JPH0915362A - 沸騰水形原子炉の燃料集合体 - Google Patents

沸騰水形原子炉の燃料集合体

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JPH0915362A
JPH0915362A JP8185395A JP18539596A JPH0915362A JP H0915362 A JPH0915362 A JP H0915362A JP 8185395 A JP8185395 A JP 8185395A JP 18539596 A JP18539596 A JP 18539596A JP H0915362 A JPH0915362 A JP H0915362A
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fuel assembly
array
rods
fuel rods
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JP8185395A
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Charles A Brown
エイ ブラウン チヤールス
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Framatome ANP Richland Inc
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Siemens Nuclear Power Corp
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    • 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
    • G21C3/326—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements comprising fuel elements of different composition; comprising, in addition to the fuel elements, other pin-, rod-, or tube-shaped elements, e.g. control rods, grid support rods, fertile rods, poison rods or dummy rods
    • G21C3/328—Relative disposition of the elements in the bundle lattice
    • 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
    • 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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料集合体が横断面積および／又は形状が変
化している中央ウォータチャネルを備え、燃料棒の直径
が維持され、一様な横断面積の中央ウォータチャネルを
備えた燃料集合体と同じ本数の燃料棒を保持しているこ
とによって燃料集合体によって発生できる出力の量が減
少しない燃料集合体を提供する。 【解決手段】 横断面積および／又は形状が変化してい
る中央ウォータチャネルを吸収するために、沸騰水形原
子炉の燃料集合体において燃料棒が燃料棒ピッチを変化
して配置される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は原子炉の燃料集合体
に関し、特に燃料棒ピッチが変化している沸騰水形原子
炉の燃料集合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】発電用原子炉において通常の形式の燃料
集合体の場合、多数の細長い燃料棒がその下端および上
端をそれぞれ下側タイプレートおよび上側タイプレート
に支持されるかそれらの間に位置決めされ、互いに密接
して平行に延び正方形の配列で配置されている。公知の
ように水冷式原子炉の沸騰水形原子炉における各燃料集
合体は典型的には通常は断面正方形の外側チャネルによ
って包囲されている。外側チャネルは燃料集合体に入り
込む冷却材をそれが原子炉炉心の頂部から出るまで封じ
込めている。燃料集合体を貫流する冷却材は液体の水と
水蒸気との混合物から成っている。冷却材は燃料集合体
の底側入口において飽和温度であるかそれより僅かに低
い液状水の形をしている。冷却材が燃料集合体を通って
上向きに流れるとき熱出力が燃料棒から冷却材に伝達さ
れ、水蒸気が発生され、冷却材内における水蒸気の分量
が増加される。燃料集合体の頂部において燃料棒によっ
て加熱された冷却材は一次蒸気の形をとっている。原子
炉炉心の上部領域において蒸気が大きな体積を占めてい
ることにより、炉心の上部領域は核分裂性ウラン原子あ
るいはプルトニウム原子に比べて水素原子の数が少なす
ぎるために過小減速状態および過大濃縮状態となる。そ
の結果最良のウラン利用度が得られない。
【０００３】従来技術においては中性子効果を改良する
ために燃料集合体の上部における減速材の量を増大する
ために多くの対策が講じられている。一般に使用されて
いる対策として、その中を冷却材・減速材として単相液
状水がその流れの沸騰を阻止するのに十分な流量で燃料
集合体の底部から頂部に向けて流される一つあるいは複
数個のウォータロッド、内側ウォータチャネルあるいは
他の冷却材・減速材流の導管あるいは通路が組み込まれ
ていた。しかしこのような構成を有する方式には多くの
欠点がある。例えばウォータロッド／ウォータチャネル
にその内部における沸騰を妨げるために供給されなけれ
ばならない冷却材・減速材流は燃料棒を冷却するために
有用な冷却材・減速材を犠牲にしているので、限界熱流
束（ＣＨＦ）が減少する。
【０００４】沸騰水形原子炉の燃料集合体において、炉
心の上部領域における過大濃縮状態および過小減速状態
を緩和するために燃料集合体の中に部分長の燃料棒を含
ませることが知られている。従って燃料集合体内の何本
かの燃料棒が炉心の或る中間平面において切断されてい
る。その結果中間平面の上側に充填されていない冷却材
チャネルを残すことになる。切断された燃料棒を備える
ことによって幾つかの重要な利益が得られる。例えば炉
心の底部における燃料の量が炉心の上部より増大すると
いう中性子的な利点が生ずる。これによって軸方向にお
いて水・燃料比が一層一様化されることにより、原理的
には流路の面積が増大し湿り面積が減少しおよび圧力降
下が減少するので燃料サイクルコストの改良、停止マー
ジンの増大、圧力降下の減少が達成され、さらに二相の
圧力降下が最も大きい燃料棒束の頂部において生ずる圧
力降下の減少により、炉心安定性の増大が達成される。
しかし部分長の燃料棒を含んでいることによって、燃料
集合体における燃料の量が減少することになる。
【０００５】上部領域が過小減速状態および過大濃縮状
態になることに加えて、典型的な沸騰水形原子炉におけ
る他の問題は、燃料集合体の軸線に沿った中央領域が過
小減速状態および過大濃縮状態になるおそれがあること
である。中性子減速および中性子経済を改良すべく減速
材の量を増大するために、細長い中央ウォータチャネル
が設けられている。中央ウォータチャネルは、燃料棒の
長さに沿っているが燃料棒とは物理的に分離されている
減速材／冷却材の流れ用に中央に配置された通路を形成
している。中央ウォータチャネルは種々の横断面形状ま
たは幾何学的形状を有することができ、また外側チャネ
ルの中に中央に対称的に位置決めし、あるいは外側チャ
ネルの中に中心軸線からずらして非対称に配置し、その
中心軸線の周りに燃料集合体の全長にわたって延びる壁
を外側チャネルの壁に平行あるいは非平行であるように
向けることもできる。中央ウォータチャネルは米国特許
第４９１３８７６号明細書に記載されているように断面
を正方形にすること、あるいは燃料集合体の長さに沿っ
て延びる一列の環状管またはウォータロッドとして形成
することができる。また例えば米国特許第４４７８７８
６号および第４７９５６０８号明細書に記載されている
ように中央ウォータチャネルの横断面形状を十字形と
し、燃料棒配列を四分円に分割することができる。十分
な量の液体冷却材が中央チャネルを通してその中に存在
する冷却材を大部分あるいは完全に液相に維持するため
に循環される。ウォータチャネルの内部における液状減
速材は燃料集合体の中央における減速度を増大するだけ
でなく、燃料集合体の上部領域における減速度をも増大
する。燃料集合体の中央領域におけるガス状減速材と比
べた場合の液体の存在は、中性子の速度を幾分減速する
働きを有する多数の水素原子を提供することによって、
燃料集合体の原子核性能を増大し、これによって一層の
核分裂の可能性を増大する。
【０００６】中央ウォータチャネルの他の重要な特性は
反応度のボイド係数がより負の値であることである。反
応度のボイド係数がより負の値であることにより原子炉
の安定性が炉心反応度と炉心減速材の熱水力学条件との
結合の減少によって改善される。中央ウォータチャネル
の内部に存在せず活性冷却材と呼ばれる燃料集合体内の
減速材は燃料棒を包囲し熱伝導／対流によって加熱され
る。反応度が増加すると活性冷却材の加熱も増大する。
活性冷却材の加熱の増大により蒸気泡の形成が増大し減
速度が減少する。蒸気泡の増加および減速度の減少は反
応度を減少する。中央ウォータチャネル内における冷却
材／減速材の加熱は比較的小さく燃料棒から放出される
熱によってほとんど影響を受けない。従って中央ウォー
タチャネル付きの燃料集合体は炉心内に反応度が増加し
たときに蒸気泡とならない大きな分量の減速材を有す
る。従って蒸気泡を形成する反応度が僅かに低下する。
【０００７】特別な配列形状にかかわらず燃料集合体内
部における各中央ウォータチャネルは、サブクール水が
中央ウォータチャネルに入り込むことを許すために底部
に向いた入口と頂部に向いた出口を有している。入口に
おける補助冷却および中央ウォータチャネルの内部にお
ける流量は、中央ウォータチャネルの内部を上向きに流
れる冷却材が著しく沸騰しないように決められている。
このような内側ウォータチャネルを組み込む目的は、燃
料集合体の内部における液状水の量を増大し、燃料集合
体の中央および頂部における中性子減速度を増大するこ
とにある。この減速度の増大の一次的利益は、燃料の利
用度を改善し安定性を改善する（例えば原子核／熱水力
学的振動の結合傾向が少なくなる）ことにある。
【０００８】中央ウォータチャネルの寸法を増大し、こ
れによって炉心の上部における減速度を増大するため
に、例えば米国特許第４９５７６９８号および第４９６
８４７９号明細書に記載されているように延長された中
央ウォータチャネルを収容するために対応した燃料棒の
上部が除去される処置が講じられるか、あるいは例えば
米国特許第５２５５３００号明細書に記載されているよ
うに対応した燃料棒の上部が除去され中央ウォータチャ
ネルに連通するウォータロッドで置き換えられる処置が
講じられる。
【０００９】しかし何本かの燃料棒あるいは何本かの燃
料棒の一部を除去するこのような処置は燃料集合体によ
って発生される出力を減少する。中央ウォータチャネル
に隣接する燃料棒の直径を中央ウォータチャネルの増大
した寸法を収容するために減少するときにも、同様に燃
料集合体によって発生される出力が減少する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従って燃料集合体が横
断面積および／又は形状が変化している中央ウォータチ
ャネルを備え、燃料棒の直径が維持され、一様な横断面
積の中央ウォータチャネルを備えた燃料集合体と同じ本
数の燃料棒を保持していることが、これによって燃料集
合体によって発生できる出力の量が減少しないので従来
技術に比べて有利である。本発明はこのような燃料集合
体を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、複数本の細長い燃料棒と、複数本の燃料棒の下端を
少なくとも一種類の燃料棒ピッチの配列で位置決めして
いる下側タイプレートと、複数本の燃料棒の上端を位置
決めしている上側タイプレートと、複数本の燃料棒の周
囲を燃料集合体の底部からその頂部に向けて冷却材／減
速材を案内するための複数本の燃料棒を包囲している外
側チャネルと、上側タイプレートと下側タイプレートと
の間に置かれ複数本の燃料棒で貫通されてこれらの燃料
棒を相対間隔をおいて保持するとともに燃料集合体の全
長にわたって支持し第２の少なくとも一種類の燃料棒ピ
ッチの配列で位置決めしているスペーサと、燃料集合体
の底部からその頂部に向けて冷却材／減速材を案内する
ための少なくとも一つの壁を備えた内側チャネルとから
成っている燃料集合体によって解決される。
【００１２】
【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。
【００１３】図１において１０は沸騰水形原子炉の燃料
集合体であり、これは細長い燃料棒１２を備えている。
各燃料棒１２はジルコニウム合金管１２ａを有し、その
中に核燃料ペレット１２ｂが詰められている。燃料棒１
２はその全長にわたって同一の直径を有している。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。これら上下のタイプレート１
４、１６は燃料棒１２の両端を同様にあるいは交互に相
対間隔をおいて位置決めする働きをしている。燃料棒１
２は複数の格子状スペーサ１８における開口あるいは支
持セルを貫通して延びている。スペーサ１８はこの図で
は二つしか示されていない。スペーサ１８は燃料集合体
１０の全長にわたって燃料棒１２の中間を支持し、それ
らを相対間隔をおいて位置決めし横振動を阻止してい
る。燃料棒ピッチあるいは隣接する燃料棒の中心軸線間
の間隔はスペーサによって維持されている。燃料棒１２
およびスペーサ１８の周囲に横断面が正方形の外側チャ
ネル１１が示されている。中央ウォータチャネル４４は
燃料棒１２の配列の中央に配置され、この実施例では中
央における３×３本の配列の燃料棒に置き換えられてい
るが、本発明は一つあるいは複数の中央ウォータチャネ
ルあるいはウォータロッドを備えた燃料集合体に限定さ
れるものではない。
【００１４】燃料集合体１０は１１×１１本の配列の燃
料棒を有し、図を簡単にするためにほとんどの燃料棒１
２は示されていない。ここでは単に図解する目的で選択
して参考までに各燃料棒が同一直径を有している１１×
１１本の燃料棒の配列が示されているが、本発明は８×
８本、９×９本および１０×１０本の配列を含む他の配
列にも利用でき、またそれに限定されるものでもない。
【００１５】図１の実施例において中央ウォータチャネ
ル４４はその正方形の横断面積が燃料集合体の高さに沿
って変化している。本発明に基づいて中央ウォータチャ
ネル４４の変化した断面積を、燃料棒１２の直径を変化
することなしに且つ外側チャネル１１の寸法を増大する
ことなしに吸収するために、図１に示されている実施例
においては燃料棒１２の位置および燃料棒１２間の間隔
が燃料集合体の高さに沿って変化している。
【００１６】燃料集合体１０の図１におけるＩＩ−ＩＩ
線に沿った横断面図を示した図２において、中央ウォー
タチャネル４４は燃料集合体の中央に位置し、燃料棒は
各燃料棒間の間隔を同一にして正方形に配列されてい
る。図２の平面図における各燃料棒のピッチあるいは各
燃料棒の中心軸線間の間隔は一様であり、符号「Ｐ」で
示している。
【００１７】燃料集合体１０の図１におけるＩＩＩ−Ｉ
ＩＩ線に沿った横断面図を示した図３において、中央ウ
ォータチャネル４４の横断面積は図２に示されている横
断面積より拡大されている。中央ウォータチャネル４４
の横断面積は燃料集合体の高さに沿って変化し、図３に
示されているものにおいては、燃料集合体の下部におけ
る位置（図２）から燃料集合体の頂部に向かって増大し
ており、この実施例においてはその頂部において最大横
断面積となっている。図３に示されている燃料集合体の
四隅の各角部は燃料棒ピッチＰ1 で配列された４×４本
の正方形の燃料棒配列を有している。四隅の各角部の間
にはいわゆる平坦領域が存在し、この平坦領域において
燃料棒は燃料棒ピッチＰ2 、Ｐ3 で３×４本あるいは４
×３本の長方形で配置されている。図３に示されている
３×４本あるいは４×３本の長方形の配列のように正方
形と異なった燃料棒配列において、燃料集合体の中心か
ら半径方向外側に延びるピッチあるいは隣接する二つの
燃料棒の中心軸線間における間隔は半径方向ピッチと呼
ぶ。３×４本あるいは４×３本の配列において４本の燃
料棒が一列に半径方向に延びている。半径方向ピッチの
例は図３においてＰ3 として示されている。同様に正方
形と異なった配列においては、燃料集合体の中心から接
線方向あるいは円周方向に延びるピッチあるいは隣接す
る二つの燃料棒の中心軸線間における間隔は接線方向ピ
ッチと呼ぶ。３×４本あるいは４×３本の配列において
３本の燃料棒が一列に接線方向に延びている。接線方向
ピッチの例は図３においてＰ2 として示されている。
【００１８】燃料棒直径を減少することなしにまた短い
あるいは部分長の燃料棒を使用することなしに中央ウォ
ータチャネルの増大した横断面積を吸収するために、燃
料棒ピッチが燃料集合体の下部平面（図２）から上部平
面（図３）まで変化している。図３に示されている燃料
集合体の各角範囲における４×４本の燃料棒配列の各燃
料棒のピッチＰ1 は図２に示されている平面の角範囲に
おける燃料棒のピッチＰより小さくされている。図３に
示されている全体配列は正方形／長方形複合配列となっ
ており、その場合Ｐ1 はＰ3 と同じにされ、Ｐ2 はＰ1
より大きくされている。ピッチＰ1 、Ｐ2 、Ｐ3 は他の
値に選択することもできる。
【００１９】図１〜図３に示されている実施例におい
て、図２と図３との間の各中間平面における燃料棒ピッ
チは下側タイプレートにおけるピッチから上側タイプレ
ートのピッチまで変化している。従って燃料棒は図２に
示されている一様な正方形における位置から図３に示さ
れている正方形／長方形複合配列における位置まで延び
ている。特に図３における燃料集合体の各角における４
×４本の正方形および燃料集合体の平坦領域における３
×４本および４×３本の長方形は図２に示されている一
様な正方形から漸進している。従って燃料集合体１０に
おける燃料棒ピッチは燃料集合体の各平面において（例
えば角および平坦領域で）半径方向および／または接線
方向において変化可能であり、これにより燃料集合体の
高さに沿って垂直方向あるいは軸方向に変化できる。図
１〜図３に示されている本発明の実施例において燃料棒
ピッチは燃料集合体の下部から上部に変化しているが、
そのピッチは、例えば図１における最上位のスペーサの
上の領域に示されているように一つの（あるいは複数
の）スペーサを位置決めすることによって選択して規定
された平面において増大したピッチから減少したピッチ
に（あるいはその逆に）急に変更したりあるいは互い違
いにすることができる。
【００２０】燃料集合体の高さに沿って燃料棒ピッチを
変更することによって、種々の軸方向位置における局所
的な水・燃料比を最良にすべく局所的な減速材分布を利
用するために燃料棒を位置決めすることができる。局所
的な水・燃料比の改良に加えて燃料集合体の幾何学的変
化を吸収するために、燃料棒位置および燃料棒ピッチを
燃料集合体に沿って変化することができ、これは水・燃
料比あるいは冷却材流れ面積を選択的に制御することを
可能にする。そのような燃料集合体の幾何学的変化は、
燃料集合体の高さに沿った中央ウォータチャネルの横断
面積の増大あるいは減少、あるいは燃料棒ピッチを調節
することによって実施される外側チャネル内の選択され
た軸方向位置における流れ断面積の増大を含んでいる。
【００２１】冷却材密度が燃料集合体の高さの関数とし
て減少するとき、速度上昇が生じ、これは燃料集合体の
二相流領域における圧力降下を比例的に高める。二相流
と単相流との圧力降下比率が高いことは炉心の安定性に
とって不利である。この理由から燃料集合体の頂部にお
いて冷却材の流れ領域を増大し圧力降下を減少する対策
がしばしば採用されている。燃料集合体の頂部に向かっ
て燃料棒を横にずらして位置決めすることにより、例え
ば燃料集合体の頂部における燃料棒の冷却を改善するた
めに、ウォータチャネルの流出流あるいは部分長の燃料
棒からの流れを有効に利用することができる。
【００２２】燃料棒ピッチの変更は格子状スペーサ間の
スパンにおいて燃料棒を横にたわめることによって行わ
れる。例えば或るスパンの正方形における一つのセルか
ら隣のスパンの隣接するセルへの燃料棒のたわみは、燃
料被覆管の破壊強度を超過することなしに行われる。こ
のようなたわみは、比較的短くて大きなペレットがペレ
ット被覆との干渉なしに必要なペレット被覆の曲がりを
吸収できる直径線的な間隙と干渉せずに行われる。
【００２３】燃料棒ピッチを燃料集合体において半径方
向、接線方向および軸方向において変化させることによ
って、燃料集合体の高さに沿って横断面積並びに形状が
変化している内側あるいは中央のウォータチャネルを燃
料集合体から燃料棒を除去することなしに収容すること
ができる。更に本発明によれば中央ウォータチャネルの
寸法は、燃料集合体の高さの関数としてその横断面積を
選択的に変化することによって軸方向に最適化される。
これは燃料集合体の高さに関数として燃料棒のピッチを
選択的に変化することによって実施できる。
【００２４】従来の一様な燃料棒ピッチを有する燃料集
合体において中央ウォータチャネルの寸法を増大する場
合、拡大された中央ウォータチャネルはその中に延びる
空間あるいは容積を占める燃料棒を除去しなければなら
ず、これによって燃料集合体における燃料棒の数が減少
する。一様でないに燃料棒ピッチにより、燃料棒を除去
する必要なしに中央ウォータチャネルの寸法を増大でき
る。燃料棒ピッチが一様である従来の燃料集合体では、
燃料棒が除去されないときには収容される中央ウォータ
チャネルの形状を燃料棒の物理的位置により変更しなけ
ればならなかった。
【００２５】図４には本発明の別の実施例が示されてい
る。図４において１１０は沸騰水形原子炉の燃料集合体
であり、これは細長い燃料棒１１２を有している。各燃
料棒１１２はジルコニウム合金管１１２ａを有し、その
中に核燃料ペレット１１２ｂが詰められている。燃料棒
１１２はその全長にわたって一様な直径を有し、また各
燃料棒は同一直径を有している。燃料棒は下側タイプレ
ート１１４と上側タイプレート１１６との間に支持さ
れ、格子状スペーサ１１８にある開口あるいは支持セル
を貫通して延びている。スペーサ１１８はこの図では二
つしか示されていない。上下のタイプレート１１４、１
１６は燃料棒１１２の両端を同様にあるいは交互に相対
間隔をおいて位置決めする働きをしている。スペーサ１
１８は燃料集合体１１０の全長にわたって燃料棒１１２
の中間を支持し、それらを相対間隔をおいて位置決め
し、横振動を防止している。燃料棒ピッチはスペーサに
よって維持されている。中央ウォータチャネル１４４が
燃料棒１１２の配列の中央に配置され、燃料集合体の中
央に配置される３×３本の配列の燃料棒に置き換えられ
ている。燃料棒１１２およびスペーサ１１８の周りに外
側チャネル１１１が示されている。
【００２６】上下のタイプレートへの構造的な連結部が
内側あるいは中央のウォータチャネルによって形成され
ているこれらの燃料集合体においては、スペーサは燃料
集合体の全長にわたって燃料棒を支持し、所定のピッチ
をもって燃料棒を配列して位置決めする働きをする。
【００２７】ここでは単に図解する目的で選択して参考
までに１０×１０本の燃料棒配列が示されているが、図
４に示されている実施例は８×８本、９×９本および１
１×１１本の配列を含む他の配列にも利用でき、しかも
それに限定されるものではない。
【００２８】図４におけるＶ−Ｖ線に沿った燃料集合体
１１０の横断面図を示している図５において、燃料棒の
配列は一様で正方形をし、そのピッチは一定し符号Ｐ4
で示されている。
【００２９】図４におけるＶＩ−ＶＩ線に沿った燃料集
合体１１０の横断面図を示している図６において、中央
ウォータチャネル１４４は図５に示されているものより
も拡大されている。中央ウォータチャネル１４４の横断
面積は燃料集合体１１０の下部からその頂部に向けて偏
心的に増大している。偏心的に増大している３×３本の
燃料棒配列相当の中央ウォータチャネル１４４は燃料集
合体の内部においてもっと中央に位置決めされ、これに
よって燃料集合体の中央並びに上部に増大した減速度を
選択して位置決めすることができる。
【００３０】偏心的に増大された中央ウォータチャネル
の大きな横断面積を燃料棒の直径を減少することなしに
且つ短いあるいは部分長の燃料棒を交代することなしに
吸収するために、燃料棒ピッチは燃料集合体の下部平面
における一様なピッチＰ4 （図５）から燃料集合体の上
部平面における一様でないピッチＰi 、Ｐj 、ＰK 、Ｐ
L など（図６）に変化している。
【００３１】図６に示されている燃料棒の一様でないピ
ッチは燃料集合体の底部右側角における正方形ピッチＰ
i から燃料棒の正方形／長方形複合配列の小さなピッチ
（例えばＰj 、ＰK ）に、燃料集合体の反対側の頂部対
角線角に示されている燃料棒の正方形の小さなピッチ
（ＰL ）に変化している。この実施例においてＰi はＰ
4 と同じに選ばれている。図６に示されている一様でな
いピッチは燃料集合体の一つの角から対角線反対側角に
ほぼ連続的に変化するために示されているが、変化の変
形例および度合いは他の要因あるいは設計の選択に左右
される。例えば内側チャネルおよび／又は外側チャネル
に最も近い燃料棒の半径方向ピッチを中間列における燃
料棒の半径方向ピッチより小さくすることにより、燃料
集合体のもっと沸騰している上部領域における燃料集合
体のすべての燃料棒に対する減速材・燃料比はより一層
均一となる。もっと概括的に言えば減速度は燃料の量と
減速材の量との比率の関数であるので、燃料棒ピッチの
変更は減速度を変化する。従って燃料棒の寸法を一様に
維持した状態で燃料棒ピッチを選択的に変更することに
よって、燃料集合体の軸方向位置に沿った減速度を変化
あるいは改造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく沸騰水形原子炉の燃料集合体の
側面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った燃料集合体の横断
面図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った燃料集合体の
横断面図。
【図４】本発明の別の実施例に基づく沸騰水形原子炉の
燃料集合体の側面図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った燃料集合体の横断面
図。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線に沿った燃料集合体の横断
面図。
【符号の説明】
１０ 燃料集合体 １１ 外側チャネル １２ 燃料棒 １４ 下側タイプレート １６ 上側タイプレート １８ 格子スペーサ ４４ 中央ウォータチャネル

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数本の細長い燃料棒（１２、１１２）
    と、複数本の燃料棒の下端を少なくとも一種類の燃料棒
    ピッチの配列で位置決めしている下側タイプレート（１
    ４、１１４）と、複数本の燃料棒の上端を位置決めして
    いる上側タイプレート（１６、１１６）と、複数本の燃
    料棒の周囲を燃料集合体の底部からその頂部に向けて冷
    却材／減速材を案内するための複数本の燃料棒を包囲し
    ている外側チャネル（１１、１１０）と、上側タイプレ
    ートと下側タイプレートとの間に置かれ複数本の燃料棒
    で貫通されてこれらの燃料棒を相対間隔をおいて保持す
    るとともに燃料集合体の全長にわたって支持し第２の少
    なくとも一種類の燃料棒ピッチの配列で位置決めされて
    いるスペーサ（１８、１１８）と、燃料集合体の底部か
    らその頂部に向けて冷却材／減速材を案内するための少
    なくとも一つの壁を備えた内側ウォータチャネル（４
    ４、１４４）とから成っていることを特徴とする沸騰水
    形原子炉の燃料集合体。
  2. 【請求項２】 複数本の燃料棒が１１×１１本の配列で
    配置され、１１×１１本の配列における最内側の３×３
    本の配列の燃料棒が内側チャネルによって置き換えられ
    ていることを特徴とする請求項１記載の燃料集合体。
  3. 【請求項３】 複数本の燃料棒が１０×１０本の配列で
    配置され、１０×１０本の配列における最内側の３×３
    本の配列の燃料棒が内側チャネルによって置き換えられ
    ていることを特徴とする請求項１記載の燃料集合体。
  4. 【請求項４】 内側チャネルの横断面が正方形をしてい
    ることを特徴とする請求項２記載の燃料集合体。
  5. 【請求項５】 内側チャネルの横断面が正方形をしてい
    ることを特徴とする請求項３記載の燃料集合体。
  6. 【請求項６】 内側チャネルの横断面積が内側チャネル
    の高さに沿って変化していることを特徴とする請求項４
    記載の燃料集合体。
  7. 【請求項７】 内側チャネルの横断面積が内側チャネル
    の高さに沿って変化していることを特徴とする請求項５
    記載の燃料集合体。
  8. 【請求項８】 下側タイプレートによって位置決めされ
    ている燃料棒の配列が正方形であることを特徴とする請
    求項６記載の燃料集合体。
  9. 【請求項９】 下側タイプレートによって位置決めされ
    ている燃料棒の配列が正方形であることを特徴とする請
    求項７記載の燃料集合体。
  10. 【請求項１０】 スペーサによって位置決めされている
    燃料棒の第２の配列が正方形と長方形との複合配列であ
    ることを特徴とする請求項８記載の燃料集合体。
  11. 【請求項１１】 スペーサによって位置決めされている
    燃料棒の第２の配列が正方形と長方形との複合配列であ
    ることを特徴とする請求項９記載の燃料集合体。
  12. 【請求項１２】 複合長方形配列が二種類の燃料棒ピッ
    チを有していることを特徴とする請求項１０記載の燃料
    集合体。
  13. 【請求項１３】 複合長方形配列が二種類の燃料棒ピッ
    チを有していることを特徴とする請求項１１記載の燃料
    集合体。
  14. 【請求項１４】 複合正方形配列が燃料集合体の四隅に
    それぞれ位置決めされていることを特徴とする請求項１
    ２記載の燃料集合体。
  15. 【請求項１５】 複合正方形配列が燃料集合体の四隅に
    それぞれ位置決めされていることを特徴とする請求項１
    ３記載の燃料集合体。
  16. 【請求項１６】 複合長方形配列が燃料集合体の両側の
    平坦領域にそれぞれ位置決めされていることを特徴とす
    る請求項１４記載の燃料集合体。
  17. 【請求項１７】 複数本の細長い燃料棒（１２、１１
    ２）と、複数本の燃料棒の下端を支持している下側タイ
    プレート（１４、１１４）と、複数本の燃料棒の上端を
    支持している上側タイプレート（１６、１１６）と、下
    端が下側タイプレートに接続され上端が上側タイプレー
    トに接続され燃料集合体の底部からその頂部に向けて冷
    却材／減速材を案内する通路をその全長にわたってて形
    成している内側ウォータチャネル（４４、１４４）と、
    複数本の燃料棒の周囲を燃料集合体の底部からその頂部
    に向けて冷却材／減速材を案内するための多数の燃料棒
    を包囲している外側チャネル（１１、１１１）と、上側
    タイプレートと下側タイプレートとの間に置かれ複数本
    の燃料棒で貫通されてこれらの燃料棒を相対間隔をおい
    て保持するとともに燃料集合体の全長にわたって中間を
    支持し少なくとも一種類の燃料棒ピッチの配列で位置決
    めしている第１のスペーサ（１８、１１８）と、上側タ
    イプレートと下側タイプレートとの間に置かれ複数本の
    燃料棒で貫通されてこれらの燃料棒を相対間隔をおいて
    保持するとともに燃料集合体の全長にわたって中間を支
    持し第２の少なくとも一種類の燃料棒ピッチの配列で位
    置決めしている第２のスペーサ（１８、１１８）とから
    成っていることを特徴とする沸騰水形原子炉の燃料集合
    体。
  18. 【請求項１８】 複数本の燃料棒が１１×１１本の配列
    で配置され、１１×１１本の配列における最内側の３×
    ３本の配列の燃料棒が内側チャネルによって置き換えら
    れていることを特徴とする請求項１７記載の燃料集合
    体。
  19. 【請求項１９】 複数本の燃料棒が１０×１０本の配列
    で配置され、１０×１０本の配列における最内側の３×
    ３本の配列の燃料棒が内側チャネルによって置き換えら
    れていることを特徴とする請求項１７記載の燃料集合
    体。
  20. 【請求項２０】 内側チャネルの横断面が正方形をして
    いることを特徴とする請求項１８記載の燃料集合体。
  21. 【請求項２１】 内側チャネルの横断面が正方形をして
    いることを特徴とする請求項１９記載の燃料集合体。
  22. 【請求項２２】 内側チャネルの横断面積が内側チャネ
    ルの高さに沿って変化していることを特徴とする請求項
    ２０記載の燃料集合体。
  23. 【請求項２３】 内側チャネルの横断面積が内側チャネ
    ルの高さに沿って変化していることを特徴とする請求項
    ２１記載の燃料集合体。
  24. 【請求項２４】 第１のスペーサによって位置決めされ
    ている燃料棒の配列が正方形であることを特徴とする請
    求項２２記載の燃料集合体。
  25. 【請求項２５】 第１のスペーサによって位置決めされ
    ている燃料棒の配列が正方形であることを特徴とする請
    求項２３記載の燃料集合体。
  26. 【請求項２６】 第２のスペーサによって位置決めされ
    ている燃料棒の第２の配列が正方形と長方形との複合配
    列であることを特徴とする請求項２４記載の燃料集合
    体。
  27. 【請求項２７】 第２のスペーサによって位置決めされ
    ている燃料棒の第２の配列が正方形と長方形との複合配
    列であることを特徴とする請求項２５記載の燃料集合
    体。
  28. 【請求項２８】 複合長方形配列が二種類の燃料棒ピッ
    チを有していることを特徴とする請求項２６記載の燃料
    集合体。
  29. 【請求項２９】 複合長方形配列が二種類の燃料棒ピッ
    チを有していることを特徴とする請求項２７記載の燃料
    集合体。
  30. 【請求項３０】 複合正方形配列が燃料集合体の四隅に
    それぞれ位置決めされていることを特徴とする請求項２
    ８記載の燃料集合体。
  31. 【請求項３１】 複合正方形配列が燃料集合体の四隅に
    それぞれ位置決めされていることを特徴とする請求項２
    ９記載の燃料集合体。
  32. 【請求項３２】 複合長方形配列が燃料集合体の両側の
    平坦領域にそれぞれ位置決めされていることを特徴とす
    る請求項３０記載の燃料集合体。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014515472A (ja) * 2011-05-20 2014-06-30 アレバ・エヌペ 燃料棒相互間の変化する間隔を有する核燃料集合体

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE506576C3 (sv) * 1996-05-06 1998-02-05 Asea Atom Ab Braenslepatron foer en kokarvattenreaktor
SE508060C2 (sv) * 1996-06-20 1998-08-17 Asea Atom Ab Kärnbränslepatron innefattande medel för rotation av ånga och vatten runt en ångledningskanal
EP1087406A1 (de) * 1999-09-24 2001-03-28 Siemens Aktiengesellschaft Brennelement mit Brennstäben für einen Siedewasserreaktor
US8116423B2 (en) 2007-12-26 2012-02-14 Thorium Power, Inc. Nuclear reactor (alternatives), fuel assembly of seed-blanket subassemblies for nuclear reactor (alternatives), and fuel element for fuel assembly
JP5585883B2 (ja) 2007-12-26 2014-09-10 トリウム・パワー、インク 核燃料集合体、核燃料集合体を含む軽水炉、及び核燃料集合体の使用方法
EP2107572B1 (en) * 2008-03-31 2011-05-04 Areva NP Nuclear fuel assembly for boiling water reactor
EA019989B1 (ru) 2008-12-25 2014-07-30 Ториум Пауэр Инк. Топливная сборка легководного ядерного реактора (варианты) и легководный ядерный реактор
WO2011143172A1 (en) 2010-05-11 2011-11-17 Thorium Power, Inc. Fuel assembly with metal fuel alloy kernel and method of manufacturing thereof
US10192644B2 (en) 2010-05-11 2019-01-29 Lightbridge Corporation Fuel assembly
US10170207B2 (en) 2013-05-10 2019-01-01 Thorium Power, Inc. Fuel assembly
US10186337B2 (en) * 2010-09-22 2019-01-22 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Compact radioisotope generator
TWI795484B (zh) * 2017-12-20 2023-03-11 美商Ｔｎ美國有限責任公司 用於燃料總成的模組提籃總成

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE421969B (sv) * 1980-03-17 1982-02-08 Asea Atom Ab Brenslepatron for en kokarreaktor
SE454822B (sv) * 1986-04-29 1988-05-30 Asea Atom Ab Kernbrenslepatron till en kernreaktor
EP0285920B1 (de) * 1987-04-06 1991-04-10 Siemens Aktiengesellschaft Kernreaktorbrennelement
DE3844595C2 (ja) * 1987-08-27 1991-05-29 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki, Kanagawa, Jp
US4957698A (en) * 1989-02-17 1990-09-18 Advanced Nuclear Fuels Corporation Advanced boiling water reactor fuel assembly design
US5032351A (en) * 1990-05-11 1991-07-16 General Electric Company Modified cross point spacer apparatus and construction
JP3036810B2 (ja) * 1990-09-19 2000-04-24 株式会社日立製作所 燃料集合体
DE9101773U1 (ja) * 1991-02-15 1991-05-08 Siemens Ag, 8000 Muenchen, De
US5255300A (en) * 1991-07-30 1993-10-19 Siemens Power Corporation Fuel assembly for boiling water reactors
JPH0580172A (ja) * 1991-09-20 1993-04-02 Hitachi Ltd 燃料集合体
US5434898A (en) * 1994-03-14 1995-07-18 Siemens Power Corporation Nuclear fuel assembly

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014515472A (ja) * 2011-05-20 2014-06-30 アレバ・エヌペ 燃料棒相互間の変化する間隔を有する核燃料集合体

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DE69605361D1 (de) 2000-01-05
DE69605361T2 (de) 2000-05-18

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