JPS62177487A - 大径の冷却材案内管を有する核燃料集合体 - 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】 背景 公知の型式の動力用原子炉、たとえば米国イリノイ州シ
カゴ近郊のドレスデン（Ｄｒｅｓｄｅｎ　）原子力発電
所で使用している沸騰水型原子炉（Ｂｏｉｌｉｎｇ　Ｗ
ａｔｅｒ　Ｒｅａｃｔｏｒ、ＢνＲ）では、原子炉の炉
心は、多数の燃料集合体を互に間隔をあけて持続核分裂
反応を可能にする配列に並べた構成となっている。

炉心は圧力容器に入れられ、圧力容器中で炉心は、冷却
材と中性子減速材の両方の役目を果たす作動流体、たと
えば軽水中に沈められている。各燃料集合体は、適当な
燃料材料、たとえば酸化ウランまたは酸化プルトニウム
を含み、上部タイプレートと下部タイプレートとの間に
支ｔｊｊされた細長い波頂燃料要素または燃料棒の配列
を、通常は断面がほぼ正方形である着脱可能な管状流れ
チャンネルで囲んでいる。燃料集合体は圧力容器内で、
上部炉心グリッドと下部炉心支持体の間に互に間隔をお
いた配列で支持されている。各燃料集合体の下部タイプ
レートにはノーズピースが形成され、このノーズピース
が支持ソケットに嵌まって加圧冷却材供給室と連通して
いる。ノーズピースには開口が形成され、加圧冷却材は
この開口を通り、燃料集合体流れチャンネルを通って上
向きに流れ、燃料要素から熱を奪う。この型式の代表的
な燃料集合体が、たとえばスミス（１３，Ａ、５ｒＩｌ
ｉｔｌ＋　）らの米国特許第３，６８９，３５８号に示
されている。

燃料要素または燃料棒の例が米国特許第３．３７８．４
５８号に示されている。

動力用原子炉についての詳しい情報は、たとえば「原子
カニ学（Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅ
ｒｉｎｇ　）　ＪＭ、　Ｍエルワキル（ＩＥＩ−Ｗａｋ
ｉｌ）　、マグロ−ヒル・ブック・カンパニー・インコ
ーホレーテッド（ＭｅＧｒａｖ−１１ｉ１１　Ｂｏｏｋ
　Ｃｏｍｐａｎｙ　Ｉｎｃ、　）　、１９６２年に見ら
れる。

代表的な燃料集合体はたとえば、上部タイプレートと下
部タイプレートとの間に支持され、間隔をおいて配置さ
れた燃料棒の配列によって形成され、燃料棒は長さ数フ
ィート、直径１／２インチ程度で、互いに数分の１イン
チの間隔に離されている。燃料棒を通過する冷却材の流
れを適切なものとするには、燃料棒を一定の互に間隔を
おいた関係に保ち、原子炉の運転中に燃料棒が湾曲した
り振動したりするのを防止することが重要である。

この目的のために、複数の燃料棒スペーサが燃料集合体
の長さに沿って間隔をあけて配置されている。このよう
なスペーサがたとえば、マツチ−（Ｂ、Ｍａｔｚｎｅｒ
　）らの米国特許第４，５０８，６７９号に示されてい
る。

代表的なりＷＲでは燃料集合体がたとえばフリッブ（Ｊ
、Ｒ，Ｉ’ｒｌｔｚ　）らの米国特許第３，８０２゜９
９５号に示されているように、互に間隔をあけて配置さ
れている。この結果、燃料集合体の間には、相対的に低
温の水減速材の充填された隙間、すなわち流路が残され
る。したがって、燃料集合体の周囲の燃料棒は燃料の核
分裂をおこしやすい相対的に熱エネルギーの小さな中性
子に暴露され、一方燃料集合体の内側領域の燃料棒は熱
エネルギのもっと高い中性子に暴露される。

またＢＷＲの炉心の上部での沸騰は、燃料集合体の上部
領域での中性子の減速を低減させる。

周囲の燃料棒は、相対的に多量の低エネルギ熱中性子に
暴露されるので、内側領域の燃料棒より相対的に大きな
出力を生成し、したがって熱流束が高くなる傾向がある
。周囲の燃料棒の冷却と燃料集合体を通過する水流の混
合を助長するために、燃料棒スペーサの周囲支持バンド
に、内向きに曲がった流れ偏向タブを設けることができ
る。このようなベーンは、たとえばクリ−ガン（Ｒ，Ｊ
、、Ｃｒｃａｇａｎ　）らの米国特許第４，０６１，５
３６号に示されている。

不均等な減速材対燃料比は、たとえばアンターマイヤー
（Ｓ、Ｕｎｔｅｒｍｙｅｒ　）の米国特許第２，９９８
．３６７号に説明されているように、燃料集合体の下部
（気泡のない）領域にしか延在しない［短縮Ｊ　　（ｐ
ａｒｔ−１ｅｎｇｔｈ　）燃料棒を使用することによっ
て軽減することができる。

各燃料集合体を取り囲む水路に帰因する不均等な中性子
減速と炉心の上部領域での沸騰を軽減するために、１個
以上の燃料棒のかわりに、気泡のない水を燃料集合体の
上部領域まで運搬する水案内管を設けることができる。

このような構造はたとえば、前掲の米国特許第３，８０
２，９９５号およびダンラップ（Ｔ、Ｇ、Ｄｕｎｌａｐ
）らの米国特許第４．４２０，４５８号に開示されてい
る。これら両特許では、水管の直径は燃料棒の直径とほ
ぼ同じである。

大径水管（たとえば４本の燃料棒に置き代わるもの）を
使用する考えも公知でたとえばウェスト（Ｊ、Ｍ、Ｗｅ
ｓｔ）らの米国特許第３，１３２，０７６号（第５図）
およびフレディンＣＢ、Ｐｒｃｄｌｎ）の米国特許第３
．８０８，０９８号に示されている。

しかしこのような大径水管の使用によって、従来技術で
は未処理の解決もされていない問題が生じる。このよう
な大径水管はその性質上（小径の燃料棒と比べて）極め
て堅固である。したがってこのような大径木管を下部タ
イプレートに固着すると、大径水管は燃料棒スペーサの
通路を通って燃料集合体を横切る比較的堅固な部材とな
る。

燃料集合体に地震の際のような横方向の荷重がかかると
、一般に、燃料集合体の下部タイプレートとノーズピー
スはその支持ソケットに着座したま＼だが、燃料集合体
の上部は横方向のずれをこうむると仮定される。このよ
うな場合、比較的固い大径水管によって、燃料棒スペー
サにスペーサ（特に最も下のスペーサ）の能力を超えた
横方向の荷重がかかる。

本発明の目的は、核燃料集合体に大径木管を使用する実
用的な構造物を提供することにある。

別の目的は、中性子の減速を均等にし、熱伝達を改善し
、冷却材の圧力降下を低減させる優れた核燃料集合体で
ある。

さらに別の目的は、燃料棒スペーサに過剰な横方向の荷
重がかかるのを防止する大径水管装着構造物である。

概要 本発明のこれらの、そして他の目的は、燃料集合体の下
部タイプレートに大径水管を装着するための、細長く比
較的可撓性の大径水管装着部材を使用することによって
達成される。この装着部材を設けることで、燃料棒スペ
ーサに過剰な力をかけることなく、大径水管の上端の横
方向のずれが許容される。大径水管には各スペーサの上
下で半径方向に突出するラグを取り付けて、スペーサを
その軸線方向位置に保つ。

一実施の態様では、装着部材の下端が下部タイプレート
に固定され、大径水管が燃料領域の頂部または頂部付近
で終端し、上部タイプレートの大径水管より上の領域が
開放領域となって冷却材の圧力降下を低減している。

別の実施の態様では、大径水管が上部タイプレートと下
部タイプレートとの間に支持される。この実施の態様の
可撓性装着部材は管形状で燃料集合体の底部付近に開口
を有し、サブクールされた水がこれらの開口から取り入
れられ大径水管内を上向きに流れ、大径水管は燃料領域
の頂部または頂部付近に水の流出開口を存する。大径水
管の頂部に取り付けられた小径の上部支持部材、すなわ
ち延長部は、上部タイプレートの支持空所に係合する。

他の特徴には、冷却材の圧力降下を小さくするためにフ
ェルール型の燃料棒スペーサを使用すること、冷却材を
混合し周囲の燃料棒の表面からの熱伝達を改善するため
にスペーサの周囲支持バンドに冷却材の流れ偏向タブを
設けること。そして減速材対燃料比を均等にし燃料集合
体を通過する際の冷却材の圧力降下を小さくする短縮燃
料棒を用いることが挙げられる。

具体的構成 第１図に示すように、燃料集合体２１は、複数体の燃料
棒２２が互に間隔をあけて上部タイプレート２３と下部
タイプレート２４との間に支持された構成である。（具
体的には８×８の配列であるが、図示の都合上、そのう
ち数本の燃料棒２２のみを示しである。）燃料棒２２は
複数の燃料棒スペーサ２６（第１図にはそのうち１つだ
けを示す）を貫通し、燃料棒スペーサ２６は細長い燃料
棒２２を互に間隔をあけて保持するとともに横方向の振
動を防止する中間支持部をなす。

各燃料棒２２は、核燃料２７のカラムの入った細長い管
から形成されている。燃料棒の上端のプレナム内には、
ばね２５が入っていて、燃料カラムを所定位置に保って
いる。燃料棒２２は上部端栓２８と下部端栓２９とでシ
ールされている。下部端栓２９には、下部タイプレート
２４の空所３１への心合わせと支持の目的でテーバ部が
設けられている。上部端栓２８には延長部３２が形成さ
れ、その上端が上部タイプレート２３の支持空所内に嵌
まる。

下部タイプレート２４の支持空所３１の数個（たとえば
周囲の空所から選んだ空所）にはねじが切ってあり、ね
じ切りした端栓シャンク２９′を有するタイ燃料棒２２
′の端栓を受けとめる。

これらの同じ燃料棒の端栓２８の延長部３２′は細長く
なって上部タイプレート２３の空所を貫通し、やはりね
じが切ってあり止めナツト３３が嵌っている。延長部３
２の上端栓２８と上部タイプレート２３の間には伸縮ば
ね３４が嵌まっている。

このようにして、上部および下部タイプレートと燃料棒
を一体構造に形成する。

燃料集合体２１はさらに両端の開口した薄壁の管状流路
チャンネル３６を備え、このチャンネル３６は断面が実
質的に正方形で、上部タイプレート２３および下部タイ
プレート２４とスペーサ２６の外側に滑り嵌めできる寸
法としてあり、したがってチャンネル３６は容易に着脱
できる。チャンネル３６の頂部の隅に固定したタブ３７
を介して、チャンネル３６が上部タイプレート２３の支
柱３８にねじ３９で締結される。チャンネル３６が下部
タイプレート２４に固定されていないので、燃料集合体
２１の上端が動いたときに、チャンネル３６の上端は下
部タイプレート２４に関して自由に動く。

下部タイプレート２４には下向きに延在するノーズピー
ス４１が形成され、ノーズピース４１は先細形状で燃料
集合体支持ソケット（図示せず）に係合する。ノーズピ
ース４１の下端には（冷却材／減速材としての）加圧水
が流入する開口４２が形成しであるので、加圧水が燃料
棒の間を上向きに流れる。

燃料棒スペーサ２６は、前掲の米国特許第４゜５０８．
６７９号に詳しく図示、説明されているように、冷却材
の圧力降下が小さいので、管状フェルール型とするのが
好ましい。さらにスペーサ２６の周囲の支持バンド４４
には、上向きに延在し内向きに曲がった冷却材の流れ偏
向タブ４６を形成するのが有利である（第９図も参照）
。この流れ偏向タブ４６は、流れチャンネル３６の内面
に沿って上向きに流れる相対的に低温の水を内向きに外
側、すなわち周囲の燃料棒２２の表面へ向けてそらせる
傾向がある。この偏流により燃料棒の冷却および燃料棒
からの熱伝達を促進し、熱限界を超えることなく燃料棒
から多量の熱を生成することができる。

中性子減速を均等にするため、燃料集合体２１には、比
較的低温の水を燃料集合体の中央領域を通って上方に運
ぶ大径の水管４７が装着されている。第１図に示すよう
に（第９図も参照）、大径水管４７は燃料棒４本分の空
間を占める。さきに簡単に説明したように、大径水管を
用いる際には、たとえば地震の際のように燃料集合体２
１が横方向にずれるときに、大径水管によってスペーサ
に過大な荷重がかかるのを防止する装着構造物を設ける
ことが問題になる。

本発明の大径水管装着構造物について説明する前に、こ
の聞届をさらに論じるためにＴ４２図に言及する。第２
図は大径水管４７１が下部タイプレート２４１にしっか
り固定され、しかも下部タイプレート２４１から距ｆ４
　Ｌ　Ｍれたスペーサ２６１を貫通した配置を線図的に
示す。

これらの構成部品をその一部に含む燃料集合体の」１端
が横方向にずれ、大径水管４７１が中心線から距離ｄ（
スペーサ２６１の軸線方向中心線にて７１１１＋定）右
にずれると、大径水管は角度Ａ撓み、その結果スペーサ
２６１に力Ｆ１がかかる。

その結果生じるスペーサの側面荷重Ｆ１は次の関係式で
与えられる。

Ｌ３　　　　　　　　　　２ ここで、 Ｅ＝水管４７１の弾性率、 ■−水管４７１の断面モジュラス、 Ｌ−タイプレート２４１からスペーサ２６１の軸線方向
中心線までの距離、 ｄ−水管４７１の標準中心線からの横方向のずれ（最も
下のスペーサ２６１の軸線方向中心線にて測定）、 Ａ＝撓みの角度。

ジルコニウム合金から形成され、外径約１．３５インチ
（３，４ｃｍ）、肉厚約０．０４インチ（１ｍｍ）の大
径水管４７１では、距ｉｖＬが約２０インチ（５０，８
ｃｍ）で撓みｄが約０．５インチ（１，３ｃｍ）である
と、スペーサ側面荷重Ｆ１が約１６０ポンド（７３ｋｇ
）となる。この値は、最大で１５ポンド（６，８ｋｇ）
程度である。スペーサ２６１の標準設計能力をはるかに
超えている。

このような過大な荷重がスペーサ２６にかかるのを防ぐ
ため、本発明では第１図に示し、第３図でさらに詳細に
示す比較的可撓性の装着部材４８を用いて、大径水管４
７を下部タイプレート２４に取り付ける。この実施の態
様では、装着部材４８は拡径した、すなわちフランジ付
の下端部分４９を有する棒の形状であり、この下端部分
４９の下端はテーパがつけてあり、下部タイプレート２
４の同様のテーパ付きの空所５０に嵌まる。フランジ付
下端部分４９を穴あけ、ねじ切りし、ここにねじ５２を
ねじ込むことにより装着部材４８をタイプレート２４に
固定する。

装着部材４８の上端には、上部フランジ付部分５３が形
成され、フランジ付部分５３の上側外面は大径水管４７
の下端を受けとめるよう機械加工され、大径水管４７に
溶接などにより取り付けられる。フランジ付部分５３に
は、水管４７内に水を導く通路５４が形成されている。

フランジ付部分５３の下側外面は下向きに延在する管状
スカート５６を受けとめるよう機械加工され、スカート
５６に溶接などにより取り付けられる。スカート５６を
設けることで、相対的に水温が低い燃料集合体の底部付
近の水だけを大径水管４７内に確実に取り入れる。

水管４７には、各スペーサ２６の軸線方向の位置で、半
径方向に突出する１対のラグ５７を間隔をあけて取りつ
け、これらのラグによりスペーサ２６の軸線方向の動き
を制限し、こうしてスペーサ２６を軸線方向の適切な（
１″！、置に保持する。（スペーサ２６の水管４７への
取りつけおよび拘束状態については以下に詳細に説明す
る。）第１図に示すように、大径水管４７は燃料棒２２
内の燃料２７の頂部付近までしか延在しない。

この点より」下側では、さらに中性子を減速するための
気泡の無い水か不要なためである。また第４図に示すよ
うに、大径水管４７に置きかえられた４本の燃料棒に必
要となるはずだったウェブとボスを上部タイプレート２
３から取り除き、燃料集合体からスチームと水を排出す
る大きな開口５８を形成しである。水管４７が燃料カラ
ムの頂部で終端していることと上部タイプレートの開口
５８は両方とも、冷却材が燃料集合体２１を通過する際
の冷却材の圧力降下を小さくするのに寄与する。

第５図は、スペーサ２６に過大な横方向の力がか＼るの
を防ぐ可撓性装着部材４８の作用を説明する略図である
。装着部材４８は水管４７よりはるかに容易に曲がるよ
う設計されているので、装着部材４８が曲げ荷重のはゾ
すべてを受は持つと想定できる。

その結果生じるスペーサへの側面荷重Ｆ２は次の関係式
で与えられる。

ｄ−ＬＩ　　Ａ ここで Ｅ−装着部材４８の弾性率、 Ｉ−装着部材４８の断面モジュラス、 ｄ−たとえば地震の際に生じると仮定された、水管４７
の標準中心線からの横方向のずれ（最も下のスペーサ２
６の軸線方向の中心線にて測定）、 Ｌｌ　＋Ｌ２−下２−イブレート２４からスペーサ２６
の軸線方向中心線までの距 離、 Ｌ２−可撓性装着部材４８の長さ、 Ａ　−撓みの角度。

この関係式を用いて、装着部材４８の種々の部材、直径
および長さの組合せについて評価して、スペーサへの横
方向の力Ｆ２を適当に制限する実際的な組合せを決定で
きる。たとえばジルコニウム合金製の装着部材４８を直
径約０．２５インチ（０，６ｃｍ）、長さ約５インチ（
１２，７ｃｍ）に形成する組合せが実用的である。ずれ
ｄが０，５インチ（１，２７ｃｍ）であると仮定すると
、スペーサ２６への横方向の力は約５ポンド（２，２７
ｋｇ）に制限され、これは十分スペーサの設計限度の範
囲内である。

第６図には水管装着部材の別の形状を示す。この実施の
態様では、可撓性装着部材４８１は管状形状で、その下
端にはテーバのついた端栓４９１が取りつけられ、端栓
４９１はねじ５２により下部タイプレート２４に固定さ
れている。装着部材４８１の上端には異径接合部４Ａ’
　５３１が固定され、一方異径接合部材５３１は上端で
大径水管４７に溶接などにより固着されている。

装着部月４８１の下端には、装置ｇ部材４８１の内部、
そしてそこから通路６１を経て大径水管４７へと冷却材
を取り込むための１夏数の穴５９が形成されている。設
計限度内のスペーサ側面荷重を得るだめの実際的な直径
、肉厚および長さは、さきに説明した関係式（２）を用
いて決定することができる。たとえばジルコニウム合金
製の管状製心部材４８１を外径約０．６０インチ（１，
５ｃｍ）、肉厚約０．０３インチ（０，７６＋＋＋＋＋
＋）、長さ１５インチ（３８ｃｍ）程度に形成すること
ができる。

第７図に、本発明の大径水管支持構造物の別の実施の態
様を示し、その細部を第８Ａおよび８Ｂ図に示す。（こ
れらの図中の部品でこれまでの図に示した部品と同様の
ものには同じ参照番号がつけである。） この実施の態様の燃料集合体２１１は、大径水管４７１
の装着構造物以外は、これまで説明してきた第１図の燃
料集合体２１と同様である。水管４７１はその下端が（
第８Ｂ図参照）、下部タイプレート２４１上に、さきに
説明した第６図の装着部材４８１と形状と構造の類似し
た管状可撓性支持部材４８２によって支持されている。

相違点は、下部タイプレートにねじで固定するかわりに
、この実施の態様の下部端栓４９２には細長い下向きに
延在するシャンク６２を形成し、このシャンク６２を下
部タイプレート２４１の縦長な嵌合空所６３に嵌める点
である。シャンク６２をたとえば断面が正方形とし、空
所６３を対応する形状とし、こうして前掲の米国特許第
３．８０２．９９５号に詳細に説明しであるように、ス
ペーサ保持ラグ５７をスペーサ２６から外すおそれのあ
る水管の回転を防止する。シャンク６２と空所６３は、
燃料棒２２の下部端栓のシャンクに比べて長く伸ばし、
前掲の米国特許第４，４２０，４５８号に詳しく説明し
であるように燃料棒に関して軸線方向の膨張に差がある
場合に、下部タイプレート２４１から外れるのを防止す
る。

支持部材４８２は下端が端栓４９２に固定されており、
上端が異径接合部５３１を介して大径水管４７１に固定
されており、−刃穴５９と通路６１が水の木管４７１へ
の入口となっている。

可撓性支持部材４８２の実際的な設計（すなわち選んだ
材料に応じた支持部材の直径、肉厚および長さ）は、上
述の関係式（２）を用いて決めることができる。実用例
では、支持部材４８２をジルコニウム合金から、外径約
０，６０インチ（１゜５ｃｍ）、肉厚約０．０３インチ
（０，７６ｍｍ）、長さ約１５インチ（３８ｃｍ）に形
成する。

ｍ　ｇ　Ａ図に示すように、大径水管４７１は燃料２７
の頂部の周辺で終端しく第７図）、その上端は移行部６
４を含む上部支持部材６７に取り付けられ、水管４７１
はこの移行部６４にたとえば溶接によって固着されてい
る。水管４７１の上端には、燃料２７の上端付近の水管
内を流れる水の出口となる度数の穴６６が形成されてい
る。これは燃料２７より上では中性子をさらに減速する
必要がなく、この高さで大径水管４７１が終端すると冷
却材の圧力降下が小さくなるからである。

移行部６４の上端には上部支持部材、すなわち延長部６
７が固着されている。この延長部６７は、好ましくはジ
ルコニウム合金から形成され、燃料棒２２または支持部
材４８２と同様な直径の管状部落として示しである。（
延長管６７の穴６８は管の内外の圧力差を除くためであ
る。）延長部６７の上端に嵌まった端栓６９には、上部
タイプレート２３１の支持空所を貫通する細長いシャン
ク７１が形成されている。シャンク７１には、端栓６９
と上部タイプレート２３１の間に、伸縮ばね３４１が嵌
まっている。シャンク７１は上部タイプレート２３１よ
り上に延在し、燃料棒に関して膨張に差がある場合に上
部タイプレートから外れるのを防止し、また前掲の米国
特許第４，４２０゜４５８号に説明されているようにば
ね３４１は巻き間隔を狭くして水管の上向きの移動を制
限するのがよい。

第７図の大径水管の実施の態様の（第１図の実施の態様
と比べての利点は、この大径木管組立体を下部タイプレ
ート２４１の下側での操作なしで組み込んだり取り外し
たりできることにある。

第７図には短縮長さの燃料棒２２１の使用も示しである
。シールした燃料棒２２１は、標準、すなわち全長の燃
料棒の長さの約１／３から約２／３、好ましくは約半分
とするのがよい。短縮燃料棒２２１を燃料集合体２１１
に固定するには、その下部端栓２９１のシャンクをねじ
切りして、下部タイプレート２４１のねじ切りした支持
空所にねじ込めばよい。確実にしっかり係合させるには
、これらのねじにテーバをつける。

第９図はスペーサ２６の（一部を省略した）平面図で、
とりわけ短縮燃料棒２２１の好適な半径方向の位置を示
す。短縮燃料棒２２１を周囲の燃料棒の内側に配置する
のが好ましい。図示の例では、４本の短縮燃料棒２２１
が四隅の燃料棒２２の１列内側に配置しである。

短縮燃料棒には、前掲の米国特許第２，９９８゜３６７
号にさらに詳しく説明されているような利点がある。燃
料集合体の上部での冷却材の流れ面積が大きくなると、
冷却材の圧力降下が小さくなる。コールド停止反応度（
ｃｏｌｄ　ｓｈｕｔｄｏｗｍ　ｒｅａｃｔｉｖｉａ’）
がピークを示す燃料集合体上部の燃料の量が少なくなる
と、コールド停止反応度の余裕が増大する。

第９図に示す別の改良点は、冷却材の流れ偏向タブ４６
と、大径水管４７／４７１を収容するよう変形したスペ
ーサ２６とにある。（第９図には、スペーサ２６を形成
するフェルール５１の数個のみを簡略化して示す。この
ようなスペーサのさらに完全な説明やその細部について
は、前掲の米国特許第４，５０８．６７９号を参照され
たい。）大径水管４７を収容するために、スペーサ２６
の中央の４つのフェルールを外しである。お＼よそＭ字
形の断面形状に形成され、フェルールの全長にわたって
延在する１対のストラップ７２のそれぞれが、水管４７
を取り囲んで互に間隔をあけて配置された１対のフェル
ール５１の一方に（溶接などによって）周行されている
。ストラップ７２はいくつかの役割を果たす。ストラッ
プ７２はスペーサ２６を補強する。ストラップ７２は比
較的堅固なストッパとして水管４７を横方向に位置決め
し、ストラップ７２の１個はスペーサ保持ラグ５７と協
働してスペーサ２６を軸線方向の適切な位置に保つ。

後者の機能を説明するために、保持ラグ５７をストラッ
プ７２間の第１半径方向位置７３に破線で示す。この半
径方向位置では、水管４７を、スペーサ２６が１対の保
持ラグ５７の間に来るまで、スペーサ２６に通すことが
できる（たとえば第３図参照）。この軸線方向の位置に
達したら、ストラップ７２の１つが１対のラグ５７の間
に来るまで水管４７とスペーサ２６を互に回転させる（
４５°）。この半径方向の位置７４では、ラグ５７がス
トラップ７２と係合してスペーサ２６の軸線方向のずれ
を制限する。

第１図の実施の態様では、固定ねじ５２を締めることに
より水管４７をそのスペーサ保持位置に固定する。第７
図の実施の態様では、水管４７１の所定形状の端栓シャ
ンク６２（第８Ｂ図）を下部タイプレート２４１の同形
の空所６３に挿入することによって、水管４７１の回転
を防止する。

ストラップ７２の反対側には別の１対のストラップ７６
（おおよそＵ字形状）が隣接したフェルール５１間に固
定されている。各ストラップ７６には適当なばね部材７
７が取り付けられ、水管４７をストラップ７２と接触状
態に保持することによって振動を防止している。

以上説明したように、本発明の改良した核燃料集合体は
、大径水管を用いるだめの実用的な構造物を存する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施の態様の大径水管支持構造物
を有する燃料集合体の縦断面図、第２図は、大径水管か
ら燃料棒スペーサにか＼る横方向の力の略図、 第３図は、第１図の実施の態様の大径水管装着構造物を
一部断面にて示す正面図、 第４図は、第１図の燃料集合体の上部タイプレートの平
面図、 第５図は、燃料棒スペーサにかかる横方向の力の低減を
説明する、本発明の大径水管装着構造物の略図、 第６図は、第１図の実施の態様の大径水管装着構造物の
別の例を一部断面にて示す正面図、第７図は、本発明の
別の実施の態様の大径水管装着構造物を有する燃料集合
体の縦断面図、第８Ａおよび８Ｂ図はともに、第７図の
実施の態様の大径水管装着構造物を一部断面にて示す正
面図、そして 第９図は大径水管を収容するよう変形した燃料棒スペー
サの平面図である。 符号の説明： ２１・・・燃料集合体、２２・・・燃料棒、２３・・・
上部タイプレート、 ２４・・・下部タイプレート、 ２６・・・燃料棒スペーサ、２７・・・核燃料、２８・
・・上部端栓、２９・・・下部端栓、３１・・・空所３
４・・・ばね、３６・・・管状流路チャンネル、４１・
・・ノーズピース、４４・・・支持バンド、４６・・・
流れ偏向タブ、４７・・・大径水管、４８・・・装着部
祠、４９・・・下端部分、５０・・・空所、５２・・・
ねじ、５３・・・異径接合部材、５４・・・通路、５６
・・・管状スカート、５７・・・ラグ、５８・・・開口
、５９・・・穴、６１・・・通路、６２・・・シャンク
、６３・・・空所、６４・・・移行部、６６・・・穴、
６７・・・延長管、６８・・・穴、６９・・・端栓、７
１・・・シャンク。 Ｒ６，２ Ｆ／θ４ ｔ／に、５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、それぞれに核燃料のカラムが入った複数の細長い燃
   料棒、 上記燃料棒の下端と係合する下部タイプレートを含み、
   上記燃料棒を互に間隔をおいた配列で保持するための複
   数の支持位置を与える支持手段、上記下部タイプレート
   から延在し冷却材流入室を形成するノーズピース、 燃料集合体内を上向きに延在し、上記燃料棒複数本分の
   空間を占有し、下端に冷却材流入用の開口を、そして上
   端に冷却材流出用の開口を有する大径の細長い冷却材案
   内管、 上記燃料棒の上端と下端の軸線方向の中間に位置して上
   記燃料棒および上記冷却材案内管を横方向に支持する少
   なくとも１個のスペーサ、そして上記冷却材案内管用の
   装着部材を備え、 上記装着部材の下端が上記下部タイプレートに係合し、
   上記装着部材の上端が上記冷却材案内管の下端に固定さ
   れ、上記装着部材を上記大径冷却材案内管と比べて相対
   的に可撓性とし、これにより上記大径冷却材案内管の上
   端が横方向にずれたとき、過大な横方向の力が上記スペ
   ーサにかかるのを防止したことを特徴とする原子炉用燃
   料集合体。 ２、上記装着部材に形成された拡径テーパ付き下端部が
   、上記下部タイプレートに設けたテーパ付き支持空所に
   係合しそこにねじ止めされた特許請求の範囲第１項記載
   の燃料集合体。 ３、上記装着部材に形成された拡径上端部が上記冷却材
   案内管の下端に固定され、上記拡径上端部には冷却材を
   上記冷却材案内管に取り入れるための少なくとも１個の
   通路が形成された特許請求の範囲第１項記載の燃料集合
   体。 ４、上記装着部材の上記拡径上端部に固定された管状ス
   カートが上記装着部材のまわりに下向きに延在し、これ
   により上記燃料集合体の下端付近の冷却材のみを上記冷
   却材案内管に取り入れる特許請求の範囲第３項記載の燃
   料集合体。 ５、上記冷却材案内管の上端が開放しており、上記燃料
   棒内の燃料の頂部付近まで延在している特許請求の範囲
   第１項記載の燃料集合体。 ６、上記装着部材が直径約０．２５インチ（０．６ｃｍ
   ）、長さ約５インチ（１２．７ｃｍ）のジルコニウム合
   金製の棒の形状である特許請求の範囲第１項記載の燃料
   集合体。 ７、上記装着部材が外径約０．６０インチ（１．５ｃｍ
   ）、肉厚約０．０３インチ（０．７６ｍｍ）、長さ約１
   ５インチ（３８ｃｍ）の管状装着部材で、上記管状装着
   部材の下端付近に、冷却材を装着部材内へ、そしてそこ
   から上記大径冷却材案内管へと取り入れる複数の穴が形
   成されている特許請求の範囲第１項記載の燃料集合体。 ８、上記燃料棒の上端と係合する上部タイプレートとこ
   の上部タイプレートに上記大径冷却材案内管の上方であ
   けた大きな開口とを備え、上記開口の面積が少なくとも
   上記大径冷却材案内管の断面積に等しい特許請求の範囲
   第１項記載の燃料集合体。 ９、上記燃料棒の上端と係合する上部タイプレートと上
   記冷却材案内管の上部支持部材とを備え、上記上部支持
   部材は上端が上記上部タイプレートと係合し、下端が上
   記冷却材案内管の上端に固定された特許請求の範囲第１
   項記載の燃料集合体。 １０、上記冷却材案内管が上記燃料棒内の燃料の上端付
   近で終端し、上記上部支持部材の直径が上記冷却材案内
   管の直径より著しく小さい特許請求の範囲第９項記載の
   燃料集合体。 １１、上記冷却案内管の上端に固定された上記上部支持
   部材の下端に異径接合部材が、上記上部支持部材の上端
   に端栓が設けられ、上記端栓に小径の延長シャンクが形
   成され、伸縮ばねが上記延長シャンクに上記端栓の下端
   と上記上部タイプレートとの間で装着され、複数の穴が
   上記冷却材案内管の上端部に上記燃料棒内の燃料の上端
   付近の高さであけられた特許請求の範囲第１０項記載の
   燃料集合体。 １２、上記冷却材案内管の上記装着部材が 直径が上記冷却材案内管の直径より著しく小さい管状部
   材、 上端が上記冷却材案内管の下端に、そして下端が上記管
   状部材に固定された異径接合部材、上記管状部材の下端
   に固定され、上記下部タイプレートと係合する端栓を備
   え、 上記端栓に形成された円形以外の断面形状の細長い延長
   シャンクが上記下部タイプレートの係合空所に嵌まり、
   これにより上記装着部材と上記冷却材案内管が所定の半
   径方向の位置から回転するのを防止し、 冷却材を上記管状部材に導入するための複数の穴が上記
   管状部材の下端部にあけられ、 上記管状部材から上記冷却材案内管に冷却材を通過させ
   るための軸線方向延在通路が上記異径接合部材に形成さ
   れた特許請求の範囲第１１項記載の燃料集合体。 １３、１対の半径方向に突出するスペーサ保持ラグが上
   記スペーサの上下で互に軸線方向に間隔をあけて上記冷
   却材案内管に固着され、これにより上記冷却材案内管が
   上記所定の半径方向位置にあるとき上記スペーサの軸線
   方向のずれを制限する特許請求の範囲第１２項記載の燃
   料集合体。 １４、１対の半径方向に突出するスペーサ保持ラグが上
   記スペーサの上下で互に軸線方向に間隔をあけて上記冷
   却材案内管に固着され、これにより上記冷却材案内管が
   上記所定の半径方向位置にあるとき上記スペーサの軸線
   方向のずれを制限する特許請求の範囲第１項記載の燃料
   集合体。 １５、上記スペーサが上向きに延在し内向きに曲がった
   冷却材流れ偏向タブが形成された周囲支持バンドを有す
   るフェルール型スペーサである特許請求の範囲第１項記
   載の燃料集合体。 １６、上記下部タイプレートに装着された、標準長さの
   燃料棒の１／３−２／３の長さの少なくとも１本の短縮
   燃料棒を備える特許請求の範囲第１項記載の燃料集合体
   。 １７、上記短縮燃料棒の長さが標準長さの燃料棒の長さ
   の約１／２である特許請求の範囲第１６項記載の燃料集
   合体。 １８、４本の短縮燃料棒それぞれが上記燃料集合体の四
   隅の燃料棒から１列内側の燃料棒位置に位置する特許請
   求の範囲第１６項記載の燃料集合体。 １９、下部タイプレートに装着された複数の燃料棒と、
   上記燃料棒の上端と下端との中間に配置されたスペーサ
   を備えた核燃料集合体において、上記燃料棒の直径の２
   倍以上の直径を有する大径冷却材案内管を上記下部タイ
   プレートに装着する構造物であって、 上記下部タイプレートと上記冷却材案内管の下端との間
   の細長い装着部材と、 上記装着部材の下端を上記下部タイプレートに着脱可能
   に固定する手段と、 上記冷却材案内管の下端に固定された、上記装着部材の
   上端の異径接合手段とからなり、 上記異径接合手段には冷却材を上記冷却材案内管内に取
   り入れるための少なくとも１つの冷却材通路が設けられ
   、 上記装着部材の長さ、材料、弾性率および断面モジュラ
   スを、上記装着部材が上記冷却材案内管と比べて相対的
   に可撓性となるよう選び、これにより上記冷却材案内管
   の上部が横方向にずれた場合に上記スペーサに過大な横
   方向の力がかかるのを防止する大径冷却材案内管の装着
   構造物。 ２０、下部タイプレートと上部タイプレートとの間に支
   持された複数の燃料棒を備え、上記下部タイプレートと
   上部タイプレートとの中間に配置された少なくとも１個
   のスペーサを有する核燃料集合体において、 上記燃料棒の直径の２倍以上の直径を有する大径冷却材
   案内管を上記下部タイプレートに装着する構造物であっ
   て、 上記冷却材案内管の上端に固定され、上記上部タイプレ
   ートの支持空所に係合する延長シャンクを有する上部支
   持部材と、 上記下部タイプレートと上記冷却材案内管の下端との間
   の細長い装着部材と、 上記装着部材の下端に設けられ、上記下部タイプレート
   の支持空所に係合する手段と、 上記冷却材案内管の下端に固定された、上記装着部材の
   上端の異径接合手段とからなり、 上記異径接合手段には冷却材を上記冷却材案内管内に取
   り入れるための少なくとも１つの冷却材通路が設けられ
   、 上記装着部材の長さ、材料、弾性率および断面モジュラ
   スを、上記装着部材が上記冷却材案内管と比べて相対的
   に可撓性となるよう選び、これにより上記冷却材案内管
   の上部が横方向にずれた場合に上記スペーサに過大な横
   方向の力がかかるのを防止する大径冷却材案内管の装着
   構造物。