JPS61254888A - 燃料集合体 - 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、原子炉の燃料集合体に関し、より詳細には、
その構造上の健全性、水力的影響及び臨界熱流束（ＣＨ
Ｆ）等の特性を改良する特徴を取り入れた沸騰水型原子
炉（ＢＷＲ）用燃料集合体に関するものである。

先ｊ」支血！Ｉｉ朋− 原子炉内の核分裂によって大量のエネルギが放出され、
このエネルギは、原子炉の長い燃料要素、即ち燃料棒内
で熱として放散されるのが典型的である。有用な仕事を
行うため、この熱を冷却材から取り出すように、燃料棒
に対して熱交換関係で冷却材を流すことによってこの熱
を除去するのが普通である。

原子炉内では、一般に、複数の燃料棒が一緒に群別され
１つの燃料集合体を形成している。複数のこれ等の燃料
集合体は、通常、自己持続性の核分裂反応を行うことが
できる原子炉炉心を形成するように、マトリックスに配
置されている。炉心は、軽水のような流れる液体中に浸
漬されている。

この軽水は、燃料棒から熱を除去する冷却材として、ま
た、中性子減速材として作用する。より詳細には、ＢＷ
Ｒの場合、燃料集合体は、４つ１組のクラスタに通常組
分けされ、４つずつの燃料集合体に１つの制御棒が組み
合わされている。制御棒は、炉心の反応度を制御するた
め燃料集合体に挿入することができる。１つの制御棒を
囲む４つの燃料集合体の各クラスタは、通常、原子炉炉
心の燃料セルと呼ばれている。

クラスタ中の典型的なりＷＲ燃料集合体は、Ｎ列×Ｎ列
の長い燃料棒の配列によって通常形成される。燃料棒束
は、横方向に離隔された関係に支持され、一般に矩形断
面の外側管状チャンネルにより囲まれている。このよう
な燃料集合体の例は、米国特許１１ｓ、Ｎ、３６８，５
５５号、Ｓ、Ｎ、６０２，０８９号、Ｓ、Ｎ。

６４２　、８４４号及びＳ、Ｎ、６７２，０４２号明細
書の他に、米国特許第３，６８９，３５８号、米国特許
第３，８０２，９９５号及びカナダ特許第１，１５０，
４２３号明細書に開示されている。

この形式の燃料集合轡においては、燃料棒束の中心領域
の燃料棒が減速不足且つ濃縮過剰となる場合があり、燃
料集合体のこの領域を通る減速材の流量を増してこの状
態を救済するため、種々の構成が提案されてきた。米国
特許第３，８０２，９９５号明細書によれば、１つ以上
の長い空ロッドが燃料系合体の中心領域における燃料棒
の代りに用いられている。前記米国特許［Ｓ、Ｎ、６４
２，８４４号明細書においては、水の管が、燃料集合体
の燃料棒間に交差パターンで配列されている。前記カナ
ダ特許第１，１５０，４２３号明細書においては、中心
に配置された長い補剛装置が、燃料集合体中において垂
直の水通路と共に使用されている。前記米国特許願Ｓ、
Ｎ、３６８，５５５号、Ｓ、Ｎ、６０２，０８９号及び
Ｓ、Ｎ、６７２，０４２号明細書によれば、中心配置の
長いウォータ・クロスが燃料集合体に用いられている。

ウォータ・クロスは、これ等の３つの米国特許願に開示
されているように、４つの半径方向パネルを有し、これ
等の半径方向パネルは、大体り字状の４つの長い金属製
アングル部材又は板部材によって形成され、これ等の板
部材は、燃料集合体の長さの大部分に亘って延び、一連
の相互連結要素によって互いに隔てられている。相互連
結要素は、各パネルの板部材に、整列され接触する対と
して形成してあり、これ等の対は、各パネルの板部材の
間の間隔が正確に保たれるように、溶接等により一緒に
連結されている。そのため、中心部のウォータ・クロス
は、十字形の水流チャンネルの形状を有し、４つの別々
の長い隔室に燃料集会体を区画している。燃料棒束は、
それぞれの隔室中に配設された小燃料棒束に区画されて
いる。ウォータ・クロスは、その小燃料棒束中の隣接し
た燃料棒の長さに沿って水流チャンネル内にサブクール
された減速材が流れるための中心位置の十字形の流路を
形成している　（減速材流はこの隣接した燃料棒から隔
てられている）。

前記米国特許願Ｓ、Ｎ、３６８，５５５号及びＳ、Ｎ、
６０２，０８９号明細書における中心位置のウォータ・
クロスの場合、燃料集合体の燃料棒の別々の小燃料棒束
間に冷却材の流れを許容して、それ等の間の水圧を均等
化する何らかの手段を設けることが有利であると考えら
れていた。米国特許ｌ　Ｓ、Ｎ、３６８，５５５号明細
書においては、複数対の相互連結要素によって画成され
た開口を介して、小燃料棒束間に冷却材が流れうるよう
になっており、米国特許願Ｓ、Ｎ。

６０２．０８９号明細書においては、これ等の相互連結
要素は、閉止された相互連結ディンプルの形態に変更さ
れ、冷却材流は、ウォータ・クロスのパネルの半径方向
端と外側チャンネルとの間に延びてこれ等を互いに連結
する外側の長手方向のリブに設けられた開口を介して供
給される。しかし、どの場合にも、小燃料棒束内を流れ
る沸騰に近い冷却材と中心位置のウォータ・クロスを通
って流れるサブクールされた減速材との混合を防止する
ことが必要と考えられていた。

米国特許願Ｓ、Ｎ、３６８，５５５号及びＳ、Ｎ、６０
２，８９９号明細書記載の十字形ウォータ・クロスの流
れチャンネルによって、小燃料棒束間の水圧の均等化に
ついて改良がなされたにも拘らず、もし修正されること
なく放置されたとしたら燃料集合体中の燃料棒束に悪影
響を与えてウォータ・クロスの構造上の強度を低下させ
るに至るような別の問題が、最近になって認識されてい
る。これ等の問題は、一般に、燃料棒束に沿った成る軸
方向の領域における不適切な臨界熱流束マージンと、ウ
ォータ・クロスディンプルの溶接欠陥を生じさせること
のある高静圧負荷の発生とに、一般に関係している。

ＢＷＲ燃料集合体の臨界熱流束の問題については、加熱
面を冷却させる液膜が乾燥するか、又は押し流されてそ
の後に乾燥通路が残る時に、臨界熱流束が起こることが
一般に知られている。沸騰水型原子炉の運転条件の下で
は、臨界熱流束は、環状流状態において通常発生する。

乾燥した加熱面の最大の可能性の場所は、燃料集合体の
加熱領域の出口に向かって存在する。

ＢＷＲ燃料集合体の構造上及び水力上の問題に関しては
、従来、ウォータ・クロス入口は、燃料棒束の全冷却材
流量の約９〜１０％がウォータ・クロスに入る流量制限
を行うように設計されている。

しかし、ウォータ・クロスの出口では流量制限は殆どか
又は全くないので、最大の平均応力（小燃料棒束及びつ
牙−タ・クロスの間の静圧の差）は、その入口領域に発
生する。そのため、疲労負荷により生じる破損の可能性
は、ウォータ・クロスの入口領域において最大となる。

実際に、ウォータ・クロスパネルを一緒に保持している
ディンプル溶接部の試験時の破損は、入口で発生してい
る。

−例として、従来から知られているウォータ・クロス構
造の流入口の直径は、約３．６ｍｍ（０，１４ｉｎ）で
あり、出口での制限はない、これ等の流入口の断面積は
小さく、運転中のクラッドの付着によって、更に小さく
なりうる。断面積の僅かな減少は、オリフィシング（水
圧損失）を実質的に増大させることがあり、それによっ
て一層大きな入口側の圧力損失を生ずる。従って、ウォ
ータ・クロスに流入する流量が減少する傾向を示し、減
速材の沸騰の可能性と静圧負荷の増大になる。即ち、小
燃料棒束とウォータ・クロスとの間の流体の静圧差が増
大し、一層事態を悪化させる。従来、小燃料棒束中の流
体圧は、全ての軸方向位置において、ウォータ・クロス
中の流体圧よりも大きかった。そのため、どこかの個所
において疲労負荷又は他の何らかの仕組みがディンプル
溶接部の損傷を生じさせた場合には、流体は、小燃料棒
束の領域からウォータ・クロスに入る。ウォータ・クロ
スに向かって偏流される流量は、開口の幅、圧力差等の
幾つかの要因に依存するであろう、しかし、この偏流は
、小燃料棒束中の流体を減少させ、燃料棒する。このよ
うな事態の結果は、運転上の望ましくない不利益を意味
している。

従って、ＢＷＲ燃料集合体の熱臨界流束マージン特性を
改善すると共にその構造的健全性を増すことによって、
その有効寿命を長くするようにＢＷＲ燃料燃料体合体良
を更に進める必要性がある。

ｌｉへｌ」 本発明は、前記の必要性を満たすように構成された特徴
を有する。これ等の特徴は、ＢＷＲ燃料集合体の臨界熱
流束（ＣＨＦ）特性、構造上の健全性及び水力的影響を
改善する。

本発明の基礎をなす１つの新しい知見は、ウォータ・ク
ロスのサブクールされた液体流の中性子減速特性に悪影
響を与えることなく、ウォータ・クロスのチャンネル内
を流れるサブクールされた液体の幾分かを、燃料集合体
の小燃料棒束のこの領域にある沸騰に近い冷却材中に有
利に偏流させ混合させることが可能なことである。この
領域における液体の追加は、流れの性質を調整し、液膜
ｆ、　ｔ−−＃ｌ　　　　　ｌ”　ｉＪ　Ｇ　千ｔＡｓ
ｈ　ｔ−２ｙ　菫Ｍト　Ｌ　　　　Ｌｒ＋ｆ−ｈ　　　
　＋ｎ明は、中心位置のウォータ・クロスのパネルに設
けられた開口の形態の特徴を有し、この特徴によって、
ＣＨＦマージンが最小となる燃料集合体の加熱領域にお
ける小燃料棒束の流れとのウォータ・クロスのサブクー
ルされた流れの混合を強制する。

この加熱領域は、大体において５番目のスペーサ格子で
及びその上方で出口端に近付く、燃料集合体の各小燃料
棒束の領域にある。出力プロフィールに依存して、臨界
熱流束の１０〜２０％増大が実現されることが、計算に
より示されている。これは、臨界熱流束マージンの大き
な利点を表わしている。

操作員は、臨界熱流束マージンの増大により、より高い
出力レベルでプラントを運転させることができる。

また、本発明は、ウォータ・クロスの高静圧負荷を減少
させることによってＢＷＲ燃料集合体の構造上の健全性
及び水力的影響を改善する特徴を有する。これ等の特徴
は、ウォータ・クロスの水圧損失をその長さに沿って分
配する構造を提供することによって、前記の構造上及び
水力上の問題を解決する。水圧損失を分配する利点は、
破損に必要な変動負荷が実質的に増大することから、疲
労破損の可能性を著しく減少させることである。従来は
、ウォータ・クロスの入口のみにおいて液圧損失が実質
的に発生し、出口流れ面積は、入口流れ面積よりも際立
って広かった０本発明による改良の場合、この事情は変
わる。ウォータ・クロスの入口流れ面積は出口流れ面積
よりも広く、例えば、開口直径の大きさ約０．５３ｃｍ
（０，２１ｉｎ）及び０６４５ａｍ（０，１８ｉｎ）を
基準にすると、入口流れ面積はそれぞれ約２．９ｃｘ２
（０，４５ｉｎ２）及び約２．３ｃｍ”（０，３５ｉｎ
２）である、既知のデータは、これ等の面積の広さに関
して、クラッドの形成による断面積の小さな減少分が液
圧損失係数に僅かな影響を与える傾向を有することを示
している。

これ等の改良された特徴による別の大きな利点は、ウォ
ータ・クロスの入口から出口へ軸方向に沿う最初の数フ
ィートの後、平均応力の方向が反転することである。即
ち、ウォータ・クロスにおける流体圧力は、小燃料棒束
の流体圧力よりも高くなる。（これは、オリフィシング
、即ち入口水圧損失の高い従来の設計によっては、ウォ
ータ・クロスの軸方向の全長に沿って生じえないことを
想起されたい）、入口からウォータ・クロスの最初の数
フィートよりも先のどこかの個所において、ディンプル
溶接部が損傷すると、ウォータ・クロス内の液体は、小
燃料棒束中に偏流される。これによって、燃料棒束の冷
却特性が改善され、ＣＨＦマージンの改良になる。平均
負荷の反転が起こる正確な軸方向位置は、運転条件及び
出力プロフィールと共に変化する。ウォータ・クロスの
全長の大部分に亘ってウォータ・クロス内に、特に、臨
界熱流束の改善について最初に述べた特徴となる冷却材
偏流開口で、正の圧力勾配が存在すると、流れ方向がウ
ォータ・クロスから該開口を経て小燃料棒束に入る方向
であることを確実にする。即ち、正の圧力勾配は、所望
の方向に流れを生じさせる。

要約すると、ウォータ・クロスの構造上及び水均応力負
荷、クラッドの形成及びディンプル溶接部の破損により
生じる熱的及び水力的な問題の領域り実質的な利点をも
たらす、改善された効果を最適化するために、ウォータ
・クロスに沿った幾つかの軸方向位置に水力損失を持た
すことができる。このようにして任意の所望の応力曲線
（応力プロフィル）が得られる。しかし、製造コスト及
び構造上の複雑さも増大する。多くの条件下では、従来
の大きなウォータ・クロス入口損失係数を前述のように
入口及び出口問に分配する簡単なアプローチが好ましい
、これは比較的簡単に実現できると共に、前記の利点の
大部分を与える。

従って、本発明は、ＢＷＲ燃料集合体のウォータ・クロ
スの改善された特徴を開示する。燃料集か体は、離間燃
料棒の配列を形成するように並置関係に配設された複数
の長い燃料棒と、該燃料棒に沿って冷却・減速材流体の
流れを導くように前記燃料棒を囲む外側管状流れチャン
ネルと、該外側管状流れチャンネル内を通って延びる中
空のウォその中心軸線から半径方向に延びる複数の中空
パネルを有し、該中空パネルは、前記燃料集会体を通る
サブクールされた冷却・減速材流体の流れのための十字
形の内側開放流れチャンネルを画成するように内端及び
外端で互いに連結されると共に、前記離間燃料棒の配列
を複数の燃料棒サブアセンブリに区画するように前記外
側管状流れチャンネルに連結された、複数対の互いに離
間した板部材によって構成されている。複数対の前記板
部材は、前記ウォータ・クロスの前記内側開放流れチャ
ンネルからの開放出口及び該内側開放流れチャンネルへ
の開放入口をそれぞれ一緒に形成する底端及び頂端を有
する。燃料棒サブアセンブリの各々は複数の格子を有し
、各格子は、燃料棒を取り囲むと共に、該燃料棒を並置
され離間された関係に保持する。これ等の格子は、各燃
料棒サブアセンブリの下部入口端と上部出口端との間で
各燃料棒サブアセンブリの長さに沿って、相互に離間さ
れている。

改良された構造上及び水力上の特性に関係したウォータ
・クロスに具体化された本発明の特徴は、前記ウォータ
・クロスの前記開放入口と前記開放出口との間に水力損
失を分配するように、且つ外側管状流れチャンネル中の
燃料棒サブアセンブリを通る冷却・減速材流に対して、
ウォータ・クロスの内側開放流れチャンネルを通るサブ
クールされた減速材流中の圧力勾配を正に維持するよう
に、前記開放出口を前記開放入口の開放面積よりも小さ
な開放面積に制限するため前記ウォータ・クロスの前記
板部材の前記底端及び前記頂端に連結された水力損失分
配手段を備えている点にある。

より詳細には、水力損失分配手段は、底部閉止手段を有
し、この閉止手段は、ウォータ・クロスの板部材間でそ
の入口に配設されており、複数の開口を有し、これ等の
開口は、ウォータ・クロスの内側開放流れチャンネルと
連通し、各々所定の第１直径を有する。更に、水力損失
分配手段は頂部閉止手段を有し、この閉止手段は、ウォ
ータ・クロスの板部材間でその出口に配設されており、
複数の開口を有し、これ等の開口は、ウォータ・クロス
の内側開放流れチャンネルと連通し、各々所定の第２直
径を有し、この第２直径は、底部閉止手段の開口の前記
第１直径よりも大きい、底部及び頂部閉止手段は、それ
ぞれ、ウォータ・クロスの板部材の底端及び頂端を横切
って連結された穿孔板の形態である。

改善されたＣＨＦ特性に関係したウォータ・クロスに取
り入れられた特徴は、ウォータ・クロス中の内側開放流
れチャンネルから燃料棒を囲む外側管状流れチャンネル
へのサブクールされた減速材流の一部分を供給するため
に燃料棒サブアセンブリの底部側の入口端よりも頂部側
の出口端に近接してウォータ・クロスの板部材に形成さ
れた供給手段を備えている。

より詳細には、この供給手段は、底部側入口端よりも頂
部側出口端に近接して配置された各燃料棒サブアセンブ
リの１つの格子の近傍に配置されている。より詳細には
、この供給手段は、ウォータ・クロスの板部材の各々に
形成された一連の開口の形態を有していてもよい、これ
等の開口は、ウォータ・クロスに沿って、実質的に同一
の軸方向高さに整列されている。ウォータ・クロスのパ
ネルの１つを形成する多対の板部材の開口は、互いに整
列されている。

本発明のこれ等の利点及びその他の利点は、本発明の実
施例を例示し記載した図面に関する以下の詳細な説明を
読むことにより当業者にとって一層明らかとなろう。

日の　ｔ；ｕ 以下の説明において、同一の符号は、各国を通じ同−又
は同種の部材を表すように用いられている。また、以下
の説明において、「前方」、「後方」、「左側」、「右
側°」、「上方」又は「下方」等の用語は、説明の都合
上用いられており、本発明を限定するように解釈すべき
ではない。

＝１１■と択朋− 図面、特に第１図〜第３図には、本発明による改良が組
み込まれた沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）用の核燃料集合体
１０が示されている。該燃料集合体１０は、管状の長い
外側チャンネル１２を有し、外側チャンネル１２は、燃
料集合体１０のほぼ全長に亘って延び、上部支持取付構
造、即ち上部ノズル１４を下部基体、即ち下部ノズル１
６に相互に連結している。燃料集合体１０の外側チャン
ネル１２内への冷却材の入口となる下部ノズル１６は、
該下部ノズル１６及び燃料集合体１０を炉心支持板（図
示しない）内へ又は例えば使用済み燃料プール中の燃料
貯蔵ラック内へ案内す−るための複数の脚部１８を備え
ている。

はぼ矩形断面の外側チャンネル１２（第４図及び第５図
参照）は、互いに連結された４つの直立壁部２０から成
っており、各壁部は、次の壁部から約９０°隔たってい
る。複数の構造リブ２２は、外側チャンネル１２の各壁
部２０の内面に、互いに隔てられた関係に形成され、該
内面に沿った中心位置で垂直列になって延びている。外
側チャンネル１２（従って、このチャンネルに形成され
た構造リブ２２）は、例えばジルカロイとして通常知ら
れるジルコニウム合金のような金属材料から好ましくは
形成される。外側チャンネル１２の壁部２０上に固定さ
れた複数の上方に延びる取付ボルト２４は、上部ノズル
１４をチャンネル１２に連結するために構造リブ２２の
上端部の上方で使用されている。

第４図〜フに全体として符号２６によって示した中空ウ
ォータ・クロスは、中性子減速及び中性子経済を改善す
るために、燃料気合体１０を通るサブクールされた減速
材流のための開放された内側チャンネル２８を造って、
燃料集合体１０を４つの別々の長い隔室３０に区画する
ように、外側チャンネル１２を通り軸方向に延びている
。ウォータ・クロス２６は、４つの半径方向中空パネル
３２を有し、これ等のパネルは、４つの金属製の長いほ
ぼＬ字形のアングル材即ち板部材３４によって形成され
、これ等の板部材は、外側チャンネル１２のほぼ全長に
亘り延びており、ディンプル３６の形態の一連の要素に
よって相互に連結され且つ相互から隔てられている。デ
ィンプル３６は、板部材３４に形成されており、該板部
材３４の軸方向の長さに沿って垂直の柱状に配設されて
いる。好ましくは、各板部材３４に設けられたディンプ
ル３６は、板部材３４の向かい合った部分を適切な離間
関係に保持するために板部材３４の長さに沿って互いに
接触する向かい合うディンプル対を形成するように、隣
接した板部材３４の対応したディンプル３６に対し横方
向及び垂直方向に整列されている（第６図及び第７図）
、互いに接触したディンプル３６の対は、中心部のウォ
ータ・クロスＺものパネル３２を形成する板部材３４間
の間隔が正確に保たれるように、例えば溶接により結き
されている。

中空のウォータ・クロス２６は、外側チャンネル１２の
角度的に変位された壁部２０に取り付けられている。好
ましくは、ウォータ・クロス２６のパネル３２の長い外
端は、燃料集合体１０中の所望の中心位置にウォータ・
クロス２６を確実に保持するために、構造リブ２２にそ
の全長に沿って例えば溶接により活きされている。更に
、パネル３２の内端は、その外端と共に、中空のウォー
タ・クロス２６の軸方向の全長に延びる十字形の内側チ
ャンネル２８を画定している。

チャンネル１２中には、燃料棒４０の束があり、燃料棒
４０は、図示の実施例では６４本あり、８×８配列を形
成している。燃料棒束は、ウォータ・クロス２６によっ
て、４つの小燃料棒束に分離されている。各小燃料棒束
の燃料棒４０　（１８本あり、４×４配列を有する）は
、互いに連結された上部タイプレート４２と下部タイプ
レート４４との間を横方向に離間した関係で延びており
、タイプレート４２．４４は、外側チャンネル１２の各
隔室３０中に、別々の燃料棒４０のサブアセンブリ４６
を備えている。各サブアセンブリ４６の燃料棒４０に沿
って軸方向に隔てられた複数の格子４８は、燃料棒４０
を横方向に隔てられた関係に保持している。冷却材の流
路が、各々の構造リブ２２間にその長さに沿って形成さ
れた複数の開口５０によって、燃料集合体１０の別個の
隔室３０中における燃料棒４０のサブアセンブリ４６間
に形成され、流れの連通が造られている。開口５０を通
る冷却材流は、４つの別々の隔室３０間の水圧を平衡さ
せ、それによって、燃料棒４０のサブアセンブリ４６間
の熱的・水力的不安定の可能性を最小とする作用をする
。

ＢＷＲの燃料集合体１０の前述した基本的な構成要素は
、特に、前述した米国特許Ｉｌｓ、Ｎ、６０２，０８９
号明細書によって当該技術分野で既知であり、この米国
特許願に、本発明の後述する改良を当業者が十分に理解
しうる程度に、十分に説明されている。

ＢＷＲ燃料集合体の構造の一層詳細な説明については、
米国特許願Ｓ、Ｎ、６０２，０８９号及びＳ、Ｎ、３６
８，５５５号も参照されたい。

れｔパが　　　　　　　の 第４図〜第７図を参照して、改良された構造的及び水力
的特性を与えるウォータ・クロス２６の特徴は、ウォー
タ・クロスの板部・材３４の底端及び頂端にそれぞれ結
合された底部及び頂部閉止手段５２．５４（水力損失分
配手段）によって与えられる。頂部閉止手段５４は、底
部閉止手段５２によって制限されたその入口の開放面積
よりも小さな開放面Ｗ／ＬＧ；ｌ：、ウォータ・クロス
２６の出口を制限する。このように、ウォータ・クロス
２６によって生じさせられた水力的損失は、その入口及
び出口間に分配されるので、ウォータ・クロス２６の内
側チャンネル２８を通るサブクールされた減速材流には
、外側チャンネル１２中の燃料棒４０のサブアセンブリ
４６を通る冷却・減速材流に対して相対的に正の圧力勾
配が保たれる。

更に詳しく説明すると、ウォータ・クロス２６の板部材
３４間でその入口に配設された底部閉止手段５２は、複
数の短管６０によって画成された複数の開口５８を有す
る穿孔ストラップ、又は穿孔板５６（第６図）の形態を
取っており、該短管６０は、ウォータ・クロス２６の内
側チャンネル２８と連通している。

同様に、ウォータ・クロス２６の出口で板部材３４間に
配設された底部閉止手段５４も、別の複数の短管６６に
よって画定された別の複数の開口６４を有する穿孔スト
ラップ、又は穿孔板６２の形態を取っており、これ等の
短管６６は、ウォータ・クロス２６の内側チャンネル２
８と連通している。頂部の穿孔板６２の開口６４は、底
部の穿孔板５６の各開口５８の直径よりも大きな所定の
直径を有している。ウォータ・クロスＺ６の入口よりも
その出口において一層大きな損失が生じるように水力的
損失を分布させる底部側及び頂部側の開口５８．６４間
の関係は、入口側の静圧力負荷を減少させると共に、ウ
ォータ、クロス２６の板部材３４の対を互いに連結して
いるディンプル溶接部の損傷のリスクを最小とする。

されｔ−ＣＨＦ、　　の、 第６図及び第７図に示すように、改良された臨界熱流束
（ＣＨＦ）特性を与えるウォータ・クロス２６に具体化
されている特徴は、サブアセンブリ４６の下部タイプレ
ート４４にある底部入口端よりもその上部タイブレート
４７にある頂部出口端に接近してウォータ・クロス２６
の板部材３４に画定された一連の開口６８の形態の手段
を備えている。これ等の開口６８は、ウォータ・クロス
２６中の内側チャンネル２８から燃料棒４０を囲む外側
チャンネル１２へのサブクールされた減速材流の一部の
供給を容易にする。

乾燥表面がきっと生じ、従って、ウォータ・クロス２６
の内側チャンネル２８からの多少のサブクールされた減
速材流の付加によってＣＨＦ特性が最も所望のように改
善されるのは、サブアセンブリ４６の上部領域である。

更に詳細に説明すると、開口６８は、ウォータ・クロス
２６の板部材３４の各々に形成され、ウォータ・クロス
２６に沿ってほぼ同一の軸方向高さに整列され、この高
さは、各サブアセンブリ４６の底部から上方に、スペー
サ格子４８のほぼ５番目のものの高さにある。また、ウ
ォータ・クロス２６のパネル３２の１つを形成する多対
の板部材３４の開口６８は、互いに整列されている。

本発明及びその付随的利点は前述した説明から理解され
ると思われる。また、本発明の精神及び範囲を逸脱した
り、本発明の重要な利点を犠牲にすることなく、本発明
の形態、構造及び配列に変更を加えることができ、前述
した形態は単なる好適な又は例示的な実施例に過ぎない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の改良された特徴を組み込んだＢＷＲ
燃料集合体を、一部は切欠き、一部は断面によって表し
た側面図、第２ｒ５Ａは、第１図の２−２線に沿って矢
印の方向に見た平面図、第３図は、第１図の３−３線に
沿って矢印の方向に見た底面図、第４図は、第１図の４
−４線に沿い切断して示した断面図であり、燃料集合体
の燃料棒束がウォータ・クロスによって別々の小燃料棒
束に分離されることを示し、１つの小燃料棒束を囲む格
子は実線で示し、他の３つの小燃料棒束を囲む格子は輪
郭線で示し、更に、ウォータ・クロスの底部の開口も示
した図、第５図は、第１図の５−５線に沿い切断して示
した第４図と同様の断面図であり、ウォータ・クロスの
板部材を互いに連結するディンプルを断面で示し、更に
、ウォータ・クロスの外端を固着した外側チャンネル上
の離隔されたリブを実線で示した図、第６図は、第１図
の燃料集合体のウォータ・クロスを一部切欠いて示す斜
視図であり、水力損失をそれに沿って分配するためにウ
ォータ・クロス中に形成された入口及び出口と、燃料集
合体の底部から数えて好ましくはほぼ５番目の燃料棒の
小燃料棒束の格子の位置においてウォータ・クロスに形
成された冷却材偏向開口とを示す図、第７図は、ウォー
タ・クロスに画成された入口及び開口を示すため第６図
の７−７線に沿って切断した拡大断面図である。 １０・・・燃料集合体　　２６・・・ウォータ・クロス
１２・・・外側チャンネル（外側管状流れチャンネル）
２８・・・内側チャンネル（内側開口流れチャンネル）
３２・・・中空パネル　　３４・・・板部材４０・・・
燃料棒　　　　４６・・・燃料棒サブアセンブリ５２・
・・底部閉止手段（水力損失分配手段）５４・・・頂部
閉止手段（水力損失分配手段）出願人　ウェスチングハ
ウス・エレクトリック・コーポレーション ＦＩＧ、１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 離間燃料棒の配列を形成するように並置関係に配設され
   た複数の長い燃料棒と、該燃料棒に沿つて冷却・減速材
   流体の流れを導くように前記燃料棒を囲む外側管状流れ
   チャンネルと、該外側管状流れチャンネル内を通つて延
   びる中空のウォータ・クロスとを有し、該ウォータ・ク
   ロスは、その中心軸線から半径方向に延びる複数の中空
   パネルを有し、該中空パネルは、前記燃料集合体を通る
   サブクールされた冷却・減速材流体の流れのための十字
   形の内側開放流れチャンネルを画成するように内端及び
   外端で互いに連結されると共に、前記離間燃料棒の配列
   を複数の燃料棒サブアセンブリに区画するように前記外
   側管状流れチャンネルに連結された、複数対の互いに離
   間した板部材によつて構成されており、複数対の該板部
   材は、前記ウォータ・クロスの前記内側開放流れチャン
   ネルからの開放出口及び該内側開放流れチャンネルへの
   開放入口をそれぞれ一緒に形成する底端及び頂端を有す
   る、燃料集合体において、 前記ウォータ・クロスの前記開放入口と前記開放出口と
   の間に水力損失を分配するように前記開放出口を前記開
   放入口の開放面積よりも小さな開放面積に制限するため
   前記ウォータ・クロスの前記板部材の前記底端及び前記
   頂端に連結された水力損失分配手段を備えるように改良
   された燃料集合体。