JP3605171B2 - 原子炉燃料集合体 - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は原子炉の燃料集合体に関し、特にスペーサあるいはスペーサ格子に関する。一般にスペーサあるいはスペーサ格子は燃料集合体の長手方向に沿って所定の間隔を隔てて置かれ、燃料棒を横方向に支え、燃料棒相互の間隔を保ち且つ燃料棒を固定位置に維持するために使用される。
【0002】
【従来の技術】
原子炉の炉心は核燃料を含み、この核燃料は燃料集合体にまとめられている燃料棒の形をしている。燃料集合体の群は核分裂反応を制御できる炉心を形成するためにマトリックスに配置されている。
【0003】
各燃料棒は例えば直径が約0.4インチで長さが8〜15フィートの細長い部材であり、一般に被覆管によって包囲されている燃料ぺレットの積層体の形をした燃料を含んでいる。縦方向に延びる複数の部材を一緒にまとめて燃料集合体を形成する燃料棒は、二つの平行な終端プレート即ち上側タイプレートと下側タイプレートによって支持されている。これらのプレートは普通は相互にタイロッドあるいは別の構成要素によって結合されている。
【0004】
また各燃料集合体あるいは束は非燃料支持部材も含んでいる。例えば核分裂率を制御する制御棒の通路を形成する案内管、炉心内計装用の計装管、スペーサ捕捉棒、燃料集合体内における中性子減速を修正するためのウォータロッドを含んでいる。互いに隣接する燃料棒間の間隔は冷却材および/または減速材がその中を循環する流れチャネルを形成する。軽水炉においては冷却材および減速材は水である。燃料集合体における燃料棒の横方向の支えおよび相互間隔の維持はスペーサあるいはスペーサ格子によって行われている。
【0005】
加圧水形原子炉、沸騰水形原子炉、高温ガス冷却形原子炉あるいは他の形式の原子炉であろうとなかろうと、燃料集合体あるいは燃料棒束は、燃料棒を固定位置に維持し、全く振動しないようにし、通常状態および他の運転状態において燃料棒の反りあるいは横方向への変位を阻止する機能を有している。更に、燃料棒を固定位置に維持することによって、本来の冷却および中性子減速が達成できる。燃料集合体あるいは燃料棒束において燃料棒を固定位置に維持する働きをし、これによって本来の燃料冷却を容易にする装置はスペーサである。
【0006】
横支えをするスペーサあるいはスペーサ格子は一般に燃料棒の種々の軸方向膨張を許すように設計されている。スペーサ格子内に組み込まれたばねはスペーサ格子に対して燃料棒が若干滑動できるようにするために利用されている。設計によってはスペーサ格子は、照射中における燃料棒の軸方向長さの僅かな変化を吸収するために軸方向に少しだけ自由に動けるようにされる。
【0007】
スペーサが燃料棒並びに燃料集合体の構造部材に固く結合されていると、燃料棒の成長および隣接する燃料棒の熱膨張による軸方向の相対運動が、局所的に燃料棒を歪めたり曲げたりするおそれがある。
【0008】
スペーサは規則的な間隔を隔てて位置決めされることによって、燃料集合体の長て方向に沿って燃料棒間の間隔が維持される。スペーサはジルコニウム基合金板、あるいはしばしばインコネルまたはステンレス鋼で作られ、種々の複雑な形状の多数の帯板で構成され、手作業で正確に組み合わされ、続いて溶接あるいはろう付けされる。スペーサは一般に卵を詰める枠の形をし、各スペーサセルは所望の棒間隔を維持するためにディンプルおよび/またはばねのような形状を有している。時々、管類の短い区域がその縁の部分に沿って他の管と溶接されるのに利用されている。従ってばねおよびディンプルは燃料棒をその本来の横方向位置に維持する。しかし照射の影響下においては、燃料棒ピッチ(即ち棒間間隔)の望ましくない変化が生じ、燃料棒とスペーサとの間に隙間あるいは空間を生じ、燃料棒および/またはスペーサ格子が振動してしまう可能性を増大する。そのような隙間、燃料棒ピッチの変化および振動は燃料棒に摩耗腐食および破損を生じさせる。更に燃料が照射されたとき、燃料棒は「クリープダウン」として知られている収縮あるいは縮径を生ずる。このクリープダウンは燃料棒被覆管とスペーサとの間に隙間を生じ、燃料棒に摩耗腐食を生ずるかそれを助長する。
【0009】
スペーサは細い部材であり、最小の横断面積を有していなければならない。理想的にはスペーサは減速材および冷却材の流れに対して何等妨害せず、一方では所望の横方向の強度を備えている。しかし実際のスペーサは流れ領域を減少し、また流れ抵抗を増大し、冷却材流を制限し、望ましくない圧力降下を生ずる。従ってスペーサの特別な形状によっては、局所的あるいは非局所的な望ましくない流れ分配、制限あるいはゆがみを生ずるかこれを助長する。
【0010】
例えばスペーサの製造は、個々の部品の成形およびスペーサ格子を形成するための組立およびこれらの部品の溶接に大きな労力を必要とする。これらの多数の作業は自動化が可能である。しかしスペーサの製造、組立および結合を自動化しても、複雑なデザインのために高い製造費用および点検費用が生ずる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冷却材流を妨げるようなスペーサの横断面積を最小にすることによって、各燃料棒の周りの冷却材の有効な流れ領域を最大にすることにある。
【0012】
更に本発明の課題は、スペーサの設計によってスペーサの組立を単純化することにある。
【0013】
本発明の別の課題は、上述した利点を備えたスペーサを、一般のスペーサよりも安価に製造し、試験し、点検し、同時に全般的に品質および信頼性を増大することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明によればこれらの課題は、燃料棒を位置決めし保持するためのスペーサを有している燃料集合体において、そのスペーサが上側格子構造物と下側格子構造物から構成され、上下の各格子構造物が、第1組の互いに平行な真っ直ぐな平らな格子帯板と、その中を燃料棒が貫通して延びその燃料棒に対して作用する矩形セルの格子を形成するために第1組の格子帯板と交差してかみ合わされている第2組の互いに平行な真っ直ぐな平らな格子帯板と、互いに交差してかみ合わされている第1組および第2組の格子帯板の周りを延び第1組および第2組の格子帯板がそれに取り付けられ且つ多数のディンプルを有している周辺帯板とから構成され、下側格子構造物および上側格子構造物が互いに平行に配置され、上側格子構造物における矩形の各セルが下側格子構造物における矩形の各セルと重なり合うように互いに90°ずらして方向づけられ、上側格子構造物におけるセルおよび下側格子構造物におけるセルがそれらの中に配置されている燃料棒に共働して作用し、燃料棒を4つの側面において支持することによって解決される。
【0015】
【実施例】
以下図面に示した実施例を参照して本発明を詳細に説明する。
【0016】
図1における沸騰水形原子炉の燃料集合体10は9本×9本の配列で細長い燃料棒12を有している。これらの燃料棒12には核燃料ペレットが詰められている。燃料棒12は下側タイプレート14と上側タイプレート16との間に支持されている。燃料棒12は本発明に基づく簡易形スペーサ格子18を貫通している。この図には2つの簡易式スペーサ格子18しか示されていない。簡易式スペーサ格子18は燃料集合体10の全長にわたって燃料棒12を中間支持し、燃料棒12の相互間隔を維持し、燃料棒の横方向の変位を阻止している。各簡易式スペーサ格子18は2つの格子構造物即ち上側格子構造物18aと下側格子構造物18bとを含んでいる。これら上下の格子構造物18a、18bは機構的には同形をし、互いに平行に位置しているが、後述するように燃料集合体の内部において互いに90°ずらされて配置されている。燃料棒12の配列の中央に内側ウォータチャネル44が設けられている。内側ウォータチャネル44は中央の3本×3本の燃料棒と置き換えられている。燃料棒12およびスペーサ格子18は外側チャネル11で取り囲まれている。特に9本×9本の燃料棒を配列した実施例が示されているが、これは単に例示として選択されているに過ぎない。本発明は当該技術者において他の形式の沸騰水形原子炉燃料集合体に対しても、あるいは図1に示されていない燃料棒の配列に対しても適用できる。本発明は、それに限定されないが8本×8本、10本×10本、11本×11本の燃料棒の配列にも、燃料棒の一部の長さがウォータロッド/管/チャネル/並びに他の非燃料支持構成要素で置き換えられているものにも適用できる。
【0017】
図2に示すスペーサ格子18の上側格子構造物18aは外側チャネル11が省かれ内側ウォータチャネル44が部分的に省かれて斜視図で示されている。燃料棒はその3本を除いてすべて省かれ、それら3本の燃料棒も分り易くするために短くして示されている。
【0018】
スペーサ格子18のそれぞれ上下の格子構造物18a、18b(図3)は平行な2組の格子帯板で構成されている。即ち図2に示されている上側格子構造物18aは、格子帯板20aと格子帯板22aを交差しかみ合わせて形成されている。各格子帯板20aおよび格子帯板22aはそれぞれ図4(A、C)に示されているように平らな細長い帯板で作られている。格子帯板20a、22aはそれぞれ切欠き24a、26aを備えている。格子帯板20a、22aが矩形の開口あるいはセル30a、32a、34aの格子を形成するために組み立てられるとき、それらの切欠き24a、26aは互いにぴったりかみ合わされる。燃料棒はそれらの各セル30a、32a、34aを貫通して延びる。帯板20a、22aはそれらの交差個所の上縁あるいは下縁またはその両方において溶接されるか別の方式で固定され、あるいは溶接あるいは接着を省くことができる。各格子帯板20a、22aの両端は尖端40aを有している。これらの尖端40aは、互いに交差しかみ合わされている一組の格子帯板20a、22aの周りを延びている周辺帯板42aにある対応した凹所46aに正確にはまり込むように形成されている。図2において内側ウォータチャネル44を形成するために、中央の9個のセルを構成する格子帯板20a、22aの部分が省かれている。
【0019】
燃料棒支持セル30aは断面正方形をしている。支持セル30aの各側壁の内のり幅は燃料棒の外径に相応している。セル30aの各側壁は燃料棒に接触し、これによってそれを支持している。
【0020】
燃料棒支持セル32aは断面矩形をしている。支持セル32aの内のり幅も燃料棒の外径に相応している。セル32aの長い方の内側壁は燃料棒に接触し、これによって燃料棒を支持している。支持セル32aの短い方の壁は燃料棒の外径に接触しない。
【0021】
セル34aは断面正方形をし、それを包囲している4個の矩形セル32aの壁によって形成されている。セル34aの壁は燃料棒の外径より長く、従ってセル34aを通過する燃料棒に接触しない。
【0022】
図8には分り易くするためにほとんどの燃料棒を省いて上側格子構造物18aが横断面図で示されている。図2および第8に示されているように、各燃料棒支持セル30aはそれを通過する燃料棒を4つの側面で支持するが、燃料棒支持セル32aはそれを通過する燃料棒をそのセル32aの両側の2つの側面でのみ支持する。セル34aは燃料棒を支持せず、それが接触せずにセルを通過することを許している。セル32aおよびセル34aを通過する燃料棒は、これによって上側格子構造物18aにおいて4つのすべての側面で支持されず、それぞれ下側格子構造物18bの支持セル32bおよび支持セル30bの中にそれぞれ支持される。従ってこれらの各セル内における燃料棒は各スペーサ格子18によって4つのすべての側面で支持される。
【0023】
上側格子構造物18aの4個のコーナーにある支持セル36aおよび半分の最外側あるいは周辺の支持セル38aは周辺帯板42aに形成されているディンプル48aを有している。これらのディンプル48aは各コーナー支持セルおよび周辺支持セルにおいて燃料棒を支持する働きをする。図5に示されているように、上側格子構造物18aの各コーナー支持セル36aは燃料棒を支持する格子帯板と反対側に支持突起48aを有している。これによって各コーナー支持セル36aにおける燃料棒は両側の側面で支持されている。半分の周辺支持セル38aはそれぞれ帯板20aと反対側に支持突起48aを有している。
【0024】
上述したように下側格子構造物18bは機構的に上側格子構造物18aと同形をしている。下側格子構造物18bの各構成要素は上側格子構造物18aにおけるものと同じである。上側格子構造物の各構成要素を下側格子構造物のものと区別するために、各構成要素がそれぞれ上側格子構造物あるいは下側格子構造物に位置しているかを表すためにそれらに「a」あるいは「b」を付してある。スペーサ格子18は互いに平行に位置する上側格子構造物18aと下側格子構造物18bから構成され、上側格子構造物18aは内側のウォータチャネル44(図2、図3、図8、図9参照)によって形成されている軸線を中心として下側格子構造物18bに対して90°回転してずらされている。
【0025】
各燃料棒12はスペーサ格子18によって4つの側面で支持されている。燃料集合体の内部に位置する第1群の燃料棒は上側格子構造物18aにおけるセル30aおよび下側格子構造物18bにおけるセル34bを通過している。各燃料棒はそれぞれ上側格子構造物18aの支持セル30aの中に4つの側面で支持されているが、下側格子構造物18bにおけるセル34bの中では支持されていない。その第2群の燃料棒は上側格子構造物18aの支持セル32aの中で両側の側面で支持され、また下側格子構造物18bの支持セル32bの中に両側の側面で支持されている。上側格子構造物18aのセル34aを通過する第3群の燃料棒は下側格子構造物18bの支持セル30bにおいて4つの側面で支持されている。
【0026】
上側格子構造物18aの各コーナーの支持セル36aの場合と同様に、下側格子構造物18bにおける各コーナーの支持セル36bは、コーナー支持セル内で燃料棒を支持している格子帯板と反対側にディンプル48bを有している。燃料集合体の各コーナーにおける燃料棒は4つの側面で2個のディンプル48a、48bおよび上下の格子構造物の格子帯板20a、20bによって支持されている。上側格子構造物18aの各周辺セル38aの場合と同様に、下側格子構造物18bにおける各周辺支持セル38bは、周辺セル内に燃料棒を支持する格子帯板と反対側に支持突起を有している。燃料集合体において各周辺セルの中に位置する燃料棒は4つの側面で周辺帯板にある支持突起によって、一方の格子構造物(例えば上側格子構造物)および第2の(例えば下側の)格子構造物の互いに平行な2つの格子帯板と一緒に、あるいは一方の格子構造物の互いに交差する3つの格子帯板と一緒に支持されている。(図10参照)。
【0027】
図9は図1におけるIX−IX線に沿った燃料集合体の横断面図であり、分り易くするためにほとんどの燃料棒を省いて下側格子構造物18bを示している。各燃料棒は下側格子構造物18bにおけるセルを貫通している。上側格子構造物18aのセル34aを貫通して延びるこれらの燃料棒は4つの側面で、下側格子構造物18bの燃料棒支持セル30bによって支持されている。同様に、上側格子構造物18aを貫通して延びる燃料棒は2つの側面で、上側格子構造物18aの燃料棒支持セル32aによって支持され、下側格子構造物18bの燃料棒支持セル32bによって両側の側面で支持されている。そして上側格子構造物18aのセル34aを支持されずに貫通して延びる燃料棒は、下側格子構造物18bの燃料棒支持セル30bによって4つの側面で支持されている。
【0028】
上側格子構造物18aのセルと下側格子構造物18bのセルとの重なりは図10における横断面図に示されている。燃料集合体の各燃料棒はそれぞれ4つの側面で支持されている。各燃料棒の4つの側面における支持は、(a)上側格子構造物における燃料棒支持セル30aによって、あるいは(b)下側格子構造物における燃料棒支持セル30bによって、あるいは(c)上側格子構造物における燃料棒支持セル32aと下側格子構造物における燃料棒支持セル32bとによって、または(d)上側格子構造物18aのコーナーの燃料棒支持セル36aと下側格子構造物18bのコーナーの燃料棒支持セル36bとによって、または(e)上側格子構造物の周辺燃料棒支持セル38aと下側格子構造物の周辺燃料棒支持セル38bとによって行われる。
【0029】
図11は、3本の燃料棒の支持、即ち上側格子構造物18aの支持セル30aによる支持(1)、支持セル32aと支持セル32bとによる支持(2)および下側格子構造物18bの支持セル30bによる支持(3)を示しているスペーサ18の斜視図である。
【0030】
図12に示す別の実施例においては、共通周辺帯板43が周辺帯板42a、42bと置き換えられている。上側格子構造物および下側格子構造物は、図12に示されているように上側格子構造物から下側格子構造物まで垂直に延びている共通の周辺帯板43によって互いに結合されている。4つの各コーナーの燃料棒支持セルは、それぞれ各コーナーの燃料棒を支持するために共通の周辺帯板43から形成されている2個の支持用ディンプル48a、48bを有している。周辺燃料棒支持セル38aの半分および周辺燃料棒支持セル38bの半分はそれぞれ、周辺セル内における各燃料棒を支持するために共通の周辺帯板43から形成されている支持ディンプル48a、48bを有している。
【0031】
図1〜図11に示されている実施例においては、2個の格子構造物即ち上側格子構造物18aおよび下側格子構造物18bは一緒に結合されていない。スペーサ格子は、燃料棒あるいはスペーサが損傷しないように、燃料棒の軸線に対して大きく回転することを許してはならない。そのような回転は燃料棒の異なった軸方向の成長によって、あるいは燃料集合体の操作中において生ずる。大きく離れた2つの(燃料棒の軸線に対して垂直な)平面において燃料棒と接触する点を有するスペーサは、一般にそのような回転に対して抵抗する。図1〜図11に示されている実施例の分離形格子構造物18a、18bはそのような抵抗を有していないが、そのような回転を阻止するために内側ウォータチャネル44に結合されている。2つの格子構造物を共通の周辺帯板43によって1つの共通の構造物に結合することによって、図12に示されているこの実施例はその要件を回避し、大きく離れた2つの平面で燃料棒を接触することによって、スペーサ格子とウォータチャネルとの直接的な連結を許すか、両者の滑り接触を許している。
【0032】
更に別の実施例(図13〜図21)において片持ばね舌片28a、28bが、燃料棒のクリープダウンおよび/または帯板20a、22aの弛緩により生ずる振動を阻止するためにすべての燃料棒支持セルの中で燃料棒を補助的に横方向に支持する。そのような振動は燃料棒を腐食させ、点検からの早期休止を生ずる。たとえ全部のセルが、燃料棒の外径と同じ内のり幅を有する燃料棒支持セルであって、これが燃料棒と接触し支持することを許す燃料棒支持セルであっても、片持ばね舌片は格子帯板のものより低いばね定数を有している。荷重されていない位置において、各ばね舌片28a、28bは図16(B、D)に示されているように燃料棒支持セル内に配置され、角度を付けられている。ばね舌片28aは帯板20aの本体21aおよび帯板22aの本体23aに対して角度αを成してそれに一体成形されている。片持ばね舌片28は、図16(E、F)に示されているように燃料棒支持セルの中に燃料棒を位置させることによって真っ直ぐな位置に押圧される。各ばね舌片28aは格子帯板と垂直に一致しており、ばね舌片28aはこの格子帯板からほとんど「蔭」あるいは抵抗形状を生ぜず、冷却材/減速材の流れに対して最小の制限をもって延びている。
【0033】
スペーサ18の液圧抵抗は、薄い材料から成る格子帯板、片持ばね舌片および周辺帯板によって一層減少される。スペーサ18の上述の形状と組み合わせた細い材料の利用は、冷却材/減速材の流れに対する突出領域を最小にする。構造物の材料は熱処理可能なニッケル合金、ステンレス鋼あるいはジルコニウム合金である。スペーサ格子18が原子炉運転温度において高い弾性係数および降伏強さを有し、約10ミル(1ミル=1/1000インチ)の厚みをした熱処理可能なニッケル合金で作られていることが有利である。例えば1968年11月発行の文献「ソサイエティ・オブ・オートモチブ・エンジニアス・アエロスペース・マテリアル・スペシフィケーション(Society of Automotive Engineer’s Aerospace Material Specification )」No.5596 Revision Cに記載されているインコネルおよび好適にはインコネル718を使用すれば有利である。
【0034】
スペーサ集合体は仮想地震事故中に生ずる横揺れあるいは横荷重に耐えることができなければならない。そのような荷重は典型的には、交差溶接点間あるいは継手間におけるスペーサ帯板構成要素の局所的なバックリング(例えばユーラー・コラム・バックリング(Euler column buckling) )を生ずる。そのような仮想事故の後、スペーサによって維持されている燃料棒間の間隔は、冷却材がそれらの間を自由に通過できないようなところまで減少されないようにしなければならない。
【0035】
そのような荷重に抵抗することに加えて、本発明は非常に大きな強度・重量比を有している。スペーサ格子18の格子帯板20、22はねじれ無しにすべて真っ直ぐに延びており、それらの交差点間に妨害物を有していない。その結果、本発明に基づくスペーサ格子18に偏心コラム効果も応力上昇も生じない。加えて、コラムバックリング理論に応じてバックリングが生ずることが予期される場所における強度は、本発明の第3の実施例の片持ばね舌片によって増大されている。公知のスペーサは、燃料棒を支持するために一般的なディンプルおよびばねスロットの利用に頼っているので、偏心を生じおよびまたは応力が上昇する。更にインコネル好適には熱処理済みの高ニッケル合金は原子炉運転温度において非常に高い弾性係数と降伏強さを有しており、本発明のスペーサに大きなコラムバックリング抵抗を与える。
【0036】
従来のスペーサに比べての上述の利点に加えて、本発明に基づくスペーサ格子は次の理由から製造費用が安いという利点がある。即ち(a)別個のばねを使用しなくても良い。(b)非常に少数の種類の部品しか使用しない。(c)各部品が単純で安価なスタンピング工具および成形工具によって作れる。(d)真っ直ぐな帯板の利用は交差スロット間隔の精確さだけで燃料棒間の間隔を制御することを許し、これは制御を非常に容易にし、完成スペーサ集合体の点検費用を非常に安価にする。
【0037】
以上本発明の有利な実施例を図示し説明したが、当該技術者において、本発明の技術思想および請求の範囲を逸脱することなしに種々に変更できることは勿論である。
【0038】
【発明の効果】
本発明によれば、冷却材流を妨げるようなスペーサ横断面積が最小である原子炉燃料集合体のスペーサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づくスペーサを使用している沸騰水形原子炉の燃料集合体の縦断面図。
【図2】図1に示されているスペーサの上側格子構造物において、燃料棒、内側ウォータチャネルおよび外側チャネルを省略した状態の斜視図。
【図3】下側格子構造物においてほとんどの燃料棒並びに外側チャネルを省略した状態の斜視図。
【図4】上側格子構造物の一部を形成する格子帯板を示し、その図Aはその一方の帯板の側面図、図Bは図AにおけるB−B線に沿った断面図、図Cは他方の帯板の側面図、図Dは図CにおけるD−D線に沿った断面図、図Eおよび図Fは格子帯板によって支持されているスペーサ格子内における荷重された状態の燃料棒の側面図。
【図5】コーナーの燃料棒支持セルおよび周辺燃料棒支持セルを含んでいる図2におけるV−V線に沿った上側格子構造物の部分平面図。
【図6】図5におけるVI−VI線に沿った支持突起の断面図。
【図7】上側格子構造物の周辺を延びる周辺帯板の一部斜視図。
【図8】燃料棒スペーサ格子の上側格子構造物の図1におけるVIII−VIII線に沿った断面図。
【図9】燃料棒スペーサ格子の上側格子構造物の図1におけるIX−IX線に沿った断面図。
【図10】上側格子構造物の一部分と下側格子構造物の一部分との重なりを示している図1におけるX−X線に沿った断面図。
【図11】上下の両格子構造物における燃料棒支持セル内における複数の燃料棒の支持を示しているスペーサ格子の斜視図。
【図12】上下の格子構造物を結合する単一の共通の外側周辺帯板を持っているスペーサ格子の実施例の斜視図。
【図13】本発明に基づくスペーサの異なった実施例を採用した沸騰水形原子炉の燃料集合体の縦断面図。
【図14】燃料棒を支持するために用意されている片持ばね舌片を含んでいる上側格子構造物を示している図13におけるスペーサ集合体の斜視図。
【図15】片持ばね舌片を含んでいる下側格子構造物を示している図13におけるスペーサ集合体の斜視図。
【図16】図13におけるスペーサの上側格子構造物の格子帯板を示し、その図Aは一方の帯板の側面図、図Bは図AにおけるB−B線に沿った断面図、図Cは他方の帯板の側面図、図Dは図CにおけるD−D線に沿った断面図、図Eおよび図Fは格子帯板および支持格子帯板から延びている片持ばね舌片によって支持されているスペーサ格子内における荷重状態の燃料棒の側面図。
【図17】コーナーの燃料棒支持セル、周辺燃料棒支持セルおよび片持ばね舌片を含んでいる図14におけるXVII−XVII線に沿った上側格子構造物の部分平面図。
【図18】上側格子構造物を示している図13におけるXVIII−XVIII線に沿った断面図。
【図19】下側格子構造物を示している図13におけるXIX−XIX線に沿った断面図。
【図20】上側格子構造物の部分と下側格子構造物の部分との重なりを示している図13におけるXX−XX線に沿った断面図。
【図21】上下の両格子構造物内に燃料棒支持セルおよび片持ばね舌片による複数の燃料棒の支持を示している図13における実施例の斜視図。
【符号の説明】
10 沸騰水形原子炉燃料集合体
12 燃料棒
14 下側タイプレート
16 上側タイプレート
18 スペーサ格子

Claims (22)

  1. 燃料集合体が細長い多数の燃料棒を有し、これらの燃料棒が燃料集合体の下部に置かれた下側タイプレートと燃料集合体の上部に置かれた上側タイプレートとの間に支持され、
    燃料集合体の下部から燃料集合体の上部に向けて燃料棒の周りに冷却材/減速材を導くための外側チャネルが多数の燃料棒を取り囲み、
    燃料集合体の下部から燃料集合体の上部に向けてその中を通して冷却材/減速材を導くための少なくとも一つの壁を持った内側ウォータチャネルがあり、
    燃料棒を位置決めし保持するための少なくとも一つのスペーサを有し、このスペーサが上側格子構造物と下側格子構造物から構成され、
    上下の各格子構造物が、
    (a)第1組の互いに平行真っ直ぐであり、かつ平らな格子帯板と、
    (b)その中を燃料棒が貫通して延びその燃料棒に対して作用する矩形セルおよび正方形セルの格子を上側および下側格子構造物の各々に形成するために第1組の格子帯板と交差してかみ合わされている第2組の互いに平行で真っ直ぐであり、かつ上側および下側格子構造物内の同一形状を持った平らな格子帯板と、
    (c)互いに交差してかみ合わされている第1組および第2組の格子帯板の周りを延び第1組および第2組の格子帯板がそれに取り付けられ且つ複数のディンプルを有している周辺帯板とから構成され、
    前記上側格子構造物と下側格子構造物の前記格子は同一の形状を持ち、
    下側格子構造物および上側格子構造物が互いに平行に位置され、上側格子構造物における矩形のセルおよび正方形のセルの各セルが下側格子構造物における矩形のセルおよび正方形のセル各々重なり合うように互いに90°ずらして方向づけられ、上側格子構造物におけるセルおよび下側格子構造物におけるセルがそれらの中に位置されている燃料棒に共働して作用し、燃料棒を4つの側面において支持する
    ことを特徴とする沸騰水形原子炉の燃料集合体。
  2. 第1組の格子帯板が切欠きを有し、第2組の格子帯板が、燃料棒がその中を貫通して延びる矩形のセルおよび正方形のセルの格子を形成するために第1組の格子帯板の切欠きとかみ合う対応した切欠きを有していることを特徴とする請求項1記載の燃料集合体。
  3. 第1組の格子帯板の少なくとも一つが、周辺帯板における対応した凹所に結合する尖端を一端に有していることを特徴とする請求項2記載の燃料集合体。
  4. スペーサが、ステンレス鋼、ジルコニウム合金およびニッケル合金の金属群から選択された材料から成っていることを特徴とする請求項1記載の燃料集合体。
  5. ニッケル合金がインコネルであることを特徴とする請求項4記載の燃料集合体。
  6. ニッケル合金が、原子炉運転温度においてインコネルと同じ弾性係数および降伏強さを有する熱処理可能なニッケル合金であることを特徴とする請求項4記載の燃料集合体。
  7. 格子帯板が0.25mmの厚みを有していることを特徴とする請求項1記載の燃料集合体。
  8. 燃料集合体が細長い多数の燃料棒を有し、これらの燃料棒が燃料集合体の下部に置かれた下側タイプレートと燃料集合体の上部に置かれた上側タイプレートとの間に支持され、
    燃料集合体の下部から燃料集合体の上部に向けて燃料棒の周りに冷却材/減速材を導くための外側チャネルが多数の燃料棒を取り囲み、
    燃料集合体の下部から燃料集合体の上部に向けてその中を通して冷却材/減速材を導くための少なくとも一つの壁を備えた内側ウォータチャネルがあり、
    燃料棒を位置決めし保持するための少なくとも一つのスペーサを有し、このスペーサが上側格子構造物と下側格子構造物から構成され、
    上下の各格子構造物が、
    (a)第1組の互いに平行真っ直ぐであり、かつ平らな格子帯板と、
    (b)その中を燃料棒が貫通して延びその燃料棒に対して作用する矩形セルおよび正方形セルの格子を上側および下側格子構造物の各々に形成するために第1組の格子帯板と交差してかみ合わされている第2組の互いに平行真っ直ぐであり、かつ平らな格子帯板とから構成され、
    前記上側格子構造物と下側格子構造物の前記格子は同一の形状を持ち、
    スペーサが更に、上側格子構造物を形成する格子帯板の周りを延びこれに取りつけられおよび下側格子構造物を形成する格子帯板の周りを延びこれに取りつけられた共通の周辺帯板を有し、
    下側格子構造物および上側格子構造物が互いに平行に位置され、上側格子構造物における矩形のセおよび正方形のセルが下側格子構造物における矩形セルおよび正方形のセルと各々重なり合うように互いに90°ずらして方向づけられ、上側格子構造物におけるセルおよび下側格子構造物におけるセルがそれらの中に位置されている燃料棒に共働して作用し、燃料棒を4つの側面において支持することを特徴とする沸騰水形原子炉の燃料集合体。
  9. 第1組の格子帯板が切欠きを有し、第2組の格子帯板が、燃料棒がその中を貫通して延びる矩形セルおよび正方形のセルの格子を形成するために第1組の格子帯板の切欠きとかみ合う対応した切欠きを有していることを特徴とする請求項8記載の燃料集合体。
  10. 第1組の格子帯板の少なくとも一つが、周辺帯板における対応した凹所に結合する尖端を一端に有していることを特徴とする請求項9記載の燃料集合体。
  11. スペーサがステンレス鋼、ジルコニウム合金およびニッケル合金の金属群から選択された材料から成っていることを特徴とする請求項8記載の燃料集合体。
  12. ニッケル合金がインコネルであることを特徴とする請求項11記載の燃料集合体。
  13. ニッケル合金が、原子炉運転温度においてインコネルと同じ弾性係数および降伏強さを有する熱処理可能なニッケル合金であることを特徴とする請求項11記載の燃料集合体。
  14. 格子帯板が0.25mmの厚みを有していることを特徴とする請求項8記載の燃料集合体。
  15. 燃料集合体が細長い多数の燃料棒を有し、これらの燃料棒が燃料集合体の下部に置かれた下側タイプレートと燃料集合体の上部に置かれた上側タイプレートとの間に支持され、
    燃料集合体の下部から燃料集合体の上部に向けて燃料棒の周りに冷却材/減速材を導くための外側チャネルが多数の燃料棒を取り囲み、
    燃料集合体の下部から燃料集合体の上部に向けてその中を通して冷却材/減速材を導くための内側ウォータチャネルがあり、
    燃料棒を位置決めし保持するための少なくとも一つのスペーサを有し、このスペーサが上側格子構造物と下側格子構造物から構成され、
    上下の各格子構造物が、
    (a)第1組の互いに平行真っ直ぐであり、かつ平らな格子帯板と、
    (b)その中を燃料棒が貫通して延びその燃料棒に対して作用する矩形セルおよび正方形セルの格子を上側および下側格子構造物の各々に形成するために第1組の格子帯板と交差してかみ合わされている第2組の互いに平行真っ直ぐであり、かつ平らな格子帯板とから構成され、
    前記上側格子構造物と下側格子構造物の前記格子は同一の形状を持ち、
    スペーサが更に、上側格子構造物を形成する格子帯板の周りを延びこれに取りつけられおよび下側格子構造物を形成する格子帯板の周りを延びこれに取りつけられた共通の周辺帯板を有し、この共通の周辺帯板が複数の突起を有し、
    下側格子構造物および上側格子構造物が互いに平行に配置され、上側格子構造物における矩形および正方形のセルの各々が下側格子構造物における矩形および正方形のセルと各々重なり合うように互いに90°ずらして方向づけられ、第1組の格子帯板の群および第2組の格子帯板の群からの所定の格子帯板が選択セルの中の燃料棒を支持し、この所定の格子帯板が前記選択セルの中に補助サポートを形成するための片持ばね舌片を形成するようにされていることを特徴とする沸騰水形原子炉の燃料集合体。
  16. 第1組の格子帯板が切欠きを有し、第2組の格子帯板が、燃料棒がその中を貫通して延びる矩形セルおよび正方形セルの格子を形成するために第1組の格子帯板の切欠きとかみ合う対応した切欠きを有していることを特徴とする請求項15記載の燃料集合体。
  17. 第1組の格子帯板が周辺帯板における対応した凹所に結合する尖端を一端に有していることを特徴とする請求項16記載の燃料集合体。
  18. スペーサがステンレス鋼、ジルコニウム合金およびニッケル合金の金属群から選択された材料から成っていることを特徴とする請求項15記載の燃料集合体。
  19. ニッケル合金がインコネルであることを特徴とする請求項18記載の燃料集合体。
  20. ニッケル合金が原子炉運転温度においてインコネルと同じ弾性係数および降伏強さを有し熱処理可能であることを特徴とする請求項18記載の燃料集合体。
  21. 格子帯板が0.25mmの厚みを有していることを特徴とする請求項15記載の燃料集合体。
  22. 選択セルの中における燃料棒を支持する所定の格子帯板と反対側において周辺帯板にディンプルが配置されていることを特徴とする請求項15記載の燃料集合体。
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