JPS61225695A - 燃料集合体の格子への燃料棒装荷方法及び装置 - 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に関し、特に、燃料棒の外表面に
擦り傷を招来しないように燃料棒を燃料集合体の格子内
に装荷する装置及び方法に関するものである。

先１０支貨！口ｌ朋− 典型的な加圧水彩原子炉は、その炉心内に多数の燃料集
合体を備えている。各燃料集合体は、個々の燃料集合体
の燃料濃縮度を除き、隣接の集合体と実質的に同じであ
る。燃料の燃焼を最適化し、そして炉心を横切る半径方
向の中性子束プロフィールを平坦にする目的で、歴史的
に、領域化された濃縮度パターンが採用されている。具
体的に述べると、炉心の周辺部近傍の領域に配設されて
いる燃料集合体に含まれる燃料は、炉心の中心近傍領域
に配設されている燃料集合体に含まれる燃料よりも若干
濃縮度が高い０例えば１年のような所与の炉心サイクル
後、高濃縮度の炉心領域の燃料集合体は低濃縮度領域に
配置換えされ、他方、新しい燃料集合体が最大濃縮度領
域に与えられ、そして減損もしくはバーンアウトした燃
料集合体は最低濃縮度領域から取り出される。

このように燃料濃縮度における変動にも拘わらず、炉心
内の全ての燃料集合体は同じ構造を有している。各燃料
集合体は、基本的要素として、下部ノズルと、上部ノズ
ルと、計装管と、複数の案内シンプルと１、燃料棒と、
格子とから構成されている０例えば、１つの燃料集合体
の例においては、燃料棒は、−辺に１７本の燃料棒が位
置するようにして１７Ｘ１７の正方形に配列されている
。燃料集合体毎にある合計２８９の燃料棒位置のうち、
２６４の燃料位置に燃料棒が収められる。単一の下部ノ
ズル、上部ノズル及び計装管に加えて２４本の案内シン
プルと８個の格子が設けられている。

燃料集合体の骨格構造は、下部及び上部ノズルと、該下
部及び上部ノズル間に垂直方向に延在してこれ等のノズ
ルをしっかりと相互連結している複数の案内シンプルと
から構成される。これ等の要素は、燃料集合体に剛な骨
格を与えるという機能に加えて、それぞれ、他の機能を
も果す、即ち、下部ノズルは、燃料集合体に対し上向き
の冷却材の流れの分配を行う、案内シンプルは、制御用
の棒を挿入するための燃料集会体を貫通する通路を提供
する。上部ノズルは、各制御棒を取り付けるスパイダ集
合体のための部分的支持台を構成する。

また、上部ノズルは該ノズルを通る冷却材の上向きの流
れを許容する開口を有している。また、下部及び上部ノ
ズルは、それぞれ、燃料集合体から燃料棒が下向き又は
上向きに抜は出るのを阻止する働きをなす。

格子及び燃料棒は、燃料集合体の構造要素ではなく、案
内シンプルによりそれぞれ直接及び間接的に支持される
ものである。格子は、案内シンプルに沿い、各格子の交
差ストラップにより画定される多数のセルが垂直方向に
整列して配置されるように軸方向に離間した位置で取り
付けられる。

燃料棒は、セル内に突出するストラップに形成されたば
ね及び凹部により、横格子の垂直方向に整列されたセル
内に、組織化され且つ横方向に離間された配列で支持さ
れる。各燃料棒は、核燃料ベレットを収容しており、そ
して燃料棒の両端は上部端栓及び下部端栓により密閉さ
れて、上部ノズルの下方及び下部ノズルの上方に離間し
て位置する、核分裂性物質から構成される燃料ベレット
が原子炉の反応出力を発生し１．この反応出力は熱エネ
ルギーの形態で燃料集合体を上向きに流れる冷却材に伝
達される。

案内シンプルの直径は燃料棒の直径よりも大きく、上述
のように、核燃料の反応度を制御するのに用いられる種
々な型の制御棒を収容するように適応された通路を提供
する。この種の典型的な燃料集合体及びその案内シンプ
ル内に挿入可能な棒の型式に関するより詳細な記述に関
しては、米国特許第４，４３２，９３４号明細書を参照
されたい、案内シンプルは種々の制御棒を収容するが、
燃料棒を該案内シンプル内に配置して本来の目的以外に
使用することはできない、と言うのは、燃料棒を案内シ
ンプル内に挿入した場合には、十分大きな空間が残らな
いために熱を運び去るのに十分な冷却材を収容し得ない
ので、過熱が生ずるからである。

上記から明らかなように、慣用の燃料集合体は、燃料に
関係ない用途に用いられる非常に多数の棒位置もしくは
場所（上の例ではほぼ１０％にもなる）を有する。更に
、炉心内の全ての燃料集金体が必ずしも制御棒を必要と
しない（典型的な炉心においては燃料集合体の約３分の
２のものが必要しない）ので、炉心の多くの領域におい
て非燃料棒位置が使用されないままに留まり、その結果
、出力は減少し、燃料サイクルコストは増加し、燃料集
合体の寿命は短くなり、最適な燃料装荷形態は実現され
ない結果となる。また、案内シンプルによって行われる
相互接続は、高い構造上の健全性を有する剛な骨格構造
を提供するが、多数のシンプルを用いれば、燃料集合体
の再構成を実施する際の上部ノズルの取り外し及び再取
り付けの困難性が大きくなる。

上に述べたような状況に照らし、上述の慣用の燃料集合
体構造に固有の制限もしくは欠陥のうちの幾つかを回避
又は軽減して構造上の健全性を犠牲にすることなく適応
性を向上する燃料集合体構造に対する新規な試みの必要
性が存在する。

ｌ１へ１更 ここに開示する燃料集合体の好ましい実施例は、上述の
必要性を満たす幾つかの改良された特徴を具備する。こ
れ等の改良された特徴は、特に、相俟って、炉心の異な
った領域に見られる種々な運転状態に適合するように適
応された普遍的もしくは汎用性の高い燃料集合体構造を
実現するのに適しているが、これ等の特徴のうちの幾つ
かのものは、任意の燃料集合体構造において単独に或は
組み合わせて具現し得るものであることは容易に理解さ
れるであろう、尚、これ等の改良された特徴のうちの幾
つかのものは本出願人による米国特許願連番第７０８１
９０号及び第７１６２８２号明細書に記載されているが
、本明細書においては、本発明の諸特徴の完全な理解を
容易にするために、その全ての改良された特徴を図面に
示し説明することにする。

本発明は、燃料棒を燃料集合体の格子内に装入するため
の擦り傷の生じない通路を提供する燃料集合体に具現さ
れた特徴的構成及び方法段階に関係している。燃料棒を
定位置に保持するためのばね及び凹部を有する標準の構
造形態の格子に燃料棒を装入する通例の仕方では、・燃
料棒は、格子のセル内に入る際にばね及び凹部により引
っ掻かれる。このような引っ掻きで傷が生じて、燃料棒
の表面の腐蝕が促進される場所や原子炉の冷却材流れ系
に放出される破片が発生する場所が生ずる。

本発明は、この問題を、擦り傷を生起することなく燃料
棒の装入に対し十分な隙間を与えることにより解決する
ものである。

従って、本発明は、複数の燃料棒と、交差するストラッ
プから形成された少なくとも１つの格子と、複数の変形
可能なばねとを有し、上記交差ストラップが、上記各燃
料棒を受け入れるための複数の中空のセルを画定し、該
セル内に受け入れられた時に上記燃料棒の１つに係合し
て支持するなめに上記各セル内に配置された少なくとも
１つのばねとを有する燃料集合体で使用される燃料棒装
入装置に関する。この装置は、上記格子の各セルに同時
に挿入可能であって、上記ばねを各ばねが上記格子のセ
ル内に配置された時に各燃料棒と係合する第１の位置か
ら、上記格子のセル内に配置された時に上記燃料棒と各
ばねが係合しない第２の位置へと動かす第１の手段と、
上記第１の手段を取り出す前に、上記格子の上記セル内
に同時に挿入可能であって、上記格子のセル内に上記燃
料棒を受けた後に上記第１の手段が該格子のセルから取
り出された後、上記ばねを解放して該ばねが上記燃料棒
と係合する第１の位置を再び取ることを可能にするよう
に取り外すことができる第２の位置に上記ばねを保持す
るための第２の手段とを有する。

更に詳述すると、第１の手段は、格子を相対的に運動し
た場合に格子のセル内に入りばねを第１の位置から第２
の位置に偏向する複数の案内バーの形態にある。また第
２の手段は、複数のばねロックバーの形態にあり、これ
等のばねロックバーは、案内バーを取り出す前に、格子
に対して相対運動する際に、格子のセル内に入り各ばね
に対しロック位置をとる。これ等のばねは、案内バーの
取り出しに際して第２の位置に保持される。更に、交差
ストラップは、隣接セル間を連通する複数の孔を有する
。各孔群及びばね群は、ばねをそれぞれの第２の位置に
配置した時に互いに整列して、ロックバーをセル内に挿
入しばねをそれぞれの第２の位置に保持することを可能
にする通路を画定する。

また、本発明は、上記格子の上記セル内に同時に複数の
案内バーを挿入して上記ばねを、各ばねが上記格子のセ
ル内に受け入れられた時に各関連の燃料棒と係合する第
１の位置から、各ばねが上記格子セル内に配置された時
に各燃料棒と係合しない第２の位置へと上記ばねを動か
し、上記案内バーの引き出し前に上記格子の上記セル内
に複数のばねロックバーを同時に挿入して、上記格子の
セル内に上記燃料棒を受け入れた後に上記案内バーを引
き出したならば、上記ばねロックバーを取り外して上記
ばねを解放し該ばねが上記燃料棒と係合する上記第１の
位置に復旧するように上記ばねを第２の位置に保持する
、ステップを含む燃料棒装入方法を提供するものである
。

本発明の上に述べた利点及び作用効果並びに他の利点や
作用効果は、本発明の一実施例を示す図面を参照しての
以下の詳細な説明を読むことにより当該技術分野の専門
家には明瞭に理解されよう。

ｔの 以下の詳細、な説明においては添付図面を参照する。ま
た以下の説明において、全図面を通し、同じ参照文字は
同じ又は対応の部分を表わすものとする。以下の説明に
おいて「前方」、「後方」、「左方」、「右方」、「上
方又は上向き」、「下方又は下向き」その他類似の術語
は、単に便宜上の表現であって限定的な意味に解しては
ならないものと理解され度い。

、　　ム　　の　　　　　　告 図面、特に第１図を参照するに、この図には、普遍的も
しくは汎用的な構造を有し参照数字２０で総括的に表わ
されている改良燃料集合体が垂直方向にｍ、ＩｉＩされ
た形態で立面図で示しである。加圧水彩原子炉（ＰＷＲ
）で使用されるように設計されているこの燃料集合体２
０は、基本的要素として、上部ノズル２２の形態にある
上端構造と、下部ノズル部ノズル２４間に縦方向に延在
して該上部及び下部ノズルをしっかりと相互接続してい
る管状の柱２６の形態にある複数の細長い部材を備えて
いる。

第１図に加えて第２図及び第７図を参照するに、これ等
の図に見られるように、管状の柱２６は好ましくは４本
設けられ、それぞれ内ねじが形成されている上端部及び
下端部で、ボルト２８の形態にある螺刻固定要素により
上部及び下部ノズル２２．２４の各隅領域に取り外し可
能に接続されている。このような相互接続された構成に
おいて、上部及び下部ノズル２２．２４及び細長い柱２
６は協働して、改良燃料集合体２０の銅な骨格構造を形
成しており、この骨組により、燃料集合体はＰＷＲ（図
示せず）の炉心３０（第１６図）へと一体のユニットと
して設置したり取り外すことができ且つ炉心３０の上部
炉心支持板及び下部炉心支持板間に維持することができ
る。他方、このような相互接続された構造により、上部
及び下部ノズル２２．２４及び隅の柱２６を容易に取り
外すことができ、それによ−リ、本発明による要なこと
に、後述するようなこの構造に含まれない要素を含め総
体的な修理が容易になることは明らかである。

更に、上述の構造要素に加えて、改良燃料集合体２０は
、幾つかの非構造要素、即ち複数の横格子３２、複数の
燃料棒３４及び幾つかのクラスタ集金体のうちの１つ３
６（第１図及び第８図）又は３８（第９図）をも備えて
いる。尚、図面には異なった２つのクラスタ集合体だけ
を示し、それについて説明するが、他のクラスタ集金体
の使用も可能であることは理解すべきである。横格子３
２は、後述する仕方で、上部及び下部ノズル２２．２４
間で軸方向に離間した個所で細長い柱２６に支持されて
いる。燃料棒３４は、上部及び下部ノズル２２．２４間
で格子３２を貫通し該格子３２により支持されており、
互いに対し且つ隅部の柱２６に対しほぼ並置された離間
関係で延在している。格子３２の構造及び燃料棒をその
表面に擦り傷を形成することなく格子に挿入したり或は
格子から取り出すための本発明の特徴を具備する装置及
び方法については追って詳細に説明する。

各燃料棒３４は、核燃料ペレット（図示せず）を備えて
おり、各燃料棒の両端は上部端栓４０及び下部端栓４２
により密閉されている。核分裂性物質から形成されてい
るこれ等の燃料ペレットがＰＷＲ（加圧水彩原子炉）の
反応出力を発生する９本出願人に譲渡されている米国特
許願連番第７１６２８２号明細書に開示されている発明
の特徴を具備する方法に従い新しい燃料及び燃焼燃料を
交換し再配列することによる所与の炉心サイクル中に発
生される反応出力の増大に関しては追って詳細に説明す
る。

水又はホウ素含有水のような液体減速材・冷却材が、燃
料集合体２０内で発生された熱を取り出して有用な仕事
を行うために、炉心３０の改良燃料集合体２０を介し上
向きにポンプ送りされる。

第３図を参照すると分かるように、本発明による燃料集
合体２０の燃料棒３４の配列内の特定の個所において、
複数の燃料棒３４からなる成る燃料棒の群は、残りの燃
料棒３４よりも大きい間隔で互いに横方向に離間されて
おり　（実際にはこれ等の燃料棒群の各々において中心
の燃料棒が省略されている）、それにより上部及び下部
ノズル２２．２４間に延在する多数の細長い通路４４を
画定している。各クラスタ集合体３６．３８は、クラス
タ板４６．４８の１つと、上端部がそれぞれの板に接続
されており、本発明による燃料集合体２０の格子３２及
び通路４４を通し挿入可能な複数の異なった種類の細長
い棒５０．５２．５４とを備えている。

更に具体的に説明すると、第１図、第８図及び第９図を
参照するに、各細長い棒５０は案内シンプルであり、各
細長い棒５２は燃料棒であり、そして各細長い棒５４は
計装管である。クラスタ集合体３８の各燃料棒５２の大
きさく長さ及び直径）は格子３２により支持されている
燃料棒３４よりも大きい、クラスタ板４６．４８はそれ
ぞれ複数の開口５６．５８を有しており、これ等の各複
数の開口は複数の通路４４のパターンと整合したパター
ンで形成されている。

各クラスタ板４６．４８の開口５６．５８のうちの中心
の開口は溶接等により関連の板に取り付けられるフラン
ジ６０が形成されている計装管５４の上端部を受ける。

案内シンプル５０の上端部を受けるクラスタ板４６の残
りの開口５６はそれぞれ、板４Ｂに形成されている内部
環状構６２を有しており、この溝内には、各シンプルの
上端が膨出嵌合されてシンプルと板４６との間に堅牢な
接続を形成している。クラスタ板４８の残りの開口５８
は、大寸法の燃料棒５２の上端部に形成されている取付
部８４を受けて該燃料棒と板４８との間に堅牢な接続を
形成している。

上に述べたように、各クラスタ集合体３６．３８は、改
良燃料集合体２０内に挿入されるように適応されている
。更に具体的に述べると、上部ノズル２２は、複数の細
長い棒５０．５２．５４が上部ノズル２２から細長い通
路４４を経て下部ノズル２４に向かい延在するように、
クラスタ集合体３６又は３８のクラスタ板４６又は４８
を着脱可能に支持するように適応されている。下部ノズ
ルｚ４は、各クラスタ集合体３６．３８の細長い棒の下
端部を着脱自在に支持するように適応されている。

クラスタ集合体３６．３８の何れかを支持し保持するた
めに、上部ノズル２２は、細長い通路４４及びりラスク
集合体の細長い棒のパターンと整合するパターンで形成
された複数の孔６８を有する下側の横アダプタ板６６と
、アダプタ板の周辺を取り囲み該周辺部に取り付けられ
た直立側壁７０とを備えている。クラスタ集合体３６．
３８の何れかのクラスタ板４６．４８が、第１図及び第
７図に示し第７ａ図及び第゛７ｂ図に実線で示す設置位
置でアダプタ板６６上に支持されている時には、関連の
細長い棒５０．５２．５４はアダプタ板６６の孔６８を
下向きに貫通し、更に通路４４を経て下部ノズル２４に
向かって延在する。また、第１図に示しであるように、
対応のパターンで配列された複数の孔フ２が下部ノズル
２４の横板７４に形成されており、クラスタ集合体３６
．３８の各細長い棒５０．５２．５４の下端部を着脱可
能に受けて支持する。

１対の板ばね７６の形態にある係止手段が対応のクラス
タ集合体３６．３８のクラスタ板４６．４８のうちの関
連のクラスタ板をアダプタ板６６上の設置位置に係止す
るために、下部ノズル２２の直立側壁７０に該上部ノズ
ルの１対の直径方向に対置する隅部に隣接して内向きの
上側フランジ７８に取り付けられている。例えば、第１
図、第７図及び第７ａ図に示すように、板ばねフロは通
常ロック位置を取る。このロック位置においては、板ば
ね７６はクラスタ板４６の上面に向かって下向きに延び
て該上面と係合する。適当な工具（図示せず）を用いる
ことにより、板ばね７６は、第７ａ図に輪郭破線で示す
ようにアンロック位置へと横方向に撓ませることができ
る。

この位置において、板ばねは最早クラスタ板４６の上面
と係合しない。アンロック位置において、一連のフック
８０を有する適当な工具（図示せず）を操作して一連の
切欠き８２と係合させて、工具を持ち上げることにより
、板４６を、第７ｂ図に輪郭破線形態で示すようにアダ
プタ板６６上の設置位置から上方に持ち上げることがで
きる。尚、切欠き８２は、例えば４個、クラスタ板４６
の直径方向に対向する隅部に近接して形成することがで
きる。

第２図には、アダプタ板６６と連結するボルト２８で表
しであるように、柱２６の上端部の隅部の配置が明瞭に
示されており、他方、第７図にはアダプタ板上の設置位
置にあるクラスタ板４６の周縁を越えるアダプタ板６６
の隅領域におけるボルト２８により表した柱２６の位置
が明瞭に示しである。第２図及び第７図から、アゲブタ
板６６及びクラスタ板４６双方における各冷却材流口（
棒５０．５２により占拠されていない種々な形状の残り
の開口）及びクラスタ板４６をアダプタ板６６上に設置
した時のこれ等の流口間における全体的整列について読
み取ることができよう。

次に第３図〜第６図を参照するに、格子３２の各々　（
図面には１つの格子だけが代表的に示しである）は、複
数の中空セル８６を画定するように卵詰め枠形状に配列
された複数の交差ストラップ８４から形成されることが
容易に理解されよう、尚、図示の実施例においては各線
に沿い１７個のセルが設けられ、合計２８９個のセルが
設けられているが、本発明による燃料集合体において他
の大きさの配列を採用することができ、従って、第３図
の格子３２のセル８６における柱２６及び棒５０．５２
の配置も変えることができる。燃料棒３４が貫通して配
置されているセル８６の各々は、セルの１対の隣接する
壁９０上にそれぞれ形成された１対の変形可能なばね８
８と、他の対の隣接壁９４の各車にそれぞれ形成された
１対の凹部９２を備えている。しかし、隅部の柱２６の
１つ又は細長い棒５０．５２．５４の１つが貫通してい
るセル８６の何れも、このようなばね８８や凹部９２を
備えていない０合計２９個あるこれ等のセル８６は、燃
料集合体２０の細長い通路４４を整列すると共に、燃料
棒３４よりも直径が大きい管状の要素を収容する。

種々の棒、即ち案内シンプル５０、大寸法の燃料棒５２
及び計装管５４は、それ等を支持するために格子のセル
８６内に特別な要素を必要とせず、これ等の棒の格子に
おける支持にはもっばら隅の柱２６が用いられているが
、この機能を果たすために成る種の手段を設ける必要が
ある。そこで第４図〜第６図に示しであるように、隅の
柱Ｚ６の各々は、外向きに突出して、柱２６を収容する
各セル８６の壁９０．９４に設けられた凹部９２又は孔
９８の形態にある嵌合手段を貫通するように整列可能な
４対のタブ９６の形態にある相補的形状の嵌合手段を有
している。

これ等の凹部９Ｚは、柱を収容する各セル８６内には延
びておらず、第４図に明瞭に示しであるように隣接のセ
ル内に延びている。

隅の柱２６に格子３２を設置するために、この柱は先ず
、第４図に輪郭破線で示すようにタブ９６がセル８６の
隅部を整合する半径方向の位置に回転される。この位置
においては、タブ９６は、格子を縦軸線に沿い柱上を移
動する際に構造物と干渉することはない０次に柱２６を
上記第１の位置から４５°変位した半径方向の位置に回
転することにより、タブ９６を円周平面内で凹部９２及
び孔９８と整列することによって、格子３２を柱２６上
の固定位置に保持することができる。この位置において
は、第４図に実線で示すように、そして第５図及び第６
図から明らかなように、タブ９６は格子壁の凹部９Ｚ及
び孔９８と軸方向平面において整列し嵌合する。

既に述べたように、隅の柱２６の上端及び下端部を上部
及び下部ノズル２２．２４に取り外し可能に取り付ける
ことと関連して、上述のように柱２６が取り外し可能に
格子３２を支持する仕方や、既に述べたように上部ノズ
ル２２のアダプタ板６６上にクラスタ集合体３６．３８
の所与の集合体を着脱自在に支持することから、改良燃
料集合体２０を修理その他の目的で極めて容易に取り外
すことが可能であることが理解されたであろう。

クースタの・ 先に述べたように、本発明による燃料集合体の構造は、
異なった燃料集合体における異なったクラスタ集合体の
使用を容易にするものである。図示の実施例においては
、２つの異なったクラスタ集合体が示しである。そのう
ちの一方のクラスタ集合体３６は、案内シンプル５０を
備えており、従って、炉心３０の制御棒位置に配置され
る燃料集合体で用いられる。しかし、制御棒位置に配置
されない燃料集合体の場合に、各燃料集合体内に占拠さ
れない通路４４を残しておく代わりに大寸法の燃料棒５
２を備える別のクラスタ集合体３８を利用することがで
きる。

大寸法の燃料棒５２を備えるクラスタ集合体３８を炉心
３０の非制御棒位置において使用できるばかりではなく
、既述の米国特許願連番第７１６２８２号明細書に開示
されている発明に従い、所与の１つのクラスタ集合体３
８で用いられる燃料の濃縮度を他のクラスタ集合体と比
較して異ならせることができる。詳述すると、第１６図
を参照するに、第１図の改良燃料集合体２０において格
子３２′により支持されている燃料棒３４のような通常
の燃料棒に収容されている燃料である新しい燃料の配列
をそれぞれ備えている第１の複数の燃料集合体１００が
示されている。また、第２の複数の燃料集合体１０２に
おいては、各燃料集合体は燃焼燃料の配列を備えている
。また、燃焼燃料は、第１図の燃料集合体２０における
燃料棒３４のような通常の燃料棒にも含まれている。ち
なみに、複数の燃料集合体１００．１０２の各々は、改
良された構造を有している。従って、燃料集合体の上部
ノズルから容易に取り外し可能である燃料棒クラスタ集
合体を使用すれば、ｒ心３０の燃料交換時にクラスタ集
合体の改造が容易になる。従って、燃焼した燃料を収容
しているクラスタ集合体１０４をやはり燃焼した燃料を
収容している燃料集合体１０２から、新しい燃料を有す
る燃料集合体１００に配置替えすることができる。同様
にして、新しい燃料を有するクラスタ集合体１０６を燃
焼した燃料を有する燃料集合体１０２に設置することも
可能である。

このように、全て新しい燃料棒又は全て燃焼した燃料棒
を有する燃料集合体を炉心内に装入するという一敗に行
なわれている慣行の代わりに、燃焼燃料集合体に新しい
燃料を有するクラスタ集合体を使用し、そして新しい燃
料集合体に燃焼燃料を有するクラスタ集合体を使用する
というような新規な燃料装荷方式が今や可能となったの
である。

この新規な燃料装荷方式によれば、燃料サイクルコスト
が節減され、燃焼燃料集合体の寿命が延び、そしてより
長いサイクルが可能なように容量が増加するという点で
、高い生産性が結果的に実現されるのである。

極五図鳳１１を　。　るための 格子３２のセル８６内に複数の燃料棒３４のうちの１つ
を通常の仕方で装荷する場合には、セルの壁９０．９４
に設けられているばね８８及び凹部９２が燃料棒の表面
をこすり、しばしば燃料棒の表面に擦り傷を生ぜしめる
。これにより、燃料棒３４の外観が悪影響を受けるばか
りではなく、更に由々しいことには、擦り傷の領域に腐
食が起こり易く、然もこのようなこすりから生ずる材料
の破片が燃料集合体２０を流れる冷却材液中に放出され
る。

第１０図〜第１５図及び第１７図に示しである本発明の
他の改良された特徴的構造に従えば、改良燃料集合体２
０の格子３２の弾性変形可能なばね８８は、燃料棒３４
が格子内に挿入される以前に非係合位置に押し下げられ
る。ばね８８を押し下げた状態に保持すると、燃料棒３
４を、セル内に延びる押されていない凹部９２と接触す
ることなくセル８６内に入れるのに十分な隙間が生ずる
。

弾性変形可能なばね８８を、第１０図〜第１２図に示し
であるような係合位置から、第１３図〜第１５図に示し
である非係合位置に最初に押し下げるために、第１７図
に参照数字１０８で総括的に示した案内構造（第１の手
段）が用いられる。この案内構造１０８は、基部１１０
と、該基部１１０に対する格子３２の運動に際して案内
バー１１２が同時に格子のセル８６内に入りばね８８を
係合位置から非係合位置へと偏向もしくは押し下げるよ
うに、該基部上に支持された複数の案内バー１１２とを
有している。

変形可能なばね８８を、第１３図〜第１５図に示しであ
るように非係合位置に係止するために、第１３図に参照
数字１１４で総括的に示しである１対の櫛形装置（第２
の手段）が用いられる。各櫛形装置１１４は、ハンドル
１１６と、該ハンドル１１６に取り付けられて、案内バ
ー１１２の引出し前に格子３２に対しハンドル１１６を
運動することにより同時に格子のセル８６内に入って各
ばね８８に対しロック位置を取る複数のばねロックパー
１１８を有している。上記ロック位置において、該ばね
８８は、案内バー１１２を取り出す際に非係合位置に保
持される０次いで、案内バー１１２を取り出した後に、
燃料棒３４を、押されたばね８８或いは押されない凹部
９２と係合することなく、格子セル８６内に挿入するこ
とができる。

燃料棒８４を挿入したならば、櫛形装置１１４を移動さ
せてロックパー１１８を取り外す、それにより、ばね８
８は通常の偏向されていない係合位置に戻る。

このようにして、ばワ８８は燃料棒３４と接触し該燃料
棒３４を凹部９２に押し当て、それ等の間に燃料棒３４
を保持して、格子セル８６内の比較的に静止した位置に
係止する。

案内装置１０８の場合にも櫛形装置１１４の場合にも、
格子セル８６に対する各案内バー１１２及びロックパー
１１８の運動方向は、それ等の各運動軌跡が概略的に互
いに直交しており垂直方向に離間しているけれども、直
線形である。特に案内バー１１２は、各セル８６を通る
軸線の方向に対し平行に運動し、他方、ロックパー１１
８はこの軸線に対して横断方向に運動する。

上記のような仕方でセル８６を通ってロックパー１１８
が運動できるようにするために、ばね８８を形成する交
差ストラップ８４の隣接する対のセル壁９０は、その隅
部の近傍に形成された複数の孔１２０を有しており、こ
れ等の孔が、隣接するセル間を連通している。第２図、
第１０図及び第１３図に示したセル８６は図示のように
列及び行に配列されている。

また、ばね８８も、セル壁９０に形成された孔１２０と
同様に各列及び行に整列されている０列及び行のばね８
８が案内バー１１２により非係合位置に押し下げられる
と、対応の列及び行の孔１２０はばね８８と整列して、
１対の櫛形装置１１４のロックパー１１８を挿入するた
めの通路を対応の行及び列で画定する。このような仕方
で、各セル８６内の多対のばね８８は非係合位置に保持
される。

燃料棒３４は通常、隅柱２６又はクラスタ集合体３６．
３８の設置前に各格子３２内に装入される。しかし、第
５図及び第６図に示しであるように、柱２６には環状の
溝１２２が設けられており、それにより、柱２６が既に
格子３２内に設置されている場合でも、柱２６を収容す
るセル８６を介してロックパー１１８を挿入することが
可能となる。

上の説明から、本発明の思想及びそれに伴う多くの利点
は理解されたであろうと考える。尚、本発明の精神及び
範囲から逸脱することなく、またその実質的な利点を犠
牲にすることなく、実施形態、構造及び配列に関し種々
な変更が可能であることは明らかである。従って、以上
に述べた実施例は、本発明の単なる好ましいもしくは例
示的な実施例に過ぎないものと了解され度い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の改良された特徴を具現する構造を有
する原子炉燃料集合体を一部断面で示す立面図であって
、該燃料集合体構造と共に使用することができる慣用の
制御棒スパイダ集合体を燃料集合体の上方に破線輪郭で
示すと共に、上部ノズルのアダプタ板の上方から幾本か
の案内シンプル及び１本の計装管を支持するクラスタ板
を有するクラスタ集合体の形態にある１つの特徴並びに
燃料集合体骨格構造の垂直構造部材を構成し上部及びび
下部ノズルを堅固に相互接続する本発明の別の特徴によ
る４つの隅の柱のうちの２つの柱の形態を示す図、第２
図は、クラスタ集合体のクラスタ板と上部ノズルのアダ
プタ板との間における第１図の線２−２に沿う上部ノズ
ルの拡大断面図であって、燃料集合体における隅の柱、
案内シンプル及び計装管のアダプタ板を貫通する個所で
の相対位置を示す図、第３図は、第１ｒＭの線３−３に
沿って見た燃料集合体の燃料棒及び最上部格子の拡大頂
面図であって、燃料棒、隅の柱、案内シンプル及び計装
管が格子を貫通する際の相対位置を示す図、第４図は、
右下の隅の柱を収容する第３図の格子の１つのセルの拡
大断面図であって、実線で、上記１つのセルを画定する
格子のストラップに形成された凹部と嵌合して格子を柱
に接続するための柱に設けられたタブのロック位置を示
し、破線で、格子を柱から解放するための格子ストラッ
プの凹部に対するタブのアンロック位置を示す図、第５
図は、第４図の線５−５における隅の柱及び格子の１つ
のセルの部分断面図であって、柱に形成されている１対
の周辺溝を、１つの溝がセルの格子ストラップの１つに
形成されている小さい孔と整列した状態で示す図、第６
図は、第４図の線６−６における格子の１つのセル及び
隅部の柱の部分断面図であって、第５図の柱に形成され
ている同じ対の周辺溝を、他方の溝が、第５図の１つの
格子ストラップ及び孔から９０°変位されているセルの
格子ストラップの小さい孔と整列している状態で示す図
、第７図は、第１図の線７−７に沿って見た燃料集合体
の上部ノズル及びクラスタ板の拡大頂面図であって、上
部ノズルのアダプタ板上に配置されたクラスタ板及び該
クラスタ板の周辺に隣接する隅の柱の位置を示す図、第
７ａ図は、第７図の線７ａ−フａにおけるクラスタ板及
び上部ノズルの拡大部分断面図であって、実線で、クラ
スタ板の頂部に係合してクラスタ板を上部ノズルのアダ
プタ板上に係止する上部ノズルの２つの板ばねの１つを
示し、破線で、やはり破線で示されているクラスタ板を
垂直方向にアダプタ板に対し接近又は離間する方向に移
動することができる横方向の位置に撓まされた状態で示
す図、第７ｂ図は、第７図の線フｂ−７ｂにおけるクラ
スタ板及び上部ノズルの別の拡大断面図であって、クラ
スタ板の操作フックが係合するクラスタ板に形成された
４つの切欠きの１つを、やはり破線で示すアダプタ板か
らクラスタ板を上方に持ち上げる状態で示す図、第８図
は、第７図の線８−８におけるクラスタ集合体の断面図
であって、クラスタ板に膨出嵌合されている４つの案内
シンプル及びクラスタ仮に取り付けられている中央計装
管を有するクラスタ集合体のクラスタ板を示す図、第９
図は、複数の燃料棒及び１本の計装管を取り付けている
クラスタ板を有する別のクラスタ集合体の断面図、第１
Ｏ図は、第１図の線１０−１０に沿って見た燃料集合体
の最も下側の格子の拡大部分頂面図であって、格子を構
成するストラップに設けられるばね及び凹部を明瞭Ｇ４
示すために燃料棒、案内シンプル及び隅の柱を省略する
と共に、比較の目的で、燃料棒、案内シンプル及び１つ
の隅の柱が示しである第３図に縮小尺で示した最上部格
子の右下部分と同じである最下部格子の部分を示す図、
第１１図は、第１０図の線１１−１１における格子の部
分拡大図であって、第１３図に示すように、燃料棒を格
子のセル内に、該セルを画定するストラップのばね及び
凹部と接触することなく設置するのを可能にする十分な
隙間が生ずるように格子ストラップのばねを非係合位置
で保持するための１つの櫛形装置のばねロックバーのう
ちの２つのロックバーを受けるように適応されている２
つの小さい孔を示す図、第１２図は、第１０図の線１２
−１２における格子の別の部分断面図であって、第１３
図の１つの櫛形装置から９０度変位された別の櫛形装置
のばねロックバーのうちの２つを受けることができるよ
うに第１１図の孔から９０度変位された同じセルを形成
する格子ストラップに設けられた２つの他の小さい孔を
示す図、第１３図は、第１０図に類似の格子の部分頂面
図であって、格子ストラップの番孔に挿入されて、格子
ストラップにより形成されるセル内に配置された破線輪
郭で示す案内バーにより非係合位置にばねを配置した後
に該ばねを非係合位置に保持するための櫛形部材のばね
ロックバーを部分的に示す図、第１４図は、第１３図の
線１４−１４における第１１図に類似の格子の部分断面
図であって、小さい孔に挿入されてばねを非係合位置で
保持するばねロックバーを示す図、第１５図は、第１３
図の線１５−１５における第１２図に類似の格子の別の
部分断面図であって、小さい孔に挿入されてばねを非係
合位置で保持するばねロックバーを示す図、第１６図は
炉心の４分の１の部分を暗示する図であって、燃焼燃料
集合体に配置された新しい燃料を有するクラスタ集合体
及び新しい燃料集合体に設置された燃焼燃料を有するク
ラスタ集合体を示す図、第１７図は、格子のセル内でば
ねを非係合位置に撓ませるための案内バーを有する案内
装置の部分立面図である。 ２０．１００．１０２・・・燃料集合体３２・・・格子
、３４・・・燃料棒 ８４・・・ストラップ　　８６・・・セル８８・・・ば
ね １０８・・・第１の手段（案内構造） １１４・・・第２の手段（櫛形装置） １１２・・・案内バー　　　１１８・・・ばねロックバ
ーＦｉｇ、　２ Ｆｉｇ、　７ Ｆｉｇ、　８ Ｆｉｇ、　９ Ｆｉｇ、　１０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数の燃料棒と、交差するストラップから形成され
   た少なくとも１つの格子と、複数の変形可能なばねとを
   有し、前記交差ストラップが、前記各燃料棒を受け入れ
   るための複数の中空セルを画定し、該セル内に受け入れ
   られた時に前記燃料棒の１つに係合して支持するために
   前記各セル内に配置された少なくとも１つのばねとを有
   する燃料集合体で使用される、前記燃料棒を前記燃料集
   合体の前記格子に装入するのを容易にするための方法に
   おいて、 （ａ）前記格子の前記セル内に同時に複数の案内バーを
   挿入して前記ばねを、各ばねが前記格子のセル内に受け
   入れられた時に各関連の燃料棒と係合する第１の位置か
   ら、各ばねが前記格子セル内に配置された時に各燃料棒
   と係合しない第２の位置へと前記ばねを動かし、 （ｂ）前記案内バーの引き出し前に前記格子の前記セル
   内に複数のばねロックバーを同時に挿入して、前記格子
   のセル内に前記燃料棒を受けた後に前記案内バーを引き
   出したならば、前記ばねロックバーを取り外して前記ば
   ねを解放し該ばねが前記燃料棒と係合する前記第１の位
   置に復旧するように前記ばねを第２の位置に保持する、 諸ステップを含む、燃料集合体の格子への燃料棒の装荷
   を容易にする方法。 ２）複数の燃料棒と、交差するストラップから形成され
   た少なくとも１つの格子と、複数の変形可能なばねとを
   有し、前記交差ストラップが、前記各燃料棒を受けるた
   めの複数の中空セルを画定し、該セル内に受け入れられ
   た時に前記燃料棒の１つに係合して支持するために前記
   各セル内に配置された少なくとも１つのばねとを有する
   燃料集合体で使用される、前記燃料棒を前記燃料集合体
   の前記格子に装入するのを容易にするための装置におい
   て、 （ａ）前記格子の各セルに同時に挿入可能であって、前
   記ばねを、各ばねが前記格子のセル内に配置された時に
   各燃料棒と係合する第１の位置から、前記格子のセル内
   に配置された時に前記燃料棒と各ばねが係合しない第２
   の位置へと動かす第１の手段と、 （ｂ）前記第１の手段を取り出す前に、前記格子の前記
   セル内に同時に挿入可能であって、前記格子のセル内に
   前記燃料棒を受けた後に前記第１の手段が該格子のセル
   から取り出された後、前記ばねを解放して該ばねが前記
   燃料棒と係合する第１の位置を再び取ることを可能にす
   るように取り外すことができる第２の位置に前記ばねを
   保持するための第２の手段と、 を備えた、燃料棒を燃料集合体の格子内に装荷すること
   を容易にするための装置。