JPH11508681A - 原子炉の燃料集合体のスペーサグリッドおよび燃料集合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 セル（３１）の均一な網目構造の境界を定める交差形金属板（３３）からなるスペーサグリッド。各セル（３１）の少なくとも１つの壁（３３）には、支持ストッパ（３７、３７′）に当接させて燃料棒（３０）を保持するばね（３５）が固定されている。板（３３）は、そのセル（３１）の壁を形成する部分に、少なくとも１つのストッパ（３６）を有し、該ストッパ（３６）は、セル（３１）内に収容される燃料棒（３０）の間隙を制限すべく、セル（３１）の内部で板（３３）の金属に切り込みを入れかつ押し込むことにより形成される。燃料棒（３０）の移動を制限するための間隙制限ストッパ（３６）は、スペーサグリッドの周辺ベルト（３２）に対向して、周辺セルまたは傾斜セルの壁（３３）に設けるのが好ましい。本発明はまた、構造的スペーサグリッドに加え、該構造的スペーサグリッド間に介在される端グリッドおよび付加混合グリッドを有する燃料集合体に関する。

Description

【発明の詳細な説明】 原子炉の燃料集合体のスペーサグリッドおよび燃料集合体 本発明は、フレーム構造が構造的スペーサグリッドと、原子炉冷却材を混合す るための付加グリッドとを有し、付加グリッドが、好ましくは正方形の反復単位 で格子(lattice)内に配置されたセルを形成する交差形（interlaced）金属スト ラップからなる原子炉の燃料集合体に関する。 原子炉、特に軽水炉の燃料集合体は、一般に、燃料棒（すなわち、核分裂性物 質のペレットが充填された弱い中性子吸収材である材料で作られたチューブ）の 束からなる。燃料集合体を構成する燃料棒束は、該燃料棒束の長さ方向に沿って 間隔を隔てて配置されたスペーサグリッドと、該スペーサグリッドの幾つかのセ ル内に導入されかつ固定された長手方向ガイドチューブと、フレーム構造を閉鎖 しかつ燃料集合体の各端部を保持する端ノズルとを備えた剛性フレーム構造によ り保持される。一般に正方形の反復単位をもつ格子内に配置されたセルを形成す る交差形ストラップからなる構造的スペーサグリッドは、グリッドのセルの内部 を通る燃料棒を、束として横方向に保持する。このようにして、燃料棒は、グリ ッドにより定められる横方向の規則的配置を有する。幾つかのセルは、燃料集合 体の閉鎖ノズルに端部が連結されたガイドチューブにより占拠される。スペーサ グリッドの各セルは、燃料棒またはガイドチューブを受け入れる。 スペーサグリッドのセルの内部で燃料棒を横方向および／または軸線方向に保 持するためには、これらの燃料棒に横方向の力を加える必要があり、また、この 目的のため、グリッドのセルの壁により支持されかつセル内に延びている保持装 置を設ける必要がある。 各セルは、燃料棒とセルの壁との間に大きな間隙を設けるようなサイズを有し ている。この間隙は、冷却材の流れを許し、かつ燃料集合体内への燃料棒の取付 けを容易にするために必要である。 グリッドのセルの内部に燃料棒を保持する装置は、熱および照射により引き起 こされる変形作用による燃料棒の非常に大きな変位および変形並びに大きな撓み を避けるのに充分な程度まで燃料棒をセル内に保持すべきである。 また、燃料棒の管状クラッディングを撓ませる危険を引き起こす非常に大きな クランプ力がクラッディングに作用することを防止する必要がある。更に、燃料 棒のクラッディングに大きな摩耗を引き起こす危険のある固定方法を避ける必要 がある。 従って、これらの表面上矛盾する条件間に特別な妥協を与える、スペーサグリ ッドのセル内に燃料棒を保持する装置が提案されている。また、構造的グリッド および燃料棒を保持する要素を作るには、原子炉の作動温度での満足できる機械 的特性を有しかつ原子炉の冷却液および照射の存在下で原子炉炉心を支配する条 件下での充分な安定性を有する材料を使用する必要がある。 例えば、ニッケル合金等の高い降伏強度をもつ合金からなるスペーサグリッド 、燃料棒を保持するばねおよび剛性ストッパを、グリッドを構成するストラップ に切り込みを入れかつ幾つかの部分に押し込むことにより作ることが提案されて いる。このような解決法は、中性子吸収材の比較的大きな体積を燃料集合体に導 入するという欠点を有している。 また、ジルコニウム合金等の弱い中性子吸収材である材料からグリッドのセル を構成するストラップを作り、燃料棒を保持する要素をこれらのジルコニウム合 金ストラップに取り付けることも提案されている。保持要素は、高弾性合金から なる取付け形ばねと、グリッドのセルの種々の壁を構成するストラップに形成さ れた剛性ストッパで構成し、各セルが、剛性ストッパが形成される壁とは反対側 の壁に設けられるように構成することもできる。ばねは、例えば、少なくとも部 分的にストラップを包囲しかつ自力で閉じる弾性材料からなるリーフで構成でき る。 フランス国特許FR-A-2,474,229は、二重ばね、すなわち、ばねが固定されるス トラップの両側に配置される２つのセル内に、燃料棒と接触することを意図した ２つの作用部分を備えたばねと、該ばねが設けられた他方の壁に設けられた単一 作用部分を備えた単一ばねとを使用することを提案している。 スペーサグリッドは、燃料棒が導入される規則的なセル格子を形成する交差形 ジルコニウム合金からなる。ストラップにより形成されるセルは、正方形断面を もつ全体として平行六面体状でありかつ相互に平行なコーナ縁部を有し、各コー ナ縁部は４つの二面角(dihedra)からなる筋交いを形成する２つのストラップの 交差部からなる。二面角の角度はほぼ９０°であり、グリッドの４つのセルに共 通な１つの共通コーナ縁部を有する。 幾つかの形式の燃料集合体では、スペーサグリッドは全て同じであり、かつ互 いに組み付けられる交差形ジルコニウム合金ストラップ（該ストラップにばねが 取り付けられる）からなる。 異なる機能をもつ複数の形式のスペーサグリッドを備えた燃料集合体も知られ ている。 より詳しくは、燃料集合体の各端部に、全体がマルテンサイト系鋼で作られた 燃料棒保持グリッドと、これらの端グリッド間に配置されかつ交差形ジルコニウ ム合金ストラップおよび取付け形ばねを備えた構造的グリッドを構成する中間グ リッドと、燃料集合体の上部において構造的グリッド間に介在された、原子炉の 冷却液を混合するグリッドとを有する燃料集合体が知られている。 全てのグリッドが、取付け形ばねを備えたジルコニウム合金の構造的グリッド である燃料集合体の場合には、ばねは、各セルにおいて、セル内に収容された燃 料棒とばねが固定されたグリッドの壁との間に介在された唯一の保持要素である 。ばねが取り付けられたセル壁に向かって燃料棒を変位させようとする応力を燃 料棒が受けるとき、ばねは、燃料棒がセル内で横方向に移動するように、圧縮ば ねで形成される。 構造的グリッドとは異なる保持グリッドの場合には、ばねは燃料棒上に支持さ れており、燃料集合体に作用する外力により変形されるという危険がある。 グリッドの周辺セルの場合、より詳しくは、グリッドのコーナセルの場合には 、燃料棒は衝撃により大きな変位を受けるか、燃料集合体の取扱い時に、第２燃 料集合体上または障害物上に捕捉される。 これにより、燃料集合体が取り扱われるときに、燃料集合体のスペーサグリッ ドの損傷および燃料集合体のグリッドが捕捉される危険が引き起こされる。 構造的グリッドの内部セルの場合には、セルの壁に取り付けられたばねは、燃 料集合体の取扱い時または原子炉の作動時に大きな力をも受ける。 国際特許出願WO-A-9205566およびフランス国FR-A-2,168,059には、並置位置に 一体に剛に組み立てられた管状壁からなる沸騰水により冷却される原子炉の燃料 集合体用スペーサグリッドが開示されている。燃料棒保持ばねは、２つの隣接壁 の対向部分を包囲するように配置される。隣接壁の対向部分は、ばねの分岐部に 対面する球状キャップの形状をなすディンプルを形成すべく押される。 並置形管状壁を備えたグリッドを備えた沸騰水炉用燃料集合体では、燃料棒お よび壁により支持されたばねの機械的挙動は、グリッドが平面ストラップからな る、加圧水により冷却される原子炉用燃料集合体の燃料棒の機械的挙動とは本質 的に異なっている。 従って、ばね変形および燃料棒変位の問題に対して提案された解決策は、沸騰 水炉用燃料集合体の場合から、加圧水炉の場合に転用することはできない。 構造的グリッドの場合には、一般にジルコニウム合金で作られるストラップは 、これらの交差部で、集合体のスロットを介して、対をなして係合される。スペ ーサグリッドを充分に剛性がありかつ硬いものとするため、これらの板は更に溶 接されなくてはならない。 ストラップは薄いので、ストラップの変形または酸化を防止するため溶接中に 幾つかの注意を払わなくてはならない。従って、溶接中にストラップの加熱を制 限し、かつグリッドの溶接による熱応力をできる限り分散させる努力がなされて いる。 例えば、欧州特許EP-A-0,088,021は、ストラップのレーザ溶接を提案している 。２つのストラップの交差からなる各筋交いは、筋交いの２つの対向二面角コー ナにおいて、およびこれらの２つのコーナにおいてのみ溶接される。筋交いは、 取付けフレームにより保持された組立て形グリッドを溶接装置の下で移動させる ことにより一定のシーケンスで連続的に溶接される。 このような固定方法の欠点は、各筋交いで、ほぼ２つの対向二面角の二等分平 面内に位置する溶接線によってのみ組み立てられることである。このため、剛性 が欠如しかつストラップの相互位置決めの点で僅かな欠陥が生じる。 取付け形ばねを備えたスペーサグリッドは、燃料棒用の支持ディンプルを作る とき、ガイドチューブを取り付けるとき、またはスペーサグリッドを包囲するス トラップまたはベルトの縁部を切断することにより混合ベーンまたはガイドベー ンを作るとき、スペーサグリッドの構造および設計に特有の他の欠点を有してい る。 従って、本発明の目的は、角柱状のセルからなる規則的格子を形成する交差形 金属ストラップを有し、該ストラップの一部が、各セル内に、セル内に収容され ることを意図した燃料棒を保持するための少なくとも１つのばねを備え、該ばね は金属ストラップの一部からなるセル壁に配置されかつ壁に対してセル内に突出 する作用部分を備えた原子炉の燃料集合体のスペーサグリッドを提供することに ある。本発明のスペーサグリッドは、燃料棒が突然大きな力を受けたとき、ばね により支持された燃料棒が大きく変位することを防止できる。 この目的のため、スペーサグリッドの少なくとも幾つかのセルについて、ばね が固定された少なくとも１つの平坦壁が、セル内に突出する少なくとも１つのス トッパを有し、セル内に収容された燃料棒の変位を制限する。 好ましくは、ストッパは、ばねが固定されたセルの壁に対して平行な実質的平 坦部を有する。ストッパは、セルの壁に切り込みを入れかつ押し込むことにより 得られる。 好ましくは、グリッドの周辺ベルトの傾斜して配置された部分をもつ２つの連 続壁を備えたグリッドの各コーナに配置されたコーナセルと、ベルトに対向する ２つの壁とを有し、各壁がばねを支持している多角形からなる。ベルトに対向し て配置される各壁は、セル内に突出する少なくとも１つのストッパを有する。ば ねストッパを有するグリッドのセルは、コーナセルに制限することができる。 好ましくは、グリッドの周辺ベルトの一部からなる少なくとも１つの外壁と、 ベルトに対向する内壁とを有するスペーサグリッドの各組の周辺セルは、ベルト に対向して配置される各壁が、該壁に切り込みを入れかつセル内に押し込むこと により形成される少なくとも１つのストッパをもつように作られる。この場合、 燃料棒の変位量およびばねの圧縮変形量を減少させるストッパの設置は、周辺セ ルに限定することができる。 好ましくは、各セルの相互に平行なコーナ縁部が、共通な１つのコーナ縁部を 有する４つの二面角からなる筋交いを形成する２つのストラップの交差部からな る本発明のスペーサグリッドは、ストラップが、筋交いのコーナ縁部の第１端領 域において、２つの対向二面角の第１二等分平面に沿って、かつコーナ縁部の、 第１端領域に対向する第２端領域おいて、他の２つの対向二面角の第２二等分平 面に沿って、各コーナ縁部で対をなして一体に溶接されていることを特徴とする 。 また、好ましくは、各ストラップは、筋交いの各コーナ縁部のレベルに保持舌 部を有し、筋交いのレベルでの第２ストラップをもつ集合体の剛性を高めること ができる。ガイドチューブを受け入れるセルは、ガイドチューブを収容しかつ固 定することを意図する円筒部の形状をなすブシュ状部品を有する。燃料集合体の 冷却液を混合するベーンおよび燃料棒を保持するディンプルは、ベーンが、ディ ンプルにより占拠される空間上に位置しないように作られる。最後に、スペーサ グリッドの周辺ベルト上に位置するガイドベーンは、スペーサグリッドのストラ ップから切り込まれた突出部に溶接することにより固定できる。 本発明を明瞭に説明するため、本発明による燃料集合体の改良形スペーサグリ ッドおよび燃料集合体を、添付図面に示す非制限的な例を参照して説明する。 第１図は、本発明によるスペーサグリッドを備えた加圧水により冷却される原 子炉の燃料集合体を示す側面図である。 第２図は、本発明によるスペーサグリッドの一部を示す上面図であり、特に、 グリッドのセルのばねおよびばねストッパ、並びにストラップの溶接を示すもの である。 第３図は、第２図に示すスペーサグリッドの周辺セルの壁を示す側面図である 。 第４図は、ばねが取り付けられる、第３図の壁の４−４線に沿う断面図である 。 第５図は、本発明の他の実施例によるスペーサグリッドの周辺セルを示す側断 面図である。 第６図は、本発明の第２実施例によるスペーサグリッドの周辺セルおよび内部 セルの垂直平面を通る断面図である。 第７図は、第２図の７−７線を通る断面図である。 第８図は、セルの２つのコーナ縁部に沿う固定舌部を備えた、本発明のスペー サグリッドのストラップの一部を示す平面図である。 第９図は、ガイドチューブを固定するセルの壁を構成するストラップの一部を 示す平面図である。 第１０図は、第８図の断面図である。 第１１図は、第９図の変更例に従って構成された、ガイドチューブの固定セル の壁を構成するストラップの一部を示す平面図である。 第１２図は、第１１図の断面図である。 第１３図は、本発明によるスペーサグリッドおよびスペーサグリッドのセル内 に固定されたガイドチューブの一部を示す軸線方向断面図である。 第１４図は、従来技術によるスペーサグリッドの一部を示す平面図である。 第１５図は、大きな混合ベーンおよび小さなディンプルを備えた本発明による スペーサグリッドの平面図である。 第１６図は、本発明によるスペーサグリッドの周辺セルを示す長手方向断面図 である。 第１７図は、本発明の他の実施例による、単一ばねが固定されたスペーサグリ ッドのストラップの長手方向断面図である。 第１８図は、本発明によるスペーサグリッドを備えた燃料集合体の取扱い中に 互いに接近する位置にある、第１燃料集合体のスペーサグリッドのベルトの下部 と、第２燃料集合体のスペーサグリッドのベルトの上部とを示す側断面図である 。 第１９図は、第１８図の矢印１９の方向から見た図面である。 第２０図は、本発明による燃料集合体の撹拌グリッドのセルの断面図であり、 ２つの部分のディンプルに嵌合される壁を示すものである。 第２１図は、第２０図の線２１に沿う断面図である。 第２２図は、本発明による燃料集合体の付加混合グリッドの壁を示す正面図で ある。 第２３図は、第２２図の２３−２３線に沿う断面図である。 第１図は、全体を参照番号１００で示す加圧水炉の燃料集合体を示し、該燃料 集合体１００は、ガイドチューブ１０２からなるフレーム構造と、ガイドチュー ブの長さ方向に沿って規則的に間隔を隔てて配置された構造的スペーサグリッド １０１と、ガイドチューブの各端部に設けられた端グリッド１０６と、燃料集合 体の上部の２つの構造的グリッド１０１間に介在された付加混合グリッド１０５ とを有する。ガイドチューブ１０２の端部は、燃料集合体の端部を閉じる端ノズ ル１０３に固定されている。燃料棒１０４（この長さはガイドチューブ１０２の 長さより小さい）は、スペーサグリッドに当接するようにしてフレーム構造内に 導入される。スペーサグリッドは規則的格子内に配置されたセルを有し、各規則 的格子内に燃料棒１０４またはガイドチューブ１０２が導入されている。 燃料集合体のフレーム構造の端グリッド１０６は、全体が、照射による弛緩を 受け難いマルテンサイト系鋼で作られており、かつマルテンサイト系鋼グリッド を構成するストラップ内に形成されるディンプルおよびばねを有している。ばね は燃料棒に力を加え、燃料棒が、フレーム構造内で横方向および軸線方向に保持 されるようにしている。 ガイドチューブ１０２は、下方の端グリッド１０６に固定されている。 任意であるが、上方の端グリッド１０６は、ガイドチューブ１０２上で摺動で きるように取り付けることもできる。 両端グリッド１０６間で燃料集合体の長さ方向に亘って分散されている構造的 スペーサグリッド１０１は、一体に溶接された交差形ジルコニウム合金ストラッ プからなり、該ストラップには、全体がニッケル合金で作られた燃料棒保持ばね が取り付けられている。 また、ストラップには、ストラップの金属に切り込みを入れかつ押し込むこと によりディンプルが形成されている。全体として正方形の断面形状をもつグリッ ドの各セルの内部で、各燃料棒１０４が、取付け形ばねに対向して配置された２ 組の２つのディンプルに当接している。 構造的グリッド（該グリッドのばねが、燃料集合体の燃料棒に適度の押圧力を 加えている）が、主として燃料棒を横方向に保持しており、これにより燃料棒は 、スペーサグリッドのセルの格子により形成される規則的格子を構成している。 構造的グリッド１０１のばねは燃料棒を軸線方向には保持せず、軸線方向の保持 は、端グリッドによってのみ行なわれる。 燃料集合体の上部に配置された構造的グリッド１０１間および上方の構造的グ リッド１０１と上方の端グリッド１０６との間に介在された攪拌グリッド１０５ は、燃料棒の横方向変位を制限するストッパのみを有している。 燃料棒に対して適度の力のみを作用する、構造的グリッドの取付け形ばねは、 燃料棒を長手方向に摺動させることにより、燃料集合体のフレーム構造内で燃料 集合体を位置決めすることができる。燃料棒に対して適度の力のみを作用するこ れらのばねは、燃料棒が横方向の外力を受ける場合に、圧縮に対する弱い抵抗を もつに過ぎない。 特に、束の外部に配置されかつ燃料集合体のスペーサグリッドの周辺セル内に 保持された燃料棒の場合には、燃料集合体が取り扱われるときに、これらの周辺 燃料棒に力が作用する。この場合には、周辺燃料棒は、保持ばねを圧縮しつつセ ルの内部で変位され、これにより、燃料集合体のグリッドがこれらのベルトを介 して互いに捕捉され、燃料集合体の幾つかの構成要素が損傷を受けることがある 。 一般に、構造体のスペーサグリッドの内部セル内に受け入れられた燃料棒は、 コアを高速で流れる原子炉の冷却液がこの燃料集合体を通るとき、振動しかつ燃 料集合体の内部で変位する。 第２図は、ほぼ正方形のグリッドのコーナの近傍における、本発明の構造的ス ペーサグリッド１の一部を示す平面図である。 本発明の構造的スペーサグリッド１は、グリッドの４つのセルに共通なコーナ 縁部に沿って、溶接により互いに固定された交差形ジルコニウム合金ストラップ ２、２′、３、３′からなる。 スペーサグリッド１は、正方形の反復単位でセル格子を形成すべく、２方向に 沿って互いに９０°に配置された交差形金属ストラップ２、２′、３、３′から なる。 スペーサグリッドのコーナの近傍に位置する、第２図に示すスペーサグリッド の一部は、正方形断面を有するスペーサグリッド１の外側ベルトの一部を構成す る外側ストラップ４を有している。グリッドの外側ベルト４は、交差して配置さ れたグリッドの内部ストラップ２、２′、３、３′と協働して、外側ベルトの一 部を構成する周辺セル６を形成する。 第２図に示すコーナセル６ａは、その２つの辺が、外側ベルト４により形成さ れている。 スペーサグリッドの各セル６または６ａは、燃料棒（該燃料棒の直径はセルの 辺の長さより実質的に小さい）またはガイドチューブ（該ガイドチューブの直径 はスペーサグリッドのセルの辺の長さより僅かに小さい）を受け入れることを意 図している。 セル５のようなセルの内部では、燃料棒は、４つのディンプル９ａ、９ｂ、１ ０ａ、１０ｂ（第２図および第７図参照）およびセル５内に突出している２つの ばね１１、１２により保持される。セル５内に突出するばね１１はディンプル９ ａ、９ｂに対向し、ばね１２は２つのディンプル１０ａ、１０ｂに対向している 。 ディンプル９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂは、金属ストラップ２、３′に切り込 みを入れかつ押し込むことにより形成され、ばね１１、１２はストラップ２、３ ′に取り付けかつ固定される。 ばね１１、１２は二重ばね、すなわち、ばね１２に関して隣接する２つのセル ５、６内に配置される２つの湾曲部分または平らな作用部分を有するばねである 。第３図に示すように、ばね１２のような各ばねは、例えばInconel 等のニッケ ル合金で作られ、Ｕ時形に折り曲げられ、かつ隣接セル５、６内に突出する２つ の湾曲部を備えた可撓性リーフからなる。これらの湾曲部は、燃料棒と接触して 、燃料棒を、ばねの作用部分に対向して配置された１組のディンプルに当接させ るためのものである。 更に詳述するように、ばね１１、１２は、その長さの一部がストラップにオー バーラップするように、ストラップ３または２′を貫通する２つの開口内に導入 される。ばねは、全体としてストラップの回りに配置されかつばねの２つの分岐 部をスポット溶接することによりストラップの両面に固定される。 幾つかのセル内にはばね１３のような単一ばねが配置されており、これらのば ねは、単一セル内に１つのみの湾曲作用部分を有している。単一ばねおよびこれ らを固定する方法については後述する。 燃料集合体の燃料棒が横方向の外力を受けるとき、これらの燃料棒を保持する ばねは、圧縮により変形され、これにより燃料棒はセルの内部に向かって移動す る。より詳しくは、スペーサグリッドの周辺セル６内に配置された燃料棒は、燃 料集合体が取り扱われるときに衝撃が加えられまたは捕捉（catching）されると 、 大きな外力を受ける。これらの危険は、第２図に示すセル６ａのように、スペー サグリッドのコーナセル内に位置する燃料棒の場合に一層鮮明になる。 本発明の１つの目的は、燃料棒、より詳しくは、周辺燃料棒および燃料集合体 のコーナに配置される燃料棒の保持手段を設け、燃料集合体の損傷または捕捉を 防止できるようにすることにある。 第３図は、スペーサグリッドのベルトに対向して配置されかつ第２図に示すセ ル６のような周辺セルの壁を構成するスペーサグリッドストラップ２２の一部を 示す。 ストラップ２２は、スペーサグリッドのベルトに対向するセル壁を構成する。 第４図は、燃料棒をグリッドの周辺セル内に保持する二重ばね２３を取り付け た後のセルの壁２２を表す。ベルトに対向するセル壁を構成するストラップ２２ は、ストラップの上部の２つの開口２４および下部の開口２４′内に差し込まれ 、二重ばね２３の導入および取付けができるようにする。 ストラップ２２は、更に、開口２４の延長部の長手方向スロット２５および開 口２４′の延長部の長手方向スロット２５′内に差し込まれる。また、スロット ２５に平行な第２スロット２５″が、ストラップ２２の上部でストラップ２２を 貫通している。第３図および第４図に示すように、第１ストッパ２６は、スロッ ト２５と２５″との間のストラップ２２の金属を押し込むことにより形成され、 第２ストッパ２６′は、スロット２５′とストラップ２２の下縁部との間のスト ラップ２２の金属を押し込むことにより形成される。 ストラップの金属はストッパを形成すべく押し込まれかつ折り曲げられ、これ により、ストッパは、ストラップ２２の平面に対して実質的に平行な中央部２６ ａと、ストラップ２２の平面に対して傾斜している２つの側方部２６ｂ、２６ｃ とを有する。 ストッパ２６、２６′は同じ方法で作られ、ストッパの支持部を構成する中央 部２６ａは、ストラップ２２の平面から、ばね２３の湾曲作用部分の撓みよりも 小さい距離を隔てた位置にある。 このようにして、燃料集合体が取り扱われるときに、燃料集合体の衝撃または 捕捉が生じ、周辺セル内に配置されかつばね２３により保持された燃料棒に推力 が生じる場合に、燃料棒がストッパ２６、２６′に当接するようになるという事 実から、燃料棒の変位およびばねの変形が制限される。これにより、燃料集合体 のスペーサグリッドが捕捉されるという危険がなくなる。 第５図は、ベルト３２に対向して配置されたセル３１の壁を構成するストラッ プ３３のような、スペーサグリッドのベルト３２とストラップとにより形成され た、スペーサグリッドの周辺セル３１内の燃料棒３０の変位制限器の別の実施例 を示す。 ストラップ３３は開口３４、３４′に差し込まれ、セル３１内に突出する湾曲 作用部分（この上に燃料棒３０が支持される）を備えたばね３５を取り付けるこ とができるようにする。 また、ストラップ３３は、ストッパ３６を形成すべく切り込みが入れられかつ 押し込まれ、これにより、ストッパ３６には、ストラップ３３の表面に対して平 行な支持部が形成される。この支持部のストラップ３３からの距離は、ばね３５ の湾曲作用部分の撓みより小さい。ばね３５がストラップ３３の所定位置に配置 されると、ストッパ３６は、ばね３５の湾曲作用部分の凹部の内部に収容される 。 セル３１のレベルで、ベルト３２は、該ベルトの金属を押し込むことにより形 成された２つの支持ディンプル３７、３７′を有し、これらの支持ディンプルは ばね３５の作用部分に対向して位置している。 燃料棒３０がセル３１内に導入されると、燃料棒３０はばね３５により支持さ れ、該ばね３５はストッパ３７、３７′に当接する。 燃料集合体が取り扱われるとき、例えば燃料集合体に衝撃または捕捉される間 、燃料棒３０に横方向の力（矢印３８で示す）が加えられると、燃料棒３０は、 スペーサグリッドの方向に、セル３１の内方に向かって横方向に変位される。第 ５図に示すように、ばね３５の作用部分は圧縮され、燃料棒３０は、もはやディ ンプル３７、３７′に接触することはない。燃料棒３０のこの横方向変位は、ス トッパ３６により制限される。なぜならば、燃料棒３０の或る変位後に、ばね３ ５の作用部分の凹状内面がストッパ３６に接触するからである。 第６図は、グリッドのベルトに対向して配置されたグリッドストラップに取り 付けられた二重ばね、および該ばねが取り付けられるストラップに機械加工され た、ばねの撓みを制限するストッパの別の実施例を示す。 第５図および第６図において、同じ要素は同じ参照番号で示されている。 グリッドのベルト３２は、該ベルトに対向して配置されかつセル３１の壁の一 部を構成するグリッドストラップ３３に取り付けられたばね３５′により、周辺 セル３１内で、ストッパ３７、３７′に当接して保持される周辺燃料棒３０のた めのストッパ３７、３７′を支持する。 燃料棒に当接するようになる凸状部を備えた第５図のばね３５とは異なり、第 ６図のばね３５′は、燃料棒３０、３０′の母線に沿って位置する或る長さの２ つの領域に亘って、近隣セル３１、３１′内に配置される２つの燃料棒３０、３ ０′と接触するようになる２つの平らな支持部分を有する。このため、ばね３５ ′と燃料棒３０、３０′との接触面積が増大し、ばねと燃料棒との間の力の伝達 が改善される。 ばねの種々の部分の応力も低下され、ばねの合金（経時硬化形合金である）の 応力腐食も制限される。 ばね３５′の分岐部のレベルに位置するストラップ３３の部分には、支持スト ッパが、ばねの２つの分岐部のための２つの部分３６ａ、３６ｂとして形成され ている。 ばね３５′の支持ストッパの２つの部分３６ａ、３６ｂ（これらは、ばね３５ ′のリーフの撓み量より小さい高さを有する）は、実質的に半球形の形状および 平坦な支持面を有する。 第６図から理解されようが、２つの部分３６ａ、３６ｂでのストッパは、ばね の撓みおよびセル３１のような周辺セルおよびセル３１′のような内部セルの両 セル内の燃料棒の変位を制限できる。もちろん、ばねの撓み、および構造的スペ ーサグリッドのコーナセル内のみの燃料棒、スペーサグリッドの全ての周辺セル 内の燃料棒、またはスペーサグリッドの全てまたは幾つかの内部セル内の燃料棒 の変位を制限することもできる。 燃料棒の変位およびばねの撓みを制限する手段は、第３図および第４図に示し た形式のもの、または第５図および第６図に示した形式のもので作ることができ る。 第２図には、燃料棒の変位を制限する手段が概略的に示されている。これらの 手段は、図示のスペーサグリッド１のセル６のような周辺セル、またはセル５の ような内部セル、或いはセル６ａのようなコーナセル内で、ばねのレベルに配置 されたディンプル３６、３６ａ、３６ｂの形態をなしている。 セル６ａのようなコーナセル内に抗変位手段を使用する場合には、例えばばね のレベルに配置されるディンプルからなるこれらの抗変位手段３６は、連続する ２辺にセル６ａを形成するベルト４に対面するセル壁上に配置されたコーナセル ６ａ内に突出する各ばね３５に設けなくてはならない。 一般に、抗変位手段は、スペーサグリッドのコーナセルのみ、全ての周辺セル 、或いはグリッドの全部または幾つかの内部セルに設けることができる。 第６図に示すばね３５′のような、燃料棒を支持する平坦部を備えたばねを使 用すると、ばね上に支持される燃料棒に力が加えられるときにばねの領域に受け る応力、並びにばねの内部の引張り応力を制限する。 第２図および第７図から理解されようが、ストラップ２、２′とストラップ３ 、３′とは互いに直角に組み立てられている。正方形のベースをもつ平行六面体 状のセル５は相互に平行なコーナ縁部を有し、該コーナ縁部に沿ってストラップ ２、２′およびストラップ３、３′が、４つの筋交い７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを 形成するように組み立てられる。 筋交い７ａは、セル５の第１長手方向コーナ縁部８ａに沿って一体に組み立て られたストラップ２、３からなり、ストラップ２′、３′はコーナ縁部８ｂに沿 って組み立てられ、筋交い７ｂを形成する。 ストラップ２は、燃料集合体のコーナ縁部８ａ、８ｂに沿ってかつこれらの幅 の１／２に亘って、集合体スロットを有する。該集合体スロットは、対応するス トラップ３または３′を受け入れるためのものであり、該ストラップ自体はその 全長の１／２に亘って集合体スロットを有し、ストラップ２、２′、３、３′は 相互ロックされて直角に組み立てられる。 後述するように、ストラップは、コーナ縁部８ａ、８ｂに沿って配置された結 合ラインに沿って溶接により固定される。 ストラップはまた、これらの各端部を、第２図および第３図に示すスペーサグ リッドのベルト４の外側板に溶接することによっても固定される。 スペーサグリッドを組み立てるため、ストラップ２、２′、３、３′は、これ らの対応する集合体スロットで相互ロックすることにより一体に組み立てられ、 スペーサグリッドのベルト４が、予め組み立てられたスペーサグリッドの回りの 所定位置に配置される。 グリッドの頂部の筋交いは、溶接の前にストラップを結合するため、予めスポ ット溶接される。 ストラップ２、２′およびストラップ３、３′は、コーナ縁部８ａ、８ｂに沿 って一体に溶接され、ストラップの端部はベルト４に溶接される。溶接の前に、 ストラップおよびベルトは、ほぞ継手式組立て手段により一体に組み立てられる 。 レーザまたは電子ビーム溶接トーチを使用して、筋交いのコーナ縁部に沿って ストラップを一体に溶接できかつストラップの端部をベルトに溶接することがで きる。 各筋交いについて、溶接は、筋交いの４つの二面角の二等分平面内で行なわれ る。 直角に組み立てられるストラップ２、３からなる筋交い７ａの溶接について以 下に説明する。 溶接はコーナ縁部８ａに沿って行なわれ、かつ溶接中のレーザ光線の方向を与 える矢印１４、１４′により示すように、最初にスペーサグリッド１の上面の近 傍および筋交い７ａの２つの二面角の第１直径方向平面内で遂行される。 これにより、セル５の外部の２つの二面角の第１直径方向平面内の、コーナ縁 部８ａの両側に第１溶接ライン１６が形成され、該第１溶接ライン１６は、第７ 図に示すように、スペーサグリッド１の上面の近傍で、コーナ縁部の端部におい て、コーナ縁部８ａの長さの一部に亘って形成される。 溶接ライン１６は、スペーサグリッドの上面から出発して、コーナ縁部８ａの 可変長さに沿って設けることができる。 また、板２、３は、第２図の破線矢印１５、１５′により示すように、セル５ の内部の二面角（dihedron）を含む筋交い７ａの２つの二面角(dihedra)に共通 な第２直径方向平面内で、コーナ縁部８ａに沿って溶接される。溶接レーザ光線 の方向１５、１５′で示される第２直径方向平面内の溶接は、スペーサグリッド １の下部の近傍でコーナ縁部８ａに沿って行なわれる。これにより、コーナ縁部 ８ａに沿う或る長さに亘ってスペーサグリッドの下面から延びる溶接ライン１６ ′（第７図参照）が形成される。 筋交い７ａの対向する２つの二面角の直径方向平面の上下交互の溶接は、スト ラップの加熱および変形を制限すると同時に、ストラップの強くて剛性のある固 定部を形成し、セルを非常に正確な幾何学的形状にすることができる。 また、セル５では、連続筋交い７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、隣接する筋交いを 結合するコーナ縁部の上部および下部の各々において、溶接が互いに垂直な二等 分平面に沿って行なわれるようにして溶接される。 かくして、筋交いに７ａに隣接する筋交い７ｂ、７ｄは、スペーサグリッドの 上部において、セル５の外部の２つの二面角の二等分平面（該平面は、第２図に おいて方向１４、１４′により形成される平面であり、溶接１６がなされる平面 に対して垂直である）に沿って溶接される。グリッドの上部での溶接方向は、実 線で示されている。 同様に、筋交い７ａに隣接する筋交い７ｂ、７ｄの溶接ラインの下部は、筋交 い７ａの下部の溶接ラインが形成される二等分平面に対して垂直な二等分平面の 方向に沿って形成される。グリッドの下部の溶接ラインは破線で示されている。 第２図において、スペーサグリッドの上部で溶接が行なわれる二等分平面を形 成する方向１４、１４′は実線で示され、これに対し、スペーサグリッドの下部 で溶接が行なわれる二等分平面を形成する方向１５、１５′は破線で示されてい る。 かくして第２図は、スペーサグリッドの上部および下部で溶接が行なわれる二 等分平面の配置および分布を示す。 これは、グリッドを構成する各ストラップに、完全に対称的な溶接および熱応 力分布を形成し、このため、溶接によるスペーサグリッドの変形が最小になる。 もちろん、最初に、グリッドの隣接する筋交いの交互の位置をもつ二等分平面 内でスペーサグリッドの全ての上方溶接を行い、次に、スペーサ板の下面に隣接 する全ての溶接ラインを形成することができる。スペーサ板の２つの面を上面お よび下面として示したのは説明の明瞭化のためであり、２つの溶接作業間でスペ ーサ板を反転させ、溶接ヘッドの下で移動させることができる。 第８図は、本発明によるスペーサグリッドのストラップ１８を示し、該ストラ ップ１８は、２つの横方向ライン１８ａ、１８ｂ（該横方向ラインに沿ってスト ラップが直角に組み立てられる）に沿う２つの集合体スロット１９ａ、１９ｂを 有し、該集合体スロットはストラップの全厚さを貫通しかつストラップの一縁部 とその中央部との間で、ストラップの幅のほぼ１／２に亘って延びている。 ２つの保持／固定手段２０ａ、２０′ａおよび２０ｂ、２０′ｂは、スロット １９ａ、１９ｂの延長線上でコーナ縁部１８ａ、１８ｂに沿って配置されており 、これらの手段は、溶接作業の前に、コーナ縁部ライン１８ａ、１８ｂに沿って ストラップ１８に垂直な２つのストラップを一時的に固定し、コーナ縁部ライン １８ａ、１８ｂに沿ってストラップ１８に溶接することにより固定されるストラ ップの結合部を補強するのに使用される。 固定手段２０ａ、２０′ａおよび２０ｂ、２０′ｂは、ストラップの各面に対 して突出させるため、ストラップを通る２つの孔の両側で押し込まれる裂け目の 形態に形成される。 予組立ての間、ライン１８ａ、１８ｂに沿ってストラップ１８に組み付けられ る２つのストラップは、該ストラップを保持する、固定手段２０ａ、２０′ａ、 ２０ｂ、２０′ｂの突出部分間で係合する。裂け目２０ａ、２０′ａ、２０ｂ、 ２０′ｂは、溶接前のグリッドのストラップの一時的保持に寄与するだけでなく 、グリッドが稼働しているときに、ストラップに作用する横方向の力を吸収し、 これに比例して溶接部に作用する圧力を低減させる機能も有する。 筋交いの剛性を更に高めかつスペーサグリッドの破壊抵抗性を増大させるため 、対応する集合体スロット１９ａまたは１９ｂと固定集合体２０ａ、２０′ａま たは２０ｂ、２０′ｂとの間で、各集合体のコーナ縁部１８ａ、１８ｂに沿って ２組の舌部２１ａ、２１ｂが設けられている。これらの各組は、ストラップの厚 さから切り込まれ、集合体のコーナ縁部１８ａ、１８ｂの両側で対をなして対向 して配置され、かつストラップ１８の面の両側に突出するように押し込まれた４ つの舌部を有している。 もちろん、ストラップに利用できる空間に基づいて、２対の裂け目に加え、コ ーナ縁部１８ａまたは１８ｂの両側に１対の舌部を対向配置で設けることができ る。 第９図および第１０図は、燃料集合体のガイドチューブを受け入れるためのセ ルの壁を構成する領域４１における本発明のスペーサグリッドのストラップ４０ の一部を示すものである。 領域４１において、ストラップ４０の金属は押し込まれて、ガイドチューブを 受け入れるセルの側に僅かに突出される。壁の押し込まれた部分は、ガイドチュ ーブを受け入れることを意図した凹んだ円筒面４２を形成する。 円筒面４２は、ガイドチューブが収容されるセルの辺の長さに事実上等しい大 きな直径を有する。この構成により、大きな直径をもつガイドチューブを、スペ ーサグリッドのセル内に置くことができる。大きな直径のガイドチューブの使用 により、極めて剛性が高くかつ強い燃料集合体のフレーム構造を得ることができ る。 また、ストラップ４０は、円筒面４２が形成された領域において切り込まれか つ押し込まれて、２つのディンプル４３、４３′を形成する。該ディンプルは、 ガイドチューブを受け入れる円筒面４２の幅より小さい幅を有し、かつガイドチ ューブを受け入れるセルに隣接するセル内に突出している。ディンプル４３、４ ３′は、ガイドチューブを受け入れるセルに隣接するセル内に収容される燃料棒 の支持ストッパを構成する。 第１１図および第１２図は、ストラップ４０′が、大きな直径のガイドチュー ブを受け入れることを意図したセルと燃料棒を受け入れることを意図した隣接セ ルとの間の隔壁を形成する領域４１′における、本発明のスペーサグリッドの壁 ４０′の他の変更例を示す。 壁４０′は、凹状の円筒面４２′を形成するため、燃料棒を受け入れることを 意図したセルの方向に押し込まれ、その直径は、ガイドチューブを受け入れるこ とを意図したスペーサグリッドのセルの辺の長さより僅かに大きくすることがで きる。 また、ストラップ４０′は、燃料棒と接触するようになることを意図した平坦 中央部４３′ａを備えた半球形状のディンプル４３′を形成すべく、燃料棒を受 け入れることを意図したセルの方向に押し込まれる。 第１１図および第１２図に示す実施例は、スペーサグリッドのセルに大きな直 径のガイドチューブを設けること、および非常に剛性の高いディンプル４３′を 得ることができる。 第１３図は、本発明によるスペーサグリッド４５のセル内に導入されるガイド チューブ４４を示し、該ガイドチューブ４４は、第１１図および第１２図に示し た面４２′のような円筒面の形態をなすガイドチューブを受け入れる手段を有し ている。 チューブ４４が配置されるセル４６を形成する４つの壁は、円筒状の受入れ面 を有している。ガイドチューブ４４を受け入れるための４つの面は、セル４６の 軸線（該軸線に沿ってガイドチューブ４４の軸線が置かれる）である共通軸線を 有する。 ガイドチューブ４４は、ガイドチューブ４４を受け入れる面を備えたこれらの ストラップの領域において、セル４６を形成するこれらのストラップの壁を通っ て形成されたスポット溶接４７により固定される。 セル４６に隣接するセルは、該セルおよび燃料棒を受け入れる隣接セル内に押 し込まれかつ突出されることにより形成される半球形状の形態のディンプル４８ を有している。 これにより、燃料集合体用の極めて剛性が高くかつ強い構造が形成される。 ガイドチューブの溶接固定部は、第９図に示した舌部４９のように、ストラッ プの上端部または下端部において突出する舌部に形成することもできる。 スペーサグリッドの構造を構成するストラップおよびベルトは、燃料集合体の 所定位置におけるスペーサグリッドの上面に対応するこれらの縁部に沿って、燃 料集合体の燃料棒と接触するようになる冷却液を混合するベーンを有している。 第１４図および第１５図は、それぞれ、従来技術によるスペーサグリッドおよ び本発明によるスペーサグリッドの上面を示す図面である。スペーサグリッドの セル内の混合ベーンおよび燃料棒支持ディンプルは、本発明の燃料集合体の場合 に改良されている。 第１４図は、スペーサグリッドの複数の隣接セルを示し、これらのセルのうち の１つのセルはガイドチューブを受け入れることを意図し、他のセルは燃料棒を 受け入れることを意図している。 燃料棒を受け入れることを意図したセル５０は４つの交差形ストラップ５１、 ５１′、５２、５２′により形成され、これらのストラップは平行な対をなして おりかつ直角な筋交いを形成すべく組み立てられる。 各ストラップ５１、５１′、５２、５２′の上縁部で、セル５０の壁を構成す る部分には、冷却液混合／ガイドベーンが設けられている。 ストラップ５１の上縁部に固定されたベーン５３並びにストラップ５１′の上 縁部に固定されたベーン５３′は、セル５０の出口で冷却液を案内するため、セ ル５０内に折り曲げられている。 セル５０内に突出する燃料棒用の支持ディンプルは、セル５０の壁を構成する 部分において、ストラップ５２、５１′に切り込みを入れかつ押し込むことによ り形成される。２つのディンプル５４はストラップ５２に形成され、他の２つの ディンプル５４′は、セル５０の壁を構成するストラップ５１′の部分に形成さ れる。 ストラップ５２′、５１′上のディンプル５４、５４′の組に対向して、ばね が配置されている。 ストラップ５１、５１′、５２、５２′を組み立てることによりスペーサグリ ッドが取り付けられるとき、ストラップの対応するスロットを互いに係合させ、 かつ筋交いを形成すべくストラップが完全に係合するまで互いにストラップを摺 動させる必要がある。 互いに摺動させることによりストラップを組み立てる方法で、ガイドベーンお よびディンプルを形成する必要がある。 例えば、ストラップ５１の上縁部のベーン５３がストラップ５２に形成された ストッパ５４の方向を向いているので、２つのストラップを組み立てることがで きるようにするには、充分に短いベーン５３を形成して、該ベーンがストッパ５ ４の断面上に侵入しないようにする必要がある。 従って、ストラップに形成されるベーン５３を充分に短くして、９０°の角度 で隣接して配置されたストラップの支持ディンプルにより占拠される空間上に入 らないようにしなければならない。 第１５図は、本発明によるスペーサグリッドのベーンおよびディンプルを示す 。 本発明によるスペーサグリッドの場合には、ベーン５５は、第１３図に示す従 来技術の実施例のベーン５３、５３′より非常に大きく、かつディンプル５６は 、スペーサグリッドが取り付けられるときにベーンとディンプルとの干渉を防止 するため小さい。 第１５図に示す実施例では、球状キャップ部分を備えかつスペーサグリッドの セル内に突出する実質的に平らな支持面を備えたディンプル５６を使用できる。 スペーサグリッドのベルトはまた、その上縁部に固定された混合ベーンを有し ている。 第１６図は、スペーサグリッドの周辺セル５７（その１つの壁がスペーサグリ ッドのベルト５８の一部を構成している）を示す。 スペーサグリッドのベルト５８は、その上縁部に沿って、セル５７内に折り曲 げられたガイドベーン５９を有している。 ベルト５８は、セル５７の外壁を構成するベルト５８の部分に対して隣接しか つ直角に配置されたセル５７の側壁を構成するストラップ６０に溶接することに より組み立てられる。 ストラップ６０は、その上縁部に沿って、突出部６１を有しており、ベルト５ ８のガイドベーン５９は、突出部６１に沿って、セル５７のレベルで折り曲げら れる。 ガイドベーン５９の剛性および堅さを高めるため、ガイドベーン５９と突出部 ６１との間に溶接継手を設けることができる。溶接継手は、ベーン５９の端部と 隣接突出部６１とを結合するスポット溶接６２の形態に作ることができる。この 溶接継手はまた、内方に折り曲げられたベーン５９の縁部および隣接突出部６１ の縁部（これらの縁部は互いに接触している）に沿って形成できる。 ばねが嵌着された従来技術の既知のスペーサグリッドは、一般に、多数の二重 ばね、すなわち、ばねが固定された壁の両側で２つの隣接セルに配置された２つ の作用部分を備えたばねを有している。二重ばねの使用は、ばねの一方の作用部 分が変形すると、ばねの第２作用部分が変形されるという欠点を有する。 また、二重ばねを使用しても、必ずしも燃料棒の完全に規則的な格子、従って 、完全に同一の断面をもつ、燃料棒の周囲を冷却液が通り得る空間を得ることは できない。 これらの欠点を防止するため、本発明によるスペーサグリッドは、多くの場合 に、第１７図に示すようにグリッドのストラップに固定される単一のばねのみを 有している。 単一ばね６４が取り付けられたグリッドのストラップ６５は、単一ばね６４が 係合しかつ固定される２つの貫通孔６６、６７を有している。 ばね６４は２つの分岐部を備えたステープルの形状に作られ、１つの分岐部は ばね６４ａの湾曲作用部分または平坦作用部分を有し、他方の分岐部は、ストラ ップ６５に侵入するそれぞれの窓６９、６９′の内部にばねを位置決めするため の２つのディンプル６８、６８′を有している。 ストラップ６５の窓６６は、Ｕ形の折り曲げ部分を備えたばね６４の上部（各 分岐部については平らな上部）を収容できる。ばね６４の分岐部の２つの平らな 上部は、ばね６４がストラップ６５に係合した後、スポット溶接７０により互い に固定される。 ばね６４はまた、その各分岐部に２つの下方の平坦部を有し、これらの平坦部 は、下方の窓６７内でのスポット溶接７１により互いに固定されている。 単一ばねには、凸状湾曲分岐部６４ａの代わりに、平坦な作用分岐部を設ける ことができる。 第１８図および第１９図は、第１燃料集合体Ａのベルト７２の一部を示し、該 部分は、ベルトの下縁部と、第２燃料集合体Ｂのベルト７２′の一部（ベルトの 上縁部を有する）とを有する。第１第２燃料集合体のベルトは、２つの燃料集合 体の一方を取り扱う間の、当接位置にあるところが示されている。この位置では 、切欠き部７４により分離されたガイドベーン７３を備えたベルト７２の下部が 、第１８図に破線で示すガイドベーン７５を備えたベルト７２′の上部と対向す るようになる。本発明による燃料集合体の場合には、スペーサグリッドのベルト の上縁部から切り込まれた任意のベーン７５は、スペーサグリッドの下縁部の２ つ のベーン７３缶の切欠き部７４より大きい寸法を有する。この構成により、取扱 い作業中に２つの燃料集合体のベルトが当接すると、ベーン７５が、スペーサグ リッドのベルトの２つの隣接ベーン７３の縁部により支持されるようになる。こ れにより、燃料集合体のスペーサグリッド間の捕捉の危険が防止される。 本発明による燃料集合体の場合には、ベーンおよび切欠き部が実質的に同じ寸 法を有し、このため、ベーンは、捕捉を引き起こす燃料集合体の取扱い中に、切 欠き部内で係合できる。 第２０図および第２１図は、第１図に示したグリッド１０５のような２つの構 造的グリッド間に介在された付加混合グリッドのセルが示されている。 第２０図および第２１図は、欧州特許EP-A-0,468,871の第３図および第４図に 対応するものであり、グリッド１０５は、この欧州特許の教示に従って作られる 。 本発明に関する限り、冷却液を混合する手段を備えたグリッド１０５は、付加 混合グリッドとして使用される。 付加グリッド１０５は、燃料棒を受け入れることを意図したセル１０８を形成 すべく、直角に配置された２組の交差形ストラップ１０７、１０７′からなる。 ストラップの上縁部は、原子炉の冷却液の流れに横方向の乱流を創出することを 意図した混合ベーン１１１を形成すべく切断されている。各混合ベーン１１１は 単一セルのレベルに延びており、かつセル内に折り曲げられている。 これらの４つの面で、燃料棒を受け入れることを意図しかつ燃料棒を受け入れ るセル１０８に隣接している、グリッドの内部セルは、燃料棒より大きい寸法の 通路を形成するセル内に突出するストッパ手段を有している。２つのセル１０８ （各セルは、燃料棒を受け入れる）を分離する各面で、ストッパ手段は、切断さ れた皿状さじ(cut and dished scoops)の形態をなす２つの部分１０９、１１０ からなる。２つの部分１０９、１１０は、基部がほぼ半円形の半ボタンの形態を なす凸状面を有しかつ原子炉冷却液の流れ方向に互いに整合される。さじ形壁部 １０９、１１０は、燃料棒と混合ベーンとの接触を防止すべく燃料棒の変位を制 限することおよび冷却液を１つのセルから隣接セルに導くことを可能にする。 燃料棒が、第２０図および第２１図に示すように、球状キャップの形状をなす ディンプルにより混合グリッド１０５のセルの内部に保持されるとき、燃料集合 体を装填または再装填するときにグリッド内の燃料集合体と係合できるようにす るため、燃料棒と保持ディンプルとの間に僅かな半径方向間隙を設ける必要があ る。この結果、燃料棒は、作動する原子炉内で、混合グリッドのセルの内部で振 動できる。 第２２図および第２３図に示すように、燃料集合体の混合グリッド１０５のセ ルの壁１１２（該壁は、剛性ディンプルを備えた壁に対向して配置されている） には、互いに平行な２つのスロット１１３、１１３′を作るべく壁１１２を切断 することにより、およびブリッジの形状をもつ突出部を作るべく２つのスロット １１３、１１３′間の壁の金属を押し込むことにより作られる弾性ディンプル１ １１を設けるのが有効である。 スロット１１３、１１３′間に配置された壁１１２の領域の幅が小さいため、 「ブリッジ」形ディンプルは高度の弾性を有している。２つの弾性「ブリッジ」 形ディンプルは、一般に、セルの壁１１２に設けられ、１つはグリッドの上部の 近傍に、他方はグリッドの下部の近傍に設けられる。「ブリッジ」形ディンプル と剛性ディンプルとの間には、燃料棒の直径より僅かに小さい空間が設けられて おり、このため、混合グリッドのセル内に導入されかつ「ブリッジ」形ディンプ ルにより剛性ディンプルに対して押し付けられる燃料棒は移動できなくなり、従 って冷却液が通ることによる振動は受けない。これにより、混合グリッドの保持 ばねが存在しないことによる効果が解消される。 第２２図および第２３図に示すように、「ブリッジ」形ディンプルには切断部 １１５を設け、ディンプルの端部１４４′（該端部１４４′は壁１１２から切り 込み形成される）が壁１１２から離れるように構成できる。 これにより、「ブリッジ」形ディンプルの弾性が増大する。「ブリッジ」形デ ィンプル１１４の中央部１１４ａは、大きな面積で燃料棒と接触できるように平 坦化するのが有効である。 弾性ディンプル１１４が突出するセルの近くのセルに剛性ディンプル１１７を 形成するため、壁１１２は、弾性ディンプル１１４とは反対側で、弾性ディンプ ル１１４の上方（または下方）に押し込まれる。 最適化されたスペーサグリッドを備えた本発明による燃料集合体は、原子炉の 安全性に関する危険がなく、高い燃焼率を有しかつ長寿命を有する。 また、本発明によるスペーサグリッドは、優れた幾何学的および寸法的製造品 質で、より簡単に製造できる。 本発明によるスペーサグリッドは、燃料集合体の取扱い中でも高い強度を有す る。 本発明は、本願に説明した実施例に限定されるものではない。 従って、切り込みを入れかつ押し込むことにより形成されるスペーサグリッド のストラップは、本願に説明した以外の形態にすることができる。取付け形ばね も、本願に説明しかつ図面に示した形態とは異なるものにすることができる。 スペーサグリッドのストラップは、長さが変化する筋交いのコーナ縁部の端領 域に溶接することができる。 幾つかの形式のグリッドを備えた本発明の燃料集合体は、混合グリッドを省略 して、保持グリッドおよび構造的グリッドのみを設けることができる。 本発明は、本発明による構造的スペーサグリッドのみを備えた燃料集合体、お よび本発明による構造的スペーサグリッドおよび種々の形式のグリッド（例えば 、付加攪拌グリッドおよび燃料棒保持グリッド）の両方に適用できる。 最後に、本発明は、正方形の反復単位をもつ格子を形成するグリッドを備えた 燃料集合体だけでなく、種々の形状をもつ格子を形成するグリッドを備えた燃料 集合体にも適用できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．角柱状のセル（５、６、６ａ）からなる規則的格子を形成する交差形金属ス トラップ（２、２′、３、３′）を有し、該ストラップの一部が、各セル内に、 セル内に収容されることを意図した燃料棒（３０、３０′）を保持するための少 なくとも１つのばね（１２、１３、２３、３５、３５′）を備え、該ばねは金属 ストラップの一部からなるセル壁に配置されかつ壁に対してセル内に突出する作 用部分を備えた原子炉の燃料集合体のスペーサグリッドにおいて、前記スペーサ グリッド（１）の少なくとも幾つかのセルについて、ばね（２３、３５、３５′ ）が固定された少なくとも１つの平坦壁が、セル内に突出する少なくとも１つの ストッパ（２６、２６′、３６、３６ａ、３６ｂ）を有し、セル内に収容された 燃料棒（３０、３０′）の変位を制限することを特徴とする原子炉の燃料集合体 のスペーサグリッド。 ２．前記ストッパ（２６、２６′、３６、３６ａ、３６ｂ）は、ばね（２３、２ ５、２５′）が固定されたセルの壁に対して平行な実質的平坦部を有することを 特徴とする請求の範囲第１項に記載のスペーサグリッド。 ３．前記ストッパ（２６、２６′、３６、３６ａ、３６ｂ）は、セルの壁に切り 込みを入れかつ押し込むことにより得られることを特徴とする請求の範囲第１項 および第２項に記載のスペーサグリッド。 ４．前記グリッド（１）の周辺ベルト（４）の傾斜して配置された部分をもつ２ つの連続壁を備えたグリッド（１）の各コーナに配置されたコーナセル（６ａ） と、ベルト（４）に対向する２つの壁とを有し、各壁がばね（３５）を支持して いる多角形からなり、前記ベルト（４）に対向して配置される各壁は、セル（６ ａ）内に突出する少なくとも１つのストッパ（３６）を有し、前記コーナセル（ ６ａ）のみが、該コーナセル（６ａ）内に収容される燃料棒の変位を制限するス トッパ（３６）を有することを特徴とする請求の範囲第１項から第３項のいずれ か１項に記載のスペーサグリッド。 ５．１組の周辺セル（６）を有し、各周辺セル（６）は、グリッド（１）の周辺 ベルト（４）の一部からなる少なくとも１つの外壁と、ベルト（４）に対向す る内壁とを有し、前記ベルト（４）に対向て配置される各周辺セルの内壁は、セ ル（６）内に突出する少なくとも１つのストッパ（２６、３６、３６ａ）を有し 、前記スペーサグリッドの周辺セル（６）のみが、該周辺セル内に配置される燃 料棒の変位を制限するストッパ（２６、３６、３６ａ）を有することを特徴とす る請求の範囲第１項から第３項のいずれか１項に記載のスペーサグリッド。 ６．前記ばね（２３）が配置されるストラップ（２２）は、切り込みを入れられ かつ押し込まれて、ばね（２３）の各端部の両側にストッパを構成する２つの領 域（２６、２６′）を形成し、ストッパ（２６、２６′）の支持面は、周辺セル （３１）の壁の内面から、ばね（２３）の作用部分の撓み量より小さい距離を隔 てていることを特徴とする請求の範囲第１項から第５項のいずれか１項に記載の スペーサグリッド。 ７．前記ばね（２３）が配置される壁（３３）は、切り込みを入れられかつ押し 込まれて、ばね（３５）の作用部分と、ばね（３５）が配置されるセル（３１） の壁との間に位置する領域内に、ストッパ（３６）を構成することを特徴とする 請求の範囲第１項から第５項のいずれか１項に記載のスペーサグリッド。 ８．前記ばね（２３）が配置されるセル（３１、３１′）の壁（３３）は、切り 込みを入れられかつ押し込まれて、ばね（３５′）の作用部分と、セル（３１、 ３１′）の壁（３３）との間に位置する領域内に、ストラップ（３３）により分 離される２つの隣接セル（３１、３１′）内に突出する、平坦化された球状キャ ップ半部の形態をなす２つのストッパ（３６ａ、３６ｂ）を構成することを特徴 とする請求の範囲第７項に記載のスペーサグリッド。 ９．前記ばね（３５′）は、グリッドのセル（３１、３１′）内に突出するその 作用部分で燃料棒（３０、３０′）に当接する平坦領域を有することを特徴とす る請求の範囲第１項から第８項のいずれか１項に記載のスペーサグリッド。 10．１組のセルを有し、各セルは燃料集合体のガイドチューブを受け入れること を意図しており、ガイドチューブ（４４、１０２）を受け入れることを意図して いるスペーサグリッドのこれらのセルが、ストラップ（４０、４０′）の一部か らなるセルの各壁に、ストラップ（４０、４０′）からなる壁に対して押 し込まれる領域を有し、該領域が、ガイドチューブ（４４、１０２）を受け入れ るセル内を向いた凹状円筒面（４２、４２′）を備えていることを特徴とする請 求の範囲第１項から第９項のいずれか１項に記載のスペーサグリッド。 11．ストラップ（４０）からなるセルの壁は、ガイドチューブを受け入れるセル 内に押し込まれて円筒面（４２）を構成し、ガイドチューブ（４４、１０２）を 受け入れることを意図したセルに隣接するセル内に、反対方向に押し込まれて、 円筒面（４２）の一部に対向する燃料棒に当接するディンプル（４３）を構成す ることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載のスペーサグリッド。 12．前記ストラップ（４０′）の一部からなるセルの壁は、ガイドチューブを受 け入れることを意図したセルから押し出されて円筒面（４２′）を構成しかつ燃 料棒に当接するディンプル（４３′）を有し、該ディンプルは、ガイドチューブ を受け入れることを意図したセルに隣接するセル内に突出する球状キャップ部分 の形状をなしていることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載のスペーサグリ ッド。 13．ガイドチューブ（４４）を受け入れることを意図した各セルにおいて、ガイ ドチューブ（４４）は、円筒状をなす押し込み領域（４２、４２′）において、 セルの壁を構成するストラップ上に、またはスペーサグリッドの上部または下部 のストラップの突出部（４９）上にスポット溶接により固定されることを特徴と する請求の範囲第１０項、第１１項および第１２項のいずれか１項に記載のスペ ーサグリッド。 14．前記ストラップ(５１、５２、５１′、５２′)は、グリッドの各セル(５０) のレベルでかつ該セルの長手方向縁部に沿って、セル（５０）内に折り曲げられ た燃料集合体の冷却液を混合するためのベーン（５３、５３′）を有し、前記セ ル内に折り曲げられた混合ベーン（５３、５３′、５５）は、これらが、セル（ ５０）内に突出する支持ディンプル（５４、５４′、５６）を備えたセル（５０ ）の長手方向に重ならないようにして作られることを特徴とする請求の範囲第１ 項から第１３項のいずれか１項に記載のスペーサグリッド。 15．前記ディンプル（５６）は小さなサイズを有し、混合ベーンは大きなサイズ を有することを特徴とする請求の範囲第１４項に記載のスペーサグリッド。 16．周辺ベルト（４）を有し、該周辺ベルト（４）は、少なくともその一方の縁 部に、スペーサグリッドのストラップ（６０）に隣接する燃料集合体のガイドベ ーン（５９）を備え、前記ストラップ（６０）が、ガイドベーン（５９）に隣接 するその一方の縁部に対して突出する部分（６１）を備え、ガイドベーン（５９ ）は、その端部を溶接することにより、ストラップ（６０）の突出部（６１）に 固定されることを特徴とする請求の範囲第１項から第１５項のいずれか１項に記 載のスペーサグリッド。 17．ベルト（７２、７２′）の上縁部および下縁部にガイドベーン(７３、７５) を有し、該ガイドベーンは、スペーサグリッドに折り曲げられかつベルトの縁部 の切欠き部（７４）により分離され、ベルト（７２）の一方の縁部のガイドベー ン（７５）は、ベルト（７２）の他方の縁部の切欠き部（７４）より大きい寸法 を有することを特徴とする請求の範囲第１項から第１６項のいずれか１項に記載 のスペーサグリッド。 18．少なくとも１つのばね（６４）を有し、該ばねは、各セルの内部に、燃料棒 を保持するための作用部分（６４ａ）を備え、スペーサグリッドの各セルの各ば ね(６４)が、スペーサグリッドのセル内に突出する単一の作用部分(６４ａ)を備 えていることを特徴とする請求の範囲第１項から第１７項のいずれか１項に記載 のスペーサグリッド。 19．各ばね（６４）がスペーサグリッドのストラップ（６５）に固定され、スペ ーサグリッドは２つの窓（６６、６７）に差し込まれて係合しかつばね（６４） の２つの分岐部に互いに溶接固定され、ばね（６４）はＵ形でかつストラップ（ ６５）の一部にオーバーラップするように位置決めされ、前記スペーサグリッド は２つの窓（６９、６９′）に差し込まれて、作用部分（６４ａ）を含むばねの 分岐部に対向するばね(６４)の１つの分岐部の２つのディンプル(６８、６８′) と係合することを特徴とする請求の範囲第１８項に記載のスペーサグリッド。 20．各セルの相互に平行なコーナ縁部（８ａ、８ｂ）は、共通な１つのコーナ縁 部を有する４つの二面角からなる筋交い（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）を形成する ２つのストラップの交差部からなり、ストラップ（２、２′、３、３′）は、 筋交いのコーナ縁部（８ａ、８ｂ）の第１端領域において、２つの対向二面角の 第１二等分平面（１４、１４′）に沿って、かつコーナ縁部（８ａ、８ｂ）の、 第１端領域に対向する第２端領域おいて、他の２つの対向二面角の第２二等分平 面（１５、１５′）に沿って、各コーナ縁部（８ａ、８ｂ）で対をなして一体に 溶接されていることを特徴とする請求の範囲第１項から第１９項のいずれか１項 に記載のスペーサグリッド。 21．スペーサグリッド（１、１０１）の各セルについて、第１筋交い（７ａ）に 隣接する２つの筋交い（７ｂ、７ｃ）を構成するストラップ（２、２′、３、３ ′）は、第１筋交い（７ａ）のコーナ縁部（８ａ）の第１端領域に対向するスト ラップのコーナ縁部（８ａ、８ｂ）の第１端領域において、第２二面角（１５、 １５′）に平行な平面に沿って、かつ第１筋交い（７ａ）のコーナ縁部(８ａ)の 、第２端領域に対向する第２端領域おいて、第１二等分平面(１４、１４′)に対 して平行な平面に沿って、一体に溶接されていることを特徴とする請求の範囲第 ２０項に記載のスペーサグリッド。 22．前記スペーサグリッド（１、１０１）のストラップ（２、２′、３、３′） は、次の技術すなわちレーザビーム溶接または電子ビーム溶接のうちの１つによ り一体に溶接されることを特徴とする請求の範囲第２０項および第２１項に記載 のスペーサグリッド。 23．前記ストラップは、２つのストラップの組合せからなる各筋交いのコーナ縁 部（１８ａ、１８ｂ）に沿って、ストラップ（１８）の幅のほぼ１／２に等しい 長さに亘る係合スロット（１９ａ、１９ｂ）と、ストラップ（１８）の金属に切 り込みを入れかつ押し込むことにより得られる裂け目の形態をなす、筋交いを構 成するストラップ（１８）を保持する手段（２０ａ、２０ｂ、２０′ｂ）とを有 し、各ストラップが更に、係合スロット（１９ａ、１９ｂ）と保持手段（２０ａ 、２０′ａ、２０ｂ、２０′ｂ）との間に、ストラップ（１８）の面の平面に切 り込みを入れかつ押し出された数組の舌部（２１ａ、２１ｂ）を有することを特 徴とする請求の範囲第２０項、第２１項および第２２項のいずれか１項に記載の スペーサグリッド。 24．相互に平行なガイドチューブ（４４、１０２）からなるフレーム構造と、ガ イドチューブ（４４、１０２）の長さに亘って分散されたスペーサグリッド（１ 、１０１）と、ガイドチューブ（４４、１０２）の端部に固定された端ノズル（ １０３）とを有する原子炉の燃料集合体において、燃料集合体のスペーサグリッ ド（１、１０１）の少なくとも幾つかが、請求の範囲第１項から第２３項のいず れか１項に記載のスペーサグリッドであることを特徴とする燃料集合体。 25．燃料集合体の燃料棒を軸線方向に保持する端グリッド（１０６）を有するこ とを特徴とする請求の範囲第２４項に記載の燃料集合体。 26．付加混合グリッド（１０５）を更に有し、各付加混合グリッド（１０５）が 、原子炉の燃料集合体の稼働位置におけるフレーム構造の上部を構成する燃料集 合体の、２つのスペーサグリッド（１０１）の間または１つのスペーサグリッド （１０１）と１つの端グリッド（１０６）との間に介在されることを特徴とする 請求の範囲第２４項および第２５項に記載の燃料集合体。 27．前記付加混合グリッド（１０５）は、燃料棒またはガイドチューブを受け入 れかつ燃料棒を受け入れることを意図したセル内に突出するストッパ手段に嵌合 するセル（１０８）を形成する少なくとも２組の交差形ストラップ（１０７、１ ０７′）を有し、ストッパ手段は、燃料棒により占拠される２つの内部セルを分 離する各壁に、切り込みを入れられかつさじの形状に変形されたストラップ（１ ０９、１１０）の２つの部分を有し、該部分は、燃料集合体を通る原子炉の冷却 液の流れ方向にオフセットしており、前記部分の突出部は、反対方向に位置しか つ１つの軸線方向の側で開口しており、燃料棒の変位を制限しかつ冷却液が１つ のセルから他のセルに流れ得るようにしていることを特徴とする請求の範囲第２ ６項に記載の燃料集合体。 28．前記付加混合グリッド（１０５）は、燃料棒のセルの境界を定める壁（１１ ２）を有し、該壁（１１２）には、この金属に切り込みを入れかつ押し込むこと により弾性ディンプル（１１４）が形成され、該ディンプル（１１４）は、グリ ッドのセルの対向壁上に設けられた剛性ディンプル（１１７）に対向して配置さ れたブリッジの形態をなしていることを特徴とする請求の範囲第２６項および第 ２７項に記載の燃料集合体。 29．前記弾性「ブリッジ」形ディンプルは、切断部（１１５）によりその一端が 壁（１１２）から分離されていることを特徴とする請求の範囲第２８項に記載の 燃料集合体。 30．前記保持端グリッド（１０６）の全体がマルテンサイト系鋼で作られかつ保 持スペーサグリッドの金属に形成されたばねを有することを特徴とする請求の範 囲第２５項から第２９項のいずれか１項に記載の燃料集合体。 31．燃料集合体の上端グリッド（１０６）は、摺動チューブ（１０２）上で摺動 できるように取り付けられていることを特徴とする請求の範囲第２５項から第３ ０項のいずれか１項に記載の燃料集合体。