JPH10501345A - 原子炉における冷却材の制御 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 軽水形原子炉において冷却材流を案内するための方法及び装置。冷却材流の案内は混合断面内でなされる。該混合断面は直交して配設された４つの小区域（１，１ａ，１ｃ）を有している。そして，それら小区域（１，１ａ，１ｃ）は燃料集合体（１）の全部または一部を有している。各小区域（１，１ａ，１ｃ）には，少なくとも１つのレベルが配設され，該少なくとも１つのレベルはスペーサ（７）を有しており，該スペーサ（７）は流れ制御部材（１２）を備えており，該流れ制御部材（１２）は，冷却材が一つの小区域（１，１ａ，１ｃ）から隣接した小区域（１，１ａ，１ｃ）に案内されるようになっていて，もって混合断面における冷却材のエンタルピーを均等化せしめている。

Description

【発明の詳細な説明】 原子炉における冷却材の制御 技術分野 本発明は，燃料集合体のより少なく装架された小区域とより多く装架された小 区域との間の，あるいは軽水形原子炉における燃料集合体間の冷却を均等化する ための方法に関わる。冷却の均等化は，直交して配設された４つの小区域を有し ている混合断面内で冷却材流を混合することにより達せられ，それら小区域は， 燃焼の度合いが異なるために，あるいは，周辺からの影響のために，かなり異な る出力レベルを有している。混合は，混合断面内の水平断面における特殊な流れ パターンを作り出すことにより可能とされる。その流れパターンは，スペーサの 助けをもって達成され，即ち，支持手段の助けをもって達成され，それら支持手 段は，燃料棒を互いに離隔された関係に固定するとともに燃料棒に沿った複数の レベルのところに配設されている。 背景技術，問題点 沸騰水形原子炉（ＢＷＲ）における燃料集合体は，細長い筒状容器からなって おり，その筒状容器は，しばしば，矩形あるいは正方形の断面を有しており，そ の容器の両端は開口していて連続した流路を形成しており，その流路を通って原 子炉の冷却材が流れ得るようになっている。燃料集合体は多数の等しく細長い筒 状の燃料棒を有しており，それら燃料棒は，通常対称パターンをなして，ある限 定域内に互いに平行に配設されている。頂部では，燃料棒は頂部タイプレートに よって保持されており，底部では，底部タイプレートによって保持されている。 冷却材が燃料棒を通って所望の態様で流れるのを許すために，互いにある距離離 れてそれら燃料棒を保ち，そして，原子炉の作動時にそれら燃料棒が曲げられな いよう，あるいは，振動しないようにすることは重要である。この目的のため， 複数個のスペーサが用いられ，それらスペーサは，長手方向において燃料集合体 に沿って分布されている。沸騰水形原子炉用のある種の燃料集合体は，いわゆる 小集合体に分割されている。このような小集合体は，米国特許第４，７９５，６ ０８号に開示されている。小集合体間には開口があり，冷却材が小集合体間を通 過するのを可能にしている。 加圧水形原子炉（ＰＷＲ）用の燃料集合体は，燃料棒が任意の筒状容器に囲ま れていない点を除いて，また，それらの数がより多数であることを除いて，原則 として，沸騰水形原子炉（ＢＷＲ）のた用の燃料集合体と同じ構造を有している 。 各燃料集合体は，それの底部のところに，本質的には等しく多量の冷却材を備 えているが，炉心における高所では，燃料集合体においてより少なく装架された 区域からより多く装架された区域に水を移送することが，即ち，燃料集合体間で 水を移送することが望ましい。 燃料集合体からの，あるいは燃料集合体の一部からの動力出力が低くなればな るほど，それはより少ない冷却を必要とする。逆に，燃料集合体から，あるいは 燃料集合体の一部からより多くパワーを取り出せば，それの冷却はより優れたも のとなる。燃料集合体において燃料がより多く消費されれば，その後に燃料集合 体から抽出され得るパワーは少なくなる。 より少なく装架された燃料集合体からより多く装架された燃料集合体への冷却 材の移送を達成する１つの方法は，スウェーデン国特許願第９００３３３０−９ 号に開示されている。燃料集合体においてスペーサのところに配設されたタブの 放射依存成長により，燃料集合体のライフサイクルにおける減衰は徐々に高まる 。このように，冷却材は古い，より少なく装架された集合体からより新しく，よ り多く装架された集合体へと移送される。また，隣接して位置された燃料棒間で 冷却材の混合を部分的に作り出すことも知られている。このことは，スペーサの 下流側縁部のところに配設されたタブの形をしている混合羽根によってなされ， かくて，混合が生じるように流れをそらしている。このような混合タブは米国特 許第３，３９５，０７７号に開示されている。米国特許第３，７４９，６４０号 は，加圧水形原子炉用の直交して配設された４つの燃料集合体を示しており，そ の加圧水形原子炉は混合羽根と共にスペーサを備えている。混合羽根は，隣接し て配設された燃料要素間の交点の周りで同心状に流れを案内するようになってい る。流れを制御することにより，結果として，冷たい冷却材は同心区域内部に移 動し，熱い冷却材は高いパワーをもって同心区域から外に出ていき，また，冷た い冷却 材は，より高いパワーを有している燃料集合体内を移動し，熱い冷却材はその燃 料集合体から外に移動する。互いに隣接して配設された燃料集合体間の交点の周 りで流れを同心的に制御することにより，冷却材は炉心における加圧水形原子炉 燃料集合体の大きさに一致している断面内で混合される。 米国特許第４，１９０，４９４号は混合断面における冷却材の制御を示してお り，その混合断面の大きさは燃料集合体の大きさに一致している。また，この米 国特許は流れ指示スペーサバネも示しており，この流れ指示スペーサバネは，燃 料棒がスペーサ内に配設された弾性支持体に向けて冷却材により移動せしめられ るようにその冷却材を案内している。 本発明の目的は，加圧水形原子炉用の核燃料炉心の断面におけるエンタルピー の更に改良された均等化を提供することである。このことは，請求の範囲第１項 の特徴部分に記載されている特徴事項の助けをもって従来既知のものよりも大き な混合断面積内で混合することにより達成される。 本発明の別の目的は，沸騰水形原子炉用の核燃料炉心の断面におけるエンタル ピーの均等化を提供することである。このことは，請求の範囲第２項の特徴部分 に記載されている特徴事項の助けをもって混合断面内で混合することにより達成 される。 本発明の更に他の目的は，スペーサにより固定された長手方向要素の摩耗の危 険が最小化されるように核燃料炉心におけるエンタルピーの均等化を提供するこ とである。このことは，請求の範囲第３項の特徴部分に記載されている特徴事項 の助けをもって混合断面において冷却材を制御することにより達成される。 発明の概要，利点 本発明は，軽水形原子炉における燃料集合体間あるいは燃料集合体におけるよ り少なく装架された小区域とより多く装架された小区域との間の冷却の均等化を 達成するための部材を備えた核燃料炉心に関する。その均等化は，直交して配設 された４つの小区域を有する混合断面内で冷却材流を混合することにより達成さ れる。小区域は，加圧水形原子炉用の燃料集合体，沸騰水形原子炉用の小集合体 ，あるいは，軽水形原子炉用の燃料集合体における少なくとも１２個の燃料棒の いずれかを有している。冷却材の温度あるいは蒸気内容物における混合結果は均 等 化され，即ち，混合断面におけるエンタルピーは均等化され，かくて，冷却材の 最高温度あるいは最高蒸気内容物を低減させる。以下に述べる実施例により複数 の異なるやり方で設計され得るスペーサの助けでもってその混合は達成される。 燃料集合体をどの形式の原子炉に用いるかにより，やや異なった要求が寄せら れている。機械的な見地からすれば，ある種の原子炉は当初の挿入位置に相対し て９０°の倍数だけ回転された燃料集合体の再挿入を許し，それに対し，他の原 子炉は当初の挿入位置に相対して１８０°の倍数だけ燃料集合体の回転及び再挿 入を許している。しかしながら，管理上の理由から，多くの場合，何等先行して の回転無しに燃料集合体を交換することが望ましい。 混合断面における小区域間のエンタルピーの混合及び均等化を達成させる第１ の方法は，小区域への冷却材の流れの方向が小区域から外への冷却材の流れの方 向からほぼ９０°異なるように，個々の小区域内で流れをそらすことにより１つ の小区域から隣接した小区域へ冷却材を移送することである。小区域を通しての 流れを制御するために制御部材が配設されている。１つの小区域における制御部 材は，隣接した小区域内での対応した位置に配設されている制御部材に関して９ ０°回転して配設されており，かくて，混合断面内での冷却材の流れの方向は１ つであり，且つ，例えば，時計方向のごとく同じである。かくて，混合断面の軸 線方向延長部において，螺旋形ネジのように形成された冷却材流が形成される。 小区域間で混合させるとともにエンタルピーの均等化を達成させる別のやり方 は，個々の小区域を横切る冷却材の流れを制御することである。以下，この混合 を直交流という。流れ制御に関しては，直交して配設された４つの小区域は，混 合断面における冷却材流の方向が１つの同じ方向，例えば，時計方向に指向され るように互いに関して９０°回転せしめられている。 小区域間で混合させるとともにエンタルピーの均等化を達成させる第３の方法 は，個々の小区域を介しての実質上直角方向に冷却材を制御することである。以 下，この混合を対角線流れという。この場合，混合断面は，１つの小区域におけ る水平面において，対角線部分の一方の側に配設されている断面積と，３つの対 応して且つ隣接して位置せしめられた断面積とを有している。かくて，混合断面 は，小区域の４つの対角線部分を有しており，それら４つの対角線部分は，流れ 制御に関して，互いに相対して９０°回転せしめられており，また，混合断面に おける冷却材の流れの方向が１つに且つ同じになっている。同じ小区域大きさと 比較した際に，混合断面における冷却材流の速度は，この実施例において上記し たものよりも低くてもかまわない。何故なら，混合がより小さな断面内で生じる からである。 直交流により生じせしめられる振動及び摩耗を伴ういかなる問題も，セルを介 して延在する燃料棒が冷却材流により固定支持体あるいは複数の支持体に押圧さ れるように少なくとも１つの固定支持体を，スペーサにおける各個々のスペーサ セルが備えることにより除くことができる。 当初の挿入位置に相対して９０°の倍数だけ回転せしめられた燃料集合体の再 挿入を許す加圧水形原子炉はたった１つの形式の燃料集合体を必要とするに過ぎ ない。１８０°の倍数だけ回転せしめられた燃料集合体の再挿入を許すだけの加 圧水形原子炉は，流れ制御部材の指向に関して異なっている２つの形式の燃料集 合体を必要としている。 少なくとも２つの加圧水形原子炉の燃料集合体に対応している加圧水形原子炉 の核燃料の，従来技術に比してより大きな混合断面内で流れを混合させることに より，炉心の断面におけるエンタルピーの改良された等化即ち均等化が米国特許 第３，７４９，６４０号に比較して得られる。その理由は，より大きな断面での 混合により，より大きなエンタルピーの差が達成されるからであり，結果として ，より大きな均等化となる。この技術的効果，即ち，より大きな区域内での混合 は非常に重大且つ大きく，また，非常に重要である。 沸騰水形原子炉用の核燃料炉心における混合断面内で冷却材の混合を達成する ことにより，かなり改良されたエンタルピー均等化が従来技術に比して得られる 。その従来技術において，ＢＷＲ集合体における水が沸騰する際にある程度だけ のエンタルピー均等化を得ることができる。 混合断面における冷却材の流れのために燃料棒がそれの内部の固定支持体に接 触するように流れ制御部材をスペーサ内に配設することにより，摩耗を伴う問題 は解決される。さらに，流れ制御部材は，米国特許第４，１９０，４９４号に記 載されている流れ指示スペーサバネよりもかなり大きなパワーを有している。 本発明の利点は，燃料集合体を，いわゆるＤＮＢ（核沸騰限界）の危険を伴う ことなく，あるいは，燃料損壊及び障害を引き起こす燃料棒の表面上でのドライ アウト（乾燥）の危険を伴うことなく，より多く装架することができることであ る。燃料集合体からの最大パワー出力は，有望な場合，１５％の大きさ程度増加 し得る。 本発明の付加的利点は，腐食を伴う問題を除くことである。加圧水形原子炉用 の燃料棒は，高温での腐食に対して極めて敏感なことである。混合により，最高 温度は減少し，かくて，腐食の危険はかなり減少する。 本発明の利点は，混合断面が加圧水形原子炉用の直交して配設された４つの燃 料集合体を有している場合，燃料集合体の断面及び燃料集合体間に形成される間 隙を越える優れた混合が達成される。 図面の簡単な説明 添付図面を参照しての実施例の説明により，本発明を更に詳しく説明する。 第１図は沸騰水形原子炉用の燃料集合体を，側面図で，概略的に示している。 第２図は加圧水形原子炉用の燃料集合体を，側面図で，概略的に示している。 第３図は加圧水形原子炉用の燃料集合体内での冷却材流を９０°そらすことに より，一群の４つの燃料集合体内での冷却材流の混合を概略的に示している。 第４図は沸騰水形原子炉用の小集合体内で冷却材を９０°そらすことにより， 一群の４つの小集合体内での冷却材流の混合を概略的に示している。 第５ａ図は，沸騰水形原子炉の燃料集合体において，冷却材流の混合が一群の ４つの直交して配設された小区域内でどのように生ずるかを概略的に示している 。 第５ｂ図は，第５ａ図と同じことを示しているが，小区域が全体の燃料棒位置 だけを有するよう画成されていることを示している。 第６図は，沸騰水形原子炉用の小集合体用のスペーサ，及び流れ制御部材及び フレームを備えている流れ制御用構造体の代替実施例の斜視図で，そのフレーム は，装架された状態で，上流に延在していてスペーサをも囲繞していることを示 している。 第７図は，冷却材流を制御するための制御部材を備えているスペーサの頂面図 を示している。 第８図は，第６図による制御部材を備えたスペーサの一部の斜視図を概略的に 示している。 第９図は，１群の４つの燃料集合体内での直交流による冷却材流の混合を，ス ペーサのレベルのところの部分で且つ断面で概略的に示している。 第１０図は，直交流用の制御部材を備えているスペーサの一部を示している。 第１１ａ図は，２つの互いに隣接したスペーサレベルのところでの冷却材流の 主方向が角度９０°だけ異なっている複数のスペーサレベルを備えている燃料集 合体を，側面図で概略的に示している。 第１１ｂ図は，第１１ａ図の断面Ａ−Ａを示しており，その断面から明らかな とおり，スペーサは冷却材流を第１の方向に交互に指向させ，また，それに対し て直角な第２の方向に交互に指向させるよう配設されていることを示している。 第１２図は，一群の４つの燃料集合体内での冷却材流の混合が斜流により生ず る複数個の燃料集合体の炉心におけるスペーサレベルのところでの断面を，上か ら概略的に示している。 第１３図は，燃料集合体を介して対角線的に冷却材流を制御するための，羽根 の形をした制御部材を備えている流れ制御用構造体即ちスペーサの一部を示して いる。 第１４図は，燃料集合体を介して対角線的に冷却材流を制御するための，角度 が付された流れ制御用構造体の形をした制御部材を備えているスペーサの代替実 施例を示している。 第１５図は，燃料集合体を介して対角線的に冷却材を制御するための，羽根の 形をした制御部材を備えている流れ制御用構造体即ちスペーサの別の代替実施例 を示している。 好適実施例の説明 第１図は，沸騰水形原子炉（ＢＷＲ）の燃料集合体１を示しており，該燃料集 合体１は，燃料チャンネル２と呼ばれる矩形断面の細長い筒状容器を有している 。燃料チャンネル２は，両端で開口していて連続した流路を形成しており，その 流路を通って原子炉の冷却材が底部から頂部に流れるようになっている。燃料集 合体１は多数の等しく細長い筒状燃料棒３を有しており，それら筒状燃料棒３は 互 いに平行をなして束ねられて配設されており，それら筒状燃料棒３内には核燃料 のペレット４が配設されている。燃料棒３は頂部のところで頂部タイプレート５ により保持されているとともに底部のところで底部タイプレート６により保持さ れている。燃料棒３はスペーサ７により互いに離隔された状態に保たれていると ともに，原子炉の作動時に曲げられないよう，即ち，振動しないようにされてい る。 第２図は，加圧水形原子炉（ＰＷＲ）の燃料集合体１を示しており，該燃料集 合体１は，多数の細長い筒状燃料棒３と，平行に配設された制御棒案内チューブ ８とを有している。燃料棒３は核燃料のペレット４を含んでいる。制御棒案内チ ューブ８は，頂部のところで頂部ノズル５によって保持されているとともに底部 のところで底部ノズル６によって保持されている。燃料棒３はスペーサ７により 互いに離隔された状態に保たれている。 第３図は，直交して配設された４つの小区域を有する混合断面を示しており， 各小区域は燃料集合体１を有している。第３図における流れ矢印Ｆは，どのよう にして冷却材流が混合断面内を流れるかを示している。冷却材流の混合及び混合 断面内のそれの温度均等化は，小区域１への冷却材流の方向がこの小区域１から のそれの流れ方向とほぼ９０°異なるように小区域１内で冷却材流をそらすこと により達成されている。小区域１は等しいスペーサ７で設計されているが，スペ ーサ７は互いに関連して９０°回転して配設されているとともに，流れの方向Ｆ が混合断面内で１つで同じになるよう位置決めされている。 第４図は，沸騰水形原子炉の燃料集合体１における混合断面を示しており，該 燃料集合体１は４つの小区域を有しており，各小区域は小集合体１ａを有してい る。例示の理由で，複数の小集合体１ａのうちのたった１つだけがスペーサ７ａ を備えて示されている。更に，燃料集合体１は中央に配設された垂直チャンネル １ｂを有しており，該垂直チャンネル１ｂは，燃料集合体全体を通して延在して いるとともに，小区域１ａが互いに画成されるように，細長い垂直プレート９に より筒状容器２の壁の各々に固定して連結されている。垂直プレート９は燃料集 合体１全体に沿って延在しているとともに開口１０を有しており，該開口１０は 冷却材が小区域１ａ間で通過するのを可能にしている。流れ矢印Ｆは，第３図に 示されたものと同じ形式のものである混合断面内での冷却材流の方向を示してい る。 第５ａ図は，沸騰水形原子炉の燃料集合体１における混合断面を示している。 スペーサ７内には，セル７ｂが示されており，そのセル７ｂの大きさは９つのス ペーサセルに対応している。セル７ｂは水チューブを囲繞するよう意図されてい る。燃料集合体１は４つの想像される，実質的に等しく大きな小区域１ｃに分割 されている。水チューブ用のセル７ｂは，燃料集合体１の形式に依存して異なる 位置に，例えば燃料集合体１の中央に配設されていてもよい。セル７ｂも円形水 チューブを収容するよう設計されていてもよい。第５ａ図における流れ矢印Ｆは 混合断面における冷却材流の方向を示している。加圧水形原子炉用の燃料集合体 １を有している混合断面における混合は，対応するやり方で小区域１ｃに分割さ れているとともに，対応する冷却材制御を有している。第５ｂ図は第５ａ図と同 じものを示しているが，小区域１ｃは燃料棒位置全体だけを有するよう画成され ている。 第４図，第５ａ図及び第５ｂ図によるスペーサ７及び７ａは，いわゆる木枠縁 (edge-crate)構造のものであり，即ち，それらは，横方向に配設された帯状要素 を有しているとともに正方形のセルを構成するよう縁部で直立しており，細長い 要素，例えば，制御棒案内チューブ８または燃料棒３が貫通している。第４図の スペーサセルは固定支持体７ｄを備えている。固定支持体７ｄは，セルを貫通し ている細長い要素３及び８が冷却材の流れのためにセルにおける固定支持体７ｄ のうちの少なくとも１つに圧迫されるよう指向されている。 第６図は，小集合体１ａ用のスペーサ７ａの代替実施例，いわゆる複数個のス リーブ７ｆを有しているスリーブスペーサを示しており，それら複数個のスリー ブ７ｆは格子状に組み合わされていて各スリーブ７ｆが細長い要素，例えば，燃 料棒３を囲繞している。（かようなスペーサはスウェーデン特許出願第９３０３ ５８３−０号に記載されている）。この形式のスリーブスペーサ７ａは加圧水形 原子炉用の燃料集合体でも同じ設計で用いられている。また，第６図は帯状要素 ａ及びｂを有している流れ制御用構造体１１を示しており，これら帯状要素ａ及 びｂは横方向に配設されているとともに縁部上で直立していて，いわゆる木枠縁 構造体のスペーサ７及び７ａに対応する構造体１１を形成している。流れ制御用 構造体１１はスペーサ７ａの下流側縁部のところに配設されている。流れ制御用 構造体１１は，それの下流側縁部のところに，第３図及び第４図に示されたやり 方で流れを制御するための，即ち，小区域１及び１ａ内で流れを実質上９０°ず らすための流れ制御部材１２を備えている。また，第６図から明らかなとおり， 流れ制御用構造体１１及びスペーサ７ａはフレーム１３を有しており，そのフレ ーム１３の上流側縁部は案内用スタッド１４を備えていて，燃料チャンネル２内 への小集合体１ａの挿入を容易ならしめている。組み立てられた状態では，スペ ーサ７ａはフレーム１３の内側に配設されてそれの上縁部が一点鎖線位置を占め るようになっている。 第７図はスペーサ７の頂部を示しており，制御部材１２は第３図に示されたや り方で冷却材流を制御するようになっており，即ち，小区域１内で流れＦを９０ °そらせて制御するようになっている。例えば，流れ制御用部材１２は木枠縁構 造体のスペーサ７の下流側縁部のところに配設されている。スペーサ７は，その スペーサ７の水平面内で，想像される対角線７ｇにより２つの部分に分割されて いてもよい。制御部材１２は想像される対角線７ｇの各側で別々に冷却材流Ｆを 指向させている。対角線のところには，冷却材流Ｆの主に９０°のそらせが生じ ている。 第７図において，冷却材流Ｆは，帯状要素ｂに対して平行な方向に小区域１に 流入している。制御部材１２はスペーサセルにおける帯状要素ａから上方に且つ 帯状部材ｂに対して平行な方向に延在していて想像される対角線７ｇまで小区域 内に流れる流れを制御している。想像される対角線７ｇの他方の側では，制御部 材１２が代わりに配設されていて，スペーサセル内の帯状要素ｂから上方に延在 しているとともに帯状要素ａに対して平行な方向に延在していて小区域１から出 る流れ及び隣接する小区域１内への流れを制御している。 燃料棒３間で冷却材流Ｆを部分的に混合するための現存する流れ制御用部材１ ２は，小区域１内での部分的混合が小区域１間での大域的な混合に重畳されるよ う再指向されていてもよい。わずかの数の燃料棒３だけが第７図に記号で示され ている。好ましくは，制御部材１２は，それらが配設されている混合中央におい てスペーサ７の角部から更に離れて，想像される水平面に関してわずかな角度を 備えていて，そらせを強めている。 第８図は，第４図あるいは第７図による制御部材１２を備えたスペーサ７の一 部の斜視図を概略的に示している。 第９図は，直交して配設された４つの混合断面を備えた加圧水形原子炉におけ る炉心の一部を示しており，それらのそれぞれの混合中心は，Ｍ１で示されてい る。小区域１間で冷却材を混合するこのやり方は，それらを通る直交流に基づい ている。４つの燃料集合体１を有する燃料集合体群内での混合は，４つの実質的 に同じ小区域１に基づいており，それら小区域１は直交して配設されているとと もに，冷却材流Ｆが小区域１を直角に通過し，次いで，隣接する集合体１に移送 される際，この集合体を横切って通過する方向が９０°変化するよう互いに関係 をなして９０°回転せしめられており，等々。個々の直交流Fは結果としてＭ１ により示された，混合断面における一方及び同じ方向での流れパターンとなる。 混合断面が直交して配設された４つの混合断面間で，加圧水形原子炉用の直交し て配設された４つの燃料集合体１を有している場合，それぞれの混合断面での流 れ方向に対して逆の流れ方向が生じる。このことはＭ２によって示されている。 第１０図は，流れ制御用構造体１１の一部を示しており，直交流を達成するた めの代替実施例を示している。この実施例において，帯状部材ｂの上方部は曲げ られていて小区域１，１ａ及び１ｃを横切る流れＦを制御するようになっている 。 第１１ａ図は，軸線方向における小区域１を示しており，そこでは，スペーサ ７が交互に配設されていて，一つのスペーサレベルのところでは，第１の方向に おいて小区域１を横切る冷却材流Ｆを制御するようになっているとともに，次の スペーサレベルのところでは，第１の方向に直角な第２の方向において冷却材流 Ｆを制御するようになっている。 第１１ｂ図は，どのようにして流れが異なるスペーサレベルのところで流れる ようになっているかを，それぞれのスペーサレベルに対して断面Ａ−Ａで示して いる。この実施例によれば，平均して，第３図に示されたものに対応した流れパ ターンが達成される。 第１２図は，複数個の小区域１を有している炉心の一部を断面で示している。 その断面は概略的にマークの付されたスペーサ７を有している。一群をなす４つ の燃料集合体１における小区域１間の温度均等化及び混合は，個々の燃料集合体 １を介してほぼ対角線的に冷却材を制御することにより達成される。この場合， 混合断面は断面区域１ｄを有しており，該断面区域１ｄは，燃料集合体１を通る 水平面において，３つの対応する，そして隣接して位置された断面区域１ｄとと もに，想像する対角線１５の一方の側に配設されている。スペーサ７は冷却材流 Ｆを個々の小区域１を介してほぼ対角線的に指向させ，また，この流れがある小 区域１から他の小区域に移送される際，実質的に流れの９０°のそらせが生ずる 。小区域１は同じであるが，互いに関連して９０°回転せしめられた炉心に挿入 されているとともに，混合断面内での冷却材流Ｆが一つで，同じようになってい る。かくて，第３図及び第９図による混合断面は，第１２図による混合断面より も大きい。 第１３図は，スペーサ７の小さな断面，即ち，流れ制御用構造体１１を示して おり，小区域１を通って対角線的に冷却材流Ｆを制御するための制御部材１２の 例を示している。流れの対角線方向は，２つのタブの形をした制御部材を，細長 い要素３を囲繞するセルの一方の角部に配設することにより達成される。タブの うちの一つは，帯状要素ａの周りで曲げられているとともに，スペースセルに想 像される中心軸線に指向されており，他方のタブは第１のタブと同じ態様で帯状 要素ｂの周りで曲げられている。冷却材流Ｆの方向により，細長い部材３及び８ は固定支持体７ｄに押圧せしめられる。第１３図も弾性支持体７ｅを示しており ，その弾性支持体７ｅの目的は燃料棒３を固定支持体７ｄに押圧することである 。 第１４図は，流れ制御用構造体１１のわずかな断面を示しており，その流れ制 御用構造体１１において，各セルは４つの細長い要素３を囲繞している。帯状要 素ａ及びｂはそれぞれ互いに向かって傾斜して配設されていて，斜流を達成して いる。帯状要素ａ，ｂの上縁は波形に形成されていて，細長い要素３，８との接 触を回避している。 第１５図は，スペーサ７のわずかな部分，即ち，流れ制御用構造体１１を示し ており，それのセルは，一方の角部では，制御部材１２を備えている。制御部材 １２は帯状要素ａ及びｂの周りで折り畳まれたタブとして形成されており，その 帯状要素ａ及びｂのところに制御部材１２が配設されている。制御部材１２は， 帯状部材ａ，ｂに平行に，そしてスペーサ７あるいは流れ制御用構造体１１を介 して対角線的に交互に流れＦを指向させるようになっている。 また，この混合を小区域１，１ａ及び１ｃ間の大域的な混合に重畳させるよう に，隣接した燃料棒３間の局部的な混合用に現存する混合羽根を再び縁取りし直 すことも可能である。 冷却材の流れの原理，即ち，小区域１，１ａ，１ｂ内でのほぼ９０°のそらせ ，直交流及び斜流の原理は，全ての形式の小区域１，１ａあるいは１ｂを有する 混合断面に適用可能である。しかし，例示的な目的で，流れ原理のいくつかは， １つの形式の小区域１，１ａあるいは１ｃにのみ示されている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．頂部タイプレート及び底部タイプレート（５，６）と，それらの間に配設 された細長い要素（３，８）と，該細長い要素（３，８）を保持し，交互に固定 するための複数個のスペーサ（７）とを有している燃料集合体（１）と，混合中 心を備えた少なくとも１つの混合断面とを有し，前記頂部タイプレート及び底部 タイプレート（５，６）は底部から上方に向かって，前記燃料集合体（１）を通 って流れる冷却材の通過のための貫通開口を備えており，前記スペーサは前記混 合中心の周りでの前記冷却材を制御するための流れ制御部材（１２）を備えてお り，混合断面は，直交して配設された４つの前記燃料集合体を有している加圧水 形原子炉における核燃料炉心において，前記混合断面の大きさは，少なくとも２ つの燃料集合体（１）の大きさに一致していることを特徴とする核燃料炉心。 ２．燃料集合体（１）と，直交して配設された４つの小集合体（１ａ）を囲繞 する細長い筒状容器（２）と，前記小集合体（１ａ）間の細長い垂直プレート（ ９）により前記筒状容器（２）の壁に固着された，中央に配設された垂直チャン ネル形成部材（８）とを有し，前記垂直プレート（９）において，開口（１０） は冷却材が前記小集合体（１ａ）間で通過するよう配設されており，前記小集合 体は細長い要素（３）と該細長い要素（３）を保持し且つ相互に固定するための 複数個のスペーサ（７）とを有している沸騰水形原子炉における核燃料炉心にお いて，混合中心を備えた少なくとも１つの混合断面を有しており，前記スペーサ （７）は前記混合中心の周りで前記混合断面における冷却材を制御するための流 れ制御部材（１２）を備えており，前記混合断面の大きさは，４つの小集合体（ １ａ）の大きさに一致していることを特徴とする核燃料炉心。 ３．頂部タイプレート及び底部タイプレート（５，６）と，それらの間に配設 された細長い要素（３，８）と，該細長い要素（３，８）を保持し，交互に固定 するための複数個のスペーサ（７）とを有している燃料集合体（１）と，混合中 心を備えた少なくとも１つの混合断面とを有し，前記混合断面の大きさは，少な くとも燃料集合体（１）の大きさに一致している原子炉における核燃料炉心にお いて，前記スペーサ（７）は前記混合中心の周りでの前記混合断面における前記 冷却材を制御するための流れ制御部材（１２）を備えており，前記スペーサ（７ ）は，それぞれのスペーサセルにおける前記細長い要素（３，８）が前記混合断 面内での前記冷却材の流れのために，少なくとも１つのこのような固定支持体（ ７ｄ）に接触せしめられるよう指向された固定支持体（７ｄ）を備えていること を特徴とする核燃料炉心。 ４．請求の範囲第１項，第２項あるいは第３項記載の核燃料炉心において，前 記流れ制御部材（１２）は，前記小区域（１，１ａ）内への流れの，水平方向断 面における主方向が，前記燃料集合体（１）あるいは前記小集合体（１ａ）から 出る流れの方向に関して実質的に９０°回転せしめられるようにそれぞれの燃料 集合体（１）あるいは小集合体（１ａ）内で前記冷却材を混合断面においてそら せるようになっていることを特徴とする核燃料炉心。 ５．請求の範囲第１項記載の核燃料炉心において，前記流れ制御部材（１２） は，水平断面において，混合断面におけるそれぞれの燃料集合体（１）の実質的 に横方向に流れるよう前記冷却材を制御するようになっていることを特徴とする 核燃料炉心。 ６．請求の範囲第１項記載の核燃料炉心において，前記流れ制御部材（１２） は，水平断面において，混合断面におけるそれぞれの燃料集合体（１）を介して 実質的に対角線的に流れるよう前記冷却材を制御するようになっていることを特 徴とする核燃料炉心。 ７．前掲請求の範囲のいずれかに記載の核燃料炉心において，前記制御部材（ １２）は，前記スペーサ（７）により構成された帯状要素（ａ，ｂ）の下流側縁 部から延在する羽根として形成されているとともに，これらの縁部の周りで折り 畳まれていることを特徴とする核燃料炉心。 ８．請求の範囲第１項乃至第６項記載の核燃料炉心において，前記制御部材（ １２）は流れ制御用構造体（１１）として形成されており，該流れ制御用構造体 （１１）は，前記スペーサ（７，７ａ）の下流側縁部のところに配設された，縁 部で直立している交わった帯状要素（ａ，ｂ）を有していることを特徴とする核 燃料炉心。 ９．請求の範囲第８項記載の核燃料炉心において，前記流れ制御用構造体 （１１）の下流側縁部は，前記細長い要素（３，８）に関連して傾けられている ことを特徴とする核燃料炉心。