JPS63261191A - 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】 発明の背景 本発明は原子炉内の燃料束用のチャネルに関し、特に底
部の厚肉断面から頂部の薄肉断面に至るまでテーバをイ
Ｎ１けたフローチャネルを開示する。このチャネルはそ
れと一体の複数のフロートリッパ（Ｎｏｗ　ｔｒｉｐｐ
ｅｒ　：流れ転向手段）を備えつる。これらのフロート
リッパは前記テーパと共に熱性能を最適にするように作
用することか好ましい。

先行技術の要約 燃料を装填された時の沸騰水型原子炉内には核分裂性物
質が存在し、一定数の中性子を放出しうる。寄生的中性
子吸収を抑止することは先行技術において公知である。

簡単に述べると、中性子は核分裂によって高速で放出さ
れ、水によって低速に減速され、その際核分裂の連鎖反
応を起こしつる。このような原子炉内で用いる金属製チ
ャネルは寄生的に中性子を吸収する。

原子炉のＦｌｉｌ＋御は通例このようなチャネルの外側
で生ずる。原子炉制御を最適にするため、チャネルは平
らな側部を持つように形成される。これらの側部はｆ１
□ｊ制御棒の形に適合する。

チャネルはまた、水を蒸気発生棒の周囲の予想しうる流
路に局限するためのものでもある。蒸気はこのようなチ
ャネルの内部で発生する。

残念ながら、原丁・炉内に予想しうる水流を確保するた
め、チャネルの内側と外側間に圧力差が存在する。

チャネルの内部は、支持板と先端片と下側結合板とを経
て給水室と連通ずる。チャネルは先端片と下側結合板か
ら上方に上側炉心格子へと延在する。水はチャネルの内
側で燃料棒の周囲を流れそして蒸気を発生ずる。

チャネル外側は差圧環境となる。通例、水はチャネルの
底部で転向してチャネル相互間の隙間に達する。この水
は低圧である。

平面状のチャネル壁はコ−すすなわち角部で連結され、
圧力／？−に応し；て膨出しがちである。この膨出の傾
向（は、熱効果と放射とによってさらにひどくなる。

寄生的中性子吸収を最少にするため、このようなチャネ
ルは通例、ジルカロイとして知られる合金で作られ、原
子炉環境での腐食とたわみを防ぐように熱処理される。

ジルカロイは少量の鉄ど錫と他の合金用金属とを含有す
るジルコニウムの合金である。

従来このようなチャネルは厚さか均等の構造とされ、圧
力差に耐えるのに十分な量の金属で作られた。こうした
チャネルは、２枚の板側を曲げてＵ形半分とし次いで両
半分を一体に溶接することによって製造される。

このようなチャネルの補強は公知であるが、先端片近辺
とチャネル内の燃料棒用の下側結合板近辺のチャネル部
分に限られていた。チャネルの補強は従来、中性子吸収
を減らしたり中性子減速材の排除を減らず必要性と関連
することではなかった。例えば、ヴイーニア（Ｖｃｎｉ
ｃｒ）等の米国特許０ｒ３７１５２７４号とメツオード
（Ｍｃｒｆ’ｏｒｄ　）等の米国特許第３６９７３７６
号を参照されたい。

チャネル内側の冷却材流は蒸気と水の混合物からなり、
チャネルの内面に一層の水が接し、また各燃料棒の表面
に一層の水が接する。チャネルの底部には蒸気か存在せ
ず、水がチャネル内側の燃料棒間の全域に充満する。燃
料棒によって発生する蒸気は利用可能空間の一部を満た
し、その充満空間部は、蒸気がチャネル内を」１昇する
につれて増大する。燃料棒に接する水の層の厚さは減少
する。もし燃料棒に接する水の厚さが過少になれば、過
熱と熱的不安定が生じつる。水はまた、燃料束を囲むチ
ャネルの内面に接する層をなして流れる。

しかし、燃料棒と異なり、チャネルは加熱されないので
、その結果、チャネル内面に接する水の層は厚いままと
なり、そして燃料束出力、燃料束内への流量およびチャ
ネル内の高さに比較的無関係である。

既に先行技術において示唆されているように、チャネル
の内側にフロートリッパを設けることにより、チャネル
壁面−にを流れる水を燃料棒の方へそらしうる。残念な
がら、従来のこのようなＩ・リッパは燃料束の挿入を妨
げかつチャネル圧力降下を増すものであり、チャネル内
壁からの突起と固壁への付加物からなるものであった。

二相汽水／水流の圧力降下に対する影響により、チャネ
ル内側の圧力降下は、蒸気ボイドが最も多大となるチャ
ネル頂部近辺で最大となる。原子炉の核安定性と熱安定
性と水圧安定性は複合的に二相対単相圧力降下比の影響
を受（プ、この複合安定性は二相対単相圧力降下比の低
下につれて向」ニする。頂部近くでチャネル内側の流れ
断面積を増すと二相圧力降下が減りそして核・熱・水圧
安定性が高まる。

最近の高出力密度原子炉は特有の問題を有する。

このような原子炉を制御するには可変流量を用いる。燃
料ザイクルの経済性を高めるため、低流量を燃料交換時
にはさまれた運転サイクルの初期に用い、また、高流量
を運転ザイクルの終わり近くで用いる。低流毒時は燃料
棒に接する水の層の厚さが減り、従って、燃料ザイクル
経済性を高めるために減らしうる流れの量に限度がある
。

さらに、最近の原子炉設計では、最大熱中性子束と最大
局所出力はチャネル壁に近接する燃料棒においてピーク
に達する。フロートリッパを利用した場合その効果は−
に記燃料棒に対して最大となる。

原子炉では通例、燃料束の上部における方が底部におけ
るより水の量が少なくそして蒸気の量が多い。この水の
含ｒ４量の差により、原子炉出力は原子炉の底部に向か
って最大になる。低温停止状態中の原子炉は頂部で反応
度が最も高い。これは、出力運転中、原子炉頂部におけ
る多蒸気ボイド域内で燃料燃焼度が比較的低くかつプル
トニウム産出量が比較的多い結果である。出力時の原子
炉の底部に向かって最大となる出力と、低温停止状態の
原子炉の頂部に向かって最大となる中性子束は、チャネ
ル上部の構造材料を減らすことによって改善されうる。

発明の要約 改良チャネルの２つの特徴を開示する。第１の特徴はチ
ャネル上部の平均厚さの減少である。チャネルの上部で
はチャネル側面に作用する圧力差が低いので平均厚さを
減らしうる。この平均厚さの減少により、チャネルの上
部に隣接する水の量が増し、従って、中性子減速が促進
され、蒸気ボイド反応度係数が極めて少なくなり、軸方
向出力分布が平坦になり、そして低２１１停止反応度の
余裕が増大する。厚さの減少によってチャネル内側の流
れ断面積が増すようにすれば、二相圧力降下が減少する
。

チャネルの第２の特徴は、チャネル壁の内面に切削によ
り設けたフロートリッパである。これらのフロートリッ
パはチャネル壁面」−を流れる水をチャネル壁に近接す
る燃料棒の方へそらし、燃料束出力を高めた運転または
冷却制流昂−を減らした運転を可能にする。フロートリ
ッパを設けるために材料を除去することにより、チャネ
ル内側の流れ断面積が拡大し、圧力降下が減少する。

フロートリッパはチャネルの上部で用いられる。

チャネルの下部では水を燃料棒の方へそらす必要はない
。フロートリッパはチャネルの」二部の平均チャネル厚
さの減少に寄与する。

本発明の他の目的と利点 本発明の１」的は平均壁厚を軸方向に沿って変えたチャ
ネルを開示することである。チャネル平均壁厚は、圧力
差が比較的大ぎい原子炉底部における厚い断面から圧力
差が少ない原子炉頂部における薄い断面まで漸減する。

チャネルのこの形状の利点は、原子炉の頂部で水の密度
が最適に高まることである。全出力時のこの北較的高い
水密度は、中性子減速を促進し、従って、燃料束におけ
る核分裳分布を最適にしうる。

本発明の他の目的は、チャネルの頂部に向がって平均内
側寸法か増加する側壁を備えたフローチャネルを開示す
ることである。

本発明のこの特徴の利点は」二部内側に比較的広い断面
を有するフローチャネルが開示されることである。」二
部内側のこの広い断面は二相汽水冷却拐流の圧力降下を
減らず。

本発明の他の［１的はフローｊ・リッパ（流れ転向手段
）を備えたフローチャネルを開示することである。複数
の横溝がチャネルの内壁に切られ、これらの流れ転向ｎ
４は低温チャネルの内面Ｊ二を流れる水の層を受は取り
そしてその水を高温燃料棒の方へ転向させる。燃料棒の
方へ転向する水は、それを要しない加熱されていないチ
ャネルから離れそして高温燃料棒の方へそれて燃料束の
出力性能を高める。同性に、チャネル壁から材料を除去
してフロートリッパを形成する結果としてチャネル平均
厚さの所望漸減が生ずる。

本発明の他の目的は、フロートリッパを、平均壁厚の所
望軸方向変化をもたらすにも役立つように用いることで
ある。

先行技術において、フロートリッパは非原子力用として
利用され、チャネル内面から突出した帯状材の形態をな
していた。このようなフロートリッパは、核燃料束を囲
むチャネルでは用いられなかった。それは次の３つの理
由による。（１）突出材は中性子を吸収し原子炉の効率
を下げる。

（２）突出材は、冷却拐流に利用しうる断面積を減らし
、燃料束における圧力降下を増す。（３）突出材はチャ
ネル内への燃料棒束の挿入を妨げる。

本発明では、フロートリッパはチャネル壁の内面から祠
料を除去することによって形成され、先行技術のフロー
トリッパの３つの欠点は回避される。材料を追加する変
わりに除去することにより、中性子の寄生的捕獲か減り
、冷却材温の断面積が増しそして燃料棒のチャネル内へ
の挿入の妨げか無くなる。

本発明の他の（り点は、フロートリッパが少流量時に最
も有効であることである。前述のように、最近の原子炉
設計は広範な流量を利用して原子炉効率を高める。少流
爪時の燃料棒面上の水の層を考慮すると、少流量時の出
力レベルと、流量範囲とに限度がある。フロートリッパ
を用いると流量範囲を拡大しうる。

本発明の他の目的と特徴と利点は、以下の詳述と添イ・
１図面を参照すればさらに明らがとなろう。

概説 ＝　　１２　− 原子炉の以下の概説はヴイーニア（Ｖｃｎｉｃｒ）等の
前記米国特Ｈ′Ｆ第３７１５２７４号から引用したもの
で、本開示に適用しうる。

第１図に例示する水冷、水減速原子炉について本発明を
説明する。この原子炉装置は圧力容器１０を備え、その
中に原子核連鎖反応炉心１１があって、軽水のような冷
却材の中に浸っている。炉心１１は環状シュラウド１２
て囲まれており、複数の交換可能な燃料集合体１３を含
む。これらの燃料集合体は相隔たるように配置され、圧
力容器１０内で上側炉心格子１４と下側炉心支持板１６
の間に支持されている。各燃料集合体には先端片１７が
設けられ、支持板１６における支持ソケットと係合する
。先端片１７の端部は支持板１６を貫いて突出し、複数
の開口を有して冷却材供給室１９と連通ずる。循環ポン
プ１８が供給室１９内の冷却制を加圧し、冷却材は供給
室から先端片１７の開口を通って押し出され燃料集合体
１３内を」〕昇する。その間に冷却制の一部は蒸気に変
わり、その蒸気は分離乾燥装置２０を通ってタービン２
１のような利用装置に達する。復水器２２内で生じた凝
縮水はポンプ２３により圧力容器１０に給水として戻さ
れる。次数の制御棒２４を燃料集合体１３の周りに選択
的に挿入することにより炉心の反応度を制御しうる。複
数の計装容器１５か燃料集合体の間に配置され、その中
に中性子検出器が納められて炉心の出力レベルの監視に
役立つ。

第２図に示したのは燃料集合体１３で、複数の細長い燃
料棒２６を備え、これらの燃料棒は下側結合板２７と」
二側結合板２８との間に支持されている。燃料棒２６は
複数の燃料棒スペーサ２９を貫通しており、これらのス
ペーサは中間支持手段として細長い燃料棒を相隔てて保
持するとともにそれらの横振動を抑制する。

各燃料棒２６は、細長い管１ノ旧こペレット状、粒状、
粉状等の（亥分裂性燃料を上端および下端プラグ３０．
３１で密ｆｔ　したちのである。下端プラグ３１は、下
側結合板２７に形成した支持くぼみ３２にはまって支持
されるようにテーバをつけである。」１端プラグ３０に
は延長部３３か形成され、」二側結合板２８に設けた支
持くぼみ３４とはまり合う。

下側結合板２７の支持くほみ３２の幾つか（例えば、周
縁にあるくぼみの内の選ばれたもの）にはねじ山か形成
され、ねじ（＝Ｉき下端プラグ３１を持つ燃料棒を支承
する。同じ燃料棒の」１端プラグ３０の延長部３３は」
二側結合板２８のくぼみを貫通ずるように延在し、ねじ
山を備えて、雌ねじ付き保持ナツト３５と係合する。こ
うして」二側および下側結合板と燃料棒は一体の構造体
となる。

燃料集合体１３はさらに、前壁を持つ管状フローチャネ
ル３６を含ろ、このチャネルは、断面がほぼ正方形で、
−１−側および下側結合板２７．２８とスペーサ２９に
滑りばめしうるものであるから、着脱が容易である。チ
ャネル３６の」二端に溶接したタブ３７によりチャネル
をボルト３８で燃料束に固定しうる。

下側結合板２７には先端片４１が形成されている。この
先端片は、前述のように、支持板１６（第１図）のソケ
ットで燃料集合体を支持するた−１ａ　　　− めのものである。先端片の端には開口３９があり、加圧
された冷却材がこの開口に入って燃料棒間を上方に流れ
る。

燃料集合体間の空間２５（第１図）における冷却材の沸
騰を防ぐため、各燃料集合体に流入する冷却材の一部（
５〜６％稈度）を、第２図に矢印ＬＦで示すように、燃
料集合体の下側結合板２７とチャネル３６との間から隣
接空間２５へ漏らしてチャネル間にバイパス流を発生さ
せる。

以上が前記米国特許第３７１５２７４号から引用した概
説である。

第２図は本発明の好適実施例を包含するように改変され
た米国特許第３７１５２７４号のチャネルを示す。この
好適実施例は第１３図に示されている。

第３図はチャネル内外間の圧力差分布を示すグラフであ
る。このグラフは尺度が第２図と同程度である。

チャネル内部の水と流体の圧力分布は線１０５で示され
ている。流体がチャネルの長さに沿って上方へ進むにつ
れて流体の圧力が減ることが分かる。チャネルの開いた
頂部において圧力の平衡が生ずる。すなわち、チャネル
内側の圧力とチャネル外側の圧力が等しくなる。

線１０７を参照して、チャネル外側の圧力を分析しうる
。詳述すると、水がチャネルの底部で下側結合板を通り
抜ける時、水は絞られて急速に圧力を失い、位置１０９
に向かって圧力が下がる。

その後、水が」１昇するにつれ、再び圧力が失われる。

水かチャネルの頂部に達すると、１１０て平衡か生ずる
。

第４図を参照して、チャネルの平らな側壁か圧力に応じ
て膨出しかちであると既に指摘したことを想起されたい
。この膨出は均等厚さのチャネルに関して予想しうる。

詳述すると、厚さ０．０８０インチのジルカロイで作っ
た均一側壁を有し、長さ１６０インチで５．２８インチ
平方の第４図と第２図のチャネルについて、たわみかプ
ロットされている。最大たわみがチャネルの底から４０
インチと６０インチの間の範囲で生ずることがわかる。

その後、たわみは約１６０インチのチャネル全高に向が
って急減する。

前述のように、本発明はテーパ（＝ｌきチャネルを提供
する。詳述すると、このチャネルは底部における壁厚の
大きな断面から頂部における壁厚の小さな断面までテー
パが付いている。簡単に述べると、チャネルの全長に沿
って耐力に要する厚さの材料だけを用いる。チャネルの
テーパは第４図の膨出曲線に追従しうるが、製造を簡単
にするためと、底部における安定性を高めるために、最
大膨出点の下方で均一厚さが用いられる。

工学設計に精通する者なら、漸減側壁部の製造がしばし
ば困難であることがわかるであろう。本チャネルのテー
パ（＝Ｊけを簡単にするために、２つの特殊なテーパ（
ＮＩき実施例を第５図と第６図に示しである。

第５図はチャネルの斜視図である。このチャネルは厚い
角部１２０と薄い側壁部１３０を有する。

図かられかるように、角部１２０はチャネルの全一　　
　１０　　− 高の３分の２にわたって延在する。これらの角部の厚さ
は側壁部１３０の厚さのほぼ２倍である。

第５図のチャネルの残りの３分の１は角部１２５を有す
る。これらの角部は壁部１３０と厚さが同じである。す
なわち、第５図のチャネルの上側の３分の１は補強され
ていない。

他の実施例も同様に作用しうろことを理解されたい。そ
の−例が第６図の構造である。

第６図に示したチャネルも角部と壁部で作られている。

第６図の場合、角部１４０と壁部１５０の厚さが均等で
ある。すなわぢ、チャネルの下側の３分の２を占めるこ
れらの部分は、チャネルの底部で生ずる比較的大きな圧
力差に耐えるのに十分な強さを有する。

チャネルの」二部の壁部１５５は厚さを減らしである。

その厚さは下壁部１５０に用いた厚さの半分である。

薄い壁部１５５が厚い角部１４０によって支持されるこ
とに注意されたい。従って、壁部１５５をかなり薄くし
うる。１５５での厚さ減少加工は、他の実施例において
チャネルの内壁で行ってもよく、こうすると、圧力降下
が減り、核安定性と熱安定性と水力安定性が共に高まる
。

第７図は厚い角部と薄い側部を備えた本発明の一実施例
を示し、薄い側部は横溝を有する。上部における溝２０
２は下部における溝２０１より狭い間隔で設けられてい
る。

第７Ａ図は厚い角部と薄い側部を備えた本発明の一実施
例を示し、薄い側部は横溝を有する。上部における溝２
１２は下部における溝２１１より幅が広い。

第８図は厚い角部と薄い側部を備えた一実施例を示し、
薄い側部は縦溝を有する。チャネルの上部における溝３
１２は下部における溝３１１より幅が広い。

第９図は壁部１６５に連結された厚い角部１６０を備え
た本発明の一実施例を示す。壁部１６５はフロートリッ
パをもつ点て構造が異なる。

詳述すると、フロートリッパを利用することは先行技術
において公知である。このよう゛なフロートリッパはチ
ャネルの内側壁面」−の不整またはスポイラを（１１１
成する。このような不整は従来、チャネル内面上の横方
向の方形突起であり、通常、付加された金属帯片による
ものであった。これらの金属片は、加熱されないチャネ
ルの内面に沿って」二部する膜状水流を転向させ、隣合
う加熱された燃料棒に向ける。

本発明では、その代わりに、チャネル上部の内面に斜面
形の溝を切ることによってフロートリッパを形成する。

チャネル壁面」二を流れる水の層は溝に流入しそして溝
の上縁で燃料棒の方へ転向する。溝の下縁は、水の層が
溝に滑らかに流入しうるようにテーパが付いている。こ
のテーパは９度以下の角度をなすので、流れの剥離が起
こらない。

」口縁はチャネル壁厚に鋭い不連続をもたらし、これに
より水はチャネル壁から離れ去る。この水の一部は隣合
う燃料棒の面」二に何着し、核沸騰からの遷移と燃料棒
の過熱を防ぐ。フロートリッパのための材料除去はまた
構造材料の中性子吸収を減らしそして原子炉頂部におけ
る水素対ウラニウム比を高めるので有利である。

第９図に見られるように、壁］６５は薄くしてあり、薄
壁１６５には斜面形凹み１６６を設けである。これらの
凹みは方向１６８に沿う上昇水流を横切る方向に延在す
る。簡単に述べると、斜面１６６の」口縁は水をチャネ
ル壁の内面からそらしてチャネル内にある燃料棒に向け
る。

この場合幾つかの相乗効果か得られることを認識された
い。第１に、フロートリッパは熱性能または遷移沸騰性
能の向−にに利用される。

第２に、第１と同様に重要なこととして、フロートリッ
パはチャネルの上側の３分の１に設けられる。これらの
トリッパは、圧力降下を減らしかつ減速祠対燃料比を高
めるのに最も必要な箇所に設けられる。圧力降下の減少
は核安定性と熱安定性と水圧安定性を共に高める。減速
祠対燃ＩＩ比の向１−は、蒸気ホイド反応度係数、過渡
性能、安定性、軸方向出力分布および低温停止１−反応
度余裕を改善する。

第１０図（Ｊ別の実施例を示す。詳述すると、図示のよ
うに、厚い角部１７０に内側フロートリッパ１７５が設
けられている。すなわち、図示の実施例では、フロート
リッパか側壁１６５）１６６で示す箇所だ（プでなく角
部１７０の１７５で示す箇所にも設けられている。

第９図と第１０図に示したフロートリッパの具体例を参
照すれば理解されるように、本発明のフロートリッパは
それらが設けられている箇所においてチャネル断面を拡
大する。チャネル」二部におけるチャネル断面のこの拡
大から２つの利点が得られる。

第１に、第３図のグラフから想起されるように、チャネ
ルの」二部は、チャネル内側の圧力降下が最大である内
部空間を有する。さらに詳述すると、最大圧力降下は、
蒸気体積対水体積比が最大であるチャネル」二部で発生
ずる。

第９図と第１０図のチャネル設計は、この圧力降下が起
こるチャネル内部を拡大するという全体的効果を発揮す
る。この拡大はチャネル頂部における局所圧力降下を減
らす傾向を持つ。

−９Ａ　　　− 第２に、チャネル内部はフロートリッパの区域で比較的
大きな減速水容積を有する。

蒸気体積対水体積比が最大であるチャネル−に部内の減
速水容積を増すことによって、減速利の分布がより均等
になる。これは、軸方向出力分布を平らにし、蒸気ボイ
ド反応度係数を減らし、低温停止反応度余裕を増すこと
になるので、効率のより良い原子炉設計かなされる。

第１１図と第１２図は本発明の別の実施例を示す。この
実施例は厚い角部２００と中間壁部２０５を含む。

詳述すると、壁部２０５は外面に横溝を有するとともに
内面にフロートリッパを有する。

第１１図では、横溝２０７が側壁２０５の外面に形成さ
れ、同様に、フロー）・リッパ部２０９が側壁２０５の
内面に形成されている。

第１２図にはチャネル」二部に用いた側壁を外側から示
しである。

再び第２図を参照するに、チャネル３６は好適実施例を
価えたものとして示しである。内側フロートリッパ２０
９（破線で示す）はチャネル３６の−に側の４分の１　
（１／４）ないし半分（１／２）だけを占める。すなわ
ち、チャネル３６の下側の４分の３　（３／４）ないし
半分（１，／　２　）ではフロートリッパを用いない。

縦溝２０５がチャネルの４分の３　（３／４）ない１７
半分（１／２）を占めている。フロートリッパおよび縦
溝部の長さは、燃料束とチャネルを装イ１：工する原子
炉の特性によって変わりうる。

本発明のテーパチャネル構造について様々な代替実施例
を案出しうろことは明らかであろう。

第１３図は好適実施例の斜視図である。第８図と同様に
、第１３図は外側縦溝を開示する。これらの溝は薄い側
壁３１７に設けられ、そしてチャネル底部から約半分（
１／２）ないし４分の３（３／４）または７０〜１１５
インチに及ぶ。フロートリッパが縦ン苗の」一方のチャ
ネル上部で用いられる。

第１４図はチャネル壁の断面を、隣合う燃料棒と共に示
し、フロートリッパ形状の好適例を示す。

ここで、フロートリッパかチャネル内側長さの−に側半
分ないし４分の１だけを占めることを想起されたい。フ
ロートリッパはチャネルの内面にテーパ付きり込みをつ
けることによって形成される。

小さなテーパ角１により、液膜が剥離ぜずに表面２に沿
って流れ、端縁３に達しつる。この箇所で液膜は転向し
、隣合う燃料棒４に向かう。

第１４図に示すように、表面２は約９０度の角度で端縁
３と接合している。これを改変した代替実施例では、’
Ｊ＋　１４　ａ図に示すように表面２が円弧５の一部で
端縁３と接合している。

内側のフロートリッパまたは溝はチャネル長さの上側の
４分の１ないし半分たけにわたって配設されているので
、チャネルの平均厚さか全体的に漸減するとともに、フ
ロートリッパが、チャネル」二部たけてチャネル側壁に
沿って流れる水膜を転向させるように作用する。

代替実施例における横溝はチャネルの外面ではなく内面
に存し、チャネル長さの下側の半分ないし４分の３に局
限される。この実施例は第９図に示されている。

第１５図では、厚い角部４００がチャネルの全長にわた
って延在する。側壁４１２がチャネルの」二側の３分の
１にわたって内側フロートリッパ４１０を有する。同じ
側壁４１２はその下側半分ないし４分の３にわたって波
形部４１５を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を用いた原子炉の略図、第２図はチャネ
ル上部の内側に流れ転向溝そしてチャネル下部の外側に
縦溝を設けた好適実施例を示す燃料棒束と改良チャネル
の斜視図、第３図は燃料チャネルのテーパ壁に対応する
チャネル内外間の漸減圧力差を示す圧力対チャネル長さ
のグラフ、第４図は膨出対軸方向位置のグラフ、第５図
はチャネルの下端部に厚い角部そしてチャネル」二端部
に狭い角部を持つチャネルの斜視図、第６図はチャネル
上端部に薄い側部をもつチャネルの斜視図である。第７
図と第７Ａ図は側部に横溝を持つチャネルの斜視図で、
この実施例は厚い角部を有する。 第７図では平均壁厚の輔方向変化力何一部における溝の
間隔を狭めることによって達成され、第７Ａ図ではその
軸方向変化はチャネル−１一部における溝の幅を広げる
ことによって達成される。第８図は側部に縦溝を持つチ
ャネルの斜視図で、この実施例は厚い角部を有する。第
８図では壁厚の軸方向変化はチャネル頂部の溝の’ｌ’
＋’ｉ！を広げることによって得られる。比較的深い溝
をチャネル−１一部に用いてもよい。第９図は内側溝を
フロートリッパとして設けたチャネルの斜視図で、この
実施例は厚い角部を有する。第１０図は第３図に示した
チャネルと同様のチャネルで、厚い角部に７ｏ−１−＋
）ツバを設けたものである。第】】図は厚さを減らした
側部を持つチャネルの一部で、チャネルの内側にフロー
）・リッパモして外側に横溝を有する。横溝はトリッパ
間に配設されている。短い縦溝をフロートリッパ間に用
いてもよい。ｌ・リッパと溝の寸法は平均壁厚の軸方向
変化をもたらすように選定しうる。第１２図は代表的な
トリッパと溝の位置を示す壁の下面図で、溝はチャネル
外面にある。 第１３図は厚い角部と薄い側部を持ち、」一部にフ−２
８〜 ローＩ・リッパそして下部に縦溝を有するチャネルの斜
視図で、これは好適実施例である。トリッパと溝の寸法
は平均壁厚の所望軸方向変化を得るように選定しうる。 第１４図はチャネル壁の断面図で、フロートリッパ形状
の好適例を示す。第１４Ａ図は代替実施例を示す。第１
５図はチャネルの上側の３分の１に設けた内側フロート
リッパとチャネルの下側３分の２に設けた波形部との共
用を示す部分破断斜視図である。 １３：燃料集合体、１４：」−側炉心格子、１６：下側
炉心支持板、２６：燃料１棒、２７：下側結合板、２８
二上側結合板、３６：フローチャネル、１２０．１２５
，１４０，１７０：角部、１３ｏ。 １５０．１５５，１６５，３１７，２０５，４１２：側
壁部、２０１，２０２，２０７，２１１゜２１２；横溝
、３１１，３１２：縦溝、１６６゜１７５．２０９：フ
ロートリッパ（流れ転向溝）、４１５：波形部。 ＴＮ開１昭６３−２６１１９１　（１２）Ｆｉｇ、　ｕ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、上側結合板と下側結合板とによって相隔たるように
   配列された複数の燃料棒と、冷却材と接する下側支持板
   と汽水／水出口を有してそれと連通する上側支持格子と
   の間で冷却材を上方に導くように前記棒列を囲んで冷却
   材を前記燃料棒の周囲に沿って上方に導く開端フローチ
   ャネルであって、多角形断面を有し、包囲された導流路
   を形成するように角部で連結された平らな側部を備えて
   前記包囲導流路をなす開端フローチャネルと、前記上側
   および下側結合板を結合しかつ前記燃料棒を前記フロー
   チャネルとは無関係に離隔配列状に保ち前記チャネルか
   ら分離した手段とからなる燃料集合体において、前記フ
   ローチャネルは、テーパ付き側壁を有し、これらの側壁
   は前記下側支持板近辺の厚い平均断面から前記上側炉心
   格子近辺の薄い平均断面へと延在し、これにより、前記
   フローチャネルの前記上側炉心格子近辺の厚さを前記上
   側炉心格子近辺の圧力低下に応じて減らしてあることを
   特徴とする燃料集合体。 ２、前記チャネルの上端部の断面を冷却材流のために大
   きくしてある請求項１記載の燃料集合体。 ３、前記チャネルの側部に横溝を設け、これらの横溝を
   前記チャネルの上部において比較的幅広くそして（また
   は）比較的狭い間隔で設けた請求項１記載の燃料集合体
   。 ４、前記チャネルの側部に縦溝を設け、これらの縦溝を
   前記チャネルの上部において比較的幅広くそして（また
   は）比較的深くした請求項１記載の燃料集合体。 ５、前記チャネルに前記側壁部より厚い角部を設けた請
   求項１記載の燃料集合体。 ６、上側結合板と下側結合板とによって相隔たるように
   配列された複数の燃料棒と、冷却材と接する下側支持板
   と汽水／水出口を有してそれと連通する上側支持格子と
   の間で冷却材を上方に導くように前記棒列を囲んで冷却
   材を前記燃料棒の周囲に沿って上方に導く開端フローチ
   ャネルであって、多角形断面を有し、包囲された導流路
   を形成するように角部で連結された平らな側部を備えて
   前記包囲導流路をなす開端フローチャネルと、前記上側
   および下側結合板を結合しかつ前記燃料棒を前記フロー
   チャネルとは無関係に離隔配列状に保ち前記チャネルか
   ら分離した手段とからなる燃料集合体において、前記フ
   ローチャネルは、前記フローチャネルの内壁にフロート
   リッパとして作用する複数の横溝を設けて水流を前記チ
   ャネルの前記側壁に隣接する流路から前記燃料棒の方へ
   転向させるようにしたことを特徴とする燃料集合体。 ７、前記フロートリッパ間に横溝または縦溝を設けた請
   求項６記載の燃料集合体。 ８、前記フロートリッパを前記チャネルの上部に局限し
   そして前記チャネルの下部に複数の横溝または縦溝を設
   けた請求項６記載の燃料集合体。 ９、前記チャネルに前記側部より厚い角部を設けた請求
   項６記載の燃料集合体。 １０、前記チャネルの下部に波形側壁を設けた請求項６
   記載の燃料集合体。