JPH0694874A - 核燃料集合体のスペーサスリーブ - Google Patents
核燃料集合体のスペーサスリーブInfo
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- JPH0694874A JPH0694874A JP4271116A JP27111692A JPH0694874A JP H0694874 A JPH0694874 A JP H0694874A JP 4271116 A JP4271116 A JP 4271116A JP 27111692 A JP27111692 A JP 27111692A JP H0694874 A JPH0694874 A JP H0694874A
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/34—Spacer grids
- G21C3/344—Spacer grids formed of assembled tubular elements
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/33—Supporting or hanging of elements in the bundle; Means forming part of the bundle for inserting it into, or removing it from, the core; Means for coupling adjacent bundles
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/336—Spacer elements for fuel rods in the bundle
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 核燃料集合体において核燃料棒を配置し保持
するスペーサスリーブを提供する。 【構成】 このスペーサスリーブは内壁と外壁を有し、
下端部から上端部まで伸長する高さを持ち、燃料棒の周
囲に配置し、管状部材の高さに沿って抑制されない冷却
水の流路を形成する。この流路は、燃料棒被覆と管状部
材の内壁の間に形成される流動断面積を持つ。管状部材
から抑制されない流動面積内部へ薄肉タブを伸長させ、
燃料棒被覆の一部に固定する。
するスペーサスリーブを提供する。 【構成】 このスペーサスリーブは内壁と外壁を有し、
下端部から上端部まで伸長する高さを持ち、燃料棒の周
囲に配置し、管状部材の高さに沿って抑制されない冷却
水の流路を形成する。この流路は、燃料棒被覆と管状部
材の内壁の間に形成される流動断面積を持つ。管状部材
から抑制されない流動面積内部へ薄肉タブを伸長させ、
燃料棒被覆の一部に固定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原子炉の燃料要素に関
し、さらに詳しくは、通常は燃料要素の長さに沿って所
定の距離に配置して燃料要素の横方向の支持および間隔
配置を提供し、かつ燃料要素を固定位置に維持するブレ
ース、スペーサ、または支持格子に関する。
し、さらに詳しくは、通常は燃料要素の長さに沿って所
定の距離に配置して燃料要素の横方向の支持および間隔
配置を提供し、かつ燃料要素を固定位置に維持するブレ
ース、スペーサ、または支持格子に関する。
【０００２】
【従来の技術】原子炉の炉心は、一般に燃料棒を集めて
燃料集合体とした形で核燃料を含む。各燃料集合体は機
械的に通常同一であり、したがって相互に交換すること
ができる。複数の燃料集合体群を１つのマトリックスに
配列して、制御された核分裂反応が可能な炉心を形成す
る。
燃料集合体とした形で核燃料を含む。各燃料集合体は機
械的に通常同一であり、したがって相互に交換すること
ができる。複数の燃料集合体群を１つのマトリックスに
配列して、制御された核分裂反応が可能な炉心を形成す
る。
【０００３】各燃料棒は一般に、直径約０．４インチ、
長さ８ないし１５フィートの細長い部材であり、通常積
み重ねた燃料ペレットを管状クラッドで被覆した形で燃
料を含んでいる。燃料集合体を構成する燃料棒をひとつ
に集めて縦に伸長する多数の部材を形成し、これらを２
つの平行端板つまり上下タイプレートによって縦方向に
支持する。これらのプレートは通常、タイロッドまたは
その他の構造要素によって相互に接続されている。
長さ８ないし１５フィートの細長い部材であり、通常積
み重ねた燃料ペレットを管状クラッドで被覆した形で燃
料を含んでいる。燃料集合体を構成する燃料棒をひとつ
に集めて縦に伸長する多数の部材を形成し、これらを２
つの平行端板つまり上下タイプレートによって縦方向に
支持する。これらのプレートは通常、タイロッドまたは
その他の構造要素によって相互に接続されている。
【０００４】各燃料集合体または燃料バンドルは、非燃
料支持部材も含んでいる。例えば、核分裂速度の制御を
補助する制御棒用の流路を形成する案内管、炉心計測用
の計装管、スペーサ捕獲棒、および集合体における中性
子の減速を調整するウォータロッドがある。隣接する燃
料棒相互の間隔は、冷却材および／または減速材がその
中を循環できる流路になる。軽水炉の場合、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
向の支持および間隔配置は、スペーサまたはスペーサグ
リッドによって提供される。
料支持部材も含んでいる。例えば、核分裂速度の制御を
補助する制御棒用の流路を形成する案内管、炉心計測用
の計装管、スペーサ捕獲棒、および集合体における中性
子の減速を調整するウォータロッドがある。隣接する燃
料棒相互の間隔は、冷却材および／または減速材がその
中を循環できる流路になる。軽水炉の場合、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
向の支持および間隔配置は、スペーサまたはスペーサグ
リッドによって提供される。
【０００５】燃料集合体または燃料バンドルは、加圧水
炉、沸騰水炉、高温ガス冷却炉、またはその他のタイプ
の炉のいずれでも、通常およびその他の運転中に、理想
的には振動が無く、かつ曲がりやその他の運動が抑制さ
れるように、燃料棒を固定位置に維持する機能を部分的
に果たしている。また、燃料棒を固定位置に維持するこ
とによって、適切な冷却および中性子の減速が達成され
る。燃料集合体または燃料バンドル内で燃料棒を固定位
置に維持するのを助け、それによって燃料の適切な冷却
を促進する装置が、スペーサである。
炉、沸騰水炉、高温ガス冷却炉、またはその他のタイプ
の炉のいずれでも、通常およびその他の運転中に、理想
的には振動が無く、かつ曲がりやその他の運動が抑制さ
れるように、燃料棒を固定位置に維持する機能を部分的
に果たしている。また、燃料棒を固定位置に維持するこ
とによって、適切な冷却および中性子の減速が達成され
る。燃料集合体または燃料バンドル内で燃料棒を固定位
置に維持するのを助け、それによって燃料の適切な冷却
を促進する装置が、スペーサである。
【０００６】横方向の支持を提供するスペーサまたはス
ペーサグリッドは一般に、燃料棒の軸方向の膨脹差に順
応するように設計される。燃料棒がスペーサグリッドに
対してある程度滑動できるようにするために最もよく使
用されるのは、スペーサグリッドに組み込まれたばねで
ある。設計によっては、照射中の燃料棒の軸長の微小変
化に順応して、スペーサグリッドが軸方向に少しだけ自
由に動くようにしたものもある。
ペーサグリッドは一般に、燃料棒の軸方向の膨脹差に順
応するように設計される。燃料棒がスペーサグリッドに
対してある程度滑動できるようにするために最もよく使
用されるのは、スペーサグリッドに組み込まれたばねで
ある。設計によっては、照射中の燃料棒の軸長の微小変
化に順応して、スペーサグリッドが軸方向に少しだけ自
由に動くようにしたものもある。
【０００７】スペーサを燃料棒や燃料集合体の構造部材
に固定的に接続すると、燃料棒の成長や隣接棒の熱膨脹
による軸方向の相対的運動のために、燃料棒に局部的な
ゆがみや曲がりが生じることがある。
に固定的に接続すると、燃料棒の成長や隣接棒の熱膨脹
による軸方向の相対的運動のために、燃料棒に局部的な
ゆがみや曲がりが生じることがある。
【０００８】スペーサを規則的な間隔で配置することに
よって、スペーサは燃料棒の間隔を燃料集合体の長さに
沿って保持する。スペーサは一般にジルコニウム合金薄
板材から形成され、またインコネルまたはステンレス鋼
から形成される場合もあり、比較的多数の異なった複雑
な形状の帯板を手動的にひとつに合わせた後で溶接して
作成される。ときには、短く切った細管をその縁部に沿
って相互に溶接して使用する。スペーサは卵容器（egg
crate ）の形状を持ち、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／またはばねを含
む。こうして、ばねおよびディンプルは燃料棒をその適
切な横方向の位置に保持する。しかし、照射の影響でば
ねは伸びて緩む傾向があり、そのために燃料棒のピッチ
（つまり棒相互の間隔）に望ましくない変化が生じた
り、燃料棒とばねおよびディンプルとの間に隙間または
空間が生じ、燃料棒および／またはスペーサグリッドが
振動するおそれが増大する。このような隙間や燃料棒の
ピッチの変化、振動などは燃料棒のフレッチングや破損
を引き起こすおそれがある。
よって、スペーサは燃料棒の間隔を燃料集合体の長さに
沿って保持する。スペーサは一般にジルコニウム合金薄
板材から形成され、またインコネルまたはステンレス鋼
から形成される場合もあり、比較的多数の異なった複雑
な形状の帯板を手動的にひとつに合わせた後で溶接して
作成される。ときには、短く切った細管をその縁部に沿
って相互に溶接して使用する。スペーサは卵容器（egg
crate ）の形状を持ち、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／またはばねを含
む。こうして、ばねおよびディンプルは燃料棒をその適
切な横方向の位置に保持する。しかし、照射の影響でば
ねは伸びて緩む傾向があり、そのために燃料棒のピッチ
（つまり棒相互の間隔）に望ましくない変化が生じた
り、燃料棒とばねおよびディンプルとの間に隙間または
空間が生じ、燃料棒および／またはスペーサグリッドが
振動するおそれが増大する。このような隙間や燃料棒の
ピッチの変化、振動などは燃料棒のフレッチングや破損
を引き起こすおそれがある。
【０００９】ばねは必然的に燃料被覆と接触し、たとえ
ばねが緩まなくともフレッチングを引き起こすおそれが
ある。また、燃料を照射すると、燃料棒は「クリープダ
ウン」として知られる収縮または直径の減少を生じ、そ
の結果、燃料棒の被覆とばねまたはディンプルとの間に
隙間ができ、これがさらに燃料棒のフレッチングの原因
になる。
ばねが緩まなくともフレッチングを引き起こすおそれが
ある。また、燃料を照射すると、燃料棒は「クリープダ
ウン」として知られる収縮または直径の減少を生じ、そ
の結果、燃料棒の被覆とばねまたはディンプルとの間に
隙間ができ、これがさらに燃料棒のフレッチングの原因
になる。
【００１０】接触している燃料棒とスペーサの間のごく
わずかな相対的反復運動だけでも、燃料被覆のフレッチ
ングを引き起こすおそれがあるので、そうした相対的運
動は最小限にくいとめることが望ましい。したがって、
スペーサの設計には、燃料棒、特に燃料被覆の熱膨張に
よる荷重、およびそうした膨脹に伴う引張り荷重を考慮
する必要がある。
わずかな相対的反復運動だけでも、燃料被覆のフレッチ
ングを引き起こすおそれがあるので、そうした相対的運
動は最小限にくいとめることが望ましい。したがって、
スペーサの設計には、燃料棒、特に燃料被覆の熱膨張に
よる荷重、およびそうした膨脹に伴う引張り荷重を考慮
する必要がある。
【００１１】スペーサは薄肉部材とすべきであり、断面
積は最小限としなければならない。減速材および冷却材
の流動にとって無視できるほど小さくすることが理想で
ある。流動面積を減少するようなスペーサの設計は、流
動抵抗を増大し、冷却材の流動を抑制し、望ましくない
圧力低下を生じる。したがって、スペーサのそのような
特定の物理的形状は、局部的または全体的に望ましくな
い流動の分布変化、抑制、またはひずみを生じるおそれ
がある。
積は最小限としなければならない。減速材および冷却材
の流動にとって無視できるほど小さくすることが理想で
ある。流動面積を減少するようなスペーサの設計は、流
動抵抗を増大し、冷却材の流動を抑制し、望ましくない
圧力低下を生じる。したがって、スペーサのそのような
特定の物理的形状は、局部的または全体的に望ましくな
い流動の分布変化、抑制、またはひずみを生じるおそれ
がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】一般に、スペーサの製
作は、個々の部品を整形し、これらの部品を組み立て、
溶接してスペーサグリッドを形成するのに、多くの労力
を必要とする。これらの作業の多くは自動化することが
できる。しかし、スペーサの製作、組立および溶接を自
動化してもなお、燃料棒をスペーサに通し、燃料バンド
ルを形成するのに多くの労力が必要である。スペーサの
設計を単純化しても、スペーサと燃料棒の組立作業は複
雑であり、時間と費用がかかる。スペーサの設計がばね
および／またはディンプルを含む限り、単純組立技術で
も非常に労働集約的な作業になる。製作費はかなり高く
なり、原子炉構成部品に適用される厳しい品質管理基準
に照らすと特にそうなる。スペーサ設計や燃料棒とスペ
ーサの組立部品にばねまたはディンプルが含まれる場
合、燃料棒を燃料バンドルに組み立てる際に、燃料棒の
被覆の表面にこすり傷や破損がしばしば生じ、運転前の
品質管理試験や点検時の燃料集合体の不合格の原因にな
ったり、原子炉の運転中に燃料棒の被覆破損につながる
おそれがある。
作は、個々の部品を整形し、これらの部品を組み立て、
溶接してスペーサグリッドを形成するのに、多くの労力
を必要とする。これらの作業の多くは自動化することが
できる。しかし、スペーサの製作、組立および溶接を自
動化してもなお、燃料棒をスペーサに通し、燃料バンド
ルを形成するのに多くの労力が必要である。スペーサの
設計を単純化しても、スペーサと燃料棒の組立作業は複
雑であり、時間と費用がかかる。スペーサの設計がばね
および／またはディンプルを含む限り、単純組立技術で
も非常に労働集約的な作業になる。製作費はかなり高く
なり、原子炉構成部品に適用される厳しい品質管理基準
に照らすと特にそうなる。スペーサ設計や燃料棒とスペ
ーサの組立部品にばねまたはディンプルが含まれる場
合、燃料棒を燃料バンドルに組み立てる際に、燃料棒の
被覆の表面にこすり傷や破損がしばしば生じ、運転前の
品質管理試験や点検時の燃料集合体の不合格の原因にな
ったり、原子炉の運転中に燃料棒の被覆破損につながる
おそれがある。
【００１３】したがって、スペーサが照射によって緩む
ばねやディンプルまたは同様の接触装置を含まないよう
にすれば、有益である。
ばねやディンプルまたは同様の接触装置を含まないよう
にすれば、有益である。
【００１４】また、スペーサとこれに接触する燃料棒の
被覆との間の相対的反復運動を制限することも有益であ
る。
被覆との間の相対的反復運動を制限することも有益であ
る。
【００１５】さらに、各スペーサと燃料棒の間の実際の
物理的接続を機械的ではなく、溶接、溶着、または接着
による接続とすることによって、燃料被覆のスペーサに
よるフレッチングの可能性を防止すれば、別の利点とな
る。
物理的接続を機械的ではなく、溶接、溶着、または接着
による接続とすることによって、燃料被覆のスペーサに
よるフレッチングの可能性を防止すれば、別の利点とな
る。
【００１６】また、冷却材の流動を妨害するスペーサの
横断表面積を最小限にすることによって、各燃料棒の周
囲の冷却材の有効流動面積を最大にすれば、さらに別の
利点となる。
横断表面積を最小限にすることによって、各燃料棒の周
囲の冷却材の有効流動面積を最大にすれば、さらに別の
利点となる。
【００１７】さらに、燃料被覆とそのスペーサの間にお
ける燃料棒の長さに沿った冷却材（例えば水または蒸
気）の妨げの無い自由な流動、および隣接スペーサ相互
間の中心部を無制約の状態に維持することによる、この
中心部における冷却材の妨げの無い自由な流動を効果的
に提供することによって、燃料棒スペーサ付きの完成し
た燃料集合体の流動特性を向上することができれば、も
う１つの利点となる。
ける燃料棒の長さに沿った冷却材（例えば水または蒸
気）の妨げの無い自由な流動、および隣接スペーサ相互
間の中心部を無制約の状態に維持することによる、この
中心部における冷却材の妨げの無い自由な流動を効果的
に提供することによって、燃料棒スペーサ付きの完成し
た燃料集合体の流動特性を向上することができれば、も
う１つの利点となる。
【００１８】さらに、燃料集合体の中性子的および熱的
性能に影響を及ぼすおそれのある燃料棒のピッチの変化
を最小限にくいとめるために、スペーサ構造の半径方向
の変化を最小限に止めることもまた、別の利点となる。
性能に影響を及ぼすおそれのある燃料棒のピッチの変化
を最小限にくいとめるために、スペーサ構造の半径方向
の変化を最小限に止めることもまた、別の利点となる。
【００１９】さらになお、スペーサを中性子断面積が小
さく、質量の小さい材料で形成することも、別の利点と
なる。
さく、質量の小さい材料で形成することも、別の利点と
なる。
【００２０】また、各燃料棒をその燃料棒と一体的に維
持されたその燃料棒専用のスペーサに接続すれば、利点
となる。
持されたその燃料棒専用のスペーサに接続すれば、利点
となる。
【００２１】また、全ての燃料棒／スペーサを機械的に
同一にすれば、利点となる。
同一にすれば、利点となる。
【００２２】さらに、スペーサを相互に固定的に接続す
るのではなく、軸方向に自由に動けるようにしておき、
それによって隣接燃料棒相互間の燃料棒の成長や熱膨脹
の差に順応できるようにすれば、利点となる。
るのではなく、軸方向に自由に動けるようにしておき、
それによって隣接燃料棒相互間の燃料棒の成長や熱膨脹
の差に順応できるようにすれば、利点となる。
【００２３】また、スペーサを燃料集合体のタイロッ
ド、スペーサ捕獲棒、案内管、またはその他の構造部材
に接続しないことにより、燃料棒の軸方向の運動が制約
されず、軸方向の力が燃料棒に働かず、したがって燃料
棒の曲りが最小限となるようにすれば、利点となる。
ド、スペーサ捕獲棒、案内管、またはその他の構造部材
に接続しないことにより、燃料棒の軸方向の運動が制約
されず、軸方向の力が燃料棒に働かず、したがって燃料
棒の曲りが最小限となるようにすれば、利点となる。
【００２４】さらに、スペーサと燃料棒被覆の間の距
離、および隣接スペーサ相互間の距離を変えることな
く、クリープによる燃料棒の直径の減少に順応するよう
にスペーサの一部を変形することができれば、利点とな
る。
離、および隣接スペーサ相互間の距離を変えることな
く、クリープによる燃料棒の直径の減少に順応するよう
にスペーサの一部を変形することができれば、利点とな
る。
【００２５】さらに、フレッチングを生じるおそれのあ
るスペーサ部品に燃料棒の表面を露出させず、フレッテ
イングが発生する場合には、これをスペーサに発生さ
せ、燃料棒には発生しないようにすれば、別の利点とな
る。
るスペーサ部品に燃料棒の表面を露出させず、フレッテ
イングが発生する場合には、これをスペーサに発生さ
せ、燃料棒には発生しないようにすれば、別の利点とな
る。
【００２６】また、前記の利点の全てを有するスペーサ
を、従来のスペーサより安価で製作、試験、および検査
することができ、同時に総合的品質および信頼性を向上
することができれば、さらに別の利点となる。
を、従来のスペーサより安価で製作、試験、および検査
することができ、同時に総合的品質および信頼性を向上
することができれば、さらに別の利点となる。
【００２７】さらに、先行技術のように燃料棒をスペー
サグリッドへに挿入して組み合わせる方法を使用せず、
スペーサを燃料棒の周囲のスリーブに着脱できるように
することは、別の利点となる。
サグリッドへに挿入して組み合わせる方法を使用せず、
スペーサを燃料棒の周囲のスリーブに着脱できるように
することは、別の利点となる。
【００２８】さらに、燃料棒を傷付けることなく、個々
の燃料棒を次々に上に積み重ねるだけで、各燃料棒およ
びその一体的スペーサを燃料バンドルに組み立てること
ができるようにすることは、さらに別の利点となる。
の燃料棒を次々に上に積み重ねるだけで、各燃料棒およ
びその一体的スペーサを燃料バンドルに組み立てること
ができるようにすることは、さらに別の利点となる。
【００２９】
【課題を解決するための手段】本発明のこれらの目的
は、内壁と外壁を有し、下端部から上端部まで伸長する
高さを持ち、燃料棒の周囲に配置され、管状部材の高さ
に沿って制約の無い自由な冷却材の流路を燃料棒被覆と
管状部材の内壁との間に形成する薄壁の管状部材と、薄
壁の管状部材から無制約の冷却材の流動面積内へ伸長
し、燃料棒被覆の一部分に固定された薄肉たわみタブと
から成るスペーサスリーブを製作し、このスペーサスリ
ーブにより核燃料集合体における核燃料棒の配置および
制止を行なうことによって達成される。
は、内壁と外壁を有し、下端部から上端部まで伸長する
高さを持ち、燃料棒の周囲に配置され、管状部材の高さ
に沿って制約の無い自由な冷却材の流路を燃料棒被覆と
管状部材の内壁との間に形成する薄壁の管状部材と、薄
壁の管状部材から無制約の冷却材の流動面積内へ伸長
し、燃料棒被覆の一部分に固定された薄肉たわみタブと
から成るスペーサスリーブを製作し、このスペーサスリ
ーブにより核燃料集合体における核燃料棒の配置および
制止を行なうことによって達成される。
【００３０】本発明の目的はさらに、スペーサスリーブ
システムを用いた核燃料集合体を製作することによって
達成される。
システムを用いた核燃料集合体を製作することによって
達成される。
【００３１】
【実施例】本発明を図に示す実施例に基づいて説明す
る。まず図１は、外径ｄを持つスペーサスリーブ２０の
平面図である。スペーサスリーブ２０の主要部は中空の
円筒２１であり、外壁２２、内壁２４、および内向きの
タブ２６、２８、３０を有する。これらのタブは、円筒
２１の壁に所望のタブの形状の切り込みを入れ、できた
タブを内側に曲げることによって、円筒形のスペースス
リーブ２０から形成したものである。これらのタブは、
円筒２１の上下の縁部３２、３４で、円筒２１の軸を中
心として均等の角度位置に形成する。図２を見るとよく
分かるが、図１に示す内向きのタブ２６、２８、３０
は、スペーサスリーブ２０の上縁３２と下縁３４に沿っ
て、それぞれ対として形成されたタブである（２６Ａ、
２６Ｂ、２８Ａ、２８Ｂ、３０Ａ、３０Ｂ）。図２で
は、内向きのタブ３０Ａおよび３０Ｂのみが示されてお
り、タブ２６Ａ、２６Ｂ、２８Ａ、２８Ｂは破線で透視
的に示されている。図には示さないが、円筒の壁のどこ
にでも、また軸を中心として不均等の角度位置でも、任
意の個数のタブを配置することができる。また、内向き
のタブは必ずしも対として配置する必要は無い。
る。まず図１は、外径ｄを持つスペーサスリーブ２０の
平面図である。スペーサスリーブ２０の主要部は中空の
円筒２１であり、外壁２２、内壁２４、および内向きの
タブ２６、２８、３０を有する。これらのタブは、円筒
２１の壁に所望のタブの形状の切り込みを入れ、できた
タブを内側に曲げることによって、円筒形のスペースス
リーブ２０から形成したものである。これらのタブは、
円筒２１の上下の縁部３２、３４で、円筒２１の軸を中
心として均等の角度位置に形成する。図２を見るとよく
分かるが、図１に示す内向きのタブ２６、２８、３０
は、スペーサスリーブ２０の上縁３２と下縁３４に沿っ
て、それぞれ対として形成されたタブである（２６Ａ、
２６Ｂ、２８Ａ、２８Ｂ、３０Ａ、３０Ｂ）。図２で
は、内向きのタブ３０Ａおよび３０Ｂのみが示されてお
り、タブ２６Ａ、２６Ｂ、２８Ａ、２８Ｂは破線で透視
的に示されている。図には示さないが、円筒の壁のどこ
にでも、また軸を中心として不均等の角度位置でも、任
意の個数のタブを配置することができる。また、内向き
のタブは必ずしも対として配置する必要は無い。
【００３２】図３は、ウラン燃料１０４を包囲する燃料
被覆１０２を有する円筒形燃料棒１００の周囲に配置し
た状態のスペーサスリーブ２０を示す。内向きタブ３０
Ａおよび３０Ｂ（図示されないが２６Ａ、Ｂ、および２
８Ａ、Ｂも同じ）はＷの位置で燃料被覆１０２に接触
し、この位置で各タブと被覆を溶接、ろう付け、または
その他の方法で接着する。スリーブを燃料棒に固定する
ために、例えば米国特許第４，６９２，３０３号に記載
されているように、スポット溶接、レーザ溶接、電子ビ
ーム溶接、または抵抗溶接を使用することができる。パ
ッドやその他の付属物を燃料棒にろう付けすることも、
例えば米国特許第３，６７４，６３８号に記載されてい
るように、よく知られている。また、これまではあまり
使用されなかったが、拡散接着工程やその他の固体接着
工程を使用することによって、スリーブを燃料棒に取り
付けることもできる。
被覆１０２を有する円筒形燃料棒１００の周囲に配置し
た状態のスペーサスリーブ２０を示す。内向きタブ３０
Ａおよび３０Ｂ（図示されないが２６Ａ、Ｂ、および２
８Ａ、Ｂも同じ）はＷの位置で燃料被覆１０２に接触
し、この位置で各タブと被覆を溶接、ろう付け、または
その他の方法で接着する。スリーブを燃料棒に固定する
ために、例えば米国特許第４，６９２，３０３号に記載
されているように、スポット溶接、レーザ溶接、電子ビ
ーム溶接、または抵抗溶接を使用することができる。パ
ッドやその他の付属物を燃料棒にろう付けすることも、
例えば米国特許第３，６７４，６３８号に記載されてい
るように、よく知られている。また、これまではあまり
使用されなかったが、拡散接着工程やその他の固体接着
工程を使用することによって、スリーブを燃料棒に取り
付けることもできる。
【００３３】こうして、タブ３０Ａ、３０Ｂ、２６Ａ、
２６Ｂ、２８Ａ、２８Ｂを燃料被覆１０２に溶接または
接着することにより必然的に、フレッチングの原因とな
り、燃料棒の穿孔をもたらし、ひいてはそれに伴って漏
出する核反応生成物による冷却材の汚染をもたらすスペ
ーサ２０による燃料被覆１０２の摩擦は、容易には生じ
なくなり、事実上それは防止される。
２６Ｂ、２８Ａ、２８Ｂを燃料被覆１０２に溶接または
接着することにより必然的に、フレッチングの原因とな
り、燃料棒の穿孔をもたらし、ひいてはそれに伴って漏
出する核反応生成物による冷却材の汚染をもたらすスペ
ーサ２０による燃料被覆１０２の摩擦は、容易には生じ
なくなり、事実上それは防止される。
【００３４】スペーサスリーブ２０は、ジルカロイやそ
の他のジルコニウム合金のように熱中性子断面積の低い
材料から形成された薄肉部材であり、一般的には約３／
４インチから１インチの長さであるが、適用方法によっ
てそれより長くも短くもできる。スリーブの外径は通
常、特定の原子炉の型や特定の燃料棒および燃料集合体
の設計に採用されている燃料棒のピッチに等しい。
の他のジルコニウム合金のように熱中性子断面積の低い
材料から形成された薄肉部材であり、一般的には約３／
４インチから１インチの長さであるが、適用方法によっ
てそれより長くも短くもできる。スリーブの外径は通
常、特定の原子炉の型や特定の燃料棒および燃料集合体
の設計に採用されている燃料棒のピッチに等しい。
【００３５】スペーサスリーブ２０は、原子炉の運転中
に照射のために緩むばねやその他の種類の接触装置を使
用しない。したがって、燃料棒相互の間隔を維持すると
いうスペーサスリーブ２０の適切な機能の達成が、ばね
に依存しない。原子炉の運転中のクリープによる燃料棒
１００の直径の減少に対し、内向きタブ２６、２８、３
０のたわみ能力によって、溶接の完全性を損なうことな
く、対応することができる。タブを図７Ｃに示すように
アンダーカットすれば、タブはもっと柔軟性を発揮でき
るようになる。また、スペーサスリーブ２０の内壁２４
と燃料被覆１０２の間の間隔は、クリープによる燃料棒
の直径の減少に拘らず、ほぼ同一のままであることにも
注目すべきである。スペーサスリーブの直径は、照射の
影響により微小変化するだけである。燃料棒とは異な
り、スペーサスリーブはクリープによって変形せず、ス
ペーサスリーブの内径と外径の間に圧力差が無いので、
直径は減少しない。また、燃料集合体の製作後に存在す
る隣接スペーサスリーブ間の少量の遊びは、したがっ
て、集合体の寿命期間中に変化することはないと予想さ
れる。
に照射のために緩むばねやその他の種類の接触装置を使
用しない。したがって、燃料棒相互の間隔を維持すると
いうスペーサスリーブ２０の適切な機能の達成が、ばね
に依存しない。原子炉の運転中のクリープによる燃料棒
１００の直径の減少に対し、内向きタブ２６、２８、３
０のたわみ能力によって、溶接の完全性を損なうことな
く、対応することができる。タブを図７Ｃに示すように
アンダーカットすれば、タブはもっと柔軟性を発揮でき
るようになる。また、スペーサスリーブ２０の内壁２４
と燃料被覆１０２の間の間隔は、クリープによる燃料棒
の直径の減少に拘らず、ほぼ同一のままであることにも
注目すべきである。スペーサスリーブの直径は、照射の
影響により微小変化するだけである。燃料棒とは異な
り、スペーサスリーブはクリープによって変形せず、ス
ペーサスリーブの内径と外径の間に圧力差が無いので、
直径は減少しない。また、燃料集合体の製作後に存在す
る隣接スペーサスリーブ間の少量の遊びは、したがっ
て、集合体の寿命期間中に変化することはないと予想さ
れる。
【００３６】スペーサスリーブ２０は燃料棒１００の一
体的部分であるので、燃料棒１００が軸方向に運動する
と、スペーサスリーブ２０の随伴運動が生じる。こうし
て、燃料棒被覆とは対照的に、隣接スペーサスリーブは
相互間に摩擦を生じ、したがって磨耗することがある
（図５）。隣接スペーサスリーブ間の接触の面積は、燃
料棒と従来のスペーサのばねやディンプルとの間の接触
面積よりかなり大きい。したがって、磨耗があっても、
それは従来の設計で観察されるものよりずっと小さい。
さらに、スペーサスリーブの機能は燃料被覆の場合とは
異なるために、スペーサスリーブの微小磨耗はあまり問
題ではない。
体的部分であるので、燃料棒１００が軸方向に運動する
と、スペーサスリーブ２０の随伴運動が生じる。こうし
て、燃料棒被覆とは対照的に、隣接スペーサスリーブは
相互間に摩擦を生じ、したがって磨耗することがある
（図５）。隣接スペーサスリーブ間の接触の面積は、燃
料棒と従来のスペーサのばねやディンプルとの間の接触
面積よりかなり大きい。したがって、磨耗があっても、
それは従来の設計で観察されるものよりずっと小さい。
さらに、スペーサスリーブの機能は燃料被覆の場合とは
異なるために、スペーサスリーブの微小磨耗はあまり問
題ではない。
【００３７】図４ＡおよびＢは、スペーサスリーブ２０
の内壁２４と燃料棒被覆１０２の間の流動領域の断面積
を示す。図４Ｂは、被覆とスペーサスリーブの間の流動
領域に水や蒸気の妨げの無い流動が存在することを示
す。同様に、燃料棒のスペーサスリーブの長さに沿った
部分の熱伝達能力は、燃料棒の表面積全部を冷却材への
熱伝達に利用できるので、この領域が最大となる。図４
Ｂに示す妨げの無い流動領域とは対照的に、図４Ａの流
動領域の面積は、タブおよびスリーブの厚さを１０ない
し２０ミルと想定して、総流動面積の約２％にあたるタ
ブ２６Ａ、２８Ａ、および３０Ａの断面積分だけ減少す
る。各対のタブ（２６Ａ、Ｂ；２８Ａ、Ｂ；３０Ａ、
Ｂ）は、その位置がスリーブの高さに沿って相互に一致
するように配置することができるので、スペーサスリー
ブ２０は、燃料棒でスペーサの高さＨに相当する部分の
長さに沿った水および蒸気の流動抵抗が小さい。また、
スペーサスリーブ２０は冷却材の流動に対する抑制が極
小であるので、冷却材の流動の加速および減速、ならび
にスペーサスリーブの高さにおける圧力低下は、最小限
に止められる。タブは燃料棒被覆に溶接、ろう付け、ま
たはその他の方法で接着されるので、他の多くの伝熱装
置で熱を除去するために形成される冷却フィンと同様
に、燃料棒から熱を除去するのに役立つ。
の内壁２４と燃料棒被覆１０２の間の流動領域の断面積
を示す。図４Ｂは、被覆とスペーサスリーブの間の流動
領域に水や蒸気の妨げの無い流動が存在することを示
す。同様に、燃料棒のスペーサスリーブの長さに沿った
部分の熱伝達能力は、燃料棒の表面積全部を冷却材への
熱伝達に利用できるので、この領域が最大となる。図４
Ｂに示す妨げの無い流動領域とは対照的に、図４Ａの流
動領域の面積は、タブおよびスリーブの厚さを１０ない
し２０ミルと想定して、総流動面積の約２％にあたるタ
ブ２６Ａ、２８Ａ、および３０Ａの断面積分だけ減少す
る。各対のタブ（２６Ａ、Ｂ；２８Ａ、Ｂ；３０Ａ、
Ｂ）は、その位置がスリーブの高さに沿って相互に一致
するように配置することができるので、スペーサスリー
ブ２０は、燃料棒でスペーサの高さＨに相当する部分の
長さに沿った水および蒸気の流動抵抗が小さい。また、
スペーサスリーブ２０は冷却材の流動に対する抑制が極
小であるので、冷却材の流動の加速および減速、ならび
にスペーサスリーブの高さにおける圧力低下は、最小限
に止められる。タブは燃料棒被覆に溶接、ろう付け、ま
たはその他の方法で接着されるので、他の多くの伝熱装
置で熱を除去するために形成される冷却フィンと同様
に、燃料棒から熱を除去するのに役立つ。
【００３８】図５Ａは、個々の一体的スペーサスリーブ
をそれぞれに取り付けた燃料棒の１群をひとまとめにし
て燃料バンドルの一部を形成した状態の断面図である。
各スペーサスリーブは、Ｃ位置で隣接スペーサスリーブ
と接触している。燃料棒１００はスペーサスリーブの中
心位置に配置されているので、燃料棒のピッチＰは、ス
ペーサスリーブの外径ａと同じである。隣接スペーサ間
の接触部分Ｃは、図５Ｂに示されている通りである。し
たがって、フレッチングがもし発生するとしたら、燃料
被覆１０２の表面ではなく、スペーサ２０の接触表面部
Ｃに発生する。
をそれぞれに取り付けた燃料棒の１群をひとまとめにし
て燃料バンドルの一部を形成した状態の断面図である。
各スペーサスリーブは、Ｃ位置で隣接スペーサスリーブ
と接触している。燃料棒１００はスペーサスリーブの中
心位置に配置されているので、燃料棒のピッチＰは、ス
ペーサスリーブの外径ａと同じである。隣接スペーサ間
の接触部分Ｃは、図５Ｂに示されている通りである。し
たがって、フレッチングがもし発生するとしたら、燃料
被覆１０２の表面ではなく、スペーサ２０の接触表面部
Ｃに発生する。
【００３９】別の実施例では、スペーサスリーブ２０の
壁から形成される内向きのタブ２６、２８、３０を、図
８に示すように燃料棒の軸に対して斜角を成すように曲
げることができる。このように斜角を成して溶接したタ
ブ２６Ａ´、２６Ｂ´、２８Ａ´、２８Ｂ´（以上図示
せず）、３０Ａ´、３０Ｂ´は翼として機能し、冷却材
の流動にねじりや螺旋運動を与える。冷却材の流動のこ
のねじりや螺旋運動は、燃料棒から冷却材への熱伝達を
増加する。同様に、斜角を成して溶接したタブの代わり
に、あるいはそれに追加して、図９Ａおよび９Ｂに示す
ような翼６０をスリーブから伸長すると、螺旋状の流動
パターンがさらに促進される。別個のジルカロイまたは
その他の適切な合金の板片から形成した翼６０は、スリ
ーブに溶接またはろう付けする。あるいは別の方法とし
て、翼６０をスリーブから打ち抜くか、切り出すことも
できる。図９Ａおよび９Ｂに示す翼６０はスリーブから
外側を向き、燃料被覆から離れているが、燃料棒の被覆
に向かって内向きにすることもできる。
壁から形成される内向きのタブ２６、２８、３０を、図
８に示すように燃料棒の軸に対して斜角を成すように曲
げることができる。このように斜角を成して溶接したタ
ブ２６Ａ´、２６Ｂ´、２８Ａ´、２８Ｂ´（以上図示
せず）、３０Ａ´、３０Ｂ´は翼として機能し、冷却材
の流動にねじりや螺旋運動を与える。冷却材の流動のこ
のねじりや螺旋運動は、燃料棒から冷却材への熱伝達を
増加する。同様に、斜角を成して溶接したタブの代わり
に、あるいはそれに追加して、図９Ａおよび９Ｂに示す
ような翼６０をスリーブから伸長すると、螺旋状の流動
パターンがさらに促進される。別個のジルカロイまたは
その他の適切な合金の板片から形成した翼６０は、スリ
ーブに溶接またはろう付けする。あるいは別の方法とし
て、翼６０をスリーブから打ち抜くか、切り出すことも
できる。図９Ａおよび９Ｂに示す翼６０はスリーブから
外側を向き、燃料被覆から離れているが、燃料棒の被覆
に向かって内向きにすることもできる。
【００４０】図６に示す本発明の別の実施例では、スペ
ーサスリーブ２０の外表面２２に平坦な表面５０を設
け、隣接スリーブ間の接触面Ｃを増大する。隣接スリー
ブ間の接触面の表面積が増大するので、スペーサのフレ
ッチングの発生傾向がさらに低下する。
ーサスリーブ２０の外表面２２に平坦な表面５０を設
け、隣接スリーブ間の接触面Ｃを増大する。隣接スリー
ブ間の接触面の表面積が増大するので、スペーサのフレ
ッチングの発生傾向がさらに低下する。
【００４１】
【発明の効果】スペーサスリーブ相互の接続は固定的な
ものではなく、スペーサスリーブが軸方向に自由に運動
できるようになっており、燃料棒の成長および隣接燃料
棒間の熱膨脹の差に順応することができる。燃料集合体
に一般的な概して方形または六角形の燃料棒配列を維持
するために、ジルカロイまたはその他の適切な材料から
作成した帯板を、外側の燃料棒とスペーサの周囲に配置
することができる。アセンブリスリーブまたはチャネル
を用いて燃料棒配列を包囲する沸騰水型のような原子炉
では、ここで述べたスリーブを取り付けた燃料棒をチャ
ネルの内部に簡単に配置することができ、それによって
燃料棒の外側の列のスリーブがチャネルの内壁に接触
し、内部に収まる。また、スペーサが、上下タイプレー
トを接続するスペーサ捕獲棒、タイロッド、または案内
管（図示せず）に固定されていないことにも注目すべき
である。スペーサを燃料集合体のタイロッドに接続しな
いことによって、個々の燃料棒の軸方向の運動は抑制さ
れないので、燃料棒の曲がりは最小化される。
ものではなく、スペーサスリーブが軸方向に自由に運動
できるようになっており、燃料棒の成長および隣接燃料
棒間の熱膨脹の差に順応することができる。燃料集合体
に一般的な概して方形または六角形の燃料棒配列を維持
するために、ジルカロイまたはその他の適切な材料から
作成した帯板を、外側の燃料棒とスペーサの周囲に配置
することができる。アセンブリスリーブまたはチャネル
を用いて燃料棒配列を包囲する沸騰水型のような原子炉
では、ここで述べたスリーブを取り付けた燃料棒をチャ
ネルの内部に簡単に配置することができ、それによって
燃料棒の外側の列のスリーブがチャネルの内壁に接触
し、内部に収まる。また、スペーサが、上下タイプレー
トを接続するスペーサ捕獲棒、タイロッド、または案内
管（図示せず）に固定されていないことにも注目すべき
である。スペーサを燃料集合体のタイロッドに接続しな
いことによって、個々の燃料棒の軸方向の運動は抑制さ
れないので、燃料棒の曲がりは最小化される。
【００４２】以上の利点の他に、一体的なスペーサスリ
ーブを取り付けた燃料棒の燃料バンドルへの組立は、非
常に簡単である。先行技術の方法は、個々の燃料棒を１
つづつ複雑な燃料集合体のスペーサに差し込んで組み立
てていくが、その間に燃料被覆の表面がスペーサで擦ら
れ、それによってその後の燃料被覆の性能が劣化する。
燃料棒と一体的スペーサから成る燃料バンドルの組立
は、個々の燃料棒にその溶接スペーサを鉛筆のように次
々と積み重ねるだけで、簡単に達成することができ、燃
料被覆の表面を破損したり傷付ける心配が無い。
ーブを取り付けた燃料棒の燃料バンドルへの組立は、非
常に簡単である。先行技術の方法は、個々の燃料棒を１
つづつ複雑な燃料集合体のスペーサに差し込んで組み立
てていくが、その間に燃料被覆の表面がスペーサで擦ら
れ、それによってその後の燃料被覆の性能が劣化する。
燃料棒と一体的スペーサから成る燃料バンドルの組立
は、個々の燃料棒にその溶接スペーサを鉛筆のように次
々と積み重ねるだけで、簡単に達成することができ、燃
料被覆の表面を破損したり傷付ける心配が無い。
【００４３】クリープによる燃料棒の直径の減少にさら
によく順応するために、内向きに曲げたタブ２６Ａ、２
６Ｂ、２８Ａ、２８Ｂ、３０Ａ、３０Ｂを、所望の角度
αで燃料棒に接合するように整形し、切断し、あるいは
曲げることができる。角度が浅ければ浅いほど、燃料棒
はタブや燃料棒被覆に大きい応力を生じることなく直径
を変化することが容易になる。したがって、図７Ａに示
す内向きに曲げたタブ２６、２８、３０は、燃料棒被覆
１０２に対し角度αを成し、結果的に頑丈な構造とな
る。一方、図７Ｂの内向きに曲げたタブは柔軟な構造と
なる。柔軟性をさらに高めるために、内向きに曲げたタ
ブ２６、２８、３０にアンダーカットを設けることがで
きる。それにより、図７Ｃに示すようにタブを内向きに
曲げたときに、斜角を成して内向きに曲げたタブ３０の
他にたわみアーム３１ができるので、タブまたは燃料棒
被覆に生じる応力を最小限に止めながら、燃料棒の直径
の減少に順応することができる。この構造では、冷却材
の流動の抑制を最小限にするために、内側に曲げるタブ
３０の端部を燃料被覆に対し９０°に溶接することがで
きる。
によく順応するために、内向きに曲げたタブ２６Ａ、２
６Ｂ、２８Ａ、２８Ｂ、３０Ａ、３０Ｂを、所望の角度
αで燃料棒に接合するように整形し、切断し、あるいは
曲げることができる。角度が浅ければ浅いほど、燃料棒
はタブや燃料棒被覆に大きい応力を生じることなく直径
を変化することが容易になる。したがって、図７Ａに示
す内向きに曲げたタブ２６、２８、３０は、燃料棒被覆
１０２に対し角度αを成し、結果的に頑丈な構造とな
る。一方、図７Ｂの内向きに曲げたタブは柔軟な構造と
なる。柔軟性をさらに高めるために、内向きに曲げたタ
ブ２６、２８、３０にアンダーカットを設けることがで
きる。それにより、図７Ｃに示すようにタブを内向きに
曲げたときに、斜角を成して内向きに曲げたタブ３０の
他にたわみアーム３１ができるので、タブまたは燃料棒
被覆に生じる応力を最小限に止めながら、燃料棒の直径
の減少に順応することができる。この構造では、冷却材
の流動の抑制を最小限にするために、内側に曲げるタブ
３０の端部を燃料被覆に対し９０°に溶接することがで
きる。
【００４４】以上の説明は、管状燃料棒または断面が円
形の燃料棒を用いる原子炉だけに限定したが、本発明が
あらゆる種類の原子炉、炉心の設計、二酸化濃縮ウラン
以外の燃料に利用することができ、説明のために以上に
述べた以外のサイズや構成の個々の燃料要素を有するこ
とができることを、当業者は容易に理解できるであろ
う。
形の燃料棒を用いる原子炉だけに限定したが、本発明が
あらゆる種類の原子炉、炉心の設計、二酸化濃縮ウラン
以外の燃料に利用することができ、説明のために以上に
述べた以外のサイズや構成の個々の燃料要素を有するこ
とができることを、当業者は容易に理解できるであろ
う。
【００４５】本発明の前記の実施例の様々な変化例を、
特定の種類の原子炉、燃料棒の長さに沿ったスペーサの
固定位置、または特定の使用目的などに応じて容易に実
現することができる。
特定の種類の原子炉、燃料棒の長さに沿ったスペーサの
固定位置、または特定の使用目的などに応じて容易に実
現することができる。
【００４６】本発明を好適な実施例に照らして具体的に
示し説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱する
ことなく、形態および細部に様々な変化を加えることが
できることを、当業者は理解できるであろう。
示し説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱する
ことなく、形態および細部に様々な変化を加えることが
できることを、当業者は理解できるであろう。
【図１】燃料棒の管状スリーブの拡大平面図である。
【図２】図１に示す燃料棒管状スリーブの拡大側面図で
ある。
ある。
【図３】図１および図２のスリーブの拡大斜視図であ
り、最終取付位置で燃料棒に接続された状態を示す。
り、最終取付位置で燃料棒に接続された状態を示す。
【図４】Ａは図３のスペーサおよび燃料棒のＶＩＡ−Ｖ
ＩＡ線における断面図、Ｂは図３のスペーサおよび燃料
棒のＶＩＢ−ＶＩＢ線３Ｂにおける断面図である。
ＩＡ線における断面図、Ｂは図３のスペーサおよび燃料
棒のＶＩＢ−ＶＩＢ線３Ｂにおける断面図である。
【図５】Ａは組み立てられた幾つかの燃料棒とそれぞれ
の管状スリーブの位置を示す不完全な燃料集合体の拡大
断面図、Ｂは不完全な燃料集合体の一部分の斜視図であ
る。
の管状スリーブの位置を示す不完全な燃料集合体の拡大
断面図、Ｂは不完全な燃料集合体の一部分の斜視図であ
る。
【図６】燃料棒に接続された燃料棒スリーブの第２実施
例の拡大断面図である。
例の拡大断面図である。
【図７】Ａは燃料棒の表面に対して斜角を取る溶接タブ
によって燃料棒に接続された管状スリーブの拡大断面
図、Ｂは燃料棒の表面に対して斜角を取りながら接面溶
接された溶接タブ付きの別の管状スリーブの拡大断面
図、Ｃは溶接タブおよびアンダーカットの拡大部分斜視
図である。
によって燃料棒に接続された管状スリーブの拡大断面
図、Ｂは燃料棒の表面に対して斜角を取りながら接面溶
接された溶接タブ付きの別の管状スリーブの拡大断面
図、Ｃは溶接タブおよびアンダーカットの拡大部分斜視
図である。
【図８】図３に示すスリーブの斜角溶接タブを燃料棒に
接続した別の実施例を示す拡大斜視図である。
接続した別の実施例を示す拡大斜視図である。
【図９】Ａはスペーサから翼が伸長したさらに別の実施
例を示す断面図、ＢはＡに示す翼を持つスリーブの拡大
側面図である。
例を示す断面図、ＢはＡに示す翼を持つスリーブの拡大
側面図である。
２０ スペーサスリーブ ２２ 外壁 ２４ 内壁 ２６、２８、３０ タブ ６０ 翼 １００ 燃料棒 １０２ 燃料被覆 １０４ ウラン燃料
Claims (20)
- 【請求項１】 核燃料集合体で外部燃料棒被覆を有する
核燃料棒を配置し保持するスペーサスリーブにおいて、
前記スペーサスリーブが、内壁と外壁を有し、下端部か
ら上端部まで伸長する高さを持ち、燃料棒の周囲に配置
して、燃料棒被覆と管状部材の内壁との間に形成される
断面積を有する冷却材の流路を形成し、流路における高
さに沿った冷却材の流動を制約しない管状部材と、薄壁
管状部材から抑制されない流動面積内に伸長し、燃料棒
の被覆の一部分に固定される薄肉タブとから成ることを
特徴とするスペーサスリーブ。 - 【請求項２】 タブを接着によって燃料棒の被覆に固定
することを特徴とする請求項１記載のスペーサスリー
ブ。 - 【請求項３】 タブを溶接によって燃料棒の被覆に固定
することを特徴とする請求項１記載のスペーサスリー
ブ。 - 【請求項４】 スリーブを熱中性子断面積の低い材料群
から選択された材料で形成することを特徴とする請求項
３記載のスペーサスリーブ。 - 【請求項５】 タブが、それぞれ薄壁部材の内壁の周囲
に実質的に均等の角度間隔で薄壁部材の内壁から燃料棒
被覆まで伸長するように配置された多数のタブから成る
ことを特徴とする請求項４記載のスペーサスリーブ。 - 【請求項６】 タブを薄壁部材から一体的に形成する
ことを特徴とする請求項５記載のスペーサスリーブ。 - 【請求項７】 タブを薄壁部材の上端部に形成するこ
とを特徴とする請求項６記載のスペーサスリーブ。 - 【請求項８】 タブを薄壁部材の下端部に形成するこ
とを特徴とする請求項６記載のスペーサスリーブ。 - 【請求項９】 少なくとも１つのタブを薄壁部材の上
端部に形成し、少なくとも１つのタブを薄壁部材の下端
部に形成することを特徴とする請求項６記載のスペーサ
スリーブ。 - 【請求項１０】 薄壁部材から伸長する薄肉タブの少な
くとも１つを制約の無い流動面積内に冷却材の流れに対
して直角に伸長するように配置し、冷却材の流動に最小
限の量の制約を与えることを特徴とする請求項９記載の
スペーサスリーブ。 - 【請求項１１】 薄壁部材から伸長する薄肉タブの少な
くとも１つを制約の無い流動面積内に冷却材の流れに対
して交差する角度で伸長するように配置し、冷却材の流
動にねじり螺旋運動を与えることを特徴とする請求項３
記載のスペーサスリーブ。 - 【請求項１２】 管状部材が中空の円筒であることを特
徴とする請求項１１記載のスペーサスリーブ。 - 【請求項１３】 中空の円筒の外壁が、管状部材の高さ
に沿って上端部と下端部の間に伸長する少なくとも１つ
の平坦な表面を有することを特徴とする請求項１２記載
のスペーサスリーブ。 - 【請求項１４】 少なくとも１つの平坦な表面が、管状
部材の外部表面の周囲に実質的に均等の角度間隔でそれ
ぞれ配置された４つの平坦な表面であることを特徴とす
る請求項１３記載のスペーサスリーブ。 - 【請求項１５】 少なくとも１つの平坦な表面が、管状
部材の外部表面の周囲に実質的に均等の角度間隔でそれ
ぞれ配置された６つの平坦な表面であることを特徴とす
る請求項１３記載のスペーサスリーブ。 - 【請求項１６】 スリーブが燃料棒のピッチに等しい外
径を持つことを特徴とする請求項１２記載のスペーサス
リーブ。 - 【請求項１７】 スペーサスリーブが燃料棒のピッチよ
り大きい外径を持つことを特徴とする請求項１２記載の
スペーサスリーブ。 - 【請求項１８】 前記タブの１つと一体的に接続された
たわみアームを構成する少なくとも１つのアンダーカッ
トを薄壁管状部材に形成することを特徴とする請求項５
記載のスペーサスリーブ。 - 【請求項１９】 核分裂材料の周囲に燃料被覆を有する
多数の実質的に平行な燃料棒から成る原子炉の燃料集合
体において、構造要素によって接続された２つの平行な
端板によって燃料棒を縦方向に支持することと、前記各
燃料棒をスぺーサスリーブシステムによって燃料集合体
の均等な格子状の所定の横方向固定配列に配置および維
持することと、前記スペーサスリーブシステムが燃料棒
の長さに沿って規則的な間隔で配置した多数のスペーサ
スリーブから成ることと、前記スペーサスリーブシステ
ムにおいて燃料棒の長さに沿って配置される多数のスペ
ーサスリーブのそれぞれと他の燃料棒の長さに沿って配
置される他のスペーサスリーブのそれぞれを共通の平面
に配置することと、前記スペーサスリーブのそれぞれ
が、内壁と外壁を有し下端部から上端部まで伸長する高
さを持ち、燃料棒の周囲に配置して燃料棒被覆と管状部
材の内壁との間に形成される断面積を有する冷却材の流
路を形成し、流路における高さに沿った冷却材の流動を
制約しない管状部材と、薄壁管状部材から抑制されない
流動面積内に伸長し燃料棒の被覆の一部分に固定される
薄肉タブとから成ることと、前記スペーサスリーブシス
テムが燃料集合体の外周に伸長し、燃料集合体の周辺部
で前記共通平面の１つのスペーサスリーブを係合する帯
板を含むこととを特徴とする燃料集合体。 - 【請求項２０】 核分裂材料の周囲に燃料被覆を有する
多数の実質的に平行な燃料棒から成る原子炉の燃料集合
体において、構造要素によって接続された２つの平行な
端板によって燃料棒を縦方向に支持することと、前記各
燃料棒をスぺーサスリーブシステムによって燃料集合体
の均等な格子状の所定の横方向固定配列に配置および維
持することと、前記スペーサスリーブシステムが、燃料
棒の長さに沿って規則的な間隔で配置した多数のスペー
サスリーブから成ることと、前記スペーサスリーブシス
テムにおいて、燃料棒の長さに沿って配置される多数の
スペーサスリーブのそれぞれと、他の燃料棒の長さに沿
って配置される他のスペーサスリーブのそれぞれを、共
通の平面に配置することと、前記スペーサスリーブのそ
れぞれが、内壁と外壁を有し下端部から上端部まで伸長
する高さを持ち、燃料棒の周囲に配置して燃料棒被覆と
管状部材の内壁との間に形成される断面積を有する冷却
材の流路を形成し、流路における高さに沿った冷却材の
流動を制約しない管状部材と、薄壁管状部材から抑制さ
れない流動面積内に伸長し燃料棒の被覆の一部分に固定
される薄肉タブとから成ることと、前記スペーサスリー
ブシステムが燃料集合体の外周に伸長し、燃料集合体の
周辺部で前記共通平面の１つのスペーサスリーブを係合
する外側チャネルを含むこととを特徴とする燃料集合
体。
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| US07/764585 | 1991-09-24 |
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