JPH10253791A

JPH10253791A - 燃料スペーサおよび燃料集合体

Info

Publication number: JPH10253791A
Application number: JP9052657A
Authority: JP
Inventors: Akira Tanabe; 朗田辺; Daisuke Goto; 大輔後藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1997-03-07
Publication date: 1998-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料棒ピッチを縮小しても、スペーサバンドと
チャンネルの間隔を広げることなく、チャンネル壁面の
冷却材を燃料棒表面に導き、再外周燃料棒の限界出力を
改善する。【解決手段】スペーサバンド24の上下部に内向きの突起
26を設け、外周セル25と溶接する。これによりバンド24
とチャンネルの間隔を広げることなく、チャンネルと再
外周燃料棒との間隔が広がり、バンド24はチャンネル壁
面に近接するため、バンド24およびフロータブ21により
チャンネル壁面の冷却材を外周燃料棒に効率よく導くこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に外周部の燃料
棒の熱的裕度を改善して、限界出力を向上させるように
構成した燃料スペーサおよびこのスペーサを組み込んだ
燃料集合体に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、沸騰水型原子炉用燃料集合体は
図９に示すような構成になっている。すなわち、燃料集
合体１は、正方角筒状の燃料チャンネル２内に核燃料を
収容した多数本の燃料棒３と核燃料を収容してないウォ
ータロッド４を正方格子状に配列すると共に、それらの
上下両端部を上部タイプレート５と下部タイプレート６
とによりそれぞれ固定し、その中間部を軸方向に適宜間
隔を保持するように設置した複数個の燃料スペーサ７で
整列支持している。

【０００３】燃料スペーサ７は燃料棒３およびウォータ
ロッド４を整列支持し、燃料棒３の水平方向の振動を拘
束するようになっている。燃料スペーサ７の設計に際し
て考慮すべきことは、燃料棒３の間隔保持、燃料棒３の
熱膨張余裕、燃料集合体組立時の組立容易性、燃料棒３
との接触面の最小化、冷却材流動変化を最小にして熱的
な限界を最大にすること、および派生する中性子吸収の
最小化、さらには運転時の原子炉条件に耐える十分な機
械的強度を有すること等である。

【０００４】このような設計仕様を満足させるために、
従来から各種の燃料スペーサが提案され実用化されてき
たが、その代表的な一例として実公昭48−027360号公報
に開示されている図10（ａ），（ｂ）に示した構造の格
子型燃料スペーサ８が公知である。この格子型燃料スペ
ーサ８は長い間使用されてきたもので、図10（ａ）は格
子型燃料スペーサ８の上面図、（ｂ）は（ａ）の側面図
を示している。

【０００５】図10（ａ），（ｂ）において、矩形状に形
成されたバンド９内に、バー10およびディバイダ11を縦
横に配列して格子を形成し、格子内の複数個の升目を燃
料棒挿通路12として燃料棒を挿入するが、バー10の各交
差部に角形スプリング13を配設することで燃料スペーサ
８を構成している。

【０００６】このバンド９の側面には外向きに突出する
ローブ（突起）14が一体的に設けられている。このロー
ブ14によりバンド９とそれを取り囲むチャンネルボック
ス２の間に適切な間隔を持たせるようにしている。

【０００７】バンド９，バー10およびディバイダ11の材
質には、ジルコニウムのように中性子吸収断面積が小さ
い材料が使用されている。一方、角形スプリング13のみ
は、強度は強いが中性子吸収断面積の大きいばね材料を
使用し、その分量を最小限に抑えることで中性子経済上
好ましいものとしてある。

【０００８】また、燃料スペーサ部での圧力損失の低減
および燃料集合体の限界出力の増加を目的に種々な燃料
スペーサが提案されており、その代表的な丸セル型燃料
スペーサが例えば特開昭59−065287号公報に開示されて
おり、それを図11（ａ），（ｂ）に示す。

【０００９】丸セル型燃料スペーサ22は、図11（ａ），
（ｂ）に示すように、矩形状バンド15内に複数の円筒状
セル18を互いに点溶接17により連結して配列すると共
に、隣接したセル18相互の２つの側面部にスプリング19
を配置し、セル18内を燃料棒挿通路16としている。ま
た、図10に示した格子型燃料スペーサ８と同様にバンド
15の側面にはローブ20が設けられており、上面には限界
出力特性向上を目的としてフロータブ21がそれぞれ複数
個配設されている。

【００１０】このような独立したセル18を配列してなる
丸セル型燃料スペーサ22は、図９に示した燃料棒３を押
圧保持して特にスペーサ構成部材による冷却材流路の閉
鎖を回避し、また、セル18の垂直方向の断面形状の変化
を制限して、スペーサ部を通過する際での冷却材の流れ
の大きな変化を制御している。その結果、スペーサ部で
の圧力損失の増加を制御すると同時に、燃料集合体の限
界出力を増加させることができるものとなっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】近年、原子力発電プラ
ントにおいては、核燃料経済性の向上と、使用済燃料体
数の低減を目的として、燃料集合体１体から取り出せる
エネルギーを増大させる高燃焼度化が進められている。

【００１２】高燃焼度化を実現するためには、燃料集合
体の平均濃縮度を高める必要があり、炉停止余裕が低下
するという支障が生じる。これは、平均濃縮度を高める
と、原子炉運転時と停止時の反応度差が拡大し、原子炉
停止時の実効増倍率が増大するからである。

【００１３】ここで、原子炉停止時には全ての制御棒が
炉心に挿入されていて未臨界状態になっているが、仮に
１本の制御棒が挿入されてなくても未臨界であることが
安全設計上要求されており、したがって、最も反応度価
値の高い制御棒が挿入されなかった場合の未臨界度を炉
停止余裕と呼んでいる。

【００１４】この炉停止余裕を改善する最も有効な対策
は、燃料棒間ピッチを僅かに小さくし、チャンネルと最
外周燃料棒の間隔を広げることである。これは、原子炉
停止時において中性子減速過剰領域として働く燃料集合
体外周の非沸騰水領域を広げることにより、原子炉停止
時の無限増倍率を下げる方法で、炉停止余裕を改善でき
る。

【００１５】一方、通常の原子炉運転では、燃料集合体
内において外周に配置された燃料棒は発熱量が大きいこ
とから熱的裕度が低いため、その燃料棒へ冷却材を多く
供給する必要がある。これに対しては、チャンネル内面
の液膜や近傍を流れる冷却材をバンドにより剥ぎ取り、
フロータブによって外周燃料棒へ導くことにより、熱的
裕度を向上させていた。

【００１６】しかしながら、チャンネルと最外周燃料棒
の間隔を広げるために、バンド側面に設けられているロ
ーブ高さを増大した場合、バンドとチャンネルとの間隔
も広がることになり、バンドにより外周燃料棒へ導く効
果が低下し、燃料棒冷却に有効に利用できなくなるた
め、限界出力が低下する可能性がある。

【００１７】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、燃料集合体の高燃焼度化を目指した場合に、
炉停止余裕の改善を目的として燃料棒間ピッチを小さく
しチャンネルボックスと最外周燃料棒との間隔を広げた
燃料集合体において、特に外周部の燃料棒の熱的裕度を
改善して限界出力を向上させた燃料スペーサと、この燃
料スペーサを組み込んだ燃料集合体を提供することにあ
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明に係る燃料スペーサは、複数本の燃
料棒と内部に冷却材の一部が流れるウォータロッドを正
方格子状に配列して構成した燃料集合体の軸方向に複数
個配列され、ほぼ矩形状に形成されたバンドと、このバ
ンド内に配列された円筒状の複数のセルと、各セル内に
挿通される前記燃料棒の間隔を保持するスプリングとを
有する丸セル型燃料スペーサにおいて、前記バンドの外
周セルと接する位置の上下部に内向きの突起を設け、外
周セルと接合したことを特徴とする。

【００１９】本請求項の発明によれば、外周セルと接す
る位置のバンド上下部に内向きの突起を設け、この突起
部と外周セルと溶接することにより、バンドとチャンネ
ルの間隔を広げることなく、チャンネルと最外周燃料棒
との間隔を広げることができる。バンドはチャンネル内
面に近接するため、バンドおよびフロータブによりチャ
ンネル内面の液膜や近傍を流れる冷却材を外周燃料棒へ
効率よく導くことができ、燃料棒の熱的裕度が向上す
る。

【００２０】請求項２記載の発明に係る燃料スペーサ
は、前記請求項１記載の丸セル型燃料スペーサにおける
バンドで、突起に切り込みを設けたことを特徴とする。
本請求項の発明によれば、特に冷却材上流側の突起に切
り込みを設けることにより、バンド上流側で剥ぎ取った
チャンネル内面の冷却材を切り込みを通してバンドル内
に導くことができ、燃料棒の熱的裕度が向上する。

【００２１】請求項３記載の発明に係る燃料スペーサ
は、丸セル型燃料スペーサにおいてバンドの外周セルと
接する位置の上下方向全長にわたって内向きの凸部を設
け、外周セルと接合したことを特徴とする。

【００２２】本請求項の発明によれば、請求項１および
請求項２記載の発明と同様の効果が得られるが、さら
に、上下方向全長にわたって凸部を設けているためバン
ド部の投影面積が小さく、流路抵抗を低くすることがで
きる。

【００２３】請求項４記載の発明に係る燃料スペーサ
は、丸セル型燃料スペーサにおいてセルのうちバンドと
接する位置の上下部に外向きの突起を設け、バンドと接
合したことを特徴とする。前記請求項１乃至請求項３記
載の発明では、バンドに突起を設けることによりチャン
ネルと最外周燃料棒との間隔を広げたが、本発明ではセ
ル側に突起を設け、同様の効果を得る。

【００２４】請求項５記載の発明に係る燃料スペーサ
は、丸セル型燃料スペーサにおいてセルのうちバンドと
接する位置の上下方向全長にわたって外向きの凸部を設
け、バンドと接合したことを特徴とする。

【００２５】本請求項の発明によれば、請求項４記載の
発明と同様の効果が得られるが、さらに、上下方向全長
にわたって凸部を設けているため外周セル部の投影面積
が小さく、流路抵抗を低くすることができる。

【００２６】請求項６記載の発明に係る燃料スペーサ
は、前記請求項１乃至請求項５記載の丸セル型燃料スペ
ーサにおけるバンドで、１カ所のコーナ部の冷却材下流
側にフロータブを突出して形成したことを特徴とする。

【００２７】本請求項の発明によれば、バンドと外周燃
料棒との間隔も広がるため、外周セルとの溶接点の存在
しないバンドコーナ部の冷却材下流側にフロータブを形
成することが可能となり、コーナ燃料棒に冷却材を効率
よく供給できる。

【００２８】請求項７記載の発明に係る燃料スペーサ
は、前記請求項１乃至請求項６記載の丸セル型燃料スペ
ーサにおいて、バンドあるいはセルの突起、凸部を反制
御棒側の２面のみに設置したことを特徴とする。

【００２９】本請求項の発明によれば、制御棒側の水ギ
ャップが反制御棒側に比べて大きいＤ格子炉心に適用す
ることにより、反制御棒側の水ギャップを増加し、制御
棒側と反制御棒側の水ギャップを均一化することができ
る。これにより、従来のように制御棒側と反制御棒側の
濃縮度分布を変える必要がなくなり、燃料経済性を向上
することができ、かつ水ギャップを増加した反制御棒側
においてもチャンネルとバンドとの間隔を広げることが
ないため、外周燃料棒の熱的余裕を向上することができ
る。

【００３０】請求項８記載の発明に係る燃料スペーサ
は、前記請求項７記載の丸セル型燃料スペーサにおい
て、バンドに設けられたフロータブによりバンドと燃料
棒との間に形成された間隔流路を覆う面積が、制御棒側
に比べて反制御棒側が大きいことを特徴とする。

【００３１】本請求項の発明によれば、水ギャップを増
加した反制御棒側では、バンドと燃料棒間との間に形成
される間隔流路が制御棒側に比べて広がるため、より大
きなフロータブを設置することが可能であり、これによ
り広がった流路を流れる冷却材を効率よく燃料棒側に導
くことができる。

【００３２】請求項９記載の発明に係る燃料スペーサ
は、複数本の燃料棒と内部に冷却材の一部が流れるウォ
ータロッドを正方格子状に配列してなる燃料集合体の軸
方向に複数個配列され、ほぼ矩形状をなすバンドと、こ
のバンド内に配列された円筒状の複数のセルと、各セル
内に挿通される燃料棒の間隔を保持するスプリングとを
有する丸セル型燃料スペーサにおいて、前記バンドの１
カ所以上のコーナ部冷却材下流側に冷却材の流れを燃料
棒側に向ける傾斜したフロータブを突出して形成したこ
とを特徴とする。

【００３３】本請求項の発明によれば、燃料棒間ピッチ
を小さくした場合、バンドと外周燃料棒との間隔も広が
るため外周セルとの溶接点の存在しないバンドコーナ部
の冷却材下流側にフロータブを形成することが可能とな
る。これにより、コーナ燃料棒に冷却材を効率よく供給
できる。

【００３４】請求項10記載の発明に係る燃料スペーサ
は、複数本の燃料棒と内部に冷却材の一部が流れるウォ
ータロッドを正方格子状に配列してなる燃料集合体の軸
方向に複数個配列され、ほぼ矩形状をなすバンドと、こ
のバンドの内部にバンドと平行する複数のディバイダを
設け、このディバイダによって格子状に燃料棒挿入空間
を形成した格子型燃料スペーサにおいて、前記バンドと
外周燃料棒との間隔が前記ディバイダと燃料棒との間隔
に比べて大きく、バンドと外周燃料棒との間隔は、外周
燃料棒と接する位置のバンドに設けられた内向きの突起
により維持していることを特徴とする。

【００３５】本請求項の発明によれば、外周燃料棒と接
する位置のバンドに大きめの内向き突起を設けることに
より、バンドとチャンネルの間隔を広げることなく、チ
ャンネルと最外周燃料棒との間隔を広げることができ
る。バンドはチャンネル内面に近接するため、バンドお
よびフロータブによりチャンネル内面の液膜や近傍を流
れる冷却材を外周燃料棒へ効率よく導くことができ、燃
料棒の熱的裕度が向上する。

【００３６】請求項11記載の発明に係る燃料スペーサ
は、前記請求項10記載の格子型燃料スペーサにおけるバ
ンドで、突起に切り込みを設けたことを特徴とする。こ
れにより前記請求項２記載の丸セル型燃料スペーサと同
様の効果が得られる。

【００３７】請求項12記載の発明に係る燃料スペーサ
は、前記請求項10および請求項11記載の格子型燃料スペ
ーサにおけるバンドで、１カ所以上のコーナ部の冷却材
下流側にフロータブを突出して形成したことを特徴とす
る。これにより前記請求項６記載の丸セル型燃料スペー
サと同様の効果が得られる。

【００３８】請求項13記載の発明に係る燃料スペーサ
は、前記請求項10乃至請求項12記載の格子型燃料スペー
サにおいて、反制御棒側の２面のみのバンドと外周燃料
棒との間隔がバー、ディバイダと燃料棒との間隔に比べ
て大きいことを特徴とする。これにより前記請求項７記
載の丸セル型燃料スペーサと同様の効果が得られる。

【００３９】請求項14記載の発明に係る燃料スペーサ
は、前記請求項13記載の格子型燃料スペーサにおいて、
バンドに設けられたフロータブによりバンドと燃料棒と
の間に形成された間隔流路を覆う面積が、制御棒側に比
べて反制御棒側が大きいことを特徴とする。これにより
前記請求項８記載の丸セル型燃料スペーサと同様の効果
が得られる。

【００４０】請求項15記載の発明に係る燃料スペーサ
は、複数本の燃料棒と内部に冷却材の一部が流れるウォ
ータロッドを正方格子状に配列してなる燃料集合体の軸
方向に複数個配列され、ほぼ矩形状をなすバンドと、こ
のバンドの内部にバンドと平行する複数のバー、ディバ
イダを設け、このバー、ディバイダによって格子状に燃
料棒挿入空間を形成した格子型燃料スペーサにおいて、
前記バンドの１カ所以上のコーナ部冷却材下流側に冷却
材の流れを燃料棒側に向ける傾斜したフロータブを突出
して形成したことを特徴とする。

【００４１】本請求項の発明によれば、燃料棒間ピッチ
を小さくした場合、バンドと外周燃料棒との間隔も広が
るためバンドコーナ部の冷却材下流側にフロータブを形
成することが可能となり、コーナ燃料棒に冷却材を効率
よく供給できる。

【００４２】請求項16記載の発明に係る燃料集合体は、
複数本の燃料棒と内部に冷却材の一部が流れるウォータ
ロッドを正方格子状に配列してなる燃料集合体におい
て、前記請求項１乃至請求項６記載、請求項９乃至請求
項12記載、および請求項15記載の燃料スペーサのうち１
種類もしくは２種類以上組み合わせて軸方向に配置した
ことを特徴とする。

【００４３】これにより、燃料集合体の高燃焼度化を目
指した場合に、炉停止余裕の改善を目的として燃料棒間
ピッチを小さくしチャンネルボックスと最外周燃料棒と
の間隔を広げた燃料集合体において、特に外周部の燃料
棒の熱的裕度を改善して限界出力を向上させることが可
能となる。

【００４４】請求項17記載の発明に係る燃料集合体は、
複数本の燃料棒と内部に冷却材の一部が流れるウォータ
ロッドを正方格子状に配列してなる燃料集合体におい
て、前記請求項７，請求項８，請求項13あるいは請求項
14記載の燃料スペーサのうち１種類もしくは２種類以上
組み合わせて軸方向に配置したことを特徴とする。

【００４５】これにより、制御棒側と反制御棒側の水ギ
ャップがことなるＤ格子炉心用の燃料集合体の経済性向
上やＤ格子炉心用の燃料集合体で高燃焼度化を目指した
場合に炉停止余裕の改善を目的として燃料棒間ピッチを
小さくし反制御棒側のチャンネルボックスと最外周燃料
棒との間隔を広げた燃料集合体において、特に外周部の
燃料棒の熱的裕度を改善して限界出力を向上させること
が可能となる。

【００４６】請求項18記載の発明に係る燃料集合体は、
前記請求項17記載の燃料集合体において、正方格子状の
ウォータロッドの配置位置を反制御棒側にオフセットし
たことを特徴とする。ウォータロッドの配置位置を反制
御棒側にオフセットすることにより、前記請求項17記載
の燃料集合体で得られる効果を増幅することが可能とな
る。

【００４７】

【発明の実施の形態】本発明に係る燃料スペーサの第１
の実施の形態について図１（ａ），（ｂ）を参照して説
明する。本第１の実施の形態は請求項１に対応してお
り、図11に示した丸セル型燃料スペーサ22と基本的には
同様の構造をしているが、本実施の形態に係る丸セル型
燃料スペーサ23は、バンド24と外周セル25の形状および
接合部を改良したことにある。したがって、本実施の形
態では従来例と異なった部分のみを説明し、スペーサの
全体的な構造は図11（ａ），（ｂ）とほぼ同様なのでそ
の説明は省略する。

【００４８】図１（ａ）の要部上面図および（ｂ）の要
部側面図に示すように、本実施の形態に係る丸セル型燃
料スペーサ23は、バンド24の外周セル25と接する位置の
上下部に内向きの突起26が設けられ、この突起26と外周
セル25とは上下部で点溶接により接合して構成されてい
る。

【００４９】つぎに、本実施の形態による作用を説明す
る。炉停止余裕の改善を目的として燃料棒間ピッチを小
さくしチャンネル２と最外周燃料棒との間隔を広げる際
に、燃料スペーサのローブ20を高くするとチャンネル２
内面とバンド24の間隔が広がるため、バンド24によりチ
ャンネル内面近傍を流れる冷却材を剥ぎ取ることができ
ず、外周燃料棒への冷却効果が低下する。

【００５０】しかしながら、丸セル型燃料スペーサ23に
おいては、バンド24とチャンネル２の間隔を広げること
なく、チャンネル２と最外周燃料棒との間隔を広げるこ
とができるため、バンド24およびフロータブ21により冷
却材を外周燃料棒へ効率よく導くことができ、燃料棒の
熱的裕度が向上する。

【００５１】沸騰水型原子炉用燃料には、Ｃ，Ｄ格子炉
心用とこれらより燃料棒間ピッチが若干小さいＳ格子炉
心用がある。炉停止余裕改善を目的としてＣ，Ｄ格子炉
心用の燃料棒間ピッチをＳ格子炉心用と同等となるまで
縮小した場合、Ｃ，Ｄ，Ｓ格子炉心用の燃料スペーサで
セル25が共用化でき、バンドのみを変更すればよいた
め、製造上のコストメリットが得られる。

【００５２】つぎに図２により本発明の第２の実施の形
態を説明する。第２実施の形態は請求項２に係り第１実
施の形態の変形例である。したがって、第１実施の形態
と同様の作用と効果については説明を省略して、相違部
分のみ説明する。図２の要部斜視図に示すように、丸セ
ル型燃料スペーサ27は、例えば上流側の突起26に切り込
み28が設けられている。

【００５３】本実施の形態による作用は、第１実施の形
態とほぼ同様であるが、第１実施の形態と比べて、バン
ド上流側で剥ぎ取ったチャンネル内面の冷却材を切り込
み28を通してバンドル内に導くことができ、燃料棒の熱
的裕度がさらに向上する。

【００５４】つぎに図３（ａ），（ｂ）により本発明の
第３の実施の形態を説明する。第３実施の形態は請求項
３に係り第１実施の形態の変形例である。したがって、
第１実施の形態と同様の作用と効果については、説明を
省略して相違部分のみ説明する。

【００５５】図３（ａ）の要部上面図および（ｂ）の要
部側面図に示すように、丸セル型燃料スペーサ29は、バ
ンド30の外周セル25と接する位置の上下方向全長にわた
って内向きの凸部31が設けられ、この凸部31と外周セル
25とは上下部で点溶接により接合されている。

【００５６】本実施の形態による作用は、第１実施の形
態とほぼ同様であるが、第１実施の形態と比べて、上下
方向全長にわたって凸部31を設けているため、バンド30
部の投影面積が小さく、流路抵抗を低くすることができ
る。

【００５７】つぎに図４（ａ），（ｂ）により本発明の
第４の実施の形態を説明する。第４実施の形態は請求項
４に係り第１実施の形態の変形例である。従って、第１
実施の形態と同様の作用と効果については、説明を省略
して相違部分のみ説明する。

【００５８】図４（ａ）の要部上面図および（ｂ）の要
部側面図に示すように、丸セル型燃料スペーサ32は、外
周セル33のうちバンド15と接する位置の上下部に外向き
の突起34が設けられ、この突起34とバンド15とは上下部
で点溶接により接合されている。

【００５９】本実施の形態による作用は、第１実施の形
態とほぼ同様であるが、第１実施から第３実施の形態の
ようにバンド側に突起などを設けるのではなく、外周セ
ル33側に突起34を設けることにより、バンドは従来と同
一とすることができる。

【００６０】つぎに図５（ａ），（ｂ）により本発明の
第５の実施の形態を説明する。第５実施の形態は請求項
５に係り第４実施の形態の変形例である。従って、第４
実施の形態と同様の作用と効果については、説明を省略
して相違部分のみ説明する。

【００６１】図５（ａ）の要部上面図および（ｂ）の要
部側面図に示すように、丸セル型燃料スペーサ35は、外
周セル36のうちバンド15と接する位置の上下方向全長に
わたって外向きの凸部37が設けられ、この凸部37とバン
ド15は上下部で点溶接により接合されている。

【００６２】本実施の形態による作用は、第４実施の形
態とほぼ同様であるが、第４実施の形態と比べて、上下
方向全長にわたって凸部を設けているためセル36部の投
影面積が小さく、流路抵抗を低くすることができる。

【００６３】つぎに図６（ａ），（ｂ）により本発明の
第６の実施の形態を説明する。第６実施の形態は請求項
６に係り、第１実施の形態から第５実施の形態までの変
形例である。従って、第１実施の形態から第５実施の形
態までと同様の作用と効果については、説明を省略して
相違部分のみ説明する。

【００６４】図６（ａ）の要部上面図および（ｂ）の要
部側面図に示すように、丸セル型燃料スペーサ38は、チ
ャンネル２と最外周燃料棒との間隔を広げることによっ
て生じたコーナ部の空間に、外周セルとの溶接点が存在
しないことを利用して、冷却材下流側にフロータブ39を
形成している。

【００６５】本実施の形態による作用は、第１実施の形
態から第５実施の形態と同様であるが、更にコーナ部に
フロータブ39を設置しているためコーナ燃料棒に冷却材
を効率よく供給できる。

【００６６】つぎに図７により本発明の第７の実施の形
態を説明する。第７実施の形態は請求項７記載に係り、
第１実施の形態から第６実施の形態までの変形例であ
る。従って、第１実施の形態から第６実施の形態までと
同様の作用と効果については、説明を省略して相違部分
のみ説明する。図７の上面図に示すように、丸セル型燃
料スペーサ40は、バンドまたはセルの突起、凸部41を反
制御棒側の２面のみに設置している。

【００６７】本実施の形態による作用は第１実施の形態
から第６実施の形態と同様であるが、本燃料スペーサ40
は制御棒側の水ギャップが反制御棒側に比べて大きいＤ
格子炉心に適用することにより、反制御棒側の水ギャッ
プを増加し、制御棒側と反制御棒側の水ギャップを均一
化することができる。

【００６８】これにより、従来のように制御棒側と反制
御棒側の濃縮度分布を変える必要がなくなり燃料経済性
を向上することができ、かつ水ギャップを増加した反制
御棒側においてもチャンネルとバンドとの間隔を広げる
ことがないため、外周燃料棒の熱的余裕を向上すること
ができる。

【００６９】つぎに本発明の第８の実施の形態を説明す
る。第８実施の形態は請求項８記載に係り、第７実施の
形態の変形例である。従って、第７実施の形態と同様の
作用と効果については、説明を省略して相違部分のみ説
明する。

【００７０】図７の上面図に示すように、丸セル型燃料
スペーサ40において、反制御棒側のバンド42に設けられ
たフロータブ43によりバンド42と燃料棒との間に形成さ
れた間隔流路を覆う面積が、制御棒側のバンド42に設け
られたフロータブ44により流路を覆う面積に比べて大き
くなっている。

【００７１】本実施の形態による作用は、第７実施の形
態と同様であるが、ギャップを増加した反制御棒側で
は、バンドと燃料棒間に形成される間隔流路が制御棒側
に比べて広がるため、より大きなフロータブ43を設置す
ることが可能であり、これにより広がった流路を流れる
冷却材を効率よく燃料棒側に導くことができる。

【００７２】つぎに本発明の第９の実施の形態を説明す
る。第９実施の形態は請求項９記載に係り丸セル型燃料
スペーサのコーナバンドの形状に関する。構成は、燃料
棒間ピッチを小さくした場合に、コーナ部の空間に外周
セルとの溶接点が存在しないことを利用して、冷却材下
流側にフロータブを形成している。本実施の形態による
作用は、コーナ部にフロータブを設置しているため燃料
棒に冷却材を効率よく供給できる。

【００７３】つぎに図８により本発明の第10の実施の形
態を説明する。第10実施の形態は請求項10記載に係り格
子型燃料スペーサ45におけるバンド46の形状およびバン
ド46と外周燃料棒47との間隔とバー10，ディバイダ11と
燃料棒47との間隔に関する。

【００７４】図８の要部上面図に示すように、格子型燃
料スペーサ45は、バンド46と外周燃料棒47との間隔がバ
ー10，ディバイダ11と燃料棒３との間隔に比べて大き
く、バンド46と外周燃料棒47との間隔は、外周燃料棒47
と接する位置のバンド46に設けられた内向きの突起48に
より維持している。

【００７５】つぎに本実施の形態による作用を説明す
る。格子型燃料スペーサ45では、外周燃料棒47と接する
位置のバンド46に大きめの内向き突起48を設けることに
より、バンド46とチャンネル２の間隔を広げることな
く、チャンネル２と最外周燃料棒47との間隔を広げるこ
とができる。バンド46はチャンネル２内面に近接するた
め、バンド46およびフロータブ21によりチャンネル２内
面の液膜や近傍を流れる冷却材を外周燃料棒へ効率よく
導くことができ、燃料棒の熱的裕度が向上する。

【００７６】つぎに本発明の第11の実施の形態を説明す
る。第11実施の形態は請求項11記載に係り、第10実施の
形態の変形例である。構成は、第２実施の形態と同様
に、格子型燃料スペーサについて突起48に切り込みを設
けたことにある。

【００７７】本実施の形態による作用は、第10実施の形
態と同様であるが、第10実施の形態と比べて、バンド上
流側で剥ぎ取ったチャンネル内面の冷却材を切り込みを
通してバンドル内に導くことができ、燃料棒の熱的裕度
がさらに向上する。

【００７８】つぎに本発明の第12の実施の形態を説明す
る。第12実施の形態は請求項12記載に係り第10実施の形
態および第11実施の形態の変形例である。従って、第10
実施の形態および第11実施の形態と同様の作用と効果に
ついては、説明を省略して相違部分のみ説明する。構成
は、第６実施の形態と同様に、格子型燃料スペーサにつ
いてバンドコーナ部の冷却材下流側にフロータブを形成
している。

【００７９】本実施の形態による作用は、第10実施の形
態および第11実施の形態と同様であるが、さらにコーナ
部にフロータブを設置しているためコーナ燃料棒に冷却
材を効率よく供給できる。

【００８０】つぎに本発明の第13の実施の形態を説明す
る。第13実施の形態に係る請求項13記載に係り第10実施
の形態から第12実施の形態までの変形例である。従っ
て、第10実施の形態から第12実施の形態までと同様の作
用と効果については、説明を省略して相違部分のみ説明
する。

【００８１】本実施の形態の格子型燃料スペーサは、反
制御棒側の２面のみのバンドと外周燃料棒との間隔がバ
ー、ディバイダと燃料との間隔に比べて大きくなってい
る。本実施の形態による作用は、第10実施の形態から第
12実施の形態と同様であるが、さらに第７実施の形態と
同様の効果が得られる。

【００８２】つぎに本発明の第14の実施の形態を説明す
る。第14実施の形態は請求項14記載に係り第13実施の形
態の変形例である。従って、第13実施の形態と同様の作
用と効果については、説明を省略して相違部分のみ説明
する。

【００８３】本実施の形態の格子型燃料スペーサは、反
制御棒側のバンドに設けられたフロータブによりバンド
と燃料棒との間に形成された間隔流路を覆う面積が、制
御棒側のバンドに設けられたフロータブにより流路を覆
う面積に比べて大きくなっている。本実施の形態による
作用は、第13実施の形態と同様であるが、さらに第８実
施の形態と同様の効果が得られる。

【００８４】つぎに本発明の第15の実施の形態を説明す
る。第15実施の形態は請求項15記載に係り格子型燃料ス
ペーサのコーナバンドの形状に関する。構成は、燃料棒
間ピッチを小さくした場合に、コーナ部の空間に冷却材
下流側にフロータブを形成している。上記構成による作
用は、コーナ部にフロータブを設置しているためコーナ
燃料棒に冷却材を効率よく供給できる。

【００８５】つぎに本発明の第16の実施の形態を説明す
る。第16実施の形態は請求項16記載に係り、バンドある
いはセルに突起、凸部を有した燃料スペーサを軸方向に
複数個配置した燃料集合体に関する。

【００８６】本実施の形態の燃料集合体は、第１実施の
形態から第６実施の形態、第９実施の形態から第11実施
の形態および第15実施の形態の燃料スペーサのうち１種
類もしくは２種類以上組み合わせて軸方向に配置してい
る。

【００８７】本実施の形態による作用は、第１実施の形
態から第６実施の形態、第９実施の形態から第11実施の
形態および第15実施の形態と同様であるが、限界出力の
厳しい軸方向上部においては第６実施の形態の燃料スペ
ーサを配置し、軸方向下部では第６実施の形態の燃料ス
ペーサに比べて圧力損失の小さい第１実施の形態から第
５実施の形態の燃料スペーサを配置することなどによ
り、安定性および限界出力に優れた特性を有することが
できる。

【００８８】つぎに本発明の第17の実施の形態を説明す
る。第17実施の形態は請求項17記載に係り、反制御棒側
のバンドあるいはセルに突起、凸部を有した燃料スペー
サを軸方向に複数個配置したＤ格子炉心用の燃料集合体
に関する。

【００８９】本実施の形態の燃料集合体は、第７実施，
第８実施，第13実施または第14実施の形態のと同様であ
るが、限界出力の厳しい軸方向上部においては第８実施
の形態の燃料スペーサを配置し、軸方向下部では第８実
施の形態の燃料スペーサに比べて圧力損失の小さい第７
実施の形態の燃料スペーサを配置することなどにより、
安定性および限界出力に優れた特性を有することができ
る。

【００９０】つぎ本発明の第18の実施の形態を説明す
る。第18実施の形態は請求項18記載に係り、第17実施の
形態の変形例である。従って、第17実施の形態と同様の
作用と効果については、説明を省略して相違部分のみ説
明する。

【００９１】本実施の形態の燃料集合体は、ウォータロ
ッドの配置位置を反制御棒側にオフセットしている。本
実施の形態による作用は、第17実施の形態と同様である
が、ウォータロッドの配置位置を反制御棒側にオフセッ
トすることにより、第17の実施の形態の燃料集合体で得
られる効果を増幅することが可能となる。

【００９２】

【発明の効果】本発明によれば、燃料集合体の高燃焼度
化を目指した場合に、炉停止余裕の改善を目的として燃
料棒間ピッチを小さくしチャンネルボックスと最外周燃
料棒との間隔を広げた燃料集合体において、バンドとチ
ャンネルの間隔を広げることなく、チャンネルと最外周
燃料棒との間隔を広げることができるため、バンドおよ
びフロータブによりチャンネル内面の液膜や近傍を流れ
る冷却材を外周燃料棒へ効率よく導くことができ、限界
出力が向上する。

【００９３】また、コーナ部にもフロータブを設置する
ことにより、コーナ燃料棒の熱的裕度が向上する。さら
に、Ｄ格子炉心用燃料において制御棒側と反制御棒側の
水ギャップを均一化することもできるため、燃料経済性
が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係る丸セル型燃料スペーサの
第１実施の形態のバンドと外周セルの要部を示す上面
図、（ｂ）は（ａ）の側面図。

【図２】本発明に係る丸セル型燃料スペーサの第２実施
の形態のバンドと外周セルの要部を示す斜視図。

【図３】（ａ）は本発明に係る丸セル型燃料スペーサの
第３実施の形態のバンドと外周セルの要部を示す上面
図、（ｂ）は（ａ）の側面図。

【図４】（ａ）は本発明に係る丸セル型燃料スペーサの
第４実施の形態のバンドと外周セルの要部を示す上面
図、（ｂ）は（ａ）の側面図。

【図５】（ａ）は本発明に係る丸セル型燃料スペーサの
第５実施の形態のバンドと外周セルの要部を示す上面
図、（ｂ）は（ａ）の側面図。

【図６】（ａ）は本発明に係る丸セル型燃料スペーサの
第６実施の形態のバンドと外周セルの要部を示す上面
図、（ｂ）は（ａ）の側面図。

【図７】本発明に係る丸セル型燃料スペーサの第７実施
の形態および第８実施の形態を示す上面図。

【図８】本発明に係る格子型燃料スペーサの第10実施の
形態のバンドと外周セルの要部を示す上面図。

【図９】一般的な燃料集合体を示す縦断面図。

【図１０】（ａ）は従来の格子型燃料スペーサを示す上
面図、（ｂ）は（ａ）において一部断面で示す側面図。

【図１１】（ａ）は従来の丸セル型燃料スペーサを示す
上面図、（ｂ）は（ａ）において一部断面で示す側面
図。

【符号の説明】

１…燃料集合体、２…チャンネル、３…燃料棒、４…ウ
ォータロッド、５…上部タイプレート、６…下部タイプ
レート、７…燃料スペーサ、８…格子型燃料スペーサ、
９，15，24，30，42，46…バンド、10…バー、11…ディ
バイダ、12，16…燃料棒挿通路、13…角形スプリング、
14，20…ローブ、17…点溶接部、18，25，33，36…セ
ル、19…スプリング、21，43，44…フロータブ、22…丸
セル型燃料スペーサ、23，27，29，32，35，38，40…本
発明の丸セル型燃料スペーサ、26，41，48…内向き突
起、28…切り込み、31…内向き凸部、34…外向き突起、
37…外向き凸部、39…コーナ部フロータブ、45…本発明
の格子型燃料スペーサ、47…外周燃料棒。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数本の燃料棒と内部に冷却材の一部が
流れるウォータロッドとを正方格子状に配列して構成し
た燃料集合体の軸方向に複数個配列され、ほぼ矩形状に
形成されたバンドと、このバンド内に配列された円筒状
の複数のセルと、このセル内に挿通される前記燃料棒の
間隔を保持するスプリングとを有する丸セル型燃料スペ
ーサにおいて、前記バンドに前記複数のセルのうち外周
セルと接する位置の上下部に内向きの突起を設け、この
突起を前記外周セルと接合してなることを特徴とする燃
料スペーサ。
【請求項２】前記突起に切り込みを設けてなることを
特徴とする請求項１記載の燃料スペーサ。
【請求項３】複数本の燃料棒と内部に冷却材の一部が
流れるウォータロッドを正方格子状に配列して構成した
燃料集合体の軸方向に複数個配列され、ほぼ矩形状に形
成されたバンドと、このバンド内に配列された円筒状の
複数のセルと、このセル内に挿通される前記燃料棒の間
隔を保持するスプリングとを有する丸セル型燃料スペー
サにおいて、前記バンドに前記複数のセルのうち、外周
セルと接する位置の上下方向全長にわたって内向きの凸
部を設け、この凸部を前記外周セルと接合してなること
を特徴とする燃料スペーサ。
【請求項４】複数本の燃料棒と内部に冷却材の一部が
流れるウォータロッドを正方格子状に配列して構成した
燃料集合体の軸方向に複数個配列され、ほぼ矩形状に形
成されたバンドと、このバンド内に配列された円筒状の
複数のセルと、このセル内に挿通される前記燃料棒の間
隔を保持するスプリングとを有する丸セル型燃料スペー
サにおいて、前記複数のセルのうち前記バンドと接する
位置の上下部に外向きの突起を設け、この突起を前記バ
ンドと接合してなることを特徴とする燃料スペーサ。
【請求項５】複数本の燃料棒と冷却材の一部が流れる
ウォータロッドを正方格子状に配列して構成した燃料集
合体の軸方向に複数個配列され、ほぼ矩形状に形成され
たバンドと、このバンド内に配列された円筒状の複数の
セルと、このセル内に挿通される燃料棒の間隔を保持す
るスプリングとを有する丸セル型燃料スペーサにおい
て、前記セルのうちバンドと接する位置の上下方向全長
にわたって外向きの凸部を設け、この凸部を前記バンド
と接合してなることを特徴とする燃料スペーサ。
【請求項６】前記バンドで、１カ所以上のコーナ部の
冷却材下流側に冷却材の流れを燃料棒側に向ける傾斜し
たフロータブを突出して形成してなることを特徴とする
請求項１乃至請求項５記載の燃料スペーサ。
【請求項７】前記バンドまたは前記セルに設けた突
起、または凸部を反制御棒側の２面のみに設置してなる
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６記載の燃料スペ
ーサ。
【請求項８】前記バンドに冷却材下流側に冷却材の流
れを燃料棒側に向ける傾斜したフロータブを設け、この
フロータブにより前記バンドと前記燃料棒との間に形成
された間隔流路を覆う面積が、制御棒側に比べて反制御
棒側が大きいことを特徴とする請求項７記載の燃料スペ
ーサ。
【請求項９】複数本の燃料棒と内部に冷却材の一部が
流れるウォータロッドを正方格子状に配列して構成した
燃料集合体の軸方向に複数個配列され、ほぼ矩形状に形
成されたバンドと、このバンド内に配列された円筒状の
複数のセルと、各セル内に挿通される前記燃料棒の間隔
を保持するスプリングとを有する丸セル型燃料スペーサ
において、前記バンドの１カ所以上のコーナ部冷却材下
流側に冷却材の流れを燃料棒側に向ける傾斜したフロー
タブを突出して形成したことを特徴とする燃料スペー
サ。
【請求項１０】複数本の燃料棒と内部に冷却材の一部
が流れるウォータロッドを正方格子状に配列して構成し
た燃料集合体の軸方向に複数個配列され、ほぼ矩形状に
形成されたバンドと、このバンドの内部にバンドと平行
する複数のバー、ディバイダを設け、このバー、ディバ
イダによって格子状に前記燃料棒の挿入空間を形成した
格子型燃料スペーサにおいて、前記バンドと外周燃料棒
との間隔が前記バー、ディバイダと燃料棒との間隔に比
べて大きく、バンドと外周燃料棒との間隔は、外周燃料
棒と接する位置のバンドに設けられた内向きの突起によ
り維持していることを特徴とする燃料スペーサ。
【請求項１１】前記突起に切り込みを設けてなること
を特徴とする請求項10記載の燃料スペーサ。
【請求項１２】前記バンドに１カ所以上のコーナ部の
冷却材下流側に冷却材の流れを燃料棒側に向ける傾斜し
たフロータブを突出して形成してなることを特徴とする
請求項10または請求項11記載の燃料スペーサ。
【請求項１３】前記反制御棒側の２面のみのバンドと
外周燃料棒との間隔がバー、ディバイダと燃料棒との間
隔に比べて大きいことを特徴とする請求項10乃至請求項
12記載の燃料スペーサ。
【請求項１４】前記バンドに冷却材下流側に冷却材の
流れを燃料棒側に向ける傾斜したフロータブを設け、こ
のフロータブにより前記バンドと前記燃料棒との間に形
成された間隔流路を覆う面積が、制御棒側に比べて反制
御棒側が大きいことを特徴とする請求項13記載の燃料ス
ペーサ。
【請求項１５】複数本の燃料棒と内部に冷却材の一部
が流れるウォータロッドを正方格子状に配列して構成し
た燃料集合体の軸方向に複数個配列され、ほぼ矩形状に
形成されたバンドと、このバンド内に前記バンドと平行
する複数のバーおよびディバイダを設け、このバーおよ
びディバイダによって格子状に前記燃料棒の挿入空間を
形成した格子型燃料スペーサにおいて、前記バンドの１
カ所以上のコーナ部冷却材下流側に冷却材の流れを燃料
棒側に向ける傾斜したフロータブを突出して形成してな
ることを特徴とする燃料スペーサ。
【請求項１６】複数本の燃料棒と内部に冷却材の一部
が流れるウォータロッドを正方格子状に配列して構成し
た燃料集合体において、請求項１乃至請求項６記載の燃
料スペーサ、請求項９乃至請求項12記載の燃料スペー
サ、および請求項15記載の燃料スペーサのうち少なくと
も１種類の燃料スペーサを燃料集合体の軸方向に組み込
んでなることを特徴とする燃料集合体。
【請求項１７】複数本の燃料棒と内部に冷却材の一部
が流れるウォータロッドを正方格子状に配列してなる燃
料集合体において、請求項７，請求項８，請求項13また
は請求項14記載の燃料スペーサのうち少なくとも１種類
の燃料スペーサを燃料集合体の軸方向に組み込んでなる
ことを特徴とする燃料集合体。
【請求項１８】前記正方格子内のウォータロッドの配
置位置を反制御棒側にオフセットしてなることを特徴と
する請求項17記載の燃料集合体。