JPH0827364B2 - 燃料集合体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、原子炉内の燃料バンドル用のチャンネルに
関し、特に、底部の厚肉断面から頂部の薄肉断面に至る
までテーパを付けたフローチャンネルを開示する。この
チャンネルは、それと一体の複数のフロートリッパ（fl
ow tripper:流れ転向手段）を備え得る。これらのフロ
ートリッパは、テーパと共に熱性能を最適にするように
作用することが好ましい。

従来の技術 燃料を装荷したときの沸騰水型原子炉内には、核分裂
性物質が存在しており、一定数の中性子を放出し得る。
寄生的中性子吸収を抑止することは先行技術において公
知である。

簡単に述べると、中性子は核分裂によって高速で放出
され、水によって低速に減速され、その際に核分裂の連
鎖反応を起こし得る。このような原子炉内で用いられる
金属製チャンネルは寄生的に中性子を吸収する。

原子炉の制御は通例、このようなチャンネルの外側で
生ずる。原子炉制御を最適にするために、チャンネルは
平らな側部を有するように形成されている。これらの側
部は制御棒の形状に適合している。

チャンネルは又、蒸気を発生させる燃料棒の周囲の予
想し得る流路に水を局限するためのものでもある。蒸気
はこのようなチャンネルの内部で発生する。

残念ながら、原子炉内に予想し得る水流を確保するた
め、チャンネルの内側と外側との間に圧力差が存在す
る。

チャンネルの内部は、支持板と先端片と下部タイ・プ
レート（下側結合板）とを経て、給水室と連通してい
る。チャンネルは先端片及び下部タイ・プレートから上
方に上側炉心格子へと延在している。水はチャンネルの
内側で燃料棒の周囲を流れ、そして蒸気を発生する。

チャンネルの外側は差圧環境となる。通例、水はチャ
ンネルの底部で転向してチャンネル相互間の隙間に達す
る。この水は低圧である。

平面状のチャンネル壁はコーナ部、即ち角部で連結さ
れており、圧力差に応じて膨出しがちである。この膨出
の傾向は、熱効果と放射とによって更にひどくなる。

寄生的中性子吸収を最小にするために、このようなチ
ャンネルは通例、ジルカロイとして知られている合金で
作成されており、原子炉環境での腐食と撓みとを防止す
るように熱処理されている。ジルカロイは、少量の鉄
と、錫と、他の合金用金属とを含有しているジルコニウ
ムの合金である。

従来このようなチャンネルは、厚さが均等の構造とさ
れており、圧力差に耐えるのに十分な量の金属で作成さ
れていた。こうしたチャンネルは、２つの板材を曲げて
Ｕ形半分とし、次いで両半分を一体に溶接することによ
って製造されている。

このようなチャンネルの補強は公知であるが、補強
は、先端片近辺と、チャンネル内の燃料棒用の下部タイ
・プレート近辺とのチャンネル部分に限られていた。チ
ャンネルの補強は従来、中性子吸収を減少させたり、中
性子減速材の排除を減少させる必要性と関連することで
はなかった。例えば、ヴィーニア（Venier）等の米国特
許番号第3715274号、及びメフォード（Mefford）等の米
国特許番号第3697376号を参照されたい。

チャンネル内側の冷却材流は、蒸気と水との混合物か
ら成っており、チャンネルの内面に一層の水が接してい
ると共に、各燃料棒の表面に一層の水が接している。チ
ャンネルの底部には蒸気は存在せず、水はチャンネル内
側の燃料棒の間の全域に充満している。燃料棒によって
発生される蒸気は利用可能な空間の一部を満たし、その
充満空間部は、蒸気がチャンネル内を上昇するにつれて
増大する。燃料棒に接する水の層の厚さは減少する。も
し燃料棒に接する水の厚さが過少になれば、過熱と熱的
不安定とが生じ得る。水は又、燃料バンドルを囲んでい
るチャンネルの内面に接する層を成して流れる。しかし
ながら、燃料棒と異なり、チャンネルは加熱されないの
で、その結果、チャンネルの内面に接する水の層は厚い
ままとなり、そして燃料バンドル出力、燃料バンドル内
への流量、及びチャンネル内の高さと比較的無関係であ
る。

既に先行技術において示唆されているように、チャン
ネルの内側にフロートリッパを設けることにより、チャ
ンネル壁面上を流れる水を燃料棒の方へそらすことがで
きる。残念ながら、従来のこのようなトリッパは、燃料
バンドルの挿入を妨げると共にチャンネル圧損を増加さ
せるものであり、チャンネル内壁からの突起と、チャン
ネル内壁への付加物とから成るものであった。

二相気水流の圧損に対する影響により、チャンネル内
側の圧損は、蒸気ボイドが最も多大となるチャンネル頂
部近辺で最大となる。原子炉の核熱水力安定性は、複合
的に二相対単相圧損比の影響を受け、この複合安定性は
二相対単相圧損比の低下につれて向上する。頂部近くで
チャンネル内側の流路断面積が増加すると、二相圧損が
減少し、核熱水力安定性が向上する。

最近の高出力密度原子炉は特有の問題を有している。
このような原子炉を制御するには可変流量が用いられて
いる。燃料サイクルの経済性を高めるために、燃料交換
の間の運転サイクルの初期に低流量を用い、又、運転サ
イクルの終わり近くで高流量を用いる。低流量時には燃
料棒に接する水の層の厚さが減少し、従って、燃料サイ
クル経済性を高めるために減少させ得る流れの量には限
度がある。

更に、最近の原子炉設計では、最大熱中性子束及び最
大局所出力はチャンネル壁に近接する燃料棒においてピ
ークに達する。フロートリッパを利用した場合に、その
効果は上述の燃料棒に対して最大となる。

原子炉では通例、燃料バンドルの上部における方が底
部におけるよりも水の量が少なく、そして蒸気の量が多
い。この水の含有量の差により、原子炉出力は原子炉の
底部に向かって最大になる。低温停止状態中の原子炉は
頂部で反応度が最も高い。これは、出力運転中、原子炉
頂部における多蒸気ボイド域内で燃料燃焼度が比較的低
く且つプルトニウム産出量が比較的多い結果である。出
力時の原子炉の底部に向かって最大となる出力と、低温
停止状態の原子炉の頂部に向かって最大となる中性子束
とは、チャンネル上部の構造材料を減らすことによって
改善され得る。

発明の要約 改良チャンネルの２つの特徴を開示する。第１の特徴
は、チャンネル上部の平均厚さの減少である。チャンネ
ルの上部ではチャンネル側面に作用する圧力差が低いの
で平均厚さを減少させ得る。この平均厚さの減少によ
り、チャンネルの上部に隣接する水の量が増加し、従っ
て、中性子の減速が促進され、蒸気ボイド反応度係数が
極めて少なくなり、軸方向出力分布が平坦になり、そし
て低温停止反応度の余裕が増大する。厚さの減少によっ
てチャンネル内側の流路断面積が増加するようにすれ
ば、二相圧損が減少する。

チャンネルの第２の特徴は、チャンネル壁の内面に切
削により設けられているフロートリッパである。これら
のフロートリッパは、チャンネル壁面上を流れる水をチ
ャンネル壁に近接する燃料棒の方へそらし、燃料バンド
ル出力を高めた運転又は冷却材流量を減少させた運転を
可能にする。フロートリッパを設けるために材料を除去
することにより、チャンネル内側の流路断面積が拡大
し、圧損が減少する。

フロートリッパはチャンネルの上部で用いられてい
る。チャンネルの下部では、水を燃料棒の方へそらせる
必要はない。フロートリッパはチャンネルの上部の平均
チャンネル厚さの減少に寄与する。

本発明の他の目的及び利点 本発明の目的は、平均壁厚を軸方向に沿って変えたチ
ャンネルを開示することである。チャンネル平均壁厚
は、圧力差が比較的大きい原子炉底部における厚い断面
から圧力差が少ない原子炉頂部における薄い断面まで漸
減している。

チャンネルのこの形状の利点は、原子炉の頂部で水の
密度が最適に高まることである。全出力時のこの比較的
高い水密度は、中性子の減速を促進し、従って、燃料バ
ンドルにおける核分裂分布を最適にし得る。

本発明の他の目的は、チャンネルの頂部に向かって平
均内側寸法が増加する側壁を備えたフローチャンネルを
開示することである。

本発明のこの特徴の利点は、頂部内側に比較的広い断
面を有しているフローチャンネルが開示されることであ
る。頂部内側のこの広い断面は、二相気水冷却材流の圧
損を減少させる。

本発明の他の目的は、フロートリッパ（流れ転向手
段）を備えたフローチャンネルを開示することである。
複数の横溝がチャンネルの内壁に切られており、これら
の流れ転向溝は、低温チャンネルの内面上を流れる水の
層を受け取ると共に、その水を高温燃料棒の方へ転向さ
せる。燃料棒の方へ転向する水は、水を要しない加熱さ
れていないチャンネルから離れ、そして高温燃料棒の方
へそれて燃料バンドルの出力性能を高める。同時に、チ
ャンネル壁から材料を除去してフロートリッパを形成す
る結果として、チャンネル平均厚さの所望の漸減が生ず
る。

本発明の他の目的は、フロートリッパを、平均壁厚の
所望の軸方向変化をもたらすのにも役立つように用いる
ことである。

先行技術において、フロートリッパは非原子力用とし
て利用されており、チャンネル内面から突出した帯状材
の形態を成していた。このようなフロートリッパは、核
燃料バンドルを囲んでいるチャンネルでは用いられなか
った。それは次の３つの理由による。（１）突出材は中
性子を吸収し、原子炉の効率を低下させる。（２）突出
材は、冷却材流に利用し得る断面積を減少させ、燃料バ
ンドルにおける圧損を増加させる。（３）突出材はチャ
ンネル内への燃料棒バンドルの挿入を妨げる。

本発明では、フロートリッパはチャンネル壁の内面か
ら材料を除去することによって形成されており、先行技
術のフロートリッパの３つの欠点は回避される。材料を
追加する代わりに除去することにより、中性子の寄生的
捕獲が減少し、冷却材流の断面積が増加し、そして燃料
棒のチャンネル内への挿入の妨げが無くなる。

本発明の他の利点は、フロートリッパが低流量時に最
も有効であることである。前述のように、最近の原子炉
設計は広範な流量を利用して原子炉効率を高める。低流
量時の燃料棒面上の水の層を考慮すると、低流量時の出
力レベルと、流量範囲とに限度がある。フロートリッパ
を用いると流量範囲を拡大し得る。

本発明の他の目的と特徴及び利点は、以下の詳述及び
添付図面を参照すれば更に明らかとなろう。

実施例 原子炉の以下の概説は、ヴィーニア（Venier）等の前
述の米国特許番号第3715274号から引用したもので、本
開示に適用し得るものである。

第１図に例示する水冷、水減速原子炉について本発明
を説明する。この原子炉システムは圧力容器10を含んで
おり、圧力容器10内に原子核連鎖反応炉心11があって、
軽水のような冷却材内に浸っている。炉心11は環状シュ
ラウド12によって囲まれており、複数の交換可能な燃料
集合体13を含んでいる。これらの燃料集合体13は相隔た
るように配設されており、圧力容器10内で上側炉心格子
14と下側炉心支持板16との間に支持されている。各燃料
集合体には先端片17が設けられており、支持板16に設け
られている支持ソケットと係合している。先端片17の端
部は支持板16を貫いて突出していると共に、複数の開口
を有して冷却材供給室19と連通している。循環ポンプ18
が供給室19内の冷却材を加圧し、冷却材は供給室から先
端片17の開口を通って押し出されて、燃料集合体13内を
上昇する。その間に冷却材の一部は蒸気に変わり、その
蒸気は分離乾燥（セパレータ・ドライア）装置20を通っ
てタービン21のような利用装置に達する。復水器22内で
生じた凝縮水はポンプ23によって、圧力容器10に給水と
して戻される。複数の制御棒24を燃料集合体13の周りに
選択的に挿入することにより、炉心の反応度を制御し得
る。複数の計装容器15が燃料集合体の間に配置されてお
り、計装容器15内には炉心の出力レベルを監視する中性
子検出器が収納されている。

第２図には燃料集合体13が示されており、燃料集合体
13は、復数の細長い燃料棒26を備えており、これらの燃
料棒26は、下部タイ・プレート（下側結合板）27と上部
タイ・プレート（上側結合板）28との間に支持されてい
る。燃料棒26は複数の燃料棒スペーサ29を貫通してお
り、これらのスペーサ29は中間支持手段として、細長い
燃料棒を相隔てて保持していると共に燃料棒の横振動を
抑制する。

燃料棒26の各々は、細長い管内にペレット状、粒状又
は粉状等の核分裂性燃料を上端及び下端プラグ30及び31
によって密封したものである。下端プラグ31は、下部タ
イ・プレート27に形成されている支持窪み32に嵌まって
支持されるようにテーパを付けて形成されている。上端
プラグ30には延長部33が形成されており、延長部33は、
上部タイ・プレート28に設けられている支持窪み34と嵌
まり合っている。

下部タイ・プレート27の支持窪み32のいくつか（例え
ば、周縁にある窪みのうちの選択されたもの）には、ね
じ山が形成されており、ねじ付き下端プラグ31を有して
いる燃料棒を支承している。同じ燃料棒の上端プラグ30
の延長部33は、上部タイ・プレート28の窪みを貫通する
ように延在していると共に、雌ねじ付き保持ナット35と
係合しているねじ山を有している。こうして、上側及び
下部タイ・プレートと、燃料棒とは、一体の構造体に形
成されている。

燃料集合体13は更に、薄壁を有している管状フローチ
ャンネル36を含んでおり、チャンネル36は、断面が実質
的に正方形であり、上部タイ・プレート27及び下部タイ
・プレート28と、スペーサ29とに滑り嵌めし得るように
構成されているので、着脱が容易である。チャンネル36
の上端に溶接されたタブ37によって、チャンネルをボル
ト38で燃料バンドルに固定し得る。

下部タイ・プレート27には先端片41が形成されてい
る。先端片41は、前述のように、支持板16（第１図）の
ソケットで燃料集合体を支持するように構成されてい
る。先端片の端には、開口39が設けられており、加圧さ
れた冷却材は、開口39に入って燃料棒の間を上方に流れ
る。

燃料集合体の間の空間25（第１図）における冷却材の
沸騰を防止するために、各燃料集合体に流入する冷却材
の一部（５％〜６％程度）を、第２図に矢印LFで示すよ
うに、燃料集合体の下部タイ・プレート27とチャンネル
36との間から隣接する空間25へ漏らして、チャンネルの
間にバイパス流を発生させる。

以上が前述の米国特許番号第3715274号から引用した
概説である。

第２図は本発明の好適な実施例を包含するように改変
された米国特許番号第3715274号のチャンネルを示す。
この好適な実施例は第13図に示されている。

第３図はチャンネル内外間の圧力差分布を示すグラフ
である。このグラフは、尺度が第２図と同程度である。

チャンネル内部の水及び流体の圧力分布は線105で示
されている。流体がチャンネルの長さに沿って上方へ進
むにつれて、流体の圧力は減少することがわかる。チャ
ンネルの開いた頂部において圧力の平衡が生ずる。即
ち、チャンネル内側の圧力と、チャンネル外側の圧力と
が等しくなる。

線107を参照して、チャンネル外側の圧力を分析する
ことができる。詳述すると、水がチャンネルの底部で下
部タイ・プレートを通り抜けるときに、水は絞られて急
速に圧力を失い、位置109に向かって圧力が低下する。
その後、水が上昇するにつれて、再び圧力が失われる。
水がチャンネルの頂部に達すると、参照番号110の所で
平衡が生ずる。

第４図を参照して、チャンネルの平らな側壁が圧力に
応じて膨出しがちであると既に指摘したことを想起され
たい。この膨出は均等厚さのチャンネルに関して予想さ
れ得る。

詳述すると、厚さ0.080インチのジルカロイで形成さ
れている均一側壁を有しており、長さ160インチで5.28
平方インチの第４図及び第２図のチャンネルについて、
撓みがプロットされている。最大撓みがチャンネルの底
部から40インチと60インチとの間の範囲で生ずることが
わかる。その後、撓みは約160インチのチャンネル全高
に向かって急減する。

前述のように、本発明は、テーパ付きチャンネルを提
供する。詳述すると、このチャンネルには、底部におけ
る壁厚の大きな断面から頂部における壁厚の小さな断面
までテーパが付けられている。簡単に述べると、チャン
ネルの全長に沿って耐力に要する厚さの材料のみが用い
られている。チャンネルのテーパは第４図の膨出曲線に
追従し得るが、製造を簡単にするために、及び底部にお
ける安定性を高めるために、最大膨出点の下方で均一厚
さが用いられている。

工学設計に精通する者なら、漸減側壁部の製造がしば
しば困難であることがわかるであろう。本チャンネルの
テーパ付けを簡単にするために、２つの特殊なテーパ付
き実施例を第５図及び第６図に示してある。

第５図はチャンネルの斜視図である。このチャンネル
は厚い角部120と、薄い側壁部130とを含んでいる。同図
からわかるように、角部120はチャンネルの全高の３分
の２にわたって延在している。これらの角部の厚さは、
側壁部130の厚さのほぼ２倍である。第５図のチャンネ
ルの残りの３分の１は角部125を含んでいる。これらの
角部は壁部130と厚さが同じである。即ち、第５図のチ
ャンネルの上側の３分の１は補強されていない。

他の実施例も同様に作用し得ることを理解されたい。
その一例が第６図の構造である。

第６図に示すチャンネルも角部と壁部とで形成されて
いる。第６図の場合には、角部140の厚さと、壁部150の
厚さとが均等である。即ち、チャンネルの下側の３分の
２を占めるこれらの部分は、チャンネルの底部で生ずる
比較的大きな圧力差に耐えるのに十分な強さを有してい
る。

チャンネルの上部の壁部155は厚さを減少させてあ
る。その厚さは下壁部150に用いた厚さの半分である。

薄い壁部155は厚い角部140によって支持されているこ
とに注意されたい。従って、壁部155をかなり薄くする
ことができる。壁部155での厚さ減少加工は、他の実施
例においてチャンネルの内壁で行ってもよく、こうする
と、圧損が減少し、核熱水力安定性が共に向上する。

第７図は厚い角部と、薄い側部とを有している本発明
の一実施例を示しており、薄い側部は横溝を有してい
る。上部における溝202は下部における溝201よりも狭い
間隔で設けられている。

第7A図は厚い角部と、薄い側部とを有している本発明
の一実施例を示しており、薄い側部は横溝を有してい
る。上部における溝212は下部における溝211よりも幅が
広い。

第８図は厚い角部と、薄い側部とを有している一実施
例を示しており、薄い側部は縦溝を有している。チャン
ネルの上部における溝312は下部における溝311よりも幅
が広い。

第９図は壁部165に連結されている厚い角部160を有し
ている本発明の一実施例を示す。壁部165はフロートリ
ッパを有している点で構造が異なっている。

詳述すると、フロートリッパを利用することは先行技
術において公知である。このようなフロートリッパはチ
ャンネルの内側壁面上の不整又はスポイラを構成してい
る。このような不整は従来、チャンネル内面上の横方向
の方形突起であり、通常は、付加された金属帯片による
ものであった。これらの金属片は、加熱されないチャン
ネルの内面に沿って上昇する膜状水流を転向させて、隣
り合っている加熱された燃料棒に向ける。

本発明では、その代わりに、チャンネル上部の内面に
斜面形の溝を切ることによってフロートリッパを形成し
ている。チャンネル壁面上を流れる水の層は、溝に流入
し、溝の上縁で燃料棒の方へ転向される。溝の下縁は、
水の層が溝に滑らかに流入し得るようにテーパが付けら
れている。このテーパは９゜（度）以下の角度を成して
いるので、流れの剥離が起こらない。上縁はチャンネル
壁厚に鋭い不連続部をもたらしており、これにより、水
はチャンネル壁から離れ去る。この水の一部は、隣り合
う燃料棒の面上に付着し、核沸騰からの遷移と燃料棒の
過熱とを防止する。フロートリッパのための材料除去は
又、構造材料の中性子吸収を減少させると共に原子炉頂
部における水素対ウラニウム比を高めるので有利であ
る。

第９図に見られるように、壁165は薄くしてあり、薄
壁165には斜面形凹み166が設けられている。これらの凹
みは方向168に沿う上昇水流を横切る方向に延在してい
る。簡単に述べると、斜面166の上縁は水をチャンネル
壁の内面からそらしてチャンネル内にある燃料棒に向け
る。

この場合、いくつかの相乗効果が得られることを認識
されたい。第１に、フロートリッパは熱性能又は遷移沸
騰性能の向上に利用される。

第２に、第１と同様に重要なこととして、フロートリ
ッパはチャンネルの上側の３分の１に設けられている。
これらのトリッパは、圧損を減少させると共に減速材対
燃料比を高めるのに最も必要な箇所に設けられている。
圧損の減少は、核熱水力安定性を共に高める。減速材対
燃料比の向上は、蒸気ボイド反応度係数、過渡性能、安
定性、軸方向出力分布及び低温停止反応度余裕を改善す
る。

第10図は他の実施例を示す。詳述すると、図示のよう
に、厚い角部170には内側フロートリッパ175が設けられ
ている。即ち、図示の実施例では、フロートリッパが側
壁165の参照番号166で示す箇所のみでなく、角部170の
参照番号175で示す箇所にも設けられている。

第９図及び第10図に示すフロートリッパの具体例を参
照すれば理解されるように、本発明のフロートリッパ
は、それらが設けられている箇所においてチャンネル断
面を拡大する。チャンネル上部におけるチャンネル断面
のこの拡大から２つの利点が得られる。

第１に、第３図のグラフから想起されるように、チャ
ンネルの上部は、チャンネル内側の圧損が最大である内
部空間を有している。更に詳述すると、最大圧損は、蒸
気体積対水体積比が最大であるチャンネル上部で発生す
る。

第９図及び第10図のチャンネル設計は、この圧損が生
じるチャンネル内部を拡大するという全体的効果を発揮
する。この拡大はチャンネル頂部における局所圧損を減
少させる傾向を有する。

第２に、チャンネル内部はフロートリッパの区域で比
較的大きな減速水容積を有している。

蒸気体積対水体積比が最大であるチャンネル上部内の
減速水容積を増加させることによって、減速材の分布が
より均等になる。これは、軸方向出力分布を平坦にし、
蒸気ボイド反応度係数を減少させ、低温停止反応度余裕
を増大することになるので、効率のより良い原子炉設計
がなされる。

第11図及び第12図は本発明の他の実施例を示す。この
実施例は厚い角部200と、中間壁部205とを含んでいる。

詳述すると、壁部205は外面に横溝を有していると共
に、内面にフロートリッパを有している。

第11図では、横溝207が側壁205の外面に形成されてお
り、同様に、フロートリッパ部209が側壁205の内面に形
成されている。

第12図にはチャンネル上部に用いた側壁を外側から示
してある。

再び第２図を参照すると、チャンネル36は好適な実施
例を備えたものとして示してある。内側フロートリッパ
209（破線で示す）はチャンネル36の上側の４分の１（1
/4）から半分（1/2）のみを占めている。即ち、チャン
ネル36の下側の４分の３（3/4）から半分（1/2）ではフ
ロートリッパを用いていない。縦溝205がチャンネル４
分の３（3/4）から半分（1/2）を占めている。フロート
リッパ及び縦溝部の長さは、燃料バンドル及びチャンネ
ルを装荷する原子炉の特性によって変わり得る。

本発明のテーパ付きチャンネル構造について様々な代
替実施例を案出し得ることは明らかであろう。

第13図は好適な実施例の斜視図である。第８図と同様
に、第13図は外側縦溝を開示する。これらの溝は薄い側
壁317に設けられていると共に、チャンネル底部から約
半分（1/2）から４分の３（3/4）、又は70インチ〜115
インチに及んでいる。フロートリッパは縦溝の上方のチ
ャンネル上部で用いられている。

第14図はチャンネル側の断面を、隣り合う燃料棒と共
に示し、フロートリッパの形状の好適な実施例を示す。
ここで、フロートリッパがチャンネル内側長さの上側半
分から４分の１のみを占めることを想起されたい。フロ
ートリッパはチャンネルの内面にテーパ付き切り込みを
付けることによって形成されている。小さなテーパ角１
により、液膜が剥離せずに表面２に沿って流れ、端縁３
に達し得る。この箇所で液膜は転向し、隣り合っている
燃料棒４に向かう。

第14図に示すように、表面２は約90度の角度で端縁３
と接合されている。これを改変した代替実施例では、第
14a図に示すように表面２が円弧５の一部で端縁３と接
合している。

内側のフロートリッパ又は溝はチャンネル長さの上側
の４分の１から半分のみにわたって配設されているの
で、チャンネルの平均厚さが全体的に漸減すると共に、
フロートリッパは、チャンネル上部のみでチャンネル側
壁に沿って流れる水膜を転向させるように作用する。

代替実施例における横溝はチャンネルの外面ではな
く、内面に存在しており、チャンネル長さの下側の半分
から４分の３に局限されている。この実施例は第９図に
示されている。

第15図では、厚い角部400がチャンネルの全長にわた
って延在している。側壁412がチャンネルの上側の３分
の１にわたって内側フロートリッパ410を有している。
同じ側壁412はその下側半分から４分の３にわたって波
形部415を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を用いた原子炉の概略図である。 第２図はチャンネル上部の内側に流れ転向溝と、チャン
ネル下部の外側に縦溝とを設けた好適な実施例を示す燃
料棒バンドル及び改良チャンネルの斜視図である。 第３図は燃料チャンネルのテーパ壁に対応するチャンネ
ル内外間の漸減圧力差を示す圧力対チャンネル長さのグ
ラフである。 第４図は膨出対軸方向位置のグラフである。 第５図はチャンネルの下端部に厚い角部と、チャンネル
上端部に狭い角部とを有しているチャンネルの斜視図で
ある。 第６図はチャンネル上端部に薄い側部を有しているチャ
ンネルの斜視図である。 第７図及び第7A図は側部に横溝を有しているチャンネル
の斜視図であって、厚い角部を有しているチャンネルの
実施例を示す図である。第７図では平均壁厚の軸方向変
化が上部における溝の間隔を狭めることによって達成さ
れており、第7A図では平均壁厚の軸方向変化がチャンネ
ル上部における溝の幅を広げることによって達成されて
いる。 第８図は側部に縦溝を有しているチャンネルの斜視図で
あって、厚い角部を有しているチャンネルの実施例を示
す図である。第８図では壁厚の軸方向変化がチャンネル
頂部の溝の幅を広げることによって得られ、比較的深い
溝をチャンネル上部に用いてもよい。 第９図は内側溝をフロートリッパとして設けたチャンネ
ルの斜視図であって、厚い角部を有しているチャンネル
の実施例を示す図である。 第10図は第３図に示すチャンネルと同様のチャンネルで
あって、厚い角部にフロートリッパを設けたチャンネル
を示す図である。 第11図は厚さを減少させた側部を有しているチャンネル
の一部であって、チャンネルの内側にフロートリッパ
と、外側に横溝とを有しているチャンネルを示す図であ
る。同図において、横溝はトリッパの間に配設されてお
り、短い縦溝をフロートリッパの間に用いてもよい。
又、同図において、トリッパ及び溝の寸法は平均壁厚の
軸方向変化をもたらすように選定し得る。 第12図は代表的なトリッパ及び溝の位置を示す壁の平面
図であって、溝はチャンネル外面に設けられている図で
ある。 第13図は厚い角部と薄い側部とを有しており、上部にフ
ロートリッパと、下部に縦溝とを有しているチャンネル
の斜視図であって、好適な実施例を示す図である。同図
において、トリッパ及び溝の寸法は平均壁厚の所望軸方
向変化を得るように選定し得る。 第14図はチャンネル壁の断面図であって、フロートリッ
パの形状の好適な実施例を示す図である。 第14A図は代替実施例を示す図である。 第15図はチャンネルの上側の３分の１に設けられている
内側フロートリッパと、チャンネルの下側の３分の２に
設けられている波形部との共用を示す部分破断斜視図で
ある。 符号の説明 13……燃料集合体、14……上側炉心格子、16……下側炉
心支持板、26……燃料棒、27……下部タイ・プレート、
28……上部タイ・プレート、36……フローチャンネル、
120、125、140、170……角部、130、150、155、165、31
7、205、412……側壁部、201、202、207、211、212……
横溝、311、312……縦溝、166、175、209……フロート
リッパ（流れ転向溝）、415……波形部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−145887（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−175286（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−160082（ＪＰ，Ａ) 特公 昭51−4233（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上部タイ・プレートと下部タイ・プレート
   とにより相隔たった配列に配置されている複数の燃料棒
   と、 冷却材を前記燃料棒の周囲に導くように前記配列を囲ん
   でおり、冷却材を通す下側支持板と、連通した気水出口
   を有している上側支持格子との間で冷却材を上方に導く
   開端フローチャンネルであって、該開端フローチャンネ
   ルは、多角形の断面を有しており、当該包囲された導流
   路を形成するように角部で連結された平らな側部を有し
   ている包囲された導流路を構成している、開端フローチ
   ャンネルと、 該チャンネルから分離しており、前記上部タイ・プレー
   トと前記下部タイ・プレートとを連結していると共に前
   記燃料棒を前記フローチャンネルとは無関係に離隔配列
   状に維持している手段とを備えており、 前記フローチャンネルは、該チャンネルの側壁に隣接し
   ている流路からの水流を前記燃料棒の方へ転向させるよ
   うにフロートリッパとして作用する複数の横溝を該フロ
   ーチャンネルの内壁に含んでいる燃料集合体。
2. 【請求項２】前記フロートリッパの間において前記チャ
   ンネルの外面に設けられた横溝又は縦溝を含んでいる請
   求項１に記載の燃料集合体。
3. 【請求項３】前記フロートリッパは、前記チャンネルの
   上部に局限されており、 前記チャンネルの下部において該チャンネルの外面に設
   けられた横溝又は縦溝を含んでいる請求項１に記載の燃
   料集合体。
4. 【請求項４】前記チャンネルは、前記側部よりも厚い角
   部を含んでおり、該角部は、前記側部よりも前記チャン
   ネルの外側に突き出ている請求項１に記載の燃料集合
   体。
5. 【請求項５】前記チャンネルの下部において該チャンネ
   ルの外面に設けられた波形側壁を含んでいる請求項１に
   記載の燃料集合体。
6. 【請求項６】前記チャンネルの上部には該チャンネルの
   内面に形成されている斜面形の溝を含んでおり、該溝
   は、底部の大きな断面の壁厚から始まって頂部の小さな
   断面の壁厚に至っている請求項１に記載の燃料集合体。
7. 【請求項７】前記溝の下端は、水の層が前記チャンネル
   の壁に沿って且つ該溝内を滑らかに流れるようにテーパ
   を有している請求項１に記載の燃料集合体。
8. 【請求項８】前記テーパは、９゜よりも小さい角度を成
   している請求項７に記載の燃料集合体。
9. 【請求項９】前記溝の上端は、前記チャンネルの壁厚内
   に鋭い不連続部を有しており、該不連続部は、水を前記
   チャンネルの壁から遠去けるように該溝に沿って強制的
   に通している請求項１に記載の燃料集合体。