JPS60158381A - 原子炉燃料集合体の冷却材流混合格子構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般に、原子炉燃料集合体に関し、特に燃料
集合体を流れる冷却材流の交差混合を行なうための格子
構造に関するものである。

原子炉の出力は、炉心から熱を取出すことができる速度
により制限され、そしてこの熱伝達速度が炉心内に発生
する温度を決定する。また、原子炉の出力は、炉心内に
存在する構造材料の量によって制限される。なぜならば
、この構造材料は、このような構造材料が存在しない場
合に核分裂過程において使用することができるであろう
中性子を寄生的に吸収するからである。

原子炉における核燃料インベントリを縁私に普通用いら
れている７つの構造形態においては、規定された容積内
に、複数本の細長い燃料要素もしくは燃料棒が、上下の
炉心板間に直立に平行な配列形態で配列される。支持の
健全性を確保するために、燃料棒は群に分けられ、各群
の燃料棒は燃料集合体として組合わせられる。一般に、
殆どの原子炉においては水のような流体冷却材が、下側
の炉心支持板に形成されている穴から上向きに多数の燃
料集合体の燃料棒に沿って流入されて該燃料棒から熱エ
ネルギを受ける。

一般に、熱は原子炉内に均等には発生されない。熱流束
は原子炉の中心におけるピーク値から軸方向および半径
方向に減少したり、或いは原子炉が対称構造形態にない
場合、中心近傍で減少し、しかもこのような熱流束の変
動は、単一の燃料集合体内の燃料棒間においてさえも生
ずる。このような出力変動の結果として、炉心全体に亘
り異なった冷却材流チャンネル間における冷却材のエン
タルピ上昇に変動が生ずる。

さらに原子炉構造における非均質性が原因で、熱発生に
局部的摂動もしくは乱れが生じ得る。

このような変動に対処するために、原子炉冷却系の設計
においては、冷却材の均等な温度上昇を達成してそれに
より局部的な高温点発生状態や原子炉の構造部材におけ
る局部的熱応力および歪みを回避するために、原子炉に
おける冷却材流速に変化を与える必要性を含め特別な考
慮が課せられる。このような考慮もしくは要件に沿い、
設計者は、常ζこ、燃料集合体内に存在する構造材料の
量を最小限に減少してそれにより圧力降下を減少し、以
って原子炉の出力を増大する方向に努力を払っている。

さらにまた、炉心内における燃料集合体の相対的な位置
付けが接近しているところから、設計者は燃料集合体を
隣接の燃料集合体と干渉することなく設置したり取出す
ことができるようｔこ各燃料集合体の構造上の完全性を
考慮に入れなければならない。

冷却材のより均等な温度上昇を達成し、局部的な高温点
発生状態を回避し且つエンタルピ上昇を均一化して出力
を最大にするためには、所与の燃料集合体および隣接の
燃料集合体における冷却材流を混合することが極めて望
ましい０このことは、米国特許第３．３　’／　！、０
クク号明細書においても認識されているところである０
なお、この明細書には、燃料要素が貫通する開口を有す
る被覆型燃料集合体の格子構造であって、１つの冷却材
流チャンネルから冷却材を横方向に、少なくとも隣接の
冷却材チャンネルの一部分を横切るように偏向するため
の平面状の混合羽根が設けられている格子構造が開示さ
れてＧ）る。

この公知の構造の主たる欠点は、燃料棒の振動ならびに
熱で訪起される応力による燃料棒の撓曲および湾曲に際
して、燃料棒が混合羽根と損傷性の接触をする傾向を有
することである。さらに、この種の格子構造には相当大
きな量の構造材料が存在する。と言うのは、格子ストラ
ップの総てが同じ高さであり、しかも格子は垂直方向に
延びる被覆構造の壁により軸方向において支持されてい
るからである。

上記米国特許の教示に基ずいて、米国特許第３．３７　
？、６７９号明細書には、例えば米国特許第１１、Ｏｂ
　／、ｊ　Ｊ　６号明細書に示されているような被覆無
し型の燃料集合体の位置付は格子上に直接混合羽根を設
ける構造が開示されており、該位置付けもしくは支持格
子は、制御棒案内シンプル上に取付けられておって、燃
料棒を横方向変位しないようにする支持すると共に、成
る程度摩擦的に縦方向運動を阻止するように支持してい
る。このように、燃料棒を離間して支持しそして横方向
混合流を発生するために同じ構造を使用した場合には、
達成できる混合パターンに制限が課せられる。さらに、
米国特許第↓３り９，４７９号による装置には次のよう
な別の欠点がある。

即ち、燃料集合体を炉心内に設置しつつある際または炉
心から取外しつつある際ｉこ、格子の隅部が隣接の燃料
集合体の格子の各隅部と干渉して係合すると言う欠点で
ある。この問題は、燃料集合体を成る期間照射した後に
は、さらに由由しい問題となる０ 本発明の主たる目的は、燃料集合体の燃料棒間で冷型材
の交差流混合を効果的に促進し、そしてさらには燃料棒
の横方向運動による衝撃損傷を本質的に回避する改良さ
れた構造を提供することにある。

したがって５本発明は、燃料集合体の制御棒案内シンプ
ルに取付けられた横向き支持格子によって支持されてい
る燃料棒に沿い且つ該燃料棒間で原子炉燃料集合体を貫
流する冷却材流の混合を促゛逸するための冷却材流混合
格子構造において、卵詰め亀に似た形態で配列されてそ
れぞれ貫通する各燃料棒を受けるための複数個の内部セ
ル開口を画定する複数個の交差する内部ストラップと、
少なくとも成る数の上記内部セル開口の各々に対して設
けられた少なくとも１つの混合羽根とを備え、該混合羽
根は、上記冷却材を１つの燃料棒から横方向に隣接の燃
料棒に向けて偏向するような仕方で、上記内部ストラッ
プの１つに配置されて該内部ストラップから上記冷却材
流の下流側の方向で且つ実質的に上記セル開口の縦軸線
に向かって内向きに突出し、さらに、各混合羽根と関連
して剛性の隆起部（凹み部）を備え、該隆起部は、セル
開口内に配置された燃料棒が横方向運動を受ける時に、
関連の混合羽根を、損傷を与える衝撃から保護するよう
に関連の内部セル開口内に上記内部ストラップから突出
していることを特徴とする冷却材流混合格子構造に在る
。

この構造は、実際上、燃料棒支持機能を備えない混合格
子であるので、格子の内部ストラップを、交差配列を可
能にすると共に関連の保護隆起部（凹み部）と共に混合
羽根を装備するのに充分な高さだけにすれば良い限りに
おいて、用いられる構造材料の量を最小限度に減少する
のに良く適している。したがって、中性子を寄生的に吸
収し大きな圧力降下を導入する構造材料の量は減少する
。さらに、格子における圧力降下は、内部ストラップに
設けられる隆起部を、各セル開口を流れる冷却材に対し
て該隆起部が与える抵抗を最小にするような仕方で配位
することにより減少することができる。高い構造上の健
全性を実現するために、混合格子構造は、高さが内部ス
トラップよりも相当に大きい外部周辺ストラップを備え
、該周辺ストラップに、内部ストラップの対向する終端
部分を取付けるのが有利である。内部ストラップの少な
くとも幾つかのものには、その各終端部分に補強ウェブ
を形成して、周辺ストラップに対する内部ストラップの
取付けを強化し、内部ストラップが動作中誘起される熱
応力下で捩れたり湾曲したりするのを阻止するのが奸才
しい。また、周辺ストラップに、（冷却材の流れ方向に
見て）該周辺ストラップの下流側の縁から内向きに延び
る曲げられたフィンを設けて、周辺ストラップの内面に
沿い画定された周縁もしくは境界セル開口から流れ出る
冷却材を、混合格子が延在する方向で見て該混合格子の
内側に偏向し、言い換えるならば、格子の縦軸線を含む
平面に向けて偏向し、それにより格子の交差流混合効果
をさらに高揚するのが好ましい。

追って詳述する本発明の好ましい実施例においては、混
合格子は平面図で見て矩形、特に正方形であって、矩形
格子のダつの隅で接続し合わされたダつの部分ストラッ
プから構成される。

混合格子を備えた燃料集合体を炉心内に設置しつつある
時または炉心から取出しつつある時に。

混合格子が隣接の燃料集合体の格子と干渉するのを回避
するために、各部分ストラップの終端は面取りされ、そ
して周辺ストラップには、その上流側の縁から延びる内
向きに曲げられたタブを設けるのが好ましい。

以下、単なる例として、添付図面を参照し本発明の好ま
しい実施例について説明する。

なお、以下の説８Ａｌこおいて、幾つかの図面中同じ参
照数字は類似の部分または対応の部分を指すのに用いら
れており、そして「前方向」、「後方向ｊ１　「左」、
「右」、「上向き」、「下向き」その他同様の術語は、
便宜的に用いられたものであって、限定的な意味の用語
と解釈されてはならない。

さて、図面、特に第１図を参照するに、参照数字コＱで
総括的に示した図示の燃料集合体は、基本的Ｉこ、原子
炉（図示せず）の炉心領域で下側の炉心板（図示せず）
上に燃料集合体を支持するための下端部構造もしくは下
部ノズルココと、該下部ノズルココから縦軸方向に上方
に突出しｐいる多数の細長い制御棒案内管もしくはシン
プル２ダと、該案内シンプル、２’ｉｌこ沿って軸方向
に離間して設けられた複数個（但し図面には３つしか示
されていない）の横向き燃料支持格子２６と、横方向に
離間して格子２乙により支持された組織的な細長い燃料
棒２ｔの配列と、燃料集合体の中心に配設された計装管
ＳＯと、案内シンプルＪＦの上端部に取付けられた上端
部構造もしくは上部ノズル３２とを慣用の仕方で備えて
おり、組立要素を損傷することなく適宜取扱うことがで
きる一体の組立体を形成している。下部ノズル２コおよ
び上部ノズル３コは、当該技術分野で知られているよう
に、水のような流体冷却材をいろいろな燃料棒２１間で
上方向に該燃料棒に沿って通流せしめ該燃料棒から熱エ
ネルギを受けることを可能にするための通流開口が設け
られた端板（図示せず）を備えている。燃料棒コを間に
おける冷却材の混合を促進するために、本発明を具現し
た混合羽根格子構造３弘が、案内シンプル２ダ上に取付
けられてそれぞれ一つの支持格子−を間に配置されてい
る。なお、この混合羽根格子構造３グに関しては追って
詳細に説明する。

上部ノズルココは、周縁に固定された直立の側壁を有す
る横方向に延在するアダプタ板（図示せず）を備えてお
り、該アダプタ板と共に囲壁もしくはハウジングを画定
している上記側壁の頂部には環状フランジ（図示せず）
が固定されており、このフランジには、板バネＪ６のよ
うな板バネが適宜締着されており、該板バネは、慣用の
仕方で上部炉心板（図示せず）と協働して、上向きの冷
却材の流れによって生ぜしめられる燃料集合体の流体圧
による揚動を阻止すると共に、炉心に誘起される熱膨張
等に由る燃料集合体の長さにおける変化を吸収する作用
をなす。頂部ノズル、？２の側壁によって画定される開
口内には、半径方向に延びるフルークリθを有する慣用
の棒クラスタ制御棒集合体３ｇが配置されており、該フ
ルーグは制御棒４ｔコの上端〜ｌこ連結されていて、制
御棒ｔＩ２を制御棒案内シンプルｆｉｌ内で該技術分野
で周知の仕方で軸方向に動かヂことができるようになっ
ている。燃料集合体２０の形成に当っては、支持格子、
２６および混合羽根格子構造３弘を予め定められた軸方
向に離間した位置で案内シンプル２ＩＩに取付け、燃料
棒２ｇを支持格子２６および混合羽根格子構造３ダに挿
通し、下部ノズルコ２を案内シンプル２４１の下端に適
宜取付け、次いそ上部ノズル３コを案内シンプルλ弘の
上端部に取付ける。

図面に示した燃料集合体−〇においては、正方形配列の
燃料棒２ｔが用いられており、制御棒案内シンプル２ダ
は燃料棒配列内ｌこ制御上有意味な仕方で配設されてい
る。したがって下部ノズル２２および上部ノズルＪλお
よび格子２６も同様Ｉこ実質的に正方形である０しかし
ながら、ノズルまたは格子の形状ならびに燃料棒および
案内シンプルの数あるいは形態はいずれも限定的な意味
に解釈されるべきではなく１本発明は、特定的ｉこ図示
したものとは異なった形状、形態および配列にも同等に
適用可能であるものと理解されたい。

また、燃料棒ａｔは、支持もしくはスペーサ格子コロに
より予め定められた配列で横方向に位置決めされ支持さ
れている点に留意されたい。

これら格子２６は、燃料棒間の間隔を正確に維持し、燃
料棒の振動を阻止し、横方向の支持を与え、そして成る
程度ではあるが燃料棒を縦方向に変位しないように摩擦
的に保持する目的で、当該技術分野で一般に用いられて
いるような慣用の型式のものとすることができる。先に
掲げた米国特許第３．３７　？、６／　９号および第ｆ
、ＯＡ　／、、ｔ　Ｊ　６号明細書に開示されであるよ
うな慣用のスペーサ格子は、卵を詰める篭に類似した仕
方で組合されてセル（室）を形成する複数のストラップ
を有しており、これらセルの各々を一本の燃料棒が貫通
して、該燃料棒の周面上の幾つかの点（通常は６個）で
該燃料棒と摩擦係合するバネ・フィンガおよび突起によ
り所与の軸方向位置で支持されている。スペーサ格子２
６は、本発明自体を構成するものではないので、ここで
は、これらスペーサ格子は上に述べたように燃料棒２Ｋ
を横方向において支持するものであり、そしてこれらス
ペーサ格子には所望に応じ、冷却材流混合羽根を設けて
もあるいは設けなくても良いことを述べておくに留める
。

〔冷却材混合格子構造〕

次に第一図ないし第１ｊ図、特に第一図および第３図を
参照するに、本発明の好ましい実施例による混合格子構
造３ダは、貫通するｌっの燃料棒ｓｒをそれぞれ受ける
複数個の内側セル開口ダ６を画定するように卵詰め篭形
態で配列された複数個の差込み合わされた（即ち、交差
した）内部ストラップ＋＋と、それぞれ貫通する案内シ
ンプルλダのｌっを受けるための多数のシンプルセル開
口ｔｉ−ｔを有する。内部ストラップ＋ｐの各々は、相
互接続部分から形成されており、対向するスロットを使
用してストラップは相互係止される。各交差部５０で、
ストラップは溶接その他の手段により適宜固着される。

グつの別々のストラップｌＩりの相互接続部分が７つの
内部セル開口４’４またはシンプルセル開口ｑｔを形成
するような配列となっている。各内部セル開口弘６と関
連してセル開口を画定するストラップ部分のｌっに少な
くともｌっの混合羽根５コが設けられている。この混合
羽根５λは、関連の内部ストラップ部分に配置するのが
好ましい。即ち冷却材の流れ方向に関してストラップの
下流側の縁に配置するのが好ましい。本発明の好ましい
実施例においては、貫通する燃料棒、２ｇを有する各内
部セル開口ｌＩ＆と関連する内部ストラップ部分ダ弘の
各々の上縁に混合羽根５λが設けられている。混合羽根
タコは鶏冠の形状にあって若干捩られており、関連の内
部ストラップ部分の上縁から片持ばり形態で支持され、
そして該上縁から上向きに、内部セル開ロダ乙の中心縦
軸線もしくは軸線に向かって突出している。この好まし
い実施例においては、第３図に最も明瞭に示しであるよ
うに、所与の内部セル開ロダ乙の一対の対向する内部ス
トラップ部分上の混合羽根３２の各々はセル開口に向か
い内向きに突出しており、他方、同じセル開口の対向す
るストラップ部分の他の対に設けられている混合羽根の
各々は隣接のセル開口に向かって突出している。したが
って、任意の１つの内部ストラップ４１Ｆにおける混合
羽根！−の配列−は、咳混合羽根が、７つ置きに交互に
ストラップの一側および他側に位置する内部セル開口に
交互に突出するような配列である。おおまかに述べれば
、混合羽根Ｓコは、上向きに流れる冷却材を隣接の燃料
棒２ｇ間で横方向に偏向するように配位されている。な
お、混合羽根！−の特定の形状或いは混合羽根配列の特
定のパターンは本発明自体を構成するものではなく、本
発明の目的にとっては少なくとも１つの混合羽根ｊコが
内部セル開口ダ６の各々と組合されてセル開口内に延び
ていることを述べておけば充分であろう。

燃料集合体２Ｑの動作中燃料棒コとは熱応力が原因で屈
曲する傾向をしめす。このような状態下で、燃料棒が混
合羽根！−と衝突才たは接触して損傷するのを阻止する
ために１貫通している燃料棒および関連の混合羽根！λ
を有する゛　各内部セル開口４１６はまた、それと関連
して、隆起部（突出部）もしくは凹み部よグを有してお
り、この隆起部もしくは凹み部、ｔ４ｔは、開連の混合
羽根５２よりも大きくセル開口内に延びておって該セル
開口内の燃料棒コｔが、該燃料棒の横方向運動もしくは
湾曲に際して混合羽根５２に衝突するのを阻止している
。所与のセル開口４’Ａの凹み部！ダは、混合羽根！コ
の下側もしくは上流側の高さレベルで各内部ストラップ
部分に配置されており、セル開口の縦軸線に対しほぼ垂
直の方向で該内部セル開口内に突出している。各内部セ
ル開口４１４と関連してダつのこのような凹み部ｊｌＩ
を設け、各凹み部を、当該セル開口を画定する弘つの内
部ストラップ部分のそれぞれ異なった１つのストラップ
に設けるのが好ましい。ここで述べている好ましい実施
例においては、凹み部３ダの各々は、それぞれ関連の内
部ストラップ部分上に上向きに流れる冷却材が該凹み部
を通流することができ、それにより格子構造３４ｔを貫
流する冷却材の圧力降下を減少するように配位されてい
る。第３図に最も明瞭に示すようｌこ、凹み部３ダはほ
ぼ台形の横方向に延びるアーチ形状にあり、そして剛性
である。凹み部３弘は関連の内部ストラップａｙと一体
的に形成するのが望ましく、且つストラップならびにそ
れと一体の凹み部！４Ｉは、例えばジルコンあるいはジ
ルコン合金のような低中性子捕獲横断面積の材料から製
作するのが望ましい。凹み部ｊｌＩは、慣用のスタンピ
ング加工により関連の格子ストラップに形成することが
できる。

所与の内部セル開口４を乙における凹み部ｔ＋の配置は
、第を図ないし第１１図に最も明瞭に示しである。これ
ら図は、セル開口を画定するダつのストラップ４ｔｙ上
に設けられた各凹み部を示す図である。凹み部相互間の
関係は、セル開口のダつの凹み部のうちのλつの凹み部
が第１の水平面内に在り、他方、他の２つの凹み部は、
上記第１の水平面に対して平行で該第１の水平面から軸
方向に離間している第２の水平面内に在るように選択さ
れている。これら図面から明らかなように、各内部スト
ラップ部分には一つの凹み部ｊ４ｔが互に上下に形成さ
れており、そのうちの７つの凹み部は１つの内部セル開
口内に突出し、他方の凹み部は隣接の内部セル開口内に
突出している。第３図の線ｔ−ｆｆないし／／−／／に
沿って断面がとられた内部セル開口の凹み部５ダの特定
的な配列は、左上隅に配設されているλつの隣接するス
トラップと関連するａつの凹み部が上側の水平面内に位
置し、他方、右下隅に配置されている隣接のストラップ
と関連の２つの凹み部は下側の水平面内に位置するよう
に行なわれている。この凹み部配列は、隣接の内部セル
開口４１４間で交互に入れ換わる。

なお、所与の内部セル開口内の凹み部のこのような特定
の配列はさほど重要ではないときを指摘しておく。重要
なのは、所与の内部セル開口と関連する各混合羽根に対
しこのような少なくとも１つの凹み部の存在であり、且
つ該凹み部が混合羽根よりも深くセル開口内に突出して
該混合羽根を、セル開口を貫通する燃料棒との衝突から
保護することである〇 第３図には、燃料棒λｇは、例示の目的で、点線で示す
ように、図示の内部セル開口４１乙のうちの６つの開口
内に配置されて示されている。

図から明らかなように、第３図の上側の部分に示しであ
る右側から２番目の内部セル開口内の燃料棒ｕｆは関連
のセル開口内でダつの凹み部３１の何れとも接触せず、
また言うまでもないことであるが、一つの関連の混合羽
根！コの何れとも接触していない。他方、他の６つの燃
料棒の各々は、図示のように横方向に湾曲して関連のセ
ル開口に設けられている参つの凹み部の何れかと接触す
る。該凹み部は、湾曲した燃料棒を混合羽根から離間し
て維持する。もしこの凹み部が存在しない場合ｌこは、
該燃料棒は、混合羽根に衝撃を与え得るであろう。

次に、シンプルセル開ロダざのうちの１つの内側から見
た断面図を示す第１−図ないし第１３図を参照するに、
これら図から明らかなように、各シンプルセル開ロダε
内には短いスリーブ３６が配置されて右り、このスリー
ブは該特定の開口ａｔを貫通する各制御棒案内シンプル
２弘（第１図参照）上に格子構造３ダを取付けるのに用
いられる。スリーブ５６は溶接等の適当な手段で、シン
プルセル開口ａｔと関連のダつの内部ストラップ部分の
側面に取付けられ、案内シンプル、２ｑ（第１図〕はス
リーブＳｔを貫通して、膨出または類似の手段によるな
ど慣用の仕方で該スリーブに取付けられている。所望な
らば、案内シンプル、２４１は、シンプルセル開口の内
部ストラップ部分に直接取付けることもできる。この場
合には、スリーブを使用する必要はないであろう・Ｍ３
図を再び参照するに、同図力〜ら明らかなように、シン
プルセル開口ａｇ内に突出する凹み部ｒ＋は無く、そし
てシンプルセル開口と関連の内部ストラップ部分ｌこ配
置されている混合羽根！ｒユの何れもシンプルセル開口
内には突出していない。これら混合羽根はシンプルセル
開口を越えて隣接の内部セル開ログ６内に突出している
のである。

第一図および第３図に最も良く示されているように、混
合格子構造３りはさらに、内部ストランプ＋＋の各終端
に取付けられて一体構造を形成し１つ各燃料棒コｇを受
けるように適応された多数の周縁セル開口６ｏを画定す
る外部周辺ストラップもしくは外部ストラップ５ｔを備
えている１外部ストラップよｔへの内部ストラップ４！
りの固定もしくは取付けは周知の加工で実現可能であり
、一般には、内部ストラップの端に短い延長部を設けて
、この延長部を外部ストラップに形成されている対応の
スロットに挿入することにより行なわれる。各内部スト
ラップと外部ストラップとの間の接合点で、これら一つ
のストラップは溶接され、次いで、外部ストラップに形
成されているスロットもしくは開口に内部ストラップの
突出部を貫通させて、外部ストラップから突出した部刀
を研削除去して外部ストラップと凹面関係にする。各周
縁セル開口６０は３つの内部ストラップ部分と７つの外
部ストラップ部分によって形成されているが、他方、ダ
つの隅の８Ｒセル開口６コの各々はλつの内部ストラッ
プ部分とａつの外部ストラップ部分によって形成されて
いる。周縁セル開口６０の構造は、内部セル開口４ｔＡ
の構造に類似しており、各周縁セル開口６０はそれと関
連して、該開口６０に焼抜する少なくとも１つの内部ス
トラップ部分の上縁に配置された少なくとも１つの混合
羽根Ｓコを有すると共に好ましくは３つの内部ストラッ
プ部分のそれぞれに１つずつ３つの凹み部５４ｔを有す
る。゛同様にして、隅の周縁セル開口６２も類似の構造
であって、その内部ストラップ部分のうちの１つに少な
くとも１つの混合羽根を有すると共に、λつの内部スト
ラップ部分双方に形成された凹み部を有している。周縁
セル開口６θ、６λの各々と関連して設けられている混
合羽根および凹み部は、内部セル開口４’Ａと関連して
設けられている混合羽根５２および凹み部Ｓダと同じで
ある。各周縁もしくは境界セル開口６０の外部ストラッ
プ部分上には、一対の軸方向に離間した隆起部６ダが形
成されており、他方、隅の周縁もしくは境界セル開口６
２と関連の２つの外部ストラップ部分各々は、隆起部Ａ
４ｔと同じ構造の１つの隆起部を有してい乞（第９図お
よび第３図参照）。隆起部６ダはそれぞれの周縁もしく
は境界セル開口６θおよびルー内に僅かに突出するだけ
であり、全体的ζこ台形の形状の縦軸方向に延びるアー
チの形をしておって、各セル開口ｔθまたは６．２を通
流する冷却材の通路側に閉じるように配位されている。

第４１図および第Ｓ図に最も明瞭に示しであるように、
外部ストラップｉｔの上側もしくは下流側の縁上には、
該ストラップｓｒに沿って予め定められた場所ζこ、一
連の片持ちぼり状に支持されたフィンＡ６が配置されて
おり、これらフィン６６は上方向（下流側）に突出し、
格子構造３１Ｉの縦軸線に向かって全体的に内向きに突
出している。これらフィン６６が、上向きに流れる冷却
材を格子構造の外周から離間し燃料棒コｔを横切るよう
に偏向する働きをなす。外部ストラップ５１の下側もし
くは上流側の縁上には、該ストラップに沿い予め定めら
れた場所に、一連の内向きに曲げられたタブ６ｔが配置
されており、これらタブＡ＆は案内シンプルコグ上への
格子構造３１Ｉの組立てを容易にすると共に、炉心の装
入および取出し中に燃料集合体が互いに相対的に縦軸方
向に摺動される際に燃料集合体が隣接の燃料集合体に接
触したり干渉するのを阻止する一助をなすように適応さ
れている０フイン６６およびタブ１．１は外部ストラッ
プｓｇと一体的に形成するのが好ましい。

再び第一図を参照するに鶏格子構造Ｊ４’は平面図で見
てほぼ正方形であり、外周ストラップ！４！は結合し合
わされたダつの別々のストラップから形成されており、
１つの・別々の隅り０を形成していることが判る。各隅
りＯを形成する６対の隣接の外部ストラップの終端部分
には一対の末広状の面取り部７コが設けられており、各
面取り部は、垂線から少なくとも！−〇の角度で形成さ
れている（第ダ図、第３図、第６図および第７図参照）
。従来においては、炉心への燃料集合体の装入および取
出し中、各格子の隅が互いに干渉し合って、燃料集合体
が他の燃料アッセンブリに引っ掛かるような事態が生じ
得゛る場合があった。この問題は、格子構造３ダの隅７
Ｑを面取りすることにより実質的に解決される。

燃料集合体−〇における圧力降下を減少するために、混
合格子構造３弘は、最小量の寄生的中性子吸収材料を用
いて特殊な仕方、で針設されている。第６図および第７
図に最も明瞭に示すように、総ての内部ストラップ＋Ｕ
は格子の縦軸線方向に同じ高さｒｈＪを有し、他方、外
部ストラップ５ｔの同方向の高さｒＪは内部ストラップ
４１４ｔの高ｒｈＪよりも相当に大きい。内部ストラッ
プａ＋の高さ、従がってまた容性的材料の量は相当に減
少される（第１図に示すように、混合格子構造３ダは、
スペーサおよび支持格子コロと比較して「小寸法」であ
る）が、格子構造３ダの構造的健全性は維持される。外
部ストラップ３ざがより大きな高さｒＨＪを有すること
により、隣接の燃料集合体を摺動通過するのに比較的長
い平面状の表面が得られ、さらにそれに加えて、隅部り
０における面取り部７コを、隣接の燃料集合体上の対応
の格子が互いに容易に相対摺動することが可能なように
充分に長くすることができる。

外部ストラップ５ｔの高さを内部ストラップ４ｔりの高
さよりも相当ζこ大きくシ、そして外部ストラップの上
側および下側の直線の部分が内部ストラップｙａを各上
縁および下縁を越えて延びるようにして、格子構造３ダ
には、その内部ストラップの幾つかのストラップの終端
部分に補強ウェブが設けられ、それにより構造はさらに
堅牢にされ、外部ストラップ！ｔの撓曲や湾曲が阻止さ
れる。より具体的に述べると、特に第６図および第７図
を参照するに、上側の補強ウェブ？ｌＩは図示の内部ス
トラップ４１りの終端部分の玉縁上に一体的に形成され
、そしてそれより短い補強ウェブ７６が、内側ストラッ
プの終端部分の下縁上に形成されている。上側のウェブ
７Ｉｌは内側のストラップ４１１の上級がら上向きに外
方へと外部ストラップＳＺの側面に向って傾斜し、他方
、下側のウェブ７６は内部ストラップの下縁から下向き
に外方へと外部ストラップの側面に向かって傾斜してい
る。これらウェブｔＱおよび７６を付加することにより
、内部ストラップ４ｔＦの終端部の高さは相当に増大し
て該内部ストラップ４Ｉ４Ｉと外部ストラップｓｒとの
取付は接続を補強し増強するための長い直線状の面が得
られる。好ましい実施例においては、内部ストラップ１
ｌｌＩの各々の終端部分の１つだけに上側のウェブフグ
が設けられる。

内部ストラップは、格子構造３／Ｉの所与の鰹で１つ置
きのストラップの端部分にウェブフグが設けられるよう
に構成される。このことは、第３図、第６図および第７
図に最も明瞭に示しである。

第１６図は、格子構造３ダと共に用いるのに適した変形
内部ストラップｐ　＋’を示す。この内部ストラップ４
１　ｌｌ’は上に述べたストラップＦＦと実質的に同じ
型式のものであって、同じ混合羽根！コ１および凹み部
５４１１を有しているがその対向終端部の各々に上側の
補強ウエブクｑ′および下側の補強ウェブ？　Ａ’が形
成されている点でストラップ４ｔりとは異なっている。

なおりｌＩＩおよび７６′は、既述のウェブ７ダおよび
り６とそれぞれ同じである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例による格子構造を用いる燃
料集合体の立面図、第２図は、第１図の線−−２に沿っ
て見た格子構造の頂面図であって、該格子構造の一部を
輪郭で示しその右下隅部を詳細に示す図、第３図は、第
２＠に示した格子構造の線３−３における隅部の拡大断
面図、第参図は、第３図の線ダークに沿って見た外部も
しくは周辺ストラップの一部分を示す立面図、第５図は
、第３図の線Ｓ−ｔに沿って見た外部ストラップの一部
分を示す立面図、第６図は、第３図の線６−６における
断面図であって、内部ストラップのうちのｌっのストラ
ップの端部分ならびに該端部分に設けられた補強ウェブ
と外部周辺ストラップとの間の接続を示す図、第７図は
、第３図の線７−７における第６図に類似の断面図、第
を図、第９図、第１０図および第１／図は、それぞれ第
３図の線１−ざ、　？−９、１０−１０および／ｌ−／
Ｉにおける断面図であって、所与の燃料棒の内部セル開
口で内部ストラップに設けられている凹み部もしくは隆
起部間の関係を示す図、第１コ図、第１３図、第１＋図
および第１よ図は、それぞれ第３図の線／コーｌコ８１
３−／、３＊／グー／４’および／！ｆ−／ｊにおける
断面図であって、所与のシンプルセル開口と関連の１つ
の内部ストラップ部分ならびに格子構造を制御棒案内シ
ンプルに取付けるための開口内におけるスリーブの取付
けを示す図、そして第１６図は、格子構造を形成するた
めの内部ストラップの変形例を示す立面図である。 −〇・・・燃料集合体、−一・・・下部ノズル、コダ・
・・制御棒案内シンプル、コロ・・・横向き燃料支持格
子、−ｔ・・・燃料棒、３０・・・計装管、３２・・・
上部ノズル、３ダ・・・混合羽根格子構造、３４・・・
板バネ、３ｇ・・・棒クラスタ制御棒集合体、ダθ・・
・フルーグ、４１２・・・制御棒、４１１・・・内部ス
トラップ、１ＬＬ６・・・内部セル開口、ダ５・・・シ
ンプルセル開口、Ｓコ・・・混合羽根、δダ・・・凹み
部、３６・・・スリーブ、！ｒに・・・外部周辺ストラ
ップ、６ｏ。 ６コ・・・周縁セル開口、６ダ・・・隆起部、６ム・・
・フィン、Ａ＆・・・タブ、７０・・・隅、７２・・・
面取り部。 ７ダ、７６・・・補強ウェブ。 ＦＩＧ、　４　ＦＩＧ、　５ ＦＩＧ、６　ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、　８　ＦＩＧ　９ ＦＩＧ、　１０　ＦＩＧ、　ｌ　Ｉ 第１頁の続き 優先権主張　０１９羽年１２月３０日０米国（ＵＳ）０
発　明　者　ピータ−・ジャコブ・　アメクチャ−力　
ラン ０発　明　者　デビット・ジエイム　アメズ・スパーハ
ック　サム ［株］５６７４５０ リカ合衆国、ペンシルベニア州、ピッツバーグ、オード
・ドライブ　２５１１ リカ合衆国、ペンシルベニア州、モンロービル、ゴー・
レーン　２０２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料集合体の制御棒案内シンプルに取付けられた横向き
   支持格子によって支持されている燃料棒に沿い且つ該燃
   料棒間で原子炉燃料集合体を貫流する冷却材流の混合を
   促進する冷却材流混合格子構造において、卵詰め篭に似
   た形態で配列されて、それぞれ貫通する各燃料棒を受け
   るための複数個の内部セル開口を画定する複数個の交差
   する内部ストラップと、少なくとも成る数の前記内部セ
   ル開口の各々に対して設けられた少なくとも１つの混合
   羽根とを備え、該混合羽根は、前記冷却材を１つの燃料
   棒から横方向に隣接の燃料棒に向けて偏向するような仕
   方で、前記内部ストラップの１つに配置されて該内部ス
   トラップから前記冷却材流の下流側の方向で且つ実質的
   に前記セル開口の縦軸線に向かって内向きに突出し、さ
   らに、各混合羽根と関連して剛性の隆起部を備え、該隆
   起部は、セル開口内に配置された燃料棒が横方向運動を
   受ける時に、関連の混合羽根を、損傷を与えるｉｍから
   保賎するように関連の内部セル開口内に前記内部ストラ
   ップから突出していることを特徴とする、原子炉燃料集
   合体の冷却材流混合格子構造。