサは、ウォーターロッドに取り付けられる。燃料棒は、下部タイプレートにおよび上部タイプレートに取り付けられて、スペーサの通路を通って延びる。

特許文献３は、沸騰水炉用の別の燃料集合体を示す。燃料集合体は、下部タイプレートにおよび、ハンドルを含むヘッドピースに取り付けられる上部カバープレートに取り付けられる１つのウォーターロッドを備える。複数のスペーサは、ウォーターロッドに取り付けられる。燃料棒は、下部タイプレートに取り付けられる。各燃料棒は、上部カバープレートへと延びている上端部キャップを有する。

米国特許第５，６４６，９７３号明細書 米国特許第５，６１０，９６１号明細書 米国特許第５，７２７，０４０号明細書

本発明の目的は、ハンドリングおよび運転中、核燃料および燃料棒に対する信頼性が高いサポートおよび保護を提供する新規な構造を有する燃料集合体を提供することである。

この目的は、まず最初に定められる燃料集合体によって達成される。そしてそれは、第２のスペーサがそれぞれのウォーターロッドの中実部分に配置されるという点を特徴とする。

第２のスペーサ、またはおそらくより多くの第２のスペーサのうちの１つは、燃料集合体の第２の端部に最も近く設けられる最上位のスペーサを形成する。

特に完全長燃料棒のために、第２のスペーサは、燃料集合体の第２の端部の近くのそれらの上端部において燃料棒のうちの少なくともいくつかのための改良されたかつ信頼性の高いサポートを提供する。

本発明の一実施形態によれば、各ウォーターロッドは、ハンドルを介してタイプレート、スペーサ、燃料棒および残りのウォーターロッドの重量を担持するように構成される。

少なくとも２つのウォーターロッドがあるので、冗長性は作成される。１つのウォーターロッドが破損される場合、他のウォーターロッドは、燃料棒の重量を担持するように構成される。

本発明の他の実施形態によれば、燃料集合体は、この種の３つのウォーターロッドを備える。それらの各々は、ハンドルを介してタイプレート、スペーサ、燃料棒および残りのウォーターロッドの総重量を担持するように構成される。

本発明の他の実施形態によれば、各ウォーターロッドの管部分は、第１の下端部から管上端部まで非沸騰クーラントを運搬するように構成される。

さらに、各ウォーターロッドの管部分は、円柱状でよく、好ましくは円筒状でよい。

本発明の他の実施形態によれば、少なくともいくつかの燃料棒の上端部が第２のスペーサより上にそれから少し離れて、かつハンドル装置より下にそれから少し離れて位置するように、少なくともいくつかの燃料棒は、第２のスペーサを通って延びる。第２のスペーサは、燃料棒の上端部の近くの少なくともいくつかの燃料棒に対するサポートをこのように提供する。

都合のよいことに、燃料棒は、完全長燃料棒および部分長燃料棒を含んでよい。少なくともいくつかの燃料棒は、完全長燃料棒を構成する。

さらに、完全長燃料棒は、第２のスペーサのそれぞれの第１の通路を通って、第２のスペーサより上に距離を延ばしてよい。前記距離は、１５ｃｍ未満、好ましくは１〜１５ｃｍの間、より好ましくは２〜１０ｃｍの間、例えばほぼ５ｃｍでもよい。

本発明の他の実施形態によれば、各燃料棒は、燃料および燃料より上の上端部においてプレナムを囲んでいる被覆管を備え、少なくともいくつかの燃料棒の燃料は、下端部から管上端部のレベルにある燃料上端部まで延びる。

非沸騰クーラント（すなわち液相の水）は、燃料棒の燃料の軸方向全長に沿ってこのように流れている。そしてそれは、適当な加減を確実にする。

本発明の他の実施形態によれば、第２のスペーサは、それぞれのウォーターロッドの中実部分に関して軸方向に移動可能である。

都合のよいことに、第２のスペーサは、アウターケーシングによって支えられてよく、特にアウターケーシングの内側に対して載置されてよい。

本発明の他の実施形態によれば、第２のスペーサが少なくともいくつかの燃料棒の上端部を越えて軸方向に移動するのを防止するために、セキュリティ部材が設けられる。都合のよいことに、セキュリティ部材は、水管の中実部分から外向きに延びる１つまたは２つの突起２９を備えてよい。第２のスペーサのための意図する位置より上の位置に材料を残すことによって、１つまたは２つの突起は、例えば、中実部分の機械加工によって形成されてよい。水管の中実部分を通って横に延びる横断ピンによって、突起は形成されてもよい。あるいは、セキュリティ部材は、ハンドル装置に取り付けられて、それから下向きに延びる縦ピンを備えてよい。さらなる実施形態によれば、少なくともいくつかの燃料棒に溶接されるビードによって、または燃料棒の特大の上端部キャップによって、第２のスペーサは、移動するのを防止されてよい。

本発明の他の実施形態によれば、第２のスペーサは、ウォーターロッドの中実部分に取り付けられる。

本発明の他の実施形態によれば、ウォーターロッドの各々は、管部分に比べて中実部分においてより小さい、または著しくより小さい、全体的な外側断面積を有する。それが燃料集合体の上方領域における中実部分の外側で、クーラントの蒸気相のための大きい流れ領域に寄与するので、中実部分におけるこの種のより小さい断面積は有利である。上方領域における圧力降下は、このように減らされてよい。

本発明の他の実施形態によれば、スペーサの第１の通路は、摩擦力によって燃料棒のうちのそれぞれの１つを係合する。これにより、摩擦力が越えられるときに燃料棒が燃料集合体において軸方向に移動することを許容する。

各燃料棒は、スペーサの少なくともいくつかにおいて、ただ、摩擦によってこのように保たれる。摩擦力が越えられる場合、ウォーターロッド、ハンドル装置およびタイプレートに関して、各燃料棒は、軸方向にそして個々に摺動するのをこのように許される。

さらに、燃料棒の軸成長は、許されてよい。各燃料棒は、燃料集合体の他の燃料棒と独立して成長するのも許される。

本発明の別の実施形態によれば、燃料棒がタイプレートの上部支持面に載置されることを許容することによって、タイプレートは、軸方向における燃料棒のための停止部材を形成する。

燃料棒の下端部は、タイプレートから少し離れてこのように配置されてよい。タイプレートは、燃料棒が燃料集合体から落ちないことを確実にしてよい。

したがって、燃料棒は、主要なスペーサの最下位の１つを通って延びる。その結果、燃料棒の下部自由端は、最下位の主要なスペーサより下に少し離れて、そしてタイプレートの支持面より上にまたはそれ上に位置する。

都合のよいことに、管部分における各ウォーターロッドの外側断面積は、４つの燃料棒によって占められる断面積に一致する。ウォーターロッドのこの種のサイズは、ウォーターロッドにおける非沸騰クーラントの充分な量を確実にする。

本発明の他の実施形態によれば、中実部分は、ハンドル装置の担持プレートのそれぞれの受口を通って延びて、第２のスペーサより上に設けられる取付機構によって担持プレートに取り付けられる。

本発明の他の実施形態によれば、取付機構は、担持プレートより上の、または実質的に上の、上部取付部材、および担持プレートより下の、または実質的に下の、下部取付部材を備える。都合のよいことに、下部取付部材は、特に燃料棒の上端部からの有意な距離において、燃料棒の上端部より上に設けられてよい。このように、クーラントの流れおよび圧力降下上の取付機構の影響は、最小化される。

さらに、取付機構は、中実部分がハンドル装置に関して軸方向に動くことができるために、下部取付部材と担持プレートとの間に設けられるばねを含んでよい。この種の動きは、ウォーターロッド間の軸方向成長において考えられるあらゆる違いを吸収してもよい。

本発明の他の実施形態によれば、燃料集合体は、タイプレートのすぐ下に設けられる連絡管を備える。

都合のよいことに、連絡管は、燃料集合体へのクーラントのための入口を形成してよい。さらに、連絡管は、クーラント中の可能性のある破片（ｄｅｂｒｉｓ）を捕獲するための破片（ｄｅｂｒｉｓ）フィルタを備えてよい。

本発明の他の実施形態によれば、連絡管は、アウターケーシングに取り付けられる。支持構造物は、連絡管上に載って、ハンドルを介してアウターケーシングから持ち上げられるのを許容される。アウターケーシングを通って連絡管へと半径方向に延びる皿ねじ（ｃｏｕｎｔｅｒｓｉｎｋ ｓｃｒｅｗ）によって、連絡管は、アウターケーシングに取り付けられてよい。

本発明の他の実施形態によれば、アウターケーシングは、ハンドルの外側で第２の上端部に設けられるグリップ開口を備える。この種のグリップ開口は、把持具によって把持されてよい。そしてそれは、ハンドルを同時に把持するように構成されてよい。燃料集合体は、ハンドルおよび／またはグリップ開口を介して持ち上げられてよい。この解決策は、「買物袋（ｓｈｏｐｐｉｎｇ−ｂａｇ）」原理と時々呼ばれる。

本発明の他の実施形態によれば、連絡管は、タイプレートに取り付けられる。ハンドル装置は、ハンドルを介して支持構造物およびケーシングのリフティングを許容するために、アウターケーシングが吊られている支持面を備える。タイプレートへと連絡管を通って軸方向に延びる軸ネジによって、連絡管は、タイプレートに取り付けられてよい。この場合、支持構造物、燃料棒およびケーシングを含む燃料集合体は、ハンドルを介して持ち上げられてよい。この解決策は、「上部の上のチャネル（ｃｈａｎｎｅｌ−ｏｖｅｒ−ｔｏｐ）」原理と時々呼ばれる。

本発明の他の実施形態によれば、各ウォーターロッドの管部分は、第１の流れ領域を有する入口および第２の流れ領域を有する出口を有する。入口は第１の下端部に位置し、そして出口は管上端部に位置する。そして、第２の流れ領域は、第１の流れ領域よりも大きい。非沸騰クーラントは、各ウォーターロッドの管部分を通ってずっとこのように運搬されてよい。

入口は、ウォーターロッドの下端面を通る１つの（またはおそらくより多くの）軸開口、または、下端部で管部分を通る１つ以上の側部開口を含んでよい。

出口は、管部分を通る１つ以上の側部開口を含んでよい。都合のよいことに、側部開口は、管部分の上方領域に設けられる。

本発明は、今、各種実施形態の説明および添付図面を参照してより密接に説明される。

図１は、本発明の第１実施形態による沸騰水炉用の燃料集合体の縦断面を開示する。 図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った燃料集合体を通る横断面を開示する。 図３は、図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿ったウォーターロッドおよび隣接する燃料棒の部分を通る縦断面を開示する。 図４は、図１の燃料集合体のスペーサの平面図を開示する。 図５には、図１の燃料集合体の他のスペーサの平面図を開示する。 図６は、本発明の第２実施形態による沸騰水炉用の燃料集合体の縦断面を示す。

図１は、原子力プラントの沸騰水炉（ＢＷＲ）用の燃料集合体１の第１実施形態を開示する。燃料集合体１は、第１の下端部１ａおよび第２の上端部１ｂを有する細長い形状を有する。燃料集合体１は、第１の下端部１ａおよび第２の上端部１ｂを通って延びる縦軸ｘを定める。第１の下端部１ａと第２の上端部１ｂとの間の燃料集合体１の長さは、ほぼ４ｍである。

用語「下」および「上」は、燃料集合体１が沸騰水炉においてどのように使われるかに関連する。燃料集合体１は、沸騰水炉のコアにおいて鉛直に延びる。

燃料集合体１は、各々下端部２ａおよび上端部２ｂを有する細長い燃料棒２を備える。各燃料棒２は、縦軸ｘと平行に延びる。各燃料棒２は、核燃料を囲む（下記参照）。

燃料集合体１はまた、第１の下端部１ａに設けられるタイプレート３、および第２の上端部１ｂに設けられるハンドル装置４を備える。

ハンドル装置４は、ハンドル５および担持プレート６を備える。ハンドル５は、担持プレート６から上向きに延びる。

第１実施形態では、３つのウォーターロッド７（図２参照）が設けられて、縦軸ｘと平行に延びる。各ウォーターロッド７は、タイプレート３に取り付けられ、およびハンドル装置４の担持プレート６に取り付けられる。

ウォーターロッド７の数は、代わりに２または３以上（たとえば、４、５または６）でありえる。

燃料集合体は、複数のスペーサ８ａ、８ｂを備える（特に図４および図５参照）。スペーサ８ａ、８ｂは、少なくともいくらかの燃料棒２が通って延びる第１の通路８’、およびウォーターロッド７が通って延びる第２の通路８’’を定める。スペーサ８ａ、８ｂは、燃料棒２の長さに沿って等距離に分配されてよい。

第１実施形態では、燃料集合体１は、１０個のスペーサ８ａ、８ｂを備える。そしてそれは、第１の下端部１ａに最も近い最下位レベル、および第２の上端部１ｂに最も近い最上位レベルを含む１０のレベルに配置される。他の数のスペーサ８ａ、８ｂ（たとえば９個または１１個のスペーサ８ａ、８ｂ）が可能である点に留意する必要がある。

各スペーサ８ａ、８ｂは、多くの燃料棒位置を定める。第１実施形態では、各スペーサ８ａ、８ｂは、１１×１１の燃料棒位置を定める。図４に開示されるスペーサ８ａにおいて、１２の燃料棒位置は、ウォーターロッド７によって占められる３つの第２の通路８’’を形成する。

残りの燃料棒位置は、それぞれの燃料棒（すなわち１０９の燃料棒）を受け入れる第１の通路８’を形成する。スペーサ８ａ、８ｂは、燃料棒の長さを分けるのに適していた（下記参照）。

燃料集合体１はまた、アウターケーシング９および、燃料集合体１の第１の下端部１ａに設けられる連絡管（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｐｉｅｃｅ）１０を備える。連絡管１０は、燃料集合体１へのクーラントのための入口１０ａを形成する。さらに、連絡管１０は、入口１０ａを経て燃料集合体１に入るクーラント中の可能性のある破片を捕獲するための破片フィルタ１０ｂを備える。

各ウォーターロッド７は、タイプレート３に取り付けられて管上端部へと延びる管部分７ａを備える。各ウォーターロッド７の管部分７ａは、第１の流れ領域を有する入口１１、および第２の流れ領域を有する出口１２を有する。入口１１は第１の下端部１ａに位置し、出口１２は管上端部に位置する。第２の流れ領域は、第１の流れ領域よりも大きい。上記したように、管部分７ａにおける各ウォーターロッドの外側断面積Ａは、４つの燃料棒２によって占められる断面積Ａに一致することになる。

入口１１は、１つのまたはおそらくより多くのウォーターロッド７の下端面を通る軸方向の開口を備えてよく、またはそれによって形成されてよい。開示される実施形態において、入口１１は、下端部１ａにおいて管部分７ａを通る１つ以上の側部開口によって形成される。

出口１２は、管部分７を通る１つ以上の側部開口を備える。出口１２の側部開口は、管部分７ａの上方領域に設けられる（図３参照）。

非沸騰クーラントは、入口１１から管上端部の出口１２まで各ウォーターロッドの管部分７ａを通ってずっとこのように運搬されてよい。

各ウォーターロッド７はまた、管上端部から延びて、ハンドル装置４に取り付けられる中実部分７ｂを備える。中実部分７ｂは、円柱状でよく、好ましくは円筒状でよい。

中実部分７ｂは、塊状のロッド（例えば、ステンレス鋼または他の任意の適切な材料の）で形成されてよい。

ウォーターロッド７の各々は、全体的な外側断面積Ａを有する。そしてそれは、中実部分７ｂにおいて、管部分７ａに比べてより小さいか、著しくより小さい（図３参照）。中実部分７ｂにおけるより小さい断面積Ａは、燃料集合体１の上方領域における中実部分７ｂの外側で、クーラントの蒸気相のための大きい流れ領域に寄与する。

中実部分７ｂの断面積Ａは、リフティングで管部分７ａと同じ応力マージンを有するように好ましくは選択される。例えば、中実部分７ｂの断面積Ａは、燃料棒２の断面積のオーダーであってよい。または、中実部分７ｂの断面積Ａは、９〜１３ｍｍ（例えば、１０〜１２ｍｍ）の中実部分７ｂの直径に対応してよい。

各ウォーターロッド７の中実部分７ｂは、ハンドル装置４の担持プレート６のそれぞれの受口１３を通って延びて、そして、第２のスペーサ８ｂより上に設けられる取付機構によって担持プレート６に取り付けられる（図４参照）。取付機構は、担持プレート６より上の上部取付部材１４、および担持プレート６より下の下部取付部材１５を備える。下部取付部材１５は、燃料棒２の上端部からそしてそれより上に少し離れて設けられる。

第１実施形態では、下部取付部材１５は、ウォーターロッド７の中実部分７ｂに固定される。下部取付部材１５は、図３に示すように、中実部分７ｂの統合した一部でありえて、または、例えば、ねじ接続、溶接などによって中実部分７ｂに取り付けられることがありえる。

上部取付部材１４は、第１実施形態では、中実部分７ｂ上に直接ねじ嵌めされる。あるいは、下部取付部材１５または上部取付部材は、受口１３を通って延びていて、そして下部または上部取付部材１５、１４のその他によって係合しているスリーブを備えることができる。

さらに、取付機構は、ハンドル装置４および担持プレート６に関して中実部分７ｂが軸方向に動くことができるために、下部取付部材１５と担持プレート６との間に設けられるばね１６（例えばコイルばね）を含んでよい。この種の動きは、ウォーターロッド７間の軸方向成長において考えられるあらゆる違いを吸収してもよい。

管部分７ａに溶接されるエンドキャップとして形成されてよいカップリング１７によって、中実部分７ｂは、管部分７ａに取り付けられる。中実部分７ｂは、図３に図式的に示されるねじ接続によって、カップリング１７に取り付けられてもよい。あるいは、図３に点線によって示されるように、出口１２は、カップリング１７のエンドキャップを通る１つ以上の開口を備えてもよく、またはそれから成ってもよい。

下部エンドプラグ１７’は、各ウォーターロッド７の管部分７ａの下端部に溶接されてよい。次いで、下部エンドプラグ１７’は、ねじジョイントによってタイプレート３に取り付けられてよい。

複数のスペーサ８は、多くの主要なスペーサ８ａと、１つの第２のスペーサ８ｂとを含む。第１実施形態では、複数のスペーサ８は、第２のスペーサ８ｂを１つだけ含む。しかし、複数の第２のスペーサ８ｂ（たとえば２つの第２のスペーサ８ｂ）を提供することは、おそらくある。第２のスペーサ８ｂは、それぞれのウォーターロッド７の中実部分７ｂに（すなわち管部分７ａより上に）配置される。

図４は、４つの最下位レベルの主要なスペーサ８ａを開示する。図５は、主要なスペーサ８ａまたは第２のスペーサ８ｂを開示する。そしてそれは、図４の主要なスペーサ８ａより上のレベルにこのように配置される。

主要なスペーサ８ａは、それぞれのウォーターロッド７の管部分７ａに取り付けられる。主要なスペーサ８ａの取付けは、ウォーターロッド７の管部分７ａの外面上のバルジ１８によって得られてよい（図３参照）。あるいは、主要なスペーサ８ａは、溶接によってウォーターロッド７の管部分７ａに取り付けられてよい。

ハンドル５を介して持ち上げられるときに、タイプレート３、ウォーターロッド７、主要なスペーサ８ａおよびハンドル装置４は、燃料棒２の重量を担持する支持構造物を形成する。ハンドル５を介して持ち上げられるときに、各ウォーターロッド７は、燃料棒２の重量を担持するように設計される。残りのウォーターロッド７のうちの１つまたは全てが破損する場合に備えて、この種の方法では、冗長性が作成される。

アウターケーシング９は、支持構造物の長さを越えて延びる。アウターケーシング９は、支持構造物および燃料棒２を囲む。アウターケーシング９は、四隅を有する正方形の断面形状を有する。

第１実施形態では、皿ねじ（ｃｏｕｎｔｅｒｓｉｎｋ ｓｃｒｅｗ）１９（図１に図式的に示され、アウターケーシング９を通って連絡管１０へと半径方向に延びる）によって、連絡管１０は、アウターケーシング９に取り付けられる。例えば、４つの皿ねじ１９は、燃料集合体１の各側に１つ。

支持構造物は、連絡管１０上に載る。燃料棒２を有する支持構造物は、このようにハンドル５を介してアウターケーシング９に導入されてよく、そしてそれから持ち上げられてよい。

さらに、アウターケーシング９は、ハンドル装置４の外側で第２の上端部１ａに設けられる２つのグリップ開口２０を備える。２つのグリップ開口２０のうちの１つは、図１に示される。グリップ開口２０は、アウターケーシング９の２つの斜めに向かい合うコーナー部のそれぞれ１つにおいて、アウターケーシング９を通って延びる。グリップ開口２０は、把持具（開示されない）によって把持されるように構成される。そしてそれは、ハンドル５およびグリップ開口２０を同時に把持するように設計されてもよい。燃料集合体１は、ハンドル５およびグリップ開口２０を介してこのように持ち上げられてよい。図１に示されるこのリフティング解決策は、「買物袋」原理と時々呼ばれる。

燃料棒２の少なくともいくつかは、第２のスペーサ８ｂを通って延びる。このように、少なくともいくつかの燃料棒２の上端部２ｂは、第２のスペーサ８ｂの上にそれから少し離れて、そしてハンドル装置４の下にそれから少し離れて位置する。

燃料棒２は、完全長燃料棒２および部分長燃料棒２を備える。大部分の燃料棒は、完全長燃料棒２である一方、小数の燃料棒２は、部分長燃料棒２である。部分長燃料棒２は、異なる長さの部分長燃料棒２を備えてよい。例えば、燃料集合体１の中心の６〜８の燃料棒２（図２および図５参照）、および燃料集合体のコーナー部の４つの燃料棒は、部分長燃料棒でよい。図５に開示されるスペーサ８ａ、８ｂは、この種の部分長燃料棒に適している。このように、１２の燃料棒位置は、燃料棒２を受け入れるためのいかなる主要な通路８’も形成しない。その代わりにクーラントの流れのために開いている。

上述した少なくともいくつかの燃料棒２は、完全長燃料棒２を構成する。第２のスペーサ８ｂを通って延びるすべての燃料棒２は、このように完全長燃料棒２である。図３で分かるように、下部取付部材１５およびばね１６は、第２のスペーサ８ｂより上にそれから少し離れて、そして燃料棒２（特に完全長燃料棒２）の上端部から少し離れて設けられる。

見られることができるように、各燃料棒２の上端部２ｂは、ハンドル装置４から少し離れて、そしてより詳しくはハンドル装置４の担持プレート６から少し離れてそれより下に位置する。

各燃料棒２は、燃料ペレット２２の積み重ねの形で燃料を囲んでいる被覆管２１、および燃料ペレット２２の堆積より上の上端部２ｂにおけるプレナムを備える（図３参照）。プレナムスプリング２３は、上端部キャップ２４と燃料上端部２５との間のプレナムにおいて設けられる。プレナムスプリング２３は、燃料ペレット２２の堆積を下に押圧する。

燃料棒２の外径は、９〜１０ｍｍでもよい。

完全長燃料棒２の燃料ペレット２２の堆積は、下端部２ａから燃料上端部２５まで延びる。図３で分かるように、燃料上端部２５は、管上端部のレベルにある。非沸騰クーラント（すなわち液相の水）は、燃料ペレット２２の堆積の全長に沿ってこのように流れている。

スペーサ８ａ、８ｂの全ての第１の通路８’は、摩擦力によって燃料棒２のそれぞれの１つを係合する。摩擦力が越えられるときに、燃料棒２は、燃料集合体１において軸方向に移動するのをこのように許される。このように、各燃料棒２は、燃料棒２が通って延びるスペーサ８ａ、８ｂの全てにおいて摩擦および重力によって適した状態に保たれる。摩擦力が越えられる場合、他の燃料棒２、ウォーターロッド７、ハンドル装置４およびタイプレート３に関して、各燃料棒２は、軸方向にそして個々に摺動するのを許される。従って、燃料棒２の軸方向成長は許容される。そして、各燃料棒２は、燃料集合体１の他の燃料棒２とは独立して成長してよい。

スペーサ８ａ、８ｂは、それぞれ、第１の通路８’および第２の通路８’’を形成するセルを備える。各セルは、第１の通路８’において延びる燃料棒２に対して、および第２の通路８’’において延びる水管７の管部分７ａに対して、４つの当接線２７、または細長い当接領域を形成する（図２および図３参照）。

タイプレート３は、軸方向における燃料棒２のための停止部材を形成する。燃料棒２は、タイプレート３の上部支持面２８に対してこのように載ってよい（図１参照）。燃料棒２の下端部２ａは、タイプレート３から少し離れてこのように配置されてよい。下部タイプレート３は、燃料棒２が燃料集合体１から落ちないことを確実にする。

第２のスペーサ８ｂは、それぞれのウォーターロッド７の中実部分７ｂに関して、軸方向に移動可能である。第２のスペーサ８ｂは、ウォーターロッド７によってこのように保たれない。その代わり、第２のスペーサ８ｂは、前述したように第２のスペーサ８ｂの第１の通路を通って延びる完全長燃料棒２によって、摩擦力により保たれる。

第２のスペーサ８ｂが完全長燃料棒２の上端部２ｂを越えて上方へ移動することを防止するために、セキュリティ部材２９、３０が設けられる。

第１の異型によれば、セキュリティ部材２９、３０は、水管７の中実部分７ｂから外向きに延びる１つまたは２つの突起２９を備える（図３参照）。

第２のスペーサ８ｂのための意図する位置より上の位置に材料を残すことによって、１つまたは２つの突起２９は、例えば、中実部分７ｂの機械加工によって形成されてよい。水管７の中実部分７ｂを通って横に延びる横断ピンによって、突起２９は、形成されてもよい。

第２の異型によれば、セキュリティ部材２９、３０は、ハンドル装置４の担持プレート６に取り付けられて、それから下向きに延びる縦ピン３０を備える。縦ピン３０は、図３の破線によって示される。

あるいは、第２のスペーサ８ｂは、例えば、第２のスペーサ８ｂのより制限された第２の通路８’によって、ウォーターロッド７の中実部分７ｂに取り付けられてよい。少なくともいくつかの燃料棒２（すなわち完全長燃料棒２）に溶接されるビードによって、または燃料棒２の特大の上端部キャップ２４によって、第２のスペーサ８ｂは、移動するのを防止されてよい。

図６は、下部タイプレート３へと連絡管１０を通る縦軸ｘと平行に延びる軸ネジ３１によって、連絡管１０がタイプレート３に取り付けられるという点で第１実施形態と異なる、第２実施形態を開示する。

ハンドル装置４は、支持面３２を備える。そしてそれは、担持プレート６によって設けられてよい図６で分かるように、支持面３２は、上向きに回転される。２つのクリップ３３は、第２の上端部１ａにおけるアウターケーシング９の２つの斜めに向かい合うコーナー部において、アウターケーシング９に取り付けられる。アウターケーシング９をハンドル装置４上に吊すことができるために、２つのクリップ３３は、ハンドル装置４の支持面３２上に載っている。斜めに向かい合うクリップ３３のうちの１つは、図６に開示される。燃料集合体１（すなわち支持構造物、燃料棒２およびケーシング９）は、このようにハンドル５を介して持ち上げられてよい。図６に示されるこのリフティング解決策は、「上部の上のチャネル」原理と時々呼ばれる。

クリップ３３およびアウターケーシング９をハンドル装置４および支持構造物上に固定するために、取付けネジ３４が設けられる。燃料集合体１が炉から持ち上げられるときに、ネジ３４は取り外されてよい。次いで、アウターケーシング９は、クリップ３３を介して支持構造物から持ち上げられてよい。

本発明は、上で開示される実施形態に制限されなくて、以下の請求項の範囲内で変化されてよく、修正されてよい。

Claims (16)

1. 沸騰水炉のために構成される燃料集合体であって、
   第１の下端部（１ａ）、
   第２の上端部（１ｂ）、
   縦軸（ｘ）、
   各々下端部（２ａ）および上端部（２ｂ）を有して、前記縦軸（ｘ）と平行に延びる細長い燃料棒（２）であって、各燃料棒（２）は核燃料を囲んでいる、細長い燃料棒（２）、
   前記第１の下端部（１ａ）に設けられるタイプレート（３）、
   前記第２の上端部（１ｂ）に設けられて、ハンドル（５）を有するハンドル装置（４）であって、各燃料棒（２）の前記上端部（２ｂ）は、前記ハンドル装置（４）から少し離れて位置する、ハンドル装置（４）、
   前記縦軸（ｘ）と平行に延びて、前記タイプレート（３）におよび前記ハンドル装置（４）に取り付けられる、少なくとも２つのウォーターロッド（７）、
   前記燃料棒（２）のうちの少なくともいくつかが通って延びる第１の通路（８’）、および前記ウォーターロッド（７）が通って延びる第２の通路（８’’）を定める複数のスペーサ（８ａ、８ｂ）、および、
   アウターケーシング（９）、
   を備え、
   各ウォーターロッド（７）は、前記タイプレート（３）に取り付けられて、管上端部まで延びる管部分（７ａ）、および前記管上端部から延びて、前記ハンドル装置（４）に取り付けられる中実部分（７ｂ）を備え、前記中実部分（７ｂ）は塊状のロッドによって形成され、
   前記管部分（７ａ）は、管部分（７ａ）を通るクーラントの流れを許容し、
   前記複数のスペーサ（８ａ、８ｂ）は、多くの主要なスペーサ（８ａ）および１つの第２のスペーサ（８ｂ）を備え、
   前記主要なスペーサ（８ａ）は、それぞれのウォーターロッド（７）の前記管部分（７ａ）に取り付けられ、
   前記タイプレート（３）、前記ウォーターロッド（７）、前記主要なスペーサ（８ａ）および前記ハンドル装置（４）は、前記ハンドル（５）を介して持ち上げられるときに、前記燃料棒（２）の重量を担持する支持構造物を形成し、そして、
   前記アウターケーシング（９）は、前記支持構造物および前記燃料棒（２）を囲み、
   前記第２のスペーサ（８ｂ）は、それぞれのウォーターロッド（７）の前記中実部分（７ｂ）に配置されることを特徴とする、燃料集合体。
2. 前記少なくともいくつかの燃料棒（２）の前記上端部（２ｂ）が前記第２のスペーサ（８ｂ）より上にそれから少し離れて、かつ前記ハンドル装置（４）より下にそれから少し離れて位置するように、前記少なくともいくつかの燃料棒（２）は、前記第２のスペーサ（８ｂ）を通って延びる、請求項１に記載の燃料集合体。
3. 各燃料棒（２）は、燃料および前記燃料より上の前記上端部（２ｂ）においてプレナムを囲んでいる被覆管（２１）を備え、前記少なくともいくつかの燃料棒（２）の前記燃料は、前記下端部（２ａ）から前記管上端部のレベルにある燃料上端部（２５）まで延びる、請求項１または２に記載の燃料集合体。
4. 前記第２のスペーサ（８ｂ）は、それぞれのウォーターロッド（７）の前記中実部分（７ｂ）に関して軸方向に移動可能である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料集合体。
5. 前記第２のスペーサ（８ｂ）が前記少なくともいくつかの燃料棒（２）の前記上端部（２ｂ）を越えて軸方向に移動するのを防止するために、セキュリティ部材（２９、３０）が設けられる、請求項４に記載の燃料集合体。
6. 前記第２のスペーサ（８ｂ）は、前記ウォーターロッド（７）の前記中実部分（７ｂ）に取り付けられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料集合体。
7. 前記ウォーターロッド（７）の各々は、前記管部分（７ａ）に比べて前記中実部分（７ｂ）においてより小さい全体的な外側断面積（Ａ）を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料集合体。
8. 前記スペーサ（８ａ、８ｂ）の前記第１の通路（８’）は、摩擦力によって前記燃料棒（２）のうちのそれぞれの１つを係合し、これにより、摩擦力が越えられるときに前記燃料棒（２）が前記燃料集合体（１）において軸方向に移動することを許容する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料集合体。
9. 前記燃料棒（２）が前記タイプレート（３）の上部支持面（２８）に対して載ることを許容することによって、前記タイプレート（３）は、軸方向における前記燃料棒（２）のための停止部材を形成する、請求項８に記載の燃料集合体。
10. 前記中実部分（７ｂ）は、前記ハンドル装置（４）の担持プレート（６）のそれぞれの受口を通って延びて、前記第２のスペーサより上に設けられる取付機構によって前記担持プレート（６）に取り付けられる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃料集合体。
11. 前記取付機構は、前記担持プレート（６）より上の上部取付部材（１４）および前記担持プレート（６）より下の下部取付部材（１５）を備える、請求項１０に記載の燃料集合体。
12. 前記下部取付部材（１５）は、前記燃料棒（２）の前記上端部より上に設けられる、請求項１１に記載の燃料集合体。
13. 前記燃料集合体は、前記タイプレート（３）の下に設けられて、前記アウターケーシング（９）に取り付けられる連絡管（１０）を備え、前記支持構造物は、前記連絡管（１０）上に載って、前記ハンドル（５）を介して前記アウターケーシング（９）から持ち上げられるのを許容される、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の燃料集合体。
14. 前記アウターケーシング（９）は、前記ハンドル装置（４）の外側で前記第２の上端部（１ａ）に設けられるグリップ開口（２０）を備える、請求項１３に記載の燃料集合体。
15. 前記燃料集合体は、前記タイプレートの下に設けられて、前記タイプレートに取り付けられる連絡管（１０）を備え、前記ハンドル装置は、前記ハンドルを介して前記支持構造物および前記ケーシングのリフティングを許容するために、前記アウターケーシングが吊られている支持面を備える、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の燃料集合体。
16. 各ウォーターロッド（７）の前記管部分（７ａ）は、第１の流れ領域を有する入口（１１）および第２の流れ領域を有する出口（１２）を有し、前記入口（１１）は前記第１の下端部（１ａ）に位置し、そして前記出口（１２）は前記管上端部に位置し、前記第２の流れ領域は、前記第１の流れ領域よりも大きい、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の燃料集合体。

Images