JPH07287088A - 原子炉燃料集合体 - Google Patents
原子炉燃料集合体Info
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- JPH07287088A JPH07287088A JP7080738A JP8073895A JPH07287088A JP H07287088 A JPH07287088 A JP H07287088A JP 7080738 A JP7080738 A JP 7080738A JP 8073895 A JP8073895 A JP 8073895A JP H07287088 A JPH07287088 A JP H07287088A
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- 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
- G21C3/352—Spacer grids formed of assembled intersecting strips
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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
- G21C3/322—Means to influence the coolant flow through or around the bundles
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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
- G21C3/356—Spacer grids being provided with fuel element supporting members
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 スペーサ横断面積を最小にし、各燃料棒周り
の有効な冷却材の流れ領域を最大とする。 【構成】 燃料集合体の上下格子構造物が、第１組の互
いに平行な真っ直ぐな格子帯板と、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のセルの格
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、下側および上側の両格
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、上側と下側の両格子構造物におけるセルが燃料棒に
共働して作用し、燃料棒を４つの側面において支持す
る。
の有効な冷却材の流れ領域を最大とする。 【構成】 燃料集合体の上下格子構造物が、第１組の互
いに平行な真っ直ぐな格子帯板と、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のセルの格
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、下側および上側の両格
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、上側と下側の両格子構造物におけるセルが燃料棒に
共働して作用し、燃料棒を４つの側面において支持す
る。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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２
０ａ、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３
０ａ、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。
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２
０ａ、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３
０ａ、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。
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３２
ａの短い方の壁は燃料棒の外径に接触しない。
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３２
ａ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。
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。
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。
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。
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３４
ｂ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。
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３４
ｂ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、４８
ｂ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）。
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、４８
ｂ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１８
ｂ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。
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１８
ｂ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。
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。
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１
２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。
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１
２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１８
ａ、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４
３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。
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１８
ａ、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４
３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、２８
ｂ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２
８ａ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２
８ａ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。
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、２８
ｂ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２
８ａ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２
８ａ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 Revi
sion 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。
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 Revi
sion 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(E
uler 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。
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(E
uler 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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１
３におけるスペーサ集合体の斜視図。
ばね舌片を含んでいる上側格子構造物を示している図１
３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。
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。
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Ｘ
ＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿った上側格子構造物の部分平面
図。
セルおよび片持ばね舌片を含んでいる図１４におけるＸ
ＶＩＩ−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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 【請求項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組の互いに平行な真
っ直ぐな平らな格子帯板と、（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、（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、 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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項６】 ニッケル合金が、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。 - 【請求項７】 格子帯板が約１０ミルの厚みを有してい
ることを特徴とする請求項１記載の燃料集合体。 - 【請求項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組の互いに平行な真
っ直ぐな平らな格子帯板と、（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
帯板とから構成され、 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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項１３】 ニッケル合金が、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。 - 【請求項１４】 格子帯板が約１０ミルの厚みを有して
いることを特徴とする請求項８記載の燃料集合体。 - 【請求項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組の互いに平行な真
っ直ぐな平らな格子帯板と、（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
帯板とから構成され、 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、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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項２０】 ニッケル合金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。 - 【請求項２１】 格子帯板が約１０ミルの厚みを有して
いることを特徴とする請求項１５記載の燃料集合体。 - 【請求項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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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/212443 | 1994-03-14 | ||
| US08/212,443 US5434898A (en) | 1994-03-14 | 1994-03-14 | Nuclear fuel assembly |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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1994
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