JP2521001B2 - フェル―ルスペ―サ用着脱自在スプリング - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、核燃料バンドルにおい
て核分裂性物質を含有する個々の燃料棒または燃料管を
設計通りに間隔を保って配置された関係に維持するため
に使用するスペ―サに係る。特に、すでに組立てられて
いるスペ―サ内に設置したりそのようなスペ―サから取
外したりすることができるスプリングを有するスペ―サ
を開示する。さらに、燃料バンドルの組立ての際挿入さ
れる燃料棒の引掻き（損傷）を防止するために圧縮され
部分的に挿入された状態のスペ―サスプリングを用いて
燃料バンドルのスペ―サを通して燃料棒を挿入する方法
を提供する。

【０００２】

【従来技術の概略】現在の沸騰水型原子炉は、たくさん
の個別の燃料バンドルから構成された炉心を含んでい
る。水は各燃料バンドルの底から入って循環し、各燃料
バンドルを通って上方へ通過する際に加熱され、加熱さ
れた水と蒸気の形態で各燃料バンドルの頂部から出て行
く。

【０００３】燃料バンドルは別々の燃料棒（すなわち核
燃料を収容している密封管）群から構成されている。一
般に、これら燃料棒は下部タイプレ―ト上に支持され、
上部タイプレ―トによって並列に並んだ垂直関係に保持
されている。水の流れは、下部タイプレ―トから上部タ
イプレ―トまで伸びている燃料バンドルチャネル内に閉
込められる。下部タイプレ―トは燃料棒を支持するほか
に、水が燃料バンドル内に流入できるようにする役割が
ある。上部タイプレ―トは、燃料棒を直立に維持するこ
とに加えて、加熱された水および発生した蒸気を燃料バ
ンドルから排出させる役割を果たす。

【０００４】燃料バンドルは通常長さが約１６０インチ
である。したがって、燃料バンドル内の個々の燃料棒は
燃料バンドルの長さに沿って撓みやすい。もし支持され
ていないとすると、個々の燃料棒は、流れによって引起
こされる振動および金属クリ―プの力に応じて、その所
期の並列関係からたやすく外れてしまうであろう。金属
のクリ―プは原子炉内の圧力と放射線によって起こるよ
く知られている現象である。

【０００５】燃料バンドル内の燃料棒の意図した並列配
置関係を保つことは重要である。特に、燃料棒が所望の
並列配置関係に維持されていないと、目的とする核反応
およびそれに付随する熱と蒸気の発生が効率よく起こら
ない。個々の燃料棒間に所要の間隔を維持すると共に望
ましくない振動を抑えるために、核産業では以前から燃
料バンドルの長さに沿ってスペ―サを設けることが行な
われている。通常、５個ないし１０個（普通は７個）の
スペ―サが各燃料バンドル内に配置されている。収容す
る燃料棒をそれぞれの所期の場所に確実に維持するため
に、スペ―サは燃料バンドルの長さに沿ってさまざまな
高さのところに配置するのが好ましい。

【０００６】このような燃料棒スペ―サの設計要件は周
知である。すなわち、燃料棒間の間隔の保持、燃料集合
体の形状の保持、燃料棒の熱膨脹の許容性、燃料棒の振
動の抑制、燃料バンドルの組立て容易性、スペ―サと燃
料棒との接触領域の最小化、正常な負荷および異常時
（地震など）の負荷がかかった時の構造保全性、原子炉
冷却材流の歪みと制限の最小化、熱的限界の最大化、寄
生的中性子吸収の最小化、および自動生産適応性を始め
とする製造コストの最小化である。

【０００７】スペ―サの構造・構築は容易に理解でき
る。各々のスペ―サは、燃料バンドル内のあるスペ―サ
の高さにおいて燃料棒の個々のマトリックスの正確に設
計された間隔を維持する役割をもっている。各スペ―サ
には、燃料棒マトリックスの各燃料棒を包囲する一群の
フェル―ルを設けるのが慣習となっている。それぞれの
フェル―ルには少なくとも１個のステップをつけてお
く。燃料棒が偏ってそのフェル―ルのストップに対して
押付けられたとき、それらフェル―ルは正確な所期の並
列配置を保持している。

【０００８】スペ―サ内における燃料棒に必要な偏りは
個々のスプリングによって達成されている。従来技術に
おいては、並列に並んだ２個のフェル―ルが、同一のス
プリングを、それらのフェル―ルの間に定められる共通
開口部で共有するのが習慣であった。通常、この共有さ
れるスプリングはル―プの形状をしており、２つのスプ
リング脚部が頂部と底部で互いに合体して連続の細長い
ル―プスプリングを形成している。一方のスプリング脚
部は共通開口を通ってフェル―ル対の第一のフェル―ル
中に突出ており、そのフェル―ル中の燃料棒を偏らせて
フェル―ル対の第一のフェル―ルのストップに対して押
付ける。もう一方のスプリング脚部は共通開口を通って
フェル―ル対のもう一方のフェル―ル中に突出ており、
第二のフェル―ル中の他の燃料棒を偏らせてフェル―ル
対の第二のフェル―ルのストップに対して押付ける。

【０００９】従来技術のル―プスプリングを、並列した
フェル―ル対の内に保つのは困難である。隣接するフェ
ル―ル間の共通開口を定めるには、従来、各々のフェル
―ル中に開口を形成し、形成されたこれらの開口部でフ
ェル―ルを突合わせている。こうして対面した開口が共
通の開口を定めるのである。これらの対面した開口には
従来、突出た内面を有する変則形状をもたせている。た
とえば、「Ｅ」の形状をした開口が使われている。従来
技術のル―プ状スプリング間の対面した開口の突出た部
分を重ね合わせるかまたは突合わせるという方法によっ
て、スプリングがスペ―サ間の共通の開口中に取込まれ
ることになる。フェル―ル対の金属壁間の共通開口中に
閉込められたル―プスプリングを用いると、２つのフェ
ル―ルを偏らせるのに必要なスプリングが閉込められた
ひとつのル―プスプリングのみでよいことになる。

【００１０】残念ながら現在の燃料バンドルの設計では
スペ―サとスペ―サスプリングの設計が複雑である。昨
今の燃料バンドルは、より小さい直径の燃料棒がより密
に充填されている。その結果、スプリングの動きとスペ
―サに対するスプリングの固定とに利用できる空間が大
幅に減っている。燃料バンドルが密になるにつれて、ス
ペ―サを横切って必要とされるスプリングの数が増大す
る。不幸なことに、燃料棒を配列維持したり、または燃
料バンドルを最初に組立てたりする際に必要とされるス
プリングの動きは変わらないままである。現実には、よ
り密な燃料バンドルを使用するには燃料バンドルスペ―
サ内部のスプリングの再設計が必要となる。

【００１１】燃料バンドルの組立てがこの問題をさらに
複雑にしている。特に、個々のスペ―サ内で燃料棒を偏
らせるスプリングは、燃料棒をスペ―サ内に挿入する時
燃料棒に引掻き傷を付ける傾向がある。これらの引掻き
傷は、燃料棒の稼働寿命の間燃料棒の腐蝕が始まる点に
なり得る。このような事情から、燃料棒をスペ―サ内に
挿入する間燃料棒を保護用のプラスチック被覆で覆うの
が望ましい。このプラスチック被覆は挿入が完了したら
取外す。

【００１２】プラスチック被覆を使用すると引掻き傷を
防ぐことはできる。しかし残念なことに、このプラスチ
ック被覆は燃料バンドル組立ての間にスプリングのさら
に付加的な湾曲を必要とする。この追加の可撓性は、プ
ラスチック保護被覆を燃料棒に沿って燃料バンドル中に
一時的に挿入するために必要である。これらのプラスチ
ック被覆を使用する必要がある燃料バンドルの中である
ものは、プラスチックで被覆された燃料棒を２本同時に
フェル―ル対のフェル―ル内に入れる場合現存するスプ
リングの可撓性では設計の許容度を超える場合がある。

【００１３】その結果、燃料バンドルの中にはその構築
の際、燃料棒を挿入するのに複雑な手順が必要になるも
のもある。あるフェル―ル対とスプリングを考えてみよ
う。まず、プラスチック被覆を有する燃料棒をこの対の
一方のフェル―ル中に挿入し、被覆を取除く。次に、プ
ラスチック被覆を有する第二の燃料棒を残りのフェル―
ル中に入れて被覆を除く。この手順が必要なのは、従来
技術のスプリングが２本の燃料棒と２つのプラスチック
被覆を同時に受入れられる程曲げることができないから
である。この交互挿入手順を９×９、１０×１０、１１
×１１または１２×１２のマトリックス全体に対して注
意深く決まった順にしなければならないことを考える
と、望ましくない引掻き傷を付ける危険性を増すことな
くこれらのプラスチック被覆を除くことができるスプリ
ングの設計が望まれることが理解できるであろう。

【００１４】また、従来技術のスプリングは損傷した際
に取替えが困難である。公知のスプリングを取替えるに
は損傷したスプリングと共にフェル―ル対を切離す必要
がある。次いで、スプリングを有する新しいフェル―ル
対を挿入してフェル―ルを再溶接しなければならない。
これより容易に取替えられるスプリングが設計されれば
大いに改善されるであろう。

【００１５】最後に、機械設計と機械設計許容度に精通
しているものは、正確な寸法と完全な配置・配列は達成
不可能であることを認識している。代わりに許容範囲が
規定されている。許容範囲が狭くなれば製造コストは上
昇する。従来技術のスペ―サではスプリングおよびフェ
ル―ルに対して極めて厳しい許容範囲が要求されてお
り、新しい設計ではそれがさらに厳しくなる。可撓性が
より大きくなったスプリングを設計することができれ
ば、そして許容できるスプリングの撓みがより大きな装
着法が開発されれば、上記のような許容度の制限はゆる
くできるであろう。

【００１６】少なくとも上記した所定の設計要件のため
に、スペ―サに使用する改良された可撓性を有するスプ
リングを設計することが急を要するようになっている。
可撓性を増すための標準的な方法はスプリングの幅を変
えることである。すなわち、応力の低いところは幅を狭
くするのである。残念ながら、現在のル―プスプリング
の幅は簡単には変えられない。ル―プスプリングは最初
幅の一定な連続した環状ル―プとして作成され、その後
最終形状に曲げる。この環状のル―プまたは最終のスプ
リングを機械加工して幅を変えることは可能ではある
が、コストがかさむことになる。

【００１７】１９９０年１２月６日付けで出願され、
「フェル―ルスペ―サ用自動位置決めスプリング(Self
Locating Springs for Ferrule Spacer)」と題する本出
願人の同時係属中米国特許出願第０７／６２３，８２８
号には、対面するフェル―ルに対して自動的に心出しす
る改良されたスプリング構造が示されている。この先願
発明では、別々のフェル―ルが各々燃料棒マトリックス
内の燃料棒を包囲しているフェル―ルスペ―サが開示さ
れている。フェル―ル間にスプリングを保持・固定する
フェル―ル対が使用されている。各々のフェル―ルに
は、フェル―ル対の隣接するフェル―ル内の対応する開
口と対面する開口が定められている。

【００１８】それぞれのフェル―ルにおけるフェル―ル
は２種類の開口を規定している。各フェル―ルの中心に
向かって開口している共通開口はフェル―ル間にスプリ
ングを固定・保持するためのものである。また、各フェ
ル―ルの外側に向かって開口している対になった側面開
口が定められている。これらの対になった側面領域中に
スプリングの一部が突出て、この先願発明の自己心出し
という特徴を生ずるのである。

【００１９】先願発明ではル―プスプリングが使用され
ている。そのル―プの一部分は一方のフェル―ル中に突
出てそのフェル―ル中を通過するひとつの燃料棒を偏ら
せる。同じル―プの別の一部分は他のフェル―ル内に突
出てそのフェル―ルを通り抜ける別の燃料棒を偏らせ
る。これらのル―プスプリングはタブをもっている。こ
れらのタブは対になった側面開口部から突出ている。こ
れらのタブが側面開口と相俟ってこのスプリングの心出
し特徴をもたらすのである。

【００２０】

【発明の概要】本発明においては、並列に並んだ２つの
フェル―ルが、隣合う２つの燃料棒を偏らせて押付ける
のに利用される同一のバイアススプリングを占めるとい
う従来技術の習慣を受継ぐ。したがって、対になったフ
ェル―ルの各々に、フェル―ル間の単一のスプリングを
固定・保持するための開口を設ける。このスプリング
は、スプリングの両面に突出たタブをもっており連続し
てル―プを作る本体を備えている。

【００２１】対になったフェル―ルは、そのそれぞれの
開口部で対面し、スプリング本体のところでスプリング
を固定・保持すると共に、対面する開口の間に、スプリ
ングタブを突出させてスプリングを対面した開口部内に
心出しして保持するための側部開口を規定する。対面し
た開口が修正されたため、圧縮状態のスプリングをフェ
ル―ルの側面から挿入することが可能になる。スプリン
グはフェル―ル間に充分に挿入されると膨脹する。そし
てそのスプリングは、膨脹すると固定・保持される。

【００２２】その結果、スペ―サの構築は、スプリング
の挿入前にほぼ完全に完了させることが可能である。本
発明のスペ―サを構築するには、少なくとも２個のフェ
ル―ルを互いに溶接して対面する開口とこのフェル―ル
対の間の側部開口とを形成する。フェル―ルを互いに溶
接した後、先端が針状になったプライヤのような工具で
スプリングを圧縮し、２つのフェル―ルによって形成さ
れた隙間の中に垂直に挿入し、その後水平に移動させて
２つのフェル―ルの間の中央の開口部中にもっていく。
スプリングは充分に挿入されると開き、２つのフェル―
ル間の溝（スロット）内に固定・保持される。

【００２３】本発明のスプリングは同じ大きさ・形の半
分ずつを溶接して構成する。このスプリングを製造する
には平坦なストリップ材料から始める。打抜き作業によ
り最適のスプリングデザインに必要な幅の変化をもたせ
ると共に位置決め用タブを作成する。このタブ部はスプ
リングの両端に含まれ、それぞれのフェル―ル開口内に
スプリングを固定・保持するために使われ、そしてスプ
リング脚部中に組込まれてより長いスプリング脚部を有
するスプリングを形成する（その結果、スプリングの撓
みの設計された範囲に渡ってスプリング力がより小さい
範囲になる）。

【００２４】

【その他の目的、特徴および利点】本発明のひとつの目
的は、ル―プタイプのスプリングをスペ―サアセンブリ
内でフェル―ル対の間に装着する際に、そのスプリング
のル―プ内にフェル―ルの材料を侵入させることなく装
着することである。本発明のこの局面によると、対にな
ったフェル―ルに対面する開口部を設ける。これらの開
口は対面して突合わせられたとき２つの機能を果たす。
第一に、ル―プタイプのスプリングの本体をフェル―ル
の間に固定・保持する。次に、これらの開口により、そ
れぞれのフェル―ル対の間に定められる限定スロットが
形成される。これらの限定スロットと嵌合させるため
に、ル―プスプリングの両面でル―プスプリングの本体
からタブが突出ている。このタブは対面する開口内に固
定・保持されたル―プスプリングの本体から限定スロッ
ト中に伸びている。その結果、ル―プスプリングはこれ
らのタブによってフェル―ル対の対面する開口に保持さ
れることになる。

【００２５】本発明のひとつの利点は、フェル―ル対に
対して自動的に心出しができることである。燃料棒にか
かる圧縮力の下でスプリングはフェル―ル対に対して設
計された位置を探して維持する。本発明のスプリングデ
ザインの付加的な利点は、フェル―ルの材料がル―プス
プリングの別々の脚部の間に浸透する必要がなくなるこ
とである。したがって、スプリングの脚部はかなり大き
な運動が可能になる。この圧縮により、各々の脚部は、
一方のスプリング脚部がそれに対向するスプリング脚部
と接触するまで、残りの脚部に対して移動可能である。
スプリング脚部の動きは、ル―プスプリングの別々のス
プリング脚部間の隙間に侵入する部分のフェル―ルの構
造によって制限されなくなる。

【００２６】本発明のスプリングおよびフェル―ル構造
体の別の利点はスペ―サの組立てが簡単化されたことで
ある。従来、ル―プスプリングはフェル―ルの所定の部
分に別々に付けた後対面するフェル―ルの操作によって
正確な位置に固定せざるを得なかった。本発明のデザイ
ンによると、対面するフェル―ル間にスプリングを単に
固定するだけでよい。

【００２７】本発明のスプリング構造体のさらに別の利
点は、このスプリングをフェル―ル開口部中に部分的に
挿入することができ、そのためスプリングに接触するこ
となくフェル―ルを通って燃料棒を挿入することができ
ることである。これにより、燃料棒を挿入する際に燃料
棒を保護するプラスチック被覆を使用する必要性がなく
なる。

【００２８】本発明の付加的な目的は、フェル―ルとそ
のバンドを互いに溶接してスペ―サ単位を形成した後に
そのフェル―ル中にスプリングを挿入したりそのフェル
―ルからスプリングを除いたりすることができるように
することである。欠陥または損傷の生じたスプリングを
除くのにスペ―サ単位の分解が必要なくなるので、スプ
リングおよび／または燃料棒の修復と交換が極めて容易
になる。

【００２９】

【好ましい態様の詳細な説明】図１を参照すると、従来
技術の典型的な燃料バンドルが、バンドルの頂部と底部
との間の大部分が除かれた透視図で描かれている。この
燃料バンドルは下部タイプレ―ト１４、上部タイプレ―
ト１６、および複数本の燃料棒Ｆをもっている。燃料棒
Ｆは下部タイプレ―ト１４上の支持位置から上部タイプ
レ―ト１６まで燃料バンドルの全長に渡って垂直に伸び
ている。

【００３０】図１とは異なり実際の燃料バンドルは細長
く伸びている。通常その大きさは、長さが１６０インチ
程度、断面積が約５″×５″である。燃料集合体内部の
燃料棒は長手方向で撓み易い。９×９列の燃料棒が示さ
れている。１０×１０、１１×１１および１２×１２の
配列が知られている。いうまでもないことだが、これら
の配列が密になるにつれて燃料棒の直径は減少し、長手
方向の撓み易さが増大する。

【００３１】図２を参照すると、９×９のマトリックス
を有するスペ―サ全体が示されている。図に示した特定
のスペ―サは大きなウォ―タロッド用の中央開口を備え
ている。本発明が関わっているのはこのようなスペ―サ
の構造・構築である。特に、本発明によると、フェル―
ル間にスプリングを挿入する前に図２のスペ―サ全体を
構築することが可能になる。

【００３２】燃料棒Ｆを構築するには燃料ペレットを管
状の金属クラッド内部に入れる。その後この金属クラッ
ドの両端を密封し、燃料棒を密封した圧力容器を作成す
る。核分裂の間、個々の燃料棒Ｆ間の空間的配置は蒸気
発生および核反応の効率にとって重要である。さらに、
燃料棒Ｆの振動があると燃料棒の摩耗または亀裂を生じ
ることがあり、その結果燃料棒内部の放射性物質が漏れ
ることがあるので、燃料棒の振動は望ましくない。燃料
棒の適確な空間的配置を確実にすると共に燃料棒の振動
を防止するために燃料バンドルＦの長さに沿って複数個
のスペ―サＳが配置される。通常このようなスペ―サは
５〜１０個利用されており、スペ―サ７個が一般的であ
る。これらのスペ―サは燃料バンドルの長さに沿ってそ
れぞれ所定の高さのところに設置される。

【００３３】図２に示されているように各スペ―サＳは
フェル―ルの格子で構成されている。図２のスペ―サＳ
を構成しているフェル―ルは、ヨーロッパ出願ＥＰＡ０
４８９３３４号に記載されている。この出願の明細書を
あらゆる目的で援用する。本発明を理解する際にはこの
出願に記載されているフェル―ルおよびスプリングの構
築および作用を理解することが必要であるので、以下の
説明はその出願に記載されているフェル―ルに関するも
のである。したがって、以下の説明で図３Ａ、３Ｂ、
４、５および６は上記出願のフェル―ルスペ―サを示し
ている。

【００３４】図３Ａと図３Ｂを参照すると、フェル―ル
２０は「Ｉ」字形の開口９０をもっている。開口９０は
上部および下部の矩形セクション９２を含んでおり、こ
れらのセクションはこの開口９０の文字「Ｉ」の上と下
の横棒をそれぞれ形成している。ストップ２８はそれぞ
れ、燃料棒が偏って押付けられる点を形成している。こ
のスプリングの製造は容易に理解することができる。通
常はインコネル(Inconel）から形成されるスプリング金
属を図４に示されている形状にスタンピングする。この
スプリングは上部と下部のバ―１０２とスプリング脚部
４８およびこれらの間に形成されたロッド接触部４６と
を含んでいる。このスプリングを軸１０４の回りで曲げ
る。

【００３５】図５を参照すると、スプリングの各部は軸
１０４の回りで曲げられており、端部１０６は互いに溶
着されている。このような折曲げにより、上部と下部の
アームまたはバ―１０２は自身の上に折返されてル―プ
を形成する。これらの部材はスプリング脚部４８と一体
であり、スプリングの有効長を拡大する。ロッド接触部
４６はロッド（燃料棒）と接触し、それら燃料棒をスト
ップ２８に対して正しい位置に保持する（図３Ａ）。有
効長が大きくなったこのようなスプリングでは、ロッド
接触部４６のところで圧縮することができるが圧縮に必
要な力はほとんど変化しない。有効長が大きくなったこ
のようなスプリングは「柔軟な」スプリングとよぶこと
ができる。

【００３６】このスプリングが開口９０および長方形部
分９２中に嵌合した様子を図６に示す。開口９０は脚部
４８およびロッド接触部４６を含むスプリング本体を受
容する。開口９０の上下の矩形部分９２はア―ム１０２
を受容する。ア―ム１０２はスプリングの一部であるの
で、これらのア―ムはフェル―ルの各々において対応す
る開口部９２によって定められるタブ受容スロット１１
２中に伸びている必要がある。

【００３７】スペ―サを構築するにはフェル―ル２０を
突合せ、図５に示されているスプリングをその間に嵌め
る。フェル―ル同士を合わせて一緒につなぎ留めると、
スプリングは自動的に心出しされて固定される。以下、
本発明を説明する。本発明者の先願発明と比べて、本発
明ではスプリングを側部から挿入することが可能になる
のが理解される。これのもたらす効果は、スプリングの
挿入前にスペ―サをほぼ完全に組立てることが可能にな
ること、スペ―サを分解することなく損傷したスプリン
グを除去できること、そして最後に、スプリングの部分
的な挿入が可能になり、スプリングを押しつぶしておい
て挿入される燃料棒の通路から外れた位置にスプリング
を維持でき、したがって燃料バンドルの組立ての際挿入
された燃料棒のスプリングによる引掻き傷を回避するこ
とができることである。

【００３８】本発明に従って製造したスプリング脚部２
０３を含むスプリング２００を図７Ａ、７Ｂおよび７Ｃ
に示す。スプリング２００は公知の合金、通常はインコ
ネル(Inconel）のシ―ト材料から製造する。スタンピン
グ後、スプリングブランクを垂直軸の回りで折畳み、溶
接する。図７Ａに示されているように、上部と下部のア
ームまたはバー２０２は両端が半円状の弧をもってい
る。

【００３９】図９Ａと図９Ｂに示されているフェル―ル
２０５はスプリング２００と共に燃料棒をストップ２３
５に押しつけるようにして正規の位置に保持する役目を
果たす。異なる半径の円形カッタを用いて細長い開口２
１０を作成する。これらの円形カッタによって作成され
る切断面を図９Ａに破線２１５、２１６および２１７で
示す。開口２１０の拡大された長方形の中央開口２０９
はフェル―ルの円周中に最も深く切り込まれる（図９Ａ
の線２１５）。これにより、スプリング２００のロッド
接触突起２０１（図７Ｃ）は２つの対面するフェル―ル
２０５の間を通過することができる。中央開口２０９の
上下にあるタブ２１２は、スプリング２００が開口２１
０内に挿入された後スプリングの横方向の動きを防止す
る。アーム受容スロット２１５は対面するフェルール内
にスプリングアーム２０２を位置づける。

【００４０】図１０Ａ、１０Ｂおよび１０Ｃはフェル―
ル２０５中に挿入されるときのスプリング２００の断面
図である。これらの断面図はそれぞれ図９ＢのＡ−Ａ
線、Ｂ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線に沿って切ったものであ
る。各々の図でフェル―ルとスプリングの陰を付けた部
分は、スプリングが圧縮されているとスプリングを開口
２１０内に挿入するのに開口２１０付近の突起が邪魔に
ならないことを示している。これらの図は、スプリング
の小高くなったいろいろな部分がフェル―ルスロット
（開口２１０）を通り抜けてその結果スプリングを装入
することができることを明白に示している。

【００４１】図１１は、図９ＢのＡ−Ａ線に沿って切っ
た断面図であり、フェル―ル２０５内に挿入されたスプ
リング２００を示している。この場合はスプリング２０
０に圧縮力がかかっていない。突起２０１はフェル―ル
２０５の中央開口中に伸びている。図１２は同じスプリ
ングとフェル―ルであるが燃料棒２３０が一緒に示され
ている。これらの燃料棒がスプリングを圧縮し、逆に燃
料棒がストップ２３５（図９Ａ）に押付けられる。

【００４２】図１３は、部分的に挿入されたスプリング
を圧縮して燃料バンドルの組立ての際燃料棒の引掻き傷
を防止するのに本発明を利用する様子を示している。図
１３でスプリング２００は圧縮され、開口２１０内に部
分的に挿入され、解放されている。スプリング２００は
その負荷のかかってない位置（図１１参照）に広がろう
とするがフェル―ルタブ２１２によって束縛される。燃
料棒の正常の位置とスプリングとの間には隙間がある。

【００４３】こうして、スプリングの力がかからない状
態で燃料棒を挿入することができ、燃料棒の引掻き傷の
数と大きさが大幅に低減する。図１３の破線２５１は、
燃料棒を挿入する際の燃料棒の限界の位置を示してい
る。突起２０１をスプリングに付けるには、スプリング
２００の端が燃料棒と接触した時引掻き傷をつける傾向
が低くなるようにする。

【００４４】燃料バンドルが完全に組立てられたら、ス
プリングは開口中に完全に押込むことができ、そこでス
プリングは正規の位置に嵌合し、燃料棒を押し、それら
を正規の位置に保持する。スプリングは、フェル―ル間
の隙間に嵌まる工具によって内側に向かって押すことが
できる。たとえば、テ―パの付いた端を有する工具はフ
ェル―ルの間の空間に入ることができ、スプリングを正
規の位置に押付けることができる。

【００４５】必要があれば、燃料棒の引掻き傷に対する
完全な保護を確保するために追加の手段・方法を適用す
ることができる。たとえば、各スペ―サを部分的に挿入
されたスプリングと共にゼラチンコ―ティングで被覆す
る。バンドルの組立て後スプリングを正規の位置に固定
してからゼラチンを水に溶かす。このためには、現存の
燃料棒組立て手順をほんの少し手直しするだけでよい。
スペ―サにゼラチンコ―ティングを設けなければならな
い。スペ―サフェル―ル中に燃料棒を導き、燃料棒の重
量を支持するために案内が必要になるかもしれない。す
なわち、燃料棒の重量はストップやスプリングからゼラ
チンを剥ぎとってしまうことがあるからである。長いロ
ッドに取付けた工具をフェル―ル間の隙間空間を通って
挿入してスプリングを最終位置までつつかなければなら
ない。最後に、燃料バンドルを水中ですすいでゼラチン
を除かなければならない。現在の燃料棒装填手順、すな
わち底部から始めて一時に一列の燃料棒を装填する手順
に従う必要がなくなることを理解されたい。したがっ
て、スペ―サマトリックスのランダムな装填順序を有す
る自動化機械を利用することができる。

【００４６】ゼラチンコ―ティングと同じ目的を達成す
る別の方法は、湯で除去することができる低融点金属合
金を利用する。スプリングを圧縮して溶融合金中に浸漬
する。スプリングが圧縮されたままの状態で合金が硬化
し、スプリングを圧縮状態に保持する。スプリングと燃
料棒をスペ―サ中に挿入する。燃料棒の組立てが完了し
たら、湯ですすぎ、合金を融解・除去し、スプリングを
解放して燃料棒を保持させる。

【００４７】以上の開示には修正の余地があるものと考
えられたい。フェル―ル対間のスプリングを捕える開口
とフェル―ル対の開口に挿入することができる捕えられ
たスプリングとのいかなる組合せも本発明によって広く
包含されるものとする。当業者はここに開示されたデザ
インを検討することによって教示されている挿入プロセ
ス用にスプリングやフェル―ルの寸法を注意深く設定す
ることができるものと理解されたい。寸法は、考慮して
いる燃料棒マトリックスの密度および特定のフェル―ル
スペ―サに鑑みて注意して決定しなければならないもの
と考えられたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、燃料棒の支持と冷却材流入用の下部タ
イプレ―トと、燃料棒を並列した垂直な直立関係に維持
すると共に加熱された冷却材の流出を可能にするための
上部タイプレ―トと、これらの間に位置し燃料棒をその
設計された間隔関係に維持するためのスペ―サの代表例
とを示す、並列に並んだ燃料棒を収容している燃料バン
ドルの破断透視図である。

【図２】図２は、本発明を利用したスペ―サの平面図で
あり、別々のスペ―サセルを各々別個に眺めることがで
きる

【図３】図３Ａと図３Ｂは、それぞれ、「Ｉ」字形の開
口をもつフェル―ルを有するフェル―ル構造の平面図と
側面図である。

【図４】図４は、ル―プスプリング作成前のスプリング
材の平面図である。

【図５】図５は、図４のスプリング材から形成されたル
―プスプリングの透視図である。

【図６】図６は、図５のル―プスプリングの中央の高さ
の断面図であり、このスプリングが隣合う２つのフェル
―ルの間にどのように配置されるかを示している。

【図７】図７Ａ、７Ｂおよび７Ｃは、それぞれ、本発明
の第一の態様に従って形成したスプリングの平面図、正
面図および側面図である。

【図８】図８は、隙間領域内に挿入されたスプリングを
有する４つのフェル―ルの平面図である。

【図９】図９Ａと９Ｂは、それぞれ、本発明の第一の態
様に従う開口を有するフェル―ルの平面図と正面図であ
る。

【図１０】図１０Ａ、１０Ｂおよび１０Ｃは、それぞ
れ、図９Ａと９Ｂに示したフェル―ルのＡ−Ａ線、Ｂ−
Ｂ線およびＣ−Ｃ線に沿った断面図であり、本発明のス
プリングがフェル―ルの開口内に挿入されるようすを示
している。

【図１１】図１１は、フェル―ル対中に挿入された圧縮
力がかかってない本発明のスプリングを示す図である。

【図１２】図１２は、燃料棒から圧縮力がかかった状態
の図１１のスプリングを示している図である。

【図１３】図１３は、ソフトアセンブリモ―ドで使用す
る本発明を示している図である。

【符号の説明】

Ｆ 燃料棒、 Ｓ スペ―サ、 １４ 下部タイプレ―ト、 １６ 上部タイプレ―ト、 ２０ フェル―ル、 ２８ ストップ、 ４６ ロッド接触部、 ４８ スプリング脚部、 ９０ 開口、 ９２ 矩形セクション、 １０２ バ―（ア―ム）、 １０４ 軸、 １０６ 端部、 １１２ タブ受容スロット、 ２００ 本発明のスプリング、 ２０１ ロッド接触突起、 ２０２ 上部および下部ル―プ、 ２０５ 本発明のフェル―ル、 ２０９ 中央領域、 ２１０ 開口、 ２１２ タブ。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 核燃料バンドルが上部タイプレートと下
   部タイプレートとの間に並列関係に支持された複数の燃
   料棒を含んでおり、上部タイプレートと下部タイプレー
   トとの間には少なくとも一つのスペーサが位置づけら
   れ、燃料棒とスペーサの回りにはチャネルが包囲して設
   けられ、スペーサには複数のフェルールが含まれてい
   て、各フェルールには細長い開口があり、これらフェル
   ール同士は共通の細長い開口で一緒に接合され、各スプ
   リングには対向する端部においてスプリングアームで接
   合された対向するスプリング脚部が含まれ、この各スプ
   リング脚部に含まれるロッド接触部がフェルール内のス
   トップに対して燃料棒を押しつけて位置づけている構成
   の、核燃料バンドルと組み合わせて使用するスペーサで
   あって、各細長い開口が拡大された中央開口を有しそれ
   により二つの組み立てられたフェルールを取り外すこと
   なく共通の細長い開口を介してこれらの二つの組み立て
   られたフェルールの間にスプリングが横方向に位置調整
   可能であることを特徴とするスペーサ。
2. 【請求項２】 各細長い開口が一対のアーム受容スロッ
   トを各端に有し、拡大された中央開口と各アーム受容ス
   ロットの間にタブが位置決めされている、請求項１記載
   のスペーサ。
3. 【請求項３】 スプリングが圧縮されてロッド接触部の
   共通の細長い開口への通過が可能となり、スプリングア
   ームがアーム受容スロットに受容されている間タブがス
   プリング脚部を第一の圧縮された位置に抑圧しており、
   そしてスプリングアームが細長い開口に位置づけられて
   いる間スプリング脚部は第二の拡張された位置にある、
   請求項２記載のスペーサ。