JP3267967B2 - 沸騰水形原子炉とその燃料集合体 - Google Patents

沸騰水形原子炉とその燃料集合体

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は請求の範囲第１項の上位概念部分に記載した
沸騰水形原子炉とその燃料集合体に関する。
請求の範囲第１項の上位概念部分に記載した沸騰水形
原子炉の燃料集合体の構造は一般的なものであり、本発
明においても使用される。従ってこの構造は本発明に基
づく燃料集合体および原子炉の構成部品である。沸騰水
形原子炉の炉心において液状冷却材は燃料集合体ボック
スの下端（入口端）からその中に流入し、燃料集合体ボ
ックスの上端（流出端）から液体／蒸気混合物として流
出する。
燃料集合体の上部において同時に減速材としても使用
される冷却材の増大部分は蒸気として存在するので、炉
心内における垂直流は、そこにも十分な減速材が存在す
るように導かれなければばならない。このために液状冷
却材用の管（水管）が使用され、１本あるいは数本の燃
料棒に置き換えられる。かかる水管は個々の燃料棒より
も大きな横断面にすることもでき、これは複数の格子目
の横断面積にわたって広がっているか、あるいは異なっ
た（例えば十字形の）横断面形状をしている。燃料集合
体ボックス壁も垂直流を案内するために使用され、特に
制御しにくい水平流によって吸収要素に原子炉内におけ
る反応の規則的な経過および制御を妨げるような冷却材
蒸気が集まることを避けなければならない。その場合吸
収要素は燃料集合体の外部に個々の燃料集合体の間の中
間室に配置されている。
一般に燃料棒の外側面には水膜があり、この水膜は、
核分裂により加熱される燃料棒に発生し燃料集合体の上
部で液状冷却材を蒸発させる熱を、隣り合う燃料棒間の
中間室の内部に伝達する。この中間室は炉心内における
垂直流に対する流れサブチャネルを形成している。燃料
集合体の出力が高すぎると、この水膜ははぎ取られるか
乾燥してしまう。これは燃料棒における沸騰熱伝達ある
いはドライアウトと呼ばれている。これによって燃料棒
から冷却材への熱伝達は劣化し、燃料棒の望ましくない
局所的な過熱が生じてしまう。
他方では燃料集合体の上部にもなお、液滴おおび燃料
集合体ボックス壁に沿って流れる液膜の形をしたかなり
の冷却材が存在しており、これは高い出力において冷却
作用を改善するために利用される。従って米国特許第47
49543号明細書において、燃料集合体ボックス壁の内側
面に液膜を旋回させる溝（フロートリッパ）を加工する
ことが提案されている。
しかしかかる乱流は垂直流における圧力損失を高め、
これによって改良された冷却作用の利点を著しく減殺す
るか凌駕してしまう。
これに対して加圧水形原子炉の場合、炉心内の高い圧
力によって液体・蒸気混合物の発生は避けられるので、
燃料集合体の高温流出端においても十分な液状減速材が
得られ、燃料棒に沸騰熱伝達が生ずることはない。不必
要な材料経費および追加的な中性子吸収しか意味しない
燃料集合体ボックスは存在せず、吸収要素はできるだけ
均一に燃料集合体の横断面にわたって分布されている。
これによって全く異なった流れ状態が生ずる。特に燃
料集合体の隣り合う流れサブチャネルの間および隣り合
う燃料集合体の間にも水平流が生ずる。
加圧水形原子炉の場合かかる水平流は、これによって
燃料集合体の高温範囲と低温範囲との間の温度補償が行
われ冷却作用が改善されるので、むしろ望ましいことで
ある。
沸騰水形原子炉の燃料集合体の場合にはそれぞれ燃料
集合体ボックス壁によって殆ど阻止されいかなる場合に
も燃料集合体の間の吸収要素から遠ざけられるかかる水
平流は、加圧水形原子炉の燃料集合体の場合、流れサブ
チャネル内における適当な組込み物あるいは羽根によっ
て発生させることができる。これらの羽根は、燃料棒の
相対間隔を固定するためにもともと必要であるスペース
の帯板に配置されるか、あるいはドイツ特許出願公開第
1564697号公報の第１図および第２図に示されているよ
うに混合格子の帯板に配置される。その場合個々の燃料
棒の周りに循環流が生じ、この循環流によって燃料棒に
隣接するすべての流れサブチャネルが互いに接続され
る。この個々の循環流の重なりは、燃料集合体全体を横
断して流れる水平流を生ずる。同じ循環流は、米国特許
第4224107号明細書の第１図、第８図および第９図にお
ける加圧水形原子炉の格子構造物においても生ずる。
ドイツ特許出願公開第2157743号公報において、各圧
水形原子炉の各流れサブチャネルに、流れサブチャネル
における乱流および燃料棒における高い熱伝達を発生す
るために、４枚の羽根をプロペラ状に配置することが提
案されている。しかしかかる羽根は大きな流れ抵抗とな
り、従って圧力低下を生じて原子炉の利用率を悪くする
ので、所望の改良は実際には生じない。
従って加圧水形原子炉の場合に主としてかかる羽根が
水平流を発生するために利用されている限りにおいて、
特にかかる羽根において避けられない垂直流の乱流とそ
れに伴う圧力損失をできるだけ小さくすることを考慮し
なければならない。
沸騰水形原子炉の場合、水平流を発生しようとすると
き、これはもともと燃料集合体ボックス壁によって中断
されるので、水平流を発生するための羽根の利用によっ
て著しい改善を図ることは期待できない。むしろ沸騰水
形原子炉の場合には、流れサブチャネルにおける圧力損
失は特に危険である。
本発明の課題は、燃料集合体の出力を増大し沸騰熱伝
達の発生を避けるために、冷却材の液体・蒸気混合物を
含む液状部分を利用することにある。
驚くべきことに、加圧水形原子炉において水平流を発
生し強化するために利用され垂直流内におけるできるだ
け小さな乱流を発生しようとする羽根あるいはこれに類
似した流れ案内面が、沸騰水形原子炉においても正にこ
の乱流のために有利であり、これにより増大する圧力損
失の欠点を甘受できることが確認された。
その場合、水平流は燃料集合体ボックス壁によって転
向され吸収要素から遠ざけられねばならないので、この
水平流は二次的な問題でしかない。
従って上述の目的は、本発明に基づいて請求の範囲第
１項の特徴事項を有する冒頭に述べた形式の沸騰水形原
子炉によって解決される。この沸騰水形原子炉の燃料集
合体は請求の範囲第６項又は第８項に応じて有利に形成
される。
燃料集合体ボックスの横断面内において格子の冷却材
下流側に設けられている羽根によって発生される旋回流
は、冷却材の二相混合物内に存在する水滴を流れサブチ
ャネルから燃料棒の外側面に向けて振りとばす。そこで
水滴は燃料集合体の増大した出力においても水膜を形成
し、この水膜は熱伝達を悪くする燃料棒における沸騰熱
伝達ないしドライアウトを回避する。
他の請求の範囲は、燃料集合体の出力を増加するため
に燃料棒の外側面に水膜が大きく形成されるようにする
本発明の有利な実施態様を対象としている。
以下図面に示した実施例を参照して本発明とその利点
を詳細に説明する。
第１図は沸騰水形原子炉の概略系統図、 第２図は第１図における沸騰水形原子炉に対する本発
明に基づく燃料集合体の概略側面図、 第３図および第４図はそれぞれ第２図における本発明
に基づく燃料集合体の格子状スペーサの一部平面図およ
び一部側面図、 第５図は格子状スペーサの異なった実施例の平面図、 第６図および第７図はそれぞれ第２図における本発明
に基づく燃料集合体の格子状スペーサの異なった２つの
実施例の平面図、 第８図は第７図におけるスペーサの一部拡大側面図、 第９図は燃料集合体の横断面図、 第10図は本発明に基づくスペーサの異なった実施例の
一部詳細横断面図、 第11図は第10図におけるXI−XI線に沿った縦断面図、 第12図は第５図および第６図における格子状スペーサ
の一部拡大斜視図である。
第１図における沸騰水形原子炉は圧力容器231を有し
ている。この圧力容器231の中には第２図から第７図に
示すように燃料集合体232が垂直に配置されている炉心
が存在している。燃料集合体232間には中性子吸収要素2
42が配置されている。この中性子吸収要素242は原子炉
を制御するために燃料集合体間の中間室に挿入されたり
そこから引き抜かれる。圧力容器231の上部にある水蒸
気の出口233は発電機235を駆動する蒸気タービン234に
接続されている。蒸気タービン234に付設された復水器2
36は給水ポンプ237を介して圧力容器231の上部の横側に
ある給水入口238に接続されている。この給水ポンプ237
は蒸気タービン234の復水済み蒸気を給水として圧力容
器231に戻す。
従来の沸騰水形原子炉の圧力容器231は更に給水入口2
38の下側に、燃料集合体232を持った炉心の側方に冷却
材出口239と、炉心の下側に冷却材入口241とを有してい
る。冷却材出口239および冷却材入口241に接続されてい
る冷却材ポンプ240は常に水を冷却材出口239を介して圧
力容器231の底から搬出し、冷却材入口241を介して再び
圧力容器231の中に搬送し、これにより炉心を通る連続
した冷却材の流れが、従って圧力容器231の底から出発
して燃料集合体232を縦方向に流れる冷却材の流れが保
証される。最近の原子炉においてはこのポンプ240は圧
力容器の内部に配置されている。
第１図における沸騰水形原子炉に対する第２図の燃料
集合体232は、正方形の格子板の上側面に取っ手２を持
つ燃料集合体頭部（図示せず）を有している。その正方
形の格子板の上側面には更に２本あるいは４本の控え棒
（図示せず）がある。これらの控え棒の上に、燃料集合
体に付設されているジルコニウム合金から成る板金製の
燃料集合体ボックス３が載っている。この燃料集合体ボ
ックス３は同様にジルコニウム合金から成る板金製の２
本あるいは４本の横棒（図面では見えず）を有してい
る。これらの横棒は燃料集合体ボックス３の上端の２つ
あるいは４つの角の内側に設けられている。これらの各
横棒は対応した控え棒にねじ止めされている。燃料集合
体ボックス３は横断面正方形をしており、両側端が開い
ている。格子板自体は、沸騰水形原子炉の炉心内におい
て冷却材がそこを貫流する燃料集合体232の長手方向に
延びる多数の流れ貫流路を備えている。この格子板は燃
料集合体232の長手方向に対して直角に延びている。燃
料集合体ボックス３の側壁は燃料集合体を横側から閉鎖
している。
第２図における燃料集合体は更に燃料集合体脚部４を
備えている。この燃料集合体脚部４も正方形の格子板
（図面では見えない）を有している。この格子板も沸騰
水形原子炉の炉心における冷却材に対する燃料集合体23
2の長手方向に延びる多数の流れ貫流路を有している。
燃料集合体脚部４の格子板は下側面に格子板に対して開
いているはめ合い機構５を備えている。このはめ合い機
構５は沸騰水形原子炉の炉心内にあるいわゆる下側炉心
格子板におけるはめ合い開口に挿入される。燃料集合体
232は上端において沸騰水形原子炉の炉心におけるいわ
ゆる上側格子板の格子目内に固定される。
第２図における燃料集合体232は更に、燃料集合体232
の頭部および脚部４に対する保持棒９として形成され核
燃料物質が充填されている一連の燃料棒を有している。
これらの保持棒９は燃料集合体脚部４の格子板にねじ込
み固定され、燃料集合体頭部の格子板を貫通し、そこで
格子板の上側面あるナットで格子板にねじ止めされてい
る。
核燃料物質が充填されている他の燃料棒10は、それら
の両端が燃料集合体の頭部および脚部４の格子板におけ
る貫通部にゆるくはめ込まれている。それらの上端にコ
イルばねとして形成された抑えばね即ち圧力ばねが置か
れており、これらのばねはそれぞれ一端が燃料棒10に、
他端が燃料集合体頭部の格子板の下側面に支持されてい
る。
第２図における燃料集合体232は燃料集合体頭部と燃
料集合体脚部との間に複数の正方形の格子状スペーサを
有している。これらのスペーサは燃料集合体ボックス３
の横断面内にあり、頭部および脚部４の正方形格子板と
一致しており、第２図にはその内の１つの格子状スペー
サ22が見えている。他の格子状スペーサはスペーサ22と
全く同じに形成されているが、頭部の格子板および脚部
の格子板と同様に燃料集合体ボックス３の側壁によって
覆われており、従って図面では見えない。
第３図における平面図は、ニッケル・クロム・鉄合金
で作られている格子状スペーサ22の一部の冷却材下流側
を示している。この冷却材下流側は燃料集合体232の頭
部に向いている。格子状スペーサ22は、燃料集合体ボッ
クス３の横断面内に従って燃料集合体232の横断面に存
在する平面的で平滑な帯板23、24の２つのグループを有
している。一方のグループの帯板23（横帯板）および他
方のグループの帯板24（縦帯板）は互いに直角にかみ合
わされている。一方のグループの２枚の帯板23の間隔は
他方のグループの２枚の帯板24の間隔と同じである。従
って帯板23、24は同じ面積の正方形の格子目25を形成し
ている。これらの格子目25は等間隔で互いに平行に延び
る縦列（行Ｚ）と互いに平行に延びる横列（列Ｓ）との
交差個所に存在している。各正方形の格子目25にはそれ
ぞれ１本の保持棒９あるいは燃料棒10が通されている。
帯板23、24には格子目25の内部において、保持棒９ない
し燃料棒10を格子状スペーサに摩擦結合で保持する働き
をするばねおよび突起（図示せず）が存在している。
帯板23と帯板24との交差個所26において帯板23は、帯
板24の両側にそれぞれ立体的に湾曲し冷却材流れ方向に
先細に延びている羽根27、28を有している。その隣りの
交差個所29において帯板24は帯板23の両側に同じような
羽根27、28を有している。これらの羽根27、28は漸次に
対応した帯板の縁部から交差する帯板の方向に突出して
おり、それが帯板23に存在する場合には、この帯板23に
対して平行な方向を中心とする反りを有し、それが帯板
24に存在する場合には、この帯板24に対して平行な方向
を中心とする反りを有している。この反りを形成するた
めに、帯板23と帯板24の交差個所に存在する２枚の羽根
27、28は異なった方向に立体的に湾曲されている。
更に交差個所26において帯板23の２枚の羽根27、28は
帯板24の両側に存在しており、この帯板24も、交差個所
26における羽根27、28と同じように形成されている２枚
の羽根27、28を有している。帯板24におけるこれらの羽
根27、28は交差個所26の帯板23における羽根27、28と異
なった格子目25の方向に湾曲されている。
第４図には第３図の矢印Ａ方向から見て２枚の羽根2
7、28を持つ帯板が側面図で示されている。
このことは、交差個所26に関連した帯板23における隣
りの交差個所29に対しても当てはまる。
交差個所26ないし29を直接取り囲む４本の保持棒９な
いし燃料棒10は、交差個所26ないし29が中心に存在する
流れサブチャネル32、33を規定している。
第３図に示されている格子状スペーサを紙面に対して
直角に紙面の下側から紙面の上側に貫流する冷却材は、
中心に帯板23、24の交差個所を持つ流れサブチャネル内
において、この流れサブチャネルの中心の回りに矢印3
0、31で示されている旋回流を生ずる。実際には各流れ
サブチャネルの間において水平方向に実質的な流れが生
じないにも拘わらず、隣り合う流れサブチャネルの両旋
回流はそれらの境界面で幾分混合し、これは温度補償を
促進し、隣りの流れサブチャネル内で発生する旋回流を
助成する。
燃料集合体の上部において冷却材は水と蒸気との二相
混合物となっており、そこに配置されている羽根は、水
が保持棒９および燃料棒10の外側面に向けて振りとばさ
れて、沸騰熱伝達あるいはドライアウトをはばむことを
保証する。
第５図におけるスペーサの場合、流れサブチャネル3
2、33を境界づける燃料棒９、10の位置が破線によって
示されている。ここでは各流れサブチャネルの中に４枚
の羽根101、102、103、104ないし101′、102′、10
3′、104が設けられている。その場合羽根101〜104は流
れサブチャネル32の中心線即ち縦帯板110と横帯板111と
の切線の回りに回転対称に配置されており、そこで両帯
板は互いに溶接点105によって結合されている。
図中において106、107は帯板における突起であり、燃
料棒間の横側間隔を固定するために燃料棒９、10は反対
側にあるばね108、109によってこれらの突起106、107に
押し付けられる。
縦帯板110は溶接点105の両側に羽根101、103を有し、
これらの羽根101、103は矢印Ｄの方向に回転対称に配置
され湾曲されているが、隣りの流れサブチャネル33の中
には縦帯板110の交差する横帯板112が相応した羽根10
2′、104′を有し、これらの羽根102′、104′は逆方向
（矢印Ｄ′）に回転対称に配置され湾曲されている。従
って矢印Ｄ、Ｄ′はサブチャネル内における旋回流の回
転方向を示している。
第３図に対して追加的に設けられた羽根102、104ない
し101′、103′もこの回転対称のもとに置かれており、
これは流れサブチャネルのすべての羽根に対して当ては
まる。
第６図における格子状スペーサの場合、保持棒９およ
び燃料棒10に対する格子目25は同様に平行な縦列Ｚとこ
れと直交する平行な横列Ｓとの交差個所に存在してい
る。縦列Ｚは横列Ｓと同様に互いに等間隔を有してい
る。更に２つの横列の間隔は２つの縦列の間隔と同じで
ある。
格子目25は内側断面および外側断面が同じ中空円筒状
ブッシュ70によって形成されている。これらのブッシュ
70の中には保持棒９ないし燃料棒10に対する図示してい
ない接触ばねおよび接触突起が存在している。各ブッシ
ュ70はその内側断面の中心が行Ｚおよび列Ｓの交差個所
に位置している。すべてのブッシュ70の一端は燃料集合
体ボックス３の横断面平面内に位置し、すべてのブッシ
ュ70の他端はこの横断面平面に対して平行な横断面平面
内に位置している。隣接するブッシュ70はそれらが互い
に溶接される母線に沿って接している。
２つの隣り合う行Ｚと２つの隣り合う列Ｓの交差個所
に配置された４つのブッシュ70がそれぞれ１つのグルー
プを成し、この各グループがこれらの４つのブッシュ70
の中央に位置しブッシュ70に対して平行な流れサブチャ
ネルを形成している。このブッシュ70の冷却材下流側端
に直径線的に対向して位置する２枚の羽根72が形成され
ている。各ブッシュ70において２枚の羽根72はブッシュ
中心におけるその長手軸心に関して回転対称となってい
る。これらの羽根は冷却材流出方向に先細に延びてい
る。更にこれらは立体的にそれぞれ流れサブチャネルの
中に反りを形成しながら湾曲して入り込んでいる。互い
に接するブッシュ70における羽根72は当該ブッシュ70の
中心における長手軸心に関して逆向きに回転対称になっ
ている。
各流れサブチャネルの中にそれぞれ２枚の羽根72が突
出しており、これらの羽根72はブッシュ70に対して平行
なこの流れサブチャネルの中心軸線に関して回転対称と
なっている。
このようにして或る流れサブチャネルにおける羽根72
は、その流体サブチャネルと共にその直ぐ隣りで行Ｚに
対して平行な中間行UZあるいは列Ｓに対して平行な中間
列USに存在する他の流れサブチャネルにおける羽根に対
して逆向きに回転対称にされている。
即ち、第６図の紙面の下側から紙面に対して直角に上
側に流れる冷却材は、流れサブチャネル内において矢印
73ないし74で暗示的に示した旋回流を生ずる。或る流れ
サブチャネルにおける旋回流はその隣りの流れサブチャ
ネルにおける旋回流を助成し、冷却材内に存在する水滴
は第３図における格子状スペーサの場合のように保持棒
９ないし燃料棒10の外側面に向けて振りとばされる。
流れサブチャネル内に多数の羽根が配置されその横断
面積が狭くなればなるほど垂直流における圧力損失が生
ずるにも拘わらず、各流れサブチャネルに４枚の羽根7
2、75、76、77を設けることが有利である。その回転対
称的配置および形状は第７図におけるスペーサのように
なる。
第７図における矢印Ａ方向から見たブッシュ70が第８
図に示されている。その場合、ブッシュにおける凹みに
よって突起78が形成されていることが分かる。燃料棒
９、10は隣り合う２つのブッシュが取り囲むばね79によ
って突起78に押し付けられる。
外側帯板80は接触突起81を介して燃料集合体ボックス
の側壁82に接触しており、この外側帯板80はスペーサの
外側縁部に沿って延び、舌片83を有している。この舌片
83は（流れサブチャネルにおける羽根と全く同様に）ス
ペーサの下流側に存在し、流れ方向に先細になり、ボッ
クス壁に対して傾斜している。
図中において84は水管の壁であり、この水管はこの実
施例の場合、３×３個の格子目の横断面積を占め、燃料
集合体の中央に置かれている。舌片86付きの内側帯板85
はスペーサを水管84に対して境界づけている。
第９図は、水管84と燃料集合体ボックス82との間に配
置されまずは流れサブチャネルにおける羽根に対するホ
ルダとしてしか使用されない構造物を詳しく断面図で示
している。従ってこれは、相応したばね／突起複合体に
よっていつでも１つのスペーサの形に補完できる混合格
子である。
図中において90は制御可能な吸収要素である。かかる
吸収要素は燃料集合体ボックスの外部にしか存在せず、
従ってボックス壁によって液体／蒸気混合物の水平流か
ら防護される。
第10図〜第12図におけるスペーサは正方形をしてお
り、同様にニッケル・クロム・鉄合金から成っている。
立てて配置され互いに直角に交差しておりスペーサ22の
角に丸みを形成している２枚の平面的で平滑な外側帯板
323、324が示されている。スペーサ22は更に格子目25を
有している。これらの格子目25は、チェス盤模様のよう
に密接した行およびこれに対して直角の列に配置された
位置に存在している。燃料集合体232の核燃料物質を含
んでいる保持棒あるいは燃料棒（図示せず）はそれぞれ
格子目25を通って延びている。外側帯板323、324は保持
棒あるいは燃料棒に対して直角に延び、これらの外側帯
板323、324は保持棒あるいは燃料棒に平らに面してい
る。
スペーサ22の外側帯板323、324の内部に互いに対を成
して一直線に並んでいる主ブッシュ327、328があり、こ
れらの主ブッシュは、チェス盤模様の同じ色の領域が行
およびこれに対して直角な列においてそれぞれ占められ
た２つの位置の間に中間位置を開けた状態で格子目25の
位置に配置されるように、スペーサ22内に相互に且つ燃
料棒に対して平行な長手軸心を有している。
スペーサ22のすべての主ブッシュ対の主ブッシュ32
7、328は、正八角形をした外側輪郭の横断面形状をして
いる。この八角形の同一の外側帯板323又は324に対して
平行な２つの辺において主ブッシュ327、328は結合ウェ
ブ329、330を備えている。これらの結合ウェブは主ブッ
シュ対327、328の長手軸心に対して平行に延びている。
結合ウェブ329、330は主ブッシュ327、328にそれぞれ横
断面の外側輪郭を形成する正八角形の辺の中央にそれぞ
れ一体成形され、この正八角形の辺の長さのほぼ３分の
１の幅を有している。この正八角形の互いに平行な辺に
ある２つの結合ウェブ329、330は中央がそれぞれ同じ方
向に湾曲されており、即ち結合ウェブ329は主ブッシュ3
27、328に関して外側に湾曲され、結合ウェブ330は主ブ
ッシュ327、328に関して内側に湾曲されている。更に主
ブッシュ327、328はその横断面の正八角形を形成する外
側輪郭の辺の中央に主ブッシュ壁に固定突起331ないし3
32を有している。その一方の固定突起331は、外側輪郭
の辺における結合ウェブ329が主ブッシュ327ないし328
に関して外側に向けられているとき内側に向けられ、他
方の固定突起332は、結合ウェブ330が主ブッシュ327な
いし328に関して内側に向けられているとき外側に向け
られている。
スペーサ内には対角線上に主ブッシュ327、328間に互
いに一直線に間隔ブッシュ333、334が組を成して配置さ
れている。それらの横断面積は主ブッシュ327、328の横
断面積よりも小さく、外側輪郭は正方形をしており、そ
の辺の長さは主ブッシュ327、328の横断面正八角形を形
成する外側輪郭の辺の長さと同じである。この間隔ブッ
シュ333ないし334は主ブッシュ327ないし328間にあり、
２つの間隔ブッシュ部分433ないし434から形成されてい
る。それらの間隔ブッシュ部分は外側輪郭の辺において
主ブッシュ327ないし328の外側縁に結合ウェブ329ない
し330と突起331ないし332とを持った２つの辺の間に一
体成形されている。各間隔ブッシュ部分433ないし434は
隣接する２つの主ブッシュ327ないし328の半間隔ブッシ
ュ333ないし334である。この半間隔ブッシュ333は溶接
個所439ないし440で互いに溶接されている。主ブッシュ
327はそれに一体成形された間隔ブッシュ333と共にスペ
ーサ22の第１の部分格子を形成し、主ブッシュ328はそ
れに一体溶接された間隔ブッシュ334と共に第１の部分
格子に対して平行な第２の部分格子を形成しており、間
隔ブッシュ333、334はそれぞれ部分格子の外側辺にあ
り、４本の保持棒９ないし燃料棒10の間の中央に形成さ
れている流れサブチャネル内における補助ブッシュを形
成している。これらの４本の保持棒９ないし燃料棒10
は、隣り合う２つの行および隣り合う２つの列における
格子状のスペーサの格子目26に存在している。
簡略化のために第12図にしか示していないが、第４図
および第５図における格子状スペーサの冷却材下流側に
おける間隔ブッシュ333は、互いに平行な２つの両側の
冷却材流縁および従って主ブッシュ327の冷却材下流端
に、流れサブチャネルの中に立体的に湾曲して入り込み
冷却材流出方向に先細に延びる２つの羽根172を有して
いる。これらの羽根は、間隔ブッシュ333の横断面にお
ける対角線の交点を通って延びる、流れサブチャネルの
中心軸線に対して回転対称となっている。
ここでも、流れサブチャネルの図示の羽根対がそれぞ
れ流れサブチャネルにおける回転方向に適合している別
の羽根対によって補完されると有利である。これによっ
て流れ抵抗が増大するという欠点は、液体／蒸気混合物
のうず流の利点によって過補償される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クレーマー、ウエンデリン ドイツ連邦共和国 Ｄ―6000 フランク フルト／マイン シユトレーゼマンアレ ー 65 (72)発明者 ユーベルハツク、ワルター ドイツ連邦共和国 Ｄ―6272 ニーダー ハウゼン ダイスバツハシユトラーセ ３ (72)発明者 フレーメル、グスタフ ドイツ連邦共和国 Ｄ―8520 エルラン ゲン フオレレンヴエーク 19 (56)参考文献 特開 平１−132990（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−83690（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−72095（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−286792（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−293492（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G21C 3/34

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】圧力容器（231）、この圧力容器に接続さ
    れた蒸気タービン（234）、圧力容器内の原子炉炉心内
    にある少なくとも１つの燃料集合体（232）ならびに制
    御可能な吸収要素（242）を有し、燃料集合体が、液状
    冷却材の入口と冷却材の液体／蒸気混合物に対する出口
    を有し燃料集合体の側方を閉鎖し互いに平行に延びる側
    壁を持った細長い燃料集合体ボックス（３）と、この燃
    料集合体ボックス側壁に対して平行に互いに並べて配置
    されている核燃料物質を含んでいる燃料棒（9,10）とを
    有し、吸収要素（242）が燃料集合体の外部に配置さ
    れ、燃料棒が縦列およびこの縦列と交差する横列に、燃
    料棒が側壁に対して実際には垂直な格子の格子目を通さ
    れ、隣り合う２つの縦列および隣り合う２つの横列に存
    在する４本の燃料棒ごとに側壁に対して平行な１つの冷
    却材用の流れサブチャネル（32,33）を形成するように
    配置されている沸騰水形原子炉において、少なくとも相
    互に隣り合った複数の流れサブチャネル（32,33）の中
    にそれぞれ少なくとも２枚の羽根（27,28）が配置さ
    れ、これらの羽根が冷却材の流れ方向に先細になってお
    り、燃料集合体ボックス側壁に対して平行な流れサブチ
    ャネルの中心軸線に対して互いに逆の方向に冷却材にこ
    の中心軸線を中心とした旋回流（30,31）が生ずるよう
    に湾曲されていることを特徴とする沸騰水形原子炉。
  2. 【請求項２】複数の各流れサブチャネルに、中心軸線の
    回りに実際には回転対称に４枚の羽根（101,102,103,10
    4）が配置されていることを特徴とする請求の範囲第１
    項記載の沸騰水形原子炉。
  3. 【請求項３】羽根（27,28）がそれぞれ格子を形成する
    帯板（23,24）の冷却材下流側縁に配置されていること
    を特徴とする請求の範囲第１項又は第２項記載の沸騰水
    形原子炉。
  4. 【請求項４】帯板が、燃料棒と燃料集合体ボックス側壁
    との横側間隔を固定する保持要素（106,107,108,109）
    を有していることを特徴とする請求の範囲第３項記載の
    沸騰水形原子炉。
  5. 【請求項５】流れサブチャネル（32）の中にそれぞれす
    べての羽根（101,102,103,104）が実際には一方向に回
    転対称に中心軸線の回りに配置および成形され、隣りの
    流れサブチャネル（33）におけるすべての羽根（101,10
    2,103,104）が実質的に逆向きに回転対称に配置および
    成形されていることを特徴とする請求の範囲第１項ない
    し第４項のいずれか１つに記載の沸騰水形原子炉。
  6. 【請求項６】燃料集合体ボックスの内部には制御可能な
    吸収要素が配置されず、燃料集合体ボックス側壁に対し
    て平行で核燃料物質を含んでいる燃料棒がそれぞれ、燃
    料集合体ボックス側壁に対して平行な側面を持ち互いに
    平行な複数の縦帯板（23）と互いに平行な側面を持ち縦
    帯板と交差する横帯板（24）とから形成されている格子
    の格子目（25）を通されており、複数の流れサブチャネ
    ル内においてそれぞれ２つの帯板（110,111）の交差個
    所にその第１の帯板（110）が２枚の羽根を有し、これ
    らの羽根がその冷却材下流側縁に第２の帯板の両側に配
    置され、互いに逆の方向に湾曲され冷却材流の方向に先
    細になった形をしていることを特徴とする請求の範囲第
    １項ないし第５項のいずれか１つに記載の沸騰水形原子
    炉の燃料集合体。
  7. 【請求項７】第１の帯板と交差する第２の帯板がその冷
    却材下流側縁に互いに逆の方向に湾曲され冷却材流の方
    向に先細になっている２枚の羽根（102,104）を有し、
    それぞれこれらの羽根（102,104）の１つが第１の帯板
    （110）の片側にあり、第１の帯板（110）と第２の帯板
    （111）の交差個所とそれらの羽根の１つとの間には第
    ２の帯板（111）と他の帯板の１つとの交差個所が設け
    られず、それら両方の羽根（102,104）が第１の帯板に
    おける羽根（101,103）とは異なった格子目の方向に湾
    曲されていることを特徴とする請求の範囲第６項記載の
    燃料集合体。
  8. 【請求項８】互いに平行に配置されたブッシュ（70）が
    格子の格子目（25）を形成し、該ブッシュ（70）は互い
    に平行で核燃料物質を含んでいる燃料棒で貫通され、流
    れサブチャネルを形成する燃料棒で貫通される４つのブ
    ッシュ（70）の少なくとも２つがその冷却材下流側端部
    にそれぞれ流れサブチャネルの中に立体的に湾曲して入
    れられ冷却材流の方向に先細になっている羽根（72）を
    有し、この羽根が流れサブチャネル内において対角線的
    に対向して位置し、ブッシュに対して平行な流れサブチ
    ャネルの中心軸線に関して回転対称となっていることを
    特徴とする請求の範囲第１項又は第２項の記載に従って
    構成された沸騰水形原子炉の燃料集合体。
  9. 【請求項９】流れサブチャネル内に、主ブッシュ（32
    7）に対して平行に配置されている間隔ブッシュ（333）
    の冷却材下流側に羽根（172）が配置されたことを特徴
    とする請求の範囲第８項記載の燃料集合体。
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Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5483564A (en) * 1993-04-12 1996-01-09 General Electric Company Lower tie plate strainers including double corrugated strainers for boiling water reactors
US5390220A (en) * 1993-11-29 1995-02-14 General Electric Company Lower tie plate strainers including helical spring strainers for boiling water reactors
US5345483A (en) * 1993-12-02 1994-09-06 General Electric Company Lower tie plate strainers having double plate with offset holes for boiling water reactors
JP3121972B2 (ja) * 1993-12-03 2001-01-09 三菱原子燃料株式会社 核燃料集合体
US5488634A (en) * 1994-02-10 1996-01-30 General Electric Company Lower tie plate debris catcher for a nuclear reactor
US5473650A (en) * 1994-04-15 1995-12-05 General Electric Company Lower tie plate debris catcher for a nuclear reactor
US5539793A (en) * 1994-10-27 1996-07-23 General Electric Company Lower tie plate debris catcher for a nuclear reactor
US5519745A (en) * 1994-11-03 1996-05-21 General Electric Company Lower tie plate debris catcher for a nuclear reactor
US5528640A (en) * 1994-11-07 1996-06-18 General Electric Company Low pressure double offset plate catcher for a nuclear reactor
SE505144C2 (sv) * 1995-10-20 1997-06-30 Asea Atom Ab Spridare för en bränslepatron innefattande blandningsfenor samt bränslepatron innefattande sådan spridare
US5790624A (en) * 1996-03-05 1998-08-04 Framatome Cogema Fuels Mixing vane protecting flap
US5748694A (en) * 1996-03-26 1998-05-05 General Electric Company Fuel bundle filter for a nuclear reactor fuel bundle assembly
ES2167679T3 (es) * 1996-04-01 2002-05-16 Gen Electric Dispositivos de separacion de fluidos para espacios de descarga de haces de combustible nuclear.
GB9707690D0 (en) * 1997-04-16 1997-06-04 British Nuclear Fuels Plc Improvements in or relating to fuel assemblies
US6526116B1 (en) * 1997-07-02 2003-02-25 Westinghouse Electric Company Llc Nuclear fuel assembly with hydraulically balanced mixing vanes
US6144716A (en) * 1997-07-02 2000-11-07 Westinghouse Electric Corp. Nuclear fuel assembly grid with diagonal fuel retaining springs
US5875224A (en) * 1997-09-02 1999-02-23 General Electric Company Swirler attachment for a spacer of a nuclear fuel bundle
SE521687C2 (sv) 1998-09-18 2003-11-25 Westinghouse Atom Ab Spridare och bränslepatron för en nukleär kokarvattenreaktor
EP1141966B1 (de) * 1998-12-18 2005-06-01 Framatome ANP GmbH Brennelement für einen siedewasser-kernreaktor
KR100330355B1 (ko) * 1999-06-04 2002-04-01 장인순 회전유동발생 날개를 가진 덕트형 핵연료 집합체 지지격자
US6507630B1 (en) * 2000-05-01 2003-01-14 General Electric Company Cell flow diverter and flow diverter/vortex generator assembly for BWR spacers
SE519517C2 (sv) * 2000-07-03 2003-03-11 Westinghouse Atom Ab Bränslepatron för en nukleär reaktor anordnad med flödespåverkande spridare
DE10107037A1 (de) * 2001-02-15 2002-09-19 Framatome Anp Gmbh Brennelement
KR100415149B1 (ko) * 2001-03-21 2004-01-14 한국전력공사 핵연료 집합체의 이중판 냉각재 혼합 지지격자체
DE10122489A1 (de) * 2001-05-09 2002-11-28 Framatome Anp Gmbh Abstandhalter in einem Brennelement für einen Kernreaktor
KR100423737B1 (ko) * 2001-08-07 2004-03-22 한국수력원자력 주식회사 이중편향날개를 가진 핵연료집합체 지지격자
KR100423738B1 (ko) * 2001-08-10 2004-03-22 한국수력원자력 주식회사 복합유동혼합장치를 가진 핵연료집합체 지지격자
KR20040041827A (ko) * 2002-11-12 2004-05-20 학교법인 인하학원 원자로 부수로의 냉각재 혼합을 위한 비틀림 혼합날개를갖는 지지격자체
US8559586B2 (en) * 2003-12-31 2013-10-15 Global Nuclear Fuel-Americas, Llc Distributed clumping of part-length rods for a reactor fuel bundle
US20050157838A1 (en) * 2003-12-31 2005-07-21 Lukas Trosman Axially segregated part-length fuel rods in a reactor fuel bundle

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3379619A (en) * 1966-05-25 1968-04-23 Westinghouse Electric Corp Fuel assembly for nuclear reactors
DK139770B (da) * 1970-02-13 1979-04-09 Risoe Forsoegsanlaeg Brændselsaggregat til en atomreaktor med parallelle brændselsstave.
BE794000A (fr) * 1972-01-13 1973-07-12 British Nuclear Fuels Ltd Perfectionnements aux montages d'elements combustibles de reacteurs nucleaires
US3862000A (en) * 1972-08-31 1975-01-21 Exxon Nuclear Co Inc Coolant mixing vanes
US4224107A (en) * 1978-05-09 1980-09-23 Commissariat A L'energie Atomique Spacer grids for a nuclear reactor fuel assembly
US4728480A (en) * 1985-02-12 1988-03-01 Westinghouse Electric Corp. Apparatus and method for refurbishing a spectral shift mechanism for a nuclear reactor fuel assembly
DE3519421C2 (de) * 1985-05-30 1993-12-09 Siemens Ag Kernreaktorbrennelement
US4844860A (en) * 1986-06-20 1989-07-04 Combustion Engineering, Inc. Support grid with integral vanes
US4725403A (en) * 1986-11-14 1988-02-16 Combustion Engineering, Inc. Box-type flow deflector for nuclear fuel grid
US4775510A (en) * 1986-12-22 1988-10-04 Combustion Engineering, Inc. Nuclear fuel assembly hollow flow deflector
US4749543A (en) * 1987-03-24 1988-06-07 General Electric Company Axially shaped channel and integral flow trippers
US4879090A (en) * 1987-08-24 1989-11-07 Combustion Engineering, Inc. Split vaned nuclear fuel assembly grid
DE8802565U1 (ja) * 1988-02-26 1988-05-05 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen, De
JPH0713664B2 (ja) * 1989-04-26 1995-02-15 株式会社日立製作所 燃料集合体および燃料スペーサ

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