JPH05240980A - テーパ形燃料棒を利用する燃料バンドルおよびスペーサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 沸騰水型原子炉用の核燃料バンドルにおい
て、テーパ形燃料棒と付随の改良スペーサとを含む実用
設計。 【構成】 テーパ形燃料棒は、底部大径底部管、頂部小
径頂部管、および大径管と小径管との間のベルレデュー
サをもつ。上部小径管と共に使用する上部スペーサは、
上部小径管と下部大径管の両方がセルを通り抜けるに充
分な寸法を有する。各セルに突出ているスプリングは上
部小径管を各セルに規定されているストップに対して偏
らせる。同時に、このスプリングは充分な可撓性をもっ
ていて、下部の大径管と遷移ベルレデューサは上部スペ
ーサの個々のセルを通り抜けることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、核燃料バンドル内部の
燃料棒アレイ内に配置された比較的大きい直径の底部管
と比較的小さめの直径の頂部管とを有するテーパ形燃料
棒という従来技術で提案されている概念を利用する沸騰
水型原子炉用の燃料バンドルに係る。より特定的には、
テーパ形燃料棒を燃料バンドルの頂部から取り出したり
燃料バンドルの頂部から元に戻したりすることができ
る、核燃料バンドルとその燃料バンドル内で使用するた
めの改良された上部燃料棒スペーサが開示される。

【０００２】

【従来技術の概略】１９７７年４月２２日に公開された
ウエダ(Ueda)の特開昭５２−５０４９８号には部分長の
燃料棒を有する燃料バンドルが開示されている。これら
の部分長燃料棒は並列関係に並んで、沸騰水型原子炉内
で燃料バンドルの中央に大きい中央空隙を定めている。
この部分長ロッドにより定められる大きい中央空隙は燃
料バンドルの上部二相領域にあり、円錐の形状をしてい
る。

【０００３】ウエダ(Ueda)の第一の具体例では、燃料バ
ンドルの上部にある円錐が、対応した大きな中央の円錐
状ウォーターロッドによって占められている。ウエダ(U
eda)の第二の、そして明らかに好ましい具体例ではこの
大きい中央円錐空隙はからである。この大きな中央円錐
空隙により、燃料バンドル内の蒸気の排出が可能にな
る。

【０００４】ウエダ(Ueda)によるこのデザインの目的
は、「出力ピーク」、すなわち、上部二相領域にある燃
料棒の制御棒付近の部分が燃料棒の熱限界に近いレベル
まで加熱される傾向、を抑制することができるような種
類の燃料集合体を提供することである。上記開示された
デザインの機能は、「減速材（水）と燃料の容積比をチ
ャネルボックス内の軸方向で変化させて、軸方向空隙の
分布によって生ずる上記ピークを抑制することができる
ということが特徴である。」ウエダ(Ueda)の開示はさら
に続いており、円錐状の空隙のほかに他の手段を使用す
ることができると指摘している。特に次のように示唆さ
れている。

【０００５】「さらに、軸方向で直径が変化する燃料
棒、すなわち、大きめの外径の燃料棒を燃料集合体の下
部に、そして小径の燃料棒を燃料集合体の上部に使用す
ることによって上記と同様な効果を達成することができ
る。」この提案された燃料棒の実際のデザインはまった
く開示されていない。

【０００６】

【発明の概要】沸騰水型原子炉用の核燃料バンドルにお
いて上記の従来技術で提案されたバンドルを形成するテ
ーパ形燃料棒の概念の実際の設計を開示する。この設計
は燃料バンドルと改良された付随のスペーサとを含んで
いる。燃料棒底部において対応する大きい直径の燃料ペ
レットを保持するための大きい直径の底部管と、燃料棒
の頂部において対応して小さめの直径のペレットを保持
するための小さめの直径の頂部管と、大きい直径の下部
燃料管と小さめの直径の上部燃料管との間に位置するベ
ルレデューサを有するテーパ形燃料棒を利用する。この
ベルレデューサは下部燃料管の大きい外径から上部燃料
管の小さめの外径まで次第に細くなっており、燃料棒の
大径部と小径部との間で滑らかな遷移部を形成してい
る。

【０００７】現在のスペーサの設計は燃料棒の上部小径
部分または燃料棒下部の大径部分に容易に適合させるこ
とができ、燃料バンドルの上部用にひとつのスペーサ設
計を、また燃料バンドルの下部には異なるスペーサ設計
を採用することができる。しかし、そのような燃料バン
ドルではひとつの重大な問題が生じる。すなわち、燃料
棒の大径部分が上部スペーサを通り抜けることができな
いのである。燃料バンドル集合体における現在の習慣で
は、燃料棒は頂部からバンドル中に挿入される。バンド
ルの底部から燃料棒を挿入しようとすると燃料バンドル
集合体が極めて複雑になってしまうであろう。さらに、
原子炉の運転後燃料バンドル内の燃料棒を入れ替える必
要が生じることがある。現在は、燃料バンドルの頂部か
ら取出したり挿入したりしている。底から挿入するに
は、原子炉整備装置に大きな変化が必要になるだろう
し、手順はさらに複雑に、また時間もより多くかかるよ
うになるであろう。

【０００８】テーパ形燃料棒の挿入と取出しを可能にす
る改良されたスペーサ設計を開示する。燃料棒の上部の
小さめの管部分と共に使用する改良された燃料棒スペー
サを開示する。この上部スペーサは一組（ひとつのマト
リックス）のロッド保持位置を定めており、その寸法は
充分に大きくて上部の小径管と下部の大径管の両方が各
燃料棒に対して定められたセルを通り抜けられるように
なっている。比較的広い撓み範囲を有するスプリングが
各セル内に突出ている。燃料バンドルを従来通りに組み
立てると、各セル内のスプリングは設計通りに並んだ関
係にある上部の小径管を各セルで定められているス頂部
に対して偏らせる。同時に、このスプリングは充分な可
撓性を備えているので、下部の大径管と遷移部のベルレ
デューサが上部スペーサの個々のセルを通り抜けられ
る。この改良された上部スペーサを用いると、燃料棒を
燃料バンドルから垂直上方に持上げたり、燃料バンドル
の中へ向けて垂直下方に戻したりすることができる。

【０００９】上部スペーサのス頂部は従来のスペーサの
ものより小さい。ストップの寸法が小さくなるとセル内
のスペースが広くなり、燃料棒の大径部分が通り抜けら
れるようになる。セル内に燃料棒の小径部分があり、燃
料棒がスプリングによりストップに押付けられている組
立てた状態では燃料棒はセルの中心からはずれている。
スペーサ内のセルとストップはすべて同じ向きであるの
で均一に並んだ燃料棒が得られる。

【００１０】下部スペーサとしては２つの具体例が開示
される。好ましい具体例のセルは上部スペーサのセルと
同じである。燃料棒の大径部分がこれらのストップに対
して押付けられると、燃料棒は上部スペーサ内の燃料棒
の上側部分の方向とは逆の方向でセルの中心からはずれ
る。下部スペーサのセルとストップはすべて同じ向きで
あるため、均一な並びの燃料棒が得られる。

【００１１】別の具体例の場合、ストップの寸法は上部
スペーサのストップ寸法とは異なっており、燃料棒がセ
ル内で中心に向かうように選択される。その結果、燃料
と冷却材が均一に分配された燃料バンドルが得られ、そ
のバンドルでは均一な臨界出力応答が得られ、不均一な
蒸気流の領域はないし、上部の二相領域の流れ面積が改
良される。

【００１２】

【その他の目的、特徴、効果】本発明の目的は、垂直に
直立して並んだテーパ形燃料棒（のアレイ）を利用する
燃料バンドルの実用設計を開示することである。従来技
術で提案されているテーパ形燃料棒は、上部の小さめの
直径の部分、下部の大きめの直径の部分およびその間の
滑らかな遷移部を形成するレデューサをもっている。本
発明においては改良されたスペーサを開示する。このス
ペーサは、従来技術のすべてのスペーサと同様に、燃料
棒を設計された並列配置の範囲内に偏らせるためのスト
ップをもった複数の個別のセルを定めている。しかしこ
のスペーサは、従来技術のいかなるスペーサとも違っ
て、テーパ形燃料棒を燃料バンドルの頂部から出し入れ
できるようにする特別な特徴をもっている。すなわち、
燃料バンドルの上部にあるスペーサの各セルは、燃料棒
の底部の大径部分を取り出すことができるくらいに充分
な寸法をもっている。同時に、上部スペーサの各セル内
にあるスプリングは２つの別個な設計機能をもってい
る。第一の設計機能では、このスプリングが燃料棒の上
部の小さめの直径部分をその設計された並列に並んだ配
置になるように偏らせる役割を果たす。第二の設計機能
ではスプリングが充分に撓んで、燃料棒のレデューサと
大径部分が連続して通過できるようになっている。

【００１３】本発明による燃料バンドルおよび改良され
たスペーサの利点は、燃料バンドルを逆さにすることな
く個々の燃料棒を燃料バンドルの頂部から簡便に取出し
たり戻したりできることである。本発明の別の目的は、
各燃料棒の中心がそれを取り巻くセルの中心からずれて
いても均一なロッド間隔を保持するセル配列を開示する
ことである。この配列のセルではスプリングとストップ
の向きがすべてのセルで同じである。燃料棒の中心がセ
ルの中心からずれる方向と大きさはすべてのセルで同じ
である。この配列の場合各スプリングは一本の燃料棒に
のみ作用することができる。ひとつのスプリングが隣り
合う二本の燃料棒に作用する従来技術のフェルールスペ
ーサは使うことができない。

【００１４】本発明のさらに別の目的は、テーパ形燃料
棒の上部と下部の部分の両方を完全に垂直に維持するた
めのスペーサ構成を開示することである。本発明のこの
局面によると、セルのストップとスプリングの向きは上
部スペーサと下部スペーサで同じである。上部スペーサ
の燃料棒はすべて、セルに対して同じ方向に一定の量だ
け動く。セルの中心は均一に並び、ロッドの中心も均一
に並んでおり、ロッドアレイ（列）はセルアレイに対し
てずれている。下部スペーサのひとつの具体例では、セ
ル中心アレイは燃料棒中心のアレイと一致している。も
うひとつ別の具体例ではこれらのアレイがずれている。

【００１５】現在の慣習ではスペーサはバンドルチャネ
ル内で、その中心におかれる。もし本発明のスペーサで
もこの慣習に従ったとすると、上部スペーサの燃料棒の
中心は下部スペーサの燃料棒の中心に対してずれること
になる。本発明では上部スペーサと下部スペーサとがそ
の中心位置からずれているので燃料棒中心のアレイはチ
ャネル内の中心にある。

【００１６】いずれの態様でも、下部スペーサのセルは
上部スペーサのセルに対してずれていて、燃料棒の上部
部分の中心がそれらの燃料棒の下部部分の中心の真っ直
ぐ上になるようになっている。その結果、燃料バンドル
内でテーパ形ロッドの頂部から底部まで設計された垂直
性を維持するスペーサシステムが得られる。本発明のこ
の局面の利点は、このスペーサ変位構成が同じように並
んだセルストップを有するすべてのスペーサ設計に対し
て利用することができるということである。したがっ
て、本発明の構成は、ジルカロイ(Zircalloy) フェルー
ルまたはそれらより軽量のインコネル(Inconel) グリッ
ドを有するスペーサでも機能する。

【００１７】本発明のその他の目的、特徴および利点は
以下の説明と添付の図面を参照すれば明らかになるであ
ろう。

【００１８】

【好ましい具体例の説明】図１Ａに本発明の燃料バンド
ルを示す。燃料バンドルは下部タイプレート１４、上部
タイプレート１６、およびこのバンドルを操作するため
のハンドル１８を含んでいる。従来技術と同様に、チャ
ネル２０が上部タイプレートと下部タイプレートの間に
伸びており、一群の燃料棒Ｒを取巻いている。燃料棒Ｒ
は通常縦横にアレイとして並んでいる。例としてこれら
のアレイは、７×７列〜１２×１２列のアレイのマトリ
ックスを含むことができる。実際、好ましい具体例で
は、図５と６が９×９列、図７と８が１０×１０列のア
レイである。

【００１９】従来技術で提案されている燃料棒の遷移部
分の詳細な構造は図１Ｂを参照すると最もよく理解でき
る。図１Ｂは大きめの直径の底部燃料棒管とそれより小
さい直径の上部燃料棒管との間の遷移点の部分図であ
る。当業者には分かっていることだがロッドＲは頂点と
底で閉じられている。底部管２４は一連の比較的大きい
直径のペレットを収容している。頂部管２２はそれより
は小さい直径をもつ一連のペレットを収容している。レ
デューサ２３は大径の管２４とそれより小径の管２２と
の間で遷移の不連続面のない滑らかな表面を形成してい
る。

【００２０】図１Ｂには、下部スペーサＬも示されてい
る。概略を示した下部スペーサＬは大径の管２４を互い
に離して、またチャネル構造２０から離して保つように
機能する。上部の小径管２２はスペーサＵを伴って示さ
れている。スペーサＵの機能は、小径の管を互いに離し
て、かつチャネル２０から離して保つことである。後述
するように、上部スペーサＵと下部スペーサＬはフェル
ールのアレイ（図２Ａ〜２Ｂ、図３参照）、またはイン
コネル(Inconel) グリッド構造（図４参照）を構成す
る。いずれの場合も、テーパ形ロッドＲを使用するとス
ペーサに関してある問題が生ずる。

【００２１】簡単に述べると、燃料バンドルＢの寿命が
くるまでの間燃料棒Ｒを取出したり、検査したり、およ
び／または、取替えたりする必要が生ずることがある。
そのような取出しの際には、上部タイプレート１６とハ
ンドル１８の取外しを含めて燃料バンドルの部分的な分
解が必要になることがある。その後、ロッドを燃料バン
ドルアレイから上方に持ち上げる。このように持ち上げ
る際、上部スペーサＵは２種類の機能をもつことが分か
る。

【００２２】まず、上部スペーサＵ内のスプリングは、
小径の燃料管２２をスペーサ内のストップに対して偏ら
せるのに充分な弾性をもっていなければならない。次
に、スペーサは、大径のロッド２４を取出すことができ
なければならない。燃料バンドルＢは燃料棒の取出し、
検査および／または交換のために逆さにできるというこ
とが理解できる。そうすると、下部タイプレート１４を
取出した後に燃料棒全部を通常のやり方で燃料バンドル
の底から引き出すことができる。燃料棒を取出す際その
ように逆さにする必要性を省略するのが本発明の目的で
ある。

【００２３】図２Ａ〜２Ｂには、丸いフェルールＦに関
する寸法上の解析の様子を示してある。図２Ａに示した
フェルールＦは、公称の厚さが０．０２０インチであ
り、直径０．４６０インチの燃料棒を収容する。図示の
ロッドは大きい管２４である。０．０３３インチの均一
なクリアランスが示されている。従来と同様に、フェル
ールＦには、ストップ３０とこのストップに対してロッ
ド２４を偏らせるスプリング３２が備わっている。燃料
棒Ｒの大径部分２４の均一なマトリックス配置が生じ
る。

【００２４】図２Ｂにはより大きいストップ３１を有す
るフェルールＦが示されている。大きめのストップ３１
は、小さめの直径の部分２２で０．４２０インチの直径
の燃料棒Ｒを中心に寄らせるように作られている。その
ような偏りはスプリング３２を介して生じ、その結果フ
ェルールの回りに０．０５３インチの均一なクリアラン
スが形成される。

【００２５】図２Ｃでは、図２ＢのフェルールＦ中に大
径の管２４が入っている。明らかに、大径の管（直径
０．４６０インチ）では、フェルールＦに対するクリア
ランスが０．００５５インチのみになる。さらに、当業
者には理解できるように、スプリング３２が入る余地は
ほとんどない。実際問題として、図２Ｃの設計は実現不
可能である。フェルールＦ、ストップ３１、および燃料
棒Ｒの大径管２４の直径に関して製造公差が決められて
いるので、当業者にはそのような装置では接触の障害が
起こり得ることが予測されるであろう。

【００２６】最後に、図２Ｄには折衷案を示してある。
大径部分２４のロッドＲに対する０．０４３９インチの
半径方向寸法を有するストップ３４が示されている。隣
接するスプリング３２に対するクリアランスが０．０１
８０インチになることが分かる。このようなフェルール
から大径ロッド部分２４をスプリング３２のバイアス
（偏らせる力）に抗して取出すことは実施可能である。

【００２７】そこで問題は、寸法２Ｄのフェルールが、
大径ロッド部分２４と小径ロッド部分２２に対して全体
としてどのような影響を及ぼすかということである。こ
れを図３に関連して説明する。図３には２つの並んだフ
ェルールＦが図示されている。２つのフェルールでスプ
リングとストップの向きは同じであることが分かる。特
に、上側のフェルールＦに関して、ストップ３４が一番
上にあることが分かる。下側のフェルールＦについて
は、ストップが頂点に対して同じに、かつ対称的に配置
されている。

【００２８】この向きは、本発明の好ましい具体例です
べてのスペーサセルに対して使用する。好ましい具体例
では、上部と下部のスペーサセルが同じである。図３
で、上部スペーサ内の燃料棒の小径部分は実線で示して
ある。下部スペーサ内の燃料棒の大径部分は破線で示し
てある。燃料棒の下部大径部分が上部スペーサを通して
挿入されたり引抜かれたりするときの位置も破線で示さ
れる。

【００２９】燃料棒を取囲むフェルールＦは通過する冷
却材に対して有益な流れ効果をもち得ることは公知であ
る。特に、フェルールＦは、燃料バンドル内での沸騰が
最適に起こるように水の流れを燃料棒Ｒの外面に向けさ
せるという機能を果たすことができる。図２Ｄに示した
設計クリアランスはこの所望の効果を生じる。図４に、
インコネル(Inconel) グリッド型スペーサＧを示す。こ
のインコネル(Inconel) グリッドスペーサＧはストップ
６０とスプリング部６２を含んでいる。上側のグリッド
ＧでロッドＲは小径部分２２のところでスプリング６２
によりストップ６０に対して押付けられている。図４の
下側のグリッドＧで大きい管２４の大径ロッドＲは破線
でその概略が示されている。そのようなロッドが通り抜
けるのに必要なスプリング６２の動きが示されている。
ここでも、大径管２２と小径管２４のロッドの中心のず
れが示されている。すでに示したのと同様に、大径ロッ
ド部分と小径ロッド部分２２のそれぞれの中心５１、５
２が互いにずれているいることが分かる。

【００３０】図５Ａと６Ａに円形フェルールで構成され
たスペーサに対する解決策が示されている。図５Ａは上
部スペーサを表わし、図６Ａは下部スペーサを示してい
る。いずれの位置でもチャネルの断面２０は同じであ
る。いくつかのフェルールと共にスペーサバンド４０が
示されている。また、フェルールと燃料棒の拡大図を図
５Ｂと６Ｂに示す。これらの図には、それぞれの場合の
燃料棒の中心に対するフェルールの中心のずれ分Ｘが示
されている。

【００３１】下部スペーサと上部スペーサのいずれでも
燃料棒のアレイはチャネル内の中心におかれている。燃
料棒の上部小径部分の中心はその燃料棒の下部大径部分
の中心のまっすぐ上にある。燃料棒の中心はスペーサの
セルに対してずれているから、スペーサはチャネルに対
してずれた関係になければならない。スペーサはスペー
サバンドストップ７０、７１、７２によってチャネル内
に配置されている。ロッドの中心とセルの中心の相対的
動きはこの図の垂直方向であるから、ストップ７０は上
部スペーサと下部スペーサで同じ高さである。

【００３２】図５Ａで燃料棒の直径は小さく、フェルー
ルは燃料棒の中心に対して（この図の平面内で）下方に
ずれている。頂部にあるスペーサバンドストップ７１は
底部のストップ７２より大きい。図６Ａで、下部スペー
サに対する状況は逆であり、上部のバンドストップ７３
は下部のバンドストップ７４より低い。

【００３３】このようにして、大径管２４と小径管２０
のそれぞれの中心が上下で互いに正確に重なっている。
この正確な重なりは、燃料棒が引抜かれようとしている
ときには起こり得ないことが分かる。すなわち、ロッド
Ｒの大径部分２４が上部スペーサＵ内にあるとき、上部
スペーサＵ内で下部スペーサＬに対して中心５１の移動
が生じなければならない。しかし、このようなロッドは
可撓性であることが思い起こされる。すなわち、検査の
ためにロッドを抜き取る際、ロッドが可撓性であるため
に上記の移動に適応できるのである。

【００３４】図７Ａと８Ａを参照すると、インコネル(I
nconel) グリッド型スペーサに対する解決策がまったく
同じであることが分かる。図７Ａと８Ａで側面のストッ
プ７０は上部スペーサと下部スペーサで高さが等しい。
図７Ａでは上部スペーサストップ９１はストップ９２よ
り大きいが、図８Ａでは上部スペーサストップ９１がス
トップ９４より小さい。それぞれの場合のセルと燃料棒
の拡大図を図７Ｂと８Ｂに示す。これらの図には、それ
ぞれの場合の燃料棒中心に対するセルの中心のずれＸが
示されている。

【００３５】

【別の態様の説明】別の態様において上部スペーサは好
ましい態様のものと同じである。下部スペーサはチャネ
ル内の中心におかれており、燃料棒の下側部分はセル内
の中心にある。これは従来技術と同じである。図９Ａ
は、燃料棒がフェルールの中心にあるフェルールタイプ
のスペーサを示し、図１０Ａは燃料棒がセルの中心にあ
るインコネル(Inconel) グリッドスペーサを示す。どち
らの場合もバンド上のストップは４つの側面ですべて等
しい大きさである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１Ａは、比較的大きい直径の底部と小径の頂
部とをもつ燃料棒のクラスターを収容している燃料バン
ドルの部分断面斜視図である。これらの燃料棒は、通常
通り、上部タイプレートと下部タイプレートとを有しか
つこのタイプレート間の燃料棒のクラスターの回りを取
巻いているチャネルをもっていて蒸気を発生する流体の
流れがこのチャネル内に限定されている燃料バンドル内
に入れてある。図１Ｂは燃料バンドルの中央部分の拡大
詳細図であり、数本の燃料棒の大径の底部部からそれよ
り直径の小さい上部部に移る遷移部分を示している。ま
た特に、遷移部の上にあって、上部の小径燃料棒をその
設計通りに並んだ関係に固定しているスペーサが示され
ている。

【図２】図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄは、テーパ
形のロッド内の小径管と大径管の両方を受容するような
大きさのスペーサセル（ここではジルカロイ(Zircallo
y) 製フェルールとして示してある）を作成する際の困
難性を示す寸法上の検討の図である。

【図３】図３は、小径の燃料棒と大径の燃料棒を図２Ｄ
に示した構造のフェルール内に配置したときに存在する
不均一な変位を示す２つのジルカロイ(Zircalloy) 製フ
ェルールの拡大図である。

【図４】図４は、小径の燃料棒と大径の燃料棒を図示の
構造内に配置したときの不均一な変位を示す２つのイル
コネル(Inconel) 製セルの拡大図である。

【図５】図５Ａは９×９列のアレイの上部スペーサの、
チャネルに対する変位を相対的に示す部分の図である。
図５Ｂは燃料棒の中心に対してフェルールの中心がずれ
ていることを示す拡大図である。

【図６】図６Ａは９×９列のアレイの下部スペーサの、
チャネルに対する変位を相対的に示す部分の図である。
図６Ｂは燃料棒の中心に対してフェルールの中心がずれ
ていることを示す拡大図である。

【図７】図７Ａはインコネル(Inconel) グリッド構造を
有する１０×１０列のアレイの上部スペーサの一部の図
であり、図７Ｂは燃料棒の中心に対するセル中心の相対
的なずれを示す拡大図である。

【図８】図８Ａはインコネル(Inconel) グリッド構造を
有する１０×１０列のアレイの下部スペーサの一部の図
であり、図８Ｂは燃料棒の中心に対するセル中心の相対
的なずれを示す拡大図である。

【図９】図９Ａは９×９列のアレイの下部スペーサの別
の具体例の図であり、図９Ｂは燃料棒の中心に対してセ
ルの中心がずれていることを示す拡大図である。

【図１０】図１０Ａは１０×１０列のアレイの下部スペ
ーサの別の具体例の図であり、図１０Ｂは燃料棒の中心
に対してセルの中心がずれていることを示す拡大図であ
る。

【符号の説明】

Ｂ 燃料バンドル、 Ｆ フェルール、 Ｇ インコネル(Inconel) グリッド型スペーサ、 Ｌ 下部スペーサ、 Ｒ 燃料棒、 Ｕ 上部スペーサ、 １４ 下部タイプレート、 １６ 上部タイプレート、 ２０ チャネル、 ２２ 直径の小さい頂部管、 ２３ レデューサ、 ２４ 直径の大きい底部管、 ３０、３１、３４、６０ ストップ、 ３２、６２ スプリング。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 沸騰水型原子炉用の核燃料バンドルであ
   って、 バンドルアレイを形成するよう配列されたテーパ形燃料
   棒と、 前記テーパ形燃料棒を支持すると共に前記配列のテーパ
   形燃料棒中への減速冷却材の流入を可能にする開口を規
   定している下部タイプレートと、 前記テーパ形燃料棒を直立した並列関係に維持すると共
   に前記配列の燃料棒からの蒸気と水の退出を可能にする
   開口を規定している上部タイプレートと、 前記燃料バンドルアレイを取囲んでおり、前記下部タイ
   プレートから前記上部タイプレートまで伸びていて前記
   減速冷却材の流路を前記タイプレート間の前記燃料バン
   ドルアレイの回りに限定する燃料バンドルチャネルとを
   含んでおり、前記燃料バンドルアレイ中の前記テーパ形
   燃料棒の各々が、燃料棒底部で対応する大径燃料ペレッ
   トを保持する大径底部管と、燃料棒の頂部で対応する小
   径ペレットを保持する小径頂部管とを含んでおり、前記
   核燃料バンドルが、さらに、 前記バンドルの下部にある第一のスペーサであって、前
   記スペーサにより規定されるセル内の前記大径管のとこ
   ろで前記燃料棒を設計された並列関係に維持するための
   ものであり、セルマトリックスと、前記セルマトリック
   スの前記セルの各々の内部で前記大径管を偏らせて設計
   された並列関係にする少なくともひとつのスプリングと
   を含んでいる第一スペーサと、 前記バンドルの上部にある第二のスペーサであって、前
   記スペーサにより規定されるセル内の前記小径管のとこ
   ろで前記燃料棒を設計された並列関係に維持するための
   ものであり、セルマトリックスと、前記セルアレイの前
   記セルの各々の内部で前記小径管を偏らせて設計された
   並列関係にする少なくともひとつのスプリングとを含ん
   でいる第二スペーサと、を組合わせて含んでおり、前記
   第二スペーサの前記セルマトリックスの各セルは、前記
   テーパ形燃料棒の前記上部小径管を保持および受容する
   寸法となっており、前記第二スペーサの前記セルマトリ
   ックスの各々は、前記テーパ形燃料棒の前記大径管を前
   記セルを通して取出すことができる寸法をもっており、
   前記第二スペーサの各セルに付随しているスプリング手
   段は第一と第二のバイアス位置をもっており、前記第一
   バイアス位置は前記セル内で前記燃料棒の前記小径管を
   偏らせてその設計された並列関係にするためのものであ
   り、前記第二バイアス位置は、前記燃料棒の前記大径部
   を、前記第二スペーサの前記セルマトリックスの前記セ
   ルを通して動かすことによって、前記燃料棒を前記燃料
   バンドルから上方に向かって取出したり交換したりでき
   るようにするためのものである、前記核燃料バンドル。
2. 【請求項２】 前記セルマトリックスにおける前記上部
   および下部スペーサが同じ寸法であり、前記核燃料バン
   ドルがさらに、前記上部スペーサの少なくともひとつの
   セルマトリックスを前記下部スペーサに対して移動させ
   て前記下部大径燃料棒に対して前記上部小径燃料棒の中
   心を合わせる、請求項１記載の核燃料バンドル。
3. 【請求項３】 前記セルマトリックスにおける前記スペ
   ーサがジルカロイ製のフェルールからなる、請求項１記
   載の核燃料バンドル。
4. 【請求項４】 前記セルマトリックスにおける前記スペ
   ーサがインコネル製のマトリックスからなる、請求項１
   記載の核燃料バンドル。
5. 【請求項５】 前記上部スペーサが前記チャネルに対し
   て移動される、請求項１記載の核燃料バンドル。
6. 【請求項６】 沸騰水型原子炉用の核燃料バンドルと共
   に使用するスペーサ構造物であって、前記燃料バンドル
   が、 バンドルアレイを形成するよう配列されたテーパ形燃料
   棒と、 前記テーパ形燃料棒を支持すると共に前記配列のテーパ
   形燃料棒中への減速冷却材の流入を可能にする開口を規
   定している下部タイプレートと、 前記テーパ形燃料棒を直立した並列関係に維持すると共
   に前記配列の燃料棒からの蒸気と水の退出を可能にする
   開口を規定している上部タイプレートと、 前記燃料バンドルアレイを取囲んでおり、前記下部タイ
   プレートから前記上部タイプレートまで伸びていて前記
   減速冷却材の流路を前記タイプレート間の前記燃料バン
   ドルアレイの回りに限定する燃料バンドルチャネルと、 前記テーパ形燃料棒を前記チャネルに対して並列関係に
   維持するスペーサとを含んでおり、前記燃料バンドルア
   レイ中の前記テーパ形燃料棒の各々が、 燃料棒底部で対応する大径燃料ペレットを保持する大径
   底部管と、 燃料棒の頂部で対応する小径ペレットを保持する小径頂
   部管とを含んでおり、前記スペーサが、 前記バンドルの下部にある第一のスペーサであって、前
   記スペーサにより規定されるセル内の前記燃料棒の前記
   大径管のところで前記燃料棒を設計された並列関係に維
   持するためのものであり、セルマトリックスと、前記セ
   ルマトリックスの前記セル内で前記大径管を偏らせて設
   計された並列関係にする少なくともひとつのスプリング
   とを含んでいる第一スペーサと、 前記バンドルの上部にある第二のスペーサであって、前
   記スペーサにより規定されるセル内の前記燃料棒の前記
   小径管のところで前記燃料棒を設計された並列関係に維
   持するためのものであり、セルマトリックスと、前記セ
   ルアレイの前記セル内で前記大径管を偏らせて設計され
   た並列関係にする少なくともひとつのスプリングとを含
   んでいる第二スペーサとを組合わせて含んでおり、前記
   第二スペーサの前記セルマトリックスの各セルは、前記
   テーパ形燃料棒の前記上部小径管を保持および受容する
   寸法となっており、前記第二スペーサの前記セルマトリ
   ックスの各々は、前記テーパ形燃料棒の前記大径管を前
   記セルを通して取出すことができる寸法をもっており、
   前記第二スペーサの各セルに付随しているスプリング手
   段は第一と第二のバイアス位置をもっており、前記第一
   バイアス位置は前記セル内で前記燃料棒の前記小径管を
   偏らせてその設計された並列関係にするためのものであ
   り、前記第二バイアス位置は、前記燃料棒の前記大径部
   を、前記第二スペーサの前記セルマトリックスの前記セ
   ルを通して動かすことによって、前記燃料棒を前記燃料
   バンドルから上方に向かって取出したり交換したりでき
   るようにするためのものである、前記スペーサ構造物。
7. 【請求項７】 前記セルマトリックスにおける前記上部
   および下部スペーサが同じ寸法であり、前記燃料バンド
   ルがさらに、前記上部スペーサの前記ひとつのセルマト
   リックスを前記下部セルマトリックスに対して移動させ
   て前記下部大径燃料棒に対して前記上部小径燃料棒の中
   心を合わせる、請求項６記載のスペーサ構造物。
8. 【請求項８】 前記セルマトリックスにおける前記スペ
   ーサがジルカロイ製のフェルールからなる、請求項６記
   載のスペーサ構造物。
9. 【請求項９】 前記セルマトリックスにおける前記スペ
   ーサがインコネル製のマトリックスからなる、請求項６
   記載のスペーサ構造物。
10. 【請求項１０】 前記上部スペーサが前記チャネルに対
    して移動される、請求項６記載のスペーサ構造物。